Luận án Nghiên cứu một số đặc trưng cơ bản và đề xuất biện pháp bảo tồn, phát triển bền vững thảm thực vật trên núi đá vôi ở khu vực thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh

rbđ- Tra bồ đề; Trlch- Tra làm chiếu;R- Ráng; Vc- Vọng cách; St- Sơn ta;Siqnh- Si quả nhỏ; Gi- 85 Giá; Đm- Đơn mỏng; Thmđ- Thiên môn đông; Thh- Thanh Hương; Đo- Đỏm; Phđ- Phèn đen. - Thảm thực vật trên sƣờn vách núi đá Thảm thực vật này phân bố trên sƣờn và vách các núi đá vôi. Chiều cao trung bình của thảm là 1,5 m, mật độ trung bình 413 cây/ha, độ che phủ đạt 30%. Tổ thành của thảm thực vật đƣợc tính toán theo công thức tính của Trần Hữu Viên [128]. Tổng quát về đặc điểm cấu trúc tổ thành loài ƣu thế ở 18 tuyến điều tra thuộc thảm thực vật sƣờn vách núi đá vôi thành phố Cẩm Phả đƣợc thể hiện trong phụ lục 4.4. Trong tổng số 18 tuyến điều tra, thì có 31 loài tham gia vào công thức tổ thành,trong mỗi tuyến điều tra các loài cây ƣu thế dao động từ 3-6 loài. Tổng chỉ số IVI% cao nhất là 28% (tuyến 14), thấp nhất 22,1% (tuyến 8). Các loài có chỉ số IVI% cao là Ngũ gia bì hạ long (Schefflera alongensis) 15,3%, Sung hạ long (Ficus alongensis) 10,6%, Sòi lá tròn (Triadica rotundifolia) 10,63%. Thấp nhất là các loài Sung gân đứng (Ficus orthoneura) 5,0%, Bông mộc (Boniodendron parviflorum) 5,0%, Thanh hƣơng (Pistacia weinmanniifolia) 5,2%. Hình 4.5. Phẫu đồ thảm thực vật ở sƣờn vách núi đá vôi thành phố Cẩm Phả (năm 2016) 86 Chú thích: Gnb- Găng nam bộ;Sa- Sảng; Siqnh- Si quả nhỏ; So- Sộp;Thh- Thanh Hương; Sltr- Sòi lá tròn; Trq- Trôm quý; Sung gân đứng; Ma- Mang; Vđmc- Vông đỏ mụn cóc; Shl- Sung hạ long; Ngbhl- Ngũ gia bì hạ long;Qg- Quýt gai; Bm- Bông mộc. Trung bình có từ 3-5 loài tham gia vào cấu trúc tổ thành, chủ yếu là các loài ít có giá trị kinh tế và cảnh quan, số loài đặc hữu và quý hiếm tham gia cấu trúc tổ thành ít. Số loài ƣu thế trong thảm thực vật trên núi đá vôi Cẩm Phả ít hơn khi so với kết quả nghiên cứu rừng trên núi đá vôi của Trần Hữu Viên -2004 (ở Cao Bằng là 6- 13 loài ƣu thế, ở Hòa Bình là từ 9-14 loài ƣu thế, ở Quảng Bình là 11-27 loài ƣu thế) [128]. Điều này có thể giải thích là do núi đá vôi ở Cao Bằng, Hòa Bình và Quảng Bình là núi trên đất liền, còn núi đá vôi ở Cẩm Phả là núi đá vôi trên biển, không có tầng đất, nên thảm thực vật có độ đa dạng thấp hơn, so với các lâm phần khác. Thảm thực vật núi đá vôi thành phố Cẩm Phả có vai trò quan trọng trong việc duy trì cảnh quan địa lí địa mạo, vì vậy không nên đơn giản hóa cấu trúc nhƣ rừng phục vụ mục đích kinh doanh. Trong tƣơng lai chỉ cần tác động bằng các biện pháp nhƣ chặt tỉa thƣa để đảm bảo không gian dinh dƣỡng cho các loài cây gỗ sinh trƣởng. 4.5.2. Đặc trưng cấu trúc mật độ Do điều kiện sinh thái trên núi đá vôi không thuận lợi cho sinh trƣởng của cây, nên chiều cao trung bình của thảm thực vật trên núi đá vôi thấp hơn so với các thảm thực vật trên núi đất. Trong đó, thảm thực vật ở sƣờn vách núi có chiều cao trung bình là thấp nhất (1,5 m), có những loài cây gỗ chỉ cao 1 m (đƣờng kính thân trên 6 cm) đã là cây trƣởng thành. Điều tra theo OTC đối với thảm thực vật ở thung lũng và chân núi, còn đối với thảm thực vật ở sƣờn vách núi tiến hành điều tra theo tuyến. Kết quả thống kê bao gồm cả các cây gỗ đạt chiều cao từ 1 m trở lên (có đƣờng kính thân trên 6 cm). Kết quả thu đƣợc mật độ cây gỗ của các kiểu thảm thể hiện trong bảng 4.11: Bảng 4.11. Mật độ trung bình của cây gỗ trong các thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu Vị trí N/otc N/ha Thảm ở thung lũng 1277 5100 87 Thảm ở chân núi 2102 8410 Thảm ở sƣờn vách núi 103 413 Ghi chú: Thông kê các cây cao từ 1-1,5m trở lên Kết quả cho thấy, thảm thực vật ở chân núi có mật độ cao nhất (8.410 cây/ha), cao hơn 1,6 lần so với thảm thực vật ở thung lũng (5100 cây/ha) và 20 lần so với thảm thực vật ở sƣờn vách núi. Thảm thực vật ở sƣờn vách núi có mật độ cây thấp nhất (413 cây/ha). Với mật độ trên, đối với thảm thực vật ở sƣờn vách núi thì sự cạnh tranh về không gian sinh trƣởng là không lớn. Nhƣng đối với thảm thực vật ở thung lũng, thì sự cạnh tranh về không gian dinh dƣỡng diễn ra tƣơng đối mạnh, đặc biệt ở tầng cây gỗ. Ngƣợc lại, thảm thực vật ở chân núi xảy ra sự cạnh tranh mãnh liệt ở tầng thảm tƣơi. Vì vậy để ổn định cấu trúc của thảm góp phần nâng cao giá trị bảo tồn và cảnh quan thì cần phải tác động bằng các biện pháp kĩ thuật nhƣ tỉa thƣa các cây dây leo, cây thắt nghẹn để tạo điều kiện cho cây thân gỗ phát triển. So sánh với kết quả nghiên cứu của tác giả Lý Ngọc Sâm (2009) [82] trên núi đá vôi Kiên Giang (mật độ thảm sƣờn núi là 293 cây/ha; thung lũng là 107 cây/ha) thì mật độ của lâm phần nghiên cứu cao hơn gấp 4 lần. Còn so với kết quả nghiên cứu rừng trên núi đá vôi của Trần Hữu Viên (2002) [126] tại Xã Tự Do, Cao Bằng (mật độ trung bình là 800 cây/ha), với Bùi Thế Đồi (2003) tại Tân Hóa, Quảng Bình (mật độ là 1.140 cây/ha) [24], thì mật độ trung bình của cây gỗ trên núi đá vôi ở thanh fphoos Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh cao gấp hơn 10 lần. Có sự khác nhau này là do chúng tôi thông kê cả các cây có chiều cao từ 1 m trở lên (đƣờng kính trên 6 cm). 4.5.3. Cấu trúc N/D1.3 Phân bố N/D1.3 là cấu trúc cần quan tâm nhất, là chỉ tiêu quan trọng trong quy luật kết cấu của lâm phần. Phân bố N/D1.3 thể hiện quy luật phân bố của cây rừng theo không gian và thời gian. Đây là cơ sở khoa học để dự đoán sự tăng trƣởng của cây rừng trong tƣơng lai, vì vậy nó là chỉ tiêu quan trọng trong kết cấu lâm phần. Khi xác định đƣợc phân bố N/D1.3, các nhà lâm học có thể đánh giá đƣợc cấu trúc của rừng, đề xuất đƣợc các biện pháp lâm sinh thích hợp tác động vào rừng trong khâu nuôi dƣỡng và khai thác rừng nhằm nâng cao chất lƣợng và sản lƣợng rừng [52],[53],[70]. 88 Theo Vũ Tiến Hinh và Phạm Ngọc Giao, đối với rừng tự nhiên phục hồi và rừng trồng nên chọn cỡ kính là 2 cm, với những lâm phần có biến động về đƣờng kính thì nên chọn cỡ kính là 4 cm (dẫn theo [28]). Thảm thực vật núi đá vôi thành phố Cẩm Phả sinh trƣởng chậm, ít có biến động về đƣờng kính nên tác giả chọn cỡ kính là 2cm để nghiên cứu. Thảm thực vật trên núi đá vôi ở chân núi và sƣờn vách núi không có tầng cây gỗ cao, nên đề tài chỉ tập trung nghiên cứu cấu trúc N/D1.3 của thảm ở thung lũng núi đá vôi. Tác giả thử nghiệm nắn phân bố N/D1.3 theo 3 phân bố lí thuyết thƣờng gặp là phân bố Khoảng cách, Meyer và Weibull. Khi thử nghiệm với hàm Weibull thì có 24/25 OTC giả thuyết H0 đƣợc chấp nhận, nhƣ vậy hàm Weibull là hàm mô phỏng tốt nhất cấu trúc N/D1.3 của thảm thực vật thung lũng núi đá vôi thành phố Cẩm Phả (phụ lục 4.5 đến 4.7). Tham số α < 3 (dao động từ 1,2-1,7), phân bố có dạng lệch trái, nhƣ vậy lâm phần nghiên cứu đang có nhiều cây ở cỡ kính nhỏ, cần có biện pháp tác động nhƣ tỉa thƣa loại bỏ những cây có phẩm chất kém để làm cho rừng có cấu trúc hợp lí và ổn định. Sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết và phân bố thực nghiệm theo hàm Weibull đƣợc minh họa trong hình 4.4. Số lƣợng cây tăng và đạt cực đại ở cỡ kính D1.3 = 8-10 cm và giảm dần khi đƣờng kính tăng. Cấu trúc N/D1.3 tuân theo quy luật phân bố giảm đặc trƣng cho rừng tự nhiên hỗn loài. Đƣờng cong lý thuyết bám sát đƣờng cong thực nghiệm cho thấy mối quan hệ chặt chẽ và phù hợp của mô tả phân bố này. 89 Hình 4.6. Biểu đồ cấu trúc N/D1.3 thảm thực vật thung lũng núi đá vôi thành phố Cẩm Phả Kết quả nghiên cứu phù hợp với kết quả của nhiều tác giả khác nghiên cứu về cấu trúc N/D1.3 nhƣ: Lê Sáu (1996) ở Kon Hà Nừng [83], Bảo Huy (1993) [46] ở Đắc Lắc, Nguyễn Thị Thu Hiền (2015) [28] ở Thái Nguyên đều chỉ ra rằng hàm Weibull mô phỏng tốt nhất phân bố N/D1.3. Phân bố N/D1.3 của lâm phần nghiên cứu có thể hiện rõ quy luật phân bố giảm ở cấp kinh 2 cm, số cây có đƣờng kính dƣới 10 cm chiếm 56% chứng tỏ có sự kế tục liên tiếp của cây tái sinh vào cây tầng cao. 4.5.4. Cấu trúc N/Hvn Phân bố số cây theo chiều cao phản ánh một mặt của đặc điểm hình thái và sinh thái của thảm thực vật rừng, đồng thời cũng phản ánh hiện trạng và trình độ kinh doanh rừng. Phân bố theo chiều cao là sự sắp xếp các quần thể theo chiều thẳng đứng. Sự phân bố số cây theo chiều cao tạo điều kiện cho các loài khác nhau cùng chung sống hài hòa trong một lâm phần. Phân bố số cây theo chiều cao là một trong những quy luật cơ bản phản ánh mối quan hệ tầng thứ và mức độ phân hóa ổ sinh thái của cây rừng (dẫn theo [54],[55],[116]). 90 Tƣơng tự nhƣ nghiên cứu cấu trúc N/D1.3, tác giả thử nghiệm nắn phân bố N/Hvn theo 3 phân bố lí thuyết thƣờng gặp là Khoảng cách, Meyer và Weibull. Kết quả cho thấy, khi thử nghiệm với hàm Weibull thì có 22/25 OTC giả thuyết H0 đƣợc chấp nhận, nhƣ vậy hàm Weibull là hàm mô phỏng tốt nhất cấu trúc N/Hvn của thảm thực vật thung lũng núi đá vôi thành phố Cẩm Phả (phụ lục 4.8 đến 4.10). Tham số α < 3 (dao động từ 1,5-2,3), phân bố có dạng lệch trái, nhƣ vậy các lâm phần nghiên cứu đang có nhiều cây ở chiều cao thấp, cần có biện pháp tác động nhƣ tỉa thƣa loại bỏ những cây có kích thƣớc nhỏ, cụt ngọn để làm cho rừng có cấu trúc hợp lí và ổn định. Sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết và phân bố thực nghiệm theo hàm Weibull đƣợc minh họa trong hình 4.5. Số lƣợng cây tăng và đạt cực đại ở cỡ kính Hvn = 8-10 m và giảm dần khi chiều cao tăng. Tuân theo quy luật phân bố giảm đặc trƣng cho rừng tự nhiên hỗn loài. Đƣờng cong lý thuyết bám sát đƣờng cong thực nghiệm cho thấy mối quan hệ chặt chẽ và phù hợp của phân bố này. Hình 4.7. Biểu đồ cấu trúc N/Hvn thảm thực vật thung lũng núi đá vôi thành phố Cẩm Phả Nhận xét: Khi thử nghiệm nắn phân bố N/D1.3 và N/Hvn của thảm thực vật thung lũng núi đá vôi thành phố Cẩm Phả theo phân phối Khoảng cách, Giảm (Meyer) và 91 Weibull, kết quả cho thấy hàm Weibull là phù hợp nhất để mô phỏng phân bố cấu trúc đƣờng kính và chiều cao của thảm thực vật thung lũng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, cấu trúc N/D1.3 và N/Hvn của thảm thực vật thung lũng núi đá vôi ổn định, chƣa bị phá vỡ. 4.5.5. Quy luật tương quan giữa chiều cao và đường kính (Hvn/D1.3) thảm thực vật thung lũng núi đá vôi thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh Thảm thực vật rừng luôn luôn tồn tại mối tƣơng quan giữa đƣờng kính và chiều cao. Đây là một trong số quy luật cấu trúc cơ bản của lâm phần. Xác định tƣơng quan Hvn/D1.3 là việc làm cần thiết và có ý nghĩa quan trọng đối với công tác điều tra và quản lí rừng. Để xác định quy luật tƣơng quan giữa chiều cao và đƣờng kính của thảm thực vật thung lũng núi đá vôi thành phố Cẩm Phả, tác giả đã thử nghiệm 4 dạng phƣơng trình để mô hình hóa quy luật tƣơng quan: Hàm Logarit; Hàm Power; Hàm Compound; Hàm S. Kết quả phân tích cho thấy chỉ có hàm Power là phù hợp để mô phỏng tƣơng quan Hvn/D1.3 của lâm phần nghiên cứu, với hệ số R 2 cao nhất và dao động từ 0,4- 0,958 (phụ lục 4.11 đến 4.14). Giá trị t tính toán (3,5) lớn hơn t lí thuyết (2,9) (Bảng 4.12), có nghĩa rằng R thực sự tồn tại. Phƣơng trình tƣơng quan Hvn/D1.3 chung có dạng hàm Power nhƣ sau: Hvn = 0,48* Bảng 4.12. Tổng hợp các dạng phƣơng trình tƣơng quan Hvn/D1.3 của các loài cây gỗ trong thảm thực vật núi đá vôi thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh TT Hàm tƣơng quan Phƣơng trình R2 t tính toán t tra bảng a b 1 Hàm Logarit Hvn=a+b.lnD1.3 0,51 1,794212 3,41804 -73,038 31,0844 2 Hàm Power Hvn= a.D1.3 b 0,73 3,5294 2,91768 0,480448 2,24688 3 Hàm Compound Hvn=a.b D1.3 0,66 2,77632 3,418328 3,19864 1,1064 4 Hàm S Hvn= exp(a + b/D1.3) 0,69 -3,25748 3,4156 4,884932 -36,1264 Mô phỏng tƣơng quan Hvn/D1.3đƣợc thể hiện trong hình 4.6 sau: 92 Hình 4.8. Biểu đồ tƣơng quan Hvn/D1.3 của các loài cây gỗ trong thảm thực vật ở thung lũng núi đá vôi thành phố Cẩm Phả Các tác giả Nguyễn Công Hoan (2014), Nguyễn Thành Mến (2005) khi nghiên cứu tƣơng quan Hvn/D1.3 đều kết luận có thể dùng nhiều hàm khác nhau để mô tả tƣờng quan đƣờng kính và chiều cao [34], [677]. Tuy nhiên, đối với lâm phần nghiên cứu, kết quả phân tích cho thấy chỉ có hàm Power là phù hợp để mô tả tƣơng quan Hvn/D1.3. Điều này cho thấy tƣơng quan giữa đƣờng kính và chiều cao của lâm phần không đƣợc chặt chẽ. Nguyên nhân là do cấu trúc lâm phần bị xáo động mạnh do thƣờng xuyên chịu ảnh hƣởng của gió bão. 4.6. Khả năng sinh trƣởng của các loài cây gỗ trong thảm thực vật trên núi đá vôi thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh 93 4.6.1. Khả năng sinh trưởng của cây gỗ trong thảm thực vật trên núi đá vôi thành phố Cẩm Phả theo biến đường kính (D1.3) Từ số liệu đƣờng kính (D1.3) của cây gỗ sau khi các lệnh trong R đƣợc thực hiện, kết quả phân tích đƣợc thể hiện trong bảng 4.13. Bảng 4.13. Kết quả ƣớc lƣợng các tham số của hàm sinh trƣởng về đƣờng kính (D1.3) Hàm Hàm Gompertz Hàm Johnson-schumacher Hàm Verhulst Tham số a 3-18 3-18 3-18 Tham số b0 13,521 19,368 12,805 Tham số b1 0,577 35,322 0,683 Tham số b2 0,041 37,572 0,056 R 2 0,99507 0,995261 0,994921 AIC -44,84719 -45,47957 -44,36834 Kết quả cho thấy, hệ số tƣơng quan R2 của các hàm là tƣơng đƣơng nhau (0,995), nhƣ vậy cả 3 hàm Gompertz, Johnson-schumacher và Verhulst đều mô tả tốt tốc độ sinh trƣởng đƣờng kính của cây gỗ trong thảm thực vật trên núi đá vôi thành phố Cẩm Phả. Tuy nhiên, hàm Schumacher là phù hợp nhất vì giá trị AIC của hàm này là nhỏ nhất trong 3 giá trị của các hàm (-45.47957). Từ kết quả ƣớc lƣợng các tham số, phƣơng trình sinh trƣởng cụ thể của các hàm đƣợc nhƣ sau: Bảng 4.14. Kết quả dạng hàm phƣơng trình sinh trƣởng Loại hàm Kết quả phƣơng trình Gompertz D1.3 = 13,521*exp(-0,577*exp(-0,041*a)) Johnson-schumacher D1.3 = 19,368*exp(-35,322/(a+37,572)) Verhulst D1.3=12,805/(1+0,683*exp(-0.056*a)) Kết quả tính toán sai tiêu chuẩn cho các tham số và kiểm tra sự tồn tại của các tham: 94 Formula: D1.3 ~ b0 * exp(-b1 * exp(-b2 * Tuoi)) Parameters: Estimate Std. Error t value Pr(>|t|) b0 13.521231 1.198779 11.279 4.38e-08 *** b1 0.577231 0.080611 7.161 7.36e-06 *** b2 0.040938 0.009632 4.250 0.000947 *** --- Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1 Hàm Gompertz Formula: D1.3 ~ b0 * exp(-b1/(Tuoi + b2)) Parameters: Estimate Std. Error t value Pr(>|t|) b0 19.368 3.208 6.038 4.18e-05 *** b1 35.322 15.792 2.237 0.04346 * b2 37.571 10.578 3.552 0.00354 ** --- Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1 HàmSchumacher Formula: D1.3 ~ b0/(1 + b1 * exp(-b2 * Tuoi)) Parameters: Estimate Std. Error t value Pr(>|t|) b0 12.80476 0.84863 15.089 1.28e-09 *** b1 0.68321 0.09880 6.915 1.06e-05 *** b2 0.05619 0.00986 5.699 7.31e-05 *** --- Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1 Hàm Verhulst Từ kết quả trên thấy rằng, tất cả các tham số đều tồn tại trong tổng thể, vì thế các mô hình có thể đƣợc phép sử dụng và ứng dụng cho các khu vực khác cùng trạng thái. Đồng thời chúng thể hiện giữa tuổi cây và đƣờng kính thực sự có mối quan hệ. Khả năng mô phỏng tốt của các hàm sinh trƣởng, tƣơng quan chặt giữa các giá trị quan sát với hàm lý thuyết đƣợc thể hiện tốt trong các biểu đồ tƣơng quan (hình 4.8). 95 a b c a: hàm Gompertz, b: hàm Schumacher và c: hàm Verhulst Hình 4.9. Biểu đồ tƣơng quan giữa giá trị thực nghiệm và hàm lý thuyết: Từ các tham số thu đƣợc, các giá trị dự đoán về sự sinh trƣởng và phát triển của đƣờng kính cây gỗ trong thảm thực vật trên núi đá vôi thành phố Cẩm Phả sau 15 năm (Bảng 4.15). Bảng 4.15.Dự đoán sinh trƣởng đƣờng kính D1.3 của cây gỗ trong thảm thực vật trên núi đá vôi thành phố Cẩm Phả sau 15 năm Tuổi cây D1.3 (cm) Theo hàm Gompertz Theo hàm Johnson- schumacher Theo hàm Verhulst 20 10,49 10,49 10,47 21 10,59 10,60 10,58 22 10,70 10,70 10,68 23 10,80 10,81 10,78 24 10,90 10,91 10,87 25 10,99 11,01 10,96 26 11,08 11,11 11,05 27 11,17 11,21 11,13 28 11,26 11,30 11,21 96 Tuổi cây D1.3 (cm) Theo hàm Gompertz Theo hàm Johnson- schumacher Theo hàm Verhulst 29 11,34 11,39 11,29 30 11,42 11,48 11,36 31 11,50 11,57 11,43 32 11,58 11,66 11,50 33 11,65 11,74 11,56 34 11,72 11,82 11,62 35 11,78 11,90 11,69 Biểu đồ tiếp theo có thể cung cấp một cái nhìn trực quan hơn về các giá trị dự đoán sinh trƣởng đƣờng kính. Trong các giá trị nói trên, thì hàm Schumacher là hàm có các giá trị dự đoán cao nhất. Trong khi đó các giá trị dự đoán của hàm Verhulst là thất nhất. Sự sinh trƣởng của đƣờng kính cây gỗ trong thảm thực vật trên núi đá vôi thành phố Cẩm Phả đƣợc mô phỏng bằng đƣờng liên tục. Hình 4.10. Biểu đồ dự đoán sinh trƣởng đƣờng kính cây gỗ trong 15 năm 97 4.6.2. Khả năng sinh trưởng của cây gỗ theo biến chiều cao vút ngọn (Hvn) Hoàn toàn tƣơng tự nhƣ biến đƣờng kính, số liệu đo đếm từ các OTC, tuyến điều tra và số liệu kế thừa từ Ban quản lí vịnh qua các năm đƣợc sử dụng để phân tích tƣơng quan phi tuyến cho các hàm Gompertz, Schumacher và Verhulst. Kết quả phân tích đƣợc thể hiện trong bảng bảng 4.16. Bảng 4.16. Các phƣơng trình tham số mô phỏng sinh trƣởng của các loài cây gỗ trong thảm thực vật theo chiều cao (Hvn) Hàm Hàm Gompertz Hàm Johnson-schumacher Hàm Verhulst Tham số a 3-18 3-18 3-18 Tham số b0 11,248 17,043 10,483 Tham số b1 0,698 37,017 0,865 Tham số b2 0,045 33,084 0,065 R 2 0,99501 0.995246 0.99479 AIC -44,65503 -45,42845 -43,97494 Nhƣ vậy cả ba loại hàm sinh trƣởng đều mô phỏng tốt cho sinh trƣởng chiều cao theo tuổi. Các hàm này không có sự khác biệt nhiều, tuy nhiên, nếu xét một cách thật chính xác thì hàm Schumacher vẫn thể hiện sự phù hợp hơn cả. Giá trị hệ số tƣơng quan R 2 lớn hơn hai hàm còn lại, và giá trị AIC là nhỏ nhất. Từ kết quả ƣớc lƣợng của các tham số, phƣơng trình sinh trƣởng cụ thể đƣợc trình bày trong bảng tiếp theo. Bảng 4.17. Kết quả dạng hàm sinh trƣởng cho Hvn của các loài cây gỗ trong thảm thực vật núi đá vôi thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh Phƣơng trình Kết quả phƣơng trình sinh trƣởng Gompertz Hvn=11,248*exp(-0,698*exp(-0,045*a)) Johnson-schumacher Hvn=17,034*exp(-37,017/(a+33,084)) Verhulst Hvn =10,483/(1+0,865*exp(-0,065*a)) 98 Kết quả tính toán sai tiêu chuẩn cho các tham số và kiểm tra sự tồn tại của các tham số đƣợc nhƣ sau: Formula: Hvn ~ b0 * exp(-b1 * exp(-b2 * Tuoi)) Parameters: Estimate Std. Error t value Pr(>|t|) b0 11.248410 1.051708 10.695 8.20e-08 *** b1 0.697751 0.082837 8.423 1.27e-06 *** b2 0.045216 0.009721 4.652 0.000453 *** --- Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1 Hàm Gompertz Formula: Hvn ~ b0 * exp(-b1/(Tuoi + b2)) Parameters: Estimate Std. Error t value Pr(>|t|) b0 17.043 2.965 5.747 6.74e-05 *** b1 37.017 15.030 2.463 0.02851 * b2 33.084 8.689 3.808 0.00218 ** --- Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1 Hàm Schumacher Formula: Hvn ~ b0/(1 + b1 * exp(-b2 * Tuoi)) Parameters: Estimate Std. Error t value Pr(>|t|) b0 10.48327 0.70853 14.796 1.63e-09 *** b1 0.86539 0.10772 8.034 2.13e-06 *** b2 0.06473 0.01005 6.439 2.21e-05 *** --- Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1 Hàm Verhulst Nhƣ vậy, kết quả trên đã cho thấy tất cả các tham số đều tồn tại bởi vì giá trị Pr đều nhỏ hơn 0,05 rất nhiều. Vì vậy, các mô hình có thể đƣợc sử dụng và áp dụng rộng rãi cho các loại trạng thái khác có cùng kiểu thảm thực vật và điều kiện tự nhiên nhƣ trong khu vực nghiên cứu. 99 Từ các tham số thu đƣợc, chúng tôi đƣa ra dự đoán về sự sinh trƣởng chiều cao của cây gỗ trong thảm thực vật trên núi đá vôi thành phố Cẩm Phả sau 15 năm. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng tiếp theo. Bảng 4.18. Dự đoán sinh trƣởng chiều cao của cây gỗ trong thảm thực vật trên núi đá vôi thành phố Cẩm Phả sau 15 năm Tuổi cây Hvn (m) Theo hàm Gompertz Theo hàm Johnson- schumacher Theo hàm Verhulst 20 8,47 8,48 8,48 21 8,58 8,59 8,59 22 8,68 8,70 8,69 23 8,78 8,80 8,78 24 8,87 8,91 8,87 25 8,97 9,01 8,96 26 9,06 9,10 9,04 27 9,14 9,20 9,12 28 9,23 9,29 9,19 29 9,31 9,38 9,27 30 9,39 9,47 9,33 31 9,46 9,56 9,40 32 9,53 9,65 9,46 33 9,60 9,73 9,52 34 9,67 9,81 9,57 35 9,75 9,90 9,62 100 Biểu đồ hình 4.10 biểu đạt một cái nhìn trực quan về dự đoán sinh trƣởng của chiều cao của các loài cây gỗ trong 15 năm tới. Chiều cao luôn có xu hƣơng tăng đến một giới hạn. Trong các giá trị dự đoán thì hàm Schumacher luôn cho giá trị lớn nhất và hàm Verhulst cho giá trị nhỏ nhất. Kết quả dự đoán sinh trƣởng về đƣờng kính đƣợc thể hiện trong hình 4.10. Hình 4.11. Biểu đồ dự đoán sinh trƣởng chiều cao cây gỗ trong 15 năm Nhận xét:Sinh trƣởng là quy luật tất yếu của các loài thực vật. Việc dự đoán sinh trƣởng của cây rừng là cơ sở rất quan trọng cho việc quản lý và phát triển tài nguyên rừng một cách bền vững, ứng biến với biến đổi khí hậu toàn cầu đang diễn ra. Hàm sinh trƣởng Gompertz, Schmacher và Verhulst đã đƣợc sử dụng để mô phỏng sinh trƣởng cho biến đƣờng kính và chiều cao của cây gỗ trong thảm thực vật trên núi đá vôi tại thành phố Cẩm Phả. Kết quả cho thấy rằng, cả ba loại hàm trên đều có thể mô phỏng sinh trƣởng tốt cho cây rừng tại khu vực nghiên cứu. Hệ số tƣơng quan cho cả biến đƣờng kính và chiều cao đều rất cao (0.995). Tuy nhiên, nếu xét một cách chính xác hơn thì hàm Schumacher có khả năng tƣơng thích hơn cả, bởi lẽ giá trị AIC là thấp nhất trong 3 mô hình, điều này đúng cho cả biến đƣờng kính và biến chiều cao. Tất cả các tham số của mô hình hồi quy đều tồn tại trong tổng thể, do giá trị Pr đều nhỏ hơn 0,05 nhiều lần. Điều này cho thấy, các mô hình thực sự có ý nghĩa và có thể ứng dụng cho các khu vực khác nếu có cùng đặc điểm về thực vật và các điều kiện tự nhiên khác. 101 Kết quả dự đoán đƣờng kính đến năm 2032 của 3 hàm Gompertz, Schumacher và Verhulst lần lƣợt là: 11,78; 11,90 và 11,69 cm. Trong khi đó kết quả cho biến chiều cao của các hàm lần lƣợt là: 9,75; 9,90 và 9,62 m. Từ số liệu dự đoán đƣờng kính và chiều cao, thể tích cây cá lẻ ở từng tuổi đã đƣợc tính toán và sau 15 năm nữa, tức là năm 2032, thể tích cây cá lẻ đại diện lâm phần lần lƣợt là: 0,048; 0,050 và 0,046 m 3. Tăng trƣởng thể tích bình quân chung mỗi năm là 0,001 m3. Tốc độ tăng trƣởng thể tích này là chậm so với nhiều loại rừng khác. Điều này có thể giải thích là do điều kiện sinh thái trên núi đá vôi thành phố Cẩm Phả rất khắc nghiệt, cộng với tác động của gió bão, hàng năm các cây gỗ trong thảm thực vật trên núi đá vôi phải chịu tác động của 8-10 cơn bão với tốc độ gió từ 17,2 đến 32,6 m/s. Trong tƣơng lai để thúc đẩy sự sinh trƣởng của lâm phần nghiên cứu cần phải tác động các biện pháp kĩ thuật nhƣ tỉa thƣa các cây bụi, các cây dây leo ở chân núi và khu vực thung lũng. 4.7. Khả năng tái sinh của cây gỗ trong thảm thực vật trên núi đá vôi thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh 4.7.1. Cấu trúc tổ thành và mật độ cây gỗ tái sinh Kết quả nghiên cứu từ 340 ODB của 50 OTC và 18 tuyến điều tra đƣợc thể hiện trong bảng 4.19 (phụ lục 4.15): Bảng 4.19. Tổ thành cây gỗ tái sinh trong thảm thực vật trên núi đá vôi thành phố Cẩm Phả TT Thung lũng Chân núi Sƣờn vách núi Loài Ci% Loài Ci% Loài Ci% 1 Sung hạ long 21,16 Tra làm chiếu 15,7 Sunghạ long 16,2 2 Si quả nhỏ 12,95 Mạy tèo 12,9 Vông đỏ mụncóc 11,3 3 Bời lời nhớt 11,03 Tra bồ đề 11,6 Sòi 9,5 4 Sảng 5,67 Mang cụt 5,1 Sộp 7,5 5 Thừng mức 5,1 6 Loài khác (36) 49,20 Loài khác (45) 49,6 Loài khác (26) 55,5 Tổng 40 100 50 100 30 100 102 Qua bảng cho thấy số loài cây tái sinh ở thảm thực vật thung lũng núi đá vôi là 40 loài, trong đó có 4 loài tham gia vào công thức tổ thành là Sung hạ long (Ficus alongensis), Si quả nhỏ (Ficus microcarpa), Bời lời nhớt (Litsea glutinosa), Sảng (Sterculia lanceolata) (hòn Vung Giếng, hòn Cây Nứa, hòn Cửa Vong), trong đó Sung hạ long (Ficus alongensis) là loài chiếm tỉ lệ tổ thành cao nhất 11,16%. Các loài đặc hữu và loài quý hiếm chiếm tỉ lệ thấp, trong 4 loài cây tái sinh tham gia vào công thức tổ thành thì chỉ có loài Sung hạ long (Ficus alongensis) là loài đặc hữu. Mật độ cây là 2938 cây/ha. Thảm thực vật chân núi đá vôi có số loài cây tái sinh là 50 loài, trong đó có 5 loài tham gia vào công thức tổ thành là Tra làm chiếu (Hibiscus tiliaceus), Mạy tèo (Taxotropis macrophylla), Tra bồ đề (Thespesia populnea), Mang cụt (Pterospermum truncatolobatum), Thừng mức (Wrightia laevis) (hòn Ông Cụ, hòn Bọ Cắn, hòn Trả Lao), trong đó Tra làm chiếu (Hibiscus tiliaceus) là loài chiếm tỉ lệ cao nhất 10,7%. Mật độ cây là 3880 cây/ha. Thảm thực vật sƣờn vách núi đá vôi có số loài cây tái sinh là 30 loài, trong đó có 4 loài tham gia vào công thức tổ thành là Sung hạ long (Ficus halongensis), Vông đỏ mụn cóc (Alchornia tiliaefolia), Sòi (Triadica rotundifolia) và Sộp (Ficus subpisocarpa) (hòn Ông Cụ Con, hòn Bọ Cắn Ngoài, hòn Than, hòn Vọng Mép), trong đó Sung hạ long (Ficus halongensis) là loài chiếm tỉ lệ cao nhất 16,2%, với mật độ 199 cây/ha. Khi so sánh với dữ liệu nghiên cứu của các tác giả khác về thảm