121 Biểu 3.1. Biểu sản lợng gỗ bột giấy (m 3 /ha) loài Eucalyptus deglupta ở Philippin (Vanclay, J.K. - 1999) Chỉ số cấp đất Tuổi 18m 21m 24m 3 1 2 4 4 11 17 25 5 36 50 69 6 78 102 133 7 134 169 212 8 201 246 301 9 276 330 395 10 356 418 491 11 438 507 586 12 520 594 679 Quy luật biến đổi theo tuổi của trữ lợng đợc minh hoạ ở hình 3.3. Hình 3.3. Sinh trởng trữ lợng loài Eucalyptus deglupta Thông thờng, các biểu sản lợng đề cập đến các chỉ tiêu cơ bản nh: mật độ (N), chiều cao (Hg), đờng kính bình quân (Dg), tổng tiết diện ngang 0 100 200 300 400 500 600 700 3456789101112 A (tuổi) M (m 3 /ha) S 1 =24 S 3 =18 S 2 =21 122 (G), trữ lợng và tăng trởng bình quân chung về trữ lợng (M), ngoài ra có thể đề cập đến suất tăng trởng về trữ lợng (PM). Với các lâm phần không tiến hành tỉa tha, thì số cột của biểu sản lợng tơng ứng với số chỉ tiêu sản lợng mà ngời kinh doanh quan tâm đến (xem biểu 3.2). Biểu 3.2. Biểu sản lợng lâm phần Keo lá tràm cấp đất III ở Đăk Lăk (Nguyễn Văn Xuân, 1997) A N (cây) H 0 (m) Hg (m) Dg (cm) V (m 3 ) M (m 3 /ha) ZM (m 3 /ha) M (m 3 /ha) 1 1600 2 1560 4,2 3,5 2,0 3 1520 6,1 5,2 3,4 0,0070 11 3,7 4 1490 7,9 6,7 4,7 0,0126 19 8 4,8 5 1460 9,5 8,1 5,9 0,0197 29 10 5,8 6 1430 10,9 9,5 7,0 0,0283 40 11 6,7 7 1400 12,3 10,8 8,0 0,0385 54 14 7,7 8 1400 13,5 12,0 9,0 0,0503 70 16 8,7 9 1400 14,9 13,1 9,9 0,0637 89 19 9,9 10 1400 16,1 14,2 10,7 0,0788 110 21 11,0 Nếu lâm phần đợc tiến hành tỉa tha một số lần trong chu kỳ kinh doanh, biểu sản lợng sẽ đợc cấu tạo theo 3 bộ phận: - Bộ phận tổng hợp. - Bộ phận tỉa tha. - Bộ phận nuôi dỡng. Bộ phận tổng hợp gồm các chỉ tiêu: N, Hg, Dg, G, M, ZM, M 0 (tổng trữ lợng hiện tại và trữ lợng đã tỉa tha) và M. Bộ phận tỉa tha và bộ phận nuôi dỡng thờng đề cập đến các chỉ tiêu: N, Dg, G, M (biểu 3.3). 123 BiÓu 3.3. BiÓu s¶n l−îng l©m phÇn Sa méc cÊp ®Êt I (Vò TiÕn Hinh, 2000) 124 Thông thờng, chỉ tiêu tổng hợp nhất trong các biểu sản lợng là trữ lợng và các loại tăng trởng 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 đợc lập theo khối lợng vỏ khô và khối lợng tinh dầu vỏ, với rừng Luồng, ngời ta sẽ lập biểu sinh khối Cách sử dụng biểu sản lợng: Với mỗi loài cây trồng, biểu sản lợng đợc lập theo đơn vị cấp đất, vì vậy, khi xác định các chỉ tiêu nào đó cho lâm phần ngoài thực tế, trớc 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 lợng cần tìm. Nh vậy, thông qua biểu không những xác định đợc các chỉ tiêu sản lợng cần thiết, mà còn xác định đợc thời điểm và cờng độ tỉa tha lâm phần, nghĩa là xác định biện pháp tác động trong chu kỳ kinh doanh. Vì thế, biểu sản lợng ngoài ý nghĩa dự đoán sinh trởng ra, còn có tác dụng nh một cuốn cẩm nang hớng 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 nh: mô hình đờng kính bình quân, mô hình tổng tiết diện ngang và mô hình trữ lợng. 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. Trớc lần tỉa tha thứ nhất. Từ khi trồng rừng đến lần tỉa tha thứ nhất, với các loài cây vùng nhiệt đới, thời gian này thờng 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 giảm mật độ trong giai đoạn này chủ yếu do tỉa tha tự nhiên. Tỷ lệ cây bị đào 125 thải tự nhiên phụ thuộc vào mật độ khi trồng. Số liệu ở các ô nghiên cứu định vị của loài Fichte và Kiefer dới 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 đợc thu thập từ những lâm phần có chiều cao u thế xấp xỉ 10m. Đối với những loài cây trồng ở Việt Nam, tỷ lệ cây chết trớc lần tỉa tha thứ nhất cha có công trình nào công bố chính thức, nhng với mật độ trồng không cao, thời điểm tỉa tha lần đầu đến sớm, vì thế để đơn giản cho việc thiết lập các mô hình sản lợng, 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 phơng trình cụ thể dới đây: P = -44,175 + 30,970logN 0 + 69,288logHg (3.5) 3.3.1.2. Sau lần tỉa tha thứ nhất. Mật độ ban đầu đợc đề cập là mật độ tại thời điểm các lâm phần bắt đầu khép tán (ký hiệu là N 0 , tơng ứng với thời điểm t 0 ). Từ thời điểm này trở đi, lâm phần xuất hiện hiện tợng tỉa tha tự nhiên. Từ đó mật độ lâm phần sẽ giảm dần theo thời gian và tại thời điểm t nào đó (sau thời điểm t 0 ) mật độ sẽ phụ thuộc vào khoảng cách thời gian từ t 0 đến t. Chilmi (Wenk, G.1990) đã mô tả sự phụ thuộc này theo dạng phơng trình (3.6). )tt( e ) E N N ( E NN 0 0 = (3.6) Trong đó, N E là mật độ lâm phần lúc kết thúc tỉa tha tự nhiên Cujenkov (Wenk, G.1990) mô tả quan hệ giữa N t với N 0 và thời gian t theo phơng trình (3.7): 126 N = N 0 e -Ct' (3.7) Tham số c đợc xác định gần đúng bằng phơng trình: c = a + b.N 0 Thay c vào (3.7), ta có: N = N 0 .e -(a+b.No)t' (3.8) Roemisch (Wenk,G.1990) quan niệm sự biến đổi của mật độ tỷ lệ thuận với hiệu số mật độ lúc kết thúc tỉa tha tự nhiên và mật độ tại thời điểm t: )N E N(b 'dt dN = (3.9) Thay N t = N 0 tơng ứng với thời điểm t' = 0 và tích phân (3.9), có: 'bt eN) 'bt e1(N t N 0E + = (3.10) với 10 40t 't = Từ thực nghiệm, Halaj (Wenk, G.1990) thiết lập phơng trình dới đây cho lâm phần Eichen thuần loài: N = 6607571 - t -0,2 (3.11) 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 phơng trình vi phân: bN dHg dN = (3.12) Nếu tỉa tha diễn ra vào thời điểm lâm phần khép tán, thì N = N 0 , Hg = Hg 0 , từ đó lấy tích phân (3.12), đợc: )HgHg(b eNN 0 0 = (3.13) 127 ở phơng trình (3.13), N 0 và Hg 0 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 Ct Ke LogN = (3.14) 3.3.3. Mô hình biến đổi của mật độ theo đờng kính bình quân lâm phần. Mật độ biến đổi theo tuổi và điều kiện lập địa. Hai nhân tố này đợc phản ánh tổng hợp qua kích thớc của cây bình quân. Từ đó, một số tác giả xác lập quan hệ giữa mật độ với chiều cao nh đã đề cập ở trên, số khác lại xác lập quan hệ với đờng kính bình quân. Giữa mật độ với đờng kính bình quân luôn tồn tại mối quan hệ mật thiết và thờng đợc biểu thị dới dạng tổng quát: N = a.Dg b (3.15) Theo Reineke (Wenk, G.1990) tham số b luôn âm, không phụ thuộc vào loài cây cũng nh 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) dới 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 -1,868 128 3.3.4. Mô hình mật độ tối u 3.3.4.1. Khái niệm mật độ tối u. Trớc khi xem xét khái niệm mật độ tối u, cần đề cập đến khái niệm mật độ tối đa. Khái niệm này đợc Reineke đề xớng và sau đó đã đợc ứng dụng rộng rãi (Wenk, G. 1990). Qua nghiên cứu sản lợng 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 đờng 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 đờng kính bình quân bất kỳ với mật độ tối đa ứng với đờng kính bình quân Dg=25cm. Cả hai mật độ này đều đợc xác định bằng phơng trình (3.15). Với giả thuyết tham số a bằng nhau và tham số b bằng -1,6, chỉ số mật độ đợc xác định theo: 6,1 25 Dg b 25.a b Dg.a )25max( N )Dgmax( N SDI === Qua biến đổi, ta có: SDI )25Dgmax( N 6,1 Dg 25 )Dgmax( N = = = (3.16) Công thức (3.16) đợc sử dụng để tính mật độ tối đa cho các lâm phần có đờng kính bình quân khác nhau. Theo Wenk, G. (1990), từ những năm hai mơi của thế kỷ 19, ngời ta đã nhận thấy, để đạt đợc tăng trởng trữ lợng (m 3 /ha/năm) tối đa, cần phải có mật độ tối u. Zamminer đã nhận xét: Tới một chừng mực nào đó, cây mọc càng tha, tăng trởng riêng của từng cây càng lớn, nhng quy ra trên đơn vị diện tích, 129 thì tăng trởng 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 trởng lớn nhất (Wenk, G. 1990). Nh vậy, muốn cho lâm phần có năng suất cao, thì mật độ ở mỗi định kỳ sinh trởng phải đợc xác định sao cho hợp lý. Mật độ này thờng đợc gọi là mật độ tối u và phụ thuộc vào yêu cầu diện tích dinh dỡng của các cây trong lâm phần. Nh đã biết, diện tích dinh dỡng biến đổi theo thời gian, từ đó, mật độ tối u cũng luôn biến đổi theo tuổi lâm phần. Về lý thuyết, tồn tại khái niệm mật độ tối u, nhng thực tiễn thì khó xác định giá trị cụ thể cho loại mật độ này. Nhiều nghiên cứu về sản lợng cho thấy, trong một phạm vi mật độ khá rộng, tăng trởng lâm phần gần nh bằng nhau (quan hệ ZM/N không thể hiện rõ đỉnh). Vì lẽ đó, mật độ tối u 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 đợc phản ánh bằng tăng trởng bình quân chung: A Mc A M A M M 0 + == Trong đó: M: Tăng trởng bình quân chung về trữ lợng. A: Tuổi lâm phần. M A : Trữ lợng lâm phần hiện tại. Mc: Tổng trữ lợng tỉa tha của lâm phần cho đến tuổi A Từ đó: = = A 1i i ZMM 0 Từ công thức trên nhận thấy, để có M 0 tại tuổi A đạt giá trị cao nhất, thì tăng trởng trữ lợng ZMi của lâm phần ở mỗi định kỳ (hay hàng năm) cũng 130 phải đạt giá trị cao nhất. Trong trờng hợp này, mật độ lâm phần ở mỗi định kỳ đợc coi là mật độ tối u. Nh vậy, mật độ tối u của một định kỳ sinh trởng nào đó (thời gian giữa 2 lần tỉa tha liên tiếp) đợc quan niệm là mật độ tại đó tăng trởng trữ lợng của lâm phần đạt giá trị cao nhất. Khái niệm mật độ tối u này chỉ đúng cho những trờng hợp mà mục đích kinh doanh là tạo ra nguyên liệu gỗ, năng suất lâm phần càng cao càng tốt. Khi lâm phần đợc kinh doanh với mục đích là cung cấp cho thị trờng những sản phẩm về gỗ nào đó nh: gỗ lớn dùng cho xây dựng, gỗ trụ mỏ thì mật độ tối u tại từng định kỳ sinh trởng phải là mật độ sao cho tăng trởng về trữ lợng của sản phẩm chính là cao nhất. Cứ nh vậy, sẽ có những khái niệm khác nhau về mật độ tối u, nh mật độ tối u về tài chính, mật độ tối u về môi trờng sinh thái Mật độ tối u đợc đề cập ở những mô hình dới đây là mật độ đợc hiểu với khái niệm thứ nhất. Với khái niệm về mật độ tối u nh vậy, mô hình mật độ lâm phần của mỗi loài cây cần đợc thiết lập trên cơ sở số liệu của các ô nghiên cứu cố định hoặc bán cố định có tăng trởng trữ lợng ở mỗi định kỳ là cao nhất. 3.3.4.2. Mô hình mật độ tối u trên cơ sở diện tích dinh dỡng tối u. ở mỗi giai đoạn phát triển, sinh trởng của cây rừng phụ thuộc vào diện tích dinh dỡng, vì vậy, giữa tăng trởng của cây với diện tích dinh dỡng có quan hệ mật thiết. Diện tích dinh dỡng của cây đơn lẻ đợc xác định trên mặt đất là diện tích hình đa giác, mà số cạnh của nó phụ thuộc vào số cây có ảnh hởng ở xung quanh. Tơng tự nh vậy, khối hình học có đáy là diện tích dinh dỡng, chiều cao bằng chiều cao của cây đợc gọi là không gian dinh dỡng. Hình 3.4 minh hoạ cho các khái niệm này. [...]... các biểu sản lợng đã lập, có thể trích dẫn một số phơng trình để minh họa: - Rừng Tếch ở Đắc Lắk (Bảo Huy, 1995): St = 1,494 + 2,521.LnH0 (3.35) - Rừng Sa mộc (Vũ Tiến Hinh, 2000): St = 2, 76. H00,5195 (3. 36) - Rừng Mỡ (Vũ Tiến Hinh, 2000): St = 2,193.H00,532 (3.37) - Rừng Thông đuôi ngựa (Vũ Tiến Hinh, 2000): St = 5,15 76. e0, 063 2Ho (3.38) - Rừng Quế (Vũ Tiến Hinh, 2003): St=0.214.Hg1. 565 (3.39) - Rừng Keo... Tỉa tha 60 0 cây/ha 260 0 Tỉa tha 340 cây/ha 160 0 Tỉa tha 410 cây/ha 2400 Nuôi dỡng 1400 Tỉa tha 210 cây/ha 2200 Nuôi dỡng 1200 Nuôi dỡng 2000 Nuôi dỡng 1000 Nuôi dỡng 260 0 Tỉa tha 66 0 cây/ha 160 0 Tỉa tha 500 cây/ha 2400 Tỉa tha 460 cây/ha 1400 Tỉa tha 300 cây/ha 2200 Tỉa tha 260 cây/ha 1200 Nuôi dỡng 2000 Nuôi dỡng 1000 Nuôi dỡng 1800 Nuôi dỡng 800 Nuôi dỡng 2400 Tỉa tha 700 cây/ha 1400 Tỉa tha 61 0 cây/ha... bằng phơng trình đờng thẳng: St = A + Bi.T (3.29) ở phơng trình (3.29), T là biến thời gian (tuổi) ThaySt vào phơng trình (3.28) đợc mô hình mật độ tối u: N TU = 10 4 A + Bi.T (3.30) Tơng ứng với mật độ trồng ban đầu của các lâm phần Thông ba lá là 3.300cây/ha, tham số A đợc xác định bằng 3,03 Tham số Bi thay đổi theo cấp đất và lấy các giá trị bằng: 0,45455; 0,4 266 7; 0,38333; 0,3 466 7 và 0,2 966 7 tơng... tiết diện ngang của nó theo công thức: a= E 2 d 2 6 0 5 2 2 1 2 di + d 0 + d6 2 i =1 (3.23) Trong đó: E6 là khoảng cách từ cây mẫu đến cây thứ 6 1 36 d0 là đờng kính cây mẫu di là đờng kính cây thứ i Ta có thể áp dụng phơng pháp ô 6 cây để nghiên cứu quan hệ giữa các loài với nhau ở rừng tự nhiên Trong đó, cây mẫu là cây của một loài nào đó cần nghiên cứu, 6 cây của các loài khác (cũng có thể có cây cùng... 3.11) H0 (m) 25 I 20 II III IV 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 A (tuổi) Hình 3.9 Đờng sinh trởng chiều cao H0 của các lâm phần Mỡ 2 St (m ) 12 I II III IV 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 A (tuổi) Hình 3.10 Đờng sinh trởng lý thuyếtSt của các lâm phần Mỡ N (cây/ha) 5000 IV 4500 4000 III 3500 II I 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 A (tuổi) Hình 3.11 Đờng cong biến đổi NTU... tha 510 cây/ha 1800 Nuôi dỡng 800 Nuôi dỡng 160 0 Nuôi dỡng 60 0 Nuôi dỡng 2200 Tỉa tha 700 cây/ha 1400 Tỉa tha 500 cây/ha 2000 12 1800 2800 11 Nuôi dỡng 2200 10 Tỉa tha 67 0 cây/ha 2200 9 2000 2800 8 Nuôi dỡng Tỉa tha 500 cây/ha 1200 Tỉa tha 300 cây/ha 1800 Tỉa tha 300 cây/ha 1000 Nuôi dỡng 160 0 Nuôi dỡng 800 Nuôi dỡng 1400 Nuôi dỡng 60 0 Nuôi dỡng 13 14 15 16 17 144 ... đợc xác định từ phơng trình (3.37), trong đó H0 đợc xác định từ biểu cấp đất rừng Mỡ (Vũ Tiến Hinh, 2000) Từ các đờng cong sinh trởngSt suy ra các đờng cong biến đổi NTU theo tuổi ở hình 3.11 Khi thiết lập mô hình mật độ tối u cho loài Keo lá tràm trên phạm vi toàn quốc (Vũ Tiến Hinh, 19 96) , các tác giả tính toán quan hệ: Ln(St/ha) = 3,4278 + 0, 760 89LnH0 + 0,5323LnN (3.41) Từ phơng trình (3.41), thay... 1,7 767 H 1,3 0 2 (3.44) Hoàng Xuân Y (1997) xác lập phơng trình (3.45) làm cơ sở tính toán mật độ tối u cho các lâm phần Mỡ vùng giấy sợi Ln(St/ha) = 0,099 + 0,9428LnHg + 1,1031LnN (3.45) 143 Biểu 3.4 Biểu tra biện pháp tác động và số cây cần tỉa tha cho lâm phần Keo lá tràm (Vũ Tiến Hinh, 19 96) H0(m) N/ha Biện pháp tác động H0(m) N/ha Biện pháp tác động 3000 Tỉa tha 470 cây/ha 260 0 Nuôi dỡng 160 0... ZM ở hình 3 .6 thông qua công thức: ZG / ha = N.Zg = 10 4 Zg a (3.19) 133 10 4 ZV ZM / ha = N.ZV = a (3.20) Từ hình 3 .6, giá trị cực đại của ZG và ZM đợc xác định lần lợt bằng 1,5858m2/ha và 25,3m3/ha Tơng ứng với các giá trị này, diện tích dinh dỡng a lần lợt bằng 13,0m2 và 13,14m2 Đây chính là diện tích dinh dỡng tối u Mật độ tơng ứng với các diện tích dinh dỡng trên là 768 cây/ha và 761 cây/ha Theo... trởng trữ lợng của lâm phần đợc xác định theo phơng trình: ZM / ha = c(a a ) 10 4 0 zv 1 e max a (3.18) Đờng cong biểu diễn phơng trình (3.18) là đờng 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 . (m 3 /ha) 1 160 0 2 1 560 4,2 3,5 2,0 3 1520 6, 1 5,2 3,4 0,0070 11 3,7 4 1490 7,9 6, 7 4,7 0,01 26 19 8 4,8 5 1 460 9,5 8,1 5,9 0,0197 29 10 5,8 6 1430 10,9 9,5 7,0 0,0283 40 11 6, 7 7 1400 12,3. 1348.Dg -1,532 Kiefer: N = 2195.Dg -1, 762 Eiche: N = 1 062 .Dg -1, 568 Tanne: N = 1449.Dg -1,521 Buche: N = 266 4.Dg -1,799 Hainbuche: N = 2377.Dg -1, 868 128 3.3.4. Mô hình mật độ tối u. bằng 3,03. Tham số Bi thay đổi theo cấp đất và lấy các giá trị bằng: 0,45455; 0,4 266 7; 0,38333; 0,3 466 7 và 0,2 966 7 tơng ứng với các cấp đất từ I đến V. Từ đờng cong biến đổi theo tuổi của mật