Giáo trình sản lượng rừng part 7 potx

cho thấy, việc xác lập đường sinh trưởng cho các đại lượng đường kính, chiều cao và thể tích của cây bình quân theo đơn vị cấp đất là bước khởi đầu cho việc thiết lập mô hình sản lượng l

)Dt(4

10000TU

định NTU từ⎯Dt, Syxtov ,A.B.(Nguyễn Văn Thêm, 1995) đã tính toán số cây để lại nuôi d−ỡng theo công thức:

2)Dt(865,0

10000TU

Khi xây dựng các mô hình mật độ tối −u, các tác giả đều cho rằng, mật

độ chỉ phụ thuộc vào chiều cao bình quân lâm phần chứ không phụ thuộc vào tuổi (chiều cao bình quân phản ánh tuổi và cấp đất) Thế nh−ng, thực tế có thể không hoàn toàn nh− vậy Từ những kết quả nghiên cứu đối với một số loài cây trồng ở Đức, Wenk, G (1990) nhận thấy, các lâm phần cùng loài cây, mặc

dù có cùng chiều cao bình quân, nh−ng thuộc các cấp đất khác nhau thì mật

độ tối −u cũng khác nhau Trong đó, lâm phần thuộc cấp đất tốt mật độ tối −u nhỏ hơn lâm phần thuộc cấp đất xấu Điều đó cũng có nghĩa là, các lâm phần

có cùng chiều cao bình quân, lâm phần nào có tuổi cao hơn thì mật độ để lại nuôi d−ỡng cũng cao hơn Từ đó, tác giả đề nghị khi xác định NTU nên căn cứ vào cấp đất và tuổi

Với một số loài cây vùng nhiệt đới, Alder, D (1980) và một số tác giả khác lại nhận định là, chiều cao là chỉ tiêu tổng hợp phản ánh cấp đất và tuổi, vì vậy việc xác định mật độ tối −u chỉ cần dựa vào chiều cao bình quân là đủ

3.3.4.4 Mô hình mật độ tối ưu trên cơ sở suất tăng trưởng thể tích

Quan điểm chung khi xác định mật độ tối ưu là lượng lợi dụng luôn luôn nhỏ hơn lượng tăng trưởng lâm phần (lượng sinh ra) Có thể xuất phát

điểm của các phương pháp đã trình bày ở trên là không căn cứ trực tiếp vào tăng trưởng lâm phần, nhưng khi xác định cường độ tỉa thưa cũng nên dựa vào chỉ tiêu này để đánh giá cường độ tỉa thưa có phù hợp hay không

Theo quan điểm đó, trước tiên cần biết tăng trưởng trữ lượng lâm phần ở mỗi định kỳ tỉa thưa là bao nhiêu Tăng trưởng này ngoài phụ thuộc vào tuổi,

điều kiện lập địa và độ dài của định kỳ còn phụ thuộc vào trữ lượng hiện tại của lâm phần Vì thế, người ta dựa vào chỉ tiêu có tính ổn định hơn (ít phụ thuộc vào vốn rừng), đó là suất tăng trưởng thể tích

100)

nA(V

)A(

V)nA(

V

+

ư+

ở công thức (3.49), V(A+n) và V(A) là thể tích cây bình quân lâm phần ở tuổi A+n và tuổi A Khi n = 1, hiệu của 2 thể tích này là tăng trưởng thường xuyên hàng năm về thể tích, còn khi n = 2,3, 10 năm, thì hiệu số đó là tăng trưởng định kỳ về thể tích

Sự biến đổi theo tổi của PV thể hiện rõ quy luật, đó là đường cong giảm liên tục Quy luật này đã được Wenk, G (1990) mô tả bằng phương trình:

C e 1 t 2 C e 1 t 1 C

e 100

tce100PV

%Mc

−+

3.3.4.5 Xác định mật độ tối −u từ độ đầy

Cho đến nay, các nhà lâm nghiệp vẫn coi độ đầy là chỉ tiêu tổng hợp phản ánh mức độ đậm đặc của các cây trong lâm phần, vì thế thực chất nó cũng là chỉ tiêu phản ánh gián tiếp mật độ lâm phần

Từ đó nhận thấy, độ đầy là một trong những chỉ tiêu phản ánh mức độ lợi dụng không gian dinh d−ỡng của các cây trong lâm phần Với từng loài

cây, trên cùng điều kiện lập địa và cùng cấp tuổi, người ta tìm ra những lâm phần có tiết diện ngang cao nhất làm cơ sở xác định độ đầy cho các lâm phần khác có điều kiện tương tự

Khi xác định cường độ tỉa thưa cho loài Bạch đàn chanh và Bạch đàn Liễu ở Lôi Châu - Trung Quốc, Nhưng Thuật Hùng (1989) đã căn cứ vào độ

đầy Tác giả cho rằng, với các loài cây này, chỉ nên tỉa thưa những lâm phần

có độ đầy P>0,7 và tỉa thưa đến khi độ đầy còn lại bằng 0,7

Nếu gọi P là độ đầy hiện tại của lâm phần nào đó, cường độ tỉa thưa theo tiết diện được xác định theo công thức:

3.4 Mô hình sinh trưởng cây bình quân

Cây bình quân lâm phần là chỉ tiêu không thể thiếu khi thiết lập mô hình sản lượng lâm phần hay lập biểu sản lượng cho mỗi loài cây Cùng với trữ lượng, kích thước cây bình quân phản ánh chất lượng lâm phần Từ kích thước cây bình quân tại từng thời điểm, suy ra các chỉ tiêu sản lượng cơ bản như tổng tiết diện ngang và trữ lượng Ngoài ra, qua kích thước cây bình quân,

ước lượng phần trăm trữ lượng cho từng loại gỗ sản phẩm của lâm phần Từ đó

cho thấy, việc xác lập đường sinh trưởng cho các đại lượng đường kính, chiều cao và thể tích của cây bình quân theo đơn vị cấp đất là bước khởi đầu cho việc thiết lập mô hình sản lượng lâm phần

Cây bình quân lâm phần có thể là cây bình quân về đường kính, cây bình quân về chiều cao hay cây bình quân về thể tích Đối với những nghiên cứu về tăng trưởng và sản lượng, cây bình quân lâm phần phải là cây bình quân về thể tích Sở dĩ như vậy vì, thông qua thể tích cây bình quân và mật độ, suy ra trữ lượng lâm phần (chỉ tiêu sản lượng cơ bản nhất của lâm phần) và ngược lại, từ trữ lượng và mật độ, suy ra thể tích cây bình quân

Như vậy, cây bình quân lâm phần là cây có thể tích bình quân, mà đôi khi người ta còn gọi là cây bình quân về thể tích Từ thể tích cây bình quân, suy ra đường kính và chiều cao tương ứng Đường kính và chiều cao này phải thỏa mãn điều kiện: Khi thay chúng vào phương trình thể tích hay công thức

có tiết diện bình quân và được ký hiệu là Hg Vũ Tiến Hinh (1995), Nguyễn Thị Bảo Lâm (1996), khi nghiên cứu lựa chọn cây tiêu chuẩn bình quân lâm phần Thông đuôi ngựa đã kết luận, có thể dùng cây bình quân theo tiết diện

ngang (cây có D = Dg, H = Hg) thay cho cây bình quân về thể tích Trong phần lớn các biểu sản lượng lập cho các loài cây trồng ở châu Âu, các tác giả

đều lấy Dg và Hg làm chỉ tiêu biểu thị đường kính và chiều cao bình quân lâm phần (Biểu sản lượng của Schwappach, A (1923), Wenk, G (1979), Wiedemann, E (1949), Vanselow, K (1951))

Alder, D (1980) cũng sử dụng Dg, Hg để xác định thể tích bình quân lâm phần thông qua phương trình thể tích Vũ Tiến Hinh, Phạm Ngọc Giao (1997) cho thấy, với đối tượng rừng trồng có chu kỳ kinh doanh không dài (phạm vi phân bố đường kính không lớn) ở nước ta, có thể sử dụng Dg, Hg làm kích thước cây bình quân lâm phần

Từ đặc điểm sinh trưởng lâm phần được giới thiệu ở chương 1 cho thấy: Những lâm phần trong chu kỳ kinh doanh không tiến hành tỉa thưa, các

đường sinh trưởng đường kính, chiều cao và thể tích của cây bình quân là những đường cong liên tục (hình 1.3)

Những lâm phần trong chu kỳ kinh doanh có tiến hành tỉa thưa một số lần, đường sinh trưởng (D, H, V) của cây bình quân không phải là đường cong liền nét, mà là những đường gẫy khúc (hình 3.12)

Hình 3.12 Đường sinh trưởng cây bình quân lâm phần Sa mộc

cấp đất I có tỉa thưa một số lần (Vũ Tiến Hinh, 2000) Với những lâm phần này, sau mỗi lần tỉa thưa (tỉa thưa tầng dưới), kích thước cây bình quân lại tăng lên một lượng đáng kể ( bộ phận nuôi dưỡng) Chẳng hạn theo nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Lung (1999), sau mỗi lần tỉa

V (m 3

)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22A (tuổi)

Hg (m)

0 5 10 15 20 25

thưa, chiều cao của các lâm phần Thông ba lá tăng lên từ 1 đến 1,5m Khi chiều cao bình quân tăng lên như vậy, thì đường kính bình quân và thể tích bình quân cũng tăng một lượng không nhỏ

Với các loài cây như Sa mộc, Thông đuôi ngựa, Mỡ (Vũ Tiến Hinh, 2000), sau mỗi lần tỉa thưa, chiều cao tăng lên từ 0,5 đến 0,8m và đường kính tăng lên từ 0,7cm (lần tỉa thưa cuối cùng) đến 1cm (lần tỉa thưa đầu tiên) Thể tích bình quân của bộ phận nuôi dưỡng sẽ tăng lên từ 10% (lần tỉa thưa cuối cùng) đến xấp xỉ 30% (lần tỉa thưa đầu) so với bộ phận lâm phần trước tỉa thưa

Từ những thực nghiệm vừa nêu trên cho thấy, với mỗi đối tượng, cần có phương pháp riêng để thiết lập đường sinh trưởng D, H, V cho cây bình quân 3.4.1 Mô hình sinh trưởng cây bình quân lâm phần không tỉa thưa

Từ các phương pháp phân chia đường cong cấp đất được đề cập ở chương 2, có thể nhận thấy một số phương pháp đã được đề xuất và vận dụng

để xác lập các đường sinh trưởng D, H, V cây bình quân:

1) Sử dụng phương pháp tham số a chung, b thay đổi theo cấp đất (khi phương trình sinh trưởng chuyển về dạng đường thẳng)

2) Sử dụng phương pháp tham số b chung, a thay đổi theo cấp đất (khi phương trình sinh trưởng chuyển về dạng đường thẳng)

3) Phương pháp Affill

4) Xác lập các phương trình sinh trưởng độc lập theo đơn vị cấp đất 5) Xác lập phương trình sinh trưởng theo đơn vị cấp đất trên cơ sở hai cặp giá trị Y/A

6) Xác lập các đường sinh trưởng theo đơn vị cấp đất dựa vào phương trình suất tăng trưởng PY và giá trị Y cho trước tại tuổi cơ sở A0

Mỗi phương pháp đều có ưu điểm, hạn chế và điều kiện vận dụng riêng Nguyên tắc chung của các đường sinh trưởng lý thuyết được xác lập cho mỗi

loài cây là, xuất phát từ gốc toạ độ, độ dốc tăng dần từ cấp đất xấu đến cấp đất tốt và đi qua một điểm cho trước tại tuổi cơ sở A0 Đây là điều kiện đảm bảo cho các đường sinh trưởng không cắt nhau và đại diện cho từng cấp đất Nếu

đáp ứng các điều kiện này, các đường sinh trưởng sẽ đạt điểm uốn ở các thời

điểm khác nhau, với giá trị tương ứng khác nhau Cấp đất càng tốt, điểm uốn của đường sinh trưởng đến càng sớm và đạt giá trị càng cao

Căn cứ vào đặc điểm sinh trưởng của mỗi loài cây theo đơn vị cấp đất như đã đề cập ở trên, có thể nhận thấy, phương pháp 1 có ưu điểm là, do giá trị của tham số b khác nhau, nên các đường sinh trưởng có độ dốc tăng dần từ cấp

đất xấu đến cấp đất tốt và đi qua điểm cho trước tại tuổi cơ sở Hạn chế của phương pháp này là tham số a chung, dẫn đến tham số m không thay đổi theo cấp đất (m = Ymax) Điều đó có nghĩa là, từ tuổi nào đó trở đi, các đường sinh trưởng sẽ cùng tiệm cận đường thẳng Y= Ymax

Qua xem xét các đường sinh trưởng được xác lập theo phương pháp này

ở biểu sinh trưởng và sản phẩm rừng Keo tai tượng của Khúc Đình Thành (2003) cho thấy, từ tuổi cơ sở A0, khoảng cách giữa các đường sinh trưởng tăng dần theo tuổi và đến thời điểm nhất định, thì bắt đầu giảm khi tuổi tăng lên Từ đó nhận thấy, phương pháp này có thể được vận dụng để xác lập các

đường sinh trưởng bình quân cho mỗi cấp đất từ phương trình bình quân chung,nhưng cần chú ý:

- Tuổi cơ sở chọn càng cao càng tốt, để sao cho khoảng cách giữa các

đường sinh trưởng đạt tối đa sau tuổi khai thác chính

- Phương trình bình quân chung nên lập theo phương pháp hồi quy phân nhóm để đường bình quân đại diện cho đối tượng nghiên cứu, mà không nên xác lập từ đường sinh trưởng thực nghiệm bình quân

Phương pháp thứ hai và thứ ba tạo ra các đường sinh trưởng có độ dốc như nhau, dẫn đến tốc độ sinh trưởng đạt tối đa ở cùng thời điểm Từ đó, chúng không đại diện cho quy luật sinh trưởng của mỗi loài cây theo đơn vị cấp đất

Khi các đường sinh trưởng được xác lập độc lập theo đơn vị cấp đất,

thường xẩy ra hiện tượng: Khoảng cách giữa các đường sinh trưởng ở từng

tuổi không đều nhau, có chỗ quá hẹp, có chỗ quá lớn và có thể dẫn đến trường

hợp các đường sinh trưởng cắt nhau Số liệu về sinh trưởng chiều cao của các

lâm phần Sa mộc, Thông đuôi ngựa và Mỡ dưới đây là ví dụ minh hoạ (mỗi

loài cây được giải tích từ 80 ô tiêu chuẩn trở lên và mỗi cấp đất có không dưới

20 ô tiêu chuẩn) Các đường sinh trưởng được minh hoạ ở hình 3.13 :

Hình 3.13 Sinh trưởng chiều cao theo đơn vị cấp đất của các lâm phần

Sa mộc, Thông đuôi ngựa và Mỡ (Vũ Tiến Hinh, 2000) Khi phân chia cấp đất, người ta thường căn cứ vào phạm vi biến động

chiều cao tại tuổi cơ sở A0, phân thành các khoảng cách có cự ly như nhau,

mỗi khoảng tương ứng với một cấp đất, tiếp theo chọn điểm giữa mỗi khoảng

làm chỉ số cấp đất Căn cứ vào cấp đất sơ bộ được phân chia, xác định cấp đất

cho lâm phần nghiên cứu, sau cùng là sắp xếp và chỉnh lý số liệu theo đơn vị

cấp đất Với cách làm này, nếu các đường sinh trưởng chiều cao bình quân đại

diện tốt cho các cấp đất, chúng phải gần như đi qua giá trị chiều cao cho trước

tại tuổi cơ sở (chỉ số cấp đất) Sự sai khác này càng nhỏ, mức độ đại diện của

các đường sinh trưởng càng cao Tương tự như vậy, cự ly giữa các đường sinh

trưởng ở các tuổi khác cũng phải tương đối ổn định Đây chính là một trong

những căn cứ để đánh giá các đường sinh trưởng lập ra có đại diện tốt cho quy

luật sinh trưởng chiều cao của các lâm phần thuộc cùng cấp đất hay không

Từ các phương trình sinh trưởng chiều cao, xác định chiều cao lý thuyết

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 A (tuổi)

H g (m)

I

III II Thông đuôi ngựa

Sa mộc

IV

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 A (tuổi)

H g (m)

I III II Mỡ

IV

tại tuổi A0 Mức độ phù hợp của các giá trị lý thuyết này với chỉ số cấp đất

được tổng hợp ở biểu dưới đây:

Biểu 3.5 Tổng hợp số liệu về chiều cao tại tuổi cơ sở A 0

của các loài cây Sa mộc, Thông đuôi ngựa, Mỡ

ΔH(m) Cự ly cho

trước (m)

Cự ly tính (m)

3,2 2,4 2,2

1,9 1,3

2,6 1,8 1,7

Từ số liệu ở biểu 3.5 nhận thấy, sự sai khác giữa giá trị chiều cao lý thuyết với giá trị cho trước tại tuổi A0 nhỏ nhất là 0,1m, lớn nhất là 2,2m Với

cự ly giữa các cấp đất tại A0 là 2m, khi sai lệch này lớn hơn 1m, thì đường sinh trưởng của cấp đất này sẽ nằm vào phạm vi của cấp đất khác Như vậy, trong số 11 trường hợp, có 2 trường hợp đường sinh trưởng lý thuyết vượt ra cấp đất khác, 4 trường hợp sai lệch từ 0,5m trở lên, 5 trường hợp có sai lệch nhỏ hơn 0,5m Qua đó nhận thấy, mức độ đại diện của các đường sinh trưởng

lý thuyết chưa cao

Ngoài ra, khi các đường sinh trưởng thể tích bình quân của mỗi cấp đất

được mô tả độc lập bằng hàm sinh trưởng nào đó, thường dẫn đến trường hợp , các đường sinh trưởng này không phù hợp với các đường sinh trưởng thể tích

được xác định thông qua sinh trưởng đường kính và đường sinh trưởng chiều cao kết hợp với phương trình thể tích (hình 3.14)

Hình 3.14 Sự phù hợp giữa đường sinh trưởng thể tích xác định độc lập (V1) với đường sinh trưởng thể tích xác định thông qua sinh trưởng đường kính và

sinh trưởng chiều cao(V2)

Từ hình 3.14 nhận thấy, các đường sinh trưởng thể tích V1 và V2 không phù hợp với nhau Với loài Sa mộc, ở tuổi nhỏ đường sinh trưởng V2 thấp hơn

đường V1, sau đó đường sinh trưởng V2 cao hơn đường sinh trưởng V1 Với loài Mỡ, ở tuổi nhỏ hơn 25, đường sinh trưởng V1 cao hơn đường sinh trưởng V2

Như đã biết, giữa V với D và H có mối quan hệ mật thiết, vì thế khi hai

đường sinh trưởng này không phù hợp với nhau, nên chọn đường V2 làm

đường sinh trưởng thể tích đại diện cho cấp đất

Thông thường, để tăng tính đại diện cho các đường sinh trưởng xác lập theo phương pháp này, các ô mẫu bố trí ngoài thực địa phải đại diện cho các lâm phần thuộc từng cấp đất Điều kiện này rất khó thực hiện, vì với mỗi cấp

đất, chiều cao của các lâm phần biến động tương đối lớn (tại tuổi cơ sở A0, cự

ly chiều cao giữa các cấp đất từ 2m đến 5m ) Nếu các ô mẫu tập trung ở giới hạn trên, đường sinh trưởng được xác định lại gần với đường sinh trưởng của cấp đấp trên và ngược lại, đường sinh trưởng lại gần với đường sinh trưởng của cấp đất dưới Từ đó nhận thấy, muốn xác lập các đường sinh trưởng theo

phương pháp này, cần thiết phải khảo sát với mỗi cấp đất một số lượng lớn ô mẫu Trên mỗi ô mẫu, xác định cặp giá trị chiều cao và tuổi của lâm phần hiện tại Tiếp theo, chọn các ô mẫu có chiều cao trải đều từ giới hạn dưới đến giới hạn trên của mỗi cấp đất Sau đó ra thực địa giải tích cây tiêu chuẩn của các ô mẫu này

Xác lập các phương trình sinh trưởng cho từng cấp đất dựa trên 2 cặp giá trị Y/A ở 2 thời điểm khác nhau như đã trình bày ở mục 2.3.2.4, có ưu

điểm là đơn giản Trong 2 cặp giá trị Y/A, một cặp được xác định tại tuổi cơ

sở A0 Cặp giá trị này (Y0/A0) được chọn có căn cứ thực tiễn và đại diện cho từng cấp đất Cặp giá trị Y/A còn lại được chọn ở tuổi thấp hơn (ký hiệu là

Y1/A1) Với mỗi cấp đất, Y1 thay đổi, thời điểm để đường sinh trưởng đạt điểm uốn cũng thay đổi và giá trị của Y tại đó cũng khác nhau Giá trị Y1 chọn càng lớn, đường sinh trưởng đạt điểm uốn càng sớm và giá trị Y tại đó cũng càng lớn Các đường này cắt nhau tại tuổi A0 Sau tuổi A0, vị trí cao thấp của các đường thay đổi theo chiều ngược lại Kết quả xác lập phương trình sinh trưởng từ 2 cặp giá trị H/A của các lâm phần Sa mộc thuộc cấp đất I dưới đây

là ví dụ minh hoạ

Theo kết quả nghiên cứu lập biểu cấp đất cho các lâm phần Sa mộc của

Vũ Tiến Hinh (2000), với cấp đất I, tuổi cơ sở được xác định bằng 15 và chiều cao tương ứng bằng 15m Phương trình Schumacher được chọn để mô tả sinh trưởng chiều cao với tham số c= 0,3 Trong ví dụ này, tuổi A1 được chọn bằng

5, chiều cao tương ứng chọn thử nghiệm từ 2,5m đến 5,5m với cự ly 0,5m Từ kết quả tính toán, xác định tuổi các đường sinh trưởng đạt điểm uốn như sau:

Giá trị chiều cao tương ứng với các điểm uốn trên giảm dần, từ 1,383m (A=19) đến 1,270m (A=3) Quy luật biến đổi của các đường cong sinh trưởng tương ứng với các giá trị chiều cao khác nhau tại tuổi A1 được minh hoạ ở hình 3.15