Giáo trình sản lượng rừng part 6 pptx

Chẳng hạn, với các lâm phần Quế, biểu được lập theo khối lượng vỏ khô và khối lượng tinh dầu vỏ, với rừng Luồng, người ta sẽ lập biểu sinh khối… Cách sử dụng biểu sản lượng: Với mỗi loài

Biểu 3.1 Biểu sản lượng gỗ bột giấy (m 3 /ha) loài Eucalyptus deglupta ở Philippin (Vanclay, J.K - 1999)

Chỉ số cấp đất Tuổi

Quy luật biến đổi theo tuổi của trữ lượng được minh hoạ ở hình 3.3

Hình 3.3 Sinh trưởng trữ lượng loài Eucalyptus deglupta

Thông thường, các biểu sản lượng đề cập đến các chỉ tiêu cơ bản như: mật độ (N), chiều cao (Hg), đường kính bình quân (Dg), tổng tiết diện ngang

0 100 200 300 400 500 600 700

(G), trữ lượng và tăng trưởng bình quân chung về trữ lượng (ΔM), ngoài ra có thể đề cập đến suất tăng trưởng về trữ lượng (PM) Với các lâm phần không tiến hành tỉa thưa, thì số cột của biểu sản lượng tương ứng với số chỉ tiêu sản lượng mà người kinh doanh quan tâm đến (xem biểu 3.2)

Biểu 3.2 Biểu sản lượng lâm phần Keo lá tràm cấp đất III ở Đăk Lăk

(Nguyễn Văn Xuân, 1997)

(cây)

H0(m)

Hg (m)

Dg (cm)

V (m3)

M (m3/ha)

ZM (m3/ha)

ΔM (m3/ha)

- Bộ phận tổng hợp

- Bộ phận tỉa thưa

- Bộ phận nuôi dưỡng

Bộ phận tổng hợp gồm các chỉ tiêu: N, Hg, Dg, G, M, ZM, M0 (tổng trữ lượng hiện tại và trữ lượng đã tỉa thưa) và ΔM Bộ phận tỉa thưa và bộ phận nuôi dưỡng thường đề cập đến các chỉ tiêu: N, Dg, G, M (biểu 3.3)

Biểu 3.3 Biểu sản l−ợng lâm phần Sa mộc cấp đất I

(Vũ Tiến Hinh, 2000)

Thông thường, chỉ tiêu tổng hợp nhất trong các biểu sản lượng là trữ lượng và các loại tăng trưởng của nó Tuy nhiên, trên thực tế, tuỳ theo mục

đích kinh doanh mà chỉ tiêu tổng hợp trong biểu sẽ khác nhau Chẳng hạn, với các lâm phần Quế, biểu được lập theo khối lượng vỏ khô và khối lượng tinh dầu vỏ, với rừng Luồng, người ta sẽ lập biểu sinh khối…

Cách sử dụng biểu sản lượng:

Với mỗi loài cây trồng, biểu sản lượng được lập theo đơn vị cấp đất, vì vậy, khi xác định các chỉ tiêu nào đó cho lâm phần ngoài thực tế, trước tiên cần xác định cấp đất (xem mục 2.3.2.2) Từ cấp đất đã xác định, chọn biểu sử dụng Sau đó, căn cứ vào tuổi lâm phần và cột tuổi trong biểu, dóng hàng ngang tra giá trị của chỉ tiêu sản lượng cần tìm Như vậy, thông qua biểu không những xác định được các chỉ tiêu sản lượng cần thiết, mà còn xác định

được thời điểm và cường độ tỉa thưa lâm phần, nghĩa là xác định biện pháp tác

động trong chu kỳ kinh doanh Vì thế, biểu sản lượng ngoài ý nghĩa dự đoán sinh trưởng ra, còn có tác dụng như một cuốn cẩm nang hướng dẫn kỹ thuật kinh doanh cho mỗi loài cây trồng theo đơn vị cấp đất

3.3 Mô hình mật độ lâm phần

Mô hình mật độ là mô hình phản ánh trực tiếp hoặc gián tiếp quy luật biến đổi theo tuổi của mật độ lâm phần, là cơ sở để thiết lập một số mô hình lâm phần khác có liên quan như: mô hình đường kính bình quân, mô hình tổng tiết diện ngang và mô hình trữ lượng Tuỳ theo sự phụ thuộc của mật độ vào từng nhân tố điều tra lâm phần mà phân thành các loại mô hình khác nhau 3.3.1 Sự biến đổi của mật độ theo tuổi lâm phần

3.3.1.1 Trước lần tỉa thưa thứ nhất

Từ khi trồng rừng đến lần tỉa thưa thứ nhất, với các loài cây vùng nhiệt

đới, thời gian này thường từ 5 đến 7 năm, tuỳ theo loài cây và điều kiện lập địa (với mật độ vừa phải) và từ 20 đến 30 năm với các loài cây vùng ôn đới Sự

thải tự nhiên phụ thuộc vào mật độ khi trồng Số liệu ở các ô nghiên cứu định

vị của loài Fichte và Kiefer dưới đây là ví dụ minh hoạ (Wenk, G 1990):

Khoảng cách cây (m) Loài

0,83 1,87 3,35 5,95 Fichte 45% 30% 15% 7% Kiefer 50% 35% 20% 15%

Số liệu trên được thu thập từ những lâm phần có chiều cao ưu thế xấp xỉ 10m Đối với những loài cây trồng ở Việt Nam, tỷ lệ cây chết trước lần tỉa thưa thứ nhất chưa có công trình nào công bố chính thức, nhưng với mật độ trồng không cao, thời điểm tỉa thưa lần đầu đến sớm, vì thế để đơn giản cho việc thiết lập các mô hình sản lượng, trong đó có mô hình mật độ, có thể coi trong giai đoạn này mật độ lâm phần không đổi Carvalho (Wenk, G 1990) đã mô tả sự phụ thuộc của tỷ lệ cây bị đào thải tự nhiên với mật độ trồng rừng và chiều cao lâm phần theo phương trình cụ thể dưới đây:

P = -44,175 + 30,970logN0 + 69,288logHg (3.5) 3.3.1.2 Sau lần tỉa thưa thứ nhất

Mật độ ban đầu được đề cập là mật độ tại thời điểm các lâm phần bắt

đầu khép tán (ký hiệu là N0, tương ứng với thời điểm t0) Từ thời điểm này trở

đi, lâm phần xuất hiện hiện tượng tỉa thưa tự nhiên Từ đó mật độ lâm phần sẽ giảm dần theo thời gian và tại thời điểm t nào đó (sau thời điểm t0) mật độ sẽ phụ thuộc vào khoảng cách thời gian từ t0 đến t Chilmi (Wenk, G.1990) đã mô tả sự phụ thuộc này theo dạng phương trình (3.6)

)tt(e)EN

N(EN

ưα

ư

Trong đó, NE là mật độ lâm phần lúc kết thúc tỉa thưa tự nhiên Cujenkov (Wenk, G.1990) mô tả quan hệ giữa Nt với N0 và thời gian t theo phương trình (3.7):

N = N0e-Ct' (3.7) Tham số c được xác định gần đúng bằng phương trình:

Thay Nt = N0 tương ứng với thời điểm t' = 0 và tích phân (3.9), có:

'bteN)'bte1(Nt

N

0 E

ư+

t = ư

Từ thực nghiệm, Halaj (Wenk, G.1990) thiết lập phương trình dưới đây cho lâm phần Eichen thuần loài:

3.3.2 Mô hình biến đổi của mật độ theo chiều cao lâm phần

Diskovski cho rằng sự giảm của mật độ tỷ lệ với chiều cao lâm phần (Wenk, G 1990), từ đó có phương trình vi phân:

bNdHg

Nếu tỉa thưa diễn ra vào thời điểm lâm phần khép tán, thì N = N0, Hg =

Hg0, từ đó lấy tích phân (3.12), được:

)HgHg(beN

ở phương trình (3.13), N0 và Hg0 là số cây và chiều cao tại thời điểm lâm phần khép tán

Cũng trên cơ sở mối quan hệ mật độ với chiều cao, Thomasius (Wenk, G.1990) đề xuất mô hình:

LogHg

CtKeLogN

ư

3.3.3 Mô hình biến đổi của mật độ theo đường kính bình quân lâm phần

Mật độ biến đổi theo tuổi và điều kiện lập địa Hai nhân tố này được phản ánh tổng hợp qua kích thước của cây bình quân Từ đó, một số tác giả xác lập quan hệ giữa mật độ với chiều cao như đã đề cập ở trên, số khác lại xác lập quan hệ với đường kính bình quân

Giữa mật độ với đường kính bình quân luôn tồn tại mối quan hệ mật thiết và thường được biểu thị dưới dạng tổng quát:

Theo Reineke (Wenk, G.1990) tham số b luôn âm, không phụ thuộc vào loài cây cũng như điều kiện lập địa và xấp xỉ bằng -1,605 Có thể minh họa cho nhận xét của Reineke bằng kết quả thực nghiệm với một số loài cây ở Slovakia của Smelko (Wenk, G.1990) dưới đây:

Fichte: N = 1348.Dg-1,532 Kiefer: N = 2195.Dg-1,762

Eiche: N = 1062.Dg-1,568

Tanne: N = 1449.Dg-1,521 Buche: N = 2664.Dg-1,799 Hainbuche: N = 2377.Dg-1,868

3.3.4 Mô hình mật độ tối ưu

3.3.4.1 Khái niệm mật độ tối ưu

Trước khi xem xét khái niệm mật độ tối ưu, cần đề cập đến khái niệm mật độ tối đa Khái niệm này được Reineke đề xướng và sau đó đã được ứng dụng rộng rãi (Wenk, G 1990)

Qua nghiên cứu sản lượng ở những lâm phần thuần loài tự nhiên không

bị tác động, tác giả đã nhận xét: Hai lâm phần có cùng mật độ khi chúng có cùng đường kính bình quân (không phụ thuộc vào tuổi và cấp đất) Từ đó ông

đề nghị dùng chỉ số mật độ SDI (stand density index) để xác định mật độ lâm phần

Reineke xác lập tỷ số giữa mật độ tối đa cho đường kính bình quân bất

kỳ với mật độ tối đa ứng với đường kính bình quân Dg=25cm Cả hai mật độ này đều được xác định bằng phương trình (3.15) Với giả thuyết tham số a bằng nhau và tham số b bằng -1,6, chỉ số mật độ được xác định theo:

6,125

Dgb

25.a

bDg.a)25max(

N

)Dgmax(

NSDI

N

6,1Dg

25)Dgmax(

Công thức (3.16) được sử dụng để tính mật độ tối đa cho các lâm phần

có đường kính bình quân khác nhau

Theo Wenk, G (1990), từ những năm hai mươi của thế kỷ 19, người ta

đã nhận thấy, để đạt được tăng trưởng trữ lượng (m3/ha/năm) tối đa, cần phải

có mật độ tối ưu

Zamminer đã nhận xét: Tới một chừng mực nào đó, cây mọc càng thưa, tăng trưởng riêng của từng cây càng lớn, nhưng quy ra trên đơn vị diện tích,

thì tăng trưởng chung lại giảm đi Vì thế, với mỗi trạng thái rừng, cần xác định giới hạn mật độ giữ lại để lâm phần đạt tăng trưởng lớn nhất (Wenk, G 1990) Như vậy, muốn cho lâm phần có năng suất cao, thì mật độ ở mỗi định

kỳ sinh trưởng phải được xác định sao cho hợp lý Mật độ này thường được gọi là mật độ tối ưu và phụ thuộc vào yêu cầu diện tích dinh dưỡng của các cây trong lâm phần Như đã biết, diện tích dinh dưỡng biến đổi theo thời gian,

từ đó, mật độ tối ưu cũng luôn biến đổi theo tuổi lâm phần

Về lý thuyết, tồn tại khái niệm mật độ tối ưu, nhưng thực tiễn thì khó xác định giá trị cụ thể cho loại mật độ này Nhiều nghiên cứu về sản lượng cho thấy, trong một phạm vi mật độ khá rộng, tăng trưởng lâm phần gần như bằng nhau (quan hệ ZM/N không thể hiện rõ đỉnh) Vì lẽ đó, mật độ tối ưu chỉ xác định thông qua mô hình và việc chứng minh bằng thực nghiệm còn là vấn

đề khó khăn

Nhà Lâm nghiệp luôn quan tâm đến việc điều tiết mật độ ở mỗi định kỳ sao cho lâm phần đạt năng suất cao nhất tại thời điểm cuối cùng của chu kỳ kinh doanh Năng suất này được phản ánh bằng tăng trưởng bình quân chung:

A

McA

MA

MM

=

=Δ

Trong đó: ΔM: Tăng trưởng bình quân chung về trữ lượng

phải đạt giá trị cao nhất Trong trường hợp này, mật độ lâm phần ở mỗi định

kỳ được coi là mật độ tối ưu

Như vậy, mật độ tối ưu của một định kỳ sinh trưởng nào đó (thời gian giữa 2 lần tỉa thưa liên tiếp) được quan niệm là mật độ tại đó tăng trưởng trữ lượng của lâm phần đạt giá trị cao nhất

Khái niệm mật độ tối ưu này chỉ đúng cho những trường hợp mà mục

đích kinh doanh là tạo ra nguyên liệu gỗ, năng suất lâm phần càng cao càng tốt Khi lâm phần được kinh doanh với mục đích là cung cấp cho thị trường những sản phẩm về gỗ nào đó như: gỗ lớn dùng cho xây dựng, gỗ trụ mỏ… thì mật độ tối ưu tại từng định kỳ sinh trưởng phải là mật độ sao cho tăng trưởng

về trữ lượng của sản phẩm chính là cao nhất Cứ như vậy, sẽ có những khái niệm khác nhau về mật độ tối ưu, như mật độ tối ưu về tài chính, mật độ tối ưu

về môi trường sinh thái… Mật độ tối ưu được đề cập ở những mô hình dưới

đây là mật độ được hiểu với khái niệm thứ nhất

Với khái niệm về mật độ tối ưu như vậy, mô hình mật độ lâm phần của mỗi loài cây cần được thiết lập trên cơ sở số liệu của các ô nghiên cứu cố định hoặc bán cố định có tăng trưởng trữ lượng ở mỗi định kỳ là cao nhất

3.3.4.2 Mô hình mật độ tối ưu trên cơ sở diện tích dinh dưỡng tối ưu

ở mỗi giai đoạn phát triển, sinh trưởng của cây rừng phụ thuộc vào diện tích dinh dưỡng, vì vậy, giữa tăng trưởng của cây với diện tích dinh dưỡng có quan hệ mật thiết

Diện tích dinh dưỡng của cây đơn lẻ được xác định trên mặt đất là diện tích hình đa giác, mà số cạnh của nó phụ thuộc vào số cây có ảnh hưởng ở xung quanh Tương tự như vậy, khối hình học có đáy là diện tích dinh dưỡng, chiều cao bằng chiều cao của cây được gọi là không gian dinh dưỡng Hình 3.4 minh hoạ cho các khái niệm này

Hình 3.4: Hình ảnh minh hoạ diện tích dinh dưỡng, hình chiếu tán và không gian dinh dưỡng (Wenk, G 1990)

Thomasius (1978) đã dựa vào quan hệ giữa tăng trưởng thể tích của cây (hoặc tăng trưởng tiết diện ngang) với diện tích dinh dưỡng để xác định mật

độ tối ưu cho lâm phần ở mỗi định kỳ sinh trưởng Quan hệ này được tác giả mô tả bằng phương trình toán học:

ZV = zvmax[1-e-c(a-ao)] (3.17)

a thì, mặc dù a tăng, nhưng zv tăng rất chậm và dần dần tiệm cận tới giá trị

zvmax (hình 3.5) Điều này có ý nghĩa thực tiễn là, không nên để mật độ lâm phần quá thấp, vì với mật độ này tăng trưởng zv của từng cây không phụ thuộc vào diện tích dinh dưỡng

Hình 3.5: Quan hệ Zg/a và ZV/a của lâm phần Fichte

(Vũ Tiến Hinh, 1982)

Thay N = 104/a, tăng trưởng trữ lượng của lâm phần được xác định theo phương trình:

410ha/

Đường cong biểu diễn phương trình (3.18) là đường cong có đỉnh Lúc

đầu a tăng, ZM tăng theo và đạt cực đại, đến một lúc nào đó, sự tăng lên của

zv từng cây không tỷ lệ với sự giảm đi của mật độ (do a tăng), làm ZM giảm nhanh (hình 3.6)

Hình 3.6: Quan hệ ZG/a và ZM/a của lâm phần Fichte

(Vũ Tiến Hinh, 1982) Các đường cong Zg và ZV ở hình 3.5, được chuyển thành các đường cong ZG và ZM ở hình 3.6 thông qua công thức:

Zga

410Zg.Nha/

410ZV.Nha/

Từ hình 3.6, giá trị cực đại của ZG và ZM được xác định lần lượt bằng 1,5858m2/ha và 25,3m3/ha Tương ứng với các giá trị này, diện tích dinh dưỡng a lần lượt bằng 13,0m2 và 13,14m2 Đây chính là diện tích dinh dưỡng tối ưu Mật độ tương ứng với các diện tích dinh dưỡng trên là 768 cây/ha và

761 cây/ha

Theo Vũ Tiến Hinh (1982), mật độ tối ưu tính theo ZG và ZM không có

sự sai khác rõ nét Vì thế, có thể sử dụng quan hệ Zg/a để xác định mật độ tối

ưu mà không cần thiết phải sử dụng quan hệ Zv/a Từ đó, việc xác định mật độ tối ưu cho các lâm phần nghiên cứu sẽ đơn giản hơn nhiều

Từ những vấn đề vừa trình bày ở trên cho thấy, khi tính toán mật độ tối

ưu cho lâm phần nghiên cứu nào đó, cần xác định diện tích dinh dưỡng và tăng trưởng Zg cho từng cây bằng phương pháp khoan tăng trưởng

Căn cứ vào khái niệm diện tích dinh dưỡng như đã trình bày ở trên, khi xác định diện tích dinh dưỡng cho cây đơn lẻ, trước hết phải xác định được toạ

độ của cây đó và những cây xung quanh Tiếp theo, có thể áp dụng một trong hai phương pháp dưới đây để xác định diện tích dinh dưỡng

- Tính theo diện tích đa giác

- Tính theo ô mẫu 6 cây

Theo phương pháp thứ nhất, trước tiên cần xác định đa giác (gọi là đa giác dinh dưỡng), trong đó có chứa cây cần xác định diện tích dinh dưỡng Hình 3.7 minh hoạ cho cách xác định các cạnh của đa giác dinh dưỡng

Giả sử gọi P0 là cây cần xác định diện tích dinh dưỡng (cây mẫu), P1, P2,

P3 là các cây sống xung quanh cây mẫu Việc xác định các cạnh của đa giác dinh dưỡng được tiến hành qua các bước sau:

a) Không chú ý đến đường kính của cây

- Kẻ đường vuông góc tại vị trí 1/2 các đường nối từ cây mẫu đến từng cây xung quanh (đường liền nét ở hình 3.7)

b) Chú ý đến đường kính của cây

- Nối tâm cây mẫu với tâm các cây xung quanh

- Xác định ranh giới giữa các cây xung quanh với cây mẫu theo cách sau:

Gọi: Ri là khoảng cách từ cây thứ i tới cây mẫu

Ki là ranh giới giữa cây thứ i với cây mẫu

Từ đó, ta có: Ri = Pi.Ki + Ki.P0 (3.21)

0

dididiKiP

+

Với: Pi.Ki là khoảng cách từ cây thứ i đến điểm ranh giới Ki

Pi.K0 là khoảng cách từ điểm ranh giới Ki đến cây mẫu

di, d0 là đường kính cây thứ i và đường kính cây mẫu

- Kẻ đường vuông góc với đường nối từ tâm cây thứ i với tâm cây mẫu tại vị trí Ki Cứ làm như thế đối với các cây xung quanh, sẽ được đa giác dinh dưỡng của cây mẫu và diện tích đa giác chính là diện tích dinh dưỡng Dựa vào các phương pháp vừa trình bày ở trên, ngoài việc xác định diện tích dinh dưỡng ra, còn có thể xác định được những cây có quan hệ với cây mẫu

Hình 3.7 Sơ đồ xác định đa giác Hình 3.8 Sơ đồ phân bố diện

dinh dưỡng tích dinh dưỡng các cây trong

Không chú ý đến đường kính lâm phần Fichte (Wenk, G.1990)

Có chú ý đến đường kính o: Cây mẫu,10,9 ;8,7; : D1.3 Căn xứ vào hình 3.7 nhận thấy, theo cách thứ nhất, cây số 1, 2, 3, 4, 5,

6, 7 là cây có ảnh hưởng đến cây mẫu Theo cách thứ hai, trong số những cây

kể trên, cây số 3 không ảnh hưởng đến cây mẫu

Tóm lại, những cây có ảnh hưởng đến cây mẫu là những cây tham gia

hình thành nên cạnh của đa giác dinh dưỡng

Thomasius (1978) chọn 6 cây gần cây mẫu nhất làm những cây có ảnh

hưởng đến cây mẫu Từ đó, diện tích dinh dưỡng của cây mẫu được tính tỉ lệ

với tiết diện ngang của nó theo công thức:

∑

Π

=51i

26

d2

120d

2id

20d

26