Nghiên cứu cơ sở khoa học kiểm chứng các mô hình chuyển hóa rừng trồng sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn tại ban quản lý rừng bắc hà tỉnh lào cai​

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với phát triển ngành kinh tế xu hội nhập, công nghiệp hố đại hố đất nước, ngành cơng nghiệp chế biến gỗ lâm sản bước đầu đáp ứng nhu cầu nước đồng thời tạo kim ngạch xuất đáng kể Kim ngạch xuất đồ gỗ Việt Nam tính từ năm 2000 đến ln có mức tăng trưởng cao, trung bình khoảng 25%, chí 50% Năm 2006, số 2,2 tỷ USD, năm 2007 đạt 2,4 tỷ USD năm 2008 2,8 tỷ USD Tuy thực tế nguồn cung cấp gỗ nguyên liệu, đặc biệt gỗ có kích thước lớn lại gặp nhiều khó khăn nước ta hạn chế khai thác gỗ từ rừng tự nhiên hội nhập gỗ nguyên liệu ngày giảm nước khu vực toàn giới có xu hướng giảm khai thác gỗ từ rừng tự nhiên Từ thực tế nêu việc nghiên cứu xây dựng vùng cung cấp nguyên liệu gỗ lớn lâu dài cần thiết có ý nghĩa to lớn Có đảm bảo nhu cầu cung cấp gỗ lớn cho thị trường với yêu cầu ngày cao, song trồng từ phải sau 20 - 25 năm cho khai thác gỗ lớn Huyện Bắc Hà tỉnh Lào Cai nơi có nhiều diện tích rừng gỗ lớn trồng với mật độ dày để cung cấp gỗ nhỏ, thực chuyển hoá loại rừng thành rừng cung cấp gỗ lớn thông qua biện pháp kỹ thuật lâm sinh sau từ - 10 năm có nguồn cung cấp gỗ lớn đáng kể khơng làm tăng sản lượng gỗ đáp ứng nhu cầu gỗ cơng nghiệp ngày tăng, giảm chi phí ban đầu mà cịn hạn chế thối hố đất, làm tăng khả hấp thụ khí CO khơng khí, hạn chế xói mịn đất bảo vệ môi trường Huyện Bắc Hà tỉnh Lào Cai huyện miền núi, đời sống người dân phụ thuộc lớn vào sản xuất nông lâm nghiệp Hiện huyện có diện tích lớn rừng gỗ Sa mộc trồng với mục đích kinh doanh gỗ nhỏ nên hiệu kinh tế mang lại cho người dân thấp.Vì để góp phần nâng cao đời sống cho người dân nơi nâng cao hiệu môi trường Ban quản lý rừng huyện Bắc Hà muốn chuyển hoá rừng gỗ Sa mộc từ rừng cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn Dự án thực nhiều năm qua Các mơ hình chuyển hố rừng thực năm 2007 dựa sách, chế, tiêu chuẩn quản lý rừng bền vững, thị trường nguyên liệu gỗ cho công nghiệp chế biến việc đo đếm tiêu sinh trưởng đạt số kết là: thời điểm chặt chuyển hoá năm 2007, chu kỳ chặt chuyển hoá, chặt, cường độ chặt chuyển hoá Và đến thời điểm (sau hai năm kể từ bắt đầu chặt chuyển hoá) cần tiến hành kiểm chứng thành cơng mơ hình chặt chuyển hoá để đánh giá hiệu mơ hình Vì chúng tơi tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu sở khoa học kiểm chứng mơ hình chuyển hóa rừng trồng Sa mộc (Cunninghamia lanceolata.Hook) cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn Ban quản lý rừng Bắc Hà -Tỉnh Lào Cai” Chương TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Một số nhận thức loài Sa mộc mơ hình chuyển hóa 1.1.1 Một số đặc điểm hình thái, sinh thái giá trị kinh tế loài Sa mộc Sa mộc có tên khoa học Cunninghamia lanceolata, thuộc họ Bụt mọc (Taxodiaceae) phân bố tự nhiên miền Trung miền Nam Trung Quốc Sa mộc loài gỗ lớn, cao tới 25- 30 m, đường kính đạt tới 60-70 cm Thân trịn thẳng, vỏ xám, bong vẩy Sa mộc thích nghi với ánh sáng tán xạ Sa mộc ưa đất sâu ẩm, thoát nước, đất tơi xốp, độ pH >5, nhiều mùn Sa mộc thích hợp loại đất phát triển Phiến thạch, Sa thạch có tầng dày Ở Việt Nam, tỉnh biên giới phía Bắc Đơng Bắc, Sa mộc trồng từ lâu thực phát triển từ năm 60 kỷ 20 tỉnh: Lào Cai, Hà Giang, Quảng Ninh với tổng diện tích lên đến 10 000 Sa Mộc loài gỗ lớn, thân thẳng trịn đều, gỗ có màu vàng, có tinh dầu thơm, thớ thẳng, chịu đất ẩm, khơng mối mọt Do gỗ Sa mộc có giá trị nhiều mặt, làm trụ mỏ, gỗ xây dựng, cột điện, nội thất làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến … trọng quan tâm chương trình triệu rừng tỉnh biên giới phía Bắc [5] 1.1.2 Mơ hình chuyển hóa rừng Mơ hình chuyển hóa rừng hình thành sở yếu tố kỹ thuật xác định thời kỳ bắt đầu chặt chuyển hóa tiến hành chặt theo yếu tố kỹ thuật Để kiểm chứng kết chuyển hóa theo mơ hình xác định được, đề tài kiểm chứng biến đổi cấu trúc rừng thấy biến đổi cấu trúc rừng sau chặt chuyển hóa thông qua việc kiểm chứng nội dung phương pháp xây dựng mơ hình a) Nội dung xây dựng mơ hình chuyển hóa rừng trồng Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn: - Điều tra phân tích điều kiện tình hình sản xuất kinh doanh lâm nghiệp địa bàn nghiên cứu: + Điều tra, phân tích điều kiện kinh tế, xã hội + Tình hình sản xuất kinh doanh lâm nghiệp địa bàn nghiên cứu - Điều tra trạng rừng Sa mộc xác định đối tượng rừng trồng Sa mộc đạt yêu cầu tuổi, mật độ phân bố cấp đất khác để xây dựng mơ hình chuyển hóa + Điều tra diện tích, mật độ, tuổi cấp đất khác rừng Sa mộc + Xác định đối tượng chuyển hóa - Nghiên cứu sở kinh tế kỹ thuật làm sở cho chuyển hóa rừng +Nghiên cứu chế sách, tiêu chuẩn quản lý rừng bền vững Việt Nam thị trường gỗ nguyên liệu làm sở cho việc thực chuyển hóa + Nghiên cứu xác định quy luật cấu trúc làm sở xây dựng mơ hình lý thuyết chuyển hóa - Xác định yếu tố thực chuyển hóa rừng + Xác định phương thức chuyển hóa rừng + Xác định phương pháp chuyển hóa + Xác định thời kỳ chặt chuyển hóa + Xác định cường độ chặt + Xác định chu kỳ chặt xác định chặt b) Phương pháp nghiên cứu xây dựng mơ hình chuyển hóa rừng Đối tượng nghiên cứu lâm phần Sa mộc Mục đích chủ yếu nâng cao giá trị thương mại gỗ Sa mộc, giải pháp kỹ thuật đưa nhằm mục tiêu kinh tế Thiết lập mô hình chuyển hóa quy hoạch chuyển hóa vận dụng phương pháp có tham gia chủ rừng người dân - - Các phương pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp - Phương pháp xử lý phân tích tài liệu Nghiên cứu chế sách có liên quan đến hoạt động sản xuất lâm nghiệp - Xác định quy luật cấu trúc lâm phần - Xác định yếu tố chặt chuyển hóa 1.2 Các nghiên cứu giới số cấu trúc vấn đề chuyển hóa rừng 1.2.1 Nghiên cứu cấu trúc rừng 1) Cấu trúc phân bố số theo đường kính (N/D): Để nghiên cứu mô tả quy luật cấu trúc đường kính thân hầu hết tác giả tìm phương trình tốn học nhiều dạng phân bố xác suất khác như: Balley (1973) sử dụng hàm Weibull, Diachenco,… Qua nghiên cứu thấy phân bố N/D ban đầu thường có dạng lệch trái, phạm vi phân bố hẹp, đường cong phân bố nhọn thường mô tả phân bố Weibull + Naslund (1936, 1973), Moiseev (1972) sử dụng hàm Charlier, Strub (1972), Burkhart (1974) sử dụng hàm Beta, Bliss, Reinker (1964) sử dụng hàm Logarit chuẩn, Việc sử dụng hàm hay hàm khác để biểu thị quy luật cấu trúc tùy thuộc vào kinh nghiệm tác giả, loài sinh trưởng khác số liệu đo đạc thực tế Do đường kính rừng khơng ngừng tăng lên theo tuổi, nên phân bố đường kính lâm phần khơng ngừng thay đổi theo tuổi Chính thế, từ mơ hình tốn học xác định được, nhà khoa học ngiên cứu biến đổi quy luật phân bố số theo tuổi (gọi động thái cấu trúc rừng) + Roemisch (1975) (theo Phạm Ngọc Giao, 1996) [15] nghiên cứu khả dùng hàm Gammar để mô biến đổi theo tuổi phân bố đường kính rừng, xác lập quan hệ tham số Beta với tuổi, đường kính trung bình, chiều cao tầng trội đến khẳng định quan hệ tham số Beta chiều cao tầng trội chặt chẽ Trên sở kết nghiên cứu tác giả đề nghị mơ hình xác định tham số Beta cho phân bố N/D lâm phần sau tỉa thưa sau:  '  a0  a1.  a2   a3 n  a4 n2  a5  n  a6  n2 với  ' : Tham số phân bố Gamma sau tỉa thưa;  : Tham số phân bố Gamma trước tỉa thưa; n tỷ lệ phần trăm số tỉa thưa + Kennel, R (1971), xác định đại lượng đường kính nhỏ (D m), đường kính lớn (DM) mật độ (N) thơng qua quan hệ trực tiếp với tuổi theo dạng phương trình: Dm = a0 + a1.A + a2.A ; DM = a0 + a1.A+ a2.A ; N = (a  e + a1 a2  A A ) Clutter, J.L Allison, BJ (1937) dùng đường kính bình qn cộng, sai tiêu chuẩn đường kính đường kính nhỏ để tìm tham số phân bố weibull với giả thuyết đại lượng có quan hệ với tuổi mật độ lâm phần + Ngồi ra, cịn có quan điểm cho đường kính rừng đại lượng ngẫu nhiên phụ thuộc vào thời gian trình biến đổi phân bố đường kính theo tuổi Đó quan điểm tác giả như: Suruki (1971), Preussner, K (1974), Block.W Diener (1972) (theo Nguyễn Trọng Bình 1996) Theo tác giả q trình biểu thị tập hợp đại lượng ngẫu nhiên X(t) thời gian (t) lấy khoảng thời gian Nếu trị số đường kính thời điểm t phụ thuộc vào trị số đường kính thời điểm t-1 q trình Morkov Nếu tập hợp trạng thái xảy q trình Morkov đếm chuỗi Morkov, tức trị số t ứng với số tự nhiên 2) Nghiên cứu quy luật tương quan chiều cao với đường kính thân cây: Tovstolesse, D.I (1930) lấy cấp đất làm sở để nghiên cứu quan hệ Hvn/D1,3, Krauter, G (1958) nghiên cứu tương quan H vn/D1,3 dựa sở cấp đất cấp tuổi Để xác lập mối quan hệ H vn/D1,3 nhiều tác giả đề xuất sử dụng dạng phương trình tốn học khác phổ biến dạng phương trình đường thẳng: Hvn = a + b.logD1.3 Giữa chiều cao đường kính thân ln có mối quan hệ chặt chẽ Đây quy luật cấu trúc quan trọng Đã có nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích tốn học để tìm quy luật như: Naslund, M (1929); Prodan, M (1944); Assmann, E (1936); Hohenadl, W (1936); Meyer, H.A (1952) Đã đề nghị dạng phương trình sau: H = a + b1.D + b2.D H = a + b1.D + b2.D + b3.D H = a + b.logD H = a + b1logD + b2logD H = k.D b Khi nghiên cứu biến đổi theo tuổi quan hệ chiều cao đường kính ngang ngực, tác giả Vagui, A.B (1955) khẳng định “đường cong chiều cao thay đổi ln dịch chuyển lên phía tuổi tăng lên”, Tiurin, A.V (1972) (dẫn theo Phạm Ngọc Giao 1996 [15]) đưa kết luận tương tự Prodan, M (1965); Haller, K.E (1973) phát quy luật: “Độ dốc đường cong chiều cao có chiều hướng giảm dần tuổi tăng lên” Curis, R.O (1967) mô quan hệ chiều cao với đường kính theo tuổi theo dạng phương trình: 1 LogH = D + b1 + b2 + b3 D A D.A Quy luật quan hệ chiều cao với đường kính thân quan tâm nghiên cứu Tovstolesse, D.I (1930) lấy cấp đất làm sở để nghiên cứu quan hệ H/D Krauter, G (1958) nghiên cứu quan hệ H/D dựa sở cấp đất cấp tuổi Để xác lập mối quan hệ H/D nhiều tác giả đề xuất sử dụng dạng phương trình tốn học khác Như vậy, có nhiều dạng phương trình biểu thị tương quan H/D Tuy nhiên, việc sử dụng dạng phương trình thích hợp cho đối tượng cần phải nghiên cứu đầy đủ cụ thể 3) Nghiên cứu quan hệ đường kính tán với đường kính ngang ngực: Từ cơng trình nghiên cứu khác nhau, nhiều tác giả như: Zieger (1928), Cromer.O.A.N (1948), Miller.J (1953)…đã đến kết luận đường kính tán đường kính ngang ngực có mối quan hệ mật thiết, phổ biến dạng phương trình đường thẳng Tán rừng phận định đến sinh trưởng tăng trưởng rừng Ionikas (1980); Lebedinski (1972) sử dụng đo tính thể tích tán sống để nghiên cứu suất rừng Qua nghiên cứu nhiều tác giả đến kết luận đường kính tán đường kính thân có mối quan hệ mật thiết nghiên cứu Zieger; Erich (1928), Comer, O.A.N; Tuỳ theo loài điều kiện khác nhau, mối liên hệ thể khác phổ biến dạng phương trình đường thẳng: DT = a + b.D1.3 Các nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng phát triển mạnh mẽ hàm toán học đưa vào sử dụng để mô quy luật kết cấu lâm phần Rollet B L (1971) [44] biểu diễn mối quan hệ chiều cao đường kính hàm hồi quy, phân bố đường kính ngang ngực, đường kính tán dạng phân bố xác xuất, Balley (1973) [23] sử dụng hàm Weibull để mơ hình hố cấu trúc đường kính thân lồi Thơng, Quy luật quan hệ đường kính tán với đường kính ngang ngực cây: nhiều tác giả đến kết luận đường kính tán đường kính thân có mối quan hệ mật thiết như: Zieger (1928), Cromer.O.A.N (1948), Miller.J (1953),… phổ biến dạng phương trình đường thẳng 1.2.2 Chặt chuyển hóa Thực chất chuyển hố rừng chặt ni dưỡng, chặt ni dưỡng có ưu điểm thúc đẩy sinh trưởng nhanh, cải thiện điều kiện sống cách trực tiếp thích hợp cho lâm phần; khâu quan trọng việc điều khiển trình hình thành rừng biện pháp thay đổi định hướng phát triển rừng lâm phần trước thu hoạch khơng thay lâm phần (K Wenger 1984) Như vậy, “chặt nuôi dưỡng biện pháp để ni dưỡng rừng cách chặt bớt số rừng nhằm tạo điều kiện cho phẩm chất tốt giữ lại sinh trưởng, ni dưỡng hình thân, tạo tán, tăng lượng sinh trưởng, cải thiện chất lượng gỗ nâng cao chức có lợi khác rừng” Các nhà lâm học Trung Quốc cho rằng: Trong rừng chưa thành thục, để tạo điều kiện cho gỗ lại sinh trưởng phát triển tốt, cần phải chặt bớt phần gỗ Ngồi thơng qua chặt tỉa bớt phần gỗ mà thu phần lợi nhuận nên gọi “Chặt lợi dụng trung gian” (Chặt trung gian) Mục đích chặt ni dưỡng rừng trồng loại : Cải thiện điều kiện sinh trưởng rừng; Xúc tiến sinh trưởng rừng, rút ngắn chu kỳ chăm sóc rừng; Loại bỏ gỗ xấu nâng cao chất lượng lâm phần Theo quy trình Chặt ni dưỡng rừng 10 Trung Quốc năm 1957, Chặt nuôi dưỡng chia làm loại Chặt thấu quang, Chặt loại trừ, Chặt tỉa thưa Chặt vệ sinh (chất lượng gỗ chia làm cấp) Một số yếu tố kỹ thuật chặt nuôi dưỡng gồm: + Các phương pháp chặt nuôi dưỡng Các nghiên cứu cho thấy phân bố số theo cấp kính theo phân bố Parabol gần Parabol Căn vào độ lệch đỉnh Parabol làm sở xây dựng phương pháp Chặt ni dưỡng Phương pháp áp dụng có loại: Chặt nuôi dưỡng tầng dưới, Chặt nuôi dưỡng chọn lọc Chặt nuôi dưỡng giới + Để tiến hành chặt nuôi dưỡng trước hết phải phân cấp rừng Hiện chủ yếu theo phân cấp Kraff (1984) (Phương pháp chia thành cấp) + Xác định thời kỳ bắt đầu chặt nuôi dưỡng Kỳ bắt đầu chặt nuôi dưỡng cần phải tổng hợp tất yếu tố như: Đặc tính sinh vật học cây; Điều kiện lập địa; Mật độ lâm phần; Tình hình sinh trưởng; Giao thông vận chuyển; Nhân lực khả tiêu thụ gỗ nhỏ Từ góc độ sinh vật học thường dựa vào yếu tố sau: - Phân tích sản lượng: Người ta tiến hành phân tích sinh trưởng mạnh theo cấp tuổi khác giảm xuống để chặt ni dưỡng - Mức độ phân hố rừng: Việc xác định dựa vào số tiêu chí sau: Phân cấp rừng; Độ phân tán đường kính lâm phần - Hình thái bên ngồi lâm phần: Có thể động thái hình tán hay độ cao tỉa cành tự nhiên + Xác định cường độ chặt nuôi dưỡng * Thể cường độ chặt ni dưỡng có hai phương pháp: -Tính theo tỷ lệ thể tích gỗ chặt chiếm thể tích gỗ toàn lâm phần lần chặt: Pv= v/V x 100% (v thể tích chặt, V sản lượng lâm phần) 59 3) Tương quan đường kính tán(Dt) đường kính D1.3 So sánh tương quan Dt – D1.3 để thấy biến đổi đường kính tán lâm phần chặt chuyển hóa so với ô đối chứng sau hai năm sinh trưởng phát triển Kết so sánh tương quan Dt – D1.3 thể cụ thể bảng 4.6.2.1.c Bảng 4.6.2.1.c: So sánh biến đổi tương quan Dt - D1.3 ô chuyển hóa với ô đối chứng OTC IVA đo năm 2009 R 0,848 P trình Dt = 0,71 + Biểu đồ Dt (m) tương Dt- quan D 1.3 0 (Các OTC lại thể phần phụ biểu 4.6.2.1.d) Qua bảng 4.6.2.1.c ta thấy sinh trưởng chiều cao sinh trưởng đường kính tán sau hai năm chặt chuyển hóa cấp tuổi có dịch chuyển lên phía sang phía phải so với OTC đối chứng 4.6.2.2 Biến đổi đường kính bình quân lâm phần So sánh biến đổi đường kính bình qn lâm phần giúp ta biết cách định lượng biển đổi đường kính bình qn lâm phần chặt chuyển hóa so với OTC đối chứng Kết so sánh biến đổi đường kính bình qn lâm phần thể cụ thể bảng 4.6.2.2 60 Bảng 4.6.2.2: So sánh biến đổi đường kính bình qn lâm phần Tuổi OTC đối chứng đo 2009 D max D D tb 15,7 2,7 7,26 17,5 4,3 8,0 18,7 5,8 10,2 23,5 8,4 12,5 26,0 9.7 14,8 Từ bảng 4.6.2.2 ta thấy đường kính bình qn OTC chặt chuyển hóa cao so với OTC đối chứng Đối với OTC A cấp tuổi VI sau hai năm sinh trưởng phát triển đường kính bình qn OTC chặt chuyển hóa cao so với OTC đối chứng 2,2 cm; cấp tuổi lại thể biểu tổng hợp 4.6.3 Biến đổi cấu trúc, đường kính bình qn OTC đối chứng đo năm 2007 với ô đối chứng đo lại 2009 4.6.3.1 Biến đổi cấu trúc lâm phần 1) Quy luật phân bố số theo đường kính (N – D1.3) Kết so sánh phân bố số theo đường kính OTC đối chứng (2007) với đối chứng để lại (2009) thể bảng 4.6.3.1.a Bảng 4.6.3.1.a: So sánh tương quan N – D1.3 OTC đối chứng    tính tốn  tra bảng Phương trình D 1.3 bq Biểu đồ thực nghiệm phân bố N- D 1.3 62 Biểu đồ phân bố N- D1.3 lý thuyết (Các cấp tuổi khác thể phụ biểu 4.6.3.1d) Qua bảng 4.6.3.1.a ta thấy nhìn chung phân bố N – D 1.3 cấp tuổi OTC có dạng đỉnh lệch trái Ở cấp tuổi đường biểu thị phân bố N – D1.3 OTC đối chứng năm 2009 lệch sang phải so với OTC đối chứng năm 2007, nhiên mức độ lệch đỉnh chưa thực nhiều so với phân bố N-D1.3 OTC chặt chuyển hóa Điều chứng tỏ sau chặt chuyển hóa lâm phần sinh trưởng phát triển nhanh so với để lại khơng chặt chuyển hóa 2)Tương quan chiều cao đường kính (Hvn – D1.3) Kết so sánh tương quan chiều cao với đường kính OTC đối chứng (2007) với đối chứng để lại (2009) thể bảng 4.6.3.1.b 63 Bảng 4.6.3.1.b: So sánh tương quan H – D1.3 OTC đối chứng năm 2007 với OTC đối chứng 2009 cấp tuổi IV Ô ĐỐI CHỨNG ĐO NĂM R 0,84 P.trình Hvn= - 2,33 + 9,062.log(D13) Biểu đồ tương quan H- D1.3 (Các cấp tuổi khác trình bày phụ biểu 60 phụ biểu 4.6.3.1d) Qua bảng 4.6.3.1.b cho thấy sau hai năm mơ hình khơng chặt chuyển hóa mức độ tăng trưởng đường kính khơng đáng kể, nhiên với mật độ đó, sau năm có thay đổi chiều cao vút Điều chứng tỏ việc chặt tỉa thưa cho lâm phần Sa mộc hợp lý 3) Tương quan đường kính tán đường kính 1.3m (Dt – D1.3) Kết so sánh tương quan đường kính tán với đường kính ngang ngực (D1.3) OTC đối chứng (2007) với ô đối chứng để lại (2009) thể bảng 4.6.3.1.c 64 Bảng 4.6.3.1.c: So sánh tương quan Dt – D1.3 OTC đối chứng năm 2007 với OTC đối chứng 2009 cấp tuổi IV R P trình Biểu đồ tương quan Dt- D Dt(m ) 1.3 (Các cấp tuổi lại thể phụ biểu 4.6.3.1d) 4.6.3.2 Biến đổi đường kính bình qn lâm phần Bảng 4.6.3.2: So sánh biến đổi đường kính bình qn lâm phần OTC đối chứng năm 2007 - 2009 Tuổi 5-