2.4.1. Phương pháp luận
Để đạt đƣợc mục tiêu và nội dung nghiên cứu, đề tài sử dụng các phƣơng pháp truyền thống trong nghiên cứu điều tra rừng để thu thập số liệu, các phƣơng pháp trong thống kê toán học để xử lý, phân tích, tổng hợp tài liệu và tính toán đảm bảo độ chính xác cần thiết trong nghiên cứu khoa học. Từ đó đề xuất một số giải pháp kỹ thuật trong quản lý rừng bền vững.
2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu
* Phương pháp thu thập số liệu cơ bản
- Phƣơng pháp kế thừa các số liệu đã có sẵn: kế thừa thành quả nghiên cứu của các tác giả đi trƣớc làm cơ sở lựa chọn hƣớng nghiên cứu đơn giản, phù hợp với đối tƣợng nghiên cứu.
- Kế thừa các số liệu cơ bản về điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu, các tài liệu có liên quan đến đề tài của các tác giả trong và ngoài nƣớc. Dựa trên hồ sơ quản lý rừng của Công ty, bản đồ hiện trạng và các tài liệu thu thập đƣợc, tiến hành điều tra khảo sát sơ bộ khu vực nghiên cứu. Qua bản đồ hiện trạng kết hợp với một số cán bộ của Công ty tiến hành tìm hiểu sơ bộ trạng thái, tình hình sinh trƣởng, phát triển, tái sinh, tổ thành loài, điều kiện lập địa.
Đề tài đã sử dụng phƣơng pháp điều tra điển hình ở các trạng thái rừng khác nhau, số liệu đảm bảo tính đại diện, cụ thể nhƣ sau:
* Phương pháp thu thập số liệu ngoài thực tế
Phƣơng pháp điều tra thu thập số liệu đƣợc sử dụng chủ yếu ở đây là phƣơng pháp điều tra mẫu. Đơn vị điều tra là ô tiêu chuẩn. Ô điều tra đƣợc sử dụng để đo đếm là ô tiêu chuẩn tạm thời có dạng hình chữ nhật, với diện tích
Sau khi khảo sát toàn bộ khu vực nghiên cứu, lựa chọn những khu vực điển hình và tiến hành lập ô tiêu chuẩn đại diện.
Sử dụng địa bàn cầm tay để lập ô tiêu chuẩn, đƣờng quanh ô đƣợc phát đủ rộng để cắm tiêu và dễ dàng nhận ra vị trí 4 góc của ô. Tại 4 góc, đóng 4 cọc có độ cao 1 m, cọc mốc có đƣờng kính 10 cm, đỉnh cọc mốc đƣợc vát 4 mặt và có ghi ký hiệu ô.
* Điều tra tầng cây gỗ lớn
Tại mỗi ô tiêu chuẩn, tiến hành mô tả các chỉ tiêu nhƣ vị trí, độ dốc, hƣớng phơi, độ cao.
- Trong ô tiêu chuẩn 1.000 m2, tiến hành đo đếm các chỉ tiêu cần thiết của những cây có đƣờng kính D1.3 ≥ 6 cm.
- Tên cây đƣợc xác định đến loài, cây không biết thì lấy tiêu bản để về xác định hoặc ghi ký hiệu sp1, sp2,…
- Đo C1.3 (Chu vi) bằng thƣớc mét dây và ghi số hiệu cây ở vị trí 1,3 m. - Đo chiều cao vút ngọn (HVN, m): Đo chiều cao của một số cây của ô bằng thƣớc đo cao Blumleiss, còn lại mục trắc chiều cao (có kết hợp sào đo cao và một số dụng cụ đo cao đơn giản để điều chỉnh sai số). HVN của cây đƣợc xác định từ gốc cây đến đỉnh sinh trƣởng của cây.
- Đo chiều cao dƣới cành (Hdc, m): Hdc đƣợc tính từ gốc cây đến điểm phân cành đầu tiên tạo nên tán cây rừng.
- Đƣờng kính tán là (DT, m) đƣợc đo bằng thƣớc mét dây. Đo hình chiếu tán lá trên mặt phẳng ngang theo hai hƣớng Đông Tây và Nam Bắc, sau đó tính trị số trung bình.
- Xác định phẩm chất cây: Phẩm chất cây đƣợc phân theo 3 loại: a, b, c và ghi chú tình hình dây leo ảnh hƣởng trực tiếp đến cây đứng:
o Loại a: Cây thân thẳng, phát triển tốt, tán cân đối, không có hiện tƣợng sam bọng, sâu bệnh, cụt ngọn, 2 thân.
o Loại b: Thân cong, phát triển trung bình, tán mất cân đối, không có hiện tƣợng sam bọng, sâu bệnh.
o Loại c: Thân cong queo, phát triển kém, cụt ngọn, có 2 thân, có hiện tƣợng sam bọng, sâu bệnh.
Kết quả đo đƣợc thống kê đầy đủ và chi tiết vào phiếu điều tra cây gỗ lớn.
Bảng 2.1. Biểu điều tra đo cây gỗ lớn
Số hiệu ÔTC ...Loài cây...Độ dốc... Vị trí... ...Địa hình ...Hƣớng dốc... Ngày điều tra...Ngƣời điều tra...Địa điểm...
STT Tên cây C1.3 (cm) Hvn (m) Hdc (m) Dt (m) Phẩm chất Ghi chú ĐT NB 1 2
+ Chất lƣợng cây đƣợc đánh giá theo cấp tốt, trung bình và xấu.
+ Cây tốt (A):là những cây có thân thẳng, tròn đều, tán lá rộng, sinh trƣởng phát triển tốt.
+ Cây trung bình (B): là những cây có thân hình cân đối, tán lá đều, không cong queo, sâu bệnh và phát triển bình thƣờng.
+ Cây xấu (C): là cây cong queo, sâu bệnh, sinh trƣởng phát triển kém. Đo độ tàn che trong lô rừng bằng phƣơng pháp cho điểm.
* Điều tra tầng cây tái sinh
Trên ô tiêu chuẩn 1000 m2, tiến hành lập 4 ô tiêu chuẩn ở 4 góc với diện tích mỗi ô là 25 m2
(5m x 5m), trong ô tiêu chuẩn diện tích 25 m2 tiến hành đo đếm và thống kê toàn bộ các cây thân gỗ có đƣờng kính D1.3 < 6 cm.
+ Xác định tên loài, loài nào chƣa rõ thì thu thập mẫu để xác minh hoặc ghi sp1, sp2,...
+ Đo chiều cao cây tái sinh bằng sào đo cao. Chiều cao đƣợc phân thành 4 cấp: Cấp 1: H < 0,5m, cấp 2: H từ 0,5 – 2,0 m, cấp 3: H từ 2,0 – 3,0 m, cấp 4: H > 3,0m .
+ Chất lƣợng cây tái sinh: Đƣợc phân làm 2 cấp chất lƣợng: cây khỏe và cây yếu.
o Cây khỏe: là cây luôn xanh tốt, sinh trƣởng và phát triển tốt, không bị sâu hại, không có biểu hiện bị ức chế.
o Cây yếu: đƣợc phản ánh bằng sức sinh trƣởng kém và không ổn định, cây bị sâu hại nặng, cây đang chết từng phần hoặc bị gãy đổ.
+ Điều tra số lƣợng cây tái sinh.
- Xác định độ tàn che: Độ tàn che đƣợc xác định theo hệ thống xấp xỉ 100 điểm điều tra. Tại mỗi điểm điều tra độ tàn che, dùng thƣớc ngắm lên theo phƣơng thẳng đứng. Các điểm phân bố đều, trong tán là 1 điểm, mép tán là 0,5 và ngoài tán là 0 điểm. Độ tàn che tầng cây cao chính là tỷ lệ số điểm mà giá trị tàn che là 1 trên tổng số điểm điều tra.
2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu
Phƣơng pháp sàng lọc, loại bỏ số liệu thô và số liệu đƣợc xử lý trên máy tính với sự trợ giúp của phầm mềm Excel và phần mềm SPSS 16.0.
a. Cấu trúc tổ thành
Tổ thành thực vật là tỷ lệ của loài cây hay nhóm loài cây chiếm trong rừng. Hệ số tổ thành của các loài cây thƣờng đƣợc xác định theo số cây hoặc theo tiết diện ngang. Công thức biểu thị hệ số tổ thành của các loài trong lâm phần đƣợc gọi là công thức tổ thành. Trên quan điểm sinh thái ngƣời ta thƣờng xác định tổ thành tầng cây cao theo số cây còn trên quan điểm sản lƣợng, ngƣời ta lại xác định tổ thành thực vật theo tiết diện ngang hoặc theo trữ lƣợng.
Để xác định tổ thành tầng cây cao, đề tài sử dụng phƣơng pháp xác định chỉ số mức độ quan trọng (Important Value Index – IV%) của Thái Văn Trừng (1978):
Trong đó:
IVi% là tỷ lệ tổ thành (độ quan trọng) của loài i Ni% là % theo số cây của loài i trong trạng thái rừng
Gi% là % theo tổng tiết diện ngang của loài i trong trạng thái rừng Vi% là % theo tổng thể tích của loài i trong trạng thái rừng
Theo đó, loài cây có IV% ≥ 5% mới thực sự có ý nghĩa về mặt sinh thái trong rừng. Những loài cây xuất hiện trong công thức tổ thành là loài có IV% ≥ giá trị bình quân của tất cả các loài tham gia trong trạng thái rừng. Trong một quần xã nếu một nhóm dƣới 10 loài cây có tổng IV% ≥ 50%, chúng đƣợc coi là nhóm loài ƣu thế.
b. Mật độ
Cấu trúc mật độ là chỉ tiêu biểu thị số lƣợng cá thể của từng loài hoặc của tất cả các loài tham gia trên một đơn vị diện tích (thƣờng là 1 ha), phản ánh mức độ tận dụng không gian dinh dƣỡng và vài trò của loài trong trạng thái rừng. Công thức xác định mật độ nhƣ sau: 10.000 o S n ha N Trong đó:
n: Số lƣợng cá thể của loài hoặc tổng số cá thể trong ÔTC Sô: Diện tích ÔTC (m2
)
Mức độ thân thuộc thể hiện mức độ gắn bó của các loài với nhau trong trạng thái rừng. Để xác định mức độ thân thuộc của hai loài, đề tài sử dụng chỉ số thân thuộc q của Sorensen (1948):
q = b a c 2
Trong đó: a là số lần lấy mẫu chỉ gặp loài A b là số lần mẫu chỉ gặp loài B
c là số lần lấy mẫu gặp cả loài A và B. Nếu q < 1, A và B không có quan hệ thân thuộc
q = 1, A và B do ngẫu nhiên mà cùng cƣ trú ở một nơi.
q > 1, A và B có quan hệ thân thuộc và sự chung sống của chúng trong trạng thái rừng là thực chất chứ không phải do ngẫu nhiên.
d. Quy luật phân bố đƣờng kính và chiều cao
Bao gồm quy luật phân bố số cây và số loài theo cỡ đƣờng kính và chiều cao. Phƣơng pháp mô phỏng theo các bƣớc: 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 đƣợc đề tài thử nghiệm:
* Phân bố Weibull
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. . Hàm phân bố có dạng: F(x) = 1 - X e . Trong đó:
- : Đặc trƣng cho độ nhọn của phân bố
- : Đặc trƣng 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 đƣợc ƣớc lƣợng nhờ sự trợ giúp của phần mềm SPSS 13.0
* 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 víi 0 x víi ). 1 )( 1 ( ) ( 1 x x F (3.10)
Khi 1 thì phân bố khoảng cách trở về dạng phân bố hình học: 0 x ) 1 ( ) ( x víi x F
Bằng phƣơng pháp tối đa hợp lý có thể xác định đƣợc tham số của phân bố khoảng cách nhƣ sau: n fo i i o x f f n . ) ( 1
* Kiểm tra giả thuyết về luật phân bố:
Sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm đƣợc đánh giá thông qua tiêu chuẩn 2
của Pearson, với giả thuyết:
- H0: Phân bố lý thuyết đƣợc chọn phù hợp với phân bố thực nghiệm. - H1: Phân bố lý thuyết đƣợc chọn không phù hợp với phân bố thực nghiệm. m l l t n f f f 1 2 2 Trong đó: - ft: Tần số thực nghiệm ở từng cỡ kính - fl: Tần số lý thuyết; m là số tổ sau khi gộp
Tổ nào có fl < 5 thì ghép với fl tổ trên hoặc tổ dƣới, sao cho fl sau khi gộp 5.
- Nếu 2
n > 2
0.05(k = m - 3) thì giả thuyết bị bác bỏ, nghĩa là phân bố lý thuyết không phù hợp với phân bố thực nghiệm.
- Nếu 2 n ≤ 2
0.05(k = m - 3) thì chấp nhận giả thuyết, nghĩa là phân bố lý thuyết phù hợp với phân bố thực nghiệm.
f. Xác định kiểu phân bố cây rừng trên mặt đất
Phân bố cây tái sinh trên mặt đất đƣợc xác định trên cơ sở phân bố Poisson, các bƣớc tiến hành nhƣ sau:
+ Xác định số cá thể bình quân trên 1 ODB theo công thức:
a N
X Trong đó: X :là số lƣợng cá thể trung bình của một ODB
N: là tổng số cá thể a: là số ODB
+ Xác định phƣơng sai về số cây giữa các ODB theo công thức:
2 2 ) ( * 1 1 X X a S i Với: Xi: là số lƣợng cá thể của ODB.
S2: Là phƣơng sai số cây giữa các ODB.
+ Xác định phân bố cây tái sinh trên mặt đất theo công thức của Poisson: X S K 2 Trong đó: K = 0: phân bố cực đều
K > 1: phân bố cụm K < 1: phân bố đều
K = 1: phân bố ngẫu nhiên.
2.4.4. Đánh giá tái sinh của rừng
- Đánh giá chất lƣợng cây tái sinh. - Xác định tổ thành cây tái sinh
2.4.5. Chỉ số đa dạng sinh học và cách tính
- Đa dạng hệ sinh thái thƣờng đƣơc đánh giá qua tính đa dạng các loài thành viên - tức là tính đa dạng của quần xã sinh vật. Yếu tố để đánh giá ở đây là: số lƣợng loài và kiểu dạng của loài.
Đánh giá theo số lƣợng loài: số lƣợng loài của quần xã càng nhiều thì độ phong phú hay tính đa dạng càng cao.
Tính toán số liệu: Tất cả các số liệu thu thập đƣợc trong quá trình điều tra ngoài thực địa đƣợc xem xét, tính toán.
Phân tích số liệu: Các số liệu sau khi tính toán dùng để phân tích thành phần thực vật thân gỗ trong cấu trúc thảm thực vật điều tra. Các đặc điểm của các thảm thực vật đƣợc thể hiện qua các thông số: Độ quan trọng, độ giàu loài, độ đa dạng loài thể hiện qua các chỉ số đa dạng (Simpson, Shannon index), chỉ số tƣơng đồng… Đƣợc áp dụng theo phần mềm Primer 6.1.
Chỉ tiêu số lƣợng của tổ thành loài Mật độ (Density).
MĐ% = (Tổng số cây của loài (i)/Tổng số cây các loài) × 100.
Độ nhiều (Abundance), độ nhiều biểu thị số cá thể của một loài nhiều ít trong quần xã, sử dụng theo thang phân loại của Drude để xác định độ nhiều, đƣợc chia thành 7 cấp độ.
Độ che phủ (Cover degree of coverage):
Độ che phủ là tỷ lệ % tổng diện tích tán thực vật trên diện tích mặt đất. Độ che phủ gồm: độ che phủ loài, độ che phủ tầng, độ che phủ quần xã. Độ thƣờng gặp (Frequency):
Độ thƣờng gặp của một loài đƣợc áp dụng theo công thức: T = ( /N) × 100
Trong đó:
: số ô có loài I xuất hiện.
N: tổng số ô có sự xuất hiện của các loài. Nếu:
T>50% thì loài đó phân bố đều và rất hay gặp. T: 25% - 50%: mức thƣờng gặp.
T<25% mức ít gặp.
Độ thƣờng gặp tƣơng đối:
(ĐTG%) = (Số ô có loài (i)/Tổng số ô mẫu có xuất hiện của các loài) × 100. Độ ƣu thế (Dominance). Mức độ ƣu thế (C) đƣợc xác định: C =
Trong đó:
: là mức độ ƣu thế của mỗi loài (số cá thể, tiết diện ngang)
: mức độ ƣu thế chung – tất cả các cá thể, tiết diện ngang hoặc sản lƣợng chung.
Độ ƣu thế tƣơng đối:
(ĐƢT%) – (Diện tích gốc của loài (i)/ Tổng diện tích gốc của ô mẫu) × 100 Xác định chỉ số giá trị quan trọng IVI (Importance Value Index): chỉ số giá trị quan trọng IVI đƣợc áp dụng để biểu thị cấu trúc, mối tƣơng quan và trật tự ƣu thế giữa các loài trong một quần thể thực vật (Mishra, 1968). Chỉ số này biểu thị tốt hơn, toàn diện hơn cho các tính chất tƣơng đối của hệ sinh thái so với các giá trị đơn tuyệt đối của mật độ, tần suất, độ ƣu thế,… Thông qua chỉ số IVI có thể xác định đƣợc cấu trúc không gian, mối tƣơng quan và trật tự ƣu thế giữa các loài cây đó. Chỉ số IVI của mỗi loài có thể xác định theo một trong hai công thức sau:
Trong đó: RD là mật độ tƣơng đối, RF là tần suất xuất hiện tƣơng đối và RBA là tổng tiết diện thân tƣơng đối của mỗi loài (Rastogi, 1999; Sharma,