4.2.1. Những đặc trưng sinh trưởng của các mô hình rừng trồng
Như đã trình bày (Mục 4.1), một diện tích lớn của cây Sao đen, Dầu cát và Sến cát được trồng với sự hỗ trợ của cây nông nghiệp ngắn ngày (NNn) hay cây nông nghiệp dài ngày (NNd), ngoài ra là trồng hỗn giao với một số loài cây gỗ bản địa khác, hoặc cây hỗ trợ như Keo lá tràm và Keo lai, có nghĩa là sẽ có nhiều công thức trồng cùng tồn tại với một loài cây Sao đen, Dầu cát hoặc Sến cát. Vì thề, khi nghiên cứu về sinh trưởng của rừng trồng, đơn vị tính toán sẽ là mô hình tương ứng với một loài cây và một phương thức trồng.
Để thuận tiện cho phân tích số liệu trong nội dung nghiên cứu này, cây trồng hỗ trợ và cây trồng hỗn giao được coi là yếu tố ảnh hưởng tới cây trồng chính, các yếu tố tác động khác như đất đai và quy cách trồng được xem là đồng nhất. Đặc trưng sinh trưởng về lượng của các chỉ tiêu như đường kính thân cây (D1,3), chiều cao cây (Hvn) và đường kính tán (Dtán) của mỗi loài ở các loại hình rừng trồng như trình bày trong Bảng 4.13. Các chỉ tiêu được tính bình quân (Xbq) và biến động (S) theo từng độ tuổi và cho từng mô hình rừng trồng thuộc đối tượng nghiên cứu. Chi tiết tính toán trình bày tại Phụ lục 2.3.
Bảng 4.13. Đặc trưng sinh trưởng D1,3, Hvn và Dt của các mô hình rừng trồng Mô hình Tuổi
rừng
Đường kính (cm) Chiều cao (m) Đ.kính tán (m)
Xbq ±S Xbq ±S Xbq ±S Sao thuần (kết hợp NNn) 10 12.6 3.25 5.09 0.89 2.68 0.85 11 16.1 3.73 6.13 0.94 3.35 0.80 12 19.2 3.04 7.20 1.03 3.96 0.68 15 23.8 4.54 8.82 1.50 5.34 1.28 16 30.6 2.67 11.2 1.31 6.94 0.84 17 35.2 3.44 12.5 1.31 7.28 1.15 Dầu thuần (kết hợp cây ngắn ngày) 10 13.8 2.79 5.46 0.91 4.35 0.72 12 20.8 3.30 7.66 0.96 6.11 0.76 15 25.2 4.95 9.56 1.43 7.52 1.51 17 38.1 4.44 13.5 1.17 11.3 0.97 Sao hỗn giao (cây gỗ và NNd) 10 11.7 2.54 4.89 0.88 3.89 0.71 11 14.5 3.09 5.64 1.02 4.46 0.81 12 17.9 2.84 6.50 0.96 5.18 0.77 15 24.8 3.38 8.89 1.09 7.44 0.91 16 29.9 4.63 10.4 1.83 8.72 1.53 17 32.2 4.18 11.8 1.35 9.84 1.12 Sến hỗn giao (cây gỗ và NNd) 10 12.9 3.33 5.12 1.01 4.07 0.80 11 15.5 3.85 6.16 1.06 4.91 0.85 12 19.7 2.88 7.03 1.07 5.61 0.86 15 27.2 3.10 10.2 1.22 8.52 1.02 16 32.3 4.18 11.3 1.54 9.44 1.28 17 34.8 4.47 12.3 2.67 10.3 2.23
Ghi chú: Dung lượng mẫu cho tính toán là tổng số cây của mỗi tuổi ứng với từng mô hình
a) Giai đoạn 10-12 tuổi b)Giai đoạn 15-17 tuổi
Hình 4.9.Sinh trưởng D1,3của các mô hình rừng ở haigiai đoạn tuổi
a) Giai đoạn 10-12 tuổi b)Giai đoạn 15-17 tuổi
Hình 4.10.Sinh trưởng Hvn của các mô hình rừng ở hai giai đoạn tuổi
a) Giai đoạn 10-12 tuổi b)Giai đoạn 15-17 tuổi
Hình 4.11.Sinh trưởng Dt của các mô hình rừng ở hai giai đoạn tuổi
Ở mỗi phương thức trồng thuần hoặc trồng hỗn giao, có nhiều giai đoạn tuổi, nhưng giữa các tuổi không liên tục do các năm trồng khác nhau. Do đó, đề tài không đánh giá được lượng tăng trưởng hàng năm sau mỗi năm.
Ở các tuổi xem xét (từ tuổi 10 đến 12 và 15 đến 17), sinh trưởng của D1,3 và Hvn có khác nhau giữa các tuổi (năm) và giữa các loài (Sao đen, Dầu cát và Sến cát), nhưng tại mỗi giai đoạn thời gian (cùng năm tuổi) thì sinh trưởng của Dầu cát có xu hướng cao hơn của Sến cát và Sao đen ở tất cả các tuổi, chênh lệch này ngày càng rõ khi tuổi càng cao.
Khi xem xét giữa các chỉ tiêu sinh trưởng của các loài với nhau, sinh trưởng của chỉ tiêu Hvn không chỉ tương đối đồng đều giữa các loài mà còn giữa các độ tuổi, sinh trưởng của chỉ tiêu Dt có biến động giữa các loài cũng như giữa độ tuổi mạnh nhất, đặc biệt là ở loài Dầu cát.
Bảng 4.14. Biến động sinh trưởng D1,3, Hvn và Dt của các mô hình rừng trồng Mô hình Số cây
đo đếm
Đường kính (cm) Chiều cao (m) Đ.kính tán (m)
Xbq Cv% Xbq Cv% Xbq Cv%
Sao thuần 542 22,4 39,7 8,31 35,8 4,78 42,0
Dầu thuần 360 24,7 42,4 9,11 37,6 7,40 40,2
Sao h.giao 618 22,2 38,1 8,13 34,8 6,68 36,7 Sến h.giao 575 23,7 38,6 8,67 36,8 7,13 38,6
Theo kết quả ở Bảng 4.14, vì số liệu sinh trưởng đo đếm ở tất cả các cây trong các OTC khác nhau, do đó biến động về sinh trưởng của các chỉ tiêu đều khá cao, biến động của chỉ tiêu D1,3 từ 22,2 đến 24,7%, của chỉ tiêu Hvn từ 34,8 đến 37,6% và của chỉ tiêu Dt từ 38,6 đến 41,0%. Như vậy, biến động của Dt là lớn nhất, sau đến biến động của D1,3 và thấp nhất là của Hvn. So với rừng trồng thuần loài một cấp tuổi thì biến động của D1,3 thường cao nhất, sau đến Hvn rồi đến Dt. Theo đó, loài cây trồng khác nhau cùng với phương thức trồng không giống nhau đã dẫn tới biến động đường kính giữa các loài cao hơn, biến động đường kính tán giữa các phương thức trồng cũng tăng cao.
4.2.2. Ước lượng sinh trưởng D1,3, Hvn và Dt ở các mô hình rừng trồng
Căn cứ vào các giá trị sinh trưởng bình quân theo tuổi ở các mô hình, đề tài thiết lập hàm sinh trưởng của một số chỉ tiêu sinh trưởng (D1,3, Hvn và Dt) của các loài cây ở các mô hình thuộc đối tượng nghiên cứu. Vì số liệu lấy từ các cây đứng trong các OTC (đã đồng nhất hoá về điều kiện tự nhiên và kỹ thuật trồng), do đó hàm chỉ mang tính ước lượng cho đặc điểm sinh trưởng của loài cây và phương thức trồng. Hàm thiết lập được chọn là hàm Shumacher vì tính phù hợp của nó với các loài cây sinh trưởng lâu niên.
4.2.2.1. Hàm sinh trưởng D1,3 ở các mô hình rừng trồng
Từ các giá trị của D1,3 ở các độ tuổi 10 – 12 và 15 – 17, đề tài thiết lập được các dạng hàm toán học của sinh trưởng đường kính thân (D1,3, cm) theo tuổi (A, năm) như trình bày tại Bảng 4.15, chi tiết tính toán tại Phụ lục 2.7.1.
Bảng 4.15. Hàm sinh trưởng D1,3 của các mô hình rừng trồng cây họ Sao Dầu
Mô hình rừng Dạng hàm quan hệ R2 SE MAE
Sao thuần D = a*exp(-b*A^2) 95,7 1,886 1,051
Dầu thuần D = a*exp(-b*A^2) 91,9 3,316 1,774
Sao h.giao D = a*exp(-b*A^2) 98,7 0,957 0,644
Sến cát h.giao D = a*exp(-b*A^2) 99,3 0,777 0,556 Các phương trình thiết lập được:
Mô hình Sao thuần: D1,3 = 690.356*exp(-13.4431*(Tuoi)^-0.527148) Mô hình Dầu thuần: D1,3 = 1188.29*exp(-13.4098*(Tuoi)^-0.474959) Mô hình Sao hỗn giao: D1,3 = 352.233*exp(-15.4038*(Tuoi)^-0.656994) Mô hình Sến hỗn giao: D1,3 = 1192.25*exp(-13.0432*(Tuoi)^-0.460835) Từ các hàm đã thiết lập, thay các giá trị của tuổi (năm) sẽ thu được giá trị của D1,3 thay đổi theo tuổi. Kết quả về sinh trưởng và tăng trưởng bình quân của D1,3 ở các mô hình rừng trồng như trình bày trong Bảng 4.16, đường biểu diễn sinh trưởng theo tuổi như trình bày trong Hình 4.12 dưới đây:
Bảng 4.16.Sinh trưởng và tăng trưởng D1,3 bình quân của các mô hình Tuổi
(năm)
Sao thuần Dầu thuần Sao h,giao Sến h,giao
D1,3 (cm) Dbq (cm/n) D1,3 (cm) Dbq (cm/n) D1,3 (cm) Dbq (cm/n) D1,3 (cm) Dbq (cm/n) 10 12,7 1,27 13,3 1,33 11,8 1,18 13,1 1,31 11 15,5 1,41 16,2 1,48 14,5 1,32 15,9 1,44 12 18,4 1,53 19,3 1,61 17,4 1,45 18,8 1,57 13 21,3 1,64 22,5 1,73 20,3 1,56 21,8 1,68 14 24,4 1,74 25,8 1,84 23,2 1,66 25,0 1,78 15 27,4 1,83 29,2 1,95 26,2 1,74 28,2 1,88 16 30,6 1,91 32,7 2,04 29,1 1,82 31,5 1,97 17 33,7 1,98 36,2 2,13 32,1 1,89 34,8 2,05
Hình 4.12.Biểu diễn sinh trưởng D1,3theo tuổi ở các mô hình rừng
Theo kết quả của Bảng 4.16 và Hình 4.14, sinh trưởng D1,3của các loài ở các mô hình rừng trồng tuân theo hàm Shumacher là một quan hệ tỷ lệ thuận và vẫn còn tăng nhanh dù đến tuổi 17. Theo giá trị tăng trưởng bình quân hàng năm (Dbq, cm/năm) đến tuổi 17 thì ở Sao thuần là 1,98 cm/năm, ở Dầu thuần là 2,13 cm/năm, ở Sao hỗn giao là 1,89 cm/năm và ở Sến hỗn giao là 2,05 cm/năm. Như vậy, tốc độ tăng trưởng của Dầu thuần là lớn nhất, sau đến Sến hỗn giao và Sao đen; khác biệt của D1,3ở rừng Sao thuần và Sao hỗn giao là không đáng kể.
4.2.2.2. Hàm sinh trưởng Hvn ở các mô hình rừng trồng
Tiếp theo, từ các giá trị của Hvn ở các độ tuổi 10 – 12 và 15 – 17, đề tài thiết lập được các dạng hàm toán học của sinh trưởng chiều cao thân cây (Hvn, cm) theo tuổi (A, năm) như trình bày tại Bảng 4.17, chi tiết tính toán tại Phụ lục 2.7.2.
Bảng 4.17. Hàm sinh trưởng Hvn của các mô hình rừng trồng cây họ Sao Dầu
Mô hình rừng Dạng hàm quan hệ R2 SE MAE
Sao thuần H = a*exp(-b*A^2) 96,4 0,578 0,326
Dầu thuần H = a*exp(-b*A^2) 94,2 0,931 0,502
Sao h.giao H = a*exp(-b*A^2) 98,6 0,329 0,224
Sến h.giao H = a*exp(-b*A^2) 99,5 0,212 0,116
Các phương trình thiết lập được:
Mô hình Sao thuần: Hvn = 295.107*exp(-11.5572*(Tuoi)^-0.453879) Mô hình Dầu thuần: Hvn = 116.667*exp(-13.8892*(Tuoi)^-0.651668) Mô hình Sao hỗn giao: Hvn = 402.395*exp(-11.7538*(Tuoi)^-0.421528) Mô hình Sến hỗn giao: Hvn = 432.598*exp(-11.5930*(Tuoi)^-0.417095)
Bảng 4.18. Sinh trưởng và tăng trưởng Hvn bình quân của các mô hình Tuổi
(năm)
Sao thuần Dầu thuần Sao h.giao Sến h.giao Hvn (m) Hbq (m/n) Hvn (m) Hbq (m/n) Hvn (m) Hbq (m/n) Hvn (m) Hbq (m/n) 10 5,1 0,51 5,3 0,53 4,7 0,47 5,1 0,51 11 6,0 0,55 6,3 0,58 5,6 0,51 6,1 0,55 12 7,0 0,58 7,5 0,62 6,5 0,54 7,1 0,59 13 8,0 0,62 8,6 0,66 7,5 0,57 8,1 0,62 14 9,0 0,64 9,7 0,69 8,4 0,60 9,1 0,65 15 10,0 0,67 10,8 0,72 9,4 0,63 10,2 0,68 16 11,1 0,69 11,9 0,75 10,4 0,65 11,3 0,70 17 12,1 0,71 13,0 0,77 11,4 0,67 12,3 0,73
Từ các hàm đã thiết lập, thay các giá trị của tuổi (năm) sẽ thu được giá trị của Hvn thay đổi theo tuổi. Kết quả về sinh trưởng và tăng trưởng bình quân của Hvn ở
các mô hình rừng trồng như trình bày trong Bảng 4.18, đường biểu diễn sinh trưởng theo tuổi như trình bày trong Hình 4.13 dưới đây:
Hình 4.13.Biểu diễn sinh trưởng Hvntheo tuổi ở các mô hình rừng
Theo kết quả của Bảng 4.18 và Hình 4.13, sinh trưởng Hvncủa các loài ở các mô hình rừng trồng tuân theo hàm Shumacher là một quan hệ tỷ lệ thuận và vẫn còn tăng nhanh dù đến tuổi 17. Theo giá trị tăng trưởng bình quân hàng năm (Hbq, m/năm) đến tuổi 17 thì ở Sao thuần là 0,71 m/năm, ở Dầu thuần là 0,77 m/năm, ở Sao hỗn giao là 0,67 m/năm và ở Sến hỗn giao là 0,73m/năm. Như vậy, tốc độ tăng trưởng của Dầu thuần là lớn nhất, sau đến Sến hỗn giao và Sao hỗn giao; khác biệt của Hvn ở Sến thuần và Sao hỗn giao là không đáng kể (0,71 m/năm và 0,73 m/năm). Các giá trị sinh trưởng và tăng trưởng của Hvn cũng tỷ lệ tương xứng với giá trị sinh trưởng và tăng trưởng của D1,3. Theo đó, sinh trưởng và tăng trưởng của Hvncó quan hệ với sinh trưởng và tăng trưởng của D1,3.
4.2.2.3. Hàm sinh trưởng Dtánở các mô hình rừng trồng
Cuối cùng, từ các giá trị của Dtán ở các độ tuổi 10 – 12 và 15 –17 thu thập trực tiếp từ các OTC, đề tài thiết lập được các dạng hàm toán học của sinh trưởng đường kình thân (Dt, cm) theo tuổi (A, năm) như trình bày tại Bảng 4.19, chi tiết tính toán tại Phụ lục 2.7.3.
Bảng 4.19. Hàm sinh trưởng Dtán của các mô hình rừng trồng cây họ Sao Dầu
Mô hình rừng Dạng hàm quan hệ R2 SE MAE
Sao thuần Dt = a*exp(-b*A^2) 96,7 0,358 0,192
Dầu thuần Dt = a*exp(-b*A^2) 90,4 0,797 0,421
Sao h.giao Dt = a*exp(-b*A^2) 98,9 0,252 0,196
Sến h.giao Dt = a*exp(-b*A^2) 99,8 0,171 0,131
Các phương trình thiết lập được:
Mô hình Sao thuần: Dt = 240.307*exp(-13.2082*(Tuoi)^-0.469035) Mô hình Dầu thuần: Dt = 88.9955*exp(-10.6039*(Tuoi)^-0.547271) Mô hình Sao hỗn giao: Dt = 165.631*exp(-12.9458*(Tuoi)^-0.532252) Mô hình Sến hỗn giao: Dt = 53.8367*exp(-17.6409*(Tuoi)^-0.831639) Tương tự như D1,3 và Hvn, từ các hàm đã thiết lập của Dt, thay các giá trị của tuổi (năm) sẽ thu được giá trị của Dt thay đổi theo tuổi, sau đó tính tăng trưởng bình quân trên năm. Kết quả về sinh trưởng và tăng trưởng bình quân của Dtở các mô hình rừng trồng như trình bày trong Bảng 4.20, biểu diễn sinh trưởng theo tuổi như trình bày trong Hình 4.14 tiếp theo.
Bảng 4.20. Sinh trưởng và tăng trưởng Dtán bình quân của các mô hình Tuổi
(năm)
Sao thuần Dầu thuần Sao h.giao Sến h.giao Dt (m) Dbq (m/n) Dt (m) Dbq (m/n) Dt (m) Dbq (m/n) Dt (m) Dbq (m/n) 10 2,71 0,27 4,40 0,44 3,70 0,37 4,00 0,40 11 3,30 0,30 5,12 0,47 4,47 0,41 4,88 0,44 12 3,91 0,33 5,85 0,49 5,26 0,44 5,77 0,48 13 4,55 0,35 6,58 0,51 6,08 0,47 6,66 0,51 14 5,21 0,37 7,29 0,52 6,90 0,49 7,55 0,54 15 5,89 0,39 8,00 0,53 7,74 0,52 8,42 0,56 16 6,58 0,41 8,70 0,54 8,59 0,54 9,28 0,58 17 7,28 0,43 9,39 0,55 9,43 0,55 10,1 0,59
Hình 4.14.Biểu diễn sinh trưởng Dtántheo tuổi ở các mô hình rừng
Theo kết quả của Bảng 4.20 và Hình 4.14, sinh trưởng Dt của các loài ở các mô hình rừng trồng tuân theo hàm Shumacher là một quan hệ tỷ lệ thuận và vẫn còn tăng nhanh dù đến tuổi 17. Theo giá trị tăng trưởng bình quân hàng năm (Dbq, m/năm) đến tuổi 17 thì ở Sao thuần là 0,43 m/năm, ở Dầu thuần là 0,55 m/năm, ở Sao hỗn giao là 0,55 m/năm và ở Sến cát hỗn giao là 0,59m/năm. Như vậy, tốc độ tăng trưởng của Dầu thuần, Sao hỗn giao và Sến cát hỗn giao đều lớn nhất và tương đương nhau,thấp nhất là của Sao thuần.
4.2.3.Đặc điểm quan hệ tương quan giữa các chỉ tiêu sinh trưởng
Quan hệ giữa các chỉ tiêu sinh trưởng của các bộ phận trên cùng một cây luôn có tương quan với nhau, từ đó người ta có thể suy ra bộ phận này khi biết kích thước của bộ phận kia. Tuy nhiên, các quan hệ này cũng bị ảnh hưởng của các nhân tố bên trong và bên ngoài, trong đó yếu tố bên trong chính là đặc tính sinh vật học của loài cây, còn điều kiện bên ngoài là các yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến tình hình sinh trưởng như đất đai, kỹ thuật trồng và cách chăm sóc cây trồng.
4.2.3.1. Quan hệ chiều cao – đường kính thân của cây
Từ số liệu đo của chiều cao và đường kính thân cây tại vị trí1,3 m của tất cả các cây trong OTC, đồng thời qua lựa chọn hàm biểu thị cho quan hệ Hvn-D1,3
thông qua giá trị R2 cao nhất, đề tài đã lựa chọn ra các dạng hàm biểu thị cho quan hệ giữa hai chỉ tiêu sinh trưởng H và D tốt nhất của mỗi mô hình rừng trồng. Các kết quả được tóm tắt trong Bảng 4.21, chi tiết tính toán tại Phụ lục 2.8.1.
Bảng 4.21.Dạng hàm và các tham số của quan hệ H-D ở các mô hình rừng trồng
Mô hình rừng Dạng hàm quan hệ R2 SE P-value
Sao thuần H = (a + b*D)^2 91,0 0,153 0,000
Dầu thuần H = (a + b*sqrt(D))^2 93,2 0,148 0,000
Sao h.giao H = a*D^b 83,2 0,148 0,000
Sến h.giao H = a*D^b 78,1 0,139 0,000
Các hàm thiết lập được có dạng toán học như sau:
o Mô hình Sao thuần (MH1):
Chcao = (1.6114 + 0.054773*Dkinh)^2
o Mô hình Dầu thuần (MH2):
Chcao = (0.43094 + 0.52180*sqrt(Dkinh))^2
o Mô hình Sao hỗn giao (MH3):
Chcao = exp(-0.38862 + 0.80138*ln(Dkinh))
o Mô hình Sến hỗn giao (MH4):
Chcao = exp(-0.30666 + 0.77866*ln(Dkinh))
Đường biểu diễn lý thuyết của các quan hệ Hvn-D1,3 ở 4 loại mô hình rừng trồng như trình bày tại Hình 4.15(ký hiệu MH1, MH2, MH3 và MH4 là tên gọi tắt của các dạng hàm ứng với mỗi mô hình rừng trồng).
Theo những kết quả này, đề tài có một số nhận xét: (i) Mức độ quan hệ giữa hai chỉ tiêu Hvn và D1,3 ở tất cả các mô hình rừng trồng đều rất chặt chẽ (R2 đều lớn hơn 78%); (ii) Từ các tham số SSR và SE cùng với xác suất P rất nhỏ (nhỏ hơn nhiều 0,01) cho nên mức độ chấp nhận của các hàm đã thiết lập đều rất cao.
Tuy nhiên, căn cứ vào từng dạng hàm toán học của các quan hệ Hvn-D1,3 cho thấy, đối với mô hình rừng trồng thuần có dạng hàm căn bậc hai, trong khi cả hai