Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Phân tích mô hình không gian của loài cây Nhò vàng (Streblus macrophyllus) ở Vườn quốc gia Cúc Phương

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:63

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm phân tích một số đặc điểm lâm học cơ bản của quần xã thực vật rừng tự nhiên có loài Nhò vàng, phân tích quan hệ không gian của loài Nhò vàng với các loài chiếm ưu thế khác cùng chung sống trên 03 trạng thái rừng thứ sinh đã bị tác động với mức độ khác nhau.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Phân tích mô hình không gian của loài cây Nhò vàng (Streblus macrophyllus) ở Vườn quốc gia Cúc Phương

i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam kết đây là công trình nghiên cứu của tôi, các số liệu trong luận văn đều là trung thực và chƣa công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào khác. Hà Nội, ngày …….tháng…….năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Ngọc Bắc
ii LỜI CẢM ƠN Trải qua hai năm học tập tại trƣờng Đại học Lâm nghiệp, Khóa học cao học K22B Lâm học (2014 – 2016) đã bƣớc vào giai đoạn kết thúc. Trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn thạc sỹ khoa học Lâm nghiệp, tôi luôn nhận đƣợc sự động viên và giúp đỡ nhiệt tình của nhà trƣờng, các thầy, cô giáo, các cơ quan, bạn bè đồng nghiệp. Nhân dịp này, tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo TS. Nguyễn Hồng Hải, ngƣời đã trực tiếp tận tình hƣớng dẫn, dìu dắt và giúp đỡ tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Lâm nghiệp, Phòng đào tạo Sau đại học. Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo, cán bộ công chức của Vƣờn Quốc Gia Cúc Phƣơng và toàn thể bạn bè, đồng nghiệp, giúp thu thập số liệu và tham gia nhiều ý kiến quý báu góp phần đáng kể cho luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các học viên lớp cao học Lâm học 22B đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trƣờng cũng nhƣ thực tập tốt nghiệp. Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, những ngƣời luôn sát cánh và động viên, giúp đỡ tôi về mọi mặt trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Mặc dù đã rất cố gắng nhƣng trong khuôn khổ thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Kính mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy giáo, cô giáo, các nhà khoa học và các bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày …….tháng…….năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Ngọc Bắc
iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ v DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................... vii ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 3 1.1. Trên thế giới ............................................................................................... 3 1.2. Ở trong nƣớc .............................................................................................. 6 Chƣơng 2 MỤC TIÊU, GIỚI HẠN; NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 10 2.1. Mục tiêu của đề tài ................................................................................... 10 2.1.1. Mục tiêu tổng quát ................................................................................ 10 2.1.2. Mục tiêu cụ thể ...................................................................................... 10 2.2. Giới hạn nghiên cứu ................................................................................. 10 2.3. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................... 10 2.4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 10 2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 11 2.5.1. Kế thừa tài liệu. ..................................................................................... 11 2.5.2. Điều tra thu thập số liệu. ....................................................................... 11 2.5.3. Phƣơng pháp xử lý số liệu..................................................................... 12 Chƣơng 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 19 3.1. Điều kiện tự nhiên. ................................................................................... 19 3.1.1. Vị trí địa lý. ........................................................................................... 19
iv 3.2. Lịch sử địa chất và địa hình. .................................................................... 20 3.2.1. Lịch sử địa chất. .................................................................................... 20 3.2.2. Địa hình. ................................................................................................ 20 3.2.3. Thổ nhƣỡng. .......................................................................................... 20 3.3. Khí hậu thủy văn. ..................................................................................... 21 3.3.1. Chế độ nhiệt. ......................................................................................... 21 3.3.2. Chế độ mƣa. .......................................................................................... 22 3.3.3. Độ ẩm không khí. .................................................................................. 22 3.3.4. Chế độ gió. ............................................................................................ 23 3.3.5. Thủy văn................................................................................................ 24 3.4. Thảm thực vật........................................................................................... 24 3.5. Điều kiện xã hội. ...................................................................................... 24 Chƣơng 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................. 27 4.1. Đặc điểm về cấu trúc rừng ....................................................................... 27 4.1.1. Vị trí địa lý các ô tiêu chuẩn : ............................................................... 27 4.1.2. Đặc điểm về cấu trúc rừng .................................................................... 27 4.1.3. Biểu đồ phân bố số cây theo đƣờng kính của 3 ô tiêu chuẩn : ............. 29 4.1.4. Công thức tổ thành loài theo chỉ số quan trọng IV% đƣợc tính theo bảng sau : ......................................................................................................... 32 4.3. Phân tích mô hình điểm không gian......................................................... 37 4.3.1 Môi trƣờng sống đồng nhất .................................................................... 37 4.3.2. Phân bố không gian của các loài cây chiếm đa số. ............................... 39 4.3.3. Quan hệ không gian của các loài cây .................................................... 40 4.3.4. Phân bố không gian của loài Nhò vàng theo các giai đoạn sống .......... 41 4.3.5. Quan hệ không gian của loài Nhò vàng theo các giai đoạn sống ......... 43 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ....................................................... 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa đầy đủ DBH Đƣờng kính ngang ngực ở chiều cao 1.3 m so với mặt đất OTC Ô tiêu chuẩn g(r) Hàm tƣơng quan theo cặp g11(r) Hàm tƣơng quan theo cặp một biến số g12(r) Hàm tƣơng quan theo cặp hai biến số K(r) Hàm Ripley’s K L(r) Hàm L L11(r) Hàm L một biến số CSR Complete Spatial Randomness không gian hoàn toàn ngẫu nhiên) IVI Important Value Index Chỉ số quan trọng)
vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang Các chỉ tiêu khí hậu cơ bản khu vực Vƣờn quốc gia Cúc 3.1 23 Phƣơng 4.1 Đặc điểm và thành phần loài cây trên 03 OTC 27 4.2 Các chỉ số đa dạng của 3 OTC 35 4.3 Quan hệ không gian giữa các loài cây gỗ chủ yếu. 41
vii DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 3.1 Bản đồ phân loại thực vật vƣờn quốc gia Cúc phƣơng 19 3.2 Biểu đồ khí hậu Gaussen Walter khu vực VQG Cúc Phƣơng 23 4.1 Biểu đồ số cây phân bố theo đƣờng kính D1.3 của OTC1 29 4.2 Biểu đồ số cây phân bố theo đƣờng kính D1.3 của OTC2 30 4.3 Biểu đồ số cây phân bố theo đƣờng kính D1.3 của OTC3 31 4.4 Sơ đồ phân bố của cây rừng . 35 4.5 Phân bố không gian của cây thành thục dbh ≥ 15 cm). 38 4.6 Phân bố không gian của các loài cây gỗ chủ yếu. 40 Phân bố không gian của loài Nhò vàng theo các giai đoạn 4.7 42 sống ở các ô tiêu chuẩn. Quan hệ không gian của các giai đoạn sống của loài Nhò vàng 4.8 43 ở OTC1. Quan hệ không gian của loài Nhò vàng theo các giai đoạn 4.9 44 sống ở OTC2. Quan hệ không gian của loài Nhò vàng theo các giai đoạn 4.10 45 sống ở OTC3.
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Vƣờn Quốc Gia VQG) Cúc Phƣơng có diện tích 22.000 ha, VQG đƣợc bao quanh bởi các dãy núi đá vôi có độ cao lên tới 648 m, có1924 loài thực vật bậc cao thuộc 990 chi và 229 họ Nguyen Nghia Thin, 1997). Nhiệt độ trung bình năm là 20,60C. Độ ẩm trung bình năm là 85%, lƣợng mƣa trung bình năm là 2138 mm, tập trung chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 10. Nhò vàng (Streblus macrophyllus) thuộc họ Dâu tằm Moraceae), là một loài cây phổ biến trong các trạng thái rừng thứ sinh phát triển trên núi đá vôi ở miền Bắc Việt Nam (Chinh N.N. et al., 1996). Ở Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng, Nhò vàng phân bố nhiều trên những thung lũng có độ ẩm cao của các dãy núi đá vôi. Cây Nhò vàng không có nhiều giá trị kinh tế nhƣng có vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ che phủ của rừng trên núi đá vôi. Mặc dù vậy, đặc điểm sinh thái của loài này còn ít đƣợc nghiên cứu Nguyễn Hồng Hải và các cộng sự 2015; Hai et al. 2014). Trong vài thập kỷ gần đây, nghiên cứu về mô hình không gian spatial pattern) trong sinh thái ngày càng nhận đƣợc nhiều sự quan tâm (Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Mô hình không gian là sự sắp xếp của thực vật hoặc sinh vật trong không gian với một số lƣợng nhất định Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Mô hình không gian đã là một chủ đề quan trọng trong sinh thái nhiệt đới và các lý thuyết giải thích cho sự tồn tại của loài và mô hình không gian có liên hệ chặt chẽ với cấu trúc quần thể. Các nhà sinh thái học nghiên cứu mô hình không gian để phỏng đoán các quá trình cơ bản và phạm vi hoạt động trong không gian của chúng. Bởi vì phân bố hiện tại của loài trong không gian là kết quả của các quá trình sinh thái đã xảy ra trong quá khứ và cho phép dự báo các quá trình có thể xảy ra trong tƣơng lai. Đối với hệ sinh thái rừng, cấu trúc rừng là yếu tố quan trọng để hiểu biết về nó. Một trong những thành phần quan trọng của cấu trúc rừng là mô hình không gian. Nghiên cứu mô hình không gian giúp cho việc giải thích các cơ chế sinh thái và các quá trình động thái để duy trì sự chung sống của các loài cây rừng. Với sự phát triển của các phƣơng pháp và phần mềm thống kê
2 không gian nhƣ hiện nay đã cho phép kiểm tra nhiều giả thuyết khác nhau về nguyên nhân dẫn đến mô hình phân bố hiện tại của các loài. Trong nghiên cứu sinh thái rừng, một trong những khó khăn lớn là theo dõi biến động của quần thể cây rừng theo thời gian. Tuy nhiên, có thể sử dụng cách tiếp cận dựa vào đặc điểm phân bố và quan hệ không gian của cây rừng (Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Mô hình không gian của các cỡ đƣờng kính có thể phản ánh thời gian hay các quá trình lịch sử đã ảnh hƣởng đến quần thể. Vì thế, các quá trình sinh thái thực vật, nhƣ phát tán, cạnh tranh, sinh trƣởng và phát triển có thể đƣợc minh họa bởi những ứng dụng của thống kê không gian (Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Việc ứng dụng kỹ thuật phân tích mô hình không gian để nghiên cứu cấu trúc rừng ở Việt Nam còn khá mới mẻ. Tìm hiểu sơ bộ, chúng tôi thấy loài cây Nhò vàng (Streblus macrophyllus) là loài cây dƣới tán, phân bố rộng rãi ở rừng thứ sinh miền núi phía bắc. Ở Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng, loài cây này chiếm ƣu thế ở những trạng thái rừng đã bị tác động mạnh nhƣng đặc điểm sinh thái của loài, đặc biệt là mô hình quan hệ không gian cùng loài và khác loài, vẫn chƣa có những nghiên cứu cụ thể Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Việc ứng dụng kỹ thuật phân tích mô hình không gian để nghiên cứu cấu trúc rừng ở Việt Nam còn khá mới mẻ. Tìm hiểu sơ bộ, chúng tôi thấy loài cây Nhò vàng (Streblus macrophyllus) là loài cây dƣới tán, phân bố rộng rãi ở rừng thứ sinh miền núi phía bắc. Ở Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng, loài cây này chiếm ƣu thế ở những trạng thái rừng đã bị tác động mạnh nhƣng đặc điểm sinh thái của loài, đặc biệt là mô hình quan hệ không gian cùng loài và khác loài, vẫn chƣa có những nghiên cứu cụ thể Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Xuất phát từ những thực tế trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Phân tích mô hình không gian của loài cây Nhò vàng (Streblus macrophyllus) ở Vườn quốc gia Cúc Phương”.
3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới Cấu trúc rừng là qui luật sắp xếp, tổ hợp các thành phần của quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian. Hệ sinh thái rừng, đặc biệt là các hệ sinh thái rừng tự nhiên nhiệt đới là những hệ sinh thái có cấu trúc cầu kỳ và phức tạp nhất trên trái đất. Bởi vậy, những nghiên cứu về cấu trúc rừng luôn là những thách thức đối với các nhà khoa học lâm nghiệp. Baur G.N (1964), đã nghiên cứu về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mƣa, tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các biện pháp kỹ thuật lâm sinh đƣợc áp dụng vào từng rừng mƣa tự nhiên. Nghiên cứu của Catinot R (1965), đã tìm hiểu những cấu trúc sinh thái thông qua viêc mô tả, phân loại và đƣa ra những khái niệm 13 về dạng sống, về tầng phiến. Ngoài ra còn biểu diễn các đặc trƣng cấu trúc rừng mƣa và hình thái của chúng bằng những phẫu đồ rừng. Tóm lại, trên thế giới các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, đa dạng, có nhiều công trình nghiên cứu công phu và đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới còn rất ít nên cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật cho rừng tự nhiên nhiệt đới vẫn còn nhiều vấn đề chƣa đƣợc làm sáng tỏ. Phân tích mô hình điểm là một nhánh của thống kê không gian trong đó lƣợng hóa phân bố của các điểm trong không gian hai chiều bằng việc sử dụng các hàm thống kê nhƣ là Ripley’s K hay hàm tƣơng quan theo cặp. Hiện nay, phân tích mô hình điểm không gian là một hƣớng tập trung hàng đầu trong nghiên cứu sinh thái thực vật (Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016).
4 Các phƣơng pháp phân tích không gian của các mô hình điểm đã đƣợc thiết lập chuẩn Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Kỹ thuật này yêu cầu có dữ liệu về vị trí của cây và cho phép đánh giá quan hệ không gian cùng loài và khác loài cây theo cặp trong diện tích nghiên cứu. Đặc biệt hữu ích là thống kê bậc thứ 2 second-order statistics) nhƣ là hàm tƣơng quan theo cặp hoặc hàm Ripley’s K. Các hàm này dựa vào phân bố khoảng cách của các cặp điểm Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016) và mô tả các tính chất của các mô hình điểm theo phạm vị của khoảng cách. Đây là thuộc tính quan trọng vì nó bộc lộ mốc phạm vi mà mô hình tìm đƣợc có ý nghĩa thống kê. Mô hình lý thuyết Null model) cũng quan trọng vì nó thể hiện giả thuyết 0 null hypothesis) về mô hình điểm đƣợc đối chiếu với dữ liệu quan sát Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Mô hình lý thuyết cho phép ta xác định khi nào giả thuyết có ý nghĩa và tại phạm vi nào. Một cách tiếp cận để đánh giá khác biệt có ý nghĩa từ giả thuyết 0 là chạy mô phỏng Monte Carlo của một tập các điểm point process ) tƣơng ứng và xây dựng khoảng tin cậy simulation/confidence envelopes) cho một phép kiểm tra phù hợp Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Để giải thích cho mô hình không gian của thực vật trong tự nhiên, các nghiên cứu thƣờng đối chiếu mô hình đã quan sát đƣợc với các quá trình sinh thái. Từ dữ liệu không gian của một hoặc nhiều loài trong quần thể, sử dụng phân tích thống kê để mô tả mô hình của loài cần quan tâm. Sau đó, kết quả đƣợc xem xét và đối chiếu với các quá trình sinh thái đã đƣợc giả thuyết là có khả năng sinh ra mô hình. Các lý thuyết đƣợc sử dụng nhiều nhất trong việc mô tả sự sống của loài trong quần thể là: khác biệt môi trƣờng sống Niche differences), ảnh hƣởng Janzen- Connell (Janzen- Connell effect), sự phụ thuộc mật độ chiều nghịch (negative density dependence) Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016).
5 Khác biệt môi trƣờng sống có bằng chứng là các phân bố không ngẫu nhiên ở các tiểu vùng địa hình cận biên và sự cân bằng sống/chết trong quá trình tái sinh. Ảnh hƣởng Janzen- Connell giải thích rằng các loài gây hại ký sinh ở cây mẹ làm giảm tỷ lệ cây bổ xung xung quanh nó. Mật độ phụ thuộc chiều nghịch xuất hiện khá phổ biến trên phạm vi rộng của những cây chiếm ƣu thế và điều chỉnh quần thể của chúng. Ngoài ra, lý thuyết trung lập Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016) giả thuyết rằng các loài có chức năng tƣơng tự nhau và có xu hƣớng phân bố ngẫu nhiên. Giả thuyết này gây ra rất nhiều tranh cãi trong các nhà sinh thái học Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Các quá trình sinh thái sản sinh ra mô hình không gian của thực vật trong tự nhiên có thể là: cạnh tranh cùng loài và khác loài, môi trƣờng sống không đồng nhất, phát tán hạt, tái sinh và tỷ lệ chết Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016) . Kết quả của việc phân tích mô hình một biến số ví dụ, một loài cây) sẽ là phân bố cụm aggregated), ngẫu nhiên random), hoặc đều regular). Phân tích mô hình hai biến số ví dụ, 2 loài cây khác nhau) cho kết quả là quan hệ trung lập independence), cạnh tranh repulsion) hoặc thúc đẩy/tƣơng hỗ (attraction). Phân bố đều thƣờng đƣợc giải thích là những dấu hiệu của cạnh tranh khắc nghiệt giữa thực vật trong điều kiện nguồn tài nguyên hạn chế Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Ngƣợc lại, phân bố cụm đƣợc giải thích là bằng chứng của quan hệ trung lập hay thúc đẩy Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Phân bố cụm còn đƣợc gắn liền với phân bố không đồng nhất môi trƣờng sống là tài nguyên đất độ ẩm, dinh dƣỡng đất), đây cũng là mô hình phổ biến trong các quần thể thực vật Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Phân bố ngẫu nhiên có thể là kết quả trực tiếp của
6 các quá trình sinh thái nhƣ môi trƣờng sống không đồng nhất hay chỉ xuất hiện nhất thời khi phân bố cụm dịch chuyển thành phân bố đều do sự chết phụ thuộc mật độ - density dependent mortality Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Phân tích mối quan hệ giữa các loài với nhau cho thấy rằng các loài thực vật có thể ảnh hƣởng trực tiếp và gián tiếp lên loài khác theo hƣớng tích cực và tiêu cực Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). Lý thuyết về môi trƣờng sống cũng chỉ ra rằng các loài cũng khác nhau ở nhiều trạng thái cân bằng nhƣ: tốc độ phát triển nhanh hƣớng ánh sáng với sống sót thiếu ánh sáng, cạnh tranh với xâm thực, kích thƣớc hạt với số lƣợng hạt, chia tách khác nhau theo cận biên môi trƣờng, sức chống chịu khác nhau đối với loài gây hại Phạm Văn Điển và Nguyễn Hồng Hải 2016). 1.2. Ở trong nƣớc Rừng tự nhiên Việt Nam thuộc kiểu rừng nhiệt đới, rất phong phú và đa dạng về thành phần loài, phức tạp về cấu trúc. Vấn đề nghiên cứu về cấu trúc rừng đã đƣợc nhiều tác giả nghiên cứu trong những năm đầu thế kỷ 20. Trƣớc năm 1945 chủ yếu là ngƣời Pháp thực hiện các nghiên cứu ở các nƣớc Đông Dƣơng. Sau năm 1945, vấn đề nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên đƣợc nhiều nhà nghiên cứu lâm nghiệp trong và ngoài nƣớc quan tâm hơn. Trần Ngũ Phƣơng và cộng tác viên (1970), công bố kết quả “Bước đầu nghiên cứu rừng miền Bắc Việt Nam” trên cơ sở nghiên cứu và phân tích các nhân tố sinh thái phát sinh cũng nhƣ vùng địa lý khác nhau, tác giả cũng đi đến kết luận và phân tích các kiểu rừng ở miền Bắc Việt Nam cũng nhƣ rừng ở Việt Nam nói chung. Tiếp sau đó, Trần Ngũ Phƣơng đã công bố kết quả nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc của các thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam trên cơ sở kết quả điều tra tổng quát về tình hình rừng miền Bắc Việt Nam từ 1961 đến 1965. Rừng tự nhiên có nhiều tầng, khi tầng trên già cỗi, tàn lụi rồi tiêu vong
7 thì tầng kế tiếp thay thế... trong mỗi chuỗi diễn thế tự nhiên nhƣ vậy, số lần thay thế tối đa cũng chỉ là 3, vì rừng nhiều tầng tối đa cũng chỉ có thể có 3 tầng cây gỗ. Nguyễn Văn Trƣơng 1983) , với nghiên cứu về “Quy luật cấu trúc rừng hỗn loài”, tác giả đã nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng, tập trung làm rõ những vấn đề về thành phần loài cây, tìm hiểu cấu trúc từng loài nhƣ: cấu trúc đứng, cấu trúc đƣờng kính của rừng, phân bố số cây và tổng tiết diện ngang thân cây trên mặt đất rừng, tái sinh và diễn thế các thế hệ của rừng,... từ đó đƣa ra những kết luận hợp lý và đề xuất các biện pháp xử lý rừng có hiệu quả, vừa cung cấp gỗ, vừa nuôi dƣỡng và tái sinh đƣợc rừng, là cơ sở khoa học góp phần giải quyết chiến lƣợc nghề rừng nƣớc ta. Bùi Thị Diệp (2012), khi nghiên cứu về cấu trúc rừng tại khu bảo tồn thiên nhiên – văn hoá Đồng Nai cho thấy tổ thành và số lƣợng loài cây trong khu vực nghiên cứu phong phú, phân bố số cây theo đƣờng kính tuân theo quy luật phân bố khoảng cách, đỉnh phân bố tƣơng ứng với cỡ kính 12 cm. Phân bố số cây theo chiều cao tuân theo quy luật phân bố của hàm Mayer và giá trị α biến động từ 2,4 đến 2,8; phân bố số cây theo chiều cao có dạng phân bố một đỉnh lệch trái. Nguyễn Tuấn Bình (2014), khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành rừng thứ sinh thuộc rừng kín thƣờng xanh nhiệt đới khu vực Mã Đà, Đồng Nai cho thấy rừng thứ sinh có 6 loài cây gỗ ƣu thế và đồng ƣu thế đó là Dầu song nàng, Chò nhai, Làu táu, Trƣờng, Cầy và Bằng lăng ổi. Mật độ trung bình của quần thụ là 737 cây/ha trong đó 6 loài cây ƣu thế và đồng ƣu thế đóng góp 294 cây/ha còn lại 142 loài cây gỗ khác. Tiết diện ngang trung bình là 15,1m2/ha trong đó 6 loài cây gỗ ƣu thế và đồng ƣu thế đóng góp 7,1 m2/ha. Trữ lƣợng trung bình là 106,6 m3/ha, trong đó 6 loài ƣu thế và đồng ƣu thế là 53 m3/ha. Tổ thành trung bình của 6 loài cây gỗ ƣu thế và đồng ƣu thế là
8 45,5% cao nhất là Dầu song nàng (16,3%), thấp nhất là Bằng lăng ổi (3,6%). Rừng có độ tàn che trung bình 0,8. Nguyễn Thị Thu Hiền, Trần Thị Thu Hà 2014), khi nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thƣờng xanh tại Vƣờn quốc gia Vũ Quang – Hà Tĩnh cho thấy tổng giá trị về chỉ số quan trọng IV%) của tổ hợp loài ƣu thế ở 6 ô tiêu chuẩn định vị có biến động rất lớn từ 11,9% đến 48,4%. Chỉ số IV% của các loài ƣu thế chƣa cao. Nhìn chung, các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng gần đây thƣờng thiên về việc mô hình hoá các quy luật kết cấu lâm phần. Việc mô hình hóa quy luật phân bố số cây theo đƣờng kính và chiều cao đã đƣợc các tác giả quan tâm nhiều hơn, đây đƣợc coi là quy luật cơ bản nhất trong các quy luật kết cấu lâm phần. Biết đƣợc các quy luật phân bố, có thể xác định đƣợc số cây tƣơng ứng từng cỡ kính hay từng cỡ chiều cao, làm cơ sở xác định trữ lƣợng lâm phần. Biết đƣợc quy luật cấu trúc cơ bản lâm phần và kết cấu mật độ tầng thứ để tác động phù hợp vào rừng nhằm điều chỉnh cấu trúc rừng, dẫn dắt rừng đến cấu trúc có thể đáp ứng các mục tiêu mong muốn. Mô hình không gian của cây rừng là một trong những bằng chứng rất quan trọng phản ánh quá trình sinh thái của rừng, nhƣng còn ít đƣợc nghiên cứu ở Việt Nam, đặc biệt với rừng tự nhiên nhiệt đới. Trong nghiên cứu này, đã sử dụng các phƣơng pháp phân tích mô hình không gian dựa trên đặc trƣng về khoảng cách và đƣờng kính của cây rừng để xác định đặc điểm phân bố của nó trên bề mặt đất cũng nhƣ chiều hƣớng của mối quan hệ giữa đƣờng kính của các cây với khoảng cách giữa chúng. (Nguyễn Hồng Hải và các cộng sự 2015). Việc ứng dụng kỹ thuật phân tích mô hình không gian để nghiên cứu cấu trúc rừng ở Việt Nam còn khá mới mẻ. Tìm hiểu sơ bộ, chúng tôi thấy loài cây Nhò vàng (Streblus macrophyllus) là loài cây dƣới tán, phân bố rộng rãi ở rừng thứ sinh miền núi phía bắc. Ở Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng, loài cây
9 này chiếm ƣu thế ở những trạng thái rừng đã bị tác động mạnh nhƣng đặc điểm sinh thái của loài, đặc biệt là mô hình quan hệ không gian cùng loài và khác loài, vẫn chƣa có những nghiên cứu cụ thể (Nguyen et al. 2014). Nghiên cứu quan hệ không gian của cây thƣờng gặp khó khăn khi môi trƣờng sống không đồng nhất ở những phạm vi lớn (Getzin et al. 2008). Khi đó, những yếu tố môi trƣờng không đồng nhất nhƣ đá lộ đầu, dinh dƣỡng và độ ẩm đất, độ tàn che, . . làm cho khó phân biệt tƣơng tác trực tiếp giữa các cây với nhau nhƣ cạnh tranh hay tƣơng hỗ (Wright 2002; Wiegand et al. 2007). Những nghiên cứu trƣớc đây chỉ ra rằng tƣơng tác trực tiếp cây-cây xảy ra ở khoảng cách ≤ 30 m (Hubbell et al. 2001; Uriarte et al. 2004). Quan hệ không gian cùng loài và khác loài theo mô hình điểm chƣa đƣợc tiến hành nghiên cứu nhiều ở Việt Nam. Nguyễn Hồng Hải 2015) đã sử dụng hàm tƣơng quan theo cặp và hàm tƣơng quan đặc tính để xem xét quan hệ không gian của cây rừng ở Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng. Kết quả cho thấy có những bằng chứng thuyết phục của tƣơng tác cạnh tranh giữa các cá thể cùng loài và khác loài đã đƣợc thể hiện bằng tƣơng quan khoảng cách, tuy nhiên, đƣờng kính của các cây không phụ thuộc một cách có ý nghĩa với khoảng cách giữa chúng. Phạm Văn Điển 2016) khi nghiên cứu quan hệ không gian của 18 loài cây chiếm ƣu thế của rừng lá rộng thƣờng xanh cho thấy 16/18 loài có phân bố kiểu cụm ở các khoảng cách khác nhau và không phụ thuộc và độ nhiều của loài cây. Ngoài ra, phân bố kiểu cụm với mật độ giảm dần đến khoảng cách 15 m và chuyển thành kiểu ngẫu nhiên ở các khoảng cách lớn hơn. Nghiên cứu này chứng minh rằng phát tán hạn chế là quá trình điều tiết phân bố không gian cùng loài cây. Quan hệ tƣơng hỗ giữa các loài cây có thể là ảnh hƣởng của xu hƣớng bảo vệ nhóm loài. Quan hệ trung lập giữa các loài cây chiếm tỷ trọng nhỏ trong số lƣợng các cặp loài đƣợc nghiên cứu. Phân bố và quan hệ không gian của các loài cây bị ảnh hƣởng bởi môi trƣờng sống không đồng nhất và khiến cho chúng bị chia tách ở khoảng cách xấp xỉ 15 m.
10 Chƣơng 2 MỤC TIÊU, GIỚI HẠN; NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu của đề tài M t u t n qu t Xác định cấu trúc lâm phần và mô hình không gian có loài Nhò Vàng phân bố tại vƣờn Quốc Gia Cúc Phƣơng trên 03 trạng thái rừng thứ sinh bị tác động. M t u t - Phân tích một số đặc điểm lâm học cơ bản của quần xã thực vật rừng tự nhiên có loài Nhò vàng. - Phân tích quan hệ không gian của loài Nhò vàng với các loài chiếm ƣu thế khác cùng chung sống trên 03 trạng thái rừng thứ sinh đã bị tác động với mức độ khác nhau. Giới h n nghiên cứu - Về không gian: Các trạng thái rừng thứ sinh có loài Nhò Vàng phân bố ở rừng quốc gia Cúc Phƣơng thuộc tỉnh Ninh Bình. - Về thời gian: Đề tài đƣợc thực hiện từ tháng 05/2016 đến tháng 11/2016 2.3 Đối tƣợng nghiên cứu Đề tài cũng chỉ tập trung nghiên cứu về loài Nhò vàng và các loài chiếm đa số sống chung với nó. 2.4. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu cấu trúc lâm phần Mật độ, tính đa dạng loài, chỉ số tầm quan trọng ) của các loài cây chiếm ƣu thế.
11 - Phân tích quan hệ không gian của loài Nhò vàng với các loài chiếm ƣu thế khác cùng chung sống trên 03 trạng thái rừng thứ sinh đã bị tác động với mức độ khác nhau. 2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu 2.5.1. Kế t ừa tà l ệu. Kế thừa những tƣ liệu về điều kiện tự nhiên: địa hình, khí hậu, thuỷ văn, đất đai, tài nguyên rừng; điều kiện kinh tế, điều kiện xã hội, dân số, lao động, thành phần dân tộc tại khu vực nghiên cứu Kế thừa báo cáo về thực trạng tài nguyên rừng và công tác quản lý bảo vệ rừng của của Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng và các báo cáo, tài liệu, bài báo có liên quan. 2.5.2. Đ ều tra t u t ập số l ệu. 2.5.2.1. Điều tra sơ thám Điều tra sơ thám toàn bộ khu vực nghiên cứu để nắm đƣợc một cách tổng quát tình hình chung của đối tƣợng nghiên cứu về địa hình, địa vật, đặc điểm tài nguyên rừng để chọn các vị trí lập ô tiêu chuẩn và định hƣớng cho điều tra thu thập số liệu. 2.5.2.1. Điều tra thu thập số liệu Chúng tôi bố trí 03 ô tiêu chuẩn OTC) điển hình, diện tích 2 OTC 1 ha và 1 OTC 0,5 ha trên 03 trạng thái rừng thứ sinh có loài Nhò vàng phân bố ở mức độ ƣu thế và gần ƣu thế. 2 OTC 1 ha, (100 m x 100 m) đƣợc chia thành lƣới 100 ô thứ cấp (10 m x 10 m) và 1 OTC 0,5 ha 50 m x 100 m) đƣợc chia thành lƣới 50 ô thứ cấp 10 m x 10 m). Trên mỗi ô thứ cấp, xác định vị trí của cây x,y), tên loài cây, đƣờng kính ngang ngực dbh) cho tất cả các cây gỗ có dbh ≥ 2,5 cm. Vị trí của cây đƣợc xác định thông qua thƣớc đo khoảng cách bằng laser Leica Disto D2) và la bàn. Sau đó, tất cả các cây riêng lẻ đƣợc
12 chia vào một trong 3 giai đoạn sống: cây non dbh < 5 cm), cây sào 5 cm ≤ dbh ≤ 15 cm), cây thành thục dbh > 15 cm) Toàn bộ các số liệu đo đếm đƣợc ghi chép theo mẫu biểu 2.1 sau: Mẫu biểu 2.1: Biểu điều tra cây rừng Địa điểm......... Độ cao........ Ngày điều tra.......... Trạng thái rừng......... Độ dốc...... Ngƣời điều tra........ OTC số........ Hƣớng dốc.......... TT Ô đo STT Chu vi Vị trí cây m) Tên cây Ghi chú đếm cây (cm) X Y 1 1 2 ........ 2 3 2.5.3. P ươn p p xử lý số l ệu 2.5.3.1. Cấu trúc và đa dạng loài cây rừng a. Xác định tổ thành và vai trò của các loài cây trong quần xã  Xác định công thức tổ thành theo số cây. Cách làm nhƣ sau: + Bƣớc 1: Tập hợp số liệu tầng cây cao ở tất cả các OTC theo loài trong từng trạng thái và số cá thể của mỗi loài. + Bƣớc 2: Xác định tổng số loài cây và tổng số cá thể trong các OTC của từng trạng thái + Bƣớc 3: Tính số cá thể trung bình của 1 loài theo công thức = Trong đó:
13 : Số lƣợng cá thể trung bình của mỗi loài N: Tổng số lƣợng cá thể của các loài m: Tổng số loài + Bƣớc 4: Xác định số loài, tên loài tham gia vào công thức tổ thành Những loài nào có số cây ≥ thì tham gia vào công thức tổ thành + Bƣớc 5: Xác định hệ số tổ thành của từng loài theo công thức: Trong đó: Ki là HSTT loài i. Xi là số lƣợng cá thể loài i N là ∑số cá thể của tất cả các loài + Bƣớc 6: Viết công thức tổ thành Loài nào có Ki > 0,5 thì ghi vào công thức tổ thành. Loài nào có hệ số tổ thành lớn viết trƣớc, nhỏ viết sau. Chú ý: Khi viết CTTT loài có 0,5 ≥ Ki < 0,9 dùng dấu +); những loài có Ki