Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Một số nhận thức về loài cây Sa mộc và mô hình chuyển hóa 1. Một số đặc điểm hình thái, sinh thái và giá trị kinh tế của loài Sa mộc Sa mộc có tên khoa học là Cunninghamia lanceolata, thuộc họ Bụt mọc (Taxodiaceae) phân bố tự nhiên ở miền Trung và miền Nam Trung Quốc. Sa mộc là loài cây gỗ lớn, cao tới 25- 30 m, đường kính đạt tới 60-70 cm.
Thân tròn 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 các loại đất phát triển trên Phiến thạch, Sa thạch có tầng dày.
Ở Việt Nam, tại các tỉnh biên giới phía Bắc và Đông Bắc, Sa mộc được trồng từ lâu và thực sự phát triển từ những năm 60 của thế kỷ 20 tại các tỉnh: Lào Cai, Hà Giang, Quảng Ninh với tổng diện tích lên đến hơn 10 000 ha. Sa Mộc là loài cây gỗ lớn, thân thẳng tròn đều, gỗ có màu vàng, có tinh dầu thơm, thớ thẳng, chịu được dưới đất ẩm, không mối mọt. Do đó gỗ Sa mộc có giá trị về nhiều mặt, như làm trụ mỏ, gỗ xây dựng, cột điện, nội thất và làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến … hiện được chú trọng quan tâm trong chương trình 5 triệu ha rừng ở các tỉnh biên giới phía Bắc [5]. Mô hình chuyển hóa rừng.
Mô hình chuyển hóa rừng được hình thành trên cơ sở các yếu tố kỹ thuật cơ bản đã xác định được ở thời kỳ bắt đầu chặt chuyển hóa và được tiến hành chặt theo các yếu tố kỹ thuật đó. Để kiểm chứng kết quả chuyển hóa theo các mô hình đã xác định được, đề tài kiểm chứng sự biến đổi cấu trúc cơ bản của rừng để có thể cho thấy sự biến đổi cấu trúc rừng sau khi chặt chuyển hóa thông qua việc kiểm chứng các nội dung và phương pháp xây dựng mô hình. 4 a) Nội dung xây dựng mô hình chuyển hóa rừng trồng Sa mộc cung cấp gỗ nhỏ thành rừng cung cấp gỗ lớn: - Điều tra phân tích điều kiện cơ bản và tình hình sản xuất kinh doanh lâm nghiệp trên địa bàn nghiên cứu: + Điều tra, phân tích điều kiện kinh tế, xã hội + Tình hình sản xuất kinh doanh lâm nghiệp trên địa bàn nghiên cứu. - Điều tra hiện trạng rừng Sa mộc và xác định đối tượng rừng trồng Sa mộc hiện tại đạt yêu cầu về tuổi, mật độ và phân bố trên các cấp đất khác nhau để xây dựng mô hình chuyển hóa.
+ Điều tra về diện tích, mật độ, tuổi trên các cấp đất khác nhau của rừng Sa mộc. + Xác định đối tượng chuyển hóa. - Nghiên cứu cơ sở kinh tế và kỹ thuật làm cơ sở cho chuyển hóa rừng. +Nghiên cứu các cơ chế chính sách, tiêu chuẩn quản lý rừng bền vững của Việt Nam và thị trường gỗ nguyên liệu làm cơ sở cho việc thực hiện chuyển hóa.
+ Nghiên cứu và xác định các quy luật cấu trúc cơ bản làm cơ sở xây dựng mô hình lý thuyết chuyển hóa. - Xác định các yếu tố cơ bản thực hiện chuyển hóa rừng + Xác định phương thức chuyển hóa rừng + Xác định các phương pháp chuyển hóa + Xác định thời kỳ chặt chuyển hóa + Xác định cường độ chặt + Xác định chu kỳ chặt và xác định cây chặt. 5 b) Phương pháp nghiên cứu xây dựng mô hình chuyển hóa rừng. Đối tượng nghiên cứu là các lâm phần Sa mộc.
Mục đích chủ yếu là nâng cao các giá trị thương mại của gỗ Sa mộc, do đó các giải pháp kỹ thuật đưa ra nhằm mục tiêu kinh tế. Thiết lập mô hình chuyển hóa và quy hoạch chuyển hóa vận dụng phương pháp có sự tham gia của chủ rừng và người dân. - Các phương pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp - Phương pháp xử lý và phân tích tài liệu - Nghiên cứu các cơ chế chính sách có liên quan đến hoạt động sản xuất lâm nghiệp. - Xác định các quy luật cấu trúc của lâm phần.
- Xác định các yếu tố cơ bản trong chặt chuyển hóa. Các nghiên cứu trên thế giới về một số cấu trúc cơ bản và vấn đề chuyển hóa rừng. Nghiên cứu về cấu trúc rừng 1) Cấu trúc phân bố số cây theo đường kính (N/D): Để nghiên cứu và mô tả quy luật cấu trúc đường kính thân cây hầu hết các tác giả tìm các phương trình toán học dưới nhiều dạng phân bố xác suất khác nhau như: Balley (1973) đã sử dụng hàm Weibull, Diachenco,… Qua nghiên cứu thấy được là phân bố N/D ban đầu thường có dạng lệch trái, phạm vi phân bố hẹp, đường cong phân bố nhọn và thường được mô tả bằng phân bố Weibull. + Naslund (1936, 1973), Moiseev (1972) đã sử dụng hàm Charlier, Strub (1972), Burkhart (1974) sử dụng hàm Beta, Bliss, và Reinker (1964) sử dụng hàm Logarit chuẩn,.
Việc sử dụng hàm này hay hàm khác để biểu thị quy luật cấu trúc là tùy thuộc vào kinh nghiệm của từng tác giả, cũng như các loài cây sinh trưởng khác nhau và số liệu đo đạc ngoài thực tế. Do đường kính 6 cây rừng không ngừng tăng lên theo tuổi, nên phân bố đường kính của lâm phần cũng không ngừng thay đổi theo tuổi. Chính vì thế, từ các mô hình toán học đã xác định được, các nhà khoa học đã ngiên cứu sự biến đổi của quy luật phân bố số cây theo tuổi (gọi là động thái cấu trúc rừng). + Roemisch (1975) (theo Phạm Ngọc Giao, 1996) [15] đã nghiên cứu khả năng dùng hàm Gammar để mô phỏng sự biến đổi theo tuổi của phân bố đường kính cây rừng, xác lập quan hệ của tham số Beta với tuổi, đường kính trung bình, chiều cao tầng trội và đi đến khẳng định quan hệ giữa tham số Beta và chiều cao tầng trội là chặt chẽ nhất.
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu đó tác giả đã đề nghị mô hình xác định tham số Beta cho phân bố N/D của lâm phần sau khi tỉa thưa như sau: ' a0 a1 .n 2 với ' : Tham số phân bố Gamma sau tỉa thưa; : Tham số phân bố Gamma trước tỉa thưa; n là tỷ lệ phần trăm số cây tỉa thưa. + Kennel, R (1971), xác định các đại lượng đường kính nhỏ nhất (Dm), đường kính lớn nhất (DM) và mật độ (N) thông qua quan hệ trực tiếp với tuổi theo dạng phương trình: Dm = a0 + a1.L và Allison, BJ (1937) dùng đường kính bình quân cộng, sai tiêu chuẩn đường kính và đường kính nhỏ nhất để tìm các tham số của phân bố weibull với giả thuyết các đại lượng này có quan hệ với tuổi và mật độ lâm phần. + Ngoài ra, còn có các quan điểm cho rằng đường kính cây rừng là một đại lượng ngẫu nhiên phụ thuộc vào thời gian và quá trình biến đổi của phân bố đường kính theo tuổi. Đó là quan điểm của các tác giả như: Suruki (1971), Preussner, K (1974), Block.
Theo các tác giả này quá trình đó biểu thị một tập hợp các đại lượng 7 ngẫu nhiên X(t) và thời gian (t) lấy trong một khoảng thời gian nào đó. Nếu trị số của đường kính tại thời điểm t chỉ phụ thuộc vào trị số đường kính ở thời điểm t-1 thì đó là quá trình Morkov. Nếu tập hợp các trạng thái có thể xảy ra của quá trình Morkov có thể đếm được thì đó là chuỗi Morkov, tức là mỗi trị số của t ứng với một số tự nhiên. 2) Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây: Tovstolesse, D.I (1930) lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ Hvn/D1,3, Krauter, G (1958) nghiên cứu tương quan Hvn/D1,3 dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi.
Để xác lập mối quan hệ Hvn/D1,3 nhiều tác giả đã đề xuất sử dụng các dạng phương trình toán học khác nhau nhưng phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng: Hvn = a + b.3 Giữa chiều cao và đường kính thân cây luôn có mối quan hệ chặt chẽ. Đây là một trong những quy luật cấu trúc cơ bản và quan trọng. Đã có nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích toán học để tìm ra các quy luật này như: Naslund, M (1929); Prodan, M (1944); Assmann, E (1936); Hohenadl, W (1936); Meyer, H. Đã đề nghị các dạng phương trình sau: H = a + b1.logD H = a + b1logD + b2logD H = k.D b Khi nghiên cứu sự biến đổi theo tuổi của quan hệ giữa chiều cao và đường kính ngang ngực, tác giả Vagui, A.B (1955) khẳng định “đường cong chiều cao thay đổi và luôn dịch chuyển lên phía trên khi tuổi tăng lên”, và Tiurin, A.V (1972) (dẫn theo Phạm Ngọc Giao 1996 [15]) cũng đưa ra kết luận tương tự.E (1973) cũng phát hiện ra quy luật: “Độ dốc đường cong chiều cao có chiều hướng giảm dần khi tuổi tăng 8 lên”.O (1967) đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao với đường kính và theo tuổi theo dạng phương trình: 1 1 1 LogH = D + b1.
A Quy luật quan hệ giữa chiều cao với đường kính thân cây cũng được quan tâm nghiên cứu.I (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ H/D. Krauter, G (1958) nghiên cứu quan hệ H/D dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi. Để xác lập mối quan hệ H/D nhiều tác giả đã đề xuất sử dụng các dạng phương trình toán học khác nhau. Như vậy, có nhiều dạng phương trình biểu thị tương quan H/D.
Tuy nhiên, việc sử dụng dạng phương trình nào thích hợp nhất cho từng đối tượng thì cần phải được nghiên cứu đầy đủ cụ thể. 3) Nghiên cứu quan hệ giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực: Từ các công trình nghiên cứu khác nhau, nhiều tác giả như: Zieger (1928), Cromer.J (1953)…đã đi đến kết luận là giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực có mối quan hệ mật thiết, phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng. Tán cây rừng là một bộ phận quyết định đến sinh trưởng cũng như tăng trưởng của cây rừng. Ionikas (1980); Lebedinski (1972) đã sử dụng và đo tính thể tích tán lá cây sống để nghiên cứu năng suất rừng.
Qua nghiên cứu nhiều tác giả đã đi đến kết luận giữa đường kính tán và đường kính thân cây có mối quan hệ mật thiết như nghiên cứu của Zieger; Erich (1928), Comer, O.N; Tuỳ theo loài cây và các điều kiện khác nhau, mối liên hệ này được thể hiện khác nhau nhưng phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng: DT = a + b.