3.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là các trạng thái rừng phục hồi tự nhiên IIa, IIb tại địa bàn huyện Chợ Mới tỉnh Bắc Kạn.
3.2.2. Giới hạn vấn đề nghiên cứu
Nội dung
Cấu trúc rừng tự nhiên rất đa dạng, phức tạp, đề tài chỉ tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc sau: tổ thành, mật độ, tầng thứ, phân bố số cây theo chiều cao, theo cỡ đƣờng kính, độ tàn che.
Ngoài ra đề tài còn tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm tái sinh của các loài cây gỗ trong giai đoạn cây mạ và cây con dƣới tán rừng thông qua các chỉ tiêu: tổ thành, mật độ, chất lƣợng, nguồn gốc, tỷ lệ cây triển vọng, phân bố cây tái sinh theo chiều cao, phân bố cây tái sinh trên mặt đất.
Địa bàn nghiên cứu
Căn cứ vào kết quả phê duyệt rà soát quy hoạch 3 loại rừng của huyện Chợ Mới, địa điểm nghiên cứu của đề tài là 3 xã có diện tích rừng phục hồi IIa, IIb lớn trong huyện, đó là xã Cao Kỳ, xã Nhƣ Cố, xã Nông Hạ huyện Chợ Mới - tỉnh Bắc Kạn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Đề xuất biện pháp tác động
Đề tài chỉ đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm nâng cao hiệu quả phục hồi rừng trên cơ sở những đặc điểm cấu trúc rừng đã nghiên cứu.
3.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.3.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao của rừng phục hồi ở các trạng thái rừng IIa, IIb.
Cấu trúc tổ thành và mật độ tầng cây cao Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che
Phân bố số cây theo đƣờng kính (N/D13 ). Phân bố số cây theo chiều cao (N/Hvn).
3.3.2. Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên của các trạng thái rừng phục hồi IIa, IIb.
Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tổ thành cây tái sinh.
Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc mật độ và tỷ lệ cây tái sinh triển vọng. Nghiên cứu chất lƣợng và nguồn gốc cây tái sinh.
Nghiên cứu phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao. Phân bố cây tái sinh theo mặt phẳng ngang.
Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số nhân tố đến tái sinh tự nhiên.
3.3.3. Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho các trạng thái rừng phục hồi IIa và IIb. phục hồi IIa và IIb.
3.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.4.1. Phƣơng pháp tổng quát 3.4.1. Phƣơng pháp tổng quát
Vận dụng quan điểm sinh thái phát sinh quần thể trong thảm thực vật rừng nhiệt đới của Thái Văn Trừng (1978) [26]: Thảm thực vật rừng là tấm gƣơng phản chiếu một cách trung thực nhất, tổng hợp đƣợc các điều kiện của hoàn cảnh tự nhiên, thông qua sinh vật để hình thành những quần thể thực vật. Thảm thực vật tái sinh sau nƣơng rẫy phản ánh ảnh hƣởng tổng hợp của các nhân tố sinh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
thái đến qúa trình phục hồi rừng thứ sinh. Vì diễn thế quá trình phục hồi rừng là từ đất trống, đồi trọc cho đến khi hình thành rừng tƣơng đối ổn định, nó phải trải qua một thời gian lâu dài, phức tạp không thể theo dõi thƣờng xuyên đƣợc. Do vậy vận dụng phƣơng pháp dãy phát triển tự nhiên, lấy không gian thay thế thời gian để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng. Đề tài vận dụng phƣơng pháp nghiên cứu tổng hợp: kết hợp nghiên cứu những cái mới, kế thừa kết quả đã có và tổng kết thực tiễn sản xuất tại địa phƣơng để đề xuất giải pháp kỹ thuật có hiệu quả và có tính khả thi.
Phƣơng pháp nghiên cứu khái quát theo sơ đồ sau:
Sơ đồ 3.
Hình 3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu khái quát
PHÂN CHIA THEO HIỆN TRẠNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU
THU THẬP THÔNG TIN CƠ BẢN
- Điều kiện khí hậu - thổ nhưỡng - Điều kiện kinh tế - xã hội
- Thông tin về diện tích đất đai, rừng phục hồi...
ĐIỀU TRA KHẢO SÁT TỔNG THỂ KHU VỰC NGHIÊN CỨU CHỌN ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC &TÁI SINH RỪNG PHỤC HỒI ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP KTLS
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.4.2. Phƣơng pháp thu thập số liệu
3.4.2.1. Ngoại nghiệp
a. Phương pháp thu thập tài liệu cơ bản
Kế thừa các tài liệu, số liệu điều tra về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu, các tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài của các tác giả trong và ngoài nƣớc.
Trên cơ sở tài liệu thu thập đƣợc về diện tích đất đai và bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng, chúng tôi tiến hành điều tra, khảo sát sơ bộ khu vực nghiên cứu. Kết quả khảo sát cho thấy, với các đối tƣợng nghiên cứu là 2 trạng thái rừng phục hồi sau nƣơng rẫy và sau khai thác kiệt tại 3 xã đại diện: Xã Cao Kỳ, xã Nhƣ Cố và xã Nông Hạ là khá phổ biến và chiếm hầu hết diện tích rừng phục hồi của huyện Chợ Mới.
b. Điều tra thực tế
Lập ô tiêu chuẩn (OTC):
Lập 5 OTC điển hình/ 1 xã đối với mỗi trạng thái phục hồi, OTC đƣợc lập có diện tích 2.000 m2
(40 m x 50 m) theo phƣơng pháp điều tra lâm học. * Điều tra tầng cây cao:
Trong các OTC mô tả các chỉ tiêu nhƣ vị trí, độ dốc, hƣớng phơi, độ cao, lịch sử sử dụng, sau đó xác định tên loài và các chỉ tiêu sinh trƣởng của tầng cây cao, nếu loài nào chƣa rõ thì thu thập tiêu bản để giám định:
Đƣờng kính ngang ngực (D1,3, cm) đƣợc đo bằng thƣớc kẹp kính với độ chính xác đến mm, đo theo hai hƣớng Đông Tây và Nam Bắc, sau đó tính trị số bình quân.
Chiều cao vút ngọn (HVN, m) và chiều cao dƣới cành (HDC, m) đƣợc đo bằng thƣớc độ chính xác đến dm, HVN của cây rừng đƣợc xác định từ gốc cây đến đỉnh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
sinh trƣởng của cây, HDC đƣợc xác định từ gốc cây đến cành cây đầu tiên tham gia vào tán của cây rừng.
Đƣờng kính tán lá (DT, m) đƣợc đo bằng thƣớc dây có độ chính xác đến dm, đo hình chiếu tán lá trên mặt phằng ngang theo hai hƣớng Đông Tây và Nam Bắc, sau đó tính trị số bình quân. Kết quả đo đƣợc thống kê vào phiếu điều tra tầng cây cao.
* Điều tra cây tái sinh:
Sơ đồ bố trí ô tiêu chuẩn dạng bản (ODB) có diện tích 25m2
(5m x 5m) trong OTC lớn.
Hình 3.2. Hình dạng bố trí ô tiêu chuẩn dạng bản (ODB)
Trên OTC, lập 5 ODB có diện tích 25m2
phân bố đều trên OTC. Thống kê tất cả cây tái sinh vào phiếu điều tra theo các chỉ tiêu:
Tên loài cây tái sinh, loài nào chƣa rõ thì thu thập tiêu bản để giám định. Đo chiều cao cây tái sinh bằng thƣớc sào.
Chất lƣợng cây tái sinh:
Cây tốt là cây có thân thẳng, 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. * Điều tra tầng cây bụi, thảm tƣơi:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Lập 5 ODB có diện tích 25m2
(5m x 5m) đƣợc bố trí đều trên 2 đƣờng chéo của OTC.
Điều tra cây bụi (shrubs) theo các chỉ tiêu: tên loài chủ yếu, số lƣợng khóm (bụi), chiều cao bình quân, độ che phủ trung bình của từng loài trên ODB, kết quả ghi vào phiếu điều tra cây bụi.
Điều tra thảm tƣơi (ground cover vegetation) theo các chỉ tiêu: loài chủ yếu, chiều cao bình quân, độ che phủ bình quân của loài và tình hình sinh trƣ- ởng của thảm tƣơi trên ODB. Để xác định độ che phủ của tầng cây bụi, thảm tƣơi đề tài dùng phƣơng pháp dùng thƣớc dây đo theo 2 đƣờng chéo của ODB, đo từng đƣờng chéo một và tính trên thƣớc dây những đoạn bị tán của cây bụi hoặc thảm tƣơi che kín, chia đoạn này cho tổng độ dài đƣờng chéo thì sẽ ra độ che phủ, sau đó cộng kết quả của hai lần tính trên hai đƣờng chéo và chia trung bình ta sẽ có độ che phủ trung bình của một ODB. Ngoài ra để xác định độ nhiều đề tài sử dụng cách xác định độ nhiều của Drude.
Bảng 3.1: Ký hiệu độ nhiều của thực bì theo Drude [32]
Ký hiệu Tình hình thực bì
Soc Thực vật mọc rộng khắp che phủ 75-100% diện tích Cop 3 Thực vật mọc rất nhiều che phủ 50-75% diện tích Cop 2 Thực vật mọc nhiều, che phủ 25-50% diện tích
Cop 1 Thực vật mọc tƣơng đối nhiều, che phủ 5-25% diện tích SP Thực vật mọc ít, che phủ 5% trở xuống
Sol Thực vật mọc rải rác phân tán Un Một vài cây cá biệt
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.4.2.2. Phương pháp xử lý số liệu
3.4.2.2.1. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng
a. Tổ thành tầng cây gỗ:
Để xác định tổ thành tầng cây cao, đề tài sử dụng phƣơng pháp tính tỷ lệ tổ thành theo phƣơng pháp của Daniel Marmillod (Đào Công Khanh, 1996 [12]):
2 % G % N % IV 1 i i
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 QXTV rừng
Gi% là % theo tổng tiết diện ngang của loài i trong QXTV rừng Theo Daniel M., những loài cây có IV% 5% mới thực sự có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm phần. Theo Thái Văn Trừng (1978), trong một lâm phần nhóm loài cây nào đó > 50% tổng số cá thể của tầng cây cao thì nhóm loài đó đƣợc coi là nhóm loài ƣu thế. Cần tính tổng IV% của những loài có trị số này lớn hơn 5%, xếp từ cao xuống thấp và dừng lại khi tổng IV% đạt 50%.
b. Mật độ Công thức xác định mật độ nhƣ sau: 10.000 S n N/ha
Trong đó: n: Số lƣợng cá thể của loài hoặc tổng số cá thể trong OTC S: Diện tích OTC (m2
)
c. Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che của các trạng thái rừng
Tính các đặc trƣng mẫu theo chƣơng trình thống kê mô tả, chia tổ ghép nhóm các trị số quan sát theo công thức kinh nghiệm của Brooks và Carruthere.
m = 5.log(n) m Xmin Xmax K
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trong đó: m là số tổ K: cự ly tổ
Xmax, Xmin là trị số quan sát lớn nhất và nhỏ nhất
Căn cứ vào phân bố thực nghiệm, tiến hành mô hình hoá quy luật cấu trúc tần số theo những phân bố lý thuyết khác nhau.
Phân bố giảm (phân bố mũ)
Trong Lâm nghiệp thƣờng dùng phân bố giảm dạng hàm Meyer để mô phỏng quy luật cấu trúc tần số số cây theo đƣờng kính (N/D1.3), số cây theo chiều cao (N/Hvn) ở những lâm phần hỗn giao, khác tuổi qua khai thác chọn không quy tắc nhiều lần. Hàm Meyer có dạng:
ft = .e-x
Trong đó: ft là tần số quan sát, x là cỡ kính hoặc cỡ chiều cao , là hai tham số của hàm Meyer
Để xác định tham số của phân bố giảm dạng hàm Meyer, trƣớc hết phải tuyến tính hoá phƣơng trình mũ, bằng cách logarit hoá cả hai vế của phƣơng trình (2 - 4) để đƣa về dạng phƣơng trình hồi quy tuyến tính một lớp có dạng y = a + bx.
Phân bố Weibull: Là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên liên tục với miền giá trị (0,+ ), hàm mật độ có dạng: α λ.x 1 α e α.λ.x f(x)
Trong đó: và là hai tham số của phân bố Weibull. Tham số đặc trƣng cho độ nhọn phân bố, tham số biểu thị độ lệch của phân bố.
Nếu = 1 phân bố có dạng giảm = 3 phân bố có dạng đối xứng > 3 phân bố có dạng lệch phải < 3 phân bố có dạng lệch trái
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Tham số đƣợc ƣớc lƣợng theo phƣơng pháp tối đa hợp lý bằng công thức: = n 1 i α fi.xi n
- Phân bố khoảng cách: Là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên đứt quãng, hàm toán học có dạng: F (x) = 1 ). 1 )( 1 ( x 1 0 x x
Trong đó: =f0/n, với f0 là tần số quan sát tuyệt đối ứng với tổ đầu tiên. n là dung lƣợng mẫu
X = (xi – x1)/k với k là cự ly tổ, xi là trị số giữa cỡ đƣờng kính (chiều cao) thứ i, x1 là trị số giữa cỡ đƣờng kính ( chiều cao) tổ thứ nhất. Nhƣ vậy X lấy các giá trị 0, là những số tròn.
Kiểm tra giả thuyết về luật phân bố:
Cho giả thuyết H0: Fx(x) = F0(x), trong đó F0(x) là một hàm phân bố hoàn toàn xác định. Để kiểm tra giả thuyết H0, ngƣời ta dùng tiêu chuẩn phù hợp khi bình phƣơng của Pearson:
flt flt) (ft χ 2 2 Trong đó: ft là trị số thực nghiệm flt là trị số lý thuyết Nếu 2
tính 052 tra bảng với bậc tự do k = m - r - 1 (r là tham số của phân bố lý thuyết cần ƣớc lƣợng, m là số tổ sau khi gộp) thì phân bố lý thuyết phù hợp với phân bố thực nghiệm (Ho+
). Nếu 2
tính > 052 tra bảng với bậc tự do k = m - r -1 thì phân bố lý thuyết không phù hợp với phân bố thực nghiệm (Ho-).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.5.2.2.2. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm tái sinh rừng
a. Tổ thành cây tái sinh
Xác định tỷ lệ tổ thành và hệ số tổ thành của từng loài đƣợc tính theo công thức: n% .100 ni ni m 1 i
Nếu: ni 5% thì loài đó đƣợc tham gia vào công thức tổ thành
ni < 5% thì loài đó không đƣợc tham gia vào công thức tổ thành.
b. 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
với S là tổng diện tích các ODB điều tra tái sinh (m2) và n là số lƣợng cây tái sinh điều tra đƣợc.
c. Chất lượng cây tái sinh
Nghiên cứu tái sinh theo cấp chất lƣợng tốt, trung bình và xấu đồng thời xác định tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng.
Tính tỷ lệ % cây tái sinh tốt, trung bình, xấu theo công thức:
100 N
n
N%
Trong đó: N%: tỷ lệ phần trăm cây tốt, trung bình, xấu n: tổng số cây tốt, trung bình, xấu
N: tổng số cây tái sinh
d. Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
e. Phân bố cây tái sinh theo mặt phẳng ngang
Để tài nghiên cứu hình thái phân bố của cây tái sinh trên bề mặt đất thông qua xác định khoảng cách từ một cây tái sinh chọn ngẫu nhiên đến cây gần nhất. Sử dụng tiêu chuẩn U (phân bố chuẩn) của Clark và Evans.
0,26136 n . 0,5 λ r U
Trong đó: r là giá trị bình quân của n lần quan sát khoảng cách gần nhất. là mật độ cây tính trên đơn vị diện tích (m2)
n là số lần đo khoảng cách giữa các cây tái sinh.
Nếu: - 1,96 < U < 1,96 thì tổng thể cây tái sinh có phân bố ngẫu nhiên U > 1,96 thì tổng thể cây tái sinh có phân bố đều.
U < -1,96 thì tổng thể cây tái sinh có phân bố cụm.
f. Ảnh hưởng của một số nhân tố đến tái sinh tự nhiên
Ảnh hƣởng của cây bụi và thảm tƣơi đến tái sinh tự nhiên:
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu cây bụi và thảm tƣơi, đề tài tổng hợp một số chỉ tiêu nghiên cứu tái sinh nhƣ mật độ, tỷ lệ cây triển vọng và chất lƣợng cây