Nghiên cứu xây dựng mô hình dự đoán cấu trúc đường kính của rừng tự nhiên nhiệt đới hỗn loài trường hợp rừng lá rộng thường xanh ở tây nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÝ THỊ NGÂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ ĐỐN CẤU TRÚC ĐƯỜNG KÍNH CỦA RỪNG TỰ NHIÊN NHIỆT ĐỚI HỖN LOÀI (TRƯỜNG HỢP RỪNG LÁ RỘNG THƯỜNG XANH Ở TÂY NGUYÊN) LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP HÀ NỘI - 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP **************** LÝ THỊ NGÂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ ĐỐN CẤU TRÚC ĐƯỜNG KÍNH CỦA RỪNG TỰ NHIÊN NHIỆT ĐỚI HỖN LOÀI (TRƯỜNG HỢP RỪNG LÁ RỘNG THƯỜNG XANH Ở TÂY NGUYÊN) Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN VĂN CON HÀ NỘI - 2009 ĐẶT VẤN ĐỀ Khi quản lý sử dụng hệ sinh thái rừng, phải ý đến hai nhóm nhân tố giới hạn: nhân tố bên hệ thống nhân tố bên phụ thuộc vào cấu kinh tế xã hội Cơ sở để quản lý rừng bền vững kiến thức bên hệ sinh thái rừng Phương pháp quản lý rừng truyền thống nước tiên tiến dựa định nghĩa "rừng chuẩn" (tức mơ hình rừng có cấu trúc phù hợp với mục đích quản lý); kiến thức trình tái sinh diễn tự nhiên rừng; cần thiết phải bảo tồn độ phì đất tính đa dạng sinh học; kiến thức suất lập địa loài kinh doanh Cần phải xác định rằng: rừng hỗn lồi, rộng thường xanh nhiệt đới khơng phải dễ dàng để xác định thực yếu tố Tính khơng đồng khơng gian thời gian rừng hỗn giao nhiệt đới, nhiều giai đoạn khác diễn tồn bên cạnh nhiều tác giả nhấn mạnh Sự không đồng kết q trình tiến hố cạnh tranh lâu dài loài phụ thuộc vào điều kiện lập địa (đất đai khí hậu) Tuy nhiên, lập địa không thiết yếu tố đinh; thực chất, cấu trúc rừng lúc thay đổi có thay đổi đất khí hậu Ví dụ đơn giản nói lên khó khăn việc phân loại rừng để xây dựng biện pháp lâm sinh Sẽ logic sau khai thác, người ta tiến hành điều tra để xem có đủ tái sinh lồi có giá trị khơng, cần thiết, tiến hành trồng thay làm giàu Trong thực tế, việc điều tra khó thực khó để lập lại rừng chuẩn quản lý rừng ôn đới Nhìn chung, rừng nhiệt đới tỏ khó khăn việc hướng hoạt động quản lý đạt mục tiêu đề Trong quản lý rừng, tác động lâm sinh biện pháp kỹ thuật then chốt để cải thiện hướng rừng đạt gần tới kết cấu rừng mục đích (rừng chuẩn) nhằm đáp ứng yêu cầu đặt cho loại hình kinh doanh rừng Muốn vậy, phải có hiểu biết sâu sắc trạng thái rừng sau khai thác chọn để chọn biện pháp trình quản lý rừng Từ địi hỏi thực tiễn đó, đề tài “Nghiên cứu xây dựng mơ hình dự đốn cấu trúc đường kính rừng tự nhiên nhiệt đới hỗn loài (trường hợp rừng rộng thường xanh Tây Nguyên)” thực nhằm góp phần giải đáp vướng mắc, tạo dựng khoa học để đề xuất biện pháp kinh doanh rừng tự nhiên rộng thường xanh CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Lược sử vấn đề nghiên cứu Quan niệm rừng hệ sinh thái sử dụng rộng rãi kinh doanh rừng Xu hướng tiếp cận hệ sinh thái lâm nghiệp dần trở nên phổ biến Cách tiếp cận sinh thái dựa nguyên tắc sử dụng điều chỉnh chất tổng thể suất hệ sinh thái nhằm đảm bảo suất sinh học, khả phục hồi tính ổn định lâu bền Quan điểm quản lý rừng bền vững giới quan tâm Sử dụng rừng để vừa khai thác tiềm rừng vừa không làm ảnh hưởng đến khả cung cấp tương lai vấn đề tập trung giải Hệ sinh thái rừng có khả tự cân bằng, tự phục hồi tác động người vào hệ sinh thái rừng phải nằm giới hạn khả Đây quan điểm lâm sinh học gần với tự nhiên nhằm quản lý rừng bền vững Muốn xây dựng lâm học gần với tự nhiên cần có hiểu biết sâu sắc cấu trúc rừng, trình vận động hệ sinh thái rừng không dừng lại thông tin Việc nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên nhiều tác giả đề cập đến từ năm đầu kỷ 20 với nhiều công trình nghiên cứu nhằm xây dựng số mơ hình rừng chuẩn phục vụ công tác kinh doanh rừng hiệu Với xu chuyển dần từ nghiên cứu định tính sang nghiên cứu định lượng, thống kê tốn học trở thành công cụ cần thiết với nhà khoa học để lượng hóa quy luật tự nhiên xã hội Thống kê toán học ngày phát triển đem lại hiệu cao Với đà phát triển ngày gia tăng việc áp dụng để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng, định lượng hoá quy luật đồng thời thước đo việc đề xuất tiêu kỹ thuật lâm sinh Các cơng trình nghiên cứu cấu trúc đường kính rừng nhà khoa học khái qt dạng mơ hình tốn học, diễn cách có quy luật, từ giải nhiều vấn đề kinh doanh rừng Đặc biệt thiết lập hệ thống bảng biểu chuyên dụng phục vụ cho cơng tác điều tra, dự đốn sản lượng biện pháp điều chế rừng cho đối tượng cụ thể 1.2 Trên giới Cùng với phát triển tiến kỹ thuật, lĩnh vực nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới hỗn lồi nói riêng nghiên cứu cấu trúc đường kính rừng nói chung nhiều nhà khoa học giới nghiên cứu đưa lại nhiều kết khả quan Phần lớn tác giả sâu vào nghiên cứu định lượng quy luật phân bố số theo đường kính, quy luật kết cấu lâm phần Có thể điểm qua vài nét cơng trình nghiên cứu 1.2.1 Nghiên cứu mơ hình cấu trúc rừng trồng loài tuổi Nhà khoa học đề cập đến Meyer (1934) Ông miêu tả phân bố số theo đường kính phương trình tốn học có dạng đường cong giảm liên tục, sau gọi phương trình Meyer hay hàm Meyer Cho đến nay, hàm toán học nhiều tác giả sử dụng để mô tả cấu trúc lâm phần Quy luật phân bố số theo cỡ đường kính cấu trúc nghiên cứu sớm sâu, mang lại nhiều kết Nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích để tìm phương pháp tốn học mô cấu trúc Naslund (1936) xác lập luật phân bố Charlier phân bố N/D lâm phần loài, tuổi khép tán Việc mơ hình hố cấu trúc đường kính thân với phân bố số theo cỡ đường kính nhiều tác giả quan tâm, kiểu cấu trúc thường biểu diễn dạng toán học với nhiều dạng phân bố khác nhau: Balley (1973) mơ hình hóa cấu trúc thân với phân bố số theo cỡ kính (N/D) hàm Weibull Nhiều tác giả khác dùng hàm Schumacher, hyperbol, hàm mũ, Poisson, Charlier… để mô hình hóa cấu trúc rừng (dẫn theo Trần Văn Con, 2001) Liocort (1898) nghiên cứu quy luật phân bố rừng Thông ôn đới nắn phân bố thực nghiệm phương trình tốn học theo cấp số nhân La Cacheux (1955) đề xuất dạng phương trình Log chuẩn để biểu thị quy luật phân bố số theo đường kính, nghĩa biểu diễn phân bố số theo Log đường kính ta có đường cong hình chng Loechtch (1967) kiến nghị, lấy đường kính làm hồnh độ Log N (n số cây) làm tung độ ta có dạng” Dạng đường cong tương ứng hàm Mayer Dạng đường cong lồi phía thích ứng với số liệu điều tra diện rộng phạm vi tỉnh hay toàn quốc Dạng đường cong lõm phía dạng Dawkins (1958) đề xuất Pierlot (1966) nhận thấy việc nắn đường thực nghiệm phương trình mũ sai số cỡ kính nhỏ khuyến cáo nên dùng hàm Hyperbol để nắn đường thực nghiệm tốt Zocher (1960-1970) đề nghị dừng hàm β để nắn phân bố thực nghiệm, hàm có dạng sau: f (x) = k (x-a)α * (b-x)β Trong đó: x đường kính a, b giới hạn đường cong k hệ số tuỳ thuộc cấu trúc cụ thể α,β hệ số tính tốn qua trị số bình qn độ biến động phân bố Cũng theo Zocher hàm β mềm dẻo dùng để mơ phân bố giảm, đỉnh, hình chng 1.2.2 Nghiên cứu mơ hình cấu trúc rừng tự nhiên hỗn loài khác tuổi Nghiên cứu định lượng mối quan hệ, cấu trúc rừng nhiệt đới phải nói đến Rollet (1971) tác giả có nhiều cơng trình sâu vào lĩnh vực đối tượng ông biểu diễn mối quan hệ nhân tố điều tra với hàm hồi quy, khái quát hoá phân bố đường kính tán, đường kính thân dạng phân bố xác suất Ngoài tác giả cịn đề cập số hàm tốn học khác như: Loetsch (1973), dùng hàm Beta để nắn phân bố thực nghiệm, J.L.F Batista H.T.Z Docouto (1992), nghiên cứu rừng nhiệt đới Marsanhoo – Brazin dùng hàm Weibull để mô phân bố N/D J.L.F Batista H.T.Z Docouto (1990) trường đại học Saopaulo – Brazil nghiên cứu cấu trúc 19 ô tiêu chuẩn với 60 loài rừng nhiệt đới Marahoo – Brazil dùng hàm Weibull để nắn phân bố % số theo cỡ kính đưa nhận xét hàm Weibull mô tốt phân bố Nhìn chung nghiên cứu cấu trúc theo hướng định lượng sở thống kê sinh học tập trung vào giải phân bố số theo cấp đường kính, ứng dụng kết nghiên cứu thường dựa vào dãy tần số lý thuyết Các hàm tốn học sử dụng để mơ đa dạng phong phú kiểm tra tiêu chuẩn phù hợp thống kê thường đạt mức trung bình Xu hướng nghiên cứu quy luật phân bố nhân tố điều tra thông qua hàm tốn học tập trung vào tìm hàm tốn học thích hợp, khó có hàm tốn học phù hợp cách tuyệt đối quy luật rừng tự nhiên nhiệt đới Các nghiên cứu có ý nghĩa to lớn lý luận lẫn thực tiễn Cơ sở giải pháp lâm sinh thông qua thực nghiệm áp dụng rừng mưa nhiệt đới mà đa phần châu Phi Vì việc áp dụng giải pháp cho rừng tự nhiên nước ta vấn đề phải thảo luận sở khoa học giải pháp Như vậy, việc mơ hình hố trình sinh trưởng rừng tiến hành nhiều hướng khác nhau, xếp thành hai xu hướng Xu hướng thứ tập trung mơ tả sinh trưởng chung lâm phần có ý đến đặc trưng động thái trình sinh trưởng, tái sinh trình chết tự nhiên, hướng sau chi tiết đến cấp kích thước nhóm lồi Xu hướng thứ hai mơ hình cây, mơ hình chi tiết với khối lượng tính tốn lớn, phức tạp, nhiên trở thành thực thơng qua tiến kỹ thuật máy tính điện tử Cho đến có hàng loạt cơng trình nghiên cứu sinh trưởng rừng nói chung, nhiên cơng trình nghiên cứu qui luật sinh trưởng rừng nhiệt đới hạn chế, nghiên cứu để tạo sở cho việc xác định tuổi thành thục số lượng cá thể; việc xác định tuổi rừng nhiệt đới khó khăn 1.2 Ở Việt Nam Phân bố số theo cấp kính sở quan trọng kết cấu lâm phần Đường kính thành phần tham gia chủ yếu việc tính tốn thể tích cây, từ xác định trữ lượng rừng Phân bố đường kính sở cho biện pháp xử lý lâm sinh, đặc biệt khai thác điều khiển rừng Đối với rừng tự nhiên rộng thường xanh, nghiên cứu nhiều tác giả cho thấy dạng sống phân bố nói chung giảm dần chia làm kiểu: Giảm đường cong giảm có đỉnh lệch trái (ở cấp kính 12-16 cm) Đường cong giảm có hai đỉnh (ở d=16cm d=80 cm) Các dạng phân bố N/D mơ tả tốn học Các kết nghiên cứu Lê Sáu (1996), Nguyễn Văn Đoan/Trần Văn Con (1998) Kon Hà Nừng; Lê Minh Trung (1991) Gia Nghĩa; Đào Công Khanh Hương Sơn cho thấy rừng tự nhiên bị tác động (trạng thái IV) có cấu trúc N/D dạng đỉnh lệch trái mơ hàm Weibull 1.3.1 Nghiên cứu mơ hình cấu trúc rừng trồng loài tuổi Cao Văn Quang (1987) biểu diến cấu trúc đường kính lồi Thơng theo mơ hình Schumakher Coile Vũ nhâm (1988), Phạm Ngọc Giao (1989), Trần Văn Con (1991) áp dụng hàm Weibull để mơ cấu trúc đường kính kiểu rừng khác Phạm Ngọc Giao (1995), sử dụng hàm Charlier, Beta Weibull để mô phân bố N/D rừng Thông đuôi ngựa vùng Đông Bắc ... PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP **************** LÝ THỊ NGÂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ ĐỐN CẤU TRÚC ĐƯỜNG KÍNH CỦA RỪNG TỰ NHIÊN NHIỆT ĐỚI HỖN LỒI (TRƯỜNG HỢP RỪNG LÁ RỘNG THƯỜNG XANH Ở TÂY NGUYÊN)... trình quản lý rừng Từ địi hỏi thực tiễn đó, đề tài ? ?Nghiên cứu xây dựng mơ hình dự đốn cấu trúc đường kính rừng tự nhiên nhiệt đới hỗn loài (trường hợp rừng rộng thường xanh Tây Nguyên) ” thực... đoạn dự đoán 10 năm lần 4.3.1 Mơ hình dự đốn tăng trưởng đường kính Tăng trưởng đường kính sở để dự đoán thay đổi cấu trúc lâm phần Trong rừng tự nhiên hỗn loài nhiệt đới tăng trưởng đường kính