Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Đề xuất mô hình cấu trúc rừng định hướng tại một số tỉnh Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm 2 mục tiêu: Đề xuất được 2 kiểu mô hình cấu trúc rừng định hướng phục vụ cho phương thức khai thác chọn thô và khai thác chọn tỷ mỷ ở từng tỉnh; đề xuất được một số hướng dẫn áp dụng mô hình rừng định hướng vào xây dựng và thực thi các giải pháp kỹ thuật lâm sinh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Đề xuất mô hình cấu trúc rừng định hướng tại một số tỉnh Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM VŨ THẮNG ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH CẤU TRÚC RỪNG ĐỊNH HƯỚNG TẠI MỘT SỐ TỈNH BẮC TRUNG BỘ VÀ TÂY NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, năm 2008
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM VŨ THẮNG ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH CẤU TRÚC RỪNG ĐỊNH HƯỚNG TẠI MỘT SỐ TỈNH BẮC TRUNG BỘ VÀ TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Cán bộ hướng dẫn: TS. Phạm Văn Điển Hà Nội, năm 2008
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Thực tiễn kinh doanh rừng đòi hỏi phải duy trì vốn rừng ở một mức độ nhất định và với một cấu trúc mong muốn. Đây là vấn đề mang tính nguyên tắc và là điều kiện quan trọng để sau khi khai thác, rừng không bị suy thoái mà còn có thể phát triển liên tục, theo hướng ngày càng tốt hơn. Trong giai đoạn hiện nay, khi những giải pháp kỹ thuật tác động vào rừng chủ yếu thuộc hai nhóm là phục hồi rừng và khai thác rừng, việc đề xuất những mô hình cấu trúc rừng định hướng đã trở thành một yêu cầu bức bách. Mô hình cấu trúc rừng định hướng là mô hình cấu trúc đáp ứng được vốn rừng ở trạng thái ổn định, với một cấu trúc hợp lý cả về hình thái lẫn tổ thành, đảm bảo cả về mặt tái sinh phục hồi rừng. Đây là mô hình cho phép kinh doanh rừng với sản lượng ổn định, lâu dài và liên tục. Mặc dù vậy, do thiếu nghiên cứu, hướng dẫn và chuyển giao, nên đã dẫn đến nhiều trường hợp khai thác làm cạn kiệt tài nguyên rừng, vì bộ phận còn lại được duy trì ở mức thấp hơn mức tối thiểu cần thiết. Trong một số trường hợp khác, người ta lại không khai thác rừng mặc dù có thể khai thác được một lượng nhất định mà vẫn duy trì được tính ổn định, khả năng tự phục hồi và phát huy tốt những chức năng có lợi của rừng. Hạn chế đó đã làm giảm động lực phát triển rừng, làm tăng nguy cơ phá rừng và chuyển đổi rừng thành các loại hình sử dụng đất khác. Để góp phần giải quyết những tồn tại trên, hướng nghiên cứu được đặt ra là xây dựng mô hình cấu trúc rừng định hướng cho rừng tự nhiên là rừng sản xuất, nhằm dẫn dắt các trạng thái rừng khác nhau ở thời điểm hiện tại đạt cấu trúc hợp lý hơn, đem lại lợi ích ổn định hơn về kinh tế và sinh thái. Đây chính là lý do của việc thực hiện đề tài “Đề xuất mô hình cấu trúc rừng định hướng tại một số tỉnh Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên”.
2 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Ở ngoài nước 1.1.1. Quan niệm về cấu trúc rừng định hướng Thuật ngữ ”Cấu trúc rừng định hướng” có liên hệ mật thiết với các thuật ngữ về rừng tiêu chuẩn, sản lượng bền vững, rừng ổn định và rừng chuẩn. Trên thế giới, lý luận về rừng tiêu chuẩn đã được đề cập đến từ rất lâu. Trước thế kỷ 19 các nhà khoa học đã đưa ra học thuyết rừng tiêu chuẩn như sau: Khi cấu trúc vốn rừng bảo đảm sản xuất liên tục trong những điều kiện kinh tế có lợi nhất thì vốn sản xuất được gọi là vốn chuẩn. Những đặc trưng về cấu trúc, số lượng... của vốn chuẩn này là những đặc trưng chuẩn. Và những mô hình có cấu trúc chuẩn đã được khái quát từ những mô hình tốt nhất có trong tự nhiên (hay còn gọi là các mẫu chuẩn tự nhiên) thành các mô hình toán học. Đây là các mô hình để dẫn dắt, định hướng các lâm phần chưa chuẩn về trạng thái chuẩn, đạt được sự cân bằng, ổn định và năng suất cao [1], [58], [85]. Vào năm 1795, nhà lâm nghiệp người Đức là Hartig đã đề cập đến quan điểm sản lượng bền vững mà tác giả ám chỉ là sản lượng khai thác gỗ qua các thế hệ không nên vượt quá lượng tăng trưởng. Ý tưởng này được chấp nhận rộng rãi và đã trở thành phương hướng của nền lâm nghiệp hiện đại ở Châu Âu và Bắc Mỹ [76]. Tiếp theo ý tưởng về rừng ổn định, Moller (1923) đã có những nhận định về mô hình quản lý rừng hoà hợp với thiên nhiên. Mặc dù những nhận định và ý tưởng đó phải mất rất nhiều thời gian mới được thừa nhận, nhưng những quan điểm sử dụng rừng/quản lý rừng đó thực sự đã đóng vai trò như những nguyên tắc cơ bản nhất trong quản lý rừng bền vững ngày nay [82], [83], [84], [85]. Cấu trúc rừng chuẩn được giới hạn là cấu trúc số cây theo cỡ đường kính tuân theo một hàm hoặc phân bố lý thuyết thích hợp như hàm một cấp số nhân giảm, hàm Meyer... Mô hình có cấu trúc N/D chuẩn được coi là mô hình rừng chuẩn [77]. Một số quan niệm khác cho rằng, lâm phần có quy luật phân phối thể tích của ba lớp theo tỷ lệ: dự trữ/kế cận/thành thục = 1/3/5 được coi là lâm phần phát triển bình thường, hay lâm phần chuẩn [79], [80], [87].
3 1.1.2. Nghiên cứu định lượng về cấu trúc rừng Để xây dựng các mô hình rừng chuẩn có tính định hướng, xu hướng nghiên cứu cấu trúc rừng trên thế giới trong những thập niên gần đây đã chuyển dần từ hướng nghiên cứu định tính sang nghiên cứu định lượng, các mô hình toán học ngày càng được nhiều tác giả sử dụng để mô phỏng cấu trúc và mối quan hệ giữa các đại lượng cấu trúc rừng. Henry Biolley đã sử dụng phương pháp kiểm tra (phương pháp chuẩn hoá tăng trưởng vốn sản xuất) để xây dựng cấu trúc chuẩn. Cách thức của phương pháp này là sử dụng các ô định vị có diện tích lớn trong rừng và tiến hành khai thác trong 3-4 giai đoạn (mỗi giai đoạn 6-7 năm), đo đếm xác định lượng tăng trưởng rừng đạt lớn nhất tương ứng với một trữ lượng và một cấu trúc đường kính nào đó và coi trữ lượng, cấu trúc đó là trữ lượng và cấu trúc chuẩn [58], [79]. Vấn đề về cấu trúc không gian và thời gian của rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất. B.Rollet (1971) đã biểu diễn các quan hệ chiều cao - đường kính ngang ngực, đường kính tán - đường kính ngang ngực bằng các hàm hồi quy, phân bố đường kính tán, đường kính thân cây dưới dạng các phân bố xác suất. Balley (1973)[77] đã mô hình hoá cấu trúc thân cây với phân bố số cây theo cỡ kính (N/D) bằng hàm Weibull; nhiều tác giả khác dùng hàm Schumacher, hyperbol, hàm mũ, Poisson, Charlier, v.v...[80], [83]. Ngoài ra, từ các kết quả nghiên cứu định lượng cấu trúc, Bruce E.B và Ray A.S (1978)[78], David Lenhart .J (1987)[80] đã xây dựng các mô hình cấu trúc rừng, dựa vào phân bố N/D làm cơ sở khoa học cho công tác kinh doanh rừng. Một vấn đề nữa có liên quan đến nghiên cứu cấu trúc rừng là việc phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo hay ngoại mạo sinh thái. Các tiêu chí 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. Tiêu biểu 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 đã không tách rời cấu trúc ngoại mạo của quần xã thực vật
4 khỏi hoàn cảnh của nó và do đó đã hình thành một hướng phân loại theo ngoại mạo sinh thái [1], [58], [82], [94], [95]. Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo chủ yếu mô tả rừng ở trạng thái tĩnh. Trên cơ sở nghiên cứu rừng ở trạng thái động, Melekhov đã nhấn mạnh sự biến đổi của rừng theo thời gian, đặc biệt là sự biến đổi của tổ thành loài cây trong lâm phần qua các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát sinh và phát triển của rừng [78], [80], [83]. Các kiến thức về cấu trúc không gian và thời gian là cơ sở để xây dựng mô hình cấu trúc chuẩn và đề xuất các giải pháp xử lý lâm sinh để hướng rừng đến cấu trúc chuẩn đó. Nhìn chung, những công trình nghiên cứu trên thế giới về cấu trúc rừng hết sức phong phú. Cấu trúc chuẩn đã được đề xuất cho nhiều kiểu rừng. Tuy nhiên, cấu trúc chuẩn của rừng nhiệt đới còn ít được nghiên cứu, mô hình cấu trúc rừng ổn định còn là một vấn đề mới mẻ. 1.1.3. Phương pháp xây dựng mô hình cấu trúc rừng định hướng Những cố gắng xây dựng mô hình rừng tự nhiên nhiệt đới đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế đã được công nhận ở nhiều quốc gia trên thế giới. Các mô hình rừng nhiệt đới trên thế giới khá đa dạng và phong phú. Khi thiết lập các mô hình này, vấn đề đặt ra là cấu trúc của mô hình rừng định hướng phải như thế nào để phục vụ một cách tối ưu cho quản lý rừng bền vững. Một điểm chung được công nhận là cấu trúc bền vững của mô hình rừng, một cách toàn diện phải bao gồm cả ba yếu tố là bền vững về cấu trúc sinh thái, bền vững về cấu trúc hình thái và bền vững về cấu trúc thời gian. Tuy nhiên, việc đạt được sự bền vững của cả ba hợp phần cấu trúc tạo nên quần xã thực vật rừng là cả một thách thức. Do vậy, xu hướng phổ biến trên thế giới là: nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng và xác định những chuẩn mực nhất định của cấu trúc cần đạt được của mô hình rừng bền vững để làm đích dẫn dắt các trạng thái rừng hiện có đạt được những chuẩn mực này. Trong từng giai đoạn khác nhau, tương ứng với sự thay đổi
5 và cải biến liên tục của các mục tiêu quản lý rừng, cách tiếp cận nghiên cứu cấu trúc rừng để quản lý rừng bền vững cũng rất đa dạng: - Thiết lập các mẫu chuẩn tự nhiên bằng cách khái quát những lô rừng tốt nhất có trong tự nhiên thành các mô hình toán học. Nguyên tắc lựa chọn các mô hình tốt nhất là: (1) - có vốn sản xuất cao nhất, biểu hiện là trữ lượng hoặc tổng tiết diện ngang lớn nhất; (2) - tổ thành các loài cây mục đích chiếm cao nhất trong lâm phần; (3) - kiểu dạng cấu trúc tốt nhất, đó là dạng phân bố số cây giảm theo cỡ kính. - Cấu trúc số cây theo cấp tuổi N/A có thể được mô phỏng tốt bằng các hàm phân bố lý thuyết (như hàm số nhân giảm, hàm Meyer…) nhằm thiết lập các mô hình rừng mẫu, rừng chuẩn có cấu trúc N/A phù hợp với phân bố giảm. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất khi nghiên cứu cấu trúc N/A là những khó khăn trong việc xác định tuổi. - Nhằm khắc phục hạn chế khi nghiên cứu cấu trúc N/A, nhân tố tuổi (A) được thay thế bằng đường kính (D) - nhân tố dễ xác định hơn ngoài thực địa. Những lâm phần có cấu trúc N/D chuẩn được coi là lâm phần chuẩn. Về mặt khoa học lâm sinh và ứng dụng thực tế, cấu trúc N/D đều thể hiện tính ưu việt của nó và được sử dụng khá phổ biến trong các nghiên cứu về cấu trúc rừng. - Ngoài cấu trúc N/D, cấu trúc V/D (phân phối thể tích theo cỡ kính) cũng có ý nghĩa lớn trong việc xác định cường độ chặt chọn và xác định giai đoạn rừng đạt mức chuẩn. Kinh nghiệm quốc tế (ở Pháp và nhiều nước khác) cho thấy: rừng khác tuổi có quy luật phân phối thể tích của 3 lớp cây tuân theo tỷ lệ: dự trữ/kế cận/thành thục bằng 1/3/5 được coi là lâm phần phát triển bình thường, hay lâm phần chuẩn. - Bên cạnh đó, cấu trúc mật độ và cấu trúc tổ thành cũng đã được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu đề xuất rừng chuẩn và xác định năng suất tối ưu. Tuy nhiên, một điều được chấp nhận rộng rãi bởi những nhà nghiên cứu là không có một mô hình rừng nào hoàn hảo (perfect model). Tuỳ theo từng giai đoạn diễn thế, một mô hình cấu trúc rừng được thiết lập có thể biểu hiện tính ứng dụng cao hoặc không phù hợp với tình hình rừng thực tế và cần phải được cải tiến cho phù hợp. Điều đó có nghĩa là, mô hình cấu trúc rừng được thiết lập phải thể hiện sự linh hoạt theo diễn biến rừng thực tế [84], [85], [87], [93], [95], [100]. Đây cũng chính là chiều hướng được vận dụng trong công trình này khi thiết lập mô hình rừng định hướng.
6 1.2. Ở trong nước 1.2.1. Quan niệm về cấu trúc rừng định hướng Xây dựng cấu trúc rừng định hướng là một trong những nhiệm vụ nhằm góp phần phát triển rừng bền vững. Mô hình cấu trúc rừng định hướng vừa là cơ sở để điều chế rừng, vừa là một trong những thành quả của quá trình điều chế rừng thành công. Thuật ngữ ‘‘Điều chế rừng’’ được dịch từ tiếng Trung Quốc để chỉ quá trình kinh doanh rừng và bắt đầu dùng ở Việt Nam từ những năm 1980. Phương án điều chế rừng đầu tiên ở Việt Nam là phương án điều chế rừng Mã Đà với sự trợ giúp của chuyên gia nước ngoài (Dự án VIE/82/002 do UNDP/FAO trợ giúp) để phát triển phương thức điều chế rừng ở Việt Nam được thực hiện vào tháng 7/1989. Nhiệm vụ chính là xây dựng một mẫu phương án tiêu chuẩn, hướng dẫn lập kế hoạch điều chế và đưa ra những đề xuất cho việc điều chế rừng tại lâm trường Mã Đà. Nguyễn Văn Trương (1983) đã quan niệm mô hình cấu trúc rừng chuẩn là mô hình tốt nhất có trong thiên nhiên và trên cơ sở khắc phục những nhược điểm mà sự ngẫu nhiên của thiên nhiên mang lại [70]. Mẫu chuẩn tự nhiên: Trong thực tiễn sản xuất, sau khi phân chia rừng thành các loại, mỗi loại thuần nhất về một số mặt nào đó như tổ thành, tầng thứ, phân bố số cây theo kích cỡ có thể chọn được một loại trong lô tốt nhất, có trữ lượng cao, sinh trưởng tốt, tổ thành hợp lý nhất, có đủ thế hệ cây gỗ và cho sản lượng ổn định, ta coi là mẫu chuẩn tự nhiên. (Nguyễn Ngọc Lung, 1983)[43]. Nhìn chung, khái niệm “mẫu chuẩn tự nhiên” do Nguyễn Ngọc Lung (1983)[43] đề xuất, đã được nhiều nhà nghiên cứu trong nước thống nhất và vận dụng vào thực tiễn sản xuất lâm nghiệp trong thời gian qua. Kết cấu chuẩn là kết cấu được lấy làm mức cần phải đạt được trong mục tiêu tạo rừng cho mỗi loại rừng mục đích, ở các giai đoạn phát triển khác nhau của mỗi loại rừng đó và đặc biệt là ở giai đoạn đưa vào sử dụng. (Vũ Biệt Linh, 1985)[41]. Cùng hướng với các quan điểm trên, Phùng Ngọc Lan (1986)[39] cho rằng: mô hình cấu trúc mẫu là mô hình có khả năng tận dụng tối đa tiềm năng của điều kiện lập địa, có sự phối hợp hài hòa giữa các nhân tố cấu trúc để tạo ra một quần thể
7 rừng có sản lượng, tính ổn định và chức năng phòng hộ cao nhất nhằm đáp ứng mục tiêu kinh doanh nhất định. Trần Văn Con (2001) đã đề xuất hướng xây dựng mô hình rừng mục đích dựa trên các mục tiêu chính của mỗi loại hình kinh doanh, các nhân tố để xác định mô hình rừng mục đích là: tổ thành loài, kết cấu rừng, kết cấu trữ lượng và chất lượng rừng.[15] Cấu trúc rừng lý tưởng là cấu trúc mà ở trạng thái đó rừng đạt năng suất gỗ cao nhất hay nói cách khác là tăng trưởng rừng về thể tích đạt cao nhất. (Nguyễn Hồng Quân, 2004)[57]. Mô hình cấu trúc rừng chuẩn là mô hình: (a) - có phân bố tiết diện ngang thân cây trên bề mặt đất tương đối đồng đều, chênh lệch không quá hai lần giữa các ô thứ cấp; (b) - có phân bố số cây theo cỡ đường kính tuân theo luật giảm hàm Meyer (N = a .e- b D ); và đảm bảo tổng tiết diện ngang, trữ lượng rừng đạt tới một trị số nhất định sao cho rừng không bị suy thoái. (Phạm Văn Điển, 2006)[19]. 1.2.2. Nghiên cứu định lượng giữa các nhân tố cấu trúc Khi lập biểu thể tích cây đứng rừng tự nhiên miền bắc Việt Nam, Đồng Sĩ Hiền (1974)[22] đã kết luận: ‘‘phân bố số cây theo cỡ đường kính là phân bố giảm nhưng do quá trình khai thác chọn thô không theo quy tắc nên đường thực nghiệm thường có dạng hình răng cưa và tác giả đã dùng hàm Meyer và họ đường cong Pearson để mô tả phân bố này’’. Nguyễn Văn Trương (1983)[70] đã thử nghiệm các hàm mũ, logarit, phân bố Poisson và phân bố Pearson để biểu thị cấu trúc số cây - cấp đường kính của rừng tự nhiên hỗn loại, trong đó phân bố Pearson không mang lại kết quả mong muốn. Trần Văn Con (1991,1992)[12], [14] dùng phân bố Weibull để mô phỏng cấu trúc đường kính cho rừng khộp ở Tây Nguyên. Lê Minh Trung (1991)[67] qua thử nghiệm mô phỏng phân bố N/D rừng tự nhiên ở Gia Nghĩa - Đắc Nông bằng bốn dạng hàm: Poisson, Weibull, Hyperbol và Meyer, đã có kết luận: hàm Weibull có khả năng tiếp cận được phân bố thực nghiệm của đường kính rất tốt, tuy nhiên việc xác định hai tham số của phương trình rất phức tạp vì thế đã sử dụng hàm Meyer để tính toán. Nguyễn Ngọc Lung (1991)[45] qua nghiên cứu cấu trúc rừng khí hậu ở
8 Hương Sơn, Kon Hà Nừng và một số địa phương khác, thấy rằng: về đại thể phân bố N/D là phân bố giảm kiểu Meyer, ở rừng nguyên sinh thường xuất hiện một đỉnh nhỏ ngay sau cỡ đường kính nhỏ nhất và có thể một đỉnh quá thành thục ở cỡ đường kính lớn. Vũ Văn Nhâm (1992)[52] cũng đã sử dụng hàm Meyer để mô tả phân bố số cây và số loài theo cỡ kính cho đối tượng rừng tự nhiên vùng Đông bắc. Bảo Huy (1993)[29] qua thử nghiệm mô phỏng phân bố thực nghiệm N/D cho rừng ưu thế bằng lăng ở Đắc Lắc theo các dạng phân bố: Poisson, khoảng cách, hình học, Weibull và Meyer, có kết luận: phân bố khoảng cách và trường hợp riêng là phân bố hình học khái quát khá tốt cho phân bố thực nghiệm N/D của tổng thể. Lê Sáu (1996)[59], Trần Xuân Thiệp (1996)[66] khẳng định phân bố Weibull thích hợp nhất để mô tả phân bố N/D cho tất cả các trạng thái rừng tự nhiên, cho dù phân bố thực nghiệm có dạng giảm liên tục hay một đỉnh. Bên cạnh các nghiên cứu về phân bố N/D, phân bố N/H cũng đã được nhiều nhà khoa học xác định. Bảo Huy (1993)[29], Lê Sáu (1996)[59], qua nghiên cứu phân bố N/H để tìm tầng tích tụ tán cây trong các kiểu rừng thường xanh và rừng hỗn loài Bằng lăng chiếm ưu thế ở Kon Hà Nừng và Đắc Lắc, đều đi đến kết luận là phân bố N/H có dạng một đỉnh với nhiều đỉnh phụ hình răng cưa, và hàm Weibull thích hợp nhất để mô tả phân bố này. Trong khi nhiều tác giả có xu hướng sử dụng hàm Weibull để mô phỏng cấu trúc đường kính và chiều cao rừng tự nhiên hỗn loại, Đào Công Khanh (1994,1996)[34], [35] đã dùng hàm sinh trưởng Schumacher để mô phỏng phân bố thực nghiệm N/D và N/H (thông qua tần số luỹ tích) cho rừng hỗn loại ở Hương Sơn - Hà Tĩnh, với kết quả khả quan hơn hẳn so với phân bố Weibull. Trần Xuân Thiệp (1996)[66], sau khi thử nghiệm các hàm Meyer, Weibull để mô phỏng kết cấu N/D và N/H cho rừng Hương Sơn - Hà Tĩnh, cũng đã nhận định: sự phù hợp giữa phân bố lí thuyết và thực tế cho phép dựa vào hàm Weibull để điều tiết rừng trong giai đoạn quá độ chuyển hóa về rừng chuẩn cũng như trong quá trình kinh doanh rừng bền vững.
9 Trần Cẩm Tú (1998,1999)[72], [73] qua nghiên cứu rừng tự nhiên ở Hương Sơn - Hà Tĩnh có nhận định: Hàm khoảng cách mô phỏng tốt cho phân bố N/D và hàm Weibull thích hợp để mô phỏng phân bố số cây theo cỡ chiều cao cho rừng tự nhiên hỗn loại sau khai thác. Trong những năm gần đây, bên cạnh các nghiên cứu cấu trúc với quy mô lâm phần, một hướng khác đang hình thành là nghiên cứu đi vào chi tiết hơn đến cấu trúc nhóm loài và loài. Vũ Đình Phương (1998)[54], Vũ Đình Phương và Đào Công Khanh (2001)[55] cho biết: trong rừng hỗn loại, từng loài cây tuy mọc phân tán nhưng vẫn có những quy luật về cấu trúc và tương quan riêng của chúng, đa số loài cây (55-60% ) có cấu trúc đường kính và chiều cao giống với cấu trúc tương ứng của lâm phần. Qui luật kết cấu trữ lượng: tức là qui luật phân bố thể tích theo cỡ kính, đây là cơ sở quan trọng để xác định phương thức và cường độ khai thác. Phương thức khai thác chính đối với rừng tự nhiên khác tuổi là khai thác chọn. Với phương thức này kết cấu trữ lượng được chia thành 3 lớp cây: (i) Lớp dự trữ (D1,340cm). Một mô hình rừng được coi là có kết cấu trữ lượng chuẩn cần có tỷ lệ thể tích giữa ba lớp cây trên là: 1:3:5. Các mẫu rừng chuẩn ở Kon Hà Nừng (Gia Lai) có kết cấu trữ lượng là: 1:3:13; ở Hương Sơn (Hà Tĩnh) là 1:2:7; ở Gia Nghĩa (Đak Nông) là: 0,8:3,2:4,9; ở Quảng Bình với rừng giàu:1,5:3,7:4,8; với rừng trung bình: 1,8:5,6:2,6 và với rừng nghèo là: 2,8:5,9:1,3 [34], [35], [50], [55], [72], [73]. Nhược điểm của những nghiên cứu này là việc phân chia các cấp kính không cùng một trị số. 1.2.3. Phương pháp xây dựng mô hình cấu trúc rừng định hướng Ở Việt Nam, việc nghiên cứu cấu trúc rừng, định lượng các nhân tố cấu trúc và xây dựng các mô hình rừng chuẩn nhằm phục vụ khai thác, nuôi dưỡng và đề ra phương hướng, phương pháp điều chế rừng là vấn đề quan trọng được nhiều nhà khoa học quan tâm. Tác giả Nguyễn Văn Trương (1973,1986)[69], [71] đã nghiên cứu về phương pháp thống kê cây đứng, cấu trúc 3 chiều rừng gỗ hỗn loại và đề xuất các mô hình cấu trúc mẫu định lượng bằng toán học phục vụ công tác khai thác, nuôi dưỡng
10 rừng. Theo tác giả, đây là những mô hình hoàn thiện nhất đã có trong thiên nhiên và trên cơ sở khắc phục những tồn tại lớn mà sự ngẫu nhiên của thiên nhiên mang lại. Để xây dựng mô hình cấu trúc cho các loài, kiểu rừng ứng với từng điều kiện hoàn cảnh, Nguyễn Hồng Quân (1983) đã sử dụng hàm mũ theo dạng Meyer để phân cấp các lâm phần chặt chọn trên cơ sở thay đổi hệ số góc của phương trình khi điều kiện hoàn cảnh thay đổi. Lê Minh Trung (1991) đã vận dụng phương pháp này để xây dựng cấu trúc mẫu trên 3 cấp năng suất cho rừng tự nhiên hỗn loài ở Đăknông, từ đó làm cơ sở đề xuất hướng khai thác và nuôi dưỡng rừng [67]. Nguyễn Ngọc Lung (1983)[43], [44] đã vận dụng sáng tạo lý thuyết của các tác giả người Pháp: Gurnaud, Collet, Huffel (1905) về quy luật phân phối thể tích của 3 lớp cây dự trữ, kế cận, thành thục theo tỷ lệ 1:3:5 về thể tích để xây dựng cấu trúc mẫu cho rừng ở Kon Hà Nừng và tác giả đã giới hạn cấp kính của từng cấp là 6-26 cm cho dự trữ, 26-60 cm cho kế cận và > 60 cm cho thành thục. Vũ Đình Phương (1987) cũng đồng quan điểm trong việc xây dựng mô hình cấu trúc rừng và vốn rừng, cho rằng cần phải tìm trong tự nhiên những cấu trúc mẫu có năng suất cao đáp ứng mục tiêu kinh tế trong từng khu vực và để nghiên cứu cấu trúc, sinh trưởng rừng hỗn loại, tác giả đã đề xuất quan điểm: tổng thể hỗn loài hay còn gọi là rừng cây là do các phần tử thuần loài hợp thành [54]. Quyết định 40/2005/QĐ-BNN ngày 7 tháng 7 năm 2005 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã đề cập tới Quy chế khai thác gỗ và lâm sản khác. Quy chế này đã gợi suy phương pháp xây dựng mô hình rừng định hướng, đó là mô hình rừng sau khi khai thác duy trì được trữ lượng không thấp hơn trữ lượng Quy định trong Quy chế [4]. Nhìn chung, trong lĩnh vực này, các tác giả đều xây dựng các cấu trúc mẫu dựa trên việc nghiên cứu các quy luật kết cấu, từ đó đề xuất các hướng tác động vào rừng. Các mẫu này đều được xây dựng trên cơ sở các mẫu tự nhiên đã chọn lọc và được coi là ổn định thông qua tài liệu quan sát. Tính ổn định của các cấu trúc này thường được tính toán theo lý thuyết trước khi đi vào khảo nghiệm. Cấu trúc mẫu được quan tâm nhiều nhất là cấu trúc N/D. Việc điều chỉnh cấu trúc này cũng là cơ sở cho việc khai thác và nuôi dưỡng rừng.
11 1.3. Thảo luận - Có hai nhóm thuật ngữ và cách hiểu về rừng định hướng (Phạm Văn Điển, 2006)[19]: + Một là, thuật ngữ rừng chuẩn, rừng mẫu, rừng lý tưởng… nhằm chỉ trạng thái rừng tốt nhất trong tự nhiên. Cách hiểu này có ý nghĩa về mặt khoa học và có thể được áp dụng trong quản lý rừng tại các phân khu bảo vệ nghiêm ngặt, nhằm bảo vệ mẫu chuẩn của rừng tự nhiên. + Hai là, thuật ngữ rừng chuẩn, rừng mẫu, rừng lý tưởng, rừng định hướng,… nhằm chỉ rừng có cấu trúc nhất định trong từng giai đoạn diễn thế, có phân bố N/D, tổng tiết diện ngang, trữ lượng đảm bảo rừng không bị suy thoái và cho phép khai thác rừng với cường độ thấp. Đây là cách hiểu cần được vận dụng trong kinh doanh rừng, đặc biệt là trong kinh doanh rừng tự nhiên đã bị tác động. - Cấu trúc N/D luôn được sử dụng để biểu thị mô hình cấu trúc rừng định hướng, vì: (i)- mô tả khá đầy đủ các đặc trưng quan trọng của rừng chặt chọn (cỡ kính/cấp kính; cự ly cỡ kính; vốn rừng - G, M; kết cấu vốn rừng - phân bố V/D; phản ánh sự kế thừa, tính liên tục của các thế hệ cây; phản ánh hệ số giảm N, tức là phản ánh chất lượng của ĐKLĐ hoặc của quá trình đào thải); (ii)- dễ dàng xác định loài ngoài thực địa; (iii)- là cấu trúc đã được nhiều nhà khoa học lựa chọn. - Việc xây dựng các mô hình rừng định hướng để hỗ trợ cho việc quản lý bền vững và có hiệu quả tài nguyên rừng, trước hết là tầng cây gỗ - một số yếu tổ chủ đạo của rừng - là rất cần thiết. Hoạt động này không chỉ dựa trên những căn cứ thực tiễn và pháp lý hiện có mà còn góp phần bổ sung và hoàn thiện thêm các văn bản pháp quy về lâm nghiệp hiện hành. Bên cạnh những thành quả nghiên cứu về xây dựng mô hình rừng định hướng, vẫn còn những tồn tại sau: - Những nghiên cứu về cấu trúc rừng chuẩn nhiệt đới còn ít. - Trong nghiên cứu về cấu trúc rừng chuẩn, đa số các nhà khoa học đều hướng tới xây dựng những mô hình có năng suất cao nhất, chất lượng tốt nhất và phù hợp một cách tối đa với các mục tiêu quản lý, kinh doanh. Những mô hình đó rất tuyệt
12 vời, nhưng lại là những mô hình rất khó đạt được, ngay cả đối với các trạng thái rừng giàu hiện có ở nước ta. Trong khi đó đa số các trạng thái rừng thường chỉ đạt mức nghèo hoặc trung bình. Do vậy, cần thiết phải xây dựng một mô hình rừng có tính chất định hướng, có thể thực hiện được. Đây cũng là mô hình rừng có tính "năng động" vì có thể đáp ứng ngay một phần gỗ củi phục vụ cho nhu cầu của đời sống trong khi rừng vẫn từng bước được duy trì ở mức cao hơn. - Lý thuyết cũng như nghiên cứu về mô hình rừng định hướng là vấn đề mới mẻ, còn nhiều tranh luận. Vấn đề này cần phải được thực hiện ngay chứ không chỉ trông chờ lý thuyết được khẳng định hay được thống nhất cao. Vì vậy, đề tài này được thực hiện là rất cần thiết và có ý nghĩa.
13 CHƯƠNG II MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2.1.1. Mục tiêu chung Góp phần xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc sử dụng rừng tự nhiên là rừng sản xuất theo hướng ổn định sản lượng. 2.1.2. Mục tiêu cụ thể - Đề xuất được 2 kiểu mô hình cấu trúc rừng định hướng phục vụ cho phương thức khai thác chọn thô và khai thác chọn tỷ mỷ ở từng tỉnh. - Đề xuất được một số hướng dẫn áp dụng mô hình rừng định hướng vào xây dựng và thực thi các giải pháp kỹ thuật lâm sinh. 2.2. Đối tượng nghiên cứu Rừng tự nhiên lá rộng thường xanh là rừng sản xuất thuộc trạng thái II và III. 2.3. Giới hạn nghiên cứu - Địa điểm nghiên cứu cụ thể của đề tài là: (1)- Công ty Lâm nghiệp Con Cuông, tỉnh Nghệ An (CTLN); và (2) - Công ty Đầu tư phát triển Nông lâm công nghiệp Kon Rẫy, tỉnh Kon Tum (CT ĐTPTNLCN). - Đề tài chỉ đề xuất mô hình cấu trúc rừng định hướng thông qua một số nhân tố cấu trúc quan trọng nhất có liên quan đến việc duy trì sản lượng ổn định của rừng. - Đề tài chỉ đề xuất mô hình cấu trúc định hướng cho rừng thuộc nhóm trạng thái III (IIIA1, IIIA2, IIIA3, ... IIIB); còn nhóm trạng thái II (IIA, IIB) chỉ được đưa vào nghiên cứu nhằm giúp cho việc phát triển các ý tưởng của đề tài. 2.4. Nội dung nghiên cứu 2.4.1. Một số nhân tố cấu trúc và tái sinh rừng - Cấu trúc tổ thành loài cây hiện tại. - Phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D) - Mật độ và mạng hình phân bố cây trên mặt đất
14 2.4.2. Tăng trưởng của rừng - Tăng trưởng tổng tiết diện ngang, trữ lượng rừng. - Động thái phân bố N/D1.3 2.4.3. Xây dựng các kiểu mô hình cấu trúc rừng định hướng - Kiểu mô hình cấu trúc rừng định hướng áp dụng phương thức khai thác chọn thô kết hợp với chặt nuôi dưỡng rừng: 1 kiểu mô hình/tỉnh. - Kiểu mô hình cấu trúc rừng định hướng áp dụng phương thức khai thác chọn tỷ mỷ kết hợp với chặt nuôi dưỡng rừng. 2.4.4. Đề xuất một số hướng dẫn trong việc áp dụng mô hình cấu trúc rừng định hướng vào xây dựng và thực thi các giải pháp kỹ thuật Lâm sinh. - Áp dụng trong khai thác chọn thô - Áp dụng trong khai thác chọn tỷ mỷ 2.5. Phương pháp nghiên cứu 2.5.1. Quan điểm và phương pháp luận 2.5.1.1. Quan điểm Theo quan điểm chung, mô hình cấu trúc rừng định hướng là mô hình có sự kết hợp của các nhân tố cấu trúc theo định hướng nhất định, dựa trên những tính toán sao cho có lợi và khả thi nhất. Nói đến cấu trúc rừng, phải kể đến cấu trúc sinh thái mà quan trọng nhất là tổ thành thực vật rừng; đến cấu trúc hình thái mà quan trọng nhất là các nhân tố mật độ, phân bố số cây theo cỡ kính, kích thước cây rừng, tổng tiết diện ngang, trữ lượng, tầng thứ và độ tàn che của tầng cây cao; đến cấu trúc thời gian của rừng mà quan trọng là nhân tố tuổi cây, tuổi rừng. Điều rõ ràng là, càng có nhiều nhân tố cấu trúc tham gia vào mô hình, thì tính "định hướng" hay "hình hài" của mô hình càng rõ nét và được nhận dạng với độ chính xác càng cao. Tuy nhiên, có ba vấn đề dẫn tới việc phải giảm bớt số lượng nhân tố tham gia biểu thị mô hình. Một là, đối tượng trực tiếp sử dụng và thực thi mô hình luôn đặt ra yêu cầu mô hình phải đơn giản, dễ nhận dạng và thuận lợi cho áp dụng thực tiễn. Hai là, việc xây dựng những mô hình đa biến trên diện rộng với sự tổ hợp đa dạng của các nhân tố cấu trúc rừng đòi hỏi phải nghiên cứu hệ thống với thời gian và kinh phí lớn. Ba là, nhóm nhân tố có ý nghĩa sinh thái
15 trong Lâm học nhưng lại thay đổi rất lớn theo mục đích kinh doanh của từng chủ rừng, thì cũng nên hạn chế tham gia vào mô hình. Việc lựa chọn một số nhân tố cấu trúc tiêu biểu để biểu thị mô hình cấu trúc rừng định hướng, trên cơ sở thông qua nó phản ánh được càng nhiều ý nghĩa của các nhân tố khác không trực tiếp tham gia biểu thị mô hình, thì càng tốt. Trong các nhân tố cấu trúc rừng, phân bố N/D đã được chọn để biểu thị mô hình cấu trúc rừng định hướng vì nó là nhân tố phản ánh tốt nhất quy luật kết cấu của nhóm cây gỗ trong mối liên hệ với vốn rừng hiện có hoặc cần phải đạt tới. Phân bố N/D cũng gián tiếp phản ánh trung thực nhiều nhân tố cấu trúc quan trọng khác, như đường kính bình quân, tổng tiết diện ngang hay trữ lượng rừng. Thêm vào đó với cây rừng tự nhiên, đường kính còn phản ánh ở chừng mực nhất định yếu tố tuổi của nó. Điều đó cho thấy rằng, không cần thiết phải biểu thị mô hình cấu trúc rừng định hướng bằng các nhân tố gián tiếp đã bị chi phối bởi nhân tố cấu trúc N/D. Vấn đề đặt ra là phân bố N/D ít có liên hệ hay có tính độc lập tương đối so với tổ thành loài cây trong tổng thể cấu trúc rừng. Việc đưa cấu trúc tổ thành vào biểu thị mô hình cấu trúc rừng định hướng là rất cần thiết. Tuy nhiên, tổ thành loài cây thay đổi theo giai đoạn phát triển và kiểu dạng lập địa, nó biến đổi lớn trong phạm vi hẹp. Yêu cầu về tổ thành loài cây cũng khác nhau tuỳ thuộc vào mục đích và chiến lược kinh doanh của từng chủ rừng. Loài cây kinh doanh luôn biến đổi linh hoạt. Vì vậy, giải pháp đối với loài cây là phải cân nhắc cẩn thận ở khâu triển khai thực thi mô hình. Việc đề xuất mô hình cấu trúc rừng định hướng chỉ nên tập trung làm rõ vốn rừng căn bản cần phải được duy trì ở mức nhất định thông qua số cây theo cỡ kính và định hướng loài cây mục đích cho lâm phần ấy. Các chỉ tiêu khác có thể thay đổi linh hoạt để phù hợp với từng bối cảnh cụ thể, nhưng lại ít ảnh hưởng đáng kể đến sự tồn tại của rừng. Đây cũng là một trong những quan điểm mở đường cho việc vận dụng kỹ thuật lâm sinh mềm dẻo, trên nền tảng duy trì vốn rừng căn bản ở mức độ nhất định. Với các quan điểm trên, mô hình cấu trúc rừng định hướng được đề tài quan niệm là mô hình chỉ rõ cấu trúc của nhóm cây gỗ cần đạt đến ở một thời điểm nào đó trong quá trình diễn thế đi lên của rừng mà việc tác động vào rừng cần phải căn cứ vào cấu
16 trúc này để dẫn dắt rừng phát triển liên tục, không bị suy giảm về số lượng và chất lượng rừng. Cụ thể hơn, mô hình cấu trúc rừng định hướng được hiểu như sau: + Là mô hình đảm bảo sự duy trì ổn định, liên tục của các thế hệ cây rừng, có vốn rừng hợp lý để đảm bảo rừng phục hồi và phát triển. + Chưa phải là mô hình có năng suất tối ưu, thực chất là mô hình đồng dạng với mô hình rừng tốt nhất; là công cụ để điều chỉnh các trạng thái rừng hiện tại theo hướng ngày càng tốt hơn. + Là mô hình có cấu trúc số cây theo cỡ kính phù hợp với mục tiêu quản lý rừng. + Là mô hình biến đổi linh hoạt theo địa phương và đặc điểm kết cấu vốn rừng. + Là mô hình phục vụ cho phương thức khai thác rừng phù hợp. 2.5.1.2. Phương pháp luận Phương hướng giải quyết và luận giải để xác định phương pháp phù hợp trong xây dựng mô hình cấu trúc rừng định hướng được xác định thông qua hai điểm cơ bản sau: - Nếu trong khai thác, chỉ áp dụng phương thức chặt chọn thô như theo Quyết định 40/2005/QĐ-BNN, thì cần xác định mô hình cấu trúc rừng định hướng thoả mãn điều kiện là có tiết diện ngang ở cỡ kính này chuyển lên cỡ kính kế cận luôn bằng nhau đối với mọi cỡ kính. Trong trường hợp này, lượng tăng trưởng của rừng được thể hiện ở cỡ kính lớn, mới sản sinh ra trong khoảng thời gian theo dõi. Nếu nhìn trên biểu đồ, sẽ thấy phân bố N/D có thêm đoạn hoặc cột được bổ sung ở phía bên phải của trục hoành, hoặc tính từ cỡ đường kính tối thiểu khai thác trở lên, phân bố N/D sẽ có số cây được bổ sung thêm. - Nếu trong khai thác, ưu tiên phương thức chặt chọn tỷ mỷ kết hợp với chặt nuôi dưỡng rừng, thì cần xác định mô hình cấu trúc rừng định hướng theo một trong các phương pháp luận tổng quát như sau: + Dựa vào lô rừng tốt nhất hiện có trong khu vực để xây dựng mô hình cấu trúc mẫu (N/D) bằng hàm Meyer, sau đó giảm tham số α của mô hình này xuống một trị số phù hợp. Mô hình tương ứng với trị số α sau khi giảm được gọi là mô hình cấu trúc rừng định hướng. + Vận dụng quy luật phân bố về thể tích của ba bộ phận (dự trữ, kế cận, thành thục) là 1:3:5 hoặc là một tỷ lệ tính toán dựa trên lượng tăng trưởng thực tế của rừng tự nhiên ở khu vực nghiên cứu để xây dựng mô hình cấu trúc rừng định hướng.
17 + Xác định G tối ưu để năng suất rừng cực đại, đồng thời xác định phân bố N/D phù hợp dựa vào phân bố N/D của lô rừng có G ≈ GT.ư. 2.5.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể 2.5.2.1. Kế thừa 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 PGS.TS. Trần Hữu Viên làm chủ nhiệm đề tài và TS. Phạm Văn Điển làm thư ký khoa học. Những số liệu được kế thừa gồm: - Những số liệu về điều kiện cơ bản của các khu vực nghiên cứu. - Những số liệu về ô tiêu chuẩn (loại rừng, trạng thái rừng, vị trí, độ dốc, hướng phơi, tình hình tác động, loài cây bụi, thảm tươi chủ yếu, toạ độ địa lý, v.v...). - Những số liệu về thảm thực vật rừng (tầng cây cao, cây tái sinh, cây bụi thảm tươi). Những số liệu này đã được thu thập từ hệ thống ô tiêu chuẩn định vị của đề tài (bảng 2.1) trong các năm 2006, 2007 và 2008. Bảng 2.1. Tổng hợp hệ thống ô tiêu chuẩn đã thiết lập tại các điểm nghiên cứu Địa điểm Ghi TT Ô tiêu chuẩn chú Kon Tum Nghệ An (cộng) 1 Ô tiêu chuẩn định vị 10.000m2 (100m x 100m) 20 20 40 2 Ô tiêu chuẩn thứ cấp 100m2 (10mx10m) 200 200 400 3 Ô dạng bản 25m2 (5mx5m) 800 800 1600 4 Ô tiêu chuẩn 6 cây 600 600 1200 2.5.2.2. 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) theo phương pháp điều tra Lâm học kết hợp với máy GPS xác định tọa độ OTC (hình 2.1; hình 2.2).
18 Dây 1 (100m) 50 m Dây 5(100m) Dây 4 (100m) Dây 2 (100m) 100 m Dây 6(100m) 50 m Dây 3(100m) 35m 30m 35m Hình 2.1. Hình dạng OTC 10.000m2 Chú thích: Điểm định vị GPS xác định ô tiêu chuẩn 10.000m2 Vị trí đóng cọc bê tông 5m 50m Dây số 2 5m 10m 50m 10m 100m 50 m Dây 100 m số 3 Dây số 1 Dây số 5 50 m 50m Dây số 4 100m Chú thích Điểm định vị GPS xác định ô tiêu chuẩn 10.000m2 Ô tiêu chuẩn thứ cấp 100m2 Ô dạng bản 25m2 Hình 2.2: Sơ đồ bố trí ô tiêu chuẩn thứ cấp và ô dạng bản trên OTC định vị - Các ô tiêu chuẩn đều được đánh dấu trên bản đồ địa hình để dễ theo dõi và tra cứu. - Các OTC được lập đại diện cho lô rừng được chọn.