nghiên cứu động thái cấu trúc quần thể ươi (scaphium macropodum) tại khu vực nam trung bộ việt nam, làm cơ sở đề xuất phương án bảo tồn

Một trong các nội dung quan trọng của Đề tài là nghiên cứu định lượng đa dạng sinh học quần xã thực vật, cấu trúc, động thái các quần thể cây Ươi, tạo cơ sở dữ liệu và khoa học cho đề xu

NGUYỄN ĐỨC LONG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI CẤU TRÚC QUẦN THỂ CÂY ƯƠI (SCA PHIUM MACRO PODUM) TẠI KHU VỰC NAM TRUNG BỘ VIỆT NAM, LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN BẢO TỒN

Chuyên ngành: Lâm học

Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thái Nguyên - 2010

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỘT SỐ KÝ HIỆU DÙNG TRONG ĐỀ TÀI

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 9

2 Mục tiêu của đề tài 10

2.1 Về mặt lý luận 10

2.2 Về mặt thực tiễn 10

3 Đối tượng và phạm vi 11

3.1 Đối tượng nghiên cứu 11

3.2 Phạm vi nghiên cứu 11

4 Thời gian nghiên cứu 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 12

1.1 Giới thiệu về cây Ươi 12

1.2 Khái quát về động thái rừng 12

1.3 Khái quát về cấu trúc 14

1.4 Khái quát về định lượng đa dạng sinh học 15

1.5 Các nghiên cứu về động thái cấu trúc trên thế giới 15

1.5.1 Các nghiên cứu về động thái 15

1.5.1.1 Các nghiên cứu về tái sinh 16

1.5.1.2 Các nghiên cứu về sinh trưởng 19

1.5.2 Các nghiên cứu về cấu trúc 20

1.5.3 Các nghiên cứu về định lượng đa dạng sinh học 23

1.6 Các nghiên cứu về động thái cấu trúc ở trong nước 23

1.6.1 Các nghiên cứu về động thái 23

1.6.1.1 Các nghiên cứu về tái sinh 23

1.6.1.2 Các nghiên cứu về sinh trưởng 25

1.6.2 Các nghiên cứu về cấu trúc 27

1.6.3.Các nghiên cứu về định lượng đa dạng sinh học 30

1.7 Thảo luận và xác định vấn đề nghiên cứu 30

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Nội dung nghiên cứu 32

2.1.1 Nghiên cứu định lượng sinh thái quần xã 32

2.1.2 Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao của quần thể Ươi 32

2.1.3 Nghiên cứu quy luật tương quan giữa H vn và D 1.3 của quần thể Ươi 32

2.1.4 Nghiên cứu đặc điểm tái sinh 32

2.1.5 Nghiên cứu động thái quần thể Ươi 32

2.1.6 Đề xuất các phương án bảo tồn 32

2.2 Phương pháp nghiên cứu 32

2.2.1 Thu thập và kế thừa số liệu có sẵn 32

2.2.2 Phương pháp thực nghiệm 32

2.2.2.1 Phương pháp điều tra thu thập số liệu ngoại nghiệp 32

2.2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu nội nghiệp 34

CHƯƠNG 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 41

3.1 Vườn Quốc Gia Bạch Mã (VQG) 41

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 41

3.1.1.1 Vị trí địa lý 41

3.1.1.2 Địa hình và đất đai 41

3.1.1.3 Khí hậu và thuỷ văn 42

3.1.1.4 Thảm thực vật 43

3.1.2 Dân sinh kinh tế xã hội 43

3.2 Vườn quốc gia cát tiên 43

3.2.1 Điều kiện tự nhiên 43

3.2.1.1 Vị trí địa lý 43

3.2.1.2 Địa hình và đất đai 44

3.2.1.3 Khí hậu và thủy văn 44

3.2.1.4 Thảm thực vật 45

3.2.2 Điều kiện kinh tế xã hội 46

3.3 Hiện trạng quản lý tại VQG Cát Tiên và VQG Bạch Mã 47

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48

4.1 Nghiên cứu định lượng các chỉ số đa dạng sinh học 48

4.1.1 Phân tích Chỉ số giá trị quan trọng IVI (Important Value Index) 48

4.1.2 Phân tích tỷ lệ A/F (Abundance/Frequency) 50

4.1.3 Phân tích đường cong đa dạng ưu thế (Dominance Diversity Curve) 52

4.1.4 Phân tích các chỉ số đa dạng sinh học loài 54

4.2 Cấu trúc tầng cây cao của quần thể Ươi 56

4.2.1 Cấu trúc ngang của quần thể Ươi 56

4.2.2 Cấu trúc đứng của quần thể Ươi 62

4.3 Tương quan giữa H vn và D 1.3 62

4.4 Nghiên cứu một số đặc điểm tái sinh của quần thể Ươi 65

4.4.1.Phân cấp tái sinh theo chiều cao 65

4.4.2 Phân cấp tái sinh theo chất lượng 66

4.5 Nghiên cứu động thái quần thể Ươi tại VQG Cát Tiên và VQG Bạch Mã 67

4.6 Đề xuất các phương án bảo tồn 76

KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ 78

Kết luận 78

Tồn tại 80

Kiến nghị 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH……….……… ……… … 72

PHỤ BIỂU 80

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình, chu đáo của Ban giám hiệu, Khoa Sau Đại học Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Trung tâm Công nghệ Sinh học Lâm nghiệp - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam

Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới cô giáo TS Vũ Thị Quế Anh và thầy giáo Th.s Lê Quốc Huy đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Sau đại học Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Trung tâm Công nghệ Sinh học Lâm nghiệp - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Ban giám hiệu trường Cao đẳng Nông Lâm Đông Bắc, Ban lãnh đạo hai VQG Cát Tiên và Bạch Mã đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Do hạn chế về trình độ, thời gian và kinh nghiệm trong công tác nghiên cứu, bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các nhà khoa học, các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn !

Thái Nguyên, tháng 10 năm 2010

Tác giả

Nguyễn Đức Long

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu nêu trong luận văn là trung thực, các kết luận khoa học của luận văn chưa từng ai công bố trong bất kỳ công trình khác

Tác giả

Nguyễn Đức Long

MỘT SỐ KÝ HIỆU DÙNG TRONG ĐỀ TÀI

D1.3 : Đường kính thân cây tại vị trí 1,3m (cm)

Hvn : Chiều cao vút ngọn (m)

[26] : Số thứ tự tài liệu tham khảo

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

3.1 Đặc điểm khí hậu VQG Bạch Mã 34

3.2 Đặc điểm khí hậu VQG Cát Tiên 37

4.1 Tổng hợp giá trị IVI của các loài cây gỗ trong các lâm phần nghiên cứu có cây Ươi 41

4.2 Bảng tổng hợp tỷ lệ A/F tại các khu vực nghiên cứu 43

4.3 Bảng tổng hợp các chỉ số đa dạng sinh học loài 47

4.4 Kết quả mô phỏng quy luật phân bố N/D 1.3 bằng các hàm lý thuyết 48

4.5 Kết quả mô phỏng quy luật tương quan giữa H vn và D 1.3 55

4.6 Kết quả phân cấp cây tái sinh theo chiều cao tại VQG Cát tiên và VQG Bạch Mã 58

4.7 Kết quả xác định chất lượng tái sinh của VQG Cát Tiên và VQG Bạch Mã 59 4.8 Kết quả tính ma trận của quần thể Ươi (Scaphium macropodum) tại VQG Cát Tiên 61

4.9 Kết quả tính ma trận của quần thể Ươi (Scaphium macropodum) tại VQG Bạch Mã 62

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

2.1 Sơ đồ phương pháp lập Ô định vị nghiên cứu động thái quần thể 25

4.1 Đường cong dạng ưu thế D_D Curve tại VQG Cát tiên và VQG Bạch mã 45

4.2 Phân bố N/D1,3 của 3 OĐV tại VQG Cát Tiên 51

4.3 Phân bố N/D1,3 của OĐV số 1 tại VQG Bạch Mã 52

4.4 Phân bố N/D1,3 của OĐV số 2 tại VQG Bạch Mã 53

4.5 Tương quan H vn - D 1,3 trong 3 năm tại VQG Cát Tiên 56

4.6 Tương quan H vn - D 1,3 tại OĐV số 1 tại VQG Bạch Mã 56

4.7 Tương quan H vn - D 1,3 tại OĐV số 2 tại VQG Bạch Mã 56

4.8 Sơ đồ Vòng đời cây Ươi tại VGQ Cát Tiên và VQH Bạch Mã 63

4.9 Đồ thị biểu hiện xu hướng phát triển của Ươi tại VQG Cát Tiên và VQG Bạch Mã 63

4.10 Biểu đồ cấu trúc quần thể Ươi qua các giai đoạn phát triển tại VQG Cát Tiên và VQG Bạch Mã 64

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Rừng có vai trò quan trọng không có gì thay thế được như phòng hộ bảo vệ môi trường, duy trì cân bằng sinh thái, bảo vệ đa dạng sinh học, bảo tồn nguồn gen, tạo cảnh quan, cung cấp nhiều loại lâm sản thiết yếu, quý giá, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người Trong nhiều năm qua, rừng tự nhiên nước ta đã bị suy giảm nghiêm trọng cả về số lượng và chất lượng Vì vậy mà rừng ngày càng không bảo đảm bảo được đầy đủ các chức năng quan trọng của mình và hơn thế nữa, sự suy giảm về diện tích và chất lượng rừng tự nhiên dẫn đến ô nhiễm môi trường, lũ lụt thiên tai, hạn hán , tài nguyên đất, nước cũng ngày một suy thoái và ô nhiễm

Vì vậy cùng với các biện pháp khoanh nuôi làm giàu rừng, trồng rừng mới là một trong các nhiệm vụ quan trọng của ngành Lâm nghiệp Việc xác định cơ cấu cây trồng cho từng vùng, từng khu vực sinh thái khác nhau là một việc làm quan trọng

và rất cấp bách, nhất là đối với những loài cây bản địa đa mục đích, vừa phủ xanh đất trống đồi núi trọc, làm giàu rừng, bảo vệ môi trường lại vừa mang lại hiệu quả cho người dân

Để sử dụng, quản lý và phục hồi được các hệ sinh thái rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng thì việc nghiên cứu động thái cấu trúc có ý nghĩa hết sức quan trọng Đây là cơ sở quan trọng để giúp chúng ta đưa các biện pháp kỹ thuật tác

động phù hợp theo hướng "tiếp cận gần với tự nhiên", là cơ sở tạo nên sự thành

công của công tác phục hồi rừng Thực tiễn đã chứng minh rằng các giải pháp nhằm phục hồi rừng, quản lý rừng bền vững chỉ có thể giải quyết thoả đáng một khi có sự hiểu biết đầy đủ về bản chất quy luật sống của hệ sinh thái rừng Do đó nghiên cứu động thái cấu trúc rừng được xem là cơ sở quan trọng nhất, giúp các nhà lâm nghiệp

có thể chủ động trong việc xác lập các kế hoạch và biện pháp kỹ thuật tác động chính xác vào rừng, góp phần quản lý và kinh doanh rừng bền vững

Ươi (Scaphium macropodum) là loài cây gỗ đa tác dụng Sản phẩm chủ yếu

là lấy quả hạt và gỗ Ươi là một trong những loài cây quan trọng được lựa chọn cho

nhiều hoạt động trồng phục hồi rừng ở Việt Nam (Cẩm nang Lâm Nghiệp, 2006)

Hiện nay do nhu cầu hạt Ươi trên thị trường tăng nhanh, do khai thác quá mức và không hợp lý như chặt cây để lấy quả các quần thể Ươi tự nhiên bị biến động và đang ngày càng bị suy thoái nghiêm trọng Vấn đề đặt ra là phải tìm ra các giải pháp nhằm duy trì, phát triển và khai thác bền vững các quần thể cây Ươi còn xót lại trong tự nhiên

Nhằm góp phần giải quyết vấn đề này Đề tài "Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật gây trồng cây bản địa đa mục đích Ươi (Scaphium macropodum), Cọc rào

(Jatropha curcas)" do Trung tâm Công nghệ Sinh học Lâm nghiệp, thuộc Viện

Khoa học lâm nghiệp Việt Nam chủ trì thực hiện từ năm 2007 - 2010 Một trong các nội dung quan trọng của Đề tài là nghiên cứu định lượng đa dạng sinh học quần xã thực vật, cấu trúc, động thái các quần thể cây Ươi, tạo cơ sở dữ liệu và khoa học cho đề xuất xây dựng các giải pháp, biện pháp quản lý phát triển bền vững quần thể Ươi

Kế thừa và tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về định lượng đa dạng sinh học đặc biệt là động thái cấu trúc của quần thể Ươi để thấy rõ quy luật phân bố và xu hướng phát triển của quần thể Ươi, làm cơ sở đề xuất các phương án bảo tồn Đây là việc làm hết sức cần thiết, được sự đồng ý của trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên

và người hướng dẫn, tôi tiến hành thực hiện đề tài "Nghiên cứu động thái cấu trúc

quần thể Ươi (Scaphium macropodum) tại khu vực Nam Trung Bộ Việt Nam, làm cơ sở đề xuất phương án bảo tồn"

2 Mục tiêu của đề tài

2.1 Về mặt lý luận

Góp phần hoàn thiện phương pháp ứng dụng trong nghiên cứu định lượng đa dạng sinh học quần xã thực vật, đặc điểm cấu trúc, tái sinh, sinh trưởng, phát triển,

xu hướng phát triển của quần thể Ươi (Scaphium macropodum) tại khu vực Nam

Trung Bộ Việt Nam

2.2 Về mặt thực tiễn

Phân tích được các chỉ số đa dạng sinh học, cấu trúc, tái sinh và động thái

quần thể Ươi làm cơ sở đề xuất các phương án bảo tồn tại khu vực nghiên cứu

3 Đối tƣợng và phạm vi

3.1 Đối tƣợng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là tất cả các loài cây gỗ trong lâm phần Ươi

nghiên cứu tại VQG Cát Tiên và VQG Bạch Mã Riêng loài Lồ ô (Bambusa procera) tại VQG Cát Tiên là trường hợp ngoại lệ vì loài cây này có liên quan trực

tiếp đến sinh trưởng, phát triển của quần xã thực vật và của quần thể Ươi

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là VQG Cát Tiên (thuộc huyện Định Quán tỉnh

Đồng Nai) và VQG Gia Bạch Mã (thuộc huyện Nam Đông - tỉnh Thừa Thiên Huế)

4 Thời gian nghiên cứu

Từ tháng 7 năm 2009 đến tháng 8 năm 2010

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Giới thiệu về cây Ươi

- Phân loại thực vật: cây Ươi thuộc họ Trôm (Sterculiacae), tên khoa học:

Scaphium lychnophorum (Hance) Kost; Sterculia lyhnophora Hance; Scaphium macropodum, tên thường gọi: cây Ươi, cây Lười ươi, Đười ươi, Cây Thạch, Bàng

đại hải, An nam tử (Cương Mục Thập Di), Hồ đại hải (Tục danh), Đại hải tử (TQ

Dược học Đại từ điển), cây Đại đổng

- Đặc điểm thực vật học: cây gỗ cao 20 - 25m, đường kính trung bình 50cm, cao nhất đường kính có thể đạt 80 - 82cm, cành non phủ màu nâu vàng (Lê Mộng Chân, Lê Thị Huyên, Giáo trình thực vật rừng, 2000) Lá mọc cách thường tập trung ở đầu cành, lá có nhiều dạng thường xẻ thuỳ 3-5 thuỳ sâu, đuôi lá hình khiên hoặc hình tim, hệ chân vịt, cuống lá dài 10 - 25cm, lá kèm hình dải Hoa tạp tính, dài hợp hình ống 4-5 răng, không có tràng, ra hoa tháng 1 - 3 Quả chín tháng

45-6 - 8, quả đại kép, gồm 4-5 vỏ đại, vỏ mỏng mỗi đại 1 hạt, vỏ hạt nâu nhăn nheo

- Đặc điểm sinh thái: cây mọc tự nhiên ở Tây Nguyên và các tỉnh từ Thừa Thiên Huế đến Sông Bé, Tây Ninh Ươi mọc rải rác trong rừng rậm nhiệt đới thường xanh, ở độ cao không quá 1000m, trên đất dày, màu mỡ và ẩm

Trên thế giới, Ươi phân bố tự nhiên trong một số rừng mưa nhiệt đới ẩm tại Miến điện, Lào, Cămpuchia, Thái lan, Indonexia, cây trưởng thành có thể cao tới 40m (Kostermans 1953, Yamada và Suzuki, 2000)

- Giá trị: Ươi là một cây đa tác dụng, nó có giá trị cao về kinh tế, giá trị sử dụng và giá trị môi trường Có thể tận dụng nhiều sản phẩm của cây, từ lấy gỗ cho

đến lấy quả và lá cây

1.2 Khái quát về động thái rừng

Hệ sinh thái rừng luôn ở trạng thái vận động và biến đổi không ngừng, nó được biểu hiện dưới mọi hình thức muôn màu muôn vẻ: từ sự thay đổi trạng mùa,

mở rộng phạm vi phân bố của quần thể, quá trình sinh trưởng và phát triển, cho đến hiện tượng diễn thế, tái sinh, sự thay đổi các nhân tố hoàn cảnh v v Tất cả những thay đổi đó của quần thể thực vật rừng được gọi chung là động thái rừng

Những nghiên cứu về động thái rừng được xoay quanh những vấn đề chính là: quá trình diễn thế rừng, quá trình sinh trưởng và phát triển rừng và tái sinh rừng

Trước khi tìm hiểu về các quá trình của động thái rừng ta cần hiểu rõ một số quan điểm và quy luật của các quá trình sau:

(1)Tái sinh rừng: là việc xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ

ở những nơi còn hoàn cảnh rừng hoặc mất nhưng chưa lâu Như vậy, tái sinh rừng

là điểm mốc khởi đầu cho một thế hệ rừng mới

Tái sinh tự nhiên là quá trình chủ yếu để phục hồi rừng qua các pha diễn thế

Có hai cách tái sinh tự nhiên: (i) Cách tái sinh liên tục dưới tán kín rậm của những loài chịu bóng thường thưa thớt và yếu ớt vì thiếu ánh sáng nên chỉ có một số ít cây thoát khỏi giai đoạn nguy hiểm, ức chế kéo dài để chờ cơ hội vươn lên tầng cao có

đủ nhu cầu về sinh thái; (ii) Cách tái sinh vệt để hàn gắn những lỗ trống trong tán rừng do cây già đổ gãy hay do gió bão Trên lỗ trống, trước hết mọc lên các loài cây tiên phong ưa sáng, mọc nhanh Dưới tán của các cây tiên phong, các cây định vị trong thành phần quần thụ cũng thường đòi hỏi che bóng 1-2 năm đầu sẽ mọc sau

và dần vươn lên thay thế những loài tiên phong tạm tời có tuổi thọ ngắn

(2) Quá trình sinh trưởng và phát triển: đây là biểu hiện quan trọng của

động thái rừng, kết quả của quá trình này quyết định tới sản lượng rừng, do vậy, nó

có ảnh hưởng đến mục tiêu kinh doanh của ngành lâm nghiệp

Sinh trưởng được coi là sự tăng lên về kích thước và trọng lượng của cây Phát triển là tiến trình có tính quy luật của những biến đổi về chất lượng đã đạt đến điểm ngoặt để chuyển sang biến đổi về chất, nó thể hiện các giai đoạn phát triển của rừng (ví dụ: rừng non, chuyển sang rừng sào, rừng trung niên và cuối cùng

là rừng thành thục)

Xét về mặt thảm thực vật rừng (hay quần thụ cây gỗ) thì động thái là kết quả của các quá trình cụ thể sau:

Tái sinh bổ sung (Recruitment): nảy chồi, sản xuất hạt giống, phát tán hạt,

nẩy mầm, hình thành cây mạ và phát triển cây con cho đến khi đạt kích thước bổ sung vào tầng cây cao (theo quan niệm điều tra)

Sinh trưởng (Growth): sự tăng lên về dường kính và chiều cao của cây Cạnh tranh không gian (Geometric competition): sự tương tác về không

gian sinh trưởng giữa các cây cá thể liên quan đến cấu trúc hình học của cây, nhìn chung thì các cây có kích thước hình học lớn có lợi thế hơn trong cạnh tranh không gian (quá trình phân hoá cây theo kích thước)

Cạnh tranh tài nguyên (Resource competition): các nhân tố lập địa có thể

hạn chế sinh trưởng và phát triển của một số loài nhất định

Chết (Mortality): sự chết của các cây cá thể

1.3 Khái quát về cấu trúc

Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian (Phùng Ngọc Lan, 1986) [23]

Cấu trúc rừng bao gồm: cấu trúc sinh thái (tổ thành, dạng sống, tầng phiền), cấu trúc hình thái (tầng thứ, mật độ, mạng hình) và cấu trúc rừng tự nhiên Việt Nam cần được tham khảo là của Nguyễn Văn Trương, (1983)

Phân bố số cây theo đường kính là một trong những cơ sở quan trọng nhất của kết cấu lâm phần Đường kính là thành phần tham gia chủ yếu trong việc tính toán thể tích cây, từ đó xác định trữ lượng của rừng Phân bố đường kính cũng là cơ

sở cho các biện pháp xử lý kỹ thuật lâm sinh, đặc biệt là khai thác và điều chế Đối với rừng tự nhiên lá rộng thường xanh, các nghiên cứu của nhiều tác giả đều cho thấy dạng phân bố nói chung là giảm dần và chia làm 3 kiểu: (i) Giảm đều; (ii) Đường cong giảm có một đỉnh lệch trái; (iii) Đường cong giảm có hai đỉnh

Các dạng phân bố N/D đều có thể mô tả bằng các hàm toán học Kết quả nghiên cứu của Lê Sáu (1996), Nguyễn Văn Đoan/ Trần Văn Con (1998) ở Kon Hà Nừng; Lê Minh Trung (1991) ở Gia nghĩa đều cho thấy rừng tự nhiên ít bị tác động (trạng thái IV) đều có cấu trúc N/D dạng một đỉnh lệch trái và có thể mô phỏng được bằng hàm Weibull

Cấu trúc thẳng đứng (tầng thứ): phân bố số cây theo chiều cao cũng được các nhà lâm học quan tâm để xác định tầng thứ của rừng Sự phân bố theo không gian của tầng cây gỗ theo chiều thẳng đứng, phụ thuộc vào đặc tính sinhh thái học, nhu cầu ánh sáng của các loài tham gia tổ thành Cấu trúc tầng thứ của hệ sinh thái rừng nhiệt đới thường nhiều tầng thứ hơn các hệ sinh thái rừng ôn đới

1.4 Khái quát về định lƣợng đa dạng sinh học

Đa dạng sinh học được nghĩa theo nhiều cách bởi nhiều tổ chức khác nhau Theo định nghĩa của Phòng Đánh giá Công nghệ Hoa Kỳ (U.S Offce of Technology Assessment, 1987) thì "Đa dạng sinh học là sự đa dạng (Variety) và khả năng biến đổi (Varebility) của các sinh vật và các phức hệ sinh thái mà trong đó chúng đang tồn tại"

Theo UNEP (1992), đa dạng sinh học là sự phong phú của sinh vật từ tất cả các nguồn trong hệ sinh thái trên cạn, dưới nước, ở biển và mọi tổ hợp sinh thái mà chúng tạo thành Đa dạng sinh học bao gồm đa dạng di truyền hay còn gọi là đa dạng gen, đa dạng loài và đa dạng hệ sinh thái

Trong khuôn khổ đề tài này chúng tôi tiến hành nghiên cứu đa dạng loài () Theo Whttker (1975) thì đa dạng sinh học alpha liên quan đến thông tin thành phần

số lượng loài của một khu vực, hiện trường nghiên cứu cụ thể, chẳng hạn như một ô tiêu chuẩn là 20m x 50m (quadrat)

Tóm lại: Động thái là khái niệm rất rộng và bao gồm nhiều quá trình rất

phức tạp Nghiên cứu động thái cấu trúc rừng là một công việc hết sức khó khăn và càng đặc biệt khó khăn hơn đối với rừng tự nhiên nhiệt đới bởi tính phức hợp của

nó Các công trình nghiên cứu về động thái rừng tự nhiên nhiệt đới ở trên thế giới

và ở Việt Nam đã được công bố cho đến nay là tương đối nhiều Sau đây chỉ cập nhật một số công trình nghiên cứu quan trọng nhất liên quan đến vấn đề nghiên cứu của đề tài

1.5 Các nghiên cứu về động thái cấu trúc trên thế giới

1.5.1 Các nghiên cứu về động thái

1.5.1.1 Các nghiên cứu về tái sinh

Quá trình tái sinh ở rừng nhiệt đới là những vấn đề hết sức quan trọng trong nghiên cứu sinh thái rừng nhiệt đới

Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, biểu hiện 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 già cỗi Vì vậy tái sinh rừng hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ

Về phương pháp điều tra tái sinh, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy ô mẫu hình vuông theo hệ thống do Lowdermilk (1972) đề nghị, với diện tích ô dạng bản thông thường từ 1 - 4m2 Bên cạnh đó, cũng có nhiều tác giả đề nghị sử dụng phương pháp điều tra dải hẹp với các ô đo đếm có diện tích biến động từ 10 - 100m2

Phổ biến nhất là bố trí theo hệ thống trong các diện tích nghiên cứu từ 0,25 - 1,0 ha (Povarnixbun, 1934; Yurkevich, 1938) Phương pháp này trong điều kiện tái sinh sẽ khó xác định được quy luật phân bố hình thái của lớp cây tái sinh trên mặt đất rừng Để giảm sai số trong khi thống kê, Barnard (1950), [51] đã đề nghị phương

pháp "Điều tra chẩn đoán", theo đó kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tuỳ theo

giai đoạn phát triển của cây tái sinh ở các trạng thái rừng khác nhau Phương pháp này được áp dụng nhiều hơn vì nó thích hợp cho từng đối tượng cụ thể

Quá trình tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới vô cùng phức tạp và còn ít được nghiên cứu Phần lớn tài liệu nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của rừng mưa thường chỉ tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế dưới điều kiện rừng đã ít nhiều bị biến

đổi Van steenis (1956) đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng mưa

nhiệt đới là tái sinh phân tán liên tục của các loài cây chịu bóng và tái sinh vệt của các loài cây ưa sáng

Khi nghiên cứu tái sinh ở rừng nhiệt đới Châu Phi, A Obrevin (1938) nhận thấy cây của các loài ưu thế trong rừng mưa là rất hiếm, Ông gọi đó là hiện tượng bất thụ của cây mẹ trong thành phần tầng cây gỗ của rừng mưa Mặt khác trong

rừng mưa tổ thành rừng thường thay đổi theo không gian và thời gian, ngay cả trong cùng một địa điểm, cùng một thời gian nhất định, tổ hợp các cây sẽ bị thay thế bằng

tổ hợp các loài cây khác hẳn Nếu xét trên diện tích nhỏ, tổ hợp loài cây tái sinh không mang tính chất kế thừa Nhưng nếu xét trên một phạm vi rộng, thì tổ hợp các loài cây sẽ kế thừa nhau theo phương thức tuần hoàn Thành công này của A

Obrevin đã khái quát được hiện tượng bức khảm tái sinh Ông coi đó là "Hiện tượng thuần tuý ngẫu nhiên" Nhưng phần lý giải các hiện tượng đó còn bị hạn chế chưa

đưa ra được những đề xuất cụ thể Vì vậy, lý luận của ông ít sức thuyết phục, chưa giúp ích cho thực tế sản xuất để điều khiển tái sinh rừng theo những mục tiêu kinh doanh đã đề ra

Tuy nhiên, những kết quả quan sát của Davit và P.W Risa (1933), Bot (1964), Sun (1960), Role (1969) ở rừng nhiệt đới Nam Mỹ lại khác hẳn với nhận định của A Obrevin Đó là hiện tượng tái sinh tại chỗ và liên tục của các loài cây và

tổ thành loài cây có khả năng giữ nguyên không đổi trong một thời gian dài

Richard P W (1952) [29], tổng kết quá trình nghiên cứu tái sinh cho thấy, cây tái sinh có dạng phân bố cụm, một số dạng phân bố Poisson Van Steenis J (1956) [48] đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến ở rừng mưa nhiệt đới, đó là tái sinh phân tán liên tục của loài cây chịu bóng và tái sinh vệt của loài cây ưa sáng

Các công trình nghiên cứu về phân bố tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới đáng chú

ý là công trình nghiên cứu của Richards, P.W (1952), Bernard Rollet (1974), tổng kết các kết quả nghiên cứu về phân bố số cây tái sinh tự nhiên đã nhận xét: trong các ô có kích thước nhỏ (1 x 1m, 1 x 1.5m) cây tái sinh tự nhiên có dạng phân bố cụm, một số ít

có phân bố Poisson Ở Châu Phi trên cơ sở các số liệu thu thập Tayloer (1954), Barnard (1955) xác định số lượng cây tái sinh trong rừng nhiệt đới thiếu hụt cần thiết phải bổ sung bằng trồng rừng nhân tạo Ngược lại, các tác giả nghiên cứu về tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới Châu Á như Budowski (1956), Bava (1954), Atinot (1965) lại nhận định dưới tán rừng nhiệt đới nhìn chung có đủ số lượng cây tái sinh có giá trị kinh tế,

do vậy các biện pháp lâm sinh đề ra cần thiết để bảo vệ và phát triển cây tái sinh có sẵn dưới tán rừng (dẫn theo Nguyễn Duy Chuyên, 1995)

Yarwudhi và cộng sự (1992- 1994) đã tiến hành nghiên cứu động thái quần

thể của Shorea siamensis, Lagerstroemia tomentosa, Trema orientalis và Sterculia macrophylla trong rừng nhiệt đới với 3 loại rừng khác nhau bao gồm rừng tự nhiên

(P1), rừng thứ sinh sau khai thác (P2) và trảng cỏ cây bụi (P2) tại tỉnh Kanchanaburi của Thái Lan Kết quả nghiên cứu cho thấy loài có chỉ số Giá trị quan trọng IVI cao

nhất trong rừng tự nhiên, rừng thứ sinh và trảng cỏ cây bụi tương ứng là Shorea siamensis, Sterculia macrophylla và Trema orientalis Sau 2 năm, tỷ lệ cây chết trên

3 hiện trường này tương ứng là 3,48%, 5,96% và 80,34% Kết quả nghiên cứu cũng

cho thấy rằng, loài Ươi (Sterculia macrophylla) có mật độ tái sinh cao nhất tại P1 &

P2, Ươi là một trong các loài cây tiên phong, có khả năng tái sinh tự nhiên cao đặc biệt trong các khoảng trồng tại các ô nghiên cứu

Yamada và Suzuki (1997) đã tiến hành nghiên cứu sự phân bố không gian của cây Ươi trong tự nhiên qua 5 giai đoạn phát triển bao gồm: cây con nảy mầm, cây con bé, cây con lớn, cây trước thành thục và cây thành thục, nghiên cứu các đặc điểm sinh lý sinh thái và điều kiện khả năng tái sinh tự nhiên Kết quả nghiên cứu cho thấy, các tái sinh được thiết lập thành công thường nằm ngoài tán của cây mẹ, cách gốc khoảng 14 m Một thực tế quan sát tái sinh tự nhiên cho thấy rằng, các cây

mẹ trưởng thành và cây non tái sinh thường phân bố riêng rẽ theo cách “loại trừ nhau", mật độ hạt và nảy mầm được phát hiện cao nhất trong diện tích đất dưới tán cây mẹ gieo hạt, nhưng tại đây, tỷ lệ chết của cây con nảy mầm là cao nhất bởi tầng rơi dụng và tầng tán các cây mẹ quà dày, cây con Ươi cần khoảng trống, đủ sáng và

rễ của nó cần bám sâu được xuống đất để thiết lập thành công tái sinh

Tóm lại, kết quả nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng trên thế giới cho chúng 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 quy luật tái sinh để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm phục hồi và quản lý tài nguyên rừng bền vững

1.5.1.2 Các nghiên cứu về sinh trưởng

Có nhiều cách để mô tả sinh trưởng của cây rừng và sản lượng lâm phần Cách truyền thống mà các nhà lâm học cổ điển thường dùng là bằng sản lượng Từ những năm 1960, ngày càng xuất hiện nhiều công trình dùng mô hình toán để nghiên cứu quá trình sinh trưởng của cây rừng Ngày nay, hàng loạt các hàm sinh trưởng có thể diễn tả chính xác đường cong sinh trưởng của cây rừng phụ thuộc vào thời gian Vấn đề là ở chỗ bằng cách nào hiểu sâu hơn cơ sở lý thuyết của quá trình sinh trưởng? có nhiều cách để hiểu chúng, ví dụ:

- Mô tả quá trình sinh trưởng thông qua mô hình điều khiển

- Mô tả quá trình sinh trưởng như là sự kiện ngẫu nhiên (Wenk 1978)

- Cutter (1963) đã dùng phương trình vi phân để dự báo năng suất của rừng thuần loài đều tuổi Ek (1974) đã dùng hệ phương trình phi tuyến để nghiên cứu nhiều lâm phần rừng lá rộng khác tuổi

Còn Moser và Hau (1962) thì dùng phương pháp này để nghiên cứu rừng lá rộng khác tuổi Các nghiên cứu về sau đã bổ sung thêm nhiều yếu tố mới Moser (1972) đã định lượng ba thành phần chủ yếu của quá trình sinh trưởng: Tái sinh (ingrowth); chết (mortality); tăng trưởng cây sống (Survior growth), ông đã phát triển một mô hình gồm các hệ phương trình phi tuyến để dự báo sinh trưởng của rừng cho các cấp đất và cỡ kính khác nhau Backman (1962) đã chỉ ra rằng: suất tăng trưởng của một lâm phần là một hàm phụ thuộc vào tuổi, loài cây, lập địa và mật độ Leary (1970) cũng tiến hành những nghiên cứu tương tự, ông đã thảo luận sâu hơn về các luận điểm lý thuyết của các mô hình mô phỏng sinh trưởng và đưa ra những nguyên tắc, để ước lượng các tham số

Tóm lại, việc sử dụng các phương pháp nghiên cứu mô tả thực nghiệm, phương pháp biểu đồ hay phương pháp mô hình toán học, thì điều quan trọng nhất vẫn phụ thuộc vào phương pháp thu thập số liệu Phương pháp thu thập số liệu chính xác nhất là thiết lập một hệ thống ô định vị đề theo dõi lâu dài các nhân tố tạo thành cấu trúc của rừng

1.5.2 Các nghiên cứu về cấu trúc

Cấu trúc quần thể, cấu trúc quần xã thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc

tự nhiên, là sản phẩm của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa các loài thực vật, giữa thực vật với hoàn cảnh sống Để góp phần xây dựng những nguyên lý và đề cập đến đến nhiều biện pháp kỹ thuật về kinh doanh rừng mưa nhiệt đới đã có nhiều tác giả nước ngoài dày công nghiên cứu về cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng, tiêu biểu như: Richard (1960) với công trình Rừng mưa nhiệt đới; Catinot (1965) với công trình Lâm sinh học nhiệt đới; Baur (1970) với tác phẩm Cơ sở sinh thái của kinh doanh rừng mưa; Lampard (1968) với công trình Lâm sinh học nhiệt đới

Baur G.N (1964) [2], Odum E P (1971) [25], đã tập trung nghiên cứu các vấn

đề sinh thái nói chung và cơ sở sinh thái cho kinh doanh rừng mưa nói riêng Qua đó làm sáng tỏ khái niệm về hệ sinh thái rừng, đây là cơ sở nghiên cứu các nhân tố cấu trúc đứng trên quan điểm sinh thái học

Catinot R (1965) [3], đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng mưa bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến

Odum E.P [25], đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ

hệ sinh thái (ecosytem) của Tensley A.P, (1935) Khái niệm hệ sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học

Các công trình nghiên cứu này đã chỉ ra rằng rừng nhiệt đới rất đa dạng phong phú về thành phần loài, trong rừng thường phân hoá thành một số tầng nhất định Đồng thời các tác giả đã nghiên cứu, thảo luận và đề xuất nhiều vấn đề lý luận, kỹ thuật và cả kinh tế xã hội có vai trò quan trọng trong kinh doanh hệ sinh thái rừng tự nhiên

Richards (1953) [29], đã đi sâu nghiên cứu và biểu diễn cấu trúc rừng mưa nhiệt đới về mặt hình thái Theo tác giả, một số đặc điểm nổi bật của rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ và các tác giả đã phân biệt

tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại rừng hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành cây đơn giản, trong những lập địa đặc biệt

thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây Rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có ba tầng, ngoại trừ tầng cây bụi và tầng thân cỏ) Trong rừng mưa nhiệt đới ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loại thân cỏ còn có nhiều loài cây dây leo đủ hình dáng và kích thước, cùng nhiều thực vật phụ sinh trên thân cây hoặc trên cành cây Các kết quả nghiên cứu này đã đặt nền móng quan trọng cho các nghiên cứu ứng dụng sau này, mặc dù các kết quả vẫn nặng về mô tả định tính

Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do Davit và Richards P.W (1933 - 1934) đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan đến nay vẫn là phương pháp có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng của rừng Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm chỉ là minh hoạ được cách sắp xếp theo hướng thẳng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích có hạn Cusen đã khắc phục bằng cách vẽ một giải kề bên nhau và đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1996) [33]

Kraft (1884), lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, Ông chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng Phân cấp của Kraft phản ánh được tình hình phân hoá cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản dễ áp dụng, nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài đều tuổi Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà được chấp nhận rộng rãi

Sampson Gripfit (1948), khi nghiên cứu rừng tự nhiên Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới Tây Phi có kiến nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp dựa vào kích thước và chất lượng cây rừng (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1996) [33]

Khi nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới, nhiều tác giả có ý kiến khác nhau trong việc xác định tầng thứ, trong đó có ý kiến cho rằng, kiểu rừng này chỉ có một tầng cây gỗ mà thôi Richards PW (1925) [29], phân rừng Nigeria thành

6 tầng với các giới hạn chiều cao là 6-12m, 12-18m, 18-24m, 24-30m, 30-36m, và 36-42m, nhưng thực chất đây chỉ là các lớp chiều cao Odum E.P (1971) [25], nghi

ngờ sự phân tầng rừng rậm nơi có độ cao dưới 600m ở Puecto - Rico và cho rằng không có sự tập trung khối tán ở một tầng riêng biệt nào cả

Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu về tầng thứ đưa ra nhũng nhận xét mang tính định tính, việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính cơ giới nên chưa phản ánh được sự phân tầng phức tạp của rừng nhiệt đới

Việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã từ lâu và được chuyển dần từ mô tả định tính sang định lượng Nhiều tác giả đã sử dụng các công thức, hàm toán học với sự

hỗ trợ của thống kê toán học và tin học đã mô hình hoá cấu trúc của một số nhân tố, xác định mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng

Một số tác giả quan tâm nghiên cứu cấu trúc theo hướng định lượng và dùng các mô hình toán học để mô phỏng các quy luật cấu trúc Rollet (1971) [47], đã mô

tả mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi quy, phân bố đường kính bằng các dạng phân bố xác suất Nhiều tác giả còn sử dụng hàm Weibull để

mô hình hoá cấu trúc đường kính loài thông theo mô hình của Schumarcher và Coi Bên cạnh đó các dạng hàm Meyer, Hyperbol, hàm mũ, Pearson, hàm Weibull cũng được nhiều tác giả sử dụng để mô hình hoá cấu trúc

Một vấn đề nữa có liên quan đến nghiên cứu cấu trúc rừng đó là việc phân loại rừng theo cấu trúc ngoại hay ngoại mạo sinh thái, cơ sở phân loại rừng theo xu hướng này là nghiên cứu đặc điểm phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ và một số đặc điểm hình thái khác của quần xã thực vật rừng Đại diện cho hệ thống rừng theo hướng này có Humbold, Schimper Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo chủ yếu mô tả rừng ở dạng tĩnh, trên cơ sở nghiên cứu rừng theo thời gian, đặc biệt là sự biến đổi tổ thành loài cây trong lâm phần qua các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát sinh và phát triển của rừng (dẫn theo Lý Thọ, 1999) [31]

Yamada và cộng sự (2000) đã tiến hành nghiên cứu sự hình thành cấu trúc

tán và tương quan sinh trưởng các bộ phận 3 loài Scaphium, trong đó có Ươi (S macropodum), kết quả nghiên cứu cho thấy, cây Ươi chỉ bắt đầu phát triển cành bên

tự nhiên khi đường kính thân BDH đã đạt được hàng chục cm trở lên, Ươi phát triển

tăng đường kính tán chủ yếu bằng tăng kích thước và số lượng lá trong tán

Tóm lại, trên thế giới, các công trình nghiên cứu về động thái, cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú và đa dạng, có nhiều công trình nghiên cứu công phu và đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc quần thể phục vụ cho công tác bảo tồn thiên nhiên ở vườn quốc gia, Khu bảo tồn thiên nhiên còn rất ít

1.5.3 Các nghiên cứu về định lượng đa dạng sinh học

Hầu hết các nghiên cứu phân tích đánh giá thảm thực vật đều áp dụng phương pháp Quadrat (Mishra, 1968: Rastogi, 1999 và Sharma, 2003) Quadrat là một ô mẫu hay một đơn vị mẫu có kích thước xác định và có thể có nhiều dạng khác nhau như hình vuông, hình tròn, chữ nhật Có 4 phương pháp quadrat có thể được

áp dụng đó là phương pháp liệt kê, phương pháp đếm, phương pháp đếm và phân tích và phương pháp ô cố định Lê Quốc Huy (2005), [15]

Xác định chỉ số giá trị quan trọng (Importance Value Index - IVI): khái niệm chỉ số giá trị quan trọng (IVI) được các tác giả Curtis & Mclntosh (1950) và Phillips (1968) áp dụng để biểu thị cấu trúc, mối tương quan & trật tự ưu thế giữa các loài trong một quần thể thực vật

Lee và cộng sự (2002) đã nghiên cứu phân tích đa dạng di truyền và chỉ số đa dạng loài H (Shanoon index) của một số quần thể Ươi dưới tác động của các tác động khai thác chọn, kết quả cho thấy với tác động ngắn hạn của khai thác chọn thì chưa ảnh hưởng tới đa dạng di truyền và H, nhưng với những tác động kéo dài liên tục thì đa dạng di truyền bị suy giảm nghiêm trọng (chỉ số H suy giảm tới 31,5%) ở những quần thể có mật độ cây Ươi thấp Điều này có thể do sự trôi dạt di truyền, gen và quá trình tự thụ xảy ra do suy thoái quần thể, một hậu quả của các vấn đề khai thác

1.6 Các nghiên cứu về động thái cấu trúc ở trong nước

1.6.1 Các nghiên cứu về động thái

1.6.1.1 Các nghiên cứu về tái sinh

Nghiên cứu về tái sinh rừng ở Việt Nam cũng chỉ mới bắt đầu từ những năm

1960 Rừng nhiệt đới Việt Nam mang những đặc điểm tái sinh của rừng nhiệt đới nói chung, nhưng do phần lớn là rừng thứ sinh bị tác động của con người nên những quy luật tái sinh bị xáo trộn nhiều Các kết quả nghiên cứu về tái sinh mới chỉ đề cập trong các công trình nghiên cứu về thảm thực vật, trong các báo cáo khoa học công bố trên tạp trí Lâm nghiệp Nổi bật có công trình của Thái Văn Trừng (1963,

1978) [39], về "Thảm thực vật rừng Việt Nam" Ông đã nhấn mạnh ánh sáng là nhân

tố sinh thái khống chế và điều khiển quá trình tái sinh tự nhiên ở cả rừng nguyên sinh và thứ sinh

Hoàng Văn Tuấn (2007) [32], khi "Nghiên cứu về đặc điểm tái sinh và động thái tái sinh của hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh vùng Tây Bắc" đã chỉ ra

rằng: có một sự tích luỹ số loài ở các lớp cây có kích thước lớn hơn so với các lớp cây dưới đó Thực tế này phản ánh kết quả của sự khác nhau về tốc độ sinh trưởng của các loài cây tái sinh và tuỳ vào kích thước của lỗ trống được tạo ra trong tán rừng làm tiền đề cho quá trình tái sinh Trần Văn Con và cộng sự (2006), đã chỉ ra rằng, động thái rừng có thể được nghiên cứu bằng theo dõi các ô định vị qua nhiều năm Kết quả phân tích tài liệu thu thập được trong ba năm từ các ô tiêu chuẩn định

vị ở Kon Hà Nừng đã cho thấy qui luật động thái của rừng Biến động về số cây ở lớp cây tái sinh rất lớn, tỷ lệ chết và tỷ lệ tái sinh vào cấp kính nhỏ nhất khá cao Tỷ

lệ chết cao nhất là ở lớp cây mạ

Nguyễn Văn Thường (1991) [34], đã tổng kết và đưa ra kết luận về tình hình tái sinh ở một số khu rừng ở miền Bắc Việt Nam như sau: hiện tượng tái sinh dưới tán rừng của những loài cây gỗ đã tiếp diễn liên tục, không mang tính chu kỳ Sự phân bố cây tái sinh rất không đồng đều, số cây mạ chiếm ưu thế rõ rệt với số cây ở cấp khác

Độ khép tán của quần thụ ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và sức sống của cây con Trong công trình nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa cây con và quần thụ, V.G.Karpov (1969) đã chỉ ra đặc điểm phức tạp trong quan hệ cạnh tranh về dinh dưỡng khoáng của đất, ánh sáng, độ ẩm và tính chất không thuần nhất của quan hệ qua

lại giữa các thực vật tuỳ thuộc đặc tính sinh vật học, tuổi và điều kiện sinh thái của

quần thể thực vật (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992)

Khi thảo luận về đảm bảo tái sinh trong khai thác rừng, Phùng Ngọc Lan (1984), đã nêu kết quả tra dặm hạt Lim xanh dưới tán rừng ở lâm trường Hữu Lũng Lạng Sơn Ngay từ giai đoạn nảy mầm, bọ xít là nhân tố gây ảnh hưởng đáng kể đến tỷ lệ này mầm

Vũ Tiến Hinh (1991) [10], nghiên cứu đặc điểm của quá trình tái sinh của

rừng tự nhiên ở Hữu Lũng - Lạng Sơn và vùng Ba Chẽ - Quảng Ninh đã nhận xét:

hệ số tổ thành tính theo % số cây của tầng tái sinh và tầng cây cao có liên hệ chặt chẽ Đa phần các loài có hệ số tổ thành cây cao càng lớn thì hệ số tổ thành tái sinh cũng vậy

1.6.1.2 Các nghiên cứu về sinh trưởng

Nghiên cứu về tăng trưởng rừng ở Việt Nam mới được bắt đầu từ những năm đầu của thập niên 50 của thế kỷ trước

Từ 1960 - 1965, các chuyên gia Trung Quốc và cán bộ điều tra rừng Việt Nam phối hợp nghiên cứu tăng trưởng và sinh trưởng trên 20 loài cây phổ biến ở vùng sông Hiếu Nghệ An bằng phương pháp giải tích thân cây tiêu chuẩn để phục

vụ nhiệm vụ quy hoạch vùng trọng điểm phát triển Lâm nghiệp của miền Bắc

Từ năm 1965 - 1975, vấn đề điều tra tăng trưởng được chú trọng nhằm phục

vụ công tác quy hoạch rừng, luận chứng kinh tế kỹ thuật, phát triển trồng rừng và đào tạo cán bộ kỹ thuật ở miền Bắc Việt Nam Bộ môn điều tra tăng trưởng được thành lập và bắt đầu hoạt động nghiên cứu phục vụ sản xuất có hiệu quả (Viện điều tra quy hoạch rừng, Viện nghiên cứu lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam)

Đặc biệt phải kể đến công trình nghiên cứu tăng trưởng khá toàn diện cho đối tượng rừng mỡ trồng và bồ đề tái sinh sau nương rẫy ở vùng trung tâm miền Bắc của PGS Vũ Đình Phương (1968 - 1972) Giai đoạn sau năm 1975 đã bắt đầu có các nghiên cứu tăng tưởng ở các loài cây trồng nguyên liệu giấy, rừng gỗ trụ mỏ như:

Bồ đề, Mỡ, Bạch đàn, Keo và các loài cây rừng tự nhiên

Năm 2000, Trần Quốc Dũng và các cộng sự Viện Điều tra quy hoạch rừng đã nghiên cứu phân tích đánh giá tăng trưởng rừng thường xanh cây gỗ lá rộng vùng Bắc Trung Bộ dựa trên 1187 cây giải tích của 43 loài ưu thế Cũng năm 2000 Vũ Tiến Hinh và cộng sự thuộc trường Đại học Lâm nghiệp đã lập biểu sinh trưởng và sản lượng cho 3 loài cây: Sa mộc, Mỡ và Thông đuôi ngựa ở các tỉnh phía Bắc và Đông Bắc Việt Nam

Năm 2001, Bùi Việt Hải và một số cộng sự khác đã tiến hành thí nghiệm

“Nghiên cứu kết hợp trồng cây Ươi và các cây có chu kỳ kinh doanh ngắn trên đất nương rẫy” tại Da Nhar, tỉnh Lâm Đồng Mục đích chính của nghiên cứu này là tìm

hiểu được sự khác nhau khi trồng cây Ươi tại vị trí sườn đồi và vị trí đỉnh đồi, đánh giá được hiệu quả khi trồng cây Ươi kết hợp với cây Keo lai và cây Chè Với 2 vị trí trên, tác giả đã chia thành 3 công thức thí nghiệm: Một công thức là trồng xen cây Ươi (sử dụng cây Ươi con sản xuất từ hạt giống được thu hái từ cây tái sinh tự nhiên từ hạt trong rừng tự nhiên ở Lâm Đồng) với cây Keo ở đỉnh đồi; Hai là trồng cây Ươi con giữa hai hàng chè ở sườn dốc; Ba là trồng xen cây Ươi với Keo ở sườn dốc Mỗi công thức tiến hành 2 lần lặp Sau 2 năm tiến hành, nghiên cứu đã cho kết quả như sau: Khi áp dụng các mô hình trồng xen như trên, cây Ươi có tỉ lệ sống khá cao (từ 70 – 75%); Sự tăng trưởng trung bình năm về chiều cao vút ngọn là 1m/năm (trong 3 năm đầu tiên); Sau khi trồng một năm, 90% cây Ươi con đã có thân thẳng, tán tròn và không sâu bệnh

Cũng vẫn trong nghiên cứu này, các tác giả đã vạch ra được sự sai khác trong các mô hình trồng xen trên Cụ thể, sau 3 tháng trồng thì tỉ lệ chết của cây Ươi ở

mô hình trồng xen với cây Keo ở đỉnh đồi khá cao, có 5/6 hộ gia đình có tỉ lệ chết của cây Ươi cao hơn 50% Nhưng khi trồng xen cây Ươi với cây Chè thì tỉ lệ sống cao tới hơn 95% Nguyên nhân dẫn đến kết quả như vậy: thứ nhất là do cây Ươi con cần được che bóng thích hợp, vì vậy, khi trồng trên đồi trọc, dù trồng xen với Keo, nhưng vì tán Keo không đủ che bóng cho Ươi, nên Ươi bị chết nhiều, thứ hai

là nguyên nhân khách quan, do một số hộ gia đình đã không trồng cây Ươi theo đúng khoảng cách được thiết kế, hoặc trồng không đúng lập địa, không trồng xen

Ươi với Keo, không chăm sóc đúng kỹ thuật, xuất hiện hiện tượng cây bị mối tấn công

Đặng Thái Dương, (1995) [8], nghiên cứu đã tiến hành các vấn đề sau: (1) điều tra, phân tích về đặc điểm sinh lý – sinh thái của cây Ươi tại Thừa Thiên Huế (2) xác định một số loài cây có thể trồng kết hợp với cây Ươi (3) xác định được một số biện pháp kỹ thuật gây trồng: thử nghiệm giâm hom; xác định tỉ lệ nảy mầm (với quả tươi, quả khô, hạt tươi, hạt khô).Có thể nói đây là nghiên cứu khởi đầu bao gồm nhiều khía cạnh về cây Ươi ở nước ta, một loài cây mà trước đó còn ít được quan tâm nghiên cứu Nhưng do hạn chế về thời gian và quy mô thực hiện, nên nghiên cứu mới chỉ giới hạn tại một địa điểm, chưa tiến hành được các nghiên cứu

về động thái, cấu trúc quần thể dưới tác động ảnh hưởng của các phương thức chặt khai thác khác nhau, chưa đề cập đến vấn vấn đề về động tái quần thể và hướng phát triển của loài

1.6.2 Các nghiên cứu về cấu trúc

Vấn đề nghiên cứu về cấu trúc rừng là một trong những nội dung quan trọng nhằm đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp Tại Việt Nam, từ những năm đầu thế

kỷ này vấn đề trên đã được nhiều tác giả Việt Nam và nước ngoài nghiên cứu

Trần Ngũ Phương, (1970) [26], 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 năm 1961 đến 1965 Nhân tố cấu trúc đầu tiên được nghiên cứu là tổ thành rừng thông qua một số quy luật phát triển của các hệ sinh thái rừng được phát hiện và ứng dụng vào thực tế sản xuất

Khi nghiên cứu kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới của nước ta, đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng như tầng vượt tán, tầng ưu thế sinh thái, tầng dưới tán, tầng cây bụi và tầng cỏ quyết Thái Văn Trừng, (1978) [39], tác giả vận dụng và có

sự cải tiến bổ sung phương pháp biểu đồ mặt cắt của Davis - Richards, trong đó tầng cây bụi và thảm tươi được phóng với tỷ lệ lớn hơn Ngoài ra, tác giả còn dựa vào 4 tiêu chuẩn để phân chia kiểu thảm thực vật rừng Việt Nam, đó là: dạng sống

ưu thế của những thực vật tầng cây lập quần, độ tàn che của tầng ưu thế sinh thái,

hình thái sinh thái của nó và trạng thái của tán lá Dựa vào đó, tác giả chia thảm thực vật rừng Việt Nam thành 14 kiểu

Đào Công Khanh (1966) [19], Bảo Huy (1993) [14], đã căn cứ vào tổ thành loài cây mục đích để phân loại rừng phục vụ cho việc xây dựng các biện pháp lâm sinh

Lê Sáu (1996) [30], dựa vào hệ thống phân loại của Thái Văn Trừng kết hợp với hệ thống phân loại của Loeschau, chia rừng ở khu vực Kon Hà Nừng thành 6 trạng thái Khi nghiên cứu cấu trúc, việc mô hình hoá quy luật phân bố số cây theo đường kính và theo chiều cao được chú ý nhiều hơn Đây là các quy luật được xem

là cơ bản nhất trong các quy luật kết cấu lâm phần Biết được quy luật phân bố, xác định được số cây tương ứng từng cỡ kính hay từng cỡ chiều cao, làm cơ sở xác định trữ lượng lâm phần

Đồng Sỹ Hiển (1974) [13], 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 ở Việt Nam

Khi nghiên cứu các lâm phần thông đuôi ngựa khu vực Đông Bắc Phạm Ngọc Giao (1994) [9], đã xây dựng mô hình động thái tương quan Dt/D1,3 và cho thấy chúng tồn tại dưới dạng đường thẳng

Lê Sáu (1960) [30], sử dụng hàm Weibull mô phỏng phân bố đường kính và chiều cao cho rừng tự nhiên ở Kon Hà Nừng Trần Cẩm Tú (1999) [32], thử nghiệm hàm Weibull, Meyer và khoảng cách, cuối cùng tác giả chọn hàm khoảng cách để

mô phỏng, vì hàm này khi kiểm tra cho tỷ lệ chấp nhận cao nhất

Ngoài hai quy luật cơ bản của cấu trúc rừng được đề cập ở trên, còn một số quy luật cũng được quan tâm nhiều, đó là tương quan giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực, đường kính ngang ngực với chiều cao

Với mỗi dạng cụ thể, các tác giả chọn những hình toán học thích hợp để mô phỏng Khi lập biểu thể tích cây đứng rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam, Đồng Sỹ Hiền (1974) [13], đã nghiên cứu nhiều lâm phần trên các địa phương khác nhau và đều đi đến kết luận chung là: dạng tổng quát của phân bố N/D1.3 là phân bố giảm

nhưng do quá trình khai thác chọn thô không theo quy tắc, nên đường cong thực nghiệm có nhiều đỉnh phụ dạng hình răng cưa Với kiểu phân bố thực nghiệm như vậy tác giả đã dùng hàm Meyer và họ đường cong Pearson để mô tả

Nguyễn Hải Tuất (1986) [40], đã sử dụng phân bố khoảng cách mô tả phân

bố thực nghiệm dạng một đỉnh ở ngay sát cỡ đường kính bắt đầu đo Bảo Huy (1993) [14], qua nghiên cứu cấu trúc rừng ưu thế bằng lăng thấy rằng, so với phân

bố khác như: Meyer, Weibull, thì phân bố khoảng cách thích hợp hơn cả

Trần Văn Con (1991) [6], Lê Minh Trung, (1991) đã thử nghiệm một số phân bố xác suất mô tả phân bố N/D1.3 đều có nhận xét: phân bố Weibull là thích hợp nhất cho rừng tự nhiên ở Đăc Lăk Trần Xuân Thiệp, (1996) [35], Lê Sáu (1996) [30], Trần Cẩm Tú (1999) [ 37], cũng khẳng định sự phù hợp hơn hẳn của phân bố Weibull trong việc mô tả phân bố N/D1.3 cho tất cả các trạng thái rừng tự nhiên, cho dù phân bố thực nghiệm có dạng giảm liên tục hay một đỉnh

Đào Công Khanh (1996) [19], thử nghiệm nhiều phân bố lý thuyết và phương pháp mô tả tần số tích lũy bằng một mô hình toán học đã đưa ra nhận xét:

mô tả phân bố N/D1.3 theo dạng tần số tích lũy thích hợp hơn, vì biến động của đường thực nghiệm này nhỏ hơn rất nhiều so với biến động số cây hay % số cây ở các cỡ kính

Kết quả nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) [13], cho thấy, phân bố số cây theo chiều cao (N/H) ở các lâm phần tự nhiên hay trong từng loài cây thường có nhiều đỉnh, phản ánh kết cấu phức tạp của rừng chặt chọn

Thái Văn Trừng (1978) [39], đã đưa ra các kết quả nghiên cứu cấu trúc của tầng cây

gỗ rừng loại IV Bảo Huy (1993)[14], Đào Công Khanh (1996)[19], Lê Sáu (1996)[30] Các tác giả đều đi đến nhận xét chung là: phân bố N/H có dạng đường cong một đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình răng cưa và có thể được mô tả thích hợp bằng hàm Weibull, hàm Meyer

Nói tóm lại, nghiên cứu cấu trúc N/D1.3, N/Hvn không chỉ dừng lại ở việc phục vụ công tác điều tra đơn thuần mà còn nhằm xây dựng cơ sở khoa học cho các

giải pháp lâm sinh trong nuôi dưỡng và xây dựng các bảng tra sẵn phục vụ kinh doanh rừng ổn định

1.6.3.Các nghiên cứu về định lượng đa dạng sinh học

Trong nghiên cứu phân tích định lượng các chỉ số đa dạng sinh học, Lê Quốc Huy (2005), đã khẳng định việc phân tích định lượng các chỉ số đa dạng sinh học là

một hoạt động cần thiết không rời tách rời khỏi các nghiên cứu về tác động môi trường, thảm thực vật, xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên đa dạng sinh học, làm cơ

sở cho các giải pháp bảo tồn và quản lý phát triển bền vững tài nguyên, đặc biệt trong lâm nghiệp

Nghiên cứu đánh giá tài nguyên đa dạng sinh học là một hoạt động hết sức cần thiết nhằm tạo nên cơ sở dữ liệu cho các giải pháp bảo tồn, hoạch định chính sách và kế hoạch phát triển sử dụng bền vững tài nguyên Khái niệm đánh giá đa dạng sinh học có thể hiểu với 2 hoạt động khác nhau, nhưng có thể hiểu với 2 hoạt động khác khau, nhưng có liên quan quyết định lẫn nhau, thứ nhất là phân tích định lượng các chỉ số đa dạng sinh học (Biodiversity measurement) (IVI -Importance Value Index; H’ - Shannon - Weiner’s Index, Cd - Simpson’s index, vv ) thứ hai

là đánh giá giá trị của tài nguyên đa dạng sinh học (biodiversityvalueing) bao gồm giá trị của tài nguyên đa dạng sinh học (biodeversity valueing) bao gồm giá trị sử dụng trực tiếp, gián tiếp và giá trị không sử dụng, giá trị địa phương và giá trị toàn cầu (Vermeulen và Izabella, 2002) Nghiên cứu phân tích định lượng đa dạng sinh học nói chung mang tính tương đối, không gian và thời gian Theo lẽ tự nhiên thì tính đa dạng sinh học cao sẽ có giá trị đa dạng sinh học và mang lại nhiều nguồn lợi Tuy nhiên các hoạt động nghiên cứu này còn rất hạn chế, áp dụng ở Việt Nam, trong khi đó chúng ta lại đang có rất nhiều các chương trình bảo tồn và phát triển bền vững

1.7 Thảo luận và xác định vấn đề nghiên cứu

Nghiên cứu về động thái cấu trúc quần thể của rừng tự nhiên là hết sức phức tạp nhưng lại có vai trò vô cùng quan trọng trong việc xác định các phương pháp hiệu quả để dự báo tài nguyên rừng Đã có nhiều các công trình nghiên cứu mô hình

hoá sinh trưởng của rừng thuần loài đều tuổi, đặc biệt là cho rừng trồng Tuy nhiên, các hệ sinh thái rừng trồng thường rất đơn giản và phương pháp tiếp cận để xây dựng mô hình cho chúng không thể áp dụng được đối với rừng hỗn loài, khác tuổi Rừng hỗn loài nhiệt đới ẩm với sự tồn tại hàng trăm loài cây khác nhau ở các cấp tuổi (cấp kích thước) và kiểu sinh trưởng rất đa dạng là một thách thức lớn đối với việc xây dựng các quá trình động thái

Qua việc áp dụng các phân bố lý thuyết, các phần mềm chuyên dụng như: Excel; Potools ta có thể dự đoán hướng phát triển của quần thể trong tương lai, trên

cơ sở đó ta đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh và các hướng bảo tồn, các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm dẫn dắt rừng đạt được sự bền vững trong trạng thái đó khi sử dụng cho các mục đích quản lý cần phải tiếp tục nghiên cứu bổ sung để có những hiểu biết sâu hơn về các quy luật động thái cấu trúc Đây cũng là mục đích

mà đề tài muốn góp phần giải quyết

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

Căn cứ vào mục tiêu nghiên cứu, phạm vi và đối tượng nghiên cứu Các nội dung nghiên cứu cụ thể của đề tài được xác định như sau:

2.1.1 Nghiên cứu định lượng sinh thái quần xã

2.1.2 Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao của quần thể Ươi

2.1.3 Nghiên cứu quy luật tương quan giữa H vn và D 1.3 của quần thể Ươi

2.1.4 Nghiên cứu đặc điểm tái sinh

2.1.5 Nghiên cứu động thái quần thể Ươi

2.1.6 Đề xuất các phương án bảo tồn

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Thu thập và kế thừa số liệu có sẵn

Được thực hiện trước và trong cả quá trình Các thông tin cơ bản cần thu thập bao gồm:

- Tài liệu về điều kiện tự nhiên và dân sinh kinh tế trong khu vực nghiên cứu

- Các loại bản đồ về tài nguyên rừng, bản đồ địa hình khu vực nghiên cứu

- Các báo cáo và bài báo về quần thể Ươi của các tác giả trong và ngoài nước, đặc biệt là số liệu đã được Trung tâm Công nghệ Sinh học Lâm nghiệp - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam

2.2.2 Phương pháp thực nghiệm

2.2.2.1 Phương pháp điều tra thu thập số liệu ngoại nghiệp

Số liệu nghiên cứu của luận văn được thu thập trên hệ thống các ô định vị (OĐV) được thiết lập theo thiết kế của đề tài nghiên cứu khoa học của Trung tâm Công nghệ Sinh học Lâm nghiệp - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã khởi

xướng và thực hiện đề tài "Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật gây trồng cây bản

địa đa mục đích Ươi (Scaphium macropodum), Cọc rào (Jatropha curcas)"

Số liệu nghiên cứu định lượng đa dạng sinh học được thu thập trên các OTC tạm thời

Các OĐV sử dụng phương pháp ô vuông hệ thống (Grid line method), chia khu hệ sinh thái nghiên cứu thành các ô có kích thước 1 km2, xác định tuyến khảo sát nghiên cứu với các ô diện tích đã chọn Trong mỗi ô 1 km2

tiến hành xác định tuyến đi khảo sát và kết hợp phương pháp ô tiêu chuẩn (List-Count Quadrats) Xác định tuyến điều tra từ chân thẳng lên đỉnh, vuông góc với đường đồng mức, lập các

ô tiêu chuẩn ở các vị trí chân, sườn và đỉnh, mỗi ô tiêu chuẩn cách nhau 50m)

Hình 2.1: Sơ đồ phương pháp lập Ô định vị nghiên cứu động thái quần thể

Địa điểm nghiên cứu là các lâm phần có các quần thể cây Ươi (Scaphium macropodum) đang tồn tại sinh trưởng tại Vườn Quốc gia Cát Tiên (nơi chịu tác động mạnh của các yếu tố như chặt hái khai thác quả, canh tác nông nghiệp của con người, sự xâm lấn của loài tre Lồ ô) và tại VQG Bạch Mã (nơi chịu tác động trung bình)

a Điều tra các loài cây gỗ trong các lâm phần có Ươi để nghiên cứu định lượng các chỉ

số đa dạng sinh học.

Lập OTC tạm thời (1000m2) và tiến hành khảo sát lập tuyến điều tra để thu thập các nhân tố sau: số lượng loài, số lượng cá thể mỗi loài (N), chiều cao và đường tại vị trí 1.3m (Hvn, DBH), số lượng được đo đếm thu thập đầy đủ cho tính toán các số liệu thứ cấp về tần suất, mật độ, độ phong phú và độ ưu thế và cuối cùng

20x20m

20x20m

là phân tích đánh giá các giá trị tổng hợp về Chỉ số giá trị quan trọng IVI của mỗi

loài và chỉ số đa dạng sinh học H của cả quần xã

b Điều tra tầng cây cao, cây tái sinh của quần thể Ươi để tính động thái, cấu trúc và

phân cấp chiều cao cây tái sinh

- Thu số liệu cần được tiến hành tối thiểu trong 3 năm liên tục

- Trong ô định vị lớn: tất cả các cá thể cây ươi có đường (D1.3) ≥ 5cm

được đánh số thứ tự và thu số liệu hàng năm, cùng thời điểm: đường kính, chiều

cao, mức độ ánh sáng (1đến 5), mức độ thương tổn, sản lượng quả, hạt của mỗi

cây

- Trong các ô định vị nhỏ: tất cả cây ươi có đường kính <5cm, bao gồm cả

cây con được đánh số thứ tự và thu số liệu hàng năm: đường kính, chiều cao, mức

độ ánh sáng (1 đến 5), mức độ thương tổn của mỗi cây

- Cây con mới xuất hiện (nảy mầm), cây chết

- Số liệu của tất cả các ô định vị lớn và nhỏ được tổng hợp trong một biểu

và tính toán thống kê cho đơn vị diện tích 1ha

- Xây dựng ma trận (matrix construction) động thái, sử dụng phần mềm

Poptools để phân tích các chỉ số động thái và phân tích kịch bản dự báo

- Phân cấp chiều cao cây tái sinh: chia thành 3 cấp

+ Cấp 1: là những cấy có Hvn < 1m;

+ Cấp 2 : là những cấy có Hvn từ 1 - 3m;

+ Cấp 3: là những cấy có Hvn > 3m

- Đánh giá chất lượng cây tái sinh: chia làm 3 loại Tốt; Trung bình và Xấu

2.2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu nội nghiệp

a Nghiên cứu định lượng quần xã

- Chỉ số giá trị quan trọng IVI

IVI = RD + RF + RBA (Mishra, 1968) (2.1) Trong đó: RD là mật độ tương đối, RF là tần xuất xuất hiện tương đối và

RBA là tổng tiết diện thân tương đối của mỗi loài

Tổng tiết diện của tất cả các loài

- Chỉ số đa dạng sinh học loài H’ (Shannon and Weiner’s Index)

s

H’= - ∑ {Ni/N} log 2 {Ni/N} (2.5)

i=1

Trong đó: H’: Chỉ số đa dạng sinh học hay chỉ số Shannon- Wiener

Ni: IVI của loài thứ i

N: IVI của tất cả các loài trong hiện trường

- Chỉ số mức độ chiếm ưu thế (Concentration fo Dominance -Cd)

s

Cd = ∑ {Ni/N}2 (2.6)

i=1

Trong đó: Ni: Chỉ số IVI của loài thứ i

N: IVI của tất cả các loài

- Đường cong “đa dạng ưu thế” (D-D curve) được xây dựng trên cơ sở giá trị

IVI của các loài, nhằm phân tích trật tự ưu thế và sự “chia sẻ và cạnh tranh sử dụng”

nguồn tài nguyên “hạn chế” giữa các loài trong quần xã thực vật Điều này dựa trên

cơ sở của sự tương quan thuận giữa không gian mà một loài chiếm cứ trong quần xã

với khối lượng nguồn tài nguyên mà loài đó chiếm lấy và sử dụng (Whittaker (1975), Pandey 2002), đường cong D-D có 3 dạng chủ yếu là: Dạng hình học (geometric distribution series); Dạng Logaris- bình thường (log-normal distribution series) và Dạng Logaris (log distributionseries)

b Nghiên đặc điểm cấu trúc tầng cây cao của quần thể Ươi

- Kiểm tra sự thuần nhất các OTC

Việc kiểm tra sự thuần nhất của các ô tiêu chuẩn giúp ta xem có thể gộp số liệu ở các OĐV lại hay không Tác giả sử dụng hai tiêu chuẩn thống kê, đó là tiêu chuẩn U của Mann - Whiney nếu |U| >1,96 giả thuyết Ho bị bác bỏ Hai mẫu quan sát được rút ra từ hai tổng thể khác nhau, ngược lại ta chấp nhận giả thuyết Tiêu chuẩn của Kruskal – Wallis Nếu H> 

0,5 thì các mẫu không thuần nhất, trường hợp ngược lại các mẫu thuần nhất

- Quy luật phân bố

Xác định phân bố số cây theo đường kính (N/D1,3) và số cây theo chiều cao (N/Hvn), chia tổ ghép nhóm các trị số quan sát theo theo công thức của Bơruc và Karudơ (Brooks và Carruthere)

K = (Xmax, Xmin): trị số quan sát lớn nhất và nhỏ nhất

Việc chia tổ, ghép nhóm theo từng nhân tố điều tra (đường kính D1.3, chiều cao vút ngọn), đối với mỗi ô tiêu chuẩn được thể hiện theo phương pháp trong sách

" Tin học ứng dụng trong lâm nghiệp" của Ngô Kim Khôi, Nguyễn Hải Tuất, Nguyễn Văn Tuấn (2001) [20]

Căn cứ vào phân bố thực nghiệm, tiến hành mô hình hoá quy luật cấu trúc tần số theo những phân bố lý thuyết khác nhau

+ Phân bố giảm (phân bố mũ)

Trong Lâm nghiệp thường dùng phân bố giảm dạng hàm Meyer để mô phỏng quy luật cấu trúc tần số số cây theo đường kính (N/D1.3), số cây theo chiều cao (N/Hvn)

ở những lâm phần hỗn giao, khác tuổi qua khai thác chọn không quy tắc nhiều lần Hàm Meyer có dạng:

y = .e-x (2.8)

Trong đó: x là cỡ kính hoặc cỡ chiều cao

,  là hai tham số của hàm Meyer

Để xác định tham số của phân bố giảm dạng hàm Meyer, trước hết phải tuyến tính hoá phương trình mũ bằng cách logarit hoá cả hai vế của phương trình (2.5) để đưa

về dạng phương trình hồi quy tuyến tính một lớp y = a + bx

+ Phân bố Weibull: là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên liên tục với miền giá trị (0, + ),

e α.λ.x

Hàm phân bố: F ( x )  1  e(xxmin)

Trong đó:  và  là hai tham số của phân bố Weibull Tham số  đặc trưng cho

độ nhọn phân bố, tham số  biểu thị độ lệch của phân bố

Nếu:  = 1 phân bố có dạng giảm

α fi.xi

+ Xi = (xi – x1)/k với k là cự ly tổ, xi là trị số giữa cỡ đường kính (chiều cao) thứ i, x1 là trị số giữa cỡ đường kính (chiều cao) tổ thứ nhất Như vậy Xi lấy các giá trị  0, là những số tròn

- Kiểm tra giả thuyết về luật phân bố:

Cho giả thuyết H0: Fx(x) = F0(x), trong đó F0(x) là một hàm phân bố đã xác định Để kiểm tra giả thuyết H0, người ta dùng tiêu chuẩn phù hợp khi bình phương

 

flt

flt) (ft χ

2 2

0,05 tra bảng với bậc tự do k = m - r - 1 (r là tham số của phân bố

lý thuyết cần ước lượng, m là số tổ sau khi gộp) thì phân bố lý thuyết phù hợp với phân

bố thực nghiệm (Ho

+)

Tương quan giữa H vn và D 1.3

Quan hệ giữa đường kính (D1.3) và chiều cao (Hvn) dướidạng phương trình

H = a + b lgd (2.14)

H = ao + a1d + a2d2

H = a0 + a1d + a2d2 + a3d3

Đồng Sỹ Hiển đã thử nghiệm các phương trình trên ở rừng tự nhiên nước ta

và cho thấy nó đều phù hợp Vũ Tiến Hinh (1995) [11], Đặng Thái Dương (1995) [8], đã sử dụng để tính tương quan H/D, cho thấy phương trình (2.11) phù hợp cho

việc tính tương quan của quần thể Ươi Do vậy, chúng tôi dùng phương trình (2.14)

để xác định tương quan giữa chiều cao vút ngọn Hvn và đường kính (D1,3) của quần thể Ươi

c Nghiên cứu đặc điểm tái sinh của quần thể Ươi

- Phân cấp cây tái sinh theo 3 cấp chiều cao: < 1m; từ 1 - 3m; > 3m

- Chất lượng cây tái sinh

+ Cây tốt là những cây có thân thẳng, không cụt ngọn, sinh trưởng và phát triển tốt, không sâu bệnh

+ Cây xấu là những cây cong queo, cụt ngọn, sinh trưởng, phát triển kém và sâu bệnh

+ Cây trung bình là những cây còn lại

d Nghiên cứu động thái quần thể Ươi

Đề tài sử dụng phương pháp mô hình toán ma trận của Lefkovitch (Caswell 2001) để xây dựng, phân tích động thái và dự đoán sự phát triển của các quần thể Ươi nghiên cứu Phương pháp này sử dụng phương trình: n(t+1) = An(t), trong đó n(t) và n(t+1) là cấu trúc quần thể tại 2 thời điểm tương ứng là t và t +1, và A là một

ma trận vuông, trong đó xác xuất (giá trị) để sinh trưởng phát triển từ một cấp cỡ loại này lên cấp cỡ loại kế tiếp trên được biểu thị Trong nghiên cứu của chúng tôi, thời gian t là 1 năm

Trên cơ sở đặc tính sinh học của cây Ươi và tình hình sinh trưởng thực tế qua khảo sát tại các khu vực nghiên cứu, chúng tôi chia các quần thể Ươii nghiên cứu thành 9 cấp cỡ khác nhau từ loại nhỏ nhất là cây con nhỏ (hay cây con 1) đến cấp cỡ lớn nhất là cây trưởng thành 4, được ghi vào phụ biểu số 59,60

Với cấp loại cây con nhỏ nhất trong quần thể (cây con 1), số liệu sinh trưởng cho xây dựng ma trận và phân tích động thái dựa vào chiều cao (H), tất cả các cấp

cỡ còn lại, việc phân tích tính toán động thái quần thể dựa trên số liệu đường kính (D1,3)

Các yếu tố thành phần (aij) của ma trận A bao gồm 3 loại là Sinh trưởng (G), Lưu lại (P) và Sinh sản tái sinh (F), trong đó giá trị G (nằm cạnh đường chéo của