Quan Hệ Không Gian Cùng Loài Và Khác Loài Của Cây Rừng

Chương 2

MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chung

-Tìm hiểu về đặc điểm lâm học của quần xã thực vật rừng từ đó là căn cứ đề xuất các giải pháp kỹ thuật để quản lý, phục hồi và phát triển rừng bền vững tại khu vực.

Mục tiêu cụ thể

- Xác định tổ thành, mật độ loài cây, phân bố N/D, đa dạng sinh học, Quan hệ không gian cùng loài và khác loài.

- Phân tích và so sánh các ch số thống kê về cấu trúc rừng để đánh giá ảnh hưởng của xáo trộn rừng đến cấu trúc của rừng.

- Đề xuất giải pháp phục hồi, quản lý và phát triển tài nguyên rừng một cách bền vững.

2.2 Giới hạn nghiên cứu

- Về không gian: Đề tài ch tiến hành tại hai trạng thái rừng được cho là nguyên sinh và thứ sinh ở VQG Cúc Phương.

- Về thời gian: Tiến hành thu thập số liệu ngoại nghiệp từ tháng 11/11/2016 đến tháng 31/3/2017, sau đó xử lý số liệu nội nghiệp và hoàn thiện luận văn.

2.3. Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu về cấu trúc lâm phần ( Mật độ, tổ thành, phân nố số cây theo đường kính, tính đa dạng loài, ch số tầm quan trọng ) của các loài cây chiếm ưu thế.

- Phân tích quan hệ không gian cùng loài và khác loài của loài cây chiếm ưu thế khác cùng chung sống trên 02 trạng thái rừng nguyên sinh và thứ sinh đã bị tác động với mức độ khác nhau.

- Đề xuất một số giải pháp về quản lý và phát triển rừng bền vững ở VQG Cúc Phương, Ninh Bình

2.4. Phương pháp nghiên cứu

2.4.1. Kế thừa tài liệu

Kế thừa những tư liệu về điều kiện tự nhiên: địa hình, khí hậu, thuỷ văn, đất đai, tài nguyên rừng, điều kiện kinh tế, điều kiện xã hội: dân số, lao động, thành phần dân tộc.

Kế thừa báo cáo về thực trạng tài nguyên rừng và công tác quản lý bảo vệ rừng của VQG Cúc phương.

2.4.2. Điều tra ngoại nghiệp

2.4.2.1. Điều tra sơ thám

Điều tra sơ thám toàn bộ khu vực nghiên cứu để nắm được một cách tổng quát tình hình chung của đối tượng nghiên cứu về địa hình, địa vật, đặc điểm tài nguyên rừng để chọn các vị trí lập OTC và có những định hướng cho công tác điều tra t m .

2.4.2.2. Điều tra tỉ mỉ

a. Lập ô tiêu chuẩn:

Tiến hành lập ô tiêu chuẩn theo phương pháp ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình, tạm thời trên trạng thái rừng lá rộng thường xanh ở vùng lõi của VQG Cúc Phương. Ô tiêu chuẩn phải đại diện cho lâm phần nghiên cứu về điều kiện sinh thái, cấu trúc quần xã và tình hình sinh trưởng.

Lập 03 OTC trên 02 trạng thái rừng (01 OTC ở trạng thái nguyên sinh và 02 OTC ở trạng thái thứ sinh). Diện tích mỗi ô tiêu chuẩn là 1 ha (100 m × 100 m), vị trí ô được xác định bởi máy định vị GPS. Mỗi OTC được chia thành lưới 100 phân ô đo đếm có diện tích 100 m2 (10 m × 10 m) bằng cọc gỗ và dây nilon. Trong mỗi phân ô đo đếm, các bước điều tra được tiến hành như sau:

- Đánh dấu toàn bộ số cây trong ô đo đếm.

- Xác định tên loài (những loài không biết tên hoặc không rõ tên thì lấy mẫu, chụp ảnh và đánh số).

- Đo chu vi ngang ngực của tất cả các cây có D1.3 ≥ 2,5 cm tại vị trí 1,3 m bằng thước dây có độ chính xác 0,5 cm, từ đó xác định đường kính ngang ngực.

- Xác định vị trí tương đối (x, y) của cây trong ô đo đếm bằng thước đo khoảng cách bằng laser với độ chính xác 0,1 cm và la bàn.

Toàn bộ các số liệu đo đếm được ghi chép theo mẫu biểu 2.1 sau:

Mẫu biểu 2.1: Biểu điều tra cây rừng

Địa điểm......... Độ cao........ Ngày điều tra..........

Trạng thái rừng......... Độ dốc...... Người điều tra........

OTC số........ Hướng dốc..........

TT Ô đo đếm

STT cây	Tên cây	Chu vi (cm)	Vị trí cây (m)		Ghi chú
STT cây	Tên cây	Chu vi (cm)	X	Y	Ghi chú
1	1
	2
	........
2
3

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 94 trang tài liệu này.

2.4.3. Nội nghiệp

2.4.3.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng

a. Xác định tổ thành và vai trò của các loài cây trong quần xã

 Xác định công thức tổ thành theo số cây:

+ Bước 1: Tập hợp số liệu tầng cây cao ở tất cả các OTC theo loài trong từng trạng thái và số cá thể của mỗi loài.

+ Bước 2: Xác định tổng số loài cây và tổng số cá thể trong các OTC của từng trạng thái.

+ Bước 3: Tính số cá thể trung bình của 1 loài theo công thức

= (2.1)

Trong đó:

: Số lượng cá thể trung bình của mỗi loài N: Tổng số lượng cá thể của các loài

m: Tổng số loài

+ Bước 4: Xác định số loài, tên loài tham gia vào công thức tổ thành Những loài nào có số cây ≥ thì tham gia vào công thức tổ thành

+ Bước 5: Xác định hệ số tổ thành của từng loài theo công thức:

(2.2)

Trong đó:

Ki là HSTT loài i

Xi là số lượng cá thể loài i

N là ∑số cá thể của tất cả các loài

+ Bước 6: Viết công thức tổ thành

Loài nào có Ki > 0,5 thì ghi vào công thức tổ thành. Loài nào có hệ số tổ thành lớn viết trước, nhỏ viết sau.

Chú ý: Khi viết CTTT loài có 0,5≥ Ki<0,9 dùng dấu (+); những loài có Ki<0,5 dùng dấu (-).

 Xác định tổ thành theo ch số quan trọng IV% (Important Value)

(2.3)

Trong đó:

IV%: Ch số mức độ quan trọng của loài trong quần xã N% là mật độ tương đối (N%=Ni/N)

G% là tiết diện ngang thân cây tương đối (G%=Gi/G) Ni và Gi là mật độ và tổng tiết diện ngang của loài i

Dựa vào kết quả IV% ở trên:

+ Nếu loài nào có IV% ≥ 5% thì loài đó có ý nghĩa về mặt sinh thái trong quần xã.

+ Nếu nhóm có dưới 10 loài có ΣIV% ≥40% sẽ là nhóm loài ưu thế và được sử dụng nhóm loài đó đặt tên cho quần xã.

2.4.3.2. Tính đa dạng sinh học của quần xã

Để so sánh tính đa dạng của cây gỗ lớn đề tài sử dụng 02 ch số đa dạng sau

đây:

a. Ch số đa dạng loài Simpson (D). Ch số này được sử dụng để đánh giá sự đa dạng về số lượng loài của một quần xã. Ch số D được tính theo công thức:

(2.4)

Trong đó:

S: Số loài cây bắt gặp

N: Tổng số cá thể của các loài cây

Pi : là độ nhiều tương đối của loài thứ i;

Pi = với ni là số cá thể của loài thứ i ( i = 1 ÷ S ).

b. Ch số H’ của Shannon – Weiner. Ch số được sử dụng để đo đạc tính đa dạng về số loài cây gỗ cho từng trạng thái rừng. Ch số H’ được tính theo công thức:

H’ = - ∑[(ni/N) * log(ni/N)] (2.5)

Trong đó:

N: Tổng số cây trong ô tiêu chuẩn ni: Số cây của loài thứ i

2.4.3.3. Quan hệ không gian cùng loài và khác loài của cây rừng

Các phương pháp phân tích mô hình điểm không gian được đề xuất để tìm hiểu sự sắp xếp của các điểm trong không gian (Ripley 1976; Stoyan &

Stoyan 1994[24]; Diggle 2003). Ví dụ dựa vào vị trí của cây ( toạ độ x,y) và sử dụng hàm Ripley’ K hay hàm tương quan theo cặp (pair-correlation function) để mô tả tính chất của mô hình điểm (point pattern) trong một dải của khoảng cách (Stoyan & Stoyan 1994[24]; Illian et al. 2008). Trong các phương pháp này, mô hình không (null model) được sử dụng để mô tả giả thuyết không (null hypothesis) của mô hình điểm và sau quá trình mô phỏng sẽ được đối chiếu với dữ liệu quan sát (Diggle 2003; Wiegand & Moloney 2004). Độ lệch giữa dữ liệu thực nghiệm và giả thuyết không được sử dụng để mô tả mô hình của dữ liệu và dự báo các quá trình hoặc cơ chế đã điều ch nh mô hình quan sát được.

Hàm tương quan theo cặp

Hàm tương quan theo cặp g(r) mô tả sự sắp xếp không gian của các điểm trong một dải của khoảng cách (Stoyan & Stoyan 1994)[24]. Dựa vào khoảng cách giữa các cặp điểm, hàm g(r) mô tả mật độ chuẩn hóa tại một khoảng cách nhất định r và là mật độ kỳ vọng của các điểm tại khoảng cách r từ một điểm bất kỳ (Stoyan & Stoyan 1994)[24]. Với một loại điểm (ví dụ, cùng một loài cây hay một nhóm cây), ta có hàm tương quan theo cặp một biến số - g11(r), đây cũng là đạo hàm của hàm Ripley’ K (Ripley 1976):

Như vậy, g11(r) = 1 cho biết phân bố hoàn toàn ngẫu nhiên, g11(r) > 1 cho biết phân bố kiểu cụm, g11(r) < 1 cho biết phân bố kiểu đều tại khoảng cách r. Hàm tương quan hai biến số g12(r) được sử dụng để phân tích quan hệ không gian giữa hai nhóm điểm khác nhau (ví dụ, hai loài cây khác nhau). g12(r) là mật độ kỳ vọng của các điểm nhóm 2 tại khoảng cách r từ một điểm bất kỳ của nhóm 1. g12(r) = 1 cho biết quan hệ là độc lập (không tương tác), g12(r) > 1 cho biết quan hệ là tương hỗ và g12(r) < 1 cho biết quan hệ là cạnh tranh tại khoảng cách r.

Mô hình không (Mô hình lý thuyết – null model)

Hoàn toàn ngẫu nhiên (complete spatial randomness -CSR): là mô hình không với giả thuyết là không có tương tác giữa các điểm trong mô hình. Môi trường không đồng nhất (ví dụ: đá lộ đầu, khe, suối, . . .) sẽ ảnh hưởng đến phân bố trong không gian của cây. Chúng tôi kiểm tra tính đồng nhất của môi trường sống dựa vào phân bố không gian của tất cả các cây thành thục (dbh ≥ 15cm), bởi vì cây trưởng thành (thành thục) có khả năng sống phủ kín các diện tích có thể và đã trải qua chọn lọc tự nhiên. Như vậy, chất lượng môi trường sống không đồng nhất sẽ phản ánh thông qua phân bố không đồng nhất của cây thành thục (Getzin et al. 2008)[18].

Độc lập (independence): được sử dụng làm mô hình không để kiểm tra quan hệ giữa 2 loài cây khác nhau. Giả thiết là mô hình điểm của 2 loài cây được tạo ra bởi 2 quá trình khác nhau và trong quá trình mô phỏng toàn bộ mô hình điểm thứ hai sẽ được di chuyển một cách ngẫu nhiên xung quanh mô hình điểm thứ nhất. Như vậy, không có tương tác giữa 2 loại điểm cũng là không có tương tác giữa 2 mô hình.

Yếu trên cả 03 OTC Quan hệ không gian cùng loài của các loài cây: sử dụng mô hình không là. CSR với hàm g11(r) để tìm hiểu phân bố không gian của các loài cây gỗ chủ

Quan hệ không gian khác loài của các loài cây: áp dụng mô hình không là độc lập cho hàm g12(r) để tìm hiểu quan hệ không gian theo cặp của các loài cây gỗ chủ yếu trên mỗi OTC.

Trong tất cả các phân tích mô hình điểm không gian, đã thực hiện 199 lần mô phỏng Monte Carlo và sử dụng giá trị lớn thứ 5 và nhỏ thứ 5 để xây dựng khoảng tin cậy xấp x 95%. Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với giả thuyết không là mô hình thực nghiệm nằm ngoài khoảng tin cậy. Tất cả những phân tích trên đều được thực hiện trên phần mềm Programita (http://programita.org/)

Chương 3

ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU

3.1. Điều kiện tự nhiên

3.1.1. Vị trí địa lý

Khu vực nghiên cứu gồm toàn bộ diện tích 22 200 ha của Vườn quốc gia Cúc Phương và khoảng 15 000 ha các địa phương xung quanh thuộc vùng đệm. Cúc Phương nằm trên địa giới ở phần giáp ranh 3 t nh là Ninh Bình, Hòa Bình và Thanh Hóa. Khu vực nghiên cứu ước chiều dài 50 km và rộng 30 km. Tọa độ đia lý Vườn quốc gia Cúc Phương từ 2014' đến 20 24' vĩ độ bắc và 10529' đến 10544' kinh độ đông.

Hình 3.1: Bản đồ Vườn quốc gia Cúc phương

3.1.2. Địa hình

Cúc Phương nằm ở phía đông nam của dãy núi Tam Điệp, một dãy núi đá vôi chạy từ t nh Sơn La ở hướng Tây Bắc. Dải núi đá vôi này với ưu thế là kiểu karst tự nhiên, hình thành trong lòng đại dương cách đây khoảng 200