Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Phân tích một số yếu tố cấu trúc nhằm bước đầu đánh giá xu hướng diễn thế rừng phục hồi trong phân khu phục hồi sinh thái tại vườn quốc gia Ba Vì - Hà Nội

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn này nghiên cứu đánh giá được tình hình sinh trưởng và một số đặc điểm cấu trúc tầng cây cao tại VQG Ba Vì. Xác định được một yếu tố cấu trúc của lớp cây tái sinh cũng như tình hình sinh trưởng của lớp cây bụi thảm tươi. Mời các bạn cùng tham khảo!

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 một số yếu tố cấu trúc nhằm bước đầu đánh giá xu hướng diễn thế rừng phục hồi trong phân khu phục hồi sinh thái tại vườn quốc gia Ba Vì - Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------- LÊ LƯU CẦU PHÂN TÍCH MỘT SỐ YẾU TỐ CẤU TRÚC NHẰM BƯỚC ĐẦU ĐÁNH GIÁ XU HƯỚNG DIỄN THẾ RỪNG PHỤC HỒI TRONG PHÂN KHU PHỤC HỒI SINH THÁI TẠI VƯỜN QUỐC GIA BA VÌ - HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP HÀ NỘI – NĂM 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------- LÊ LƯU CẦU PHÂN TÍCH MỘT SỐ YẾU TỐ CẤU TRÚC NHẰM BƯỚC ĐẦU ĐÁNH GIÁ XU HƯỚNG DIỄN THẾ RỪNG PHỤC HỒI TRONG PHÂN KHU PHỤC HỒI SINH THÁI TẠI VƯỜN QUỐC GIA BA VÌ - HÀ NỘI CHUYÊN NGÀNH LÂM HỌC MÃ SỐ: 06.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Lê Xuân Trường HÀ NỘI - 2010
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam nằm ở vị trí trung tâm khu vực Đông Nam Á, với diện tích phần đất liền khoảng 330.991 km2. Trong đó phần đất các đồi núi chiếm ¾ lãnh thổ và quyết định nhiều đặc điểm của tự nhiên Việt Nam. Bên cạnh đó lãnh thổ lại nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa: nắng nhiều, mưa nhiều, độ ẩm cao là những nhân tố thuận lợi đối với sự tồn tại và phát triển tại chỗ của nhiều loài thực vật nhiệt đới. Với mục đích bảo tồn và phát triển bền vững nguồn tài nguyên sinh vật đa dạng và phong phú phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học, tham quan học tập cũng như bảo vệ nguồn tài nguyên rừng thì hệ thống các Vườn Quốc gia (VQG), các Khu bảo tồn đã được đã được thành lập. Vườn quốc gia Ba Vì nằm trong hệ thống các VQG của Việt Nam đã nổi tiếng từ lâu với cảnh quan thiên nhiên sơn thủy hữu tình, là vùng núi chuyển tiếp với hệ sinh thái rừng nhiệt đới còn tồn tại khá nhiều loài thực vật và động vật quí, đặc trưng cho vùng trung du Bắc Bộ, có giá trị về nghiên cứu khoa học và bảo tồn nguồn gen. Đặc biệt ở đây còn có nhiều thảm thực vật đã và đang góp phần tạo nên một số cảnh quan sinh thái, các địa điểm như Đỉnh Vua, Đỉnh Tản Viên, Đỉnh Ngọc Hoa, Ao Vua, Khoang Xanh, Thiên Sơn, Thành Thắng, Yên Quang.... đã trở thành một quần thể cảnh quan nổi tiếng cùng với nhiều bản sắc văn hóa dân tộc, là nơi tham quan du lịch sinh thái khá nổi tiếng, thu hút nhiều du khách trong và ngoài nước tới tham quan, du lich. ̣ Nằm trên địa bàn của 2 đơn vị hành chính là Hà Nội mở rộng (huyện Ba Vì, tỉnh Hà Tây cũ) và tỉnh Hoà Bình. Vườn Quốc gia Ba Vì có vị trí lý tưởng là gần Trung tâm Thủ đô, có hệ thống giao thông khá tốt, thuận lợi cho việc giao lưu, kết nối với các điểm du lịch, các thành phố, khu đô thị lớn trong khu vực đồng bằng Bắc Bộ. Chính do các hoạt động của dân cư trong vùng,
2 các hoạt động du lịch và ảnh hưởng của việc khai thác rừng và đốt rừng làm nương rẫy trước đây nên các kiểu thảm thực vật trong VQG Ba Vì nhất là các thảm thực vật trong phân khu phục hồi sinh thái của VQG đã và đang có sự biến đổi theo các loạt diễn thế nhân tác – phục hồi với các chiều hướng khác nhau. Nghiên cứu cấu trúc rừng phục hồi nhằm cung cấp những hiểu biết về hệ sinh thái rừng phục hồi nằm trong phân khu phục hồi sinh thái làm cơ sở dự báo xu hướng diễn thế rừng, đề xuất giải pháp quản lý rừng bền vững tại những diện tích này của VQG là việc làm đáp ứng tính cấp thiết cả về khoa học và thực tiễn. Xuất phát từ những yêu cầu trên chúng tôi đã mạnh dạn thực hiện đề tài: “Phân tích một số yếu tố cấu trúc rừng nhằm bước đầu đánh giá xu hướng diễn thế rừng phục hồi trong phân khu phục hồi sinh thái Vườn Quốc gia Ba Vì”.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Quan điểm về cấu trúc quần xã thực vật rừng Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian. Cấu trúc rừng bao gồm: - Tổ thành là nhân tố diễn tả số loài tham gia và số cá thể của từng loài trong thành phần cây gỗ của rừng. Hiểu một cách khác, tổ thành cho biết sự tổ hợp và mức độ tham gia của các loài cây khác nhau trên cùng đơn vị thể tích. Trong một khu rừng nếu một loài cây nào đó chiếm trên 95% thì rừng đó được coi là rừng thuần loài, còn rừng có từ 2 loài cây trở lên với tỷ lệ sấp xỉ nhau thì là rừng hỗn loài. Tổ thành của các khu rừng nhiệt đới thường phong phú về các loài hơn là tổ thành các loài cây của rừng ôn đới. - Tầng thứ là sự phân bố theo không gian của tầng cây gỗ theo chiều thẳng đứng, phụ thuộc vào đặc tính sinh thái học, nhu cầu ánh sáng của các loài tham gia tổ thành. Cấu trúc tầng thứ của các hệ sinh thái rừng nhiệt đới thường nhiều tầng thứ hơn các hệ sinh thái rừng ôn đới (Brummitt, 1992) [23]. Một số cách phân chia tầng tán:  Tầng vượt tán: Các loài cây vươn cao trội hẳn lên, không có tính liên tục.  Tầng tán chính (tầng ưu thế sinh thái): Cấu tạo nên tầng rừng chính, có tính liên tục.  Tầng dưới tán: Gồm những cây tái sinh và những cây gỗ ưa bóng.  Tầng thảm tươi: Chủ yếu là các loài thảm tươi.  Thực vật ngoại tầng: Chủ yếu là các loài thân dây leo.
4 - Cấu trúc về mặt thời gian, trạng thái tuổi tác của các loài cây tham gia hệ sinh thái rừng, sự phân bố này có mối liên quan chặt chẽ với cấu trúc về mặt không gian. Trong nghiên cứu và kinh doanh rừng người ta thường phân tuổi lâm phần thành các cấp tuổi. Thường thì mỗi cấp tuổi có thời gian là 5 năm, nhiều khi là các mức 10, 15, hoặc 20 năm tùy theo đố i tượng và mục đích. - Cấu trúc mật độ phản ánh số cây trên một đơn vị diện tích. Phản ảnh mức độ tác động giữa các cá thể trong lâm phần. Mật độ ảnh hưởng đến tiểu hoàn cảnh rừng, khả năng sản xuất của rừng. Theo thời gian, cấp tuổi của rừng thì mật độ luôn thay đổi. Đây chính là cơ sở của việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh trong kinh doanh rừng (Baur G. N., 1962) [1]. - Độ tàn che là mức độ che phủ của tán cây  Độ che phủ: Là tỷ lệ diện tích rừng trên một đơn vị diện tích hay lãnh thổ. Ví dụ độ che phủ của rừng ở Việt Nam năm 2005 là 35,5%.  Độ tàn che: Là mức độ che phủ của tán cây rừng. Người ta thường phân chia theo các mức từ: 0,1; 0,2;...0.9; 1,0.  Mức độ khép tán: Mức độ này thể hiện sự giao tán giữa các cá thể. Cũng là chỉ tiêu để xác định giai đoạn rừng.  Phân bố số cây theo đường kính: Biểu đồ và hàm toán học phân bố mật độ cây rừng theo chỉ tiêu đường kính.  Phân bố số cây theo chiều cao: Tương tự như với đường kính chỉ khác là căn cứ theo chiều cao. (http://vi.wikipedia.org/wiki/R%E1%BB%ABng#C.E1.BA.A5u_tr.C3.B Ac_r.E1.BB.ABng). Theo quan điểm của các nhà lâm học thì cấu trúc rừng (forest structure) là sự sắp xếp tổ chức nội bộ các thành phần trong hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc tính sinh thái khác nhau có thể chung sống hài hòa
5 và đạt tới sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên, (Ngô Quang Đê, Triệu Văn Hùng, Phùng Ngọc Lan, 1986) [9]. Trên quan điểm sản lượng thì cấu trúc rừng là sự phân bố kích thước của loài và cá thể trên diện tích rừng, (Husch, B. 1982) [24]. Như vậy có thể nói cấu trúc rừng nói riêng và cấu truc thảm thực vật nói chung là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, là kết quả của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Xét trên quan điểm biện chứng thì cấu trúc phản ánh mối quan hệ giữa sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trường. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc chính là hình thái bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh thái. Trên quan điểm sản lượng thì cấu trúc rừng phản ánh sức sản xuất của rừng trên từng điều kiện lập địa cụ thể. Việc nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước đề cập đến với những nghiên cứu từ định tính ban đầu đến định lượng chính xác nhờ ứng dụng của toán thống kê và các phần mềm tính toán trên máy vi tính. Các quy luật kết cấu của hệ sinh thái rừng đã được các tác giả lượng hóa và mô hình hóa nhằm khái quát hóa các quy luật tự nhiên. Bên cạnh đó các quy luật phân bố, tương quan của một số nhân tố điều tra cũng được các tác giả quan tâm nghiên cứu. Có thể kể đến một số công trình nghiên cứu như sau: 1.2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng trên thế giới 1.2.1. Mô tả hình thái cấu trúc rừng Về cấu trúc rừng là sự biểu hiện bên ngoài những mối quan hệ bên trong giữa thực vật rừng với nhau, giữa chúng với môi trường sống. Đặc biệt là đối với rừng mưa nhiệt đới với sự đa dạng và phong phú của nó đã cuốn hút nhiều nhà khoa học với kiến thức sâu rộng như:
6 Kraft (1984) [9] đã tiến hành phân chia những cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng. Phân cấp Kraft phản ánh tình hình phân hóa cây rừng tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản dễ áp dụng nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài nhiều tuổi. Richads P.M (1952) [9] đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới. Về mặt hình thái, theo tác giả, đặc điểm nổi bật rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ và đều có nhiều tầng. Baur G.N. (1964) [1] đã nghiên cứu vấn đề cơ sở sinh thái học nói chung và cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó đã đi sâu nghiên cứu nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý lâm sinh áp dụng cho rừng mưa. Odum E.P. (1971) [9] đã hoàn chỉnh về học thuyết hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái và đã được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng trên quan điểm sinh thái học. 1.2.2. Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng. Khi chuyển đổi từ định tính sang định lượng thì nhiều tác giả đã dùng hàm toán học để mô hình hóa cấu trúc rừng như: - Nghiên cứu về phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D 1.3) Phân bố số cây theo cỡ đường kính là quy luật sắp xếp, tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian. Đây là quy luật kết cấu cơ bản nhất của kết cấu lâm phần. Khi mô phỏng các quy luật phân bố các tác giả phần lớn đều sử dụng các hàm toán học. Một số nghiên cứu tiêu biểu như: Meyer (1934) [21] đã miêu tả phân bố N/D1.3 bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục và được gọi là phương trình Meyer hay hàm Meyer: Ni = ke-di
7 Trong đó Ni, di là trị số giữa số cây của cỡ đường kính thứ i; k là tham số. Podan và Patatscase (1964), Bill và kem K.A. (1964) đã biểu thị phân số N/D bằng phương trình logarit. Balley (1973) sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa cấu trúc đường kính loài Thông theo mô hình của Schumacher và Coile. Loestchau (1973) dùng hàm Bê ta để nắn các phân bố thực nghiệm. Ngoài ra một số tác giả còn dùng các hàm Hyperbol, Poisson… để mô phỏng quy luật phân bố số cây theo đường kính ngang ngực. - Về phân bố số cây theo chiều cao (N/Hvn) Phương pháp này đã được nhiều nhà nghiên cứu rừng nhiệt đới áp dụng mà điển hình là các công trình của các tác giả P.W Richards (1952), Rollet (1979) [21] . Đây là quy luật kết cấu lâm phần theo chiều thẳng đứng, phản ánh sự phân tầng của các cây trong lâm phần theo chiều cao. - Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây. Chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt. Với mỗi loài cây thì mối quan hệ này phụ thuộc vào tuổi cây và cấp đất. Các tác giả đã sử dụng các hàm toán học khác nhau để biểu thị mối quan hệ này. Có thể kể đến một số tác giả như Tovstolesse, DI. (1930) đã nghiên cứu mối quan hệ Hvn/D1.3 cho các cấp đất khác nhau. Mỗi cấp đất ứng với mỗi cỡ đường kính lập một đường cong chiều cao bình quân để thiết lập tương quan giữa chiều cao và đường kính bình quân sau đó dùng biểu đồ để nắn tương quan theo dạng đường thẳng. Krauter, G (1958) và Tiurin, A. V (1931) khi nghiên cứu tương quan H vn/D1.3 trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi đã rút ra nhận xét mối quan hệ chiều cao vút ngọn và đường kính không phụ thuộc vào cấp đất, cấp tuổi và cũng không cần xét đến
8 tác động của hoàn cảnh và tuổi đến sinh trưởng của cây rừng. Hay nói cách khác quan hệ đường kính và chiều cao đã bao hàm tác động của hoàn cảnh và tuổi [18]. - Quy luật tương quan giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực. Tán cây là chỉ tiêu biểu thị không gian dinh dưỡng của cây và là thong số để xác định mật độ tối ưu của lâm phần. Giữa tán cây và đường kính luôn tồn tại mối quan hệ. Qua nghiên cứu nhiều tác giả như: Zieger, Erich (1928): Ahken J.D, Wiling J.W (1948); Hollernoger F. (1954) [11] đã đi đến kết luận: Giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực có mối quan hệ mật thiết với nhau. Đối với mỗi loài cây khác nhau thì mối quan hệ này cũng khác nhau nhưng phổ biến là dạng phương trình đường thẳng: Dt = a + bD1.3 Tóm lại: Các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng trên thế giới là rất phong phú và đa dạng. Có nhiều công trình nghiên cứu công phu đóng góp không chỉ cơ sở lý luận mà còn đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng. 1.3. Ở Việt Nam 1.3.1. Phân loại rừng Loestchau (1960) đã đưa hệ thống phân loại rừng theo trạng thái hiện tại để đáp ứng nhu cầu kinh doanh rừng, điều tra rừng gỗ nhỏ ở Quảng Ninh. Đến năm 1966 công trình này được bổ sung và được sử dụng rộng rãi với tên gọi: “Phân chia kiểu trạng thái và phương hướng kinh doanh rừng hỗn giao thường xanh lá rộng nhiệt đới. Công trình này sau đó được Viện Điều tra Quy hoạch rừng cải tiến cho phù hợp với đặc điểm nước ta. Thái Văn Trừng (1978) [17] đã dựa vào 4 tiêu chuẩn đó là: Dạng sống, ưu thế của những thực vật trong cây lập quần, độ tàn che, hình thái sinh thái lá và trạng thái mùa của tán lá để phân chia rừng Việt Nam thành 14 kiểu thảm thực vật. Nguyễn Hồng Quân, Trương Hồ Tố, Hồ Viết Sắc đã dựa vào các chỉ tiêu như trạng thái hiện tại, mức độ bị tác động, cấp sản xuất, khả năng tái sinh tự nhiên tình trạng đất
9 đai để tiến hành phân loại rừng thưa lá rộng rụng lá (rừng khộp) nhằm phục vụ cho công tác điều chế loại rừng này. Vũ Đình Huề (1984) đề nghị phân loại rừng theo kiểu rừng với các chỉ tiêu là khả năng tái sinh tự nhiên, tình hình đất đai, trạng thái rừng và loại hình xã hợp thực vật. Vũ Biệt Linh (1984) lại đề xuất hướng phân chia trạng thái rừng theo mục đích, nội dung, phương thức, biện pháp kinh doanh để tạo điều kiện kinh doanh rừng hiệu quả. Bảo Huy (1993) [11] đã dùng hệ thống phân loại của Loestchau để phân chia trạng thái rừng Bằng lăng ở Tây Nguyên. Như vậy việc phân chia loại rừng là cần thiết đối với sản xuất, nghiên cứu khoa học cũng như bảo tồn rừng. Cấu trúc của thảm thực vật rừng chính là cơ sở của việc phân chia. Tùy từng mục tiêu cụ thể mà việc phân loại cũng sử dụng các phương pháp khác nhau, với những yêu cầu đòi hỏi khác nhau cho phù hợp với mục đích và đối tượng sử dụng. 1.3.2. Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng - Phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3) Với rừng tự nhiên hỗn loài khác tuổi, Đồng Sỹ Hiền (1974) chỉ ra rằng dạng phân bố N/D1.3 là dạng phân bố giảm nhưng do trong quá trình khai thác chọn thô không theo nguyên tắc, nên đường thực nghiệm có dạng hình răng cưa và ông đã chọn hàm Meyer để nắn phân bố N/D1.3 ở rừng tự nhiên lá rộng nước ta và dùng họ đường cong Poisson để nắn phân bố thực nghiệm cho rừng tự nhiên miền Bắc nước ta. Nguyễn Hải Tuất (1996) [21] sử dụng phân bố khoảng cách mô tả phân bố thực nghiệm dạng hình “j” với điểm cực đại nằm ở giữa cỡ đường kính thứ hai. Ông cũng sử dụng hàm phân bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và sử dụng hàm Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể.
10 Lê Sáu (1996) khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên đã khẳng định sự phù hợp hơn hẳn của phân bố Weibull trong việc mô tả quy luật phân bố N/D cho tất cả mọi trạng thái rừng tự nhiên, cho dù phân bố thực nghiệm đó ở dạng nào đi nữa. Vũ Tiến Hinh (1985, 1986, 1990) [21] đã thử nghiệm một số phân bố lý thuyết để nắn phân bố N-D1.3 rừng trồng một số loài cây và kết luận phân bố Weibull là phân bố thích hợp nhất. - Phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/Hvn) Đối với rừng tự nhiên lá rộng nước ta, Đồng Sỹ Hiền (1974) phân bố N/Hvn trong từng loài lâm phần thường có nhiều đỉnh, phản ánh mức độ phức tạp của rừng chặt chọn. Phạm vi biến động về chiều cao từ (0,3 -2,5) H trong từng loài có thể hẹp hơn. Hệ số biến động chiều cao với lâm phần tự nhiên 24 - 40%, trong phạm vi loài ưu thế 12 – 34%. Một số tác giả như Bảo Huy (1993) [11], Đào Công Khanh (1996) [12] đã nghiên cứu phân bố N-Hvn để tìm ra tầng tích tụ tán cây và thấy rằng phân bố N-Hvn là phân bố một đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình răng cưa và thích hợp với hàm Weibull. Nguyễn Thành Mến (2005) sử dụng hàm Weibull, Meyer, khoảng cách để mô phỏng quy luật phân bố N-Hvn ở các khu rừng lá rộng thường xanh sau khai thác ở Phú Yên và thấy rằng hàm Meyer và hàm khoảng cách là không phù hợp, chỉ có hàm Weibull là có khả năng mô phỏng tốt quy luật phân bố này. - Tương quan chiều cao với đường kính (H/D1.3) Đồng Sỹ Hiền đã sử dụng phương trình logarit hai chiều hoặc hàm mũ để mô tả quan hệ H/D đồng thời cho thấy khả năng sử dụng một phương trình chung cho cả nhóm cây có tương quan H/D thuần nhất với nhau. Theo Vũ Đình Phương (1975) [15] thì có thể lập biểu chiều cao lâm phần Bồ đề tự nhiên theo phương trình bậc 2 dạng parabol mà không cần phân biệt cấp đất và tuổi. Đối với lâm phần Thông đuôi ngựa có thể dùng phương trình logarit
11 một chiều để xác lập quan hệ H/D1.3 (Phạm Ngọc Giao, 1995; Vũ Nhâm, 1998). Đào Công Khanh (1996), Trần Cẩm Tú (1999) [19] đã chọn phương trình: log Hvn = a+ blogD1.3 để biểu diễn mối quan hệ chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực cho rừng tự nhiên hỗn loài ở Hương Sơn- Hà Tĩnh. Tất cả những công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng trên thế giới và ở Việt Nam rất phong phú và đa dạng, được tiến hành trên nhiều đối tượng nghiên cứu là những định hướng, cơ sở lý luận rất rõ nét cho nghiên cứu của luận văn. Tuy nhiên tại Vườn Quốc gia Ba Vì công tác nghiên cứu khoa học nói chung và nghiên cứu về cấu trúc rừng nói riêng mới chỉ tập trung cho khu vực vùng lõi, nơi được bảo tồn nghiêm ngặt chứ chưa chú ý nhiều đến phân khu phục hồi sinh thái với một diện tích khá lớn, đang diễn ra các quá trình phục hồi, diễn thế và từng bước hỗ trợ chức năng cho khu vực trung tâm của Vườn. Đề tài nghiên cứu sẽ góp phần hoàn thiện cho nhiệm vụ nghiên cứu của Vườn, làm cơ sở cho đánh giá xu hướng diễn thế và đề xuất giải pháp phục hồi rừng trên những địa bàn này của Vườn Quốc gia Ba Vì.
12 Chương 2 MỤC TIÊU- GIỚI HẠN- NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2.1.1. Mục tiêu chung Thông qua việc phân tích một số yếu tố cấu trúc rừng bước đầu đánh giá xu hướng diễn thế rừng trong phân khu phục hồi sinh thái thuộc Vườn Quốc gia Ba Vì làm cơ sở đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho đối tượng rừng này. 2.1.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá được tình hình sinh trưởng và một số đặc điểm cấu trúc tầng cây cao tại VQG Ba Vì - Xác định được một yếu tố cấu trúc của lớp cây tái sinh cũng như tình hình sinh trưởng của lớp cây bụi thảm tươi 2.2. Giới hạn đề tài Nghiên cứu được tiến hành trên 2 ô tiêu chuẩn định vị đã được thiết lập ở trạng thái rừng phục hồi trong hai khu vực khác nhau trong phân khu phục hồi sinh thái là khu vực Khánh Thượng (sườn tây) và Suối Ổi (sườn đông) tại VQG Ba Vì, huyện Ba Vì, Hà Nội từ năm 2006 và điều tra bổ sung vào cuối năm 2008. Các trạng thái rừng thuộc trạng thái từ IIa đến IIb trên vị trí sườn của VQG Ba Vì, là các trạng thái rừng phục hồi sau nương rẫy và sau khai thác kiệt. Đất vẫn còn tính chất đất rừng. Về nội dung đề tài chỉ nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc cơ bản và các chỉ tiêu sinh trưởng của tầng cây cao, đặc điểm cấu trúc của lớp cây tái sinh và tình hình cây bụi thảm tươi dưới tán rừng.
13 2.3. Nội dung nghiên cứu 2.3.1. Nghiên cứu sinh trưởng và động thái của lâm phần - Sinh trưởng D1.3 - Sinh trưởng Hvn - Sinh trưởng Hdc - Sinh trưởng Dt 2.3.2. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao - Cấu trúc tổ thành tầng cây cao - Cấu trúc mật độ tầng cây cao - Quy luật phân bố số cây theo đường kính - Quy luật phân bố số cây theo chiều cao - Tương quan Hvn- D1.3 2.3.3. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc lớp cây tái sinh - Cấu trúc tổ thành lớp cây tái sinh - Cấu trúc mật độ lớp cây tái sinh 2.3.4. Nghiên cứu cây bụi, thảm tươi Về thành phần loài, tỷ lệ che phủ, tình hình sinh trưởng. 2.4. Phương pháp nghiên cứu 2.4.1. Phương pháp luận Hệ sinh thái rừng là một thực thể phức tạp tồn tại mối quan hệ qua lại giữa các cá thể trong quần thể và giữa chúng với môi trường sinh thái tạo thành một thể thống nhất, có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau và luôn vận động theo quy luật tự nhiên và hướng đến sự đa dạng, tính ổn định và hoàn thiện về chức năng mà trong đó cây rừng luôn giữ vị trí chủ đạo. Sự thay đổi về tổ thành tầng cây cao sẽ kéo theo sự thay đổi của các thành phần khác trong hệ sinh thái rừng.
14 Từ khi hình thành thì giữa cây rừng và các yếu tố hoàn cảnh đã nảy sinh các mối quan hệ phức tạp. Ban đầu là sự thích nghi của cây rừng với các điều kiện khí hậu, đất đai. Ở giai đoạn này rừng thường có cấu trúc đơn giản và chưa có sự cạnh tranh giữa các cây rừng với nhau. Mối quan hệ giữa các cây rừng trong giai đoạn này chủ yếu là mối quan hệ tương hỗ, tạo điều kiện sống tốt hơn cho các loài cây trong hệ sinh thái rừng. Theo thời gian cây rừng lớn lên, rừng bước vào giai đoạn khép tán, giữa các cây rừng xảy ra sự cạnh tranh về không gian sống như cạnh tranh về ánh sáng, dinh dưỡng, nước… làm xuất hiện hiện tượng phân hóa. Những cây thích nghi hơn với điều kiện tự nhiên sẽ sinh trưởng vượt trội chiếm tầng ưu thế, chèn ép các cây khác, ngược lại có những cây do sức đề kháng yếu, khả năng thích nghi kém hơn sẽ bị chèn ép ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển và xảy ra hiện tượng phân hóa giữa các cây rừng. Điều này dẫn đến sự biến đổi về thành phần và số lượng loài. Quá trình này diễn ra trong một thời gian nhất định cho đến khi rừng đạt được sự ổn định hay còn gọi trạng thái rừng già (rừng cực đỉnh). Theo tiến trình của chọn lọc tự nhiên thì các thành phần cấu trúc rừng luôn biến đổi không ngừng và các quá trình này được lặp đi lặp lại nhiều lần cho đến khi rừng đạt được cấu trúc bền vững với tính đa dạng và độ ổn định cao nhất. Với rừng thứ sinh nghèo kiệt, rừng phục hồi sau nương rẫy thì quá trình này thường bắt đầu là những loài cây tiên phong ưa sáng, mọc nhanh, tuổi thọ ngắn, giá trị thấp được thay thế dần bằng các loài cây gỗ lớn lâu năm. Hệ sinh thái có kết cấu rừng đơn giản, kém ổn định được thay thế bằng hệ sinh thái rừng có kết cấu phức tạp, ổn định hơn. Việc nghiên cứu cấu trúc rừng sẽ đánh giá được hiện trạng rừng, giúp các nhà lâm học dự đoán được xu hướng diễn thế của rừng trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp tác động vào rừng nhằm sớm đạt được một hệ sinh thái rừng mong muốn mà đói với một Vườn Quốc gia thì chính là trạng thái rừng tự nhiên hoặc gần với tự nhiên nhất.
15 Thu thập, kế thừa tài liệu Điều tra, thu thập số liệu ngoại nghiệp Sinh Đặc Đặc Tình trưởng điểm điểm hình tầng cấu trúc cấu cây cây tầng trúc bụi cao cây cao lớp cây thảm tái sinh tươi Xử lý, phân tích kết quả nghiên cứu Đề xuất biện pháp kỹ thuật Hình 2.1: Sơ đồ các bước nghiên cứu 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể 2.4.2.1. Phương pháp kế thừa Kế thừa các tài liệu về thảm thực vật, thổ nhưỡng, khí hậu, lịch sử sử dụng đất, sử dụng rừng... tại khu vực nghiên cứu. Kế thừa kết quả nghiên cứu của các công trình khoa học về thảm thực vật rừng có liên quan đến nội dung nghiên cứu của đề tài đã được công bố. Kế thừa kết quả khảo sát phân khu phục hồi sinh thái Vườn Quốc gia Ba Vì năm 2004 và kết quả điều tra trên hai ô tiêu chuẩn định vị được xác lập ở hai khu vực Khánh Thượng và Suối Ổi.
16 2.4.2.2. Phương pháp thu thập số liệu ngoài hiện trường - Bố trí, thiết lập các OTC nghiên cứu định vị: Năm 2004 Vườn Quốc gia Ba Vì tiến hành điều tra khảo sát để lựa chọn vị trí lập ô tiêu chuẩn định vị trong phân khu phục hồi sinh thái của vườn để phục vụ cho việc theo dõi diễn biến của các thảm thực vật rừng trên diện tích này. Trên cơ sở bản đồ thảm thực vật và địa hình của VQG, căn cứ vào diện tích, ranh giới của phân khu phục hồi sinh thái của Vườn mà 40 ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời có diện tích 2000m2 (40x 50m) được lập để đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng và cấu trúc rừng của tầng cây cao. Kết quả khảo sát đã lựa chọn hai khu vực tiêu biểu cho phân khu phục hồi sinh thái của Vườn Quốc gia là Khánh Thượng (tọa độ địa lý: 105036’00” kinh độ đông; 21003’66” vĩ độ bắc) đại diện cho khu vực sườn phía tây và Suối Ổi (105039’96” kinh độ đông; 21007’21” vĩ độ bắc) đại diện cho sườn đông để thiết lập các ô tiêu chuẩn (OTC) định vị phục vụ cho việc nghiên cứu. Việc lập OTC định vị được tiến hành vào cuối năm 2005, đến năm 2006 được đo đếm thu thập số liệu lần đầu tiên, năm 2008 tiếp tục đo đếm một lần nữa. - Việc điều tra cấu trúc tầng cây cao được tiến hành trên các OTC. Diện tích ô tiêu chuẩn là 10.000m2 (1ha). Các OTC được mô tả về vị trí, địa điểm, độ cao tuyệt đối, hướng phơi, độ dốc… và dùng cọc mốc đóng ở 4 góc, phát dọn ranh giới, xác định tọa độ, đánh dấu trên bản đồ để định vị. Nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều tra thì các OTC được chia thành 16 OTC thứ cấp, mỗi OTC thứ cấp có kích thước 25x 25m (625 m2). Tiến hành điều tra chi tiết tầng cây cao trên tất cả các OTC thứ cấp rồi sau đó gộp số liệu lại để tính toán theo các chỉ tiêu: Tên loài cây, sinh trưởng đường kính ngang ngực, chiều cao vút ngọn, chiều cao dưới cành, đường kính tán, đánh giá chất lượng theo các cấp: tốt, trung bình, xấu của tất cả các cây thuộc tầng cây cao
17 trong OTC. Kết quả điều tra được ghi vào mẫu biểu điều tra tầng cây cao như dưới đây. Mẫu biểu 01: Biểu điều tra tầng cây cao STT ÔTC: …………… Lô: ……………….… Khoảnh: ……………. Ngày điều tra: ……….. Người điều tra:……….. Độ dốc: ……………… Hướng dốc: ………….. Vị trí: ………………… Loài D1.3 (cm) H (m) Dtán (m) Chất STT cây ĐT NB TB VN DC ĐT NB TB lượng 1 … n - Điều tra cây tái sinh: Cây tái sinh là những cây còn non sống dưới tán rừng, được tính từ cây mạ cho đến khi chúng đủ lớn để tham gia vào tầng tán chính của rừng. Trong mỗi OTC thứ cấp lập 05 ô dạng bản (ODB) có kích thước 2x 2m, 4 ô ở 4 góc và một ô ở tâm OTC thứ cấp để tiến hành điều tra lớp cây tái sinh và tình hình cây bụi thảm tươi. Các chỉ tiêu điều tra về cây tái sinh như tên loài cây, cấp chiều cao, nguồn gốc và phân cấp chất lượng. Cấp chiều cao được chia thành 3 cấp 1m; Nguồn gốc cây được xác định từ hạt hay từ chồi; Chất lượng sinh trưởng được chia theo các tiêu chí: Cây tốt (A) là cây thân thẳng, sinh trưởng tốt, tán lá phát triển tròn đều, cây không bị cụt ngọn hoặc khuyết tật, không bị nhiễm sâu bệnh hại; Cây xấu (C) là cây lệch tán, cây cong queo, cụt ngọn, khuyết tật, sinh trưởng kém, bị sâu bệnh hại; Cây trung bình (B) là những cây có chỉ tiêu ở mức độ trung gian giữa cây tốt và cây xấu.
18 Kết quả điều tra tái sinh được ghi vào mẫu biểu điều tra tái sinh dưới đây: Mẫu biểu 02: Biểu điều tra cây tái sinh STT ÔTC: …………… Lô: ……………….… Khoảnh: ……………. Ngày điều tra: ……….. Người điều tra:……….. Độ dốc: ……………… Hướng dốc: ………….. Vị trí:…………………. STT ODB Loài cây Cấp chiều cao Nguồn gốc Sinh trưởng - Điều tra cây bụi thảm tươi Trên các ô dạng bản, sau khi điều tra tái sinh thì tiến hành điều tra cây bụi thảm tươi nhằm xác định tên loài cây bụi thảm tươi, chiều cao trung bình, độ che phủ, tình hình sinh trưởng. Kết quả điều tra cây bụi thảm tươi được ghi theo mẫu biểu 03 dưới đây. Mẫu biểu 03. Biểu điều tra cây bụi thảm tươi STT ÔTC: …………… Lô: ……………….… Khoảnh: ……………. Ngày điều tra: ……….. Người điều tra:……….. Độ dốc: ……………… Hướng dốc: ………….. Vị trí:…………………. STT ODB Loài cây chủ yếu HTB(m) Độ che phủ (%) Sinh trưởng 2.4.2.3. Phương pháp xử lý nội nghiệp - Số liệu cấu trúc tầng cây cao năm 2004 của mỗi khu vực được lựa chọn từ kết quả điều tra 05 OTC điển hình tạm thời có vị trí gần OTC định vị của khu vực đó nhất.