BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HOÀNG THỊ THU HÒA

NGHIÊN CỨU QUY LUẬT PHÂN BỐ KHÔNG GIAN CỦA TẦNG
CÂY CAO TRÊN KIỂU RỪNG KÍN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH
TẠI VƯỜN QUỐC GIA BA VÌ VÀ CÚC PHƯƠNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Hà Nội – 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HOÀNG THỊ THU HÒA

NGHIÊN CỨU QUY LUẬT PHÂN BỐ KHÔNG GIAN CỦA TẦNG
CÂY CAO TRÊN KIỂU RỪNG KÍN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH
TẠI VƯỜN QUỐC GIA BA VÌ VÀ CÚC PHƯƠNG

Chuyên ngành: Lâm học
Mã ngành: 60.62.60


Hà Nội – 2010


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN QUANG BẢO

Phản biện 1: PGS.TS TRẦN VĂN CON
Phản biện 2: TS. PHẠM VĂN ĐIỂN

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp nhà nước
họp tại: Phòng 201 giảng đường G2 trường Đại học Lâm nghiệp – TT Xuân
Mai – huyện Chương Mỹ - TP. Hà Nội
vào hồi 07 giờ 30 phút ngày 28 tháng 08 năm 2010

Có thể tìm hiểu luận văn tại: Thư viện của trường Đại học Lâm nghiệp.

Hà Nội – 2010


1

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nghiên cứu này là của riêng cá nhân tôi. Các số liệu,
kết quả nghiên cứu trong luận văn này mà tôi sử dụng chưa từng được công
bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.

Tác giả luận văn

Hà Nội, tháng 06 năm 2010
Tác giả
Hoàng Thị Thu Hòa


3

MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan: .... . ............................................................................................... I
Lời cảm ơn: ...... ...............................................................................................II
Mục lục: .......... ............................................................................................................................... III
Danh mục các chữ viết tắt: ..........................................................................................................V
Danh mục các bảng : ................................................................................................................... VI
Danh mục các hình: ................................................................................................................... VII
ĐẶT VẤN ĐỀ: .......................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU: .........................................3
1.1. Quan điểm về cấu trúc quần xã thực vật rừng: ................................... 3
1.2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng: ................................................................ 3
1.2.1. Trên thế giới: ......................................................................................... 3
1.2.2. Ở Việt Nam: .......................................................................................... 9
Chương 2: ĐIỀU KIỆN CƠ BẢN CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU.....................16
2.1. Vị trí địa lý: .......................................................................................................................... 16
2.2. Địa hình địa thế: ................................................................................................................16
2.3. Đặc điểm khí hậu thủy văn : …............................................................ 17
2.4. Địa chất, thổ nhưỡng:............................................................................ 20
2.5. Đặc điểm các kiểu thảm thực vật: ....................................................... 21
Chương 3: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:..25
3.1. Mục tiêu nghiên cứu:......................................................................................................... 25
3.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ................................................................................25

Chương 5: KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ ...............................................102
5.1: Kết luận: ............................................................................................................................102
5.2. Tồn tại: ................................................................................................................................105
5.3. Khuyến nghị: .....................................................................................................................105
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


5

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ANN

Chỉ số khoảng cách đến cây gần nhất

Cm

Cụm

ĐDSH

Đa dạng sinh học
(Food and Agriculture Organization) Tổ chức lương thực và
nông nghiệp liên hợp quốc

FAO
fll

Tần số lý thuyết


Ngẫu nhiên

OĐĐ
Ô đo đếm
OĐVNCST Ô định vị nghiên cứu sinh thái
OTC

Ô tiêu chuẩn

OĐTCB

Ô điều tra cơ bản

POĐĐ
PT

Phân ô đo đếm
Phân tán

QXTV

Quần xã thực vật

R2

Hệ số xác định

Sig
SigFr



7

DANH MỤC CÁC BẢNG
TT
1.1
2.1
3.1
3.2
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20
4.21

64
trên khu vực nghiên cứu
Tổng hợp các tham số khi phân tích hồi quy và tương quan theo
65
dạng phương trình Logarit Hvn = a + b*log(D1.3)
Bảng tổng hợp kết quả nghiên cứu với chỉ sô ANN
71
Bảng tổng hợp phân bố theo chỉ số ANN tại các OĐĐ
72
Bảng tổng hợp kết quả phân bố giống nhau theo chỉ số ANN của
73
các đối tượng NC tại các OĐĐ
Bảng tổng hợp kết quả nghiên cứu với chỉ số K - function
78
Bảng tổng hợp kết quả nghiên cứu chỉ số General G chung cho
89
các ĐTNC
Bảng tổng hợp phân bố theo chỉ số General G
90
Bảng tổng hợp phân bố giống nhau theo chỉ số General G
91
Bảng tổng hợp kết quả nghiên cứu chỉ số Morans I chung cho
98
các ĐTNC
Bảng tổng hợp phân bố theo chỉ số Morans I
99
Bảng tổng hợp phân bố giống nhau theo chỉ số Morans I
100




37

3.5

Mô hình phân tích mạng hình phân bố không gian theo chỉ số K
– function

37

3.6

Mô hình phân tích phân bố không gian theo chỉ số General G

40

3.7

Mô hình phân tích phân bố không gian theo chỉ số Morans I

40

3.8

Mô hình phân tích phân bố không gian chỉ số Morans I cục bộ

43

3.9


Kết quả nghiên cứu chỉ số ANN cho TT các OĐĐ

70

4.6

Kết quả nghiên cứu chỉ số ANN cho NLCUT các OĐĐ

74

4.7

Kết quả nghiên cứu chỉ số ANN cho LCUT các OĐĐ

75

4.8

Chỉ số K – function trong OĐĐ số 1 Ba Vì

77

4.9

Kết quả nghiên cứu chỉ số K - function cho TT các OĐĐ

81

4.10


94
95
96


9

ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển của xã hội thì hiểu biết về rừng của con người
ngày càng sâu sắc hơn, quan điểm, mục tiêu sử dụng ngày một đúng đắn, toàn
diện hơn và các biện pháp tác động vào rừng cũng ngày càng hoàn thiện hơn.
Tuy nhiên, những đổi mới và tiến bộ chưa kịp thời và chưa đủ sức ngăn chặn
suy thoái tài nguyên rừng gây ra từ những nguyên nhân mang tính xã hội, dẫn
đến tình trạng phá vỡ cân bằng sinh thái, giảm đa dạng sinh học, gây tổn hại tới
môi trường sống, đe dọa đến tính mạng và tài sản con người. Yêu cầu bức thiết
đặt ra hiện nay cho chúng ta là phải sử dụng nguồn tài nguyên rừng một cách
bền vững, trong đó nhiệm vụ quan trọng nhất là tiếp tục nghiên cứu và khôi
phục lại các hệ sinh thái rừng nhiệt đới để duy trì khả năng cung cấp của rừng.
Để quản lý, sử dụng và phục hồi được các hệ sinh thái rừng nói chung
và rừng nhiệt đới nói riêng thì việc nghiên cứu cấu trúc sinh thái rừng có ý
nghĩa hết sức quan trọng. Nó là cơ sở để đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác
động vào rừng một cách hiệu quả. Đặc biệt là đối với công tác phục hồi rừng
tự nhiên, thì nghiên cứu cấu trúc rừng và phân bố không gian của các cây
trong đó là việc làm hết sức cần thiết và có tính chất quyết định đến khả năng
thành công của công tác phục hồi theo hướng “tiếp cận tự nhiên”. Việc nghiên
cứu cấu trúc rừng nhằm duy trì rừng như một hệ sinh thái ổn định, có sự hài
hòa của các nhân tố cấu trúc, lợi dụng tối đa mọi tiềm năng của điều kiện lập
địa và phát huy bền vững các chức năng có lợi của rừng cả về kinh tế, xã hội
và sinh thái. Tại sao lại có được như vậy? Bởi trên quan điểm sinh thái, đặc
điểm cấu trúc rừng thể hiện rõ nét những mối quan hệ qua lại giữa các thành

cứu, lượng hóa để tìm ra mẫu chuẩn cho trạng thái rừng kín lá rộng thường
xanh. Đề tài “Nghiên cứu quy luật phân bố không gian của tầng cây cao trên
kiểu rừng kín lá rộng thường xanh tại VQG Ba Vì và Cúc Phương” được
thực hiện nhằm đáp ứng yêu cầu trên.


11

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. QUAN ĐIỂM VỀ CẤU TRÚC QUẦN XÃ THỰC VẬT RỪNG

Theo quan điểm của các nhà lâm sinh, cấu trúc rừng (forest structure) là
sự sắp xếp tổ chức nội bộ của các hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc
tính sinh thái học khác nhau có thể chung sống hài hòa và đạt tới sự ổn định
tương đối trong một giai đoạn nhất định của tự nhiên [28]. Cũng theo quan điểm
này, Phùng Ngọc Lan (1986) [22] cho rằng: cấu trúc rừng là một khái niệm dùng
để chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng
theo không gian và thời gian. Còn trên quan điểm sản lượng, Husch,B. (1982)
[13], cấu trúc là sự phân bố kích thước của loài và cá thể trên diện tích rừng.
Như vậy, có thể thấy cấu trúc lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn
lọc tự nhiên, là sản phẩm của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật,
giữa thực vật và môi trường sống. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc là hình thức
bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh thái. Trên quan điểm sản lượng
thì cấu trúc rừng phản ánh sưc sản xuất của rừng theo điều kiện lập địa.
Cấu trúc quần xã thực vật rừng bao gồm cấu trúc tổ thành, cấu trúc tầng
thứ, cấu trúc tuổi, cấu trúc mật độ, cấu trúc theo mặt phẳng nằm ngang….
Nhìn chung, nghiên cứu cấu trúc đã chuyển từ mô tả định tính sang phân tích
định lượng dưới dạng mô hình hóa toán học nhằm khái quát hóa các quy luật
của tự nhiên. Trong đó, các quy luật phân bố, tương quan của một số nhân tố

Rừng mưa nhiệt đới với sự đa dạng và phong phú của nó đã cuốn hút
nhiều nhà khoa học nghiên cứu sâu rộng như Richards (1952) [30], Catinot
(1965) [4]. Các tác giả này đi sâu vào biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng
phẫu diện đồ, các nhân tố cấu trúc được mô tả phân loại theo các khái niệm:
dạng sống, tầng phiến… Các kết quả nghiên cứu này đã đặt nền móng quan
trọng cho các nghiên cứu ứng dụng sau này mặc dù các kết quả còn nặng về
mô tả và định tính.


13

Phạm trù phân bố cá thể trên trên mặt đất rừng theo kiểu cụm, đám
hoặc lan truyền là một tập hợp phức tạp có tên gọi khác nhau như Poisson
kép, Newman, Poisson âm… và được giải thích kỹ trong sách của M.Gourot
(1969), B.Hopkin (1954), K.Byth và B.D.Ripley (1980) (dẫn theo Trương Hồ
Tố, 1996 [51])
B.Rollet (1985) [58] và P.J.Digge (1979,1982) (dẫn theo Trương Hồ Tố,
1996 [51]) cho rằng có ba phạm trù phân bố các cá thể cây rừng trên mặt đất rừng:
Bảng 1.1: Phạm trù phân bố cấu trúc hình thái rừng
STT

Phân bố

Theo B.Rollet

Theo P.J.Digge

1 Cách đều

Plantation



14

chiều cao (N/HVN), quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường
kính ngang ngực (HVN/D1.3), tương quan giữa đường kính tán với đường kính
ngang ngực (Dt/D1.3) cụ thể như sau:
a. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N /D1.3), số cây theo cỡ chiều cao
(N/HVN)
Đây là các quy luật cơ bản nhất của kết cấu lâm phần. Việc mô phỏng
quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N-D), số cây theo cỡ chiều cao
(N/HVN) được nhiều tác giả đặc biệt quan tâm. Hầu hết các tác giả đều sử
dụng hàm toán học để mô phỏng cho các quy luật này. Có thể điểm qua một
số công trình tiêu biểu sau:
Meyer (1934), sử dụng phương trình toán học có dạng đường cong
giảm liên tục để mô tả phân bố số cây theo cỡ đường kính, về sau gọi là hàm
Meyer hay hàm Meyer (dẫn theo Hoàng Thị Phương Lan, 2004 [21]).
Naslund (1936 - 1937) đã xác lập luật phân bố Chiarlier kiểu A để nắn
số cây theo cỡ kính của các lâm phần rừng thuần loài đều tuổi (theo Phạm
Ngọc Giao, 1995 [10]).
Balley (1973) đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa cấu trúc đường
kính loài, chiều cao thông theo mô hình của Schumacher và Coile (theo Bùi
Văn Chúc, 1995 [6]). Loestch (1973) đã dùng hàm Beta để nắn các phân bố
thực nghiệm (theo Trần Cẩm Tú, 1999 [43]).
Diatchenko, Z.N sử dụng phân bố Gamma để biểu thị phân bố số cây
theo cỡ đường kính lâm phần Thông Ôn đới. J.L.F Batista và H.T.Z Docouto
(1992), đã dùng hàm Weibull để mô phỏng phân bố N/D khi nghiên cứu rừng
nhiệt đới tại Marsanhoo – Brazin (theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [10]).
Ngoài ra, một số tác giả sử dụng các hàm Hyperbol, họ đường cong
Pearson, phân bố Boisson,… để mô phỏng quy luật phân bố này.


(1.3)

h  1,3 

d2
(a  b.d )2

(1.4)

Petterson, H (1955) (dẫn theo Nguyễn Trọng Bình, 1996 [16]) đề xuất
sử dụng phương trình:
3

1
b
a
d
h  1,3

(1.5)

Curtis, R.O (1967) (dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [9]) mô phỏng
quan hệ giữa chiều cao với đường kính và tuổi theo dạng phương trình:


16

1
1

đến sự phân tầng của đối tượng này nhưng mới chỉ dừng lại ở mức nhận xét
theo cảm tính hoặc những kết luận mang tính định tính. Việc phân chia các


17

tầng theo chiều cao cũng mang tính chất cơ giới chứ chưa phản ánh được sự
phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới.
1.2.1.5. Nghiên cứu dạng sống và đa dạng sinh học
Raunkiaer (1934) (dẫn theo Nguyễn Văn Sinh, 2007 [37]) đã đưa ra
công thức xác định phổ dạng sống chuẩn cho hàng nghìn loài cây khác nhau.
Theo đó, công thức phổ dạng sống chuẩn được xác định theo tỷ lệ % giữa số
lượng cá thể của từng dạng sống so với tổng số cá thể trong một khu vực. Để
biểu thị tính đa dạng về loài, một số tác giả đã xây dựng công thức xác định
chỉ số đa dạng loài như Simpson (1949), Margalef (1958), Menhinik (1964)
… và để đánh giá mức độ phân tán hay tập trung của các loài, đặc biệt là lớp
thảm tươi, Drude đã đưa ra khái niệm độ nhiều và cách xác định.
Một vấn đề nữa có liên quan đến nghiên cứu cấu trúc rừng là việc phân
loại rừng theo cấu trúc ngoại mạo. Cơ sở phân loại rừng theo xu hướng này là
đặc điểm phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ và một số đặc điểm hình
thái khác của quần xã thực vật rừng. Đại diện cho hệ thống phân loại rừng theo
hướng này có Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949), UNESCO
(1973)… Nhiều hệ thống phân loại rừng theo xu hướng này, khi nghiên cứu
ngoại mạo của quần xã thực vật đã không tách khỏi hoàn cảnh sinh thái của nó.
Từ đó, hình thành xu hướng phân loại rừng theo ngoại mạo sinh thái.
Tóm lại, trên thế giới, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc
rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, đa dạng, có nhiều
công trình nghiên cứu công phu và đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh
rừng. Tuy nhiên, chưa thấy có một công trình nào nghiên cứu đầy đủ.
1.2.2. Ở Việt Nam

chặt chẽ, đáp ứng được thực tiễn và khả năng áp dụng dễ dàng. Mặt khác, hệ
thống phân loại của Thái Văn Trừng có thể áp dụng cho tất cả các loại thảm
thực vật dù đó là rừng nguyên sinh hay rừng thứ sinh bị tác động, thậm chí là
những khu rừng nhân tạo. Vì những lý do trên, đề tài đã sử dụng các tiêu


19

chuẩn phân loại rừng của Thái Văn Trừng để tiến hành xác định các kiểu phụ
và các quần xã thực vật rừng tại hai VQG Ba Vì và Cúc Phương.
1.2.2.2. Nghiên cứu định lượng về cấu trúc rừng
a. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N/D1.3) và số cây theo cỡ chiều cao
(N/HVN)
Trương Hồ Tố (1985) [53] đã dùng họ đường cong Pearson và các hàm
Charlie để mô phỏng một số cấu trúc của rừng Thông ba lá ở Tây Nguyên. Vũ
Nhâm (1988), Phạm Ngọc Giao (1989), Trần Văn Con (1991) [5] đã áp dụng
hàm Weibull để mô phỏng cấu trúc đường kính ở các kiểu rừng khác nhau.
Lê Minh Trung (1991) đã sử dụng hàm Poisson mô phỏng cấu trúc tán
lá cây, hàm Weibull mô phỏng cấu trúc chiều cao và đường kính. Đồng thời,
khảo nghiệm hàm Hyperbol và Meyer cho các cấu trúc này.
Ở nước ta, vài ba thập niên trở lại đây, nghiên cứu quy luật phân bố số
cây theo cỡ kính, chiều cao mới được các nhà lâm sinh học quan tâm, cụ thể
Đồng Sĩ Hiền (1974) [11] dùng hàm Meyer và họ đường cong Pearson
để nắn phân bố số cây theo đường kính làm cơ sở cho việc lập biểu thể tích và
biểu độ thon cây đứng rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam. Phân bố số cây theo
cỡ chiều cao ở các lâm phần rừng tự nhiên hay trong từng loài cây thường có
nhiều đỉnh, phản ánh kết cấu tầng phức tạp của rừng chặt chọn.
Nguyễn Hải Tuất (1972, 1982, 1990) [45], [46], [47] đã sử dụng hàm
phấn bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và
vận dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể.

luận: Phân bố Weibull là phân bố thích hợp nhất.
Nhìn chung, khi xây dựng mô hình cấu trúc phân bố N/D1.3, N/HVN với
đối tượng là rừng trồng thuần loài đều tuổi, các tác giả thường sử dụng hàm
Weibull, còn đối tượng là rừng tự nhiên hỗn giao khác tuổi thì sử dụng phân
bố khoảng cách, phân bố giảm là phù hợp hơn. Tuy nhiên, việc sử dụng hàm


21

này hay hàm khác cần căn cứ vào dãy tần số phân bố thực nghiệm, cũng tức
là phải dựa vào quy luật vận động vốn có của rừng.
b. Quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực
(HVN/D1.3)
Quy luật tương quan giữa HVN/D1.3 là môt quy luật cơ bản và quan
trọng trong hệ thống các quy luật cấu trúc lâm phần. Việc nghiên cứu mối
quan hệ này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng và được rất nhiều tác giả quan
tâm. Có thể kể đến một số công trình nghiên cứu sau:
Đồng Sĩ Hiền (1974) [11] khi nghiên cứu rừng tự nhiên nước ta đã thử
nghiệm 5 dạng phương trình sau:
h = a + blog(d)

(1.7)

h = ao + a1d + a2logd

(1.8)

h = ao + a1d + a2d2 + a3d3

(1.9)