Chƣơng 3 MỤC TIÊU NỘI DUNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.3. Nội dung nghiên cứu
3.3.1. Phân chia trạng thái rừng
3.3.2. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao
+ Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo hệ số tổ thành ki
Formatted: Normal, Justified, Level 1, Indent:
First line: 0 cm
Formatted: Level 1, Indent: First line: 0 cm Formatted: Normal, Level 1, Indent: First line:
0 cm, Keep with next
Formatted: Normal, Level 1, Indent: First line:
0 cm, Keep with next
+ Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo chỉ số quan trọng IV%. + So sánh công thức tổ thành theo hệ số tổ thành và theo chỉ số IV%. + Phân loại loài cây theo trạng thái
3.3.3. Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc lâm phần
+ Nghiên cứu một số quy luật phân bố và tƣơng quan của lâm phần: N/D1,3, N/Hvn, Hvn - D1.3.
3.3.4. Nghiên cứu tính đa dạng lồi tầng cây cao
+ Chỉ số đa dạng: mức độ phong phú của loài, Shannon–Weiner, Simpson, Pielou và Margalef.
3.3.5. Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên tại khu vực nghiên cứu
+ Cấu trúc tổ thành, mật độ cây tái sinh + Chất lƣợng và nguồn gốc cây tái sinh + Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao
3.3.6. Đề xuất một số giải pháp phục hồi và phát triển rừng tại khu vực nghiên cứu 3.4. Phƣơng ph p nghiên cứu 3.4. Phƣơng ph p nghiên cứu
3.4.1. Phương pháp luận
Đề tài đã sử dụng phƣơng pháp điều tra ô tiêu chuẩn đại diện ở khu vực nghiên cứu, số liệu đảm bảo tính đại diện, khách quan và chính xác. Đề tài sử dụng các phƣơng pháp phân tích số liệu truyền thống, phƣơng pháp kế thừa các tƣ liệu, số liệu có liên quan.
- Sử dụng các công cụ tốn học để mơ hình hố các quy luật phân bố, tính tốn các chỉ tiêu đa dạng sinh học nh m hạn chế tính áp đặt chủ quan của ngƣời nghiên cứu và góp phần phản ánh quy luật chung của lâm phần.
- Từ đặc điểm cấu trúc rừng, kết hợp với các chính sách có liên quan (chính sách về quản l đất đai, tài nguyên rừng; chính sách đầu tƣ tín dụng; chính sách khai thác sử dụng rừng và lƣu thông tiêu thụ lâm sản) và các hoạt động quản lý, sử dụng, xây dựng rừng tại địa phƣơng, đề xuất một số biện pháp quản lý rừng bền vững.
Formatted: Normal, Justified, Level 1, No
widow/orphan control, Tab stops: 0 cm, Left + Not at 1,34 cm
3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu
3.4.2.1. Kế thừa số liệu
Luận văn kế thừa số liệu về điều kiện tự nhiên: địa hình, khí hậu, thu văn, đất đai, tài nguyên rừng; điều kiện kinh tế; điều kiện xã hội: dân số, lao động, thành phần dân tộc.
Các báo cáo về thực trạng tài nguyên rừng, công tác quản lý bảo vệ và phát triển rừng tại Huyện Tuần Giáo, tỉnh Điện Biên.
3.4.2.2. Ngoại nghiệp a) Điều tra tầng cây cao
- Lập ô tiêu chuẩn:
Trên mỗi trạng thái rừng lập 4 ơ tiêu chuẩn (OTC), diện tích mỗi ơ là 1000 m2 20m x 50m . Nhƣ vậy, tổng số OTC cần lập cho 3 trạng thái rừng là 12 OTC.
+ Điều tra thống kê tầng cây cao:
Đối tƣợng điều tra là các cây gỗ thuộc tầng cây cao cây có đƣờng kính ngang ngực từ 6 cm trở lên).
Trong mỗi ô đo đếm, đánh dấu và đếm toàn bộ số cây trong phân ô.
+ Xác định thành phần lồi, tên lồi (những lồi khơng biết tên hoặc khơng rõ tên thì ghi kí hiệu là sp)
+ Đo đƣờng kính D1.3 của tất cả các cây có đƣờng kính lớn hơn hoặc b ng 6cm: dùng thƣớc kẹp kính độ chính xác 0,5 cm.
+ Đo chiều cao vút ngọn: Trong mỗi phân ô đo chiều cao cho 5 cây đƣợc lựa chọn ngẫu nhiên, dùng thƣớc Blumeleiss với độ chính xác 0,5 m.
Toàn bộ các số liệu đo đếm tầng cây cao đƣợc ghi chép theo mẫu biểu điều tra tầng cây cao (biểu 01).
Formatted: Font: Font color: Auto Formatted: Font: Italic, Font color: Auto
Biểu 3.1: Biểu điều tra tầng cây cao
Địa điểm......... Độ cao........ Ngày điều tra.......... Trạng thái rừng......... Độ dốc...... Ngƣời điều tra........
OTC số........ Hƣớng dốc..........
STT Tên cây D1.3 (cm) Hvn (m) Ghi chú
ĐT NB TB
1 2
b Điều tra cây tái sinh:
- Lập ô dạng bản (ODB):
Trên mỗi OTC lập 5 OBB trong đó 4 ODB ở 4 góc và 1 ODB ở giữa OTC. Diện tích mỗi ODB là 16 m2 4m x 4m . Nhƣ vậy, tổng số ODB cần lập cho 3 trạng thái rừng là 60 ODB. Trên ODB thống kê tất cả cây tái sinh vào phiếu điều tra theo các chỉ tiêu:
- Tên lồi cây tái sinh, lồi nào chƣa rõ thì thu thập tiêu bản để giám định. - Đo chiều cao cây tái sinh b ng thƣớc sào.
- Chất lƣợng cây tái sinh:
+ Cây tốt là cây có thân thẳng, khơng cụt ngọn, sinh trƣởng phát triển tốt, không sâu bệnh
+ Cây xấu là những cây cong queo, cụt ngọn, sinh trƣởng phát triển kém, sâu bệnh, cịn lại là những cây có chất lƣợng trung bình.
- Xác định nguồn gốc cây tái sinh
Toàn bộ các số liệu thu thập, đo đếm tầng cây tái sinh đƣợc ghi chép theo mẫu biểu điều tra tầng cây cao (biểu 02).
Biểu 3.2: Biểu điều tra tầng cây tái sinh
Địa điểm......... Độ cao........ Ngày điều tra.......... Trạng thái rừng......... Độ dốc...... Ngƣời điều tra........
ODB số........ Hƣớng dốc..........
Stt Tên loài cây
Phẩm chất Cấp chiều cao (m) Nguồn gốc Tốt TB Xấu I II III IV V Hạt Chồi
3.4.2.3. Nội nghiệp
A – Phương pháp nghiên cứu đặc điểm cẩu trúc rừng
a) Phân loại trạng thái rừng hiện tại
Luận văn sử dụng phƣơng pháp phân loại rừng theo Thông tƣ 34 của Bộ nông nghiệp và Phát triển nông thôn, . Trên cơ sở quy định của Thông tƣ số 34/2009/TT- BNNPTNT ban hành ngày 10 tháng 06 năm 2009 của Bộ NNPTNT, các trạng thái rừng và đất chƣa có rừng đƣợc phân chia theo 3 tiêu chí gồm tổ thành, điều kiện lập địa và trữ lƣợng rừng, cụ thể nhƣ sau:
- Rừng rất giàu: trữ lƣợng cây đứng trên 300 m3/ha - Rừng giàu: trữ lƣợng cây đứng từ 201 – 300 m3/ha - Rừng trung bình: trữ lƣợng cây đứng từ 101 – 200 m3/ha - Rừng nghèo: trữ lƣợng cây đứng từ 10 – 100 m3/ha
- Rừng chƣa có trữ lƣợng: rừng gỗ đƣờng kính bình qn < 8 cm, trữ lƣợng cây đứng dƣới 10 m3
/ha.
b) Xác định công thức tổ thành theo hệ số tổ thành
+ Bƣớc 1: Trong các OTC, tập hợp số liệu tầng cây cao, loài trong từng trạng thái và số cá thể của mỗi loài.
+ Bƣớc 2: Trong các OTC xác định tổng số loài cây, tổng số cá thể của từng trạng thái
+ Bƣớc 3: Tính số cá thể trung bình của 1 lồi theo cơng thức:
N X m (3.1) Trong đó:
X : Số lƣợng cá thể trung bình của mỗi lồi N: Tổng số lƣợng cá thể của các loài
m: Tổng số loài
+ Bƣớc 4: Xác định số loài, tên loài tham gia vào cơng thức tổ thành. Những lồi nào có số cây X thì tham gia vào cơng thức tổ thành. + Bƣớc 5: Xác định hệ số tổ thành của từng lồi theo cơng thức:
10 Xi Ki x N (3.2) Trong đó: Ki là HSTT loài i. Xi là số lƣợng cá thể loài i N là Σ số cá thể của tất cả các loài
+ Bƣớc 6: Viết cơng thức tổ thành: Lồi nào có Ki > 0,5 thì ghi vào cơng thức tổ thành. Lồi nào có hệ số tổ thành lớn viết trƣớc, nhỏ viết sau.
c) Xác định công thức tổ thành theo chỉ số quan trọng IVI%
Để xác định tổ thành loài cây, đề tài sử dụng phƣơng pháp xác định mức độ quan trọng (Important Value- IV) của Daniel Marmillod, Vũ Đình Huề (1984)
(3.3)
Trong đó:
IV%: Chỉ số mức độ quan trọng của loài trong quần xã.
Formatted: Left
Formatted: Normal, Left, Indent: Left: 3,81
cm, First line: 1,27 cm, Don't adjust space between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers
Formatted: Normal, Justified, Indent: First
line: 1,27 cm, Don't adjust space between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers
G% là tiết diện ngang thân cây tƣơng đối:
Ni và Gi là mật độ và tổng tiết diện ngang của loài i.
ã
(3.4)
Theo Daniel Marmillod, lồi cây nào có IVi > 5 là lồi có nghĩa về mặt sinh thái. Theo Thái Văn Trừng 1978 , nhóm dƣới 10 lồi cây có tổng IVi% > 50% tổng cá thể tầng cây cao thì chúng đƣợc coi là nhóm lồi ƣu thế (cịn gọi là ƣu hợp thực vật . Do đó, nhóm lồi ƣu thế hình thành nên các loại hình xã hợp thực vật đƣợc xác định nhƣ sau:
- Tính tốn trị số IVi% cho từng lồi
- Xác định lồi ƣu thế: lồi có trị số IVi% > 5%
Khi đó, tên của QXTVR đƣợc xác định theo các lồi đó.
Cơng thức tổ thành tổng qt đƣợc viết theo hệ số 10, nên khi viết công thức tổ thành chúng ta chi IV% cho 10.
IV1%.L1 + IV2%.L2 + IV3%.L3 + ... + IVi%.Li
Ký hiệu Li là tên loài cây thứ i trong QXTVR, với i 10
d) Một số quy luật kết cấu lâm phần
Bao gồm quy luật phân bố số cây 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 l để mô phỏng phân bố. Các hàm phân bố lý thuyết đƣợc đề tài thử nghiệm.
+ Phân bố số cây theo cỡ đƣờng kính (N/D1.3). Phân bố số cây, số lƣợt lồi
theo cỡ đƣờng kính : đƣợc tính với cự li về đƣờng kính là 4 cm.
+ Phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/HVN). Phân bố số cây theo cỡ chiều cao
: đƣợc tính với cự li về chiều cao là 2 m.
* Phân bố Weibull
Là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên liên tục với miền giá trị (0, +).
Formatted: Indent: Left: 1,27 cm, First line:
0 cm
Formatted: Normal, Indent: First line: 0 cm,
Don't adjust space between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers
Formatted: Tab stops: 0 cm, Left + Not at
Hàm mật độ có dạng: x x x x e f 1 . . . . ) ( (3.6) Hàm phân bố có dạng: F(x) = 1 - e.X (3.7) 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 tốn học có dạng: 1 x 0 x ). 1 )( 1 ( ) (x x1 F (3.8)
Khi 1 thì phân bố khoảng cách trở về dạng phân bố hình học: ( )(1 ) x x0
x
F (3.9)
B ng phƣơng pháp tối đa hợp l có thể xác định đƣợc tham số của phân bố khoảng cách nhƣ sau: n fo (3.10) i i o x f f n . ) ( 1 (3.11) * Phân bố giảm:
Trong Lâm nghiệp thƣờng d ng phân bố giảm dạng hàm Meyer để mô phỏng quy luật cấu trúc tần số số cây theo đƣờng 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
(3.12)
Trong đó: x: Cỡ kính hoặc cỡ chiều cao
, : Hai tham số của hàm Meyer
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: 13 pt, Not Italic, (Asian)
Chinese (PRC)
Formatted: Font: 13 pt, Not Italic, Font color:
Để xác định tham số của phân bố giảm dạng hàm Meyer, trƣớc hết phải tuyến tính hố phƣơng trình mũ, b ng cách logarit hố cả hai vế của phƣơng trình để đƣa về dạng phƣơng 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
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 (Meyer, Khoảng cách, Weibull) phù hợp với phân bố thực nghiệm.
- H1: Phân bố lý thuyết đƣợc chọn (Meyer, Khoảng cách, Weibull) không phù hợp với phân bố thực nghiệm.
m l l t n f f f 1 2 2 (3.13) Trong đó: - ft: Tần số thực nghiệm ở từng cỡ kính - fl: Tần số l 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 2n > 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 2n ≤ 2
0.05(k = m - 3) thì chấp nhận giả thuyết, nghĩa là phân bố lý thuyết
phù hợp với phân bố thực nghiệm.
+ Tƣơng quan giữa chiều cao vút ngọn và đƣờng kính ngang ngực (Hvn - D1.3) Giữa Hvn và D1.3 của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt chẽ và đƣợc biểu thị b ng nhiều dạng phƣơng trình tốn học khác nhau. Đề tài tiến hành thử nghiệm với 6 dạng phƣơng trình
Hàm bậc 3 Y = a0 + a1.X + a2.X2 + a3.X3 (3.14) Hàm tuyến tính một lớp Y = a + b.X (3.15)
Hàm Inverse Y = a0 + a1/X (3.16)
Formatted: Indent: First line: 1,27 cm
Formatted: Font: 13 pt, Not Italic, (Asian)
Chinese (PRC)
Hàm Logarithmic Y = a0 + a1.ln(X) (3.17) Hàm bậc 2 Y = a0 + a1.X + a2.X2 (3.18) Hàm Power Y = a.Xb (3.19)
Phƣơng trình nào có hệ số xác định lớn nhất, có tất cả các tham số đều tồn tại và đơn giản trong tính tốn sẽ đƣợc lựa chọn để mơ tả mối quan hệ này.
e) Nghiên cứu tính đa dạng lồi tầng cây cao
Để so sánh tính đa dạng của cây gỗ, đề tài sử dụng 5 chỉ số đa dạng sau đây: + Mức độ phong phú của lồi: Đề tài lập các ƠTC điển hình để đo đếm đảm bảo tính đại diện cho khu vực nghiên cứu. Do đó, để xác định mức độ phong phú của lồi, chúng ta có thể sử dụng cơng thức của Kjayaraman (2000):
n s
R (3.20)
Trong đó: n là số cá thể của tất cả các loài; s là số loài trong quần xã
* + Hàm s sánh tính Shannon - Wiener
Hàm số này đƣợc Shannon và Wiener đƣa ra năm 1949 dƣới dạng:
s i i i p p H 1 6 log (3.21) s i i i n n n n n C H 1 log log (3.22)
Trong đó: C là h ng số, C = 2,302585; pi là tổ thành của loài i, pi = ni/n; ni là số lƣợng cá thể của loài i trong quần xã, s là số loài trong quần xã.
- Để so sánh mức độ đa dạng loài giữa các đai cao, đề tài sử dụng tiêu chuẩn t - Student với giả thuyết:
+ H0: Mức độ đa dạng loài giữa các đai cao là đồng nhất + H1: Mức độ đa dạng lồi giữa các đai cao là khơng đồng nhất
t = (3.23) Với bậc tự do: k = (3.24) ) ( ) ( 1 2 2 1 H D H D H H 2 2 2 1 1 2 2 2 1 / ) ( / ) ( ) ( ) ( n H D n H D H D H D
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: 13 pt, Not Bold, Not Italic
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: 13 pt, Lowered by 17 pt
Trong đó: n1 và n2 là số cá thể ứng với khu vực 1 và 2 cần so sánh. C n
phƣơng sai của H đƣợc tính theo cơng thức sau:
D(H) = (3.25)
+ Chỉ số Simpson
Chỉ số Simpson đƣợc sử dụng sớm nhất vào năm 1949, khi n có số lƣợng
khơng q lớn so với ni thì sử dụng cơng thức: