Nghiên cứu sinh trưởng và cấu trúc làm cơ sở khoa học đề xuất biện pháp kỹ thuật góp phần kinh doanh rừng trồng tếch (tectona grandis l f ) tại sơn la

MỤC LỤCLỜI CAM ĐOAN iLỜI CẢM ƠN . iiMỤC LỤC . iiiDANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT . viDANH MỤC CÁC BẢNG viiiDANH MỤC CÁC HÌNH . xMỞ ĐẦU 11. Đặt vấn đề . 12. Mục đích và yêu cầu của đề tài . 23. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 24. Những đóng góp mới của đề tài 3Chƣơng 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 41.1. Đặc điểm phân loại và phân bố tự nhiên của Tếch . 41.1.1. Đặc điểm phân loại . 41.1.2. Phân bố tự nhiên của Tếch 41.2. Những nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam 51.2.1. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng trồng trên Thế giới 51.2.2. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng trồng ở Việt Nam 181.3. Những công trình nghiên cứu về cây Tếch trên Thế giới và Việt Nam . 261.3.1. Thế giới 261.3.2. Ở Việt Nam 291.4. Thảo luận chung . 31Chƣơng 2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU . 332.1. Điều kiện tự nhiên 332.1.1. Ví trí địa lý . 332.1.2. Địa hình, địa thế 332.1.3. Đặc điểm thổ nhưỡng 332.1.4. Khí hậu, thuỷ văn 342.2. Dân tộc, dân số và lao động . 35Chƣơng 3. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 363.1. Vật liệu nghiên cứu 363.1.1. Đối tượng nghiên cứu 363.1.2. Tên, đặc điểm hình thái thực vật của loài nghiên cứu . 363.1.3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài . 373.2. Nội dung nghiên cứu 373.2.1. Lịch sử gây trồng và phát triển rừng Tếch tại Sơn La . 373.2.2. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc . 373.2.3. Nghiên cứu phân cấp sinh trưởng cây rừng . 383.2.4. Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng rừng 383.2.5. Nghiên cứu sinh khối và tích lũy các bon . 383.2.6. Đề xuất biện pháp kỹ thuật cho rừng trồng Tếch tại Sơn La . 383.3. Phƣơng pháp nghiên cứu . 383.3.1. Quan điểm và phương pháp luận . 383.3.2. Phương hướng giải quyết vấn đề . 403.3.3. Phương pháp thu thập số liệu 403.3.4. Phương pháp xử lý số liệu . 45Chƣơng 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 514.1. Lịch sử gây trồng và phát triển rừng Tếch tại Sơn La . 514.1.1. Nguồn gốc rừng trồng Tếch tại khu vực nghiên cứu . 514.1.2. Đặc điểm rừng trồng Tếch tại khu vực nghiên cứu . 534.2. Nghiên cứu một số quy luật cấu trúc rừng trồng Tếch 544.2.1. Quy luật phân bố số cây theo đường kính 554.2.2. Quy luật phân bố số cây theo chiều cao . 584.2.3. Nghiên cứu một số quy luật tương quan rừng trồng Tếch 614.3. Nghiên cứu phân cấp sinh trƣởng cây rừng 694.3.1. Xác định cấp đất cho những lâm phần Tếch . 694.3.2. Xây dựng hàm phân loại cấp sinh trưởng 704.3.3. Phân hóa và tỉa thưa rừng trồng Tếch 724.4. Nghiên cứu sinh trƣởng, tăng trƣởng rừng trồng Tếch . 764.4.1. Khảo sát các hàm sinh trưởng 774.4.2. Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng đường kính 804.4.3. Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng chiều cao . 834.4.4. Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng thể tích 874.5. Nghiên cứu sinh khối và tích lũy các bon rừng trồng Tếch . 904.5.1. Nghiên cứu cấu trúc sinh khối cây tiêu chuẩn . 914.5.2. Xác định sinh khối khô cây gỗ rừng trồng Tếch 1004.5.3. Trữ lượng các bon tích lũy trong rừng trồng Tếch . 1074.6. Đề xuất biện pháp kỹ thuật cho rừng trồng Tếch tại Sơn La 1164.6.1. Cơ sở khoa học cho đề xuất . 1164.6.2. Một số đề xuất 122KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1161. Kết luận 1292. Tồn tại . 1313. Kiến nghị 131CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI ĐÃ CÔNG BỐ . 132TÀI LIỆU THAM KHẢO 133PHỤ LỤC . 14MỞ ĐẦU1. Đặt vấn đềTếch có tên khoa học (Tectona grandis L. f.), là loài cây mọc tự nhiên của khu hệ thực vật Ấn Độ - Miến Điện và phân bố tự nhiên ở Ấn Độ, Myanmar, Thái Lan, Lào [100]. Do Tếch cho gỗ tốt, giá trị cao, dễ trồng và thích nghi với nhiều lập địa khác nhau nên được gây trồng ở nhiều nước nhiệt đới như: Nigeria, Bờ Biển Ngà, Sierra Leone ở châu Phi, Costa Rica, Panama, Colombia, Trinidad, Tobago và Venezuela ở Trung Mỹ, cũng như các nước châu Á. Đến năm 2000, diện tích rừng trồng gỗ Tếch toàn cầu đạt 5,7 triệu ha (FAO, 2001) và vẫn đang được đầu tư phát triển để cung cấp gỗ công nghiệp cũng như trong mô hình Nông lâm kết hợp bởi các chủ đất nhỏ. Tại Việt Nam, Tếch được đưa vào gây trồng từ đầu thế kỷ XX tại một số tỉnh như: Đồng Nai, Sông Bé, Tây Ninh, Đắc Lắc, Hà Nội, Sơn La . qua quá trình khảo nghiệm đã chứng tỏ cây Tếch thích hợp với điều kiện sinh thái ở Việt Nam [33, 34]. Năm 1960, một diện tích trên 200 ha rừng Tếch đã được trồng thành công ở Định Quán, nay là rừng lấy hạt giống [4, 8]. Riêng ở Đắc Lắc, có lâm phần Tếch đến nay đã gần thành thục (tại Eak Mát 45 tuổi) và nhiều lâm phần đang trong giai đoạn nuôi dưỡng (dưới 20 tuổi). Đặc biệt trồng Tếch theo phương thức Nông lâm kết hợp đã thành công ở Lâm trường Buôn Gia Wằm (Đắc Lắc) là một kinh nghiệm để có thể nhân rộng mô hình ở nhiều nơi [4].Sơn La là một tỉnh biên giới phía Tây Bắc của Việt Nam, có phía Bắc giáp tỉnh Yên Bái và Lai Châu, phía Nam giáp tỉnh Thanh Hóa và các tỉnh Louangphabang, Houaphan của Lào, phía Đông giáp tỉnh Hòa Bình và Phú Thọ, phía Tây giáp tỉnh Điện Biên. Có điều kiện địa hình, đất đai và khí hậu khá phù hợp với nhu cầu sinh thái của loài Tếch. Vì thế, trong chương trình 327 và chương trình GTZ của Đức, Tếch là loài cây được đưa vào gây trồng ở một số huyện của tỉnh Sơn La, như: Mai Sơn, Yên Châu, Phù Yên, Thuận Châu. Mục tiêu chiến lược của dự án nhằm phủ xanh đất trống đồi núi trọc, đáp ứng nhu cầu về gỗ đồ mộc cao cấp, giảm áp lực khai thác gỗ từ rừng tự nhiên đồng thời mở ra hướng mới trong kinh doanh rừng trồng, tạo công ăn việc làm, phát triển kinh tế cho người dân sống trên địa bàn. Tuy nhiên, muốn làm được điều đó thì cần phải có những hiểu biết về đặc điểm lâm học, các quy luật cấu trúc lâm phần, quy luật sinh trưởng, động thái quần thể và ảnh hưởng của điều kiện lập địa đến sản lượng và năng suất rừng. Đối với cây Tếch, trong những năm qua đã có một số công trình khoa học nghiên cứu ở nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó phải kể đến kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Xuân Quát (1995) [51], Nguyễn Ngọc Lung (1988, 1995) [33, 35], Bảo Huy (1995a, 1995b 1998) [23, 24, 26], Nguyễn Văn Thêm (2002) [40], Mạc Văn Chăm (2005) [3] ở khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên. Tuy nhiên, cho đến nay giá trị thực tế được công nhận cho rừng trồng Tếch mới chỉ được tính thuần túy thông qua trữ lượng gỗ. Trong khi đó, giá trị bảo vệ môi trường của rừng chưa được định lượng một cách cụ thể. Tại Sơn La, chưa có công trình khoa học nào nghiên cứu cho đối tượng này. Xuất phát từ thực tiễn đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sinh trưởng và cấu trúc làm cơ sở khoa học đề xuất biện pháp kỹ thuật góp phần kinh doanh rừng trồng Tếch (Tectona grandis L. f.) tại Sơn La”.2. Mục đích và yêu cầu của đề tài2.1. Mục đích của đề tài Xác định được đặc điểm cấu trúc, sinh trưởng, sinh khối và tích lũy các bon theo cấp đất làm cơ sở khoa học đề xuất biện pháp kỹ thuật trong kinh doanh rừng trồng Tếch bền vững ở Sơn La. 2.2. Yêu cầu của đề tài - Số liệu nghiên cứu phải đại diện cho rừng trồng Tếch ở Sơn La - Phải kế thừa được những phương pháp nghiên cứu về cấu trúc, sinh trưởng, sinh khối đã có - Phải có những điểm mới so với những đề tài đã nghiên cứu về cây Tếch đã có - Công trình phải có hàm lượng khoa học, đáp ứng được yêu cầu của một luận án tiến sĩ.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tàiTrên cơ sở kết quả nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc, sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và khả năng tích lũy các bon, đề tài đã xây dựng được cơ sở khoa học cho đề xuất biện pháp kỹ thuật trong kinh doanh rừng trồng Tếch tại Sơn La. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Đã xác định được đặc điểm cấu trúc, sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và khả năng tích lũy các bon và đề xuất biện pháp kỹ thuật trong kinh doanh rừng.4. Những đóng góp mới của đề tàiĐây là công trình đầu tiên nghiên cứu tương đối toàn diện về rừng trồng Tếch ở các tỉnh Miền Bắc Việt Nam nói chung và ở Sơn La nói riêng. Đề tài đã làm rõ được đặc điểm cấu trúc, sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và khả năng tích lũy các bon làm cơ sở khoa học cho đề xuất biện pháp kỹ thuật trong kinh doanh rừng trồng Tếch tại Sơn La.

NGUYỄN CÔNG HOAN

NGHIÊN CỨU SINH TRƯỞNG VÀ CẤU TRÚC

LÀM CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP KỸ THUẬT GÓP PHẦN KINH DOANH RỪNG TRỒNG TẾCH

(TECTONA GRANDIS L F.) TẠI SƠN LA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP

THÁI NGUYÊN - 2014

NGUYỄN CÔNG HOAN

NGHIÊN CỨU SINH TRƯỞNG VÀ CẤU TRÚC

LÀM CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP KỸ THUẬT GÓP PHẦN KINH DOANH RỪNG TRỒNG TẾCH

(TECTONA GRANDIS L F.) TẠI SƠN LA

Chuyên ngành: LÂM SINH

Mã số: 62620205

LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: 1 GS TS VŨ TIẾN HINH

2 PGS TS NGUYỄN VĂN SINH

THÁI NGUYÊN - 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Tất cả những

số liệu trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng có ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014

Người viết cam đoan

Nguyễn Công Hoan

và Yên Châu mà tác giả đã đến thu thập số liệu đề tài Nhân dịp này, tác giả xin bày

tỏ lòng biết ơn đối với sự giúp đỡ quý báu đó

Kết quả của luận án này không thể tách rời sự chỉ dẫn của tập thể hướng dẫn khoa học là GS TS Vũ Tiến Hinh, Trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam và PGS

TS Nguyễn Văn Sinh, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật Việt Nam Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tập thể các thầy hướng dẫn

Xin được cảm ơn sự khuyến khích, giúp đỡ của gia đình, cùng bạn bè và đồng nghiệp xa gần, đó là nguồn khích lệ và cổ vũ to lớn đối với tác giả trong quá trình thực hiện và hoàn thành công trình này

Tác giả

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

4 Những đóng góp mới của đề tài 3

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Đặc điểm phân loại và phân bố tự nhiên của Tếch 4

1.1.1 Đặc điểm phân loại 4

1.1.2 Phân bố tự nhiên của Tếch 4

1.2 Những nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam 5

1.2.1 Những nghiên cứu về cấu trúc rừng trồng trên Thế giới 5

1.2.2 Những nghiên cứu về cấu trúc rừng trồng ở Việt Nam 18

1.3 Những công trình nghiên cứu về cây Tếch trên Thế giới và Việt Nam 26

1.3.1 Thế giới 26

1.3.2 Ở Việt Nam 29

1.4 Thảo luận chung 31

Chương 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 33

2.1 Điều kiện tự nhiên 33

2.1.1 Ví trí địa lý 33

2.1.2 Địa hình, địa thế 33

2.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng 33

2.1.4 Khí hậu, thuỷ văn 34

2.2 Dân tộc, dân số và lao động 35

Chương 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

3.1 Vật liệu nghiên cứu 36

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 36

3.1.2 Tên, đặc điểm hình thái thực vật của loài nghiên cứu 36

3.1.3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài 37

3.2 Nội dung nghiên cứu 37

3.2.1 Lịch sử gây trồng và phát triển rừng Tếch tại Sơn La 37

3.2.2 Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc 37

3.2.3 Nghiên cứu phân cấp sinh trưởng cây rừng 38

3.2.4 Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng rừng 38

3.2.5 Nghiên cứu sinh khối và tích lũy các bon 38

3.2.6 Đề xuất biện pháp kỹ thuật cho rừng trồng Tếch tại Sơn La 38

3.3 Phương pháp nghiên cứu 38

3.3.1 Quan điểm và phương pháp luận 38

3.3.2 Phương hướng giải quyết vấn đề 40

3.3.3 Phương pháp thu thập số liệu 40

3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 45

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51

4.1 Lịch sử gây trồng và phát triển rừng Tếch tại Sơn La 51

4.1.1 Nguồn gốc rừng trồng Tếch tại khu vực nghiên cứu 51

4.1.2 Đặc điểm rừng trồng Tếch tại khu vực nghiên cứu 53

4.2 Nghiên cứu một số quy luật cấu trúc rừng trồng Tếch 54

4.2.1 Quy luật phân bố số cây theo đường kính 55

4.2.2 Quy luật phân bố số cây theo chiều cao 58

4.2.3 Nghiên cứu một số quy luật tương quan rừng trồng Tếch 61

4.3 Nghiên cứu phân cấp sinh trưởng cây rừng 69

4.3.1 Xác định cấp đất cho những lâm phần Tếch 69

4.3.2 Xây dựng hàm phân loại cấp sinh trưởng 70

4.3.3 Phân hóa và tỉa thưa rừng trồng Tếch 72

4.4 Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng rừng trồng Tếch 76

4.4.1 Khảo sát các hàm sinh trưởng 77

4.4.2 Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng đường kính 80

4.4.3 Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng chiều cao 83

4.4.4 Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng thể tích 87

4.5 Nghiên cứu sinh khối và tích lũy các bon rừng trồng Tếch 90

4.5.1 Nghiên cứu cấu trúc sinh khối cây tiêu chuẩn 91

4.5.2 Xác định sinh khối khô cây gỗ rừng trồng Tếch 100

4.5.3 Trữ lượng các bon tích lũy trong rừng trồng Tếch 107

4.6 Đề xuất biện pháp kỹ thuật cho rừng trồng Tếch tại Sơn La 116

4.6.1 Cơ sở khoa học cho đề xuất 116

4.6.2 Một số đề xuất 122

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 116

1 Kết luận 129

2 Tồn tại 131

3 Kiến nghị 131

CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI ĐÃ CÔNG BỐ 132

TÀI LIỆU THAM KHẢO 133

PHỤ LỤC 146

N/otc; N/ha Số cây trên ô tiêu chuẩn; số cây trên ha

Nopt; Nc; Nnd Mật độ tối ưu; số cây chặt; số cây nuôi dưỡng

PT Phương trình

P2th, P2c, P2l Tỷ lệ sinh khối khô bộ phận thân, cành, lá cây bụi thảm tươi

St (m2) Diện tích tán

W2tht, W2ct, W2lt Sinh khối tươi bộ phận thân, cành, lá cây bụi thảm tươi

W3t; W3k Sinh khối tươi, khô của bộ phận thảm mục trên/ha

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Các hàm lý thuyết được sử dụng để mô tả quá trình sinh trưởng 49

Bảng 4.1 Tổng hợp diện tích rừng trồng Tếch tại Sơn La 52

Bảng 4.2 Kết quả phân bố N/D1,3 theo hàm Weibull cho 54 lâm phần Tếch 56

Bảng 4.3 Kết quả phân bố N/Hvn theo hàm Weibull cho 54 lâm phần Tếch 59

Bảng 4.4 Kết quả phân tích tương quan Hvn/D1,3 bằng hàm đường thẳng 62

Bảng 4.5 Kết quả phân tích tương quan Hvn/D1,3 bằng hàm Logarit 63

Bảng 4.6 Kết quả phân tích tương quan Hvn/D1,3 bằng hàm Parabon 64

Bảng 4.7 Kết quả phân tích tương quan Hvn/D1,3 bằng hàm mũ 65

Bảng 4.8 Tập hợp các dạng phương trình tương quan Hvn/D1,3 66

Bảng 4.9 Kết quả phân tích tương quan Dt/D1,3 bằng hàm đường thẳng 67

Bảng 4.10 Kết quả phân tích tương quan Dt/D1,3 bằng hàm Logarit 68

Bảng 4.11 Tương quan giữa đường kính tán (Dt/D1,3) 69

Bảng 4.12 Hàm phân cấp sinh trưởng trên cấp đất II 70

Bảng 4.13 Hàm phân cấp sinh trưởng trên cấp đất III 70

Bảng 4.14 Số cây dự đoán vào các cấp sinh trưởng trên cấp đất II 71

Bảng 4.15 Số cây dự đoán vào các cấp sinh trưởng trên cấp đất III 71

Bảng 4.16 Phân cấp sinh trưởng trên cấp đất II 73

Bảng 4.17 Phân cấp sinh trưởng trên cấp đất III 74

Bảng 4.18 Số liệu cây bình quân trên cấp đất II và III 77

Bảng 4.19 So sánh sự phù hợp của hàm lý thuyết mô tả quy luật sinh trưởng D, H, V bằng tiêu chuẩn R2 78

Bảng 4.20 Mô hình sinh trưởng D rừng trồng Tếch bằng hàm Schumacher 80

Bảng 4.21 Sinh trưởng và tăng trưởng đường kính rừng trồng Tếch 81

Bảng 4.22 Mô hình sinh trưởng H rừng trồng Tếch bằng hàm Schumacher 84

Bảng 4.23 Sinh trưởng và tăng trưởng chiều cao rừng trồng Tếch 85

Bảng 4.24 Mô hình sinh trưởng V rừng trồng Tếch bằng hàm Schumacher 87

Bảng 4.25 Sinh trưởng và tăng trưởng thể tích rừng trồng Tếch 88

Bảng 4.26 Một số chỉ tiêu thống kê 36 cây tiêu chuẩn chặt ngả 90

Bảng 4.27 Cấu trúc sinh khối tươi cây tiêu chuẩn Tếch tại Sơn La 91

Bảng 4.28 Tỷ lệ sinh khối khô các mẫu của 36 cây cá lẻ Tếch chặt ngả 94

Bảng 4.29 Cấu trúc sinh khối khô cho từng bộ phận của cây tiêu chuẩn 96

Bảng 4.30 Phương trình tương quan giữa Pk với các nhân tố D1,3 và Hvn 99

Bảng 4.31 Sinh khối khô cây gỗ rừng trồng Tếch tuổi 13 100

Bảng 4.32 Sinh khối khô cây gỗ rừng trồng Tếch trên cấp đất II 102

Bảng 4.33 Sinh khối khô rừng trồng Tếch trên cấp đất III 103

Bảng 4.34 Sinh khối khô cây bụi, thảm tươi và thảm mục 104

Bảng 4.35 Sinh khối khô rừng trồng Tếch theo cấp đất 106

Bảng 4.36 Lượng các bon tích lũy trong các bộ phận cây cá lẻ Tếch 107

Bảng 4.37 Trữ lượng các bon tích lũy trong các lâm phần Tếch 109

Bảng 4.38 Trữ lượng các bon tích lũy ở bộ phận cây gỗ trên cấp đất II 110

Bảng 4.39 Trữ lượng các bon tích lũy ở bộ phận cây gỗ trên cấp đất III 112

Bảng 4.40 Lượng các bon tích lũy trong cây bụi, thảm tươi và thảm mục 114

Bảng 4.41 Tổng trữ lượng các bon tích lũy rừng trồng Tếch 115

Bảng 4.42 Số lượng cây chặt, cây chừa trên cấp đất II 119

Bảng 4.43 Số lượng cây chặt, cây chừa trên cấp đất III 120

Bảng 4.44 Cường độ tỉa thưa và các chỉ tiêu kỹ thuật chặt tỉa rừng Tếch 127

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1 Sơ đồ ô tiêu chuẩn 40

Hình 4.1 Quy luật phân bố N/D1,3 có dạng lệch trái 57

Hình 4.2 Quy luật phân bố N/D1,3 có dạng đối xứng 57

Hình 4.3 Quy luật phân bố N/D1,3 có dạng lệch phải 58

Hình 4.4 Quy luật phân bố N/Hvn có dạng lệch trái 60

Hình 4.5 Quy luật phân bố N/Hvn có dạng đối xứng 60

Hình 4.6 Quy luật phân bố N/Hvn có dạng lệch phải 61

Hình 4.7 Tỷ lệ % số cây theo từng cấp sinh trưởng trên cấp đất II và III 75

Hình 4.8 Đường cong sinh trưởng D trên cấp đất II và III rừng trồng Tếch 80

Hình 4.9 Biến đổi Zd và ∆d trên cấp đất II 82

Hình 4.10 Biến đổi Zd và ∆d trên cấp đất III 82

Hình 4.11 Đường cong sinh trưởng H trên cấp đất II và III rừng trồng Tếch 84

Hình 4.12 Biến đổi Zh và ∆h trên cấp đất II 86

Hình 4.13 Biến đổi Zh và ∆h trên cấp đất III 86

Hình 4.14 Đường cong sinh trưởng V trên cấp đất II và III rừng trồng Tếch 87

Hình 4.15 Biến đổi Zv và ∆v trên cấp đất II 89

Hình 4.16 Biến đổi Zh và ∆h trên cấp đất III 89

Hình 4.17 Cấu trúc sinh khối tươi các bộ phận cây tiêu chuẩn Tếch 93

Hình 4.18 Cấu trúc sinh khối khô các bộ phận cây tiêu chuẩn 98

Hình 4.19 Cấu trúc sinh khối khô theo bộ phận rừng trồng Tếch 101

Hình 4.20 Cấu trúc sinh khối khô các bộ phận cây trên cấp đất II và III 104

Hình 4.21 Cấu trúc sinh khối khô cây bụi thảm tươi và thảm mục 105

Hình 4.22 Cấu trúc sinh khối khô của rừng trồng Tếch 107

Hình 4.23 Cấu trúc các bon tích lũy bộ phận cây gỗ rừng trồng Tếch 113

Hình 4.24 Lượng các bon tích lũy trong cây bụi, thảm tươi và thảm mục 114

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Tếch có tên khoa học (Tectona grandis L f.), là loài cây mọc tự nhiên của khu

hệ thực vật Ấn Độ - Miến Điện và phân bố tự nhiên ở Ấn Độ, Myanmar, Thái Lan, Lào [100] Do Tếch cho gỗ tốt, giá trị cao, dễ trồng và thích nghi với nhiều lập địa khác nhau nên được gây trồng ở nhiều nước nhiệt đới như: Nigeria, Bờ Biển Ngà, Sierra Leone ở châu Phi, Costa Rica, Panama, Colombia, Trinidad, Tobago và Venezuela ở Trung Mỹ, cũng như các nước châu Á Đến năm 2000, diện tích rừng trồng gỗ Tếch toàn cầu đạt 5,7 triệu ha (FAO, 2001) và vẫn đang được đầu tư phát triển để cung cấp gỗ công nghiệp cũng như trong mô hình Nông lâm kết hợp bởi các chủ đất nhỏ

Tại Việt Nam, Tếch được đưa vào gây trồng từ đầu thế kỷ XX tại một số tỉnh như: Đồng Nai, Sông Bé, Tây Ninh, Đắc Lắc, Hà Nội, Sơn La qua quá trình khảo nghiệm đã chứng tỏ cây Tếch thích hợp với điều kiện sinh thái ở Việt Nam [33, 34] Năm 1960, một diện tích trên 200 ha rừng Tếch đã được trồng thành công ở Định Quán, nay là rừng lấy hạt giống [4, 8] Riêng ở Đắc Lắc, có lâm phần Tếch đến nay

đã gần thành thục (tại Eak Mát 45 tuổi) và nhiều lâm phần đang trong giai đoạn nuôi dưỡng (dưới 20 tuổi) Đặc biệt trồng Tếch theo phương thức Nông lâm kết hợp

đã thành công ở Lâm trường Buôn Gia Wằm (Đắc Lắc) là một kinh nghiệm để có thể nhân rộng mô hình ở nhiều nơi [4]

Sơn La là một tỉnh biên giới phía Tây Bắc của Việt Nam, có phía Bắc giáp tỉnh Yên Bái và Lai Châu, phía Nam giáp tỉnh Thanh Hóa và các tỉnh Louangphabang, Houaphan của Lào, phía Đông giáp tỉnh Hòa Bình và Phú Thọ, phía Tây giáp tỉnh Điện Biên Có điều kiện địa hình, đất đai và khí hậu khá phù hợp với nhu cầu sinh thái của loài Tếch Vì thế, trong chương trình 327 và chương trình GTZ của Đức, Tếch là loài cây được đưa vào gây trồng ở một số huyện của tỉnh Sơn La, như: Mai Sơn, Yên Châu, Phù Yên, Thuận Châu Mục tiêu chiến lược của

dự án nhằm phủ xanh đất trống đồi núi trọc, đáp ứng nhu cầu về gỗ đồ mộc cao cấp, giảm áp lực khai thác gỗ từ rừng tự nhiên đồng thời mở ra hướng mới trong kinh

doanh rừng trồng, tạo công ăn việc làm, phát triển kinh tế cho người dân sống trên địa bàn Tuy nhiên, muốn làm được điều đó thì cần phải có những hiểu biết về đặc điểm lâm học, các quy luật cấu trúc lâm phần, quy luật sinh trưởng, động thái quần thể và ảnh hưởng của điều kiện lập địa đến sản lượng và năng suất rừng Đối với cây Tếch, trong những năm qua đã có một số công trình khoa học nghiên cứu ở nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó phải kể đến kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Xuân Quát (1995) [51], Nguyễn Ngọc Lung (1988, 1995) [33, 35], Bảo Huy (1995a, 1995b 1998) [23, 24, 26], Nguyễn Văn Thêm (2002) [40], Mạc Văn Chăm (2005) [3] ở khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Tuy nhiên, cho đến nay

giá trị thực tế được công nhận cho rừng trồng Tếch mới chỉ được tính thuần túy

thông qua trữ lượng gỗ Trong khi đó, giá trị bảo vệ môi trường của rừng chưa được định lượng một cách cụ thể Tại Sơn La, chưa có công trình khoa học nào nghiên cứu cho đối tượng này

Xuất phát từ thực tiễn đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sinh

trưởng và cấu trúc làm cơ sở khoa học đề xuất biện pháp kỹ thuật góp phần kinh doanh rừng trồng Tếch (Tectona grandis L f.) tại Sơn La”

2 Mục đích và yêu cầu của đề tài

2.1 Mục đích của đề tài

Xác định được đặc điểm cấu trúc, sinh trưởng, sinh khối và tích lũy các bon theo cấp đất làm cơ sở khoa học đề xuất biện pháp kỹ thuật trong kinh doanh rừng

trồng Tếch bền vững ở Sơn La

2.2 Yêu cầu của đề tài

- Số liệu nghiên cứu phải đại diện cho rừng trồng Tếch ở Sơn La

- Phải kế thừa được những phương pháp nghiên cứu về cấu trúc, sinh trưởng, sinh khối đã có

- Phải có những điểm mới so với những đề tài đã nghiên cứu về cây Tếch đã có

- Công trình phải có hàm lượng khoa học, đáp ứng được yêu cầu của một luận

án tiến sĩ

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc, sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và khả năng tích lũy các bon, đề tài đã xây dựng được cơ sở khoa học cho

đề xuất biện pháp kỹ thuật trong kinh doanh rừng trồng Tếch tại Sơn La

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đã xác định được đặc điểm cấu trúc, sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và

khả năng tích lũy các bon và đề xuất biện pháp kỹ thuật trong kinh doanh rừng

4 Những đóng góp mới của đề tài

Đây là công trình đầu tiên nghiên cứu tương đối toàn diện về rừng trồng Tếch

ở các tỉnh Miền Bắc Việt Nam nói chung và ở Sơn La nói riêng Đề tài đã làm rõ được đặc điểm cấu trúc, sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và khả năng tích lũy các bon làm cơ sở khoa học cho đề xuất biện pháp kỹ thuật trong kinh doanh rừng trồng Tếch tại Sơn La

Chương 1

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm phân loại và phân bố tự nhiên của Tếch

1.1.1 Đặc điểm phân loại

Trên thế giới có 3 loài Tếch đó là Tectona grandis L f., Tectona philippinensis Benth & Hokk f và Tectona hamiltonia Wallich Trong đó, cây Tếch được trồng thành rừng ở Sơn La (Việt Nam) có tên khoa học là Tectona grandis L f., thuộc họ

Tếch (Verbenaceae), bộ Hoa môi (Lamiales)

Tếch là loài cây đại mộc, có chiều cao trên 30 m, đường kính đạt 70 - 90 cm, cây già gốc có bạnh nhỏ, rụng lá theo mùa Cành non vuông, cành phủ nhiều lông màu gỉ sắt, khi dập có màu đỏ, lá đơn mọc đối hình trứng ngược, chiều dài có thể đạt tới 40 cm hoặc hơn, chiều rộng lá khoảng 15 cm, phiến xoan bầu dục có màu lục tươi, mặt dưới lá có lông hình sao vàng, lá rụng vào tháng 2 tháng 3 dương lịch hàng năm Hoa có dạng chùm tụ tán, mọc ở ngọn nhánh, kích thước có thể đạt đường kính gần 40 cm, hoa gần đều nhỏ và nhiều, có màu trắng, đài hoa có từ 5 - 6 răng, vành có 5 tai, tiểu nhụy nhỏ Quả hạch cứng và tròn, đường kính khoảng 2 cm phủ đầy lông Gỗ mầu vàng nâu hay nâu đậm có sọc, chứa dầu, độ bền cao, ít co giãn, thớ mịn, ít bị mối mọt [95]

Theo Kadambi A (1979) [95], Tếch là loài cây có ở rừng nửa rụng lá nhiệt đới gió mùa Ở rừng tự nhiên, Tếch trưởng thành có thể đạt chiều cao 40 m, đường kính

từ 1 - 2 m, thân thẳng có nhiều hoa nhưng số hoa hình thành quả chiếm tỷ lệ thấp Tếch sinh sản sớm, thông thường từ 8 - 10 năm Thời kỳ ra hoa là giữa tháng 7 đến đầu tháng 9 hàng năm, quả chín và rụng từ tháng 12 năm trước đến tháng 2 năm sau, quả chín vỏ có mầu nâu vàng, Tếch có khả năng tái sinh chồi tốt ở tuổi non

1.1.2 Phân bố tự nhiên của Tếch

Tếch phân bố tự nhiên ở Ấn Độ, Thái Lan, Lào, Myanmar Vùng phân bố tự nhiên của Tếch nằm trong khoảng giữa 25030’ - 9000’ độ vĩ Bắc và 730

- 1030 độ kinh Đông Tếch đã xuất hiện từ 400 - 600 năm trước ở quần đảo java với diện tích khoảng 1 triệu ha (Inđônêxia) Vì Tếch sinh trưởng khá tốt ở Inđônêxia, nên hiện

nay người ta đã coi giới hạn phân bố của Tếch ở phía Nam là giữa vị độ 50 - 90Nam Tếch phân bố tự nhiên trong khu vực nhiệt đới gió mùa (mùa khô và mùa ẩm phân biệt rõ), khí hậu nóng ẩm, biên độ nhiệt độ trung bình từ 20 - 270C, nhiệt độ tối cao trung bình khoảng 400C, nhiệt độ tối thấp trung bình khoảng 12,50C Lượng mưa trung bình từ 1.300 - 2.990 mm/năm [86, 87, 100]

Tếch phân bố tự nhiên từ độ cao gần mặt biển đến độ cao khoảng 1.000 m so với mặt nước biển Tếch sinh trưởng tốt trên những đất hình thành từ cuội kết, sa thạch hoặc đá ong, Tếch ưa thích đất phát triển từ đá granit, bazan và phiến sét Tếch đòi hỏi đất phải thoát nước và không chịu được úng ngập, ưa thích môi trường đất có pH từ 6,5

- 8,0 có đủ Canxi (Ca), Photpho (P) và Magiê (Mg) Hiện nay, phần lớn rừng Tếch tự nhiên đã bị thoái hoá chỉ còn một số ít ở Ấn Độ, Myanmar và Thái Lan [100, 101]

1.2 Những nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Những nghiên cứu về cấu trúc rừng trồng trên Thế giới

1.2.1.1 Những nghiên cứu về quy luật phân bố cây theo đường kính

Phân bố số cây theo đường kính (phân bố N/D1,3) là một trong những nội dung chính của điều tra lâm phần, làm cơ sở xây dựng các mô hình cấu trúc lâm phần và đề xuất biện pháp kinh doanh rừng hợp lý Để nghiên cứu và mô tả quy luật này, các hàm toán học được các tác giả sử dụng để mô phỏng rất đa dạng và phong phú Tiêu biểu về lĩnh vực này, có thể dẫn ra một số công trình nghiên cứu của những tác giả sau:

Đầu tiên là công trình nghiên cứu của Meyer H A (1952) [117] Ông đã mô tả phân bố số cây theo đường kính bằng hàm toán học có dạng đường cong giảm liên tục Phương trình này được gọi là phương trình Meyer

Balley R L., and Isson J N (1973) [73] đã sử dụng hàm Weibull để mô tả phân bố số cây theo đường kính cho rừng trồng loài Kiefer thuần loài đều tuổi, trong đó hàm mật độ và hàm phân bố được viết dưới dạng:

Hàm mật độ:

f(d) = (β/α)[(d-dmin)/α]β-1với d > dmin (1.1) f(d) = 0 với d ≤ dmin

Bennet F A (1969) [74] đã dùng hàm phân bố Bêta và xác định các đại lượng đường kính nhỏ nhất (dm), đường kính lớn nhất (dM) thông qua phương trình tương quan kép với mật độ (N), tuổi (A) và cấp đất (S) như sau:

d m = a 0 + a 1 N + a 2 A.N + a 3 logN (1.3)

d M = a 0 + a 1 N + a 2 logN + a 3 A.S + a 4 A.N (1.4)

Trong khi đó, Burkhart H và Strub U (1973) (dẫn theo tài liệu [7]) tính toán các tham số dm, dM, α, β của phân bố Bêta theo các phương trình:

Với h0 là chiều cao tầng trội; A là tuổi; N là mật độ lâm phần

Bliss C I và Reinker K A (1964) [75] xác lập quan hệ giữa các tham số a,

M, S của phân bố chuẩn Logarit với đường kính bình quân theo dạng Logarit tự nhiên hai vế:

𝑙𝑛𝑎 = 𝑎0 + 𝑏0 𝑙𝑛𝑑 (1.8)

Trong đó: a và b là hai tham số của phương trình

Lembcke, Knapp và Dittmar (dẫn theo tài liệu [7]) sử dụng phân bố Gamma với các tham số thông qua các phương trình biểu thị mối tương quan giữa tuổi và chiều cao tầng trội như sau:

- h100 chiều cao tầng cây trội

Roemisch K (1975) (dẫn theo tài liệu [7]), nghiên cứu khả năng dùng hàm Gamma mô phỏng sự biến đổi theo tuổi của phân bố số cây theo đường kính cây rừng, xác lập quan hệ của tham số β với tuổi, đường kính trung bình và chiều cao tầng trội đã khẳng định quan hệ giữa tham số β với chiều cao tầng trội là chặt chẽ nhất Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, tác giả đã đề nghị mô hình xác định tham số β cho phân bố N/D1,3 của lâm phần sau tỉa thưa như sau:

𝛽, = 𝑎0 + 𝑎1.𝛽 + 𝑎2 𝛽2 + 𝑎3 𝑛 + 𝑎4.𝑛2 + 𝑎5 𝛽 𝑛 + 𝑎6 𝛽 𝑛2 (1.14)

Trong đó:

β, là tham số phân bố Gamma trước tỉa thưa;

β là tham số phân bố Gamma sau tỉa thưa;

n là tỷ lệ phần trăm số cây tỉa thưa;

a0, a1, a2, a3, , a6 là tham số của phương trình

Ngoài các nghiên cứu trên còn có 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 là quá trình ngẫu nhiên

Theo hướng nghiên cứu này có các tác giả Suzuki (1971) [136] và Preussner,

K (1974), Bock W., và Diener (1972) (dẫn theo tài liệu [1]) Theo các tác giả này, quá trình đó biểu thị một tập hợp các giá trị x của đại lượng ngẫu nhiên tại một thời điểm (t) và lấy trong một khoảng thời gian nào đó Nếu trị số đường kính tại thời điểm (t) chỉ phụ thuộc vào trị số ở thởi điểm t-1 mà không phụ thuộc vào trạng thái

ở những thời điểm trước đó là quá trình Markov Nếu xt = x, có nghĩa là ở thời điểm (t) có trạng thái x Nếu tập hợp các trạng thái có thể xảy ra của quá trình Markov có thể đếm được thì đó là chuỗi Markov

Sự biến đổi của phân bố N/D1,3 theo tuổi ngoài phụ thuộc vào sinh trưởng đường kính còn chịu ảnh hưởng sâu sắc của quá trình tỉa thưa Từ đó Preussner 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, nghĩa 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 dùng hàm:

𝑍𝑖 = 1−𝑝 𝑡+∆𝑡 𝑃 1+∆𝑡 −𝑎𝑑 𝑑𝑖 + 𝑎 (1.18)

Với:

- Zi là tăng trưởng đường kính của cỡ kính i trong khoảng thời gian từ t đến

𝑡 + ∆𝑡;

- di là đường kính trung bình cỡ kính i ở thời điểm t;

- d là đường kính trung bình cộng ở thời điểm t;

- p t + ∆t là suất tăng trưởng đường kính;

- a là tham số của phương trình: Zi = a +b.z

Do cây 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 công thức hệ số chuyển cấp:

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 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:

1.2.1.2 Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao và đường kính

Qua các công trình nghiên cứu của các tác giả đi trước cho thấy, giữa chiều cao với đường kính có quan hệ rất chặt chẽ Nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích toán học tìm ra những phương trình biểu thị mối quan hệ này như: Naslund M (1929), Assmann E (1936), Hohenadl W (1936), Michailov F (1934,1952),

Prodan M (1944), Krenn K (1946), Meyer H A (1952) (dẫn theo tài liệu [7]) và Curtis R O (1967) [81] đã đề nghị các dạng phương trình dưới đây:

Curtis R O (1967) [81] đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao với đường kính

và tuổi theo dạng phương trình:

Qua nghiên cứu một số lượng lớn đường cong chiều cao, Prodan M (1963) [125] cho thấy, dạng đường cong chiều cao ở những lâm phần cùng loài cây, cùng tuổi hay cùng đường kính bình quân, hầu như không có sự sai khác rõ nét Những lâm phần như vậy được xác lập một đường cong chiều cao chung và được gọi là đường cong chiều cao cơ sở Từ đó, trên cơ sở loài cây và cấp đất có thể xác lập được hệ thống đường cong chiều cao Làm như vậy, việc xác định trữ lượng và tăng trưởng cây rừng hay lâm phần sẽ đơn giản hơn nhiều so với phương pháp điều tra thông thường

Như vậy, đối với những lâm phần thuần loài đều tuổi, cho dù có tìm được phương trình toán học biểu thị quan hệ H/D 1,3 theo tuổi thì cũng không đơn giản vì chiều cao cây rừng ngoài yếu tố tuổi còn phụ thuộc vào mật độ, cấp đất, biện pháp tỉa thưa Khi đối tượng nghiên cứu là những lâm phần chưa được tạo lập và dẫn dắt bằng một hệ thống kỹ thuật lâm sinh thống nhất thì phương pháp tìm hàm toán học

để mô tả sự phụ thuộc của chiều cao và đường kính vào tuổi sẽ không thích hợp Khi đó nên dùng phương pháp của Kennel gợi ý, nghĩa là tìm một dạng phương trình biểu thị mối quan hệ giữa chiều cao với đường kính, sau đó nghiên cứu xác lập mối quan hệ của các tham số phương trình trực tiếp hoặc gián tiếp theo thời gian tuổi lâm phần

1.2.1.3 Nghiên cứu quy luật tương quan giữa đường kính tán và đường kính thân

Tán cây là bộ phận quyết định đến sinh trưởng, tăng trưởng cây rừng, là chỉ tiêu quan trọng để xác định không gian dinh dưỡng của từng cây cá lẻ Qua nghiên cứu, nhiều tác giả đã đi đến kết luận chung, có mối quan hệ mật thiết giữa đường kính tán và đường kính thân cây như: Zieger, Erich (1928), Cromer O A N, Ahken

J D (1948), Wiling J W (1948), Heinsdifh D (1953), Miller J (1953), Hollerwoger F (1954) (dẫn theo tài liệu [7])….Tùy theo từng loài cây và kiều kiện khác nhau, mối liên hệ này được thể hiện khác nhau nhưng phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng:

1.2.1.4 Nghiên cứu về sinh trưởng, tăng trưởng

Nghiên cứu quy luật sinh trưởng của cá thể và lâm phần phần lớn được xây dựng thành các mô hình toán học chặt chẽ và được công bố trong các công trình của Gompertz (1925) (dẫn theo tài liệu [27]), Meyer H A (1952) [117], Schumacher F X., and Coile T X (1960) [132], Clutter J L et al (1983) [80], Alder D (1980) [70] Đây là hàm toán học mô phỏng được quy luật sinh trưởng của cây cá lẻ cũng như lâm phần Dựa vào hàm sinh trưởng của các nhân tố điều tra lâm phần để dự đoán được giá trị lớn nhất của các đại lượng sinh trưởng Cơ sở đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh và xây dựng mô hình cấu trúc lâm phần hợp lý được dựa trên chính những hiểu biết này

Meyer H A (1952) [117], Schumacher F X., and Coile T X (1960) [132], Alder D (1980) [70] đã có những tổng hợp hết sức phong phú về các phương pháp nghiên cứu sinh trưởng và tăng trưởng rừng như: Xây dựng mô hình sinh trưởng, tăng trưởng cây rừng và lâm phần, thiết lập đường cong sinh trưởng bình quân bằng phương pháp phân tích hồi quy theo nhóm của Boiley-Chetter, phương pháp Affill để phân chia các đường cong sinh trưởng chỉ thị cấp đất, lý thuyết Marsh làm cơ sở dự đoán sản lượng rừng

Có thể coi sinh trưởng rừng và cây rừng là một hàm phụ thuộc vào nhiều biến số: tuổi (A), các điều kiện sinh thái (Si), biện pháp tác động của con người (bi)… thì sinh trưởng là một hàm phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Nếu như trong những vùng có điều kiện sinh thái, biện pháp kinh doanh tác động tương đối đồng nhất thì điều kiện sinh trưởng của rừng và cây rừng phụ thuộc vào tuổi được nhiều nhà khoa học nghiên cứu Bắt đầu từ hàm Gompertz (1985) (dẫn theo tài liệu [27]):

Trong đó:

- Y là hàm sinh trưởng của nhân tố điều tra;

- A là tuổi cây rừng;

- A, b, c là những tha số của phương trình

Phương trình vi phân mà hàm Gompertz dựa vào sau này mới được Richard P

W (1952) [68], Whittaker R H., and Woodweel G M (1968) [143] đưa ra Năm

1973, Wenk chứng minh được là b trong công thức trên tương ứng với tốc độ sinh trưởng tương đối tại thời điểm tăng trưởng đạt cực đại

Verhults (1845) (dẫn theo tài liệu [1]) cũng đưa ra dạng hàm toán học để mô phỏng quá trình sinh trưởng của cây rừng:

Korf (1939) (dẫn theo tài liệu [7]) đưa ra hàm sinh trưởng có dạng:

Mitscherlich (1919) (dẫn theo tài liệu [1]) đã lập “Quy tắc sản lượng” trên cơ

sở phương trình vi phân đơn giản:

Với giả thuyết các yếu tố tác động là hằng số, tác giả đã đi đến dạng tổng quát biểu diễn dưới dạng phương trình:

Trong đó: c3 được sử dụng như một hàm nguyên

Phương trình trên có liên quan trực tiếp với phương trình của Richards (1959):

Như vậy, nhìn chung các hàm để mô tả sinh trưởng cây cá lẻ và lâm phần đều

có dạng phức tạp, dưới sự chi phối của các nhân tố nội tại và ngoại cảnh Với phương pháp từ mô tả định tính chuyển sang định lượng dưới dạng các mô hình toán học là một trong những hướng nghên cứu thể hiện sự phát triển vượt bậc trong nghiên cứu các quy luật sinh học Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu sự thay đổi

về số lượng của đại lượng sinh trưởng theo thời gian mỗi tác giả đều có những hướng nghiên cứu giải quyết vấn đề một cách khác nhau

1.2.1.5 Nghiên cứu về phân chia cấp đất

Cho đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu về phân chia cấp đất làm cơ sở cho việc xây dựng biểu quá trình sinh trưởng với những mô hình toán học chặt chẽ, song hầu hết tập trung chủ yếu vào đối tượng rừng trồng thuần loài, đều tuổi Những công trình xây dựng biểu sản lượng đầu tiên được thưc hiện ở Trung Âu của Harting (1805), Cotta (1821), Schumacher (1823), Fies (1866), Meyer và Stevenson (1944), Coll (1960) (dẫn theo tài liệu [1]) và Alder D (1980) [70], FAO (1985) [86],… 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, đồng thời có quan hệ mật thiết với trữ lượng lâm phần, ít chịu ảnh hưởng của biện pháp tỉa thưa trong quá trình nuôi dưỡng Qua

nghiên cứu các tác giả này 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, châu Phi, người ta thường sử dụng chiều cao bình quân tầng ưu thế (h0, h100, h200) ở tuổi nhất định để phân chia cấp đất Theo Alder, D (1980) [70] đối với rừng đơn giản vùng nhiệt đới, đôi khi chiều cao ưu thế không phải là chỉ tiêu thích hợp để phân chia cấp đất Trường hợp này thường xuất hiện ở những lâm phần non của các loài cây sinh trưởng nhanh và những loài cây có biến động mạnh về sinh trưởng chiều cao, với chu kỳ kinh doanh ngắn và không qua tỉa thưa thì chiều cao bình quân Hg lại là chỉ tiêu thích hợp

Theo Alder D 1980 [70], Vanclay J K (1999) [139], Vanclay J K., Skovsgaard

J P (2007) [140] cho rằng cấp đất - biểu thị sức sản xuất của lập địa - có thể được đánh giá bằng những phương pháp: (1) Dựa vào các nhân tố lập địa; (2) Dựa vào các yếu tố thực bì (thực vật); (3) Dựa vào các yếu tố trung gian

Từ khi Eichhorn (1904) (dẫn theo tài liệu [53]) phát hiện ra quy luật “Trữ

lượng rừng là một hàm số của chiều cao bình quân lâm phần”, thì phương pháp

phân chia cấp đất được củng cố cơ sở lý luận bền vững và chắc chắn Nội dung chính của phương pháp này là xây dựng hàm sinh trưởng theo tuổi của một nhân tố điều tra lựa chọn nào đó, thông thường là chiều cao bình quân, chiều cao tầng trội, chiều cao dưới cành, chiều cao gỗ sản phẩm Nhân tố được lựa chọn phải là một chỉ tiêu có quan hệ chặt chẽ với trữ lượng rừng Trên cơ sở đường cong trung bình này, chia thành một số cấp khác nhau theo thứ tự từ tốt đến xấu gọi là các cấp đất

Chiều cao bình quân tầng trội thường được sử dụng để mô tả cấp đất, do nó ít

bị ảnh hưởng bởi các biện pháp kỹ thuật tác động như tỉa thưa rừng trồng Alder D (1980) [70], Vanclay J K (1999) [139], Pretzsch H (2009) [124]

Như vậy, phân chia cấp đất cho dù sử dụng chỉ tiêu nào thì thực chất vẫn là đánh giá và phân chia trực tiếp mức độ sinh trưởng của rừng Ứng với một hệ thống phân chia cấp đất cần phải thiết lập một phương trình sinh trưởng chung, đại diện cho sinh trưởng chiều cao bình quân Từ phương trình này, phân thành các đường cong sinh trưởng khác nhau gọi là đường cong chỉ thị cấp đất

1.2.1.6 Nghiên cứu về sinh khối

Sinh khối, năng suất gắn liền với quá trình quang hợp, là kết quả của quá trình sinh học, mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong kinh doanh rừng Tiêu biểu cho lĩnh vực này có các tác giả sau:

Liebig J V (1840) [112] lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động phân bón tới

thực vật và phát triển thành định luật “tối thiểu” Mitscherlich E A (1945) (dẫn theo tài liệu [7]) đã phát triển luật “tối thiểu” thành luật “Năng suất” Riley G A (1944)

[128], Steemann N E (1954) [135], Fleming R H (1957) [88] tổng kết lịch sử ra đời

và phát triển của sinh khối và năng suất trong công trình nghiên cứu của mình

Lieth H (1964) [113] đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng biểu đồ năng suất, đồng thời sự ra đời của phương trình sinh học quốc tế “IBP” (1964) và chương trình sinh quyển con người “MAB” (1971) đã tác động mạnh tới nghiên cứu năng suất và sinh khối

Cannell M G R (1981) [78] đã công bố công trình “Sinh khối và tài liệu

năng suất sơ cấp rừng thế giới” trong đó tập hợp hơn 600 công trình đã được xuất

bản về sinh khối khô thân, cành, lá và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn

1200 lâm phần thuộc 46 quốc gia trên thế giới

Qua tham khảo, tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sinh khối và năng suất thực vật của các tác giả trên thế giới, có thể tựu chung lại các phương pháp như sau:

- Phương pháp dioxyt các bon: Do Transeau (1926) khởi xướng được áp dụng

đầu tiên ở Đức, Anh, Mỹ và Nhật bởi các tác giả Huber (1952), Monteith (1960 - 1962),

Lemon (1960 - 1967), Inoue (1965-1968) (dẫn theo tài liệu [7])

- Phương pháp Oxygen: Do Edmonton và cộng sự đề xướng năm 1968 nhằm

định lượng ô-xi tạo ra trong quá trình quang hợp của thực vật màu xanh (dẫn theo

tài liệu [7])

- Phương pháp Chlorophyll: Được Aruga và Monsi đề xuất năm 1963 cho

phép xác định hàm lượng chất diệp lục trên một đơn vị diện tích mặt đất là một chỉ tiêu biểu thị khả năng của hệ sinh thái hấp thu các tia bức xạ hoạt động quang tổng

hợp được dùng để đánh giá sinh khối của hệ sinh thái (dẫn theo tài liệu [7])

- Phương pháp thu hoạch: Khi xem xét các phương pháp nghiên cứu Whitaker

R H (1961-1966) [144,145] và Marks P L (1970) [116] cho rằng: “Số đo năng suất

chính là số đo về tăng trưởng, tích lũy sinh khối ở cơ thể thực vật trong quần xã”

Từ ý nghĩa đó, Whittaker R H., and Woodweel G M (1968) [143] đã đề ra

phương pháp “thu hoạch” để nghiên cứu năng suất sơ cấp thực Các tác giả đề nghị

chọn ô tiêu chuẩn điển hình, chặt toàn bộ cây trong ô tiêu chuẩn, cân xác định trọng lượng Tuy nhiên, việc chặt toàn bộ cây trong ô tiêu chuẩn và cân trọng lương là khó thực hiện đối với rừng gỗ lớn, rừng đặc dụng và rừng gỗ quý

- Phương pháp cây mẫu: Năm 1967 Newbould P J [120] đề nghị phương pháp

“cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối và năng suất của các quần xã từ các ô tiêu

chuẩn Phương pháp này được chương trình sinh học quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng Trên cơ sở các phương pháp nghiên cứu trên, các nhà khoa học đã nghiên cứu cho các đối tượng khác nhau và đã thu được các kết quả đáng kể

Như vậy, để phục vụ cho việc xác định sinh khối rừng trồng, các tác giả đã đưa ra các phương pháp khác nhau để tính sinh khối, mỗi một phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng tùy vào điều kiện cụ thể và mục tiêu của công việc mà lựa chọn phương pháp thích hợp nhất để áp dụng

1.2.1.7 Nghiên cứu về tích lũy các bon

Trên cơ sở các phương pháp tiếp cận về sinh khối rừng nêu trên, các nhà khoa học đã nghiên cứu khả năng tích lũy các bon cho các đối tượng khác nhau và đã thu được các kết quả đáng kể

Fang Yunting và cộng sự (2003) [85] khi nghiên cứu rừng trồng hỗn loài giữa

Pinus massoniana và Schima supeba tại Trung Quốc cho thấy, lượng các bon biến

động từ 146,35 - 215,3 tấn/ha, trong đó lượng các bon của cây trồng và thảm thực vật dưới tán rừng chiếm 61,9-69,9%, lượng các bon trong đất chiếm từ 28,5 - 35,5%

và trữ lượng các bon trong vật rơi rụng chiếm từ 1,6 - 2,8% Đối với rừng trồng

thuần loài Pinus massoniana, khả năng cố định các bon cũng đã được tính toán cho

từng giai đoạn sinh trưởng

Kang Bing và cộng sự (2006) [97] khi nghiên cứu khả năng cố định các bon

của rừng trồng hỗn loài Pinus massoniana và Cunninghamia lanceolata cho thấy, tổng lượng các bon của loài Pinus massoniana lớn hơn lượng các bon của loài

Cunninghamia lanceolata, trong đó hàm lượng các bon chứa trong gỗ, rễ, cành, vỏ,

lá của Pinus massoniana lần lượt là 58,6%; 56,3%; 51,2%; 49,8%; 46,8%, trong khi

đó loài Cunninghamia lanceolata có hàm lượng các bon lần lượt là vỏ (52,2%), lá

(51,8%), gỗ (50,2%), rễ (47,5%) và thấp nhất là cành (46,7%)

Wei Haidong và Ma Xiangqing (2007) [141], lượng các bon của cây trồng, vật rơi rụng và đất rừng của rừng 30 năm tuổi cao hơn lượng các bon của rừng 20 năm tuổi và hai loại rừng trên đều có lượng các bon tích lũy cao hơn so với rừng 7 năm tuổi Tuy nhiên, đối với thảm thực vật dưới tán rừng thì lượng các bon cao nhất được ghi nhận ở rừng già và thấp nhất ở rừng trung niên

Một nghiên cứu khác cho rừng trồng Larix potaninii có độ tuổi từ 2 - 40 cho

thấy, hàm lượng các bon của sinh khối trên mặt đất chứa 49,7% và hàm lượng các bon của sinh khối dưới mặt đất là 48,99% Hàm lượng các bon trong thân cây chứa 49,47%, trong cành 50,03% và trong lá 49,61% so với sinh khối khô của nó (Jianhua Zhu, 2007 [94])

Theo Leuvina Micosa - Tandug (2007) [111] khi nghiên cứu khả năng cố

định các bon của cây Lõi Thọ (Gmelina arbora Roxb) tại Philippin cho thấy, các

bon chiếm tới 44,73% so với tổng sinh khối cây, trong đó tỷ lệ các bon trong lá chiếm 44,89%, trong cành chiếm 44,47% và trong thân chiếm 43,53% Ở tuổi 12 với mật độ 1000 cây/ha, rừng Lõi thọ có thể tích lũy 200 tấn các bon, tương đương với 736 tấn CO2

Lượng các bon tích trữ của một số dạng rừng trồng tại Iceland cũng đã được

các nhà khoa học ước tính (Arnor S 2002) [72] Kết quả cho thấy, 1 ha rừng Larix

sibirica khi đến tuổi 32, trung bình có thể tích lũy được 2,6 tấn các bon/năm, đối

với rừng Betula pubescens một năm có thể tích lũy được 1 tấn các bon/năm và rừng

Picea sitchensis có thể tích lũy được 3 tấn các bon/năm Tại Ireland khả năng hấp

thụ CO2 của rừng trồng đã được đánh giá lại cho thời gian từ năm 1906 đến năm

2012 và được chia làm 2 giai đoạn, giai đoạn 1 từ năm 1906 - 2 002 và giai đoạn 2

từ 2003 - 2012 Đến năm 2002, tổng lượng các bon của rừng trồng ở Ireland đã tích trữ được 37,7 Mt (megatonnes), trong đó từ năm 1990 - 2002 lượng các bon tích lũy được là 14,8 Mt Theo dự đoán trong thời gian từ 2008 - 2012, trung bình mỗi năm rừng trồng ở đây có thể cố định đươc 0,9 Mt các bon/năm Với lượng các bon cố

định được từ rừng trồng có thể đáp ứng được 22% lượng phát thải khí nhà kính cần giảm theo nghị định thư Kyoto mà nước này cam kết (Byrne Kennth A and Milne Ronald, 2006) [76]

Từ những nghiên cứu trên cho thấy, khả năng tích lũy các bon của rừng là rất lớn Giá trị này ngày càng đuộc chú trọng và công nhận rỗng rãi, điều đó sẽ mang lại những lợi ích thiết thực cho người trồng rừng, góp phần vào việc phát triển bền vững hệ sinh thái rừng bền vững trong tương lai

1.2.2 Những nghiên cứu về cấu trúc rừng trồng ở Việt Nam

1.2.2.1 Những nghiên cứu về quy luật phân bố cây theo đường kính

Khi nghiên cứu quy luật cấu trúc đường kính thân cho rừng tự nhiên và rừng thứ sinh, các tác giả Đồng Sỹ Hiền (1974) [13], Nguyễn Hải Tuất (1982) [55], Nguyễn Ngọc Lung và Trương Hồng Tố (1986) [36], Lê Minh Trung (1991) [60], Bảo Huy (1993) [21], Đào Công Khanh (1996) [29] đã sử dụng các hàm Meyer, Charlie - A, Hyperbol, phân bố khoảng cách,… để mô tả quy luật phân bố N/D1,3

Đối với rừng trồng thuần loài đều tuổi, nhiều tác giả đã sử dụng phân bố Weibull để mô tả phân bố N/D1,3, như: Vũ Nhâm (1988) [45], Phạm Ngọc Giao (1989) [9], Trần Văn Con (1991) [2], Lê Hồng Phúc (1996) [47], Hoàng Văn Dưỡng (2001) [7], Ly Meng Seang (2009) [67]

Phạm Ngọc Giao (1989) [9] sử dụng phân bố Weibull mô tả động thái phân bố N/D1,3 cho các lâm phần Thông đuôi ngựa Vùng Đông Bắc Việt Nam Trần Văn Con (1991) [2] đã sử dụng phân bố Weibull mô tả phân bố N/D1,3 cho rừng Khộp ở Tây Nguyên Lê Minh Trung (1991) [60] đã sử dụng phân bố Weibull để mô phỏng cấu trúc chiều cao và đường kính, đồng thời cũng tiến hành khảo nghiệm hàm Hyperbol và Meyer cho các cấu trúc này Vũ Tiến Hinh (1990) xác định các tham số β và λ của phân

bố Weibull cho một số loài cây trồng ở vùng Trung tâm và Vùng Đông Bắc nước ta

Lê Hồng Phúc (1996) [47] vận dụng phân bố Weibull để nắn phân bố N/D1,3Thông ba lá Đà Lạt, Lâm Đồng đã cho thấy trong 69 lâm phần có 42 lâm phần có

H0+, chiếm 60% Căn cứ vào mối quan hệ của hai tham số với các nhân tố đo đếm lâm phần đã thiết lập được hai phương trình để xác định hai tham số của hàm

Weibull Hoàng Văn Dưỡng (2001) [7] đã biểu diễn quy luật N/D1,3 bằng hàm Weibull và xác định nhanh hai tham số β và λ cho các lâm phần Keo lá tràm tại một

số tỉnh thuộc khu vực miền trung Việt Nam Ly Meng Seang (2009) [67] khi mô tả quy luật phân bố bằng hàm Weibull cho những lâm phần Tếch tại tỉnh Kampong Cham - Campuchia đã chỉ ra phân bố N/D1,3 có dạng một đỉnh lệch trái, từ đó tác giả

đã đề xuất điều chỉnh phân bố N/D1,3 thông qua chặt tỉa thưa và tỉa cành cho đối tượng nghiên cứu

Như vậy, điểm qua các công trình nghiên cứu trên cho thấy, để mô tả quy luật phân bố N/D 1,3 có thể sử dụng nhiều hàm khác nhau như phân bố khoảng cách, phân bố chuẩn, phân bố Gammar, nhưng trong đó phân bố Weibull thường được các tác giả áp dụng cho đối tượng rừng trồng thuần loài đều tuổi vì có ưu điểm là tổng tần số lý thuyết luôn bằng (hoặc gần bằng) tổng tần số thực nghiệm

1.2.2.2 Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao và đường kính

Tổng hợp các kết quả nghiên cứu về cấu trúc rừng trồng thuần loài ở Việt nam của các tác giả, như: Đồng Sỹ Hiền (1974) [13], Phạm Ngọc Giao (1989) [9], Vũ Nhâm (1988) [45], Bảo Huy (1993) [21], Đào Công Khanh (1996) [29] và Trần Cẩm Tú (1999) [54], Hoàng Văn Dưỡng (2001) [7], Nguyễn Thành Mến (2005) [44] đã sử dụng phương trình như: đường thẳng, bậc 1, bậc 2, mũ, logarits, để mô

tả quan hệ H/D1,3 lâm phần Tuy nhiên, kết quả cho thấy hai phương trình sau được

sử dụng phổ biến nhất:

H = k×D 1,3 b hoặc log(H) = a + b×log(D 1,3 ) (1.42)

Như vậy, nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây theo xu hướng thăm dò để tìm dạng phương trình thích hợp đã được đề cập ở hầu hết các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng ở Việt Nam Những kết quả nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa về lý luận mà còn có ý nghĩa về thực tiễn, đây

sẽ là cơ sở để vận dụng nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao và đường kính thân cây cho rừng trồng Tếch ở Sơn La

1.2.2.3 Nghiên cứu quy luật tương quan giữa đường kính tán và đường kính thân

Hoàng Văn Dưỡng (2001) [7] đã sử dụng phương trình đường thẳng để mô tả tương quan giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực cho lâm phần Keo lá tràm tại miền Trung cho thấy, có đến 92,2% số lâm phần phù hợp với dạng phương trình này

Khi nghiên cứu lâm phần Keo tai tượng tại Uông Bí, Quảng Ninh Khúc Đình Thành (2003) [58] đã xác định được phương trình tương quan giữa đường kính tán

và đường kính ngang ngực cho có dạng là:

Ngoài ra, còn phải kể đến các công trình nghiên cứu của các tác giả Nguyễn Ngọc Lung và Trương Hồ Tố (1986) [36], Trương Hồ Tố và cộng sự (1985) [53], Lê Minh Trung (1991) [60], Hà Văn Tuế (1994) [63], Trần Cẩm Tú (1999) [54] cũng

đề cập tới việc nghiên cứu quy luật này

Như vậy, hầu hết khi mô tả quy luật tương quan giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực các tác giả đều sử dụng dạng phương trình đường thẳng Những kết quả nghiên cứu ở trên sẽ là cơ sở để vận dụng nghiên cứu cấu trúc tán cây cho rừng trồng Tếch tại tỉnh Sơn La

1.2.2.4 Nghiên cứu về sinh trưởng, tăng trưởng

Xu hướng mô phỏng bằng các hàm toán học trong nghiên cứu sinh trưởng và tăng trưởng của cây rừng và lâm phần đã được nhiều tác giả trong nước quan tâm, như: Vũ Đình Phương (1975), Phùng Ngọc Lan (1986), Nguyễn Ngọc Lung (1987, 1993), Vũ Nhâm (1988), Vũ Tiến Hinh (1993), Trịnh Đức Huy (1988), Bùi Việt Hải (1986), Phạm Ngọc Giao (1989,1994), Đào Công Khanh và cộng sự (2001),…

đã sử dụng tương quan giữa các nhân tố điều tra lâm phần để xác định quy luật sinh trưởng Những công trình nghiên cứu trên đều nhằm phục vụ cho việc xác định cường độ tỉa thưa, dự đoán sản lượng gỗ, lập biểu cấp đất, biểu thương phẩm cho một số loài cây trồng rừng ở nước ta

Lần đầu tiên Vũ Đình Phương (1975) [48] và Nguyễn Ngọc Lung (1987a, 1987b) [31,32] nghiên cứu một cách có hệ thống các quy luật sinh trưởng, năng suất, sản lượng rừng cây mọc nhanh áp dụng cho Thông ba lá bằng phương pháp

mô hình hóa, đã lập các bảng biểu dự đoán sinh trưởng, sản lượng bằng một phương trình trên máy tính với số liệu đầu vào là cấp đất và tuổi và đầu ra là các chỉ tiêu mà chủ rừng quan tâm như: Tuổi tỉa thưa, năng suất, phẩm chất, tuổi khai thác chính Phùng Ngọc Lan (1986) [42] đã nghiên cứu quy luật sinh trưởng của rừng thuần loài, đều tuổi, từ đó xây dựng lý thuyết về không gian dinh dưỡng, xây dựng các hàm

số sinh trưởng và hàm số tương quan Nguyễn Ngọc Lung (1987) cũng đã nhận xét tương tự khi thử nghiệm hàm Gompetz và một số hàm sinh trưởng khác mô tả quá trình sinh trưởng một số loài cây mọc nhanh ở nước ta Qua nghiên cứu tác giả đề nghị dùng phương trình Schumacher để mô tả quy luật sinh trưởng cho một số đại lượng của Thông ba lá tại Đà Lạt, Lâm Đồng

Trịnh Đức Huy (1988) [27] khi nghiên cứu quy luật sinh trưởng đường kính, chiều cao, trữ lượng rừng Bồ đề tại vùng trung tâm bằng các hàm khác nhau

đã đi đến kết luận: hàm sinh trưởng chiều cao có độ chính xác cao nhất là dạng hàm Gompertz

Vũ Tiến Hinh và cộng sự (1996, 2000, 2002) [17,18,19] đã nghiên cứu lập biểu sản lượng cho loài Keo lá tràm, Sa mộc, Thông đuôi ngựa và Quế ở Việt Nam Biểu này được lập cho từng tuổi, từng cấp đất Biểu gồm ba bộ phận: Bộ phận tổng hợp, bộ phận nuôi dưỡng, bộ phận tỉa thưa

Bùi Việt Hải (1996) [12] khi nghiên cứu sinh trưởng Keo lá tràm ở miền Đông Nam Bộ đã dùng hàm sinh trưởng Schumacher bằng cách thay đổi hệ số k để mô phỏng quá trình sinh trưởng của D1,3, Hvn và Dt

Vũ Tiến Hinh và cộng sự (2000) [18] khi lập biểu sinh trưởng và sản lượng cho loài cây Sa mộc, Thông đuôi ngựa, Mỡ ở các tỉnh phía Bắc và Đông Bắc Việt Nam đã chọn hàm Gompetz để mô tả quy luật sinh trưởng D, H, V cho cây bình quân theo đơn vị cấp đất

Võ Đại Hải và cộng sự (2008) [10] đã áp dụng các hàm Gompetz, Schumacher

và Jhon- Schumacher để mô tả quy luật sinh trưởng D, H, V theo đơn vị tuổi và cấp đất cho các loài Thông mã vĩ, Thông nhựa, Thông ba lá, Keo lai, Keo lá tràm, Mỡ

và Bạch đàn Urophylla trồng thuần loài ở Việt Nam

Như vậy, những nghiên cứu về sinh trưởng cũng như sử dụng các hàm toán học

để mô tả quy luật sinh trưởng của cây cá lẻ và lâm phần rất phong phú và đa dạng Tùy từng loài cây và điều kiện cụ thể mà có thể sử dụng các hàm toán học khác nhau

để mô tả quy luật sinh trưởng, tiến tới lựa chọn mô hình hợp lý là việc làm không thể thiếu được trong khoa học điều tra rừng nhằm xây dựng hệ thống các biện pháp kỹ thuật tác động có hiệu quả nhất trong kinh doanh và nuôi dưỡng rừng

1.2.2.5 Nghiên cứu về phân chia cấp đất

Cấp đất thường được sử dụng để phân chia dự đoán sản lượng và xác định hệ thống biện pháp tác động cho đối tượng rừng trồng mà chủ yếu là rừng thuần loài đều tuổi Cho đến nay, trong lâm nghiệp thường sử dụng một số loại chiều cao như: Chiều cao bình quân cộng (H ), chiều cao cây có đường kính bình quân (Hd), chiều cao cây có tiết diện bình quân (Hg), chiều cao Lorey (HL) và chiều cao cây ưu thế (H0, H50, H100)

Ở Việt Nam, khi lập biểu cấp đất cho một số loài cây trồng rừng chủ yếu, phần lớn các tác giả sử dụng chiều cao H0, như: Vũ Đình Phương (1975) [48] đã lập biểu

cấp đất cho rừng Bồ đề (Styrax tonkinensis) kết quả đã phân chia thành 3 cấp đất

theo phương pháp phân cấp tương đối

Vũ Nhâm (1988) [45], Vũ Tiến Hinh và cộng sự (2000) [18] lập biểu cấp đất

cho rừng Thông đuôi ngựa (Pinus massoniana - Lamp)

Vũ Tiến Hinh và cộng sự (2000) [18] lập biểu cấp đất cho Sa mộc

(Cunninghamia Lanceolata - Hook) và Mỡ (Manglietia glauca), kết quả đã phân

chia thành 4 cấp đất cho các đối tượng nghiên cứu

Nguyễn Ngọc Lung và Đào Công Khanh (1999) [37] lập biểu cấp đất cho

Thông ba lá (Pinus kesiya Royle ex Gordon) ở Việt Nam

Bảo Huy (1995a, 1995b, 1995c, 1995d) [22, 23, 24, 25] lập biểu cấp đất cho

rừng Tếch (Tectona grandis) ở Đắc Lắc

Trịnh Đức Huy (1988) [27] đã sử dụng hàm Gompetz để phân chia cấp đất cho rừng trồng Bồ đề vùng Trung tâm ẩm Bắc Việt Nam Chỉ tiêu được chọn để phân chia cấp đất là chiều cao bình quân cộng (H ), bằng phương pháp Affill tác giả đã phân chia rừng Bồ đề thành 5 cấp đất

Như vậy, việc phân chia cấp đất thực chất là đánh giá mức độ phù hợp của lập địa đối với cây trồng, mức độ phù hợp càng cao thì năng suất cây trồng càng lớn Từ đó, cấp đất cũng chính là chỉ tiêu phản ánh năng suất cây trồng

1.2.2.6 Nghiên cứu về sinh khối

Nghiên cứu về sinh khối rừng ở Việt Nam được tiến hành khá muộn so với thế giới, song bước đầu các kết quả nghiên cứu đã có ý nghĩa trong việc xác định sinh khối của các dạng rừng hiện nay

Nguyễn Hoàng Trí (1986) [62], Hà Văn Tuế (1994) [63] đã áp dụng phương

pháp “cây mẫu” của Newboul P J (1967) [120] cho công trình nghiên cứu của

mình, góp phần làm sáng tỏ ý nghĩa về lý luận và thực tiễn đối với việc nghiên cứu sinh khối một số quần xã rừng ở nước ta

Lê Hồng Phúc (1996) [47], trong công trình “Đánh giá sinh trưởng, tăng

trưởng, sinh khối và năng suất rừng Thông ba lá (Pinus keysia Royle ex Gordon) vùng Đà Lạt - Lâm Đồng”, đã tìm ra quy luật tăng trưởng sinh khối, cấu trúc thành

phần tăng trưởng sinh khối thân cây, tỷ lệ sinh khối tươi, khô của các bộ phận thân, cành, lá, rễ, lượng rơi rụng, tổng sinh khối cá thể và quần thể rừng Thông ba lá Ngoài ra, các tác giả Nguyễn Ngọc Lung và Đào Công Khanh (1999) [37] cũng đã trình bày một phần nghiên cứu về động thái kết cấu sinh khối và tổng sinh khối cho đối tượng này

Vũ Văn Thông (1998) [64] đã thực hiện công trình “Nghiên cứu cơ sở xác

định sinh khối cây cá lẻ và lâm phần Keo lá tràm (Accia auriculiformis Cunn) tại tỉnh Thái Nguyên”, qua đó đã lập bảng tra sinh khối tạm thời phục vụ cho công tác

điều tra kinh doanh rừng

Các tác giả Hoàng Văn Dưỡng (2001) [7], Khúc Đình Thành (2003) [58], Trần Văn Linh (2003) [43], Đặng Thịnh Triều (2008) [61], Võ Đại Hải và cộng sự (2008) [10], Vũ Tấn Phương và Nguyễn Viết Xuân (2010) [49], Vũ Tấn Phương (2011) [50] đã xác lập được quan hệ giữa sinh khối với các chỉ tiêu biểu thị kích thước của cây (d, h), quan hệ giữa sinh khối tươi và sinh khối khô các bộ phận thân cây cho các đối tương nghiên cứu

Như vậy, để phục vụ cho việc xác định sinh khối rừng trồng, các tác giả đã sử dụng các phương pháp khác nhau để tính sinh khối, mỗi một phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng tùy vào điều kiện cụ thể và mục tiêu của công việc mà lựa chọn phương pháp thích hợp Tuy nhiên, phương pháp “cây mẫu” thường được

áp dụng phố biến hơn cả, thông qua trọng lượng các bộ phận nghiên cứu, xác lập các mối quan hệ của chúng với các nhân tố điều tra lâm phần, qua đó thiết lập các

mô hình làm cơ sở xây dựng bảng tra sinh khối giữa các bộ phận cây phục vụ cho sản xuất và nghiên cứu khoa học

1.2.2.7 Nghiên cứu về tích lũy các bon

Nguyễn Ngọc Lung và Nguyễn Tường Vân (2004) [38] đã sử dụng công thức tổng quát của quá trình quang hợp để tính ra hệ số chuyển đổi từ sinh khối khô sang CO2 đã hấp thụ là 1,630/1 Căn cứ vào biểu quá trình sinh trưởng và biểu sinh khối các tác giả tính được trên một ha rừng Thông 60 tuổi ở cấp đất III chứa đựng 707,75 tấn CO2

Ngô Đình Quế (2005) [52] khi nghiên cứu, xây dựng các tiêu chí, chỉ tiêu trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch ở Việt Nam đã tiến hành đánh giá khả năng hấp thụ

CO2 thực tế của một số loại rừng trồng ở Việt Nam gồm: Thông nhựa, Keo lai, Mỡ, Keo lá tràm và Bạch đàn Urophylla ở các tuổi khác nhau

Nguyễn Văn Dũng (2005) [6] nghiên cứu về rừng Thông mã vỹ tại Núi Luốt - Đại học Lâm Nghiệp cho thấy, rừng Thông mã vỹ thuần loài tuổi 20 lượng các bon tích luỹ là 80,7 - 122 tấn/ha Rừng Keo lá tràm trồng thuần loài 15 tuổi có tổng lượng các bon tích luỹ là 62,5 - 103,1 tấn/ha

Lý Thu Huỳnh (2007) [28] nghiên cứu về khả năng hấp thụ các bon của rừng

Mỡ, kết quả thu được tổng lượng các bon tích luỹ dao động từ 40,933 - 145,041 kg/ha; trong đó chủ yếu tập trung vào các bon trong đất trung bình là 59%, tầng cây

gỗ 30%, vật rơi rụng 4% và cây bụi thảm tươi là 2%

Võ Đại Hải, Nguyễn Viết Khoa (2008) [11] khi nghiên cứu khả năng hấp thụ các bon của rừng trồng Keo lại thuần loài một số tỉnh phía Bắc đã cho thấy, tổng lượng các bon tích lũy dao động từ 49,6 - 113,8 tấn/ha, trong đó chủ yếu là lượng các bon trong đất chiếm 67,9% và trong tầng cây gỗ chiếm 27,5%, vật rơi rụng chiếm 3,1%, trong cây bụi thảm tươi là 1,5% Lượng các bon tích lũy trong các lâm phần Keo lai thay đổi theo tuổi và cấp đất từ tốt đến xấu

Vũ Tấn Phương và Nguyễn Viết Xuân (2008) [49] khi nghiên cứu xây dựng

mô hình ước tính trữ lượng các bon cho rừng trồng Thông nhựa và Thông mã vĩ ở Việt Nam đã đi đến kết luận: Lượng các bon của cây cá lẻ chủ yếu tập chung trong sinh khối của thân, cành và rễ cây, trong đó thân cây chiếm từ 40 - 60%; cành và rễ chiếm khoảng từ 10 - 20% Hơn 80% lượng các bon được phân bố trong sinh khối trên mặt đất và 20% lượng các bon nằm trong sinh khối dưới mặt đất

Vũ Tấn Phương (2011) [50] khi nghiên cứu sinh khối và trữ lượng các bon của rừng trồng Thông ba lá thuần loài ở huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang đã cho thấy, trữ lượng các bon của rừng ở tuổi 5 là khoảng 71,3 tấn/ha, rừng tuổi

12 là 157 tấn/ha, rừng 17 tuổi là 248,3 tấn/ha và rừng 30 tuổi là khoảng 715,7 tấn/ha Trữ lượng các bon trong tầng cây bụi thảm tươi từ 6,4 - 20,2 tấn/ha và tầng thảm mục từ 6,2 - 10,9 tấn/ha Trữ lượng các bon tỷ lệ thuận với sinh khối

và tuổi của rừng

Như vậy, các công trình nghiên cứu trên đã cung cấp được nhiều thông tin về khả năng tích lũy các bon của một số dạng rừng trồng chủ yếu Đây sẽ là cơ sở trong việc xây dựng các dự án trồng rừng và tái trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch ở Việt Nam

1.3 Những công trình nghiên cứu về cây Tếch trên Thế giới và Việt Nam

1.3.1 Thế giới

Cho đến nay, trên thế giới đã công bố các công trình nghiên cứu chuyên sâu về loài Tếch ở nhiều lĩnh vực khác nhau Có thể điểm lại một số công trình tiêu biểu của một số tác giả như sau:

Về nguồn gốc và phân bố tự nhiên, đặc điểm hình thái giải phẫu thực vật có các công trình nghiên cứu của các tác giả: Kadambi K (1979) [95], Kaosa-ard A (1981) [98], Keiding H., Wellendorf H., and Lauridsen E B (1986) [103], Sanyal

S N., et al (1987) [130], Gyi K K., and Tint K (1991) [91], FAO (1985,1992) [86,87], Tewari D N (1992) [138],… Kết quả đã chỉ ra rằng, Tếch là loài cây gỗ lớn, phân bố tự nhiên trong khu vực nhiệt đới gió mùa (mùa khô và mùa ẩm phân biệt rõ), khí hậu nóng ẩm, biên độ nhiệt độ trung bình từ 20 - 270C, nhiệt độ tối cao trung bình khoảng 400C, nhiệt độ tối thấp trung bình khoảng 12,50C

Những nghiên cứu về phân bố của Tếch liên quan đến đất có những tác giả, như: White K J (1991) [142], Kaosa-ard A (1981, 1993, 1995a, 1995b) [98, 99,

100, 101] và báo cáo tổng hợp kết quả nghiên cứu của Tanaka Hamazaki T., và Vcharangkuza T (1995) [56] đã chỉ ra rằng, Tếch ưu thích đất hình thành từ các loại đá vôi, granit, phiến thạch, phiến sét và đá bazan Nói chung, Tếch sinh trưởng tốt trong điều kiện đất thoát nước tốt, tơi xốp, tầng đất sâu, hơi chua đến kiềm, giàu nguyên tố khoáng nhất là nguyên tố Ca Loại đất không thích hợp cho trồng rừng Tếch là laterit đỏ trên núi, đất đỏ vàng hay nâu vàng, laterit vàng hay nâu xám trên núi [127]

Về quan hệ sinh thái loài Tếch trong tự nhiên thường hỗn giao với các loài

khác nhau không thuộc họ Dầu như: Pterocarpus sp, Xylia dolabriformis, Afzelia

sp, Dalbergia sp, Lagerstroemia calyculata, Dyospyros sp, lrvingia sp Do đó, trong

thực tế để chọn lập địa trồng Tếch có thể dựa trên cơ sở cây chỉ thị: Lagerstroemia

calyculata, L.balansae, Xylia dolabriformis và tre sinh trưởng tốt [56] Ngoài ra, có

thể trồng rừng Tếch theo mô hình Nông lâm kết hợp (Taungya) trong thời gian đầu khi rừng chưa khép tán với các loài cây nông nghiệp như: cà phê, điều,… cũng đã được nghiên cứu và tổng kết bởi tác giả Sein Maung Wint U (1995) [133], Kaosa-ard A (1981, 1993, 1995a, 1995b) [98, 99, 100, 101]

Nghiên cứu về mật độ trồng rừng Tếch trên thế giới có các tác giả, như: Tewari

D N (1992) [138], Maddugoda P (1993) [114], Kaosa-ard A (1995a, 1995b) [100, 101],.v v kết quả tổng hợp cho thấy, khi trồng rừng Tếch không theo phương thức Nông lâm kết hợp mật độ trồng ban đầu dao động từ 1.100 cây/ha (3×3 m), 1.250 cây/ha (4×2 m) đến 2.500 cây/ha (2×2 m) và 3.333 cây/ha (3×1 m) Nếu trồng rừng Tếch theo phương thức Nông lâm kết hợp mật độ trồng là 625 cây/ha (4×4 m)

Những nghiên cứu về chặt nuôi dưỡng rừng trồng Tếch đã có các tác giả, như: Kadambi K (1979) [95], Kaosa-ard A (1995a, 1995b) [100, 101], Lao PDR (1995) [83]; Siswamartana S (1995) [134], Chacko K C (1995) [79],… cho thấy, Tếch là loài cây ưa sáng hoàn toàn, lá to, tán rộng nên cần phải tỉa thưa sớm trong giai đoạn dưới 20 tuổi Nếu kinh doanh rừng trồng Tếch nhằm cung cấp gỗ vừa và nhỏ chu kỳ

từ 25 - 30 năm thì việc tỉa thưa có thể được thực hiện qua hai lần Lần tỉa thưa thứ nhất được bắt đầu thực hiện ở tuổi 5 còn lần hai tương ứng với tuổi 10 với phương pháp tỉa thưa cơ giới với 50% số cây ban đầu, lần hai là 50% số cây để lại sau lần tỉa thưa thứ nhất Nếu chu kỳ là 50 năm, tỉa thưa rừng có thể được thực hiện ở tuổi

4, 8, 12, 18, 26 và 35 được thực hiện với phương pháp tỉa thưa có giới theo hàng hoặc cây trong một hàng

Nghiên cứu về sinh trưởng, tăng trưởng, năng suất và lập các biểu sản lượng tạm thời ở các nước trồng rừng Tếch lâu năm trên thế giới phải kể đến công trình nghiên cứu của các tác giả như: Laurie M V., and Ram B S (1939) [110], Anon (1959) [71], Horne J E M (1966) [92], Meller A D (1969) [118], KFRI (1979) [106], Alder D (1980) [70], Pandey D (1983) [121], Maitre H F (1983) [115], Abayomi J O (1984) [69], Islam S S (1988) [93], Keogh R M (1990) [105], Zheng Haishui (1993) [146], Phillips G B (1995) [123], Forest Department (2003) [89], Tổng kết những nghiên cứu về sinh trưởng, tăng trưởng và năng suất rừng trồng Tếch ở khu vực châu Á, châu Phi, châu Mỹ và khu vực Caribe cho thấy, năng suất trung bình của rừng trồng Tếch là từ 8 - 10 m3/ha/năm và có sự biến động mạnh không chỉ giữa các vùng địa lý khác nhau mà còn trong phạm vi một nước (Kaosa - ard A (1995a, 1995b) [100, 101])

Vấn đề nâng cao năng suất rừng trồng Tếch thông qua các biện pháp kỹ thuật lâm sinh, hoặc tổ chức điều chế rừng trồng Tếch đảm bảo sản lượng liên tục đã được công bố trong những công trình, như: KFRI (1979) [106], Kadambi K (1979) [95], Keogh M R (1979) [104], Kaosa-ard A (1993, 1995a, 1995b) [99, 100, 101], Phillips G B (1995) [123], Camino D R., and Alfaro M (1998) [82],

Tếch là loài cây trồng rừng quan trọng, chiếm một diện tích lớn trên Thế giới Ngoài giá trị lý tưởng của gỗ, rừng Tếch có vai trò quan trọng trong việc lưu trữ các bon trong khí quyển làm giảm thiểu hiệu ứng nhà kính Trong lĩnh vực nghiên cứu sinh khối

và khả năng tích lũy các bon của rừng trồng Tếch, có công trình của tác giả, như: Schroeder P (1992) [131], Karmacharya S B., and Singh K P (1992) [102], Morataya R., Galloway G., Berninger F., and Kanninen M (1999) [119], Kraenzel M., et al (2001) [108], Kraenzel M., et al (2003) [109], Perez L D., and Kanninen M (2003) [122], Raymond M Keogh (2005) [126], Buvaneswaran C., George M., Perez D., and Kanninen M (2006) [77], Kaiser S (2006) [96], Sreejesh K K., et al (2013) [137],… Kraenzel M., et al (2003) [109] khi nghiên cứu rừng trồng Tếch thuần loài 20 tuổi tại Panama cho thấy, tổng trữ lượng các bon tích lũy tầng cây gỗ trung bình là 120,2 tấn/ha, tầng cây bụi thảm tươi là 2,6 tấn/ha, thảm mục là 3,4 tấn/ha và trong đất là 225 tấn/ha Tổng lượng các bon tích lũy trong rừng trồng Tếch thuần loài ước tính là 351 tấn/ha

Perez L D., and Kanninen M (2003) [122] khi nghiên cứu về động thái sinh khối rừng trồng Tếch thuần loài tại Costa Rica cho thấy, tổng sinh khối khô trên mặt đất dao động từ 84 - 284 Mg/ha, trong đó sinh khối khô của thân cây dao động từ 70

- 221 Mg/ha, chiếm từ 70 - 90% trong tổng sinh khối khô; kế đến là sinh khối cành dao động từ 11 - 54 Mg/ha, chiếm từ 5 - 30% tổng sinh khối; thấp nhất là sinh khối

lá dao động từ 3 - 9 Mg/ha, chiếm từ 1 - 6% tổng sinh khối khô Sinh khối trên mặt đất có xu hướng tăng theo tuổi (rừng non, rừng sào và rừng trung niên)

Sreejesh K K., et al (2013) [137] khi nghiên cứu tiềm năng tích lũy các bon rừng trồng Tếch thuần loài tại Kerala, Ấn Độ đã tính toán được sự thay đổi tổng sinh khối và tỷ lệ (%) các bộ phận (thân, cành, vỏ, rễ) ở tuổi 5, 10, 20, 30, 40 và 50

Tỷ lệ các bon tích lũy trong cây cá lẻ cũng thay đổi theo tuổi