Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu cơ sở khoa học kiểm chứng các mô hình chuyển hóa rừng trồng Sa mộc (Cunninghamia lanceolata.Hook) cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại Ban quản lý rừng Bắc Hà -Tỉnh Lào Cai

Chia sẻ: Tri Lộ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu tổng quát của đề tài là kiểm chứng được tính hiệu quả của các mô hình chuyển hoá rừng trồng Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại Ban quản lý rừng Bắc Hà - Tỉnh Lào Cai. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu cơ sở khoa học kiểm chứng các mô hình chuyển hóa rừng trồng Sa mộc (Cunninghamia lanceolata.Hook) cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại Ban quản lý rừng Bắc Hà -Tỉnh Lào Cai

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế trong xu thế hội nhập, công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, ngành công nghiệp chế biến gỗ và lâm sản đã bước đầu đáp ứng được nhu cầu trong nước đồng thời tạo được kim ngạch xuất khẩu đáng kể. Kim ngạch xuất khẩu đồ gỗ của Việt Nam tính từ năm 2000 đến nay luôn có mức tăng trưởng rất cao, trung bình khoảng 25%, thậm chí 50%. Năm 2006, con số này là 2,2 tỷ USD, năm 2007 đạt 2,4 tỷ USD và năm 2008 là 2,8 tỷ USD. Tuy vậy thực tế hiện nay nguồn cung cấp gỗ nguyên liệu, đặc biệt là gỗ có kích thước lớn lại đang gặp rất nhiều khó khăn do nước ta hạn chế khai thác gỗ từ rừng tự nhiên và cơ hội nhập khẩu gỗ nguyên liệu ngày càng giảm do các nước trong khu vực cũng như trên toàn thế giới đều có xu hướng giảm khai thác gỗ từ rừng tự nhiên. Từ thực tế nêu trên thì việc nghiên cứu xây dựng vùng cung cấp nguyên liệu cây gỗ lớn lâu dài là rất cần thiết và có ý nghĩa to lớn. Có như vậy mới đảm bảo được nhu cầu cung cấp gỗ lớn cho thị trường với yêu cầu ngày càng cao, song nếu trồng mới từ bây giờ thì phải sau 20 - 25 năm mới có thể cho khai thác được gỗ lớn. Huyện Bắc Hà tỉnh Lào Cai là nơi có nhiều diện tích rừng cây gỗ lớn được trồng với mật độ khá dày để cung cấp gỗ nhỏ, nếu thực hiện chuyển hoá các loại rừng này thành rừng cung cấp gỗ lớn thông qua các biện pháp kỹ thuật lâm sinh thì chỉ sau từ 5 - 10 năm sẽ có nguồn cung cấp gỗ lớn đáng kể không những có thể làm tăng sản lượng gỗ đáp ứng nhu cầu gỗ công nghiệp ngày càng tăng, giảm được chi phí ban đầu mà còn hạn chế được sự thoái hoá đất, làm tăng khả năng hấp thụ khí CO2 trong không khí, hạn chế xói mòn đất và bảo vệ môi trường. Huyện Bắc Hà tỉnh Lào Cai là một huyện miền núi, đời sống của người dân phụ thuộc rất lớn vào sản xuất nông lâm nghiệp. Hiện nay huyện có một diện tích rất lớn rừng gỗ Sa mộc được trồng với mục đích kinh doanh gỗ nhỏ
2 nên hiệu quả kinh tế mang lại cho người dân là rất thấp.Vì vậy để góp phần nâng cao đời sống cho người dân nơi đây và nâng cao hiệu quả về môi trường Ban quản lý rừng huyện Bắc Hà muốn chuyển hoá rừng gỗ Sa mộc từ rừng cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn. Dự án này đã được thực hiện nhiều năm qua. Các mô hình chuyển hoá rừng đã được thực hiện bắt đầu từ năm 2007 dựa trên các chính sách, cơ chế, tiêu chuẩn quản lý rừng bền vững, thị trường nguyên liệu gỗ cho công nghiệp chế biến và việc đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng và đã đạt được một số kết quả là: thời điểm chặt chuyển hoá bắt đầu từ năm 2007, chu kỳ chặt chuyển hoá, cây chặt, và cường độ chặt chuyển hoá. Và đến thời điểm này (sau hai năm kể từ khi bắt đầu chặt chuyển hoá) cần tiến hành kiểm chứng sự thành công của các mô hình chặt chuyển hoá để đánh giá được hiệu quả của các mô hình. Vì vậy chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học kiểm chứng các mô hình chuyển hóa rừng trồng Sa mộc (Cunninghamia lanceolata.Hook) cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại Ban quản lý rừng Bắc Hà -Tỉnh Lào Cai”
3 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. Một số nhận thức về loài cây Sa mộc và mô hình chuyển hóa 1.1.1. Một số đặc điểm hình thái, sinh thái và giá trị kinh tế của loài Sa mộc Sa mộc có tên khoa học là Cunninghamia lanceolata, thuộc họ Bụt mọc (Taxodiaceae) phân bố tự nhiên ở miền Trung và miền Nam Trung Quốc. Sa mộc là loài cây gỗ lớn, cao tới 25- 30 m, đường kính đạt tới 60-70 cm. Thân tròn thẳng, vỏ xám, bong vẩy. Sa mộc thích nghi với ánh sáng tán xạ. Sa mộc ưa đất sâu ẩm, thoát nước, đất tơi xốp, độ pH >5, nhiều mùn. Sa mộc thích hợp các loại đất phát triển trên Phiến thạch, Sa thạch có tầng dày. Ở Việt Nam, tại các tỉnh biên giới phía Bắc và Đông Bắc, Sa mộc được trồng từ lâu và thực sự phát triển từ những năm 60 của thế kỷ 20 tại các tỉnh: Lào Cai, Hà Giang, Quảng Ninh với tổng diện tích lên đến hơn 10 000 ha. Sa Mộc là loài cây gỗ lớn, thân thẳng tròn đều, gỗ có màu vàng, có tinh dầu thơm, thớ thẳng, chịu được dưới đất ẩm, không mối mọt. Do đó gỗ Sa mộc có giá trị về nhiều mặt, như làm trụ mỏ, gỗ xây dựng, cột điện, nội thất và làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến … hiện được chú trọng quan tâm trong chương trình 5 triệu ha rừng ở các tỉnh biên giới phía Bắc [5]. 1.1.2. Mô hình chuyển hóa rừng. Mô hình chuyển hóa rừng được hình thành trên cơ sở các yếu tố kỹ thuật cơ bản đã xác định được ở thời kỳ bắt đầu chặt chuyển hóa và được tiến hành chặt theo các yếu tố kỹ thuật đó. Để kiểm chứng kết quả chuyển hóa theo các mô hình đã xác định được, đề tài kiểm chứng sự biến đổi cấu trúc cơ bản của rừng để có thể cho thấy sự biến đổi cấu trúc rừng sau khi chặt chuyển hóa thông qua việc kiểm chứng các nội dung và phương pháp xây dựng mô hình.
4 a) Nội dung xây dựng mô hình chuyển hóa rừng trồng Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn: - Điều tra phân tích điều kiện cơ bản và tình hình sản xuất kinh doanh lâm nghiệp trên địa bàn nghiên cứu: + Điều tra, phân tích điều kiện kinh tế, xã hội + Tình hình sản xuất kinh doanh lâm nghiệp trên địa bàn nghiên cứu. - Điều tra hiện trạng rừng Sa mộc và xác định đối tượng rừng trồng Sa mộc hiện tại đạt yêu cầu về tuổi, mật độ và phân bố trên các cấp đất khác nhau để xây dựng mô hình chuyển hóa. + Điều tra về diện tích, mật độ, tuổi trên các cấp đất khác nhau của rừng Sa mộc. + Xác định đối tượng chuyển hóa. - Nghiên cứu cơ sở kinh tế và kỹ thuật làm cơ sở cho chuyển hóa rừng. +Nghiên cứu các cơ chế chính sách, tiêu chuẩn quản lý rừng bền vững của Việt Nam và thị trường gỗ nguyên liệu làm cơ sở cho việc thực hiện chuyển hóa. + Nghiên cứu và xác định các quy luật cấu trúc cơ bản làm cơ sở xây dựng mô hình lý thuyết chuyển hóa. - Xác định các yếu tố cơ bản thực hiện chuyển hóa rừng + Xác định phương thức chuyển hóa rừng + Xác định các phương pháp chuyển hóa + Xác định thời kỳ chặt chuyển hóa + Xác định cường độ chặt + Xác định chu kỳ chặt và xác định cây chặt.
5 b) Phương pháp nghiên cứu xây dựng mô hình chuyển hóa rừng. Đối tượng nghiên cứu là các lâm phần Sa mộc. Mục đích chủ yếu là nâng cao các giá trị thương mại của gỗ Sa mộc, do đó các giải pháp kỹ thuật đưa ra nhằm mục tiêu kinh tế. Thiết lập mô hình chuyển hóa và quy hoạch chuyển hóa vận dụng phương pháp có sự tham gia của chủ rừng và người dân. - Các phương pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp - Phương pháp xử lý và phân tích tài liệu - Nghiên cứu các cơ chế chính sách có liên quan đến hoạt động sản xuất lâm nghiệp. - Xác định các quy luật cấu trúc của lâm phần. - Xác định các yếu tố cơ bản trong chặt chuyển hóa. 1.2. Các nghiên cứu trên thế giới về một số cấu trúc cơ bản và vấn đề chuyển hóa rừng. 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng 1) Cấu trúc phân bố số cây theo đường kính (N/D): Để nghiên cứu và mô tả quy luật cấu trúc đường kính thân cây hầu hết các tác giả tìm các phương trình toán học dưới nhiều dạng phân bố xác suất khác nhau như: Balley (1973) đã sử dụng hàm Weibull, Diachenco,… Qua nghiên cứu thấy được là phân bố N/D ban đầu thường có dạng lệch trái, phạm vi phân bố hẹp, đường cong phân bố nhọn và thường được mô tả bằng phân bố Weibull. + Naslund (1936, 1973), Moiseev (1972) đã sử dụng hàm Charlier, Strub (1972), Burkhart (1974) sử dụng hàm Beta, Bliss, và Reinker (1964) sử dụng hàm Logarit chuẩn,... Việc sử dụng hàm này hay hàm khác để biểu thị quy luật cấu trúc là tùy thuộc vào kinh nghiệm của từng tác giả, cũng như các loài cây sinh trưởng khác nhau và số liệu đo đạc ngoài thực tế. Do đường kính
6 cây rừng không ngừng tăng lên theo tuổi, nên phân bố đường kính của lâm phần cũng không ngừng thay đổi theo tuổi. Chính vì thế, từ các mô hình toán học đã xác định được, các nhà khoa học đã ngiên cứu sự biến đổi của quy luật phân bố số cây theo tuổi (gọi là động thái cấu trúc rừng). + Roemisch (1975) (theo Phạm Ngọc Giao, 1996) [15] đã nghiên cứu khả năng dùng hàm Gammar để mô phỏng sự biến đổi theo tuổi của phân bố đường kính cây rừng, xác lập quan hệ của tham số Beta với tuổi, đường kính trung bình, chiều cao tầng trội và đi đến khẳng định quan hệ giữa tham số Beta và chiều cao tầng trội là chặt chẽ nhất. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu đó tác giả đã đề nghị mô hình xác định tham số Beta cho phân bố N/D của lâm phần sau khi tỉa thưa như sau:  '  a0  a1 .  a 2 . 2  a3 .n  a 4 .n 2  a5 . .n  a 6 . .n 2 với  ' : Tham số phân bố Gamma sau tỉa thưa;  : Tham số phân bố Gamma trước tỉa thưa; n là tỷ lệ phần trăm số cây tỉa thưa. + Kennel, R (1971), xác định các đại lượng đường kính nhỏ nhất (Dm), đường kính lớn nhất (DM) và mật độ (N) thông qua quan hệ trực tiếp với tuổi theo dạng phương trình: Dm = a0 + a1.A + a2.A 2 ; DM = a0 + a1.A+ a2.A 2 ; N = a1 a 2 ( a0   ) A A2 e + Clutter, J.L và Allison, BJ (1937) dùng đường kính bình quân cộng, sai tiêu chuẩn đường kính và đường kính nhỏ nhất để tìm các tham số của phân bố weibull với giả thuyết các đại lượng này có quan hệ với tuổi và mật độ lâm phần. + Ngoài ra, còn có các quan điểm cho rằng đường kính cây rừng là một đại lượng ngẫu nhiên phụ thuộc vào thời gian và quá trình biến đổi của phân bố đường kính theo tuổi. Đó là quan điểm của các tác giả như: Suruki (1971), Preussner, K (1974), Block.W và Diener (1972) (theo Nguyễn Trọng Bình 1996). Theo các tác giả này quá trình đó biểu thị một tập hợp các đại lượng
7 ngẫu nhiên X(t) và thời gian (t) lấy trong một khoảng thời gian nào đó. Nếu trị số của đường kính tại thời điểm t chỉ phụ thuộc vào trị số đường kính ở thời điểm t-1 thì đó là quá trình Morkov. Nếu tập hợp các trạng thái có thể xảy ra của quá trình Morkov có thể đếm được thì đó là chuỗi Morkov, tức là mỗi trị số của t ứng với một số tự nhiên. 2) Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây: Tovstolesse, D.I (1930) lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ Hvn/D1,3, Krauter, G (1958) nghiên cứu tương quan Hvn/D1,3 dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi. Để xác lập mối quan hệ Hvn/D1,3 nhiều tác giả đã đề xuất sử dụng các dạng phương trình toán học khác nhau nhưng phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng: Hvn = a + b.logD1.3 Giữa chiều cao và đường kính thân cây luôn có mối quan hệ chặt chẽ. Đây là một trong những quy luật cấu trúc cơ bản và quan trọng. Đã có nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích toán học để tìm ra các quy luật này như: Naslund, M (1929); Prodan, M (1944); Assmann, E (1936); Hohenadl, W (1936); Meyer, H.A (1952). Đã đề nghị các dạng phương trình sau: H = a + b1.D + b2.D 2 H = a + b1.D + b2.D 2 + b3.D 3 H = a + b.logD H = a + b1logD + b2logD H = k.D b Khi nghiên cứu sự biến đổi theo tuổi của quan hệ giữa chiều cao và đường kính ngang ngực, tác giả Vagui, A.B (1955) khẳng định “đường cong chiều cao thay đổi và luôn dịch chuyển lên phía trên khi tuổi tăng lên”, và Tiurin, A.V (1972) (dẫn theo Phạm Ngọc Giao 1996 [15]) cũng đưa ra kết luận tương tự. Prodan, M (1965); Haller, K.E (1973) cũng phát hiện ra quy luật: “Độ dốc đường cong chiều cao có chiều hướng giảm dần khi tuổi tăng
8 lên”. Curis, R.O (1967) đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao với đường kính và theo tuổi theo dạng phương trình: 1 1 1 LogH = D + b1. + b2 . + b3 . D A D. A Quy luật quan hệ giữa chiều cao với đường kính thân cây cũng được quan tâm nghiên cứu. Tovstolesse, D.I (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ H/D. Krauter, G (1958) nghiên cứu quan hệ H/D dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi. Để xác lập mối quan hệ H/D nhiều tác giả đã đề xuất sử dụng các dạng phương trình toán học khác nhau. Như vậy, có nhiều dạng phương trình biểu thị tương quan H/D. Tuy nhiên, việc sử dụng dạng phương trình nào thích hợp nhất cho từng đối tượng thì cần phải được nghiên cứu đầy đủ cụ thể. 3) Nghiên cứu quan hệ giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực: Từ các công trình nghiên cứu khác nhau, nhiều tác giả như: Zieger (1928), Cromer.O.A.N (1948), Miller.J (1953)…đã đi đến kết luận là giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực có mối quan hệ mật thiết, phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng. Tán cây rừng là một bộ phận quyết định đến sinh trưởng cũng như tăng trưởng của cây rừng. Ionikas (1980); Lebedinski (1972) đã sử dụng và đo tính thể tích tán lá cây sống để nghiên cứu năng suất rừng. Qua nghiên cứu nhiều tác giả đã đi đến kết luận giữa đường kính tán và đường kính thân cây có mối quan hệ mật thiết như nghiên cứu của Zieger; Erich (1928), Comer, O.A.N; Tuỳ theo loài cây và các điều kiện khác nhau, mối liên hệ này được thể hiện khác nhau nhưng phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng: DT = a + b.D1.3 Các nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng còn phát triển mạnh mẽ khi các hàm toán học được đưa vào sử dụng để mô phỏng các quy luật kết cấu
9 lâm phần. Rollet B. L. (1971) [44] đã biểu diễn mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi quy, phân bố đường kính ngang ngực, đường kính tán bằng các dạng phân bố xác xuất, Balley (1973) [23] sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính thân cây loài Thông,... Quy luật quan hệ giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực của cây: nhiều tác giả đã đi đến kết luận giữa đường kính tán và đường kính thân cây có mối quan hệ mật thiết như: Zieger (1928), Cromer.O.A.N (1948), Miller.J (1953),… trong đó phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng. 1.2.2. Chặt chuyển hóa Thực chất của chuyển hoá rừng là chặt nuôi dưỡng, vì chặt nuôi dưỡng có ưu điểm là thúc đẩy sinh trưởng nhanh, cải thiện điều kiện sống một cách trực tiếp thích hợp cho lâm phần; là khâu quan trọng trong việc điều khiển quá trình hình thành rừng và là biện pháp thay đổi định hướng phát triển của cây rừng và lâm phần trước khi thu hoạch nhưng không thay thế nó bằng một lâm phần mới (K. Wenger. 1984). Như vậy, “chặt nuôi dưỡng là biện pháp chính để nuôi dưỡng rừng bằng cách chặt bớt đi một số cây rừng nhằm tạo điều kiện cho những cây phẩm chất tốt được giữ lại sinh trưởng, nuôi dưỡng hình thân, tạo tán, tăng lượng sinh trưởng, cải thiện chất lượng gỗ và nâng cao các chức năng có lợi khác của rừng” Các nhà lâm học Trung Quốc cho rằng: Trong khi rừng chưa thành thục, để tạo điều kiện cho cây gỗ còn lại sinh trưởng và phát triển tốt, cần phải chặt bớt một phần cây gỗ. Ngoài ra do thông qua chặt tỉa bớt một phần cây gỗ mà thu được một phần lợi nhuận nên còn được gọi là “Chặt lợi dụng trung gian” (Chặt trung gian). Mục đích của chặt nuôi dưỡng đối với rừng trồng thuần loại là : Cải thiện điều kiện sinh trưởng của cây rừng; Xúc tiến sinh trưởng cây rừng, rút ngắn chu kỳ chăm sóc cây rừng; Loại bỏ được cây gỗ xấu nâng cao chất lượng lâm phần. Theo quy trình Chặt nuôi dưỡng rừng của
10 Trung Quốc năm 1957, Chặt nuôi dưỡng chia làm 4 loại là Chặt thấu quang, Chặt loại trừ, Chặt tỉa thưa và Chặt vệ sinh (chất lượng gỗ chia làm 3 cấp). Một số yếu tố kỹ thuật của chặt nuôi dưỡng gồm: + Các phương pháp chặt nuôi dưỡng. Các nghiên cứu cho thấy phân bố số cây theo cấp kính đều theo phân bố Parabol hoặc gần Parabol. Căn cứ vào độ lệch của đỉnh Parabol làm cơ sở xây dựng các phương pháp Chặt nuôi dưỡng. Phương pháp áp dụng có 3 loại: Chặt nuôi dưỡng tầng dưới, Chặt nuôi dưỡng chọn lọc và Chặt nuôi dưỡng cơ giới. + Để tiến hành chặt nuôi dưỡng trước hết phải phân cấp cây rừng. Hiện nay chủ yếu theo phân cấp của Kraff (1984) (Phương pháp này chia thành 5 cấp). + Xác định thời kỳ bắt đầu chặt nuôi dưỡng. Kỳ bắt đầu chặt nuôi dưỡng cần phải tổng hợp tất cả các yếu tố như: Đặc tính sinh vật học của cây; Điều kiện lập địa; Mật độ lâm phần; Tình hình sinh trưởng; Giao thông vận chuyển; Nhân lực và khả năng tiêu thụ gỗ nhỏ. Từ góc độ sinh vật học thường dựa vào các yếu tố sau: - Phân tích sản lượng: Người ta có thể tiến hành phân tích những cây sinh trưởng mạnh nhất theo các cấp tuổi khác nhau và khi nào thì giảm xuống để chặt nuôi dưỡng. - Mức độ phân hoá cây rừng: Việc xác định có thể dựa vào một số tiêu chí sau: Phân cấp cây rừng; Độ phân tán của đường kính lâm phần. - Hình thái bên ngoài của lâm phần: Có thể căn cứ động thái hình tán hay độ cao tỉa cành tự nhiên. + Xác định cường độ chặt nuôi dưỡng. * Thể hiện cường độ chặt nuôi dưỡng có hai phương pháp: -Tính theo tỷ lệ thể tích gỗ cây chặt chiếm trong thể tích gỗ toàn lâm phần của mỗi lần chặt: Pv= v/V x 100% (v là thể tích cây chặt, V là sản lượng lâm phần).
11 - Dựa vào tỷ lệ số cây trong mỗi lần chặt chiếm trong tổng số cây toàn lâm phần: Pn = n/N x100% (n là số cây cần chặt, N là tổng số cây của lâm phần) * Xác định cường độ chặt có hai phương pháp: Phương pháp định tính và phương pháp định lượng. + Xác định cây chặt. Cần đào thải các cây có phẩm chất xấu và sinh trưởng kém, để lại những cây sinh trưởng mạnh, cao lớn, thẳng tròn. + Xác định kỳ giãn cách- Chu kỳ chặt nuôi dưỡng. Kỳ giãn cách dài hay ngắn cần xem xét tốc độ khép tán và lượng sinh trưởng hàng năm, cường độ chặt nuôi dưỡng càng lớn thì kỳ giãn cách càng dài. 1.2.3. Nghiên cứu sinh trưởng và tăng trưởng Nghiên cứu sinh trưởng cây rừng đã được đề cập từ thế kỷ XVIII. Về lĩnh vực này phải kể đến các tác giả như: Oettlt, G. Baur, Borggreve, Breymann, H. Cotta, Draudt, M. Hartig, E. Weise, H. Thomasius.... Nhìn chung những nghiên cứu về sinh trưởng của cây rừng, lâm phần, được xây dựng thành các mô hình toán học và được công bố trong các công trình nghiên cứu của Meyer, H.A và D.D Stevenson (1943), Schumacher, F.X và Coil, T.X (1960), Alder (1980), Clutter, J, L; Allison, B.J (1973).... (theo Hoàng Văn Dưỡng (2000) [13]). Có thể khái quát quá trình phát triển của môn khoa học tăng trưởng, sản lượng rừng thành 2 phương hướng: - Đo đạc lặp lại nhiều năm các chỉ tiêu sinh trưởng trong các ô định vị đại diện cho các lâm phần nghiên cứu để biết cả quá trình phát sinh, phát triển, già cỗi và tiêu vong. Phương hướng này đòi hỏi quá nhiều thời gian nên sau này được cải tiến bằng cách lựa chọn những lâm phần có cùng hoàn cảnh sinh trưởng nhưng khác nhau về tuổi gọi là nằm trong một “dãy phát triển tự nhiên”.
12 - Giải tích thân cây đại diện mỗi lâm phần khác nhau về các nhân tố cần nghiên cứu, để có số liệu tăng trưởng đầy đủ từ khi bắt đầu trồng hoặc tái sinh. Sau đó áp dụng kỹ thuật phân tích thống kê toán học, phân tích tương quan và hồi quy để xác định sản lượng gỗ của lâm phần. Trên thế giới số lượng các hàm toán học mô tả quá trình sinh trưởng cũng rất phong phú như hàm: Gompertz (1825), Verhulst (1845), Mitscherlich (1919), Kovessi (1929), Petterson (1929), Levacovic (1935), Korsun (1935), Peshel (1938), Korf (1930), Verkbulet (1952), Michailov (1953), Drakin (1957), Richards (1959), Thomasius (1965), Simes (1966), Sless(1970), Sloboda (1971), Schumacher (1980). Hàm sinh trưởng là mô hình sinh trưởng đơn giản nhất mô tả quá trình sinh trưởng của cây rừng cũng như lâm phần. Dựa vào hàm sinh trưởng có thể biết trước được giá trị lớn nhất của đại lượng sinh trưởng ở tuổi cuối cùng và tính trước được tốc độ sinh trưởng cực đại [32]. Sau đó là các hàm sinh trưởng của các tác giả như: Korsun-Assmann Frane, Schumacher, Korf, v.v.. G. Wenk (1973) đã tổng hợp những đặc điểm của các hàm sinh trưởng (Y), tăng trưởng bình quân Y/A, hàm tăng trưởng thường xuyên (hay gọi là hàm tốc độ sinh trưởng) và hàm suất tăng trưởng (hay gọi là hàm tốc độ sinh trưởng tương đối) (P = W = Y’/Y) cũng như mối liên hệ giữa chúng (theo Vũ Thành Nam (2006) [34]). Nói chung các hàm dùng để mô phỏng quy luật sinh trưởng đều có dạng phức tạp, biểu diễn quá trình sinh học phức tạp của cây rừng hoặc lâm phần, dưới sự chi phối tổng hợp của các nhân tố nội tại và ngoại cảnh. Song một hàm sinh trưởng phải phản ánh trung thực quá trình sinh trưởng của cây rừng hay lâm phần, dễ dàng xác định các tham số, các tham số phải có ý nghĩa và được giải thích rõ ràng.
13 1.3 Ở Việt Nam 1.3.1.Nghiên cứu về cấu trúc rừng Việc mô hình hóa cấu trúc đường kính D1.3 được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu và biểu diễn chúng theo các dạng phân bố xác suất khác nhau, nổi bật là các công trình nghiên cứu của các tác giả như: Đồng Sĩ Hiền (1974) [16] dùng hàm Meyer và hệ đường cong Poisson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ kính cho rừng tự nhiên làm cơ sở cho việc lập biểu độ thon cây đứng ở Việt Nam. Nguyễn Hải Tuất (1982, 1986) [49] đã sử dụng hàm phân bố giảm phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và áp dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể rừng. Trần Văn Con (1990) [11] đã áp dụng hàm Weibull để mô phỏng cấu trúc đường kính cho rừng khộp ở Đắk Lắk; Lê Sáu (1996) đã sử dụng hàm Weibull để mô phỏng các quy luật phân bố đường kính, chiều cao tại khu vực Kon Hà Nừng, Tây Nguyên; Bùi Văn Chúc (1996) đã nghiên cứu cấu trúc rừng phòng hộ ở đầu nguồn lâm trường Sông Đà ở trạng thái rừng IIA1, IIIA1 và rưng trồng làm cơ sở cho việc lựa chon loài cây trồng… Với lâm phần thuần loài, đều tuổi giai đoạn còn non và giai đoạn trung niên, các tác giả: Trịnh Đức Huy (1987,1988), Vũ Nhâm (1988) [35], Vũ Tiến Hinh (1990) [17], Phạm Ngọc Giao (1989,1995) [14]... đều nhất trí đường biểu diễn quy luật phân bố N/D có dạng lệch trái và có thể dùng hàm toán học khác nhau như: Hàm weibull, hàm scharlier... Về nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính cây rừng: Vũ Đình Phương (1975) thiết lập biểu cấp chiều cao lâm phần Bồ đề tự nhiên từ phương trình parabol bậc hai mà không cần phân biệt cấp đất và tuổi; Vũ Nhâm (1988) đã xây dựng được mô hình đường cong chiều cao lâm phần cho Thông đuôi ngựa khu vực Đông Bắc,... Ngoài ra còn rất nhiều tác giả khác trong quá trình nghiên cứu cấu trúc, sinh trưởng, sản lượng rừng đã đề cập tới quy luật tương quan H/ D.
14 Về tương quan giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực: Vũ Đình Phương (1985) [37] đã khẳng định mối liên hệ mật thiết giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực theo dạng phương trình; Phạm Ngọc Giao (1996) đã xây dựng mô hình động thái tương quan giữa DT/D1.3 với rừng Thông đuôi ngựa khu Đông Bắc. Bảo Huy (1993) [23] trong nghiên cứu cấu trúc rừng Bằng Lăng ở Tây Nguyên đã thử nghiệm 5 dạng phân bố lý thuyết là Poisson, khoảng cách, hình học, Mayer và weibull để mô phỏng các cấu trúc của các nhân tố điều tra. Với rừng thuần loài, đều tuổi ở giai đoạn còn non và giai đoạn trung niên, các tác giả: Trịnh Đức Huy (1987,1988) ... đều nhất trí đường biểu diễn quy luật phân bố N/D có dạng lệch trái và có thể dùng hàm toán học khác nhau như hàm: Weibull, hàm Scharlier... Nghiên cứu tương quan giữa chiều cao với đường kính cây rừng. Vũ Đình Phương (1985) thiết lập biểu cấp chiều cao lâm phần Bồ đề tự nhiên từ phương trình parabol bậc hai mà không cần phân biệt cấp đất và tuổi. Vũ Nhâm (1988) [35] đã xây dựng được đường cong chiều cao lâm phần cho thông Đuôi ngựa khu vực Đông Bắc. Các tác giả như Vũ Đình Phương (1985) đã khẳng định mối quan hệ giữa đường kính tán và đường kính D1.3 theo dạng phương trình đường thẳng. Tác giả Phạm Ngọc Giao (1996)[15] đã xây dựng mô hình động thái tương quan giữa Dt/D1.3 cho rừng thông Đuôi ngựa khu Đông Bắc. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng trên cho thấy trong thời gian qua, việc nghiên cứu cấu trúc rừng ở nước ta đã có những bước phát triển nhanh chóng và có nhiều đóng góp nhằm nâng cao hiểu biết về rừng, nâng cao hiệu quả trong nghiên cứu cũng như sản xuất kinh doanh rừng. Tuy nhiên, các nghiên cứu về cấu trúc rừng gần đây thường thiên về việc mô hình hoá các
15 quy luật kết cấu lâm phần và việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động vào rừng thường thiếu yếu tố sinh thái nên chưa thực sự đáp ứng mục tiêu kinh doanh rừng ổn định lâu dài. Bởi lẽ bản chất của các biện pháp kỹ thuật lâm sinh là giải quyết những mâu thuẫn sinh thái phát sinh trong quá trình sống giữa các cây rừng và giữa chúng với môi trường. Vì vậy, để đề xuất được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh chính xác, đòi hỏi phải nghiên cứu cấu trúc rừng một cách đầy đủ và phải đứng trên quan điểm tổng hợp về sinh thái học, lâm học và sản lượng. 1.3.2. Chặt chuyển hóa Chặt nuôi dưỡng ở Việt Nam còn tương đối mới mẻ và phần lớn chủ yếu nghiên cứu cho Chặt nuôi dưỡng ở rừng thuần loài đều tuổi, tuy vậy các kết quả bước đầu nghiên cứu đã giúp từng bước xây dựng thành công hệ thống các biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho Chặt nuôi dưỡng rừng ở nước ta. Một số kỹ thuật Chặt nuôi dưỡng cho rừng trồng đã được kiểm nghiệm trong thực tiễn sản xuất và được công nhận là tiêu chuẩn ngành như: Chặt tỉa thưa rừng Thông nhựa, chặt tỉa thưa rừng Thông đuôi ngựa, chặt tỉa thưa rừng Sa mộc… Theo Đặng Thịnh Triều và cộng sự (2007)[45] trong nghiên cứu tỉa thưa cây phù trợ ở Cầu Hai - Phú Thọ cho biết: sau 2 năm tỉa thưa, tăng trưởng đường kính thân cây, chiều cao và đường kính tán lá của một số loài đã có sự khác nhau rõ rệt ở các cường độ tỉa thưa khác nhau. Tuy nhiên, mỗi loài có một kết quả khác nhau. Đối với thí nghiệm tiến hành tại thời điểm rừng 3 tuổi, các loài như sồi phảng và re gừng dường như thích hợp với cường độ tỉa thưa 75%, vạng trứng sinh trưởng tốt hơn ở công thức không tỉa, riêng trám trắng chưa bị ảnh hưởng bởi các cường độ tỉa thưa khác nhau. Trong các loài trên thì trám trắng chỉ đạt tăng trưởng chậm, chỉ đạt trung bình từ 0,4-0,5 cm/năm về đường kính thân cây và 0,3-0,5 m/năm về chiều cao, sồi phảng đạt tăng trưởng tốt nhất với 2,1-2,9 cm/năm về đường kính và 1,8-2,6 m/năm về chiều cao [45].
16 Điểm qua các công trình nghiên cứu có liên quan trên thế giới và ở trong nước thấy rằng nghiên cứu cấu trúc rừng là vấn đề rất được quan tâm. Cùng với sự phát triển của toán học và công nghệ máy tính, các nghiên cứu dần chuyển sang hướng định lượng, mô tả các quy luật cấu trúc rừng bằng các dạng hàm toán học. Những nghiên cứu này là rất có ý nghĩa trong công tác điều chế và kinh doanh rừng trong thời gian qua. Ở Việt Nam, Sa mộc là loài cây được lựa chọn là loài cây trồng rừng sản xuất chính cho các vùng sinh thái và hiện nay đã được gây trồng rộng rãi ở nhiều nơi. Những nghiên cứu về loài cây này cũng khá toàn diện, từ khâu kỹ thuật gây trồng, tăng trưởng, sinh trưởng, tiểu khí hậu rừng,... tuy nhiên những nghiên cứu về cấu trúc rừng phục vụ công tác điều chế và kinh doanh rừng thì còn rất ít và tản mạn. Vì vậy đề tài nghiên cứu này đặt ra là rất cần thiết. 1.3.3. Kiểm chứng chuyển hóa rừng. Trên thế giới cũng như ở Việt nam chưa có một công trình nghiên cứu nào về kiểm chứng rừng, do vậy kiểm chứng rừng là một lĩnh vực còn khá mới mẻ. Năm 2007, một nhóm sinh viên trường Đại học Lâm nghiệp đã tiến hành nghiên cứu mô hình lý thuyết chuyển hóa rừng Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại Ban quản lý rừng Bắc Hà – Tỉnh Lào Cai dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Vũ Nhâm. Đồng thời tiến hành chặt chuyển hóa để chứng minh các mô hình lý thuyết đó. Do đó việc đánh giá tính hiệu quả cho mô hình chuyển hóa thì việc kiểm chứng lại là rất cần thiết. 1.3.4. Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng cây rừng Nghiên cứu sinh trưởng rừng tự nhiên và rừng trồng ở nước ta mới được tiến hành ở Việt Nam từ những năm 1960 trở lại đây. Các công trình nghiên cứu sinh trưởng rừng trong giai đoạn đầu mới chỉ đưa ra những chỉ số trung bình theo các giai đoạn tuổi hay giai đoạn phát triển rừng về chiều cao, đường kính, thể tích…
17 Tác giả Nguyễn Trọng Bình (1996) 4, thông qua cơ sở lý thuyết của hàm ngẫu nhiên đã nghiên cứu mối quan hệ kỳ vọng toán và phương sai của biến ngẫu nhiên ba loài thông đuôi ngựa, thông nhựa và mỡ cho từng đại lượng sinh trưởng (D1,3, H) ở các thời điểm khác nhau là một trong những cơ sở quan trọng để xem xét vấn đề phân cấp năng suất các lâm phần thuần loài. Vũ Tiến Hinh (2000) 19, nghiên cứu lập biểu sản lượng cho các loài cây sa mộc, thông đuôi ngựa và mỡ đã nghiên cứu sinh trưởng cây bình quân theo từng đơn vị cấp đất và mô phỏng sinh trưởng bằng hàm Gompertz. Từ phương trình sinh trưởng cho các đại lượng Y (D, H, V) suy ra các giá trị cực đại cũng như thời điểm đạt cực đại của ZY và Y. Đây là cơ sở xác định tuổi thành thục số lượng cho cây bình quân lâm phần, với lâm phần không qua tỉa thưa, thì tuổi thành thục số lượng của cây bình quân cũng là tuổi thành thục số lượng của lâm phần. Nguyễn Thị Bảo Lâm (1996) 27, đã sử dụng hàm Korf mô phỏng sinh trưởng chiều cao tầng trội và thay đổi đồng thời 2 tham số để xác định đường cong chỉ thị cấp đất cho rừng thông đuôi ngựa. Phạm Xuân Hoàn (2001) đã sử dụng hàm Gompert để nghiên cứu quá trình sinh trưởng của các lâm phần Quế ở Yên Bái. Hoàng Xuân Y (1997) [51], tiến hành phân chia cấp đất bằng chiều cao cây có tiết diện bình quân (Hg). Tác giả thử nghiệm các hàm, Schumacher, Gompertz và chọn hàm Schumacher để mô phỏng sinh trưởng chiều cao cho rừng Mỡ (M.glauca) trồng tại Trung tâm nguyên liệu giấy. Ngoài ra, nhiều tác giả khác như: Vũ Nhâm, Bảo Huy, Trần Văn Con, Hoàng Văn Dưỡng. . . đã nghiên cứu sinh trưởng cây rừng theo xu hướng toán học hoá. Việc mô phỏng mang tính chất định lượng cho quá trình sinh trưởng của cây rừng hay lâm phần là không thể thiếu trong khoa học hiện nay, nhằm đưa ra được những cơ sở thực tiễn trong kinh doanh rừng hợp lí.
18 Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2.1.1. Mục tiêu tổng quát Kiểm chứng được tính hiệu quả của các mô hình chuyển hoá rừng trồng Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại Ban quản lý rừng Bắc Hà - Tỉnh Lào Cai. 2.1.2. Mục tiêu cụ thể - Xác định được mức độ biến đổi cấu trúc rừng giữa các mô hình sau khi chặt chuyển hóa được hai năm. - Xác định mức độ biến đổi đường kính bình quân lâm phần sau hai năm chuyển hóa. 2.2. Đối tượng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu của đề tài 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài Là rừng trồng Sa mộc ở các cấp tuổi III, IV, V, VI, VII. 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu Rừng trồng Sa mộc tại Ban quản lý rừng Bắc Hà - Tỉnh Lào Cai. 2.2.3. Giới hạn nghiên cứu của đề tài Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: 1) Nghiên cứu biến đổi các quy luật cấu trúc cơ bản - Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N_D1.3) - Tuơng quan Hvn – D1.3 - Tuơng quan Dt - D1.3 2) Nghiên cứu biến đổi đường kính bình quân của lâm phần. 3) Kế thừa kết quả nghiên cứu quy luật cấu trúc rừng của các mô hình chặt chuyển hoá đã được nghiên cứu trước đây 2 năm.
19 2.3. Nội dung nghiên cứu 2.3.1. Điều tra điều kiện cơ bản của huyện Bắc Hà - Lào Cai. - Điều tra, phân tích điều kiện tự nhiên - Điều tra, phân tích điều kiện kinh tế - xã hội - Điều tra tình hình sản xuất kinh doanh trước kia và hiện nay. 2.3.2. Nghiên cứu các quy luật cấu trúc rừng trên các đối tượng - Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N-D1.3) - Quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính 1.3m - Quy luật tương quan giữa đường kính tán với đường kính 1.3m. 2.3.3. So sánh biến đổi cấu trúc rừng. + Nghiên cứu biến đổi cấu trúc rừng trên ô chặt chuyển hóa sau hai năm thực hiện (2007-2009). + Nghiên cứu biến đổi cấu trúc rừng trên ô đối chứng sau hai năm thực hiện. + So sánh biến đổi cấu trúc rừng giữa các ô chặt chuyển hóa với các ô đối chứng năm thực hiện 2009. 2.3.4. So sánh biến đổi đường kính bình quân + Nghiên cứu biến đổi đường kính bình quân (D1.3bq) trên ô chặt chuyển hóa sau hai năm thực hiện(2007-2009). + Nghiên cứu biến đổi đường kính bình quân trên ô đối chứng sau hai năm thực hiện (2007-2009). + So sánh biến đổi đường kính bình quân giữa các ô chặt chuyển hóa với các ô đối chứng năm 2009. 2.4. Phương pháp nghiên cứu 2.4.1. Các phương pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp 2.4.1.1. Kế thừa tài liệu - Tài liệu điều kiện cơ bản về Ban quản lý rừng Bắc Hà - Tỉnh Lào Cai.
20 + Điều kiện tự nhiên Ban quản lý rừng Bắc Hà - Tỉnh Lào Cai + Điều kiện kinh tế - xã hội Ban quan lý rừng Bắc Hà - Kế thừa và tham khảo các kết quả nghiên cứu có liên quan đã công bố. - Kế thừa số liệu thu thập được của năm 2007, làm cơ sở so sánh. + Tiêu chuẩn Việt Nam quản lý rừng bền vững của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn(1998, 2006). + Biểu điều tra kinh doanh rừng trồng của 14 loài cây trồng chủ yếu, NXB Nông nghiệp 2003. + Biểu cấp đất của Vũ Tiến Hinh, Đề tài nghiên cứu khoa học của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2000). + Khoá luận về chuyển hoá rừng từ các khoá trước. 2.4.1.2. Thu thập số liệu ngoại nghiệp - Thu thập số liệu là một khâu cực kỳ quan trọng. Phương pháp thu thập số liệu hợp lý, độ chính xác cao sẽ đảm bảo tính khách quan của kết quả nghiên cứu. a) Trên ÔTC 5000 m2 cố định (ô tổng hợp) đã được thiết lập mô hình chuyển hoá tiến hành đo đếm các chỉ tiêu D1.3, Hvn, DT. Trên điện tích 5000 m2 cố định chia làm 5 ÔTC tạm thời, mỗi ô có diện tích là 1000 m2 (20×50 m) - Ô đối chứng (ODC) là ô lập năm 2007, và được đo đếm năm 2009, diện tích là 1000m2 *) Các chỉ tiêu đo đếm : ( Có phụ biểu kèm theo) - Đường kính ngang ngực (D1.3) : Đo toàn bộ số cây của ÔTC bằng thước kẹp kính, đo theo 2 hướng vuông góc Đông Tây- Nam Bắc. Yêu cầu: đo đúng vị trí 1.3m, đặt thước vuông góc với thân cây, 3 thân thước phải áp sát vào cây, đọc kết quả xong rồi mới rút thước ra. Độ chính xác tới (cm)