3.3. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ QUY LUẬT CẤU TRÚC TẦNG CÂY CAO
3.3.1. Quy luật phân bố của các nhân tố điều tra cơ bản
3.3.1.1. Kết quả nghiên cứu quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính
Phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1,3) là một phần quan trọng của quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian.
Trong quá trình hoạt động kinh doanh lợi dụng rừng, luôn gây ra những tác động nhất định đến hiện trạng phân bố (N/D1,3) của rừng.
Qua thực tế cho thấy, một tác động phù hợp với quy luật khách quan có thể góp phần điều chỉnh cấu trúc rừng một cách hợp lý tạo điều kiện cho rừng phát triển tốt, đáp ứng mục tiêu kinh doanh lợi dụng rừng lâu bền.
Ngược lại, những tác động không phù hợp với quy luật khách quan sẽ làm tổn hại đến rừng và là nguyên nhân dẫn đến suy thoái của rừng.
Từ số liệu điều tra trên các ô mẫu cho các trạng thái rừng, bằng phương pháp xử lý số liệu, đã thu được dãy số phân bố số cây theo cỡ đường kính. Kết quả tổng hợp tại bảng 3.5.
Bảng 3.5. Phân bố số cây theo cỡ đường kính các trạng thái rừng
TTR IIA IIB IIIA1
Liệt số phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D)
Di Ni Di Ni Di Ni
6.9 53 7.9 41 7,9 36
8.5 58 10.9 37 11,7 12
10.2 48 13.8 44 15,6 22
11.8 32 16.8 23 19,4 19
13.4 21 19.8 20 23,3 11
15 25 22.7 12 27,1 9
16.6 15 25.7 6 31,0 8
18.3 16 28.7 2 34,8 11
19.9 9 31.6 3 38,6 4
21.5 4 34.6 1 42,5 4
23.1 6 37.6 2 46,3 3
24.7 3 50,2 1
54,0 2
Tổng 290 191 142
Kết quả tại bảng 3.5 cho thấy:
Các trạng thái rừng khác nhau thì kích cỡ cây rừng cũng khác nhau, trạng thái rừng càng giàu thì số cây phân bố ở cỡ đường kính lớn càng lớn. Phân bố số cây theo cỡ đường kính ở các trạng thái rừng khác nhau có một đặc điểm chung nhất đó là số cây giảm dần theo cỡ đường kính tăng lên. Kết quả này hoàn toàn hợp lý so với những công bố của các tác giả trong nước đã kết luận khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên Việt Nam.
Để có thể minh họa một cách trực quan về sự phân bố của cây rừng trong không gian hay mạng hình phân bố của cây rừng như thế nào?
Trong đề tài đã minh họa quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính bằng biểu đồ.
Kết quả đã vẽ 3 biểu đồ phân bố N/D thực nghiệm của ba trạng thái rừng được minh họa tại hình 3.2 dưới đây:
Trạng thái rừng IIA
0 10 20 30 40 50 60 70
6.9 8.5 10.2 11.8 13.4 15 16.6 18.3 19.9 21.5 23.1 24.7
d i n i
Trạng thái rừng IIB
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
7.9 10.9 13.8 16.8 19.8 22.7 25.7 28.7 31.6 34.6 37.6
d i n i
T rạng t há i rừng IIIA 1
0 5 10 15 20 25 30 35 40
7.9 11.7 15.6 19.4 23.3 27.1 31 34.8 38.6 42.5 46.3 50.2 54
d i n i
Hình 3.2. Biểu đồ phân bố số cây theo cỡ đường kính N/D các trạng thái rừng Tiếp theo, đã tiến hành tính toán các đặc trưng thống kê cho dấu hiệu đường kính như đường kính bình quân, phương sai, sai tiêu chuẩn, hệ số biến động, hệ số chính xác của phân bố số cây theo cỡ đường kính cây rừng cho từng loại rừng hay từng trạng thái rừng.
Kết quả tổng hợp tại bảng 3.6.
Bảng 3.6. Một số đặc trưng thống kê đường kính cây rừng ở các trạng thái rừng
TTR D S2 S S% P%
IIA 11.70 19,294 4,392 34,03 0,46
IIB 14.80 30,647 5,536 42,98 0,58
IIIA1 26.14 143,348 11,973 59,40 5,00
Qua kết quả tại bảng 3.6 cho thấy: Các giá trị biểu thị các đặc trưng thống kê cho dấu hiệu quan sát đường kính cây rừng ở các trạng thái rừng khác nhau là khác nhau. Đường kính bình quân của cây rừng lớn nhất rơi vào trạng thái rừng IIIA1 (D = 26.14 cm), tiếp theo là trạng thái rừng IIB(D = 14.80cm) và nhỏ nhất rơi vào trạng thái rừng IIA(D = 11.70cm). Phương sai và sai tiêu chuẩn của đường kính nhìn chung có sự chênh lệch nhau khá lớn điều này hoàn toàn hợp lý vì cấu trúc đường kính của các trạng thái rừng rất khác nhau. Hệ số biến động (S%) và hệ số chính xác (P%) của phân bố đều có dạng giảm dần từ trạng thái rừng IIIA1 đến trạng thái rừng IIA.
Từ kết quả khảo sát phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ kính của vùng nghiên cứu, tiến hành thử nghiệm mô phỏng phân bố N/D theo các dạng phân bố lý thuyết khác nhau (Weibull, Khoảng cách, Meyer) và kiểm tra mức độ phù hợp giữa phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm bằng tiêu chuẩn khi bình phương với mức ý nghĩa 0,05. Kết quả kiểm tra được tổng hợp ở bảng 3.7.
Bảng 3.7. Mô phỏng phân bố số cây theo cỡ đường kính bằng hàm lý thuyết
TTR
Phân bố Weibull Phân bố Khoảng cách Phân bố Meyer
β Kiểm
tra Kiểm
tra β Kiểm
tra
IIA 0,149 1,1 H0+ 0,253 0,725 H0+ 228,200 0,166 H0+ IIB 0,058 1,3 H0+ 0,183 0,657 H0- 185,380 0,133 H0- IIIA1 0,006 1,6 H0+ 0,214 0,769 H0+ 1,037 0,093 H0-
Kết quả tại bảng 3.7 cho thấy:
Hàm Weibull có 3/3 trạng thái phù hợp, với tham số β biến động từ 1,1 đến 1,6 và tham số biến động từ 0,006 đến 0,149.
Hàm Khoảng cách có 2/3 tiêu chuẩn phù hợp, với tham số biến động từ 0,657 đến 0,769 và tham số biến động từ 0,183 đến 0,253.
Hàm Meyer có 1/3 trạng thái phù hợp, với tham số biến động từ 1,037 đến 228,2 và tham số β biến động từ 0,093 đến 0,166.
Đề tài đã mô phỏng phân bố lý thuyết sử dụng hàm Weibull để xây dựng cấu trúc phân bố N/D của rừng tự nhiên phục hồi tại địa bàn nghiên cứu.
Sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm minh họa ở hình 3.3.
Hình 3.3. Mô phỏng phân bố N/D bằng hàm Weibull của 3 trạng thái rừng 3.3.1.2. Phân bố số loài cây theo cỡ kính (NL/D1.3)
Phân bố số loài cây theo cỡ kính phản ánh cấu trúc tổ thành và khả năng đáp ứng yêu cầu kinh doanh lợi dụng rừng lâu dài.
Đề tài tiến hành nghiên cứu phân bố số loài theo cỡ đường kính làm cơ sở đề xuất giải pháp kỹ thuật điều chỉnh cấu trúc tổ thành rừng hiện tại phù hợp với chức năng phòng hộ và kinh doanh. Qua chỉnh lý số liệu điều tra đề tài thu được phân bố thực nghiệm của một số trạng thái rừng tại bảng 3.8 và minh họa tại hình 3.4.
Bảng 3.8. Phân bố số loài cây theo cỡ đường kính các trạng thái rừng
TTR IIA IIB IIIA1
Liệt số phân bố số loài cây theo cỡ đường kính (N/D)
Di NL Di NL Di Ni
6.9 14 7.9 23 7,9 36
8.5 14 10.9 20 11,7 12
10.2 11 13.8 19 15,6 22
11.8 8 16.8 17 19,4 19
13.4 8 19.8 10 23,3 11
15 9 22.7 9 27,1 9
16.6 5 25.7 4 31,0 8
18.3 5 28.7 6 34,8 11
19.9 4 31.6 3 38,6 4
21.5 2 34.6 2 42,5 4
23.1 2 37.6 2 46,3 3
24.7 2 50,2 1
54,0 2
Tổng 84 115 142
Kết quả ở bảng 3.8 cho thấy: Ở cả 3 trạng thái rừng nghiên cứu số loài cây thường tập trung vào các cỡ đường kính nhỏ. Số loài cây ở các trạng thái rừng khác nhau hoàn toàn khác nhau. Nhìn chung rừng có thời gian phục hồi càng dài thì số lượng loài cây càng lớn cao nhất là 142 loài tại trạng thái IIIA1, tiếp đến 115 loài ở trạng thái IIB và ít nhất là 84 loài ở trạng thái rừng IIA.
Hình 3.4. Biểu đồ phân bố số loài cây theo cỡ đường kính các trạng thái rừng Từ hình 3.4 cho thấy: Phân bố thực nghiệm số lượng loài cây theo cỡ đường kính ở các trạng thái rất đa dạng, đồ thị thể hiện rõ quy luật phổ biến, đó là phân bố giảm, đường cong có đỉnh nằm ở cỡ kính 8-11 cm ở trạng thái rừng IIA, 8-15cm ở trạng thái rừng IIB và 8-19 cm ở trạng thái rừng IIIA1, đỉnh của đường cong nằm cỡ đường kính thứ hai hoặc thứ ba. Trong kinh doanh lợi dụng rừng, cần dựa vào các quy luật này để điều chỉnh cấu trúc bằng việc đơn giản hóa tổ thành theo hướng có lợi, đáp ứng mục tiêu kinh doanh rừng. Căn cứ vào phân bố thực nghiệm của các ô nghiên cứu, đã chọn 3 hàm Weibull, khoảng cách, Meyer để khái quát giữa phân bố thực nghiệm và phân bố lý thuyết. Kết quả nắn phân bố thực nghiệm của các ô nghiên cứu, đã chọn 3 hàm Weibull, khoảng cách, Meyer thu được ở bảng 3.9.
Từ bảng 3.9 nhận thấy:
Hàm Weibull có 3/3 trạng thái phù hợp, tham số β biến động từ 0,9 đến 1,4 và biến động từ 0,034 đến 0,131.
Hàm Khoảng cách có 2/3 trạng thái phù hợp, tham số α biến động từ 0,714 đến 0,774 và biến động từ 0,166 đến 0,207.
Hàm Meyer có 2/3 trạng thái phù hợp, tham số α biến động từ 1,513 đến 59,92 và β biến động từ 0,093 đến 0,1317.
Kết quả cho thấy dùng hàm Weibull để mô phỏng phân bố lý thuyết số loài cây theo đường kính ngang ngực là phù hợp nhất cho cả ba trạng thái rừng. Kết quả minh họa được thể hiện tại biểu đồ hình 3.5.
Bảng 3.9. Mô phỏng số loài cây theo cỡ kính bằng các hàm phân bố lý thuyết
TTR
Phân bố Weibull Phân bố khoảng cách Phân bố Meyer
β Kiểm tra Kiểm tra β Kiểm tra
IIA 0,117 1,4 H0+ 0,166 0,76 H0+ 29,57 0,1317 H0+ IIB 0,1316 0,9 H0+ 0,2 0,714 H0+ 59,92 0,0917 H0+ IIIA1 0,0349 1,2 H0+ 0,207 0,774 H0- 1,513 0,093 H0-
Hình 3.5. Mô phỏng phân bố NL/D1.3 của các trạng thái rừng bằng hàm Weibull 3.3.1.3. Phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/Hvn)
Sự phân tầng tán của rừng theo chiều thẳng đứng có ảnh hưởng đến khả năng phòng hộ, chống xói mòn đất. Nội dung khảo sát của các đề tài tập trung vào mục đích
tìm hiểu phân bố số cây theo chiều thẳng đứng, từ đó có hướng điều chỉnh số cây trong từng cấp chiều cao hợp lý nhất thông qua những giải pháp lâm sinh phù hợp. Để giải quyết vấn đề đặt ra ở trên, đề tài tiến hành nghiên cứu cấu trúc đứng của các trạng thái rừng tự nhiên. Kết quả khảo sát phân bố N/Hvn các trạng thái rừng theo chiều cao trong các ô nghiên cứu cho ở bảng 3.10 và thấy được đường cong thực nghiệm có nhiều đỉnh lệch trái như hình 3.6.
Bảng 3.10: Liệt số phân bố số cây theo cỡ chiều cao các trạng thái rừng
TTR IIA IIB IIIA1
Liệt số phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/H)
Hi Ni Hi Ni Hi Ni
6.3 22 6.5 32 5.09 16
6.9 36 7.5 29 7.27 19
7.6 36 8.5 27 9.45 17
8.2 50 9.5 27 11.64 28
8.8 37 10.5 14 13.82 18
9.5 26 11.5 15 16 16
10.1 32 12.5 9 18.18 9
10.7 20 13.5 13 20.36 6
11.4 11 14.5 10 22.55 8
12 14 15.5 9 24.73 4
12.6 2 16.5 6 26.91 3
13.2 4
Tổng 290 191 144
Trạng thái rừng IIA
0 10 20 30 40 50 60
6.3 6.9 7.6 8.2 8.8 9.5 10.1 10.7 11.4 12 12.6 13.2 h i n i
Trạng thái rừng IIB
0 5 10 15 20 25 30 35
6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5
h i n i
T rạng t há i rừng IIIA 1
0 5 10 15 20 25 30
5.09 7.27 9.45 11.64 13.82 16 18.18 20.36 22.55 24.73 26.91
h i n i
Hình 3.6. Biểu đồ phân bố số cây theo cỡ chiều cao các trạng thái rừng
Từ hình 3.6 cho thấy: Phân bố thực nghiệm cho thấy đỉnh đường cong của phân bố thực nghiệm nằm ở cỡ chiều cao từ 8-10m, trong đó:
Trạng thái IIA: Cỡ chiều cao từ 8-9m chiếm số lượng lớn, cho thấy sự phân tầng của trạng thái này khá rõ nét cụ thể một số lượng ít cá thể vượt khỏi tầng trên của tán rừng và một số lượng lớn cá thể năm dưới tán rừng
Trạng thái IIB: Từ cỡ chiều cao trên 10m số lượng cây rừng giảm dần.
Trạng thái IIIA1: Cỡ chiều cao từ 10-16m chiếm số lượng lớn, từ 16 m số lượng cây rừng giảm dần.
Nhìn chung: Đường cong phân bố thực nghiệm có nhiều đỉnh tập trung ở cỡ chiều cao 8-10m, sau đó giảm mạnh ở các cấp chiều cao tiếp theo. Ngoài đỉnh chính đường thực nghiệm còn nhiều đỉnh phụ điều đó cho thấy sự thiếu hụt số cây ở một số cấp chiều cao và có sự tích tụ ở một số tầng tán. Kết quả nghiên cứu phân bố chiều cao thực nghiệm là cơ sở để tìm ra phân bố N/Hvn hợp lý để điều chỉnh cấu trúc hiện tại của các trạng thái rừng.
Từ phân bố thực nghiệm N/Hvn của các trạng thái rừng, tiến hành mô phỏng các hàm phân bố lý thuyết, cụ thể phân bố Weibull, phân bố khoảng cách và phân bố Meyer và từ đó chọn phân bố hợp lý trên cơ sở kết quả kiểm tra sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết và phân bố thực nghiệm bằng tiêu chuẩn khi bình phương với mức ý nghĩa α = 0,05 hoặc ở mức ý nghĩa α = 0,01
Kết quả mô phỏng phân bố số cây theo chiều cao bằng các hàm lý thuyết cho cả ba trạng thái rừng thuộc đối tượng nghiên cứu được tổng hợp tại bảng 3.11.
Bảng 3.11. Mô phỏng phân bố N/Hvn bằng các hàm lý thuyết Weibull, Khoảng cách và Meyer cho ba trạng thái rừng IIA, IIB và IIIA1
TTR
Phân bố Weibull Phân bố khoảng cách Phân bố Meyer
β Kiểm
tra Kiểm
tra β Kiểm
tra IIA 0,105 1,5 H0+ 0,075 0,766 H0- 479,7 0,336 H0- IIB 0,143 1,7 H0+ 0,167 0,76 H0- 98,13 0,163 H0+ IIIA1 0,0253 1,6 H0+ 0,112 0,752 H0- 1,288 0,150 H0-
Từ bảng 3.11 nhận thấy:
Hàm Weibull có 3/3 trạng thái phù hợp, với các tham số biến động từ 1,5 đến 1,7 và biến động từ 0,0253 đến 0,143.
Hàm Khoảng cách không có trạng thái nào phù hợp, với các tham số biến động từ 0,752 đến 0,766 và biến động từ 0,075 đến 0,167.
Hàm Meyer có 1/3 trạng thái phù hợp, với các tham số biến động từ 1,288 đến 479,74 và β biến động từ 0,150 đến 0,336.
Như vậy, hàm Weibull là phân bố lý thuyết thích hợp nhất dùng để mô phỏng phân bố N/Hvn cho đối tượng nghiên cứu.
Sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết tính theo hàm Weibull với phân bố thực nghiệm được minh họa ở hình 3.7.
Hình 3.7. Mô phỏng phân bố N/H bằng hàm Weibul của 3 trạng thái rừng Trong quá trình phục hồi rừng vẫn còn bị tác động của con người và ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên, trong đó có những cây bị chèn ép, gây cản trở cho những cây có giá trị về mặt kinh tế ở cùng cấp chiều cao và có khả năng vươn lên chiếm lĩnh không gian. Trong kinh doanh nuôi dưỡng rừng, cần điều chỉnh cấu trúc rừng một cách hợp lý, tạo điều kiện cho rừng phát triển một cách thuận lợi nhất.
3.3.1.4. Phân bố số loài cây theo cỡ chiều cao (NL/Hvn)
Phân bố số loài cây theo cỡ chiều cao cũng là một trong những quy luật cấu trúc cơ bản trong hệ thống các quy luật cấu trúc lâm phần. Nghiên cứu quy luật này ngoài việc xác định được cấu trúc tổ thành loài cây còn cho biết được kết cấu tầng tán trong rừng tự nhiên có ý nghĩa lớn trong phòng hộ. Nghiên cứu quy luật này giúp cho các Nhà lâm học trong việc đề xuất các giải pháp xử lý lâm sinh theo từng cỡ chiều cao khác nhau sao cho khả năng phòng hộ đạt hiệu quả cao nhất. Từ số liệu điều tra ở các ô tiêu chuẩn, qua chỉnh lý thu được các phân bố thực nghiệm số loài theo cỡ chiều cao ở bảng 3.12 và minh họa tại hình 3.8.
Bảng 3.12. Liệt số phân bố số loài cây theo cỡ chiều cao các trạng thái rừng
TTR IIA IIB IIIA1
Liệt số phân bố số loài cây theo cỡ chiều cao (N/H)
Hi NL Hi NL Hi NL
6.3 8 6.5 14 5.09 17
6.9 10 7.5 14 7.27 11
7.6 10 8.5 13 9.45 13
8.2 10 9.5 16 11.64 21
8.8 10 10.5 10 13.82 13
9.5 5 11.5 13 16 14
10.1 10 12.5 8 18.18 9
10.7 4 13.5 8 20.36 5
11.4 4 14.5 5 22.55 2
12 3 15.5 9 24.73 3
12.6 2 16.5 7 26.91 4
13.2 1
Tổng 77 117 112
Qua bảng 3.12 cho thấy: Số loài cây xuất hiện ở các cỡ chiều cao ở các loại rừng khác nhau là hoàn toàn khác nhau. Số loài nhiều nhất ở rừng IIB (117 loài) tiếp đến là rừng IIIA1 (112 loài) và thấp nhất là 77 loài ở rừng IIA. Ở cả 3 loại rừng số loài cây đều tập trung ở cỡ chiều cao nhỏ và trung bình cỡ chiều cao cảng lớn thì số loài cây xuất hiện càng nghèo nàn.
Trạng thái rừng IIA
0 2 4 6 8 10 12
6.3 6.9 7.6 8.2 8.8 9.5 10.1 10.7 11.4 12 12.6 13.2
h i Nl
Trạng thái rừng IIB
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5
h i N l
T rạng t há i rừng IIIA 1
0 5 10 15 20 25
5.09 7.27 9.45 11.64 13.82 16 18.18 20.36 22.55 24.73 26.91
h i N l
Hình 3.8. Phân bố số loài cây theo cỡ chiều cao NL/HVN các trạng thái rừng Kết quả mô phỏng phân bố số loài cây theo cỡ chiều cao tổng hợp tại bảng 3.13 Bảng 3.13. Mô phỏng số loài theo cỡ chiều cao bằng các hàm phân bố lý thuyết
TTR
Phân bố Weibull Phân bố Khoảng cách Phân bố Meyer
β Kiểm
tra Kiểm
tra β Kiểm
tra IIA 0,182 1,4 H0+ 0,103 0,772 H0+ 89,20 0,293 H0- IIB 0,093 1,1 H0+ 0,788 0,119 H0- 27,76 0,088 H0+ IIIA1 0,048 1,4 H0+ 0,666 0,119 H0- 1,39 1,008 H0-
Kết quả tại bảng 3.13 cho thấy:
Hàm Weibull có 3/3 trạng thái phù hợp, với tham số β biến động từ 1,1 đến 1,4 và biến động từ 0,048 đến 0,182.
Hàm Khoảng cách có 1/3 trạng thái phù hợp, với tham số α biến động từ 0,119 đến 0,772 và biến động từ 0,103 đến 0,788.
Hàm Meyer có 1/3 trạng thái phù hợp, với tham số α biến động từ 1,39 đến 89,20 và β biến động từ 1,008 đến 0,293. Như vậy, hàm Weibull mô phỏng tốt nhất phân bố thực nghiệm số loài cây theo chiều cao (NL/Hvn) của các trạng thái rừng IIA, IIB và IIIA1. Các phân bố lý thuyết này là cơ sở để xây dựng cấu trúc phù hợp cho đối tượng kinh doanh rừng.
Hình 3.9. Mô phỏng phân bố NL/Hvn các trạng thái rừng bằng hàm Weibull Kết luận: Từ kết quả nghiên cứu quy luật cấu trúc N/D, N/H, NL/D, NL/H cho các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu và mô phỏng phân bố lý thuyết bằng các hàm Weibull, hàm Khoảng cách, hàm Meyer và kiểm tra sự phù hợp bằng tiêu chuẩn
2 05 .
0 từ những kết quả phân tích trên thì hàm Weibull dùng để mô phỏng tốt nhất cho cấu trúc N/D, N/H, NL/D, NL/H ở ba trạng thái rừng IIA, IIB và IIIA1 tại khu vực nghiên cứu với các tham số khác nhau.