đặc điểm sinh trưởng của cây keo lai vμ tuổi thμnh thục công nghệ của rừng trồng keo lai ở vùng đông nam bộ Nguyễn Huy Sơn, Nguyễn Văn Thịnh, Bùi Thanh Hằng, Nguyễn Thanh Minh, Phan Mi
Trang 1đặc điểm sinh trưởng của cây keo lai vμ tuổi thμnh thục công
nghệ của rừng trồng keo lai ở vùng đông nam bộ
Nguyễn Huy Sơn, Nguyễn Văn Thịnh, Bùi Thanh Hằng,
Nguyễn Thanh Minh, Phan Minh Sáng
Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam
Tóm tắt
Keo lai trồng ở khu vực Đông Nam Bộ có khả năng sinh trưởng khá nhanh, tăng trưởng bình quân về
đường kính (Δd) có thể đạt từ 2,38-2,52cm/năm và chiều cao ( h) có thể đạt từ 3,64-3,56m/năm Trữ Δ lượng cây đứng có thể đạt từ 136-180m3/ha, tăng trưởng bình quân đạt từ 27,2-36,0m3/ha/năm Sinh trưởng về đường kính được mô phỏng bằng hàm schumacher là phù hợp với phương trình cụ thể là
A e
e
.
.
Y = 41 3 3115 01956
Từ khoá: đặc điểm sinh trưởng, tuổi thành thục công nghệ, rừng trồng keo lai
Mở đầu
Keo lai là một trong những loài cây mọc nhanh nhất trong số các loài cây gỗ đang được sử dụng trồng rừng ở nước ta hiện nay Hơn nữa, Keo lai không những chỉ là loài cây nguyên liệu giấy quan trọng
mà còn là loài cây cung cấp gỗ nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác như chế biến ván nhân tạo, chế biến đồ mộc xuất khẩu, gỗ bao bì, gỗ xây dựng,… Tuy nhiên, trong những năm trước đây Keo lai
được trồng làm nguyên liệu giấy là chủ yếu, với mục tiêu kinh doanh gỗ nhỏ nên chu kỳ kinh doanh thông thường từ 7-10 năm, có nơi 6 năm đã khai thác; do keo lai chưa đến tuổi thành thục số lượng nên hiệu quả của rừng trồng chưa cao Do nhu cầu của sản xuất hiện nay việc trồng rừng gỗ lớn cũng đang là một vấn
đề bức súc cần phải được quan tâm, trong giai đoạn trước mắt việc chuyển hoá rừng trồng từ mục tiêu kinh doanh gỗ nhỏ sang mục tiêu kinh doanh gỗ lớn là cần thiết Để đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho các ngành công nghiệp cũng như nhu cầu ngày càng đa dạng của thị trường, việc nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng của cây Keo lai và tuổi thành thục công nghệ của rừng trồng Keo lai cho các mục tiêu kinh doanh khác nhau là rất cần thiết
Mục tiêu, Nội dung vμ phương pháp nghiên cứu
Mục tiêu
Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng của cây Keo lai và tuổi thành thục công nghệ của rừng trồng nhằm xác định được thời điểm tác động các biện pháp kỹ thuật thích hợp nhất để nâng cao năng suất chất lượng, đồng thời nâng cao hiệu quả của rừng trồng
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng của cây keo lai
- Xác định tuổi thành thục công nghệ cho các mục tiêu kinh doanh khác nhau (gỗ nhỏ và gỗ lớn)
Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
- Rừng trồng Keo lai thâm canh 5 tuổi trên 2 loại đất chính là đất phù sa cổ ở Bầu Bàng (Bình Dương) và
đất feralit phát triển trên phiến thạch sét ở Sông Mây (Đồng Nai)
- Giống gồm hỗn hợp các dòng Keo lai: TB 03; TB 05; TB 06 và TB 12
- Điều tra sinh trưởng theo phương pháp ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời, diện tích mỗi ô tiêu chuẩn 1600m2 (40x40m)
- Đo đếm toàn bộ số cây có trong các ô tiêu chuẩn với các chỉ tiêu: D1.3; Hvn, đo đường kính (D1.3) bằng thước kẹp kính, đo chiều cao vút ngọn bằng thước laser kết hợp với sào đo cao
- Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng bằng phương pháp giải tích cây tiêu chuẩn, trên mỗi ô tiêu chuẩn giải tích 3 cây tiêu chuẩn, tổng số là 18 cây tiêu chuẩn (6 ô tiêu chuẩn)
- Thể tích cây đứng: V=GHf Trong đó G là tiết diện ngang tại vị trí 1,3m; H là chiều cao vút ngọn; f=0,473
Trang 2- Chọn hàm Gompezt và hàm Schumacher để mô phỏng quá trình sinh trưởng về đường kính theo tuổi:
Hàm Gompezt: y = (1)
c.A b.e m.eư ư
Hàm Schumacher: y = m.e-b/A^c (2) Trong đó:
y là đại lượng sinh trưởng
m là tham số biểu diễn giá trị cực đại tính theo lý thuyết
c là tham số đặc trưng cho kiểu sinh trưởng và tương đối độc lập với y
b là tham số đặc trưng cho nhịp điệu sinh trưởng và tốc độ sinh trưởng
- Xác định các tham số của hàm Gompezt và hàm Schumacher bằng cách logarit hoá 2 vế để chuyển từ dạng phương trình chính tắc về dạng phương trình tuyến tính 1 lớp, ta có dạng phương trình đường thẳng:
Tham số m của hàm Gompezt và tham số c của hàm Schumacher được xác định bằng cách dò tìm giá trị sao cho phương trình có hệ số tương quan (r) lớn nhất và sai số tương đối trung bình (Δ%) nhỏ nhất
Việc xác định các hệ số A và B của dạng phương trình đường thẳng được tiến hành trên phần mềm Excel bằng trình lệnh T-D-R (Tool-Data Analaysis- Regression)
Δ% của hàm sinh trưởng được tính theo công thức (4):
Sai số tương đối trung bình
n
% i
%
n i
∑
=
Δ
=
với 100
Y
Y Y
% i
lt
lt
tt ư
= Δ
(4)
Trong đó: n là số cặp giá trị thực nghiệm (Y/A)
Ytt là giá trị thực nghiệm của đại lượng sinh trưởng tại tuổi i
Ylt là giá trị lý thuyết của đại lượng sinh trưởng tại tuổi i
Kiểm tra sự thuần nhất các hệ số hồi quy bi của các phương trình mô phỏng từng cây giải tích trước khi tiến hành gộp phương trình bằng tiêu chuẩn χb2 của Pearson (5):
∑
∑
bi
m i
bi n
i
i bi b
W i
) bi W (
-b W χ
1
2
1 2
2
=
⎟⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
(5)
2
1
bi
bi
S
với
xi
^ i bi
Q
S S
2
(6) Trong đó: Wbi là trọng số của hệ số hồi quy bi; Sbi là phương sai của hệ số hồi quy bi và
là phương sai thừa đối với đường hồi quy S^
^
i
Nếu χb2 tính ≤χ052 tra bảng với K = m -1 bậc tự do thì các hệ số hồi quy bi là thuần nhất Ngược lại, nếu χb2 tính >χ052 tra bảng với K = m -1 bậc tự do thì các hệ số hồi quy bi là không thuần nhất Nếu các hệ số hồi quy thuần nhất thì hệ số hồi quy mới được tính theo công thức (7):
Trang 3∑
m i
bi
m i
bi
W
bi W
b
1
1
=
=
=
(7)
Còn hệ số tự do ai của mỗi phương trình được điều chỉnh theo công thức (8):
xi
* bi -y
a ^ i = (8)
Hệ số tự do a của phương trình sau khi gộp sẽ là số bình quân gia quyền theo Wai được tính theo công thức (9):
∑
∑
m i
ai
m i
^ ai
W
ai W a
1
1
=
=
=
(9)
Trong đó:
ai
ai
S
W
2
1
=
i
^ i ai
nQ
x S
2 2
Phương trình gộp có dạng: y = a + b x
^
Δ%
Căn cứ vào sai số tương đối trung bình chọn hàm lý thuyết tốt nhất để mô phỏng đặc điểm sinh trưởng đường kính, từ hàm lý thuyết đã chọn tính toán các trị số Δd, Zd và g làm cơ sở để xác định Δ tuổi thành thục công nghệ cho các mục tiêu kinh doanh khác nhau
kết quả vμ thảo luận
Khả năng sinh trưởng của Keo lai ở vùng Đông Nam Bộ
Số liệu điều tra trên 6 ô tiêu chuẩn tạm thời (bảng 1) cho thấy sau 5 năm tuổi (1988-2003), Keo lai có khả năng sinh trưởng khá nhanh cả về đường kính và chiều cao, đường kính trung bình đạt từ 11,9-12,8cm, chiều cao trung bình từ 15,7-16,9m, tăng trưởng đường kính bình quân (Δd) đạt từ 2,38-2,56cm/năm và chiều cao bình quân (Δh) đạt từ 3,14-3,38m/năm, tăng trưởng bình quân về trữ lượng cây
đứng (ΔM) đạt từ 27,2-36m3/ha/năm
Điều đáng chú ý rằng Keo lai trồng ở Sông Mây-Đồng Nai (Ô5 và Ô6) có các trị số trung bình cả
về đường kính lẫn chiều cao đều cao hơn khá rõ so với Keo lai trồng ở Bầu Bàng (Bình Dương) nhưng trữ lượng cây đứng của rừng lại thấp hơn, bởi vì số lượng cây 2 thân trong rừng trồng ở đó rất ít, bình quân chỉ
có 4-6 cây/ha, nhưng ở Bầu Bàng (Bình Dương) có từ 230 đến 250 cây/ha (từ Ô1-Ô4) Như vậy, cây 2 thân
có ý nghĩa khá lớn trong việc nâng cao năng suất rừng trồng nguyên liệu gỗ nhỏ
Bảng 1 Sinh trưởng Keo lai trên một số ô tiêu chuẩn
Trang 4Đặc điểm sinh trưởng của cây Keo lai
Ô tiêu chuẩn Ô 1 Ô 2 Ô 3 Ô 4 Ô 5 Ô 6
Đặc điểm sinh trưởng đường kính
Căn cứ vào số liệu giải tích của 18 cây tiêu chuẩn (bảng 2) có thể thiết lập được phương trình thực
nghiệm cho từng cây Sau khi kiểm tra sự thuần nhất của các hệ số hồi quy (bi) của các phương trình thực
nghiệm kết quả cho thấy χb
2 tính đều nhỏ hơn χ05
2
(hàm Gompezt: χb
2 tính = 20,93; χ05
2
= 27,59, hàm Schumacher χb tính = 13,59; χ052 = 27,59)
Bảng 2 Số liệu giải tích của 18 cây tiêu chuẩn
Đường kính theo tuổi OTC Thứ tự
cây t.c 1 2 3 4 5
1 2.6 4.8 7.2 9.8 12.1
2 3.3 5.5 8.3 10.2 12.0
Ô1
3 3.2 4.6 7.1 9.5 12.2
4 3.1 5.2 8.1 10.1 12.2
5 3.2 5.3 7.8 10.5 12.2
Ô2
6 2.7 4.8 7.2 9.5 12.1
7 3.2 5.5 8.1 10.2 12.2
8 2.5 4.5 7.1 9.5 12.2
Ô3
9 3.1 5.2 7.8 10.1 12.1
10 3.1 5.2 8.1 10.1 12.2
11 3.2 5.3 7.8 10.5 12.2
Ô4
12 3.3 5.5 8.1 10.2 12.1
13 3.0 5.3 8.1 11.3 12.9
14 3.2 5.5 8.3 10.8 12.8
Ô5
15 3.4 5.6 8.5 11.0 12.8
16 3.2 5.4 8.2 10.5 12.7
17 3.4 5.6 8.2 10.5 12.6
Ô6
18 3.1 5.2 8.1 10.1 12.6
Vì vậy, có thể gộp các phương trình này thành một phương trình chung với các hệ số hồi quy và
các tham số đã được tính toán ở bảng 3 dưới đây:
Bảng 3 Kết quả xác định các tham số hμm Gompezt, Schumacher
Gompezt 3.115 0.1956 41.30 0.995 4.16
Trang 5Schumacher 2.692 0.456 41.99 0.989 6.59
Biểu đồ 1 và 2 cho thấy cả 2 hàm Gompezt và hàm Schumacher đều có đường sinh trưởng lý thuyết và đường sinh trưởng thực nghiệm bám nhau khá sát Tuy nhiên, hàm Gompezt có đường sinh trưởng lý thuyết bám sát đường sinh trưởng thực nghiệm hơn hàm Schumakher Mặt khác, số liệu tính
toán ở bảng 3 còn cho thấy hàm Gompezt có sai số tương đối nhỏ (Δ%=4,16%) và hệ số tương quan (r = 0,995) lớn hơn hàm Schumacher (Δ% = 6,59%, r = 0,989) Vì thế, chọn Hàm Gompezt để mô phỏng quá
trình sinh trưởng về đường kính cây Keo lai phù hợp hơn Hàm Schumacher
Biểu đồ 1 Mô phỏng đặc điểm sinh trưởng
cây Keo lai theo hμm Gompezt
Biểu đồ 2: Mô phỏng đặc điểm sinh trưởng cây Keo lai theo hμm Schumacher
Sinh trưởng chiều cao
Dựa vào mối quan hệ giữa đường kính ngang ngực (d1,3) và chiều cao vút ngọn (hvn) có dạng phương trình tổng quát: hvn= bln(d1.3) + a có thể xác định được chiều cao vút ngọn theo tuổi bằng phương trình cụ thể: hvn= 9.4418 ln(d1,3) - 6.7803 với hệ số tương quan khá chặt (R = 0.8745 và ta, tb> t05)
Như vậy, từ phương trình này có thể xác định được quá trình sinh trưởng chiều cao theo tuổi thông qua quá trình sinh trưởng của đường kính đã được mô phỏng bằng hàm lý thuyết đã chọn trên đây Kết quả tính toán theo phương trình trên cho thấy chiều cao vút ngọn (Hvn) của Keo lai có thể đạt tới 22,8m khi lượng tăng trưởng bình quân về đường kính đạt cực đại (ΔD max) tại tuổi 8, lúc này lượng tăng trưởng bình quân về chiều cao (Δh) đạt 2,86m/năm
Dự đoán tuổi thành thục công nghệ theo hàm Gompezt và hàm Schumacher
Căn cứ vào các hàm lý thuyết đã chọn có thể tính toán được lượng tăng trưởng bình quân (Δd) và lượng tăng trưởng thường xuyên (Zd) về đường kính cũng như lượng tăng trưởng bình quân về tiết diện ngang (Δg) Số liệu tính toán ở bảng 4 và biểu đồ 3 cho thấy chọn hàm Gompezt để mô phỏng quá trình sinh trưởng đường kính của cây Keo lai thì lượng tăng trưởng thường xuyên về đường kính đạt giá trị cực
đại tại tuổi 6 (Zd max= 2,96cm) và lượng tăng trưởng bình quân đạt giá trị cực đại tại tuổi 8 (Δd max = 2,69cm)
Như vậy, theo hàm Gompezt thì rừng trồng Keo lai ở khu vực Đông Nam Bộ đạt tuổi thành thục
số lượng tại thời điểm từ 7-8 năm tuổi, khi đó đường kính ngang ngực (D1,3) đạt từ 18,7-21,53cm Nếu trồng rừng với mục đích kinh doanh gỗ nhỏ để cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến bột giấy và ván nhân tạo thì có thể khai thác vào thời điểm này là có lợi nhất Mặt khác, số liệu dự đoán ở bảng 4 và biểu đồ 5 còn cho thấy Keo lai có thể trồng rừng để kinh doanh gỗ lớn, đường kính ngang ngực có thể đạt
từ 38-39cm ở tuổi 20, nhưng tại thời điểm 14-15 năm tuổi đường kính ngang ngực đã có thể đạt tới 33-35cm và đó cũng là thời điểm lượng tăng trưởng về tiết diện ngang đạt giá trị cực đại (Δg max = 0,0064m2
) Vì thế, trồng rừng với mục đích kinh doanh gỗ lớn cũng nên khai thác vào thời điểm từ 14-15 năm tuổi là hợp lý nhất
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Dll
0 2 4 6 8 10 12 14
Dll
Trang 6Biểu đồ 5
Quá trình sinh trưởng đường kính Keo
lai theo tuổi mô phỏng theo hμm
Gompezt vμ Schumacher
0 10 20 30 40 50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Tuổi
Hàm Schmakher
Bảng 4 Dự đoán các giá trị sinh trưởng vμ tăng trưởng theo tuổi
Hàm Gompezt Hàm Schumacher Tuổi A D
(cm)
d (cm) g (m
2 ) Zd (cm) Tuổi A D
(cm)
d (cm) g (m
2 ) Zd (cm)
Biểu đồ 3 Sự biến thiên của Δd vμ Zd
theo hμm Gompezt
Biểu đồ 4 Sự biến thiên của Δd vμ Zd theo hμm Schumacher
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Tuổi
Δd, Zd
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Tuổi
Δd, Zd
Δ d Zd
Δ d
Zd
Trang 716 36.04 2.25 0.0064 1.046 16 19.63 1.23 0.0019 0.441
Mô phỏng quá trình sinh trưởng đường kính theo hàm Schumakher thì cả lượng tăng trưởng
thường xuyên (Zd) và lượng tăng trưởng bình quân (Δd) đều đạt giá trị cực đại rất sớm tại tuổi 2 với các
giá trị tương ứng là 2,95cm và 3,06cm (số liệu bảng 4 và biểu đồ 4) Hơn nữa, lượng tăng trưởng bình quân về tiết diện ngang cũng đạt giá trị cực đại khá sớm tại tuổi 8 (Δg max = 0,0021), khi đó đường kính ngang ngực mới chỉ đạt 14,8cm Nếu căn cứ vào lý thuyết mà tiến hành khai thác theo các mục tiêu kinh doanh khác nhau thì hoàn toàn không hợp lý và không phù hợp với thực tế Như vậy, một lần nữa khẳng
định sử dụng hàm Gompezt để mô phỏng quá trình sinh trưởng của cây Keo lai ở khu vực Đông Nam Bộ
là phù hợp
kết luận, tồn tại vμ kiến nghị
Kết luận
- Sau 5 năm trồng, Keo lai trồng ở khu vực Đông Nam Bộ có khả năng sinh trưởng khá nhánh, tăng trưởng bình quân về đường kính (Δd) đạt từ 2,38-2,52 cm/năm và về chiều cao (Δh) đạt từ 3,14-3,56 m/năm Trữ lượng cây đứng trung bình đạt từ 136-180 m3/ha, tăng trưởng bình quân đạt từ 27,2-36,0m3/ha/năm) Số lượng cây có 2 thân nhiều trên 1 ha có ý nghĩa khá lớn trong việc nâng cao năng suất rừng trồng nguyên liệu
- Dùng hàm Gompezt để mô phỏng quá trình sinh trưởng đường kính cây Keo lai phù hợp hơn hàm Schumacher với phương trình cụ thể là:
A e
e
Y = 41 3 3115 01956
- Keo lai trồng ở khu vực Đông Nam Bộ đạt tuổi thành thục số lượng ở giai đoạn từ tuổi 7 đến tuổi 8, đó là tuổi khai thác hợp lý cho mục đích kinh doanh gỗ nhỏ, tại thời điểm đó đường kính khai thác có thể đạt
được từ 18,7- 21,53cm Giai đoạn từ 14-15 năm tuổi Keo lai có lượng tăng trưởng bình quân về tiết diện ngang đạt cực đại và đường kính có thể đạt được từ 33-35cm, đó là tuổi thành thục về trữ lượng và là tuổi khai thác hợp lý cho mục đích kinh doanh gỗ lớn
Tồn tại và kiến nghị
- Do chưa có hiện trường trồng rừng Keo lai ở các tuổi cao hơn, nên việc thu thập số liệu cũng như việc giải tích cây tiêu chuẩn ở các cỡ tuổi lớn hơn cũng còn hạn chế
- Đề nghị tiếp tục theo dõi và nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng của cây Keo lai ở các cỡ tuổi cao hơn để
bổ sung thêm cơ sở khoa học cho kết quả nghiên cứu trên Nếu kinh doanh gỗ lớn trên cơ sở các hiện trường rừng đã có cần thiết phải nghiên cứu tỉa thưa ở các mức độ khác nhau
Tμi liệu tham khảo
Nguyễn Trọng Bình, 2003 Lập biểu cấp đất và biểu thể tích tạm thời rừng Keo lai trồng thuần loài, Tạp chí Nông nghiệp & PTNT, số 7/2003
Vũ Tiến Hinh, 2003 Giáo trình sản lượng rừng, Trường đại học Lâm nghiệp, 2003
Nguyễn Hải Tuất, 1982 Thống kê toán học trong lâm nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội-1982
Nguyễn Hải Tuất, Ngô Kim Khôi, 1996 Xử lý thống kê trên máy tính, kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong lâm nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội-1996
