Số liệu phục vụ đề tài đƣợc điều tra và thu thập trên các ô tiêu chuẩn thuộc huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu.
Phƣơng pháp lập ô tiêu chuẩn và thu thập số liệu để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và đa dạng tầng cây cao ở rừng tựnhiên đƣợc tiến hành nhƣ trình bày dƣới đây.
2.5.2.1. Lập ô tiêu chuẩn nghiên cứu
Lập ô tiêu chuẩn đại diện để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng.
+ M i trạng thái rừng lập 3 ô tiêu chuẩn (ƠTC), m i ƠTC có diện tích là 2500 m2.
+ Số ơ tiêu chuẩn lập là 9 ƠTC.
- Dụng cụ và thiết bị sử dụng: Bao gồm GPS, máy ảnh, thƣớc dây, thƣớc kẹp kính, thƣớc đo chiều cao cây Blume-leiss máy đo chiều cao cây…
- Các số liệu điều tra tầng cây cao thu thập trong ÔTC:
+ Đối tƣợng điều tra là các cây g thuộc tầng cây cao (cây có đƣờng kính ngang ngực từ 6 cm trở lên).
+ Trong m i ô đo đếm, đánh dấu và đếm tồn bộ số cây trong ơ.
+ Xác định thành phần loài, tên loài (những cây chƣa xác định đƣợc tên cây, đánh là SP).
+ Đo chu vi vị trí 1,3 m hoặc đƣờng kính D1.3 của tất cả các cây có đƣờng kính lớn hơn hoặc bằng 6cm:dùng thƣớc dây hoặc thƣớc kẹp kính độ chính xác 0,5cm.
+ Đo chiều cao vút ngọn: Trong m i phân ô đo chiều cao cho 5 cây đƣợc lựa chọn ngẫu nhiên, dùng thƣớc Blumeleiss với độ chính xác 0,5m.
Tồn bộ các số liệu đo đếm tầng cây cao đƣợc ghi chép theo mẫu biểu điều tra tầng cây cao (Biểu 01).
Biểu 01: Điều tra tầng cây cao
Địa điểm......... Độ cao........ Ngày điều tra.......... Trạng thái rừng......... Độ dốc...... Ngƣời điều tra........
ÔTC số........ Hƣớng dốc.......... ST T Tên cây Đƣờng kính Hvn (m) Hdc (m) Phẩm chất Ghi chú Chu vi (cm) D1.3 (cm) 1 2 3 …
Ngoài ra, để đánh giá ảnh hƣởng của một số nhân tố môi trƣờng và con ngƣời đến đa dạng thực vật, trong m i ÔTC tiến hành thu thập số liệu về: Độ tàn che, độ che phủ bằng phần mềm GLAMA (Gap light analysis mobile app), độ dốc; độ cao, loại địa hình (núi đá, núi đất…).
2.5.2.2. Điều tra cây tái sinh
- Lập ô dạng bản (ÔDB):
Trên m i ÔTC 2500m2, trên m i ÔTC, lập 5ơ dạng bản (ƠDB) ở 4 góc và 1 ƠDB ở giữa. Diện tích m i ƠDB là 25m2 (5m x 5m). Tổng số ÔDB cần lập cho 3
trạng thái rừng là 45 ÔDB. Trên ÔDB thống kê tất cả cây tái sinh vào phiếu điều tra theo các chỉ tiêu:
- Tên loài cây tái sinh, loài nào chƣa r thì ghi “sp”. - Đo chiều cao cây tái sinh bằng thƣớc sào.
- Chất lƣợng cây tái sinh:
+ Cây tốt là cây có thân th ng, không 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, còn 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 02: Điều tra tầng cây tái sinh
tiêu chuẩn số: Diện tích DB: 25 m2
Trạng thái: Ngày điều tra:
Địa hình: Địa điểm:
Độ dốc: Ngƣời điều tra: Hƣớng dốc:
Đá mẹ:
TT Loài cây (cm) Doo (cm) D1.3 (m) Hvn Phẩm chất Nguồn gốc
1 2 3 …
2.5.3. Phương pháp xử lý và phân tích số liệu
Việc chỉnh lý tài liệu quan sát, lập các dãy phân bố thực nghiệm, biểu đồ thực nghiệm, tính tốn các đặc trƣng mẫu… đƣợc xử lý đồng bộ trên máy tính với bảng tính Excel 2007 và SPSS version 20.
2.5.3.1. Phân loại các trạng thái rừng
Những trạng thái rừng đƣợc phân chia dựa theo hệ thống phân loại của Loeschau, M., (1966) và Quy định tiêu chí xác định và phân loại rừng theo Thông tƣ số 34/2009/TT-BNN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
2.5.3.2. Xác định công thức tổ thành
a. Công thức tổ thành theo tỷ lệ tiết diện ngang (G%)
Trong điều tra rừng thƣờng sử dụng công thức tổ thành theo tỷ lệ tiết diện ngang thay cho công thức tổ thành theo tỷ lệ trữlƣợng (chấp nhận hình cao của các lồi khơng có sự chênh lệch lớn). Nó bao gồm chữ cái viết tắt của tên loài và hệ số phần trăm tổng tiết diện ngang. Khi xác định công thức tổ thành theo tỷ lệ tiết diện ngang, trong trƣờng hợp này cần tính: tổng tiết diện ngang từng lồi; tổng tiết diện ngang chung; hệ số phần trăm tổng tiết diện ngang từng lồi theo cơng thức:
Ki=100.(Gi/G) (2.1)
b. Công thức tổ thành theo tỷ lệ số cây (N%)
Khi xác định công thức tổ thành theo phần trăm số cây, cần tính một số tiêu chí sau: - Số các thể của từng loài (ni). - Số loài thống kê đƣợc (m). - Tổng số cá thể của các loài: (2.2) - Tính hệ số tổ thành: ki = 100 x (2.3) - Số cá thể bình qn/lồi: (2.4) - So sánh số cá thể của từng loài ni với :
+ Nếu ni≥ , lồi cây có mặt trong công thức tổ thành. + Nếu ni< , lồi cây khơng tham gia vào cơng thức tổ thành. - Viết công thức tổ thành: k1A1 + k2A2 + k3A3 + ... + knAn
Trong đó: Ai là chữ cái viết tắt tên của các loài cây thứ i, ki là hệ số tổ thành của loài i.
c. Công thức tổ thành theo tỷ lệ số cây và tỷ lệ tiết diện ngang (ch số IV%)
- Hệ số tổ thành của lồi i đƣợc tính theo cơng thức:
Hệ số tổ thành là tiêu chí tổng hợp phản ánh mức độ ƣu thế của loài về số lƣợng và về kích thƣớc. Hệ số tổ thành ở công thức trên thƣờng đƣợc gọi là chỉ số IV% và đƣợc Curtis, J.T đề xuất vào năm 1959.
Trong đó:
+ Ni%: Là phần trăm số cá thể ở tầng cây cao của loài i so với tổng số cây trong ô tiêu chuẩn.
+ Gi%: Là phần trăm tiết diện ngang của loài i so với tổng tiết diện ngang trong ô tiêu chuẩn.
- Theo Daniel Marmillod, những lồi cây nào có IVi% > 5% mới thực sự có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm phần. Mặt khác, theo Thái Văn Trừng (1978) trong một lâm phần, nhóm lồi cây nào đó chiếm trên 50% tổng số cá thể của tầng cây cao thì nhóm lồi đó đƣợc coi là nhóm lồi ƣu thế. Đó là những chỉ dẫn làm cơ sở quan trọng xác định lồi và nhóm lồi ƣu thế. Tính tổng IVi% của những lồi có trị số này >5% từcao đến thấp và dừng lại khi đạt 50%.
2.5.3.3. Nghiên cứu quy luật cấu trúc
Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để mô tả quy luật cấu trúc, nhƣ phƣơng pháp mô tả bằng thực nghiệm, phƣơng pháp mô hình hố. Phƣơng pháp mơ tả bằng thực nghiệm đơn giản dễ thực hiện đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu sinh thái học. Phƣơng pháp mơ hình hố khá chính xác nhƣng có nhiều trƣờng hợp rất phức tạp, khó sử dụng trong thực tế. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, để mô phỏng quy luật phân bố cây rừng, đề tài sử dụng phƣơng pháp mơ hình hố. Nghiên cứu quy luật phân bố số cây và số lồi theo đƣờng kính (N/D1,3)
- Xác định và mơ tả số cây và số lồi theo cỡđƣờng kính (N/D1,3) + Khảo sát phân bố N/D1,3.
+ Đối với phân bố N/D1,3 thựcnghiệm có dạng giảm, đề tài tiến hành mô tả theo hàm Meyer và hàm Weibull; phân bố N/D1,3 thựcnghiệm có dạng hình chữ J đƣợc mô tả bằng hàmKhoảng cách và hàm Weibull, sau đó chọn ra hàm thích hợp nhất.
Giữa Hvn và D1.3 của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt chẽ và đƣợc biểu thị bằng nhiều dạng phƣơng trình tốn học khác nhau. Đề tài tiến hành thử nghiệm với 6 dạng phƣơng trình dƣới đây:
Hàm bậc 3 Y = a0 + a1.X + a2.X2 + a3.X3 (2.6) Hàm tuyến tính một lớp Y = a + b.X (2.7) Hàm Inverse Y = a0 + a1/X (2.8) Hàm Logarith Y = a0 + a1.ln(X) (2.9) Hàm bậc 2 Y = a0 + a1.X + a2.X2 (2.10) Hàm Power Y = a.Xb (2.11) 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 sẽđƣợc lựa chọn để mơ tả mối quan hệ này.
2.5.3.4. Đa dạng lồi ở khu vực nghiên cứu
a. Chỉ số phong phú loài (R)
Chỉ số phong phú loài đƣợc Magurran (Jayaraman K., 2000) lƣợng hóa qua cơng thức:
N
m
R (2.12)
b. Chỉ sốđánh giá tính đa dạng lồi
Đểso sánh tính đa dạng của cây g lớn và cây tái sinh đƣợc sử dụng 4 chỉ sốđa dạng sau đây:
(i) Chỉ số đa dạng của Margalef (d): Chỉ số d của Margalef đƣợc sử dụng để xác định mức độ phong phú hay mức độ giàu có về số lồi cây g của các trạng thái rừng. Chỉ sốd đƣợc tính theo cơng thức:
d = S – 1/logN (2.13)
Trong đó:
S: Là số lồi cây bắt gặp
N: Tổng số cá thể của các loài cây
(ii) Chỉ số J’ của Pielou đƣợc sử dụng để đo đạc tính tƣơng đồng về số lồi cây g giữa các trạng thái rừng. Chỉ sốJ’ đƣợc tính theo cơng thức:
J’ = H’/log2S (2.14) Trong đó:
S: Số loài cây bắt gặp
H’: Chỉ số Shannon – Weiner
(iii) Chỉ số đa dạng loài Simpson (D). Chỉ số này đƣợc sử dụng để đánh giá sự đa dạng về số lƣợng loài của một quần xã. Chỉ số D đƣợc tính theo cơng thức:
(2.15) Trong đó:
S: Số loài cây bắt gặp
N: Tổng số cá thể của các loài cây Pi: là độ nhiều tƣơng đối của loài thứ i;
Pi = với ni là số cá thể của loài thứ i ( i = 1 ÷ S ).
(iv) Chỉ số H’ của Shannon – Weiner. Chỉ số đƣợc sử dụng để đo đạc tính đa dạng về số lồi cây g cho từng trạng thái rừng. Chỉ sốH’ đƣợc tính theo cơng thức:
H’ = - ∑[(ni/N) * log(ni/N)] (2.16) Trong đó:
N: Tổng số cây trong ơ tiêu chuẩn ni: Số cây của loài thứ i
c. So sánh mức độđa dạng loài tầng cây g ở khu vực nghiên cứu
Tiêu chuẩn t - Student để so sánh chỉ số đa dạng loài tầng cây cao ở các ƠTC theo cơng thức: ) ( ) ( 1 2 2 1 H D H D H H T (2.17)
D(H1), D(H2): là phƣơng sai của H1 và H2. 2 1 2 1 2 2 1 ln ) (ln ) ( j j j n i n i i i i i j n s n p p p p H D j j i (2.18)
Trong đó: pi là tổ thành của loài i,
pi = ni/n; sj là số loài trong khu vực j (j=1-2); nj là tổng số cá thể của khu vực j (j=1-2). Giá trị bậc tự do k tra bảng đƣợc tính theo cơng thức:
2 2 2 1 1 2 2 2 1 / ) ( / ) ( ) ( ) ( n H D n H D H D H D k (2.19)
Nếu: T > t/2có sự khác biệt về mức độ đa dạng loài giữa hai khu vực; T < t/2 chƣa có sự khác biệt về mức độ đa dạng loài giữa hai khu vực. d. So sánh sự khác biệt về các chỉ tiêu sinh trƣởng giữa các trạng thái rừng bằng mơ hình tuyến tính h n hợp trên SPSS với cú pháp trình lệnh sau:
/CRITERIA=CIN(95) MXITER(100) MXSTEP(10) SCORING(1)
SINGULAR(0.000000000001) HCONVERGE(0, ABSOLUTE) LCONVERGE(0, ABSOLUTE)
PCONVERGE(0.000001, ABSOLUTE) /FIXED=Loại_rừng | SSTYPE(3)
/METHOD=REML /PRINT=SOLUTION.
e. Các nhân tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng tầng cây cao đƣợc kiểm tra bằng phƣơng pháp thành phần chính trên SPSS version 20 với cú pháp trình lệnh nhƣ sau :
/VARIABLES D1.3 Hvn Hdc Pham_chat_cay
/MISSING LISTWISE
/ANALYSIS D1.3 Hvn Hdc Pham_chat_cay /PRINT INITIAL EXTRACTION
/PLOT ROTATION
/CRITERIA FACTORS(2) ITERATE(25) /EXTRACTION PC
/ROTATION NOROTATE /METHOD=CORRELATION.
* Tổ thành cây tái sinh
- Xác định tỷ lệ tổ thành của từng loài đƣợc tính theo cơng thức:
100 . % 1 m i ni ni n (2.20) ni là số lƣợng cá thể lồi i.
Nếu: ni ≥ 5% thì lồi đó đƣợc tham gia vào cơng thức tổ thành. ni < 5% thì lồi đó khơng đƣợc tham gia vào công thức tổ thành. - Xác định số cây trung bình theo lồi dựa vào cơng thức:
m ni n m 1 i (2.21)
Trong đó:n là số cây trung bình theo lồi m là tổng số cá thểđiều tra ni là sốlƣợng cá thể loài i - Hệ số tổ thành: 10 m n K i i (2.22) Trong đó: Ki: Hệ số tổ thành loài thứ i ni: Sốlƣợng cá thể loài i m: Tổng số cá thểđiều tra
* Mật độ cây tái sinh
Là chỉ tiêu biểu thị số lƣợng cây tái sinh trên một đơn vị diện tích, đƣợc xác định theo công thức sau:
S n 10.000
N/ha
(2.23)
với S là tổng diện tích các DB điều tra tái sinh (m2) và n là sốlƣợng cây tái sinh điều tra đƣợc.
* Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao
Thống kê sốlƣợng cây tái sinh theo theo 3 cấp chiều cao: cấp 1 (< 1m), cấp 2 (1 ÷ 3m) và cấp 3 (> 3m). Vẽ biểu đồ biểu diễn số lƣợng cây tái sinh theo cấp chiều cao. Trên cơ sở đó những cây tái sinh nào có chiều cao từ 1m trở lên có
sinh trƣởng từ trung bình, tốt đƣợc coi là cây tái sinh có triển vọng.
Tồn bộ số liệu đƣợc xử lý trên phần mềm SPSS version 20.0 và MS Excel. Tất cả các giả thuyết đƣợc kiểm tra với mức ý nghĩa là 0.05.
2.5.4. Cơ sở của việc ứng dụng kết quả nghiên cứu vào đề xuất giải pháp phát triển rừng bền vững triển rừng bền vững
Nội dung nghiên cứu này nhằm xây dựng một bản hƣớng dẫn khung để quản lý rừng tựnhiên theo hƣớng bền vững và đa chức năng dựa trên các kết quả nghiên cứu đạt đƣợc của đề tài. Bao gồm các nội dung chính sau:
* Xác định các phƣơng thức tác động cho từng đối tƣợng:
M i một đối tƣợng tác động sẽ có phƣơng tác động thích hợp đƣợc xác định, đối với rừng tự nhiên sẽ có ba phƣơng thức tác động chính tùy theo từng mức độ thối hóa của rừng nhƣ sau:
- Khơi phục rừng: phƣơng thức này sử dụng cho các đối tƣợng rừng nguyên sinh bị tác động ở mức độ nhẹđến vừa phải (chƣa đến mức mất cấu trúc rừng và đa dạng sinh học của rừng nguyên sinh), còn khả năng phục hồi lại nguyên trạng của rừng nguyên sinh (rừng cực đỉnh khí hậu thổ nhƣỡng).
- Phục hồi rừng đã bị thối hóa: áp dụng cho các đối tƣợng rừng đã bị suy thoái ở mức độ rất mạnh (mất toàn bộ cấu trúc rừng là rừng nghèo kiệt; hoặc khơng cịn rừng đất rừng bị thối hóa).
- Quản lý rừng phục hồi thứ sinh: áp dụng cho đối tƣợng rừng tự nhiên đã phục hồi và đã bƣớc sang giai đoạn thứ hai của quá trình diễn thế phục hồi thứ sinh, tức là giai đoạn đã hình thành rừng tiên phong.
* Phát triển các kỹ thuật cụ thể cho từng phƣơng thức tác động:
Đối với m i phƣơng thức, sẽ có những kỹ thuật lâm sinh cụ thể cần đƣợc phát triển và xây dựng hƣớng dẫn kỹ thuật. Trong thực tế, đối tƣợng của khôi phục rừng thƣờng là rừng trung bình về sản lƣợng và là đối tƣợng có thể đƣợc đƣa vào khai thác đối với rừng sản xuất.
- Các kỹ thuật cụ thểđối với khơi phục rừng có thể là: (a) Kỹ thuật khai thác giảm thiểu tác động và bảo đảm tái sinh, (b) Tỉa thƣa vệ sinh rừng, (c) Bảo vệ rừng. -Các kỹ thuật cụ thể cho phục hồi rừng có thể bao gồm, (a) Cải tạo rừng (đối
với rừng nghèo kiệt đủ tiêu chuẩn, (b) Làm giàu rừng; (c) Xúc tiến tái sinh tự nhiên có trồng bổ sung, (d) Xúc tiến tái sinh tự nhiên không trồng bổ sung, (e) Trồng lại rừng.
- Các kỹ thuật quản lý rừng phục hồi thứ sinh các kỹ thuật cụ thể có thể bao gồm: (a) Tỉa thƣa giải phóng cây mục đích, (b) tỉa thƣa cải thiện, (c) Chặm sóc rừng phục hồi, (d) Trồng làm giàu rừng.
Chƣơng 3
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU