bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o bé nng nghöp vµ ptnn

Quanđiểm về cấu trỳc quần xó thực vật rừngTheo quan điểm của cỏc nhà lõm sinh, cấu trỳc rừng forest structure làsự sắp xếp tổ chức nội bộ của cỏc thành phần trong hệ sinh thỏi rừng mà qu

Phùng đình trung

nghiên cứu và so sánh một số đặc điểm về cấu trúc

và đa dạng loài của các trạng thái rừng

giàu ở Bắc và Nam đèo Hải Vân

Luận Văn thạc sỹ khoa học lâm nghiệp

Hà Tây, 2007

Phùng đình trung

nghiên cứu và so sánh một số đặc điểm về cấu trúc

và đa dạng loài của các trạng thái rừng

giàu ở Bắc và Nam đèo Hải Vân

Chuyên ngành: Lâm Học

Mã số: 60.62.60

Luận Văn thạc sỹ khoa học lâm nghiệp

Người hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Hải Tuất

Hà Tây, 2007

1.1 Quan điểm về cấu trúc quần xã thực vật rừng

Theo quan điểm của 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 [26] Cũng theo quan điểm này, Phùng Ngọc Lan (1986) [22] 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 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 thứ, cấu trúc tuổi, cấu trúc mật độ, cấu trúc theo mặt phẳng nằm ngang… Nhìn chung, nghiên cứu cấu trúc đã chuyển từ mô tả định tính sang phân tích định lượng dưới dạng mô hình toán học nhằm khái quát hoá các quy luật của tự nhiên Trong đó, các quy luật phân bố, tương quan của một số nhân tố điều tra được quan tâm nghiên cứu.

1.2.1.1 Quy lu ật phân bố số cây theo cỡ kính (N-D 1.3 )

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 [9]).

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 [5]) Còn Loestch (1973) đã dùng hàm Beta để nắn các phân bố thực nghiệm (dẫn theo Trần Cẩm Tú, 1999 [39]).

Diatchenko, Z.N sử dụng phân bố Gamma để biểu thị phân bố số cây theo cỡ đường kính lâm phần Thông Ôn đới 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 [9]).

Ngoài ra, một số tác giả sử dụng các hàm Hyperbol, họ đường cong Pearson, phân bố Poisson,… để mô phỏng qui luật phân bố này.

1.2.1.2 Quy lu ật phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N- H vn )

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) [31].

Có nhiều dạng hàm toán học khác nhau dùng để nắn phân bố N-H vn Việc sử dụng hàm nào tuỳ thuộc vào kinh nghiệm của từng tác giả, phụ thuộc vào đối tượng nghiên cứu cụ thể.

1.2.1.3 Quy lu ật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang

ng ực (H vn /D 1.3 )

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

H vn /D 1.3 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 [9]).

Các tác giả [11] Naslund, M (1929); Assmanm, E (1936); Hohenadl, W (1936); Prodan, M (1944); Meyer, H.A (1952) khi nghiên cứu quan hệ H/D đã

đề nghị các dạng phương trình:

2 2

1 d b d b

, 1

d b a

d h

b

d k

Petterson, H (1955) (dẫn theo Nguyễn Trọng Bình, 1996 [15]) đề xuất

sử dụng phương trình:

d

b a

b A

b d b d h Log

.

1

1

1.2.1.4 Tương quan giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực (D t /D 1.3 )

Tán cây là chỉ tiêu biểu thị không gian dinh dưỡng của cây và là chỉ tiêu quan trọng để xây dựng mô hình mật độ tối ưu cho lâm phần Giữa tán cây và đường kính luôn tồn tại mối quan hệ Qua nghiên cứu, các tác giả Erich (1928), Ahken.J.D (1948), Miller.J (1953)…(dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [7]) đều cho rằng, phương trình thể hiện tốt nhất mối quan hệ này là phương trình đường thẳng:

3 1

.D

b a

1.2.2 Ở Việt Nam

1.2.2.1 Quy lu ật phân bố số cây theo cỡ kính (N-D 1.3 )

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 Cụ thể:

Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] 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 (1975, 1982, 1990) [40], [41], [42] 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) [37] đã thử nghiệm dùng các hàm mũ, Logarit và phân bố Pearson để biểu thị cấu trúc số cây theo cấp kính của rừng

tự nhiên hỗn loài, kết quả cho thấy 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) [35] đã thử nghiệm một

số phân bố xác suất mô tả phân bố N-D 1.3 đều cho nhận xét là phân bố Weibull thích hợp nhất cho rừng tự nhiên ở Đắc Lắc.

Nguyễn Ngọc Lung (1991) [24] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên

ở Hương Sơn, Kon Hà Nừng và một số địa phương khác thấy rằng: phân bố

số cây theo cỡ đường kính tuân theo phân bố giảm kiểu Meyer ở rừng nguyên sinh và thường xuất hiện một đỉnh ngay sau cỡ đường kính nhỏ nhất và có thể

Vũ Tiến Hinh (1985, 1986, 1990) đã thử nghiệm một số phân bố lý thuyết để nắn phân bố N-D 1.3 một số loài cây trồng và đi đến kết luận: Phân

bố Weibull là phân bố thích hợp nhất.

Nhìn chung, khi xây dựng mô hình cấu trúc N-D 1.3 , 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, cũng tức là phải dựa vào qui luật vận động vốn có của rừng.

1.2.2.2 Quy lu ật phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N-H vn )

Các nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] 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.

Thái Văn Trừng (1978) [36] trong công trình nghiên cứu của mình đã đưa ra kết quả nghiên cứu cấu trúc tầng cây gỗ rừng loại IV.

Gần đây, một số tác giả như Bảo Huy (1993) [17], Đào Công Khanh (1996) [19] đã nghiên cứu phân bố N-H vn để tìm tầng tích tụ tán cây Các tác giả đều đi đến nhận xét chung là phân bố N-H vn có dạng một đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình răng cưa và mô tả thích hợp bằng hàm Weibull.

Lê Sáu (1996) [32] cũng đã sử dụng hàm Weibull để mô phỏng quy luật phân bố N-H vn ở rừng tự nhiên Kon Hà Nừng – Tây Nguyên và đi đến kết luận: Hàm Weibull rất phù hợp để mô phỏng phân bố N-H vn thực nghiệm.

Trần Cẩm Tú (1999) [39] khi nghiên cứu quy luật phân bố N-H vn 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-H vn , kết quả cho thấy hàm Weibull mô phỏng tốt cho quy luật cấu trúc N-H vn ở đây.

Nguyễn Thành Mến (2005) [25] sử dụng các hàm Weibull, Meyer và hàm Khoảng cách để mô phỏng quy luật phân bố N-H vn thực nghiệm ở các khu rừng tự nhiên lá rộng thường xanh sau khai thác ở Phú Yên, kết quả cho thấy hàm Meyer và hàm 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-H vn

1.2.2.3 Quy lu ật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang

ng ực (H vn /D 1.3 )

Quy luật tương quan giữa H/D là quy luật cơ bản và quan trọng trong

hệ thống các quy luật cấu trúc lâm phần Việc nghiên cứu mối quan hệ này có

ý nghĩa đặc biệt quan trọng và được nhiều tác giả quan tâm Có thể kể đến một số công trình nghiên cứu sau:

Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] khi nghiên cứu rừng tự nhiên nước ta đã thử nghiệm 5 dạng phương như sau:

2 2 1

0 a d a d a

d b a

d b a

d a d a a

3 3 2 2 1

0 a d a d a d a

Kết quả cho thấy, cả 5 dạng phương trình trên đều phù hợp, trong đó 2 phương trình (1.9) và (1.11) được chọn làm phương trình lập biểu cấp chiều cao.

Vũ Văn Nhâm (1988) [27] sử dụng phương trình (1.10) để xác lập quan

hệ H vn /D 1.3 cho lâm phần Thông Đuôi Ngựa làm cơ sở lập biểu thương phẩm.

Tương tự, Phạm Ngọc Giao (1995) [9], cũng sử dụng phương trình logarit một chiều (1.10) để mô tả mối quan hệ giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các lâm phần Thông Đuôi Ngựa.

Bảo Huy (1993) [17] khi nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng nửa rựng lá, rụng lá ưu thế Bằng Lăng đã thử nghiệm 4 dạng phương trình:

d b a

d b a

d b a

d b a

Kết quả lựa chọn được hàm (1.15) là phù hợp nhất.

Đào Công Khanh (1996) [19], Trần Cẩm Tú (1999) [39] đã chọn phương trình LogH vn = a + b.logD 1.3 để biểu diễn quan hệ H vn /D 1.3 cho rừng

tự nhiên hỗn loài ở Hương Sơn - Hà Tĩnh.

Hoàng Văn Dưỡng (2000) [7] đã sử dụng các dạng hàm (1.14), (1.15), (1.16) để nghiên cứu quan hệ H vn /D 1.3 cho các lâm phần Keo lá tràm ở một số tỉnh khu vực Miền Trung Kết quả, tác giả đã lựa chọn quan hệ dạng hàm (1.14) để biểu thị mối quan hệ H vn /D 1.3

Nguyễn Thành Mến (2005) [25] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thường xanh sau khai thác ở tỉnh Phú Yên đã sử dụng các hàm:

2 2 1

0 a d a d a

d b a

d b a

b

D a

kết quả cho thấy cả bốn hàm đều biểu thị tốt mối quan hệ này.

1.2.2.4 Tương quan giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực (D t /D 1.3 )

Vũ Đình Phương (1985) [28] đã thiết lập quan hệ D t /D 13 cho một số loài cây lá rộng, như Ràng ràng, Lim xanh, Vạn trứng, Chò chỉ ở lâm phần hỗn giao khác tuổi, qua đó tác giả khẳng định, quan hệ giữa D t với D 1.3 tuân theo dạng phương trình đường thẳng.

Nguyễn Ngọc Lung và các cộng sự (1985) [23] đã xây dựng biểu tỉa thưa tạm thời và biểu thể tích cây đứng tạm thời cho Keo lá tràm trên cơ sở xác lập mối quan hệ D t /D 1.3 và mối quan hệ giữa các nhân tố điều tra với thể tích thân cây.

Phạm Ngọc Giao (1995) [9] khi nghiên cứu mô hình động thái các lâm phần Thông đuôi ngựa khu vực Đông Bắc đã xây dựng mô hình động thái tương quan D t /D 1.3 và cho thấy chúng tồn tại dưới dạng đường thẳng.

Trần Cẩm Tú (1999) [39] cũng sử dụng phương trình đường thẳng để nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác ở Hương Sơn, Hà Tĩnh.

Nhìn chung, các tác giả trong nước khi xây dựng mối tương quan đều

có cùng quan điểm, tương quan D t /D 1.3 sử dụng phương trình đường thẳng là thích hợp nhất Trên cơ sở đó, dự đoán diện tích tán bình quân và xác định mật độ tối ưu cho từng lâm phần.

1.3 Nh ận thức về đa dạng sinh học

Đa dạng của sự sống trên trái đất từ lâu đã được con người tìm hiểu, khám phá và tiếp tục được bàn luận cho tới ngày nay Qua thời gian, nhận thức sơ khai về ĐDSH đã được hình thành, những thắc mắc: Đa dạng sinh học là gì? Điều gì tạo nên sự ĐDSH? Phân bố ĐDSH ra sao? Giá trị của nó là gì? đã dần có lời giải đáp.

Thuật ngữ ĐDSH (Biodiversity) xuất hiện đầu tiên trong bài viết của

Lovejoy (1980), Norse và McManus (1980), lúc này ĐDSH được hiểu là tổng

số các loài sinh vật đang tồn tại Sau đó, thuận ngữ này còn tiếp tục được nhắc đến và bàn luận nhiều trên các diễn đàn khoa học, như trong công trình của Wilson (1982), chương trình môi trường của Liên Hợp Quốc (1987)… cho tới khi Hội nghị thượng đỉnh thế giới về môi trường và phát triển bền vững ở Rio

De Janero Brazin diễn ra thì khái niệm hoàn chỉnh về ĐDSH mới được đưa ra.

Theo khái niệm này, ĐDSH được hiểu là “Sự phong phú của mọi cơ thể sống có từ tất cả các nguồn trong các hệ sinh thái trên cạn, dưới nước, ở biển

và mọi tổ hợp sinh thái mà chúng tạo nên”[30].

ĐDSH bao gồm 3 cấp độ:

+ Đa dạng di truyền (Genetic diversity): là sự phong phú những biến dị

trong cấu trúc di truyền của các cá thể bên trong loài hoặc giữa các loài, những biến dị di truyền bên trong hoặc giữa các quần thể.

+ Đa dạng loài (Species diversity): là sự phong phú của các loài được

tìm thấy trong các hệ sinh thái tại một vùng lãnh thổ nhất định thông qua việc điều tra, kiểm kê.

+ Đa dạng hệ sinh thái (Ecosystem diversity): là sự phong phú của các

kiểu hệ sinh thái khác nhau ở cạn cũng như dưới nước tại một vùng nào đó Trong đó, hệ sinh thái là hệ thống bao gồm sinh vật và môi trường tác động lẫn nhau mà ở đó thực hiện vòng tuần hoàn vật chất, năng lượng và trao đổi thông tin.

Sự phân bố đa dạng và phong phú về loài chịu ảnh hưởng bởi những điều kiện địa hình, khí hậu và môi trường (Diamond, 1988; Currie, 1991) ĐDSH vùng nhiệt đới sẽ cao hơn vùng ôn đới, nơi có bức xạ mặt trời cao, địa hình phức tạp sẽ cao hơn nơi có bức xạ mặt trời thấp, địa hình đồng nhất Chẳng hạn, ngay ở hai bên đèo Bạch Mã - Hải Vân, do sự khác biệt về khí hậu

mà ở phía Nam dễ dàng có thể tìm thấy các loài Bò xám, Khỉ đuôi dài, Hươu

Cà toong nhưng sang phía Bắc thì các loài này hoàn toàn vắng mặt Còn theo vĩ

độ, đối với tất cả các nhóm loài, đa dạng hệ sinh thái trên cạn cũng như dưới nước, tính đa dạng loài tăng từ hai cực trái đất về xích đạo, nhưng số lượng cá thể trong cùng một loài lại giảm đi (R.B Primach, 1993) [26].

ĐDSH còn mang những giá trị đặc biệt Theo ước tính, hàng năm ĐDSH cung cấp cho loài người một lượng sản phẩm có giá trị tương đương 33.000 tỷ USD Ở Việt Nam, năm 1995 thu nhập từ ĐDSH ước tính đạt 2 tỷ USD và cho đến cuối năm 2004 con số này đã lên tới gần 7 tỷ USD [30] Ngoài ra, ĐDSH còn thể hiện ở giá trị thẩm mỹ, giá trị đạo đức, giữ vai trò duy trì cân bằng hệ sinh thái, điều hoà khí hậu góp phần làm giảm thiên tai (hạn hán, lũ lụt,…), làm

cở sở cho sự sinh tồn trên trái đất, trong đó có loài người.

1.4 Nghiên c ứu Đa dạng sinh học khu hệ thực vật

Con người đã bắt đầu khám phá, tìm hiểu nguồn tài nguyên ĐDSH từ hai thế kỷ qua Tới nay, đã công bố nhiều công trình nghiên cứu về động vật và

thực vật của các tác giả trong và ngoài nước Tuy nhiên, dưới đây chỉ điểm qua một số công trình nghiên cứu hệ thực vật và thảm thực vật tiêu biểu liên quan đến nội dung nghiên cứu của đề tài.

1.4.1 Trên thế giới

Các công trình nghiên cứu về hệ thực vật đầu tiên trên thế giới bắt đầu xuất hiện vào thế kỷ 19 - 20, điển hình như: Thực vật chí Hồng Kông (1861), Thực vật chí Australia (1866), Thực vật chí vùng Tây Bắc và Trung tâm Ấn Độ (1874), Thực vật chí Ấn Độ, gồm 7 tập (1872), Thực vật chí Miến Điện (1877), Thực vật chí Malaysia (1922 - 1925), Thực vật chí Hải Nam (1972 - 1977), Thực vật chí Đông Nam (1977) Ở Nga, A.I Tolmachop (1928 - 1932) khi nghiên cứu hệ thực vật rừng nhiệt đới đưa ra nhận định, số loài trong một hệ thực vật thường là 1500 - 2000 loài (dẫn theo Nguyễn Bá Thụ, 1995 [34]).

1.4.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam, một số công trình nghiên cứu về thực vật mới chỉ bắt đầu xuất hiện từ nửa đầu thế kỷ XX Trong giai đoạn này, các công trình chủ yếu là của các tác giả người nước ngoài và được nghiên cứu theo hướng kiểm kê thành phần loài trên phạm vi không gian rộng lớn.

Trước hết, cần phải kể đến bộ Thực vật chí đại cương Đông Dương, gồm

7 tập của tác giả người Pháp Lecomte et al (1905 - 1952) Trong công trình này, tác giả đã kiểm kê được 7004 loài thực vật bậc cao có mạch, thuộc 1850 chi, 290 họ, trong đó có 64 chi đặc hữu chiếm 3% tổng số chi và 2084 loài đặc hữu, chiếm 17,5% tổng số loài (Nguyễn Nghĩa Thìn, 1990) Sau đó, dựa vào bộ sách này, năm 1965, T Pocs đã thống kê hệ thực vật miền Bắc Việt Nam có

5190 loài với tỷ lệ các loài đặc hữu cao, đồng thời, tác giả đi sâu phân tích cấu trúc hệ thống cũng như dạng sống và các yếu tố địa lý của hệ thực vật này [29].

Cũng trong cùng năm đó, trong công trình nghiên cứu ngành rêu (Bryophyta),

T Pocs đã công bố có 556 loài rêu ở Việt Nam.

Công trình đầu tiên, hoàn chỉnh nhất trong nghiên cứu thực vật ở Việt Nam là công trình “Thảm thực vật rừng Việt Nam” của cố GS.TS Thái Văn Trừng (1963 - 1978) [36] Dựa trên các công trình đã có trước đây kết hợp với nghiên cứu riêng của mình, tác giả đã thống kê được ở Việt Nam có 7004 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 1850 chi và 290 họ Đồng thời, tác giả cũng đã khẳng định ưu thế ngành hạt kín trong hệ thực vật Việt Nam với 6336 loài (90,9%), 1727 chi (93,4%), và 239 họ (82,7%) trong tổng số các taxon mỗi bậc.

Cũng theo hướng kiểm kê thành phần loài, sau này một số tác giả Việt Nam như Phan Kế Lộc trong công trình “Bước đầu thống kê số loài đã biết ở miền Bắc Việt Nam” đã thống kê được hệ thực vật miền Bắc Việt Nam có

5609 loài, thuộc 1660 chi và 240 họ Còn ở miền Nam, Phạm Hoành Hộ (1991 - 1993) [14] có công trình “Cây cỏ Việt Nam”, trong công trình này, tác giả đã thống kê được hệ thực vật miền Nam có 5609 loài.

Theo hướng nghiên cứu thực vật từng vùng, tập thể cán bộ phân viện nghiên cứu lâm nghiệp (1970) có công trình “Danh lục thực vật Cúc Phương”, trên diện tích 250 km 2 , tập thể tác giả đã thống kê được 1674 loài thực vật bậc cao có mạch Đến năm 1984, Nguyễn Tiến Bân và tập thể tác giả đã công bố kết quả nghiên cứu hệ thực vật Tây Nguyên trong công trình “Danh lục thực vật Tây Nguyên” với số loài đã kiểm kê được là 3201 loài Tiếp đến là công trình “Danh lục thực vật đảo Phú Quốc” của Phạm Hoành Hộ (1985) đã thống

kê được 793 loài thực vật bậc cao có mạch trên diện tích 562 km 2 Sau đó, năm

1990, Lê Trần Chấn với công trình “Góp phần nghiên cứu một số đặc điểm cơ bản của hệ thực vật Lâm Sơn”, tác giả đã thống kê được có 1261 loài trên diện tích 15 km 2 (dẫn theo Phạm Bình Quyền, Nguyễn Nghĩa Thìn, 2002 [29])

Gần đây nhất, Phạm Đình Đại (1995) [38, tr53-55] khi nghiên cứu hệ thực vật khu rừng Bạch Mã - Thừa Thiên Huế đã thống kê được 83 họ, 140

chi, 226 loài Trong đó ngành hạt kín (Magnoliophyta) chiếm ưu thế với 65

họ, 113 chi và 179 loài Còn vào năm 2000, tập thể tác giả trong và ngoài ngành lâm nghiệp [45] đã biên soạn cuốn sách “Tên cây rừng Việt Nam” nhằm phục vụ nhu cầu nghiên cứu và tìm hiểu cây rừng nước ta.

Như vậy, có thể thấy các công trình nghiên cứu về hệ thực vật và thảm thực vật ở Việt Nam giai đoạn nửa đầu và cuối thế kỷ 20 chỉ dừng lại ở việc thống kê thành phần loài trên phạm vi một vùng, khu vực nào đó Việc nghiên cứu ĐDSH, nhất là đa dạng thực vật bằng phương pháp định lượng còn là vấn

đề rất mới mẻ ở nước ta, tới nay chưa có công trình nào nổi bật Một phần bởi đây là vấn đề phức tạp, hơn nữa lại chưa có hệ thống lý luận hoàn chỉnh được đưa ra Do vậy mà các công trình nghiên cứu chỉ mang tính lý luận, khả năng ứng dụng còn rất hạn chế, thường là các đề tài nghiên cứu của sinh viên như công trình của Phạm Đức Hạ (1998), Đỗ Văn Cường (2005) là một ví dụ.

Chương 2

Đặc điểm khu vực nghiên cứu, mục tiêu,

phạm vi và giới hạn đề tài

2.1 Đặc điểm tự nhiờn khu vực nghiờn cứu

Đề tài tiến hành nghiờn cứu ở khu vực phớa Bắc đốo Hải Võn (đại diện là tỉnh Thừa Thiờn Huế) và phớa Nam đốo Hải Võn (đại diện là tỉnh Quảng Nam).

2.1.1 Thừa Thiờn Huế

2.1.1.1 V ị trớ địa lý

Thừa Thiờn Huế cú toạ độ địa lý từ 16 o đến 16,8 o độ vĩ bắc và 107,8 o đến 108,2 o độ kinh đụng Cú tổng diện tớch tự nhiờn là 505.399 ha, bao gồm 8 huyện và thành phố Huế, 150 xó, phường, thị trấn.

+ Phớa Bắc giỏp tỉnh Quảng Trị + Phớa Tõy giỏp với nước Lào + Phớa Nam giỏp thành phố Đà Nẵng + Phớa Đụng giỏp Biển Đụng

2.1.1.2 Địa hỡnh, địa thế

Địa hỡnh Thừa Thiờn Huế rất phức tạp Toàn bộ lónh thổ kộo dài theo phương Tõy Bắc - Đụng Nam, cả những dóy nỳi và vựng đồng bằng đều chạy song song với đường bờ biển và thấp dần từ Tõy sang Đụng Cú thể chia lónh thổ Tỉnh theo phương từ Tõy sang Đụng thành 4 vựng: vựng nỳi, vựng gũ đồi, vựng đồng bằng, vựng đầm phỏ và cồn cỏt ven biển

- Vựng nỳi: nằm ở phớa Tõy và phớa Nam chiếm 70% diện tớch của Tỉnh.

Phớa tõy là một đoạn trong dóy Trường Sơn với những đỉnh nỳi cao từ 500 đến 1000m Phớa Nam Tỉnh là dóy nỳi Bạch Mó xuất phỏt từ dóy Trường Sơn đõm ngang ra biển với những đỉnh nỳi cao trờn 1000m ngăn cỏch giữa Thừa Thiờn Huế với Đà Nẵng Đỉnh nỳi cao nhất trong dóy Bạch Mó cao 1780m (nỳi Mang).

- Vùng gò đồi: nằm ở phía sườn Đông của dãy Trường Sơn, địa hình

chuyển khá nhanh từ vùng núi qua vùng gò đồi xuống vùng đồng bằng nên đã tạo cho địa hình Thừa Thiên Huế độ dốc khá lớn.

- Vùng đồng bằng: Thừa Thiên Huế phần lớn nhỏ hẹp và chiếm khoảng

9,78% diện tích đất tự nhiên của Tỉnh, bị chia cắt thành từng mảnh bởi các dãy núi nhấp nhô ra sát biển và mạng lưới dày đặc có độ dốc lớn.

2.1.1.3 Khí h ậu, thuỷ văn

- Khí hậu: Chế độ khí hậu Thừa Thiên Huế diễn biến rất phức tạp theo

thời gian và không gian, khí hậu phân hóa theo từng vùng và đặc trưng cho chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm và mang đậm nét vùng chuyển tiếp khí hậu giữa hai miền Nam - Bắc nước ta.

+ Chế độ nhiệt: lượng bức xạ hàng năm đạt 70 - 85 Kcal/cm² Nhiệt độ không khí trung bình hàng năm là 25ºC, cao nhất là tháng 8 (28,5ºC), thấp nhất là tháng 1 và 12 (20,3ºC).

+ Chế độ ẩm: độ ẩm trung bình năm tại Huế là 87,6%, thấp nhất vào tháng 7 và tháng 8 (80%), cao nhất vào tháng 11 và tháng 12 (93%).

+ Chế độ mưa: lượng mưa trung bình năm được ghi nhận là 3,400mm, phân bố không đều ở các vùng Mưa từ tháng 9 đến tháng 12 chiếm trên 70% tổng lượng mưa cả năm Lượng mưa trung bình thấp nhất vào tháng 3 (13,1mm), cao nhất vào tháng 10 (1.527mm) Số ngày mưa bình quân 112 ngày/năm.

- Thuỷ văn:

+ Sông suối: Các con sông chính trong vùng là sông Hương, sông Bồ, sông Ô Lâu, sông Truồi và sông Nong Sông Hương là hệ thống sông quan trọng nhất, nó bao gồm 28 con sông lớn nhỏ khác nhau hợp thành.

+ Đặc điểm dòng chảy trên các sông: Phần lớn các con sông này ngắn với nhiều ghềnh thác, tốc độ dòng chảy mạnh và các cửa sông hẹp Sông Tả Trạch, Hữu Trạch và sông Bồ chảy từ phía Đông đổ vào biển Nam Trung

Quốc Nhiều nhánh khe, suối sơ cấp và thứ cấp ở khu vực thượng nguồn thường bị cạn kiệt như là hậu quả của mùa khô, lượng mưa cục bộ ở các vùng khác nhau, khả năng giữ nước thấp ở vùng các khu vực thượng lưu bị suy thoái Lưu lượng dòng chảy lớn nhất vào mùa mưa đạt tới 5.500m 3 /s, lưu lượng dòng chảy nhỏ nhất vào mùa khô chỉ đạt 7m 3 /s.

2.1.1.4 Điều kiện đất đai

Đất ở Thừa Thiên Huế chủ yếu là đất feralit vàng nhạt phát triển trên đá Granít (a), Phiến thạch sét (s) và phù sa cổ (p), có thành phần cơ giới thịt cát pha.

2.1.1.5 Hi ện trạng tài nguyên rừng

Số liệu về hiện trạng tài nguyên rừng được thu thập trên cơ sở kế thừa kết quả điều tra của Viện điều tra Quy hoạch (tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2005) [4].

Bảng 2.1 Di ện tích đất tự nhiên và đất rừng tỉnh Thừa Thiên Huế

2.1.2 Quảng Nam

2.1.2.1 V ị trí địa lý

Quảng Nam có tọa độ địa lý từ 15,3 o đến 15,7 o độ vĩ Bắc và 108,2 o đến 108,4 o độ kinh Đông Có tổng diện tích tự nhiên là 1.040.514 ha gồm 15

huyện, 2 thị xã với 225 xã, phường, trị trấn.

+ Phía Bắc giáp thành phố Đà Nẵng và tỉnh Thừa Thiên Huế + Phía Tây giáp nước Lào

+ Phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi và Kon Tum + Phía Đông giáp biển Đông.

2.1.2.2 Địa hình, địa thế

Địa hình có thể được chia thành 3 vùng: vùng núi, vùng đồi, vùng đồng bằng và cát ven biển.

- Vùng núi: có diện tích là 693.862 ha, chiếm 66,6% diện tích tự nhiên

toàn tỉnh Phân làm 2 kiểu địa hình phụ:

+ Vùng núi trung bình: diện tích 286.906 ha, độ dốc bình quân 25 – 30 o ,

độ cao bình quân 900 - 1000m, nhiều khu vực có độ dốc > 35 0 Trong vùng có một số đỉnh cao đại diện như ngọn LaDee: 1.874m, Ngọc PengPeck: 1.728m, đặc biệt là ngọn Ngọc Lum Heo: 2.045m nối thành một dãy núi dài tới núi Ngọc Linh cao 2.598m.

+ Vùng núi thấp: diện tích 406.581 ha, chiếm 59% diện tích đất núi, độ dốc bình quân 20 – 25 o , độ cao bình quân 500 - 550m.

- Vùng đồi: diện tích 210.248 ha, chiếm 20,2% diện tích tự nhiên toàn tỉnh.

Đây là vùng chuyển tiếp giữa vùng núi và vùng đồng bằng bao gồm những dãy đồi thấp tiếp nối nhau, độ dốc bình quân 15-25 o , độ cao bình quân 200-250m.

- Vùng đồng bằng và vùng cát: có diện tích 111.294ha, chiếm 10,8%

diện tích tự nhiên của tỉnh.

2.1.2.3 Khí h ậu, thuỷ văn

Theo tài liệu các trạm khí tượng thuỷ văn tỉnh Quảng Nam cung cấp, đặc điểm khí hậu thuỷ văn tỉnh Quảng Nam như sau:

- Khí hậu: Khí hậu Quảng Nam mang đặc trưng của khí hậu nhiệt đới

gió mùa với lượng bức xạ dồi dào, nhiệt độ cao và lượng mưa khá lớn.

+ Chế độ nhiệt: Tổng nhiệt độ năm trung bình của tỉnh Quảng Nam 9.000 o , nhiệt độ bình quân năm 24 - 25 o C, biên độ nhiệt giữa ngày và đêm từ

- Thủy văn:

+ Sông suối: Phía Bắc tỉnh bao gồm sông Vu Gia và sông Thu Bồn, đó

là 2 sông lớn nhất của tỉnh Quảng Nam, diện tích lưu vực: 9.000 km 2 , chiếm gần 90% diện tích tự nhiên toàn tỉnh Đặc biệt có con sông Trường Giang, đây

là con sông duy nhất cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp và phục vụ đời sống sinh hoạt cho nhân dân vùng ven biển.

+ Đặc điểm dòng chảy trên các sông có hai mùa rõ rệt:

 Mùa kiệt: gồm 9 tháng, từ tháng 1 đến tháng 9.

 Mùa lũ: gồm 3 tháng, từ tháng 10 đến tháng 12.

Tính trung bình nhiều năm, dòng chảy 3 tháng mùa lũ chiếm tới 70% tổng lượng dòng chảy năm Những năm mưa nhiều, dòng chảy mùa lũ chiếm 80%, ngược lại những năm mưa ít chỉ chiếm khoảng 30% dòng chảy năm.

2.1.2.4 Địa chất, thổ nhưỡng

- Đá mẹ: Quảng Nam có gần 90% diện tích đất thuộc nhóm Feralit

được kiến tạo bởi nền vật chất nhóm đá sét và biến chất (s), nhóm đá cát kết (c), nhóm đá granit (a), nhóm đá Bazan (K), nhóm mẫu chất phù sa cổ (F o ) Trong đó đá sét và biến chất, đá granit là 2 nhóm đá chủ yếu chiếm 61% tổng diện tích các dạng đất của tỉnh Các nhóm đá này đã tạo nên những loại đất chủ yếu chi phối tiềm năng đất lâm nghiệp của tỉnh.

+ Diện tích và phân bố các dạng đất: qua kết quả điều tra cho thấy tỉnh Quảng Nam có 219 dạng đất nằm trong 38 nhóm dạng đất chính khác nhau.

* Nhóm dạng đất núi: nhóm đất núi có tổng diện tích: 693.862 ha, chiếm 66,6% diện tích tự nhiên của tỉnh, đất đai đa dạng, phong phú, phân bố

ở độ cao > 700m dọc theo biên giới Việt Lào, phía Bắc huyện Đông Giang, Tây Giang, Nam Giang, Phước Sơn, Nam Trà My và thượng nguồn sông Vu Gia Tính chất đặc trưng của loại đất này biểu hiện ở chỗ tỷ lệ mùn cao hơn đất đồi và tăng theo độ cao Độ dày tầng đất núi cũng mỏng hơn đất đồi do cường độ phong hoá yếu mà xói mòn lại mạnh hơn, cho nên cần đầu tư trồng rừng phòng hộ để giữ đất, giữ nước vùng thượng nguồn.

* Nhóm dạng đất đồi: nhóm dạng đất đồi có diện tích 210.248 ha, chiếm 20,2% tổng diện tích các dạng đất của tỉnh phân bố chủ yếu ở các huyện vùng đồi: Tiên Phước, Tam Kỳ, Hiệp Đức, Quế Sơn, Duy Xuyên Quá trình feralit chiếm ưu thế nên đất thường có màu vàng đỏ, nâu vàng, vàng nhạt, tiếp đó là quá trình rửa trôi bạc màu tạo ra đất xói mòn trơ sỏi đá.

* Nhóm dạng đất đồng bằng: nhóm dạng đất đồng bằng của tỉnh gồm 111.294 ha, chiếm 10,8% Phân bố chủ yếu dọc bờ biển tỉnh Quảng Nam.

Đặc điểm hình thành chủ yếu của đất đồng bằng là đất thủy thành, không có quá trình Feralit hoặc có ở mức độ Feralit không rõ.

Tóm l ại: ở mỗi khu vực phía Bắc (Huế) và Nam (Quảng Nam) đèo Hải

Vân đều có những đặc điểm riêng về điều kiện tự nhiên, những đặc điểm này

đã tạo lên sự khác biệt về khu hệ thực vật (cấu trúc thảm thực vật và mức độ

đa dạng thực vật) giữa hai vùng Sự khác biệt này sẽ được đánh giá cụ thể và chi tiết trong chương kết quả nghiên cứu.

2.2 M ục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát là ứng dụng một số phương pháp sinh thái học định

lượng (Quantitative ecology) để nghiên cứu và phát hiện những khác biệt về

cấu trúc và đa dạng loài ở 2 khu vực Bắc và Nam đèo Hải Vân nhằm làm sáng

tỏ hơn về lý luận hình thành và phát triển của hệ thực vật nói chung và thực vật rừng nói riêng theo hướng Bắc Nam của dãy Trường Sơn ở nước ta Cũng

từ những kết quả nghiên cứu này gợi mở những hướng quản lý và sử dụng bền vững của các trạng thái rừng giầu ở cả 2 khu vực.

2.3 Ph ạm vi và giới hạn của đề tài

2.3.1 Khu vực nghiên cứu

Mạng lưới bố trí thí nghiệm thuộc hệ thống các ô định vị nghiên cứu sinh thái của Viện Điều tra Quy hoạch rừng ở khu vực Bắc và Nam đèo Hải Vân Cụ thể:

+ Bắc đèo Hải Vân: thuộc số hiệu ô định vị 100_73B, tiểu khu 1176, trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế.

+ Nam đèo Hải Vân: thuộc số hiệu ô định vị 107_73, tiểu khu 350a, trên địa bàn huyện Nam Quang, tỉnh Quảng Nam.

2.3.2 Đối tượng nghiên cứu

Các lô rừng tự nhiên ở trạng thái rừng giầu (IV) thuộc hệ thống các ô định vị nghiên cứu sinh thái, khu vực Bắc và Nam đèo Hải Vân Cụ thể đặc điểm đối tượng nghiên cứu được mô tả ở bảng 2.5.

Bảng 2.5. Đặc điểm đối tượng nghiên cứu

+ Rừng thuộc vườn Quốc gia Bạch Mã, diễn thế rừng ổn định, xu

hướng diễn thế thứ sinh.

+ Rừng giầu, trữ lượng cao, cây tái sinh mục đích phát triển mạnh.

+ Rừng được bảo vệ nghiêm ngặt.

+ Trước đây rừng được bảo vệ

tốt, nhưng hiện nay rừng bị tác động, diễn thế rừng có chiều hướng tiêu cực + Rừng giầu, trữ lượng cao, cây tái sinh mục đích phát triển mạnh + Rừng bị chặt phá bừa bãi.

Nguồn: (1) Nguyễn Thiện Căn (4/2005), viện Điều tra Quy hoạch rừng.

(2) Trần Đình Hoan (8/2004), viện Điều tra Quy hoạch rừng

Chương 3 Nội Dung và Phương pháp nghiên cứu

3.1 N ội dung nghiờn cứu

Căn cứ vào đặc điểm của đối tượng nghiờn cứu, mục tiờu, phạm vi và giới hạn của đề tài, nội dung nghiờn cứu được xỏc định như sau:

3.1.1 Nghiờn cứu đặc điểm cấu trỳc rừng

3.1.1.1 Phõn loại và so sỏnh cỏc trạng thỏi rừng 3.1.1.2 Phõn chia loại hỡnh xó hợp thực vật 3.1.1.3 Quy luật cấu trỳc đường kớnh và chiều cao

 Nghiờn cứu và so sỏnh quy luật phõn bố số cõy theo đường kớnh (N-D 1.3 ), chiều cao (N-H vn ) ở hai khu vực phớa Bắc và Nam đốo Hải Võn

 Nghiờn cứu và so sỏnh quy luật phõn bố số loài theo đường kớnh (N L -D 1.3 ), chiều cao (N L -H vn ) ở hai khu vực phớa Bắc và Nam đốo Hải Võn

3.1.1.4 Quy luật tương quan

 Nghiờn cứu và so sỏnh quy luật tương quan giữa đường kớnh ngang ngực

và chiều cao (H vn /D 1.3 ) ở hai khu vực phớa Bắc và Nam đốo Hải Võn

 Nghiờn cứu và so sỏnh quy luật tương quan giữa đường kớnh tỏn và đường kớnh ngang ngực (D t /D 1.3 ) ở hai khu vực phớa Bắc và Nam đốo Hải Võn

3.1.2 Nghiờn cứu mức độ đa dạng loài

3.1.2.1 Chỉ số phong phỳ của loài 3.1.2.2 Chỉ số đa dạng sinh học + Hàm số liờn kết Shannon – Wiener + Chỉ số Simpson

+ Chỉ số hợp lý + Tớnh chỉ số đa dạng dạng sinh học bằng lý thuyết thụng tin 3.1.2.3 So sỏnh mức độ đa dạng loài giữa hai khu vực Bắc và Nam đốo Hải Võn

3.2 Ph ương pháp nghiên cứu

3.2.1 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 mối 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.

Nhìn chung, sự vận động và biến đổi của rừng thay đổi theo từng giai đoạn Ở giai đoạn còn non, ít có sự cạnh tranh và đảo thải tự nhiên nhiều 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 nhau về ánh sáng, độ ẩm, chất dinh dưỡng nên xuất hiện sự phân hoá và tỉa thưa tự nhiên, làm cho cấu trúc rừng ngày càng trở nên phức tạp, số lượng cây trong cùng loài giảm xuống, thậm trí 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 thực vật mới dần ổn định.

Có thể thấy, trong quá trình tiến hoá, chọn lọc tự nhiên của tất cả các thành phần rừng là tất yếu và luôn diễn ra, lặp đi lặp lại nhiều lần theo chiều hướng nhằm tiến tới hệ sinh thái rừng có cấu trúc ổn định với tính đa dạng thực vật là 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 hoá 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 hoá 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.

3.2.2 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 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, các bước như sau:

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 ÔĐVNCST là 100 ha (1000 1000m) Lấy 1/4 diện tích OĐVNCST phía Đông Bắc (diện tích 25ha) làm ô điều tra cơ bản (OĐTCB), ranh giới ô được

đo đạc bằng địa bàn 3 chân (hình 3.1) Trên đó, tiến hành thiết lập mạng lưới

ô vuông (50 50m) để phân chia các lô trạng thái rừng (hình 3.2).

Hình 3.2, OĐTCB được phân thành 3 trạng thái rừng (III A , III B , IV A ), ranh giới giữa các trạng thái là các đường đứt nét Ở sơ đồ trên, sự phân chia trạng thái rừng chỉ mang tính chất minh hoạ Trong thực tế, trên 1 OĐTCB có thể thuộc cùng một trạng thái.

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 1ha (100m 100m), ranh giới ô được đo bằng địa bàn 3 chân, sai số khép kín cho phép là 1/200.

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 phân OĐĐ có diện tích 400m 2 (20m 20m) (hình 3.3).

8.01

3 – IVA 6.4

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 D 1.3  6 cm) Trên hệ thống các OĐĐ (3 ô), ở mỗi ô, trong các phân ô lẻ (1, 3,…, 25) tiến hành xác định tên cây, điều tra đường kính ngang ngực (D 1.3 ), chiều cao vút ngọn (H vn ), chiều cao dưới cành (H dc ), đường kính tán lá (D t ) và phân cấp phẩm chất, còn lại ở các phân ô chẵn (2, 4,…, 24) chỉ xác định tên cây, điều tra đường kính ngang ngực và phân cấp phẩm chất.

Kết quả điều tra ghi vào bảng 3.1.

Bảng 3.1. 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 OĐĐ

Số hiệu cây

Tên cây

Mục đích của việc sàng lọc và xử lý số liệu thô nhằm thu được nguồn

số liệu có độ chính xác cao, phản ánh khách quan quy luật của tổng thể.

Trước khi đưa số liệu vào phân tích, toàn bộ phần tử quan sát bị nghi ngờ trong quá trình thu thập số liệu sẽ bị loại bỏ Cách làm như sau:

Gọi X là trị số quan sát bình quân; S là sai tiêu chuẩn mẫu; X i là giá trị

Toàn bộ các giá trị quan sát X i  X  3 S và X i  X  3 S sẽ bị loại bỏ.

Trong phạm vi của đề tài, việc sàng lọc và xử lý số liệu thô được tiến hành khi nghiên cứu các quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính và cỡ chiều cao.

3.2.3.2 Nghiên c ứu đặc điểm cấu trúc rừng

A Phân loại và so sánh kết quả phân loại trạng thái rừng

a Phân loại trạng thái rừng hiện tại

Đề tài sử dụng phương pháp phân loại của Loetschau (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:

+ Trạng thái rừng IIIA 1 : rừng bị khai thác kiệt, cấu trúc bị phá vỡ hoàn toàn Độ tàn che < 0,3; G < 10m 2

/ha, M = 135 - 180m 3

/ha + Trạng thái IIIB: rừng chỉ bị tác động nhẹ, kết cấu rừng chưa bị phá

vỡ, có 2 tầng trở lên, quần tụ khép tán, G = 21-25m 2

/ha, M = 180-230m 3

/ha + Trạng thái rừng IV: rừng nguyên sinh hoặc thứ sinh nhiều tầng, rừng giàu trữ lượng, có đủ các cấp kính, G > 25m 2

/ha, M > 230m 3

/ha.

b So sánh kết quả phân loại trạng thái rừng ở Bắc và Nam đèo Hải Vân

Đề tài sử dụng phương pháp phân tích khác biệt (Discriminatory

analysis) để so sánh sự khác biệt giữa trạng thái rừng ở hai khu vực phía Bắc

và Nam đèo Hải Vân dựa trên các dấu hiệu quan sát đã biết Nội dung phương pháp như sau:

Giả sử có hai mẫu Y 1 và Y 2 cần so sánh, với các dấu hiệu quan sát tương ứng với từng mẫu là X 1i và X 2i Khi đó, sự khác biệt giữa hai mẫu có thể được phân lập dựa vào hàm tách biệt đường thẳng mang tên Fisher.

Hàm này có dạng: Y  b 1 X 1  b 2 X 2   b i X 1 (3.2) Trong đó: X i là các biến quan sát; b i là các hệ số.

Để tách 2 mẫu quan sát thì phương trình tách biệt của 2 mẫu có dạng:

Mẫu 1: Y 1 = b 11 X 11 + b 12 X 12 + b 13 X 13 + … + b 1i X 1i (3.3) Mẫu 2: Y 2 = b 21 X 21 + b 22 X 22 + b 23 X 23 + … + b 2i X 2i (3.4) Trong đó: X 1i , X 2i là các biến quan sát; b 1i và b 2i là các hệ số.

Gọi d  Y 1  Y 2 là khoảng cách giữa trung bình của 2 hàm trên và d i là khoảng cách giữa các trung bình dấu hiệu quan sát ở 2 mẫu tức là: d i  X 1 i  X 2 i Cần xác định b i sao cho khoảng cách d được tăng lên nhưng đồng thời tổng biến động của Y k (k = 1, 2) đối với trung bình của nó có khả năng bé nhất Điều này có thể được thực hiện nhờ phần mềm SPSS 13.0 với trình lệnh

Analyze\Classify\Discriminant [44].

Hiệu lực của hàm tách biệt được kiểm tra bằng tiêu chuẩn Wilks Lambda thông qua  2

Nếu Sig của  2

≤ 0,05 thì 2 mẫu đem so sánh là khác nhau và ngược lại Sig của  2

> 0,05 thì 2 mẫu là không có sự sai khác rõ rệt.

B Tổ thành loài cây

a Phân chia loại hình xã hợp thực vật

Để xác định tổ thành loài cây, đề tài sử dụng phương pháp xác định mức độ quan trọng (Important Value- IV) của Daniel Marmillod, Vũ Đình

(3.5)

Trong đó: IV i % : là tỷ lệ tổ thành (độ quan trọng) của loài i.

N i % : là % theo số cây của loài i trong QXTVR.

G i % : là % theo tổng tiết diện ngang của loài i trong QXTVR.

Theo Daniel Marmillod, loài cây nào có IV i > 5% là loài có ý nghĩa về mặt sinh thái Và theo Thái Văn Trừng (1978) [36], nhóm dưới 10 loài cây có tổng IV i % > 50% tổng cá thể tầng cây cao thì chúng được coi là nhóm loài ưu thế (còn gọi là ưu hợp thực vật) Do đó, nhóm loài ưu thế hình thành nên các loại hình xã hợp thực vật được xác định như sau:

+ Tính toán trị số IV i % cho từng loài.

+ Xác định loài ưu thế: loài có trị số IV i % > 5%.

+ Xác định ưu hợp: tập hợp các loài ưu thế (i  10 loài) có IV i % > 50%.

b Phân bố số loài theo công thức tổ thành IV%

Để làm rõ quy luật phân bố này, đề tài sử dụng công thức thực nghiệm của Brooks và Carruther:

n

m

x x

k max  min

Trong đó: n là số loài cây; m là số tổ cấp tổ thành được chia; k là cự ly

tổ cấp tổ thành; x max , x min là trị số quan sát IV% lớn nhất và bé nhất

Từ số tổ và cự ly tổ cấp tổ thành đã xác định, lập bảng phân bố tần số thực nghiệm và xác lập phân bố số loài theo cấp tổ thành cho từng khu vực.

C Quy luật cấu trúc đường kính và chiều cao

Bao gồm quy luật phân bố số cây và số loài theo cỡ đường kính và chiều cao Phương pháp mô phỏng theo các bước: thiết lập dãy phân bố thực nghiệm, căn cứ vào dạng phân bố cụ thể, lựa chọn hàm phân bố lý thuyết hợp lý để mô phỏng cấu trúc rừng Các hàm lý thuyết được đề tài thử nghiệm:

Hàm phân bố có dạng: F(x) = 1 - e   X 

(3.9)

Với: : đặc trưng cho độ nhọn của phân bố

: đặc trưng cho độ lệch của phân bố ( <3 phân bố có dạng lệch trái,  >3 phân bố có dạng lệch phải,  = 3 phân bố có dạng đối xứng)

Giá trị  và  được ước lượng nhờ sự trợ giúp của phần mềm SPSS [43].

0 x víi

).

1 )(

1 ( ) (

1

x

x F

1 ( )

x

Bằng phương pháp tối đa hợp lý có thể xác định được tham số của phân

bố khoảng cách như sau:

o

x f

f n

.

) ( 1

f

f f

1

2 2

Trong đó: f t là tần số thực nghiệm ở từng cỡ kính; f l là tần số lý thuyết, nếu f l < 5 thì ghép tổ; m là số tổ sau khi gộp.

- Nếu  2

n >  2 0.1(k = m - 3) hoặc  2

0.5(k = m - 3) thì giả thuyết bị bác bỏ, nghĩa

là phân bố lý thuyết không phù hợp với phân bố thực nghiệm.

- Nếu  2

n ≤  2 0.1(k = m - 3) hoặc  2

0.5(k = m - 3) thì chấp nhận giả thuyết, nghĩa

là phân bố lý thuyết phù hợp với phân bố thực nghiệm.

* Tiêu chuẩn kiểm tra Kolmogorov - Smirnov (K-S) Việc đánh giá mức độ phù hợp giữa phân bố lý thuyết và thực nghiệm ngoài tiêu chuẩn  2

- một tiêu chuẩn có độ sắc sảo cao, người ta có thể dùng một số tiêu chuẩn khác có độ sắc sảo thấp hơn nhưng lại phù hợp cho nghiên cứu về mặt sinh thái rừng Trong số đó có tiêu chuẩn phi tham số của Kolmogorov - Smirnov Vì vậy, trong đề tài ngoài việc sử dụng tiêu chuẩn  2

, tiêu chuẩn này cũng được sử dụng mang tính chất bổ sung để kiểm tra trong những trường hợp mà tiêu chuẩn  2

không thoả mãn.

Tiêu chuẩn Kolmogorov - Smirnov [46] là tiêu chuẩn phi tham số, được sử dụng để kiểm tra giả thuyết về luật phân bố của đại lượng quan sát theo một hàm lý thuyết nào đó Cơ sở để chấp nhận hay bác giả thuyết về luật phân bố là dựa vào sự khác biệt giữa tần số quan sát thực tế và lý thuyết Cụ thể, trình tự các bước tiến hành kiểm tra như sau:

Giả thuyết: H o : Tuân theo luật phân bố (Weibull, Khoảng cách,…)

H 1 : Không tuân theo luật phân bố (Weibull, Khoảng cách,…)

Mức ý nghĩa để kiểm tra giả thuyết là 

Để kiểm tra giả thuyết:

- Lập dãy tần số phân bố thực nghiệm (cột 2).

- Xác định tần số luỹ tích thực nghiệm (cột 3) và tần suất luỹ tích thực nghiệm (cột 4).

- Trên cơ sở dãy tần số quan sát lập ở cột 2, dự đoán hàm phân bố lý thuyết và lập dãy phân bố tần số lý thuyết theo dạng hàm đó (cột 5) Sau đó,

xác định tần số luỹ tích lý thuyết (cột 6), tần suất luỹ tích lý thuyết (cột 7) và

độ lệch (cột 8).

- Tính toán giá trị thống kê K-S (D n ), là giá trị tại đó D n = max f o - f e 

- Bước tiếp theo, xác định giá trị D n tra bảng Với mức ý nghĩa = 0,01, giá trị D n  1 , 63 / n (áp dụng khi n  35).

Bảng 3.2 Phân b ố tần số, tần suất luỹ tích thực nghiệm, lý thuyết và độ lệch

X (D 1.3 , H vn ) f t F t f e = F t / n t f l F l f o = F l / n l f o - f e 

Nếu: D n tính toán  D tra bảng thì H o +

Ngược lại, D n tính toán > D tra bảng thì H o - , tức H 1 +

d Xác định chỉ số đồng đều của các loài theo kích cỡ (K)

Sau khi thiết lập được phân bố số loài theo cỡ đường kính và chiều cao, tiến hành tính toán chỉ số đồng đều của các loài theo kích cỡ Nội dung của phương pháp như sau:

+ Phương sai (độ đồng đều) của phân bố được xác định theo công thức:

i i i

i

m m

X m X

m S

2

.

(3.16)

2

 S

K: là chỉ số đồng đều Nếu K = 1 thì mức độ đồng đều là cao nhất, K càng nhỏ hơn 1 thì mức độ đồng đều càng thấp.

D Quy luật tương quan

a Tương quan giữa chiều cao với đường kính ngang ngực (H vn /D 1.3 )

Giữa H vn và D 1.3 của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt chẽ và được biểu thị bằng nhiều dạng phương trình toán học khác nhau Tuy nhiên, trong nội dung đề tài tiến hành thử nghiệm với bốn dạng phương trình như sau:

) ln(

D

b a

b Mô phỏng quan hệ giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực (D t /D 1.3 )

Đường kính tán là chỉ tiêu quan trọng để xác định không gian dinh dưỡng cho từng cây Để mô phỏng mối quan hệ này, đề tài sử dụng dạng phương trình đường thẳng.

3.2.3.3 Đặc trưng về mức độ phong phú và đa dạng

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.

B Mức độ đa dạng loài

a Hàm số liên kết Shannon - Wiener

Hàm số này được Shannon và Wiener đưa ra năm 1949 dưới dạng:

p H

C H

1 10

Trong đó: C là hằng số, C = 2,302585; p i là tổ thành của loài i, p i = n i /n;

s là số loài trong quần xã.

n D

1 2

1

1

c Phương pháp tính đa dạng bằng lý thuyết thông tin

Brillouin đã đưa ra công thức sau:

!

!

!

! log

n n

n

C H

1 10

! lg

s

n s

n

n N

C H

n r s n N

Nếu chỉ số đa dạng tương đối của quần xã được xác định cho mẫu ngẫu nhiên thì chỉ số hợp lý tương đối được tính như sau:

max '

' /

Trong đó: C = 2.302585, s là số loài trong quần xã.

3.2.3.4 So sánh v ề đặc điểm cấu trúc và mức độ đa dạng loài giữa hai khu

v ực Bắc và Nam đèo Hải Vân

A So sánh về đặc điểm cấu trúc

So sánh đặc điểm cấu trúc bao gồm hai nội dung: so sánh phân bố số cây và phân bố số loài giữa hai khu vực phía Bắc và Nam đèo Hải Vân Để làm được điều này, đề tài sử dụng phương pháp so sánh hai mẫu độc lập theo tiêu chuẩn của Kolmogorov – Smirnov Nội dung phương pháp như sau:

Bước 1: Xác định D  theo công thức:

1

max

n

F n

F

Trong đó: F 1 , F 2 và n 1 , n 2 là tần số tích luỹ và dung lượng ở mẫu 1 và mẫu 2

Bước 2: Xác định D    theo công thức:

   

2 1

2 1

.n

n

n n K



Khi so sánh hai mẫu, đề tài lựa chọn K (0,05) = 1,36.

+ D   D   H o  , tức cấu trúc rừng ở 2 mẫu chưa thể hiện sự khác biệt + D   D   H o  , H 1  , nghĩa là cấu trúc rừng ở 2 mẫu có sự khác biệt.

B So sánh về mức độ đa dạng loài

Đề tài sử dụng tiêu chuẩn T của Student để so sánh mức độ đa dạng loài giữa hai khu vực Bắc và Nam đèo Hải Vân, công thức so sánh có dạng:

) ( )

2 1

H D H D

H H T





Trong đó: H 1 , H 2 : là chỉ số đa dạng Shannon-Wiener ở khu vực 1 và 2.

D(H 1 ), D(H 2 ): là phương sai của H 1 và H 2

2 1

2

1 2

2 1 ln

) (ln )

(

j j j

i j

n

s n

p p p

p H

Trong công thức trên: p i là tổ thành của loài i, p i = n i /n.

s j là số loài trong khu vực j (j=1-2).

n j là tổng số cá thể của khu vực j (j=1-2).

Giá trị bậc tự do K tra bảng là:

2 2 2 1 1 2

2 2 1

/ ) ( /

) (

) ( ) (

n H D n H D

H D H D K





Nếu: T > t /2 có sự khác biệt về mức độ đa dạng loài giữa hai khu vực

T < t /2 có sự khác biệt về mức độ đa dạng loài giữa hai khu vực

Sơ đồ tóm tắt mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên Cứu

Nghiờn cứu và phỏt hiện sự khỏc biệt về cấu trỳc và đa dạng loài ở 2 khu vực Bắc và

Nam đốo Hải Võn Từ những kết quả nghiờn cứu này gợi mở những hướng quản lý và sử

dụng bền vững của cỏc trạng thỏi rừng giầu ở cả 2 khu vực.