TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Ở ngoài nước
Nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên toàn thế giới, nhằm tạo nền tảng khoa học cho việc kinh doanh rừng Các nghiên cứu này tập trung vào đặc điểm cấu trúc của rừng, góp phần vào việc quản lý và phát triển bền vững tài nguyên 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 Họ tập trung vào các vấn đề sinh thái tổng quát và đặc biệt là cơ sở sinh thái cho kinh doanh rừng mưa, từ đó tạo nền tảng khoa học vững chắc cho việc nghiên cứu cấu trúc rừng.
Hình thái và tính đa dạng của cây rừng đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc hệ sinh thái rừng Theo các nhà thực vật học ở miền ôn đới, cây cỏ ở miền nhiệt đới được coi là những kỳ quan, mặc dù chúng thực chất là những sinh vật bình thường, đại diện cho một phần lớn của thế giới thực vật (Vann Stenis, 1956).
Tầng thứ là chỉ tiêu cấu trúc phản ánh hình thái theo mặt phẳng đứng của lâm phần, thể hiện sự cạnh tranh sinh tồn giữa các loài cây trong quần xã và với hoàn cảnh xung quanh Trong nghiên cứu rừng tự nhiên, cấu trúc tầng thứ phản ánh bản chất sinh thái nội bộ của hệ sinh thái rừng và các mối quan hệ giữa các tầng rừng và loài cây Nhiều tác giả đã nghiên cứu vấn đề này, đáng chú ý là Richards P.W và Davis T.A.W (1933 - 1934) đã mô phỏng cấu trúc tầng thứ qua trắc đồ đứng, tuy nhiên chỉ minh hoạ sự sắp xếp theo chiều dọc của các loài cây gỗ trong diện tích hạn chế Cusen (1951) đã cải tiến bằng cách vẽ các giải kề bên nhau, tạo ra hình tượng không gian ba chiều.
Richards P.W (1952) đã phân loại tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại chính: rừng mưa hỗn hợp với sự đa dạng loài phức tạp và rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một số loài cây nhất định Theo tác giả, rừng mưa thường có nhiều tầng, thường là ba tầng, bao gồm cả tầng cây bụi và tầng cây thân cỏ Trong rừng mưa nhiệt đới, bên cạnh các cây gỗ lớn, còn có cây bụi, cây thân cỏ, dây leo với nhiều hình dạng và kích thước, cùng với thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây, tạo thành nhóm thực vật ngoại tầng phong phú.
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 các đặc điểm như phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ và một số đặc điểm hình thái khác của quần xã thực vật Hệ thống phân loại rừng tiêu biểu cho xu hướng này bao gồm các công trình của Humbold (1809), Schimper (1903) và Aubreville.
Năm 1949 và 1973, UNESCO đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu rừng trong trạng thái động Melekhov chỉ ra rằng rừng biến đổi theo thời gian, đặc biệt là sự thay đổi trong tổ thành loài cây qua các giai đoạn khác nhau trong quá trình hình thành và phát triển của rừng.
Nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ của các tác giả trên chỉ mang tính chất định tính và chưa phản ánh đầy đủ sự phức tạp của cấu trúc rừng nhiệt đới.
Nghiên cứu cấu trúc rừng đang chuyển từ phương pháp định tính sang định lượng nhờ vào thống kê và tin học, với nhiều tác giả đã thành công trong việc mô hình hóa cấu trúc rừng và xác lập mối quan hệ giữa các yếu tố cấu trúc Tập trung vào cấu trúc không gian và thời gian của rừng, các nghiên cứu tiêu biểu như của B.Rollet (1971) đã sử dụng hàm hồi quy để biểu diễn mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính ngang ngực, cũng như phân bố đường kính tán và thân cây dưới dạng xác suất Balley (1973) đã mô hình hóa cấu trúc thân cây bằng phân bố số cây theo kích thước kính (N-D) sử dụng hàm Weibull Nhiều tác giả khác cũng áp dụng các hàm như Schumacher, hyperbol, hàm mũ, Poisson, và Charlier để mô hình hóa cấu trúc rừng (Trần Văn Con, 2001).
Nghiên cứu về tái sinh rừng
Lịch sử nghiên cứu tái sinh rừng trên thế giới đã kéo dài hàng trăm năm, nhưng việc nghiên cứu rừng nhiệt đới chỉ thực sự được chú trọng từ những năm 30 đến nay Nhiều tác giả đã đưa ra quan điểm và nội dung nghiên cứu khác nhau về tái sinh tự nhiên, nhưng có thể tóm gọn lại rằng đây là một lĩnh vực quan trọng trong bảo tồn và phát triển bền vững rừng nhiệt đới.
Đặc điểm tái sinh của rừng nhiệt đới rất phức tạp do sự đa dạng sinh học cao và sự khác biệt so với rừng ôn đới, điều này còn ít được nghiên cứu Vansteenis (1956) đã chỉ ra hai đặc điểm tái sinh chính trong rừng mưa nhiệt đới: tái sinh phân tán và liên tục của các loài cây chịu bóng, tạo điều kiện cho sự hình thành rừng hỗn loài với các độ tuổi khác nhau, cùng với tái sinh vệt của các loài cây ưa sáng tiên phong, mọc nhanh để lấp đầy các khoảng trống do cây già đổ.
Trong nghiên cứu tái sinh rừng, thời gian nghiên cứu được xác định từ khi hình thành cơ quan sinh sản, bao gồm sự hình thành hoa, quả, và các tác nhân phát tán hạt Điều này cũng liên quan đến sự phù hợp của mùa vụ hạt giống với điều kiện khí hậu Tuy nhiên, một số nhà lâm học Liên Xô cũ lại khuyến nghị chỉ nên bắt đầu nghiên cứu từ giai đoạn cây có hoa quả hoặc thậm chí từ thời điểm cây mạ.
Nghiên cứu về ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến tái sinh rừng đã được chia thành hai nhóm: nhân tố không có sự tác động của con người và nhân tố có sự tác động của con người Quá trình sinh trưởng của cây rừng, đặc biệt là cây tái sinh, chịu tác động từ các yếu tố như ánh sáng, đất, và lượng mưa Mỗi loài cây chỉ có thể phát triển trong một giới hạn nhất định của các nhân tố sinh thái Sự thay đổi của một trong các yếu tố này có thể làm biến đổi môi trường và ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây Để xác định mức độ ảnh hưởng và tổ hợp thích hợp cho từng loài cây, các nhà sinh thái học đã nghiên cứu các yếu tố chủ yếu như ánh sáng, đất, cây bụi thảm tươi, nguồn hạt giống, thảm mục, cùng với các nhân tố khí hậu, động vật và vi sinh vật rừng.
Ánh sáng là một yếu tố sinh thái quan trọng ảnh hưởng lớn đến sự thành công của quá trình tái sinh cây trồng Nhiều tác giả đã nhấn mạnh rằng ánh sáng có thể là yếu tố giới hạn đối với hầu hết các loài cây, dẫn đến hai hướng nghiên cứu khác nhau trong lĩnh vực này.
Theo H Lamprecht (1989), cây rừng được phân thành ba nhóm dựa trên nhu cầu ánh sáng: chịu bóng, ưa sáng và trung tính Khả năng tái sinh của cây rừng dưới tán phụ thuộc vào mức độ chịu bóng, khi ánh sáng bị thiếu hụt Thiếu sáng ảnh hưởng chủ yếu đến sự phát triển của cây con, trong khi tác động đến nảy mầm và phát triển mầm non thường không rõ ràng I.D Yurkevich (1960) đã chỉ ra rằng độ tàn che tối ưu cho sự phát triển bình thường của hầu hết các loài cây gỗ là từ 0,6 đến 0,7.
Ở Việt Nam
Nghiên cứu về cấu trúc rừng
Cấu trúc rừng là một vấn đề phong phú và đa dạng, thường được mô tả theo đơn vị lâm phần của Đổng Sỹ Hiền (1974) Ông cho rằng, chỉ cần có những cây, dù khác loài hay tuổi, mọc thành rừng với mật độ nhất định, sẽ hình thành một đơn vị sinh vật học, tức là một lâm phần có quy luật xác định Luận điểm này đã được nhiều nhà nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên ở Việt Nam áp dụng trong các công trình nghiên cứu khoa học của họ.
Từ những năm 1960, nghiên cứu về cơ sở khoa học và kỹ thuật kinh doanh rừng tự nhiên tại Việt Nam đã bắt đầu phát triển Các đặc điểm cấu trúc của thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam đã được Trần Ngũ ghi nhận và phân tích.
Phương (1970) đã thực hiện một cuộc điều tra tổng quát về tình hình rừng miền Bắc Việt Nam trong giai đoạn 1961-1965, từ đó phát hiện ra các quy luật phát triển của hệ sinh thái rừng Tại huyện Hoành Bồ - Quảng Ninh, tổ thành loài trong rừng tự nhiên lá rộng thường xanh ở các trạng thái IIA, IIB và IIIA1 rất phức tạp, nhưng có thể xác định được nhóm loài cây ưu thế gồm từ 7-10 loài như Lim xanh, dẻ, Trám chim, Xoan đào, Táu duối, Kháo vàng và Trám trắng.
Khi nghiên cứu cấu trúc rừng từ góc độ hệ sinh thái, Thái Văn Trừng (1978, 1999) đã phân định các đơn vị phân loại như quần hợp, ưu hợp và phức hợp dựa trên số lượng và tỷ lệ nhóm loài ưu thế Quần hợp là quần thể thực vật trong đó 1 - 2 loài chiếm 90% tổng số cá thể Ưu hợp có tối đa 10 loài cây chiếm khoảng 5% và tổng số cá thể của chúng đạt 40 - 50% trong đơn vị diện tích điều tra Nếu độ ưu thế không rõ ràng, được gọi là phức hợp Cấu trúc tầng thứ của rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới bao gồm các tầng: vượt tán (A1), ưu thế sinh thái (A2), dưới tán (A3), cây bụi (B) và cỏ quyết (C).
Trong nghiên cứu cấu trúc rừng, nhiều tác giả đã quan tâm đến quy luật cấu trúc, ứng dụng hàm toán học để mô phỏng Rừng lá rộng, hỗn loại, thường xanh tại Kon Hà Nừng - Gia Lai có phân bố số cây theo cấp kính và chiều cao theo dạng giảm Cấu trúc đường kính và chiều cao của các loài cây tương tự như cấu trúc của lâm phần, nhưng cũng có những biến động Ở rừng thứ sinh huyện Hoành Bồ - Quảng Ninh, phân bố N/D1.3 cũng thể hiện dạng giảm và có một đỉnh lệch trái Đối với rừng sau khai thác, đa số có dạng phân bố N/D giảm dần với một hoặc hai đỉnh lệch phải Mặc dù trữ lượng rừng sau 15, 20, 25 năm đạt trên 100 m³/ha, nhưng phân bố trữ lượng và số cây theo cấp kính, theo loài kinh doanh không hợp lý, với phần lớn cây tập trung ở cấp đương kính nhỏ và tỷ lệ cây thành thục công nghệ (> 40 cm) thấp Hơn nữa, các loài cây phẩm chất kém vẫn còn ứ đọng lại trong rừng, không mang lại hiệu quả trong khai thác.
Nghiên cứu về tái sinh:
TSR, hay tái sinh rừng, là một quá trình sinh học đặc thù của hệ sinh thái rừng, được Phùng Ngọc Lan (1986) định nghĩa là quá trình phục hồi các thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ Tái sinh rừng được coi là chìa khóa quyết định nội dung điều chế rừng Nhiều nhà lâm học trong nước đã tiến hành nghiên cứu để khám phá các đặc điểm và quy luật tái sinh của rừng nhiệt đới Việt Nam, với các nghiên cứu tập trung vào nhiều hướng khác nhau.
Nghiên cứu quy mô lớn của Viện điều tra quy hoạch rừng trong giai đoạn 1962-1969 đã chỉ ra rằng đặc điểm tái sinh của rừng nhiệt đới miền Bắc Việt Nam có những nét tương đồng với tái sinh rừng nhiệt đới khác Cụ thể, tái sinh diễn ra một cách phân tán và liên tục đối với các loài chịu bóng dưới tán rừng, trong khi các loài ưa sáng tái sinh theo các vệt ở những khu vực có lỗ trống.
[31] Đặc điểm này lần nữa được khẳng định trong tổng kết nghiên cứu của Trần Văn Con (2006) [15] và trong nghiên cứu của Thái Văn Trừng (1978, 1999) [62,
Hiện tượng tái sinh của các loài cây gỗ dưới tán rừng diễn ra liên tục và không theo chu kỳ Sự phân bố của cây tái sinh rất không đồng đều, với số lượng cây mạ vượt trội so với các cây ở cấp tuổi khác.
Tại Vườn quốc gia Bạch Mã - Thừa Thiên Huế, cây tái sinh dưới tán rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới thuộc trạng thái IIB, IIIA1 và IIIA2 có mật độ cao (7323-8985 cây/ha), giảm dần khi độ ổn định của lâm phần tăng Số loài cây tái sinh ở trạng thái IIB nhiều hơn so với IIIA2 và IIIA1, với cây tái sinh chiếm ưu thế dưới tán rừng Cây tái sinh chủ yếu tái sinh từ hạt, đảm bảo số lượng và chất lượng sinh trưởng tốt Ngược lại, ở rừng thứ sinh Hương Sơn – Hà Tĩnh, cây con chịu bóng dưới tán rừng có số lượng lớn nhưng chủ yếu là cây thấp dưới 50cm Mật độ tái sinh ở Đông Bắc năm 1996 dao động từ 8.000 đến 12.000 cây/ha, cho thấy khả năng tái sinh tự nhiên tốt Trong khi đó, rừng thứ sinh nghèo ở Hoành Bồ - Quảng Ninh năm 2005 chỉ có mật độ tái sinh từ 3457-5927 cây/ha, với sự tương quan giữa hệ số tổ thành tầng cây cao và tầng tái sinh Rừng thứ sinh tại tỉnh này có mức độ tái sinh trung bình nhưng vẫn phong phú với các loài đa dạng, cho thấy khả năng tái sinh tự nhiên tốt từ các dạng thảm thực bì mới phục hồi.
Về xác định quá trình tái sinh, điển hình là các tác giả: Vũ Tiến Hinh (1991)
Nghiên cứu của Phạm Ngọc Thường (2003) đã chỉ ra rằng đặc điểm tái sinh của thảm thực vật phục hồi sau nương rẫy ở Thái Nguyên có sự thay đổi theo thời gian bỏ hóa, với thời gian bỏ hóa càng dài thì mật độ cây tái sinh càng giảm, nhưng chỉ số đa dạng lại tăng lên Tương tự, nghiên cứu về quá trình tái sinh tự nhiên (TSTN) tại khu vực BTTN Tây Yên Tử cũng cho thấy số lượng và thành phần loài thay đổi theo thời gian bỏ hóa, với số loài tăng lên và mật độ cây tái sinh giảm dần.
Ánh sáng là yếu tố quyết định trong việc tái sinh tự nhiên của các xã hợp thực vật, với sự biến động mật độ và tổ thành cây tái sinh phụ thuộc vào độ tàn che Ở giai đoạn cây mạ, mật độ cây tái sinh cao nhưng giảm nhanh theo tuổi do điều kiện ánh sáng yếu dưới tán rừng, chỉ một số ít có thể vượt qua giai đoạn khó khăn để tồn tại và chờ cơ hội phát triển Tại Kon Hà Nừng, việc thay đổi độ tàn che sau khai thác lâm phần đã dẫn đến sự giảm số lượng cây tái sinh Nghiên cứu cho thấy độ tàn che phù hợp cho cây tái sinh dưới tán rừng tự nhiên ở Việt Nam dao động từ 0,5 đến 0,6.
Địa hình có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tái sinh rừng, với mật độ và chất lượng cây tái sinh giảm dần từ chân lên đỉnh núi Cây bụi và thảm tươi cạnh tranh dinh dưỡng và ánh sáng với cây tái sinh, ảnh hưởng lớn đến mật độ và khả năng sinh trưởng của chúng, đặc biệt dưới tán rừng khai thác chọn hoặc rừng Khộp thưa thớt ở Đăk Lăk Tuy nhiên, lớp thực vật tầng dưới ít tác động đến tái sinh ở trạng thái rừng tự nhiên trung bình và giàu tại Hương Sơn, Hà Tĩnh Các nhân tố sinh thái như độ tàn che, thảm mục, độ dày tầng thảm mục và điều kiện lập địa cũng ảnh hưởng đến số lượng và chất lượng cây con tái sinh Khả năng tái sinh tự nhiên của thực vật liên quan chặt chẽ đến độ che phủ, mức độ thoái hóa của thảm thực vật, tác động của con người và thành phần loài trong quần xã.
Phương pháp điều tra tái sinh đã được áp dụng rộng rãi trong các nghiên cứu của các tác giả trong nước, với diện tích các OTC và ODB đa dạng Chẳng hạn, nghiên cứu của Hoàng Thị Phương Lan (2004) sử dụng ODB với diện tích 9m², minh chứng cho sự phong phú trong việc áp dụng phương pháp này.
Theo Vũ Tiến Hinh (2005) và các nghiên cứu khác, diện tích của ô điều tra (ODB) có thể dao động từ 4m² đến 50m² Tuy nhiên, Đỗ Thị Ngọc Lệ (2007) đề xuất phương pháp tối ưu là thiết lập 5 ODB với diện tích mỗi ô là 25m², được bố trí ở 4 góc và trung tâm của ô điều tra lâm học (OTC) Đây cũng là diện tích ODB mà tác giả khuyến nghị.
Phạm Ngọc Thường (2003) 57, Dương Trung Hiếu (2005) [25] lựa chọn trong nghiên cứu của mình
Vận dụng hiểu biết về cấu trúc và tái sinh rừng trong kỹ thuật tác động vào rừng tự nhiên:
Các kỹ thuật phục hồi rừng đã được nghiên cứu từ những năm 1980 và 1990, với một trong những công trình tiêu biểu là nghiên cứu làm giàu rừng bằng hai loài Xoan đà và Kháo mít của các tác giả Trần Nguyễn Giảng và Nguyễn Đình Hưởng trong giai đoạn 1972-1977.
Thảo luận
Xác định được những đặc điểm cấu trúc và tái sinh quan trọng của rừng thứ sinh
- Xác định được tiềm năng phục hồi của rừng thông qua đặc điểm cấu trúc và tái sinh rừng
- Đề xuất được một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh áp dụng cho rừng thứ sinh
2.2 Đối tượng nghiên cứu và giới hạn vấn đề nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu : Đề tài nghiên cứu một số đặc điểm lâm học chủ yếu của rừng thứ sinh nghèo ở các trạng thái IIA, IIB, IIIA1
Giới hạn nội dung nghiên cứu :
Đề tài nghiên cứu tập trung vào các đặc điểm lâm học chính như địa hình, thổ nhưỡng, cấu trúc tầng cây cao và đặc điểm tái sinh Nghiên cứu được thực hiện ở độ cao dưới 500m so với mực nước biển và tại hai cấp độ dốc từ 15 độ trở lên.
Nghiên cứu thổ nhưỡng tập trung vào các chỉ tiêu vật lý như dung trọng, tỉ trọng, độ dày tầng đất, thành phần cơ giới và tỉ lệ đá lẫn, cùng với các chỉ tiêu hóa học bao gồm đạm, lân, kali dễ tiêu, độ pH và hàm lượng mùn Đề tài cũng chú trọng vào cấu trúc QXTVR, phân tích tổ thành và ba chỉ số thể hiện tính đa dạng loài, mật độ và cấu trúc tầng tán, mà không mở rộng nghiên cứu đến các chỉ tiêu khác.
Bài viết chỉ tập trung vào việc đề xuất giải pháp lâm sinh dựa trên các đặc điểm lâm học đã được nghiên cứu, mà không phân loại trạng thái hay đưa ra các giải pháp quản lý.
Nghiên cứu được thực hiện tại hai địa điểm chính là phường Bắc Sơn và phường Vàng Danh thuộc thành phố Uông Bí.
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
Xác định được những đặc điểm cấu trúc và tái sinh quan trọng của rừng thứ sinh
- Xác định được tiềm năng phục hồi của rừng thông qua đặc điểm cấu trúc và tái sinh rừng
- Đề xuất được một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh áp dụng cho rừng thứ sinh
2.2 Đối tượng nghiên cứu và giới hạn vấn đề nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu : Đề tài nghiên cứu một số đặc điểm lâm học chủ yếu của rừng thứ sinh nghèo ở các trạng thái IIA, IIB, IIIA1
Giới hạn nội dung nghiên cứu :
Đề tài nghiên cứu tập trung vào một số đặc điểm lâm học quan trọng, bao gồm địa hình, thổ nhưỡng, cấu trúc của tầng cây cao và đặc điểm tái sinh Nghiên cứu được thực hiện ở độ cao dưới 500m so với mực nước biển và tại hai cấp độ dốc từ 15 độ trở lên.
Nghiên cứu tập trung vào hai khoảng độ cao 25 0 và 25 0 - 35 0, với mục tiêu phân tích các chỉ tiêu vật lý như dung trọng, tỉ trọng, độ dày tầng đất, thành phần cơ giới và tỉ lệ đá lẫn, cùng với các chỉ tiêu hóa học bao gồm đạm, lân, kali dễ tiêu, độ pH và hàm lượng mùn Đối với cấu trúc QXTVR, đề tài chủ yếu xem xét tổ thành và ba chỉ số phản ánh tính đa dạng loài, mật độ và cấu trúc tầng tán mà không đi sâu vào các chỉ tiêu khác.
Đề tài chủ yếu tập trung vào việc đề xuất giải pháp lâm sinh dựa trên các đặc điểm lâm học đã được nghiên cứu, mà không phân loại trạng thái hay đề xuất các giải pháp quản lý.
Nghiên cứu được thực hiện tại hai địa điểm chính là phường Bắc Sơn và phường Vàng Danh, thuộc thành phố Uông Bí.
Nội dung nghiên cứu
2.3.1 Đặc điểm địa hình, thổ nhưỡng a) Đặc điểm địa hình
- Hướng phơi, b) Đặc điểm thổ nhưỡng
- Tính chất vật lí của đất, gồm: tỷ trọng, dung trọng, độ xốp, thành phần cơ giới, tỷ lệ đá lẫn, độ dày tầng đất
- Tính chất hóa học của đất, gồm: độ pH; hàm lượng mùn; đạm, lân, kali dễ tiêu
2.3.2 Đặc điểm cấu trúc QXTVR a) Tổ thành và tính đa dạng loài thuộc tầng cây cao
- Tổ thành theo số cây và theo chỉ số IV% (important value)
- Các chỉ số biểu thị tính đa dạng loài: mức độ phong phú, chi số shannon and weiner, chỉ số simpson
- Xác định các nhóm loài: nhóm loài cây mục đích; nhóm cây có ích, cây bạn; cây phi mục đích b) Cấu trúc tầng tán rừng
- Chỉ số diện tích tán
- Độ che phủ của cây bụi, thảm tươi c) Cấu trúc mật độ
- Mật độ của loài cây mục đích,
- Phân bố số cây theo mặt phẳng ngang d) Các đại lượng sinh trưởng của lâm phần
- G, M của từng nhóm loài: Nhóm loài cây mục đích, nhóm cây bạn, cây có ích và nhóm cây phi mục đích
- G, M của nhóm loài theo phẩm chất
2.3.3 Đặc điểm tái sinh QXTVR a) Tổ thành cây tái sinh b) Mật độ cây tái sinh c) Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh d) Phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao e) Phân bố số cây tái sinh theo mặt phẳng ngang j) Xác định mật độ cây tái sinh có triển vọng k) Biến động của mật độ cây tái sinh có triển vọng theo tổ hợp các nhân tố có ảnh hưởng chủ yếu
2.3.4 Đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh tác động vào rừng
- Xác định phương án tác động tối ưu vào rừng tự nhiên
- Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật tác động
(Sơ đồ nội dung nghiên cứu được thể hiện ở trang bên)
Hình 2.1: Sơ đồ các nội dung nghiên cứu
Các trạng thái rừng thứ sinh nghèo
II A, II B , III A1 Đặc điểm địa hình, thổ nhưỡng Đặc điểm cấu trúc QXTVR Đặc điểm tái sinh
QXTVR Địa hình Thổ nhưỡng
Tổ thành và tính đa dạng loài thuộc tầng cây cao
Các đại lượng sinh trưởng của lâm phần
Tổ thành lớp cây tái sinh mật độ
Chât lượng và nguồn gốc cây tái sinh
Phân bố số cây TS theo cấp chiều cao
Phân bố số cây TS theo mặt phẳng ngang
Xác định mật độ cây tái sinh có triển vọng
Biến động mật độ cây TSTV theo ảnh hưởng của các nhân tố chủ yếu
Xác định phương án tác động tối ưu vào rừng tự nhiên Đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh tác động vào rừng
Phương pháp nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp với từng loại rừng, giúp rút ngắn thời gian đạt được mô hình cấu trúc mong muốn Để đạt được điều này, việc nghiên cứu cấu trúc và tái sinh rừng là rất quan trọng, nhằm xác định tiềm năng phục hồi của rừng Đề tài sẽ làm rõ các câu hỏi liên quan đến vấn đề này.
Hiện trạng rừng hiện nay đang gặp nhiều thách thức về cấu trúc và khả năng tái sinh Việc đánh giá xem liệu các rừng này có đáp ứng được mục đích kinh doanh và khả năng tự phục hồi hay không là rất cần thiết Điều này không chỉ ảnh hưởng đến lợi ích kinh tế mà còn quyết định sự bền vững của hệ sinh thái rừng trong tương lai.
Phương pháp luận nghiên cứu tổng quát của đề tài tập trung vào việc làm rõ các đặc điểm cấu trúc và khả năng tái sinh của rừng thứ sinh nghèo tại thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh Nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở để đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp, đảm bảo tính khả thi cao Trong quá trình nghiên cứu, đề tài sẽ kế thừa và vận dụng các hướng dẫn từ Văn bản kỹ thuật lâm sinh hiện hành: QPN 14.
Trong lĩnh vực quản lý tài nguyên rừng, các văn bản pháp lý quan trọng như Quyết định số 40/2005/QĐ-BNNPTNT quy định về chế độ khai thác gỗ và lâm sản, Quyết định số 46/2010/QĐ-BNNPTNT xác định rừng trồng và rừng khoanh nuôi thành rừng, cùng với Thông tư số 34/2009/TT-BNN phân loại rừng và Thông tư số 87/2009/TT-BNN hướng dẫn thiết kế khai thác chọn rừng gỗ tự nhiên, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và phát triển bền vững nguồn tài nguyên rừng.
2.4.2 Phương pháp kế thừa số liệu
Bài viết tổng hợp các số liệu về điều kiện tự nhiên như vị trí địa lý, địa hình, địa chất, thổ nhưỡng và khí hậu, cùng với điều kiện dân sinh, kinh tế và xã hội của khu vực nghiên cứu Các biện pháp tác động trước thời điểm nghiên cứu cũng được tổng hợp từ dữ liệu địa phương và các nghiên cứu liên quan.
2.4.3 Phương pháp thu thập số liệu
Trong nghiên cứu, số liệu được thu thập từ các OTC điển hình có hình chữ nhật với diện tích 1000m² Mỗi trạng thái rừng sẽ thiết lập 06 OTC, được bố trí ở hai cấp độ dốc là 15° - 25° và 26° - 35° để tiến hành điều tra.
Sử dụng bản đồ địa hình để xác định độ cao tuyệt đối của khu vực Độ dốc của từng trạng thái cần được đo bằng địa bàn cầm tay, với ít nhất ba điểm đo khác nhau.
OTC rồi tính trị số trung bình Hướng phơi xác định theo góc hai phương
Điều tra tầng cây cao, tiến hành:
- Đo D1.3, Hvn của tất cả các cây có D1.3≥6 cm Đo D1.3 bằng thước đo vanh Đo Hvn bằng thước đo cao Blumeleiss Xác định vị trí của cây theo dải 25x10m
- Đo Dt của tất cả các cây có D1.3≥6 cm bằng thước dây
- Kết hợp quan sát để xác định phẩm chất (tốt, trung bình, xấu)
Điều tra cây tái sinh bao gồm việc khảo sát cây tái sinh, cây bụi và thảm tươi trên các ô điều tra (ODB) có diện tích 25m² (5m x 5m) Mỗi ô điều tra sẽ lập 05 ODB, trong đó tiến hành khảo sát tất cả các cây tái sinh về loài, chiều cao, phẩm chất và nguồn gốc tái sinh.
Trong quá trình điều tra cây bụi và thảm tươi trong ODB, cần xác định các loài cây bụi chủ yếu, mức độ che phủ, chiều cao trung bình và tình hình sinh trưởng của thảm tươi Việc đánh giá sinh trưởng được phân loại thành ba mức độ: tốt, trung bình và xấu.
Hình 2.2: Sơ đồ bố trí ODB trong OTC
2.4.4 Phương pháp xử lí số liệu a) Đặc điểm cấu trúc quần xã thực vật rừng
Để xác định tổ thành và tính đa dạng loài thuộc tầng cây cao, nghiên cứu áp dụng phương pháp tính tỷ lệ tổ thành theo Daniel Marmillod Phương pháp này giúp đánh giá chính xác cấu trúc và sự phong phú của các loài cây trong tầng cao của rừng.
Trong đó: IVi% là tỷ lệ tổ thành (chỉ số quan trọng: Important Value) của loài i
Ni% là tỷ lệ phần trăm của số cây thuộc loài i trong khu vực QXTVR Gi% là tỷ lệ phần trăm dựa trên tổng tiết diện ngang của loài i trong QXTVR Theo Daniel Marmillod, chỉ những loài cây có IV% ≥ 5% mới có ý nghĩa sinh thái đáng kể trong lâm phần.
Các chỉ số biểu thị tính đa dạng loài:
Mức độ phong phú (Species reac) : Độ phong phú được tính theo công thức của K Jayaraman (2000)
√N (2.2) Trong đó, m: Tổng số loài xuất hiện trong quần xã
N: Tổng số cá thể của tất cả các loài
Chỉ số Shannon và Weiner (1963), có phương trình tính toán như sau:
𝑠 𝑖=1 (2.3) Trong đó: H = Chỉ số đa dạng sinh học hay chỉ số Shannon- Wiener,
Ni = Số lượng cá thể của loài thứ i
N = Tổng số số lượng cá thể của tất cả các loài trong hiện trường s: Tổng số loài
Chỉ số Simpson (chỉ sô mức độ chiếm ưu thế - Concentration of Dominance- Cd) Chỉ số này được tính toán theo Simpson (1949) như sau:
𝑠 1=1 (2.4) Trong đó: Cd = Chỉ số mức độ chiếm ưu thế hay còn gọi là chỉ số Simpson,
Ni = Số lượng cá thể của loài thứ i
N = Tổng số số lượng cá thể/ IVI) của tất cả các loài trong hiện trường
Xác định các nhóm loài:
Hình 2.3 Sơ đồ phân loại cây tốt, cây xấu
Đặc điểm cấu trúc tầng tán rừng
Nghiên cứu cấu trúc tầng thứ được thực hiện thông qua trắc đồ theo phương pháp của Richards và Davit (1934) Để xác định tỷ lệ tổng diện tích hình chiếu tán cây rừng so với bề mặt đất rừng, cần kết hợp quan trắc và vẽ trắc đồ ngang nhằm đánh giá độ tàn che.
Chỉ số diện tích tán được tính theo công thức:
Trong đó, St là tổng diện tích tán lá, SOTC là diện tích OTC
Đặc điểm cấu trúc mật độ
Mật độ tầng cây cao được xác định theo công thức:
𝑆 (cây/ha) (2.6) Trong đó, n là số lượng cá thể của loài hoặc tổng số cá thể trong OTC
Phân bố số cây theo mặt phẳng ngang: Sử dụng phân bố Poisson để xác định là phân bố cụm, ngẫu nhiên hay phân bố đều
- - Cây mục đích có phẩm chất từ trung bình trở lên
- - Cây có ích , cây bạn có phẩm chất từ trung bình trở lên
- Cây mục đích, cây có ích, cây bạn có phẩm chất xấu
- Cây phi mục đích (mọi phẩm chất)
N (2.7) Trong đó: X : tổng số cây bình quân/ô
N: tổng số cây n: số lượng ô dạng bản
Xi (2.8) Trong đó : x i : tổng số cây của loài thứ i
S 2 (2.9) Trong đó: W: Hệ số Poisson
Để tính các đặc trưng mẫu theo chương trình thống kê mô tả, cần chia tổ ghép nhóm các trị số quan sát theo công thức được trình bày trong sách "Phân tích thống kê trong lâm nghiệp" của các tác giả Nguyễn Hải Tuất, Vũ Tiến Hinh và Ngô Kim Khôi (2006) Cụ thể, công thức được sử dụng là m ≥ 5.lgN (2.10).
Trong đó: m là số tổ; K: cự ly tổ
Xmax, Xmin là trị số quan sát lớn nhất và nhỏ nhất
Lập phân bố thực nghiệm
Căn cứ vào phân bố thực nghiệm, tiến hành vẽ biểu đồ phân bố thực nghiệm
Các đại lượng sinh trưởng của lâm phần
D1.3, DT, Hvn, Hdc được tính toán dựa trên các đặc trưng mẫu trong toán học thống kê theo hướng dẫn của sách phân tích thống kê trong lâm nghiệp Việc xác định G, M chung và cho từng nhóm loài, phẩm chất được thực hiện một cách chính xác Tất cả dữ liệu được xử lý bằng phần mềm Excel 2007 Đặc điểm tái sinh quần xã thực vật rừng cũng được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình nghiên cứu.
Tổ thành cây tái sinh: Áp dụng công thức tổ thành theo số cây m Xmin
𝑥̅ = N/s (2.12) Trong đó: 𝑥̅ : Số cá thể trung bình của một loài
N : Tổng số cá thể của tất cả các loài s : Tổng số loài ni : Số lượng cá thể loài i
Chọn những loài có ni ≥ 𝑥̅
Hệ số tổ thành: Ki = 10.ni/N (2.13)
Trong đó: Ki : hệ số tổ thành
Viết công thức tổ thành theo chỉ số phần 10
Mật độ cây tái sinh: phương pháp tính tương tự như tính mật độ tầng cây cao
Chất lượng tái sinh được phân thành ba cấp độ: tốt, trung bình và xấu Nguồn gốc tái sinh có thể xác định từ chồi hay hạt, cũng như từ tầng cây cao hoặc từ các khu vực khác Để tính tỉ lệ tái sinh, có thể áp dụng công thức cụ thể.
𝑁 × 100 (%) (2.14) Trong đó, ni là số cây tốt,
N’ là tỉ lệ phần trăm cây tốt, xấu, trung bình
N là tổng số cây tái sinh
Phân bố số cây theo cấp chiều cao: Dựa vào chiều cao bình quân của lớp cây bụi, thảm tươi để thống kê cây tái sinh theo 04 cấp