[Tóm tắt] Luận án Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định giải pháp lâm sinh nhằm phát triển bền vững rừng tự nhiên là rừng sản xuất tại một số tỉnh miền núi phía bắc

các cây mục đích. 4.5.2. Nhóm giải pháp hỗ trợ và thúc đẩy quản lý rừng bền vững Căn cứ vào tình hình quản lý rừng, các đặc điểm của rừng tại khu vực nghiên cứu và các nguyên tắc QLRBV. Luận án đề xuất một số giải pháp hỗ trợ để công tác nuôi dưỡng phục hồi rừng tại hai tỉnh Hòa Bình và Bắc Giang đạt hiệu quả cao như: Giải pháp về cơ chế chính sách; Giải pháp về quản lý bảo vệ rừng sau khi chặt nuôi dưỡng; Giải pháp ứng dụng khoa học, công nghệ. Các giải pháp này được tiến hành đồng thời với biện pháp kỹ thuật sẽ mang lại hiệu quả cao trong công tác phục hồi, nuôi dưỡng và bảo vệ rừng tại khu vực góp phần QLRBV. 4.5.2.1. Giải pháp về cơ chế chính sách Các giải pháp về chính sách sẽ giúp các đơn vị quản lý rừng thúc đẩy được sản xuất kinh doanh, hội nhập được với thị trường quốc tế, đồng thời sẽ giúp các đơn vị quản lý rừng có được những tài liệu, hồ sơ đầy đủ cần thiết khi tham gia cấp CCR. Các chính sách cần quan tâm đến một số vấn đề sau: - Nhà nước giao đất, giao rừng cho đơn vị quản lý rừng phải cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất cho đơn vị đó. - Nghiên cứu vận dụng cơ chế thu hút vốn đầu tư vào phát triển SXKD lâm nghiệp thông qua các hình thức vay vốn tín dụng ưu đãi với lãi xuất thấp, hình thức góp vốn vào SXKD trong một số lĩnh vực tạo giống cây con chất lượng cao, trong chế biến gỗ và lâm sản ngoài gỗ xuất khẩu... 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Ở Việt Nam, rừng tự nhiên là kiểu thảm thực vật rừng rất phổ biến. Rừng tự nhiên có tiềm năng sản xuất cao, có giá trị nhiều mặt và ưu trội hơn kiểu thảm thực vật rừng khác. Trong những năm qua, các nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về rừng tự nhiên. Tuy nhiên, với các công trình nghiên cứu và hướng dẫn kỹ thuật về nuôi dưỡng rừng tự nhiên hầu hết chỉ đề cập tới nuôi dưỡng rừng cho những đối tượng rất cụ thể và ở qui mô hẹp hoặc thiên về lý luận hay mô tả định tính. Những công trình nghiên cứu mang tính định lượng, có tính dự báo vẫn còn ít. Vì vậy, chưa xây dựng được những phương án tác động định hướng có hiệu quả cao và bền vững. Do đó, những nghiên cứu mang tính chất dự báo chiều hướng phát triển của rừng cũng như định hướng phát triển rừng theo mô hình rừng mong muốn là rất cần thiết. Vùng núi phía Bắc là vùng có diện tích rừng lớn. Hiện nay, diện tích đất có rừng của khu vực miền núi phía Bắc vào khoảng 5,6 triệu ha, chiếm khoảng 42% so với tổng diện tích rừng cả nước. Trong đó, diện tích rừng tự nhiên đạt khoảng 4,4 triệu ha, chiếm 41,3% diện tích rừng tự nhiên của cả nước. Là vùng có nhiều tiềm năng về lâm nghiệp, nguồn lao động dồi dào, diện tích đất rừng lớn nhưng người dân địa phương chưa làm giàu được bằng chính nghề rừng. Để góp phần giải quyết những tồn tại trên, luận án “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định giải pháp lâm sinh nhằm phát triển bền vững rừng tự nhiên là rừng sản xuất tại một số tỉnh miền núi phía Bắc” được thực hiện góp phần giải quyết những vấn đề cấp bách trong quản lý rừng tự nhiên ở nước ta. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án * Về khoa học: Bổ sung những thông tin khoa học làm sáng tỏ quy luật cấu trúc và tái sinh của rừng tự nhiên. Đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp lâm sinh nhằm phát triển bền vững rừng tự nhiên là rừng sản xuất tại một số tỉnh miền núi phía Bắc. * Về thực tiễn: Đưa ra các giải pháp kỹ thuật lâm sinh để áp dụng vào thực tiễn sản xuất tại khu vực nghiên cứu và những địa phương có điều kiện tương tự; Đưa ra một số giải pháp hỗ trợ và thúc đẩy quản lý rừng bền vững góp phần bảo vệ, phát triển rừng tự nhiên là rừng sản xuất theo hướng bền vững. 3. Mục tiêu nghiên cứu * Mục tiêu chung: Quản lý bền vững rừng tự nhiên sản xuất trên cơ sở xác định các giải pháp tác động nhằm bảo tồn vốn rừng và nâng cao sản lượng tại một số tỉnh miền núi phía Bắc. * Mục tiêu cụ thể: Xác định được đặc điểm của rừng tự nhiên là rừng sản xuất, đánh giá tác động của chặt nuôi dưỡng đến tăng trưởng trữ lượng của rừng tự nhiên và xác định được một số giải pháp nhằm phát triển bền vững rừng tự nhiên là rừng sản xuất tại khu vực nghiên cứu. 4. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu: Rừng tự nhiên là rừng sản xuất tại 2 tỉnh Hoà Bình và Bắc Giang * Giới hạn nghiên cứu: Do hạn chế về kinh phí cũng như thời gian, luận án chỉ tiến hành nghiên cứu rừng sản xuất tại 2 tỉnh trong số các tỉnh thuộc miền núi phía Bắc là tỉnh Hòa Bình và Bắc Giang. Tại 2 tỉnh này, luận án tập trung nghiên cứu rừng tự nhiên là rừng sản xuất tại Công ty lâm nghiệp Mai Sơn - Bắc Giang và xã Do Nhân - Tân Lạc - Hòa Bình. 2 5. Những đóng góp của luận án - Xác định được đặc điểm cấu trúc, tái sinh và tăng trưởng của rừng tự nhiên nghèo là rừng sản xuất tại tỉnh Hòa Bình và Bắc Giang. - Xác định rõ được các tác động tích cực và tiêu cực của chặt nuôi dưỡng đến tăng trưởng trữ lượng rừng tại khu vực nghiên cứu. - Đã đề xuất được phương án chặt nuôi dưỡng tối ưu trong đó đề cập tới thời gian, số lần chặt, cường độ chặt, đối tượng chặt và thời gian rừng sẽ hoàn thành giai đoạn phục hồi. Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới Trên thế giới, đã có nhiều công trình nghiên cứu về rừng tự nhiên. Tuy nhiên hầu hết các tác giả quan tâm đến các lĩnh vực như: cơ sở sinh thái rừng, mô tả hình thái cấu trúc rừng, cấu trúc rừng chuẩn hay rừng định hướng, sinh trưởng, tăng trưởng và sản lượng rừng... Các quy luật cấu trúc lâm phần đã được mô tả nhiều hơn bằng các mô hình toán học, làm cơ sở đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh cho từng đối tượng và hoàn cảnh cụ thể. G. Baur cũng đã tổng hợp một số hệ thống biện pháp sử dụng phương pháp lâm sinh để xúc tiến tái sinh phục hồi lại rừng trong tác phẩm “Cơ sở sinh thái kinh doanh rừng mưa”. Tuy nhiên, các phương pháp này được xây dựng là do sự nhiệt tình và kinh nghiệm của các nhà lâm sinh nhiệt đới mà chưa có đối chiếu so sánh, cho nên đã có những bài học thất bại ở một số nước. Về chặt nuôi dưỡng rừng: Theo Shen Guofang (2001): chặt nuôi dưỡng rừng còn gọi là “chặt trung gian nuôi dưỡng”. Trong khi rừng chưa thành thục, để tạo điều kiện cho cây gỗ còn lại sinh trưởng phát triển tốt, cần phải chặt bớt một phần cây gỗ. Do thông qua chặt tỉa bớt một phần cây gỗ mà thu được một số lượng gỗ nên gọi là “chặt lợi dụng trung gian”, gọi tắt là “chặt trung gian”. Với các nước có nền lâm nghiệp phát triển như Trung Quốc, Mỹ, Nhật Bản... vấn đề chặt nuôi dưỡng được nhiều người quan tâm. Năm 1950, Trung quốc đã ban hành Quy trình chặt nuôi dưỡng, chủ yếu dựa vào các giai đoạn tuổi của lâm phần từ đó đưa ra nhiệm vụ và quy định thời kỳ chặt và phương pháp chặt. 1.2. Tại Việt Nam Ở Việt Nam, cũng đã có nhiều tác giả quan tâm và nghiên cứu về rừng tự nhiên như: nghiên cứu về cấu trúc rừng của tác giả Thái Văn Trừng (1963, 1970, 1978), Trần Ngũ Phương (1970), Vũ Đình Phương (1987), Nguyễn Văn Hoàn (2011)... Các nghiên cứu định lượng giữa các nhân tố cấu trúc của các tác giả Đồng Sỹ Hiền (1974), Nguyễn Văn Trương (1983), Nguyễn Hải Tuất (1986), Bảo Huy (1993), Trần Văn Con (1991), Trần Xuân Thiệp (1995), Lê Sáu (1996), Trần Cẩm Tú (1999), Đào Công Khanh (1996) Phần lớn các nghiên cứu về cấu trúc rừng nêu trên, nhất là các nghiên cứu sau này của các tác giả Nguyễn Ngọc Lung, Vũ Nhâm (1992) [45], Bảo Huy (1993) [33], Lê Minh Trung (1991) [60], Trần Văn Con, Đào Công Khanh (1996) [46], Lê Sáu (1996) [55], Trần Cẩm Tú (1999) [66] ...đã chú ý đến việc lựa chọn các mô hình lý thuyết thích hợp để mô tả các đặc điểm cấu trúc rừng. Về chặt nuôi dưỡng rừng: Lịch sử phát triển chặt nuôi dưỡng rừng ở Việt Nam còn tương đối non trẻ 19 Như vậy, theo phương pháp này để rừng đạt được trữ lượng như mong muốn, chất lượng rừng là tốt nhất thì cường độ chặt nuôi dưỡng phải tiến hành từ 10%-15% cao hơn so với cường độ chặt nuôi dưỡng đã được thử nghiệm tại một số OTC năm 2008. Với mỗi OTC nghiên cứu ở cả hai địa điểm nghiên cứu, số phương án không phù hợp thường lớn hơn số phương án phù hợp. Nếu cộng các trường hợp lại và làm phép tính, thu được xác suất xuất hiện phương án không phù hợp là 87,8%, còn xác suất xuất hiện phương án phù hợp (gồm cả phương án tối ưu) chỉ đạt 12,2% đối với Do Nhân (Hòa Bình). Đối với Mai Sơn (Bắc Giang) phương án không phù hợp là 86,7%, còn xác suất xuất hiện phương án phù hợp (gồm cả phương án tối ưu) chỉ đạt 13,3%. Đây là một trong những lý do giải thích rằng, trong thực tế số phương án không phù hợp thường được chọn và thực thi nhiều hơn so với số phương án phù hợp. Phương án tốt nhất đều đòi hỏi cường độ chặt nuôi dưỡng ở mức thấp (I = 10% đến 15%) và kỳ giãn cách không quá dài (T = 8 - 16 năm). Số lần chặt biến động từ 1 đến 6 lần. Kết quả này cũng phù hợp với những yêu cầu về mặt lâm sinh trong nuôi dưỡng rừng là: chặt ít, chặt làm nhiều lần, kỳ giãn cách ngắn. Thời gian nuôi dưỡng rừng từ 12 đến 48 năm. Điều này cũng phù hợp với thực tế, vì vốn rừng hiện có còn thấp, tỷ lệ cây xấu và cây phi mục đích nhiều. Với thời gian nuôi rừng như vậy, nên đến thời điểm khai thác chính, rừng sẽ đạt và vượt yêu cầu so với mô hình rừng mong muốn. * So sánh hình thức chặt nuôi dưỡng và không chặt nuôi dưỡng cho thấy Với những OTC có phẩm chất cây tốt ban đầu nhỏ hơn 60% thì số năm cần thiết phải nuôi dưỡng rừng (tn) của hình thức chặt nuôi dưỡng thường lớn hơn hình thức không chặt nuôi dưỡng rừng. Sở dĩ như vậy là vì khi áp dụng hình thức chặt nuôi dưỡng trữ lượng bộ phận cây có phẩm chất xấu sẽ bị loại bỏ, nên thời gian nuôi dưỡng cần dài hơn. Đến lúc cuối trữ lượng lâm phần sẽ đạt được cả về số lượng cũng như chất lượng. Tất cả các OTC khi áp dụng hình thức chặt nuôi dưỡng thì tỷ lệ phần trăm trữ lượng bộ phận cây tốt lúc cuối đều tăng từ 6% đến 47% so với ban đầu. Còn đối với hình thức không chặt nuôi dưỡng, thì đến lúc cuối hầu hết các lâm phần chỉ đạt được trữ lượng về mặt số lượng mà hầu hết là không đạt được về mặt chất lượng (đặc biệt là những lâm phần có phẩm chất cây tốt ban đầu nhỏ hơn 60%). Một số trường hợp tại một số OTC có trữ lượng bộ phận cây tốt ban đầu đạt trên 60% và vốn rừng ban đầu có trữ lượng đạt trên 60m3/ha có thể áp dụng hình thức không chặt nuôi dưỡng (tại Do Nhân - Hòa Bình OTC 02, 06, 07, 08, 11, 17; tại Mai Sơn - Bắc Giang OTC 01, 14, 15, 19). Vì số năm cần thiết để nuôi dưỡng những lô rừng này chênh lệch không nhiều so với hình thức chặt nuôi dưỡng mà phẩm chất trữ lượng bộ phận cây tốt lúc cuối vẫn đảm bảo đạt trên 60%. Tuy nhiên, hình thức này chỉ nên áp dụng khi chủ rừng không có điều kiện để tiến hành xử lý chặt nuôi dưỡng rừng. Vì tiến hành chặt nuôi dưỡng là hình thức tối ưu hơn cả, vì khi trữ lượng bộ phận cây tốt An(%) ≥ 60% như yêu cầu, nếu áp dụng chặt nuôi dưỡng thì đến lúc cuối tỷ lệ phần trăm trữ lượng bộ phận cây tốt sẽ tiệm cận với giá trị tối đa (An(%) ≈ 100%). Lúc này lâm phần rừng sẽ đạt, thậm chí vượt mức yêu cầu cả về số lượng và chất lượng đề ra. 4.5.1.3. Giải pháp cải tạo lớp cây tái sinh và cây bụi thảm tươi kết hợp khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên Hình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất của các OTC chủ yếu là dạng phân bố cụm, một số ít là phân bố ngẫu nhiên, không có phân bố đều. Do đó biện pháp tác động ở đây là điều tiết tổ thành và hình thái 18 Bảng 4.30. Phương án kỹ thuật tối ưu, phù hợp và không phù hợp tại Mai Sơn (Bắc Giang) OTC M0 M0T M0X Số P.A không phù hợp Số P.A phù hợp Phương án tối ưu I K T tn An MQĐ β (m3/ha) (m3/ha) (m3/ha) (%) (lần) (năm) (năm) (%) (m3/ha) 1 60,5 41,0 19,5 68 5 15% 2 16 32 93,9 149 4,67 2 77,4 36,5 41,0 63 10 15% 4 8 32 90,3 133 4,15 3 75,7 28,6 47,1 65 8 15% 5 8 40 85,1 140 3,51 4 66,4 37,6 28,8 64 9 10% 4 8 32 86,3 137 4,28 5 52,3 28,5 23,8 65 8 10% 3 12 36 74,8 120 3,34 6 62,1 14,6 47,4 70 3 15% 6 8 48 62,6 97 2,02 7 64,1 26,9 37,1 64 9 15% 3 12 36 68,4 114 3,16 8 66,0 29,7 36,3 65 8 10% 4 8 32 68,6 108 3,38 9 47,0 19,1 28,0 65 8 10% 6 8 48 76,3 126 2,63 10 85,1 47,6 37,4 58 15 15% 2 12 24 77,5 128 5,35 11 104,7 57,1 47,7 58 15 10% 1 12 12 60,5 98 8,18 12 97,1 37,1 60,0 68 5 15% 3 8 24 62,2 100 4,17 13 101,5 56,4 45,0 57 16 10% 1 12 12 61,8 97 8,09 14 99,0 62,4 36,7 58 15 10% 1 12 12 70,0 107 8,95 15 90,7 60,5 30,2 60 13 10% 1 16 16 74,1 121 7,55 16 102,4 56,3 46,1 57 16 10% 1 12 12 61,1 97 8,08 17 103,2 34,7 68,6 70 3 20% 3 8 24 65,6 94 3,90 18 62,6 27,4 35,2 64 9 15% 2 16 32 60,5 100 3,11 19 106,8 69,7 37,2 62 11 10% 1 12 12 72,4 120 9,99 20 90,2 43,1 47,1 65 8 15% 3 8 24 77,8 116 4,85 Trong đó: M0: trữ lượng rừng trước chặt nuôi dưỡng; M0T: trữ lượng bộ phận cây tốt; M0X: trữ lượng bộ phận cây xấu; I(%): cường độ chặt nuôi dưỡng; K (lần): số lần chặt; T (năm): kỳ giãn cách; tn (năm): số năm cần thiết để nuôi dưỡng rừng; An (%):tỷ lệ cây tốt; MQĐ: trữ lượng rừng quy đổi; β: hệ số so sánh trữ lượng rừng quy đổi. 3 và phần lớn mới chỉ tập trung nghiên cứu để ứng dụng cho chặt nuôi dưỡng ở rừng trồng thuần loại đều tuổi. Mặc dù còn có một số hạn chế nhất định về các phương pháp phân cấp cây và xác định mật độ tối ưu, nhưng những kết quả nghiên cứu bước đầu trong lĩnh vực này đã đóng góp đáng kể cho việc từng bước xây dựng hệ thống các biện pháp kỹ thuật xử lý lâm sinh trong nuôi dưỡng rừng nhiệt đới Việt Nam. Phạm Văn Điển, Phạm Xuân Hoàn (2011) trong nghiên cứu xác định các phương án kỹ thuật nuôi dưỡng rừng tự nhiên đã bổ sung thêm một số công thức xác định các chỉ tiêu kỹ thuật trong chặt nuôi dưỡng rừng tự nhiên hỗn loài khác tuổi. Cụ thể, đã xác định thời gian cần thiết để nuôi dưỡng rừng đạt tới trữ lượng khai thác chính; tính tỷ lệ cây tốt tại thời điểm kết thúc nuôi dưỡng rừng và tính tổng trữ lượng của bộ phận chặt nuôi dưỡng rừng. Đây là những công thức rất hữu ích để giúp cho việc dự báo chiều hướng phát triển của rừng cũng như cho việc định hướng phát triển rừng theo mô hình rừng mong muốn. Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu - Phân loại trạng thái hiện tại của rừng - Đặc điểm cấu trúc quần xã thực vật rừng - Đặc điểm tái sinh rừng - Tác động của chặt nuôi dưỡng đến tăng trưởng trữ lượng của rừng tự nhiên - Đề xuất một số giải pháp nhằm phát triển rừng bền vững tại khu vực nghiên cứu 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Kế thừa và bổ sung số liệu Kế thừa số liệu của đề tài NCKH cấp Bộ: ‘‘Nghiên cứu phương án điều chế rừng tự nhiên lá rộng thường xanh là rừng sản xuất tại vùng núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên’’ do Trần Hữu Viên làm chủ nhiệm đề tài và Phạm Văn Điển làm thư ký khoa học được tiến hành từ năm 2006 đến năm 2012. 2.2.2. Thiết lập hệ thống ô tiêu chuẩn - Lập OTC định vị có diện tích 10.000m2(100m x 100m), ô thứ cấp có diện tích 100m2 (10m x 10m) và ô dạng bản 25m2 (5m x 5m) trong ô định vị theo phương pháp điều tra Lâm học kết hợp với máy GPS xác định tọa độ OTC. 2.2.3. Thu thập các số liệu trên ô tiêu chuẩn 2.2.3.1. Điều tra tầng cây cao Điều tra toàn diện tầng cây cao trong OTC định vị về các chỉ tiêu: - Xác định tên cây từng cá thể theo tên phổ thông và tên địa phương, loài không biết lấy tiêu bản để giám định. - Đo đường kính thân cây ngang ngực (D1.3, cm) cho tất cả cây gỗ có D1.3 > 6cm. - Đường kính tán lá (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. - Chiều cao vút ngọn (Hvn, m), chiều cao dưới cành (Hdc, m) các cây đã đo đường kính, được đo bằng thước đo cao quang học (Blumleise) với độ chính xác đến dm. * Vẽ trắc đồ: Trong mỗi ô tiêu chuẩn, tiến hành vẽ 01 trắc đồ dọc và trắc đồ ngang (phẫu đồ) của rừng theo phương pháp của Richards (1952) trên giấy kẻ ly, tỷ lệ vẽ 1/200. 4 2.5.3.2. Điều tra cây tái sinh Điều tra cây tái sinh được tiến hành trên OTC thứ cấp. Cây tái sinh được điều tra có đường kính D1.3 0,3m. Đánh giá phẩm chất cây tái sinh theo ba cấp: tốt, trung bình và xấu. Tên loài cây (địa phương, phổ thông, khoa học) được xác định bằng phương pháp tra cứu tài liệu và nhờ chuyên gia giám định tiêu bản cây rừng chưa biết tên. 2.2.3.3. Điều tra cây bụi, thảm tươi Điều tra cây bụi thảm tươi được thực hiện trên hệ thống các ODB: + Tên loài được xác định theo tên phổ thông và tên địa phương, loài không biết tên được lấy tiêu bản về giám định. + Chiều cao bình quân Hbq và chiều cao cao nhất của loài được đo bằng thước dây với độ chính xác tới cm. + Đánh giá độ che phủ bình quân/diện tích ODB. 2.2.4. Xử lý số liệu 2.2.4.1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây gỗ * Tổ thành tầng cây cao - Tổ thành tầng cây cao được xác định theo mật độ và tiết diện ngang, đề tài sử dụng phương pháp tính tỷ lệ tổ thành của Daniel Marmillod. * Đặc trưng về mức độ phong phú và đa dạng loài - Mức độ phong phú của loài được đánh giá thông qua các chỉ tiêu định lượng. - Mức độ đa dạng loài: + Hàm số liên kết Shannon - Wiener: + Chỉ số Simpson: * Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che của các trạng thái rừng Độ tàn che: được xác định bằng tỷ số của diện tích hình chiếu tán cây rừng và diện tích bề mặt đất rừng. * Quy luật kết cấu lâm phần Số liệu sau khi chỉnh lý tiến hành lựa chọn một số hàm lý thuyết phù hợp để mô phỏng các quy luật phân bố như sau: + Phân bố giảm, dạng hàm Meyer + Phân bố khoảng cách + Phân bố Weibull + Tương quan Hvn/D1.3 2.2.4.2. Đặc điểm tái sinh rừng * Tổ thành cây tái sinh: Tổ thành loài cây tái sinh được xác định theo tỷ lệ % giữa số lượng cây của một loài nào đó với tổng số cây tái sinh điều tra (trong OTC). * Mối quan hệ giữa tổ thành cây cao và cây tái sinh Mối quan hệ giữa tổ thành cây cao và cây tái sinh được tổng hợp và tính toán theo phương pháp của Sorensen * Mật độ cây tái sinh Mật độ cây tái sinh được xác định theo công thức: 10.000 nN/ha S ´= (2.18) 17 chuẩn là An(%) ≥ 60%. Như vậy, theo hình thức này chỉ đạt được về mặt số lượng nhưng không đạt được về mặt chất lượng. * Chặt nuôi dưỡng rừng Để xác định được thời gian rừng mới đạt được trữ lượng như mong muốn, số lần chặt, khoảng cách giữa hai lần chặt, cường độ chặt. Luận án sử dụng phương pháp của Phạm Văn Điển và Phạm Xuân Hoàn (2011). Với Mn = 150 m3/ha, A’n = 60%. Tốc độ tăng trưởng tương đối của rừng bằng (3,81%/năm tại Hòa Bình và 3,76%/năm tại Bắc Giang) đối với rừng ở giai đoạn có tác động nuôi dưỡng và (2,79%/năm tại Hòa Bình và 2,63%/năm tại Bắc Giang) đối với rừng ở giai đoạn không có tác động nuôi dưỡng. Phương án kỹ thuật tối ưu và phù hợp cho nuôi dưỡng rừng tự nhiên được tổng hợp tại bảng 4.29 và bảng 4.30 Bảng 4.29. Phương án kỹ thuật tối ưu, phù hợp và không phù hợp tại Do Nhân (Hòa Bình) OTC M0 M0T M0X Số P.A không phù hợp Số P.A phù hợp Phương án tối ưu I K T tn An MQĐ β (m3/ha) (m3/ha) (m3/ha) (%) (lần) (năm) (năm) (%) (m3/ha) 1 101,4 58,5 42,9 59 14 10% 2 8 16 71,2 117 7,31 2 62,1 40,5 21,6 66 7 15% 2 16 32 90,2 147 4,60 3 57,4 33,2 24,2 64 9 10% 4 8 32 88,1 121 3,77 4 87,4 38,3 49,1 65 8 15% 2 12 24 60,7 103 4,31 5 78,4 36,6 41,8 63 10 15% 4 8 32 89,4 133 4,17 6 95,1 58,3 36,8 57 16 10% 2 8 16 75,7 117 7,29 7 89,3 59,5 29,8 60 13 10% 1 16 16 74,1 119 7,44 8 68,4 43,0 25,3 63 10 10% 4 8 32 96,0 148 4,64 9 52,5 26,3 26,2 64 9 10% 3 12 36 68,7 111 3,09 10 84,3 41,9 42,4 61 12 10% 3 8 24 68,2 113 4,71 11 73,7 49,1 24,6 63 10 10% 3 8 24 91,4 133 5,52 12 83,9 38,1 45,8 64 9 10% 3 8 24 62,3 103 4,28 13 71,0 21,9 49,1 68 5 15% 5 8 40 69,5 108 2,69 14 66,2 28,4 37,8 66 7 10% 4 8 32 65,4 103 3,23 15 54,1 26,1 28,0 65 8 10% 5 8 40 81,6 128 3,20 16 96,4 39,1 57,3 67 6 15% 3 8 24 66,1 106 4,40 17 56,1 37,4 18,7 68 5 10% 2 16 32 82,3 136 4,26 18 73,5 26,7 46,9 67 6 15% 5 8 40 81,7 131 3,27 19 68,3 32,6 35,7 64 9 10% 4 8 32 72,8 119 3,71 20 83,9 36,0 48,0 68 5 15% 4 8 32 82,1 131 4,09 16 4.5. Đề xuất một số giải pháp nhằm phát triển rừng bền vững tại khu vực nghiên cứu 4.5.1. Nhóm giải pháp kỹ thuật 4.5.1.1. Cơ sở lý luận cho việc chặt nuôi dưỡng rừng Chặt nuôi dưỡng là biện pháp chính để nuôi dưỡng rừng bằng cách chặt bớt đi một số cây rừng, nhằm tạo điều kiện cho những cây tốt được giữ lại sinh trưởng, cải thiện chất lượng gỗ và nâng cao các chức năng có lợi khác của rừng. Dựa trên các lý luận về nuôi dưỡng và chặt nuôi dưỡng rừng tự nhiên, đặt cơ cở cho việc thiết lập các phương án nuôi dưỡng rừng. Các phương án nuôi dưỡng rừng được thiết lập từ tổ hợp các chỉ tiêu kỹ thuật đầu vào như trữ lượng rừng và tỷ lệ cây tốt lúc ban đầu, tốc độ tăng trưởng của rừng, cường độ chặt, số lần chặt, kỳ giãn cách và cấu trúc mong muốn của rừng, nên đảm bảo được cơ sở khoa học và thực tiễn. 4.5.1.2. Đề xuất các biện pháp chặt nuôi dưỡng rừng Luận án đưa ra hai hướng kỹ thuật để so sánh đối chiếu và từ đó với một lô rừng bất kỳ tùy theo mục đích kinh doanh mà chủ rừng có thể lựa chọn cho phù hợp. * Không chặt nuôi dưỡng rừng. Nếu không chặt nuôi dưỡng rừng, để đạt đến trữ lượng mong muốn Mn = 150m3/ha thì số năm cần thiết nuôi dưỡng rừng tn (năm) và chất lượng cây tốt tại năm cuối cùng An (%) được tổng hợp như sau. Bảng 4.28: Số năm cần nuôi dưỡng và tỷ lệ % cây tốt tại thời điểm khai thác rừng OTC Do Nhân (Hòa Bình) Mai Sơn (Bắc Giang) tn (năm) An (%) tn (năm) An (%) 1 14 57,7 33 67,83 2 32 65,2 24 47,12 3 35 57,8 25 37,75 4 20 43,8 30 56,60 5 24 46,7 38 54,52 6 17 61,3 32 23,59 7 19 66,7 31 42,01 8 29 63,0 30 44,99 9 38 50,1 42 40,52 10 21 49,70 21 55,97 11 26 66,67 13 54,49 12 21 45,39 16 38,23 13 27 30,85 14 55,62 14 30 42,91 15 62,98 15 37 48,20 18 66,67 16 16 40,59 14 55,00 17 36 66,67 14 33,57 18 26 36,27 32 43,73 19 29 47,77 12 65,20 20 21 42,84 18 47,77 Kết quả cho thấy, nếu không có tác động chặt nuôi dưỡng rừng, thì số năm cần thiết để rừng đạt được trữ lượng như mong muốn là 14 đến 42 năm. Tuy nhiên, phẩm chất cây tốt lúc cuối An (%) chỉ có (6/20 OTC tại Do Nhân - Hòa Bình chiếm 30% và 4/20 OTC tại Mai Sơn - Bắc Giang chiếm 20%) đạt tiêu 5 Với S là tổng diện tích các ODB điều tra tái sinh (m2) và n là số lượng cây tái sinh điều tra được. * Chất lượng cây tái sinh Tỷ lệ % cây tái sinh tốt, trung bình, xấu được tính theo công thức: nN% 100 N = ´ (2.19) Trong đó: N%: tỷ lệ phần trăm cây tốt, trung bình, xấu n: tổng số cây tốt, trung bình, xấu N: tổng số cây tái sinh * Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao và cấp đường kính - Thống kê số lượng cây tái sinh theo 4 cấp chiều cao: < 0,5m; 0,5-1m; 1-2m 2 - 3m; 3 - 4m; 4 - 5m và trên 5m. Vẽ biểu đồ biểu diễn số lượng cây tái sinh theo cấp chiều cao. - Thống kê số lượng cây tái sinh theo đường kính gốc (Doo cm) theo các cấp: < 2cm, 2 - 4cm, 4 - 6cm. * Xác định hình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất Dùng phương pháp dựa vào tỷ số phương sai và trung bình số cây trên mặt đất. 2.2.4.3. Xác định phương án kỹ thuật tối ưu và phù hợp cho nuôi dưỡng rừng tự nhiên - Tăng trưởng trữ lượng được tính theo công thức: 1M k kZ M M+= - (2.22) Trong đó: ZM: lượng tăng trưởng trữ lượng thường xuyên hàng năm Mk : trữ lượng năm thứ k; Mk + 1 : trữ lượng năm thứ k+1. Trữ lượng m3/ha: M =∑ * *hi*0,45) (2.23) - Xác định phẩm chất cây: + Cây tốt: Gồm cây mục đích có phẩm chất từ trung bình trở lên. Cây có ích, cây bạn có phẩm chất từ trung bình trở lên. + Cây xấu: Gồm cây có phẩm chất xấu và cây phi mục đích (mọi phẩm chất). - Xác định các phương án kỹ thuật trong nuôi dưỡng rừng tự nhiên Sử dụng phương pháp của Phạm Văn Điển và Phạm Xuân Hoàn (2011) để xác định phương án kỹ thuật nuôi dưỡng rừng. Quá trình nuôi dưỡng rừng tự nhiên được mô tả ở hình 2.5. Trong đó, t0 là thời điểm ban đầu (khi điều tra, lập kế hoạch phát triển rừng) với trữ lượng ban đầu là M0 (m3/ha). Khi tính toán, lấy t0 = 0. Tại t0 có trữ lượng của bộ phận cây tốt là MoT và trữ lượng của bộ phận cây xấu là MoX (M0 = MoT + MoX). Điểm cuối của hình 2.5 là thời điểm tn với trữ lượng rừng đạt tiêu chuẩn khai thác là Mn (m3/ha). Thời gian để rừng tăng trữ lượng từ Mo lên Mn là tn năm. T là kỳ giãn cách tính bằng năm. Mo M1 M2 M3 ........ Mk Mn T T T t0 t1 t2 t3 .. tk tn Hình 2.5. Quá trình nuôi dưỡng rừng tự nhiên Giả định những tổ hợp có thể xảy ra của những chỉ tiêu này, sau đó xác định các thông số phản ánh đầu ra của chúng. Tiến hành so sánh đầu ra sẽ xác định được tổ hợp đầu vào tối ưu hoặc phù hợp. 6 Mỗi tổ hợp đầu vào của các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm: cường độ, số lần chặt và kỳ giãn cách trong CND (chỉ tiêu kỹ thuật là nguyên tắc bài cây đã được xác định rõ và nhất quán đối với mọi phương án). Nếu chỉ chặt 1 lần, thì trị số T của tổ hợp đó biểu thị thời điểm CND cần hoàn thành trước thời điểm khai thác là T/2 (năm). Cường độ CND được chia thành các mức: 0, 10, 15, 20 và 25%. Số lần chặt (T) được biểu thị từ: 1, 2, 3, 4, 5, 6 lần. Kỳ giãn cách (K) được chia thành các cấp: 8, 12, 16 năm. Tổng cộng thu được 73 phương án tiềm năng cho mỗi lô rừng bất kỳ (trong đó chỉ có 1 phương án có I = 0). Tại mỗi phương án tiềm năng, tiến hành tính toán các chỉ tiêu đầu ra, gồm: - Số năm cần nuôi dưỡng rừng để rừng đạt tiêu chuẩn khai thác (tn). Trị số tn cần thỏa mãn điều kiện: tn> (K-1)T + T/2 (2.24) + Nếu không CND lần nào, thì: tn(0) ≥ (2.25) + Nếu CND k lần, để M’n(k) ≥ Mn, thì: tn(k) + KT (2.26) - Tỷ lệ cây tốt lúc cuối (An, %). Điều kiện: A’n ≤ An ≤ 100% (2.27) - Tổng trữ lượng quy đổi của rừng (MQĐ, m3/ha), gồm trữ lượng của bộ phận cây tốt và trữ lượng của bộ phận cây xấu tại năm thứ tn (tn của các phương án khác nhau thì khác nhau). Trữ lượng của bộ phận cây xấu được quy đổi bằng 1/10 trữ lượng của bộ phận cây tốt. - Tổng trữ lượng của bộ phận CND (Mcnd(1-K)). Chỉ tiêu này được xem là đã bù đắp vào chi phí nuôi dưỡng rừng, nên không tham gia vào việc tính toán hệ số β. - Tính hệ số β: βi = MQĐ(i)/tn(i). Luận án xây dựng phương án tốt nhất, phương án phù hợp và phương án không phù hợp dựa vào các tiêu chí An(i): tỷ lệ cây tốt lúc cuối (về trữ lượng); An: tỷ lệ cây tốt của mô hình rừng mong muốn; β: hệ số so sánh trữ lượng rừng quy đổi . Luận án sử dụng hai thông số giả định là: Trữ lượng rừng đạt tiêu chuẩn khai thác Mn = 150 m3/ha; Tỷ lệ cây tốt của mô hình rừng mong muốn A’n = 60%. Đến năm khai thác rừng, với tốc độ tăng trưởng của bộ phận cây tốt là PMT và tốc độ tăng trưởng của bộ phận cây xấu là PMX, (PMT + PMX = PM). Nếu không CND, tăng trưởng của bộ phận cây tốt và xấu trong lâm phần được xem là bằng nhau và tỷ lệ phần trăm của chúng ở thời điểm tn cũng bằng với tỷ lệ của chúng ở thời điểm ban đầu: a(0) (%) = (2.28) Trong CND, nếu chặt bỏ cây xấu, giữ lại cây tốt, thì ngay sau lần chặt thứ nhất, tỷ lệ cây tốt được tính theo công thức (20) và a(1) ổn định đến lần CND kế tiếp: a(1) (%) = (2.29) a(1) (%) = (2.30) Khái quát hóa, ta có: 15 Bảng 4.26: Cường độ chặt nuôi dưỡng đã thử nghiệm tại Do Nhân (Hòa Bình) và Mai Sơn (Bắc Giang) năm 2008 Hòa Bình OTC 2 3 4 5 6 7 9 10 12 16 20 TB I (%) 6,2 15,8 12,8 10,5 2,5 3,9 1,9 7,7 6,4 7,0 3,1 7,1 Bắc Giang OTC 10 11 14 15 16 19 20 TB I (%) 7,49 4,44 4,93 7,81 4,11 5,21 7,77 6,0 * Tác động của chặt nuôi dưỡng đến tăng trưởng trữ lượng của rừng tự nhiên Nghiên cứu cho thấy: Lượng tăng trưởng bình quân hàng năm về trữ lượng sau chặt nuôi dưỡng tại hai Do Nhân (Hòa Bình) và Mai Sơn (Bắc Giang) đều cao hơn lượng tăng trưởng hàng năm về trữ lượng trước chặt nuôi dưỡng cụ thể: tại Do Nhân (Hòa Bình): ZM0 = 2,79 (m3/ha/năm); ZM1=3,81(m3/ha/năm), tại Mai Sơn (Bắc Giang): ZM0=2,63 (m3/ha/năm) ZM1=3,76 (m3/ha/năm). Chặt nuôi dưỡng có tác động tích cực với một số lô, nhưng lại có tác động tiêu cực với một số lô thể hiện ở một số ô tiêu chuẩn: lượng tăng trưởng bình quân hàng năm (2008-2010) sau khi chặt nuôi dưỡng thấp hơn so với trước khi chặt nuôi dưỡng (2006-2008), nhưng chất lượng của rừng được nâng cao. Có thể nói tác động của chặt nuôi dưỡng tùy thuộc vào đặc điểm của từng lô rừng và cường độ chặt nuôi dưỡng đã áp dụng. * Mối quan hệ giữa lượng tăng trưởng với trữ lượng trước và sau khi chặt Luận án đã lựa chọn được phương trình tốt nhất thể hiện mối quan giữa các nhân tố cụ thể như sau: + Quan hệ ZM1 với M0 (trữ lượng trước khi chặt): Tại Do Nhân (Hòa Bình): ZM1= -21,79+0,778*M0- 0,006*M02 với hệ số xác định R2=0,662; tại Mai Sơn (Bắc Giang): ZM1= 158,196 -3,374*M0+0,018*M02 với hệ số xác định R2=0,414 + Quan hệ ZM1 với M1 (trữ lượng sau khi chặt): Tại Do Nhân (Hòa Bình): ZM1= -31,56+1,029*M1- 0,007 *M12 với hệ số xác định R2=0,726; tại Mai Sơn (Bắc Giang): ZM1= 141,58-2,953*M1 - 0,016*M12 với hệ số xác định R2=0,410 * Mối quan hệ giữa lượng tăng trưởng với cường độ chặt. Phương trình thể hiện mối quan hệ giữa cường độ chặt nuôi dưỡng và lượng tăng trưởng thường xuyên hàng năm về trữ lượng như sau: Tại Do Nhân (Hòa Bình): ZM1= - 0,406 + 1,273I - 0,085I2 + 0,002I3 với R2=0,845 Tại Mai Sơn (Bắc Giang): ZM1= - 5,814 +0,988I2 -0,109I3 với R2=0,783 Kết quả trên cho thấy mối quan hệ giữa cường độ chặt nuôi dưỡng và lượng tăng trưởng thường xuyên hàng năm về trữ lượng ở mức chặt (R2=0,845 tại Hòa Bình và R2=0,783 tại Bắc Giang). Các tham số a0, a1, a2, a3 trong phương trình thực sự tồn tại. Nhận xét chung: Chặt nuôi dưỡng tại một số ô tiêu chuẩn của Do Nhân (Hòa Bình) và Mai Sơn (Bắc Giang) với cường độ chặt nuôi dưỡng thấp (trung bình 7,1% tại Hòa Bình, 6,0% tại Bắc Giang) đã góp phần loại bỏ những cây có phẩm chất xấu, phi mục đích ra khỏi tổ thành loài của lâm phần rừng, tạo điều kiện cho cây rừng mục đích sinh trưởng và phát triển tốt. Đồng thời góp phần biến đổi chất lượng rừng theo hướng mong muốn của con người. Tuy nhiên, chặt nuôi dưỡng có tác động tích cực với một số lô và có tác động tiêu cực với một số lô là do chưa xác định được các chỉ tiêu kỹ thuật phù hợp. Mặt khác, chưa xác định được phải mất thời gian bao lâu rừng mới đạt được trữ lượng như mong muốn, phải chặt bao nhiêu lần, khoảng cách giữa hai lần chặt là bao nhiêu. 14 4.3.3. Mối liên hệ giữa tổ thành tầng cây cao và tầng cây tái sinh Luận án sử dụng công thức 2.18 để xác định chỉ số mức độ tương đồng giữa tầng cây cao và tầng cây tái sinh, kết quả được tổng hợp tại bảng 4.24. Bảng 4.24: Mức độ tương đồng giữa tầng cây cao và tầng cây tái sinh OTC Do Nhân (Hòa Bình) Mai Sơn (Bắc Giang) QS Kết luận QS Kết luận 1 0,5641 Ngẫu nhiên 0,5122 Ngẫu nhiên 2 0,4706 Ngẫu nhiên 0,5333 Ngẫu nhiên 3 0,6857 Ngẫu nhiên 0,6053 Ngẫu nhiên 4 0,5517 Ngẫu nhiên 0,6415 Ngẫu nhiên 5 0,7143 Quan hệ chặt 0,5902 Ngẫu nhiên 6 0,4898 Ngẫu nhiên 0,5763 Ngẫu nhiên 7 0,6207 Ngẫu nhiên 0,5846 Ngẫu nhiên 8 0,6667 Ngẫu nhiên 0,6557 Ngẫu nhiên 9 0,6875 Ngẫu nhiên 0,6364 Ngẫu nhiên 10 0,7463 Quan hệ chặt 0,4516 Ngẫu nhiên 11 0,5714 Ngẫu nhiên 0,5517 Ngẫu nhiên 12 0,5417 Ngẫu nhiên 0,4590 Ngẫu nhiên 13 0,7077 Quan hệ chặt 0,4615 Ngẫu nhiên 14 0,7368 Quan hệ chặt 0,5846 Ngẫu nhiên 15 0,8000 Quan hệ chặt 0,4583 Ngẫu nhiên 16 0,6000 Ngẫu nhiên 0,6000 Ngẫu nhiên 17 0,6377 Ngẫu nhiên 0,6316 Ngẫu nhiên 18 0,6667 Ngẫu nhiên 0,6563 Ngẫu nhiên 19 0,5818 Ngẫu nhiên 0,6557 Ngẫu nhiên 20 0,7907 Quan hệ chặt 0,7500 Quan hệ chặt Kết quả tính toán cho thấy, phần lớn giá trị QS <0,7 giữa tổ thành tầng cây cao và tầng cây tái sinh hầu hết có quan hệ ngẫu nhiên. Tức là hầu hết các ô tiêu chuẩn có cây tái sinh ngẫu nhiên dưới tán rừng. Tại Do Nhân (Hòa Bình) chỉ có 6/20 ô tiêu chuẩn chiếm 30% có quan hệ chặt. Tại Mai Sơn (Bắc Giang) chỉ có 1/20 ô tiêu chuẩn chiếm 5% có quan hệ chặt. Ngoài các loài cùng tham gia công thức tổ thành thì tầng cây tái sinh còn xuất hiện một số loài mới so với tầng cây mẹ. Sự xuất hiện loài mới ở tầng cây tái sinh góp phần tạo nên sự đa dạng về thành phần loài cây. Giữa lớp cây tái sinh và tầng cây cao luôn tồn tại mối quan hệ nhân quả, nghĩa là tổ thành cây tầng trên ảnh hưởng trước tiên tới tái sinh phía dưới. 4.4. Tác động của chặt nuôi dưỡng đến tăng trưởng trữ lượng của rừng tự nhiên * Kỹ thuật chặt nuôi dưỡng đã tiến hành thử nghiệm tại Do Nhân (Hòa Bình) và Mai Sơn (Bắc Giang) năm 2008: Đơn vị đã tiến hành chặt nuôi dưỡng rừng tại một số ô tiêu chuẩn với cường độ chặt thấp, hầu hết cường độ chặt nuôi dưỡng đều nhỏ hơn 10%, thậm chí tại một số OTC cường độ chặt nuôi dưỡng được xác định còn nhỏ hơn 5%. Cường độ chặt tính theo trữ lượng được tổng hợp tại bảng 4.26 như sau. 7 a(k) (%) = (2.31) Điều kiện là a(k) ≤ 100%. Nếu tỷ lệ cây tốt đã đạt tối đa mà vẫn tiếp tục CND (trong trường hợp trữ lượng rừng chưa đạt yêu cầu), thì nguyên tắc bài cây sẽ là chặt bớt cây tốt có kích thước nhỏ một cách có chọn lọc. Luận án xác định cường độ chặt nuôi dưỡng theo trữ lượng như sau: I(%) = M m x 100 (%). (2.32) Trong đó: I(%): là cường độ chặt tính theo trữ lượng; m: là trữ lượng gỗ mỗi lần chặt nuôi dưỡng; M: trữ lượng của lâm phần. Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1. Phân loại trạng thái hiện tại của rừng Luận án vận dụng Quy định tiêu chí xác định và phân loại rừng theo Thông tư số 34/2009/TT- BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn xác định chỉ tiêu định lượng cho các trạng thái rừng và phân loại rừng. Phẩm chất của rừng được xác định theo trữ lượng bộ phận cây tốt và bộ phận cây xấu. Kết quả phân loại cho thấy, rừng tại khu vực nghiên cứu đã qua tác động, nên cấu trúc rừng có nhiều biểu hiện bất hợp lý. Trạng thái rừng hầu hết đều ở trạng thái rừng nghèo (trữ lượng <100m3 /ha). Trữ lượng bộ phận cây tốt đạt trên 60%, chiếm tỷ lệ thấp tại các OTC nghiên cứu. Do bị khai thác chọn nhiều lần, tầng rừng đã bị phá vỡ, cấu trúc không còn ổn định, một số loài cây ưa sáng phát triển mạnh, dây leo, bụi rậm xâm chiếm nhiều đã làm ảnh hưởng tới tình hình sinh trưởng và tái sinh rừng. 4.2. Đặc điểm cấu trúc quần xã thực vật rừng 4.2.1. Cấu trúc tổ thành tầng cây cao Luận án biểu thị công thức tổ thành theo tỷ lệ số cây và tỷ lệ tiết diện ngang (IV%). Từ số liệu điều tra, luận án đã xác định những loài cây cần được phát triển và những loài cần hạn chế số lượng tại khu vực nghiên cứu. Để xác định rõ hơn mức độ tham gia vào tổ thành tầng cây gỗ, luận án đã thống kê hệ số tổ thành của tất cả các loài có IV%>5% và IV% của 3 loài chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các công thức tổ thành của từng ô tiêu chuẩn. Kết quả cho thấy, 85% số ô tiêu chuẩn có tổng hệ số tổ thành của các loài tham gia công thức tổ thành có tổng giá trị ∑IV%≥50%. Điều đó có nghĩa là các loài tham gia vào công thức tổ thành này đã hợp nhóm loài cây ưu thế. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Tại Hòa Bình: Số loài tham gia vào công thức tổ thành tầng cây cao trong các ô tiêu chuẩn dao động từ 14-40 loài. Số loài tham gia vào công thức tổ thành chính từ 3-8 loài. Có từ 1-8 loài tham gia vào nhóm loài cây ưu thế. Các loài ưu thế ở chủ yếu là: Sồi, Dẻ, Nanh chuột, Chẹo,... các loài cây có IV% ≥ 5% chiếm 8 từ 45% - 77,0% tổng số loài điều tra. Thành phần loài cây ưu thế tham gia vào công thức tổ thành ít biến động qua các năm. Các loài cây ưu thế tham gia vào công thức tổ thành ngoài các loài cây mục đích được xác định như: Dẻ, Chẹo tía... còn xuất hiện những cây phi mục đích chiếm tỷ lệ lớn trong công thức tổ thành như: Chẩn, Mạy tèo, Ràng ràng... cần phải được loại bỏ. Tại Bắc Giang: Số loài tham gia vào công thức tổ thành trong các ô tiêu chuẩn dao động từ 29-52 loài. Số loài tham gia vào công thức tổ thành chính từ 3-10 loài. Có từ 3-8 loài tham gia vào nhóm loài cây ưu thế. Các loài ưu thế ở đây chủ yếu là: Ràng ràng, Lim xanh, Dẻ, Trâm, Giác ngựa, Bọ ngứa,... các loài cây có IV% ≥ 5% chiếm từ 39,9% - 53,6,0% tổng số loài điều tra. Thành phần loài cây ưu thế tham gia vào công thức tổ thành ít biến động qua các năm. Số loài cây ưu thế tham gia vào công thức tổ thành ngoài các loài cây mục đích được xác định như: Dẻ, Lim xanh, Hà nu... còn xuất hiện những cây phi mục đích chiếm tỷ lệ lớn trong công thức tổ thành như: Máu chó, Thành ngạnh, Ràng ràng... cần phải được loại bỏ. 4.2.2. Mức độ đa dạng và phong phú tầng cây cao 4.2.2.1. Chỉ số phong phú của loài Kết quả nghiên cứu Chỉ số phong phú loài cho thấy: Chỉ số R từ 1,61 đến 1,79 (đối với tỉnh Hòa Bình) và chỉ số R từ 1,98 đến 2,39 (đối với tỉnh Bắc Giang). Diễn biến theo năm, càng về sau thì mức độ phong phú về loài càng cao. Đặc biệt tại OTC 01 của tỉnh Bắc Giang đạt chỉ số R cao nhất là 2,92 vào năm 2012. Bắc Giang có chỉ số R cao hơn so với Hòa Bình. Theo điều tra cho thấy tại Hòa Bình có 127 loài và tại Bắc Giang là 136 loài tham gia vào cấu trúc tầng cây cao. Trong đó, loài Sồi, Trâm chiếm số lượng cá thể nhiều nhất. Do đó tỉnh Bắc Giang có mức độ phong phú về loài cao hơn so với tỉnh Hòa Bình. Kết quả này phần nào đã phản ánh được sự khác biệt về điều kiện môi trường sống và mức độ tác động đến tầng cây gỗ trong quần xã thực vật ở rừng tự nhiên. 4.2.2.2. Mức độ đa dạng của loài (hàm số Shannon - Wiener) Tính toán mức độ đa dạng cây gỗ cho thấy, tại hai địa điểm nghiên cứu có sự khác biệt về mức độ đa dạng. Trong đó, Bắc Giang có giá trị về mức độ đa dạng của loài lớn hơn so với Hòa Bình. H có giá trị lớn nhất là H = 3,55 và H có giá trị nhỏ nhất là H = 1,56. Vì, hàm số liên kết Shannon - Wiener phụ thuộc vào mức độ ưu thế của một số loài trong quần xã (hàm số này phụ thuộc vào dung lượng mẫu, nếu quần xã đã hình thành nhóm loài cây ưu thế thì thường số lượng cá thể ở nhóm loài cây này là rất lớn, có thể chiếm tới 1/3 số lượng cá thể trong quần xã thực vật rừng, do đó hàm số Shannon - Wiener phụ thuộc vào sự ưu thế của một vài loài trong quần xã). Điều này cho thấy trong quá trình rừng phục hồi, chưa có những biện pháp lâm sinh phù hợp điều chỉnh tổ thành loài cây, dẫn đến những loài có giá trị không có cơ hội phát triển, những loài ưu thế lại là những loài ít giá trị. 4.2.2.3. Chỉ số Simpson Chỉ số Simpson của các OTC tại khu vực nghiên cứu đều có D2 lớn hơn D1. Chỉ số D1 và D2 tại Bắc Giang là cao nhất, chứng tỏ quần xã thực vật rừng tại đây đa dạng, có sự tham gia của nhiều loài cây và số lượng cá thể trong một loài là khá đồng đều. Tại Hòa Bình, chỉ số D1 và D2 thấp hơn, thậm chí tại ô tiêu chuẩn 14 chỉ số này chỉ đạt 0,58. Điều này cho thấy trạng thái rừng gỗ ở đây kém đa dạng, số lượng cá thể ít. 4.2.2.4. So sánh mức độ đa dạng cây gỗ giữa hai quần xã Luận án tiến hành so sánh mức độ đa dạng cây gỗ giữa hai địa điểm nghiên cứu. Kết quả cụ thể được tổng hợp tại bảng 4.11: 13 4.3. Đặc điểm tái sinh rừng 4.3.1. Tổ thành tầng cây tái sinh Kết quả nghiên cứu cho thấy, tổ thành loài cây tái sinh rất đa dạng, số loài cây tái sinh biến động từ 11 - 41 loài. Tại Do Nhân (Hòa Bình): Loài cây tái sinh chủ yếu bao gồm: Dẻ, Chẹo tía, Sồi, Trám trắng, Nanh chuột, Ràng ràng. Tại Mai Sơn (Bắc Giang): Loài cây tái sinh chủ yếu: Lim xanh, Táu gù, Dẻ, Dè, Ràng ràng, Trâm. Ngoài các loài cùng tham gia vào công thức tổ thành tầng cây cao và tầng cây tái sinh còn xuất hiện những loài mới. Sự xuất hiện loài mới ở tầng cây tái sinh góp phần tạo nên sự đa dạng về thành phần loài cây. 4.3.2. Các chỉ tiêu đánh giá tái sinh rừng 4.3.2.1. Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh Chất lượng cây tái sinh: Tỷ lệ cây tốt biến động từ 44,06% đến 62,3%, cây trung bình từ 28,59% đến 59,10% và cây xấu từ 0,36% đến 9,43%. Điều này cho thấy phần lớn cây tái sinh có chất lượng tốt và trung bình, đó là một thuận lợi cho quá trình phục hồi rừng bằng tái sinh tự nhiên. Nguồn gốc cây tái sinh từ hạt chiếm từ 92,37% đến 100% cho thấy cả hai địa điểm nghiên cứu đều có nguồn gốc cây tái sinh chủ yếu từ hạt. Đây là điều kiện thuận lợi cho quá trình phục hồi rừng tự nhiên cũng như việc kinh doanh và đáp ứng được yêu cầu phòng hộ tại khu vực nghiên cứu. 4.3.2.2. Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao và cấp đường kính Số lượng cây tái sinh giảm khi chiều cao tăng lên. Số cây tái sinh ở các cỡ chiều cao < 0,5 đến 1m chiếm tỷ lệ lớn nhất, sau đó giảm dần. Sở dĩ có hiện tượng này là do trong quá trình phát triển, cây tái sinh chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố, như độ tàn che, cây mẹ gieo giống, cây bụi thảm tươi. Mật độ cây tái sinh ở các cỡ đường kính có sự biến động theo hướng giảm dần khi cỡ đường kính tăng lên. 4.3.2.3. Mật độ cây tái sinh và cây tái sinh triển vọng Kết quả nghiên cứu cho thấy tại Do Nhân (Hòa Bình): Mật độ cây tái sinh biến động từ 3.275-4.580 cây/ha, trong đó mật độ cây tái sinh có triển vọng biến động trong khoảng 1.060 - 1.325 cây/ha (chiếm trên 29% đến 32% tổng số cây tái sinh). Tại Mai Sơn (Bắc Giang): Mật độ cây tái sinh biến động từ 2.986-4.494 cây/ha, trong đó mật độ cây tái sinh có triển vọng biến động trong khoảng 1.002 - 1.491 cây/ha (chiếm trên 27% đến 34% tổng số cây tái sinh). Như vậy, mật độ cây tái sinh triển vọng đều lớn hơn 1.000 cây/ha.Với mật độ này, nếu điều kiện môi trường thuận lợi thì số cây này có thể tham gia vào tầng tán chính tạo thành rừng trong tương lai và có thể đảm bảo được khả năng tái sinh tự nhiên của rừng. Đồng thời số cây triển vọng tăng dần qua từng năm, điều đó chứng tỏ khả năng tái sinh tại các khu vực nghiên cứu đều rất tốt, qua đó có thể thấy được công tác phục hồi rừng có tiến triển tốt. 4.3.2.4. Hình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất Hình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất của các ô tiêu chuẩn chủ yếu là dạng phân bố cụm, một số ít là phân bố ngẫu nhiên, không có phân bố đều. Điều này chứng tỏ quá trình khai thác trước đây chưa hợp lý, đã tạo ra nhiều khoảng trống trong rừng, tạo điều kiện cho cây tái sinh mọc theo cụm. 12 tại. Điều này đã chứng tỏ mối quan hệ chặt chẽ giữa hai đại lượng Hvn và D1.3. Nó cũng khẳng định rằng quy luật sinh trưởng của các nhân tố điều tra trong lâm phần luôn ảnh hưởng qua lại với nhau. Kết quả mô phỏng cho thấy, khi D1.3 tăng thì Hvn cũng tăng, nhưng khi đạt đến một chiều cao nhất định nào đó khi D1.3 tăng lên thì Hvn sẽ tăng chậm. Được thể hiện ở hình 4.10 dưới đây: OTC 07- Do Nhân (Hòa Bình) OTC 10- Mai Sơn (Bắc Giang) Hình 4.10: Mô phỏng tương quan Hvn/D1.3 4.2.4.5. Động thái N/D1.3 Nghiên cứu động thái N/D1.3 cho thấy, đã có sự biến đổi các cây trong cỡ kính này lên cỡ kính khác, nhưng sự biến đổi không đồng đều như sau: Tại Do Nhân (Hòa Bình) cỡ kính 6 - 10cm năm 2006 có 84 cây, đến năm 2012 là 112 cây. Tại Mai Sơn (Bắc Giang) cỡ kính 6 - 10cm năm 2006 có 85 cây, đến năm 2012 chỉ còn là 53 cây. Tương tự với các OTC khác, ở hai địa điểm nghiên cứu có sự biến động của các cây ở từng cấp kính, tuy nhiên sự biến động đó không đều nhau trong các ô cũng như giữa hai địa điểm nghiên cứu. Phân bố N/D1.3 từ năm 2006 - 2012 đều có dạng phân bố giảm, phân bố giảm này có dạng hàm Meyer. Kết quả này cho thấy: Nếu xét theo thời gian năm năm liên tiếp thì phân bố N/D1.3 không bị thay đổi đáng kể. Số cây ở các cỡ kính cuối (D1.3>36cm) thường không có sự biến đổi nhiều qua các lần nghiên cứu, cho thấy khi đạt cỡ kính này cây sẽ tăng trưởng chậm về đường kính. Đây là cơ sở để xác định cỡ kính cần được khai thác chọn thô trong kinh doanh rừng. Kết quả nghiên cứu trên ô tiêu chuẩn 20 tại Do Nhân (Hòa Bình) và Mai Sơn (Bắc Giang) được thể hiện tại hình 4.11 dưới đây: Do Nhân (Hòa Bình) Mai Sơn (Bắc Giang) Hình 4.11. Phân bố N/D OTC 20 tại Do Nhân (Hòa Bình) và Mai Sơn (Bắc Giang) 9 Bảng 4.11. Kết quả so sánh mức độ đa dạng cây gỗ giữa 2 địa điểm nghiên cứu Năm Địa điểm Hi D(Hi) Ttính T05(k) Kết luận 2006 Hòa Bình 2,2644 0,0059 7,382 1,9643 H- Bắc Giang 2,9613 0,003 2008 Hòa Bình 2,2551 0,006 8,5646 1,9646 H- Bắc Giang 3,0479 0,0026 2010 Hòa Bình 2,2578 0,006 7,8659 1,9644 H- Bắc Giang 3,0117 0,0032 2012 Hòa Bình 2,3606 0,0077 10,7690 1,9659 H- Bắc Giang 3,4118 0,0018 Kết quả ở bảng 4.11 cho giá trị ttính> t05(k). Điều đó có nghĩa là mức độ đa dạng loài của tầng cây gỗ có sự khác biệt giữa hai địa điểm nghiên cứu. Căn cứ vào giá trị của H ở bảng cho thấy tại Mai Sơn (Bắc Giang) có mức độ đa dạng cây gỗ cao hơn tại Do Nhân (Hòa Bình). Mức độ đa dạng cao thể hiện sự ổn định của quần xã thực vật rừng, đồng thời tính ổn định, bền vững trong quá trình kinh doanh lợi dụng rừng được nâng cao. 4.2.2.5.Quan hệ giữa một số chỉ số đa dạng tầng cây gỗ * Quan hệ giữa chỉ số phong phú loài với số loài Quan hệ R/m của các ô tiêu chuẩn được mô tả bằng phương trình: Do Nhân (Hòa Bình): R=0,04*m1,136 Mai Sơn (Bắc Giang): R=0,284*m0.536 Phương trình trên được tính từ 66 cặp giá trị R/m và có hệ số xác định R2 = 0,942 (Do Nhân - Hòa Bình) và R2 = 0,573 (Mai Sơn - Bắc Giang). * Quan hệ giữa chỉ số đa dạng H với số loài Quan hệ H/m ở các OTC được mô tả bằng phương trình: Do Nhân (Hòa Bình): H= -0,7275+1,5568*ln(m) Mai Sơn (Bắc Giang): H= 0,277+0,755*ln(m) Phương trình trên có hệ số xác định R2 = 0,831 (Do Nhân - Hòa Bình) và R2 = 0,6211 (Mai Sơn - Bắc Giang). * Quan hệ giữa chỉ số đa dạng H với chỉ số phong phú loài R Quan hệ H/R được xác lập theo phương trình: Do Nhân (Hòa Bình): H= 1,7762+1.2177*ln(R) Mai Sơn (Bắc Giang): H= 2.5437+0,7126*ln(R) Phương trình có hệ số xác định R2 = 0,7700 (Do Nhân - Hòa Bình) và R2 = 0,5358 (Mai Sơn - Bắc Giang). * Quan hệ chỉ số Simpson D1 với chỉ số đa dạng H Quan hệ giữa chỉ số Simpson D1 với chỉ số đa dạng H được minh họa ở hình 4 và được biểu thị bởi phương trình: 10 Do Nhân (Hòa Bình): D1 = 0,2615 + 0,2982*H - 0,0263*H2 Mai Sơn (Bắc Giang): D1 = 0,0965 + 0,4687*H - 0,0638*H2 Hệ số xác định R2 = 0,8724 (Do Nhân - Hòa Bình) và R2 = 0,8633 (Mai Sơn - Bắc Giang). Với quan hệ chặt như vậy, có thể suy diễn D1 từ H và ngược lại. Kết quả nghiên cứu cho thấy tại Mai Sơn (Bắc Giang) sự đa dạng và phong phú của tầng cây gỗ cao hơn so với Do Nhân (Hòa Bình). Tuy nhiên, xét trong công thức tổ thành, mặc dù Do Nhân (Hòa Bình) có sự đa dạng và phong phú về loài kém hơn so với Mai Sơn (Bắc Giang) nhưng số lượng cá thể lại tập trung nhiều ở một số loài ưu thế, có những ô tiêu chuẩn chỉ cần xuất hiện 2 loài đã tạo nên một quần hợp thực vật ưu thế có ∑IV%≥50%. Tại Mai Sơn (Bắc Giang), số lượng cá thể lại phân bố rải rác trong tất cả các loài mà ít tập trung vào một số loài nào đó. Để hình thành nên một quần hợp thực vật ưu thế có ∑IV%≥50% phải có rất nhiều loài tham gia, thậm chí một số ô tiêu chuẩn không xuất hiện nhóm loài cây ưu thế khiến quần xã thực vật này thiếu tính ổn định. 4.2.3. Các chỉ tiêu cấu trúc tán rừng Nghiên cứu các chỉ tiêu cấu trúc tán rừng là độ tàn che (TC), chỉ số diện tích tán lá (Cai) cho thấy: Tại khu vực nghiên cứu, rừng ở trạng thái nghèo về trữ lượng, phá vỡ kết cấu tầng thứ, độ tàn che thấp. Tầng cây cao bao gồm 2 tầng chính, tầng trên chỉ còn lại những loài cây cong queo, sâu bệnh, phẩm chất kém nhưng không nhiều. Tầng dưới chủ yếu là những loài cây chịu bóng, những cây phục hồi từ lớp cây tái sinh. Tuy nhiên số liệu điều tra cho thấy, sau một thời gian dài bị chặt quá mức, rừng đã có sự hồi phục. Chỉ số diện tích tán ở cả ba trạng thái đều không cao, điều này chứng tỏ mức độ giao tán chưa nhiều. Đối với rừng trồng thuần loài đều tuổi, sự giao tán sẽ là một trong những căn cứ để giảm bớt mật độ. Nhưng đối với rừng tự nhiên hỗn loài khác tuổi thì vấn đề này còn phải xem xét, bởi sự giao tán ở rừng tự nhiên hỗn loài khác tuổi còn thể hiện mức độ tận dụng điều kiện lập địa. Khi sự giao tán (thậm chí lọt tán nhiều) càng chứng tỏ sự hình thành tầng tán là rõ nét. Đây chính là lí do mà tầng tán của các trạng thái rừng tại địa bàn nghiên cứu còn chưa rõ ràng hoàn toàn và có độ tàn che không lớn. 4.2.4. Quy luật kết cấu lâm phần 4.2.4.1. Phân bố N/D1.3 Tổng hợp kết quả xác lập phân bố N/D1.3 thực nghiệm của 40 ô tiêu chuẩn tại khu vực nghiên cứu cho thấy: phân bố N/D1.3 hầu hết có dạng lệch trái, luận án sử dụng hàm Weibull để mô phỏng phân bố N/D1.3. Phân bố thực nghiệm và phân bố lý thuyết được minh họa tại hình 4.7 Hình 4.7: Phân bố N/D1.3 11 Tại khu vực nghiên cứu có cấu trúc còn tính trật tự, nhưng đã bị xáo trộn ở mức trung bình. Điều này phù hợp với thực trạng khu rừng tự nhiên hỗn loài ít bị tác động. Nhìn chung, trạng thái rừng có cấu trúc N/D1.3 theo hướng giảm dần, đây là điều kiện đảm bảo sự kế tục liên tiếp của các thế hệ cây rừng, góp phần tạo nên sự cân bằng, ổn định về sản lượng và chất lượng của rừng. 4.2.4.2. Phân bố N/ Hvn Nhìn vào biểu đồ phân bố N/ Hvn cho thấy, phân bố số cây theo chiều cao trên các ô tiêu chuẩn tại khu vực nghiên cứu thường có dạng đỉnh lệch trái (giá trị α < 3). Luận án dùng hàm Weibull mô phỏng phân bố N/Hvn, phân bố thực nghiệm và phân bố lý thuyết, kết quả mô phỏng cho thấy phân bố N/Hvn thấy phân bố số cây theo cấp chiều cao chủ yếu tập trung ở cỡ chiều cao 10 - 16 m và có dạng lệch trái. Hình 4.8: Phân bố N/Hvn 4.2.4.3. Phân bố Nloài/D1.3 Trên cơ sở số liệu thu thập được, tiến hành chỉnh lý số lượt loài theo cỡ đường kính 4cm. Kết quả cho thấy, phân bố Nloài/D1.3 có dạng phân bố giảm, hàm Meyer mô phỏng tốt dạng phân bố này. Nhìn chung, số loài giảm dần khi cỡ kính tăng lên. Số loài tập trung nhiều nhất ở cỡ đường kính 8-16cm. Số loài biến động trong các năm khá phức tạp. Hình ảnh trực quan về quy luật phân bố này được thể hiện tại hình 4.9. Do Nhân (Hòa Bình) Mai Sơn (Bắc Giang) Hình 4.9: Phân bố Nloài/D1.3 4.2.4.4.Tương quan Hvn /D1.3 Luận án sử dụng phương trình toán học Logarithmic (Hvn = a+b*log(D1.3) để mô phỏng tương quan Hvn/D1.3. Kết quả nghiên cứu cho thấy, mối tương quan giữa Hvn với D1.3 trong các OTC ở mức tương quan vừa phải đến tương quan chặt (0,3554 đến 0,7971). Các tham số a, b trong tổng thể thực sự tồn