Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Xác định công thức tổ thành và chỉ số đa dạng cây gỗ cho một số trạng thái rừng tự nhiên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm xác định tổ thành và chỉ số đa dạng sinh học cho từng trạng thái rừng tự nhiên thuộc đối tượng nghiên cứu; lựa chọn chỉ tiêu xác định tổ thành cho rừng tự nhiên; xác định diện tích cần thiết điều tra tổ thành cho mỗi trạng thái rừng tự nhiên; xác định phân bố số loài theo cỡ kính cho mỗi trạng thái rừng tự nhiên.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Xác định công thức tổ thành và chỉ số đa dạng cây gỗ cho một số trạng thái rừng tự nhiên

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng có vai trò rất quan trọng đối với xã hội loài người trong nhiều lĩnh vực như kinh tế, văn hoá, xã hội, môi trường, du lịch….. Cùng với sự phát triển của đất nước, tình trạng lạm dụng tài nguyên rừng và công tác quản lý chưa chặt chẽ, thêm vào đó là sức ép về dân số, lương thực, lối sống du canh du cư làm cho rừng bị tàn phá nhanh chóng, suy giảm cả về số lượng và chất lượng. Trong thời gian gần đây, con người đã được chứng kiến mất rừng gây hậu quả nghiêm trọng như thế nào cho toàn nhân loại, chứ không riêng một dân tộc hay một quốc gia nào. Có nhiều nguyên nhân làm cho diện tích rừng nước ta bị thu hẹp. Sự suy thoái của rừng đã làm giảm sút nhiều khả năng cung cấp lâm sản và tác dụng phòng hộ của rừng. Theo đó là sự gia tăng tác hại của thiên tai, như bão, lũ, hạn, úng … dẫn đến tổn thất lớn về tài sản, tính mạng con người và ngân sách nhà nước. Để khắc phục những hậu quả này, chỉ có một cách là tăng độ che phủ của rừng. Những năm qua đã có nhiều chương trình cấp nhà nước, như chương trình trồng mới 5 triệu ha rừng và chương trình bảo vệ 9,3 triệu ha rừng hiện có. Ngoài ra, còn có nhiều dự án của Chính phủ, của các tổ chức nước ngoài, như PAM, SIDA… đã đem lại hiệu quả cao. Như vậy, từ cấp quốc gia cũng như ngành lâm nghiệp đã chú trọng tới các giải pháp phục hồi rừng tự nhiên. Trong quan điểm sinh thái học, đặc điểm cấu trúc thể hiện rõ những mối quan hệ qua lại giữa các thành phần của hệ sinh thái rừng và giữa chúng với môi trường. Việc nghiên cứu cấu trúc rừng nhằm duy trì rừng như một hệ sinh thái ổn định, có sự hài hoà của các nhân tố cấu trúc, lợi dụng tối đa mọi tiềm năng của điều kiện lập địa và phát huy bền vững các chức năng có lợi
2 của rừng về kinh tế, xã hội và môi trường. Vì vậy, việc xác định các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động phù hợp nhằm sử dụng hợp lý tài nguyên rừng là nhiệm vụ rất quan trọng. Để có cơ sở đề xuất những biện pháp kỹ thuật tác động hợp lý và hiệu quả, cần có những hiểu biết về lâm học, mà trong đó đặc điểm cấu trúc tổ thành được xem là một trong những cơ sở quan trọng nhất. Xuất phát từ thực tiễn đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Xác định công thức tổ thành và chỉ số đa dạng cây gỗ cho một số trạng thái rừng tự nhiên” nhằm góp phần bổ sung cơ sở lý luận về cấu trúc rừng tự nhiên.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trên thế giới cũng như Việt Nam, ngay từ những năm đầu của thế kỷ XX, các nhà khoa học đã đi sâu nghiên cứu, tìm hiểu cấu trúc rừng tự nhiên nhằm phục vụ cho sản xuất kinh doanh và đời sống của con người và đã có nhiều công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng. Những năm gần đây, nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước đã quan tâm đến vấn đề này nhằm xây dựng cơ sở khoa học phục vụ kinh doanh rừng hợp lý, có hiệu quả cả về kinh tế và môi trường sinh thái. Những nghiên cứu về lĩnh vực này đã phát triển từ thấp đến cao, từ chỗ nghiên cứu chủ yếu là mô tả, định tính sau chuyển sang định lượng đã mở ra hướng phát triển mới trong nghiên cứu lâm sinh học hiện đại . Như vậy, các quy luật cấu trúc lâm phần ngày càng được mô tả nhiều hơn bằng các mô hình toán học, làm cơ sở đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh cho từng đối tượng và hoàn cảnh cụ thể. Tuy nhiên, so với rừng trồng thì các công trình nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên hỗn loài khác tuổi, đa dạng và phức tạp thuộc vùng nhiệt đới là chưa đủ, đặc biệt là việc xác định tổ thành và chỉ số đa dạng cây gỗ cho một số trạng thái rừng tự nhiên ở các vùng sinh thái khác còn chưa được đề cập nhiều. 1.1. Ở nước ngoài Trong những nghiên cứu về rừng tự nhiên thì vấn đề cấu trúc, đặc biệt là phân chia tầng thứ được quan tâm nhiều hơn. Sở dĩ như vậy, là do các đặc trưng này bên cạnh việc phản ánh cấu trúc nội tại của lâm phần làm căn cứ đề xuất biện pháp lâm sinh, còn là cơ sở xây dựng các phương pháp điều tra và thống kê tài nguyên rừng. 1.1.1. Cấu trúc tổ thành Cấu trúc tổ thành khác nhau sẽ dẫn đến sự khác nhau tương ứng về các đặc trưng cấu trúc khác của rừng. Vì vậy, nghiên cứu cấu trúc tổ thành nhất là
4 cấu trúc tổ thành trong rừng tự nhiên nhiệt đới ẩm được xem như công việc đầu tiên và quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc rừng. Richards.P.W (1952 [30]) đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhịet đới về mặt hình thái. Theo tác giả, một đặc điểm nổi bật của rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ và tác giả đã phân biệt tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại, đó là rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản. Trong những điều kiện đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây. Rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng, ngoại trừ tầng cây bụi và tầng cây thân cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đới ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loài thân cỏ còn có nhiều loài cây leo đủ hình dáng và kích thước, cùng nhiều thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây. "Rừng mưa thực sự là một quần lạc hoàn chỉnh và cầu kỳ nhất về mặt cấu tạo và cũng phong phú nhất về mặt loài cây". 1.1.2. Về đa dạng tầng cây gỗ Về đa dạng hệ thực vật, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu, đặc biệt những công trình có giá trị vào thế kỷ XIX – XX, như Thực vật chí Ấn Độ gồm 7 tập (1872), Thực vật chí Hải Nam (1973 – 1977), Thực vật chí Vân Nam (1997),… Tất cả các công trình 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 [22]). 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 này là công ước bảo tồn đa dạng sinh học được thông qua tại Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu ở
5 Rio De Janeiro (1992) (Nguyễn Bá Thụ, 1995). Tại đây, định nghĩa về 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 trong nước 1.2.1. Về cấu trúc tổ thành Đây là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến cấu trúc sinh thái và hình thái khác của rừng. Tổ thành rừng là chỉ tiêu quan trọng dùng để đánh giá mức độ đa dạng sinh học, tính ổn định, tính bền vững của hệ sinh thái rừng. Cấu trúc tổ thành đã được nhiều nhà khoa học Việt Nam đề cập trong công trình nghiên cứu của mình. Trần Ngũ Phương (1970) đã chỉ ra những 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. Nhân tố cấu trúc đầu tiên được nghiên cứu là tổ thành và thông qua đó một số quy luật phát triển của các hệ sinh thái rừng được phát hiện và ứng dụng vào thực tiễn sản xuất. Bảo Huy (1993 [9]) và Đào Công Khanh (1995 [11]) khi nghiên cứu tổ thành loài cây đối với rừng tự nhiên ở Đăc Lăk và Hương Sơn – Hà Tĩnh đều xác định tỷ lệ tổ thành của các nhóm loài cây mục đích, nhóm loài cây hỗ trợ và nhóm loài cây phi mục đích cụ thể, đề từ đó đề xuất biện pháp khai thác thích hợp cho từng đối tượng theo hướng điều chỉnh tổ thành hợp lý. Lê Sáu (1996 [18]) và Trần Cẩm Tú (1999 [25]) khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên ở Kon Hà Nừng – Gia Lai và Hương Sơn – Hà Tĩnh đều xác định danh mục các loài cây cụ thể theo cấp tổ thành và các tác giả đều kết luận sự phân bố của một số loài cây theo cấp tổ thành tuân theo hàm phân bố giảm. Cấp tổ thành càng cao số loài càng giảm.
6 Ngô Minh Mẫn (2005 [16]) khi nghiên cứu cấu trúc rừng tại Vườn Quốc gia Cát Tiên đã kết luận, phân bố của số lượng loài cây theo cấp tổ thành của trạng thái IIIA1, IIIA2 tuân theo phân bố khoảng cách. Võ Văn Sung (2005 [19]) khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên ven biển tại khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu - Phước Bửu cũng cho thấy cấu trúc tổ thành ở trạng thái IIB và IIIA2 tuân theo phân bố khoảng cách. 1.2.2. Đa dạng tầng cây gỗ Đã có nhiều tác giả Việt Nam quan tâm nghiên cứu về đa dạng sinh học, đặc biệt là đa dạng hệ thực vật, đầu tiên phải kể đến công trình nghiên cứu “Thảm thực vật rừng Việt Nam” của Thái Văn Trừng (1963, 1978 [23]). Tác giả đã tổng kết và công bố công trình nghiên cứu của mình với 7004 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 1850 chi và 189 họ ở Việt Nam. Ông đã nhấn mạnh sự ưu thế của ngành thực vật hạt kín (Angiospermae) trong hệ thực vật Việt Nam với 6336 loài chiếm 90,9%, 1727 chi chiếm 93,5% và 239 họ chiếm 82,7% trong tổng số taxon mỗi bậc. Tiếp theo là công trình “Bước đầu nghiên cứu rừng Miền Bắc” của Trần Ngũ Phương (1970). Tác giả chia rừng miền Bắc Việt Nam thành 3 đai với 8 kiểu. Đến năm 1985, Phạm Hoàng Hộ đã xuất bản “Danh lục thực vật Phú Quốc” và công bố 793 loài thực vật có mạch trên diện tích 592km2. Đặc biệt có 3 quyển “cây cỏ Việt Nam” (1991 – 1993) của tác giả đã mô tả 10.500 loài thực vật có mạch, đó là công trình đầy đủ có hình vẽ kèm theo về toàn bộ hệ thực vật rừng Việt Nam (1985 [9]). Xác định các nhân tố đa dạng sinh học nói chung và đa dạng cây gỗ nói riêng có ý nghĩa quan trọng đối với việc bảo vệ và sử dụng tính đa dạng một cách lâu bền. Tháng 5 năm 1993, dự án “Bảo vệ đa dạng sinh học ở Việt Nam” do tổ chức hợp tác văn hóa kỹ thuật (A.C.C.T) của các quốc gia nói tiếng Pháp giúp đỡ đã được ký kết. Trên cơ sở đó, nhiều công trình nghiên
7 cứu đã được thực hiện trên các vùng sinh thái trong nước như “Nghiên cứu đa dạng sinh học của rừng Tuyên Quang và các giải pháp bảo vệ và phát triển lâu bền” do GS. TS. Đặng Huy Huỳnh và cộng sự thực hiện. Hay “Bảo tồn đa dạng sinh học Hà Tĩnh” do GS. Võ Quý chủ trì… Kết quả các nghiên cứu đã có giá trị nhất định trong việc bảo vệ đa dạng sinh học của Việt Nam. Các báo cáo đã đề xuất được một số ý kiến thiết thực cho việc sử dụng tài nguyên rừng hợp lý và lâu bền. PGS. TS. Nguyễn Nghĩa Thìn, GS.TS. Phùng Ngọc Lan, TS. Nguyễn Bá Thụ đã nghiên cứu khá hoàn chỉnh và có hệ thống về tính đa dạng sinh học ở Vườn Quốc Gia Cúc Phương và đã công bố trong các tạp chí xuất bản từ năm 1994 đến nay về đa dạng hệ thực vật, đa dạng về nguồn gen cây có ích, đa dạng về các quần xã thực vật của Vườn Quốc gia Cúc Phương. Gần đây Lê Thiết Cương (2000 [4]) đã nghiên cứu tính đa dạng cây gỗ vùng núi cao của Vườn Quốc gia Ba Vì và đã rút ra kết luận tính đa dạng của cây gỗ từ độ cao 800m trở lên lớn hơn từ độ cao 800m trở xuống. 1.3. Thảo luận Tất cả các công trình nghiên cứu về rừng tự nhiên trên thế giới và trong nước rất đa dạng và phong phú. Tất cả các công trình nghiên cứu đều có giá trị lý luận và thực tiễn ở những mức độ khác nhau và đều phục vụ cho mục đích kinh doanh, lội dụng rừng có hiệu quả và lâu dài. Trên đây mới chỉ nêu ra một số nghiên cứu về phân chia trạng thái rừng, công thức tổ thành tầng cây gỗ, đa dạng tâng cây gỗ có liên quan đến đề tài. Những vấn đề này, đặc biệt là công thức tổ thành và đa dạng tầng cây gỗ được các tác giả trong nước quan tâm nhiều hơn. Xu hướng nghiên cứu cũng chuyển dần từ định tính sang định lượng. Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các trạng thái IIB, IIIA2, IIIB và IVA. Với các trạng thái ít bị tác động (IIIA2, IIIB, IVA) thì việc lượng hoá bằng các hàm toán học tương đối thuận tiện. Với các trạng thái đã bị tác động mạnh
8 hoặc mới phục hồi (IIB) thì các quy luật dễ bị xáo trộn hoặc chưa ổn định và kết quả còn nhiều khác biệt giữa các tác giả là điều khó tránh khỏi. Vì vậy, cần phải nghiên cứu cho từng đơn vị cụ thể mới có khả năng ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn. Mặc dù đối tượng nghiên cứu phong phú và đa dạng, nhưng những nội dung trong đề tài sẽ là những cơ sở lý luận quan trọng cho việc giải quyết một số vấn đề phát triển rừng theo hướng bền vững.
9 Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2.1.1. Mục tiêu tổng quát Góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xác định cấu trúc rừng tự nhiên ở Việt Nam. 2.1.2. Mục tiêu cụ thể + Xác định tổ thành và chỉ số đa dạng sinh học cho từng trạng thái rừng tự nhiên thuộc đối tượng nghiên cứu. + Lựa chọn chỉ tiêu xác định tổ thành cho rừng tự nhiên. + Xác định diện tích cần thiết điều tra tổ thành cho mỗi trạng thái rừng tự nhiên. + Xác định phân bố số loài theo cỡ kính cho mỗi trạng thái rừng tự nhiên. 2.2. Nội dung nghiên cứu Căn cứ vào đặc điểm của đối tượng nghiên cứu, mục tiêu, phạm vi và giới hạn của đề tài, nội dung nghiên cứu được xác định như sau: 2.2.1. Phân loại trạng thái rừng 2.2.2. Tổ thành tầng cây cao 2.2.3. Ảnh hưởng độ lớn của diện tích điều tra đến kết quả xác định công thức tổ thành 2.2.4. Kết quả xác định đa dạng loài 2.2.5. Quy luật phân bố số loài theo cỡ kính của một số trạng thái rừng tự nhiên 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Mô tả các ô điều tra
10 2.3.1.1. ÔĐVNCST 326 – 70 ÔĐVNCST 326 – 70 nằm ở xã Quảng Sơn, huyện Hải Hà, tỉnh Quảng Ninh, thuộc kiểu rừng lá rộng thường xanh, mưa ẩm nhiệt đới núi thấp, trạng thái ưu thế IIB . Rừng có chức năng phòng hộ, nằm ở vị trí sườn núi có độ cao 640 m, độ dốc 380, độ tàn che trung bình 0,6, cây bụi chiếm ưu thế là Trọng đũa, thảm tươi chiếm ưu thế là Ô rô, Dương xỉ, Cỏ lá có chiều cao trung bình 0,5 m. 10 năm trước nơi đây chủ yếu là rừng cây gỗ lớn nhưng hiện tại đây là rừng phục hồi. Đây là địa bàn sinh sống của dân tộc Dao, nguồn sống chính là canh tác lúa nước, thu nhập bình quân đầu người là 200.000 đồng/người/tháng, tác động của họ đối với rừng là chặt gỗ làm nhà, chặt gỗ bán, săn thú rừng. 2.3.1.2. ÔĐVNCST 62 – 33 ÔĐVNCST 62 – 33 nằm ở Bản Khe Nóng, xã Châu Khê, huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An, thuộc kiểu rừng lá rộng thường xanh, trạng thái ưu thế IVA. Đây là rừng phòng hộ và rừng đặc dụng, nằm ở đỉnh núi có độ cao 1100 m, độ dốc 250, độ tàn che trung bình 0,7, loài ưu thế là Táu mật, Chắp xanh, Che đuôi, Trâm, cây bụi chiếm ưu thế là Trọng đũa, Cao cẳng, Mua đất, Nghệ rừng, Địa lan, , thảm tươi ưu thế là Mầy, Dây gắm, Địa y có chiều cao trung bình 3 m. 10 năm trước, đây là rừng nguyên sinh, diễn thế tự nhiên tốt, bị tác động nhẹ bởi quá trình khai thác Trầm hương, cây đặc sản và săn bắt thú rừng. Hiện tại, là rừng nguyên sinh đang được bảo vệ tốt. Đây là nơi sinh sống của dân tộc Đan Lai, nguồn sống chủ yếu của họ là sản xuất nông nghiệp, tham gia dự án Pùmát, khoanh nuôi bảo vệ, trồng rừng, thu nhập bình quân 1.000.000 đồng/người/tháng. 2.3.1.3. ÔĐVNCST 444 – 73 ÔĐVNCST 444 – 73 nằm ở Buôn Đrăng Phok, xã Krông Na, huyện Buôn Đôn, tỉnh Đăk lăk, thuộc kiểu rừng gỗ lá rộng rụng lá, trạng thái ưu thế
11 là IIIA2. Rừng có chức năng phòng hộ, rừng nằm ở sườn cao nguyên có độ cao 230 m, độ dốc 2o. Loài ưu thế là Dầu đồng, Cà chit, thảm tươi ưu thế là Cỏ long lợn, có chiều cao trung bình 0,6 m. 10 năm trước, đây là rừng lá rộng rụng lá đã bị tác động nhẹ, còn hiện tại đây là rừng thứ sinh đã bị tác động mạnh. Đây là nơi sinh sống của dân tộc Êđê, nguồn sống chủ yếu của họ là làm ruộng lúa nước, làm rẫy. 2.3.1.4. ÔĐVNCST 144 – 69 ÔĐVNCST 144 – 69 nằm ở bản Đrăng Phok, xã Krông Na, huyện Buôn Đôn, tỉnh Đăk lăk, thuộc kiểu rừng gỗ lá rộng rụng lá, trạng thái ưu thế là IIIB. Rừng có chức năng phòng hộ biên giới, rừng nằm ở đỉnh cao nguyên có độ cao 400 m, độ dốc 6o. Loài ưu thế là Dầu trà beng, Chiêu lieu đen, Căm xe, cây bụi ưu thế là Thao kén, thảm tươi ưu thế là Cỏ le có chiều cao trung bình 0,2 m. 10 năm trước, đây là rừng nguyên sinh, hiện tại đây là rừng thứ sinh bị tác động nhẹ, rừng cách khu dân cư khoảng 10 km. 2.2.2. Phương pháp luận tổng quát Rừng là một thực thể phức tạp của tự nhiên, giữa các cá thể trong quần thể và giữa cá thể với hoàn cảnh sinh thái luôn có mối liên hệ chặt chẽ, ảnh hưởng lẫn nhau. Từ lúc hình thành đến khi già cỗi, cây rừng dần hình thành các mối quan hệ phức tạp với các thành phần rừng. Ban đầu là sự thích nghi với các điều kiện khí hậu, đất đai, sau đó sinh trưởng và phát triển, cạnh tranh, tác động lẫn nhau giữa các cây rừng cùng loài hoặc khác loài. Lúc này, những loài có quan hệ tương hỗ sẽ cùng tồn tại, ngược lại nếu là quan hệ đối lập nhau thì loài có sức sống yếu sẽ bị đào thải hoặc tồn tại trong tình trạng bị chèn ép. Kết quả sẽ dẫn tới sự biến đổi về thành phần và số lượng loài (tính đa dạng thực vật), thay đổi về tầng thứ và mật độ (cấu trúc rừng), nói khác đi là rừng đang vận động và biến đổi theo quy luật của tự nhiên.
12 Nhìn chung, quy luật vận động và biến đổi của rừng thay đổi theo từng giai đoạn. Ở giai đoạn non, ít có sự cạnh tranh giữa các loài cây nên thành phần và số lượng loài cây tái sinh lớn, tính đa dạng thực vật cao và cấu trúc rừng đơn giản. Giai đoạn rừng khép tán, do cây rừng cạnh tranh về ánh sáng, độ ẩm, chất dinh dưỡng nên xuất hiện sự phân hóa và tỉa thưa tự nhiên, làm cho cấu trúc rừng ngày càng phức tạp, số lượng cây trong cùng loài giảm xuống, thậm chí một số loài bị biến mất khỏi danh sách trong quần xã, làm giảm tính đa dạng thực vật. Đến giai đoạn rừng già, cấu trúc và tính đa dạng thực vật mới dần ổn định. Có thể thấy, trong quá trình tiến hóa, chọn lọc tự nhiên của tất cả các thành phần rừng là tất yếu và luôn diễn ra, lặp đi lặp nhiều lần theo chiều hướng nhằm tiến tới hệ sinh thái rừng có cấu trúc ổn định với tính đa dạng thực vật cao nhất. Như vậy, quy luật vận động và biến đổi của rừng kéo theo sự biến đổi về cấu trúc và tính đa dạng loài thực vật mang tính quy luật. Do đó, nghiên cứu quy luật cấu trúc và đa dạng thực vật phỏng theo quy luật của tự nhiên là việc làm cần thiết và hoàn toàn có cơ sở khoa học. Trong một vài năm trở lại đây, các nhà điều tra có xu hướng định lượng hóa các quy luật vận động của tự nhiên bằng cách thiết lập các mô hình toán học, như nghiên cứu quy luật cấu trúc rừng, nghiên cứu định lượng đa dạng sinh học,… nhằm mô hình hóa các quy luật vận động của sinh vật, mối quan hệ qua lại giữa chúng và giữa chúng với sinh cảnh. Thông qua đó, con người có thể nghiên cứu và điều tiết có lợi về mặt sinh trưởng, phát triển của cá thể cũng như quần xã một cách bền vững. 2.3.3. Phương pháp thu thập số liệu Số liệu phục vụ đề tài được kế thừa từ nguồn số liệu điều tra trên các ô định vị nghiên cứu sinh thái (OĐVNCST) của Viện Điều tra - Quy hoạch
13 rừng. Dưới đây trình bày sơ lược biện pháp kỹ thuật điều tra trên OĐVNCST với đối tượng là tầng cây cao để nghiên cứu cấu trúc và đa dạng loài. a. Lập ô định vị nghiên cứu sinh thái, ô điều tra cơ bản Lập OĐVNCST trên diện tích rừng thuộc phạm vi nghiên cứu. Diện tích OĐVNCST là 100 ha (1000 x 1000m). Lấy ¼ diện tích OĐVNCST phía Đông Bắc (diện tích 25 ha) làm ô điều tra cơ bản (OĐTCB), ranh giới ô được đo đạc bằng địa bàn 3 chân (hình 2.1). Trên đó, tiến hành thiết lập mạng lưới ô vuông (50 x 50m) để phân chia các lô trạng thái rừng (hình 2.2). Hình 2.2, OĐTCB được phân thành 3 trạng thái rừng (IIIA1, IIIB, IVA), ranh giới giữa các trạng thái là các đường đứt nét. Ở sơ đồ này, sự phân chia trạng thái rừng chỉ mang tính chất minh họa. Trong thực tế, trên 1 OĐTCB có thể thuộc cùng một trạng thái. 1000 m 500 m (2) 25 ha 1  IIIA 10.5 500 m 1000 m 3  IVA (4) (3) 6 .4 Hình 2.1. Sơ đồ lập OĐVNCST Hình 2.2. Sơ đồ lập OĐTCB b. Lập ô đo đếm: Sau khi phân chia trạng thái rừng ở OĐTCB, tiến hành lập ô đo đếm (OĐĐ), số lượng là 3 ô, diện tích mỗi ô là 1 ha (100m x 100m), ranh giới ô được đo bằng địa bàn 3 chân, sai số khép kín cho phép là 1/200.
14 Trong mỗi OĐĐ phân thành 25 phân ô, được đánh số từ 1 đến 25 (theo nguyên tắc từ trái sang phải, từ trên xuống dưới), mỗi OĐĐ có diện tích 400m2 (20m x 20m) (hình 2.3.) 20 m 5 20 m 1 2 3 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Hình 2.3. Sơ đồ 1 ô đo đếm c. Thu thập số liệu trên hệ thống ô đo đếm Đối tượng điều tra là các cây gỗ thuộc tầng cây cao (cây có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên). Trên hệ thống các OĐĐ (3 ô), ở mỗi ô, trong các phân ô lẻ (1,3,5,7,…, 25) có đánh dấu tọa độ từng cây, tên cây và số liệu về đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (HVN), chiều cao dưới cành (Hdc), đường kính tán (Dt) và phân cấp phẩm chất, còn lại ở các phân ô chẵn (2,4,…24) chỉ có số liệu tên cây, đường kính ngang ngực và phân cấp phẩm chất. Kết quả điều tra ghi vào bảng 2.1. Biểu 2.1. Điều tra thống kê tầng cây gỗ Số hiệu OĐVNCST:…Trạng thái rừng:…….. Vị trí:………..Tác động:……... Số hiệu OĐTCB:……. Tàn che:……………...Độ cao:……...Ngày điều tra:… Địa điểm:……………. Tiểu khu:……………..Độ dốc:…….. Người điều tra:. Số hiệu Tên D1.3 Dt Phẩm Ghi Số hiệu cây HVN Hdc OĐĐ cây ĐT NB ĐT NB chất chú
15 d. Thu thập số liệu trên hệ thống ô đo đếm theo diện tích: 1) Phương pháp tăng dần diện tích từ tâm ô ra xung quanh: * Diện tích ô: 1000m2 Lấy ô số 12 (400 m2) làm tâm, tăng diện tích sang ô 13 và 1/2 diện tích ô 18, được ô điều tra có diện tích 1000 m2, trên diện tích này điều tra tất cả các cây gỗ thuộc tầng cây cao có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên rồi ghi vào biểu (như biểu 2.1). * Diện tích ô: 2000 m2 Cũng lấy ô số 12 (400 m2) làm tâm, tăng diện tích sang các ô 13, 16, 17, 18, được ô điều tra có diện tích 2000 m2. Sau đó, tiến hành thống kê số liệu tất cả các cây gỗ thuộc tầng cây cao có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên rồi ghi vào biểu (như biểu 2.1). * Diện tích ô: 3000 m2 Tương tự, lấy ô 12 làm tâm, tăng diện tích sang các ô 11, 13, 14, 16, 17, 18, 1/2 diện tích ô 19, được ô điều tra có diện tích 3000 m2. Sau đó tiến hành công việc như các ô trên. * Diện tích ô: 4000 m2 Lấy ô 12 làm tâm, tăng diện tích sang các ô 4, 7, 8, 9, 13, 14, 17, 18, 19, được ô điều tra có diện tích 4000 m2. Tiến hành công việc như các ô điều tra trên. * Diện tích ô: 5000 m2 Từ tâm là ô 12, tăng diện tích sang các ô 2, 3, 4, 7, 8, 9, 13,14, 17, 18, 19 và 1/2 diện tích ô 5, được ô có diện tích 5000 m2. Sau đó, tiến hành công việc như các ô điều tra trên. 2) Theo phương pháp hệ thống: * Diện tích ô: 1000 m2
16 Lấy diện tích ô là 1000 m2 chia cho 13 phân ô lẻ (1, 3, 5, 7,…., 25) được 77 m2. Trong mỗi phân ô lẻ, xác định một hình tròn có diện tích 77 m2.. Từ ô hình tròn có diện tích 77 m2, căn cứ vào tọa độ cây, xác định đường kính ngang ngực, chiều cao,… cho những cây có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên rồi ghi vào biểu (như biểu 2.1). Tổng hợp kết quả từ 13 phân ô lẻ, ta được số liệu cây gỗ thuộc tầng cây cao của diện tích ô 1000 m2. * Diện tích ô: 2000 m2 Tương tự, từ diện tích 2000 m2, chia cho 13 phân ô lẻ, được 154 m2. Trong mỗi phân ô lẻ, xác định một hình tròn có diện tích 154 m2. Từ ô hình tròn có diện tích 154 m2, điều tra tất cả các cây gỗ thuộc tầng cây cao có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên rồi ghi vào biểu (như biểu 2.1). Tổng hợp kết quả từ 13 phân ô lẻ, ta được số liệu cây gỗ thuộc tầng cây cao của diện tích ô 2000 m2. * Diện tích ô: 3000 m2 Tương tự như trên, trong mỗi phân ô lẻ xác định một hình tròn có diện tích 231 m2, sau đó, tiến hành điều tra như các ô trên. * Diện tích ô: 4000 m2 Trong mỗi phân ô lẻ, xác định một hình tròn có diện tích 308 m2, rồi làm tương tự như các ô trên. * Diện tích ô: 5000 m2 Mỗi phân ô lẻ, xác định một hình tròn có diện tích 385 m2, sau đó tiến hành điều tra như các ô có diện tích nhỏ hơn ở trên. 2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu Việc chỉnh lý tài liệu quan sát, lập các dãy phân bố thực nghiệm, biểu đồ thực nghiệm, tính toán các đặc trưng mẫu, … được xử lý đồng bộ trên máy tính với chương trình Excel 2003 và SPSS 13.0.
17 2.3.4.1. Phân loại trạng thái rừng hiện tại Đề tài sử dụng phương pháp phân loại của Loeschau (1960) được Viện Điều tra Quy hoạch rừng nghiên cứu và bổ sung. Căn cứ vào tổng tiết diện ngang (  G  m 2 / ha ), trữ lượng (  M  m 3 / ha ), độ tàn che (P) và một số thông tin điều tra ngoài thực địa, tiến hành phân chia trạng thái cho từng ô đo đếm. Cụ thể tiêu chuẩn phân chia các trạng thái rừng như sau: + Kiểu trạng thái II: Rừng non phục hồi sau nương rẫy hoặc sau khai thác trắng, kiểu rừng này là rừng cây gỗ có đường kính nhỏ, chủ yếu là những cây tiên phong hoặc có tính chất tiên phong ưa sáng mọc nhanh, nó có thể chia thành 2 kiểu phụ: Kiểu phụ IIA: Rừng phục hồi còn non và đặc trưng bởi lớp cây tiên phong ưa sáng, mọc nhanh, thường đều tuổi và kết cấu một tầng, đường kính D < 10 cm, G < 10 m2/ha, rừng có trữ lượng nhỏ. Thuộc đối tượng nuôi dưỡng. Kiểu phụ IIB: Rừng cây tiên phong phục hồi phát triển đã lớn, đặc trưng tổ thành gồm những cây tiên phong hoặc có tính chất tiên phong ưa sáng, mọc nhanh, thành phần loài đã phức tạp, đã có sự phân hoá về tầng thứ và tuổi. Đường kính cây cao phổ biến bình quân D > 10 cm, G > 10 m2/ha. Thuộc đối tượng nuôi dưỡng. + Kiểu trạng thái III: Trạng thái rừng đã quan khai thác chọn, là kiểu trạng thái đã bị tác động của con người ở nhiều mức độ khác nhau, làm cho kết cấu rừng có sự thay đổi. Tuỳ theo mức độ tác động, khả năng tái sinh và cung cấp lâm sản mà có thể phân loại trạng thái rừng khác nhau: Kiểu phụ IIIA: Rừng thứ sinh qua khai thác chọn kiệt, đang phục hồi, khả năng khai thác bị hạn chế, cấu trúc rừng bị phá vỡ hoặc thay đổi cơ bản, trạng thái này có thể chia thành một số dạng trạng thái:
18 Dạng trạng thái IIIA1: Rừng mới qua khai thác chọn kiệt, cấu trúc rừng đã bị phá vỡ hoàn toàn, tán rừng bị phá vỡ thành từng mảng lớn, tầng trên còn sót lại một số cây cao nhưng phẩm chất xấu, nhiều dây leo bụi rậm, tre nứa xâm lấn. Độ tàn che S < 0,3, ∑G < 10 m2/ha, ∑GD > 40 < 2 m2/ha, trữ lượng < 80 m3/ha. Tuỳ thuộc vào mật độ tái sinh mà nó có thể chia nhỏ hơn nữa. Dạng trạng thái IIIA2: Rừng qua khai thác kiệt bắt đầu phục hồi, đặc trưng của trạng thái này là đã hình thành tầng giữa vươn lên chiếm ưu thế với lớp cây đại bộ phận có đường kính 20 – 30cm. Rừng có 2 tầng trở lên, tầng trên tán không liên tục được hình thành chủ yếu từ những cây cũ còn lại, còn có những cây to khoẻ vượt tán. Độ tàn che của rừng S = 0,3 – 0,5, ∑G = 10 – 15 m2/ha, ∑GD > 40 < 2 m2/ha, trữ lượng từ 80 – 120 m3/ha. Cũng tuỳ vào mật độ tái sinh có thể chia nhỏ hơn nữa. Dạng trạng thái IIIA3: Rừng đã có quá trình phục hồi tốt (rừng trung bình, rừng có từ 2 tầng trở lên). Độ tàn che S = 0,5 - ,07, ∑G = 16 – 21 m2/ha, ∑GD > 40 < 2 m2/ha, trữ lượng > 120 m3/ha. Kiểu phụ IIIB: Rừng bị tác động với mức độ thấp, trữ lượng rừng còn cao, cấu trúc rừng chưa bị phá vỡ, rừng còn giàu trữ lượng, có S > 0,7 , ∑G = 21 - 26 m2/ha, trữ lượng > 250 m3/ha. + Kiểu trạng thái IV: Rừng nguyên sinh hoặc thứ sinh phục hồi, đã phát triển đến giai đoạn ổn định, trữ lượng và sản lượng cao, có độ tàn che > 0,7, ∑G > 26 m2/ha, ∑GD > 40 > 5 m2/ha. Tuỳ theo nguồn gốc khác nhau của rừng được phân chia thành 2 kiểu phụ: Kiểu phụ IVA: Rừng nguyên sinh Kiểu phụ IVB: Rừng thứ sinh phục hồi đã phát triển đến giai đoạn ổn định
19 2.3.4.2. Tính toán các chỉ tiêu cần thiết trong ô tiêu chuẩn a) Xác định công thức tổ thành: + Xác định tổng số cá thể của từng loài (ni) + Tổng số loài (m) m + Xác định tổng số cá thể chung cho các loài N   i 1 ni + Tính số cá thể trung bình của 1 loài: N x (2.1) m + So sánh các ni với x : Nếu ni  x thì loài cây đó có mặt trong công thức tổ thành Nếu ni < x thì loài cây đó có thể bỏ qua + Công thức tổ thành có dạng: k1A1 + k2A2 + … + knAn Trong đó: Ai là tên loài ki là hệ số từng loài cây, ki được tính theo công thức sau: ni ki  .10 (2.2) N b) Xác định chỉ số IV%: Chỉ số IV% được xác định theo phương pháp của Daniel Marmillod (Vũ Đình Huề, (1984 [8]) và Đào Công Khanh, (1996 [11]) N %  G% IV %  (2.3) 2 Trong đó: N% là phần trăm số cá thể ở tầng cây cao của loài nào đó so với tổng số cây trên OTC G% là phần trăm tiết diện ngang của loài cây nào đó so với tổng tiết diện ngang của OTC Theo Daniel Marmillod, những loài cây nào có IV% > 5% mới thực sự có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm phần. Mặt khác, theo Thái Văn Trừng
20 (1978 [28]) trong một lâm phần, nhóm loài cây nào đó chiếm trên 50% tổng số cá thể của tầng cây cao thì nhóm loài đó được coi là nhóm loài ưu thế. Đó là những chỉ dẫn làm cơ sở quan trọng xác định loài và nhóm loài ưu thế. Cần tính tổng IV% của những loài có trị số này > 5% từ cao đến thấp và dừng lại khi  IV % đạt 50%. c) Đặc trưng về mức độ phong phú và đa dạng loài: Mức độ phong phú và đa dạng loài được đánh giá thông qua các chỉ tiêu định lượng, việc tính toán được thực hiện nhờ phần mềm Excel 2003 và SPSS 13.0 * Mức độ phong phú: Mức độ phong phú của loài được lượng hóa qua công thức: m R (2.4) N Trong đó: N là số cá thể của tất cả các loài m là số loài trong quần xã * Mức độ đa dạng loài: + Hàm số liên kết Shannon – Wiener: Đây là chỉ số đa dạng sinh học thường được vận dụng. Hàm số này được hai tác giả là Shannon và Weiner đưa ra năm 1949 dưới dạng: m H   pi log pi (2.5) i 1 Trong đó: ni là số lượng cá thể của loài i trong quần xã pi là tỷ lệ cá thể của loài i: pi = ni/N Hoặc: H  C N log N   ni log ni  (2.6) n Trong đó: C là hằng số: C = 2,302585 H = 0 khi quần xã chỉ có một loài duy nhất, vì khi đó N.logN =  ni log ni .Hmax = C.logN khi quần xã có số loài cao nhất và mỗi loài chỉ có