Biến đổi cấu trúc không gian của rừng tự nhiên trung bình và giàu tại Khu bảo tồn thiên nhiên văn hóa Đồng Nai
Lâm học
BIẾN ĐỔI CẤU TRÚC KHÔNG GIAN CỦA RỪNG TỰ NHIÊN TRUNG BÌNH
VÀ GIÀU TẠI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN VĂN HÓA ĐỒNG NAI
Nguyễn Thanh Tuấn1, Trần Thanh Cường2
1Trường Đại học Lâm nghiệp - Phân hiệu Đồng Nai
2Phân viện Điều tra, Quy hoạch rừng Nam bộ
TÓM TẮT
Dựa vào dữ liệu điều tra trên 2 ô định vị diện tích 1 ha thuộc trạng thái rừng trung bình và rừng giàu tại Khu
bảo tồn thiên nhiên văn hóa Đồng Nai trong năm 2013 và 2018. Trong mỗi ô tiêu chuẩn, tiến hành xác định tên
loài, đường kính ngang ngực, chiều cao, đường kính tán, vị trí của tất cả các cây gỗ (D> 5 cm). Bài báo sử
dụng 4 chỉ tiêu: Độ hỗn loài (M), chỉ số góc (W), mức độ tập trung tán (C) và chỉ số ưu thế (U) để phân tích
đặc điểm cấu trúc không gian giữa các cây láng giềng, từ đó làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc và động thái của các
trạng thái rừng nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng hầu hết các cây trong ô tiêu chuẩn có phân bố ngẫu
nhiên (0,52 W 0,55) và các cây phân bố đều ở các tầng tán rừng (U 0,5). Mức độ hỗn loài rất cao (M
0,9), trong đó rừng trung bình có khoảng 60 loài và số lượng loài có xu hướng giảm theo thời gian. Ngược lại,
rừng giàu có trên 50 loài và số lượng loài có xu hướng tăng từ năm 2013 đến năm 2018. Trong các ô tiêu chuẩn
độ giao tán giữa các cây thưa (0,25 C 0,5) và có xu hướng giảm rõ rệt trong chu kỳ điều tra. Hơn nữa, trạng
thái rừng trung bình mức độ giao tán cao hơn so với rừng giàu. Kết quả của nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa
học quan trọng cho việc định lượng giá trị rừng, điều tiết quá trình sinh trưởng, tái sinh rừng và đa dạng sinh
học, nhằm bảo vệ phát triển, nâng cao chất lượng tài nguyên rừng theo hướng bền vững và lâu dài tại khu vực
nghiên cứu.
Từ khóa: Chỉ số góc, chỉ số ưu thế, độ hỗn loài, mức độ tập trung tán, quan hệ không gian.
cùng một loài và giữa các loài khác nhau (Harms
và cộng sự, 2001). Ngoài ra, hình dạng không
gian của các cá thể cây trong lâm phần là kết quả
tương tác trong thời gian dài giữa quần xã và môi
trường, ảnh hưởng trực tiếp đến mối quan hệ
giữa các loài và cấu trúc quần xã (Gu và cộng sự,
2019). Do vậy, nghiên cứu cấu trúc không gian
rừng trở thành nhân tố then chốt trong phân tích
và đánh giá chất lượng quần xã thực vật rừng
(Zhang và cộng sự, 2018).
Đã có rất nhiều công bố về cấu trúc của rừng
nhiệt đới lá rộng thường xanh ở nước ta chung và
tại khu vực nghiên cứu nói riêng (Nguyễn Hồng
Hải và cộng sự, 2015; Nguyễn Văn Thêm và
cộng sự, 2016), nhưng các nghiên cứu này chỉ
dừng lại ở việc xác định cấu trúc rừng tại một
thời điểm mà chưa chỉ ra được sự thay đổi cấu
trúc rừng theo thời gian và xu hướng biến đổi
trong tương lai. Trong khi cấu trúc của rừng biến
đổi theo từng giai đoạn phát triển, ban đầu rừng
còn non phân bố không gian cây rừng có dạng
cụm sau đó trong quá trình sinh trưởng chuyển
sang dạng ngẫu nhiên hoặc đều (Getzin và cộng
sự, 2006). Những hiểu biết về động thái cấu trúc
không gian của cây rừng sẽ đóng góp những cơ
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Khu bảo tồn thiên nhiên văn hóa Đồng Nai
(KBT) là một trong những hệ sinh thái rừng
nhiệt đới lá rộng thường xanh có giá trị đa dạng
sinh học và bảo tồn cao với hơn 1.400 loài thuộc
156 họ, 92 bộ của 6 ngành thực vật khác nhau,
trong đó có nhiều loài động thực vật quý hiếm và
nguy cấp (Phân viện điều tra, 2009). Do nhiều
năm chiến tranh và khai thác rừng tự nhiên, diện
tích cũng như chất lượng rừng tự nhiên ở KBT
ngày càng suy giảm trầm trọng (Nguyễn Xuân
Quýnh và cộng sự, 2010). Từ năm 1996, thực
hiện chủ trương đóng cửa rừng của Uỷ ban nhân
dân tỉnh Đồng Nai, đến nay sau hơn 15 năm tài
nguyên rừng của KBT đã từng bước được phục
hồi với sự gia tăng diện tích các trạng thái rừng
và giảm mạnh diện tích đất trống không rừng
(Phân viện điều tra, 2008). Đánh giá biến đổi
chất lượng rừng sau thời gian phục hồi và xu
hướng phát triển của nó là việc làm cần thiết,
cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý và
quy hoạch các loại rừng. Mối quan hệ vị trí
không gian ảnh hưởng đến phân bố các nguồn tài
nguyên giữa các cá thể cây rừng, là một trong
những nhân tố quyết định đến cạnh tranh trong
62
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2020
Lâm học
sở lý luận về sự phát triển của lâm phần (Harper
và cộng sự, 2006), đặc biệt là sự biến đổi của
thành phần loài cây trong tương lai (Doležal và
cộng sự, 2006). Bài báo tiến hành so sánh cấu
trúc không gian của trạng thái rừng giàu và trung
bình trong chu kỳ 5 năm, với mục tiêu xác định
chiều hướng phát triển của các quần xã thực vật
rừng tại khu vực nghiên cứu.
(Dipterocarpus alatus) và Bằng lăng
(Lagerstroemia calyculata ).
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Thiết kế ô mẫu và điều tra thực địa
Nghiên cứu này kế thừa số liệu điều tra của
Phân viện Điều tra - Quy hoạch rừng Nam Bộ.
Căn cứ vào bản đồ hiện trạng rừng KBT, năm
2013 đã tiến hành bố trí 2 ô tiêu chuẩn (OTC)
định vị diện tích 1 ha (100 m 100 m) trên trạng
thái rừng trung bình (OTC 1) và giàu (OTC 2) .
Trong OTC tiến hành đo đếm các chỉ tiêu như:
Đường kính tại vị trí 1,3 m (DBH) và đường
kính tán được xác định bằng thước dây, chiều
cao vút ngọn (Hvn) và chiều cao dưới cành (Hdc)
được đo bằng thước Blume – Leiss xác định tên
loài cho tất cả cây gỗ có DBH > 5(cm), đồng thời
xác định tọa độ đương đối của từng cây bằng
thước dây và la bàn.
Năm 2018, ngoài toàn bộ những cây trong 2 ô
tiêu chuẩn ở lần điều tra thứ nhất được đo đếm lại
các chỉ tiêu như đường kính, chiều cao, đường
kính tán và đánh dấu những cây đã chết. Còn đo
đếm các cây mới phát sinh như vị trí, loài cây,
đường kính, chiều cao, đường kính tán. Hình 1,
biểu thị phân bố mật độ của 2 ô tiêu chuẩn điều tra.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Địa điểm nghiên cứu
Các ô tiêu chuẩn nghiên cứu được đặt tại Xã
Mã Đà - Khu bảo tồn thiên nhiên văn hóa Đồng
Nai. Tọa độ địa lý: 1108’55”-1151’30” vĩ độ
Bắc, 10690’73”-10723’74” kinh độ Đông. Khí
hậu phân thành mùa mưa và mùa khô rõ rệt. Mùa
khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, mùa mưa
từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm, lượng mưa
trong năm trung bình từ 2.000 - 2.800 mm. Nhiệt
độ trung bình là 26,40C, cao nhất 380C vào tháng
4 và thấp nhất 220C vào tháng 1. Quần xã thực
vật khu vực nghiên cứu là rừng kín thường xanh
ẩm nhiệt đới với một số ưu hợp thực vật điển
hình như: Chò chai (Hopea recopei), Huỳnh
đường (Dysoxylum loureiri), Dầu song nàng
(Dipterocarpus
dyeri),
Dầu
con
rái
Hình 1. Mật độ của các ô tiêu chuẩn điều tra trong chu kỳ điều tra (2013-2018)
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2020
63
Lâm học
Hình 2. Mối quan hệ không gian giữa cây mục tiêu và 4 cây láng giềng
Hệ số hỗn loài (M) phản ánh mức độ đồng
nhất (tương đồng) về loài giữa cây mục tiêu và
4 cây láng giềng.
2.2.2. Phương pháp xử lý số liệu
Các tham số cấu trúc không gian của cây
rừng được tính dựa vào mối quan hệ vị trí với
4 cây lân cận gần nhất (Hình 2). Các tham số
này được miêu tả bởi đồng thời nhiều tham số
như kích thước cây (đường kính ngang ngực và
đường kính tán), loài cây, vị trí cây (Hình 3).
Để phản ánh cấu trúc không gian lâm phần có
rất nhiều chỉ số khác nhau nhưng trong nghiên
cứu này tác giả sử dụng các chỉ số phổ biến
thường dùng được trích dẫn bởi (Hui và cộng
sự, 2019) bao gồm: Hệ số góc (W), Độ hỗn
loài (M), Độ ưu thế (U), Độ tập trung tán (C).
Các tham số này phản ánh vị thế sinh thái của
cây rừng, ngoài ra dễ đo đếm và xác định ngoài
thực địa.
4
1
Mi
v
ij
4
j1
Trong đó: vij = 1 nếu cây láng giềng j và cây
mục tiêu i không cùng loài, ngược lại vij = 0.
Giá trị của M càng lớn chứng tỏ thành phần
loài đa dạng.
Độ ưu thế (U), phản ánh mối quan hệ kích
thước giữa cây trung tâm và các cây láng giềng.
4
1
Ui
k
ij
4
j1
Trong đó, kij = 1, nghĩa là cây lân cận kích
thước nhỏ hơn cây trung tâm, ngược lại kij = 0.
Giá trị U càng lớn chứng tỏ cây trung tâm vượt
trội so với các cây xung quanh.
Hệ số góc (W), là tỉ lệ thành phần của những
cây có hệ số góc < 0 (720) trong 4 cây láng
giềng nghiên cứu. Công thức tính:
Độ tập trung tán (C), phản ánh mối quan hệ
về tán giữa cây mục tiêu và cây láng giềng.
4
1
4
W
z
ij
1
4
i
Ci
y
ij
4
j1
j1
Trong đó: j là cây lân cận với cây trung tâm i,
Trong đó yij = 1, nghĩa là cây mục tiêu và cây
láng giềng giao tán, ngược lại yij = 0. Chỉ số Ci
không những phản ánh mức độ cạnh tranh
không gian dinh dưỡng giữa cây mục tiêu và
các cây xung quanh mà còn nói lên độ tàn che
của rừng. Giá trị của C càng lớn nói lên mật độ
cây rừng cao và độ che phủ lớn.
zij = 1, nếu < 0 và ngược lại Zij = 0.
Hệ số W biểu thị mức độ phân tán của 4 cây
láng giềng so với cây trung tâm. Giá trị của W
tăng lên khi cây rừng chuyển từ phân bố đều
sang ngẫu nhiên rồi phân bố cụm.
64
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2020
Lâm học
Hình 3. Đặc trưng của 4 chỉ số cấu trúc không gian của cây rừng
Ngoài ra, nghiên cứu còn sử dụng tiêu
chuẩn U của Mann và Withney để so sánh sự
khác nhau chỉ số cấu trúc giữa các năm và các
trạng thái rừng với mức ý nghĩa 0,05. Toàn bộ
số liệu được xử lý trên phần mềm R (R
Development Core Team, 2018).
đen (Diospyros venosa Wall. ex DC.) và Bồ
an (Colona auriculata Craib.). Nhưng đến
năm 2018 số loài tham gia trong công thức tổ
thành đã giảm xuống còn 64 loài, giảm 2 loài
bao gồm: Côm Đồng Nai (Elaeocarpus
tectorius), Dền (Xylopia spp), và không xuất
hiện loài mới nào tham gia vào tầng cây cao,
ngoài ra chỉ có 5 loài ưu thế với tổng số IVI%
= 49,4%. Trong đó Bồ an (IVI = 3,39%) đã
không còn trong công thức tổ thành của các
loài ưu thế.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Sự thay đổi cấu trúc tổ thành quần xã
thực vật rừng
Kết quả ở Bảng 1 cho thấy, ô tiêu chuẩn ở
trạng thái rừng trung bình năm 2013 có tổng
cộng 66 loài trong công thức tổ thành, trong đó
có 6 loài ưu thế (IVI > 5%) với tổng chỉ số IVI
chiếm tới 53,26% xếp theo thứ tự bao gồm:
Trường (Nephelium spp), Chò Chai (Shorea
thorelii Pierre), Sấu tía (Sandoricum koetjape
(Burm. f.) Merr.), Trâm (Syzygium spp), Săng
Đối với trạng thái rừng giàu năm 2018 có
tổng cộng 54 loài tham gia công thức tổ thành
so với năm 2013 tăng 4 loài, 4 loài mới tham
gia vào tổ thành tầng cây cao bao gồm: Vàng
tâm (Manglietia fordiana Oliv), Sến mủ
(Shorea roxburghii G.Don.), Bưởi bung
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2020
65
Lâm học
(Macclurodendron oligophlebia Hartl.) và
Gội (Aglaia spp). Về tổ thành các loài cây ưu
thế, năm 2013 có 6 loài (IVI% = 50,41%) bao
gồm: Chò chai, Dái ngựa (Swietenia
mahogani L), Trường, Dầu rái (Dipterocarpus
alatus Roxb.), Máu chó (Knema pierrei
Warb.), Trâm (Syzygium spp). Năm 2018, chỉ
còn 5 loài ưu thế (IVI% = 47,89%), trong đó
Trâm không còn nằm trong nhóm loài ưu thế
với chỉ số IVI = 4,81%. Về sự biến đổi thành
phần nhóm loài cho thấy, Trường, Chò Chai
và Trâm có mặt trong nhóm loài ưu thế ở cả
hai trạng thái rừng, trong khi đó Săng đen, Bồ
an và Sấu tía không còn là nhóm loài ưu thế
trong trạng thái rừng giàu mà thay vào đó là
Máu chó và Dầu rái.
Bảng 1. Cấu trúc tổ thành rừng
Năm
STT
Năm 2013
Năm 2018
N
D
H
G
V
IVI
N
D
H
G
V
IVI
Loài
STT Loài
(cây) (cm) (m) (m2) (m3)
(%)
(cây)(cm) (m) (m2) (m3) (%)
I. Rừng trung bình
1
2
3
4
5
6
Trường
148 16,2 12,6 3,75 25,00 17,68 1 Trường 128 17,5 13,1 3,84 26,39 18,04
2 Chò chai 75 13,7 11,7 1,78 14,65 9,60
Chò chai 80 12,8 11,3 1,64 12,79 8,73
Sấu tía
Trâm
16 34,6 17,4 1,93 18,56 8,22
57 14,7 12,2 1,55 11,81 7,49
3 Sấu tía
4 Trâm
15 37,1 17,8 2,07 20,19 8,75
51 15,5 12,5 1,57 12,37 7,68
Săng đen 87 10,9 11,0 0,93 5,12
5,98
5,17 5 loài ưu thế 336
10,99 82,30 53,26 59 loài khác 434 17,0 12,8 9,55 68,70 50,60
487 15,7 12,4 8,73 59,66 46,74
903 19,72 141,96 100,00 1 ha (64 loài) 770
5 Săng đen 67 11,5 11,6 0,80 4,66 5,32
Bồ an
6 loài ưu thế
60 loài khác
1 ha (66 loài)
28 21,7 16,0 1,19 9,03
416
10,06 78,27 49,40
19,62 146,97 100
II. Rừng giàu
1
2
3
4
5
6
Chò chai
152 12,9 13,4 3,01 29,40 12,45 1 Chò chai 146 14,0 13,8 3,43 33,61 13,10
27 35,5 22,7 3,25 38,58 10,42 2 Dái ngựa 27 36,0 22,2 3,45 41,39 10,35
Dái ngựa
Trường
99 16,5 14,8 2,67 20,65 9,24
45 22,2 18,6 2,30 25,39 7,86
54 17,9 16,3 1,57 12,81 5,40
3 Trường 95 17,9 15,5 3,04 27,05 10,16
4 Dầu rái 44 24,6 19,1 2,79 31,56 8,82
5 Máu chó 49 19,5 16,9 1,70 14,27 5,44
Dầu rái
Máu chó
Trâm
66 14,1 14,2 1,29 10,40 5,05 5 loài ưu thế 361
443 14,09 137,22 50,41 49 loài khác 692 16,0 13,8 13,02 112,0352,10
701 15,6 14,0 11,79 99,15 49,59
25,88 236,38 100,00 1 ha (54 loài) 1053
14,40 147,8747.89
6 loài ưu thế
44 loài khác
1 ha (50 loài) 1144
27,41 259,90 100
trên 75%. Từ năm 2013 đến năm 2018, tần suất
C ở giá trị 0 giảm, trong khi đó tần suất C tại
giá trị 0,25 và 0,5 tăng lên. Cụ thể giá trị bình
quân của C tại năm 2018 (C = 0,345) cao hơn
năm 2013 (C = 0,28) và sự sai khác có ý nghĩa
ở mức 0,05 (Bảng 2), tức là mức độ giao tán
giữa các cây tại thời điểm năm 2018 tăng so
với năm 2013.
3.2. Sự thay đổi của các chi tiêu cấu trúc
không gian quần xã thực vật rừng theo
thời gian
Kết quả hình 4a, b cho thấy, đối với trạng
thái rừng trung bình (OTC 1) trong năm 2013
và 2018 độ tập trung của tán (mức độ giao tán)
tần suất phân bố giảm dần từ 0 đến 1. Trong đó
giá trị C nằm trong khoảng 0 - 0,5 chiếm tới
66
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2020
Lâm học
Đối với trạng thái rừng giàu tại năm 2013,
tần suất tập trung tới 50% ở giá trị C = 0 và
chiếm tới trên 85% tấn suất tập trung ở khoảng
C từ 0 - 0,5. Nhưng đến năm 2018, tần suất giá
trị tập trung tại C = 0 giảm xuống chỉ còn 30%,
trong khi đó tần suất tập trung tại các giá trị C
= 0,25 - 0,75 tăng lên (hình 4c,d). Kết quả
kiểm tra theo tiêu chuẩn U của Mann-Whitney
cho thấy giá trị trung bình của C năm 2018 lớn
mức 0,05 (Bảng 2). Từ những kết quả ở trên
cho thấy, mức độ giao tán tăng lên theo thời
gian từ năm 2013 đến 2018 ở cả 2 trạng thái
rừng. Mặt khác, thông qua kết quả ở bảng 2
cho thấy trạng thái rừng trung bình mức độ
giao tán ở mức cao hơn so với rừng giàu. Tuy
nhiên mức độ giao tán hay mức độ cạnh tranh
không gian dinh dưỡng của cả 2 trạng thái
rừng còn ở mức thấp với C nằm trong khoảng
hơn C tại năm 2013 và sự sai khác có ý nghĩa ở
0,25 - 0,5.
(a) Rừng trung bình - năm 2013
(b) Rừng trung bình - năm 2018
0.25
0.2
0.25
0.20
0.15
0.15
0.1
0.05
0.10
0.05
1
0.75
1
0.75
0.5
0.25
0.5
0.25
Độ hỗn
loài (M)
0
0
0
0.25
0.5
0.75
1
Độ hỗn
loài (M)
0.00
Độ tập trung tán (C)
0
0.25
0.5
0.75
1
Độ tập trung tán (C)
(c) Rừng giàu - năm 2013
(d) Rừng giàu - năm 2018
0.4
0.35
0.3
0.3
0.25
0.2
0.25
0.2
0.15
0.1
0.15
0.1
1
1
0.75
0.75
0.5
0.25
0.05
0
0.5
0.25
0.05
0
Độ hỗn
loài (M)
0
0
Độ hỗn
0
0.25
0.5
0.75
1
loài (M)
0
0.25
0.5
0.75
1
Độ tập trung tán (C)
Độ tập trung tán (C)
Hình 4. Phân bố các chỉ số C và M
Chỉ số góc (W) phản ánh hình dạng phân bố
của cây rừng cho thấy, tần suất các cây điểm
quan sát tập trung chủ yếu ở giá trị W = 0,5
chiếm tới 50% đối với cả 2 trạng thái rừng, tức
là các cây rừng chủ yếu phân bố ngẫu nhiên,
trong đó phân bố đều (W = 0,25) và cụm (W =
0,75) tần suất tương đương nhau (Hình 5). Kết
quả ở bảng 3 cho thấy cả hai trạng thái rừng
giá trị trung bình của W nằm trong khoảng từ
0,52 đến 0,55, trong đó giá trị trung bình của
W rừng giàu cao hơn của trạng thái rừng trung
bình và giữa trong một trạng thái thì giá trị
năm 2018 cao hơn năm 2013, nhưng sự tăng
lên là không rõ rệt.
Kết quả cho thấy các trạng thái nghiên cứu
cây rừng chủ yếu có dạng phân bố ngẫu nhiên
bởi lẽ giai đoạn đầu của quá trình phục hồi cây
con thường có kiểu phân bố cụm do sự tương
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2020
67
Lâm học
đồng về nhu cầu sinh thái hoặc tái sinh dưới
tán cây mẹ, các loài cây giống nhau thường tập
trung cụm gần nhau (Malkinson và cộng sự,
2003). Nhưng trong quá trình sinh trưởng và
phát triển của cây rừng thì nhu cầu dinh dưỡng
ngày càng tăng lên, sự cạnh tranh với các cây
xung quanh càng khốc liệt đặc biệt là những
cây cùng loài do nhu cầu sinh thái tương đồng
(2015) chỉ ra rằng loài thuộc chi Cáng lò
Betula spp giai đoạn đầu và giữa quá trình
phục hồi có phân bố cụm, nhưng giai đoạn
rừng già chuyển sang phân bố ngẫu nhiên.
Tương đồng với kết quả nghiên cứu, Gu và
cộng sự (2019) khi nghiên cứu cấu trúc không
gian của rừng thứ sinh tại HuangLong - Tỉnh
Thiểm Tây Trung Quốc cũng phát hiện ở giai
dẫn đến sự đào thải và tỉa thưa tự nhiên. Vì vậy, đoạn rừng bước qua giai đoạn thành thục phân
phân bố không gian của cây rừng chuyển thành
dạng ngẫu nhiên hoặc đều, Kết quả này cũng
tìm thấy trong các nghiên cứu của Getzin và
cộng sự, 2006; Balanda, 2013. Cụ thể, Kreutz
bố cụm giảm và dịch chuyển sang phân bố
ngẫu nhiên hoặc đều và sự cạnh tranh không
gian dinh dưỡng là nguyên nhân chính dẫn đến
hiện tượng này.
Bảng 2. So sánh chỉ số cấu trúc không gian giữa các trạng thái rừng
Rừng trung bình Rừng giàu Tiêu chuẩn U của Mann-Whitney
Năm 2013 Năm 2018 Năm 2013 Năm 2018
Chỉ số
U1_2
U3_4
U1_3
U2_4
-5,812*
-0,695
-0,0560
-1,174
(1)
(2)
(3)
(4)
C
M
U
0,280
0,345
0,140
0,255
-4,194* -10,357* -11,325*
0,8955
0,4976
0,5245
0,9045
0,4953
0,5263
0,8965
0,4977
0,5396
0,9063
0,4943
0,5408
-0,4930
-0,1110
-0,2080
-0,9750
-0,1920
-0,0380
-0,2950
-0,0120
-1,4870
W
* Sai khác ở mức ý nghĩa = 0,05
Kết quả phân tích độ ưu thế (U) cho thấy,
tần suất phân bố đều giữa các khoảng giá trị từ
0 đến 1 ở tất cả các trạng thái rừng nghiên cứu
(Hình 5). Điều đó có nghĩa là trong các ô tiêu
chuẩn nghiên cứu tỉ lệ các cây ở các tầng tán
phân bố khá đều. Mặt khác, kết quả ở bảng 3
còn cho thấy độ ưu thể trung bình các trạng
thái rừng và giữa 2 thời điểm điều tra nằm
trong khoảng từ: 0,49 - 0,5 và sự sai khác nhau
không rõ rệt. Hơn nữa, mức độ hỗn loài (M) ở
cả 2 trạng thái rừng trong 2 đợt điều tra, tần
suất phân bố của M chủ yếu tập trung ở giá trị
0,75 - 1 chiếm tới 85% và mức độ hỗn loài của
cả 2 trạng thái ở mức rất cao với M bình quân
gần bằng 0,9. Mặt khác, kết quả ở bảng 2 cho
thấy giá trị trung bình của độ hỗn loài tăng
theo thời gian và trạng thái rừng giàu cao hơn
so với trạng thái rừng trung bình, tuy nhiên sự
sai khác này không rõ rệt.
Trong giai đoạn phát triển của rừng thì cạnh
tranh cùng loài sẽ khốc liệt hơn khác loài nên
sự xuất hiện phân bố gần nhau giữa các cây
cùng loài sẽ giảm, trong khi mức độ tập trung
của các cây khác loài sẽ tăng. Tương tự, Chai
và cộng sự (2016) đã chỉ ra rằng cùng với sự
phát triển của cây rừng thì mức độ cạnh tranh
cùng loài sẽ tăng lên, đó là quan hệ bài xích
trong loài dẫn đến mức độ đồng ưu thế giảm và
độ hỗn loài tăng lên. Theo Wan và cộng sự
(2019) thì mức độ hỗn loài tỉ lệ thuận với mức
độ đa dạng sinh học của quần xã. Do đó, cả 2
trạng thái rừng đều thể hiện sự đa dạng loài
cây gỗ với chỉ số hỗn loài rất cao (M 0,9).
68
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2020
Lâm học
(a) Rừng trung bình - năm 2013
(b) Rừng trung bình - năm 2018
0.15
0.1
0.05
0
0.15
0.1
0.05
0
1
1
0.75
0.5
0.25
0.75
0.5
0.25
0
0
Độ ưu
thế (U)
Độ ưu
thế (U)
0.25
0.5
0.75
1
0.25
0.5
0.75
1
Hệ số góc (W)
Hệ số góc (W)
(c) Rừng giàu - năm 2013
(d) Rừng giàu - năm 2018
0.15
0.1
0.05
0
0.15
0.1
0.05
0
1
0.75
0.5
1
0.75
0.25
0.5
0.25
0
Độ ưu
thế (U)
Độ ưu
tế (U)
0
0.25
0.5
0.75
1
0.25
0.5
0.75
1
Hệ số góc (W)
Hệ số góc (W)
Hình 5. Phân bố các chỉ số U và W
Mặt khác kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra
rằng đối với tổ thành rừng trạng thái rừng
trung bình số loài giảm bởi lẽ trong quá trình
phục hồi, ban đầu tán rừng thưa sau đó chuyển
thành dày hơn, số lỗ trống và diện tích các
khoảng lỗ trống trong rừng giảm (hình 1), cạnh
tranh không gian dinh dưỡng ngày càng tăng, ở
giai đoạn ban đầu các loài cây ưa sáng phát
triển mạnh, sau đó trong quá trình phục hồi
rừng các loài cây chịu bóng gỗ lớn phát triển
nhanh hơn chèn ép và đào thải các cây ưa sáng
như Côm Đồng Nai, Dền, dẫn đến một số loài
cây bị chết và biến mất trong công thức tổ
thành. Ngược lại, đối với trạng thái rừng giàu,
do một số cây đã đạt trạng thái thành quá thành
thục, già gãy đổ, trong rừng xuất hiện nhiều
khoảng trống hơn, tạo điều kiện cho cây tái
sinh của nhiều loài phát triển và vươn lên tầng
cây cao, do vậy tổ thành tầng cây cao có xu thế
tăng. Kết quả thu được cho thấy ban đầu cây
tái sinh vươn lên tầng cây cao có phân bố cụm,
đặc biệt ở trạng thái rừng giàu năm 2018 (hình
5d) xuất hiện tần suất những điểm có phân bố
cụm mức cao (W = 1).
4. KẾT LUẬN
Có rất nhiều phương pháp được sử dụng để
miêu tả cấu trúc không gian của cây rừng, hầu
hết các phương pháp đều dựa vào mối quan hệ
giữa cây trung tâm và các cây láng giềng
(Gadow và cộng sự, 2012). Trong đó việc xác
định số lượng cây láng giềng có quan hệ với
cây trung tâm là vấn đề then chốt, hầu hết các
nghiên cứu sử dụng cố định số lượng là 4 cây
lân cận (Pastorella và Paletto, 2013; Zhang và
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2020
69
Lâm học
recruitment enhances seedling diversity in a tropical
forest. Nature 404 (6777): 493–495.
cộng sự, 2018). Trong nghiên cứu này chúng
tôi sử dụng phương pháp 4 cây để tiến hành
nghiên cứu cấu trúc không gian của cây rừng ở
trạng thái rừng giàu và trung bình tại Khu bảo
tồn thiên nhiên hăn hóa Đồng Nai. Kết quả
phân tích cấu trúc không gian cho thấy, các
trạng thái rừng nghiên cứu có phân bố ngẫu
nhiên, tán thưa, mức độ hỗn giao rất cao, mức
độ ưu thế trung bình và cây phân bố đều ở các
tầng thứ khác nhau, tầng tán đa dạng.
Nghiên cứu đặc điểm và xu hướng biến đổi
kết cấu không gian phân bố cây rừng giúp ích
cho việc hiểu biết về tính ổn định của quần thể,
cơ chế của các loại động thái rừng, đồng thời
cung cấp rất nhiều thông tin ẩn bên trong các
quá trình sinh thái. Tuy nhiên, đặc điểm kết
cấu không gian của quần xã cây rừng chịu chi
phối của rất nhiều yếu tố sinh sinh thái. Vì vậy,
những nghiên cứu tiếp theo cần xác định sự
ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh như: địa
hình, đất đai… đến đặc điểm phân bố không
gian của cây rừng.
8. Harper, K. A., Bergeron, Y., Drapeau, P., Gauthier,
S., & De Grandpré L. (2006). Changes in spatial pattern
of trees and snags during structural development in
Picea mariana boreal forests. Journal of Vegetation
Science, 17(5): 625-636.
9. Hui, G., Zhang, G., Zhao, Z. & Yang, A.M.
(2019). Methods of Forest Structure Research:
a
Review. Curr Forestry Rep, (5): 142–154.
10. Kreutz, A., Aakala, T., Grenfell, R., &
Kuuluvainen, T. (2015). Spatial tree community
structure in three stands across a forest succession
gradient in northern boreal Fennoscandia. Silva Fennica,
49(2): 1-14.
11. Malkinson, D., Kadmon, R., & Cohen, D. (2003).
Pattern analysis in successional communities–an approach
for studying shifts in ecological interactions. Journal of
Vegetation Science, 14(2): 213-222.
12. Nguyễn Hồng Hải, Phạm Văn Điển, Đỗ Anh
Tuân (2015). Mô hình điểm không gian dựa trên đặc
trưng khoảng cách và đường kính của cây rừng. Tạp chí
Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2): 224-131.
13. Nguyễn Xuân Quýnh, Ngô Xuân Nam, Trần Anh
Đức, Nguyễn Anh Diệp (2010). Nghiên cứu ảnh hưởng của
chất độc da cam dioxin lên quá trình diễn thế các hệ sinh
thái và sự biến đổi cấu trúc gen, protein của một số loài
sinh vật tại khu vực Mã Đà. Báo cáo tổng kết Đề tài nghiên
cứu khoa học cấp nhà nước. Trường Đại học Khoa học tự
nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.
14. Nguyễn Văn Thêm & Nguyễn Tuấn Bình (2016).
Chỉ số đa dạng về cấu trúc đối với rừng kín thường xanh
ẩm nhiệt đới ở khu vực Mã Đà tỉnh Đồng Nai. Tạp chí
Khoa học Lâm nghiệp (4): 4646-4654.
15. Pastorella, F., & Paletto, A. (2013). Stand
structure indices as tools to support forest management:
an application in Trentino forests (Italy). Journal of
Forest Science, 59(4): 159-168.
16. Phân viện Điều tra Quy hoạch rừng Nam Bộ
(2009). Kết quả điều tra xây dựng danh lục thực vật
rừng - Danh lục thực vật rừng Khu BTTN&DT Vĩnh
Cửu. Tài liệu lưu hành nội bộ.
17. Phân viện Điều tra quy hoạch rừng Nam Bộ
(2008). Báo cáo kết quả rà soát, quy hoạch lại 3 loại
rừng tháng 12/2008. Tài liệu lưu hành nội bộ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Balanda, M. (2013). Spatio-temporal structure of
natural forest:
A
structural index approach.
Beskydy, 5(2): 163-172.
2. Chai, Z., Sun, C., Wang, D., & Liu, W. (2016).
Interspecific associations of dominant tree populations
in a virgin old-growth oak forest in the Qinling
Mountains, China. Botanical studies, 57(1): 1-13.
3. Doležal, J., Šrutek, M., Hara, T., Sumida, A., &
Penttilä, T. (2006). Neighborhood interactions
influencing
tree
population
dynamics
in
nonpyrogenous boreal forest in Northern Finland.
Plant Ecology, 185(1): 135-150.
4. Gadow, K. V., Zhang, C. Y., Wehenkel, C.,
Pommerening, A., Corral-Rivas, J., Korol, M.,... & Zhao, X.
H. (2012). Forest structure and diversity. In Continuous
cover forestry. Springer, Dordrecht, 29-83.
5. Getzin, S., Dean, C., He, F., A. Trofymow, J.,
Wiegand, K., & Wiegand, T. (2006). Spatial patterns
and competition of tree species in a Douglas‐fir
chronosequence on Vancouver Island. Ecography, 29(5):
671-682.
6. Gu, L., O'Hara, K. L., Li, W. Z., & Gong, Z. W.
(2019). Spatial patterns and interspecific associations
among trees at different stand development stages in the
natural secondary forests on the Loess Plateau,
China. Ecology and Evolution, (9): 6410–6421.
7. Harms, K., Wright, S., Calderon, O., Hernández,
A.& Herre, E.A. (2000) Pervasive density-dependent
18. Team, R. C. (2018). R: A language and
environment for statistical computing. R Foundation for
Statistical Computing, Vienna.
19. Wan, P., Zhang, G., Wang, H., Zhao, Z., Hu, Y.,
Zhang, G.,. & Liu, W. (2019). Impacts of different forest
management methods on the stand spatial structure of a
natural Quercus aliena var. acuteserrata forest in
Xiaolongshan, China. Ecological informatics, 50: 86-94.
20. Zhang, L., Hui, G., Hu, Y., & Zhao, Z. (2018).
Spatial structural characteristics of forests dominated by
Pinus tabulaeformis Carr. PloS one, 13(4): 1-14.
70
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2020
Lâm học
SPATIAL STRUCTURE CHANGES OF MEDIUM AND RICH FORESTS IN
DONG NAI CULTURE AND NATURE RESERVE
Nguyen Thanh Tuan1, Tran Thanh Cuong2
1Vietnam National University of Forestry - Dong Nai campus
2Southern Sub-Institute of Forest Inventory and Planning
SUMMARY
Base on the data of two permanent plots within the medium forest and the rich forest in Dong Nai culture and
nature reserve. In all of the plots installed, all trees (> 5 cm in diameter at breast height) were mapped and
surveyed in the autumn of 2013 and re-surveyed in 2018 (the survey recorded tree species, diameter at breast
height, crown width, tree height and tree postition). Then, we analyzed the spatial structural characteristics
within nearest-neighbor relationships using the bivariate distributions of the stand spatial structural parameters:
uniform angle index (W), mingling index (M), dominance index (U) and crowding index (C) to understand the
structural characteristics and dynamics of forest. Research results have shown that most trees in the forest were
randomly distributed (0.52 W 0.55) and regular distribution in the different story levels of forest stands.
Two permanent plots exhibited rich species mingling with around 60 species of medium forest and 50 species
of rich forest. Moreover, tree species exhibiting significant decreases over the five years whereas rich forest
showed a significant increase trend over the period 2013 to 2018, from 50 species to 54 species. Tree crowding
was sparse in within plots. Furthermore, the crowding value of medium forest was significantly higher than rich
forest. A study of academic achievement not only will enhance evaluating the value of the natural ecosystem,
but alsho will be useful for promoting tree growth, regeneration and habitat diversity for optimizing forest
management activities, and improving forest quality at a fine scale in the studied stands.
Keywords: Crowding index, dominance index, spatial correlation, species mingling index, uniform angle
index.
Ngày nhận bài
: 20/12/2019
: 26/02/2020
: 04/3/2020
Ngày phản biện
Ngày quyết định đăng
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2020
71
10 trang
20/04/2022
30120
Bạn đang xem tài liệu "Biến đổi cấu trúc không gian của rừng tự nhiên trung bình và giàu tại Khu bảo tồn thiên nhiên văn hóa Đồng Nai", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bien_doi_cau_truc_khong_gian_cua_rung_tu_nhien_trung_binh_va.pdf
