Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Lựa chọn mô hình toán học thích hợp mô tả phân bố số cây theo đường kính và quan hệ giữa chiều cao với đường kính rừng tự nhiên ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam

Chia sẻ: Tri Lễ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là lựa chọn được mô hình toán học thích hợp nhất để mô tả phân bố số cây theo đường kính và quan hệ giữa chiều cao với đường kính khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên ở Việt Nam. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Lựa chọn mô hình toán học thích hợp mô tả phân bố số cây theo đường kính và quan hệ giữa chiều cao với đường kính rừng tự nhiên ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng nói chung và rừng tự nhiên nói riêng giữ một vai trò quan trọng không gì thay thế được trong nhiều lĩnh vực. Rừng bảo vệ môi trường, duy trì cân bằng sinh thái, bảo tồn nguồn gen, bảo vệ đa dạng sinh học, cung cấp nhiều loại lâm đặc sản thiết yếu… đáp ứng nhu cầu cơ bản của con người. Theo số liệu thống kê của Cục Lâm nghiệp và tổng cục thống kê, tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2008 thì diện tích rừng tự nhiên nước ta là 13,12ha (Ban hành kèm theo Quyết định số 1267/QĐ-BNN-KL ngày 05/5/2009), độ che phủ đạt 38,7%. Mặc dù rừng nước ta đã có sự tăng lên về số lượng song chất lượng còn quá thấp, sự tăng trưởng của rừng có tính chất kém bền vững, trong khi sức ép của con người về nhu cầu gỗ tự nhiên không ngừng tăng lên. Đứng trước thực trạng đó, đòi hỏi phải có một chiến lược thỏa mãn cả bốn mặt sau: Quản lý – Bảo vệ - Phát triển và sử dụng rừng lâu bền. Muốn Quản lý – Bảo vệ - Phát triển và sử dụng rừng lâu bền, bên cạnh các giải pháp kinh tế xã hội thì hệ thống những biện pháp kỹ thuật lâm sinh được coi là then chốt để dẫn dắt rừng theo đúng mục đích kinh doanh của người sản xuất. Hệ thống các biện pháp kỹ thuật đó như các biện pháp quản lý bảo vệ, khoanh nuôi xúc tiến tái sinh, ...Thực tiễn đã chứng minh rằng, các giải kỹ thuật lâm sinh tác động vào rừng muốn đem lại hiệu quả thì phải có sự hiểu biết đầy đủ và sâu sắc về bản chất quy luật sống của hệ sinh thái rừng, đặc biệt là quy luật cấu trúc rừng. Việc định lượng các quy luật cấu trúc rừng bằng những hàm toán học cụ thể là nội dung không thể thiếu khi nghiên cứu cấu trúc rừng, đây là cơ sở để từ đó xây dựng cấu trúc rừng ổn định, tận dụng tối đa không gian dinh dưỡng của điều kiện lập địa, là cơ sở khoa học của việc đề ra các biện pháp tác động thích hợp đối với từng trạng thái, từng kiểu rừng. Ngoài ra, nghiên
2 cứu cấu trúc rừng còn làm cơ sở cho việc thiết lập phương pháp điều tra rừng. Đã có nhiều công trình cũng như đề tài thực hiện việc nghiên cứu định lượng quy luật phân bố số cây theo đường kính và tương quan giữa chiều cao với đường kính cho đối tượng rừng tự nhiên.Tuy nhiên, các công trình này mới chỉ dừng ở phạm vi địa phương, hoặc cấp tỉnh, cấp xã hoặc một khu bảo tồn với dung lượng mẫu chưa đủ đại diện, thậm chí diện tích ô tiêu chuẩn chưa đủ lớn. Vì thế, kết quả nghiên cứu chưa có tính đại diện cao cho cấu trúc rừng tự nhiên vốn đa dạng, phức tạp và rộng lớn. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài “Lựa chọn mô hình toán học thích hợp mô tả phân bố số cây theo đường kính và quan hệ giữa chiều cao với đường kính rừng tự nhiên ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam” được thực hiện nhằm góp phần giải quyết những tồn tại nêu trên.
3 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 thành phần trong hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc tính sinh thái khác nhau có thể chung sống hài hoà 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], cho rằng cấu trúc là sự phân bố kích thước của loài và cá thể trên diện tích rừng. Như vậy, 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 sống. 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 (mạng hình phân bố)… Việc nghiên cứu cấu trúc rừng trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã tiến hành từ những năm đầu thế kỷ XX, các nhà khoa học đã nghiên cứu các quy luật cấu trúc làm cơ sở đề xuất biện pháp tác động nhằm nâng cao mọi chức năng của rừng. Những nghiên cứu định tính dần chuyển sang định lượng với sự trợ giúp của máy tính và ứng dụng toán học thống kê đã mở
4 ra hướng phát triển mới trong nghiên cứu lâm sinh học hiện đại. Tuy nhiên, hệ sinh thái rừng mưa là đối tượng rất đa dạng, phong phú và phức tạp, và rừng tự nhiên Việt Nam cũng không nằm ngoài đối tượng đó. 1.2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng 1.2.1. Trên thế giới 1.2.1.1. Phân loại rừng phục vụ kinh doanh Các nhà thực vật học đã chứng minh rằng điều kiện địa lý khác nhau có ảnh hưởng sâu sắc đến sự phân bố từng kiểu rừng, dẫn đến đặc trưng cấu trúc, sinh trưởng, tổ thành,… của rừng khác nhau và hình thành nên các quần xã thực vật khác nhau. Mỗi quần xã thực vật là đại diện tiêu biểu phản ánh khách quan của điều kiện địa lý. Phân loại rừng theo điều kiện tự nhiên nhằm xác định các đơn vị kinh doanh rừng, tạo điều kiện các hoạt động kinh doanh lợi dụng rừng đạt mục đích và hiệu quả cao. Trên thế giới có nhiều trường phái phân loại rừng khác nhau như: Trường phái của các nước thuộc Liên Xô cũ và một số nước Đông Âu [50], trường phái Bắc Âu, trường phái Mỹ và Canada. Mỗi trường phái tuỳ thuộc vào kiểu rừng và mục đích kinh doanh mà lựa chọn các nhân tố chủ đạo để phân loại rừng khác nhau, Phùng Ngọc Lan (1986) [22]. 1.2.1.2. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính là quy luật xắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian. 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:
5 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 hoặc hàm Meyer. Naslund (1936 – 1937) đã xác lập luật phân bố Charlier kiểu A để nắn phân bố số cây theo cỡ đường kính của các lâm phần thuần loài đều tuổi (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]). Balley (1973) đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính loài Thông theo mô hình của Schumacher và Coile (dẫn theo Bùi Văn Chúc, 1995 [5]). Loeschau (1973) đã dùng hàm Beta để nắn các phân bố thực nghiệm (dẫn theo Trần Cẩm Tú, 1999 [41]). Diatcheko, 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) [9]). Ngoài ra, còn một số tác giả sử dụng các hàm Hyperbol, họ đường cong Poisson, phân bố Poisson, hàm Charlier A, Charlier B,… để mô phỏng quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính. 1.2.1.3. Quy luật phân bố số cây theo chiều cao Phân bố số cây theo chiều cao là nhân tố cấu trúc thể hiện sự sắp xếp của cây rừng trong lâm phần theo chiều thẳng đứng. Nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên theo chiều thẳng đứng bằng việc vẽ các phẫu diện đồ đứng với tỷ lệ, kích thước khác nhau tuỳ vào mục đích. Đây là phương pháp kinh điển trước đây thường được áp dụng. Các phẫu đồ cho hình ảnh trực quan, khái quát về cấu trúc tầng tán, phân bố số cây theo chiều thẳng đứng. Từ đó rút ra nhận xét và đề xuất ứng dụng thực tế, phương pháp này được nhiều nhà nghiên cứu
6 rừng nhiệt đới áp dụng mà điển hình là công trình của các tác giả P.W.Richards (1952) [28], và Rollet (1979) [51]. 1.2.1.4. Quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn với đường kính thân cây Giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt chẽ và tuân theo quy luật chung là, khi tuổi tăng lên thì đường kính và chiều cao cũng tăng theo. Giữa chúng tồn tại mối liên hệ theo dạng đường cong. Cùng với tuổi tăng lên thì đường cong có xu hướng dịch chuyển lên trên (Tiurin D.V, 1927). Ngoài ra thì độ dốc của đường cong chiều cao giảm theo dần theo tuổi (Prodan, 1965) [2]. 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 đây: Tovstolesse, DI (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ H/D. 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]). Các tác giả Naslund, M (1992), 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: Michailov, Holler woger.F (1934,1954). (1.1) (1.2)
7 (1.3) (1.4) Krauter.G (1958) và Tiurin. A.V (1931) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [9], nghiên cứu tương quan H/D dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi. Kết quả cho thấy: Khi dãy phân hoá hình thành các cấp chiều cao thì mối quan hệ này không cần xét đến cấp đất hoặc cấp tuổi, cũng không cần xét đến các tác động của hoàn cảnh và tuổi đến sinh trưởng của cây rừng và lâm phần, vì những nhân tố này được phản ánh trong kích thước của cây, nghĩa là giữa đường kính và chiều cao trong mối quan hệ đã bao hàm tác động của hoàn cảnh và tuổi. Petterson, H (1955) (dẫn theo Nguyễn Trọng Bình, 1996 [15]) đề xuất sử dụng phương trình: (1.5) Kennel, R (1971) (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]), ứng dụng các quan hệ này để lập biểu cấp chiều cao cho lâm phần và khuyến nghị: Để mô phỏng sự biến đổi của quan hệ H/D theo tuổi trước hết tìm phương trình thích hợp cho lâm phần, sau đó xác lập mối quan hệ của các tham số theo tuổi. Curtis, R.O (1967) (dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [7] đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao và đường kính và tuổi theo dạng phương trình: (1.6)
8 Như vậy, để biểu thị mối quan hệ giữa đường kính và chiều cao có thể sử dụng nhiều dạng phương trình. Nhìn chung, để biểu thị đường cong chiều cao thì phương trình Paraboll và phương trình Logarit được dùng nhiều nhất. 1.2.2. Ở Việt Nam 1.2.2.1. Phân loại rừng Năm 1960, Loeschau đã đưa ra hệ thống phân loại rừng theo trạng thái hiện tại để đáp ứng các khâu điều tra gỗ nhỏ ở Quảng Ninh. Năm 1966 công trình đã được chính tác giả bổ sung với tên gọi: Phân chia kiểu trạng thái và phương hướng kinh doanh rừng hỗn giao thường xanh lá rộng nhiệt đới. Sau khi được sử dụng phổ biến, Viện Điều Tra Quy Hoạch rừng đã có những cải tiến hệ thống phân loại cho phù hợp hơn với đặc điểm rừng nước ta. Thái Văn Trừng (1978) [38] đưa ra hệ thống phân loại sinh thái phát sinh, tác giả chia rừng Việt Nam thành 14 kiểu thảm thực vật, nhưng các đơn vị cấp thấp phục vụ cho kinh doanh lợi dụng rừng chưa được nghiên cứu đầy đủ. H.Thomaius (1978) đã căn cứ vào chỉ số khô hạn của M.I Buduko (1956) để 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. Nguyễn Hồng Quân, Trương Hồ Tố, Hồ Viết Sắc (1981) [49] đã dựa vào các chỉ tiêu chính: Trạng thái hiện tại, mức độ bị tác động, cấp sản xuất của lâm phần và các chỉ tiêu phụ như khả năng tái sinh tự nhiên, tình trạng đất đai (độ dốc và độ dày tầng đất) tiến hành phân loại rừng Khộp nhằm phục vụ cho công tác điều chế rừng Khộp.
9 Vũ Đình Huề (1984) [15] đã đề nghị lấy kiểu rừng làm đơn vị phân loại trên chỉ tiêu phụ là khả năng tái sinh tự nhiên, tình hình đất đai, cơ sở hai chỉ tiêu là trạng thái rừng loại hình quần xã thực vật. Vũ Biệt Linh (1984) [48] khi bàn về vấn đề phân chia rừng theo hệ thống phân loại kinh doanh đã được xác định cho rằng cần phân chia rừng và đất rừng theo mục đích, nội dung, phương thức, biện pháp kinh doanh, tạo điều kiện kinh doanh có hiệu quả. Vũ Đình Phương (1985 – 1988) [30] dựa vào 5 nhân tố là nhóm sinh thái tự nhiên, các giai đoạn phát triển và sinh thái của rừng, khả năng tái sinh bằng con đường tái sinh tự nhiên, đặc điểm địa hình, thổ nhưỡng để phân chia rừng thành các lô rừng khác nhau phục vụ thiết thực cho công tác điều chế rừng ở các khu rừng Tây Nguyên và Quảng Ninh, rất hiệu quả khi cường độ kinh doanh cao. Bảo Huy (1993) [17] đã xác định trạng thái rừng hiện tại của các lâm phần rừng Bằng Lăng ở Tây Nguyên theo hệ thống phân loại của Loestschau, tác giả cũng xác định các loại hình xã hợp thực vật với các ưu hợp khác thông qua trị số IV%. Như vậy, có nhiều tác giả trong và ngoài nước đều cho rằng việc phân chia loại hình rừng tự nhiên ở nước ta là rất cần thiết đối với nghiên cứu cũng như trong sản xuất, đặc biệt là trong bảo tồn đa dạng sinh học. Nhưng tuỳ từng mục tiêu đề ra mà xây dựng các phương pháp khác nhau nhưng đều nhằm mục đích làm rõ thêm các đặc điểm của đối tượng nghiên cứu. Cấu trúc của thảm thực vật rừng đã đặt nền móng cho việc phân chia rừng tự nhiên nước ta một cách tổng quát. Phương pháp phân chia loại hình rừng của Loetschau đơn giản, dễ sử dụng và không đòi hỏi người thực hiện phải có trình độ cao, rất hữu hiệu trong thống kê tài nguyên rừng nhưng lại không
10 định hướng được cho các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động vào đối tượng. Phương pháp của Vũ Đình Phương tỷ mỉ hơn và cho ta những thông số về thực trạng rừng hiện tại không chỉ ở góc độ về trữ lượng vì vậy người quản lý dễ phác hoạ được các biện pháp quản lý lâm sinh tác động vào rừng. Phương pháp này tỏ ra hữu hiệu ở nơi có trình độ kinh doanh cao và tương đối ổn định. 1.2.2.2. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên ở nước ta đã được nhiều tác giả quan tâm, vì đây là cơ sở cho quản lý rừng và đề xuất biện pháp lâm sinh hợp lý, có thể điểm qua những công trình nghiên cứu sau: Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] dùng hàm Meyer và họ đường cong Poisson 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) [42] [43], [44] 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. Nguyễn Văn Trương (1983) [39] đã thử nghiệm dùng các hàm mũ, Logarit và phân bố Poison 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 Poisson không đem lại hiệu quả cao. Bảo Huy (1988, 1993) [16] thử nghiệm 5 dạng phân bố lý thuyết là Poisson, Khoảng cách, Hình học, Meyer, vàWeibull để mô phỏng cấu trúc rừng Bằng lăng ở Tây Nguyên.
11 Trần Văn Con (1991), Lê Minh Trung (1991) [39] đã thử nghiệm một số phân bố xác suất mô tả phân bố N/D đều cho nhận xét là phân bốWeibull thích hợp nhất cho rừng tự nhiên ở Đắc Lắc. Nguyễn Ngọc Lung (1991) [21] 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) [34] sử dụng hàmWeibull mô phỏng phân bố đường kính và chiều cao cho rừng tự nhiên ở Kon Hà Nừng, Tây Nguyên. Trần cẩm Tú (1999) [41] sử dụng hàmWeibull và hàm khoảng cách để mô phỏng quy luật phân bố N/D 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/D, tuy nhiên với việc xuất hiện phổ biến đỉnh đường cong ở cỡ kính 12cm thì hàm khoảng cách đã thể hiện sự phù hợp hơn. Phạm Ngọc Giao (1995) khi nghiên cứu quy luật phân bố N/D cho rừng thông đuôi ngựa vùng Đông Bắc đã chứng minh tính thích ứng của hàmWeibull và xây dựng mô hình cấu trúc đường kính cho lâm phần thông đuôi ngựa. Vũ Tiến Hình (1985, 1986, 1990) đã thử nghiệm một số phân bố lý thuyết để nắn phân bố N/D một số loài cây trồng và đi đến kết luận: Phân bố Weibull là phân bố thích hợp nhất. Lê Hồng Phúc (1996) đã vận dụng quy luật phân bố Weibull để nắn phân bố N/D rừng Thông ba lá Đà Lạt – Lâm Đồng.
12 Nhìn chung, khi xây dựng mô hình cấu trúc N/D, với rừng trồng thuần loài đều tuổi, các tác giả thường sử dụng hàm Weibull còn với rừng tự nhiên hỗn giao khác tuổi thì sử dụng phân bố khoảng cách, phân bố giảm là phù hợp hơn. 1.2.2.3. Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao Những nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] cho thấy, phân bố số cây theo cỡ chiều cao ở các lâm phàn rừng tự nhiên hay trong từng loài thường có nhiều đỉnh, phản ảnh kết cấu tầng phức tạp của rừng chặt chọn. Thái Văn Trừng (1978) [38] trong công trình nghiên cứu đã đưa ra kết quả nghiên cứu cấu trúc tầng cây gỗ ở trạng thái IV. Bảo Huy (1993) [17], Đào Công Khanh (1996) [19] đã nghiên cứu phân bố N/H để tìm tầng tích tụ tán cây. Các tác giả đều đi đến nhận xét chung là phân bố N/H có dạng một đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình răng cưa và mô tả thích hợp bằng hàmWeibull. Lê Sáu (1996) [34] cũng đã sử dụng hàmWeibull để mô phỏng quy luật phân bố N/H ở rừng tự nhiên Kon Hà Nừng – Tây Nguyên và đi đến kết luận: HàmWeibull rất phù hợp để mô phỏng phân bố N/H thực nghiệm. Trần Cẩm Tú (1999) [41] khi nghiên cứu quy luật phân bố N/H đã sử dụng phương pháp vẽ phẫu diện đồ đứng của rừng kết hợp với việc sử dụng hàmWeibull để nắn phân bố N/H, kết quả cho thấy hàmWeibull mô phỏng tốt cho quy luật phân bố này. Nguyễn Thành Mến (2005) [25] sử dụng hàmWeibull, Meyer và hàm Khoảng cách để mô phỏng quy luật phân bố N/Hvn thực nghiệm ở các khu rừng tự nhiên lá rộng thường xanh sau khai thác ở Phú Yên, kết quả cho thấy
13 hàm Meyer và hàm khoảng cách tỏ ra không phù hợp, riêng hàmWeibull với độ mềm dẻo hơn đã mô phỏng tốt cho quy luật phân bố số cây theo chiều cao. 1.2.2.4. Quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính Quy luật tương quan giữa H/D là quy luật cơ bản và quan trọng trong cấu trúc lâm phần. Việc nghiên cứu mối quan hệ này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng và được nhiều tác giả quan tâm. Có thể kể ra một vài công trình nghiên cứu sau: Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] khi nghiên cứu rừng tự nhiên nước ta đã thử nghiệm 5 dạng phương trình sau: (1.7) (1.8) (1.9) (1.10) (1.11) Kết quả cho thấy, cả 5 dạng phương trình trên đều phù hợp trong đó 2 phương trình (1.8) và (1.9) được chọn làm phương trình lập biểu cấp chiều cao. Vũ Nhâm (1988) [27] sử dụng phương trình (1.9) để xác lập quan hệ H/D cho lâm phần Thông đuôi ngựa làm cơ sở lập biểu thương phẩm.
14 Phạm Ngọc Giao (1995) [9], cũng sử dụng phương trình logarit (1.9) để mô tả quan hệ giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các lâm phần Thông đuôi ngựa. Bảo Huy (1993) [17] khi nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng nửa rụng lá Bằng lăng, rụng lá ưu thế Bằng lăng, Cẩm xe, Kháo và Chiêu liêu đã thự nghiệm 4 dạng phương trình: (1.12) (1.13) (1.14) (1.15) Kết quả chọn được hàm (1.14) là phù hợp nhất. Đào Công Khanh (1996) [19], Trần Cẩm Tú (1999) [41] đã chọn phương trình LogH = a + b.LogD để biểu thị quan hệ H/D cho rừng tự nhiên hỗn loài ở Hương Sơn – Hà Tĩnh. Hoàng Văn Dưỡng (2000) [7] đã sử dụng dạng hàm (1.13), (1.14), (1.15) để nghiên cứu quan hệ H/D cho các lâm phần Keo lá tràm ở một số khu vực Miền Trung. Kết quả các tác giả đã lựa chọn dạng phương trình (1.13) để biểu thị mối quan hệ H/D. Nguyễn Thành Mến (2005) [25] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thường xanh sau khai thác ở tỉnh Phú Yên đã sử dụng các hàm:
15 (1.16) (1.17) (1.18) (1.19) Kết quả cho thấy cả 4 phương trình đều biểu thị tốt mối quan hệ H/D. 1.2. Thảo luận Rừng tự nhiên là đối tượng vô cùng phong phú và phức tạp, chúng luôn vận động và biến đổi theo thời gian và không gian, cho tới nay các công trình nghiên cứu về rừng tự nhiên trên thế giới và trong nước cũng rất đa dạng và phong phú, những công trình này đóng góp đáng kể vào vốn hiểu biết của con người về rừng và có giá trị to lớn về mặt thực tiễn và lý luận ở những mức độ khác nhau, tựu chung đều nhằm mục đích phục vụ kinh doanh có hiệu quả và lâu bền. Các công trình nghiên cứu trên là những vấn đề liên quan đến đề tài như: nghiên cứu về phân chia trạng thái rừng, cấu trúc rừng, mối quan hệ giữa chiều cao với đường kính. Xu hướng nghiên cứu cũng chuyển dần từ định tính sang định lượng, chuyển từ lý thuyết sang thực tế, cũng chính từ việc đề cao ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn mà những nghiên cứu này đã đề cập khá nhiều khía cạnh phong phú như cấu trúc tổ thành, cấu trúc theo đường kính thân cây, cấu trúc theo chiều thẳng đứng, cấu trúc theo chiều nằm ngang. Phần lớn các tác giả đã chú ý đến việc lựa chọn mô hình lý thuyết thích hợp để mô phỏng các đặc điểm của cấu trúc rừng như đã nêu ở trên. Trong đó
16 cấu trúc N/D được quan tâm hàng đầu và sau đó là cấu trúc N/H. Từ mô hình lý thuyết thích hợp, các tác giả đã xây dựng mô hình cấu trúc mẫu làm cơ sở cho việc đề xuất biện pháp lâm sinh phù hợp với từng điều kiện lập địa và mục tiêu kinh doanh cụ thể. Những vấn đề đề cập ở trên là những định hướng quan trọng cho việc giải quyết các nội dung của đề tài, qua đó tác giả muốn đóng góp một phần nhỏ của mình về mặt cơ sở lý luận cũng như thực tiễn trong việc sử dụng hàm lý thuyết để mô phỏng phân bố N/D và quan hệ H/D.
17 Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2.1.1. Mục tiêu tổng quát Lựa chọn được mô hình toán học thích hợp nhất để mô tả phân bố số cây theo đường kính và quan hệ giữa chiều cao với đường kính khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên ở Việt Nam. 2.1.2. Mục tiêu cụ thể - Xác định được dạng phân bố số cây theo cỡ đường kính thực nghiệm phổ biến cho từng trạng thái rừng. - Xác định được phân bố lí thuyết thích hợp nhất mô phỏng phân bố số cây theo cỡ đường kính đối với từng trạng thái rừng. - Xác định được dạng phương trình phù hợp nhất mô tả quan hệ giữa chiều cao với đường kính cho từng trạng thái rừng. 2.2. Nội dung nghiên cứu Để đạt được những mục tiêu trên, đề tài thực hiện những nội dung sau: 2.2.1. Phân loại trạng thái rừng hiện tại. 2.2.2. Nghiên cứu phân bố số cây theo đường kính 2.2.2.1. Xác định một số đặc trưng của phân bố số cây theo đường kính cho các trạng thái rừng 2.2.2.2. Xác định phân bố thực nghiệm số cây theo đường kính 2.2.2.3. Mô phỏng phân bố số cây theo đường kính bằng các phân bố lý thuyết 2.2.3. Nghiên cứu quan hệ giữa chiều cao với đường kính 2.2.3.1. Xác định một số đặc trưng về chiều cao của các trạng thái rừng
18 2.2.3.2. Mô tả quan hệ giữa chiều cao với đường kính bằng các dạng phương trình khác nhau và lựa chọn phương trình thích hợp cho từng trạng thái rừng 2.3. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp luận tổng quát: Đề tài sử dụng các phương pháp truyền thống trong nghiên cứu điều tra rừng để thu thập số liệu như: Phương pháp thống kê toán học, phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu và tính toán đảm bảo độ chính xác trong nghiên cứu. 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu Số liệu phục vụ đề tài được kế thừa từ nguồn số liệu điều tra trên các ô định vị nghiên cứu sinh thái (Ô ĐVNCST) của Viện Điều tra Quy hoạch rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam và Bộ môn Điều rừng Trường ĐHLN. Bảng 2.1. Khái quát nguồn kế thừa số liệu nghiên cứu STT Nguồn kế thừa Số lượng ÔTC 1 Viện ĐTQHR 57 2 Viện KHLNVN 15 3 Bộ Môn Điều tra Trường ĐHLN 26 Tổng 98 Phương pháp điều tra trên Ô ĐVNCST với đối tượng là tầng cây cao để nghiên cứu cấu trúc được trình bày sơ lược như sau: * Lập ô định vị nghiên cứu sinh thái, ô điều tra cơ bản Lập Ô ĐVNCST trên diện tích rừng thuộc phạm vi nghiên cứu. Diện tích Ô ĐVNCST là 100ha (1000x1000m). Lấy ¼ diện tích Ô ĐVNCST phía Đông Bắc (diện tích 25ha) làm ô điều tra cơ bản (Ô ĐTCB), ranh giới ô được đo đạc bằng địa bàn 3 chân (hình 2.1). Trên đó, tiến hành thiết lập mạng lưới ô vuông (50x50m) để phân chia các lô trạng thái rừng (hình 2.2). Ô ĐTCB (hình 2.2) được phân thành các trạng thái khác nhau, ranh giới giữa các trạng thái là các đường đứt nét. Ở sơ đồ trên việc phân chia các trạng thái chỉ là minh hoạ, thực tế trên 1 Ô ĐTCB có thể cùng một trạng thái.
19 Hình 2.1. Sơ đồ lập Ô ĐVNCST Hình 2.2. Sơ đồ lập Ô ĐTCB * Lập ô đo đếm Sau khi phân chia trạng thái rừng ở Ô ĐTCB, tiến hành lập ô đo đếm (ÔĐĐ), số lượng là 3 ô, diện tích mỗi ô là 1 ha (100x100m), ranh giới ô được đo bằng địa bàn 3 chân, sai số khép kín cho phép
20 * Thu thập số liệu trên hệ thống ô đo đếm Đối tượng điều tra là các cây gỗ thuộc tầng cây cao (cây có D1.3 ≥ 6cm). Trên hệ thống các ÔĐĐ (3 ô), ở mỗi ô, trong các phân ô lẻ (1,3,5…25) xác định tên cây, đo đường kính tại vị trí 1,3m từ cổ rễ (D1.3), đo chiều cao vút ngọn (Hvn), chiều cao dưới cành (Hdc), đường kính tán (Dt) và phân cấp phẩm chất. Các phân ô chẵn (2,4,…24) chỉ xác định tên cây, điều đo D1.3 và phân cấp phẩm chất. Kết quả ghi vào mẫu biểu 2.1 Bảng 2.2. Phiếu điều tra thống kê tầng cây gỗ Số hiệu Ô ĐVNCST:…. Trạng thái rừng:….. Vị Trí:………. Tác động:…….. Số hiệu Ô ĐTCB:…..Tàn che:…….. Độ cao:……… Ngày điều tra:…./…./…. Địa điểm:…. Tiểu khu:……… Độ dốc:………. Người điều tra:…………….. Số Số D1.3(cm) Dt (m) Tên Hvn Hdc Phẩm Ghi hiệu hiệu cây ĐT NB (m) (m) ĐT NB chất chú ÔĐĐ cây 1 2 . n 2.3.2. Phương pháp xử lý số liệu Số liệu được xử lý trên máy tính với sự trợ giúp của phần mềm Excel 2007.