Nghiên cứu phân nhóm loài theo một số đặc trưng sinh trưởng phục vụ xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính theo nhóm loài cho 4 khu rừng đặc dụng thuộc miền bắc Việt Nam
TÓM TẮT
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng cơ sở dữ liệu bao gồm 6504 cây
cá thể (với D1.3 ≥10cm) thuộc 333 loài, được đo hai lần với khoảng cách 5
năm (từ năm 2007 - 2012). Dựa trên chỉ tiêu thống kê tăng trưởng đường
kính bình quân năm (ZD), đường kính tối đa mà loài đạt được (Dmax) và
dạng sống của loài, bằng phân tích nhóm với chiến lược K-Means, đã phân
thành 9 nhóm loài: (1) Nhóm gỗ nhỏ tăng trưởng chậm; (2) Nhóm gỗ nhỏ
tăng trưởng trung bình; (3) Nhóm gỗ nhỏ tăng trưởng nhanh; (4) Nhóm gỗ
nhỡ tăng trưởng chậm; (5) Nhóm gỗ nhỡ tăng trưởng trung bình; (6) Nhóm
gỗ nhỡ tăng trưởng nhanh; (7) Nhóm gỗ lớn tăng trưởng chậm; (8) Nhóm
gỗ lớn tăng trưởng trung bình; (9) Nhóm gỗ lớn tăng trưởng nhanh.
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu phân nhóm loài theo một số đặc trưng sinh trưởng phục vụ xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính theo nhóm loài cho 4 khu rừng đặc dụng thuộc miền bắc Việt Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Nghiên cứu phân nhóm loài theo một số đặc trưng sinh trưởng phục vụ xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính theo nhóm loài cho 4 khu rừng đặc dụng thuộc miền bắc Việt Nam
Tạp chí KHLN 2/2015 (3795-3807) ©: Viện KHLNVN - VAFS ISSN: 1859 - 0373 Đăng tải tại: www.vafs.gov.vn 3795 NGHIÊN CỨU PHÂN NHÓM LOÀI THEO MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG SINH TRƯỞNG PHỤC VỤ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TĂNG TRƯỞNG ĐƯỜNG KÍNH THEO NHÓM LOÀI CHO 4 KHU RỪNG ĐẶC DỤNG THUỘC MIỀN BẮC VIỆT NAM Nguyễn Thị Thu Hiền1*, Trần Văn Con2, Trần Thị Thu Hà1 1 Viện Nghiên cứu và Phát triển Lâm nghiệp - Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên 2 Viện Nghiên cứu Lâm sinh - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Từ khóa: Khu rừng đặc dụng, miền Bắc Việt Nam, phân nhóm loài, Ba Bể, Hang Kia - Pà Cò, Vũ Quang, Xuân Sơn. TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng cơ sở dữ liệu bao gồm 6504 cây cá thể (với D1.3 ≥10cm) thuộc 333 loài, được đo hai lần với khoảng cách 5 năm (từ năm 2007 - 2012). Dựa trên chỉ tiêu thống kê tăng trưởng đường kính bình quân năm (ZD), đường kính tối đa mà loài đạt được (Dmax) và dạng sống của loài, bằng phân tích nhóm với chiến lược K-Means, đã phân thành 9 nhóm loài: (1) Nhóm gỗ nhỏ tăng trưởng chậm; (2) Nhóm gỗ nhỏ tăng trưởng trung bình; (3) Nhóm gỗ nhỏ tăng trưởng nhanh; (4) Nhóm gỗ nhỡ tăng trưởng chậm; (5) Nhóm gỗ nhỡ tăng trưởng trung bình; (6) Nhóm gỗ nhỡ tăng trưởng nhanh; (7) Nhóm gỗ lớn tăng trưởng chậm; (8) Nhóm gỗ lớn tăng trưởng trung bình; (9) Nhóm gỗ lớn tăng trưởng nhanh. Keywords: Forest conservation, Northern Vietnam, species grouping, Ba Be, Hang Kia - Pa Co, Vu Quang, Xuan Son. Studying grouping species according to some growth characteristics to construct diameter growth models for four special-use forest regions in Northern Vietnam In this study, The data set comprise 6504 individuals of 333 species, which have at least two censuses has been used. Based on average diameter increment and maximal diameter observed for each tree species and life forms, tree species were classified into 9 functional groups by using cluster analysis with K-Means strategy: (1) Small sized slow growing species; (2) Small sized moderate growing species; (3) Small sized fast growing species; (4) Medium sized, slow growing species; (5) Medium sized, moderate growing species; (6) Medium sized, fast growing species; (7) large slow growing species; (8) Large moderate growing species; (9) Large fast growing species. Tạp chí KHLN 2015 Nguyễn Thị Thu Hiền et al., 2015(2) 3796 I. ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng tự nhiên nhiệt đới được biết đến như là một hệ sinh thái có tính đa dạng loài cao nhất thế giới. Trong rừng dầu ở Đông Nam Á, mỗi ô tiêu chuẩn định vị 1ha có thể xác định được từ 80 - 100 loài cây khác nhau (D1.3 ≥10cm) (Bertault và Kadir, 1998; Newman et al., 1996). Ở Việt Nam, rừng lá rộng thường xanh có số loài trong mỗi ô tiêu chuẩn 1ha từ 40 - 80 loài cây khác nhau (D1.3 ≥10cm) (Trần Văn Con et al., 2010). Điều này làm cho việc phân tích số liệu và mô hình hóa trở thành một nhiệm vụ rất khó khăn và buộc các nhà nghiên cứu phải lựa chọn một trong ba cách tiếp cận trong phân tích dữ liệu: (1) Phân tích riêng cho mỗi loài; (2) Gộp tất cả các loài lại để phân tích chung; (3) Phân nhóm loài theo một cách có ý nghĩa để phân tích. Cách tiếp cận thứ nhất tỏ ra không thực tế do có quá nhiều loài nên sẽ rất tốn công sức để phân tích chi tiết cho mỗi loài, hơn nữa rất khó để rút ra các kết luận có tính quy luật. Mặt khác, trong rất nhiều loài đo đếm được thì phần lớn dung lượng mẫu quan sát rất ít - các loài có tần suất xuất hiện hiếm, không đủ mẫu để phân tích thống kê (Phillips et al., 2002). Cách tiếp cận thứ hai không có ý nghĩa vì nó quá tổng hợp và không phản ánh được các đặc tính sinh trưởng vốn rất khác nhau của các loài (Phillips et al., 2002). Cách tiếp cận thứ ba hài hòa được các nhược điểm của hai cách tiếp cận trên và thường được các nhà nghiên cứu trên thế giới sử dụng. Tuy nhiên, tùy vào mục đích nghiên cứu, người ta có thể phân nhóm loài theo các tiêu chí khác nhau. Chẳng hạn, để nghiên cứu tính đa dạng sinh học người ta có thể phân loại từ nhóm loài đến cấp loài; để phân tích kinh tế người ta cần biết đến loài đó có giá trị kinh tế hay không; để nghiên cứu kỹ thuật lâm sinh người ta chỉ cần phân thành các nhóm loài: loài ưa sáng, loài chịu bóng và loài trung tính. Để mô tả trạng thái rừng hoặc mô hình hóa sinh trưởng và sản lượng rừng, việc phân nhóm loài cần chi tiết hơn để phản ánh được các đặc trưng phản ứng sinh trưởng của mỗi nhóm loài. Để phục vụ xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính theo nhóm loài sau này cho lâm phần khu vực nghiên cứu, chúng tôi tiến hành“Nghiên cứu phân nhóm loài theo một số đặc trưng sinh trưởng phục vụ xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính theo nhóm loài cho 4 khu rừng đặc dụng thuộc miền Bắc Việt Nam”. II. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Tầng cây cao thuộc rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại 4 khu rừng đặc dụng thuộc miền Bắc Việt Nam. III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Phương pháp kế thừa tài liệu Kế thừa 21 ô tiêu chuẩn định vị (OTCĐV) đã được thiết lập năm 2007 và số liệu đo đếm lần thứ nhất (năm 2007) của 21 OTCĐV trên địa bàn VQG Ba Bể, VQG Vũ Quang, VQG Xuân Sơn và KBT Hang Kia Pà - Cò thuộc đề tài Nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc và động thái của một số kiểu rừng chủ yếu ở Việt Nam do PGS.TS Trần Văn Con, Viện Nghiên cứu lâm sinh chủ trì (Trần Văn Con, 2007). 3.2. Phương pháp thu thập số liệu Số liệu được sử dụng trong nghiên cứu là số liệu điều tra của chu kỳ nghiên cứu 5 năm, từ năm 2007 - 2012 tại khu vực nghiên cứu: Số liệu điều tra lần 1 vào năm 2007 và số liệu điều tra lần 2 vào năm 2012. OTCĐV được thiết kế là một hình vuông có diện tích là 1ha (100m 100m). Để tránh nhầm lẫn và bỏ sót cây, ô tiêu chuẩn 1ha được Nguyễn Thị Thu Hiền et al., 2015(2) Tạp chí KHLN 2015 3797 chia thành 25 ô vuông nhỏ có cạnh 20m 20m. Ở mỗi góc của ô vuông này đánh dấu bằng một cọc gỗ tại các góc sao cho có thể nhận biết được ở lần đo sau. Ở hai lần điều tra rừng năm 2007 và năm 2012, tiến hành đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng D1,3 và Hvn của tất cả các cây có D1,3 ≥10cm; đánh số cố định theo thứ tự các cây, mỗi cây chỉ mang một số hiệu riêng. Số hiệu của cây được ghi trực tiếp bằng sơn lên thân cây. Số hiệu của các cây bị chết hoặc bị chặt (khai thác) không được dùng lại để tránh nhầm lẫn khi xử lý số liệu. Các cây tái sinh bổ sung vào cấp kính đầu tiên được đánh số hiệu với các số mới chưa sử dụng trong ô. 3.3. Phương pháp phân nhóm loài Có rất nhiều loài trong tổ thành rừng tự nhiên, trong đó có nhiều loài số lượng quan sát không đủ lớn để có tính đại diện. Do đó, cần phải phân nhóm loài theo một chỉ tiêu thích hợp nào đó để xây dựng hàm tăng trưởng theo nhóm, vì nếu xây dựng cho từng loài riêng lẻ thì số mô hình sẽ quá lớn. Phân nhóm theo đặc tính sinh thái và giá trị kinh tế của loài là một cách có thể được mong đợi. Tuy nhiên qua kiểm tra dữ liệu cho thấy rằng nếu phân nhóm theo đặc tính sinh thái hay giá trị kinh tế của loài thì biến động về tốc độ tăng trưởng và kích thước lớn nhất mà loài có thể đạt là rất lớn và không thích hợp cho mô hình tăng trưởng. Vì vậy, trong nghiên cứu này sẽ phân nhóm loài dựa trên các chỉ tiêu: lượng tăng trưởng bình quân về đường kính (ZD), đường kính tối đa quan sát được của loài (Dmax), dạng sống của loài theo kiến thức chuyên gia và các nguồn tài liệu tin cậy Cây rừng Việt Nam (Bộ NN&PTNT, 2002); Tên cây rừng Việt Nam (Viện ĐTQHR, 2009). Phương pháp phân nhóm được sử dụng trong nghiên cứu gồm 3 bước: Bước 1: Phương pháp phân tích nhóm (Cluster analysis) dựa trên chiến lược K-Means trong phần mềm SPSS 20.0: tiến hành đối với các loài có dung lượng mẫu ≥50 cây. Phương pháp này phân chia cơ sở dữ liệu thành một số nhóm theo chỉ tiêu Dmax và ZD sao cho phương sai (variance) trong nhóm là tối thiểu và giữa các nhóm là tối đa (Alder, 1995; Phillips et al., 2002). Bước này sẽ tạo ra cấu trúc khung của bảng phân nhóm loài một cách khách quan. Bước 2: Phân tích biệt thức (discriminat analysis): áp dụng đối với những loài có dung lượng mẫu <50 nhưng lớn ≥30 cây. Phân tích biệt thức là việc xác định phạm vi của các biến sử dụng để phân nhóm (tức là Dmax và ZD) của các nhóm đã được xác định bằng phân tích nhóm, rồi sau đó gán một loài mới có phạm vi Dmax và ZD tương đương vào nhóm đã có. Bước 3: Gán nhóm chủ quan: áp dụng với các loài có dung lượng mẫu <30. Sử dụng kiến thức kinh nghiệm (từ các chuyên gia và các công trình đã công bố) về các biến số Dmax và ZD để gán chủ quan vào các nhóm khung đã được xác định ở bước 1, 2. Các tài liệu chủ yếu đã dùng gồm: Cẩm nang ngành lâm nghiệp (Bộ NN&PTNT, 2006); Tên cây rừng Việt Nam (Bộ NN&PTNT, 2002); Cây rừng Việt Nam (Viện ĐTQHR, 2009); Thực vật rừng (Lê Mộng Chân, Lê Thị Huyên, 2000). IV. KẾT QUÂ NGHIÊN CỨU 4.1. Kết quả phân nhóm loài Từ số liệu điều tra thu thập được của 21 OTCĐV của 4 khu rừng đặc dụng ở khu vực nghiên cứu, chúng tôi sử dụng phân nhóm loài theo hai chỉ tiêu: đường kính lớn nhất của loài (Dmax) và lượng tăng trưởng đường kính bình quân năm từng loài (ZD), vì hai chỉ tiêu này cũng phần nào phản ánh được một số đặc trưng sinh trưởng của loài. Tạp chí KHLN 2015 Nguyễn Thị Thu Hiền et al., 2015(2) 3798 Dữ liệu sử dụng để phân nhóm loài trong nghiên cứu được thu thập từ hệ thống 21 ô tiêu chuẩn định vị (21ha) với hai lần đo: năm 2007 và 2012. Tổng số có 10.224 cây với D1.3 ≥10cm của 442 loài được ghi nhận, trong đó có 2382 cây thuộc 260 loài bị chết và 1147 cây thuộc 238 loài tái sinh bổ sung trong thời gian 5 năm; 6695 cây thuộc 373 loài được đo 2 lần và có thể tính được tăng trưởng đường kính, trong đó chỉ có 50 loài có số lượng quan sát lớn hơn 30 cây và 323 loài có lượng quan sát nhỏ hơn 30 cây; trong số 323 loài này có 40 loài chưa xác định được tên (với 191 cây sp), những loài này sẽ không được sử dụng khi phân nhóm loài. Tổng số loài cây đủ số liệu 2 lần đo (năm 2007 và năm 2012) sử dụng phân nhóm loài được tổng hợp ở bảng 1. Bảng 1. Bảng thống kê nguồn số liệu dùng để phân nhóm loài TT Nhóm Tổng loài Dung lượng mẫu (cây) Tỉ lệ % loài Tỉ lệ % cây Ghi chú 1 Dung lượng ≥50 25 3.576 15,02 69,28 Dùng phân nhóm ở bước cluster analysis 2 30≤ Dung lượng <50 25 930 Dùng phân nhóm ở bước discriminant analysis 3 Dung lượng <30 283 1998 84,98 30.72 Dùng ở bước gán nhóm chủ quan Tổng số 333 6504 Kết quả cho thấy, số loài có dung lượng mẫu quan sát ≥50 cây là 25 loài (3.576 cá thể), các loài này sẽ được dùng ở bước phân nhóm trên phần mềm spss để tạo ra cấu trúc khung bảng phân nhóm; 25 số loài có dung lượng quan sát <50 nhưng ≥30 được dùng phân nhóm ở bước phân tích biệt thức dựa trên bảng cấu trúc khung của bước 1; số loài có dung lượng quan sát nhỏ (n <30) gồm 283 loài sẽ được dùng ở bước gán nhóm chủ quan. Trước khi gộp chung loài giữa 4 vùng nghiên cứu, ZD loài giữa 4 vùng sinh thái đã được kiểm tra sự sai khác. Kết quả kiểm tra đều thấy ZD loài cây giữa 4 vùng không có sự sai khác, do vậy có thể gộp chung các loài để phân nhóm loài. Việc kiểm tra sự sai khác ZD loài được thực hiện như sau: Trường hợp loài cây được phân bố ở 3 hoặc 4 vùng sinh thái thì tiến hành phân tích phương sai một nhân tố theo đường lệnh: Analyze/Compare Means/One - Way Anova/đưa biến ZD loài vào Dependent List và biến mã hóa vùng vào Factor/vào Options chọn Descriptive và Hemogeneity of variance test/Continue/Ok. Trường hợp bảng Anova cho kết quả Sig >0,05 thì khi đó ZD loài giữa 3 vùng hay 4 vùng không có sự sai khác, tức là có thể gộp ZD loài đó ở các vùng sinh thái. Và ngược lại. Trường hợp loài cây phân bố ở 2 vùng sinh thái thì kiểm tra sự sai khác ZD bằng T-test theo đường lệnh: Analyze/Compare Means/Indepent - Sameples T-Test/đưa ZD loài vào Variable và biến mã hóa vùng vào Group Variale/Define Groups/Continue/Ok. Trường hợp giá trị tính toán T-Test ở bảng Independent Samples Test có Sig. (2 - teiled) >0,05 thì ZD loài giữa 2 vùng không có sự sai khác, khi đó có thể gộp ZD loài đó ở các vùng sinh thái với nhau. Và ngược lại. Kết quả phân nhóm loài của 25 loài có n ≥50 cây theo bước Cluster analysis (bước 1) với 2 chỉ tiêu: ZD và Dmax bằng đường lệnh: Analyze/Classify/K-Means Cluster/Ok, đã phân ra được 7 nhóm loài và xác định được sơ đồ phân nhóm 1 và bảng 2. Nguyễn Thị Thu Hiền et al., 2015(2) Tạp chí KHLN 2015 3799 Hình 1. Sơ đồ phân nhóm loài theo chiến lược K-Means với chỉ tiêu Dmax và ZD cho 25 loài có dung lượng quan sát ≥ 50 Kết quả phân nhóm loài theo chiến lược K- Means trên phần mềm SPSS của nghiên cứu cũng đã đảm bảo được rằng khoảng cách giữa các loài trong một nhóm là nhỏ nhất và giữa các nhóm là lớn nhất. Kết quả phân nhóm loài cụ thể ở bước này được tổng hợp tại bảng 2 Bảng 2. Kết quả phân nhóm loài theo chiến lược K-Means với chỉ tiêu Dmax và ZD cho 25 loài có dung lượng quan sát ≥ 50 Tên loài Tên khoa học Dung lượng mẫu (cây) ZD (cm/năm) Dmax (cm) Ghi chú (1) (2) (3) (4) (5) (6) NHÓM 1 Lòng mang bạc Pterospermum argenteum 51 0,33 60 GOT Nhọc Law Polyalthia lawii 58 0,30 64,4 GOT Hu đay Trema orientalis 116 0,53 59,2 GON Ruối Streblus saper 133 0,25 58,0 GON Cơm rượu bắc bộ Glycosmis cymosa 285 0,24 59,2 GON NHÓM 2 Thị rừng Diospyros sylvatica 157 0,24 116,2 GOL NHÓM 3 Máu chó thấu kính Knema lenta 52 0,38 80 GOL Lộc vừng Barringtonia acutangula 53 0,30 76,4 GOT Tạp chí KHLN 2015 Nguyễn Thị Thu Hiền et al., 2015(2) 3800 Tên loài Tên khoa học Dung lượng mẫu (cây) ZD (cm/năm) Dmax (cm) Ghi chú Nang Alangium ridleyi 76 0,30 86,1 GOL Dẻ đỏ Lithocarpus ducampii 82 0,33 80 GOL Táu trắng Vatica odorata 94 0,32 80 GOL Giền trắng Xylopia pierrei 123 0,31 79 GOT Trai Garcinia fagraeoides 146 0,23 80 GOL Ngát Gironniera subaequalis 102 0,43 76,1 GOT NHÓM 4 Dẻ ấn Castanopsis indica 351 0,24 116,2 GOL NHÓM 5 Chín tầng Diospyros pilosula 61 0,30 55,0 GON An phong nhiều trái Alphonsea philastreana 299 0,22 54,3 GON Ô rô Streblus ilicifolius 548 0,25 55,8 GON Nhọ nồi Diospyros apiculata 74 0,37 55,1 GON NHÓM 6 Cà lồ Caryodaphnopsis tonkinensis 70 0,34 100 GOL Nghiến Excentrodendron tonkinense 176 0,28 105,4 GOL Táu mật Vatica odorata 82 0,29 100 GOL NHÓM 7 Vàng anh lá nhỏ Saraca indica 97 0,26 92 GOT Dẻ trắng Lithocarpus dealbatus 181 0,32 93,6 GOL Trâm trắng Syzygium wightianum 108 0,29 95 GOT Ghi chú: Cột (3) là kết quả tổng số cá thể cây theo loài. Cột (4) là giá trị lượng tăng trưởng bình quân chung về đường kính từng loài. Cột (5) là đường kính lớn nhất của loài đạt được (Dmax). Cột (6) là ký hiệu dạng sống của loài: GOL, GOT, GON lần lượt là gỗ lớn, gỗ trung bình, gỗ nhỏ (Bộ NN&PTNT, 2002; Viện ĐTQHR, 2009). Cột này được bổ sung sau khi tổng hợp kết quả tính trên phần mềm SPSS. Kết quả bảng phân nhóm 2 cho thấ ... Max 0,43 84,4 Nhóm gỗ nhỏ, tăng trưởng chậm Chín tầng Diospyros pilosula 61 0,3 55 GON Ô rô Streblus ilicifolius 548 0,25 55,8 GON Anh phong nhiều trái Alphonsea philastreana 299 0,22 54,3 GON Ruối Streblus saper 133 0,25 58 GON Cơm rượu bắc bộ Glycosmis cymosa 285 0,24 59,2 GON Thừng mực lông mềm Wrightia tomentosa 35 0,28 40,7 GON Du quả nhọn Baccaurea oxycarpa 37 0,24 41,1 GON Dâu gia đất Baccaurea racemosa 40 0,3 41,4 GON Chùm bao Bhesa robusta 48 0,25 43,9 GON Observation 1486 Min 0,22 40,7 Max 0,3 59,2 Nhóm gỗ nhỏ, tăng trưởng trung bình Nhọ nồi Diospyros apiculata 74 0,37 55,1 GON Chành rành Dodonaea viscosa 33 0,33 57,3 GON Nhọc lá dài Polyalthia jucunda 33 0,38 38,5 GON Đẻn ba lá Vitex trifolia 40 0,31 53,5 GON Bưởi bung lá ít gân Macclurodendron oligophlebia 44 0,46 39,5 GON Observation 224 Min 0,31 38,5 Max 0,46 57,3 Nhóm gỗ nhỏ, tăng trưởng nhanh Hu đay Trema orientalis 116 0,53 59,2 GON Ghi chú: Bảng phân nhóm loài sẽ còn tiếp tục có sự thay đổi về số lượng loài và số lượng mẫu quan sát sau bước thứ 3 - bước gán nhóm loài chủ quan. Kết quả đạt được ở bảng 3 cho thấy: Giữa các loài trong từng nhóm loài đã có sự đồng nhất về các biến lượng tăng trưởng đường kính bình quân và dạng sống của loài; tuy nhiên biến động về biến đường kính lớn nhất loài đạt được giữa các loài trong cùng một nhóm vẫn còn. Chẳng hạn như đối với nhóm gỗ lớn, tăng trưởng Tạp chí KHLN 2015 Nguyễn Thị Thu Hiền et al., 2015(2) 3804 trung bình có biến động về Dmax từ 80 - 154,5cm. Điều này có thể được lý giải do dung lượng mẫu quan sát của một số loài chưa hoàn toàn đủ lớn nên giá trị Dmax quan sát ở loài đó chưa thực sự đại diện cho Dmax mà loài có thể đạt tới. Tuy nhiên, điều này cũng không làm ảnh hưởng đến tính chính xác của kết quả phân nhóm của nghiên cứu. Ở nhóm loài gỗ nhỏ, tăng trưởng nhanh chỉ có duy nhất 1 loài Hu đay với 116 cá thể. Trong bước gán nhóm chủ quan tiếp theo (ở bước 3), số loài trong nhóm này sẽ còn được bổ sung thêm. So sánh một kết quả nghiên cứu của tác giả Trần Văn Con (2011) khi nghiên cứu về xây dựng mô hình quản lý rừng bền vững rừng tự nhiên ở Tây Nguyên cũng đã đưa ra nhận định rằng: Các nghiên cứu của Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam và Viện Điều tra Quy hoạch rừng đều cho thấy rằng tăng trưởng của các loài mục đích trong rừng tự nhiên ở mức trung bình và chậm. Tác giả cũng đã đưa ra kết quả phân chia 4 cấp tăng trưởng sau: Tăng trưởng rất chậm: ZD < 0,3 cm/năm; tăng trưởng chậm: ZD = 0,3 - 0,5 cm/năm; tăng trưởng trung bình: ZD > 0,5 - 0,8 cm/năm; tăng trưởng nhanh: ZD > 0,8 cm/năm. Điều này cho thấy, cách phân chia cấp tăng trưởng đường kính cho đối tượng nghiên cứu của nghiên cứu cũng có đặc điểm tương đồng so với nghiên cứu trước đó của tác giả Trần Văn Con (2011). Với kết quả phân nhóm loài ở trên sẽ còn tiếp tục được hoàn thiện sau khi tiến hành gán nhóm chủ quan đối với những loài có dung lượng quan sát nhỏ hơn 30 cây vào khung nhóm loài ở bảng 3. Tổng số loài được thực hiện gán nhóm chủ quan gồm 283 loài trong tổng số 333 loài (chiếm 84,98 % số loài dùng phân nhóm). Tuy nhiên chúng chỉ chiếm 30,72 % số cây dùng phân nhóm. Điều này có nghĩa là ảnh hưởng của phần chủ quan khi phân nhóm loài và khi xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính lâm phần là không đáng kể. Kết quả cuối cùng phân nhóm loài theo 3 bước (như trình bày ở phương pháp) cho tất cả các loài của khu vực nghiên cứu được tổng hợp ở bảng 4 sau: Bảng 4. Tổng hợp kết quả phân nhóm loài cho lâm phần rừng tự nhiên thuộc khu vực nghiên cứu TT Nhóm loài Số loài Dung lượng mẫu (cây) ZD (cm/năm) Dmax (cm) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 1 Gỗ nhỏ, tăng trưởng chậm 53 1738 0,06 ÷ 0,30 59,2 2 Gỗ nhỏ, tăng trưởng trung bình 26 366 0,31 ÷ 0,46 57,3 3 Gỗ nhỏ, tăng trưởng nhanh 8 140 0,51 ÷ 0,78 59,2 4 Gỗ trung bình, tăng trưởng chậm 73 912 0,06 ÷ 0,30 95 5 Gỗ trung bình, tăng trưởng trung bình 61 1019 0,31 ÷ 0,49 84,5 6 Gỗ trung bình, tăng trưởng nhanh 15 58 0,51 ÷ 1,21 70 7 Gỗ lớn, tăng trưởng chậm 44 917 0,06 ÷ 0 30 129,9 8 Gỗ lớn, tăng trưởng trung bình 44 1319 0,31 ÷ 0,49 154,5 9 Gỗ lớn, tăng trưởng nhanh 9 35 0,51 ÷ 0,96 100 Tổng 333 6504 Ghi chú: Cột (5) là biến động lượng tăng trưởng đường kính bình quân năm có ở mỗi nhóm loài; Cột (6) là đường kính tối đa (quan sát) loài đạt được ở mỗi nhóm loài. Nguyễn Thị Thu Hiền et al., 2015(2) Tạp chí KHLN 2015 3805 Kết quả phân nhóm cuối cùng sau khi thực hiện bước gán chủ quan các loài dung lượng quan sát nhỏ đã bổ sung thêm 2 nhóm loài: nhóm gỗ lớn, tăng trưởng nhanh và nhóm gỗ trung bình, tăng trưởng nhanh so với kết quả phân nhóm ở bước Cluster analysis và Discriminant analysis. Như vậy, với 4504 cá thể thuộc 50 loài mẫu lớn (25 loài n ≥ 50 và 25 loài 30 ≤ n < 50) và 1998 cá thể 283 loài mẫu nhỏ (n < 30), chúng tôi đã tiến hành phân nhóm loài theo 3 bước và đã đạt được 9 nhóm loài gồm: 1) Nhóm gỗ nhỏ, tăng trưởng chậm; 2) Nhóm gỗ nhỏ, tăng trưởng trung bình; 3) Nhóm gỗ nhỏ, tăng trưởng nhanh; 4) Nhóm gỗ trung bình, tăng trưởng chậm; 5) Nhóm gỗ trung bình, tăng trưởng trung bình; 6) Nhóm gỗ trung bình, tăng trưởng nhanh; 7) Nhóm gỗ lớn, tăng trưởng chậm; 8) Nhóm gỗ lớn, tăng trưởng trung bình; 9) Nhóm gỗ lớn, tăng trưởng nhanh. 4.2. Thảo luận Vanclay (1994) đã tổng quan các phương pháp khác nhau được sử dụng để phân nhóm loài và đã chỉ ra rằng tất cả các phương pháp phân nhóm loài đều có điểm yếu cần phải khắc phục và một phương pháp thích hợp phụ thuộc rất lớn vào dung lượng và chất lượng của dữ liệu đầu vào. Một phân nhóm đáng tin cậy thì mỗi loài cần phải có đủ dung lượng mẫu (>100 cây), đáng tiếc là chỉ có một số ít trong số rất nhiều loài đáp ứng được yêu cầu này, phần lớn loài thường có dung lượng mẫu nhỏ (>30 cây), đó là các loài có tần suất xuất hiện hiếm và tạo ra vấn đề khó khăn trong phân nhóm theo quan điểm thống kê. Một trong những giải pháp để vượt qua khó khăn này đã được Philipps et al., (2002) sử dụng để phân nhóm loài cho rừng tự nhiên ở Klimantan (Indonesia) là phương pháp tiếp cận 3 bước: (i) phân tích nhóm (cluster analysis) dựa theo chiến lược K-Means đối với các loài có dung lượng mẫu lớn (>100 cây); (ii) phân tích biệt thức (discriminant analysis) đối với các loài có dung lượng mẫu nhỏ hơn (>30 cây); và (iii) gán chủ quan vào các nhóm đã có dựa trên kiến thức kinh nghiệm (theo chuyên gia, các công trình công bố). Ở nghiên cứu của chúng tôi cũng sử dụng tiếp cận 3 bước tương tự như tiếp cận của Phillips et al., (2002). Tuy nhiên, Phillips et al., (2002) đã sử dụng 6 biến mô tả sinh trưởng, tái sinh bổ sung và tỷ lệ chết để phân nhóm loài, trong khi chúng tôi chỉ sử dụng hai biến thống kê là tăng trưởng đường kính bình quân của loài (ZD) và đường kính tối đa loài đạt được khi thành thục (Dmax). Phương pháp của Phillips et al., (2002) dựa trên mô hình tăng trưởng, tái sinh bổ sung và chết, do đó kết quả phân nhóm rõ ràng là phụ thuộc vào việc lựa chọn phương trình cho mô hình và phụ thuộc vào các biến của mô hình tăng trưởng. Khác với phương pháp của các tác giả này, phương pháp của chúng tôi không phụ thuộc vào mô hình và chỉ dựa vào biến thống kê là ZD và Dmax, do đó có thể dễ dàng hơn để gán các loài có dung lượng mẫu nhỏ căn cứ vào kiến thức về hai biến được sử dụng. Các kết quả khác nhau có thể đạt được phụ thuộc vào các biến được sử dụng để diễn đạt đặc trưng của loài và trong một vài trường hợp còn phụ thuộc vào mô hình được sử dụng để mô phỏng động thái rừng (Picard et al., 2010). Nhiều nghiên cứu khi dùng phương pháp phân tích nhóm để phân nhóm loài đã không giải quyết vấn đề cho các loài có dung lượng mẫu nhỏ (tức là không sử dụng bước gán nhóm chủ quan). Ví dụ trong một ứng dụng phân nhóm loài cho rừng thí nghiệm ở Paracou, các loài có dung lượng mẫu nhỏ hơn 20 cây đã được loại bỏ (Picard et al., 2010). Phương pháp tiếp cận nhiều bước trên cơ sở phối hợp phân tích thống kê với gán chủ quan được nhận thấy là phù hợp để phân nhóm loài cho các hệ sinh thái rừng nhiệt đới vốn đa dạng loài cao (Phillips et al., 2002). Một nghiên cứu tương tự của tác giả Alder (1995) Tạp chí KHLN 2015 Nguyễn Thị Thu Hiền et al., 2015(2) 3806 cũng đã dùng 2 biến thống kê ZD và Dmax để phân nhóm loài. Đặc trưng của 9 nhóm loài được xây dựng trong nghiên cứu được tóm tắt ở bảng 4. Trong đó có đến 283 loài (chiếm 84,98%) được gán chủ quan vì có n <30 cây, tuy nhiên chỉ chiếm 30,72% số cá thể tham gia phân nhóm loài. Do vậy ảnh hưởng của phần gán nhóm chủ quan khi xây dựng mô hình tăng trưởng là không đáng kể. Ngoài ra, đôi khi việc gán nhóm chủ quan dựa trên kiến thức kinh nghiệm cho phép việc giải thích về các nhóm loài theo chức năng dễ hiểu hơn là phân nhóm tự động theo phương pháp thống kê (Phillips et al., 2002) bởi vì: một mặt là dữ liệu để phân tích thống kê được thu thập từ các ô tiêu chuẩn có thể chưa phản ánh đúng Dmax của loài, do rừng nghiên cứu chưa thành thục sinh học; và mặt khác phân nhóm khách quan theo thống kê khó đáp ứng được yêu cầu đặc trưng cho nhóm loài theo chức năng sinh thái của chúng. Bảng phân nhóm của chúng tôi chỉ phụ thuộc vào kiến thức biến: lượng tăng trưởng đường kính bình quân năm (ZD), đường kính lớn nhất của loài (Dmax) và dạng sống. Các biến này có thể biểu hiện phản ứng sinh trưởng và sự phụ thuộc môi trường cũng như đặc tính sinh học của loài. Do đó, bảng phân nhóm có thể được sử dụng để mô hình hóa tăng trưởng đường kính theo nhóm loài cũng như giải thích sinh thái của nhóm loài. Hiện nay, ở Việt Nam cũng đã có một số quan điểm về cách phân chia nhóm loài căn cứ vào đường kính lớn nhất loài đạt được (Dmax) và lượng tăng trưởng đường kính bình quân năm của loài (ZD) phục vụ xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính lâm phần rừng tự nhiên. So sánh với một kết quả nghiên cứu của Trần Văn Con (2011), từ số liệu quan sát của 22 OTCĐV của 2 kiểu rừng (rừng khộp và rừng lá rộng thường xanh) đã phân thành 9 nhóm loài theo ZD và Dmax gồm: (1) Nhóm gỗ nhỏ, tăng trưởng rất chậm (Dmax = 23,9 ÷ 32,5cm, ZD = 0,15 ÷ 0,25 cm/năm); (2) Nhóm gỗ nhỏ, tăng trưởng chậm (Dmax = 39,7 ÷ 53,2cm, ZD = 0,16 ÷ 0,27 cm/năm); (3) Nhóm gỗ nhỏ, tăng trưởng trung bình (Dmax = 39,8 ÷ 53,8cm, ZD = 0,32 ÷ 0,48 cm/năm); (4) Nhóm gỗ nhỡ, tăng trưởng rất chậm (Dmax = 57 ÷ 68,9 cm, ZD = 0,17 ÷ 0,22 cm/năm); (5) Nhóm gỗ nhỡ, tăng trưởng chậm (Dmax = 57,3 ÷ 75,4cm, ZD = 0,24 ÷ 0,34 cm/năm); (6) Nhóm gỗ nhỡ, tăng trưởng trung bình (Dmax = 56,5÷76,7cm, ZD = 0,35÷0,47 cm/năm); (7) Nhóm gỗ lớn, tăng trưởng chậm (Dmax = 78,6 ÷ 102,5cm, ZD = 0,4 ÷ 0,5 cm/năm); (8) Nhóm gỗ lớn, tăng trưởng trung bình (Dmax = 79,6 ÷ 101,9cm, ZD = 0,22 ÷ 0,35 cm/năm); (9) Nhóm gỗ lớn, tăng trưởng nhanh. Có thể nói, ở Việt Nam có rất ít nghiên cứu về phân nhóm loài cây trên đối tượng rừng tự nhiên nhiệt đới. Công trình nghiên cứu này là một trong số ít nghiên cứu về phân nhóm loài phục vụ xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính lâm phần một cách hệ thống dựa trên OTCĐV từ trước đến nay. Khác với nghiên cứu của Trần Văn Con (2011), ngoài chỉ tiêu Dmax, ZD, khi phân nhóm loài chúng tôi sử dụng cả chỉ tiêu dạng sống (theo các nguồn tài liệu tin cậy đã có) để sắp xếp và điều chỉnh gán nhóm chủ quan cho các loài mẫu nhỏ. Đây cũng chính là điểm mới của nghiên cứu về phân nhóm loài so với nghiên cứu của tác giả trước đó. Tóm lại: Bảng phân nhóm loài trong nghiên cứu này mới chỉ là một trong những thử nghiệm đầu tiên để phân nhóm các loài cây trong rừng tự nhiên thuộc đối tượng nghiên cứu cho mục đích mô hình hóa tăng trưởng và mục đích nghiên cứu về phương pháp. Nó có thể còn nhiều hạn chế cần phải khắc phục trong các nghiên cứu tiếp theo. Trước mắt, bảng phân nhóm này sẽ được sử dụng để xây dựng các mô hình tăng trưởng đường kính cây rừng tự nhiên. Nguyễn Thị Thu Hiền et al., 2015(2) Tạp chí KHLN 2015 3807 V. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 5.1. Kết luận Kết quả nghiên cứu đã sử dụng phương pháp phân nhóm loài một cách chủ quan dựa trên các chỉ tiêu ZD (cm/năm), Dmax(cm), dạng sống của từng loài trong 21 OTCĐV của kiểu rừng lá rộng thường xanh tại 4 khu rừng đặc dụng thuộc miền Bắc Việt Nam và đã phân thành 9 nhóm loài. Kết quả phân 9 nhóm loài trong nghiên cứu là cố gắng bước đầu và cần phải được tiếp tục nghiên cứu trong các nghiên cứu tiếp theo. Trước mắt, kết quả phân nhóm này sẽ được sử dụng phục vụ xây dựng các mô hình tăng trưởng đường kính theo nhóm loài cho rừng tự nhiên tại 4 khu rừng đặc dụng thuộc khu vực nghiên cứu ở các nghiên cứu sau này. 5.2. Khuyến nghị Nghiên cứu này mới chỉ thực hiện tại 4 địa điểm VQG Ba Bể, VQG Xuân Sơn, VQG Vũ Quang, KBT Hang Kia - Pà Cò, với chu kỳ nghiên cứu 5 năm (2007 - 2012). Cần tiếp tục có những nghiên cứu ở các chu kỳ tiếp theo để có thêm kết quả đánh giá toàn diện hơn cho đối tượng nghiên cứu. TÀI LIỆU THAM KHÂO 1. Lê Mộng Chân và Lê Thị Huyên, 2000. Thực vật rừng. NXB Nông nghiệp, Hà Nội. 2. Trần Văn Con, 2007. Nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc và động thái của một số kiểu rừng chủ yếu ở Việt Nam. Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội. 3. Trần Văn Con, 2011. Xây dựng hàm sinh trưởng cho các loài cây rừng tự nhiên ở Tây Nguyên. Báo cáo tư vấn, dự án “Phát triển lâm nghiệp để cải thiện sinh kế Vùng Tây Nguyên” (FLITCH). Hà Nội. 4. Trần Văn Con, 2010. Nghiên cứu đặc điểm lâm học các hệ sinh thái rừng chủ yếu ở Việt Nam. Báo cáo tổng kết đề tài giai đoạn I (2006 - 2010). Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội. 5. Đào Công Khanh, 1996. Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc của rừng lá rộng thường xanh ở Hương Sơn, Hà Tĩnh làm cơ sở đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phục vụ khai thác và nuôi dưỡng rừng. Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội. 6. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2002. Tên cây rừng Việt Nam, Hà Nội. 7. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2006. Cẩm nang lâm nghiệp - Chương tăng trưởng rừng. Hà Nội. 8. Viện Điều tra quy hoạch rừng, 2009. Cây rừng Việt Nam, Hà Nội. 9. Alder D., 1995. Growth modelling for mixed tropical forests, Trop. For. Papers, 30, 1-231. 10. Bertault J.G., Kadir K., 1998. Silvicultural Research in a Lowland Mixed Dipterocarp Forest of East Kalimantan. CIRAD, Montpellier, France. 11. Newman M.F., Burgess P.F., Whitmore T.C., 1996. Manuals of Dipterocarps for Foresters. Royal Botanic Garden, Edinburgh, UK. 12. Phillips P.D., Yasman I., Brash T.E., Gardingen P.R.V., 2002. Grouping tree species for analysis of forest data in Kalimantan (Indonesian Borneo), Forest Ecology and Management, 157, 205-216. 13. Vanclay J.K., 1994. Modelling forest growth and yield, Orginally published by CAB international, wallingford UK. Người thẩm định: GS.TSKH. Nguyễn Ngọc Lung
File đính kèm:
- nghien_cuu_phan_nhom_loai_theo_mot_so_dac_trung_sinh_truong.pdf