Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ PTnT Trêng ®¹i häc l©m nghiÖp --------------------------------------- Phïng ®×nh trung nghiªn cøu vµ so s¸nh mét sè ®Æc ®iÓm vÒ cÊu tróc vµ ®a d¹ng loµi cña c¸c tr¹ng th¸i rõng giµu ë B¾c vµ Nam ®Ìo H¶i V©n LuËn V¨n th¹c sü khoa häc l©m nghiÖp Hµ T©y, 2007 c Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ PTNT Trêng ®¹i häc l©m nghiÖp --------------------------------------- Phïng ®×nh trung nghiªn cøu vµ so s¸nh mét sè ®Æc ®iÓm vÒ cÊu tróc vµ ®a d¹ng loµi cña c¸c tr¹ng th¸i rõng giµu ë B¾c vµ Nam ®Ìo H¶i V©n Chuyªn ngµnh: L©m Häc M· sè: 60.60 LuËn V¨n th¹c sü khoa häc l©m nghiÖp Ngêi híng dÉn: GS.TS NguyÔn H¶i TuÊt Hµ T©y, 2007 c c 3 Ch¬ng 1 Tæng quan vÊn ®Ò nghiªn cøu 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 thành phần trong hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc tính sinh thái khác nhau có thể chung sống hài hòa và đạt tới sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên [26]. 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) [12], 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 và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Do đó, cấu trúc phản ánh mối quan hệ giữa sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trường. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc chính 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 sức 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 toán học nhằm khái quát hoá 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. Nghiên cứu về cấu trúc rừng 1.
Trên thế giới 1. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N-D1.3) Đây là quy luật cơ bản nhất của kết cấu lâm phần. Hầu hết các tác giả đều sử dụng hàm toán học để mô phỏng cho quy luật phân bố này. Có thể điểm qua một số công trình tiêu biểu như 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 phương trình Meyer hay hàm Meyer (dẫn theo Hoàng Thị Phương Lan, 2004 [21]).N sử dụng phân bố Gamma để biểu thị phân bố số cây theo cỡ đường kính lâm phần Thông Ôn đới.
Ngoài ra, một số tác giả sử dụng các hàm Hyperbol, họ đường cong Pearson, phân bố Poisson,… để mô phỏng qui luật phân bố này. Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N- Hvn) Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao dùng để biểu thị qui luật kết cấu lâm phần theo chiều thẳng đứng. Phương pháp kinh điển được nhiều nhà khoa học sử dụng là vẽ phẫu đồ đứng mà điển hình là công trình của Richards (1952) [31]. c 5 Có nhiều dạng hàm toán học khác nhau dùng để nắn phân bố N-Hvn.
Việc sử dụng hàm nào tuỳ thuộc vào kinh nghiệm của từng tác giả, phụ thuộc vào đối tượng nghiên cứu cụ thể. 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 qui 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. Ngoài ra thì độ dốc của đường cong chiều cao giảm theo tuổi (Prodan, 1965) [12].
Một số tác giả đã sử dụng các hàm toán học khác nhau để biểu thị mối quan hệ này. Có thể điểm qua một vài công trình nghiên cứu điển hình sau: Tovstolesse, DI (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ Hvn/D1. Mỗi cấp đất tác giả lập một đường cong chiều cao bình quân 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 Kopetxki (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]).A (1952) khi nghiên cứu quan hệ H/D đã đề nghị các dạng phương trình: h a b1 .4) c 6 Petterson, H (1955) (dẫn theo Nguyễn Trọng Bình, 1996 [15]) đề xuất sử dụng phương trình: 1 b a (1.O (1967) (dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [7]) đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao với đường kính và tuổi theo dạng phương trình: 1 1 1 Log h d b1.
Tương quan giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực (Dt/D1.3) Tán cây là chỉ tiêu biểu thị không gian dinh dưỡng của cây và là chỉ tiêu quan trọng để xây dựng mô hình mật độ tối ưu cho lâm phần. Giữa tán cây và đường kính luôn tồn tại mối quan hệ. Qua nghiên cứu, các tác giả Erich (1928), Ahken.J (1953)…(dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [7]) đều cho rằng, phương trình thể hiện tốt nhất mối quan hệ này là phương trình đường thẳng: Dt a b. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N-D1.3) Ở nước ta, vài ba thập kỷ trở lại đây, nghiên cứu qui luật phân bố số cây theo cỡ kính mới được các nhà lâm sinh học quan tâm.
Cụ thể: Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] dùng hàm Meyer và họ đường cong Pearson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo đường kính làm cơ sở cho việc lập biểu thể tích và độ thon cây đứng rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam. Nguyễn Hải Tuất (1975, 1982, 1990) [40], [41], [42] đã sử dụng hàm phân 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. c 7 Nguyễn Văn Trương (1983) [37] đã thử nghiệm dùng các hàm mũ, Logarit và phân bố Pearson để biểu thị cấu trúc số cây theo cấp kính của rừng tự nhiên hỗn loài, kết quả cho thấy chỉ có riêng phân bố Pearson không đem lại hiệu quả cao. Bảo Huy (1988, 1993) [16], [17] thử nghiệm 5 dạng phân bố lý thuyết là Poisson, Khoảng cách, Hình học, Meyer và Weibull để mô phỏng cấu trúc rừng Bằng Lăng ở Tây Nguyên.
Trần Văn Con (1991), Lê Minh Trung (1991) [35] đã thử nghiệm một số phân bố xác suất mô tả 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) [24] 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) [32] 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) [39] 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, tuy nhiên với việc xuất hiện phổ biến đỉnh đường cong ở cỡ kính 12cm thì hàm Khoảng cách đã thể hiện tính phù hợp hơn.
Vũ Tiến Hinh (1985, 1986, 1990) đã thử nghiệm một số phân bố lý thuyết để nắn phân bố N-D1.3 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 N-D1.3, với đối tượng là rừng trồng thuần loài đều tuổi, các tác giả thường sử dụng hàm Weibull, còn c 8 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 này hay hàm khác cần căn cứ vào dãy tần số phân bố thực nghiệm, cũng tức là phải dựa vào qui luật vận động vốn có của rừng. Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N-Hvn) Các nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] cho thấy, 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.
Thái Văn Trừng (1978) [36] trong công trình nghiên cứu của mình đã đưa ra kết quả nghiên cứu cấu trúc tầng cây gỗ rừng loại IV. Gần đây, một số tác giả như Bảo Huy (1993) [17], Đào Công Khanh (1996) [19] đã nghiên cứu phân bố N-Hvn để tìm tầng tích tụ tán cây. Các tác giả đều đi đến nhận xét chung là phân bố N-Hvn có dạng một đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình răng cưa và mô tả thích hợp bằng hàm Weibull. Lê Sáu (1996) [32] cũng đã sử dụng hàm Weibull để mô phỏng quy luật phân bố N-Hvn ở rừng tự nhiên Kon Hà Nừng – Tây Nguyên và đi đến kết luận: Hàm Weibull rất phù hợp để mô phỏng phân bố N-Hvn thực nghiệm.
Trần Cẩm Tú (1999) [39] khi nghiên cứu quy luật phân bố N-Hvn đã sử dụng phương pháp vẽ phẫu diện đồ đứng của rừng kết hợp với việc sử dụng hàm Weibull để nắn phân bố N-Hvn, kết quả cho thấy hàm Weibull mô phỏng tốt cho quy luật cấu trúc N-Hvn ở đây.