TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Ngoài nước
1.1.1 Các nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng
1.1.1.1 Các nghiên cứu về đặc điểm phân bố, sinh thái cây rừng
Nghiên cứu về đặc điểm phân bố và sinh thái của các loài cây rừng trên thế giới đã đạt được nhiều kết quả đáng kể, với nhiều công trình phân loại và giám định loài nhằm xác định vùng phân bố và đặc điểm sinh thái Một số nghiên cứu tiêu biểu như của Lecomte M (1931), Kochummen (1972), và Samartin, A (1992) đã chỉ ra vùng phân bố tự nhiên, kiểu rừng phân bố, và độ cao phân bố so với mực nước biển của nhiều loài cây.
Dẻ anh, Ươi, Sở chè
W.Lacher (1978) đã chỉ rõ vấn đề cần nghiên cứu sinh thái thực vật, sự thích nghi thực vật ở các điều kiện tự nhiên khác nhau E.P Odium (1975) đã phân chia ra sinh thái học cá thể và sinh thái học quần thể Sinh thái học cá thể nghiên cứu từng cá thể sinh vật hoặc từng loài Trong trường hợp đó chu kỳ sống và tập tính cũng như khả năng thích nghi với môi trường được đặc biệt chú ý Ngoài ra, các mối quan hệ giữa các yếu tố sinh thái, sinh trưởng có thể định lượng bằng phương pháp toán học, mô phỏng, phản ánh các quy luật tương quan trong tự nhiên Các phương pháp thực nghiệm sinh thái học nhằm nghiên cứu mối quan hệ giữa các loài, phương pháp điều tra đánh giá được trình cụ thể trong ‘‘Thực nghiệm sinh thái học” của Stephen D.Wratten và Gary L.A Fry (1980).
1.1.1.2 Các nghiên cứu về đặc điểm lâm học một số loài cây rừng
Những cơ sở khoa học về rừng mưa nhiệt đới đã được nhiều tác giả quan tâm như: Richard (1959) với công trình Rừng mưa nhiệt đới; Baur G.N.
(1962) với công trình Cơ sở sinh thái của kinh doanh rừng mưa; Catinot
Năm 1965, các nghiên cứu về Lâm sinh học nhiệt đới đã chỉ ra rằng hệ sinh thái rừng nhiệt đới rất đa dạng về thành phần loài và cấu trúc tầng tán Các tác giả đã thảo luận và đưa ra nhiều lý luận khoa học, cùng với cơ sở thực tiễn, kỹ thuật, kinh tế và xã hội, nhấn mạnh vai trò quan trọng của những yếu tố này trong việc phát triển kinh doanh hệ sinh thái rừng tự nhiên.
Nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ của các tác giả hiện tại chủ yếu đưa ra những nhận xét định tính, phân chia tầng thứ dựa trên chiều cao cơ giới, do đó chưa phản ánh đầy đủ sự phức tạp của cấu trúc rừng nhiệt đới.
Phân tầng là đặc trưng quan trọng của rừng nhiệt đới, với quy luật phân bố số cây theo chiều cao là cơ sở định lượng để phân chia tầng Davit và P.W Risa (1933 - 1934) đã đề xuất phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng để nghiên cứu cấu trúc tầng rừng, tuy nhiên phương pháp này chỉ minh họa sắp xếp cây trong diện tích hạn chế Cusen (1951) đã cải tiến bằng cách vẽ các giải kề bên nhau để tạo hình tượng không gian ba chiều Việc phân cấp cây rừng trong rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên vẫn còn phức tạp và chưa có phương án chấp nhận rộng rãi Sampion Gripfit (1948) và Dawkin (1958) đã đề xuất phân cấp cây rừng thành 5 cấp dựa vào kích thước Các nghiên cứu hiện nay đã chuyển từ mô tả định tính sang định lượng, ứng dụng thống kê toán học và tin học để mô hình hóa cấu trúc rừng và xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc Các tác giả như B.Rollet (1971) và Balley (1973) đã sử dụng các hàm hồi quy và phân phối xác suất để mô hình hóa các mối quan hệ trong rừng, cùng với nhiều phương pháp khác như hàm Schumacher, hyperbol, và Poisson.
Một vấn đề quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc rừng là phân loại rừng dựa trên cấu trúc và ngoại mạo sinh thái Phân loại này dựa vào đặc điểm phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ và các đặc điểm hình thái khác của quần xã thực vật Các hệ thống phân loại tiêu biểu như của Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949) và UNESCO (1973) đã chỉ ra rằng việc nghiên cứu ngoại mạo của quần xã thực vật cần được xem xét trong bối cảnh môi trường của nó, dẫn đến một hướng phân loại theo ngoại mạo sinh thái.
Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo, nghiên cứu của Melekhov tập trung vào sự biến đổi của rừng theo thời gian Ông nhấn mạnh sự thay đổi của tổ thành loài cây trong lâm phần qua các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát sinh và phát triển của rừng.
Kiến thức về cấu trúc không gian và thời gian là nền tảng quan trọng để phát triển mô hình cấu trúc chuẩn trong quản lý rừng Việc áp dụng các giải pháp xử lý lâm sinh sẽ giúp định hướng rừng theo hướng cấu trúc chuẩn, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý và bảo tồn tài nguyên rừng.
Sản lượng bền vững được xem là vấn đề kỹ thuật quan trọng hàng đầu trong kinh doanh rừng, theo D Alder (1980, 1992) và J Vanclay (1994, 1998) Họ đã phát triển nhiều phương pháp nghiên cứu và dự báo sản lượng rừng tự nhiên, tạo nền tảng cho việc xác định các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo kinh doanh tài nguyên rừng bền vững.
1.1.2 Nghiên cứu về cây Ươi
1.1.2.1 Phân loại và hình thái Ươi (Scaphium macropodum (Miq.) Beumée ex K Heyne) thuộc họ Trôm (Sterculiaceae), còn được gọi là malvanut (tiếng Anh) hoặc Kembang semangkuk jantung (tiếng Malaysia), là cây thường gặp trong rừng mưa nhiệt đới ở khu vực Đông Nam Á (Kochummen, 1972).
Cây Ươi trưởng thành có chiều cao từ 40 đến 45m và đường kính thân khoảng 80 - 100cm Quá trình rụng lá diễn ra nhanh chóng, với hoa nở trên những cành đã rụng lá trước khi mọc lá non Lá cây tập trung ở đỉnh cành, có hai dạng: lá non có 3 đến 5 thùy và lá lớn hình bầu dục, rộng 10 - 12cm và dài 15 - 25cm, không lông, với cuống dài 10 - 30cm Hoa chùm nhỏ gồm hoa đực và cái, có màu xanh lá cây sáng hoặc đỏ, với đài có ống dài và lông Quả thịt, manh nang cao 10 - 15cm, tự khai, màu nâu khi chín, bao bọc bởi một cánh màng dài 20cm Hạt to, hình bầu dục hoặc thuôn dài, màu đỏ nhạt hoặc nâu, có kích thước 25 x 15mm, da nhăn và thô, sẽ phù to khi gặp nước Mùa hoa từ tháng 1 đến tháng 4, với hoa chính vào tháng 3, trong khi mùa quả kéo dài từ tháng 6 đến tháng 8.
8, chín rộ tháng 7 Chu kỳ quả 4 năm ra một lần.
Theo Yamada và Suzuki (1997), hình thái lá và tán cây thay đổi theo kích thước cây, ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và sự sống của cây trồng Cây Ươi bắt đầu phát triển cành bên khi đường kính thân đạt hàng chục cm, và sự tăng trưởng của tán chủ yếu do kích thước và số lượng lá Khoảng cách phân tán của quả thường không vượt quá 50m từ gốc cây mẹ.
1.1.2.2 Các nghiên cứu về đặc điểm phân bố, sinh thái
Theo Kochummen (1972), Ươi có nguồn gốc tự nhiên tại các rừng mưa nhiệt đới ở Myanmar, Thái Lan, Campuchia, Malaysia, Indonesia, Brunei và Việt Nam, và đã được trồng tại Xishuangbana, tỉnh Vân Nam, Trung Quốc từ năm 1970 Loài cây này thường xuất hiện trong các khu rừng thường xanh, chủ yếu trên đất đá và sườn đồi, nhưng hiếm khi tạo thành rừng thuần loài Ươi ưa sáng, sinh trưởng nhanh và thường tái sinh như cây "tiên phong" trên các khoảng trống trong rừng Nó phân bố chủ yếu ở độ cao 300 - 500m so với mực nước biển, với nhiệt độ trung bình từ 20 - 26°C và lượng mưa hàng năm từ 1.000 - 2.000mm, nhưng cũng có thể phát triển ở độ cao lên đến 1.200m trên các sườn đồi, rặng núi, rừng đầm lầy và rừng tiểu vùng.
Đất đỏ vàng và đất đỏ là hai loại đất ưa thích của ưới, chúng phát triển tốt trong môi trường có độ ẩm cao và hàm lượng mùn dồi dào Ngoài ra, ưới cũng có khả năng thích nghi với các loại đất chua và nghèo canxi.
Hiện nay, nghiên cứu về tính đa dạng di truyền của cây Ươi còn hạn chế, tạo ra khoảng trống cần thiết cho các nghiên cứu sâu hơn Việc lựa chọn cây ưu trội về kiểu gen và xác định mối quan hệ di truyền giữa các cây này là rất quan trọng nhằm hạn chế sự thoái hóa giống.
1.1.2.3 Giá trị sử dụng và lợi ích kinh tế cây Ươi
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Mục tiêu
Mục tiêu chung
Nghiên cứu bổ sung cơ sở khoa học về đặc điểm lâm học của cây Ươi tại một số tỉnh Nam Trung Bộ nhằm phục vụ cho việc gây trồng và phát triển bền vững loài cây này.
Mục tiêu cụ thể
- Xác định được một số đặc điểm phân bố, sinh thái, lâm học của loài Ươi tại Quảng Nam và Quảng Ngãi.
- Đề xuất được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phục vụ gây trồng và phát triển loài Ươi.
Đối tượng và giới hạn nghiên cứu
Là loài cây Ươi có phân bố trong các trạng thái rừng tự nhiên ở hai tỉnh Quảng Nam và Quảng Ngãi.
- Về nội dung : Luận văn chỉ nghiên cứu các đặc điểm phân bố, sinh thái và đặc điểm lâm học của loài cây Ươi.
- Về địa điểm : Chỉ nghiên cứu trong 3 trạng thái rừng tự nhiên giàu, trung bình và nghèo tại hai tỉnh Quảng Nam và Quảng Ngãi.
Nội dung nghiên cứu
2.3.1 Nghiên cứu đặc điểm phân bố, sinh thái của loài cây Ươi
- Đặc điểm phân bố (trạng thái rừng, độ cao so với mực nước biển).
- Đặc điểm khí hậu nơi Ươi phân bố.
- Đặc điểm đất nơi Ươi phân bố.
2.3.2 Đặc điểm tầng cây cao lâm phần có Ươi phân bố
Mật độ và các chỉ tiêu sinh trưởng của lâm phần.
Kiểu phân bố cây rừng trong lâm phần.
2.3.3 Đặc điểm tầng tái sinh của lâm phần có Ươi phân bố
Mật độ và sinh trưởng cây tái sinh.
Tổ thành loài tầng cây tái sinh.
Phân cấp chiều cao cây tái sinh.
Kiểu phân bố tầng cây tái sinh.
2.3.4 Đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh
Đề xuất các điều kiện tự nhiên cho gây trồng Ươi ở vùng Nam Trung Bộ.
Đề xuất biện pháp kỹ thuật gây trồng và phát triển cây Ươi.
Phương pháp nghiên cứu
Dựa trên việc tổng hợp thông tin từ các nghiên cứu trước đây về cây Ươi, bài viết đã tiến hành điều tra và khảo sát sơ bộ, đồng thời phỏng vấn cán bộ và người dân để thu thập dữ liệu cần thiết.
2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu hiện trường Áp dụng phương pháp điều tra trên ô tiêu chuẩn điển hình, tạm thời để điều tra một số đặc điểm lâm học của cây Ươi Tại mỗi tỉnh điều tra, khảo sát lựa chọn các lâm phần có Ươi phân bố đại diện cho 3 trạng thái rừng (giàu, trung bình, nghèo) phân loại theo thông tư 34/2009/TT-BNNPTNT Tại mỗi trạng thái rừng, thiết lập 3 ô tiêu chuẩn điển hình (ô sơ cấp), diện tích ô tiêu chuẩn là 2.500m 2 (50 x 50m) Trong mỗi ô sơ cấp tiến hành lập 5 ô dạng bản
(4 ô góc và 1 ô ở tâm của ô sơ cấp), mỗi ô dạng bản có diện tích 25m 2 (5 x 5m) Tổng số ô tiêu chuẩn lập tại 1 tỉnh là 3 trạng thái rừng x 3 ôtc/trạng thái
= 9 ôtc Tổng số ô tiêu chuẩn cần lập là 9 ôtc/tỉnh x 2 tỉnh = 18 ôtc.
Thu thập số liệu trong các ô như sau:
Trong ô sơ cấp 2500 m², tiến hành thu thập số liệu về trạng thái rừng, địa hình, và độ cao so với mực nước biển bằng thiết bị GPS Đồng thời, sử dụng thước đo độ dốc để xác định độ dốc của khu vực.
Trong mỗi ô tiêu chuẩn, cần thu thập dữ liệu của tất cả các cây gỗ lớn có đường kính ngang ngực từ 6cm trở lên, bao gồm các chỉ tiêu như loài cây, đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn) và độ tàn che Tại mỗi trạng thái rừng, chọn một ô tiêu chuẩn đại diện để đào phẫu diện kích thước 0,8m x 1,2m x 1,0m nhằm xác định độ dày tầng đất và mô tả các đặc điểm đất Đồng thời, trong mỗi phẫu diện, lấy 2 mẫu đất ở các tầng 0cm - 20cm và 30cm - 50cm để phân tích các tính chất lý và hóa học của đất tại Viện Nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, bao gồm dung trọng theo TCVN 6860: 2001, hàm lượng mùn theo TCVN 8941: 2011 và đạm tổng số theo TCVN 5255: 2009.
P2O5 dễ tiêu theo TCVN 8942 : 2011, K2O dễ tiêu theo TCVN 8662: 2011, pH KCL theo TCVN 5979: 2007, thành phần cơ giới theo TCVN 8567: 2010.
Trong ô dạng bản 25m², tiến hành thu thập số liệu về tầng cây tái sinh, bao gồm các cây có đường kính ngang ngực nhỏ hơn 6cm Các chỉ tiêu cần ghi nhận bao gồm loài cây, đường kính, chiều cao vút ngọn, nguồn gốc và chất lượng cây tái sinh Chất lượng tái sinh được phân loại thành ba cấp độ: tốt, trung bình và xấu, nhằm đánh giá và xác định những cây tái sinh có tiềm năng phát triển.
Tại mỗi tỉnh, các khu vực có cây Ươi sẽ được thu thập các yếu tố khí hậu như lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm không khí Việc này được thực hiện bằng cách kế thừa số liệu từ các trạm quan trắc gần nhất nhằm xác định đặc điểm điều kiện khí hậu phù hợp với loài Ươi.
2.4.2 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
Số liệu thứ cấp được thu thập từ các báo cáo và bài viết khoa học có sẵn trong thư viện, trên Internet, cũng như từ các đồng nghiệp đã tiến hành nghiên cứu về loài cây này.
2.4.3 Phương pháp xử lý số liệu
Trong lâm nghiệp, việc áp dụng các phương pháp phân tích thống kê toán học để xử lý số liệu là rất quan trọng, và điều này được thực hiện với sự hỗ trợ của các phần mềm như Excel và SPSS Nội dung nghiên cứu này tập trung vào việc thu thập và xử lý số liệu thông qua phương pháp nghiên cứu tầng cây cao.
+ Xác định thể tích cây đứng:
Thể tích cây đứng được tính theo công thức:
V=G*H*f Trong đó: G là tiết diện ngang cây đứng
H là chiều cao cây đứng f là độ thon của cây, lấy f= 0,45
+ Cấu trúc tổ thành loài:
Tổ thành loài tầng cây cao được xác định theo phương pháp của Curtis
Mc Intosh (1959) thông qua chỉ số IV được tính theo công thức:
Ni% và Gi% đại diện cho phần trăm số cây và phần trăm tiết diện ngang của loài i trong các ô điều tra, trong khi Fi% là tỷ lệ phần trăm số ô điều tra có loài i xuất hiện Chỉ những loài có IV > 5% mới có ý nghĩa sinh thái trong lâm phần Việc xác định ưu hợp thực vật được thực hiện dựa vào phương pháp của Thái Văn Trừng.
(1978, 2000) cho dưới 10 loài (chiếm 40 - 50%) trong lâm phần.
Sau khi xác định chỉ số IV cho từng loài, để tìm loài ưu thế, cần tính tổng giá trị IV của các loài có trị số IV lớn hơn 5% Việc này được thực hiện theo thứ tự từ cao xuống thấp cho đến khi tổng giá trị đạt 50%, đồng thời đảm bảo số lượng loài trong tính toán không vượt quá quy định.
+ Tổ thành loài tầng cây tái sinh được tính theo công thức:
Trong đó Fi% và Ni% là phần trăm số ô và số cây của loài i trong các ô điều tra.
Sử dụng các phân bố Weibull, phân bố khoảng cách, phân bố mũ (hàm
Để mô phỏng cấu trúc N/D 1.3 và N/H vn của lâm phần có Ươi phân bố, chúng ta sử dụng tiêu chuẩn χ 2 để lựa chọn hàm phù hợp nhất Các bước thực hiện được trình bày như sau:
• Chỉnh lý tài liệu quan sát, tính các đại lượng đặc trưng mẫu x, S
• Thay thế một cỏch gần đỳng x ≈ à và S = σ
Tính xác suất để X lấy giá trị trong các tổ của đại lượng điều tra theo công thức đã trình bày.
Tính tần số lý thuyết: fl = n.pi.
• Kiểm định giả thuyết về luật phân bố theo tiêu chuẩn phù hợp
+ Kiểu phân bố cây rừng:
Phương pháp dựa vào khoảng cách cây rừng của Clark và Evans được áp dụng để nghiên cứu mạng hình phân bố của cây rừng, thông qua việc tính toán khoảng cách từ cây được chọn ngẫu nhiên đến cây gần nhất.
Để tính toán, cách chia cho số lần đo là n; λ đại diện cho số cây trên một mét vuông, được xác định bằng tổng số cây điều tra trong ô chia cho tổng diện tích của ô tiêu chuẩn.
U ≤ 1.96: Cây rừng phân bố ngẫu nhiên trên mặt nằm ngang
U > 1.96: Cây rừng phân bố cách đều trên mặt nằm ngang
U< -1.96: Cây rừng phân bố cụm trên mặt mặt nằm ngang b Phương pháp nghiên cứu tầng cây tái sinh
Cây tái sinh được phân loại thành ba cấp độ: Cây tốt (A) có đặc điểm sinh trưởng mạnh mẽ, thân thẳng và tán lá phát triển đồng đều, không bị sâu bệnh; Cây trung bình (B) có sự sinh trưởng bình thường; Cây xấu (C) có tình trạng sinh trưởng kém, còi cọc và thường xuyên mắc sâu bệnh.
Cây triển vọng là những loài cây có mục đích cụ thể, sinh trưởng mạnh mẽ và chiều cao vượt trội so với các cây bụi và thảm thực vật xung quanh, đồng thời sở hữu những phẩm chất vượt trội.
+ Mật độ tái sinh được tính theo công thức:
Trong đó: n i : là số cây trong ÔDB
+ Xác định tổ thành loài cây tái sinh
Tổ thành loài cây tái sinh được đánh giá thông qua trị số IV và theo loài cây.
+ Phân bố số cây tái sinh theo chiều cao
Chiều cao được chia theo 3 cấp: Cấp I (H < 0,5m); Cấp II (0,5 - 1,5m); Cấp III (1,5 - 2,0m) Số cây từng cấp chiều cao được tính như sau:
Trong đó: n i là số cây từng cấp trong ÔDB
+ Chất lượng cây tái sinh và nguồn gốc tái sinh
Số cây tái sinh ở từng cấp chất lượng và nguồn gốc được tính theo công thức.
Trong đó: ni là số cây của từng chấp lượng (A hoặc B hoặc C) hay hạt hoặc chồi trong ÔDB.
+ Nghiên cứu tái sinh có triển vọng
Phương pháp đề xuất các biện pháp lâm sinh phù hợp
Dựa trên kết quả nghiên cứu về đặc điểm phân bố, sinh thái và đặc điểm lâm học, kết hợp với tổng quan các nghiên cứu trước đây, luận văn sẽ đề xuất các biện pháp cụ thể và phù hợp nhằm cải thiện tình hình hiện tại.
Dựa trên kết quả điều tra về đặc điểm phân bố và tái sinh của loài Ươi tại các tỉnh Quảng Nam và Quảng Ngãi, bài viết đề xuất các điều kiện tự nhiên cần thiết để trồng loài cây này trong khu vực nghiên cứu Điều này bao gồm việc xác định độ cao so với mực nước biển, cũng như các điều kiện về đất đai và khí hậu phù hợp cho việc phát triển loài Ươi tại một số tỉnh thuộc vùng Nam Trung Bộ và những khu vực có điều kiện tương tự.
Dựa trên các đặc điểm tái sinh của cây Ươi, luận văn sẽ đề xuất các biện pháp hỗ trợ nhằm thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của cây Ươi trong các trạng thái rừng tự nhiên tại khu vực nghiên cứu.