Tóm tắt Luận án Nghiên cứu động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh tại khu bảo tồn thiên nhiên hang kia - Pà cò và vườn quốc gia Xuân Sơn

với vấn đề động thái sinh trưởng đã có nhiều tác giả khác nhau sử dụng các mô hình toán học để mô phỏng động thái này. Đây là vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu tại Việt Nam. 1.1.3. Nghiên cứu về động thái diễn thế Các nghiên cứu về động thái diễn thế rừng trên thế giới tập trung vào các nội dung: sự biến đổi về tổ thành loài, tính đa dạng thực vật, tái sinh và sinh trưởng của cây rừng trong các giai đoạn diễn thế khác nhau. Một số tác giả cũng đã sử dụng toán học để mô phỏng quá trình động thái của rừng trong đó có Modul về diễn thế rừng. Các nghiên cứu về diễn thế rừng được theo dõi trong một thời gian rất dài và bài bản, tốn nhiều thời gian và công sức. Việc nghiên cứu bổ sung, tìm ra những quy luật động thái diễn thế đặc trưng của rừng nhiệt đới là việc làm có ý nghĩa lớn đối với thực tiễn quản lý rừng hiện nay. 1.2. Nghiên cứu về động thái rừng tại Việt Nam 1.2.1. Nghiên cứu động thái tái sinh ở Việt Nam Các công trình nghiên cứu về động thái tái sinh rừng ở Việt Nam đã được nghiên cứu từ lâu. Các tác giả tập trung nghiên cứu động thái tái sinh trên đất rừng sau nương rẫy, tái sinh dưới tán rừng tự nhiên, nghiên cứu sự ảnh hưởng của các nhân tố đến quá trình tái sinh... Nhìn chung, nghiên cứu động thái tái sinh ở Việt Nam chưa nhiều. Các nghiên cứu trên ô tiêu chuẩn định vị còn rất ít. Vì vậy cần tiếp tục nghiên cứu bổ sung vấn đề động thái tái sinh trên các ô tiêu chuẩn định vị để có được những hiểu biết về quá trình này với các đối tượng cụ thể khác nhau. 1.2.2. Nghiên cứu về động thái sinh trưởng ở Việt Nam Nền tảng của các nghiên cứu về động thái chính là các nghiên cứu về những nguyên lý lâm sinh cơ bản trong hệ sinh thái rừng. trong giai đoạn trước năm 1990 các tác giả tập trung nghiên cứu vấn đề tăng trưởng của rừng với phương pháp nghiên cứu được sử dụng rộng rãi là giải tích cây. Sau năm 1990 các tác giả đã tập trung nghiên cứu động thái sinh trưởng của cây. Đã có những nghiên cứu mô phỏng các quy luật cấu trúc và động thái trong giai đoạn này. Gần đây các nghiên cứu về động thái đã được tiến hành trên các ô tiêu chuẩn (OTC) định vị, tuy nhiên vẫn còn ít. Vì vậy việc nghiên cứu quá trình động thái rừng trên các OTC định vị cần tiếp tục được quan tâm nghiên cứu. 1.2.3. Nghiên cứu về động thái diễn thế Các nghiên cứu về động thái diễn thế rừng thường được tiến hành trong thời gian dài và tốn nhiều thời gian, công sức. Trong điều kiện không có thời gian theo dõi lâu dài có thể sử dụng phương pháp lấy không gian thay thế thời gian, nghiên cứu trên các hệ sinh thái rừng có nhiều đểm tương đồng, phục hồi sau nhiều giai đoạn khác nhau. Vấn đề này cần được nghiên cứu một cách lâu dài trên các OTC định vị để có được những thông tinh chính xác nhất về các quá trình đó. 1.3. Thảo luận và xác định vấn đề nghiên cứu Sau khi nghiên cứu tổng quan, các câu hỏi được đặt ra là: động thái của rừng tự nhiên lá rộng thường xanh diễn ra theo quy luật nào? Có tồn tại mối quan hệ giữa động thái và các nhân tố cấu trúc của rừng hay không? Có thể sử dụng các hàm toán học để mô phỏng các quá trình đó hay không? Các phương trình nào có thể biểu thị được các mối quan hệ đó? Để kiểm tra các giả thuyết này, luận án tập trung nghiên cứu các vấn đề sau đây: - Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng tại thời điểm bắt đầu lập OTC tại hai địa điểm VQG Xuân Sơn và KBTTN Hang Kia – Pà Cò. - Nghiên cứu động thái cấu trúc tổ thành nhằm thấy được sự biến đổi về tổ thành theo thời gian của những loài ưu thế trong rừng. - Nghiên cứu động thái cấu trúc N/D1.3 nhằm xác định xu hướng biến đổi về nhân tố cấu trúc này trong tương lai. - Nghiên cứu động thái tái sinh bổ sung, quá trình chuyển cấp và quá trình chết để có cái nhìn tổng quát về động thái cấu trúc của rừng. - Đề xuất một số giải pháp quản lý rừng trên cơ sở các kết quả nghiên cứu của luận án. CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, GIỚI HẠN NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng phạm vi, giới hạn nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu Trên quan điểm sinh thái phát sinh thảm thực vật, đối tượng nghiên cứu của luận án là rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò tỉnh Hòa Bình và tại khu vực VQG Xuân Sơn tỉnh Phú Thọ. 2.1.2. Phạm vi, giới hạn nghiên cứu - Giới hạn đối tượng nghiên cứu: chỉ tập trung nghiên cứu về động thái cấu trúc tầng cây cao (bao gồm tầng A1, A2, A3) của lâm phần. Đối với cây tái sinh bổ sung, chỉ quan tâm đến số lượng cây tái sinh bổ sung vào tầng cây cao. - Giới hạn về nội dung: nghiên cứu đặc điểm cấu trúc, nghiên cứu động thái cấu trúc, quá trình tái sinh bổ sung, chuyển cấp và quá trình chết của tầng cây cao. - Giới hạn về thời gian nghiên cứu: từ năm 2007 đến năm 2018. 2.2. Nội dung nghiên cứu 2.2.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng, tính đa dạng loài 2.2.2. Nghiên cứu động thái cấu trúc tầng cây cao (Tổ thành, N/D1.3) 2.2.3. Nghiên cứu động thái tái sinh bổ sung, quá trình chuyển cấp và quá trình chết của tầng cây cao 2.2.4. Đề xuất ứng dụng kết quả nghiên cứu 2.2.5. Đề xuất một số giải pháp quản lý rừng 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu Lập các OTCĐV có kích thước 100x100m. Đo đường kính ngang ngực (D1,3): Toàn bộ các cây có D1.3 > 10cm trong OTC. Đo chiều cao vút ngọn (Hvn) của những cây có D1.3 > 10cm trong OTC. Trong lần đo thứ 2 (năm 2018), thống kê và đo cây tái sinh bổ sung vào tầng cây cao cây chết trên thực tế. 2.3.2. Các phương pháp xử lý thông tin và công cụ sử dụng Tất cả số liệu thu thập được từ các ô tiêu chuẩn được tổng hợp lại, tiến hành chỉnh lý, phân tích, xử lý và tích toán bằng phầm mềm Excel, SPSS các chỉ tiêu cần thiết phục vụ cho nội dung nghiên cứu. Thử nghiệm các dạng hàm toán học cụ thểđể tìm ra các dạng hàm phù hợp mô phỏng quá trình động thái. Sử dụng phần mềm MM&S để mô mô phỏng quá trình động thái. CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU. 3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên 3.1.1. Vị trí địa lí 3.1.1.1. Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò Nằm ở phía Bắc huyện Mai Châu, phía Tây tỉnh Hoà Bình, trong địa giới hành chính 6 xã: Hang Kia, Pà Cò, Tân Sơn, Bao La, Cun Pheo, Piềng Vế. Tổng diện tích là: 7.091 ha, bao gồm 2 phân khu: - Phân khu Bảo vệ nghiêm ngặt: 2.680 ha. - Phân khu phục hồi sinh thái: 4.411 ha. 3.1.1.2. Vườn Quốc gia Xuân Sơn Vườn quốc gia Xuân Sơn nằm về phía Tây của huyện Tân Sơn, trên vùng tam giác ranh giới giữa 3 tỉnh: Phú Thọ, Hoà Bình và Sơn La. Tổng diện tích tự nhiên là 15.048 ha; trong đó đất sản xuất nông nghiệp 312,4 ha; đất lâm nghiệp 14.617,5 ha; đất phi nông nghiệp 118,1 ha. 3.1.2. Địa hình, địa thế 3.1.3. Địa chất và thổ nhưỡng 3.1.4. Điều kiện khí hậu, thuỷ văn 3.2. Hệ thực vật. 3.3. Nhận xét chung về điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu. Khó khăn: - Tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò: nguy cơ khai thác, vận chuyển Lâm sản trái phép có chiều hướng gia tăng, nhu cầu khai thác gỗ phục vụ mục đích dân sinh như làm nhà, lấy gỗ củi cũng gia tăng gây thách thức lớn cho việc quản lí và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên của KBT. - Tại VQG Xuân Sơn: trong phạm vi của vườn, có 2 chủ thể cùng quản lý một diện tích đất làm cho công tác quản lý sử dụng đất còn phức tạp và khó khăn. Ngoài ra một số vị trí tại các phân khu chức năng chưa phù hợp. CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1. Đặc điểm cấu trúc rừng tại khu vực nghiên cứu 4.1.1. Đặc điểm cấu trúc tổ thành và tính đa dạng 4.1.1.1. Cấu trúc tổ thành a, Tầng cây cao (cây gỗ) Kết quả nghiên cứu cho thấy, tổ thành rừng tại khu vực nghiên cứu có sự khác biệt cơ bản. Sự khác biệt thể hiện ở loài chiếm ưu thế và số lượng loài trong quần xã. Tổng quát về đặc điểm cấu trúc tổ thành cho từng ô được thể hiện như sau: Bảng 4.1. Tổ thành thực vật tại khu vực nghiên cứu OTC Địa điểm Số loài Mật độ Tỉ lệ HL Tổ thành 1 HB01 67 608 1/9 17,3 Dẻ ấn + 9,6 Trai lý + 6,8 Sao trung hoa + 5,8 Thị rừng, + 5,6 Vàng tâm + 54,9 khác 2 HB03 56 571 1/10 21,8 Dẻ trắng + 16,3 Dẻ ấn + 11,6 Hu đay + 7,8 Dẻ đỏ + 42,4 khác 3 HB06 70 466 1/7 24,8 Thị rừng + 10,0 Dẻ trắng + 8,2 Trai lý + 7,3 Táu mật + 5,6 Dẻ đỏ + 44,1 khác 4 XS01 71 344 1/5 20,8 Vàng anh + 6,8 Gội bốn cánh + 5,9 Sâng + 5,8 Lộc vừng + 60,7 khác 5 XS02 86 352 1/4 9,2 Vàng anh + 6,9 Chùm bạc + 6,5 Lộc vừng + 77,4 khác 6 XS03 106 487 1/5 6,6 Vải rừng + 5,7 Gội bạc + 5,2 Thừng mực lông mềm + 82,5 khác - Tại Vườn Quốc gia Xuân Sơn thành phần loài cây đa dạng và phong phú hơn tại khu vực Hang Kia - Pà Cò. Số loài trong OTC biến động từ 71 đến 106 loài tương ứng với mật độ từ 344 đến 487 cây/ha. Tại khu vực Hang Kia, Pà Cò, số loài biến động từ 56 (OTC HB03) đến 70 loài (OTC HB06), mật độ biến động từ 466 đến 608 cây/ha. - Tại khu vực Hang Kia – Pà Cò, mức độ ưu thế rõ rệt hơn so với khu vực Xuân Sơn, thể hiện thông qua hệ số tổ thành lớn, tổng hệ số tổ thành của những loài chiếm ưu thế cao. Tại khu vực Xuân Sơn, hầu hết tại các OTC các loài thực vật không thể hiện rõ ưu thế. - Về tổ thành cũng có sự khác biệt giữa hai khu vực do cách biệt về địa lý và khu hệ thực vật. b, Tầng cây bụi, thảm tươi Về đặc điểm tầng cây bụi, thảm tươi tại hai khu vực cũng có sự khác biệt đáng kể. Tầng cây bụi tại Hang Kia – Pà Cò có chiều cao từ 1,2 – 2,0m. Độ che phủ từ 20 – 30%. Khu vực Xuân Sơn có sự khác biệt đáng kể. Tầng cây bụi có chiều cao trung 0,5 – 1,2m, độ che phủ từ 10 – 20%. Nhìn chung tầng cây bụi thảm tươi tại khu vực Hang Kia – Pà Cò có chiều cao lớn và dày đặc hơn khu vực Xuân Sơn do mức độ lọt sáng xuống dưới tán rừng tại Hang Kia – Pà Cò lớn hơn. Như vậy, tại hai địa điểm nghiên cứu có sự khác biệt cơ bản về tổ thành loài và mức độ ưu thế. Để có cái nhìn toàn diện hơn, cần có nghiên cứu sâu về tính đa dạng thực vật tại khu vực nghiên cứu. 4.1.1.2. Tính đa dạng loài tại khu vực nghiên cứu Một câu hỏi cần được trả lời: liệu rằng diện tích 1ha của mỗi OTC đã đảm bảo tính đại diện đối với khu vực nghiên cứu? Kết quả kiểm tra cho các OTC dựa trên phương pháp diện tích đại diện tối thiểu đã được MÜLLER-DOMBOIS và ELLENBERG, (1974) [85] đề xuất, được trình bày tại hình 4.1 và 4.2. Qua số liệu thống kê số loài xuất hiện mới khi diện tích OTC tăng ta có thể thấy rằng: Khi tăng diện tích OTC từ 7.600m2 lên 8.400m2 (tăng 800m2 tương đương với > 10% diện tích của OTC) thì số loài xuất hiện mới ở từng OTC đều ở mức dưới 10%. Như vậy có thể thấy rằng chỉ cần diện tích mỗi OTC đạt 8.400m2 đã đủ đại diện cho đối tượng nghiên cứu. Hình 4.1: Biến đổi của số loài tại Hang Kia – Pà Cò khi diện tích OTC thay đổi Hình 4.2: Biến đổi của số loài tại Xuân Sơn khi diện tích OTC thay đổi Kết quả tính toán các chỉ số đa dạng loài như sau: Bảng 4.2. Tính đa dạng thực vật tại khu vực nghiên cứu Stt Địa điểm Số loài Mật độ (cây/ha) Tỷ lệ HL H D 1 HB01 67 608 1/9 3.31126 0.92541 2 HB03 56 571 1/10 2.68794 0.86451 3 HB06 70 466 1/7 2.93660 0.88831 4 XS01 71 344 1/5 3.38190 0.92425 5 XS02 86 352 1/4 3.84813 0.96488 6 XS03 106 487 1/5 4.13520 0.97539 0 20 40 60 80 0 ,0 4 0 ,1 6 0 ,2 8 0 ,4 0 ,5 2 0 ,6 4 0 ,7 6 0 ,8 8 1 Số lo ài Diện tích (ha) HB06 HB03 HB01 0 50 100 150 0 ,0 4 0 ,1 6 0 ,2 8 0 ,4 0 ,5 2 0 ,6 4 0 ,7 6 0 ,8 8 1 Số lo ài Diện tích XS01 XS02 XS03 Nhận xét: Nhìn chung khu vực Xuân Sơn có số loài cũng như tính đa dạng cao hơn khu vực Hang Kia – Pà Cò. Mức độ biến động về tính đa dạng tại hai khu vực có sự khác biệt rõ rệt. Khu vực Hang Kia – Pà Cò có mức độ biến động lớn hơn, thể hiện ở các chỉ số H, D, có sự chênh lệch lớn. Một chỉ số tổng hợp đó là chỉ số Rényi (H). Tính toán chỉ số H cho các OTC ta thu được kết quả như trong hình 4.3: Hình 4.3: Biểu đồ chỉ số đa dạng Rényi của các OTC Trên đồ thị đường cong càng nằm trên cao thì mức độ đa dạng càng cao. Nếu đường cong càng dốc chứng tỏ sự đồng đều về số lượng cá thể của các loài trong OTC càng thấp. 4.1.2. Phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D1.3) Phân bố số cây theo cấp đường kính tại khu vực nghiên cứu có đặc điểm: Đường cong phân bố số cây theo cấp đường kính có dạng giảm dần. Số cây lớn nhất tập trung ở cấp đường kính đầu tiên và cấp 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 0 0,25 0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 vc Rényi HB01 HB03 HB06 XS01 XS02 XS03 đường kính thứ 2, sau đó giảm dần. So sánh cấu trúc N/D1.3 tại hai khu vực nghiên cứu cho thấy: tại khu vực nghiên cứu ít nhiều đã có sự tác động của con người làm thay đổi cấu trúc tự nhiên vốn có của rừng. Đường kính trung bình tại khu vực VQG Xuân Sơn lớn hơn nhiều so với KBT Hang Kia - Pà Cò. 4.1.3. Phân bố số cây theo cấp chiều cao (N/Hvn) Kết quả thử nghiệm sử dụng 3 hàm toán học là hàm Meyer, Weibull và Khoảng cách để mô tả phân bố số cây theo cấp chiều cao tại khu vực nghiên cứu cho thấy: không có hàm nào thích hợp để mô tả phân bố N/Hvn tại khu vực Hang Kia - Pà Cò. Khu vực Xuân Sơn có thể dùng hàm Weilbul để mô phỏng phân bố N/Hvn. Thực tiễn cho thấy, tại các OTC ở trạng thái IIIB và trạng thái IV, tầng thứ được phân làm 3 tầng rõ rệt. Tại các OTC trạng thái IIIA, các tầng của rừng tạo thành một khối liên tục, không phân biệt rõ giữa các tầng A1, A2, A3. Tại khu vực VQG Xuân Sơn sự chênh lệch giữa lớp cây ở tầng tán chính với lớp cây vượt tán, tầng dưới tán nhỏ hơn so với khu vực Hang Kia – Pà Cò. Về cơ bản trạng thái IIIB, IV QXCG rừng vẫn giữ được cấu trúc tầng thứ vốn có. 4.2. Động thái cấu trúc rừng 4.2.1. Động thái cấu trúc tổ thành Phân tích diễn biến động thái của rừng trong 11 năm trên các ô tiêu chuẩn của khu vực nghiên cứu thu được kết quả: Bảng 4.8: Biến đổi về tổ thành tại khu vực nghiên cứu OTC Năm 2007 Năm 2018 Tỷ lệ HL Tổ thành Tỷ lệ HL Tổ thành HB01 1/9 17,3 Dẻ ấn + 9,6 Trai lý + 6,8 Sao trung hoa + 5,8 Thị rừng + 5,6 Vàng tâm + 54,9 khác 1/8 17,6 Dẻ ấn + 9,5 Trai lý + 6,2 Thị rừng + 6,2 Sao trung hoa + 5,5 Bứa + 55,0 khác HB03 1/10 21,8 Dẻ trắng + 16,3 Dẻ ấn + 11,6 Hu đay + 7,8 Dẻ đỏ + 42,4 khác 1/11 20,1 Dẻ trắng + 16,3 Dẻ ấn + 10,1 Hu đay + 7,0 Dẻ đỏ + 46,6 khác HB06 1/7 24,8 Thị rừng + 10,0 Dẻ trắng + 8,2 Trai lý + 7,3 Táu mật + 5,6 Dẻ đỏ + 44,1 khác 1/6 24,3 Thị rừng + 8,0 Dẻ trắng + 7,8 Trai lý + 6,9 Táu mật + 53,0 khác XS01 1/5 20,8 Vàng anh + 6,8 Gội bốn cánh + 5,9 Sâng + 5,8 Lộc vừng + 60,7 khác 1/5 21,5 Vàng anh + 6,7 Gội bốn cánh + 5,8 Lộc vừng + 5,6 Sâng + 60,4 khác XS02 1/4 9,2 Vàng anh + 6,9 Chùm bạc + 6,5 Lộc vừng + 77,4 khác 1/4 8,9 Vàng anh + 6,7 Chùm bạc + 6,7 Lộc vừng + 77,7 khác XS03 1/5 6,6 Vải rừng + 5,7 Gội bạc + 5,2 Thừng mực lông mềm + 82,5 khác 1/5 6,0 Vải rừng + 5,2 Thừng mực lông mềm + 5,1 Gội bạc + 5 Ngát + 78,7 khác Như vậy, các QXCG rừng tại VQG Xuân Sơn ít có sự biến động về tổ thành loài. Ngược lại tại khu vực Hang Kia – Pà Cò, các QXCG rừng có sự biến động về tổ thành loài và các đặc điểm khác. Nhìn chung tại các OTC, gần như không có sự biến động về các loài chiếm ưu thế giữa 2 thời điểm. Có xu hướng giảm dần mức độ ưu thế của các loài chiếm ưu thế sinh thái (hệ số tổ thành giảm), có sự gia tăng mức độ ưu thế của các loài khác chưa có mặt trong tổ thành. 4.2.2. Động thái cấu trúc N/D1.3 Động thái cấu trúc N/D1.3 của khu vực nghiên cứu có những điểm tương đồng. Xu hướng biến đổi về cấu trúc N/D1.3 đều theo 2 chiều hướng: giảm mạnh về số cây ở cấp đường kính đầu tiên, số cây ở cấp đường kính lớn tăng dần qua thời gian. Quá trình biến đổi về cấu trúc N/D1.3 cũng kéo theo sự biến đổi của các nhân tố khác như tổng tiết diện ngang, đường kính trung bình, trạng thái của lâm phần 4.3. Động thái tái sinh bổ sung, chuyển cấp và quá trình chết trong lâm phần 4.3.1. Đặc điểm các quá trình động thái tái sinh bổ sung, chuyển cấp và quá trình chết trong lâm phần Đặc điểm động thái tại hai khu vực VQG Xuân Sơn và KBTTN Hang Kia – Pà Cò có sự khác biệt căn bản. Tại VQG Xuân Sơn các QXCG rừng đang trong giai đoạn tương đối ổn định, các chỉ tiêu động thái có sự biến đổi nhỏ, mật độ lâm phần tương đối thấp cây có đường kính trung bình lớn. Ngược lại tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò rừng đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ, có sự thay đổi lớn về các nhân tố cấu trúc rừng. Các chỉ tiêu động thái rừng có sự biến động lớn hơn. 4.3.2. Mô phỏng các quá trình động thái trong lâm phần. 4.3.2.1. Mô phỏng quá trình tái sinh bổ sung Trong khuôn khổ luận án này đã thử nghiệm thăm dò mối quan hệ giữa số cây tái sinh bổ sung và mật độ, mối quan hệ giữa số cây tái sinh bổ sung và tổng tiết diện ngang tại khu vực nghiên cứu. Kết quả thử nghiệm tại khu vực Hang Kia – Pà Cò và VQG Xuân Sơn cho thấy: không có hàm nào phù hợp để mô phỏng mối quan hệ giữa số cây tái sinh bổ sung và mật độ, tổng tiết diện ngang của lâm phần. Để ước lượng số cây tái sinh bổ sung, chúng ta có thể ước lượng từ tỉ lệ tương đối giữa số cây tái sinh bổ sung và mật độ của lâm phần. 4.3.2.2. Mô phỏng quá trình chuyển cấp Tại khu vực Hang Kia Pà Cò có 2 trạng thái rừng khác nhau (trạng thái IIIA3 và IV) nên việc mô phỏng quá trình này được tính toán cho từng trạng thái. Kết quả kiểm tra hàm có thể mô phỏng tốt nhất mối quan hệ giữa số cây chuyển cấp với đường kính ta được kết quả: Ok = -0,318 + 0,599 * Nk - 0,002* Nk2 + 4,971*10-6* Nk3 (4-2) Với trạng thái IV, hàm bậc 2 được lựa chọn để thể hiện mối quan hệ giữa (Ok-Nk) với phương trình: Ok = -0,374 + 0,388 * Nk -0,00046* Nk2 (4-3) Như vậy, tại khu vực Hang Kia – Pà Cò, số cây chuyển cấp phụ thuộc chặt chẽ vào số cây tại từng cỡ đường kính ở cả trạng thái IIIA và trạng thái IV. Phương trình mô phỏng mối quan hệ giữa số cây chuyển cấp và cấp đường kính tại Xuân Sơn như sau: Ok = 95,739 – 3,915* Dk + 0,054* Dk2 – 0,00025* Dk3 (4-5) Ngoài ra trong nghiên cứu này cũng thử nghiệm mô phỏng mối quan hệ giữa tỉ lệ chuyển cấp và cấp đường kính. Tuy nhiên kết quả nghiên cứu cho thấy mối quan hệ này có tồn tại nhưng hệ số tương quan R2 < 0,4 nên không thực hiện mô phỏng mối quan hệ này (phụ lục 5.3). 4.3.2.3. Mô phỏng quá trình chết trong lâm phần Kết quả kiểm tra cho thấy không tìm thấy mối liên hệ giữa số cây chết, tỉ lệ chết với mật độ và tiết diện ngang của lâm phần. Thử nghiệm nghiên cứu mối quan hệ giữa số cây chết và cấp đường kính (Mk-Dk) cho trạng thái IIIA3, kết quả: phương trình được sử dụng để mô phỏng mối quan hệ giữa số cây chết tại từng cấp đường kính cho thấy hàm tuyến tính 1 lớp được lựa chọn để mô phỏng với phương trình như sau: Mk = 0,236 + 0,126 * Nk (4-7) Đối với trạng thái IV: Mk = -0,905 + 0,182 * Nk (4-8) Kết quả kiểm tra, thử nghiệm tương tự đối với khu vực Xuân Sơn cho thấy có tồn tại mối quan hệ giữa Mk – Dk: Hàm nghịch đảo phù hợp nhất để mô tả mối quan hệ giữa số cây chết theo cấp đường kính: Mk = -2,279 + 153,338/Dk (4-11) 4.4. Đề xuất ứng dụng kết quả nghiên cứu 4.4.1. Mô phỏng động thái cấu trúc rừng bằng phần mềm MM&S. Số liệu thu thập năm 2007 – 2018 trên OTC HB06 tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò được sử dụng để mô hình hóa và mô phỏng. Để tiến hành mô phỏng động thái cấu trúc rừng, trước hết ta cần nhận diện các yếu tố của hệ thống. Hình 4.1: Sơ đồ mô phỏng động thái cấu trúc rừng Sử dụng các phương trình tương quan giữa các yếu tố đã tìm ra ở phần trước, cụ thể như sau: Quá trình tái sinh bổ sung: R = 0,135*N0 (4-12) Số cây chuyển cấp tại từng cấp đường kính (Ok - Nk): Ok = -0,374 + 0,388 * Nk -0,00046* Nk2 Số cây chết tại từng cấp kính mô phỏng bằng hàm: Mk = -0,905 + 0,182 * Nk Sau khi có được các phương trình này, ta tiến hành nạp các yếu tố của mô hình vào sơ đồ mô phỏng. Sau khi hoàn thiện sơ đồ mô phỏng ta có thể xuất mô hình ra tệp văn bản. Kết quả chạy mô hình phản ánh động thái của hệ thống có thể thấy được xu hướng biến đổi của các yếu tố qua thời gian, từ đó có cái nhìn khái quát về động thái của hệ thống. Số liệu nghiên cứu được thu thập theo giai đoạn 11 năm, bước thời gian là 1 tương ứng với sự biến đổi của rừng trong 11 năm. Để thấy rõ hơn các quy luật biến động này, ta tiến hành vẽ đồ thị để thấy được những quy luật đó một cách khái quát. Tóm lại, đối với việc sử dụng phần mềm MM&S, ta có thể chạy mô hình một cách nhanh chóng và thấy được sự thay đổi của các cấp nhân tố theo thời gian (ở đây là sự biến đổi của mỗi cấp đường kính theo thời gian). Tuy nhiên, để thấy được sự biến động về tổng thể các cấp của mỗi nhân tố theo thời gian (sự biến động của tất cả các cấp đường kính qua từng thời kỳ) ta cần lưu lại bảng tính về dạng tệp văn bản hoặc tệp excel. Trên cơ sở đó mới vẽ được biểu đồ biến động của tất cả các cấp nhân tố theo từng thời kỳ. Mặt khác, khi sử dụng phần mềm MM&S yêu cầu cần có những hiểu biết cơ bản về hệ thống, về các biến của hệ thống cũng như các thao tác trên phần mềm này. Để đơn giản hóa trong việc mô phỏng động thái cấu trúc, chúng ta có thể sử dụng phương pháp tính thủ công bằng cách sử dụng các phương trình tương quan giữa các nhân tố điều tra đã phát hiện được dưới sự hỗ trợ của phần mềm Microsoft Excel được trình bày chi tiết dưới đây. 4.4.2. Sử dụng các phương trình đã xác định được để mô phỏng động thái cấu trúc của lâm phần. Mô hình tỷ lệ cây chết được xây dựng trên cơ sở của số liệu quan sát từ ô định vị trong một định kỹ nhất định và được mô phỏng bằng hàm tổng quát là: M=f(G,N) Mô hình tái sinh bổ sung được mô phỏng với hàm tổng quát là R=f(G,N). Quá trình chuyển cấp đường kính và thay đổi cấu trúc của rừng được tính theo công thức (2-11): Nk,t+1 = Nk,t + Rk – Ok – Mk Thử nghiệm tính toán các quá trình động thái cho trạng thái IV tại Hang Kia – Pà Cò. Các phương trình được sử dụng để tính toán như sau: - Quá trình tái sinh bổ sung: 13,5%*N0 (trạng thái IV). - Số cây chuyển cấp được xác định bằng công thức: Ok = -0,374 + 0,388 * Nk -0,00046* Nk2 - Số cây chết được xác định bằng công thức: Mk = -0,905 + 0,182 * Nk Mô hình mô phỏng động thái rừng được thực hiên trên bảng tính Excel cho trạng thái IV tại khu vực Hang Kia – Pà Cò có cấu trúc như Bảng 4.23 B ả n g 4 .2 3 : D ự đ o á n c ấ u t rú c củ a l â m p h ầ n t rạ n g t h á i IV t ro n g t ư ơ n g l a i tạ i H a n g K ia – P à C ò A B C D E F G H I J K L M N O P Q 1 C ấ p k ín h ( cm ) 2 T ừ 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 T ổ n g 3 Đ ến 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 4 D 1 .3 (T B ) 1 2 ,5 1 7 ,5 2 2 ,5 2 7 ,5 3 2 ,5 3 7 ,5 4 2 ,5 4 7 ,5 5 2 ,5 5 7 ,5 6 2 ,5 6 7 ,5 7 2 ,5 7 7 ,5 5 O k 4 4 2 8 2 2 2 0 1 0 6 9 6 2 2 4 1 2 2 6 M k 2 4 1 4 1 0 9 4 2 3 2 0 0 1 0 0 0 7 T r ạ n g t h á i cấ u t rú c N ( câ y /h a ) 8 2 0 1 8 1 3 5 8 2 6 2 5 6 2 7 1 6 2 4 1 7 6 6 1 1 4 5 6 4 5 7 9 2 0 2 9 1 2 9 8 3 5 8 4 9 3 3 1 8 1 8 1 7 1 0 6 8 7 5 7 4 4 8 1 0 2 0 4 0 1 2 5 8 2 5 7 4 4 3 3 2 1 1 5 1 5 1 2 7 7 7 6 8 4 4 0 1 1 T r ạ n g t h á i cấ u t rú c G ( m 2 /h a ) 1 2 2 0 1 8 1 ,6 6 1 ,9 7 2 ,4 6 3 ,3 2 2 ,2 4 1 ,7 7 3 ,4 0 3 ,0 1 1 ,3 0 1 ,5 6 3 ,3 7 1 ,4 3 2 ,0 6 2 ,8 3 3 2 ,3 9 1 3 2 0 2 9 1 ,5 9 2 ,0 0 2 ,3 1 2 ,8 9 2 ,7 5 1 ,9 9 2 ,4 9 3 ,0 8 2 ,1 6 1 ,5 1 2 ,4 5 2 ,4 5 1 ,9 0 3 ,4 7 3 3 ,0 4 1 4 2 0 4 0 1 ,5 3 1 ,9 8 2 ,2 5 2 ,6 1 2 ,7 8 2 ,3 4 2 ,1 9 2 ,6 9 2 ,5 6 1 ,8 8 2 ,0 3 2 ,4 8 2 ,2 8 3 ,9 3 3 3 ,5 3 4.5. Đề xuất một số giải pháp quản lý rừng 4.5.1. Đề xuất các mẫu định hướng Luận án đã chọn ba mẫu định hướng về N/D1.3 cho các lâm phần nghiên cứu tương ứng với mỗi trạng thái. Các tiêu chí để lựa chọn, đề xuất mẫu định hướng bao gồm: 1. Tổ thành loài đa dạng, gồm những loài cây bản địa chiếm ưu thế. 2. Tổng tiết diện ngang và trữ lượng cao. 3. Có phân bố N/D theo phân bố giảm, mô phỏng tốt bằng phân bố khoảng cách. 4. Đặc trưng của lâm phần mẫu mang tính phổ biến. Các mẫu định hướng này là cơ sở cho việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh trong quá trình chăm sóc, nuôi dưỡng rừng. 4.5.2. Đề xuất một số biện pháp quản lý rừng tại khu vực nghiên cứu Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, đề tài đề xuất một số biện pháp quản lý rừng như sau: - Giải pháp kỹ thuật điều tiết cấu trúc: Là giải pháp kỹ thuật tá