Nguyễn Thị Thu Hiền: Cấu trúc, mô hình tăng trưởng rừng lá rộng tự nhiên Bắc VN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NGUYỄN THỊ THU HIỀN NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TĂNG TRƢỞNG ĐƢỜNG KÍNH RỪNG TỰ NHIÊN LÁ RỘNG THƢỜNG XANH MỘT SỐ KHU RỪNG ĐẶC DỤNG MIỀN BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP THÁI NGUYÊN - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NGUYỄN THỊ THU HIỀN NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TĂNG TRƢỞNG ĐƢỜNG KÍNH RỪNG TỰ NHIÊN LÁ RỘNG THƢỜNG XANH MỘT SỐ KHU RỪNG ĐẶC DỤNG MIỀN BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Lâm sinh Mã số: 62.05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. TRẦN THỊ THU HÀ THÁI NGUYÊN - 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS Trần Văn Con và PGS.TS Trần Thị Thu Hà. Một số kết quả cùng cộng tác với các đồng tác giả. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực, một phần đã đƣợc công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành với sự đồng ý và cho phép của các đồng tác giả.

Phần còn lại chƣa đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi trích dẫn đều ghi rõ nguồn gốc. Thái Nguyên, ngày 05 tháng 9 năm 2015 Tác giả Nguyễn Thị Thu Hiền ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn Con, Viện Nghiên cứu Lâm sinh, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, đã định hƣớng nghiên cứu, tận tình hƣớng dẫn, sửa luận án và tạo mọi điều kiện kỹ thuật, cũng nhƣ kinh phí trong thực hiện nghiên cứu để tôi có thể hoàn thành Bản luận án này. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Thị Thu Hà, Viện Nghiên cứu & Phát triển Lâm nghiệp, Trƣờng Đại học Nông lâm, Đại học Thái Nguyên, đã chỉ bảo, định hƣớng nghiên cứu, hƣớng dẫn, sửa luận án và động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu.

Tôi xin cảm ơn Phòng Đào tạo, Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Nông lâm, Ban Đào tạo - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi hoàn thành mọi thủ tục cần thiết trong quá trình nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn tập thể cán bộ và Ban Giám đốc Vƣờn Quốc gia Ba Bể, Vƣờn Quốc gia Xuân Sơn, Vƣờn Quốc gia Vũ Quang, Khu Bảo tồn thiên nhiên Hang Kia - Pà Cò đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình cho tôi trong quá trình điều tra rừng cũng nhƣ chia sẻ những kinh nghiệm chuyên môn quý báu. Tôi xin gửi lời cảm ơn cảm chân thành tới Ban chủ nhiệm khoa Khoa Nông học, Ban chủ nhiệm khoa Khoa Lâm nghiệp - Trƣờng Đại học Nông lâm, cùng toàn thể cán bộ Khoa Nông học và Khoa Lâm nghiệp đã luôn quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài luận án. Cuối cùng tôi xin cảm ơn những ngƣời thân trong gia đình và bạn bè đã giúp đỡ tạo điều kiện và động viên tôi trong suốt thời gian học tập.

Thái Nguyên, ngày 05 tháng 9 năm 2015 Tác giả Nguyễn Thị Thu Hiền iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT. v DANH MỤC CÁC BẢNG.

vii DANH MỤC CÁC HÌNH. viii MỞ ĐẦU. Sự cần thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Những đóng góp mới của luận án. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Các nghiên cứu trên thế giới.

Về cấu trúc rừng tự nhiên. Phân nhóm loài cây rừng tự nhiên. Mô hình sinh trƣởng lâm phần rừng tự nhiên. Các nghiên cứu ở Việt Nam.

Cấu trúc rừng tự nhiên. Phân nhóm loài cây rừng tự nhiên. Mô hình sinh trƣởng lâm phần rừng tự nhiên. Thảo luận, xác định vấn đề nghiên cứu.

GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Đối tƣợng và giới hạn phạm vi nghiên cứu. Đối tƣợng nghiên cứu. Giới hạn phạm vi nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu. Khái quát phƣơng pháp tiếp cận. Phƣơng pháp thu thập số liệu.

Phƣơng pháp xử lý số liệu. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thƣờng xanh tại khu vực nghiên cứu. Đặc điểm cấu trúc tổ thành và tính đa dạng loài thực vật.

Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N/D1. Quy luật tƣơng quan giữa chiều cao và đƣờng kính (Hvn/D1. Nghiên cứu phân nhóm loài theo một số đặc trƣng sinh trƣởng. Nghiên cứu xây dựng mô hình tăng trƣởng đƣờng kính, quá trình chết và quá trình tái sinh bổ sung lâm phần rừng tự nhiên lá rộng thƣờng xanh khu vực nghiên cứu.

Xây dựng mô hình tăng trƣởng đƣờng kính. Xây dựng mô hình quá trình chết. Xây dựng mô hình quá trình tái sinh bổ sung. Mô hình hóa động thái cấu trúc lâm phần rừng tự nhiên lá rộng thƣờng xanh khu vực nghiên cứu.

114 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ. 124 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 138 v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng việt đầy đủ  Tỷ tƣơng quan a, b, c, d, d1, Tham số của phƣơng trình hồi quy d2, d3, d4, k, m CLK Các loài khác Dmax Đƣờng kính tối đa loài đạt đƣợc (cm) D1.3 Đƣờng kính thân ở vị trí 1,3m ĐTQHR Điều tra Quy hoạch rừng G Tiết diện ngang lâm phần (m2) GOL Dạng sống gỗ lớn GON Dạng sống gỗ nhỏ GOT Dạng sống gỗ trung bình Hvn Chiều cao vút ngọn (m) HL Hệ số hỗn loài H’ Chỉ số đa dạng Shannon – Wiener H Chỉ số đa dạng Rényi IV% Chỉ số quan trọng KBT Khu bảo tồn KHLN VN Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam M Trữ lƣợng lâm phần (m3) Mbb Số cây chết tại VQG Ba Bể Mhk Số cây chết tại KBT Hang kia - Pà Cò Mvq Số cây chết tại VQG Vũ Quang Mxs Số cây chết tại VQG Xuân Sơn n Dung lƣợng mẫu quan sát N Số cây của lâm phần (cây/ha) NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn vi Obb Số cây chuyển cấp (chuyển ra) tại VQG Ba Bể OTCĐV Ô tiêu chuẩn định vị PC Vị thế tán cây PCBb Vị thế tán cây ở lâm phần thuộc VQG Ba Bể PCVq Vị thế tán cây ở lâm phần thuộc VQG Vũ Quang PCXs Vị thế tán cây ở lâm phần thuộc VQG Xuân Sơn PCHk Vị thế tán cây ở lâm phần thuộc KBT Hang Kia – Pà Cò PT Phƣơng trình R Hệ số tƣơng quan R2 Hệ số xác định RSS Tổng sai lệch bình phƣơng giữa giá trị lý thuyết và thực tế RTSBS Số cây tái sinh bổ sung (chuyển vào) SE Sai tiêu chuẩn hồi quy hay phƣơng sai hồi quy Si Biến giả vùng nghiên cứu (biến giả Dummy) Sig.f Xác suất tiêu chuẩn F ƢT Ƣu thế VQG Vƣờn Quốc gia zd Tăng trƣởng đƣờng kính bình quân năm (cm/năm) ZdBB Tăng trƣởng đƣờng kính bình quân năm ở VQG Ba Bể ZdHK Tăng trƣởng đƣờng kính bình quân năm ở KBT Han Kia - Pà Cò ZdTotal Tăng trƣởng đƣờng kính chung cho tất cả các loài ZdVQ Tăng trƣởng đƣờng kính bình quân năm ở VQG Vũ Quang ZdXS Tăng trƣởng đƣờng kính bình quân năm ở VQG Xuân Sơn ZG Tăng trƣởng tiết diện ngang của lâm phần (m2) ZM Tăng trƣởng trữ lƣợng của lâm phần (m3/ha) vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1: Tỷ lệ chết bình thƣờng của rừng nhiệt đới .1: Cấu trúc tổ thành theo chỉ số IV% trong năm 2012 khu vực nghiên cứu .2: Tính đa dạng loài rừng tự nhiên ở khu vực nghiên cứu theo chỉ số HL, H’, D .3: Chỉ số đa dạng Rényi ở khu vực nghiên cứu.4: Kết quả mô phỏng cấu trúc N/D1.3 theo hàm Khoảng cách cho lâm phần thuộc khu vực nghiên cứu .5: Kết quả mô phỏng cấu trúc N/D1.3 theo hàm Weibull cho lâm phần thuộc khu vực nghiên cứu .6: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng tƣơng quan H vn/D1.3 tại các OTCĐV ở VQG Ba Bể .7: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng tƣơng quan H vn/D1.3 tại các OTCĐV ở VQG Vũ Quang.8: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng tƣơng quan H vn/D1.3 tại các OTCĐV ở VQG Xuân Sơn .9: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng tƣơng quan Hvn/D1.3 tại các OTCĐV ở KBT Hang Kia - Pà Cò.10: Bảng thống kê nguồn số liệu dùng để phân nhóm loài.11: Kết quả phân nhóm loài theo chiến lƣợc K-Means với chỉ tiêu Dmax và zd cho 25 loài có dung lƣợng quan sát ≥ 50 .12: Kết quả phân nhóm loài theo phân tích nhóm và phân tích biệt thức .13: Tổng hợp kết quả phân nhóm loài cho lâm phần rừng tự nhiên thuộc khu vực nghiên cứu.14: Kết quả ƣớc lƣợng các tham số của mô hình tăng trƣởng đƣờng kính theo phƣơng trình Ln[zd/( Dmax - D)] = a + b*LnD (2.15: Kết quả ƣớc lƣợng các tham số của mô hình tăng trƣởng đƣờng kính theo phƣơng trình Ln[zd/( Dmax - D)] = a + b*Ln(D) + c*PC (2.16: Kết quả so sánh chỉ tiêu RSS và SE hai dạng phƣơng trình hồi quy (2.17: Kết quả ƣớc lƣợng tham số k và m của phƣơng trình Dmax = k + m*PC (3.18: Kết quả ƣớc lƣợng các tham số của mô hình tăng trƣởng đƣờng kính theo phƣơng trình Ln[zd/( Dmax - D)] = a + b*Ln(D) + c*PC + di*Si (3.19: Kết quả so sánh chỉ tiêu RSS và SE hai dạng phƣơng trình hồi quy (2.20: Cách tính tỷ tƣơng quan xác định mức quan hệ giữa số cây chết với cỡ đƣờng kính lâm phần ở khu vực VQG Ba Bể .21: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng hàm toán học mô phỏng mô hình chết ở khu vực nghiên cứu trong chu kỳ nghiên cứu .22: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng hàm toán học mô phỏng mô hình tái sinh bổ sung chung cho khu rừng đặc dụng .23: Mô hình dự đoán động thái cấu trúc lâm phần rừng tự nhiên khu vực VQG Ba Bể.115 ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tên hình Trang Hình 2.1: Vai trò của mô hình sinh trƣởng và dữ liệu bổ sung trong cung cấp thông tin cho quản lý rừng .2: Các thành phần cơ bản của một mô hình sinh trƣởng .3: Sơ đồ vị trí các khu vực nghiên cứu và ô tiêu chuẩn định vị khu vực nghiên cứu .4: Sơ đồ chia ô tiêu chuẩn định vị 1ha thành các ô vuông phụ để điều tra tầng cây cao.

Cách đo toạ độ tƣơng đối của cây để vẽ sơ đồ vị trí trong mỗi ô vuông 20m x 20m.6: Xác định điểm đo đƣờng kính D1.