Nghiên cứu quy luật phân bố không gian của tầng cây cao trên kiểu rừng kín lá rộng thường xanh tại vườn quốc gia ba vì và cúc phương
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.5 MB, 122 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
HOÀNG THỊ THU HÒA
NGHIÊN CỨU QUY LUẬT PHÂN BỐ KHÔNG GIAN CỦA TẦNG
CÂY CAO TRÊN KIỂU RỪNG KÍN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH
TẠI VƯỜN QUỐC GIA BA VÌ VÀ CÚC PHƯƠNG
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP
Hà Nội – 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
HOÀNG THỊ THU HÒA
NGHIÊN CỨU QUY LUẬT PHÂN BỐ KHÔNG GIAN CỦA TẦNG
CÂY CAO TRÊN KIỂU RỪNG KÍN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH
TẠI VƯỜN QUỐC GIA BA VÌ VÀ CÚC PHƯƠNG
Chuyên ngành: Lâm học
Mã ngành: 60.62.60
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN QUANG BẢO
Hà Nội – 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
HOÀNG THỊ THU HÒA
NGHIÊN CỨU QUY LUẬT PHÂN BỐ KHÔNG GIAN CỦA TẦNG
CÂY CAO TRÊN KIỂU RỪNG KÍN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH
TẠI VƯỜN QUỐC GIA BA VÌ VÀ CÚC PHƯƠNG
Chuyên ngành: Lâm học
Mã ngành: 60.62.60
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN QUANG BẢO
Hà Nội – 2010
Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN QUANG BẢO
Phản biện 1: PGS.TS TRẦN VĂN CON
Phản biện 2: TS. PHẠM VĂN ĐIỂN
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp nhà nước
họp tại: Phòng 201 giảng đường G2 trường Đại học Lâm nghiệp – TT Xuân
Mai – huyện Chương Mỹ - TP. Hà Nội
vào hồi 07 giờ 30 phút ngày 28 tháng 08 năm 2010
Có thể tìm hiểu luận văn tại: Thư viện của trường Đại học Lâm nghiệp.
Hà Nội – 2010
1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nghiên cứu này là của riêng cá nhân tôi. Các số liệu,
kết quả nghiên cứu trong luận văn này mà tôi sử dụng chưa từng được công
bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.
Tác giả luận văn
Hoàng Thị Thu Hòa
2
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành chương trình đào tạo sau đại học chuyên ngành Lâm học
khóa học 2008 – 2010, được sự đồng ý của nhà trường, Khoa Đào tạo sau đại
học – Trường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện nghiên cứu đề tài: ''Nghiên
cứu quy luật phân bố không gian của tầng cây cao trên các kiểu rừng kín
lá rộng thường xanh tại vườn quốc gia Ba Vì và Cúc Phương''.
Trong thời gian thực hiện đề tài, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã
nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của các thầy giáo, cô giáo,
các tổ chức, cá nhân, bạn bè, đồng nghiệp trong và ngoài trường.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS. Trần Quang Bảo người thầy đã định hướng, khuyến khích và chỉ dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt
quá trình thực hiện nghiên cứu đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn những động viên và những ý kiến chuyên
môn của các thầy giáo, cô giáo trong khoa Lâm học, Bộ môn Điều tra quy
hoạch rừng đã giúp tôi nâng cao chất lượng luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn tới tập thể lãnh đạo, cán bộ công nhân viên
Viện Điều tra Quy hoạch rừng đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thu
thập số liệu, thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các bạn bè, đồng nghiệp và
người thân trong gia đình đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này.
Do bản thân còn những hạn chế nhất định về mặt chuyên môn và thực
tế, thời gian hoàn thành đề tài không nhiều nên đề tài sẽ không tránh được
những thiếu sót. Kính mong được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để
luận văn hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 06 năm 2010
Tác giả
Hoàng Thị Thu Hòa
3
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan: .... . ............................................................................................... I
Lời cảm ơn: ...... ...............................................................................................II
Mục lục: .......... ............................................................................................................................... III
Danh mục các chữ viết tắt: ..........................................................................................................V
Danh mục các bảng : ................................................................................................................... VI
Danh mục các hình: ................................................................................................................... VII
ĐẶT VẤN ĐỀ: .......................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU: .........................................3
1.1. Quan điểm về cấu trúc quần xã thực vật rừng: ................................... 3
1.2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng: ................................................................ 3
1.2.1. Trên thế giới: ......................................................................................... 3
1.2.2. Ở Việt Nam: .......................................................................................... 9
Chương 2: ĐIỀU KIỆN CƠ BẢN CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU.....................16
2.1. Vị trí địa lý: .......................................................................................................................... 16
2.2. Địa hình địa thế: ................................................................................................................16
2.3. Đặc điểm khí hậu thủy văn : …............................................................ 17
2.4. Địa chất, thổ nhưỡng:............................................................................ 20
2.5. Đặc điểm các kiểu thảm thực vật: ....................................................... 21
Chương 3: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:..25
3.1. Mục tiêu nghiên cứu:......................................................................................................... 25
3.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ................................................................................25
3.2.1. Khu vực nghiên cứu:......................................................................................................... 25
3.2.2. Đối tượng nghiên cứu:...................................................................................................... 25
3.3. Nội dung nghiên cứu: ........................................................................................................ 26
3.4. Phương pháp nghiên cứu: ............................................................................................... 26
4
3.4.1. Phương pháp luận: ......................................................................................................... 26
3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu: .........................................................................................28
3.4.3. Phương pháp xử lý số liệu: .............................................................................................. 32
Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................... 44
4.1. Đặc điểm và cấu trúc rừng kín lá rộng thường xanh tại khu vực nghiên cứu: 44
4.1.1. Phân loại trạng thái rừng: ……………...........……………….…........ 45
4.1.2. Cấu trúc tổ thành loài cây:................................................................................................ 46
4.1.3. Nghiên cứu về độ phong phú và đa dạng loài : ..……...........…...........51
4.1.4. Mức độ thường gặp của các loài cây trong QXTV rừng: ......................................... 54
4.1.5. Đặc điểm các đối tượng nghiên cứu phân bố không gian: ...................56
4.2. Quy luật cấu trúc tần số và mối tương quan giữa các chỉ tiêu sinh trưởng: .....58
4.2.1. Quy luật cấu trúc tần số: …………............……………………..….....58
4.2.2. Quy luật tương quan D1.3 và Hvn: ....………………..............……....... 63
4.3. Nghiên cứu mạng hình phân bố không gian của cây rừng: .................................. 66
4.3.1. Chỉ số khoảng cách đến cây gần nhất (ANN): .................................... 67
4.3.2. Chỉ số xác định phân bố ở các khoảng cách khác nhau (K - function): ..................76
4.4. Nghiên cứu quy luật phân hóa đường kính và chiều cao: ..................................... 82
4.4.1. Chỉ số phân hoá giá trị cao thấp General G toàn cục và General G cục
bộ: ……...………………………………………………………………… ...82
4.4.2. Chỉ số phân tích phân bố cho các đối tượng có tính năng tương tự nhau (Chỉ số
Morans I toàn cục và Morans I cục bộ (Local I)): ................................................................92
4.4.3. Lựa chọn chỉ số phân tích quy luật phân hóa D1.3 và Hvn :..……........100
Chương 5: KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ ...............................................102
5.1: Kết luận: ............................................................................................................................102
5.2. Tồn tại: ................................................................................................................................105
5.3. Khuyến nghị: .....................................................................................................................105
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
5
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ANN
Chỉ số khoảng cách đến cây gần nhất
Cm
Cụm
ĐDSH
Đa dạng sinh học
(Food and Agriculture Organization) Tổ chức lương thực và
nông nghiệp liên hợp quốc
FAO
fll
Tần số lý thuyết
ft
G
Tần số thực nghiệm
Chỉ số (Gesti – Ord) Genenal G
I
Chỉ số Morans I
K
Chỉ số K – function
KVNC
LCUT
Khu vực nghiên cứu
Loài cây ưu thế
Mtg
Mức độ thường gặp
NLCUT
Nhóm loài cây ưu thế
NN
Ngẫu nhiên
OĐĐ
Ô đo đếm
OĐVNCST Ô định vị nghiên cứu sinh thái
OTC
Ô tiêu chuẩn
OĐTCB
Ô điều tra cơ bản
POĐĐ
PT
Phân ô đo đếm
Phân tán
QXTV
Quần xã thực vật
R2
Hệ số xác định
Sig
SigFr
Xác suất (mức ý nghĩa) của tiêu chuẩn kiểm tra
Xác suất của tiêu chuẩn F
TB
Trung bình
TT
Tổng thể
VQG
Vườn quốc gia
Z Score
Hệ số kiểm tra phân bố
Hệ số của hàm Weibull và Khoảng cách (anpha, landa,
, ,
6
gamma)
2
Tiêu chuẩn khi bình phương
7
DANH MỤC CÁC BẢNG
TT
1.1
2.1
3.1
3.2
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20
4.21
Tên
Trang
Phạm trù phân bố cấu trúc hình thái rừng
5
Các kiểu và kiểu phụ rừng tại VQG Cúc Phương
23
Đặc điểm đối tượng nghiên cứu
25
Biểu điều tra thống kê tầng cây gỗ
32
Kết quả phân loại trạng thái rừng
45
Tổ thành tầng cây cao theo số cây
47
Tổ thành tầng cây cao theo mức độ quan trọng (IV%)
50
Chỉ số phong phú và đa dạng loài tại khu vực nghiên cứu
52
Mức độ thường gặp của các loài trong các QXTV rừng
55
Nhóm loài cây và loài cây chiếm ưu thế tại KVNC
57
Mật độ các đối tượng trên KVNC
58
Mô phỏng phân bố N/D1.3 bằng hàm khoảng cách
59
Mô phỏng phân bố N/Hvn bằng hàm Weibull
61
Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng liên hệ Hvn/D1.3 tại các OĐĐ
64
trên khu vực nghiên cứu
Tổng hợp các tham số khi phân tích hồi quy và tương quan theo
65
dạng phương trình Logarit Hvn = a + b*log(D1.3)
Bảng tổng hợp kết quả nghiên cứu với chỉ sô ANN
71
Bảng tổng hợp phân bố theo chỉ số ANN tại các OĐĐ
72
Bảng tổng hợp kết quả phân bố giống nhau theo chỉ số ANN của
73
các đối tượng NC tại các OĐĐ
Bảng tổng hợp kết quả nghiên cứu với chỉ số K - function
78
Bảng tổng hợp kết quả nghiên cứu chỉ số General G chung cho
89
các ĐTNC
Bảng tổng hợp phân bố theo chỉ số General G
90
Bảng tổng hợp phân bố giống nhau theo chỉ số General G
91
Bảng tổng hợp kết quả nghiên cứu chỉ số Morans I chung cho
98
các ĐTNC
Bảng tổng hợp phân bố theo chỉ số Morans I
99
Bảng tổng hợp phân bố giống nhau theo chỉ số Morans I
100
8
DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên
TT
Trang
3.1
Sơ đồ OĐVNCST và OĐTCB
29
3.2
Sơ đồ bố trí trên một OĐTCB
31
3.3
Sơ đồ bố trí trên một ô đo đếm (OĐĐ)
31
3.4
Mô hình phân tích phân bố không gian chỉ số ANN
37
3.5
Mô hình phân tích mạng hình phân bố không gian theo chỉ số K
– function
37
3.6
Mô hình phân tích phân bố không gian theo chỉ số General G
40
3.7
Mô hình phân tích phân bố không gian theo chỉ số Morans I
40
3.8
Mô hình phân tích phân bố không gian chỉ số Morans I cục bộ
43
3.9
Biện pháp phân tích phân bố không gian chỉ số Getis-Ord Gi*
43
4.1
Tầng tán chính VQG Cúc Phương
49
4.2
Quy luật phân bố N/D1.3 theo hàm khoảng cách
60
4.3
Quy luật phân bố N/Hvn theo hàm Weibull
62
4.4
Vị trí các cây trong một số OĐĐ nghiên cứu
68
4.5
Kết quả nghiên cứu chỉ số ANN cho TT các OĐĐ
70
4.6
Kết quả nghiên cứu chỉ số ANN cho NLCUT các OĐĐ
74
4.7
Kết quả nghiên cứu chỉ số ANN cho LCUT các OĐĐ
75
4.8
Chỉ số K – function trong OĐĐ số 1 Ba Vì
77
4.9
Kết quả nghiên cứu chỉ số K - function cho TT các OĐĐ
81
4.10
Kết quả nghiên cứu chỉ số General G và Gi* cho TT các OĐĐ
84
4.11
Kết quả nghiên cứu chỉ số General G và Gi* cho NLCUT các OĐĐ
85
4.12
Kết quả nghiên cứu chỉ số General G và Gi* cho LCUT các OĐĐ
86
4.13
Kết quả nghiên cứu chỉ số Morans I và Local I cho TT các
OĐĐ
4.14
Kết quả nghiên cứu chỉ số Morans I và Local I cho NLCUT các
OĐĐ
4.15
Kết quả nghiên cứu chỉ số Morans I và Local I cho LCUT các OĐĐ
94
95
96
9
ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển của xã hội thì hiểu biết về rừng của con người
ngày càng sâu sắc hơn, quan điểm, mục tiêu sử dụng ngày một đúng đắn, toàn
diện hơn và các biện pháp tác động vào rừng cũng ngày càng hoàn thiện hơn.
Tuy nhiên, những đổi mới và tiến bộ chưa kịp thời và chưa đủ sức ngăn chặn
suy thoái tài nguyên rừng gây ra từ những nguyên nhân mang tính xã hội, dẫn
đến tình trạng phá vỡ cân bằng sinh thái, giảm đa dạng sinh học, gây tổn hại tới
môi trường sống, đe dọa đến tính mạng và tài sản con người. Yêu cầu bức thiết
đặt ra hiện nay cho chúng ta là phải sử dụng nguồn tài nguyên rừng một cách
bền vững, trong đó nhiệm vụ quan trọng nhất là tiếp tục nghiên cứu và khôi
phục lại các hệ sinh thái rừng nhiệt đới để duy trì khả năng cung cấp của rừng.
Để quản lý, sử dụng và phục hồi được các hệ sinh thái rừng nói chung
và rừng nhiệt đới nói riêng thì việc nghiên cứu cấu trúc sinh thái rừng có ý
nghĩa hết sức quan trọng. Nó là cơ sở để đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác
động vào rừng một cách hiệu quả. Đặc biệt là đối với công tác phục hồi rừng
tự nhiên, thì nghiên cứu cấu trúc rừng và phân bố không gian của các cây
trong đó là việc làm hết sức cần thiết và có tính chất quyết định đến khả năng
thành công của công tác phục hồi theo hướng “tiếp cận tự nhiên”. Việc nghiên
cứu cấu trúc rừng nhằm duy trì rừng như một hệ sinh thái ổn định, có sự hài
hòa của các nhân tố cấu trúc, lợi dụng tối đa mọi tiềm năng của điều kiện lập
địa và phát huy bền vững các chức năng có lợi của rừng cả về kinh tế, xã hội
và sinh thái. Tại sao lại có được như vậy? Bởi trên quan điểm sinh thái, đặc
điểm cấu trúc rừng thể hiện rõ nét những mối quan hệ qua lại giữa các thành
phần trong của hệ sinh thái rừng với nhau và giữa chúng với môi trường.
Từ trước đến nay, việc nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng cũng đã
được nhiều nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam quan tâm, chú trọng. Tuy
10
nhiên, cho đến nay các công trình vẫn chưa thể bao quát cho mọi khu rừng,
chưa làm nổi bật những điển hình và đặc thù của mọi loại hình rừng trong
từng khu vực cụ thể. Nghiên cứu phân bố không gian còn rất sơ khai, việc thể
hiện vị trí không gian của một đối tượng như một điểm trên bản đồ là một
phương pháp đơn giản và được thế giới áp dụng rộng rãi. Ví dụ như việc thể
hiện vị trí của các cây, cụm cây, vị trí của các loài chim, tổ chim trên cành
cây, trong một khu rừng.... Không có đối tượng nào thực sự là một điểm,
nhưng trong trường hợp cụ thể, kích thước của các đối tượng là quá nhỏ so
với khoảng cách giữa chúng, do đó vị trí của chúng có thể đại diện đầy đủ như
một điểm chấm trên bản đồ. Tuy nhiên, với nước ta và đặc biệt trong nghiên
cứu cấu trúc rừng, việc lượng hóa cấu trúc không gian và sự phân bố của các
loài cây còn chưa được quan tâm và chưa có công trình nào đề cấp đến. Việc
nghiên cứu này có ý nghĩa vô cùng quan trọng, một khi chúng ta đã thu được
những bản đồ phân bố cây, những kết quả phản ánh cấu trúc không gian của
các loài cây sẽ giúp chúng ta có được những mô phỏng chuẩn của tự nhiên tại
các khu rừng chuẩn. Từ các mô hình chuẩn này chúng ta có những hướng tác
động, bổ sung các điều kiện cần cho các mẫu thiếu, xây dựng mẫu cho các
loại hình rừng mới.... tác động để hướng tới mẫu chuẩn. Bằng cách này, các
nhà lâm học có thể sử dụng các mô hình cụ thể cho các mẫu rừng cụ thể để
hướng tới phục hồi rừng theo hướng chuẩn của tự nhiên.
Từ những ý nghĩa quan trọng như trên của việc lượng hóa, nghiên cứu
cấu trúc rừng, phân bố hình thái, luận văn đã chọn hai VQGBa Vì,F Cúc
Phương và trạng thái rừng ít bị tác động nhất của hai vườn để tiến hành nghiên
cứu, lượng hóa để tìm ra mẫu chuẩn cho trạng thái rừng kín lá rộng thường
xanh. Đề tài “Nghiên cứu quy luật phân bố không gian của tầng cây cao trên
kiểu rừng kín lá rộng thường xanh tại VQG Ba Vì và Cúc Phương” được
thực hiện nhằm đáp ứng yêu cầu trên.
11
Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. QUAN ĐIỂM VỀ CẤU TRÚC QUẦN XÃ THỰC VẬT RỪNG
Theo quan điểm của các nhà lâm sinh, cấu trúc rừng (forest structure) là
sự sắp xếp tổ chức nội bộ của các hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc
tính sinh thái học khác nhau có thể chung sống hài hòa và đạt tới sự ổn định
tương đối trong một giai đoạn nhất định của tự nhiên [28]. Cũng theo quan điểm
này, Phùng Ngọc Lan (1986) [22] cho rằng: cấu trúc rừng là một khái niệm dùng
để chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng
theo không gian và thời gian. Còn trên quan điểm sản lượng, Husch,B. (1982)
[13], cấu trúc là sự phân bố kích thước của loài và cá thể trên diện tích rừng.
Như vậy, có thể thấy cấu trúc lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn
lọc tự nhiên, là sản phẩm của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật,
giữa thực vật và môi trường sống. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc là hình thức
bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh thái. Trên quan điểm sản lượng
thì cấu trúc rừng phản ánh sưc sản xuất của rừng theo điều kiện lập địa.
Cấu trúc quần xã thực vật rừng bao gồm cấu trúc tổ thành, cấu trúc tầng
thứ, cấu trúc tuổi, cấu trúc mật độ, cấu trúc theo mặt phẳng nằm ngang….
Nhìn chung, nghiên cứu cấu trúc đã chuyển từ mô tả định tính sang phân tích
định lượng dưới dạng mô hình hóa toán học nhằm khái quát hóa các quy luật
của tự nhiên. Trong đó, các quy luật phân bố, tương quan của một số nhân tố
điều tra được quan tâm nghiên cứu.
1.2. NGHIÊN CỨU VỀ CẤU TRÚC RỪNG
1.2.1. Trên thế giới
1.2.1.1. Về cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng
Khái niệm về hệ sinh thái rừng đã được làm sáng tỏ là cơ sở cho việc
nghiên cứu các nhân tố cấu trúc đứng trên quan điểm sinh thái học.
12
Baur G.N (1962) [1] đã nghiên cứu các vấn đề cơ cở sinh thái học nói
chung và cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng. Trong đó,
tác giả đã đi sâu nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt
lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Theo tác giả, các phương thức đều
có hai mục đích rõ rệt: “Mục tiêu thứ nhất là cải thiện rừng cây nguyên sinh
vốn thường hỗ loài và không đồng tuổi bằng cách đào thải những cây quá
thành thục và vô dụng để tạo không gian sống thích hợp cho các loài cây còn
lại sinh trưởng: mục tiêu thứ 2 là tạo lập tái sinh bằng cách xúc tiến tái sinh,
thực hiện tái sinh nhân tạo hoặc giải phóng lớp cây tái sinh sẵn có đang ở
trạng thái ngủ để thay thế cho những cây đã lấy ra khỏi rừng trong khai thác
hoặc trong chăm sóc, nuôi dưỡng rừng sau đó”. Từ đó, tác giả đã đưa ra tổng
kết hết sức phong phú về các nguyên lý tác động xử lý cải thiện rừng mưa.
Catinot.R (1965) [4] đã nghiên cứu cấu trúc hình thái rừng thông qua
việc biểu diễn các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các nhân tố cấu trúc sinh thái rừng
thông qua việc mô tả, phân loại theo các khái niệm, dạng sống, tầng phiến…
Odum E.P (1971) hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật
ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tasley A.P năm 1935. Khái niệm hệ sinh thái
được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu cấu trúc trên quan điểm sinh thái học.
1.2.1.2. Mô tả về hình thái của cấu trúc rừng
Rừng mưa nhiệt đới với sự đa dạng và phong phú của nó đã cuốn hút
nhiều nhà khoa học nghiên cứu sâu rộng như Richards (1952) [30], Catinot
(1965) [4]. Các tác giả này đi sâu vào biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng
phẫu diện đồ, các nhân tố cấu trúc được mô tả phân loại theo các khái niệm:
dạng sống, tầng phiến… 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 còn nặng về
mô tả và định tính.
13
Phạm trù phân bố cá thể trên trên mặt đất rừng theo kiểu cụm, đám
hoặc lan truyền là một tập hợp phức tạp có tên gọi khác nhau như Poisson
kép, Newman, Poisson âm… và được giải thích kỹ trong sách của M.Gourot
(1969), B.Hopkin (1954), K.Byth và B.D.Ripley (1980) (dẫn theo Trương Hồ
Tố, 1996 [51])
B.Rollet (1985) [58] và P.J.Digge (1979,1982) (dẫn theo Trương Hồ Tố,
1996 [51]) cho rằng có ba phạm trù phân bố các cá thể cây rừng trên mặt đất rừng:
Bảng 1.1: Phạm trù phân bố cấu trúc hình thái rừng
STT
Phân bố
Theo B.Rollet
Theo P.J.Digge
1 Cách đều
Plantation
Regular
2 Ngẫu nhiên
Poisson
Random
3 Cụm, nhóm, lan truyền
Contagious
Aggregated
B.Rollet (1985) đưa ra các phương pháp sử dụng toán đồ lập sẵn với
hai diện tích của phạm trù phân bố 1 và 3 cùng với một số đường cong ranh
giới. Đó là dùng phương pháp giải tích để đánh giá độ phù hợp bằng xác suất
(dẫn theo Trương Hồ Tố, 1996 [51]).
1.2.1.3. Nghiên cứu định lượng về cấu trúc rừng
Khi chuyển đổi nghiên cứu định tính sang nghiên cứu định lượng cấu
trúc rừng, nhiều tác giả đã sử dụng các công thức và hàm toán học để mô hình
hóa cấu trúc rừng, xác định mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng.
Nghiên cứu định lượng các mối quan hệ, cấu trúc ở rừng nhiệt đới phải
nói đến Rollet (1971) (dẫn theo Phùng Đình Trung (2007) [40] ) là tác giả có
nhiều công trình đi sâu vào lĩnh vực và đối tượng này. Ông đã biểu diễn mối
quan hệ giữa các nhân tố điều tra với nhau bằng các hàm hồi quy, khái quát hóa
phân bố đường kính tán, đường kính thân cây dưới dạng phân bố xác suất.
Có rất nhiều các tác giả khác nhau nghiên cứu, định lượng hóa các quy
luật phân bố số cây theo cỡ kính (N/D1.3), quy luật phân bố số cây theo cỡ
14
chiều cao (N/HVN), quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường
kính ngang ngực (HVN/D1.3), tương quan giữa đường kính tán với đường kính
ngang ngực (Dt/D1.3) cụ thể như sau:
a. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N /D1.3), số cây theo cỡ chiều cao
(N/HVN)
Đây là các quy luật cơ bản nhất của kết cấu lâm phần. Việc mô phỏng
quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N-D), số cây theo cỡ chiều cao
(N/HVN) được nhiều tác giả đặc biệt quan tâm. Hầu hết các tác giả đều sử
dụng hàm toán học để mô phỏng cho các quy luật này. Có thể điểm qua một
số công trình tiêu biểu sau:
Meyer (1934), sử dụng phương trình toán học có dạng đường cong
giảm liên tục để mô tả phân bố số cây theo cỡ đường kính, về sau gọi là hàm
Meyer hay hàm Meyer (dẫn theo Hoàng Thị Phương Lan, 2004 [21]).
Naslund (1936 - 1937) đã xác lập luật phân bố Chiarlier kiểu A để nắn
số cây theo cỡ kính của các lâm phần rừng thuần loài đều tuổi (theo Phạm
Ngọc Giao, 1995 [10]).
Balley (1973) đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa cấu trúc đường
kính loài, chiều cao thông theo mô hình của Schumacher và Coile (theo Bùi
Văn Chúc, 1995 [6]). Loestch (1973) đã dùng hàm Beta để nắn các phân bố
thực nghiệm (theo Trần Cẩm Tú, 1999 [43]).
Diatchenko, Z.N sử dụng phân bố Gamma để biểu thị phân bố số cây
theo cỡ đường kính lâm phần Thông Ôn đới. J.L.F Batista và H.T.Z Docouto
(1992), đã dùng hàm Weibull để mô phỏng phân bố N/D khi nghiên cứu rừng
nhiệt đới tại Marsanhoo – Brazin (theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [10]).
Ngoài ra, một số tác giả sử dụng các hàm Hyperbol, họ đường cong
Pearson, phân bố Boisson,… để mô phỏng quy luật phân bố này.
15
b. Quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực
(HVN/D1.3)
Giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các cây trong lâm
phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt và tuân theo quy luật: khi tuổi tăng thì đường kính
và chiều cao tăng theo và giữa chúng tồn tại mối quan hệ theo dạng đường cong. Và
cùng với tuổi tăng lên thì đường cong có xu hướng dịch chuyển lên trên (Tiurin D.V,
1927). Ngoài ra, độ dốc của đường cong chiều cao giảm theo tuổi [13].
Một số tác giả đã sử dụng các hàm toán học khác để biểu thị mối quan
hệ này. Có thể điểm qua một vài công trình như sau:
Tovstolesse, DI (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ
HVN/D1.3. Mỗi cấp đất tác giả lập một đường cong chiều cao tương ứng với
mỗi cỡ đường kính để có dãy tương quan cho loài và cấp chiều cao. Sau đó
dùng phương pháp biểu đồ để nắn dãy tương quan theo dạng đường thẳng của
Gehrhardt và Kopetexki (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [10]).
Các tác giả [12]; Naslund, M (1929); Assmanm, E (1936); Hohenadl,
W (1936); Prodan, M (1944); Meyer, H.A (1952) khi nghiên cứu quan hệ H/D
đã đề nghị các dạng phương trình:
h = a + blog(d)
(1.1)
h = ao + a1d + a2d2
(1.2)
h = k.db
(1.3)
h 1,3
d2
(a b.d )2
(1.4)
Petterson, H (1955) (dẫn theo Nguyễn Trọng Bình, 1996 [16]) đề xuất
sử dụng phương trình:
3
1
b
a
d
h 1,3
(1.5)
Curtis, R.O (1967) (dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [9]) mô phỏng
quan hệ giữa chiều cao với đường kính và tuổi theo dạng phương trình:
16
1
1
1
Logh d b1. b2 . b3.
d
A
d.A
(1.6)
1.2.1.4. Nghiên cứu tầng thứ trong rừng nhiệt đới
Việc nghiên cứu tầng thứ ở rừng nhiệt đới có nhiều quan điểm trái
ngược nhau. Có tác giả cho rằng “rừng nhiệt đới chỉ có một tầng cây gỗ mà
thôi vì không thể tìm thấy ở đây một giới hạn rõ rệt nào trong tầng cây gỗ.”
Beard (1964) không thừa nhận sự phân tầng trong rừng. Trinidad. Odum
(1971) [56] nghi ngờ sự phân tầng rừng rậm ở độ cao dưới 600m ở Porto Rico
và cho rằng không có sự tập trung khối tán ở chiều cao riêng biệt nào cả.
Nhưng ngược lại với ý kiến trên, có nhiều tác giả cho rằng “rừng lá rộng
thường xanh có từ 3 đến 5 tầng”, có tác giả giới thiệu tầng thứ theo hướng
định tính với các tầng sinh thái khác nhau và đưa ra giới hạn độ cao của các
tầng như: Richards (1939) [30] phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng với các giới
hạn chiều cao là 6 đến 12m, 12 – 18m, 18 – 24m, 24 – 30m, 30 – 36m và 36 –
42m, nhưng thực chất đây chỉ là các lớp chiều cao. Nhưng năm 1952,
Richards [57] đã phân tầng ở Sarawk thành 3 tầng cây gỗ với giới hạn chiều
cao 8m, 18m và 34m, một tầng cây bụi, có hay không có tầng cỏ dưới cùng.
Stevenson (1940) đã chia rừng rậm ở Honduras thành 4 tầng (không
giới hạn các tầng). Schulz (1960) cũng nói đến tầng thứ nhưng cũng không
ghi nhận những trạng thái trung gian (phân tầng không rõ nét ở một số tầng
thứ). Ngoài ra, các tác giả Taylor (1960), Gerad (1906), Myatt Sonith (1963)
cũng chia rừng ở Kinshara – Conggo, Malaysia thành 3 – 5 tầng với các chiều
cao giới hạn được chỉ rõ.
Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu về rừng tự nhiên đều nhắc
đến sự phân tầng của đối tượng này nhưng mới chỉ dừng lại ở mức nhận xét
theo cảm tính hoặc những kết luận mang tính định tính. Việc phân chia các
17
tầng theo chiều cao cũng mang tính chất cơ giới chứ chưa phản ánh được sự
phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới.
1.2.1.5. Nghiên cứu dạng sống và đa dạng sinh học
Raunkiaer (1934) (dẫn theo Nguyễn Văn Sinh, 2007 [37]) đã đưa ra
công thức xác định phổ dạng sống chuẩn cho hàng nghìn loài cây khác nhau.
Theo đó, công thức phổ dạng sống chuẩn được xác định theo tỷ lệ % giữa số
lượng cá thể của từng dạng sống so với tổng số cá thể trong một khu vực. Để
biểu thị tính đa dạng về loài, một số tác giả đã xây dựng công thức xác định
chỉ số đa dạng loài như Simpson (1949), Margalef (1958), Menhinik (1964)
… và để đánh giá mức độ phân tán hay tập trung của các loài, đặc biệt là lớp
thảm tươi, Drude đã đưa ra khái niệm độ nhiều và cách xác định.
Một vấn đề nữa có liên quan đến nghiên cứu cấu trúc rừng là việc phân
loại rừng theo cấu trúc ngoại mạo. Cơ sở phân loại rừng theo xu hướng này là
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 phân loại rừng theo
hướng này có Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949), UNESCO
(1973)… Nhiều hệ thống phân loại rừng theo xu hướng này, khi nghiên cứu
ngoại mạo của quần xã thực vật đã không tách khỏi hoàn cảnh sinh thái của nó.
Từ đó, hình thành xu hướng phân loại rừng theo ngoại mạo sinh thái.
Tóm lại, trên thế giới, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc
rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, đa dạng, có nhiều
công trình nghiên cứu công phu và đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh
rừng. Tuy nhiên, chưa thấy có một công trình nào nghiên cứu đầy đủ.
1.2.2. Ở Việt Nam
Nhiều công trình khoa học của nhiều tác giả đã tập trung vào các đặc
điểm cấu trúc của các kiểu rừng tự nhiên, rừng trồng nhằm phục vụ công tác
quản lý, kinh doanh lâu dài và ổn định.
18
1.2.2.1. Về phân loại rừng
Loetschau (1960) [23] đã phân loại theo trạng thái hiện tại phục vụ cho
công tác điều tra, điều chế rừng gỗ nhỏ ở Quảng Ninh. Năm 1966, công trình
được chính tác giả bổ sung mang tên: “Phân chia kiểu trạng thái và phương
hướng kinh doanh rừng thường xanh lá rộng nhiệt đới”. Tuy nhiên, phương
pháp khi áp dụng mở rộng thì không phù hợp. Vì vậy, năm 1984, nó đã được
Viện Điều tra quy hoạch cải tiến lại cho phù hợp với đặc điểm rừng Việt Nam.
Trần Ngũ Phương (1963) [33] đã đề cập tới một hệ thống phân loại,
trong đó rất chú ý đến quy luật diễn thế thứ sinh. H. Thomasius (1978) căn cứ
vào chỉ số khô hạn của M.I. Buduko (1956) đã sắp xếp rừng Việt Nam thành 16
dạng thực bì trong đó có 12 dạng thực bì khí hậu, 4 dạng thực bì thổ nhưỡng.
Năm 1978, Thái Văn Trừng [41] cũng đã đưa ra hệ thống phân loại
sinh thái phát sinh, tác giả chia rừng Việt Nam thành 14 kiểu thảm thực vật.
Hệ thống phân loại của Thái Văn Trừng được xây dựng trên cơ sở học thuyết
về hệ sinh thái rừng của Tansley A.P (1935) và học thuyết sinh địa quần học
của Sucasev (1957) theo nguyên lý “sinh thái phát sinh thảm thực vật”
Một số tác giả khác như Nguyễn Hồng Quân, Trương Hồ Tố, Hồ Việt
Sắc (1981) đã có những đề xuất phân loại rừng khộp theo các chỉ tiêu: trạng
thái, mức độ bị phá hoại, cấp sản xuất các lâm phần và các chỉ tiêu phụ.
Như vậy, có rất nhiều tác giả đã có những nghiên cứu liên quan đến
việc phân chia loại hình rừng tự nhiên ở Việt Nam. Mỗi phương pháp phân
chia đều dựa trên cơ sở lý luận nhất định và phù hợp cho những đối tượng
nhất định. Tuy nhiên, cơ sở lý luận theo phân loại của Thái Văn Trừng rất
chặt chẽ, đáp ứng được thực tiễn và khả năng áp dụng dễ dàng. Mặt khác, hệ
thống phân loại của Thái Văn Trừng có thể áp dụng cho tất cả các loại thảm
thực vật dù đó là rừng nguyên sinh hay rừng thứ sinh bị tác động, thậm chí là
những khu rừng nhân tạo. Vì những lý do trên, đề tài đã sử dụng các tiêu
19
chuẩn phân loại rừng của Thái Văn Trừng để tiến hành xác định các kiểu phụ
và các quần xã thực vật rừng tại hai VQG Ba Vì và Cúc Phương.
1.2.2.2. Nghiên cứu định lượng về cấu trúc rừng
a. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N/D1.3) và số cây theo cỡ chiều cao
(N/HVN)
Trương Hồ Tố (1985) [53] đã dùng họ đường cong Pearson và các hàm
Charlie để mô phỏng một số cấu trúc của rừng Thông ba lá ở Tây Nguyên. Vũ
Nhâm (1988), Phạm Ngọc Giao (1989), Trần Văn Con (1991) [5] đã áp dụng
hàm Weibull để mô phỏng cấu trúc đường kính ở các kiểu rừng khác nhau.
Lê Minh Trung (1991) đã sử dụng hàm Poisson mô phỏng cấu trúc tán
lá cây, hàm Weibull mô phỏng cấu trúc chiều cao và đường kính. Đồng thời,
khảo nghiệm hàm Hyperbol và Meyer cho các cấu trúc này.
Ở nước ta, vài ba thập niên trở lại đây, nghiên cứu quy luật phân bố số
cây theo cỡ kính, chiều cao mới được các nhà lâm sinh học quan tâm, cụ thể
Đồng Sĩ Hiền (1974) [11] dùng hàm Meyer và họ đường cong Pearson
để nắn phân bố số cây theo đường kính làm cơ sở cho việc lập biểu thể tích và
biểu độ thon cây đứng rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam. Phân bố số cây theo
cỡ chiều cao ở các lâm phần rừng tự nhiên hay trong từng loài cây thường có
nhiều đỉnh, phản ánh kết cấu tầng phức tạp của rừng chặt chọn.
Nguyễn Hải Tuất (1972, 1982, 1990) [45], [46], [47] đã sử dụng hàm
phấn bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và
vận dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể.
Nguyễn Văn Trương (1983) [42] đã thử nghiệm dùng các hàm mũ,
Logarit và phân bố Poisson để biểu thị cấu trúc số cây theo cấp kính, chiều
cao của rừng tự nhiên hỗn loài, kết quả cho thấy chỉ có riêng phân bố Poisson
không đem lại hiệu quả cao.
20
Bảo Huy (1988, 1993) [17], [18] thử nghiệm 5 dạng phân bố lý thuyết
là Poisson, khoảng cách, hình học, Meyer và Weibull để mô phỏng cấu trúc
của rừng Bằng lăng ở Tây Nguyên. Phân bố N/HVN có dạng một đỉnh, nhiều
đỉnh phụ hình răng cưa và mô tả thích hợp bằng hàm Weibull
Trần Văn Con (1991), Lê Minh Trung (1991) [39] đã thử nghiệm một
số phân bố xác suất để phân bố N/ D1.3 đều cho nhận xét là phân bố Weibull
thích hợp nhất cho rừng tự nhiên ở Đắc Lắc.
Nguyễn Ngọc Lung (1991) [26] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên
ở Hương Sơn, Kon Hà Nừng và một số địa phương khác thấy rằng: phân bố
số cây theo cỡ đường kính tuân theo phân bố giảm kiểu Meyer ở rừng nguyên
sinh và thường xuất hiện một đỉnh ngay sau cỡ đường kính nhỏ nhất và có thể
có một đỉnh quá thành thục ở cỡ đường kính lớn.
Lê Sáu (1996) [36] sử dụng hàm Weibull mô phỏng phân bố đường
kính và chiều cao cho rừng tự nhiên ở Kon Hà Nừng, Tây Nguyên.
Trần Cẩm Tú (1999) [43] sử dụng hàm Weibull và hàm Khoảng cách
để mô phỏng quy luật phân bố N/ D1.3 cho tổng thể rừng tự nhiên phục hồi sau
khai thác đã khẳng định: cả hai hàm đều mô phỏng tốt quy luật phân bố
N/D1.3, N/HVN, tuy nhiên với việc xuất hiện phổ biến đỉnh đường cong ở cỡ
kính 12cm thì hàm khoảng cách thể hiện tính phù hợp N/D1.3, hàm Weibull
mô phỏng tốt cho quy luật cấu trúc N/HVN.
Vũ Tiến Hinh (1985, 1986, 1990) đã thử nghiệm một số phân bố lý
thuyết để nắm phân bố N/D1.3, N/HVN một số loài cây trồng và đi đến kết
luận: Phân bố Weibull là phân bố thích hợp nhất.
Nhìn chung, khi xây dựng mô hình cấu trúc phân bố N/D1.3, N/HVN với
đối tượng là rừng trồng thuần loài đều tuổi, các tác giả thường sử dụng hàm
Weibull, còn đối tượng là rừng tự nhiên hỗn giao khác tuổi thì sử dụng phân
bố khoảng cách, phân bố giảm là phù hợp hơn. Tuy nhiên, việc sử dụng hàm
21
này hay hàm khác cần căn cứ vào dãy tần số phân bố thực nghiệm, cũng tức
là phải dựa vào quy luật vận động vốn có của rừng.
b. Quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực
(HVN/D1.3)
Quy luật tương quan giữa HVN/D1.3 là môt quy luật cơ bản và quan
trọng trong hệ thống các quy luật cấu trúc lâm phần. Việc nghiên cứu mối
quan hệ này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng và được rất nhiều tác giả quan
tâm. Có thể kể đến một số công trình nghiên cứu sau:
Đồng Sĩ Hiền (1974) [11] khi nghiên cứu rừng tự nhiên nước ta đã thử
nghiệm 5 dạng phương trình sau:
h = a + blog(d)
(1.7)
h = ao + a1d + a2logd
(1.8)
h = ao + a1d + a2d2 + a3d3
(1.9)
h = ao + a1d + a2d2
(1.10)
Logh = a+b.logd
(1.11)
h 1,3
d2
(a b.d )2
(1.12)
Kết quả cho thấy, cả 5 dạng phương trình trên đều phù hợp, trong đó có
hai dạng (1.8) và (1.11) được chọn làm phương trình lập biểu chiều cao.
Phạm Ngọc Giao (1995) [10] sử dụng phương trình logarit một chiều
(1.7) để mô tả mối quan hệ giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang
ngực của lâm phần thông đuôi ngựa.
Tương tự, Vũ Văn Nhâm (1988) [29] cũng sử dụng phương trình (1.7)
để xác lập quan hệ giữa HVN/D1.3 cho lâm phần thông đuôi ngựa làm cơ sở lập
biểu thương phẩm.
Bảo Huy (1993) [16] trong các nghiên cứu cấu trúc Bằng lăng ở Tây
Nguyên đã thử nghiệm 5 dạng phân bố lý thuyết là: Poisson, khoảng cách,
