Chương 1 : TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể
Sinh trưởng của cây rừng phụ thuộc vào nhiều nhân tố ngoại cảnh khác nhau. Do dó, muốn xác định ảnh hưởng riêng biệt của chế độ giữ nước đến sinh trưởng của rừng Tràm thì tất cả các yếu tố khác cần phải được chọn đồng nhất. Vì vậy, khi nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ giữ nước đến sinh trưởng rừng Tràm, đề tài đã chọn lựa những lâm phần Tràm đưa vào nghiên cứu có sự khác nhau về độ sâu ngập nhưng đồng nhất về điều kiện khí hậu, tính chất đất... Phân tích ảnh hưởng của chế độ giữ nước đến sinh trưởng của rừng Tràm được giới hạn ở việc nghiên cứu những thay đổi về các chỉ tiêu sinh trưởng: đường kính, chiều cao và thể tích của các cây tiêu chuẩn đặc trưng theo mức độ ngập và thời gian ngập.
a. Phương pháp kế thừa:
Đề tài kế thừa những nghiên cứu và báo cáo khoa học về vấn đề sinh trưởng rừng và sinh trưởng rừng Tràm nói riêng, kế thừa tư liệu biến đổi mực nước giữ lại để phòng chống cháy giai đoạn 2002 – 2009 của khu vực nghiên cứu
b. Phương pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp
+ Đặc điểm của điều kiện lập địa gồm đặc điểm của thổ nhưỡng, đặc điểm của thuỷ văn
- Nghiên cứu đặc điểm thổ nhưỡng qua điều tra các ô tiêu chuẩn ở những vị trí có chế độ ngập nước khác nhau. Cụ thể đề tài tiến hành thu thập các chỉ tiêu sau:
Độ cao mặt đất , bề dày than bùn, dung trọng, tỷ trọng của than bùn, hàm lượng carbon trong than bùn, độ pH, hàm lượng phèn.
- Nghiên cứu đặc điểm của chế độ thuỷ văn gồm: đặc điểm độ dài thời kỳ ngập nước, độ cao ngập nước, mực nước thấp nhất, ảnh hưởng của độ cao mực nước với các chỉ tiêu thủy văn.
Để nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ giữ nước đến sinh trưởng rừng Tràm, tại Vườn quốc gia U Minh Thượng đề tài đã bố trí 20 OTC trong rừng Tràm (kích thước ơ tiêu chuẩn 20m x 25m)
Các ô tiêu chuẩn được bố trí trên các cấp độ cao địa hình khác nhau (Tại những vị trí có mức độ ngập nước khác nhau). Khu vực rừng tràm trên than bùn dày và rừng tràm không bị cháy vào năm 2002 đại diện cho những nơi có độ cao địa hình lớn nhất trong vườn quốc gia nghĩa là mức độ ngập nước thấp nhất, khu vực than bùn trung bình đại diện cho những nơi có độ cao thấp hơn khu vực than bùn dầy, khu vực than bùn mỏng và đất sét là những nơi thấp nhất của vườn quốc gia. Cụ thể: Khu vực rừng tràm khơng bị cháy năm 2002 bố trí 02 OTC, khu vực than bùn dày bố trí 03 OTC, khu vực than bùn trung bình bố trí 05 OTC, khu vực than bùn mỏng bố trí 05 OTC và khu vực đất sét bố trí 05 OTC, vị trí các OTC được ghi vào phụ biểu 01
(Sơ đồ bố trí các OTC trên 5 trạng thái rừng được bố trí như hình 2-1)
- Điều tra độ tàn che
Độ tàn che của tầng cây cao (TC%): Độ tàn che tầng cây cao được xác định theo phương pháp mạng lưới 80 điểm ngẫu nhiên hệ thống trong ô tiêu chuẩn. Tại mỗi điểm điều tra, dấu hiệu độ tàn che được xác định là 0, nếu ngắm lên theo phương thẳng đứng nó khơng gặp tán cây cao và là 1 nếu ngắm lên theo phương thẳng đứng nó gặp tán cây cao. Độ tàn che chung của ô tiêu chuẩn được xác định bằng tổng số điểm có dấu hiệu độ tàn che bằng 1 chia cho tổng số điểm đã điều tra dấu hiệu tàn che, kết quả điều tra được ghi vào phụ biểu 02.
- Điều tra cấu trúc tầng cây cao
Trên mỗi ô tiêu chuẩn tiến hành điều tra, đo đạc toàn bộ các cây cụ thể : Đo chu vi thân cây tại vị trí 1,3m (C1.3) (độ chính xác đến cm) từ đó tính được đường kính 1,3m (D1.3); Chiều cao vút ngọn (Hvn) chính xác đến dm; Chiều cao dưới cành (Hdc) chính xác đến dm; Đường kính tán (Dt) đo theo hai chiều Đơng - Tây, Nam - Bắc, đơn vị lấy trịn đến 0,1m, số liệu thu thập được ghi vào mẫu biểu 03.
Trên ô tiêu chuẩn đã chọn, tiến hành lập 5 ơ dạng bản kích thước 5m x 5m tại 4 góc và ở giữa ơ tiêu chuẩn để điều tra thu thập số liệu: Cây tái sinh, tầng cây bụi, tầng thảm tươi.
Tầng cây bụi: Điều tra, đo đếm cây bụi trên 5 ô dạng bản đã lập, thu thập số liệu: Loài cây, chiều cao trung bình (Htb), đường kính tán (Dt), tỷ lệ che phủ của lồi trên ơ dạng bản (CP), tình hình sinh trưởng của loài. Tất cả các số liệu điều tra được điền vào phụ biểu 04.
Cây tái sinh: Điều tra đo đếm cây tái sinh trên 5 ô dạng bản đã lập, thu thập số liệu: Lồi cây, đường kính gốc (D0), chiều cao cây (H), đường kính tán cây trung bình (Dt), tình hình sinh trưởng theo 3 cấp phẩm chất: Tốt, trung bình, xấu. Tất cả số liệu thu thập được điền vào phụ biểu 05.
Tầng thảm tươi: Điều tra, đo đếm tầng thảm tươi trên 5 ô dạng bản đã lập, thu thập số liệu: Lồi cây, chiều cao trung bình (Htb), tỷ lệ che phủ của lồi trên ơ dạng bản (CP), tình hình sinh trưởng của loài, ghi chú dạng sống của lồi trên ơ dạng bản. Tất cả các số liệu điều tra được điền vào phụ biểu 06.
- Điều tra thu thập mẫu thớt giải tích thân cây Tràm:
Mỗi ơ tiêu chuẩn lựa chọn 01 cây tiêu chuẩn để tiến hành giải tích thân cây. Cây tiêu chuẩn phải là cây đại diện cho các cây trong ô tiêu chuẩn và đảm bảo khơng có u bướu, thẳng, trịn đều. Từng cây tiêu chuẩn được mô tả và đánh dấu theo 2 hướng Đông - Tây và Nam - Bắc để tiện cho việc xử lý mẫu lấy số liệu tăng trưởng vịng năm.
- Xử lý thớt giải tích Tràm
Thớt giải tích sau khi thu thập về tiến hành hong khô bằng nhiệt độ trong phòng, Tránh làm nứt nẻ mặt thớt.
Để ranh giới vòng năm được thể hiện rõ, xác định tuổi và đo đạc được chính xác bề rộng vịng năm phải tiến hành làm nhẵn, đánh bóng bề mặt thớt để làm thể hiện rõ vòng năm.
Bề rộng vòng năm là tổng bề dày các lớp gỗ được hình thành trong một năm, được xác định theo chiều vng góc với đường ranh giới giữa chúng.
Bề rộng vòng năm được xác định bằng kính lúp có độ phóng đại 8 lần, gắn thước vạch tới 0,1mm cho phép ước lượng tới 0,05 mm. Số liệu kết quả đo đếm được ghi vào phụ biểu 07.
Hình 2-1. Sơ đồ vị trí thiết lập các ơ tiêu chuẩn nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng rừng tràm
c. Phương pháp xử lý số liệu
1) Xử lý số liệu về đặc điểm cấu trúc rừng tràm ở Vườn quốc gia U Minh Thượng * Nghiên cứu phân bố rừng Tràm trong khu vực VQG UMT.
Dựa vào bản bản đồ lớp phủ thực vật VQG U Minh Thượng năm 2009 và theo báo cáo thảm thực vật UMT, nhận xét phân bố của rừngTràm.[21]
- Tính độ tàn che, Dt, Hdc trung bình của các trạng thái rừng và nhận xét. - Tính các chỉ tiêu sinh trưởng của từng loại cây bụi, cây tái sinh và thảm tươi trong OTC và nhận xét đánh giá chất lượng của chúng.
* Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của rừng Tràm trong khu vực VQG UMT
Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp bố trí các thành phần của hệ sinh thái rừng theo không gian và thời gian. Hệ sinh thái rừng dưới tác động của các nhân tố tự nhiên và nhân tạo, chúng sinh trưởng và phát triển theo những quy luật nhất định có những đặc điểm cấu trúc nhất định.
Do điều kiện thời gian, kinh phí và vật lực nên đề tài tiến hành nghiên cứu một số yếu tố chính phục vụ cho mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Tiến hành đo đếm và tính tốn các chỉ tiêu liên quan đến cấu trúc và phân bố của rừng tràm như: chỉ tiêu về D1.3, Dt, Hvn, Hdc, tàn che, che phủ… đề tài tiến hành điều tra 20 OTC trên 5 trạng thái rừng khác nhau.
• Quy luật phân bố N/D.
Quy luật phân bố N/D là một trong những đặc trưng quan trọng của quy luật kết cấu lâm phần. Nếu đứng trên quan điểm kinh doanh lợi dụng rừng thì mội đơn vị phân loại cần chọn những lâm phần sản lượng cao tỉ suất gỗ lớn có quy luật phân bố N/D ổn định và phù hợp với mục đích kinh doanh. Đối với rừng tự nhiên phân bố N/D hợp lí thì cây tận dụng tối đa tiềm năng điều kiện lập địa và tạo ra năng suất sinh khối cao nhất. Khi nghiên cứu cấu trúc lâm phần trước hết cần tính tốn các đặc trưng mẫu về đường kính.
- Tính các đặc trưng mẫu: Sử dụng phần mềm Data Analysis trong Excel để tính tốn các đặc trưng mẫu về đường kính D1.3 của 5 trạng thái rừng.
+ Đường kính bình qn cộng: D= N NiDi m i 1 (2.1) + Sai tiêu chuẩn về đường kính: SD = 2 2
D Dg (2.2) + Hệ số biến động về đường kính: SD% = SD D ×100 (2.3) + Phạm vi biến động về đường kính :
P = RDmax - RDmin = Dmax
D - Dmin
D (2.4) Trong đó: RDmin = Dmin
D RDmax = Dmax D + Độ lệch Sk = S X n Xi n n 2 1 3 . (2.5) + Độ nhọn Ex = 3 . 4 1 4 S X n Xi n n (2.6) - Vẽ biểu đồ phân bố số cây theo cỡ đường kính Ni - Di
- Nhận xét đặc điểm của quy luật phân bố. - Tính Mật độ trên ha: N/ha = NOTC×10000
SOTC (2.7)
• Nghiên cứu quy luật phân bố N/H.
Cấu trúc tầng thứ của rừng phản ánh đặc trưng sinh thái của quần thể thực vật rừng hiện tại trong không gian theo chiều thẳng đứng. Phân bố N/Hvn là một trong những quy luật cơ bản của lâm phần, nó phản ánh mối quan hệ
giữa các tầng thứ mức độ thích nghi của các lồi cây trồng, đối với rừng tự nhiên thì cấu trúc tầng thứ là rất phức tạp phản ánh rõ quy luật tự nhiên là rừng có kết cấu tầng thứ khác nhau. Nghiên cứu quy luật phân bố N/Hvn trước tiên phải tính các đặc trưng mẫu về chiều cao vút ngọn.
- Tính các đặc trưng mẫu:
+ Chiều cao bình quân cộng: H=
N NiHi m i 1 (2.8) + Sai tiêu chuẩn về đường kính: SH = 2 2
H Hg (2.9) + Hệ số biến động về đường kính: SH% = H SH×100 (2.10) + Phạm vi biến động về đường kính: P = RHmax - RHmin = H Hmax - H Hmin (2.11) RHmin = H Hmin RHmax = H Hmax + Độ lệch Sk tính theo cơng thức (2.5) + Độ nhọn Ex tính theo cơng thức (2.6)
- Vẽ biểu đồ phân bố số cây theo cỡ chiều cao Ni - Hi - Nhận xét đặc điểm của quy luật phân bố.
• Nghiên cứu quy luật phân bố H/D.
Nghiên cứu mối quan hệ giữa đường kính và chiều cao bằng phương pháp biểu đồ. Sử dụng phần mềm vẽ biểu đồ tự động trong Excel để vẽ biểu đồ tương quan H/D. Dựa vào biểu đồ và hệ số tương quan nhận xét về tương quan giữa chiều cao và đường kính. Áp dụng phương trình Hvn = a + b*logD,
Từ hệ số tương quan r của phương trình nhận xét về mức độ tương quan giữa 2 nhân tố D và H
2) Xử lý số liệugiải tích
* Tính thể tích cho từng tuổi.
Sử dụng cơng thức kép tiết diện bình qn để tính thể tích tương ứng với tuổi của các cây giải tích.
* Tính một số chỉ tiêu sinh trưởng và tăng trưởng.
Sinh trưởng của rừng Tràm được coi là sự biến đổi theo thời gian của các đại lượng mà ta cần quan tâm. Cùng với sự biến đổi của tuổi thì các chỉ tiêu về đường kính (D), chiều cao (H), tổng tiết diện ngang (G), trữ lượng (M), thể tích (V) và tổng số cây cũng biến đổi theo. D, H, V luôn tăng theo tuổi nhưng do một bộ phận cây mất đi nên G và M giảm.
- Xác định quy luật biến đổi của nhân tố điều tra theo tuổi cây: xác định quy luật biến đổi của đường kính 1.3 (D1.3), quy luật biến đổi chiều cao vút ngọn (Hvn), quy luật biến đổi về thể tích (V).
- Tính tốn chỉ tiêu sinh trưởng và tăng trưởng.
- Tăng trưởng thường xuyên hàng năm là số lượng biến đổi được của nhân tố điều tra trong 1 năm, ta có: Zt = ta – t (a-1).
Trong đó: ta là nhân tố điều tra tại a năm. t (a-1) là nhân tố điều tra tại a-1 năm.
- Tăng trưởng bình quân chung là số lượng biến đổi được của nhân tố điều tra tính bình qn 1 năm trong suốt thời kì sinh trưởng của cây rừng (trong a năm), ta có: ∆t =
a ta
- Suất tăng trưởng là tỉ số phần trăm giữa tăng trưởng thường xuyên hàng năm và tổng tăng trưởng thường xuyên của một nhân tố điều tra, ta có: Pt% = Ztta 100
Trong đề tài này, với mục đích làm sáng tỏ ảnh hưởng của chế độ giữ nước đến sinh trưởng vòng năm (sinh trưởng rừng Tràm), đề tài đã sử dụng các phương pháp sau:
- Phương pháp trung bình trượt: Phương pháp này có tác dụng san phẳng
những biến động ngẫu nhiên trong dãy biến động vòng năm đã được cải tạo, chỉ phản ánh quy luật biến động theo tuổi. Theo phương pháp này dãy biến động vòng năm thực tế đo đếm a1; a2;....an được cải tạo thành dãy mới:
2 1 2 2 1 1 2 1 ; .....; m n m m A A A Trong đó: 2 1 2 1 1 m i t m i t t i a m A
Ai: Giá trị trung bình trượt của bề rộng vòng năm thứ i; m: Độ dài thời kỳ trung bình trượt;
at: Giá trị của bề rộng vòng năm thứ t. Trong đề tài này sử dụng m = 3; 5 năm.
- Phương pháp trị số tương đối: Trong phương pháp này dãy biến
động vòng năm thực tế đo đếm: a1; a2; ... an được cải tạo thành dãy trị số tương đối (được tính theo %): 2 1 2 2 1 1 2 1 ; .....; m n m m H H H Trong đó: H a A i i i 100 (%)
Hi : Là trị số tương đối của bề rộng vòng năm thứ i; ai: Là giá trị của bề rộng vịng năm thứ i;
Ai: Giá trị trung bình trượt của bề rộng vịng năm thứ i.
Trong công thức tính chỉ số tương đối của bề rộng vịng năm thành phần ai ở tử số và thành phần Ai ở mẫu số đều chịu tác động của các nhân tố tương đối ổn
của các nhân tố này sẽ được loại trừ một cách cơ bản ra khỏi dãy các chỉ số tương đối. Biến động của các chỉ số tương đối chỉ còn bị chi phối bởi các nhân tố ngẫu nhiên.
Để giảm bớt nhiễu loạn trong dãy biến động bề rộng vòng năm và loại trừ nhân tố tuổi cây, loài cây, điều kiện lập địa … khi làm sáng tỏ biến đổi theo nhịp điệu của sinh trưởng đề tài đã tính chỉ số tương đối của bề rộng vòng năm theo phương pháp lọc với m = 3.