Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: So sánh một số đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài cho rừng tự nhiên tại khu vực miền Trung Việt Nam

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:112

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm các mục tiêu: Xác định được một số đặc điểm cấu trúc tầng cây cao và mức độ đa dạng loài của một số trạng thái rừng tự nhiên tại khu vực miền Trung; xác định được một số đặc điểm cấu trúc lớp cây tái sinh; đề xuất được một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm bảo tồn, phát triển và sử dụng bền vững tài nguyên rừng tại khu vực nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: So sánh một số đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài cho rừng tự nhiên tại khu vực miền Trung Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VÕ HIỀN TUÂN SO SÁNH MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ ĐA DẠNG LOÀI CHO RỪNG TỰ NHIÊN TẠI KHU VỰC MIỀN TRUNG VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH:LÂM HỌC MÃ SỐ:60.62.02.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Cao Thị Thu Hiền Hà Nội, 2017
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nghiên cứu này là của riêng cá nhân tôi. Các số liệu thu thập, kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn có thật. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Hà Nội, tháng 4 năm 2017 Tác giả luận văn Võ Hiền Tuân
ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đào tạo Cao học Lâm nghiệp khoá học 2015 - 2017, được sựđồng ý của Phòng Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện đề tài nghiên cứu: “So sánh một số đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài cho rừng tự nhiên tại khu vực miền Trung Việt Nam” Sau một thời gian tiến hành, đến nay đề tài đã được hoàn thành.Nhân dịp này cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Cao Thị Thu Hiền, người đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu ở trường, cũng như trong quá trình thực hiện đề tài. Qua đây cho phép tôi được gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo đã tham gia trực tiếp giảng dạy, các thầy cô giáo phòng Đào tạo sau đại học trường Đại học lâm nghiệp Việt Nam. Nhân dịp này tôi cũng xin chân thành cảm ơn Tập thể cán bộ viên chức Viện Điều tra Quy hoạch rừng đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập số liệu. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các bạn bè đồng nghiệp và những người thân trong gia đình đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn. Do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế, bản luận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quí báu của các thầy giáo, cô giáo, các nhà khoa học cùng bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 04 năm 2017 Tác giả Võ Hiền Tuân
iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan……………………………………………………….………….i Lời cảm ơn ........................................................................................................ ii Mục lục……………………………………………………………………....iii Danh mục các từ viết tắt……………………………………………………...vi Danh mục các bảng…………………………………………………………vii Danh mục các hình vẽ, đồ thị………………………………………………viii ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.................................... 3 1.1. Trên thế giới ............................................................................................ 3 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc lâm phần ..................................................... 3 1.1.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng.............................................................. 6 1.1.3. Nghiên cứu về đa dạng loài tầng cây gỗ .......................................... 7 1.2. Ở Việt Nam ............................................................................................. 8 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc lâm phần ..................................................... 8 1.2.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng……………………………………………...13 1.2.3. Nghiên cứu về đa dạng loài tầng cây gỗ ........................................ 17 Chƣơng 2. MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 19 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 19 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 19 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................... 19 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu về nội dung..................................................... 19 2.2.3. Phạm vi nghiên cứu về không gian ................................................. 19 2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 19 2.3.1. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành ......................................................... 19 2.3.2. Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc lâm phần ............................ 19
iv 2.3.4. Nghiên cứu tính đa dạng loài tầng cây cao .................................... 20 2.3.5. Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh góp phần quản lý và phát triển tài nguyên rừng bền vững ............................................................. 20 2.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 20 2.4.1. Kế thừa tài liệu................................................................................ 20 2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu ......................................................... 20 2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu .............................................................. 23 Chƣơng 3. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘIKHU VỰC NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 31 3.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 31 3.1.1. Vị trí địa lý……………………………………………………….………31 3.1.2. Đặc điểm địa hình ........................................................................... 32 3.1.3. Khí hậu, thủy văn ............................................................................ 32 3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ...................................................................... 33 3.2.1. Dân số, lao động ............................................................................. 33 3.2.2. Văn hóa xã hội ................................................................................ 34 Chƣơng 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................ 35 4.1. Phân loại trạng thái rừng ...................................................................... 35 4.1.1. Trạng thái IIIA1................................................................................ 35 4.1.2. Trạng thái IIIA2................................................................................ 36 4.1.3. Trạng thái IIIB ................................................................................. 36 4.2. Đặc điểm cấu trúc lâm phần.................................................................. 36 4.2.1. Đặc điểm cấu trúc tổ thành............................................................. 36 4.2.2. Đặc điểm cấu trúc lâm phần ........................................................... 41 4.3. Kết quả nghiên cứu đặc điểm tái sinh rừng .......................................... 55 4.3.1. Tổ thành cây tái sinh ....................................................................... 55 4.3.2. Mật độ tái sinh và phẩm chất cây tái sinh ...................................... 56 4.3.3. Phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao .................................... 57
v 4.3.4. Phân bố cây tái sinh trên mặt đất ................................................... 59 4.4. Nghiên cứu tính đa dạng loài tầng cây cao ........................................... 60 4.4.1. Đa dạng loài của tầng cây cao theo chỉ số đa dạng....................... 60 4.4.2. Mối quan hệ giữa loài và diện tích ................................................. 62 4.5. Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm góp phần quản lý tài nguyên rừng bền vững trên khu vực nghiên cứu. ........................................ 64 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ ......................................................... 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ BIỂU
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Viết đầy đủ ÔĐVNCST Ô định vị nghiên cứu sinh thái OĐTCB Ô điều tra cơ bản ODD Ô đo đếm ODB Ô dạng bản OTC Ô tiêu chuẩn N Mật độ rừng (cây/ha) NL Số lượt loài D1.3 Đường kính thân cây tại vị trí 1,3 m (cm) D 1.3 Đường kính D1.3 trung bình trong ô đo đếm (cm) Dt Đường kính tán cây (m) HVN Chiều cao vút ngọn (m) H vn Chiều cao Hvn trung bình trong ô đo đếm (m) Hdc Chiều cao dưới cành (m) G Tiết diện ngang thân cây (m2) M Trữ lượng lâm phần (m3/ha) Ki Hệ số tổ thành theo số cây IVI% Hệ số tổ thành theo chỉ số quan trọng X Giá trị trung bình S Sai tiêu chuẩn S2 Phương sai ̅ Sai số của số trung bình Ex Độ nhọn của phân bố Sk Độ lệch của phân bố R Phạm vi biến động S% Hệ số biến động Dmin Giá trị nhỏ nhất Dmax Giá trị lớn nhất R2 Hệ số xác định H Chỉ số Shannon - Wiener D Chỉ số Simpson K Hệ số biểu thịhình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất Poisson
vii DANH MỤC CÁC BẢNG TT Nội dung Trang 4.1 Phân chia trạng thái rừng và tính toán một số chỉ tiêu lâm phần 35 4.2 Công thức tổ thành tầng cây cao của các trạng thái rừng theo số cây 37 Công thức tổ thành tầng cây cao của các trạng thái rừng theo chỉ số 4.3 39 quan trọng IVI% 4.4 Một số đặc trưng mẫu của phân bố N/D1.3 cho 3 trạng thái rừng 41 Kết quả nắn phân bố thực nghiệm N/D1.3 cho 3 trạng thái rừng IIIA1, 4.5 43 IIIA2 và IIIB theo hàm khoảng cách Kết quả mô phỏng phân bố NL/D1.3 bằng hàm khoảng cáchcho 3 4.6 45 trạng thái rừng Kết quả nắn phân bố thực nghiệm N/HVN cho 3 trạng thái rừng 4.7 47 IIIA1, IIIA2 và IIIB theo hàm Weibull Kết quả nắn phân bố thực nghiệm NL/HVN cho 3 trạng thái 4.8 49 rừngIIIA1, IIIA2 và IIIB theo hàm Weibull Kết quả thử nghiệm mối tương quan Hvn – D1.3 cho 3 trạngthái rừng 4.9 51 theo 9 dạng phương trình Kết quả lập phương trình tương quan Hvn - D1.3 cho 3 trạng thái 4.10 53 rừng theo phương trình Logarith và phương trình bậc 2 4.11 Công thức tổ thành cây tái sinh của các trạng thái rừng 55 4.12 Mật độ, phẩm chất cây tái sinh 56 4.13 Tỷ lệ % cây tái sinh theo cấp chiều cao 58 4.14 Kết quả xác định kiểu phân bố cây tái sinh trên mặt đất 60 Tổng hợp kết quả tính toán chỉ số đa dạng Shannon – Wiener và chỉ 4.15 61 số Simpson Kết quả thử nghiệm mối quan hệ loài – diện tíchcho 3 trạngthái 4.16 62 rừng theo 3 dạng phương trình Kết quả lập phương trình biểu diễn mối quan hệ loài – diện tích cho 4.17 63 3 trạng thái rừng theo hàm Power
viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ TT Nội dung Trang 2.1 Sơ đồ lập ÔĐVNCST 21 2.2 Sơ đồ lập ÔĐTCB 21 2.3 Sơ đồ 1 ô đo đếm 21 Biểu đồ phân bố số cây theo cỡ đường kính của ba trạng thái rừng 4.1 theo hàm khoảng cách. ft, fl lần lượt là số cây theo phân bố thực 44 nghiệm và phân bố lý thuyết Biểu đồ phân bố số lượt loài theo cỡ đường kính của ba trạng thái 4.2 rừng theo hàm khoảng cách. ft, fl lần lượt là số lượt loài theo phân 46 bố thực nghiệm và phân bố lý thuyết Phân bố số cây theo cỡ chiều cao của ba trạng thái rừng theo hàm 4.3 Weibull. ft, fl lần lượt là số cây theo phân bố thực nghiệm và phân 48 bố lý thuyết Phân bố số lượt loài theo cỡ chiều cao của 3 trạng thái rừng theo 4.4 hàm Weibull. ft, fl lần lượt là số lượt loài theo phân bố thực nghiệm 50 và phân bố lý thuyết Biểu đồ tương quan HVN – D1.3 của 3 trạng thái rừng theo phương 4.5 54 trình Logarith và phương trình bậc 2 4.6 Biểu đồ cấp phẩm chất cây tái sinh của các trạng thái rừng 57 4.7 Biểu đồ phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao 59 Mối quan hệ giữa loài – diện tích theo hàm Power của 3 trạng thái 4.8 63 rừng
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người, rừng không những cung cấp lâm sản cho nền kinh tế quốc dân mà còn có tác dụng phòng hộ, bảo vệ đất, điều hòa nguồn nước, duy trì cân bằng sinh thái, bảo vệ môi trường sống. Song rừng là một hệ sinh thái phức tạp và nhạy cảm, bao gồm nhiều thành phần với các quy luật sắp xếp khác nhau theo không gian và thời gian. Trong quản lý tài nguyên rừng, tác động lâm sinh là biện pháp kỹ thuật then chốt để cải thiện chất lượng rừng, làm cho rừng có cấu trúc phù hợp với mục đích quản lý và đáp ứng được các yêu cầu đặt ra cho từng loại hình kinh doanh rừng. Thực tiễn đã cho thấy, các giải pháp phục hồi rừng, quản lý rừng bền vững chỉ có thể giải quyết thỏa đáng khi có sự hiểu biết đầy đủ về bản chất, quy luật sống của hệ sinh thái rừng.Nghiên cứu đặc điểm quy luật cấu trúc và tái sinh rừng là một trong những nhiệm vụ quan trọng của các nhà lâm nghiệp. Nắm được các đặc điểm về cấu trúc và tái sinh rừng, chúng ta có thể xây dựng cấu trúc tối ưu, là cơ sở đề xuất các biện pháp lâm sinh hợp lý “dẫn dắt rừng” theo ý muốn của con người nhằmtận dụng tối đa tiềm năng của điều kiện lập địa, có sự kết hợp hài hòa giữa các nhân tố cấu trúc để tạo ra một quần thể rừng có số lượng và chất lượng cao, bảo đảm chức năng phòng hộ cao nhất, đáp ứng mục tiêu kinh doanh, góp phần quản lý kinh doanh rừng bền vững. Khu vực miền Trung Việt Nam là một dải cong gồm có núi, đồng bằng và vùng đồng bằng ven biển nơi tập trung nhiều loại sinh cảnh nhất trong cả nước.Đặc điểm địa hình nổi bật nhất của miền Trung Việt Nam là dãy Trường Sơn. Đây là một dãy núi và cao nguyên bị chia cắt bởi nhiều đèo và các vùng đồng bằng dài xấp xỉ 1.200km và rộng 50-75km. Khí hậu cũng có sự khác nhau cả nhiệt độ và lượng mưa giữa các mùa và các địa điểm trong khu vực. Chính điều đó đã tạo cho miền Trung có sự đa dạng về thiên nhiên, đặc biệt kể đến là tài nguyên rừng vô cùng phong phú với sự pha trộn của khu hệ động thực vật vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của Việt Nam. Trong những năm gần đây, diện tích rừng tại khu vực miền Trung bị suy giảm nhanh chóng cả về số lượng và chất lượng do nhiều nguyên nhân khác nhau,
2 điều này đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng về phát triển kinh tế, phòng hộ môi trường tại khu vực này. Cho đến nay đã có nhiều nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh rừng tại khu vực miền Trung. Song những nghiên cứu này vẫn còn hạn chế và mang tính chung chung nên không thể áp dụng vào thực tiễn sản xuất cho từng địa phương cụ thể. Xuất phát từ thực tiễn trên, luận văn “So sánh một số đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài cho rừng tự nhiên tại khu vực miền Trung Việt Nam” được thực hiện nhằm góp phần bổ sung cơ sở lý luận cho các đặc điểm về quy luật cấu trúc rừng tự nhiên khu vực miền Trung Việt Nam, làm cơ sở đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên rừng bền vững trên địa bàn.
3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Hiện nay, nhiều quan điểm khác nhau về cấu trúc rừng đã được đưa ra. Theo quan điểm các nhà lâm sinh, cấu trúc rừng (forest structure)là sự sắp xếp tổ chức nội bộ của 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 và đạt tới sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên [24]. Cũng theo quan điểm này, Phùng Ngọc Lan (1986) [20] cho rằng: cấu trúc rừng là một khái niệm dùng để chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian. Còn trên quan điểm sản lượng, Husch, B. (1982) [12], cấu trúc là sự phân bố kích thước của loài và cá thể trên diện tích rừng. Như vậy, có thể thấy cấu trúc lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, là sản phẩm của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Do đó, cấu trúc phản ánh mối quan hệ giữa sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trường, ở đây là mối quan hệ giữa cây rừng với cây rừng và giữa cây rừng với hoàn cảnh sống. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc chính là hình thức 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 theo điều kiện lập địa. Cấu trúc quần xã thực vật rừng bao gồm cấu trúc tổ thành, cấu trúc tầng, cấu trúc tuổi, cấu trúc mật độ, cấu trúc đường kính và chiều cao… Nhìn chung, nghiên cứu cấu trúc đã chuyển từ mô tả định tính sang định lượng dưới dạng mô hình toán học nhằm khái quát hoá các quy luật của tự nhiên, chủ yếu tập trung vào nghiên cứu qui luật phân bố, tương quan của một số nhân tố điều tra. 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc lâm phần 1.1.1.1. Nghiên cứu phân loại trạng thái rừng Phân loại trạng thái rừng là một việc làm cần thiết trong quản lý và kinh doanh rừng tự nhiên. Tùy theo điều kiện lập địa, hiện trạng thảm thực vật mà các nhà khoa học đã phân chia tài nguyên rừng thành các trạng thái khác nhau. Một
4 trong những công trình tiêu biểu cho đối tượng rừng mưa nhiệt đới là Richard P.W (1952) [28] đã nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới về mặt hình thái. Theo ông, đặc điểm nổi bật của rừng mưa nhiệt đới là đại bộ phận thực vật là thân gỗ nên ông đã chia rừng mưa nhiệt đới ở Nigieria thành 6 tầng dựa trên các tiêu chí như dạng sống, tầng phiến, tầng thứ,… 1.1.1.2. Cấu trúc tổ thành Tổ thành là nhân tố quan trọng vì nó biểu thị mức độ xuất hiện của các loài cây khác nhau.Richard P.W (1925)[28]đã nghiên cứu cấu trúc tổ thành loài cây cho đối tượng rừng mưa nhiệt đới.Tổ thành càng phong phú thì cấu trúc rừng càng phức tạp. 1.1.1.3. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N/D1.3 ) Đây là quy luật cơ bản nhất của kết cấu lâm phần.Hầu hết các tác giả đều sử dụng hàm toán học để mô phỏng cho quy luật phân bố này. Có thể điểm qua một số công trình tiêu biểu như sau: Meyer (1934), sử dụng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục để mô tả phân bố số cây theo cỡ đường kính, về sau gọi là phương trình Meyer hay hàm Meyer (dẫn theo Hoàng Thị Phương Lan, 2004 [21]). Naslund (1936-1937) đã xác lập luật phân bố Chiarlier kiểu A để nắn phân bố số cây theo cỡ kính của các lâm phần rừng thuần loài đều tuổi (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995[8]). Balley (1973) đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính loài thông theo mô hình của Schumacher và Coile (dẫn theo Bùi Văn Chúc, 1995) [3]. Còn Loestchau (1973) đã dùng hàm Beta để nắn các phân bố thực nghiệm (dẫn theo Trần Cẩm Tú, 1999) [36]. Diatchenko, Z.N sử dụng phân bố Gamma để biểu thị phân bố số cây theo cỡ đường kính lâm phần Thông ôn đới. Loetsch (1973), đã dùng hàm Beta còn J.L.F Batista và H.T.Z Docouto (1992), đã dùng hàm Weibull để mô phỏng phân bố N/D khi nghiên cứu rừng nhiệt đới tại Marsanhoo – Brazin (Theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [8]).
5 Ngoài ra, một số tác giả sử dụng các hàm Hyperbol, họ đường cong Pearson, họ đường cong Poisson, hàm Charlier kiểu B… để mô phỏng qui luật phân bố này 1.1.1.4. Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/Hvn ) Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao dùng để biểu thị qui luật kết cấu lâm phần theo chiều thẳng đứng. Phương pháp kinh điển được nhiều nhà khoa học sử dụng là vẽ phẫu đồ đứng mà điển hình là công trình của Richards (1952) [28]. Có nhiều dạng hàm toán học khác nhau dùng để nắn phân bố N/Hvn. Việc sử dụng hàm nào tuỳ thuộc vào kinh nghiệm của từng tác giả, phụ thuộc vào đối tượng nghiên cứu cụ thể. 1.1.1.5. Quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực (Hvn - D1.3 ) Giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt và tuân theo qui luật: khi tuổi tăng thì đường kính và chiều cao tăng theo và giữa chúng tồn tại mối quan hệ theo dạng đường cong. Và cùng với tuổi tăng lên thì đường cong có xu hướng dịch chuyển lên trên Tiurin D.V. (1927). Ngoài ra thì độ dốc của đường cong chiều cao giảm theo tuổi (Prodan, 1965) [12]. Một số tác giả đã sử dụng các hàm toán học khác nhau để biểu thị mối quan hệ này. Có thể điểm qua một vài công trình nghiên cứu điển hình sau: Tovstolesse, DI (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ Hvn - D1.3.Mỗi cấp đất tác giả lập một đường cong chiều cao bình quân ứng với mỗi cỡ đường kính để có dãy tương quan cho loài và cấp chiều cao. Sau đó dùng phương pháp biểu đồ để nắn dãy tương quan theo dạng đường thẳng của Gehrhardt và Kopetxki (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [8].Các tác giả [11] Naslund, M (1929); Assmanm, E (1936); Hohenadl, W (1936); Prodan, M (1944); Meyer, H.A (1952) đã đề nghị các dạng phương trình: h  a  b1 .d  b2 .d 2 (1.1) d2 h  1,3  (1.2) a  b.d 2 h  a  b. log d (1.3)
6 h  k.d b (1.4) Petterson, H (1955) (dẫntheo Nguyễn Trọng Bình, 1996 [1]) đề xuất sử dụng phương trình: 1 b a (1.5) 3 h  1,3 d Curtis, R.O (1967) (dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [7])đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao với đường kính và tuổi theo dạng phương trình: 1 1 1 Log h  d  b1 .  b2 .  b3 . (1.6) d A d.A 1.1.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, biểu hiện của nó là sự xuất hiện của một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng, dưới tán rừng, chỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nương rẫy…Vai trò lịch sử của lớp cây con này là thay thế thế hệ cây gỗ già cỗi. Vì vậy, tái sinh rừng được hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu thì hiệu quả tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng cây tái sinh và đặc điểm phân bố. Khi đề cập đến điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk (1927), với ô đo đếm điều tra tái sinh có diện tích từ 1 – 4 m2. Do diện tích điều tra nhỏ nên việc đo đếm có nhiều thuận lợi nhưng số lượng ô phải đủ lớn và trải đều trên diện tích khu rừng mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng. Richards (1952) [28]đã tổng kết việc nghiên cứu tái sinh trên các ô dạng bản và phân bố tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Để giảm sai số trong khi thống kê tái sinh tự nhiên Barnard (1955) đã đề nghị một phương pháp “điều tra chuẩn đoán” mà theo đó kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tùy theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh. Một số tác giả nghiên cứu tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới châu Á như Bara (1954), Budowski (1956) có nhận định dưới tái sinh rừng nhiệt đới nói chung có đủ
7 lượng cây tái sinh có giá trị kinh tế, nên việc đề xuất các biện pháp lâm sinh để bảo vệ lớp cây tái sinh này là cần thiết. Nhờ những nghiên cứu này nhiều biện pháp tác động vào lớp cây tái sinh đã được xây dựng và đem lại hiệu quả đáng kể (dẫn theo Nguyễn Văn Hồng, 2010) [13]. Van Steenis (1956) đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng nhiệt đới đó là tái sinh phân tán – liên tục và tái sinh vệt.Hai đặc điểm này không chỉ thấy ở rừng nguyên sinh mà còn thấy cả ở rừng thứ sinh – một đối tượng rừng khá phổ biến ở nhiều nước nhiệt đới. Khi nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên, nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi, thảm tươi được đề cập thường xuyên. Baur G.N (1962) cho rằng trong rừng nhiệt đới sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến phát triển của cây con, còn đối với sự nảy mầm và phát triển của cây mầm, ảnh hưởng này thường không rõ ràng. Ngoài ra, các tác giả nhận định, thảm cỏ và cây bụi có ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây tái sinh.Mặc dù ở những quần thụ kín tán, thảm cỏ và cây bụi kém phát triển nhưng chúng vẫn ảnh hưởng đến cây tái sinh. Đối với rừng nhiệt đới, số lượng loài cây trên một đơn vị diện tích thường lớn nhưng số lượng loài cây có giá trị kinh tế thường không nhiều và được chú ý hơn, còn các loài cây có giá trị kinh tế thấp lại ít được quan tâm mặc dù chúng có vai trò sinh thái quan trọng. Vì vậy, khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên cần phải đề cập một cách đầy đủ tất cả các loài cây xuất hiện trong lớp cây tái sinh để có những đánh giá chính xác tình hình tái sinh rừng và có những biện pháp tác động phù hợp. Tóm lại, kết quả của các công trình nghiên cứu về tái sinh rừng trên thế giới cho thấy những hiểu biết các phương pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự nhiên ở một số nơi.Đặc biệt, sự vận dụng các hiểu biết về quy luật tái sinh để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm quản lý tài nguyên rừng bền vững. 1.1.3. Nghiên cứu về đa dạng loài tầng cây gỗ Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về đa dạng hệ thực vật, đặc biệt những công trình có giá trị vào thế kỷ XIX-XX, như Thực vật chí Ấn Độ gồm 7 tập (1892), Thực vật chí Hải Nam (1972-1977), Thực vật chí Vân Nam (1997),…
8 Tất cả các công tình đều đã nêu lên mức độ phong phú và đa dạng của hệ thực vật rừng ở từng vùng nhất định. Tiêu biểu là công trình của Tolmachop ở Liên Xô (cũ) (Nguyễn Bá Thụ,1995)[31]. Ông đã đưa ra nhận định, một hệ thực vật cụ thể ở vùng nhiệt đới ẩm thường có tới 1500-2000 loài. Ngày nay, đa dạng sinh học đang được nhiều nhà khoa học quan tâm, đặc biệt việc bảo vệ đa dạng sinh học đã trở thành vấn đề quốc tế mà mọi quốc gia đều đặt vào vị trí quan trọng. Quan trọng về lĩnh vực nàylà công ước bảo tồn đa dạng sinh học được thông qua tại Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu ở Rio De Janeiro (1992) (Nguyễn Bá Thụ,1995)[31]. Tại đây định nghĩa đa dạng sinh học đã được nêu một cách đầy đủ là: Đa dạng sinh học gồm 3 yếu tố đa dạng hệ sinh thái, đa dạng loài và đa dạng di truyền. 1.2. Ở Việt Nam 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc lâm phần 1.2.1.1. Nghiên cứu về phân loại trạng thái rừng Dựa trên hệ thống phân loại của Loetschau, Viện Điều tra – Quy hoạch rừng đã bổ sung cho phù hợp với đặc điểm rừng ở Việt Nam và hiện nay vẫn áp dụng hệ thống phân loại này vào việc phân loại trạng thái rừng để phục vụ cho công tác điều tra quy hoạch tài nguyên rừng. Ngoài ra, Thái Văn Trừng (1978) [33] đã xây dựng hệ thống phân loại thảm thực vật rừng trên quan điểm sinh thái.Ông chia rừng tự nhiên ở nước ta thành 14 kiểu thảm thực vật. Vũ Đình Huề (1984) [15]đã lấy kiểu rừng làm đơn vị phân loại trên cơ sở 2 chỉ tiêu là trạng thái và loại hình xã hợp thực vật. Vũ Đình Phương (1985 – 1988) [26]dựa vào 5 nhóm nhân tố là nhóm nhân tố sinh thái tự nhiên, các giai đoạn phát triển và suy thoái rừng, khả năng tái tạo của rừng bằng con đường tái sinh tự nhiên, đặc điểm địa hình và thổ nhưỡng để phân chia các lô khác nhau, phục vụ cho công tác điều chế rừng. 1.2.1.2. Cấu trúc tổ thành Nguyễn Mạnh Tuyên (2009) [40] khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao của rừng đặc dụng tại Hương Sơn, Mỹ Đức, Hà Nội cho thấy số loài ghi được là
9 79 loài trong đó trạng thái rừng IIIA1 có số lượng loài là 55 loài, trạng thái rừng IIBcó số lượng loài là 40 loài. Hầu hết các cây tham gia vào công thức tổ thành cả 2 trạng thái trên chủ yếu là cây gỗ tạp và loài cây tiên phong ưa sáng mọc nhanh. Bùi Thị Diệp (2012) [5] khi nghiên cứu về cấu trúc rừng tại khu bảo tồn thiên nhiên – văn hoá Đồng Nai cho thấy tổ thành và số lượng loài cây trong khu vực nghiên cứu phong phú. Nguyễn Tuấn Bình (2014) [2] khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành rừng thứ sinh thuộc rừng kín thường xanh nhiệt đới khu vực Mã Đà, Đồng Nai cho thấy rừng thứsinh có 6 loài cây gỗ ưu thế và đồng ưu thế đó là Dầu song nàng, Chò nhai, Làu táu, Trường, Cầy và Bằng lăng ổi. 1.2.1.3. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N/D1.3 ) Ở nước ta, vài ba thập kỷ trở lại đây, nghiên cứu qui luật phân bố số cây theo cỡ kính mới được các nhà lâm sinh học quan tâm. Đồng Sỹ Hiền (1974)[9] dùng hàm Meyer và họ đường cong Pearson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo đường kính làm cơ sở cho việc lập biểu thể tích và độ thon cây đứng rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam. Nguyễn Hải Tuất (1982, 1986, 1990) [37], [38], [39] đã sử dụng hàm phân bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và vận dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể. Nguyễn Văn Trương (1983) [34] đã thử nghiệm dùng các hàm mũ, Logarit, phân bố Poisson và phân bố Pearson để biểu thị cấu trúc số cây theo cấp kính của rừng tự nhiên hỗn loài, kết quả chỉ có riêng phân bố Pearson không đem lại hiệu quả cao.Bảo Huy (1988, 1993) [16], [17] thử nghiệm 5 dạng phân bố lý thuyết là Poisson, Khoảng cách, Hình học, Meyer và Weibull để mô phỏng cấu trúc rừng Bằng Lăng ở Tây Nguyên. Trần Văn Con (1991), Lê Minh Trung (1991) [32] đã thử nghiệm một số phân bố xác suất mô tả phân bố N/D1.3 đều cho nhận xét là phân bố Weibull thích hợp nhất cho rừng tự nhiên ở Đắc Lắc. Nguyễn Ngọc Lung (1991) [22] khi nghiên cứu cấu trúc rừng ở Hương Sơn, Kon Hà Nừng và một số địa phương khác thấy rằng: rừng tuân theo phân bố giảm
10 kiểu Meyer, rừng nguyên sinh thường xuất hiện một đỉnh nhỏ ngay sau cỡ đường kính nhỏ nhất và có thể có một đỉnh quá thành thục ở cỡ đường kính lớn. Lê Sáu (1996) [29] sử dụng hàm Weibull mô phỏng phân bố đường kính và chiều cao cho rừng tự nhiên ở Kon Hà Nừng, Tây Nguyên. Trần Cẩm Tú (1999) [36] sử dụng hàm Weibull và hàm Khoảng cách để mô phỏng quy luật phân bố N/D1.3 cho tổng thể đã khẳng định: cả hai hàm đều mô phỏng tốt quy luật phân bố N/D1.3, tuy nhiên với việc xuất hiện phổ biến đỉnh đường cong ở cỡ kính 12cm thì hàm Khoảng cách đã thể hiện tính phù hợp hơn. Nguyễn Mạnh Tuyên (2009) [40] khi nghiên cứu một số quy luật kết cấu lâm phần của rừng đặc dụng tại Hương Sơn, Mỹ Đức, Hà Nội thì kết quả cho thấy hàm Weibull mô phỏng tốt quy luật N/D1.3, N/H. Tất cả các ô tiêu chuẩn không phù hợp với phân bố Meyer. Phân bố số loài theo cỡ kính nhìn chung số lượng loài giảm khi đường kính tăng. Nguyễn Văn Hồng (2010) [13] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên tại BQL rừng đặc dụng Hương Sơn, Hà Tĩnh đưa ra kết luận hàm Weibull mô phỏng tốt quy luật phân bố N/D, N/H. Tất cả các ô tiêu chuẩn đều không phù hợp với hàm Meyer Bùi Thị Diệp (2012) [5] khi nghiên cứu về cấu trúc rừng tại khu bảo tồn thiên nhiên – văn hoá Đồng Nai cho thấyphân bố số cây theo đường kính tuân theo quy luật phân bố khoảng cách, đỉnh phân bố tương ứng với cỡ kính 12cm. Lê Hồng Việt (2012) [42] khi nghiên cứu vềcấu trúc của ba trạng thái rừng giàu, rừng trung bình, rừng nghèo ở khu vực Mã Đà, tỉnh Đồng Nai cho thấy phân bố số cây theo đường kính N/D của cả ba trạng thái rừng đều có dạng phân bố giảm và có thể biểu diễn bằng mô hình N = a*exp(-b*D) + k. Phùng Văn Khang (2014) [18] khi nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới ở khu vực mã Đà tỉnh Đồng Nai cho thấy phân bốN/D của ba trạng thái nghiên cứu IIB, IIIA2và IIIA3 đều có dạng phân bố giảm. Nguyễn Thị Thu Hiền, Trần Thị Thu Hà (2014) khi nghiên cứu một sốđặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại Vườn quốc gia Vũ Quang – Hà Tĩnh cho thấy phân bố N/D được mô phỏng tốt bằng hàm khoảng cách, đường cong phân bố số cây theo cỡ đường kính có dạng giảm.
11 Võ Đại Hải (2014) khi nghiên cứu về cấu trúc của trạng thái rừng IIA tại khu vực rừng phòng hộ Yên Lập, tỉnh Quảng Ninh cho thấy quy luật phân bố số cây theo đường kính có thể mô phỏng tốt bằng phân bốWeibull và phân bố khoảng cách. Nhìn chung, khi xây dựng mô hình cấu trúc N/D1.3, với đối tượng là rừng trồng thuần loài đều tuổi, các tác giả thường sử dụng hàm Weibull, còn đối tượng là rừng tự nhiên hỗn giao khác tuổi thì sử dụng phân bố khoảng cách, phân bố giảm là phù hợp hơn. Tuy nhiên, việc sử dụng hàm này hay hàm khác cần căn cứ vào dãy tần số phân bố thực nghiệm, nói cách khác phải dựa vào qui luật vận động vốn có của rừng. 1.2.1.4. Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/Hvn ) Các nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) [9] cho thấy, phân bố số cây theo cỡ chiều cao ở các lâm phần rừng tự nhiên hay trong từng loài cây thường có nhiều đỉnh, phản ánh kết cấu tầng phức tạp của rừng chặt chọn. Gần đây, một số tác giả như Bảo Huy (1993) [17], Đào Công Khanh (1996) [19] đã nghiên cứu phân bố N/Hvn để tìm tầng tích tụ tán cây. Các tác giả đều đi đến nhận xét chung là phân bố N/Hvn có dạng một đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình răng cưa và mô tả thích hợp bằng hàm Weibull. Lê Sáu (1996) [29] cũng đã sử dụng hàm Weibull để mô phỏng quy luật phân bố N/Hvn ở rừng tự nhiên Kon Hà Nừng – Tây Nguyên và cho thấy nó rất phù hợp để mô phỏng phân bố thực nghiệm. Trần Cẩm Tú (1999)[36] khi nghiên cứu quy luật phân bố N/Hvn đã sử dụng phương pháp vẽ phẫu diện đồ đứng của rừng kết hợp với việc sử dụng hàm Weibull để nắn phân bố N/Hvn, kết quả cho thấy hàm Weibull mô phỏng rất tốt cho quy luật cấu trúc N/Hvn ở đây. Nguyễn Thành Mến (2005) [23] sử dụng các hàm Weibull, Meyer và phân bố Khoảng cách để mô phỏng quy luật phân bố N/Hvn ở các khu rừng tự nhiên lá rộng thường xanh sau khai thác ở Phú Yên, kết quả cho thấy hàm Meyer và phân bố Khoảng cách tỏ ra không phù hợp, riêng hàm Weibull với độ mềm dẻo hơn đã mô phỏng tốt cho quy luật phân bố N/Hvn.