tóm tắt luân án 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

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 gran

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) [86] 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 đã 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] Tại Sơn La được đưa vào gây trồng ở một số huyện, như: Mai Sơn, Yên Châu, Phù Yên, Thuận Châu Đối với cây Tếch, trong những năm vừa qua

đã có một số công trình khoa học nghiên cứu ở nhiều lĩnh vực khác nhau, nhưng mới chỉ tập trung tại khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Tại Sơn La cho đến nay, 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

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

Luận án đã tham khảo 146, trong đó 47 tài liệu nước ngoài và 68 trong nước có liên quan đến nội dung nghiên cứu như sau: đối tượng nghiên cứu, đặc điểm cấu trúc, sinh trưởng, sinh khối và tích lũy các bon và được trình bày từ trang 4 - 32

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

Phần này đã được trình bày trong luận án từ trang 33 - 35

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là rừng trồng Tếch thuần loài, 13 tuổi ở tỉnh Sơn La

3.2 Nội dung nghiên cứu

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

3.2.2 Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc

3.2.3 Nghiên cứu phân cấp sinh trưởng cây rừng

3.2.4 Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng rừng

3.2.5 Nghiên cứu sinh khối và tích lũy các bon

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

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Quan điểm và phương pháp luận

3.3.2 Phương hướng giải quyết vấn đề

3.3.3 Phương pháp thu thập số liệu

- Hiện trạng và cấu trúc lâm phần: Được giới hạn ở việc nghiên cứu

phân bố cây theo đường kính thân (N/D1,3), phân bố cây theo chiều cao (N/Hvn), quy luật tương quan chiều cao và đường kính (Hvn/D1,3), tương quan giữa đường kính tán và đường kính thân (Dt/D1,3)

- Phân cấp sinh trưởng: theo 5 cấp của Kraft, những chỉ tiêu được

chọn để phân cấp sinh trưởng bao gồm 3 biến số định lượng là D1,3, Hvn, Dt của tất cả những cây trong ô tiêu chuẩn

- Phân chia cấp đất: Từ số liệu đo đếm ban đầu, tiến hành xác định

cấp đất bằng cách dựa vào biểu cấp đất đã được lập cho loài Tếch (BNN&PTNT, 2003) [41]

- Xác định cây tiêu chuẩn chặt hạ: Phương pháp xác định cây tiêu

chuẩn và chặt giải tích theo tài liệu [14]

- Các bước giải tích cây tiêu chuẩn: theo tài liệu [15, 20]

- Thu thập sinh khối cây tiêu chuẩn: 36 cây tiêu chuẩn xác định

sinh khối theo tài liệu [16]

- Lấy mẫu phân tích sinh khối khô: theo phương pháp trong tài liệu [16]

- Phương pháp thu thập sinh khối cây bụi thảm tươi và thảm mục:

theo phương pháp trong tài liệu [10, 11, 49, 50, 61, 66]

3.3.4 Phương pháp nội nghiệp

Số liệu được xử lý theo các phương pháp thống kê trong lâm nghiệp

và sử dụng phần mềm SPSS 11.5 và Excel để tính toán kết quả [16,66]

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 Lịch sử gây trồng và phát triển rừng Tếch tại Sơn La

4.1.1 Nguồn gốc rừng trồng Tếch tại khu vực nghiên cứu

Tếch được đưa vào gây trồng tập trung từ năm 1997 với sự đầu tư của nhà nước ở một số huyện trên địa bàn tỉnh Tếch được trồng bằng cây con có bầu chiều cao từ 40 - 50cm, kích thước hố 30x30x30cm, được đào trước khi trồng 1 tháng Mật độ trồng ban đầu dao động từ 1.660 cây/ha đến 1.800 cây/ha tùy thuộc vào địa hình Năm 2004, phần lớn diện tích rừng trồng Tếch bị phá bỏ do xây dựng tuyến đường quốc lộ 6 Năm 2008, một phần diện tích rừng Tếch được

khai thác khác để chuyển đổi đất trồng rừng cao su Đến nay, diện tích rừng trồng Tếch còn lại tập trung chủ yếu ở huyện Mai Sơn và

Yên Châu tỉnh Sơn La với diện tích 1.415,707 ha

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

4.2.1 Quy luật phân bố cây theo đường kính

Bảng 4.2 Kết quả phân bố N/D 1,3 theo hàm Weibull cho 54 lâm phần Tếch

Kết quả bảng 4.2 cho thấy, trong 54 lâm phần có tới 52 lâm phần

có giá trị χ 2 nhỏ hơn χ20,05 tra bảng, chiếm 96,3% Tham số α dao

động từ 2,02 - 3,26; trong đó có 12 lâm phần có dạng phân bố tiệm cận chuẩn, với α từ 2,87 - 3,05; 9 lâm phần có dạng phân bố lệch phải

với α từ 3,10 - 3,26; còn lại 33 lâm phần có dạng phân bố lệch trái hoặc hơi lệch trái, tham số α dao động từ 2,05 - 2,85

4.2.2 Quy luật phân bố cây theo chiều cao

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

OTC α λ χ 2 𝝌𝟎,𝟎𝟓𝟐 Kết luận OTC α λ χ 2 𝝌𝟎,𝟎𝟓𝟐 Kết luận

Kết quả bảng 4.3 cho thấy, trong 54 lâm phần thì có 53/54 lâm phần

có giá trị χ2 nhỏ hơn χ20,05 tra bảng, chiếm tỷ lệ 97,2% Độ lệch α dao động từ 2,5 - 3,6 trong đó có 26 lâm phần có dạng phân bố tiệm cận

chuẩn, với α từ 2,9 - 3,1; có 7 lâm phần có dạng phân bố lệch phải với

α từ 3,15 - 3,61; còn lại 20 lâm phần có dạng phân bố lệch trái hoặc hơi

lệch trái với α từ 2,45 - 2,85

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

4.2.3.1 Quy luật tương quan giữa chiều cao và đường kính

Bảng 4.8 Tập hợp các dạng phương trình tương quan H/D 1,3

TT Dạng phương trình Các chỉ tiêu thống kê

4.2.3.2 Quy luật tương quan giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực

Bảng 4.11 Tập hợp các dạng phương trình tương quan D t /D 1,3

4.3 Nghiên cứu phân cấp sinh trưởng cây rừng

4.3.1 Xác định cấp đất cho những lâm phần Tếch

Kết quả cho thấy, những lâm phần Tếch trồng tại Sơn La thuộc cấp đất II và cấp đất III; trong đó 30 lâm phần tương ứng với cấp đất

II và 24 lâm phần tương ứng với cấp đất III

4.3.2 Xây dựng hàm phân loại cấp sinh trưởng

Bằng phương pháp phân chia lập nhóm, trên mỗi cấp đất đã xây dựng được 5 hàm phân loại tuyến tính để phân chia 5 cấp sinh từ cấp

I - V cho những cá thể hình thành rừng trồng Tếch tại khu vực nghiên cứu có dạng: Yi = b0(i) + b1(i)×D1,3 + b2(i)×Dt + b3(i)×Hvn

Kết quả đã xây dựng được hàm phân cấp sinh trưởng cho rừng trồng Tếch trên cấp đất II và III như sau

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

I Y = -413,16 + 2,35×D1,3 - 41,68×Dt + 69,10×Hvn 1

II Y = -321,16 + 7,07×D 1,3 - 55,54×D t + 60,86×H vn 2 III Y = -282,61 + 5,32×D 1,3 - 58,80×D t + 61,0×H vn 3

IV Y = -227,08 + 5,27×D 1,3 - 62,67×D t + 55,82×H vn 9

V Y = -140,41 + 2,84×D 1,3 - 48,37×D t + 44,88×H vn 10

Từ việc xây dựng hàm phân cấp sinh trưởng, qua đó dự đoán được số cây phân theo từng cấp sinh trưởng cho cấp đất II và III

4.3.3 Phân hóa và tỉa thưa rừng trồng Tếch

Bảng 4.16 Phân cấp sinh trưởng trên cấp đất II

/ha và chiếm 84,85% tổng trữ lượng hiện tại của rừng

Cây thuộc cấp đất sinh trưởng kém (cấp IV - V) là 187 cây/ha chiếm 24,93% tổng số cây trong lâm phần, trong đó số cây thuộc cấp sinh trưởng IV là 110 cây chiếm 14,67% tổng số cây; số cây thuộc cấp sinh trưởng V là 77 cây chiếm 10,27% tổng số cây trong lâm phần, trữ lượng đạt được 16,03 m3

/ha chiếm 15,15% tổng trữ lượng hiện tại của rừng

Bảng 4.17 Phân cấp sinh trưởng trên cấp đất III

Cây thuộc cấp đất sinh trưởng kém (cấp IV - V) là 228 cây/ha chiếm 27,47% tổng số cây trong lâm phần, trong đó số cây thuộc cấp sinh trưởng IV là 125 cây chiếm 15,06% tổng số cây; số cây thuộc cấp sinh trưởng V là 103 cây chiếm 12,41% tổng số cây trong lâm phần, trữ lượng (M, m3) đạt được là 9,64 m3

/ha chiếm 11,33% tổng trữ lượng hiện tại của rừng

4.4 Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng rừng trồng Tếch

4.4.1 Khảo sát các hàm sinh trưởng

Từ kết quả thử nghiệm các hàm sinh trưởng trưởng, đề tài đã chọn hàm Schumacher để mô tả quy luật sinh trưởng, tăng trưởng cho D, H,

V cây bình quân theo đơn vị cấp đất rừng trồng Tếch tại Sơn La

4.4.2 Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng đường kính

4.4.2.1 Sinh trưởng đường kính

Bảng 4.20 Mô hình sinh trưởng 𝐃 rừng trồng Tếch

bằng hàm Schumacher Câp đất Tham số của phương trình Phương trình sinh trưởng Số hiệu

PT

II 48,126 3,571 0,540 0,9837 D =48,126*exp(3,571/A**0,440) 4.1

III 79,864 4,521 0,369 0,9939 D =79,864*exp(4,621/A**0,369) 4.2

Từ phương trình (4.1-4.2) xác định đường cong sinh trưởng D của

rừng trồng Tếch trên hai cấp đất tại Sơn La Những giá trị sinh trưởng 𝐷

từ tuổi 14 trở lên là giá trị nội suy và chỉ có ý nghĩa tham khảo để phân tích và dự đoán chiều hướng sinh trưởng đường kính (hình 4.8)

Hình 4.8 Đường cong sinh trưởng 𝑫 trên cấp đất II và III

4.4.2.2 Tăng trưởng đường kính

Kết quả nghiên cứu cho thấy, đường kính sinh trưởng khá nhanh trong 7 năm đầu sau khi trồng, tăng trưởng mạnh nhất ở tuổi 2 - 3, sau

đó tăng trưởng chậm dần Thời điểm đạt được ZDMax và ∆DMax ở hai cấp đất có sự khác nhau về thời gian và được thể hiện ở hình 4.9- 4.10

Hình 4.9 - Biến đổi Zd và ∆d trên cấp đất II Hình 4.10 - Biến đổi Zd và ∆d trên cấp đất III

Phương trình suất tăng trường được suy diễn từ phương trình sinh trưởng là PY =100.𝑌′

𝑌 = 100 𝑐 𝑏 𝐴−𝑐−1 Kết quả tìm được hàm tương ứng cho từng cấp đất như sau:

PD(II) = 100*48,126*3,571*A^(-48,126 -1) PD(III) = 100*79,864*4,621*A^(-79,864-1)

4.4.3 Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng chiều cao

4.4.3.1 Sinh trưởng chiều cao

Bảng 4.22 Mô hình sinh trưởng 𝐇 rừng trồng Tếch

bằng hàm Schumacher

Câp

đất

Tham số của phương trình

Phương trình tương quan hiệu PT Số

Từ phương trình (4.3-4.4), đường cong H cho rừng trồng Tếch

trên hai cấp đất đã được xác định và những giá trị sinh trưởng 𝐻 từ

tuổi 14 trở lên chỉ có ý nghĩa tham khảo (hình 4.11)

Hình 4.11 Đường cong sinh trưởng 𝑯 trên cấp đất II và III

4.2.3.2 Tăng trưởng chiều cao

Kết quả nghiên cứu cho thấy, sinh trưởng chiều cao cũng tăng nhanh trong 7 năm đầu, sinh trưởng chiều cao tăng trưởng mạnh từ tuổi 3 - 7 sau đó tăng trưởng chậm dần Thời điểm đạt được ZHMax và

∆HMax ở hai cấp đất có sự khác nhau về thời gian và được thể hiện trên hình 4.12 - 4.13

Hình 4.12 Biến đổi Zh và ∆h trên cấp đất II Hình 4.13 Biến đổi Zh và ∆h trên cấp đất III

Suất tăng trưởng chiều cao cũng phù hợp với phương trình PY

=100.𝑌′𝑌 = 100 𝑐 𝑏 𝐴−𝑐−1 Kết quả tìm được hàm tương ứng cho từng cấp đất như sau: Ph(II)= 100*53,038*5,034*A^(-53,038-1) Ph(III) = 100*31,731*5,228*A^(-31,731-1)

4.4.4 Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng thể tích

4.4.4.1 Sinh trưởng thể tích

Bảng 4.24 Mô hình sinh trưởng 𝐕 rừng trồng Tếch

bằng hàm Schumacher Cấp đất Tham số của phương trình Phương trình tương quan Số hiệu

PT

II 2,464 10,84 0,509 0,9998 V = 2,464*exp(-10,84/A**0,509) 4.5 III 1,945 10,43 0,596 0,9996 V = 1,945*exp(-10,43/A**0,596) 4.6

Từ phương trình (4.5-4.6) xác định đường cong sinh trưởng thể

tích cho rừng trồng Tếch trên hai cấp đất, và những giá trị sinh

trưởng 𝑉 từ tuổi 14 trở lên chỉ có ý nghĩa tham khảo Kết quả được

Hình 4.15 Biến đổi Zv và ∆v trên cấp đất II Hình 4.16 Biến đổi Zh và ∆h trên cấp đất III

Suất tăng trưởng thể tích cũng được xác định theo phương trình

PY =100.𝑌′𝑌 = 100 𝑐 𝑏 𝐴−𝑐−1 Kết quả tìm được hàm tương ứng cho từng cấp đất như sau: PV(II) = 100*3,536*10,846*A^(-3,536 -1)

PV(III) = 100*3,198*10,433*A^(-3,198-1)

4.5 Nghiên cứu sinh khối và tích lũy các bon lâm phần Tếch

4.5.1 Nghiên cứu cấu trúc sinh khối cây tiêu chuẩn

4.5.1.1 Cấu trúc sinh khối tươi cây tiêu chuẩn

Bảng 4.27 Cấu trúc sinh khối tươi cây tiêu chuẩn Tếch

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 Tuổi (A)

∆V

4.5.1.2 Xác định tỷ lệ sinh khối khô các mẫu

Kết quả xác định được tỷ lệ sinh khối khô bình quân tương ứng với các bộ phận thân, cành, lá, rễ là: 0,452; 0,417; 0,341; 0,392 (hay 45,2%; 41,7%; 34,1%; 39,2%)

4.5.1.3 Cấu trúc sinh khối khô cây tiêu chuẩn

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

4.5.1.4 Xác lập phương trình sinh khối

Để xác lập phương trình sinh khối, đề tài thử nghiệm các dạng quan hệ dưới đây:

Bảng 4.30 Phương trình tương quan giữa P k cây cá lẻ

với nhân tố điều tra D 1,3 và H vn

Kết quả bảng 4.30 cho thấy, phương trình (4.10) có hệ số xác định cao nhất (R2

= 0,987), các hệ số đều tồn tại (Sig.f < 0.005), sai số tương đối l∆l bình quân có giá trị nhỏ nhất Vì vậy, phương trình này được coi

là phương trình sinh khối khô của rừng Tếch trồng tại Sơn La

4.5.2 Xác định sinh khối khô cây gỗ rừng trồng Tếch

4.5.2.1 Nghiên cứu sinh khối khô rừng trồng Tếch theo cấp đất

Kết quả xác định sinh khối khô cho các lâm phần Tếch trên cấp đất II và III được tổng hợp ở bảng 4.32 - 4.33

Bảng 4.32 Sinh khối khô cây gỗ lâm phầm Tếch tuổi 13 trên cấp đất II

TT Ô Cấu trúc sinh khối khô bộ phận (tấn/ha) Tổng

Bảng 4.33 Sinh khối khô cây gỗ lâm phầm Tếch tuổi 13

4.5.2.2 Cấu trúc sinh khối khô cây bụi thảm tươi và thảm mục

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

Kết quả bảng 4.34 cho thấy, tổng sinh khối cây bụi thảm tươi

và thảm mục trên cấp đất II là 5,18 tấn/ha, cấp đất III là 4,37 tấn/ha Trong đó, sinh khối thảm mục gấp 1,2 lần sinh khối cây bụi, thảm tươi