TỔNG QUAN VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Trên thế giới
1.1.1 Nghiên cứu về cấu trúc rừng
Khái niệm về cấu trúc rừng
Cấu trúc rừng, theo Theo Husch B (1982), đề cập đến sự phân bố kích thước của các loài cây và cá thể trong một khu rừng Nó được hình thành từ đặc điểm sinh trưởng của loài cây, điều kiện môi trường, và các biện pháp tác động đến hệ sinh thái rừng.
Các nhân tố trong cấu trúc rừng rất phong phú bao gồm cấu trúc sinh thái, hình thái, cấu trúc định lượng, cấu trúc tuổi…
Về cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng
Nhiều nhà khoa học như Baur G.N (1964) và Odum E.P (1971) đã nghiên cứu sâu về cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng, đặc biệt là trong kinh doanh rừng mưa Các nghiên cứu này giúp làm rõ khái niệm về hệ sinh thái rừng và các vấn đề sinh thái liên quan.
Về mô tả hình thái cấu trúc rừng
Hiện tượng hình thành tầng là đặc trưng cơ bản trong cấu trúc hình thái của quần thể thực vật rừng, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên cấu trúc tầng thứ của rừng.
Catinot.R (1965) đã nghiên cứu cấu trúc hình thái của rừng thông bằng cách biểu diễn các phẫu đồ rừng, đồng thời phân tích các nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả và phân loại theo các khái niệm dạng sống và tầng phiến.
1.1.2 Nghiên cứu về tái sinh rừng
Tái sinh rừng là quá trình sinh học đặc trưng của hệ sinh thái rừng, thể hiện qua sự xuất hiện của thế hệ cây con từ các loài cây gỗ Quá trình này diễn ra ở những khu vực như dưới tán rừng, các khoảng trống trong rừng, hoặc trên đất rừng sau khi khai thác và nương rẫy.
Nghiên cứu về tái sinh rừng nhiệt đới đã bắt đầu được chú ý từ cuối thế kỷ 20, mặc dù trên thế giới, lĩnh vực này đã trải qua hàng trăm năm phát triển Việc hiểu rõ và ứng dụng các phương pháp tái sinh là rất quan trọng để bảo vệ và phục hồi hệ sinh thái rừng nhiệt đới.
Kể từ năm 1930, hiệu quả tái sinh rừng được đánh giá dựa trên mật độ, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con và sự phân bố Nhiều nhà khoa học như Mibbread (1930), Richards (1933-1939) và Beard (1946) đã nghiên cứu sự tương đồng và khác biệt giữa tổ thành lớp cây tái sinh và tầng cây gỗ Tuy nhiên, do sự phức tạp trong tổ thành loài cây, chỉ một số loài có giá trị được khảo sát, dẫn đến việc thực tiễn chỉ tập trung vào những loài cây có ý nghĩa.
Nghiên cứu về phân bố tái sinh rừng tự nhiên trong rừng nhiệt đới đã được ghi nhận qua các công trình của Richards.P.W (1952) và Bernard Rollet (1974) Các tác giả đã tổng kết quá trình nghiên cứu và nhận xét rằng cây tái sinh tự nhiên thường có dạng phân bố cụm trong các ô nhỏ (1m x 1m, 1m x 1,5m), trong khi một số ít có phân bố theo kiểu poisson.
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các nhân tố như ánh sáng, độ ẩm của đất, cấu trúc quần thụ, cây bụi, dây leo và thảm thực vật tươi có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tái sinh rừng Ngoài những yếu tố này, còn tồn tại một số nhân tố khác cũng góp phần quan trọng trong việc phục hồi hệ sinh thái rừng.
Mật độ và sức sống của cây con bị ảnh hưởng bởi độ khép tán của quần thụ V.G Karkov (1969) đã nghiên cứu mối quan hệ giữa cây con và quần thụ, chỉ ra rằng sự cạnh tranh về dinh dưỡng khoáng, ánh sáng, độ ẩm và tính không đồng nhất giữa các loài thực vật phụ thuộc vào đặc tính sinh học, tuổi tác và điều kiện sinh thái của quần thể thực vật.
Nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên thường nhấn mạnh các yếu tố như ánh sáng, độ ẩm của đất, cấu trúc quần thụ và cây bụi thảm tươi Theo Mar, tin và Ctv (2005), sự tái sinh của cây rừng gắn liền với sức sản xuất của đất, đặc biệt ở những khu vực nhạy cảm như dải ven sông, đường xã, rìa rừng và đỉnh núi.
Nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của thảm thực vật toàn cầu cung cấp những hiểu biết quý giá về phương pháp nghiên cứu và quy luật tái sinh ở nhiều khu vực Việc áp dụng các quy luật này giúp phát triển các giải pháp kỹ thuật lâm sinh hiệu quả nhằm phục hồi và quản lý rừng bền vững.
Ở Việt Nam
1.2.1 Nghiên cứu về cấu trúc rừng a)Khái niệm cơ bản về cấu trúc rừng
Cấu trúc rừng là sự sắp xếp tổ chức của các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái rừng, cho phép các loài có đặc tính sinh thái khác nhau chung sống hoài hòa Nó đạt được sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển của tự nhiên, đồng thời phản ánh mối quan hệ đấu tranh và thích ứng giữa các sinh vật rừng, môi trường sinh thái và giữa các loài với nhau.
Cấu trúc rừng là khái niệm chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần trong quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian Nó thể hiện mối quan hệ sinh thái giữa các loài thực vật và các yếu tố môi trường xung quanh Cấu trúc rừng bao gồm nhiều yếu tố như cấu trúc sinh thái của loài cây, dạng sống, tầng phiến, hình thái tầng tán, cấu trúc đứng và cấu trúc theo mặt phẳng nằm ngang, cũng như mật độ và cách phân bố cây trong quần thể theo thời gian và tuổi.
Tổ thành trong rừng là yếu tố phản ánh số lượng loài và cá thể của từng loài cây gỗ Nó cho thấy sự kết hợp và mức độ tham gia của các loài cây trong một đơn vị thể tích Nếu một loài chiếm trên 95%, rừng được coi là thuần loài; ngược lại, nếu có từ hai loài trở lên với tỷ lệ tương đương, đó là rừng hỗn loài Các khu rừng nhiệt đới thường đa dạng hơn về loài so với rừng ôn đới.
Cấu trúc tầng thứ trong rừng là sự phân bố không gian của cây gỗ theo chiều thẳng đứng, phụ thuộc vào đặc tính sinh thái và nhu cầu ánh sáng của các loài Tại Việt Nam, nhiều nhà nghiên cứu đã tìm hiểu về vấn đề này, trong đó Đào Công Khanh (1996) đã nghiên cứu cấu trúc rừng lá rộng thường xanh ở Hương Sơn – Hà Tĩnh, từ đó đề xuất các biện pháp lâm sinh nhằm phục vụ cho khai thác và nuôi dưỡng rừng.
Khi nghiên cứu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới tại Việt Nam, Thái Văn Trừng (1963, 1970, 1978) đã mô tả cấu trúc tầng thứ với năm tầng: tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi (B), và tầng cỏ quyết (C) Vũ Đình Phương (1988) nhận định rằng rừng lá rộng thường xanh ở miền Bắc thường có ba tầng trong giai đoạn ổn định Nguyễn Anh Dũng (2000) đã nghiên cứu cấu trúc tầng cây gỗ tại lâm trường Sông Đà – Hòa Bình cho hai trạng thái rừng IIA và IIIA1.
Vấn đề cấu trúc tầng thứ đã được nhiều tác giả nghiên cứu và giải quyết bằng các phương pháp khác nhau Tuy nhiên, tất cả đều thống nhất quan điểm rằng sự phân tầng tồn tại và cần được định lượng hóa thông qua các trắc đồ và công cụ toán học.
Cấu trúc mật độ trong rừng thể hiện số lượng cây trên một đơn vị diện tích và mức độ tương tác giữa các cá thể trong lâm phần Mật độ ảnh hưởng đến điều kiện sống của rừng và khả năng sản xuất theo thời gian Cấp độ của rừng cũng thay đổi theo mật độ, điều này là cơ sở để áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh trong quản lý và kinh doanh rừng.
Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D 1.3) là một trong những quy luật cơ bản nhất trong lâm phần, thu hút sự quan tâm của nhiều nhà lâm học và những người điều tra rừng.
Theo Đông Sỹ Hiền (1974), phân bố N/D của rừng tự nhiên có dạng giảm, nhưng do khai thác không quy tắc, đường thực nghiệm trở nên hình răng cưa; ông đã chọn hàm Meyer (1986) để mô phỏng cấu trúc đường kính cây rừng Trong khi đó, Nguyễn Hải Tuất (1986) đã áp dụng phân bố khoảng cách để mô tả phân bố thực nghiệm dạng một đỉnh gần đường kính bắt đầu đo.
Ngoài ra còn có một số nhà nghiên cứu khác như Trần Xuân Thiệp
Theo Trần Cẩm Tú (1991), hàm Weibull là lựa chọn tối ưu nhất cho phân tích, trong khi Đào Công Khanh (1996) lại cho rằng tần số tích lũy phù hợp hơn do sự biến động của đường thực nghiệm thấp hơn nhiều so với biến động của số cây hoặc tỷ lệ phần trăm cây theo các cỡ kính.
Nhìn chung các công trình nghiên cứu đều đem lại những thành công nhất định và đa dạng về quy luật kết cấu đường kính lâm phần rừng
- Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/H):
Phân bố số cây theo chiều cao (N/H) trong các lâm phần tự nhiên và từng loài cây thường có nhiều đỉnh, thể hiện cấu trúc phức tạp của rừng chặt trọn Nghiên cứu của Đông Sỹ Hiền (1974) và Thái Văn Trừng (1978) đã chỉ ra những kết quả quan trọng về cấu trúc của tầng cây gỗ trong rừng.
IV Đào Công Khanh (1996), Trần Cẩm Tú (1999), đã phân bố quy luật N/H để tìm tầng tích tụ tán cây Các tác giả đều đi đến một nhận xét chung là phân bố N/H có dạng đường cong một đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình răng cưa và mô tả bằng hàm Weibuull là phù hợp
1.2.2 Nghiên cứu về tái sinh rừng a) khái niệm về tái sinh rừng: Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, biểu hiện của nó là sự xuất hiện của một thế hệ cây con của những loài cây gỗ lứn ở những nơi có hoàn cảnh rừng như: Dưới tán rừng, lỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nương rẫy Vai trò lịch sử của lớp cây tái sinh là thay thế thế hệ cây già cỗi Vì vậy, tái sinh rừng được hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng chủ yếu là tầng cây gỗ
Vấn đề tái sinh rừng tự nhiên ở Việt Nam chưa được nghiên cứu sâu và chỉ mới bắt đầu từ những năm 1960 Một số kết quả nghiên cứu về tái sinh thường được đề cập trong các công trình nghiên cứu về thảm thực vật, báo cáo khoa học và một phần được công bố trên báo chí Rừng nhiệt đới nước ta có những đặc điểm tái sinh chung của rừng nhiệt đới, nhưng phần lớn là rừng thứ sinh nghèo kiệt bị tác động bởi con người, dẫn đến quy luật tái sinh bị đảo lộn nhiều.
Đến nay, nhiều nhà nghiên cứu Việt Nam, trong đó có Vũ Đinh Huề, đã tích cực tham gia vào việc nghiên cứu vấn đề tái sinh rừng tại nước ta.
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI,NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
+ Đối tượng: Rừng tự nhiên khoanh nuôi từ năm 2009 đến nay
+ Phạm vi Nghiên cứu: xã Cư Lễ, huyện Na Rì, tỉnh Bắc Kạn
Nội dung nghiên cứu
2.3.1 Đặc điểm tầng cây cao
2.3.1.1 Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao ở thời điểm hiện tại
- Tổ thành tầng cây cao
- Mật độ tầng cây cao
- Độ tàn che tầng cây cao
- Phân bố số cây theo đường kính (N/D) và theo chiều cao (N/H)
- Trữ lượng rừng phục hồi
2.3.1.2 So sánh đặc điểm cấu trúc tầng cây cao hiện tại so với thời điểm khoanh nuôi năm 2009
2.3.2 Đặc điểm lớp cây tái sinh
2.3.2.1.Nghiên cứu một số đặc điểm lớp cây tái sinh ở thời điểm hiện tại
- Tổ thành cây tái sinh
- Mật độ cây tái sinh
- Xác định nguồn gốc cây tái sinh và chất lượng cây tái sinh.
- Tỷ lệ cây tái sinh triển vọng
- Mạng hình phân bố (Theo cấp chiều cao và theo mặt phẳng nằm ngang)
- Biến động của lớp cây tái sinh theo ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái
- Đặc điểm lớp cây bụi thảm tươi
2.3.2.2 So sánh đặc điểm lớp cây tái sinh hiện tại với thời điểm khoanh nuôi năm 2009
2.3.3 Đề xuất một số giải pháp phục hồi rừng
Hình 2.1: Sơ đồ các nội dung nghiên cứu Đặc điểm cấu trúc và tái sinh năm2009 Đặc điểm cấu trúc và tái sinh hiện nay
Tổ thành tầng cây cao, tầng cây tái sinh
Mật độ tầng cây cao, tầng cây tái sinh Độ tàn che cao, tầng cây tái sinh
Phân bố số cây theo (N/D) và (H/D)
Tổ thành tầng cây cao, tầng cây tái sinh
Mật độ tầng cây cao, tầng cây tái sinh Độ tàn che tầng cây cao, tầng cây tái sinh
Phân bố số cây theo (N/D) và (H/D)
Mạng hình phân bố (Theo cấp chiều cao và theo mặt phẳng nằm ngang
Một số chỉ tiêu sinh trưởng
Một số chỉ tiêu sinh trưởng
Biến động của một số lớp cây tái sinh theo điều kiện Đề xuất các giải pháp tác động
Nguồn gốc, chất lượng cây tái sinh
Tỷ lệ cây tái sinh triển vọng
Mạng hình phân bố (Theo cấp mặt chiều cao và theo phẳng nằm ngang
Nguồn gốc, chất lượng cây tái sinh
Tỷ lệ cây tái sinh triển vọng Đặc điểm cấu trúc và tái sinh rừng tự nhiên khoanh nuôi
Phương pháp nghiên cứu
2.4.1 Quan điểm và phương pháp luận
Phục hồi rừng là quá trình tự nhiên diễn ra nhằm tái tạo hệ sinh thái rừng Khoanh nuôi phục hồi rừng là giải pháp lâm sinh hiệu quả, tận dụng khả năng tái sinh và diễn thế tự nhiên để phục hồi vốn rừng, từ đó phát huy tối đa chức năng phòng hộ, bảo vệ môi trường và cung cấp tài nguyên từ thảm thực vật rừng.
Mỗi kiểu trạng thái rừng có quá trình phục hồi khác nhau, và điều này ảnh hưởng đến các giải pháp kỹ thuật cần áp dụng Sự khác biệt trong quá trình phục hồi dẫn đến cấu trúc rừng cũng trở nên đa dạng.
Năng lực tái sinh và phục hồi rừng khác nhau tùy thuộc vào môi trường, trong khi quá trình phục hồi thường trải qua nhiều giai đoạn diễn thế với các quần xã sinh vật và điều kiện thổ nhưỡng, tiểu khí hậu khác nhau Trong tự nhiên, quá trình diễn thế diễn ra chậm, có thể có những giai đoạn thăng trầm trước khi đạt đến trạng thái rừng cao đỉnh Để rút ngắn thời gian phục hồi rừng, cần áp dụng các biện pháp can thiệp của con người và các giải pháp kỹ thuật nhằm thúc đẩy quá trình diễn thế diễn ra nhanh hơn.
Bản chất của kỹ thuật lâm sinh là điều hòa mối quan hệ giữa rừng và điều kiện ngoại cảnh, bao gồm sự tương tác giữa các sinh vật và môi trường Kỹ thuật này nhằm phát triển và sử dụng hiệu quả các chức năng của rừng, đồng thời đảm bảo khả năng tái tạo và hoàn trả những gì đã mất Mục tiêu cuối cùng là duy trì tính ổn định của rừng để sử dụng bền vững trong tương lai.
Để tối đa hóa tác động vào rừng, cần tận dụng các quy luật tái sinh và diễn thế tự nhiên, kết hợp với sự can thiệp hợp lý của con người Điều này phải xem xét các điều kiện kinh tế - xã hội như khả năng đầu tư, vốn tự có của người dân, cũng như các chính sách quy hoạch và dự án đầu tư của địa phương và nhà nước Mục tiêu là phục hồi các thảm rừng có giá trị kinh tế và sinh thái cao nhất trong một khoảng thời gian nhất định.
Như vậy khi đề xuất phục hồi rừng sau khoanh nuôi ta phải căn cứ vào
- Yếu tố thứ nhất: Đặc điểm đối tượng rừng được phục hồi
Tùy thuộc vào đặc điểm của từng đối tượng phục hồi rừng, như lịch sử hình thành, cấu trúc tầng cây cao, cây tái sinh và mức độ thuận lợi của điều kiện lập địa, cần đề xuất các biện pháp kỹ thuật phù hợp Đây là cơ sở kỹ thuật quan trọng cho việc phục hồi rừng, bao gồm cả phục hồi sau khoanh nuôi.
Căn cứ vào cơ sở kinh tế, yếu tố này ảnh hưởng đến cường độ và mức độ tác động vào đối tượng khoanh nuôi, quyết định hành vi của người dân đối với rừng Các giải pháp không chỉ nhằm phục hồi rừng và hệ sinh thái mà còn góp phần tăng thu nhập cho cộng đồng Do đó, bên cạnh việc nâng cao giá trị sinh thái, cần chú trọng tăng giá trị kinh tế của rừng để thu hút người dân gắn bó với rừng và xem rừng như một nguồn sống quan trọng.
- Yếu tố thứ ba: Căn cứ vào cơ sở xã hội
Các giải pháp kỹ thuật cần dựa vào phong tục tập quán và kiến thức bản địa của người dân để đạt hiệu quả cao trong phục hồi rừng Việc chia sẻ lợi ích từ rừng và xác định quyền lợi, nghĩa vụ của chủ rừng kết hợp với giải pháp kỹ thuật sẽ nâng cao hiệu quả phục hồi Nghiên cứu này tập trung vào các yếu tố kỹ thuật liên quan đến cấu trúc của rừng tự nhiên sau khoanh nuôi.
2.4.2 Phương pháp thu thập số liệu
2.4.2.1 Phương pháp kế thừa số liệu
Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã kế thừa một số tư liệu quan trọng về điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu, bao gồm khí hậu, thuỷ văn, địa hình, thổ nhưỡng, tài nguyên rừng, tài nguyên đất và đa dạng sinh học.
- Các tài liệu về đất đai, bản đồ hiện trạng rừng, bản đồ địa hình của khu vực nghiên cứu
Tư liệu về điều kiện kinh tế – xã hội bao gồm cơ cấu ngành nghề, sản xuất hàng hóa, nguồn vốn, chi phí, thu nhập, lưu thông tiêu dùng và tích lũy thị trường, đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và đánh giá sự phát triển kinh tế Những yếu tố này không chỉ ảnh hưởng đến khả năng sản xuất mà còn quyết định đến mức sống và tiêu dùng của người dân trong xã hội.
Nghiên cứu về khoanh nuôi bảo vệ đã chỉ ra tầm quan trọng của việc bảo tồn đặc điểm sinh vật học và sinh thái học, đồng thời nhấn mạnh kỹ thuật gây trồng, chăm sóc và nuôi dưỡng cây trồng Việc khai thác và tái sinh rừng cũng được xem là cần thiết để phục hồi và tạo mới hệ sinh thái rừng trong khu vực.
Các văn bản liên quan đến phục hồi rừng bao gồm các quy định về khoanh nuôi và làm giàu rừng, cũng như chiến lược phát triển của nhà nước và địa phương Những quy phạm này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và tái tạo hệ sinh thái rừng, góp phần vào sự phát triển bền vững và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên.
Dựa vào đối tượng là trạng thái rừng tự nhiên phục hồi sau khoanh nuôi, chúng tôi tiến hành lập các ô tiêu chí (ÔTC) tại các địa điểm nghiên cứu khác nhau Mỗi đơn vị tính là thôn, với tổng cộng 6 thôn trong 1 xã, chúng tôi đã thiết lập 6 ÔTC.
ÔTC có hình chữ nhật với diện tích tiêu chuẩn 1000m² (25m x 40m), trong đó chiều dài 40m song song với đường đồng mức và chiều rộng 25m vuông góc với đường đồng mức Các cạnh góc vuông được xác định theo định lý Pythagore.
Hình 2.2: Sơ đồ lập ô tiêu chuẩn
2.4.2.2.2 Thu thập số liệu trên ô tiêu chuẩn a) Phương pháp điều tra tầng cây cao:
Tại các OTC, cần mô tả các chỉ tiêu như độ dốc và hướng phơi để phục vụ cho nghiên cứu Tiếp theo, tiến hành điều tra các chỉ tiêu sinh trưởng của tầng cây cao.
Phương pháp xử lí số liệu
Sau khi thu thập dữ liệu từ công tác ngoại nghiệp, việc chỉnh lý số liệu, lập các dãy phân bố thực nghiệm và biểu đồ thực nghiệm, cũng như tính toán các đặc trưng mẫu được thực hiện đồng bộ trên máy tính bằng các phần mềm như Excel.
2010 theo quy trình: “Ứng dụng thống kê toán học trong lâm nghiệp” của GS
Nguyễn Hải Tuất và PGS Ngô Kim Khôi (2001)
2.5.1 Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao a) Xác định tổ thành tầng cây cao
Trạng thái rừng : ………… Độ dốc: ………
Hướng phơi: ……… Địa điểm nghiên cứu:
Chủ yếu Độ che phủ TB(%)
Để xác định công thức tổ thành tầng cây cao, bài viết áp dụng phương pháp tính công thức tổ thành theo chỉ số quan trọng (IV) của Daniel Marmillod, với hai chỉ tiêu chính là N% và G% Phương pháp này đã được nhiều tác giả nghiên cứu và ứng dụng trong việc phân tích cấu trúc.
+ Công thức tổ thành theo số cây: IVi% 2
IV% là tỷ lệ tổ thành ( chỉ số quan trọng: Important Value) của loài Ni% là phần trăm theo số cây của loài i trong các trạng thái rừng
Gi% là tỷ lệ phần trăm của tổng tiết diện ngang của loài i trong các ÔTC Theo Daniel Marmillod, chỉ những loài cây có IV% ≥ 5% mới có ý nghĩa sinh thái trong lâm phần Các loài cây có mặt trong công thức tổ thành là những loài có IV% ≥ giá trị trung bình của tất cả các loài tham gia trong ÔTC Những loài cây có IV% > 5% và tổng IV% từ 40% đến 50% được phân loại là nhóm loài ưu thế Bên cạnh đó, độ tàn che của các trạng thái rừng cũng là yếu tố quan trọng cần xem xét.
Để xác định độ tàn che, cần kết hợp quan trắc và vẽ trắc đồ ngang nhằm tính toán tỷ lệ giữa tổng diện tích hình chiếu của tán cây rừng và bề mặt đất rừng.
Công thức được tính như sau: P
Trong đó: P: là độ tàn che
ST : diện tích tán lá che phủ c) Xác định mật độ tầng cây cao
- Mật độ tầng cây cao được xác định theo công thức sau:
N/ha S n x 10000 (3-3) Trong đó: n- là số cây trong một ô tiêu chuẩn
S- là diện tích một ô tiêu chuẩn d) Phân bố số cây theo N/D và H/D
- Để xác định phân bố số cây theo N/D và H/D ta phải tiến hành tính các đặc trưng mẫu của tầng cây cao cụ thể:
Dựa trên số liệu đo đếm từ các nhân tố điều tra D1.3 và HVN trên các ô tiêu chuẩn, tiến hành chỉnh lý số liệu theo các kích thước kính và chiều cao bằng công thức đã định.
- Tính số tổ theo công thức m = 5* log (n)
Trong đó: m là số tổ n là số cây trong ô tiêu chuẩn
Trong đó: Xmax là trị số quan sát lớn nhất
Xmin là trị số quan sát nhỏ nhất
Tiến hành chia tổ ghép nhóm và tính toán các đặc trưng mẫu theo từng nhân tố điều tra, bao gồm đường kính ngang ngực (D1.3) và chiều cao vút ngọn (Hvn).
- Công thức các đặc trưng mẫu như sau:
(Qx n xi xi fi fi
+ Sai số của trung bình mẫu :
Dựa vào phân bố thực nghiệm, chúng ta tiến hành mô hình hóa quy luật cấu trúc tần số theo các phân bố lý thuyết khác nhau như Weibull, Meyer hoặc hàm khoảng cách.
+ Phân bố Weibull: Là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên liên tục với miền giá trị (0,+ ), hàm mật độ có dạng:
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
= 3 phân bố có dạng đối xứng
> 3 phân bố có dạng lệch phải
< 3 phân bố có dạng lệch trái
Tham số được ước lượng theo phương pháp tối đa hợp lý bằng công thức:
Phân bố giảm, hay còn gọi là phân bố mũ, được sử dụng trong Lâm nghiệp để mô phỏng quy luật cấu trúc tần số số cây theo đường kính (N/D1.3) và chiều cao (N/Hvn) ở các lâm phần hỗn giao và khác tuổi thông qua khai thác chọn không quy tắc nhiều lần Hàm Meyer, với công thức ft = α.e^(-βx), là một công cụ quan trọng trong việc phân tích và dự đoán sự phân bố của cây trong các khu rừng.
Trong đó: ft là tần số quan sát, x là cỡ kính hoặc cỡ chiều cao
Để xác định tham số phân bố giảm theo hàm Meyer, trước tiên cần tuyến tính hóa phương trình mũ bằng cách logarit hóa cả hai vế của phương trình Điều này giúp chuyển đổi phương trình thành dạng hồi quy tuyến tính một lớp, với công thức y = a + bx.
- Phân bố khoảng cách: Là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên đứt quãng, hàm toán học có dạng:
Trong đó: =f0/n, với f0 là tần số quan sát tuyệt đối ứng với tổ đầu tiên n là dung lượng mẫu
X được tính theo công thức X = (xi – x1)/k, trong đó k là cự ly tổ, xi là trị số giữa cỡ đường kính (chiều cao) thứ i, và x1 là trị số giữa cỡ đường kính (chiều cao) tổ thứ nhất Do đó, giá trị của X sẽ là các số tròn và luôn lớn hơn hoặc bằng 0.
* Kiểm tra giả thuyết về luật phân bố:
Giả thuyết H0 được xác định là Fx(x) = F0(x), với F0(x) là hàm phân bố hoàn toàn Để kiểm tra giả thuyết này, người ta sử dụng tiêu chuẩn phù hợp khi bình phương của Pearson.
Trong đó: ft là trị số thực nghiệm flt là trị số lý thuyết
Nếu giá trị ² tính toán nhỏ hơn hoặc bằng giá trị ² 05 tra bảng với bậc tự do k = m - r - 1 (trong đó r là tham số của phân bố lý thuyết cần ước lượng và m là số tổ sau khi gộp), thì phân bố lý thuyết được coi là phù hợp với phân bố thực nghiệm (Giả thuyết Ho).
Nếu 2 tính 05 2 tra bảng với bậc tự do k = m - r -1 thì phân bố lý thuyết không phù hợp với phân bố thực nghiệm (Ho -) e) Trữ lượng rừng phục hồi
- Xác định trữ lượng, tổng tiết diện ngang tầng cây cao
Rừng khoanh nuôi đa dạng với nhiều loài cây và độ tuổi khác nhau, do đó chúng ta cần tiến hành tính toán diện tích ngang và trữ lượng cho từng trạng thái.
Trong đó: gi : là tổng tiết diện ngang của từng cây rừng
gi : là tổng tiết diệng ngang cây rừng ở từng trạng thái di =D1.3: là đường kính tại vị trí 1.3m
M / 10 4 với M/ô = mi , mà mi= gi hi f (3-20)
Trong đó: mi : là trữ lượng của từng cây rừng
mi : là tổng trữ lượng của cây rừng ở từng trạng thái hi =Hvn: là chiều cao của cây f là hình số ( chọn f = 0,47)
2.5.2 Đặc điểm lớp cây tái sinh a) Tổ thành cây tái sinh
Tổ thành cây tái sinh được xác định theo tỷ lệ giữa số lượng của mỗi loài có mặt trong các ÔDB.Công thức tính cụ thể như sau :
(3-21) Trong đó: X : là số cây trung bình cho một loài
N : tổng số loài có mặt trong một OTC ni : là số cây của từng loài
ni tổng số cây tái sinh của từng loài mặt trong các ÔDB của một OTC
- Tính hệ số tổ thành theo công thức sau
Ki ni ni x 10 (3-22) Trong đó : Ki là hệ số tổ thành ni là số cây của loài i
- Xác định loài tham gia vào công thức tổ thành và Cách viết công thức tổ thành:
Các loài cây có tổng số cây (Ki) lớn hơn hoặc bằng (X) mới đủ điều kiện tham gia vào công thức tổ thành Các loài với hệ số tổ thành lớn sẽ được liệt kê trước, trong khi các loài có hệ số tổ thành nhỏ sẽ được xếp sau Bên cạnh đó, cần xác định mật độ cây tái sinh.
- Mật độ cây tái sinh được xác định theo công thức sau:
Trong đó: n- là số lượng cây tái sinh trong 5 ODB của ô tiêu chuẩn
S- là tổng diện tích các ODB ( SODB = 5 x 9 = 45 m 2 ) c) Xác định nguồn gốc và chất lượng cây tái sinh
- Nghiên cứu tái sinh theo các cấp chất lượng tốt, trung bình, xấu rồi tính phần trăm tổng số cho từng trạng thái theo công thức
Trong đó : N% tỷ lệ cây tốt, trung bình, xấu
Ni là số cây thực tế của cấp chất lượng ( tốt, trung bình, xấu)
N là tổng số cây của các loài trong một trạng thái
- Nguồn gốc cây tái sinh: Chồi – Hạt c) Tỷ lệ cây tái sinh triển vọng
Cây triển vọng cần có chiều cao vượt quá 1m, cho phép chúng vượt qua tầng cây bụi và cạnh tranh hiệu quả với các loại cây bụi tốt nhất.
Tính theo công thức: N% Nôtc
Trong đó : N% tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng
Ntv là số cây tái sinh có triển vọng có Hvn ≥ 1m
N là tổng số cây tái sinh trong ô tiêu chuẩn d) Xác định mạng hình phân bố cây tái sinh
* Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao
Dựa vào chiều cao bình quân của của lớp cây bụi thảm tươi để thống kê cây tái sinh theo 4 cấp:
+ Cấp I: Cây tái sinh có h < 0.5m
+ Cấp II: Cây tái sinh có 0,5 ≤ h < 1
+ Cấp III: Cây tái sinh có 1≤ h < 2
+ Cấp IV: Cây tái sinh có h ≥ 2
* Phân bố cây tái sinh theo mặt phẳng nằm ngang
Sử dụng phân bố Poisson để xác định phân bố cụm, ngẫu nhiên hay phân bố đều
- Tính số cây trung bình trong ODB theo công thức: X n
Trong đó: N là tổng số cây trong ô dạng bản n tổng ô dạng bản trong 1 ôtc
- Tính phương sai theo công thức: S 2 1
(3-27) Trong đó: Xi là tổng số cây trong ô dạng bản thứ i n tổng odb trong 1 ô tiêu chuân
- Tính hệ số k theo công thức: K X
Nếu : K < 1 là phân bố đều
K > 1 Phân bố cụm ( không đều) e) Xác định các chỉ tiêu của cây bụi thảm tươi
- Chiều cao của cây bụi thảm tươi : n
Trong đó: H là chiều cao vút ngọn trung bình của cây bụi thảm tươi
Hi: Là chiều cao trung bình của loài i n: Là số loài cây bụi thảm tươi
- Độ che phủ của cây bụi thảm tươi Độ che phủ % = ∑ Độ che phủ của các ô dạng bản
ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu
Xã Cư Lễ thuộc huyện Na Rì nằm trên tọa độ địa lí:
Xã Cư Lễ nằm cách trung tâm huyện 10km và cách thị xã Bắc Kạn 57km, là nơi có hai quốc lộ quan trọng chạy qua: quốc lộ 256 hướng về Na Rì và quốc lộ 209 kết nối với Bình Gia, Lạng Sơn.
- Phía Đông giáp xã Thiện Hòa, huyện Bình Gia, tỉnh Lạng Sơn
- Phía Tây giáp xã Văn Minh, huyện Na Rì
- Phía Bắc giáp xã Lam Sơn và xã Kim Lư, Huyện Na Rì
- Phía Nam giáp xã Hảo Nghĩa và xã Hữu Thác, huyện Na Rì
Xã Cư Lễ nằm dọc theo quốc lộ 279 theo hướng Nam Bắc gồm các dãy núi, xen với các thung lũng Độ cao trung bình 200 - 450 m, nơi cao nhất trên
Nằm ở độ cao 800 m so với mực nước biển, khu vực này có độ dốc trung bình từ 10° đến 25° Các dãy núi chủ yếu kéo dài theo hướng Đông Bắc-Tây Nam hoặc Bắc-Nam, xen kẽ giữa các núi đất và các dãy núi đá vôi.
Địa hình khu vực này được chia cắt bởi các khe suối, nhưng ở những vùng có độ dốc dưới 20 độ, việc phát triển sản xuất nông - lâm nghiệp trở nên thuận lợi hơn.
- Địa chất: Phần lớn diện tích của xã là đồi núi, xen kẽ có các thung lũng Một số loại đá mẹ chủ yếu là:
+ Đá vôi với thành phần chính là Canxit
+ Đá Sa thạch với thành phần chính là Thạch anh, Fenpat, Mica + Một số loại đá biến chất từ các loại đá trầm tích trên
- Thổ nhưỡng: Qua điều tra khảo sát cho thấy khu vực nghiên cứu có các loại đất sau:
+ Đất Feralit nâu vàng phát triển trên đá vôi
+ Đất Feralit đỏ vàng phát triển trên đá Sa thạch
+ Đất Feralit nâu vàng phát triển trên đá Phiến thạch sét
+ Đất Feralit nâu vàng phát triển trên đá Biến chất v.v
Các loại đất này có thành phần cơ giới từ nhẹ đến trung bình, với kết cấu tốt và độ xốp bề mặt cao, tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất nông - lâm nghiệp.
Khu vực nghiên cứu thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa, với hai mùa rõ rệt: mùa mưa ẩm từ tháng 4 đến tháng 9 và mùa khô lạnh ít mưa từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau.
Bảng 3.1: Một số chỉ tiêu khí hậu cơ bản của khu vực nghiên cứu
Lượng mưa (mm) Độ ẩm (%)
(Nguồn phòng địa chính – Nông lâm xã Cư Lễ)
Chế độ nhiệt ở khu vực này có nhiệt độ trung bình năm là 22,46°C, với tháng nóng nhất là tháng 7 (27,97°C) và tháng lạnh nhất là tháng 1 (15,37°C) Nhiệt độ tối cao ghi nhận được là 39,5°C, trong khi nhiệt độ tối thấp là 0°C, tạo ra biên độ nhiệt không khí trung bình là 7,15°C Mùa nóng trùng với mùa mưa, còn mùa lạnh trùng với mùa khô, cho thấy sự biến thiên giữa nhiệt độ bình quân năm và nhiệt độ bình quân tháng cao nhất và thấp nhất là không lớn, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển bình thường của hệ thực vật tại đây.
Chế độ mưa tại khu vực này cho thấy lượng mưa bình quân hàng năm đạt 1766,08 mm, với mùa mưa chủ yếu diễn ra từ tháng 4 đến tháng 9, trong đó tháng 8 có lượng mưa cao nhất là 351,14 mm Trung bình, khu vực này có khoảng 139 ngày mưa mỗi năm Ngược lại, mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 3 và tháng 10 đến tháng 12, với tháng 1 là thời điểm có lượng mưa thấp nhất, chỉ đạt 17,88 mm.
Lượng bốc hơi hàng năm đạt 821,62 mm/năm Bảng thống kê tổng lượng mưa và tổng lượng bốc hơi ở những tháng có lượng bốc hơi lớn hơn lượng mưa:
Bảng 3.2: Tổng lượng mưa và tổng lượng bốc hơi ở những tháng có lượng bốc hơi lớn hơn lượng mưa
Từ tháng 4 đến tháng 9, lượng mưa vượt trội so với lượng bốc hơi, tạo điều kiện thuận lợi cho nông, lâm, ngư nghiệp Tuy nhiên, lượng nước mất đi ở mỗi địa phương không chỉ do bốc hơi mà còn do dòng chảy mặt và ngầm Do đó, lượng nước giữ lại cho thực vật ở từng khu vực trong tỉnh là khác nhau, dẫn đến mức độ đảm bảo nước cho thực vật cũng khác nhau.
Xã Cư Lễ nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng của hai loại gió chính: gió mùa Đông Bắc từ tháng 10 đến tháng 3 và gió mùa Đông Nam từ tháng 4 đến tháng 9 Hàng năm, khu vực này có khoảng 40-45 ngày có sương mù, đặc biệt vào tháng 12 và tháng 1, nơi đây còn xuất hiện sương muối, gây ảnh hưởng lớn đến cây trồng, nhất là cây con.
Khu vực nghiên cứu thuộc lưu vực sông Bằng Giang, bắt nguồn từ Đèo Gió và kết hợp với lưu vực sông Bình Gia – Lạng Sơn Nơi đây còn có nhiều khe, suối nhỏ chảy qua các thung lũng, cùng với một hệ thống kênh mương nhỏ phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt của người dân.
Tình hình kinh tế xã hội
3.2.1 Thành phần dân tộc, dân số và lao động
Qua thống kê dân số của xã Cư Lễ, tính đến tháng 10 năm 2013, toàn xã có 2882 người, trong đó có 1642 nam (65,97%), 1240 nữ (43,02%), với 568 hộ, 2,821 khẩu
Cả Xã có 5 dân tộc anh em cùng chung sống trong đó :
- Dân tộc kinh có 9 hộ 56 khẩu
- Dân tộc Tày có 229 hộ 982 khẩu
- Dân tộc Nùng 126 hộ 581 khẩu
- Dân tộc Dao 103 hộ 468 khẩu
- Dân tộc Sán Dìu 1 hộ 4 khẩu
Toàn xã có 1087 lao động, chiếm 52,26% dân số
Tổng số hộ nghèo 86 hô/568 hộ chiếm 15,14%
Thu nhập bình quân đầu người năm theo báo cáo tổng kết chương trình 135 giai đoạn II tháng 10/2013 là :7.800.000đ / người / năm
3.2.2 Thực trạng phát triển các ngành kinh tế
- Nền kinh tế của xã chủ yếu dựa vào sản xuất nông lâm nghiệp a) Sản xuất nông nghiệp: Diện tích cho sản xuất nông nghiệp của xã đạt
Diện tích đất nông nghiệp tại địa phương là 231,24 ha, chiếm 3,67% tổng diện tích tự nhiên, chủ yếu nằm ở thung lũng, bãi bồi ven suối và đồi thấp, với cây trồng chính là ngô và lúa Mặc dù người dân đã chủ động trong việc tưới tiêu, nhưng vẫn phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên Chăn nuôi trâu bò đã có chuồng trại, nhưng tình trạng thả rông vẫn diễn ra, ảnh hưởng đến công tác phục hồi rừng Rừng là nguồn sống quan trọng của người dân, trước đây họ chủ yếu sống bằng khai thác rừng, nhưng hiện nay nhờ chính sách giao đất, nhiều diện tích đất trống đã được phủ xanh bằng các loại cây như hồi và mỡ Tuy nhiên, chăn nuôi trong xã vẫn chưa phát triển mạnh, với số liệu thống kê cuối tháng 10 năm 2013 cho thấy có 1138 con trâu, 257 con bò, 153 con dê, 568 con lợn và 1139 con gia cầm Về công nghiệp và dịch vụ, hoạt động phát triển chậm, toàn xã chỉ có 2 xưởng chế biến gỗ và 5 cơ sở mộc dân dụng, cùng 12 máy say sát phục vụ nhu cầu của người dân.
3.2.3 Y tế, văn hóa, giáo dục
Xã Cư Lễ hiện có một trạm y tế, hai trường học cấp I và một trường học cấp II, đảm bảo trẻ em trong độ tuổi đều được đến trường, mặc dù tỷ lệ người có trình độ cao còn thấp Hệ thống điện lưới quốc gia đã tiếp cận hơn 90% hộ dân trong xã, với một trạm biến áp 35 KVA được lắp đặt tại đây Bên cạnh đó, nhà nước đã đầu tư xây dựng chợ khang trang tại trung tâm xã, tạo điều kiện thuận lợi cho người dân trong việc trao đổi hàng hóa.
Giao thông trong xã chủ yếu dựa vào hệ thống đường bộ, với hai quốc lộ quan trọng là quốc lộ 3B và quốc lộ 279 Sự hiện diện của các quốc lộ này tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển và giao thương hàng hóa với các tỉnh lân cận như Thái Nguyên và Lạng Sơn.
3.3 Thực trạng tài nguyên rừng khu vực nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu của xã Cư Lễ có tổng diện tích là: 6300ha trong đó đất có rừng 5.183,76 chiếm 82,28% tổng diện tích đất tự nhiên
Khu rừng nghiên cứu là khu vực phục hồi sau nương rẫy và khai thác nhiều lần, được đưa vào khoanh nuôi bảo vệ từ năm 2003 với diện tích ban đầu 60ha, chiếm 88,58% tổng diện tích khoanh nuôi toàn tỉnh Đến năm 2009, diện tích khoanh nuôi tăng thêm 102ha nhờ giao đất giao rừng tại 6 thôn Đến cuối tháng 10 năm 2013, nhờ sự hỗ trợ từ dự án 3pad, khu vực khoanh nuôi mở rộng thêm 123,5ha tại các thôn Nà Dài, Sắc Sái và Cạm Mầu.
Bảng 3.3: Các loại hình sử dụng đất
Các loại hình sử dụng đất Diện tích
1.Đất nông nghiệp: Đất trồng cây hàng năm Đất vườn tạp Đất trồng cây lâu năm Đất mặt nước nuôi trồng thuỷ sản
2 Đất lâm nghiệp có rừng:
2.1 Đất rừng tự nhiên Đất rừng sản xuất Đất rừng phòng hộ
2.2 Đất rừng trồng Đất rừng trồng sản xuất
4 Đất chưa sử dụng và sông suối, núi đá 605,97 9,62
6.Tổng diện tích rừng khoanh nuôi 2003 60 0.95
7.Tổng diện tích rừng khoanh nuôi đến tháng 10 năm 2009 102 1.62
7.Tổng diện tích rừng khoanh nuôi đến tháng 10 năm 2013 123.5 1.96
(Nguồn đề tài nghiên cứu cấp bộ - PGS,TS Phạm Văn Điển, Chi Cục Lâm Nghiệp )
Bảng 3.4: Nguồn gốc đối tượng khoanh nuôi
Tổng Mức độ tăng giảm
2003 22 31 07 60 Chiến 88,58% tổng diện tích khoanh nuôi toàn tỉnh
2009 32 62 8 102 Tăng thêm 42 ha so với năm 2003
2013 68 55,5 0 123,5 Tăng thêm được 21.5 ha so với năm 2009
(Nguồn Chi Cục Lâm Nghiệp)
Rừng khoanh nuôi tại khu vực nghiên cứu chủ yếu có nguồn gốc từ rừng phục hồi sau khai thác kiệt (52,01%), một hệ quả của việc khai thác rừng bừa bãi kéo dài Bên cạnh đó, rừng phục hồi sau nương rẫy (42,73%) xuất phát từ hoạt động canh tác du cư và nông nghiệp của đồng bào dân tộc thiểu số vùng cao Tình trạng này đang trở thành một mối đe dọa lớn đối với những khu vực rừng đang được khoanh nuôi phục hồi.
Hình 3.1: Bản đồ hiện trạng rừng xã Cư Lễ - Huyện Na Rì – tỉnh Bắc Kạn.