Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu kiểm chứng các mô hình lý thuyết chuyển hoá rừng trồng Sa Mộc (Cunninghamia lanceolata-Hook) cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại ban quản lý rừng huyện Bắc Hà tỉnh Lào Cai

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận văn là kiểm chứng các mô hình chuyển hoá rừng trồng Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn, làm cơ sở xây dựng nhanh nguồn cung cấp gỗ lớn phục vụ cho công nghiệp chế biến gỗ. Mời các bạn cùng tham khảo!

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 kiểm chứng các mô hình lý thuyết chuyển hoá rừng trồng Sa Mộc (Cunninghamia lanceolata-Hook) cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại ban quản lý rừng huyện Bắc Hà tỉnh Lào Cai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ QUANG TÙNG NGHIÊN CỨU KIỂM CHỨNG CÁC MÔ HÌNH LÝ THUYẾT CHUYỂN HOÁ RỪNG TRỒNG SA MỘC (Cunninghamia lanceolata-Hook) CUNG CẤP GỖ NHỎ THÀNH RỪNG CUNG CẤP GỖ LỚN TẠI BAN QUẢN LÝ RỪNG HUYỆN BẮC HÀ-TỈNH LÀO CAI Chuyên ngành: Lâm Học Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. VŨ NHÂM Hà Nội, 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ QUANG TÙNG NGHIÊN CỨU KIỂM CHỨNG CÁC MÔ HÌNH LÝ THUYẾT CHUYỂN HOÁ RỪNG TRỒNG SA MỘC (Cunninghamia lanceolata-Hook) CUNG CẤP GỖ NHỎ THÀNH RỪNG CUNG CẤP GỖ LỚN TẠI BAN QUẢN LÝ RỪNG HUYỆN BẮC HÀ-TỈNH LÀO CAI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2010
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế trong xu thế hội nhập, công nghiệp hóa và hiện đại hóa 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 trong những năm qua đã đóng góp đáng kể cho sự phát triển của kinh tế Việt Nam. Tuy nhiên 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 diện tích rừng tự nhiên nước ta bị thu hẹp bởi những nguyên nhân khác nhau như chiến tranh, khai thác bừa bãi, cháy rừng, xây đập thủy điện, việc chuyển diện tích rừng tự nhiên sang trồng cây công nghiệp như Cao su, Hồ tiêu, Điều.... Do đó, việc khai thác gỗ lớn từ rừng tự nhiên cũng bị hạn chế, bên cạnh đó cơ hội nhập khẩu gỗ ngày càng giảm bởi các nước trong khu vực nói chung và trên toàn thế giới nói riêng đang có xu hướng giảm khai thác gỗ từ rừng tự nhiên. Như vây, nguồn nguyên liệu gỗ lớn cung cấp cho thị trường từng bước dựa chủ yếu vào gỗ rừng trồng. Trước tình hình đó, việc quy hoạch các vùng nguyên liệu gỗ lớn lâu dài từ rừng trồng là rất quan trọng, để đảm bảo nhu cầu gỗ trong nước cũng như xuất khẩu. Vấn đề đặt ra là nếu trồng mới rừng cây gỗ lớn thì phải mất 20-30 năm mới có thể khai thác được. Trong khi nhiều diện tích rừng có khả năng cung cấp gỗ lớn, nhưng lại được trồng với mật độ dày để kinh doanh gỗ nhỏ, hiệu quả kinh tế mang lại từ những khu rừng này là rất thấp. Nếu diện tích rừng này, được chuyển hoá thành rừng cung cấp gỗ lớn thông qua các biện pháp kỹ thuật lâm sinh thích hợp thì chỉ trong khoảng thời gian 5 đến 10 năm nữa chúng ta sẽ có một diện tích rừng cung cấp gỗ lớn có giá trị. Điều đó không những đáp ứng nhanh được nhu cầu gỗ lớn ngày càng tăng của thị trường mà còn lợi dụng được những diện tích rừng đã trồng có giá trị kinh tế thấp để chuyển hoá thành rừng gỗ lớn có giá trị kinh tế cao, giảm được chi phí
2 trồng rừng ban đầu, giảm được tác hại đến môi trường như xói mòn đất, tăng khả năng hấp thụ CO2 trong khí quyển. Huyện Bắc Hà, tỉnh Lào Cai là một huyện miền núi, đời sống người dân còn gặp nhiều khó khăn, kinh tế chủ yếu dựa vào sản xuất nông - lâm nghiệp. Trên địa bàn huyện có diện tích rừng trồng Sa mộc đang trong quá trình sinh trưởng nhanh và có khả năng cung cấp gỗ lớn song lại được trồng với mật độ dày với mục đích kinh doanh gỗ nhỏ nên hiệu quả kinh tế mang lại thấp. Trước thực tế đó, dự án thực hiện việc chuyển đổi diện tích rừng trồng Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ sang rừng cung cấp gỗ lớn, nhằm nâng cao năng suất và giá trị của rừng trồng, qua đó nâng cao thu nhập cho người trồng rừng, cải thiện đời sống cho đồng bào dân tộc vùng cao huyện Bắc Hà 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, tạo nguyên liệu gỗ cho công nghiệp chế biến. Việc theo dõi, đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng cũng được thực hiện, sau hai năm kể từ khi bắt đầu chuyển hóa cần kiểm chứng sự thành công của các mô hình chặt chuyển hoá để đánh giá hiệu quả của công tác chuyển hoá rừng trồng Sa mộc gỗ nhỏ thành rừng gỗ lớn là rất cần thiết. Xuất phát từ thực tiễn đó tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu kiểm chứng các mô hình lý thuyết chuyển hoá rừng trồng Sa Mộc (Cunninghamia lanceolata - Hook) cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại Ban quản lý rừng huyện Bắc Hà, tỉnh Lào Cai”
3 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. Tìm hiểu một số đặc điểm hình thái, sinh thái và giá trị kinh tế của loài Sa mộc 1.1.1. Đặc điểm hình thái Sa mộc có tên la tinh là: Cunninghamia lamceolata-Hook, thuộc họ Bụt mọc (Taxodiaceae). Là cây gỗ lớn cao trên 30m, đường kính thân 60- 70cm, thân thẳng đơn trục, tán hình tháp, vỏ màu nâu xám nứt dọc, cành mọc vòng, ít phân cành thấp, lá hình ngọn giáo mép có răng cưa xếp xoắn ốc cuống vặn làm thành mặt phẳng. 1.1.2. Đặc điểm sinh thái Sa mộc là loài cây mọc nhanh, nhất là 20 năm đầu, thích hợp với những nơi khuất gió, nhiều sương mù, phân bố tự nhiên ở miền Trung và miền Nam Trung Quốc. Vùng có lươ ̣ng mưa trên 1500mm, mùa khô hơn 3 tháng, đô ̣ ẩ m tương đố i hàng tháng trên 80%, thích nghi với ánh sáng tán xạ. Sa mộc ưa đất sâu ẩm, thoát nước, đất tơi xốp, độ pH= 4,5-6,5 nhiều mùn, 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, Tuyên Quang, Yên Bái, La ̣ng Sơn, với tổng diện tích lên đến hơn 10.000 ha. Nhưng do quy hoạch cho việc cung cấp gỗ nhỏ nên chưa khai thác hết tiềm năng vốn có của loài cây này. 1.1.3. Giá trị kinh tế Sa mộc có thân thằng tròn đều gỗ có màu vàng, có tinh dầu thơm, thớ thẳng, chịu 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
4 nghiệp chế biến… hiện được chú trọng quan tâm trong chương trình 5 triệu ha rừng ở các tỉnh biên giới phía Bắc [5]. 1.2. Các nghiên cứu trên thế giới về kỹ thuật chuyển hoá rừng 1.2.1. Chuyển hóa rừng Chuyển hóa rừng là những tác động kỹ thuật lâm sinh vào lâm phần hiện tại để chuyển hóa nó thành những lâm phần đã được ấn định trước trong tương lai nhằm đạt được mục đích kinh doanh. Như vậy, chuyển hóa rừng có thể coi là biện pháp chặt nuôi dưỡng rừng áp dụng đối với các lâm phần còn non và đã có trữ lượng với mục đích nâng cao sinh trưởng lâm phần và chất lượng gỗ. Chặt nuôi dưỡng rừng là một 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”. Chặt nuôi dưỡng là một khái niệm tổng quát, bao gồm mọi biện pháp nhằm loại bỏ một cách có chọn lọc một số cây rừng hoặc một bộ phận cây rừng để mở rộng tán lá và phạm vi phân bố của hệ rễ cho các cây được giữ lại trong giai đoạn nuôi dưỡng rừng. Ở giai đoạn trước khi rừng thành thục, chặt nuôi dưỡng không chỉ hoàn thành chức năng chủ yếu của mình theo mục đích kinh doanh mà trong nhiều trường hợp còn tạo ra những tiền đề thuận lợi cho quá trình tái sinh phục hồi rừng và khai thác chính sau này. Chặt nuôi dưỡng không đặt mục tiêu tái sinh rừng và thu hoạch sản phẩm trước mắt làm mục
5 đích chính mà mục tiêu có tính chiến lược là: “nuôi dưỡng những cây tốt nhất thuộc nhóm mục đích kinh doanh”. Trên thế giới, có rất nhiều nước quan tâm đến chặt nuôi dưỡng. Chủng loại và phương pháp chặt rất khác nhau, tên gọi cũng không giống nhau, nhưng ý tưởng là như nhau, nội dung tương tự nhau. Các nhà lâm nghiệp Mỹ (1925) cho rằng chặt nuôi dưỡng là quá trình áp dụng các nguyên tắc kỹ thuật lâm sinh và phương pháp kinh doanh để đạt được mục đích kinh doanh. Nước Mỹ chia chặt nuôi dưỡng ra làm 5 loại: (1) Chặt loại trừ, chặt những cây chèn ép, không dùng, thứ yếu (2) Chặt tự do chặt bỏ những cây gỗ tầng trên; (3) Chặt tỉa thưa và chặt sinh trưởng; (4) Chặt chỉnh lý, chặt các loài cây thứ yếu, hình dáng và sinh trưởng kém; (5) Chặt gỗ thải, chặt các cây bị hại[11]. Phương pháp chặt nuôi dưỡng của Nhật bản thường chia làm 2 loại: Loại thứ nhất căn cứ vào ngoại hình cây rừng chia ra 5 cấp để tiến hành chặt nuôi dưỡng; nhưng do kỹ thuật của mỗi người khác nhau nên khó đạt được một tiêu chuẩn nhật định. Loại thứ hai chia ra 3 cấp gỗ tốt, gỗ vừa và gỗ xấu và yêu cầu phải có cùng đường kính trong không gian như nhau. Phương pháp này đơn giản dễ thực hiện. Ngoài ra năm 1970 áp dụng phương pháp cây ưu thế. Phương pháp này đơn giản dễ làm, chủ yếu dựa vào giá trị sản xuất và lợi ích hiện tại. Ở Nhật Bản, người ta rất coi trọng chặt nuôi dưỡng, từ năm 1981 đến nay chặt nuôi dưỡng trở thành chính sách lớn nhất của Lâm nghiệp Nhật Bản[11]. Năm 1950 Trung quốc đã ban hành quy trình chặt nuôi dưỡng chủ yếu là dựa vào các giai đoạn tuổi của lâm phần, đưa ra nhiệm vụ và quy định thời kỳ chặt và phương pháp chặt nuôi dưỡng. Thời kỳ phát triển khác nhau thì cây rừng có những đặc điểm sinh trưởng khác nhau và do đó nhiệm vụ chặt nuôi dưỡng cũng ở mức độ khác.[11]
6 Sự phát triển của khoa học chuyển hóa rừng gắn chặt với phát triển của Lâm nghiệp. Hiện nay, có nhiều chương trình quốc gia và quốc tế về chuyển hóa rừng: Chuyển hóa rừng thuần loại thành rừng hỗn loài, chuyển hoá rừng giống, chuyển hóa rừng gỗ nhỏ thành rừng gỗ lớn, … Chặt nuôi dưỡng rừng còn gọi là “chặt trung gian nuôi dưỡng”. Trong khi rừng chưa thành thục, để tạo điều kiện cho cây gỗ còn lại sinh trưởng và phát triển tốt nhất, cần phải chặt bớt một phần cây gỗ. Do thông qua chặt tỉa bớt một phần cây gỗ mà thu được một phần lợi nhuận, chặt chăm sóc trước khi chặt chính thu được một số lượng gỗ, nên gọi là “chặt lợi dụng trung gian” gọi tắt là “chặt trung gian”. - 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. 2.1.1.1.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). + 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) 2.1.1.2. Xác định cường độ chặt có hai phương pháp Phương pháp định tính và phương pháp định lượng.
7 - 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 gián cách - Chu kỳ chặt nuôi dưỡng: Kỳ gián 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 gián cách càng dài. Kỳ gián cách ở một số nước xác định từ 5 - 10 năm. 1.2.2. Nghiên cứu về một số nhân tố cấu trúc cơ bản làm cơ sở kỹ thuật đề chuyển hóa rừng Nghiên cứu các quy luật cấu trúc lâm phần, chặt chuyển hóa, sinh trưởng và tăng trưởng là các yếu tố kỹ thuật làm cơ sở để xây dựng phương pháp kiểm chứng các mô hình chuyển hóa rừng. 1.2.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng 1). Cấu trúc phân bố số cây theo đường kính (N-D1.3) 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. Ngoài ra 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, ... để biểu thị quy luật cấu trúc. Do đường kính 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 nghiên 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) [10] đã nghiên cứu khả năng dùng hàm Gammar để mô phỏng sự biến đổi theo tuổi của phân bố
8 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.  a2 . 2  a3 .n  a4 .n 2  a5 . .n  a6 . .n 2 (1-1) 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. + 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,[4]) Sự biến đổi của phân bố N/D theo tuổi ngoài phụ thuộc vào sinh trưởng đường kính còn chịu ảnh hưởng sâu sắc của quá trình tỉa thưa. Từ đó Preussner Wenk (1990) [35] đã đề nghị mô hình tỉa thưa mới trên cơ sở quan niệm sự biến đổi của phân bố đường kính là một quá trình xác định, là tổng hợp của hai mô hình: Mô hình tỉa thưa và mô hình tăng trưởng đường kính. Với mô hình tỉa thưa tác giả sử dụng hàm: 2  d d   i m   g Yi  n.e  s  (1.2)   2  t    Với: n  1  e ( 0.1n ) .e '  150  (1.3) g  (0,11 n' ).0,001 (1.4)
9 Trong đó Yi: Phần trăm số cây tỉa thưa theo cỡ kính i di: Đường kính trung bình cỡ kính i dm: Đường kính nhỏ nhất s : Tham số n và g: Các đại lượng biểu thị loại tỉa thưa n’ : Tỷ lệ phần trăm cây chặt t : Tuổi Hàm trên được dùng xác định phân bố N-D của bộ phận tỉa thưa. Để xác định được bộ phận này cần biết phân bố N-D trước tỉa thưa, tuổi và tỷ lệ cây chặt. Số cây còn lại sau tỉa thưa ở mỗi cỡ kính được tính bằng hiệu số số cây trước tỉa thưa và số cây tỉa thưa. Với mô hình tăng trưởng đã có, tác giả sử dụng hàm (1.5) để xác định tăng trưởng đường kính.  p(t  t ) a Zi    .d i  a (1.5) 1  p(t  t ) d  Với: Zi: Tăng trưởng đường kính của cỡ kính i trong khoảng thời gian từ t đến t+t di: Đường kính trung bình cỡ kính i ở thời điểm t d: Đường kính trung bính cộng ở thời điểm t p(t+t): Suất tăng trưởng đường kính a: Tham số của phương trình Zi  a  b.d (1.6)
10 Do tăng trưởng, một số cây nhất định sẽ chuyển dịch từ cỡ kính thấp lên cỡ kính cao hơn. Số cây này được xác định theo hệ số chuyển cấp: Zd f  (1.7) k Hệ số này được phân thành hai bộ phận f1 và f2, trong đó f1 biểu thị phần nguyên và f2 biểu thị phần thập phân. Từ đó, số cây của cỡ kính j tại thời điểm t chuyển lên cỡ kính i và i+1 tại thời điểm t+t được xác định như sau: Ni1  Ni . f 2 (1.8) Ni  N j  N J . f 2 (1.9) Trong đó: i  j  fi (1.10) Từ các nghiên cứu định lượng cấu trúc N-D đề cập ở trên cho thấy: - Các nghiên cứu về phân bố số cây theo đường kính và ứng dụng của nó thường dựa vào dãy số lý thuyết. - Các hàm toán học được sử dụng để mô phỏng rất đa dạng và phong phú. - Xu hướng chung là tìm hàm toán học thích hợp, xác định các tham số của phân bố N-D bằng các hàm tương quan trực tiếp hoặc gián tiếp theo tuổi, thiết lập một quá trình ngẫu nhiên. Ngoài ra, mô tả biến đổi phân bố N-D như một quá trình xác định trên cơ sở quan niệm động thái phân bố N-D là kết quả của quá trình sinh trưởng và quá trình tỉa thưa. 2). Nghiên cứu quan hệ giữa chiều cao Hvn với đường kính D1.3 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:
11 Tovstolesse, D.I (1930) lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ H vn-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: Hvn = a + b.logD1,3. Các nghiên cứu khác của 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 (1.11) H = a + b1.D + b2.D 2 + b3.D 3 (1.12) H = a + b.logD1,3 (1.13) H = a + b1logD + b2logD (1.14) H = k.D b (1.15) Khi nghiên cứu sự biến đổi theo tuổi của quan hệ giữa chiều cao và đường kính ngang ngực, có một số nhận xét như sau: 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”. 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 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 . + b 3 . (1.16) 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.
12 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. (theo Phạm Ngọc Giao 1996, [10]) 3). Nghiên cứu quan hệ giữa đường kính tán Dt với đường kính D1.3 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 (1.17) 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 lâm phần. Rollet B. L. (1971) 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) 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.(theo Nguyễn Trọng Điển,[8])
13 1.2.3.2. Những 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 (2001),[7]). Có thể khái quát quá trình phát triển của môn khoa học tăng trưởng, sản lượng rừng thành 2 phương hướng: Một là 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. Hai là 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.
14 Tiếp 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),[25]). 1.2.3.3. Nghiên cứu cấp đất Trên thế giới, trải qua một thời gian dài hình thành và phát triển, cấp đất được xây dựng theo nhiều quan điểm khác nhau. Nội dung chính của việc phân chia cấp đất là xác định nhân tố biểu thị cấp đất và mối quan hệ của nó với tuổi. Qua nghiên cứu nhiều tác giả đã khẳng định: chiều cao của lâm phần ở một tuổi xác định là chỉ tiêu biểu thị tốt cho sức sản xuất của lâm phần. Tại các nước châu Á thường sử dụng chiều cao bình quân lâm phần ở từng độ tuổi để phân chia cấp đất và sử dụng các hàm sinh trưởng để mô tả cấp đất. 1.2.3.4. Nghiên cứu về sản lượng rừng Thomasius (1972)[35] đã dựa vào quan hệ giữa tăng trưởng thể tích của cây với diện tích dinh dưỡng để xác định mật độ tối ưu cho lâm phần tại thời điểm t. Quan hệ này được tác giả mô phỏng bằng phương trình sau: ZV = Zv max [1- e –c (a – ao)] (1.18) Với: Zv là tăng trưởng hàng năm về thể tích của cây. Zvmax là tăng trưởng thể tích lớn nhất. a là diện tích dinh dưỡng. ao là diện tích dinh dưỡng tối thiểu. Phương trình (1.18) cho thấy, khi a tăng thì Zv tăng theo, nhưng đến một giới hạn nào đó, Zv tăng rất chậm và tiệm cận với Zvmax. Điều này có
15 nghĩa thực tiễn là, không nên để mật độ lâm phần quá thấp, vì ở mật độ này, Zv không phụ thuộc vào a. Nếu thay N = 104/a thì tăng trưởng trữ lượng được xác định theo công thức sau: ZM = (10 4/a) ZvMAX [1 – e – c (a-ao)] (1.19) Diện tích dinh dưỡng ứng với giá trị lớn nhất của ZM gọi là diện tích dinh dưỡng tối ưu, còn mật độ tương ứng gọi là mật độ tối ưu: Nt.ư = 104/at.ư (1.20) Solynis (Wenk – 1990) [36] căn cứ vào diện tích tán để xác định mật độ tối ưu: Qmax Nt.ư = (1.21) P S (1  ) 100 Qmax: Diện tích tán tối đa trên héc ta (ha) S: Diện tích hình chiếu tán tối ưu của một cây (m2/cây) P: Độ giao tán tối ưu Nhưng Thuật Hùng (1989)[16] khi xác định cường độ tỉa thưa cho các loài Bạch đàn chanh và Bạch đàn liễu ở Lôi Châu-Trung Quốc, xác định mật độ tối ưu trên cơ sở độ đầy lâm phần (P). Tác giả cho rằng: Tại mỗi thời điểm độ đầy lâm phần là chỉ tiêu đánh giá mật độ tối ưu. 1.3. Các nghiên cứu ở Việt Nam về kỹ thuật chuyển hoá rừng 1.3.1. Chặt chuyển hóa Chặt chuyển hóa thực chất là chặt nuôi dưỡng có điều kiện. Các nhà Lâm nghiệp Việt Nam cho rằng: “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,
16 tạo tán, tăng lượng sinh trưởng, cải thiện chất lượng gỗ và nâng cao các chức năng có lợi khác của rừng.” 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)[28], 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 [28]. 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.
17 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. 1.3.2. Kiểm chứng mô hình chuyển hóa rừng - Trên thế giới cũng như ở Việt nam các công trình nghiên cứu về kiểm chứng rừng Sa Mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn đã được một số tác giả nghiên cứu, nói đến kiểm chứng rừng thì đây là một lĩnh vực còn khá mới mẻ ở Việt Nam. Ngay cả các nước có nền Lâm nghiệp phát triển thì vấn đề kiểm chứng cũng còn gây nhiều tranh cãi. Kiểm chứng tiến hành định kỳ trong phạm vi cả chu kỳ kinh doanh, và đối với từng loài cây cụ thể. - Năm 2008, 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 và chuyển hóa rừng rồng Mỡ tại lâm trường Yên Sơn-Tuyên Quang 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 của mô hình chuyển hóa và việc kiểm chứng lại là rất cần thiết. - Chính vì thế mà tôi tiến hành nghiên cứu đề tài kiểm chứng này, để xác định sau hai năm hiệu quả của mô hình chuyển hóa đạt được như thế nào, với mục đích của kiểm chứng không chỉ nhằm xác định mức độ đáp ứng mục tiêu cung cấp gỗ lớn mà còn nghiên cứu sự thay đổi cấu trúc của cây rừng biến đổi ra sao sau khi thực hiện chuyển hóa.