2.4. Nội dung nghiên cứu
2.4.1. Một số chỉ tiêu về nhân tố điều tra lâm phần 2.4.2. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao 2.4.2. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao 2.4.2. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao
- Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo phần trăm số cây - Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo chỉ số độ quan trọng
- Đánh giá mức độ đồng nhất giữa tổ thành theo phần trăm số cây và theo chỉ số độ quan trọng
2.4.3. Nghiên cứu một số quy luật kết cấu lâm phần
- Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3) - Quy luật phân bố số cây theo chiều cao vút ngọn (N/Hvn)
2.4.4. Nghiên cứu đa dạng loài tầng cây cao
- Mức độ đa dạng loài ở tầng cây cao thông qua các chỉ số đa dạng là số loài, chỉ số Shannon - Wiener, Simpson
2.4.5. Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên tại khu vực nghiên cứu
- Thành phần loài cây tái sinh - Mật độ và tổ thành cây tái sinh
- Phân bố số cây tái sinh theo chiều cao - Chất lượng cây tái sinh
- Phân bố cây tái sinh trên mặt đất
- Ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên
2.4.6. Đề xuất một số giải pháp góp phần thúc đẩy quá trình phục hồi của các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu
2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.5.1. Phương pháp kế thừa số liệu
- Luận văn kế thừa số liệu về điều kiện tự nhiên: Địa hình, khí hậu, thuỷ văn, đất đai, tài nguyên rừng; điều kiện kinh tế; điều kiện xã hội: Dân số,
lao động, thành phần dân tộc tại khu vực nghiên cứu;
- Kế thừa có chọn lọc các tài liệu, công trình nghiên cứu có liên quan của các nhà khoa học trong và ngoài nước đã nghiên cứu tại khu vực nghiên cứu để hệ thống hoá các thông tin đã có liên quan đến nội dung nghiên cứu;
- Kế thừa các báo cáo về thực trạng tài nguyên rừng, thực trạng công tác quản lý, bảo vệ và phát triển rừng tại khu vực nghiên cứu;
- Kế thừa số liệu “Dự án điều tra, đánh giá và giám sát tài nguyên rừng quốc gia” của Viện Điều tra, Quy hoạch rừng tại Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén từ năm 2015 đến năm 2019.
2.5.2. Phương pháp ngoại nghiệp
Số liệu phục vụ đề tài đã được kế thừa từ số liệu điều tra trên 03 ô định vị từ kết quả nghiên cứu sinh thái rừng Quốc gia, cụ thể như sau:
+ Xã Quang Thành: Ô định vị số 12, có tọa độ X: 592.381; Y: 2.501.434 (Tiểu khu 333, thôn Lũng Mười);
+ Xã Phan Thanh: Ô định vị số 11, có tọa độ X: 568.381; Y: 2.549.434 (Tiểu khu 5, thôn Nà Nhùng);
+ Xã Thành Công: Ô định vị số 13, có tọa độ X: 592.381; Y: 2.493.434 (Tiểu khu 155, thôn Khau Cảng);
Phương pháp lập ô đo đếm thu thập số liệu để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và đa dạng tầng cây cao ở rừng tự nhiên được tiến hành như trình bày cụ thể ở các phần dưới đây.
a) Lập ô đo đếm điều tra tầng cây cao
Đề tài đã sử dụng phương pháp kế thừa số liệu đã được điều tra tại các ô định vị nghiên cứu sinh thái rừng Quốc gia; trong một ô định vị lựa chọn 03 ô đo đếm đại diện cho từng trạng thái rừng ở khu vực nghiên cứu để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng.
+ Mỗi ô đo đếm (ODD) diện tích là 01 ha, kích thước 100 m x100 m trên địa bàn 03 xã (Quang Thành, Phan Thanh, Thành Công). Trong mỗi
ODD thiết kế 25 phân ô liên tục với số hiệu từ 1 đến 25 (được đánh số theo nguyên tắc từ trái sang phải, từ trên xuống dưới), mỗi phân ô có diện tích 400 m2 (20 m x 20 m). Các góc phân ô được cắm các cọc tiêu để nhận biết được ranh giới trong quá trình điều tra thu thập số liệu. Ranh giới các phân ô được phát hoặc dùng dây nilon để xác định.
Hình 2.1. Sơ đồ lập phân ô trong ODD
+ Như vậy số liệu đề tài đã sử dụng bao gồm: 03 ô định vị nghiên cứu sinh thái, 09 ODD và 225 phân ô.
- Dụng cụ và thiết bị sử dụng: Bao gồm GPS, máy ảnh, thước dây, thước kẹp kính, máy đo chiều cao cây…
- Các số liệu điều tra tầng cây cao thu thập trong ô đo đếm:
+ Đối tượng điều tra là các cây gỗ thuộc tầng cây cao (cây có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên).
+ Trong mỗi ô đo đếm, đánh dấu và đếm toàn bộ số cây trong ô.
+ Xác định thành phần loài, tên loài (những cây chưa xác định được tên cây, đánh là SP).
+ Đo chu vi vị trí 1,3 m hoặc đường kính D1.3 của tất cả các cây có đường kính lớn hơn hoặc bằng 6cm: Dùng thước dây hoặc thước kẹp kính độ chính xác 0,5 cm. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 100 m 100 m
+ Đo chiều cao vút ngọn: Trong 25 ô đo đếm liên tục tiến hành đo chiều cao vút ngọn đối với những ô đo đếm lẻ và đo chiều cao cho tất cả các cây được lựa chọn, dùng thước Blumeleiss với độ chính xác 0,5m.
Toàn bộ số liệu đo đếm tầng cây cao được ghi chép theo mẫu biểu 2.1
Biểu 2.1. Biểu điều tra tầng cây cao
Số hiệu ÔĐV………Số hiệu ODD: ………Số hiệu phân ô: …….... Trạng thái rừng: ………. Trạng thái rừng: ……….. Người điều tra: ………..…….…… Ngày điều tra: ……….
Số hiệu cây Tên loài D (cm) H (m) Dtán (m) Cấp phẩm chất Ghi chú C/vi D1.3 Hvn Hdc Đ T N B
Ngoài ra, để đánh giá ảnh hưởng của một số nhân tố môi trường và con người đến đa dạng thực vật, trong mỗi ô đo đếm tiến hành thu thập số liệu về: Độ tàn che, độ dốc, độ cao.
b) Điều tra cây tái sinh
- Khối lượng: 5 ô mẫu trên 01 ODD;
- Diện tích thu thập: 16 m2 (kích thước 4 x 4m);
- Vị trí: Tại một trong các góc của phân ô có số 1, 5, 13, 21, 25. - Phương pháp đo đếm cây tái sinh:
+ Xác định tên loài cây tái sinh;
+ Đo chiều cao vút ngọn, phân theo 7 cấp (< 0,5 m; 0,5 đến 1m; 1,1 đến 1,5m; 1,6 đến 2,0m; 2,1 đến 3,0m; 3,1 đến 5,0m, > 5,0m);
+ Xác định nguồn gốc: Theo chồi, hạt cho từng loài, trong phiếu ghi theo số cây. Toàn bộ các số liệu thu thập, đo đếm tầng cây tái sinh được ghi chép theo mẫu biểu điều tra cây tái sinh (Biểu 2.2).
Biểu 2.2. Điều tra cây tái sinh
Số hiệu ÔĐV………Số hiệu ODD: ………… hiệu phân ô: ……… Trạng thái rừng: ……… Trạng thái rừng: ……… Người điều tra: ………..… Ngày điều tra: ………
Stt Tên loài Chất lƣợng Tổng cộng Cấp chiều cao (m) < 0.5 0.5-1.0 1.1-1.5 1.6-2.0 2.1-3.0 3.1-5.0 >5.0 Nguồn gốc Nguồn gốc Nguồn gốc Nguồn gốc Nguồn gốc Nguồn gốc Nguồn gốc H ch H ch H ch H ch H ch H ch H ch Cộng Tốt Tr/bình Xấu
2.5.3. Phương pháp chuyên gia
Việc giám định mẫu vật và xác định các thực vật chưa xác định được tên cây nhờ hỗ trợ của các chuyên gia về phân loại thực vật của Trường Đại học Lâm Nghiệp; Viện Điều tra, Quy hoạch rừng.
2.5.4. Phương pháp xử lý, phân tích số liệu
a) Phân loại trạng thái rừng hiện tại
Sử dụng hệ thống phân loại rừng theo trạng thái của Loetschau (1960):
Kiểu IIA: Rừng phục hồi sau nương rẫy, đặc trưng bởi lớp cây tiên phong ưa sáng, mọc nhanh, đều tuổi, một tầng. Đất trảng cây bụi có nhiều cây gỗ tái sinh tự nhiên, mật độ cây gỗ tái sinh > 1000 cây/ha với độ tàn che > 10%.
Kiểu IIB: Rừng phục hồi sau khai thác kiệt, phần lớn kiểu này bao gồm những quần thụ non với những loài cây tương đối ưa sáng, thành phần loài phức tạp đều tuổi, độ ưu thế không rõ ràng. Vượt lên khỏi tán rừng kiểu này có thể còn sót lại một số cây của quần thụ cũ nhưng trữ lượng không đáng kể. Chỉ được xếp vào kiểu này những quần thụ mà đường kính phổ biến không vượt quá 20 cm. Rừng non phục hồi trên trảng cây bụi, mật độ cây gỗ > 1000 cây/ha, với đường kính > 10 cm.
Kiểu IIIA: Được đặc trưng bởi những quần thụ đã bị khai thác nhiều, khả năng khai thác hiện tại bị hạn chế. Cấu trúc ổn định của rừng bị phá vỡ hoàn toàn hoặc thay thế cơ bản. Kiểu này được chia ra các kiểu phụ:
- Kiểu phụ IIIA1: Rừng đã bị khai thác kiệt quệ, tán rừng bị phá vỡ từng mảng lớn. Tầng trên có thể còn sót lại một số cây cao nhưng phẩm chất xấu, nhiều dây leo bụi rậm, tre nứa xâm lấn.
- Kiểu phụ IIIA2: Rừng đã bị khai thác quá mức nhưng đã có thời gian phục hồi tốt. Đặc trưng cho kiểu này là đã hình thành tầng giữa vươn lên chiếm ưu thế sinh thái với lớp cây đại bộ phận có đường kính 20 - 30 cm. Rừng có hai tầng trở lên, tầng trên tán không liên tục được hình thành chủ yếu từ những cây của tầng giữa trước đây, rải rác còn một số cây to khỏe vượt tán của tầng rừng cũ để lại.
- Kiểu phụ IIIA3: Rừng đã bị khai thác vừa phải hoặc phát triển từ IIIA2 lên. Quần thụ tương đối khép kín với 2 hoặc nhiều tầng. Đặc trưng của kiểu này khác với IIIA2 ở chỗ số lượng cây nhiều hơn và đã có một số cây có đường kính lớn (trên 35 cm) có thể khai thác sử dụng gỗ lớn.
Kiểu IIIB: Rừng tự nhiên bị tác động ở mức trung bình, còn có kết cấu 3 tầng cây, với trữ lượng gỗ: 250 – 350 m3/ha.
các dấu vết rừng bị tàn phá không còn thể hiện rõ, có trữ lượng gỗ: 350 - 450 m3/ha.
b) Tính toán một số chỉ tiêu về nhân tố điều tra lâm phần
Các nhân tố điều tra lâm phần bao gồm mật độ (N), đường kính bình quân (D1.3), chiều cao bình quân ( tổng tiết diện ngang (G), và trữ lượng (M).
Giá trị trữ lượng thực tế được tính thông qua thể tích của từng cây trong mỗi ODD theo công thức của GS.TS. Vũ Tiến Hinh (2012) như sau:
V = 0.00006341 x D1.8786 x H0.9697
c) Xác định công thức tổ thành theo phần trăm số cây (N%)
+ Bước 1: Trong các ODD tập hợp số liệu tầng cây cao, loài trong từng trạng thái và số cá thể của mỗi loài.
+ Bước 2: Trong các ODD xác định tổng số loài cây, tổng số cá thể của từng trạng thái.
+ Bước 3: Tính phần trăm số cây của 1 loài theo công thức:
100 * % N Xi Ni (2.1) Trong đó:
Ni% là phần trăm số cây của loài i. Xi là số lượng cá thể loài i.
N là Σ số cá thể của tất cả các loài.
+ Bước 4: Viết công thức tổ thành: Những loài nào có Ni% ≥ 5% thì ghi vào công thức tổ thành. Loài nào có phần trăm số cây lớn viết trước, nhỏ viết sau.
d) Xác định công thức tổ thành theo chỉ số quan trọng IV%
Để xác định tổ thành loài cây, đề tài sử dụng phương pháp xác định mức độ quan trọng (Important Value- IV) của Daniel Marmillod, Vũ Đình Huề (1984).
2 % % % N G IV (2.2) Trong đó:
IV% là chỉ số mức độ quan trọng của loài trong quần xã. G% là tiết diện ngang thân cây tương đối.
Ni và Gi là mật độ và tổng tiết diện ngang của loài i.
% N *100 Ni N (2.3) % *100 G Gi G (2.4)
Theo Daniel Marmillod, những loài cây có IV% > 5% là những loài có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm phần và theo Thái Văn Trừng (1978), trong một lâm phần, nhóm loài cây chiếm trên 50% tổng cá thể tầng cây cao thì nhóm loài đó được coi là nhóm loài ưu thế. Đây là những căn cứ xác định loài và nhóm loài ưu thế.
- Tính toán trị số IV% cho từng loài.
- Xác định loài có ý nghĩa về mặt sinh thái: Loài có trị số IV% > 5% là những loài sẽ tham gia vào công thức tổ thành.
e) Một số quy luật kết cấu lâm phần
Bao gồm quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính và chiều cao. Phương pháp mô phỏng theo các bước: Thiết lập dãy phân bố thực nghiệm, từ đó xem xét kiểu dạng phân bố cụ thể để lựa chọn hàm phân bố lý thuyết hợp lý để mô phỏng phân bố.
Các hàm phân bố lý thuyết được đề tài thử nghiệm:
- Phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3): được tính với cự li về đường kính 4 cm.
- Phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/HVN): được tính với cự li về chiều cao 2 m.
giá trị: giá trị trung bình, Mode, trung vị, giá trị lớn nhất (Max), giá trị nhỏ nhất (Min), phương sai (S2), sai tiêu chuẩn (S), sai số chuẩn của số trung bình (Sx), hệ số biến động (S%), độ lệch (Sk), độ nhọn (Ex).
- Mô tả phân bố N/D và N/H bằng những phân bố lý thuyết sau:
* Phân bố Weibull hai tham số
Là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên liên tục với miền giá trị (0, +). Hàm mật độ có dạng: x x x x e f ( ) . . 1. . (2.5) Hàm phân bố có dạng: F(x) = 1 - X e . (2.6) Trong đó:
- : Đặc trưng cho độ nhọn của phân bố.
- : Đặc trưng cho độ lệch của phân bố (< 3 phân bố có dạng lệch trái, > 3 phân bố có dạng lệch phải, = 3 phân bố có dạng đối xứng).
Giá trị và được ước lượng nhờ sự trợ giúp của phần mềm SPSS 20.0.
* Phân bố Weibull ba tham số
(2.7)
x > µ, α > 0, β > 0
Với α, β và µ lần lượt là tham số hình dạng, tỷ lệ và vị trí .
* Phân bố khoảng cách
Phân bố khoảng cách là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên đứt quãng, hàm toán học có dạng: 1 x 0 x ). 1 )( 1 ( ) (x x 1 F (2.8)
Khi 1 thì phân bố khoảng cách trở về dạng phân bố hình học:
0 ) 1 ( ) (x x F x (2.9)
Bằng phương pháp tối đa hợp lý có thể xác định được tham số của phân
bố khoảng cách như sau:
n fo
i i o x f f n . ) ( 1 (2.11) * Phân bố giảm:
Trong Lâm nghiệp thường dùng phân bố giảm dạng hàm Meyer để mô phỏng quy luật cấu trúc tần số số cây theo đường kính (N/D1.3), số cây theo chiều cao (N/Hvn) ở những lâm phần hỗn giao, khác tuổi. Hàm Meyer có dạng:
y = .e-x
(2.12)
Trong đó:
x: Cỡ kính hoặc cỡ chiều cao. , : Hai tham số của hàm Meyer.
Để xác định tham số của phân bố giảm dạng hàm Meyer, trước hết phải tuyến tính hoá phương trình mũ, bằng cách logarit hoá cả hai vế của phương trình để đưa về dạng phương trình hồi quy tuyến tính một lớp có dạng y = a + bx.
Kiểm tra sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm
Tiêu chuẩn Kolmogorov - Smirnov được dùng để đánh giá sự phù hợp của phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm và được tính theo công thức sau: (2.13)
Trong đó: Fo(x) là tần số lũy tích thực nghiệm; Fe(x) là tần số lũy tích lý thuyết;
n là dung lượng mẫu;
Dn là giá trị tính được của tiêu chuẩn Kolmogorov–Smirnov.
Giá trị xác suất p-value của giá trị Dn sẽ được so sánh với mức ý nghĩa α = 0,05. Nếu p-value > 0,05, nghĩa là phân bố lý thuyết lựa chọn mô phỏng tốt cho phân bố thực nghiệm, nếu p - value < 0,05 thì phân bố lý thuyết lựa