4. Thời gian nghiên cứu
2.1. Sơ đồ phƣơng pháp lập Ô định vị nghiên cứu động thái quần thể
Địa điểm nghiên cứu là các lâm phần có các quần thể cây Ươi (Scaphium macropodum) đang tồn tại sinh trưởng tại Vườn Quốc gia Cát Tiên (nơi chịu tác động mạnh của các yếu tố như chặt hái khai thác quả, canh tác nông nghiệp của con người, sự xâm lấn của loài tre Lồ ô) và tại VQG Bạch Mã (nơi chịu tác động trung bình).
a. Điều tra các loài cây gỗ trong các lâm phần có Ươi để nghiên cứu định lượng các chỉ số đa dạng sinh học.
Lập OTC tạm thời (1000m2) và tiến hành khảo sát lập tuyến điều tra để thu thập các nhân tố sau: số lượng loài, số lượng cá thể mỗi loài (N), chiều cao và đường tại vị trí 1.3m (Hvn, DBH), số lượng được đo đếm thu thập đầy đủ cho tính toán các số liệu thứ cấp về tần suất, mật độ, độ phong phú và độ ưu thế và cuối cùng
Tuyến đi 100m 150 m 150 m Khoảng cách ô định vị lớn: 50-100m Ô n/c định vị lớn 1,0-2,0ha 20x20m 20x20m 20x20m 20x20m
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
là phân tích đánh giá các giá trị tổng hợp về Chỉ số giá trị quan trọng IVI của mỗi loài và chỉ số đa dạng sinh học H của cả quần xã.
b. Điều tra tầng cây cao, cây tái sinh của quần thể Ươi để tính động thái, cấu trúc và phân cấp chiều cao cây tái sinh.
- Thu số liệu cần được tiến hành tối thiểu trong 3 năm liên tục.
- Trong ô định vị lớn: tất cả các cá thể cây ươi có đường (D1.3) ≥ 5cm được đánh số thứ tự và thu số liệu hàng năm, cùng thời điểm: đường kính, chiều cao, mức độ ánh sáng (1đến 5), mức độ thương tổn, sản lượng quả, hạt của mỗi cây.
- Trong các ô định vị nhỏ: tất cả cây ươi có đường kính <5cm, bao gồm cả cây con được đánh số thứ tự và thu số liệu hàng năm: đường kính, chiều cao, mức độ ánh sáng (1 đến 5), mức độ thương tổn của mỗi cây.
- Cây con mới xuất hiện (nảy mầm), cây chết.
- Số liệu của tất cả các ô định vị lớn và nhỏ được tổng hợp trong một biểu và tính toán thống kê cho đơn vị diện tích 1ha
- Xây dựng ma trận (matrix construction) động thái, sử dụng phần mềm Poptools để phân tích các chỉ số động thái và phân tích kịch bản dự báo.
- Phân cấp chiều cao cây tái sinh: chia thành 3 cấp. + Cấp 1: là những cấy có Hvn < 1m;
+ Cấp 2 : là những cấy có Hvn từ 1 - 3m; + Cấp 3: là những cấy có Hvn > 3m.
- Đánh giá chất lượng cây tái sinh: chia làm 3 loại. Tốt; Trung bình và Xấu
2.2.2.2. Phương pháp xử lý số liệu nội nghiệp a.Nghiên cứu định lượng quần xã a.Nghiên cứu định lượng quần xã
- Chỉ số giá trị quan trọng IVI
IVI = RD + RF + RBA (Mishra, 1968) (2.1) Trong đó: RD là mật độ tương đối, RF là tần xuất xuất hiện tương đối và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Mật độ loài NC
RD = --- x 100 (2.2)
Tổng các loài NC
Tần xuất xuất hiện tƣơng đối
RF = --- ---x 100 (2.3) Tổng tần xuất xuất hiện của tất cả các loài
Diện tích tiết của loài
RBA = --- x 100 (2.4) Tổng tiết diện của tất cả các loài
- Chỉ số đa dạng sinh học loài H’(Shannon and Weiner’s Index)
s
H’= - ∑ {Ni/N} log2 {Ni/N} (2.5) i=1
Trong đó: H’: Chỉ số đa dạng sinh học hay chỉ số Shannon- Wiener Ni: IVI của loài thứ i.
N: IVI của tất cả các loài trong hiện trường
- Chỉ số mức độ chiếm ưu thế (Concentration fo Dominance -Cd) s
Cd = ∑ {Ni/N}2 (2.6) i=1
Trong đó: Ni: Chỉ số IVI của loài thứ i N: IVI của tất cả các loài
- Đường cong “đa dạng ưu thế”(D-D curve) được xây dựng trên cơ sở giá trị IVI của các loài, nhằm phân tích trật tự ưu thế và sự “chia sẻ và cạnh tranh sử dụng” nguồn tài nguyên “hạn chế” giữa các loài trong quần xã thực vật. Điều này dựa trên cơ sở của sự tương quan thuận giữa không gian mà một loài chiếm cứ trong quần xã
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
với khối lượng nguồn tài nguyên mà loài đó chiếm lấy và sử dụng (Whittaker (1975), Pandey 2002), đường cong D-D có 3 dạng chủ yếu là: Dạng hình học (geometric distribution series); Dạng Logaris- bình thường (log-normal distribution series) và Dạng Logaris (log distributionseries).
b. Nghiên đặc điểm cấu trúc tầng cây cao của quần thể Ươi - Kiểm tra sự thuần nhất các OTC
Việc kiểm tra sự thuần nhất của các ô tiêu chuẩn giúp ta xem có thể gộp số liệu ở các OĐV lại hay không. Tác giả sử dụng hai tiêu chuẩn thống kê, đó là tiêu chuẩn U của Mann - Whiney nếu |U| >1,96 giả thuyết Ho bị bác bỏ. Hai mẫu quan sát được rút ra từ hai tổng thể khác nhau, ngược lại ta chấp nhận giả thuyết. Tiêu chuẩn của Kruskal – Wallis. Nếu H>
0,5 thì các mẫu không thuần nhất, trường hợp ngược lại các mẫu thuần nhất.
- Quy luật phân bố.
Xác định phân bố số cây theo đường kính (N/D1,3) và số cây theo chiều cao (N/Hvn), chia tổ ghép nhóm các trị số quan sát theo theo công thức của Bơruc và Karudơ (Brooks và Carruthere).
m= 5lg(n) (2.7)
K = (Xmax, Xmin): trị số quan sát lớn nhất và nhỏ nhất
Việc chia tổ, ghép nhóm theo từng nhân tố điều tra (đường kính D1.3, chiều cao vút ngọn), đối với mỗi ô tiêu chuẩn được thể hiện theo phương pháp trong sách " Tin học ứng dụng trong lâm nghiệp" của Ngô Kim Khôi, Nguyễn Hải Tuất, Nguyễn Văn Tuấn (2001) [20].
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 thường dùng phân bố giảm dạng hàm Meyer để mô phỏng quy luật cấu trúc tần số số cây theo đường 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:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
y = .e-x (2.8)
Trong đó: 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, trước hết phải tuyến tính hoá phương trình mũ bằng cách logarit hoá cả hai vế của phương trình (2.5) để đưa về dạng phương trình hồi quy tuyến tính một lớp 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: α1 λ.xα e α.λ.x f(x) (2.9) Hàm phân bố: F(x) 1 e(xxmin)
Trong đó: và là hai tham số của phân bố Weibull. Tham số đặc trưng 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
Tham số được ước lượng theo phương pháp tối đa hợp lý bằng công thức:
= n 1 i α fi.xi n (2.10)
+ 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 (2.11)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn + a = 1 - fiXi f n ) ( 0 (2.12)
+ n là dung lượng mẫu.
+ Xi = (xi – x1)/k với k là cự ly tổ, xi là trị số giữa cỡ đường kính (chiều cao) thứ i, x1 là trị số giữa cỡ đường kính (chiều cao) tổ thứ nhất. Như vậy Xi 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 đã xác định. Để kiểm tra giả thuyết H0, người ta dùng tiêu chuẩn phù hợp khi bình phương
flt flt) (ft χ 2 2 (2.13) Trong đó: ft là trị số thực nghiệm flt là trị số lý thuyết Nếu 2 tính 2
0,05 tra bảng với bậc tự do k = m - r - 1 (r là tham số của phân bố lý thuyết cần ước lượng, m là số tổ sau khi gộp) thì phân bố lý thuyết phù hợp với phân bố thực nghiệm (Ho
+ ). Nếu 2
tính > 2
0,05 tra bảng với bậc tự do k = m - r -1 thì phân bố lý thuyết không phù hợp với phân bố thực nghiệm (Ho
- )
- Tương quan giữa Hvn và D1.3
Quan hệ giữa đường kính (D1.3) và chiều cao (Hvn) dướidạng phương trình H = a + b lgd (2.14) H = ao + a1d + a2d2
H = a0 + a1d + a2d2 + a3d3
Đồng Sỹ Hiển đã thử nghiệm các phương trình trên ở rừng tự nhiên nước ta và cho thấy nó đều phù hợp. Vũ Tiến Hinh (1995) [11], Đặng Thái Dương (1995) [8], đã sử dụng để tính tương quan H/D, cho thấy phương trình (2.11) phù hợp cho
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
để xác định tương quan giữa chiều cao vút ngọn Hvn và đường kính (D1,3) của quần thể Ươi.
c. Nghiên cứu đặc điểm tái sinh của quần thể Ươi
- Phân cấp cây tái sinh theo 3 cấp chiều cao: < 1m; từ 1 - 3m; > 3m - Chất lượng cây tái sinh.
+ Cây tốt là những cây có thân thẳng, không cụt ngọn, sinh trưởng và phát triển tốt, không sâu bệnh.
+ Cây xấu là những cây cong queo, cụt ngọn, sinh trưởng, phát triển kém và sâu bệnh.
+ Cây trung bình là những cây còn lại.
d.Nghiên cứu động thái quần thể Ươi
Đề tài sử dụng phương pháp mô hình toán ma trận của Lefkovitch (Caswell 2001) để xây dựng, phân tích động thái và dự đoán sự phát triển của các quần thể Ươi nghiên cứu. Phương pháp này sử dụng phương trình: n(t+1) = An(t), trong đó n(t) và n(t+1) là cấu trúc quần thể tại 2 thời điểm tương ứng là t và t +1, và A là một ma trận vuông, trong đó xác xuất (giá trị) để sinh trưởng phát triển từ một cấp cỡ loại này lên cấp cỡ loại kế tiếp trên được biểu thị. Trong nghiên cứu của chúng tôi, thời gian t là 1 năm.
Trên cơ sở đặc tính sinh học của cây Ươi và tình hình sinh trưởng thực tế qua khảo sát tại các khu vực nghiên cứu, chúng tôi chia các quần thể Ươii nghiên cứu thành 9 cấp cỡ khác nhau từ loại nhỏ nhất là cây con nhỏ (hay cây con 1) đến cấp cỡ lớn nhất là cây trưởng thành 4, được ghi vào phụ biểu số 59,60.
Với cấp loại cây con nhỏ nhất trong quần thể (cây con 1), số liệu sinh trưởng cho xây dựng ma trận và phân tích động thái dựa vào chiều cao (H), tất cả các cấp cỡ còn lại, việc phân tích tính toán động thái quần thể dựa trên số liệu đường kính (D1,3).
Các yếu tố thành phần (aij) của ma trận A bao gồm 3 loại là Sinh trưởng (G), Lưu lại (P) và Sinh sản tái sinh (F), trong đó giá trị G (nằm cạnh đường chéo của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ma trận (A) biểu thị xác xuất để một cá thể phát triển từ cấp loại hiện tại lên cấp loại tiếp theo, G được tính toán như sau: Gi = σi x γi (2.15)
Trong đó γi: là xác xuất mà một cá thể sống sót trong cấp loại i chuyển sang i+1.
σi: là tỷ lệ (xác xuất) sống sót trong cấp loại i.
γi: được tính theo công thức γi = gi /ci, trong đó gi là tỷ lệ sinh trưởng H (hoặc tỷ lệ sinh trưởng DBH trong cấp loại i (cm/năm) và ci là kích cỡ rộng của cấp loại (cm H hoặc DBH).
Thành phần P (nằm trên đường chéo của ma trận A) biểu thị xác xuất lưu lại trong cấp loại hiện tại của một cá thể và được tính toán lá Pi = σi - Gi. (2.16)
Thành phần F (giá trị nằm ở hàng trên cùng, bên phải của A) biểu thị số lượng cây con được sản xuất ra bởi một cá thể trưởng thành trong quần thể và được tính toán như sau: Fi = {f} x fi (2.17)
Trong đó {f}i là xác xuất cây ra quả được tính toán là tỷ lệ số cây ra quả trong cấp loại i/tổng số cây của cấp loại i và fi được tính toán fi= {Số lượng hạt (kg)/số lượng cây ra quả} x {số lượng cây con.ha-1.năm-1/tổng số kg hạt.ha-1.năm-1
}. Đề tài đánh giá sự tương đồng giữa cấu trúc quần thể theo lý thuyết (SSD) kết quả từ phân tích ma trận động thái quần thể với cấu trúc quần thể thực tế quan sát được, sử dụng chỉ số tương đồng PS của Horvitz & Schimske (1995).
PS = Σ(min[opsi, ssdi] x 100 (2.18)
Trong đó opsi, là Vector của cấu trúc quần thể quan sát, và ssdi là vector của cấu trúc quần thể theo lý thuyết. Cả 2 giá trị vector được quy đổi về giá trị có tổng bằng 1. PS có giá trị cao, có nghĩa độ tương đồng cao. Phạm Đức Chiến, (2006).
Giá trị λ về chỉ số phát triển quần thể (population growth rate) được tính toán theo Caswell (2001), nếu λ>1, cho thấy quần thể phát triển, ngược lại nếu λ<1 thì quần thể sẽ suy thoái (Caswell 2001).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
CHƢƠNG 3
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
3.1. Vƣờn Quốc Gia Bạch Mã (VQG)
3.1.1. Điều kiện tự nhiên
3.1.1.1. Vị trí địa lý
VQG Bạch Mã thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế, cách thành phố Huế 40 km. Tọa độ 16°05′ tới 16°15′ vĩ Bắc và 107°43′ tới 107°53′ kinh Đông.
Với diện tích 22.030 ha, chủ yếu nằm trên 2 huyện Phú Lộc và Nam Đông thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế. Đỉnh Bạch Mã với độ cao 1.450 m so với mực nước biển là đỉnh núi cao nhất của vườn.
Tháng 1 năm 2008, Chính phủ nước Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Việt Nam
quyết định mở rộng diện tích vườn quốc gia Bạch Mã lên thành 37.480 ha. Phía Bắc, phía Tây và phía Nam giáp đường 545, phía Đông giáp khu vực đèo
Hải Vân và quốc lộ 1.
3.1.1.2. Địa hình và đất đai
- Địa hình: VQG Bạch Mã là phần cuối cùng của dãy Trường Sơn Bắc, ở đây có nhiều dải núi với các đỉnh cao trên 1000m chạy ngang theo hướng Tây - Đông và thấp dần khi ra đến biển.
Các đỉnh núi cao ở đây thường gọi là động. Tại VQG Bạch Mã có các động cao như: động Truồi (1154m), động Nôm (1186m), động Đlip (1200m) và cao nhất là động Bạch Mã (1450m).
Các dãy núi bị chia cắt mạnh và sườn rất dốc. Độ dốc bình quân toàn khu vực là 15 - 250, nhiều nơi có độ dốc trên 350
. Dưới chân các dải núi là các thung lũng hẹp dài, thường có suối chảy dọc theo.
- Đất đai: Theo nhà địa chất người Pháp Framaget (1952) thì VQG Bạch Mã là một khối thuần nhất thuộc đơn vị cấu trúc Indonesia, nền địa chất cơ bản của khối núi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
là đá granite thuộc liên đại đệ nhất. Phía Tây Bắc của khu vực có nền đá sa thạch đỏ thuộc kỷ Đevon của Đại cổ sinh.
3.1.1.3. Khí hậu và thuỷ văn
- Khí hậu: VQG Bạch Mã về mùa Đông chịu ảnh hưởng của không khí cực đới thường tràn về tới đèo Hải Vân mới hoàn toàn biến tính nên vùng này có mùa Đông tương đối lạnh so với vùng phía Nam.