Chương 1 : TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.4. Phương pháp xử lí số liệu
a) Đặc điểm cấu trúc quần xã thực vật rừng
Tổ thành và tính đa dạng lồi thuộc tầng cây cao:
Để xác định tổ thành tầng cây cao, đề tài sử dụng: Phương pháp tính tỷ lệ tổ thành theo của Daniel Marmillod
(2.1)
Trong đó: IVi% là tỷ lệ tổ thành (chỉ số quan trọng: Important Value) của loài i Ni% là % theo số cây của loài i trong QXTVR
Gi% là % theo tổng tiết diện ngang của loài i trong QXTVR
Theo Daniel Marmillod, những lồi cây có IV% 5% mới thực sự có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm phần.
Các chỉ số biểu thị tính đa dạng lồi:
Mức độ phong phú (Species reac): Độ phong phú được tính theo cơng thức
của K Jayaraman (2000)
R = m
√N (2.2) Trong đó, m: Tổng số lồi xuất hiện trong quần xã
N: Tổng số cá thể của tất cả các loài
Chỉ số Shannon và Weiner (1963), có phương trình tính tốn như sau:
𝐻 = − ∑ [(𝑁𝑖
𝑁) × 𝑙𝑜𝑔2(𝑁𝑖
𝑁)]
𝑠
𝑖=1 (2.3)
Trong đó: H = Chỉ số đa dạng sinh học hay chỉ số Shannon- Wiener, Ni = Số lượng cá thể của loài thứ i.
N = Tổng số số lượng cá thể của tất cả các loài trong hiện trường s: Tổng số loài
Chỉ số Simpson (chỉ sô mức độ chiếm ưu thế - Concentration of Dominance- Cd). Chỉ số này được tính tốn theo Simpson (1949) như sau:
2 % G % N % IV i i i
𝐶𝑑 = 1 − ∑ (𝑁𝑖
𝑁)2 𝑠
1=1 (2.4)
Trong đó: Cd = Chỉ số mức độ chiếm ưu thế hay còn gọi là chỉ số Simpson, Ni = Số lượng cá thể của loài thứ i.
N = Tổng số số lượng cá thể/ IVI) của tất cả các loài trong hiện trường
Xác định các nhóm lồi:
Hình 2.3 Sơ đồ phân loại cây tốt, cây xấu
Đặc điểm cấu trúc tầng tán rừng
Nghiên cứu cấu trúc tầng thứ được tiến hành thông qua các trắc đồ theo phương pháp của Richards và Davit (1934).
Độ tàn che: Kết hợp quan trắc và vẽ trắc đồ ngang để xác định tỉ lệ của tổng diện tích hình chiếu tán cây rừng so với bề mặt đất rừng.
Chỉ số diện tích tán được tính theo cơng thức: CAI = St/SOTC (2.5)
Trong đó, St là tổng diện tích tán lá, SOTC là diện tích OTC
Đặc điểm cấu trúc mật độ
Mật độ tầng cây cao được xác định theo công thức: 𝑁 =10000𝑛
𝑆 (cây/ha) (2.6)
Trong đó, n là số lượng cá thể của lồi hoặc tổng số cá thể trong OTC S là diện tích OTC
Phân bố số cây theo mặt phẳng ngang: Sử dụng phân bố Poisson để xác
định là phân bố cụm, ngẫu nhiên hay phân bố đều.
Cây tốt Cây xấu
- - Cây mục đích có phẩm chất từ trung bình trở lên.
- - Cây có ích , cây bạn có phẩm chất từ trung bình trở lên.
- Cây mục đích, cây có ích, cây bạn có phẩm chất xấu.
- Cây phi mục đích (mọi phẩm chất) -
X =
n N
(2.7) Trong đó: X : tổng số cây bình qn/ơ N: tổng số cây n: số lượng ô dạng bản S2= 1 ) ( 2 n X Xi
(2.8) Trong đó : xi: tổng số cây của loài thứ i
S2: Phương sai W =
X
S2 (2.9) Trong đó: W: Hệ số Poisson
W > 1 : Phân bố cụm
W = 1 : Phân bố ngẫu nhiên W < 1 : Phân bố đều
Đối với quy luật N/D1.3
Tính các đặc trưng mẫu theo chương trình thống kê mơ tả, chia tổ ghép nhóm các trị số quan sát theo cơng thức trong sách phân tích thống kê trong lâm nghiệp của các tác giả: Nguyễn Hải Tuất, Vũ Tiến Hinh, Ngô Kim Khôi (2006) [64].
m ≥ 5.lgN (2.10)
(2.11) Trong đó: m là số tổ; K: cự ly tổ
Xmax, Xmin là trị số quan sát lớn nhất và nhỏ nhất Lập phân bố thực nghiệm
Căn cứ vào phân bố thực nghiệm, tiến hành vẽ biểu đồ phân bố thực nghiệm.
Các đại lượng sinh trưởng của lâm phần
D1.3, DT, Hvn, Hdc tính theo các đặc trưng mẫu trong trong tốn học thống kê theo sách phân tích thống kê trong lâm nghiệp; xác định G, M chung và cho từng nhóm lồi, phẩm chất. Tất cả được xử lí bằng phần mềm excel 2007.
b) Đặc điểm tái sinh quần xã thực vật rừng
Tổ thành cây tái sinh: Áp dụng công thức tổ thành theo số cây.
m Xmin Xmax
𝑥̅ = N/s (2.12) Trong đó: 𝑥̅ : Số cá thể trung bình của một lồi
N : Tổng số cá thể của tất cả các loài s : Tổng số loài ni : Số lượng cá thể lồi i Chọn những lồi có ni ≥ 𝑥̅ Hệ số tổ thành: Ki = 10.ni/N (2.13) Trong đó: Ki : hệ số tổ thành
Viết công thức tổ thành theo chỉ số phần 10.
Mật độ cây tái sinh: phương pháp tính tương tự như tính mật độ tầng cây
cao.
Chất lượng và nguồn gốc tái sinh: Đối với chất lượng, phân thành 03 cấp (tốt, trung bình, xấu); về nguồn gốc xác định là tái sinh chồi hay hạt, tái sinh của tầng cây cao hay từ nơi khác. Tính tỉ lệ tái sinh theo cơng thức:
𝑁′ =𝑛𝑖
𝑁 × 100 (%) (2.14) Trong đó, ni là số cây tốt,
N’ là tỉ lệ phần trăm cây tốt, xấu, trung bình N là tổng số cây tái sinh
Phân bố số cây theo cấp chiều cao: Dựa vào chiều cao bình quân của lớp
cây bụi, thảm tươi để thống kê cây tái sinh theo 04 cấp. Cấp I: Cây tái sinh có h< 0,5 m Cấp II: Cây tái sinh có 0,5 ≤ h < 1 m Cấp III: Cây tái sinh có 1 ≤ h < 2 m Cấp IV: Cây tái sinh có h ≥ 2 m
Cây TSTV là cây thuộc nhóm lồi mục đích, có ích, bạn, có phẩm chất từ trung bình trở lên, nguồn gốc hạt, có chiều cao vút ngọn từ 2 m trở lên.
Phân bố số cây theo mặt phẳng ngang: Sử dụng phân bố Poisson để kiểm
tra
Biến động mật độ của cây TSTV theo ảnh hưởng của nhân tố chủ yếu: Đề
tài sẽ sử dụng phương pháp hệ số đường ảnh hưởng để xác định sự ảnh hưởng theo sách phân tích thống kê trong lâm nghiệp [64] của các nhân tố chủ yếu đến mật độ cây TSTV và thực hiện trên phần mềm excel 2007. Tuy nhiên, đối với mối nhân tố chủ yếu, sẽ xem xét lựa chọn chỉ tiêu đại diện. Cụ thể :
Tầng cây cao, chọn chỉ tiêu độ tàn che (A), mật độ các lồi cây mục đích (F). Cây bụi thảm tươi, lấy chỉ tiêu về độ che phủ bình quân (B) và chiều cao bình quân (C). Địa hình, chọn chỉ tiêu độ dốc (E). Thổ nhưỡng, chọn chỉ tiêu độ dày tầng đất (D)
Các bước thực hiện :
- Lập bảng thống kê các chỉ tiêu lựa chọn trên theo từng OTC, tương ứng với mật độ cây TSTV,
- Xác định các hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu, - Lập bảng ma trận các hệ số tương quan,
- Tính các hệ số đường ảnh hưởng :
PXA : Hệ số ảnh hưởng của nhân tố A đến nhân tố X PXB : Hệ số ảnh hưởng của nhân tố B đến nhân tố X PXC : Hệ số ảnh hưởng của nhân tố C đến nhân tố X PXD : Hệ số ảnh hưởng của nhân tố D đến nhân tố X PXE : Hệ số ảnh hưởng của nhân tố E đến nhân tố X PXF : Hệ số ảnh hưởng của nhân tố F đến nhân tố X X : Là mật độ cây TSTV.
- Tính hệ số đường ảnh hưởng trực tiếp và đường ảnh hưởng gián tiếp : K1 = P2
XA+ P2XB + P2XC + P2XD + P2XE + P2XF (2.15)
K2= 2.PXA.PXB.rAB + 2.PXA.PXC.rAC + 2.PXA.PXD.rAD + 2.PXA.PXE.rAE + 2.PXA.PXF.rAF + 2.PXB.PXC.rBC + 2PXB.PXD.rBD + 2.PXB.PXE.rBE + 2.PXB.PXF.rBF +
2.P.XC.PXD.rCD + 2.PXC.PXE.rCE + 2.PXC.PXF.rCF + 2.PXD.PXE.rDE + 2.PXD.PXF.rDF + 2PXE.PXF.rEF (2.16)
Trong đó, rAB, rAC,…, rEF là hệ số tương quan giữa các nhân tố. - Tính hệ số chính xác BX = K1 + K2 (2.17)
- Lập phương trình hệ số đường ảnh hưởng khi hệ số chính xác nằm trong khoảng 0,95-1,05.
X = PXA.A + PXB.B + PXC.C + PXD.D + PXE.E + PXF.F (2.18) - Phân tích kết quả.
Đối với ảnh hưởng của tầng cây cao, đề tài sử dụng thêm phương pháp của Sorensen (dẫn theo Bruce và Grace, 2002) [71] để xác định mối liên hệ giữa tổ thành cây cao và cây tái sinh
B A C BC 2 (2.19) Trong đó: BC là hệ số tương đồng
A là số loài cây thuộc tầng cây cao B là số loài cây tái sinh
C là số cây cao được tầng cây tái sinh kế thừa
Nếu chỉ số BC ≥ 0,75 có thể kết luận thành phần lồi cây tái sinh có mối liên hệ chặt chẽ với tổ thành tầng cây cao. Nếu BC 0,75, cây tái sinh tái sinh ngẫu
nhiên tại khu vực nghiên cứu.
c) Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động vào rừng:
Đối tượng nghiên cứu là rừng non phục hồi và rừng thứ sinh nghèo, có trữ lượng dao động từ 10 đến 60 m3, nên giải pháp thích hợp là ni dưỡng rừng. Đề tài đã áp dụng phương pháp của Phạm Văn Điển và Phạm Xuân Hoàn (2011) [17] để thực hiện nội dung này. Có thể tóm tắt phương pháp như sau:
- Tính số năm cần ni dưỡng rừng để rừng đạt tiêu chuẩn khai thác (tn(k)) theo công thức:
tn(k) ≥ 𝐿𝑜𝑔(1+𝑃𝑀0)( 100𝐾𝑥𝑀𝑛
𝑀0𝑥(100−𝐼)𝐾(1+𝑃𝑀1)𝐾𝑇) + KT (2.20) Trong đó:
tn(k) là số năm cần nuôi dưỡng rừng (năm) ứng với k lần chặt nuôi dưỡng (K = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, v.v...).
PMo là tốc độ tăng trưởng tương đối của rừng trong các giai đoạn không chịu tác động của chặt nuôi dưỡng (%). Trong điều kiện tỉnh Quảng Ninh, chọn PMo = 2,0%/năm.
K là số lần chặt nuôi dưỡng.
Mo là trữ lượng của rừng ở thời điểm lập kế hoạch tác động (m3/ha)
Mn là trữ lượng của mơ hình rừng mong muốn tại thời điểm khai thác chính (150 m3/ha).
PM1 là tốc độ tăng trưởng tương đối của rừng tại các giai đoạn chịu tác động của chặt nuôi dưỡng (%). Chọn PM1 = 3,0%/năm.
T là kỳ giãn cách giữa hai lần chặt nuôi dưỡng liên tiếp (năm).
Trị số tn cần thỏa mãn điều kiện: tn > (K-1)T + T/2 (2.21) - Tính tỷ lệ cây tốt lúc cuối (tại năm tn) (a(k), %) theo công thức
a(k) (%) = 100
𝐾𝑥𝑎(0)
(100−𝐼)𝐾 (2.22)
Điều kiện: A’n ≤ a(k) ≤ 100%. Trong đó, a(o) là tỷ lệ cây tốt lúc ban đầu (% về trữ lượng). A'n là tỷ lệ cây tốt của mơ hình rừng mong muốn (bằng 60%) tại thời điểm đạt tiêu chuẩn khai thác chính.
- Tính tổng trữ lượng quy đổi của rừng (MQĐ, m3/ha), gồm trữ lượng của bộ phận cây tốt và trữ lượng của bộ phận cây xấu tại năm thứ tn (tn của các phương án khác nhau thì khác nhau). Trữ lượng của bộ phận cây xấu được quy đổi bằng 1/10 trữ lượng của bộ phận cây tốt.
- Tổng trữ lượng của bộ phận CND (Mcnd(1-K)). Chỉ tiêu này được xem là đã bù đắp vào chi phí ni dưỡng rừng, nên khơng tham gia vào việc tính tốn hệ số β.
Với mỗi lô rừng đã xác định các tổ hợp đầu vào của các chỉ tiêu kỹ thuật. Mỗi tổ hợp đầu vào của các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm: cường độ, số lần chặt và kỳ giãn cách trong CND (chỉ tiêu kỹ thuật là nguyên tắc bài cây đã được xác định rõ và nhất quán đối với mọi phương án). Nếu chỉ chặt 1 lần, thì trị số T của tổ hợp đó biểu thị thời điểm CND cần hoàn thành trước thời điểm khai thác là T/2 (năm). Cường độ CND được chia thành các mức: 0, 10, 15, 20 và 25%. Số lần chặt được biểu thị từ: 1, 2, 3, 4, 5, 6 lần. Kỳ giãn cách được chia thành các cấp: 8, 12, 16 năm. Tổng cộng thu được 72 phương án tiềm năng cho mỗi lô rừng bất kỳ (trong đó chỉ có 1 phương án có I = 0).
Đầu ra của các phương án chính là hệ số β.
Việc xác định phương án kỹ thuật tối ưu, phương án kỹ thuật phù hợp và phương án kỹ thuật không phù hợp cũng được thực hiện theo phương pháp của Phạm Văn Điển và Phạm Xuân Hoàn (2011).