Tạp chí KHLN Chun san/2017 (152 - 166) ©: Viện KHLNVN - VAFS ISSN: 1859 - 0373 Đăng tải tại: www.vafs.gov.vn ỨNG DỤNG GIS ĐỂ DỰ BÁO NHANH SINH TRƯỞNG RỪNG TRỒNG THÔNG BA LÁ (Pinus kesiya Royle ex Gordon) VÙNG NGUYÊN LIỆU GIẤY TÂN MAI TỈNH LÂM ĐỒNG Phùng Văn Khen1, Phạm Trịnh Hùng2 Viện Khoa học Lâm nghiệp Nam Bộ Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh TĨM TẮT Trong lâm nghiệp cơng nghệ GIS biết đến tính hiệu việc quản lý, bảo vệ phát triển tài ngun thiên nhiên Dựa khả phân tích khơng gian, thơng tin vị trí kết hợp với thơng tin thuộc tính liên hệ hình thành nên vùng có đặc điểm địa lý - kinh tế - xã hội khác nhau, điều giúp cho việc quy hoạch quản lý tài nguyên có hiệu từ thơng tin xác trung thực Từ khóa: GIS, mơ hình sinh trưởng, nội suy mưa, Thơng ba lá, Pinus kesiya Bằng phương pháp nội suy lập đồ phân bố mưa làm sở cho việc thiết lập mơ hình đa biến dự báo suất Thông ba cho khu vực nghiên cứu thuộc ba huyện Bảo Lâm, Di Linh Đức Trọng tỉnh Lâm Đồng Để thiết lập mơ hình đa biến, nghiên cứu tìm hiểu mối quan hệ nhân tố sinh thái với suất rừng trồng Thông ba làm sở cho việc xây dựng hệ thống mã hiệu biến sinh thái trước thiết lập mơ hình Kết nghiên cứu mơ hình đa biến: Y = 10,0177 - 0,17205*x2x4 0,00184111*x3x7 + 0,00796191*x5^3 - 1,64714*1/x1 - 0,000639912*x6 (Trong Y trữ lượng rừng, x1: Loại đất; x2: độ dày tầng đất; x3: thành phần giới; x4: độ dốc địa hình; x5: tuổi rừng; x6: độ cao so với mặt nước biển; x7: lượng mưa trung bình năm), chạy phần mềm Vecticalmaper MapInfo tạo đồ suất rừng trồng thông ba từ tuổi đến tuổi 10 cho toàn khu vực nghiên cứu Bản đồ giúp cho nhà quản lý, chủ rừng ước tính trữ lượng rừng trồng theo tuổi ứng với vị trí biết đồ Đây sở để tính toán xuất đầu tư nhằm đạt hiệu cao kinh doanh rừng trồng Application GIS for rapid prediction in grwoth of Pinus kesiya Royle ex Gordon plantations in Tan Mai paper mill area, Lam Dong province Keywords: GIS, growth models, interpolation rain, Pinus kesiya Global Information System (GIS) is commomly used in forestry because of its efficiency in natural resource development, protection and management Based on space analysis, informations of position and location related to informations of establishing regions containing different characteristics in geography, economy and society These accurate informations can be used to make planning and managing natural resources proficiently This study can be allowed to determine an interpolated method serving to build the distributed rainfall map for the study area before the establishment of distributed rainfall map as a basic for establishing a multi - variable model predicting the productivity of Pinus kesiya plantations on the study area belong to the Bao Lam, Di Linh and Duc Trong districts, 152 Phùng Văn Khen et al., Chuyên san/2017 Tạp chí KHLN 2017 Lam Dong province To be able to establish the multi - variable model, the study also explored the relationship between each ecological factor and the productivity of Pinus kysia plantation as the basic for building the code system for ecological variables before setting up the model Multi - variable model was calculated: Y= 10,0177 - 0,17205*x2x4 0,00184111*x3x7 + 0,00796191*x5^3 - 1,64714*1/x1 - 0,000639912*x6 where Y = yield; x1 = soil type; x2 = soil depth; x3 = soil texture; x4 = slope; x5 = tree age; x6 = sea level; and x7 = precipitation, run by MapInfo software using Vecticalmaper sofware tool produced map of productivity for Pinus kesiya plantations with ages from age to age 10 years Forest managers and owners can be used the productivity Map to fast predict productivity of forest plantations when they know the point in the Map Therefore, this can evaluate benefit from plantations I ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng thơng nói chung rừng thơng ba nói riêng nguồn tài nguyên lớn có giá trị cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp xây dựng xuất Khơng thế, rừng thơng cịn có ý nghĩa việc bảo vệ môi trường, bảo vệ đất giá trị văn hóa xã hội (Ngơ Đình Quế, 2008) Tuy có diện tích lớn nguồn tài nguyên phong phú vậy, đến diện tích rừng thơng Lâm Đồng bị thu hẹp, chất lượng rừng bị giảm sút cách nhanh chóng Có nhiều nguyên nhân, có việc khai thác chưa hợp lý nạn phá rừng thường xuyên xảy ra; kỹ thuật tạo rừng xác định chưa đầy đủ đất rừng bị thối hóa diện tích lớn Bên cạnh việc khai thác hợp lý phải đẩy mạnh tốc độ trồng lại rừng quy mô lớn nơi khai thác vùng đồi trọc rộng lớn vấn đề quan trọng cấp bách tỉnh ngành lâm nghiệp Trong năm gần công tác trồng rừng trọng, hàng năm trồng hàng trăm rừng, song tốc độ cịn chậm kết khơng đều, khơng ổn định, chí số nơi trồng cịn bị thất bại đáng kể (Ngơ Đình Quế, 2008) Trong lâm nghiệp cơng nghệ GIS (Geographic Information Systems) biết đến tính hiệu nó: quản lý, bảo vệ phát triển tài nguyên thiên nhiên đặt sở đồ xác định ranh giới hay vị trí nguồn tài nguyên với thuộc tính liên quan đến ranh giới hay vị trí Dựa khả phân tích khơng gian, thơng tin vị trí kết hợp với thơng tin thuộc tính liên hệ (độ dốc, hướng dốc, độ cao, kiểu trạng thái, loại đất, điều kiện khí hậu, dân tộc cư trú, khoảng cách đến trung tâm dân cư, ) hình thành nên vùng có đặc điểm địa lý - kinh tế - xã hội khác nhau, điều giúp cho việc quy hoạch quản lý tài nguyên có hiệu từ thơng tin xác trung thực (Trần Duy Mạnh, 2005) Mỗi lồi có yêu cầu sinh thái riêng, bao gồm yếu tố: độ cao, độ dốc, nhiệt độ, chế độ ẩm, đất, đáp ứng nhu cầu sinh thái thích hợp trồng sinh trưởng, phát triển tốt ngược lại Vì vậy, cơng tác quy hoạch trồng lâm nghiệp điều quan trọng phải xác định vị trí trồng rừng hội đủ yếu tố sinh thái thích hợp cho lồi trồng lựa chọn Theo phương pháp truyền thống cần phải điều tra thực địa toàn khu đất đưa vào sử dụng, việc làm tốn tiền 153 Tạp chí KHLN 2017 cơng sức, đặc biệt khó khăn gấp nhiều lần khu quy hoạch trồng rừng diện tích rộng lớn, nơi có điều kiện địa hình cao dốc, hiểm trở, xa xôi Từ kết thực ba huyện Di Linh, Bảo Lâm Đức Trọng tỉnh Lâm Đồng; Phương pháp ứng dụng GIS việc quy hoạch trồng rừng Thông ba thực cho nhiều nơi tỉnh, đáp ứng mục tiêu trồng rừng ngày cao Để kết hợp ưu điểm công nghệ GIS với phương pháp nghiên cứu truyền thống đơn giản hóa việc xác định vị trí trồng rừng dự báo sinh trưởng rừng trồng Thông ba cho đơn vị diện tích tồn khu vực nghiên cứu, thực đề tài: “Ứng dụng GIS để dự báo nhanh sinh trưởng rừng trồng Thông ba (Pinus kesiya Royle ex Gordon) vùng nguyên liệu giấy Tân Mai, tỉnh Lâm Đồng” II MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu - Xây dựng đồ phân bố lượng mưa lưu vực sông Đồng Nai - Xây dựng mơ hình dự báo sinh trưởng nhanh rừng trồng Thông ba từ tuổi - 10 việc ứng dụng công nghệ GIS 2.2 Phương pháp thu thập số liệu - Thu thập số liệu điều kiện khí hậu 20 trạm khí tượng bao gồm: Bảo lộc, Liên Khương (Lâm Đồng); Biên Hòa, Đồng Phú, Xuân Lộc, Tà Lài (Đồng Nai), Buôn Mê Thuật (Đắk Lắk), Cam Ranh (Khánh Hịa), Đắk Nơng (Đắk Nơng), Hàm Tân, Phan Thiết, Phú Q (Bình Thuận), Mộc Hóa (Long An), Mỹ Tho (Mỹ Tho), Phước Long (Bình Phước), Sở Sao (Bình Dương), Tân Sơn Nhất (TpHCM), Vũng Tàu (Bà Rịa - Vũng Tàu) Tây Ninh (Tây Ninh) 154 Phùng Văn Khen et al., Chuyên san/2017 - Số liệu đồ địa hình, đồ đất (loại đất, độ dày tầng đất, thành phần giới, ) vùng nghiên cứu - Thu thập số liệu rừng trồng: Bản đồ phân bố, lịch sử rừng trồng Thông ba từ năm 1998 đến năm 2005 toàn huyện Bảo Lâm, Di Linh Đức Trọng - Thiết lập ô đo đếm đại diện cho tuổi rừng trồng, loại đất, độ dày tầng đất, thành phần giới, độ cao địa hình lượng mưa trung bình năm Tổng số mẫu đo đếm 164 OTC, diện tích OTC 200m 2, tiêu đo đếm D1.3, Hvn 2.3 Phương pháp xử lý số liệu 2.3.1 Xây dựng đồ phân bố lượng mưa lưu vực sông Đồng Nai Với phương pháp lập trình sẵn phần mềm Vectical Mapper, chọn phương pháp: Phương pháp trọng số khoảng cách nghịch đảo (Kriging); Phương pháp nội suy tự nhiên từ số liệu xung quanh (Natural neighbour) Phương pháp đa giác (Triangulation) để đưa vào thử nghiệm nội suy xác định phương pháp cho độ xác cao đưa vào ứng dụng tạo đồ phân bố lượng mưa cho vùng nghiên cứu: Từ số liệu thu thập 20 trạm khí tượng lưu vực sơng Đồng Nai năm (2006, 2007 2008), tiến hành tính tốn trị số trung bình: trung bình năm; trung bình tháng mùa nắng; trung bình tháng mùa mưa, Kiểm chứng độ xác phương pháp thực theo cách đánh giá xoay vịng, rút mẫu hồn lại 20 trạm khí tượng kể trên, tiến hành so sánh số liệu nội suy số liệu thực đo, phương pháp có số liệu nội suy gần với số liệu thực đo cho độ xác cao Phùng Văn Khen et al., Chuyên san/2017 Số liệu nội suy thu so sánh tính tốn số thống kê phần mềm Excell office Stagraphics để đánh giá, tìm tương quan số liệu thực đo số liệu nội suy Kết có phương pháp nội suy mưa cho độ xác tốt 2.3.2 Xác định mối quan hệ tăng trưởng rừng trồng Thông ba với số yếu tố tự nhiên Từ số liệu thu thập 164 ô tiêu chuẩn điều tra trường; số thu thập lập địa: loại đất, độ dày tầng đất, thành phần giới, độ dốc, độ cao tuyệt đối; Số liệu khí hậu khu vực điều tra; Số liệu sinh trưởng rừng trồng độ tuổi - 10 (lịch sử rừng trồng (năm trồng, kỹ thuật trồng, làm đất, ) tiêu D1.3m; Hvn) tiến hành lập đồ chuyên đề loại đất cho toàn vùng nghiên cứu Trong tổng số 164 ô tiêu chuẩn điều tra, bắt gặp loại đất (đất đỏ đá granít 93 ơ; đất nâu đá bazan 19 ơ; đất vàng nhạt đá cát 24 ô đất vàng đá sét 28 ô); cấp độ dày tầng đất (độ dày tầng đất < 50cm 23 OTC; độ dày tầng đất từ 50cm đến 100cm 60 OCT, độ dày > 100cm 81 OTC); thành phần giới chia làm loại (đất cát pha 39 OTC; đất thịt nặng 17 OTC, đất thịt nhẹ 18 OTC; đất thịt trung bình 90 OTC); cấp độ dốc (dốc < 15o có 25 OCT; dốc 15o - 20o có 12 OTC; dốc 20 - 25o có 44 OTC; dốc > 25o có 83 OTC) độ cao so với mặt nước biển vị trí OTC Quá trình so sánh ảnh hưởng lập địa đến suất rừng trồng tiến hành cách so sánh độ dốc phương trình tương quan tuyến tính ứng với độ tuổi khác nhau; Điều có nghĩa, tiêu lập địa Tạp chí KHLN 2017 (loại đất, thành phần giới, độ dốc, ) tuổi khác trữ lượng rừng trồng khác nhau, tuổi cao trữ lượng rừng lớn (trong độ tuổi chưa đạt đến tuổi thành thục, xem xét tốc độ tăng trưởng rừng), từ cần so sánh hệ số b phương trình tuyến tính suất tuổi cây, hệ số b lớn mức độ ảnh hưởng tiêu lập địa đến trữ lượng lớn Phương trình tuyến tính suất tuổi có dạng: Y = a + bx Trong Y: tuổi rừng trồng x: trữ lượng rừng trồng (m3) a: hệ số tự b: hệ số phương trình Sau có số liệu đồ tổng toàn vùng nghiên cứu (3 huyện), phần mềm chuyên dụng GIS tiến hành tách thành đồ chuyên đề (bản đồ loại đất, độ dày tầng đất, thành phần giới, độ cao địa hình lượng mưa trung bình năm) Chồng lớp đồ để tìm thơng tin điều kiện tự nhiên ứng với ô tiêu chuẩn thu thập trường Chạy tương quan tìm hiểu mối quan hệ yếu tố tự nhiên tăng trưởng rừng trồng Thông ba III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Lập đồ phân bố lượng mưa lưu vực sơng Đồng Nai Việc kiểm chứng độ xác phương pháp thực theo cách đánh giá xoay vịng, rút mẫu hồn lại 20 trạm khí tượng kể Tiến hành so sánh số liệu nội suy số liệu thực đo, phương pháp có số liệu nội suy gần với số liệu thực đo cho độ xác cao 155 Tạp chí KHLN 2017 Phùng Văn Khen et al., Chuyên san/2017 Y = 29,2682 + 0,835131*x (3); P_value