Nghiên cứu kiểm chứng các mô hình lý thuyết chuyển hóa rừng trồng sa mộc (cunninghamia lanceolata hook) cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại ban quản lý rừng huyện bắc hà tỉnh lào cai

Nghiên cứu về một số nhân tố cấu trúc cơ bản làm cơ sở kỹ thuật đề chuyển hóa rừng Nghiên cứu các quy luật cấu trúc lâm phần, chặt chuyển hóa, sinh trưởng và tăng trưởng là các yếu tố k

LÊ QUANG TÙNG

NGHIÊN CỨU KIỂM CHỨNG CÁC MÔ HÌNH LÝ THUYẾT

CHUYỂN HOÁ RỪNG TRỒNG SA MỘC (Cunninghamia lanceolata-Hook)

CUNG CẤP GỖ NHỎ THÀNH RỪNG CUNG CẤP GỖ LỚN TẠI BAN

QUẢN LÝ RỪNG HUYỆN BẮC HÀ-TỈNH LÀO CAI

Chuyên ngành: Lâm Học

Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS VŨ NHÂM

Hà Nội, 2010

LÊ QUANG TÙNG

NGHIÊN CỨU KIỂM CHỨNG CÁC MÔ HÌNH LÝ THUYẾT

CHUYỂN HOÁ RỪNG TRỒNG SA MỘC (Cunninghamia lanceolata-Hook)

CUNG CẤP GỖ NHỎ THÀNH RỪNG CUNG CẤP GỖ LỚN TẠI BAN

QUẢN LÝ RỪNG HUYỆN BẮC HÀ-TỈNH LÀO CAI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Hà Nội, 2010

ĐẶT VẤN ĐỀ

Cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế trong xu thế hội nhập, công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Ngành công nghiệp chế biến gỗ và lâm sản đã bước đầu đáp ứng được nhu cầu trong nước đồng thời tạo được kim ngạch xuất khẩu trong những năm qua đã đóng góp đáng kể cho sự phát triển của kinh tế Việt Nam Tuy nhiên thực tế hiện nay nguồn cung cấp gỗ nguyên liệu, đặc biệt là gỗ có kích thước lớn lại đang gặp rất nhiều khó khăn

do diện tích rừng tự nhiên nước ta bị thu hẹp bởi những nguyên nhân khác nhau như chiến tranh, khai thác bừa bãi, cháy rừng, xây đập thủy điện, việc chuyển diện tích rừng tự nhiên sang trồng cây công nghiệp như Cao su, Hồ tiêu, Điều Do đó, việc khai thác gỗ lớn từ rừng tự nhiên cũng bị hạn chế, bên cạnh đó cơ hội nhập khẩu gỗ ngày càng giảm bởi các nước trong khu vực nói chung và trên toàn thế giới nói riêng đang có xu hướng giảm khai thác gỗ

từ rừng tự nhiên Như vây, nguồn nguyên liệu gỗ lớn cung cấp cho thị trường từng bước dựa chủ yếu vào gỗ rừng trồng

Trước tình hình đó, việc quy hoạch các vùng nguyên liệu gỗ lớn lâu dài

từ rừng trồng là rất quan trọng, để đảm bảo nhu cầu gỗ trong nước cũng như xuất khẩu Vấn đề đặt ra là nếu trồng mới rừng cây gỗ lớn thì phải mất 20-30 năm mới có thể khai thác được Trong khi nhiều diện tích rừng có khả năng cung cấp gỗ lớn, nhưng lại được trồng với mật độ dày để kinh doanh gỗ nhỏ, hiệu quả kinh tế mang lại từ những khu rừng này là rất thấp Nếu diện tích rừng này, được chuyển hoá thành rừng cung cấp gỗ lớn thông qua các biện pháp kỹ thuật lâm sinh thích hợp thì chỉ trong khoảng thời gian 5 đến 10 năm nữa chúng ta sẽ có một diện tích rừng cung cấp gỗ lớn có giá trị Điều đó không những đáp ứng nhanh được nhu cầu gỗ lớn ngày càng tăng của thị trường mà còn lợi dụng được những diện tích rừng đã trồng có giá trị kinh tế thấp để chuyển hoá thành rừng gỗ lớn có giá trị kinh tế cao, giảm được chi phí

trồng rừng ban đầu, giảm được tác hại đến môi trường như xói mòn đất, tăng khả năng hấp thụ CO2 trong khí quyển

Huyện Bắc Hà, tỉnh Lào Cai là một huyện miền núi, đời sống người dân còn gặp nhiều khó khăn, kinh tế chủ yếu dựa vào sản xuất nông - lâm nghiệp Trên địa bàn huyện có diện tích rừng trồng Sa mộc đang trong quá trình sinh trưởng nhanh và có khả năng cung cấp gỗ lớn song lại được trồng với mật độ dày với mục đích kinh doanh gỗ nhỏ nên hiệu quả kinh tế mang lại thấp

Trước thực tế đó, dự án thực hiện việc chuyển đổi diện tích rừng trồng

Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ sang rừng cung cấp gỗ lớn, nhằm nâng cao năng suất

và giá trị của rừng trồng, qua đó nâng cao thu nhập cho người trồng rừng, cải thiện đời sống cho đồng bào dân tộc vùng cao huyện Bắc Hà đã được thực hiện nhiều năm qua Các mô hình chuyển hoá rừng đã được thực hiện bắt đầu

từ năm 2007 dựa trên các chính sách, cơ chế, tiêu chuẩn quản lý rừng bền vững, tạo nguyên liệu gỗ cho công nghiệp chế biến Việc theo dõi, đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng cũng được thực hiện, sau hai năm kể từ khi bắt đầu chuyển hóa cần kiểm chứng sự thành công của các mô hình chặt chuyển hoá

để đánh giá hiệu quả của công tác chuyển hoá rừng trồng Sa mộc gỗ nhỏ thành rừng gỗ lớn là rất cần thiết Xuất phát từ thực tiễn đó tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu kiểm chứng các mô hình lý thuyết chuyển hoá rừng trồng

Sa Mộc (Cunninghamia lanceolata - Hook) cung cấp gỗ nhỏ thành rừng

cung cấp gỗ lớn tại Ban quản lý rừng huyện Bắc Hà, tỉnh Lào Cai”

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tìm hiểu một số đặc điểm hình thái, sinh thái và giá trị kinh tế của

loài Sa mộc

1.1.1 Đặc điểm hình thái

Sa mộc có tên la tinh là: Cunninghamia lamceolata-Hook, thuộc họ

Bụt mọc (Taxodiaceae) Là cây gỗ lớn cao trên 30m, đường kính thân

60-70cm, thân thẳng đơn trục, tán hình tháp, vỏ màu nâu xám nứt dọc, cành mọc

vòng, ít phân cành thấp, lá hình ngọn giáo mép có răng cưa xếp xoắn ốc

cuống vặn làm thành mặt phẳng

1.1.2 Đặc điểm sinh thái

Sa mộc là loài cây mọc nhanh, nhất là 20 năm đầu, thích hợp với những

nơi khuất gió, nhiều sương mù, phân bố tự nhiên ở miền Trung và miền Nam

Trung Quốc Vùng có lượng mưa trên 1500mm, mùa khô hơn 3 tháng, đô ̣ ẩm

tương đối hàng tháng trên 80%, thích nghi với ánh sáng tán xạ Sa mộc ưa đất

sâu ẩm, thoát nước, đất tơi xốp, độ pH= 4,5-6,5 nhiều mùn, thích hợp các loại

đất phát triển trên Phiến thạch, Sa thạch có tầng dày

Ở Việt Nam, tại các tỉnh biên giới phía Bắc và Đông Bắc, Sa mộc được

trồng từ lâu và thực sự phát triển từ những năm 60 của thế kỷ 20 tại các tỉnh:

Lào Cai, Hà Giang, Quảng Ninh, Tuyên Quang, Yên Bái, La ̣ng Sơn, với tổng

diện tích lên đến hơn 10.000 ha Nhưng do quy hoạch cho việc cung cấp gỗ

nhỏ nên chưa khai thác hết tiềm năng vốn có của loài cây này

1.1.3 Giá trị kinh tế

Sa mộc có thân thằng tròn đều gỗ có màu vàng, có tinh dầu thơm, thớ

thẳng, chịu ẩm, không mối mọt Do đó, gỗ Sa mộc có giá trị về nhiều mặt,

như làm trụ mỏ, gỗ xây dựng, cột điện, nội thất và làm nguyên liệu cho công

nghiệp chế biến… hiện được chú trọng quan tâm trong chương trình 5 triệu ha

rừng ở các tỉnh biên giới phía Bắc [5]

1.2 Các nghiên cứu trên thế giới về kỹ thuật chuyển hoá rừng

1.2.1 Chuyển hóa rừng

Chuyển hóa rừng là những tác động kỹ thuật lâm sinh vào lâm phần hiện tại để chuyển hóa nó thành những lâm phần đã được ấn định trước trong tương lai nhằm đạt được mục đích kinh doanh Như vậy, chuyển hóa rừng có thể coi là biện pháp chặt nuôi dưỡng rừng áp dụng đối với các lâm phần còn non và đã có trữ lượng với mục đích nâng cao sinh trưởng lâm phần và chất lượng gỗ

Chặt nuôi dưỡng rừng là một khâu quan trọng trong việc điều khiển quá trình hình thành rừng và là biện pháp thay đổi định hướng phát triển của cây rừng và lâm phần trước khi thu hoạch nhưng không thay thế nó bằng một

lâm phần mới (K Wenger 1984) Như vậy, “chặt nuôi dưỡng là biện pháp

chính để nuôi dưỡng rừng bằng cách chặt bớt đi một số cây rừng nhằm tạo điều kiện cho những cây phẩm chất tốt được giữ lại sinh trưởng, nuôi dưỡng hình thân, tạo tán, tăng lượng sinh trưởng, cải thiện chất lượng gỗ và nâng cao các chức năng có lợi khác của rừng”

Chặt nuôi dưỡng là một khái niệm tổng quát, bao gồm mọi biện pháp nhằm loại bỏ một cách có chọn lọc một số cây rừng hoặc một bộ phận cây rừng để mở rộng tán lá và phạm vi phân bố của hệ rễ cho các cây được giữ lại trong giai đoạn nuôi dưỡng rừng Ở giai đoạn trước khi rừng thành thục, chặt nuôi dưỡng không chỉ hoàn thành chức năng chủ yếu của mình theo mục đích kinh doanh mà trong nhiều trường hợp còn tạo ra những tiền đề thuận lợi cho quá trình tái sinh phục hồi rừng và khai thác chính sau này Chặt nuôi dưỡng không đặt mục tiêu tái sinh rừng và thu hoạch sản phẩm trước mắt làm mục

đích chính mà mục tiêu có tính chiến lược là: “nuôi dưỡng những cây tốt nhất

thuộc nhóm mục đích kinh doanh”

Trên thế giới, có rất nhiều nước quan tâm đến chặt nuôi dưỡng Chủng loại và phương pháp chặt rất khác nhau, tên gọi cũng không giống nhau, nhưng ý tưởng là như nhau, nội dung tương tự nhau

Các nhà lâm nghiệp Mỹ (1925) cho rằng chặt nuôi dưỡng là quá trình

áp dụng các nguyên tắc kỹ thuật lâm sinh và phương pháp kinh doanh để đạt được mục đích kinh doanh Nước Mỹ chia chặt nuôi dưỡng ra làm 5 loại: (1) Chặt loại trừ, chặt những cây chèn ép, không dùng, thứ yếu (2) Chặt tự do chặt bỏ những cây gỗ tầng trên; (3) Chặt tỉa thưa và chặt sinh trưởng; (4) Chặt chỉnh lý, chặt các loài cây thứ yếu, hình dáng và sinh trưởng kém; (5) Chặt gỗ thải, chặt các cây bị hại[11]

Phương pháp chặt nuôi dưỡng của Nhật bản thường chia làm 2 loại: Loại thứ nhất căn cứ vào ngoại hình cây rừng chia ra 5 cấp để tiến hành chặt nuôi dưỡng; nhưng do kỹ thuật của mỗi người khác nhau nên khó đạt được một tiêu chuẩn nhật định Loại thứ hai chia ra 3 cấp gỗ tốt, gỗ vừa và gỗ xấu và yêu cầu phải có cùng đường kính trong không gian như nhau Phương pháp này đơn giản dễ thực hiện Ngoài ra năm 1970 áp dụng phương pháp cây ưu thế Phương pháp này đơn giản dễ làm, chủ yếu dựa vào giá trị sản xuất và lợi ích hiện tại Ở Nhật Bản, người ta rất coi trọng chặt nuôi dưỡng, từ năm 1981 đến nay chặt nuôi dưỡng trở thành chính sách lớn nhất của Lâm nghiệp Nhật Bản[11]

Năm 1950 Trung quốc đã ban hành quy trình chặt nuôi dưỡng chủ yếu

là dựa vào các giai đoạn tuổi của lâm phần, đưa ra nhiệm vụ và quy định thời

kỳ chặt và phương pháp chặt nuôi dưỡng Thời kỳ phát triển khác nhau thì cây rừng có những đặc điểm sinh trưởng khác nhau và do đó nhiệm vụ chặt nuôi dưỡng cũng ở mức độ khác.[11]

Sự phát triển của khoa học chuyển hóa rừng gắn chặt với phát triển của Lâm nghiệp Hiện nay, có nhiều chương trình quốc gia và quốc tế về chuyển hóa rừng: Chuyển hóa rừng thuần loại thành rừng hỗn loài, chuyển hoá rừng giống, chuyển hóa rừng gỗ nhỏ thành rừng gỗ lớn, …

Chặt nuôi dưỡng rừng còn gọi là “chặt trung gian nuôi dưỡng” Trong

khi rừng chưa thành thục, để tạo điều kiện cho cây gỗ còn lại sinh trưởng và phát triển tốt nhất, cần phải chặt bớt một phần cây gỗ Do thông qua chặt tỉa bớt một phần cây gỗ mà thu được một phần lợi nhuận, chặt chăm sóc trước

khi chặt chính thu được một số lượng gỗ, nên gọi là “chặt lợi dụng trung

gian” gọi tắt là “chặt trung gian”

- Phân tích sản lượng: Người ta có thể tiến hành phân tích những cây sinh trưởng mạnh nhất theo các cấp tuổi khác nhau và khi nào thì giảm xuống

- Xác định cường độ chặt nuôi dưỡng

2.1.1.1.Thể hiện cường độ chặt nuôi dưỡng có hai phương pháp:

+ Tính theo tỷ lệ thể tích gỗ cây chặt chiếm trong thể tích gỗ toàn lâm phần của mỗi lần chặt: Pv= v/V x 100% (v là thể tích cây chặt, V là sản lượng lâm phần)

+ Dựa vào tỷ lệ số cây trong mỗi lần chặt chiếm trong tổng số cây toàn lâm phần: Pn = n/N x100% (n là số cây cần chặt, N là tổng số cây của lâm phần)

2.1.1.2 Xác định cường độ chặt có hai phương pháp

Phương pháp định tính và phương pháp định lượng

- Xác định cây chặt: Cần đào thải các cây có phẩm chất xấu và sinh trưởng kém, để lại những cây sinh trưởng mạnh, cao lớn, thẳng tròn

- Xác định kỳ gián cách - Chu kỳ chặt nuôi dưỡng: Kỳ gián cách dài hay ngắn cần xem xét tốc độ khép tán và lượng sinh trưởng hàng năm, cường

độ chặt nuôi dưỡng càng lớn thì kỳ gián cách càng dài Kỳ gián cách ở một số nước xác định từ 5 - 10 năm

1.2.2 Nghiên cứu về một số nhân tố cấu trúc cơ bản làm cơ sở kỹ thuật đề chuyển hóa rừng

Nghiên cứu các quy luật cấu trúc lâm phần, chặt chuyển hóa, sinh trưởng và tăng trưởng là các yếu tố kỹ thuật làm cơ sở để xây dựng phương

pháp kiểm chứng các mô hình chuyển hóa rừng

1.2.2.1 Nghiên cứu về cấu trúc rừng

1) Cấu trúc phân bố số cây theo đường kính (N-D 1.3 )

Để nghiên cứu và mô tả quy luật cấu trúc đường kính thân cây hầu hết các tác giả tìm các phương trình toán học dưới nhiều dạng phân bố xác suất khác nhau như: Balley (1973) đã sử dụng hàm Weibull, Diachenco,… Qua nghiên cứu thấy được là phân bố N/D ban đầu thường có dạng lệch trái, phạm

vi phân bố hẹp, đường cong phân bố nhọn và thường được mô tả bằng phân

bố Weibull Ngoài ra Naslund (1936, 1973), Moiseev (1972) đã sử dụng hàm Charlier, Strub (1972), Burkhart (1974) sử dụng hàm Beta, Bliss, và Reinker (1964) sử dụng hàm Logarit chuẩn, để biểu thị quy luật cấu trúc Do đường kính cây rừng không ngừng tăng lên theo tuổi, nên phân bố đường kính của lâm phần cũng không ngừng thay đổi theo tuổi Chính vì thế, từ các mô hình toán học đã xác định được, các nhà khoa học đã nghiên cứu sự biến đổi của quy luật phân bố số cây theo tuổi (gọi là động thái cấu trúc rừng)

+ Roemisch (1975), (theo Phạm Ngọc Giao, 1996) [10] đã nghiên cứu khả năng dùng hàm Gammar để mô phỏng sự biến đổi theo tuổi của phân bố

đường kính cây rừng, xác lập quan hệ của tham số Beta với tuổi, đường kính trung bình, chiều cao tầng trội và đi đến khẳng định quan hệ giữa tham số Beta và chiều cao tầng trội là chặt chẽ nhất Trên cơ sở kết quả nghiên cứu đó tác giả đã đề nghị mô hình xác định tham số Beta cho phân bố N/D của lâm phần sau khi tỉa thưa như sau:

2 6 5

2 4 3 2 2 1

với  ': Tham số phân bố Gamma sau tỉa thưa;

: Tham số phân bố Gamma trước tỉa thưa;

n : là tỷ lệ phần trăm số cây tỉa thưa

+ Còn có các 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 Đó là quan điểm của các tác giả như: Suruki (1971), Preussner, K (1974), Block.W và Diener (1972) (theo Nguyễn Trọng Bình 1996,[4])

Sự biến đổi của phân bố N/D theo tuổi ngoài phụ thuộc vào sinh trưởng đường kính còn chịu ảnh hưởng sâu sắc của quá trình tỉa thưa Từ đó Preussner Wenk (1990) [35] 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, 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 sử dụng hàm:

g s d d i

m i

e n Y

e e

001 , 0 ).

11 , 0

Trong đó Yi: Phần trăm số cây tỉa thưa theo cỡ kính i

sử dụng hàm (1.5) để xác định tăng trưởng đường kính

a d d

a t t p

t t p

) (

(1.5) Với:

Zi: Tăng trưởng đường kính của cỡ kính i trong khoảng thời gian

từ t đến t+t

di: Đường kính trung bình cỡ kính i ở thời điểm t d: Đường kính trung bính cộng ở thời điểm t p(t+t): Suất tăng trưởng đường kính

a: Tham số của phương trình

d b a

Do 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 hệ số chuyển cấp:

Từ các nghiên cứu định lượng cấu trúc N-D đề cập ở trên cho thấy:

- Các nghiên cứu về phân bố số cây theo đường kính và ứng dụng của

nó thường dựa vào dãy số lý thuyết

- Các hàm toán học được sử dụng để mô phỏng rất đa dạng và phong phú

- Xu hướng chung là tìm hàm toán học thích hợp, xác định các tham số của phân bố N-D bằng các hàm tương quan trực tiếp hoặc gián tiếp theo tuổi, thiết lập một quá trình ngẫu nhiên Ngoài ra, mô tả biến đổi phân bố N-D như một quá trình xác định trên cơ sở quan niệm động thái phân bố N-D là kết quả của quá trình sinh trưởng và quá trình tỉa thưa

2) Nghiên cứu quan hệ giữa chiều cao H vn với đường kính D 1.3

Giữa chiều cao và đường kính thân cây luôn có mối quan hệ chặt chẽ Đây là một trong những quy luật cấu trúc cơ bản và quan trọng Đã có nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích toán học để tìm ra các quy luật này như:

Tovstolesse, D.I (1930) lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ Hvn-D1,3, Krauter, G (1958) nghiên cứu tương quan Hvn-D1,3 dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi Để xác lập mối quan hệ Hvn-D1,3 nhiều tác giả đã đề xuất sử dụng các dạng phương trình toán học khác nhau nhưng phổ biến nhất là dạng phương trình: Hvn = a + b.logD1,3 Các nghiên cứu khác của Naslund, M (1929); Prodan, M (1944); Assmann, E (1936); Hohenadl, W (1936); Meyer, H.A (1952) đã đề nghị các dạng phương trình sau:

1

Quy luật quan hệ giữa chiều cao với đường kính thân cây cũng được quan tâm nghiên cứu Tovstolesse, D.I (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ H-D Krauter, G (1958) nghiên cứu quan hệ H-D dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi Để xác lập mối quan hệ H-D nhiều tác giả đã

đề xuất sử dụng các dạng phương trình toán học khác nhau

Như vậy, có nhiều dạng phương trình biểu thị tương quan H-D Tuy nhiên, việc sử dụng dạng phương trình nào thích hợp nhất cho từng đối tượng thì cần phải được nghiên cứu đầy đủ cụ thể (theo Phạm Ngọc Giao 1996, [10])

3) Nghiên cứu quan hệ giữa đường kính tán D t với đường kính D 1.3

Từ các công trình nghiên cứu khác nhau, nhiều tác giả như: Zieger (1928), Cromer.O.A.N (1948), Miller.J (1953)…đã đi đến kết luận là giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực có mối quan hệ mật thiết, phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng

Tán cây rừng là một bộ phận quyết định đến sinh trưởng cũng như tăng trưởng của cây rừng Ionikas (1980); Lebedinski (1972) đã sử dụng và đo tính thể tích tán lá cây sống để nghiên cứu năng suất rừng Qua nghiên cứu nhiều tác giả đã đi đến kết luận giữa đường kính tán và đường kính thân cây có mối quan hệ mật thiết như nghiên cứu của Zieger; Erich (1928), Comer, O.A.N; Tuỳ theo loài cây và các điều kiện khác nhau, mối liên hệ này được thể hiện khác nhau nhưng phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng:

Các nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng còn phát triển mạnh mẽ khi các hàm toán học được đưa vào sử dụng để mô phỏng các quy luật kết cấu lâm phần Rollet B L (1971) đã biểu diễn mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi quy, phân bố đường kính ngang ngực, đường kính tán bằng các dạng phân bố xác xuất, Balley (1973) sử dụng hàm Weibull

để mô hình hoá cấu trúc đường kính thân cây loài Thông,

Quy luật quan hệ giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực của cây: nhiều tác giả đã đi đến kết luận giữa đường kính tán và đường kính thân cây có mối quan hệ mật thiết như: Zieger (1928), Cromer.O.A.N (1948), Miller.J (1953),… trong đó phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng.(theo Nguyễn Trọng Điển,[8])

1.2.3.2 Những nghiên cứu sinh trưởng và tăng trưởng

Nghiên cứu sinh trưởng cây rừng đã được đề cập từ thế kỷ XVIII Về lĩnh vực này phải kể đến các tác giả như: Oettlt, G Baur, Borggreve, Breymann, H Cotta, Draudt, M Hartig, E Weise, H Thomasius Nhìn chung những nghiên cứu về sinh trưởng của cây rừng, lâm phần, được xây dựng thành các mô hình toán học và được công bố trong các công trình nghiên cứu của Meyer, H.A và D.D Stevenson (1943), Schumacher, F.X và Coil, T.X (1960), Alder (1980), Clutter, J, L; Allison, B.J (1973) (theo Hoàng Văn Dưỡng (2001),[7])

Có thể khái quát quá trình phát triển của môn khoa học tăng trưởng, sản lượng rừng thành 2 phương hướng: Một là đo đạc lặp lại nhiều năm các chỉ tiêu sinh trưởng trong các ô định vị đại diện cho các lâm phần nghiên cứu để biết cả quá trình phát sinh, phát triển, già cỗi và tiêu vong Hai là giải tích thân cây đại diện mỗi lâm phần khác nhau về các nhân tố cần nghiên cứu, để có số liệu tăng trưởng đầy đủ từ khi bắt đầu trồng hoặc tái sinh

Sau đó áp dụng kỹ thuật phân tích thống kê toán học, phân tích tương quan và hồi quy để xác định sản lượng gỗ của lâm phần Trên thế giới số lượng các hàm toán học mô tả quá trình sinh trưởng cũng rất phong phú như hàm: Gompertz (1825), Verhulst (1845), Mitscherlich (1919), Kovessi (1929), Petterson (1929), Levacovic (1935), Korsun (1935), Peshel (1938), Korf (1930), Verkbulet (1952), Michailov (1953), Drakin (1957), Richards (1959), Thomasius (1965), Simes (1966), Sless(1970), Sloboda (1971), Schumacher (1980) Hàm sinh trưởng là mô hình sinh trưởng đơn giản nhất mô tả quá trình sinh trưởng của cây rừng cũng như lâm phần Dựa vào hàm sinh trưởng có thể biết trước được giá trị lớn nhất của đại lượng sinh trưởng ở tuổi cuối cùng và tính trước được tốc độ sinh trưởng cực đại

Tiếp đó là các hàm sinh trưởng của các tác giả như: Korsun-Assmann Frane, Schumacher, Korf, v.v G Wenk (1973) đã tổng hợp những đặc điểm của các hàm sinh trưởng (Y), tăng trưởng bình quân Y/A, hàm tăng trưởng

thường xuyên (hay gọi là hàm tốc độ sinh trưởng) và hàm suất tăng trưởng

(hay gọi là hàm tốc độ sinh trưởng tương đối) (P = W = Y’/Y) cũng như mối liên hệ giữa chúng (theo Vũ Thành Nam (2006),[25])

1.2.3.3 Nghiên cứu cấp đất

Trên thế giới, trải qua một thời gian dài hình thành và phát triển, cấp đất được xây dựng theo nhiều quan điểm khác nhau 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 Qua nghiên cứu nhiều tác giả 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 thường sử dụng chiều cao bình quân lâm phần ở từng độ tuổi

để phân chia cấp đất và sử dụng các hàm sinh trưởng để mô tả cấp đất

1.2.3.4 Nghiên cứu về sản lượng rừng

Thomasius (1972)[35] đã dựa vào quan hệ giữa tăng trưởng thể tích của cây với diện tích dinh dưỡng để xác định mật độ tối ưu cho lâm phần tại thời điểm t Quan hệ này được tác giả mô phỏng bằng phương trình sau:

ZV = Zv max [1- e –c (a – ao)] (1.18) Với: Zv là tăng trưởng hàng năm về thể tích của cây

Zvmax là tăng trưởng thể tích lớn nhất

a là diện tích dinh dưỡng

ao là diện tích dinh dưỡng tối thiểu

Phương trình (1.18) cho thấy, khi a tăng thì Zv tăng theo, nhưng đến một giới hạn nào đó, Zv tăng rất chậm và tiệm cận với Zvmax Điều này có

nghĩa thực tiễn là, không nên để mật độ lâm phần quá thấp, vì ở mật độ này,

Zv không phụ thuộc vào a Nếu thay N = 104/a thì tăng trưởng trữ lượng được xác định theo công thức sau:

ZM = (10 4/a) ZvMAX [1 – e – c (a-ao)] (1.19) Diện tích dinh dưỡng ứng với giá trị lớn nhất của ZM gọi là diện tích dinh dưỡng tối ưu, còn mật độ tương ứng gọi là mật độ tối ưu:

m ax

P S

Q

Qmax: Diện tích tán tối đa trên héc ta (ha)

S: Diện tích hình chiếu tán tối ưu của một cây (m2/cây)

P: Độ giao tán tối ưu

Nhưng Thuật Hùng (1989)[16] khi xác định cường độ tỉa thưa cho các loài Bạch đàn chanh và Bạch đàn liễu ở Lôi Châu-Trung Quốc, xác định mật

độ tối ưu trên cơ sở độ đầy lâm phần (P) Tác giả cho rằng: Tại mỗi thời điểm

độ đầy lâm phần là chỉ tiêu đánh giá mật độ tối ưu

1.3 Các nghiên cứu ở Việt Nam về kỹ thuật chuyển hoá rừng

1.3.1 Chặt chuyển hóa

Chặt chuyển hóa thực chất là chặt nuôi dưỡng có điều kiện Các nhà

Lâm nghiệp Việt Nam cho rằng: “Chặt nuôi dưỡng là biện pháp chính để

nuôi dưỡng rừng bằng cách chặt bớt đi một số cây rừng nhằm tạo điều kiện cho những cây phẩm chất tốt được giữ lại sinh trưởng, nuôi dưỡng hình thân,

tạo tán, tăng lượng sinh trưởng, cải thiện chất lượng gỗ và nâng cao các chức năng có lợi khác của rừng.”

Chặt nuôi dưỡng ở Việt Nam còn tương đối mới mẻ và phần lớn chủ yếu nghiên cứu cho Chặt nuôi dưỡng ở rừng thuần loài đều tuổi, tuy vậy các kết quả bước đầu nghiên cứu đã giúp từng bước xây dựng thành công hệ thống các biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho Chặt nuôi dưỡng rừng ở nước ta Một số kỹ thuật Chặt nuôi dưỡng cho rừng trồng đã được kiểm nghiệm trong thực tiễn sản xuất và được công nhận là tiêu chuẩn ngành như: Chặt tỉa thưa rừng Thông nhựa, chặt tỉa thưa rừng Thông đuôi ngựa, chặt tỉa thưa rừng Sa mộc…

Theo Đặng Thịnh Triều và cộng sự (2007)[28], trong nghiên cứu tỉa thưa cây phù trợ ở Cầu Hai-Phú Thọ cho biết: sau 2 năm tỉa thưa, tăng trưởng đường kính thân cây, chiều cao và đường kính tán lá của một số loài đã có sự khác nhau rõ rệt ở các cường độ tỉa thưa khác nhau Tuy nhiên, mỗi loài có một kết quả khác nhau Đối với thí nghiệm tiến hành tại thời điểm rừng 3 tuổi, các loài như sồi phảng và re gừng dường như thích hợp với cường độ tỉa thưa 75%, vạng trứng sinh trưởng tốt hơn ở công thức không tỉa, riêng trám trắng chưa bị ảnh hưởng bởi các cường độ tỉa thưa khác nhau Trong các loài trên thì trám trắng chỉ đạt tăng trưởng chậm, chỉ đạt trung bình từ 0,4-0,5 cm/năm

về đường kính thân cây và 0,3-0,5 m/năm về chiều cao, sồi phảng đạt tăng trưởng tốt nhất với 2,1-2,9 cm/năm về đường kính và 1,8-2,6 m/năm về chiều cao [28]

Điểm qua các công trình nghiên cứu có liên quan trên thế giới và ở trong nước thấy rằng nghiên cứu cấu trúc rừng là vấn đề rất được quan tâm Cùng với sự phát triển của toán học và công nghệ máy tính, các nghiên cứu dần chuyển sang hướng định lượng, mô tả các quy luật cấu trúc rừng bằng các dạng hàm toán học Những nghiên cứu này là rất có ý nghĩa trong công tác điều chế và kinh doanh rừng trong thời gian qua

Ở Việt Nam, Sa mộc là loài cây được lựa chọn là loài cây trồng rừng sản xuất chính cho các vùng sinh thái và hiện nay đã được gây trồng rộng rãi

ở nhiều nơi Những nghiên cứu về loài cây này cũng khá toàn diện, từ khâu

kỹ thuật gây trồng, tăng trưởng, sinh trưởng, tiểu khí hậu rừng, tuy nhiên những nghiên cứu về cấu trúc rừng phục vụ công tác điều chế và kinh doanh rừng thì còn rất ít và tản mạn Vì vậy đề tài nghiên cứu này đặt ra là rất cần thiết

1.3.2 Kiểm chứng mô hình chuyển hóa rừng

- Trên thế giới cũng như ở Việt nam các công trình nghiên cứu về kiểm chứng rừng Sa Mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn đã được một

số tác giả nghiên cứu, nói đến kiểm chứng rừng thì đây là một lĩnh vực còn khá mới mẻ ở Việt Nam Ngay cả các nước có nền Lâm nghiệp phát triển thì vấn đề kiểm chứng cũng còn gây nhiều tranh cãi Kiểm chứng tiến hành định

kỳ trong phạm vi cả chu kỳ kinh doanh, và đối với từng loài cây cụ thể

- Năm 2008, một nhóm sinh viên trường Đại học Lâm nghiệp đã tiến hành nghiên cứu mô hình lý thuyết chuyển hóa rừng Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại Ban quản lý rừng Bắc Hà-Tỉnh Lào Cai và chuyển hóa rừng rồng Mỡ tại lâm trường Yên Sơn-Tuyên Quang dưới sự hướng dẫn của PGS TS Vũ Nhâm Đồng thời tiến hành chặt chuyển hóa để chứng minh các mô hình lý thuyết đó Do đó, việc đánh giá tính hiệu quả của

mô hình chuyển hóa và việc kiểm chứng lại là rất cần thiết

- Chính vì thế mà tôi tiến hành nghiên cứu đề tài kiểm chứng này, để xác định sau hai năm hiệu quả của mô hình chuyển hóa đạt được như thế nào, với mục đích của kiểm chứng không chỉ nhằm xác định mức độ đáp ứng mục tiêu cung cấp gỗ lớn mà còn nghiên cứu sự thay đổi cấu trúc của cây rừng biến đổi ra sao sau khi thực hiện chuyển hóa

1.3.2.1 Mô hình chuyển hóa rừng

Để kiểm chứng được tính hiệu quả của mô hình chuyển hóa rừng trồng

Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng trông cung cấp gỗ lớn thì cần phải nắm được nội dung, phương pháp xây dựng mô hình

Nội dung và phương pháp xây dựng mô hình chuyển hóa:

1 Xác định đối tượng chuyển hoá

2 Xác định các quy luật cấu trúc lâm phần như D1.3, Dt, Hvn

Số liệu sau khi thu thập được xử lý bằng toán học thống kê có sự trợ giúp của phần mềm Excel 5.0, SPSS 13.0

3 Xác định các yếu tố cơ bản thực hiện chuyển hoá rừng: Xác định phương thức chuyển hoá; Xác định phương pháp chuyển hoá; Xác định thời

kỳ chặt; Xác định cường độ chặt; Xác định chu kỳ chặt; Xác định cây chặt

4 Xác địng các yếu tố cơ bản trong chặt chuyển hoá:

- Phân cấp cây rừng: theo phân cấp Kraff (1984)

- Xác định thời điểm bắt đầu chặt

- Xác định cường độ chặt chuyển hoá

- Xác định cây chặt: Dựa vào trắc đồ ngang, trắc đồ đứng và phân cấp cây rừng Kraff (1984) để xác định cây chặt

- Xác định chu kỳ chuyển hoá: Dựa vào dự đoán tăng trưởng của tán cây và cấp đất để xác định chu kỳ chuyển hoá

5 Xây dựng mô hình lý thuyết chuyển hóa

6 Tiến hành chặt chuyển hóa

1.3.2.2 Kiểm chứng mô hình chuyển hóa rừng đã được thiết lập

Từ nội dung và phương pháp xây dựng mô hình chuyển hóa rừng trồng

Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng trồng cung cấp gỗ lớn trên mà khi tiến hành kiểm chứng hiệu quả của mô hình ta kiểm chứng lại đúng theo phương pháp xây dựng mô hình chuyển hóa thông qua việc nghiên cứu cấu trúc các

lâm phần Sa mộc đã tiến hành chuyển hóa, đồng thời đem so sánh với cấu trúc của lâm phần Sa mộc không tiến hành chuyển hóa để lại đối chứng

1.3.3 Nghiên cứu về cấu trúc rừng

1.3.3.1 Mô hình hóa quy luật cấu trúc phân bố N-D 1.3

Đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu và biểu diễn chúng theo các dạng phân bố xác suất khác nhau, nổi bật là các công trình nghiên cứu của các tác giả như: Đồng Sĩ Hiền (1974)[12] dùng hàm Meyer và hệ đường cong Poisson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ kính cho rừng tự nhiên làm cơ sở cho việc lập biểu độ thon cây đứng ở Việt Nam Nguyễn Hải Tuất (1982, 1986)[29] đã sử dụng hàm phân bố giảm phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và áp dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu câu trúc quần thể rừng Trần Văn Con (1990)[6] đã áp dụng hàm Weibull để mô phỏng cấu trúc đường kính cho rừng khộp ở Đắk Lắk; Lê Sáu (1996) đã sử dụng hàm Weibull để mô phỏng các quy luật phân bố đường kính, chiều cao tại khu vực Kon Hà Nừng, Tây Nguyên; Bùi Văn Chúc (1996) đã nghiên cứu cấu trúc rừng phòng hộ ở đầu nguồn lâm trường Sông Đà ở trạng thái rừng IIA1, IIIA1 và rưng trồng làm cơ sở cho việc lựa chon loài cây trồng… Bảo Huy (1988)[18] trong nghiên cứu cấu trúc rừng Bằng Lăng ở Tây Nguyên đã thử nghiệm 5 dạng phân bố lý thuyết là Poisson, khoảng cách, hình học, Mayer và weibull để mô phỏng các cấu trúc của các nhân tố điều tra

Với lâm phần thuần loài, đều tuổi giai đoạn còn non và giai đoạn trung niên, các tác giả: Trịnh Đức Huy (1987,1988)[17], Vũ Nhâm (1988)[24], Vũ Tiến Hinh (1990)[13], Phạm Ngọc Giao (1989,1995)[9],[10] đều nhất trí đường biểu diễn quy luật phân bố N/D có dạng lệch trái và có thể dùng hàm toán học khác nhau như: Hàm weibull, hàm scharlier

1.3.3.2 Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao H vn với đường kính D 1.3

Vũ Đình Phương (1972)[26] thiết lập biểu cấp chiều cao lâm phần Bồ

đề tự nhiên từ phương trình parabol bậc hai mà không cần phân biệt cấp đất

và tuổi; Vũ Nhâm (1988)[24] đã xây dựng được mô hình đường cong chiều cao lâm phần cho Thông đuôi ngựa khu vực Đông Bắc, Ngoài ra còn rất nhiều tác giả khác trong quá trình nghiên cứu cấu trúc, sinh trưởng, sản lượng rừng đã đề cập tới quy luật tương quan H-D Nghiên cứu tương quan giữa chiều cao với đường kính cây rừng Vũ Đình Phương (1985)[27] thiết lập biểu cấp chiều cao lâm phần Bồ đề tự nhiên từ phương trình parabol bậc hai mà không cần phân biệt cấp đất và tuổi

1.3.3.3 Nghiên cứu tương quan giữa đường kính D t với đường kính D 1.3

Vũ Đình Phương (1985)[27] đã khẳng định mối liên hệ mật thiết giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực theo dạng phương trình; Phạm Ngọc Giao (1996)[10] đã xây dựng mô hình động thái tương quan giữa

DT/D1.3 với rừng Thông đuôi ngựa khu Đông Bắc

Vũ Nhâm (1988)[24] đã xây dựng được đường cong chiều cao lâm phần cho thông Đuôi ngựa khu vực Đông Bắc

Các tác giả như Vũ Đình Phương (1985)[27] đã khẳng định mối quan

hệ giữa đường kính tán và đường kính D1.3 theo dạng phương trình đường thẳng Tác giả Phạm Ngọc Giao (1996)[10] đã xây dựng mô hình động thái tương quan giữa Dt-D1.3 cho rừng thông Đuôi ngựa khu Đông Bắc

Những nghiên cứu về cấu trúc rừng trên cho thấy trong thời gian qua, việc nghiên cứu cấu trúc rừng ở nước ta đã có những bước phát triển nhanh chóng và có nhiều đóng góp nhằm nâng cao hiểu biết về rừng, nâng cao hiệu quả trong nghiên cứu cũng như sản xuất kinh doanh rừng Tuy nhiên, các nghiên cứu về cấu trúc rừng gần đây thường thiên về việc mô hình hoá các quy luật kết cấu lâm phần và việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động vào rừng thường thiếu yếu tố sinh thái nên chưa thực sự đáp ứng mục tiêu kinh

doanh rừng ổn định lâu dài Bởi lẽ bản chất của các biện pháp kỹ thuật lâm sinh là giải quyết những mâu thuẫn sinh thái phát sinh trong quá trình sống giữa các cây rừng và giữa chúng với môi trường Vì vậy, để đề xuất được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh chính xác, đòi hỏi phải nghiên cứu cấu trúc rừng một cách đầy đủ và phải đứng trên quan điểm tổng hợp về sinh thái học, lâm học và sản lượng

1.3.4 Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng cây rừng

Nghiên cứu sinh trưởng rừng tự nhiên và rừng trồng ở nước ta mới được tiến hành ở Việt Nam từ những năm 1960 trở lại đây Các công trình nghiên cứu sinh trưởng rừng trong giai đoạn đầu mới chỉ đưa ra những chỉ số trung bình theo các giai đoạn tuổi hay giai đoạn phát triển rừng về chiều cao, đường kính, thể tích…

Tác giả Nguyễn Trọng Bình (1996)4, thông qua cơ sở lý thuyết của hàm ngẫu nhiên đã nghiên cứu mối quan hệ kỳ vọng toán và phương sai của biến ngẫu nhiên ba loài thông đuôi ngựa, thông nhựa và mỡ cho từng đại lượng sinh trưởng (D1,3, H) ở các thời điểm khác nhau là một trong những cơ

sở quan trọng để xem xét vấn đề phân cấp năng suất các lâm phần thuần loài

Phùng Ngọc Lan(1985)[20] đã khảo nghiệm một số phương trình sinh trưởng cho một số loài cây như: Mỡ, Thông đuôi ngựa, Bồ đề, Bạch đàn

Nguyễn Ngọc Lung(1999)[23] cũng đã cho thử nghiệm các hàm: Gompertz, Schumacher để mô tả quá trình sinh trưởng của loài Thông ba lá tại Đà Lạt - Lâm Đồng Và tác giả đề nghị dùng phương trình Schumacher để

mô tả quy luật sinh trưởng cho một số đại lượng Tác giả cũng đã giới thiệu một số hàm sinh trưởng triển vọng nhất được thử nghiệm với các loài cây mọc nhanh ở Việt Nam như: Gompertz, Koller, Schumacher, Kort, …

Vũ Tiến Hinh (2000)15, nghiên cứu lập biểu sản lượng cho các loài cây sa mộc, thông đuôi ngựa và mỡ đã nghiên cứu sinh trưởng cây bình quân theo từng đơn vị cấp đất và mô phỏng sinh trưởng bằng hàm Gompertz Từ

phương trình sinh trưởng cho các đại lượng Y (D, H, V) suy ra các giá trị cực đại cũng như thời điểm đạt cực đại của ZY và ∆Y Đây là cơ sở xác định tuổi thành thục số lượng cho cây bình quân lâm phần, với lâm phần không qua tỉa thưa, thì tuổi thành thục số lượng của cây bình quân cũng là tuổi thành thục số lượng của lâm phần

Nguyễn Thị Bảo Lâm (1996) 21, đã sử dụng hàm Korf mô phỏng sinh trưởng chiều cao tầng trội và thay đổi đồng thời 2 tham số để xác định đường cong chỉ thị cấp đất cho rừng thông đuôi ngựa

Phạm Xuân Hoàn (2001), đã sử dụng hàm Gompert để nghiên cứu quá trình sinh trưởng của các lâm phần Quế ở Yên Bái

Hoàng Xuân Y (1997) [31], tiến hành phân chia cấp đất bằng chiều cao cây có tiết diện bình quân (Hg) Tác giả thử nghiệm các hàm, Schumacher, Gompertz và chọn hàm Schumacher để mô phỏng sinh trưởng chiều cao cho rừng Mỡ (M.glauca) trồng tại Trung tâm nguyên liệu giấy

Ngoài ra, nhiều tác giả khác như: Vũ Nhâm, Bảo Huy, Trần Văn Con, Hoàng Văn Dưỡng đã nghiên cứu sinh trưởng cây rừng theo xu hướng toán học hoá Việc mô phỏng mang tính chất định lượng cho quá trình sinh trưởng của cây rừng hay lâm phần là không thể thiếu trong khoa học hiện nay, nhằm đưa ra được những cơ sở thực tiễn trong kinh doanh rừng hợp lí

1.3.5 Những nghiên cứu về cấp đất

Vũ Đình Phương (1972)[26], đã tiến hành lập biểu cấp đất cho rừng Bồ đề

Vũ Nhâm (1988)[24], đã dùng hàm Korf để lập biểu cấp đất tạm thời cho rừng Thông đuôi ngựa

Nguyễn Trọng Bình (1996)[4] đã nghiên cứu mối quan hệ giữa kỳ vọng toán và phương sai của từng đại lượng sinh trưởng cho một số loài cây

Hoàng Xuân Y (1997)[31], Lập biểu cấp đất và xây dựng một số mô hình sản lượng làm cơ sở lập biểu quá trình sinh trưởng rừng Mỡ vùng nguyên liệu giấy

1.3.6 Những nghiên cứu về sản lượng rừng

Nguyễn Thị Bảo Lâm (1996)[21], đã lập biểu quá trình sinh trưởng rừng Thông đuôi ngựa kinh doanh gỗ mỏ khu Đông Bắc Việt Nam

Trịnh Đức Huy (1988)[17], đã lập biểu dự đoán trữ lượng và năng suất

gỗ của đất trồng rừng Bồ đề khu trung tâm Bắc Việt Nam

Vũ Tiến Hinh (2000)[15], đã tiến hành: Lập biểu sinh trưởng và sản lượng cho 3 loài cây: Sa mộc, Thông đuôi ngựa và Mỡ ở các tỉnh phía Bắc

Nhìn chung các mô hình dự đoán sinh trưởng đều xuất phát từ việc nghiên cứu mối quan hệ giữa các đại lượng sinh trưởng với mật độ và chỉ tiêu biểu thị cho cấp đất, ngoài ra còn dựa vào mô hình động thái cấu trúc đường kính

sử dụng vì vậy, đề tài sử dụng hàm Weibull để mô tả mối quan hệ (N-D1.3)

 Có nhiều dạng phương trình biểu thị tương quan H/D Tuy nhiên, việc sử dụng dạng phương trình nào thích hợp nhất cho từng đối tượng thì cần phải được nghiên cứu đầy đủ cụ thể Từ kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả, tôi sử dụng dạng phương trình Hvn = a + b.logD1,3 để biểu thị tương quan này

 Đối với tương quan Dt-D1,3: Tùy theo loài cây và các điều kiện khác nhau, mối liên hệ này được thể hiện khác nhau nhưng phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng: Dt = a + b.D1,3 Vì vậy, luận văn sử dụng dạng phương trình Dt= a+b.D1.3 nhằm mô tả mối quan hệ này

 Kiểm chứng các mô hình chuyển hoá rừng là một khái niệm còn tương đối mới mẻ Thực chất kiểm chứng chuyển hoá rừng chính là dựa vào phương pháp xây dựng các mô hình chuyển hóa thông qua việc nghiên cứu

cấu trúc của từng yếu tố rồi đem so sánh sự thay đổi cấu trúc rừng khi đã áp dụng mô hình chuyển hóa rừng để xác định tính hiệu quả của mô hình Điều tiên quyết là các mô hình đó còn đảm bảo cấu trúc để có thể mô hình hóa theo phân bố thực nghiệm toán thống kê Tuy nhiên hiện nay, việc kiểm chứng các

mô hình chuyển hoá mới chỉ được áp dụng cho một số ít lĩnh vực, thậm chí còn không có Đặc biệt là chưa có một nghiên cứu nào về việc kiểm chứng

các mô hình chuyển hoá rừng trồng Sa Mộc (Cunninghamia lanceolata.Hook)

cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn Chính vì vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài này

Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

+ Xác định được mức độ biến đổi cấu trúc rừng giữa các mô hình sau khi chặt chuyển hoá năm 2008, đo lại năm 2010 và so với mô hình đối chứng

để nguyên không chặt

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các mô hình chuyển hoá rừng trồng Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn

2.2.2 Phạm vi, giới hạn nghiên cứu

- Mô hình rừng trồng Sa mộc đạt yêu cầu chuyển hoá là các lâm phần

Sa mộc đã được trồng ở các thời điểm khác nhau, mật độ khác nhau, trên các cấp đất khác nhau (I, II, III) và đã có trữ lượng để cung cấp gỗ nhỏ;

- Các lâm phần tham gia chuyển hoá có tuổi từ 5 - 15 năm;

- Lâm phần Sa mộc tham gia chuyển hoá có mật độ phổ biến từ 1400cây/ha;

1300 Kế thừa kết quả nghiên cứu cấu trúc và đường kính bình quân lâm

phần của các ô chuyển hoá và đối chứng xác định năm 2008

- Nghiên cứu các quy luật cấu trúc cơ bản:

+ Quy luật phân bố N – D1.3

+ Quy luật tương quan D1.3– Hvn

+ Quy luật tương quan D1.3 - Dtán

- Địa điểm nghiên cứu tại Ban quản lý rừng huyện Bắc Hà, tỉnh Lào Cai;

- Thời gian nghiên cứu từ tháng 11 năm 2009 đến tháng 5 năm 2010,

2.3 Nội dung nghiên cứu

2.3.1 Điều tra, phân tích điều kiện cơ bản của huyện Bắc Hà - tỉnh Lào Cai

- Điều tra, phân tích điều kiện tự nhiên

- Điều tra, phân tích điều kiện kinh tế - xã hội

- Điều tra tình hình sản xuất kinh doanh trước kia và hiện nay

2.3.2 Nghiên cứu các quy luật cấu trúc rừng trên các đối tượng

- Quy luật phân bố số cây theo đường kính (N-D1,3)

- Quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính 1,3m

- Quy luật tương quan giữa đường kính tán với đường kính 1,3m

2.3.3 So sánh biến đổi cấu trúc rừng

- Nghiên cứu biến đổi cấu trúc rừng trên ô chặt chuyển hoá sau hai năm thực hiện (2008-2010)

- Nghiên cứu biến đổi cấu trúc rừng trên ô đối chứng sau hai năm thực hiện

- So sánh sự biến đổi cấu trúc giữa các ô chặt chuyển hoá với các ô đối chứng thực hiện năm 2010

2.3.4 So sánh biến đổi đường kính bình quân lâm phần

- Nghiên cứu biến đổi đường kính bình quân (D1.3bq) trên ô chặt chuyển hoá sau hai năm thực hiện (2008-2010)

- Nghiên cứu biến đổi đường kính bình quân trên ô đối chứng sau hai năm thực hiện (2008-2010)

- So sánh biến đổi đường kính bình quân giữa các ô chặt chuyển hoá

với các ô đối chứng năm 2010

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Các phương pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp

2.4.1.1.Kế thừa tài liệu

- Tài liệu điều kiện cơ bản về Ban quản lý rừng Bắc Hà - Tỉnh Lào Cai

- Kế thừa và tham khảo các kết quả nghiên cứu có liên quan đã công bố

- Kế thừa số liệu thu thập được của năm 2008, làm cơ sở so sánh

- Tiêu chuẩn Việt Nam quản lý rừng bền vững của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn(1998, 2006)

- Biểu điều tra kinh doanh rừng trồng của 14 loài cây trồng chủ yếu, NXB Nông nghiệp 2003

- Biểu cấp đất của Vũ Tiến Hinh, Đề tài nghiên cứu khoa học của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2000).[15]

2.4.1.2 Thu thập số liệu ngoại nghiệp

Trên ô tiêu chuẩn (ÔTC) cố định đã được thiết lập mô hình chuyển hoá tiến hành đo đếm các chỉ tiêu D1,3, Hvn, Dt

Trên diện tích 5000 m2 cố địnhchia làm 5 ÔTC tạm thời, mỗi ô có diện tích là 1000 m2 (20×50 m) Cạnh các ÔTC tạm thời có các ô đối chứng (ÔĐC) là ô lập năm 2008, và được đo đếm năm 2010, diện tích là 1000m2

Trên các OTC và các ÔĐC đo đếm các chỉ tiêu sau:

- Đường kính ngang ngực (D1,3)

Đo toàn bộ số cây của ÔTC bằng thước kẹp kính, đo theo 2 hướng vuông góc Đông Tây- Nam Bắc.Yêu cầu: đo đúng vị trí 1.3m, đặt thước vuông góc với thân cây, 3 thân thước phải áp sát vào cây, đọc kết quả xong rồi mới rút thước ra Độ chính xác tới (cm)

- Đo đường kính tán (Dt): Đo bằng thước dây theo 2 hướng vuông góc

- Chiều cao vút ngọn (Hvn): Dùng thước đo cao Blume- leiss

Cách sử dụng thước đo cao Blume- leiss: Đứng cách gốc cây 1 khoảng tương ứng với cự ly ngang ghi trên thước Ngắm vào điểm thứ nhất cần đo, đợi kim hết dao động bấm nút hãm kim được kết quả h1 Ngắm vào điểm thứ

2, đợi kim hết dao động bấm nút hãm được kết quả h2

Cách tính chiều cao của cây: Tính theo công thức h = h1± h2, lấy dấu cộng khi kim chỉ về 2 phía của vạch số 0, dấu trừ khi kim chỉ cùng phía Trong trường hợp dốc nghiêng 1 góc  khi đó h’ = h- sin2

Phụ biểu: Điều tra trên ô tiêu chuẩn đối chứng

PHIẾU ĐIỀU TRA TRÊN Ô ĐỐI CHỨNG Địa phương: ÔTC Mật độ trồng: Ngày điều tra:

Khoảnh: Diện tích ô: Mật độ hiện tại: Người điều tra:

Lô: Tuổi: Cấp đất: Người kiểm tra:

V (m3)

Ghi chú

ĐT NB TB ĐT NB TB

2.4.2 Xác định các quy luật cấu trúc lâm phần

Số liệu sau khi thu thập được xử lý bằng toán học thống kê có sự trợ giúp của phần mềm Excell 6.0 và SPSS 15.0

2.4.2.1 Các quy luật cấu trúc

- Phân bố N-D1,3: mô phỏng phân bố thực nghiệm bằng hàm Weibull

dạng phương trình: F(x)= ..xe -.x a

với  ,  là các tham số của phương trình Weibull

Căn cứ số liệu ban đầu để ước lượng tham số  cho phù hợp

Nếu = 1 phân bố dạng giảm Nếu = 3 phân bố có dạng đối xứng Nếu > 3 phân bố có dạng lệch phải

Nếu < 3 phân bố có dạng lệch trái

Tính  =

x n

(n là số tổ sau khi chia tổ ghép nhóm)

Kiểm tra mức độ phù hợp của phân bố lý thuyết và phân bố thực nghiệm theo tiêu chuẩn 2 Nếu 2 tính toán <  2

tra bảng thì phân bố lý thuyết phù hợp với

phân bố thực nghiệm

- Tương quan H-D1,3: Xây dựng tương quan trên cơ sở phương trình:

H = a + b.logD1,3 (a, b là tham số) (2.2)

- Tương quan Dt và D1,3: Xây dựng tương quan trên cơ sở phương trình:

Dt = a + b.D1,3 (a, b là tham số) (2.3)

Từ số liệu thực tế, tính toán bằng phần mềm xử lý tự động (versison 2.0) tìm được các hệ số của hai phương trình trên và kiểm tra sự tồn tại của các hệ số bằng tiêu chuẩn t Nếu /ta/, /tb/> T05 (tra bảng) thì tham số a, b tồn tại

và ngược lại thì tham số a, b không tồn tại

2.4.2.2 Phương pháp so sánh

Sơ đồ 1: Biến đổi cấu trúc và đường kính bình quân lâm phần giữa các

mô hình sau khi chặt chuyển hoá (2008) với các mô hình đó sau 2 năm (2010)

Sơ đồ 2: Biến đổi cấu trúc, đường kính bình quân của lâm phần xác

định vào năm 2008 với kết quả xác định năm 2010 của các mô hình không chặt chuyển hóa (ô đối chứng)

Sơ đồ 3: Biến đổi cấu trúc, đường kính bình quân lâm phần giữa mô

hình đã chặt chuyển hoá sau 2 năm với ô đối chứng (không chặt) năm 2010 Xác định

ngẫu nhiên, ta so sánh lượng tăng trưởng đường kính 2 năm (Zd) giữa ô chặt

chuyển hoá với ô đối chứng bằng tiêu chuẩn toán học thống kê

Gọi i là tăng trưởng đường kính 2 năm trung bình của lâm phần Sa Mộc

chặt chuyển hóa thứ i 0 là tăng trưởng đường kính 2 năm trung bình của lâm

Ta xác định được tăng trưởng đường kính 2 năm trung bình của ô chặt

chuyển hóa (trung bình mẫu 1) và ô đối chứng tương ứng (trung bình mẫu 2)

là: Z2 d i , Z2 d o (i = A, B, C, D, E); dung lượng mẫu chính là số cây trong chặt chuyển hóa và ô đối chứng: ni, no

i

ij i

n

d Z d

0 0

2 2

n

d Z d

(2.4)

dij là tăng trường đường kính 2 năm của cây thứ j trong ô chặt chuyển hoá i; d0j là tăng trưởng đường kính 2 năm của cây thứ j trong ô đối chứng;

ni, no là số cây trong ô chặt chuyển hoá và ô đối chứng

Để việc đánh giá tăng trưởng đường kính đảm bảo tính khách quan ta chỉ so sánh tăng trưởng của các cây trong ô chặt chuyển hoá với các cây có cùng sức tăng trưởng của ô đối chứng (những cây có phẩm chất tốt) Tức là, trong ô đối chứng cũng tiến hành chọn lọc cây có phẩm chất tốt thường là cây

có đường kính lớn, cây cấp I, II, III theo phân cấp Kraff để lại so sánh Loại

bỏ những cây nhỏ, có phẩm chất không tốt, số cây loại bỏ tính theo cường độ chặt (Pn) của từng ô chặt chuyển hoá no = ndc - Pn*ndc/100 (2.5)

Trong đó:

no là số cây để lại trong ô đối chứng tương ứng với ô chặt chuyển hoá

ndc: số cây trong ô đối chứng

Pn: cường độ chặt theo số cây của ô chặt chuyển hoá (%)

Như vậy, với mỗi ô chặt chuyển hoá sẽ so sánh với một ô đối chứng tương ứng

Đây là 2 mẫu độc lập, ta chưa biết luật phân bố và phương sai tổng thể của 2 mẫu, nhưng dung lượng các mẫu (ni, no) đều > 30 (mẫu lớn) nên có thể coi phân bố của 2 tổng thể tiếp cận với phân bố chuẩn và có thể dùng tiêu chuẩn U

để kiểm tra giả thuyết Ho:

0 2

1

2 1

2 2

n

S n S

d Z d

Z

U

o

o i

lệnh: Tools/Data Analysis/Z-Test: Two Sample for Means

So sánh U tính với U/2 ( = 0.05, U/2 = 1,96) Nếu |U| tính > 1,96 =>

Ho-, có thể kết luận với độ tin cậy 95% tăng trưởng đường 2 năm của lâm phần Sa Mộc chặt chuyển hoá và lâm phần Sa Mộc đối chứng có sự khác biệt

rõ rệt Ngược lại, nếu |U| tính < 1,96, tăng trưởng đường kính 2 năm của lâm phần Mỡ chặt chuyển hoá và lâm phần Mỡ đối chứng chưa có sự khác biệt rõ rệt

Khi tăng trưởng đường kính 2 năm của lâm phần Sa Mộc chặt chuyển hoá và lâm phần Sa Mộc đối chứng có sự khác biệt rõ rệt, nếu tăng trưởng đường kính 2 năm bình quân của ô chặt chuyển hoá cao hơn ô đối chứng thì

có thể kết luận với độ tin cậy 95% tăng trưởng đường kính 2 năm của lâm phần Mỡ chặt chuyển hoá cao hơn hẳn lâm phần Sa Mộc đối chứng

Chương 3 ĐIỀU KIỆN CƠ BẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1 Điều kiện tự nhiên

- Phía Bắc giáp huyện Simacai của tỉnh Lào Cai

- Phía Nam giáp huyện Bảo Thắng của tỉnh Lào Cai

- Phía Đông giáp huyện Xí Mần của tỉnh Hà Giang

- Phía Tây giáp huyện Mường Khương của tỉnh Lào Cai

3.1.2 Địa hình, địa mạo

Huyện Bắc Hà nằm trên cao nguyên núi đá vôi, hiện tượng Krast xảy ra tạo thành các hố sâu, các khe suối nước ngầm Huyện Bắc Hà có địa hình phức tạp chia cắt mạnh, các dẫy núi có độ cao giảm dần và chạy theo hướng Bắc – Nam Đỉnh có độ cao tuyệt đối cao nhất là 1800m, điểm thấp nhất 160m Độ cao tuyệt đối trung bình 900m, độ dốc trung bình 280-350 Với địa hình như trên đã gây khó khăn cho sản xuất sinh hoạt cũng như công tác quản

lý, sử dụng đất đai của huyện

Khu vực Bắc Hà có thể chia ra làm hai vùng khí hậu:

-Vùng thấp có độ cao tuyệt đối từ 166m đến 600m thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, thuận lợi cho việc sản xuất cây lương thực và cây công nghiệp

-Vùng có độ cao tuyệt đối trên 600m mang đặc điểm khí hậu á nhiệt đới, mát mẻ vào mùa hè, khô lạnh vào mùa đông, thuận lợi cho phát triển cây

ăn quả và khu du lịch nghỉ mát

3.1.2.1 Chế độ ẩm

Theo tài liệu thống kê nhiều năm tại trạm khí tượng thuỷ văn Bắc Hà, khí hậu khu vực nghiên cứu có đặc điểm sau:

- Nhiệt độ trung bình trong năm là 18o-19oC

- Nhiệt độ cao nhất là 34oC (vào tháng 6-7)

- Nhiệt độ thấp nhất là 1oC (vào tháng 1), nhưng cũng có một số năm nhiệt độ xuống tới -1oC

- Lượng mưa bình quân: 1.650-1.850m

- Độ ẩm bình quân 75-85%

- Lượng mưa trong năm không lớn, nhưng phân bố không đều tập trung

từ tháng 4 đến tháng 10 (chiếm 80% tổng lượng mưa hàng năm) nên thường xuyên xảy ra lũ lụt, xói mòn, sạt lở đất đai ảnh hưởng đế sản xuất và đời sống Mùa hè khí hậu mát mẻ, mùa đông lạnh giá, sương mù và sương muối thường xảy ra

3.1.2.2 Chế độ gió

Khu vực huyện Bắc Hà chịu ảnh hưởng của hai luồng gió thịnh hành là gió mùa Đông Bắc bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, thời tiết khô lạnh, kèm theo sương muối và mưa phùn Gió mùa Đông Nam từ tháng 4 đến tháng 10 thời tiết nóng ẩm, thường có mưa lớn kéo dài thỉnh thoảng có lốc xoáy Do vậy gây khó khăn trong quá trình sản xuất và đời sống của người dân

3.1.2.3 Thuỷ văn

Huyện Bắc Hà có sông Chảy là sông chính chạy qua hai mặt phía Tây nam của huyện Ngoài ra còn có bốn hệ suối nhỏ là Ngòi Đô, Thèn Phùng, Nậm Phàng, Nậm Lục đều đổ ra sông Chảy Hầu hết suối ở đây dòng nước chảy rất quanh co, lòng suối hẹp, độ dốc lớn Độ chênh lệch về lưu lượng

nước giữa hai mùa rất lớn Mùa mưa thường gây lũ lụt, mùa khô lượng nước rất ít, gây khó khăn cho việc tưới tiêu và sinh hoạt của nhân dân

3.1.3 Các nguồn tài nguyên

3.1.3.1 Tài nguyên đất

Dựa vào tài liệu, bản đồ, thổ nhưỡng huyện Bắc Hà tỉ lệ 1/50000 năm

2002 do viên thổ nhưỡng Nông Hoá điều tra xây dựng, bản đồ thổ nhưỡng huyện Bắc Hà tỷ lệ 1/25000 của khoa đất và môi trường, Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội tháng 4 năm 2004 cho thấy huyện Bắc Hà có 5 nhóm đất chính sau:

- Nhóm đất đỏ vàng phát triển trên đá sét và biến chất: 2.197,7ha chiếm 3,2% tổng diện tích đất tự nhiên Loại đất này có hàm lượng mùn từ nghèo đến trung bình 1,3-2,6%, pH = 4,6-5,7, đất chua nghèo dinh dưỡng, loại đất này thích hợp cho loài cây trồng dài ngày như: Cây chè, cây ăn quả và một số cây trồng hàng năm như sắn, đậu, đỗ…

- Nhóm đất vàng xám trên đất macma axit: 51.508,5ha chiếm 75% tổng diện tích đất tự nhiên Loại đất này có hàm lượng mùn đạt từ 0,68-1,67%, pH=4,5-6,3 Đây là loại đất xấu nghèo dinh dưỡng, dễ bị xói mòn, rửa trôi Đây là diện tích lớn nhất huyện, loại đất này thích hợp cho trồng rừng trồng cây dược liệu

- Nhóm đất phù sa hệ thống sông Chảy: 1.167,53ha chiếm 1,7% tổng diện tích đất tự nhiên Loại đất này có hàm lượng mùn từ trung bình khá 2,5-3%, pH= 5,1- 6,3 Loại đất này thích hợp với cây lương thực, cây công nghiệp ngắn ngày

- Nhóm đất đen (Đất mùn phát triển trên núi đá vôi và đá sêcpentinit):

có 964,49ha chiếm 1.4% tổng diện tích đất tự nhiên Hàm lượng mùn trong đất từ 3,5-5,6%, pH= 6,1-7,6% Đây là loại đất tốt, thích hợp cho nhiều loại cây trồng nhưng diện tích ít

- Đất dốc tụ: Với 12.842,7ha chiếm 18,7% tổng diện tích đất tự nhiên Loại đất này có hàm lượng mùn từ 5,3-8,6%, pH=4,1-8,6% Đất nhiều mùn nhưng chua và nghèo dinh dưỡng, quá trình yếm khí xảy ra rất mạnh, thích hợp cho trồng cây lương thực

Tóm lại đất đai ở huyện Bắc Hà có nhiều loại đất khác nhau nhưng chủ yếu là loại đất xám vàng phát triển trên đá macma axit, đất chua và nghèo dinh dưỡng

3.1.3.2 Tài nguyên rừng

Tổng diện tích đất có rừng của Bắc Hà là 18.704 ha, chiếm 27,34% tổng diện tích đất tự nhiên Trong đó rừng tự nhiên là 14.165 ha, rừng trồng là 4.536,1 ha, tiềm năng đất trồng chuyển sang khoanh nuôi, độ che phủ đạt trên 30%

3.1.3.3 Tài nguyên khoáng sản

Tài nguyên khoáng sản trên địa bàn huyện gần như không có, chỉ có phần lớn diện tích núi đá và một số đoạn sông có thể khai thác được cát, sỏi

để sản xuất nguyên vật liệu xây dựng, nhưng có trữ lượng và sản lượng thấp, khả năng khai thác vận chuyển còn khó khăn Do đó tài nguyên khoáng sản ở đây không đáng kể

3.1.4 Nhận xét chung

- Lợi thế: Huyện Bắc Hà là một trong hai huyện trung tâm của tỉnh Lào Cai Huyện có tiềm năng phong phú và đa dạng về tài nguyên đất đai, tài nguyên rừng để phát triển nghề rừng, bên cạnh đó khí hậu mát mẻ cũng thuận lợi cho việc phát triển du lịch Ở đây đất dốc tụ là loại đất nhiều mùn và đất chua nên phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của loài cây Sa mộc, là loài cây cho nhiều giá trị kinh tế

- Hạn chế: Huyện không có tài nguyên khoáng sản để phát triển công nghiệp nặng, đất chủ yếu là đất chua chỉ phù hợp với loài Sa mộc mà khó có

thể phát triển các loài cây khác Mùa đông có nhiều sương muối, sương mù, mưa lớn gây ra lũ lụt, sạt lở đất gây khó khăn cho sinh hoạt cũng như sản xuất của người dân

3.2 Đặc điểm dân sinh kinh tế - xã hội

3.2.1 Cở sở hạ tầng

Tổng diện tích đất tự nhiên 68.678 ha, gồm 21 xã và một thị trấn Nơi đây là địa bàn cư trú của 11 dân tộc anh em như: Mông, Dao, Tày, Kinh, Thái…trong đó người Dao và Mông chiếm gần 80% với truyền thống văn hoá bản sắc của các dân tộc vùng cao

Bắc Hà tiềm năng đất đai lớn, khí hậu mát mẻ, với nhiều khu du lịch sinh thái lý tưởng, cây trồng đa dạng nhưng nhìn chung kinh tế còn gặp khá nhiều khó khăn Có đến 18/21 xã đặc biệt khó khăn và trình độ dân trí thấp, trình độ cán bộ còn có nhiều hạn chế chưa theo kịp với cơ chế đổi mới hiện nay Cơ sở hạ tầng còn yếu kém hệ thống thuỷ lợi chưa được phát huy do bi sạt lở đất nên sản xuất nông-lâm nghiệp còn khó khăn, lạc hậu do việc thâm canh tăng vụ còn nhiều hạn chế, năng suất cây trồng chưa cao

3.2.2 Văn hóa

Phong tục tập quán du canh du cư, đốt nương làm rẫy còn thường xuyên xảy ra ở khu vực này Vì thế đây là huyện vùng cao được nhà nước quan tâm phát triển với nhiều dự án, chính sách hỗ trợ kinh tế Các dự án hỗ trợ phát triển cơ sở hạ tầng: điện, đường, trường, trạm nhằm nâng cao dân trí, phát triển kinh tế như: dự án 661, dự án 135…Sự quan tâm của Đảng và Nhà nước ưu tiên đầu tư phát triển đã phần nào cải thiện được đời sống dân cư của khu vực, nâng cao dân trí

3.2.3 Về y tế - giáo dục

Các xã đã có cở sở, song việc trẻ em trong độ tuổi đến trường ở nhà lên nương rẫy hay làm những công việc khác mà không đến trường còn là