Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đặt ra, đề tài tập trung nghiên cứu một số nội dung chính sau đây:

1. Phân loại trạng thái rừng hiện tại của các ô nghiên cứu 2. Đặc điểm cấu trúc tổ thành tầng cây cao

- Xác định công thức tổ thành loài - Đánh giá sự đa dạng về loài

3. Đặc điểm cấu trúc đường kính và chiều cao - Đặc điểm phân bố số cây theo cỡ kính (N - D) - Đặc điểm phân bố số cây theo chiều cao (N - H) - Tương quan chiều cao với đường kính

4. Đặc điểm tầng tái sinh - Xác định tổ thành loài

- Quan hệ giữa tổ thành cây cao và cây tái sinh - Chất lượng tái sinh

- Phân bố tái sinh theo chiều cao - Nguồn gốc tái sinh

- Hình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất

5. Ứng dụng kết quả nghiên cứu để đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh 2.4. Phương pháp nghiên cứu

2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu

Số liệu được thu thập trên các ÔTC, diện tích 1ha (100mx100m), trong đó điều tra các tiêu chí sau:

a. Với tầng cây cao

Xác định tên loài cho từng cây, đo D1.3, Hvn, Dt, xác định phẩm chất cây Xác định tên loài

Tên loài cây được xác định trên rừng và ghi vào phiếu thu thập, cây không biết tên phải lấy tiêu bản để gửi giám định.

Đo chiều cao cây gỗ

- Đo D1,3 dùng thước kẹp kính

- Đo chiều cao vút ngọn bằng thước đo cao Blumeleiss đơn vị đo tính lấy tròn đến 0,2m (ví dụ 14,2 m; 14,4 m; 14,6 m).

- Đường kính tán lá (Dt): dùng thước dây đo hình chiếu tán cây theo 2 chiều Đông Tây – Nam Bắc. Sau đó lấy trị số trung bình với độ chính xác đến cm.

Xác định phẩm chất cây

Cây phẩm chất a: Cây gỗ khỏe mạnh, thân thẳng, đều, tán cân đối, không sâu bệnh hoặc rỗng ruột.

Cây phẩm chất b: Cây có đặc điểm như thân hơi cong, tán lệch, có thể có u biếu hoặc một số khuyết tật nhỏ nhưng vẫn có khả năng sinh trưởng và

phát triển đạt đến độ trưởng thành; hoặc cây đã trưởng thành, có một số khuyết tật nhỏ nhưng không ảnh hưởng nhiều đến khả năng sinh trưởng hoặc lợi dụng gỗ.

Cây phẩm chất c: Là những cây đã trưởng thành, bị khuyết tật nặng (sâu bệnh, cong queo, rỗng ruột, cụt ngọn …) hầu như không có khả năng lợi dụng gỗ; hoặc những cây chưa trưởng thành có nhiều khiếm khuyết (sâu bệnh, cong queo, rỗng ruột, cụt ngọn, sinh trưởng không bình thường …) khó có khả năng tiếp tục sinh trưởng và phát triển đạt đến độ trưởng thành.

b. Với tầng cây tái sinh

Mỗi ÔTC đặt 5 ÔDB, mỗi ô diện tích 25m2, bố trí 5 ô 4 góc còn 1 ô ở giữa.

Trong ÔDB điều tra cây tái sinh như sau: Xác định tên loài cây tái sinh theo 7 cấp chiều cao (< 0,5m, 0,6 đến 1m, 1,1 đến 1,5m, 1,6 đến 2,0m, 2,1 đến 3,0m, 3,1 đến 5,0m, > 5,0m), các loài được phân theo chất lượng (khoẻ, yếu, trung bình), phân theo nguồn gốc (chồi, hạt) cho từng loài, ghi theo cách bỏ phiếu, hàng tổng ghi bằng chữ số ả rập.

2.4.2. Phương pháp xử lý số liệu

Việc chỉnh lý tài liệu quan sát, lập các dãy phân bố thực nghiệm, biểu đồ thực nghiệm, tính toán các đặc trưng mẫu,… được xử lý đồng bộ trên máy tính bằng phần mềm Excel và phần mềm SPSS 19.0.

2.4.2.1.Phân loại trạng thái rừng

Để phân loại trạng thái rừng, đề tài sử dụng phương pháp phân loại của Loeschau (1960) được Viện Điều tra Quy hoạch rừng nghiên cứu và bổ sung.

Căn cứ vào tổng tiết diện ngang (Gm2/ha), trữ lượng (M m3/ha), độ

tàn che (P) và một số thông tin điều tra ngoài thực địa, tiến hành phân chia

trạng thái cho từng ô đo đếm. Cụ thể tiêu chuẩn phân chia các trạng thái rừng như sau:

+ Kiểu trạng thái II: Rừng non phục hồi sau nương rẫy hoặc sau khai thác trắng, kiểu rừng này là rừng cây gỗ có đường kính nhỏ, chủ yếu là những cây tiên phong hoặc có tính chất tiên phong ưa sáng mọc nhanh, nó có thể chia thành 2 kiểu phụ:

Kiểu phụ IIA: Rừng phục hồi còn non và đặc trưng bởi lớp cây tiên phong ưa sáng, mọc nhanh, thường đều tuổi và kết cấu một tầng, đường kính D < 10cm, G < 10m2/ha, rừng có trữ lượng nhỏ. Thuộc đối tượng nuôi dưỡng.

Kiểu phụ IIB: Rừng cây tiên phong phục hồi phát triển đã lớn, đặc trưng tổ thành gồm những cây tiên phong hoặc có tính chất tiên phong ưa sáng, mọc nhanh, thành phần loài đã phức tạp, đã có sự phân hoá về tầng thứ và tuổi.

Đường kính cây cao phổ biến bình quân D > 10cm, G > 10 m2/ha. Thuộc đối tượng nuôi dưỡng.

+ Kiểu trạng thái III: Trạng thái rừng đã qua khai thác chọn, là kiểu trạng thái đã bị tác động của con người ở nhiều mức độ khác nhau, làm cho kết cấu rừng có sự thay đổi. Tuỳ theo mức độ tác động, khả năng tái sinh và cung cấp lâm sản mà có thể phân loại trạng thái rừng khác nhau:

Kiểu phụ IIIA: Rừng thứ sinh qua khai thác chọn kiệt, đang phục hồi, khả năng khai thác bị hạn chế, cấu trúc rừng bị phá vỡ hoặc thay đổi cơ bản, trạng thái này có thể chia thành một số dạng trạng thái:

Trạng thái IIIA1: Rừng mới qua khai thác chọn kiệt, cấu trúc rừng đã bị phá vỡ hoàn toàn, tán rừng bị phá vỡ thành từng mảng lớn, tầng trên còn sót lại một số cây cao nhưng phẩm chất xấu, nhiều dây leo bụi rậm, tre nứa xâm

lấn. Độ tàn che S< 0,3, ∑G < 10 m2/ha, ∑GD > 40 < 2 m2/ha, trữ lượng < 80 m3/ha. Tuỳ thuộc vào mật độ tái sinh mà nó có thể chia nhỏ hơn nữa.

Trạng thái IIIA2: Rừng qua khai thác kiệt bắt đầu phục hồi, đặc trưng của trạng thái này là đã hình thành tầng giữa vươn lên chiếm ưu thế với lớp cây đại bộ phận có đường kính 20 – 30cm. Rừng có 2 tầng trở lên, tầng trên tán không liên tục được hình thành chủ yếu từ những cây cũ còn lại, còn có những cây to khoẻ vượt tán. Độ tàn che của rừng S = 0,3 – 0,5, ∑G = 10 – 15 m2/ha, ∑GD > 40 < 2 m2/ha, trữ lượng từ 80 – 120 m3/ha. Cũng tuỳ vào mật độ tái sinh có thể chia nhỏ hơn nữa.

Trạng thái IIIA3: Rừng đã có quá trình phục hồi tốt (rừng trung bình, rừng có từ 2 tầng trở lên). Độ tàn che S = 0,5 - 0,7, ∑G = 16 – 21 m2/ha, ∑GD

> 40 < 2 m2/ha, trữ lượng > 120 m3/ha.

Kiểu phụ IIIB: Rừng bị tác động với mức độ thấp, trữ lượng rừng còn cao, cấu trúc rừng chưa bị phá vỡ, rừng còn giàu trữ lượng, có S > 0,7 , ∑G = 21 - 26 m2/ha, trữ lượng > 250 m3/ha.

+Kiểu trạng thái IV: Rừng nguyên sinh hoặc thứ sinh phục hồi, đã phát triển đến giai đoạn ổn định, trữ lượng và sản lượng cao, có độ tàn che > 0,7,

∑G > 26 m2/ha, ∑GD > 40 > 5 m2/ha.

Tuỳ theo nguồn gốc khác nhau của rừng được phân chia thành 2 kiểu phụ:

Kiểu phụ IVA: Rừng nguyên sinh

Kiểu phụ IVB: Rừng thứ sinh phục hồi đã phát triển đến giai đoạn ổn định.

2.4.2.2.Xác định cấu trúc tổ thành - Xác định công thức tổ thành:

+ Xác định tổng số cá thể của từng loài (ni) + Tổng số loài (m)

+ Xác định tổng số cá thể chung cho các loài 



 m

i

ni

N

1

+ Tính số cá thể trung bình của 1 loài:

m

x N (2.1)

+ So sánh các ni với x:

Nếu ni  x thì loài cây đó có mặt trong công thức tổ thành Nếu ni < x thì loài cây đó có thể bỏ qua

+ Công thức tổ thành có dạng: k1A1 + k2A2 + … + knAn

Trong đó: Ai là tên loài

ki là hệ số được tính theo công thức:

100 N.

ki  ni (2.2)

- Xác định chỉ số IV%:

Chỉ số IV% được xác định theo phương pháp của Daniel Marmillod (Vũ Đình Huề, (1984) và Đào Công Khanh, (1996)

2

%

% N% G

IV   (2.3) Trong đó:

N% là phần trăm số cá thể ở tầng cây cao của loài nào đó so với tổng số cây trên ÔTC

G% là phần trăm tiết diện ngang của loài cây nào đó so với tổng tiết diện ngang của ÔTC

Theo Daniel Marmillod, những loài cây nào có IV% > 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 loài cây nào đó chiếm trên 50% tổng số cá thể của tầng cây cao thì nhóm loài đó được coi là nhóm loài ưu thế. Đó là những chỉ dẫn làm cơ sở quan trọng xác định loài và nhóm loài ưu thế.Tính tổng IV% của những loài có trị số này > 5% từ cao đến thấp.

2.4.2.3.Đặc trưng về mức độ phong phú và đa dạng loài

Mức độ phong phú và đa dạng loài được đánh giá thông qua các chỉ tiêu định lượng, việc tính toán được thực hiện nhờ phần mềm Excel 2003 và SPSS 13.0

 Mức độ phong phú

Mức độ phong phú của loài được lượng hóa qua công thức:

N

R m (2.4)

Trong đó: N là số cá thể của tất cả các loài m là số loài trong quần xã

 Mức độ đa dạng loài

- Hàm số liên kết Shannon – Wiener:

Đây là chỉ số đa dạng sinh học thường được vận dụng. Hàm số này được hai tác giả là Shannon và Weiner đưa ra năm 1949 dưới dạng:







 m

i

i

i p

p H

1

log (2.5) Trong đó: ni là số lượng cá thể của loài i trong quần xã

pi là tỷ lệ cá thể của loài i: pi = ni/N

Hoặc:  N Nni ni

n

H C log log (2.6)

Trong đó: C là hằng số: C = 2,302585

H = 0 khi quần xã chỉ có một loài duy nhất, vì khi đó N.logN

=nilogni . Hmax = C.logN khi quần xã có số loài cao nhất và mỗi loài chỉ có một cá thể. H càng lớn thì tính đa dạng càng cao.

Để so sánh mức độ đa dạng cây gỗ giữa hai quần xã, đề tài dùng công thức:

) ( )

( 1 2

2 1

H D H D

H t H



  (2.7)

Với bậc tự do tra bảng là:

 

2 2 2 1 1 2

2 2 1

/ ) ( /

) (

) ( ) (

n H D n H D

H D H k D



  (2.8)

Trong đó: n1 và n2 là số cá thể ứng với khu vực 1 và 2 cần so sánh. Còn phương sai của H được tính theo công thức:

2 2

2

2 ) 1 ln (

) ) (ln

( n

m n

p p p

H p

D ii i  i i  

   (2.9)

Trong đó: m là số loài - Chỉ số Simpson:

Chỉ số Simpson được sử dụng sớm nhất vào năm 1949 dưới dạng:

2

1 1 1m pi

D (2.10)

Trong đó: m là số loài

N

pi ni là tổ thành của loài i nào đó

Công thức trên dùng cho trường hợp chọn mẫu ngẫu nhiên hoặc hệ thống ngẫu nhiên với trường hợp N rất lớn so với ni. Với N không quá lớn so với ni thì dùng công thức:

   



 m i i N n N D n

1

2 1

1 1 (2.11)

2.4.2.4.Mô phỏng các phân bố thực nghiệm

Số liệu sau khi chỉnh lý và lập bảng phân bố tần số thực nghiệm theo tổ, tính toán các đặc trưng mẫu, đề tài lựa chọn một số hàm lý thuyết phù hợp để mô phỏng các quy luật phân bố: N-D1.3, N–H, H-D

 Phân bố giảm, dạng hàm Meyer

Trong Lâm nghiệp, phân bố mũ thường được dùng để mô phỏng quy luật phân bố số cây theo đường kính (N-D1.3) của những lâm phần hỗn giao, khác tuổi, đã qua khai thác chọn nhiều lần. Những cây có đường kính lớn chiếm tỷ lệ thấp, ngược lại những cây có đường kính nhỏ chiếm tỷ lệ cao, phân bố thực nghiệm N - D1.3 có dạng giảm. Khi đó có thể dùng hàm Meyer mô phỏng quy luật phân bố N -D1.3 của những lâm phần này.

Hàm Meyer có dạng:

y = α.e-β.x (2.12) Trong đó:

y: là tần số quan sát.

x: là giá trị của nhân tố điều tra (D1.3).

α, β là hai tham số của phương trình.

Khi giá trị x tăng, β càng lớn thì đường cong lõm và giảm càng nhanh, ngược lại β càng bé thì đường cong giảm từ từ.

 Phân bố khoảng cách

Phân bố khoảng cách là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên đứt quãng, hàm toán học có dạng:

γ với x=0

F (x) = (2.13)

(1- γ )(1-α).αx-1 x≥ 1 Trong đó:

n f0

 







i i X f

f n

. )

1 ( 0



-với f0 là tần số quan sỏt của tổ đầu tiờn n: dung lượng mẫu

K D Xi  (Di  min)

Với K là cự ly tổ; Di: trị số giữa tổ thứ i, Dmin: trị số giữa tổ thứ nhất.

Phân bố khoảng cách dùng để nắn những phân bố thực nghiệm có dạng chữ J (đỉnh nằm ở cỡ thứ hai và sau đó tần số giảm dần khi x tăng).

 Phân bố Weibull

Phân bố Weibull là phân bố của biến ngẫu nhiên liên tục với hàm mật độ và hàm phân bố có dạng:

Hàm mật độ:

fx (x) = ..x1.e.xa (2.16) Hàm phân bố:

F(x) = 1- e.xa (2.17) Trong đó:

 và  là 2 tham số của phân bố Weibull.

Tham số  đặc trưng cho độ nhọn phân bố.

Tham số  đặc trưng cho độ lệch của phân bố.

Nếu: = 1 phân bố có dạng giảm theo hàm mũ  = 3 phân bố có dạng đối xứng.

 > 3 phân bố có dạng lệch phải.

 < 3 phân bố có dạng lệch trái.

 Kiểm tra sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm

Để đánh giá sự phù hợp của phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm, sử dụng tiêu chuẩn Khi bình phương (2)

2 = 





m

i f l

f l f t

1

)2

(

(2.14)

Nếu 2tính ≤ 205 tra bảng, với bậc tự do k = m – r - 1 (m: là số tổ sau khi gộp; r: số tham số của phân bố lý thuyết cần ước lượng), thì phân bố lý thuyết phù hợp với phân bố thực nghiệm và ngược lại.

Trong đó:

ft: Tần số thực nghiệm fl: Tần số lý thuyết

Nếu tổ nào có fl < 5 thì ghép với tổ trên hoặc tổ dưới, để sao cho fl ≥ 5.

 Lựa chọn phân bố lý thuyết thích hợp

Khi sử dụng các phân bố lý thuyết để mô phỏng phân bố thực nghiệm, thì phân bố nào có tỷ lệ chấp nhận cao hơn sẽ được chấp nhận.

2.4.2.5. Nghiên cứu về tái sinh rừng tự nhiên - Tổ thành cây tái sinh

Tổ thành loài cây tái sinh được xác định theo tỷ lệ % giữa số lượng cây của một loài nào đó với tổng số cây tái sinh điều tra (trong ÔTC).

Ki % =

N

Ni.100 (2.15) Trong đó:

Ki: hệ số tổ thành cây tái sinh của loài i;

Ni: số cây tái sinh của loài i trên các ô dạng bản trong ô tiêu chuẩn;

N: tổng số cây tái sinh của các loài trên các ô dạng bản trong ô tiêu chuẩn.

Nếu Ki%  5% thì loài đó được tham gia vào công thức tổ thành Nếu Ki% < 5% thì loài đó không tham gia vào công thức tổ thành.

- Quan hệ giữa tổ thành cây cao và cây tái sinh

Để thấy rõ ảnh hưởng của tổ thành tầng cây cao đến tầng tái sinh phía dưới, đề tài tổng hợp tổ thành theo từng ÔTC và so sánh giữa tổ thành tầng cây cao và tổ thành tầng tái sinh.

- Mật độ cây tái sinh

Mật độ cây tái sinh được xác định theo công thức:

N/ha =

So No.10.000

(2.16)

Trong đó:

N/ha: mật độ cây tái sinh

No: tổng số cây tái sinh trong các ô dạng bản So: tổng diện tích các ô dạng bản.

- Mật độ cây tái sinh có triển vọng

Mật độ cây tái sinh có triển vọng được xác định theo công thức:

Ntv/ha =

So o

Ntv/ .10.000

(2.17)

Trong đó:

Ntv/ha: mật độ cây tái sinh có triển vọng

Ntv/o: tổng số cây tái sinh có triển vọng trên các ô dạng bản So: tổng diện tích các ô dạng bản.

- Phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao

Để nghiên cứu quy luật phân bố số cây tái sinh theo chiều cao sẽ sử dụng phân bố lý thuyết để mô phỏng cấu trúc tần số.

- Xác định tỷ lệ cây tái sinh theo chất lượng Tỷ lệ được xác định theo công thức:

Ni% =

N

Ni.100 (2.18)

Trong đó:

Ni%: tỷ lệ % của cấp chất lượng i;

Ni: tổng số cây tái sinh ở cấp chất lượng i;

N: tổng số cây tái sinh trong các ô.

- Xác định hình thái cây tái sinh trên mặt đất

Dùng phương pháp dựa vào tỷ số phương sai và trung bình số cây trên mặt đất.

Sw

tW 1

X W S2

 Sw là sai số của đại lượng W, Sw n21 S2: Phương sai số cây trên ÔTC

X : Số cây bình quân trên ÔTC

Đại lượng t ở công thức trên tuân theo luật phân bố t của Student Nếu│t│< tα/2: Kết luận cây tái sinh phân bố ngẫu nhiên

Nếu t > tα/2 : Kết luận cây tái sinh phân bố cụm Nếu t<- tα/2 Kết luận cây tái sinh phân bố đều Giá trị tα/2 được tra với bậc tự do k=n-1

Chương 3