BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN ĐẮC TRIỂN NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI TÁI SINH TỰ NHIÊN RỪNG LÁ RỘNG THƯỜNG XANH TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN SƠN, TỈNH PHÚ THỌ Chuyên ngành: Lâm sinh Mã số: 62 62 02 05 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP HÀ NỘI - 2015 Luận án được hoàn thành tại Trường Đại học Lâm Nghiệp - Thị trấn Xuân Mai, huyện Chương Mỹ, Thành phố Hà Nội. Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Trần Văn Con 2. PGS.TS. Bùi Thế Đồi Phản biện 1: ……………………………………………. Phản biện 2: ……………………………………………. Phản biện 3: ……………………………………………. Luận án được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại: Trường Đại học Lâm nghiệp - Thị trấn Xuân Mai - Huyện Chương Mỹ - Thành Phố Hà Nội. Vào hồi … giờ … phút ngày … tháng … năm 2015. Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia và Thư viện trường Đại học Lâm nghiệp. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong quần xã thực vật rừng tự nhiên lá rộng thường xanh nhiệt đới, quá trình tái sinh diễn ra phân tán và liên tục (Van Steenis, 1956) tạo nên lớp cây tái sinh thường không đồng nhất về thành phần loài và cấu trúc theo không gian. Lớp cây tái sinh dưới tán rừng hoặc các lỗ trống trong rừng trải qua các giai đoạn khác nhau, ở các giai đoạn này có sự mất đi của loài này nhưng cũng có sự xuất hiện của loài khác, sự biến đổi về số lượng cá thể của từng loài, sinh trưởng của cây tái sinh đã tạo nên động thái tái sinh tự nhiên của rừng. Vườn Quốc gia Xuân Sơn nằm trên địa bàn huyện Tân Sơn, tỉnh Phú Thọ với tổng diện tích là 15.048ha, trong đó rừng lá rộng thường xanh là kiểu thảm thực vật đặc trưng. Mặc dù đã có khá nhiều nghiên cứu về sự đa dạng loài động thực vật, cấu trúc các quần xã thực vật rừng, nhưng các nghiên cứu động thái tái sinh tự nhiên ở khu vực vẫn là một khoảng trống. Xuất phát từ thực tiễn đó, luận án thực hiện đề tài: “Nghiên cứu động thái tái sinh tự nhiên rừng lá rộng thường xanh tại Vườn Quốc gia Xuân Sơn, tỉnh Phú Thọ”. 2. Mục tiêu nghiên cứu a) Mục tiêu chung: Xác định cơ sở khoa học để bảo tồn và phục hồi rừng lá rộng thường xanh của Vườn Quốc gia Xuân Sơn bằng tái sinh tự nhiên. b) Mục tiêu cụ thể: - Xác định được đặc điểm cấu trúc và đặc điểm tái sinh tự nhiên của các trạng thái rừng lá rộng thường xanh khu vực nghiên cứu. - Xác định được đặc điểm động thái tái sinh tự nhiên và ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên. - Đề xuất được các giải pháp lâm sinh phù hợp để bảo tồn và phục hồi rừng lá rộng thường xanh khu vực nghiên cứu. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Các trạng thái rừng lá rộng thường xanh khu vực núi đất thuộc phân khu bảo vệ nghiêm ngặt và phân khu phục hồi sinh thái của Vườn Quốc gia Xuân Sơn. 4. Ý nghĩa của luận án - Lượng hóa động thái tái sinh tự nhiên của rừng lá rộng thường xanh để có được các cơ sở khoa học về cơ chế duy trì đa dạng loài trong hệ sinh thái rừng. - Kết quả nghiên cứu là cơ sở định hướng các giải pháp lâm sinh cho bảo tồn, phục hồi và duy trì đa dạng loài rừng lá rộng thường xanh. 5. Đóng góp mới của luận án - Về mặt học thuật: Cung cấp thêm các dẫn liệu khoa học về động thái tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới thông qua kết quả nghiên cứu tái sinh bổ sung, tỷ lệ chết và chuyển cấp; đặc điểm tái sinh rừng dưới tán và tái sinh lỗ trống của rừng lá rộng thường xanh nhiệt đới và tái sinh của một số loài ưu thế. - Về mặt lý luận: Kết quả của luận án góp phần làm sáng tỏ các lý luận về tái sinh rừng nhiệt đới đã được A. Obvêrin (1938), Van Steenis (1956), P.W. Richard (1959, 1968, 1970), G.N.Baur (1964, 1976) tổng kết. Bổ sung minh chứng về duy trì đa dạng sinh học rừng nhiệt đới. - Một số kết quả mới được nghiên cứu trong luận án. 2 Lượng hóa được động thái biến đổi tổ thành loài; đa dạng sinh học; động thái chết, bổ sung, chuyển cấp của lớp cây tái sinh rừng lá rộng thường xanh tại Vườn Quốc gia Xuân Sơn trên cơ sở nguồn số liệu thu thập từ các ô tiêu chuẩn định vị có thời gian theo dõi 5 năm (2007-2012); Xác định được cơ chế duy trì đa dạng sinh học của rừng nhiệt đới thông qua đặc điểm tái sinh tự nhiên của các loài ưu thế trong rừng lá rộng thường xanh. Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới Các nghiên cứu về tái sinh rừng nhiệt đới được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu, tổng kết thành các lý luận và tác phẩm kinh điển như: A. Obvêrin (1938), Van Steenis (1956), G.N.Baur (1964, 1976) P.W.Richard (1959, 1968, 1970). Các giả thuyết về sự duy trì tính đa dạng loài trong rừng nhiệt đới có thể phân thành hai nhóm: (i) Giả thuyết kẻ thù do Janzen (1970) và Connell (1971) đề xướng; (ii) giả thuyết về ổ sinh thái tái sinh và sự phân chia lỗ trống (Denslow, 1980; Grubb, 1977; Hartshorn, 1985; Orians, 1994; Ricklefs, 1977). Động thái tái sinh được thể hiện qua các quá trình: số lượng loài và cá thể tái sinh bổ sung hàng năm; số lượng loài và cá thể cây tái sinh bị chết; số lượng loài và cá thể cây tái sinh sống sót, sinh trưởng và chuyển lên các lớp cây cao hơn. Phần lớn các nghiên cứu đã tập trung đánh giá các hình thức thay thế loài và động thái phát triển cấu trúc lâm phần rừng trên cơ sở sử dụng chuỗi thời gian, tức là phương pháp lấy không gian thay thế thời gian bằng hệ thống các ô tiêu chuẩn tạm thời, đo đếm một lần trên các lâm phần có tuổi phục hồi khác nhau. Tuy nhiên, cách tiếp cận này đã bị nghi ngờ bởi Bakker et al., (1996), Foster & Tilman (2000), Pickett (1989). Từ một số ít nghiên cứu định vị về diễn thế rừng ở vùng nhiệt đới đã được công bố, Breugel M.v et al., (2007) đã đưa ra một bức tranh về các biểu hiện động thái gồm sinh trưởng, chết và tái sinh bổ sung, đó là kết quả tổng hợp các mô hình phát triển cấu trúc và thay thế loài. Sự tổng hợp được nhận thấy là rất cao trong những năm đầu của diễn thế và sau nhiều thập niên tiếp theo (Ghent, 1969; Swaine & Hall, 1983; Uhl, 1987). 1.2. Ở Việt Nam Nghiên cứu về tái sinh tự nhiên được nhiều nhà khoa học lâm nghiệp như: Thái Văn Trừng (1970, 1978), Vũ Đình Huề (1969,1975), Phùng Ngọc Lan (1984), Hoàng Kim Ngũ (1984), Nguyễn Ngọc Lung (1985),Vũ Tiến Hinh (1991, 2005), Nguyễn Duy Chuyên (1995), Trần Văn Con (2006, 2009, 2010), Phạm Xuân Hoàn (2009),…nghiên cứu, tổng kết cả về lý luận và thực tiễn, phục vụ có hiệu quả cho công tác phục hồi, bảo vệ và phát triển rừng của nước ta. Nghiên cứu động thái tái sinh trong quá trình diễn thế rừng ở nước ta được phân biệt theo hai hướng chính: (i) theo dõi trên các ô định vị (Trần Văn Con và cs, 2009, 2010; Lê Thị Hạnh, 2009; Phạm Xuân Hoàn và Lương Quang Bích, 2009; Bùi Chính Nghĩa, 2012), và (ii) lấy không gian thay thế thời gian (Lâm Phúc Cố, 1998; Lê Đồng Tấn, 2000; Phạm Ngọc Thường, 2003). Tuy nhiên, các nghiên cứu về tái sinh mới tập trung vào đánh giá về mật độ, thành phần loài cây, sự phân bố của cây tái sinh tại một thời điểm nhất định. Các nghiên cứu về động thái thay đổi tổ thành loài, tỷ lệ chết, tái sinh bổ sung và chuyển cấp của cây tái sinh trên ô các định vị chưa có nhiều nghiên cứu. 3 Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu 2.1.1. Xác định đặc điểm cấu trúc cơ bản các trạng thái rừng lá rộng thường xanh ở khu vực nghiên cứu. • Nghiên cứu xác định các chỉ tiêu lâm học cơ bản của các trạng thái rừng (mật độ, độ tàn che, D, H, G, V, M ). • Xác định mức độ ưu thế và tổ thành loài theo trạng thái rừng. 2.1.2. Nghiên cứu động thái tái sinh tự nhiên của rừng lá rộng thường xanh tại khu vực nghiên cứu • Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tái sinh dưới tán và tái sinh lỗ trống theo trạng thái rừng. • Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên của một số loài ưu thế của rừng lá rộng thường xanh. • Nghiên cứu động thái tái sinh: Động thái tổ thành, đa dạng loài, tái sinh sinh bổ sung, chết và sự chuyển cấp. 2.1.3. Nghiên cứu, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tái sinh tự nhiên • Ảnh hưởng của độ tàn che và các chỉ tiêu cấu trúc tầng cây cao • Ảnh hưởng của độ che phủ của thảm tươi, độ dầy thảm mục • Ảnh hưởng của địa hình: độ cao, độ dốc, hướng phơi • Ảnh hưởng của kích thước, lịch sử hình thành lỗ trống 2.1.4. Đề xuất giải pháp lâm sinh phục hồi rừng và bảo tồn đa dạng sinh học tại VQG Xuân Sơn. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Quan điểm và phương pháp luận Để nghiên cứu động thái tái sinh tự nhiên và diễn thế của rừng, người ta thường sử dụng hai phương pháp, trong đó phương pháp có hiệu quả nhất là quan sát lâu dài các quá trình trong một ô định vị. Trong phạm vi thời gian của một luận án nghiên cứu sinh, thời gian dành cho nghiên cứu ngoại nghiệp hạn chế. Do đó, luận án sử dụng hệ thống ô tiêu chuẩn tạm thời (điều tra 1 lần) để đánh giá đặc điểm cấu trúc, đặc điểm tái sinh của các trạng thái rừng khu vực nghiên cứu và sử dụng nguồn số liệu từ 3 ô tiêu chuẩn định vị đã được Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam thiết lập trong phạm vi Vườn Quốc gia Xuân Sơn từ năm 2007 để đánh giá động thái tái sinh. 2.2.2. Phương pháp kế thừa tài liệu Đề tài luận án kế thừa các báo cáo, các tài liệu khoa học đã công bố về phân loại thảm thực vật rừng. Các tài liệu, kết quả nghiên cứu, đánh giá về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu. 2.2.3. Phương pháp thu thập số liệu 2.2.3.1. Thiết lập ô tiêu chuẩn định vị để theo dõi động thái tái sinh - Số lượng: 03 ô, mỗi ô gồm 3 cấp để điều tra các đối tượng: tầng cây cao, tầng cây nhỏ và lớp cây tái sinh (dẫn theo Trần Văn Con và cs, 2010). + Ô cấp A là ô hình vuông có diện tích: 100m x 100m = 10.000m 2 để đo tất cả các cây gỗ có D 1.3 ≥10cm. + Ô cấp B là một vòng tròn đặt giữa tâm ô cấp A với bán kính R=15m (diện tích 707 m 2 ) để đo đếm các cây gỗ nhỏ (TCN) có 1,0cm≤ D 1.3 <10cm. 4 + Ô cấp C: gồm 12 ô dạng bản 4m 2 (2mx2m), tổng diện tích là 48m 2 để đo đếm cây gỗ tái sinh (CTS) có D 1.3 <1,0cm. Ô tiêu chuẩn định vị thiết lập tháng 8/2007, số liệu về các đối tượng nghiên cứu được thu thập hàng năm. 2.2.3.2. Thiết lập ô tiêu chuẩn tạm thời Ô tiêu chuẩn tạm thời được thiết lập tại phân khu phục hồi sinh thái và phân khu bảo vệ nghiêm ngặt để xác định đặc điểm lâm học và tái sinh dưới tán. Luận án thực hiện điều tra 42 ô tiêu chuẩn, mỗi trạng thái lập 6 ô tiêu chuẩn đảm bảo tính đại diện. + Cấp A: một ô vuông có diện tích 900 m 2 (30x30m), đo đếm tầng cây cao, gồm các cây có đường kính D 1.3 ≥6cm. - Xác định tên cây từng cá thể theo tên phổ thông và tên địa phương, đối với loài chưa biết sẽ chụp ảnh, lấy mẫu tiêu bản để giám định. - Đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng: đường kính thân cây (D 1.3 , cm), đo bằng thước kẹp kính có độ chính xác đến mm theo hai chiều Đông-Tây và Nam-Bắc. Chiều cao vút ngọn (H vn , m) đo bằng thước đo cao quang học Blumleise với độ chính xác đến dm. Đường kính tán (Dt,m) được đo bằng thước dây theo hình chiếu thẳng đứng của mép tán lá xuống mặt phẳng nằm ngang, với độ chính xác đến dm. Đo theo hai hướng Đông Tây – Nam Bắc và tính trị số bình quân. - Xác định độ tàn che và diện tích lá (LAI): được xác định bằng phương pháp gián tiếp thông qua ảnh chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số được gắn với ống kính bán cầu, đặt cố định cách mặt đất 1,5m. Trên mỗi ô tiêu chuẩn chụp 05 bức ảnh, 01 ảnh chụp tại trí trung tâm ô và 4 ảnh chụp ở bốn góc ô tiêu chuẩn. + Cấp B: trong OTC A lập 09 ô dạng bản 25m 2 (5mx5m) để điều tra cây tái sinh. Trên mỗi ô dạng bản diện tích 25m 2 (5m x 5m), thu thập các thông tin về lớp cây tái sinh (các cá thể có chiều cao vút ngọn từ 0,3m trở lên), gồm: (i) tên loài cây, (ii) chiều cao vút ngọn, (iii) đường kính gốc, (iv) chất lượng sinh trưởng và (v) nguồn gốc tái sinh. Chất lượng sinh trưởng của cây tái sinh được phân thành 3 cấp: Tốt, Trung bình, Xấu. Cây tốt là những cây khỏe mạnh, thân thẳng, cân đối, không sâu bệnh; Cây trung bình là các cây sinh trưởng bình thường, tán nhỏ hoặc hơi lệch, phân cành sớm; Cây xấu là cây thân cong queo, tán lệch, bị sâu bệnh. Nguồn gốc cây tái sinh được phân thành 2 hình thức: tái sinh hạt và tái sinh chồi. 2.2.3.3. Điều tra tái sinh lỗ trống - Lỗ trống được xác định theo tuyến điều tra, số lượng tuyến 05 tuyến với tổng chiều dài 25.300m. Các lỗ trống tự nhiên đạt được 4 tiêu chí: (i) có diện tích ước tính ≥ 25m 2 ; (ii) đa số các cây gỗ trong lỗ trống có chiều cao ước tính nhỏ hơn 5m hoặc chiều cao trung bình ≤ 50% chiều cao của tầng cây cao xung quanh; (iii) cách lỗ trống được lựa chọn trước đó tối thiểu 50m về bốn phía để đảm bảo không trùng lặp khi đo cây cao xung quanh lỗ trống. Luận án đã điều tra đặc điểm tái sinh tự nhiên của 73 lỗ trống. - Xác định diện tích lỗ trống: gồm 3 bước: bước 1: từ 1 vị trí trung tâm lỗ trống, sử dụng La bàn để xác định 8 điểm thuộc mép lỗ trống nằm trên góc phương vị 0 o , 45 o , 90 o , 135 o , 180 o , 225 o , 270 o và 315 o . Đánh dấu vị trí các điểm bằng cọc gỗ để thuận tiện cho công việc đo đếm tiếp theo; bước 2: sử dụng thước dây để xác định khoảng cách giữa 8 điểm nằm trên mép lỗ trống và bước 3: đo khoảng cách vuông góc từ vị trí trung tâm lỗ trống tới đoạn thẳng nối các điểm “phương vị” trên. Diện tích của lỗ trống sau đó được xác định là tổng diện tích của 8 hình tam giác có đỉnh chung nằm ở tâm lỗ trống và các đỉnh tương ứng với 8 điểm thuộc mép lỗ trống. 5 - Xác định lịch sử hình thành lỗ trống: căn cứ vào hiện trạng của từng lỗ trống lịch sử hình thành được xác định và phân thành 3 nhóm: (i) hình thành do cây chết tự nhiên, đổ gẫy do gió bão, chặt hạ, thân, gốc cây đã mục, (ii) hình thành do cây mới đổ gẫy hoặc mới bị chặt hạ, vật liệu còn tươi, và (iii) không xác định được nguyên nhân. Căn cứ để phân loại, nhóm 1 chủ yếu dựa vào độ phân hủy của vật liệu tại hiện trường, nhóm 2: thân cây và gốc vẫn còn tươi, nhóm 3: không có dấu hiệu cây chết, gẫy đổ hay chặt hạ. - Điều tra tầng cây cao xung quanh lỗ trống: đo đếm toàn bộ cây có D 1.3 ≥ 6cm nằm xung quanh lỗ trống trên giải rừng có 8 cạnh bên trong được thiết lập bởi 8 “điểm phương vị” và 8 cạnh bên ngoài được thiết lập bởi 8 điểm nằm cách 8 “điểm phương vị” này 10m. Các chỉ tiêu thu thập bao gồm: loài cây, D 1.3 , H vn , H dc , D t . Phương pháp xác định các chỉ tiêu này cũng tương tự như điều tra tầng cây cao trên các ô tiêu chuẩn. - Điều tra tái sinh lỗ trống: Trên mỗi lỗ trống thiết lập 01 ô dạng bản có diện tích 25m 2 (5mx5m) tại tâm lỗ trống và tiến hành điều tra tất cả cây gỗ tái sinh có D 1.3 <6cm với các thông số sau: loài, chiều cao vút ngọn, đường kính gốc, phẩm chất. Phương pháp xác định các chỉ tiêu cũng tương tự như điều tra trên ô dạng bản tái sinh dưới tán rừng. 2.2.3.4. Điều tra tái sinh loài ưu thế của thảm thực vật rừng a) Xác định loài ưu thế: là các loài trong tầng ưu thế sinh thái (A2) của rừng lá rộng thường xanh. Trong nghiên cứu của luận án, đánh giá đặc điểm tái sinh của 06 loài: Vàng anh, Sâng, Lộc vừng, Trường mật, Gội trắng, Táu muối (theo Trần Minh Hợi và cs, 2008) với tổng số cây mẹ điều tra 67 cây. b) Thiết lập tuyến điều tra: Tuyến 1: Xóm Dù - Xóm Lạng - Lùng Mằng; Tuyến 2: Xóm Dù - Núi Ten; Tuyến 3: Xóm Dù - Xóm Lấp - Xóm Cỏi; Tuyến 4: Xóm Dù - Trung tâm Vườn - Xã Xuân Đài; Tuyến 5: Xóm Lấp - Núi Bàng. Tổng chiều dài các tuyến 25.300m. c) Thu thập số liệu phân bố cây tái sinh theo khoảng cách cây mẹ loài ưu thế được bố trí theo, gồm các bước: Bước 1: Xác định cây mẹ là các đã gieo giống, biểu hiện là có cây con dưới tán và trong phạm vi xung quanh 2 lần chiều cao cây mẹ không xuất hiện cây mẹ khác. Các chỉ tiêu về cây mẹ: D 1.3 ; H vn ; D t , và địa điểm phân bố; Bước 2: Thiết lập 01 ô dạng bản có diện tích 4m 2 hoặc 25m 2 tùy theo mật độ cây tái sinh nằm trong hình chiếu tán cây mẹ. Theo bốn hướng Đông, Tây, Nam, Bắc mỗi hướng bố trí 01 ô dạng bản 25m 2 (5x5m) tại các vị trí cách mép tán cây mẹ 1H (H là chiều cao vút ngọn của cây mẹ); Bước 3: Đo đếm cây tái sinh trong các ô dạng bản với các chỉ tiêu: Số cây, chiều cao vút ngọn, đường kính gốc, phẩm chất. 2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu 2.2.4.1. Xác định các chỉ tiêu cấu trúc cơ bản a) Tính các đặc trưng mẫu theo chương trình thống kê mô tả (dẫn theo Ngô Kim Khôi, 1998). - Tiết diện ngang G (m 2 /ha) được suy từ tiết diện ngang của ô điều tra (G ô ), được tính từ tổng tiết diện ngang (g) của các cây cá thể trong ô tiêu chuẩn, trong đó g được tính bằng công thức: gi = π*(D 1.3 ) 2 /40.000 (2.1); ∑ = n iô gG 1 (2.2) ô ô S G G = (2.3) Trong đó S ô là diện tích ô tiêu chuẩn. - Trữ lượng (M), được tính theo công thức: fHGM ××= (2.4) Với rừng tự nhiên thì f = 0,45 6 - Mật độ cây (cây/ha): 10000 ×= « S n N (2.5) Trong đó n là số cây trong ô tiêu chuẩn và S ô là diện tích ô điều tra. - Tần số xuất hiện tương đối (F%): được tính bằng tỷ lệ % số lần xuất hiện của loài i trong các điểm điều tra. - Độ nhiều: độ nhiều tuyệt đối (Ni = số cá thể của loài i trên đơn vị ha) và độ nhiều tương đối (Pi = Ni/N, tỷ lệ số cá thể của loài i trên tổng số cá thể của tất cả các loài N). - Xác định độ tàn che và diện tích lá (LAI): Độ tàn che và LAI của ô là giá trị trung bình thu được từ kết quả phân tích 5 bức ảnh. Sử dụng phần mềm Gap Light Analyzer GLA_v2.0 (Frazer et al.,1999) để xử lý ảnh xác định độ tàn che và LAI. b) Xác định tổ thành loài * Tổ thành tầng cây cao: được xác định căn cứ vào chỉ số độ quan trọng (IVI- Important value index) của từng loài cây trong quần xã. Theo Daniel Marmillod giá trị IV% có thể tính theo công thức sau: 2 %G%N %IVI ii i + = (2.6) Trong đó: IVI i % là chỉ số độ quan trọng của loài i trong quần xã thực vật rừng; N i %: mật độ tương đối của loài i được tính bằng tỷ lệ % giữa số cá thể của loài i và tổng số cá thể trong quần xã; G i %: tiết diện ngang tương đối được tính bằng tỷ lệ % giữa tổng tiết diện ngang của loài i và tổng tiết diện ngang của quần xã. Căn cứ vào kết quả tính toán, các loài cógiá trị IVI% ≥ 5% sẽ được đánh giá là loài ưu thế và tham gia công thức tổ thành. * Tổ thành tầng cây tái sinh: được xác định theo số lượng cây tái sinh (N) của từng loài: - Hệ số tổ thành (theo phần 10) của các loài tham gia theo công thức: 10×= N n k i i (2.7) Trong đó: k i là hệ số tổ thành loài thứ i; n i là số lượng cây tái sinh loài thứ i; N là tổng số cây tái sinh. Viết công thức tổ thành căn cứ theo các nguyên tắc: (i) loài có hệ số k i lớn sẽ đứng trước; (ii) nếu ki≥ 0,5 trước đó sẽ có dấu cộng (+); nếu k i < 0,5 trước đó sẽ có dấu trừ (-); (iii) tên cây sẽ được ký hiệu và có giải thích dưới từng công thức; (iv) các loài có hệ số k i < 0,5 sẽ được gộp lại gọi là loài khác, ký hiệu LK. c) Phân bố số loài (N L , loài), số cây (N, cây) tái sinh theo cấp chiều cao (H vn ): Chiều cao cây tái sinh được chia thành 7 cấp: H 1 <1,0m; 1,0≤H 2 <2,0m; 2,0≤H 3 <3,0m; 3,0≤H 4 <4,0m; 4,0≤H 5 <5,0m; 5,0≤H 6 <6,0m; H 7 ≥6,0m. 2.2.4.2. Xác định mức độ chiếm ưu thế, độ đa dạng sinh học và sự tương đồng giữa lớp cây tái sinh với tầng cây cao (dẫn theo Lê Quốc Huy, 2009). - Mức ưu thế: xác định theo chỉ số Simpson (1949): ∑ = = n i i PD 1 2 (2.8) - Độ đa dạng: xác định theo chỉ số Shannon (1963): )(log 1 2 i n i i PPH ∑ = −= (2.9) Trong đó: P i = n i /N, n i là số cây loài thứ i, N là tổng số cây của các loài - Tỷ số hỗn loài: Có thể phân biệt hai loại tỷ số hỗn loài như sau: HL1= s/N (phân tích tất cả các loài có trong OTC) và HL2= s’/N (phân tích tỷ số hỗn loài của các loài có độ nhiều tương đối lớn hơn 5%). - Chỉ số đa dạng tổng hợp Rényi: Chỉ số này được tính bằng công thức như sau: 7 α α α −       = ∑ = 1 ln 1 s i i p H (2.10) Trong đó s là tổng số loài, pi là độ nhiều tương đối loài thứ i trong OTC, α là một tham số quy mô có thể biến thiên từ 0-∞. Hα có thể là thước đo liên tục tính đa dạng của thảm thực vật. Ưu điểm của chỉ số Hα so với nhiều chỉ số đa dạng truyền thống. Khi α=0, H=lnS, trong đó S là số loài; khi α=1, công thức Rényi sẽ có mẫu số là 0, H được đặt bằng chỉ số Shannon; khi α=2, H=ln1/D, trong đó D là chỉ số ưu thế Simpson; và cuối cùng khi α=∞, H=ln1/p, trong đó p là độ nhiều tương đối của các loài có độ nhiều tương đối lớn hơn 5%. Một ưu điểm nữa của chỉ số Hα là nó thích hợp cho việc định nghĩa tính đa dạng thông qua việc kết hợp giữa độ nhiều và độ đồng đẳng. Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng dãy hệ số này để phân tích sự biến thiên của giá trị H α trong các trường hợp α=0; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 8 và ∞ để vẽ đồ thị mô tả động thái đa dạng loài. - Chỉ số tương đồng SI (Sorensen ’ Index) SI = 2C/ (A + B) (2.11) Trong đó: C là số loài xuất hiện ở cả tầng cây cao và lớp cây tái sinh A,B là số lượng loài của tầng cây cao và lớp cây tái sinh Nếu chỉ số SI ≥ 0,75 có thể kết luận thành phần loài của lớp cây tái sinh và tầng cây cao có mối liên hệ chặt chẽ. 2.2.4.3. Nghiên cứu động thái tái sinh tự nhiên Động thái tái sinh được xác định thông qua các chỉ số: - Phân tích tỷ lệ cây chết: + Tỷ lệ chết Mp = (M/N 0 )x100 (2.12) + Hệ số chết Mr = (lnN 0 -lnNs)/t (2.13) - Phân tích tỷ lệ cây tái sinh bổ sung và chuyển cấp + Tỷ lệ chuyển cấp: Rp = (R/N t )x100 (2.14) + Hệ số chuyển cấp: Rr = (lnN t -lnNs)/t (2.15) Trong đó: N 0 , N t số cây ở thời điểm 0 và t; Ns số cây sống ở thời điểm t; M là số cây chết trong thời gian t; t là khoảng thời gian giữa hai lần đo. - Quá trình chuyển cấp của các cây trong lâm phần được diễn đạt bằng công thức toán học sau (Nguyễn Thị Thu Hiền và cs, 2014): N k,t+1 = N k,t + R k - O k - M k (2.16) Trong đó: N k,t+1 là số cây ở tầng cây k vào thời điểm t +1; N k,t là số cây ở tầng k vào thời điểm t; R k là số cây bổ sung vào tầng cây k; O k là số cây chuyển ra khỏi tầng cây k; M k là số cây chết ở tầng cây k trong thời gian t. Trong nghiên cứu của luận án, quá trình chuyển cấp của các cây trong lâm phần được thực hiện theo các lớp cây: Lớp cây tái sinh (CTS) → Tầng cây nhỏ (TCN) → Tầng cây cao (TCC) trong thời gian 5 năm. Đối với lớp cây tái sinh có phân tích động thái chết, tái sinh bổ sung và chuyển cấp theo cấp chiều cao cây tái sinh. 2.2.4.5. Xác định ảnh hưởng của các nhân tố tới tái sinh rừng - Mối quan hệ đơn biến giữa sinh trưởng của cây tái sinh và một nhân tố hoàn cảnh được xác định bằng dạng hàm tương quan bằng phần mềm Excel 7.0 và SPSS 16.0 trên máy vi tính (theo Nguyễn Hải Tuất và Nguyễn Trọng Bình, 2005). 8 - Mối quan hệ tổng hợp được xử lý bằng phương pháp phân tích tương quan không định hướng DCA (Detrended Correspondence Analysis) dựa trên các ma trận của phần mềm PC-ORD 5.12. Phương pháp này được thực hiện dựa trên việc xếp loại 1 ma trận thông qua mối liên hệ tuyến tính đa biến với ma trận thứ 2. Hai ma trận này thường là cặp đôi giữa biến của các loài cây và các biến hoàn cảnh. Các bước của quá trình phân tích theo DCA bao gồm: (1) Tổng hợp, sàng lọc dữ liệu và thiết lập các ma trận: + Ma trận 1: Lựa chọn loài cây tái sinh, sắp xếp theo cột, thông tin về loài (gồm 1 trong các chỉ tiêu mật độ, chiều cao vút ngọn của từng loài) và được sắp xếp theo các dòng tương ứng các ô tiêu chuẩn. Lựa chọn các loài cây tái sinh chủ yếu đã được lựa chọn để phân tích, những loài có ít cá thể sẽ bị loại bỏ để giảm mức độ nhiễu của kết quả nghiên cứu. + Ma trận 2: Chứa thông tin của nhân tố ảnh hưởng, gồm: đường kính 1.3m (D 1.3 ), chiều cao vút ngọn (H vn ), đường kính tán (D t ), tổng tiết diện ngang (G), độ tàn che (ĐTC), diện tích lá (LAI), số lượng cây/ô của tầng cây cao; độ cao, độ dốc, hướng phơi của địa hình; độ che phủ của cây bụi thảm tươi và độ dày thảm mục. Với tái sinh lỗ trống, gồm: N, H vn , St, G, diện tích lỗ trống (S lt ), độ che phủ của cây bụi thảm tươi. (2) Logarit hóa cả 2 ma trận nhằm làm giảm mức độ chênh lệch giữa các giá trị nghiên cứu thông qua việc nén các giá trị cao và mở rộng các giá trị thấp. (3) Phân tích và xuất kết quả Trong phần kết quả, mỗi giá trị “Eigen” tương ứng với một phần của tổng phương sai thể hiện ở mỗi trục tọa độ, độ lớn của mỗi giá trị eigen cho ta biết phương sai được thể hiện trong mỗi trục tọa độ và mức độ tin cậy của kết quả phân tích. Mối quan hệ giữa các biến thuộc 2 ma trận được đánh giá gián tiếp thông qua tương quan với hai trục tọa độ trong không gian 2 chiều. Chương 3 ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1. Một số đặc điểm cấu trúc tầng cây cao 4.1.1. Cấu trúc tổ thành Thành phần loài tầng cây cao của khu vực nghiên cứu rất đa dạng, trạng thái IIIA2 có số loài cao nhất (70 loài), tiếp đến là trạng thái IIB (61 loài) và thấp nhất là trạng thái IIA (47 loài). Tuy thành phần loài trong các trạng thái khá phong phú nhưng số loài tham gia tổ thành ở các trạng thái rất thấp, biến động từ 3 đến 5 loài và giá trị IV% của nhóm loài ưu thế biến động từ 17,82% (IIIA2) đến 40,84% (IIIA1). Tổ thành loài có sự biến đổi rõ rệt theo trạng thái rừng. Các trạng thái rừng IIA, IIB chủ yếu là cây ưa sáng: Mò roi, Núi nái, Ba gạc, Lòng mang, Phân mã. Các trạng thái rừng III và IV là các loài: Gội trắng, Lộc vừng, Mò lá to, Vàng anh, Trường mật, Sồi, đây là những loài cây chịu bóng, kích thước lớn tạo nên đặc trưng của rừng lá rộng thường xanh khu vực nghiên cứu. Tuy nhiên trong thành phần loài cây của các trạng thái rừng IIA, IIB cũng xuất hiện các loài ưu thế của các trạng thái rừng III và IV với giá trị IV% thấp. [...]... Trần Văn Con, Đỗ Anh Tuân (2014), Đặc điểm tái sinh tự nhiên dưới tán rừng lá rộng thường xanh tại Vườn Quốc gia Xuân Sơn, tỉnh Phú Thọ Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số 21 năm 2014, tr 109-114 5 Nguyễn Đắc Triển, Ngô Thế Long, Bùi Thế Đồi (2015), Ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái đến tái sinh dưới tán rừng lá rộng thường xanh tại Vườn Quốc gia Xuân Sơn Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển... dõi động thái tái sinh tại khu vực nghiên cứu trong những năm tiếp theo để có thể đánh giá được động thái tái sinh của QXTVR, làm cơ sở mô phỏng mô hình động thái tái sinh - Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn giống, tính chất thổ nhưỡng và các yếu tố hoàn cảnh khác chi phối đến động thái tái sinh - Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên của các loài quý hiếm, từ đó đề xuất giải pháp lâm sinh phù hợp - Nghiên. .. giải pháp lâm sinh phù hợp - Nghiên cứu động thái tái sinh ở lỗ trống, nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của kích thước, hình dạng, lịch sử hình thành lỗ trống đến tái sinh lỗ trống DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 1 Nguyễn Đắc Triển, Trần Văn Con (2013), Một số đặc điểm tái sinh tự nhiên rừng lá rộng thường xanh tại Vườn Quốc gia Xuân Sơn, tỉnh Phú Thọ Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển... Thời gian nghiên cứu động thái quá trình tái sinh mới chỉ thực hiện được trên 3 ô tiêu chuẩn định vị và thời gian theo dõi mới được 5 năm nên chưa đủ cơ sở để mô phỏng động thái tái sinh tự nhiên - Vị trí đặt ô theo dõi động thái tái sinh được bố trí ở các trạng thái rừng giàu (IIIA3, IIIB), các trạng thái rừng thứ sinh nghèo hay trên đất trống, trảng cỏ, cây bụi chưa được nghiên cứu - Đề tài chưa nghiên. .. các trạng thái rừng (p . tra: Tuyến 1: Xóm Dù - Xóm Lạng - Lùng Mằng; Tuyến 2: Xóm Dù - Núi Ten; Tuyến 3: Xóm Dù - Xóm Lấp - Xóm Cỏi; Tuyến 4: Xóm Dù - Trung tâm Vườn - Xã Xuân Đài; Tuyến 5: Xóm Lấp - Núi Bàng. Tổng chiều. động từ 99 (XS-2) đến 184 cây/ha (XS-1, XS-3). Số cây chết ở TCN biến động từ 99 (XS-2) đến 184 cây/ha (XS-1 và XS-3). Số cây chết ở TCC biến động từ 6 (XS-2) đến 90 cây/ha (XS-3). 4.3. Ảnh. từ 64 ngàn (XS-3) đến 69 ngàn cây/ha (XS-1); và số cây chết biến động từ 73 ngàn (XS-1) đến 85 ngàn cây/ha (XS-2). Số CTS chuyển lên TCN biến động từ 116 (XS-2) đến 382 cây (XS-3). Số cây chuyển