Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sinh trưởng của rừng trồng xoan ta melia azedarach l trồng trong mô hình rừng giống cây đầu dòng tại viện nghiên cứu và phát triển lâm nghiệp

Nghiên cứu sinh trưởng rừng trồng xoan ta Melia azedarach trong mô hình rừng giống cây đầu dòng, đánh giá hiệu quả phát triển và ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Xuân Diện
• Người hướng dẫn: Th.S Trần Thị Hương Giang
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Lâm nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu sinh trưởng của rừng trồng Xoan ta (Melia azedarach L.) trồng trong mô hình rừng giống cây đầu dòng tại Viện Nghiên cứu và Phát triển lâm nghiệp - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
• 2.2. Cơ sở khoa học
• 2.2.1. Phân loại khoa học cây Xoan ta
• 2.2.2. Đặc điểm hình thái
• 2.2.3. Đặc điểm sinh thái
• 2.2.4. Phân bố địa lý
• 2.2.5. Giá trị kinh tế
• 2.3. Những nghiên cứu trên thế giới
• 2.3.1. Nghiên cứu mô hình sinh trưởng
• 2.3.2. Nghiên cứu về sinh trưởng
• 2.3.3. Nghiên cứu cấu trúc lâm phần
• 3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.1.2.1. Thời gian nghiên cứu
• 3.1.2.2. Địa điểm nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Kế thừa tài liệu
• 3.3.2. Phương pháp ngoại nghiệp
• 3.3.3. Phương pháp nội nghiệp
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng rừng trồng Xoan ta
• 4.1.1. Các chỉ tiêu sinh trưởng của lâm phần Xoan ta
• 4.1.2. Đánh giá phẩm chất lâm phần Xoan ta tuổi 5
• 4.1.3. Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng đường kính
• 4.1.4. Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng chiều cao
• 4.2. Quy luật kết cấu lâm phần Xoan ta
• 4.2.1. Quy luật phân bố số cây theo đường kính (N/D1.3)
• 4.2.2. Quy luật phân bố số cây theo chiều cao (N/Hvn)
• 4.2.3. Một số quy luật tương quan
• 4.3. Dự báo sản lượng rừng trồng Xoan ta tuổi 5
• 4.3.1. Biểu sản lượng
• 4.3.2. Dự báo sản lượng rừng trồng Xoan ta tuổi 5
• 4.4. Đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao chất lượng lâm phần
• 4.4.1. Nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh
• 4.4.2. Nhóm giải pháp quản lý và bảo vệ
• 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• 5.1. Tồn tại và đề nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Nghiên cứu sinh trưởng rừng trồng xoan ta Melia azedarach

Nghiên cứu tập trung vào sinh trưởng của rừng trồng xoan ta (Melia azedarach) trong mô hình rừng giống cây đầu dòng. Kết quả cho thấy, xoan ta có tốc độ sinh trưởng nhanh, đạt chiều cao trung bình 10m và đường kính 20cm sau 5 năm. Mô hình rừng này được đánh giá là hiệu quả trong việc tối ưu hóa sinh trưởng cây rừng và quản lý rừng trồng. Các chỉ tiêu sinh trưởng như chiều cao, đường kính, và mật độ lâm phần được phân tích chi tiết, làm cơ sở cho việc phát triển rừng bền vững.

1.1. Đặc điểm sinh trưởng của xoan ta

Xoan ta là loài cây ưa sáng, có khả năng tái sinh mạnh và thích nghi tốt với điều kiện khí hậu nhiệt đới. Nghiên cứu chỉ ra rằng, cây đạt sinh trưởng tối ưu trên đất sâu ẩm và phù sa ven sông. Các chỉ tiêu như chiều cao vút ngọn (Hvn) và đường kính ngang ngực (D1.3) được đo đạc và phân tích để đánh giá sinh trưởng cây rừng. Kết quả cho thấy, xoan ta có tiềm năng lớn trong trồng rừng bền vững và bảo tồn giống cây.

1.2. Mô hình rừng giống cây đầu dòng

Mô hình rừng giống cây đầu dòng được áp dụng để tối ưu hóa sinh trưởng và quản lý rừng trồng. Nghiên cứu sử dụng các phương pháp đo đạc và phân tích số liệu để xây dựng mô hình sinh trưởng dựa trên các chỉ tiêu như mật độ lâm phần, chiều cao, và đường kính. Kết quả cho thấy, mô hình này không chỉ cải thiện sinh trưởng cây rừng mà còn góp phần vào phát triển rừng bền vững và bảo tồn giống cây.

II. Kỹ thuật trồng và quản lý rừng trồng xoan ta

Nghiên cứu đề xuất các kỹ thuật trồng rừng hiệu quả cho xoan ta, bao gồm chọn giống, chuẩn bị đất, và chăm sóc sau trồng. Quản lý rừng trồng được thực hiện thông qua việc theo dõi sinh trưởng và áp dụng các biện pháp tác động hợp lý. Kết quả cho thấy, việc áp dụng các kỹ thuật trồng rừng tiên tiến giúp cải thiện đáng kể sinh trưởng cây rừng và nâng cao chất lượng lâm phần.

2.1. Kỹ thuật trồng rừng xoan ta

Kỹ thuật trồng rừng cho xoan ta bao gồm các bước như chọn giống chất lượng, chuẩn bị đất phù hợp, và chăm sóc định kỳ. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc áp dụng các kỹ thuật trồng rừng tiên tiến giúp tăng cường sinh trưởng và phát triển rừng. Các biện pháp như bón phân, tưới nước, và phòng trừ sâu bệnh được thực hiện để đảm bảo sinh trưởng cây rừng tối ưu.

2.2. Quản lý rừng trồng bền vững

Quản lý rừng trồng được thực hiện thông qua việc theo dõi sinh trưởng và áp dụng các biện pháp tác động hợp lý. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp như tỉa thưa, bảo vệ rừng, và quản lý mật độ lâm phần để đảm bảo trồng rừng bền vững. Kết quả cho thấy, việc áp dụng các biện pháp quản lý rừng trồng hiệu quả giúp cải thiện sinh trưởng cây rừng và nâng cao chất lượng lâm phần.

III. Phát triển và bảo tồn giống cây xoan ta

Nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phát triển và bảo tồn giống cây xoan ta trong nghiên cứu lâm nghiệp. Các biện pháp như chọn lọc giống, nhân giống, và bảo quản hạt giống được đề xuất để duy trì nguồn gen quý hiếm. Kết quả cho thấy, việc bảo tồn giống cây không chỉ góp phần vào phát triển rừng mà còn đảm bảo tính đa dạng sinh học trong hệ sinh thái rừng.

3.1. Chọn lọc và nhân giống xoan ta

Chọn lọc giống và nhân giống là các bước quan trọng trong bảo tồn giống cây xoan ta. Nghiên cứu đề xuất các phương pháp như chọn lọc cây mẹ, thu hái hạt giống, và nhân giống bằng phương pháp gieo hạt. Kết quả cho thấy, việc áp dụng các biện pháp chọn lọc giống và nhân giống hiệu quả giúp duy trì nguồn gen quý hiếm và đảm bảo phát triển rừng bền vững.

3.2. Bảo quản và sử dụng giống cây

Bảo quản giống cây là yếu tố then chốt trong bảo tồn giống cây xoan ta. Nghiên cứu đề xuất các phương pháp bảo quản hạt giống như sấy khô, bảo quản lạnh, và sử dụng chất bảo quản. Kết quả cho thấy, việc áp dụng các biện pháp bảo quản giống cây hiệu quả giúp duy trì chất lượng hạt giống và đảm bảo phát triển rừng bền vững.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng gỗ phục vụ xây dựng và gia dụng ngày càng gia tăng, việc thực thi chính sách đóng cửa rừng tự nhiên cùng với nguồn cung ứng gỗ nhập khẩu dần bị thu hẹp đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc phát triển rừng trồng sản xuất. Cây Xoan ta (Melia azedarach L.), thuộc họ Xoan (Meliaceae), là loài cây gỗ mọc nhanh bản địa, có khả năng thích ứng rộng, gỗ nhẹ mềm ít bị mối mọt, phục vụ hiệu quả cho nhu cầu làm nhà và đóng đồ gia dụng. Theo Quyết định số 16/2005/QĐ-BNN ngày 15/3/2005 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Xoan ta được xếp vào danh mục các loài cây trồng rừng sản xuất chủ yếu cho 6/9 vùng sinh thái lâm nghiệp tại Việt Nam.

Nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý, nuôi dưỡng và dự báo sản lượng rừng giống, đề tài "Nghiên cứu sinh trưởng của rừng trồng Xoan ta (Melia azedarach L.) trồng trong mô hình rừng giống cây đầu dòng tại Viện Nghiên cứu và Phát triển lâm nghiệp - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên" được thực hiện với các mục tiêu cụ thể:

1. Đánh giá sinh trưởng, tăng trưởng của rừng giống Xoan ta thuộc Viện Nghiên cứu và Phát triển lâm nghiệp - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
2. Phân tích các quy luật kết cấu lâm phần rừng giống Xoan ta tại khu vực nghiên cứu.
3. Lập mô hình biểu diễn mối quan hệ giữa các chỉ tiêu sản lượng rừng, mật độ lâm phần loài Xoan ta làm cơ sở xây dựng mô hình sản lượng và dự đoán trữ lượng gỗ lâm phần.

Đối tượng nghiên cứu là lâm phần Xoan ta 5 tuổi có nguồn gốc từ hạt giống thu hái từ cây trội tại tỉnh Thanh Hóa, gieo ươm và trồng tại Viện Nghiên cứu và Phát triển lâm nghiệp. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các đặc điểm sinh trưởng đường kính thân cây ($D_{1.3}$), chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$), đường kính tán ($D_t$) và cấu trúc lâm phần giai đoạn 5 tuổi trong khoảng thời gian thực tập từ 30/11/2015 đến 16/4/2016. Địa điểm nghiên cứu đặt tại xã Quyết Thắng, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của nghiên cứu dựa trên các nguyên lý điều tra rừng, phân loại học thực vật và lý thuyết mô hình hóa cấu trúc - sinh trưởng lâm phần. Tác giả kế thừa hệ thống lý thuyết về mô hình sinh trưởng thực nghiệm (empirical model), mô hình động thái (process model) và mô hình hỗn hợp (hybrid model) từ các nghiên cứu quốc tế (Vanclay, Landsberg & Gower) và các nghiên cứu lâm sinh tại Việt Nam (Trịnh Đức Huy, Nguyễn Ngọc Lung, Bảo Huy, Đào Công Khanh, Vũ Văn Thông). Về mặt pháp lý, đề tài bám sát định hướng cơ cấu cây trồng theo Quyết định 16/2005/QĐ-BNN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa điều tra thực địa toàn diện (ngoại nghiệp) và phân tích thống kê toán học (nội nghiệp):

• Kế thừa dữ liệu và điều tra ngoại nghiệp: Thu thập hồ sơ lý lịch rừng trồng thiết lập tháng 7/2011 với quy mô 3,5 ha, tổng số cây ban đầu 4.260 cây, mật độ 1.100 cây/ha (cự ly $3\text{ m} \times 3\text{ m}$), hố đào $50 \times 50 \times 50\text{ cm}$, bón lót phân chuồng, NPK và vôi bột theo sơ đồ khối vuông la-tinh. Tiến hành điều tra tỉ mỉ toàn diện 100% số cây hiện còn trong lâm phần ($n = 2.158\text{ cây}$). Đo chu vi $C_{1.3}$ quy đổi sang đường kính ngang ngực $D_{1.3} = C_{1.3} / 3{,}14$; đo chiều cao vút ngọn $H_{vn}$ bằng thước sào kết hợp thước Blume-Leiss; đo đường kính tán $D_t$ theo hai hướng trực giao Đông - Tây và Nam - Bắc; phân loại phẩm chất cây theo 3 cấp: Tốt, Trung bình, Xấu.
• Phương pháp nội nghiệp và mô hình hóa:
  • Tính toán các tham số thống kê mô tả: giá trị trung bình ($\bar{X}$), phương sai ($S^2$), độ lệch chuẩn ($S$), hệ số biến động ($S%$).
  • Mô phỏng quy luật phân bố số cây theo cỡ kính ($N/D_{1.3}$) bằng hàm mật độ xác suất Weibull với tham số dạng $\alpha = 3$ (dạng đối xứng), kiểm định độ tương thích giữa tần số thực nghiệm và lý thuyết bằng tiêu chuẩn $\chi^2$ (Chi-bình phương) của Pearson ở mức ý nghĩa 5%.
  • Mô phỏng động thái sinh trưởng đường kính và chiều cao theo tuổi ($A$) bằng hàm phi tuyến Schumacher: $Y = b_0 \cdot \exp(-b_1 / A^{b_2})$ thông qua phân tích hồi quy phi tuyến trên phần mềm SPSS 20.
  • Xác định các chỉ tiêu tăng trưởng: lượng tăng trưởng thường xuyên hàng năm ($Z_t$), tăng trưởng định kỳ ($Z_{n.t}$), tăng trưởng bình quân chung ($\Delta_t$), tăng trưởng bình quân định kỳ ($\Delta_{nt}$) và suất tăng trưởng ($p%$).
  • Phân tích tương quan hai chiều giữa $H_{vn} - D_{1.3}$ và $D_t - D_{1.3}$ bằng công cụ hồi quy tuyến tính trong Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của việc phát triển nguồn nguyên liệu gỗ từ rừng trồng thay thế gỗ tự nhiên, phân tích giá trị kinh tế và sinh thái của loài Xoan ta, xác định 3 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, đồng thời nêu rõ ý nghĩa học thuật trong việc rèn luyện kỹ năng điều tra lâm học và ý nghĩa thực tiễn đối với kỹ thuật chăm sóc, quản lý rừng giống.

Phần 2: Tổng quan nghiên cứu

Tổng hợp các cơ sở khoa học về phân loại thực vật học, hình thái, sinh thái học của loài Xoan ta. Khái quát bức tranh nghiên cứu trong nước và quốc tế về mô hình sinh trưởng (hàm Gompertz, Schumacher), cấu trúc phân bố số cây theo cấp kính và chiều cao (Weibull, Beta, Gamma, Meyer), quy luật tương quan hình thái ($H/D$, $D_t/D$), và các nghiên cứu sinh khối rừng.

Chương này cũng mô tả chi tiết điều kiện khu vực nghiên cứu tại xã Quyết Thắng: địa hình đồi bát úp lượn sóng độ dốc $10 - 15^\circ$, khí hậu nhiệt đới gió mùa lượng mưa trung bình $2.000 - 2.500\text{ mm/năm}$, nền đất feralit phát triển trên đá phiến thạch sét ($Fs$) có tính chất chua mạnh ($\text{pH} < 4{,}0$) và nghèo dinh dưỡng:

Độ sâu tầng đất (cm)	Mùn (%)	N tổng số (%)	$\text{P}_2\text{O}_5$ (%)	$\text{K}_2\text{O}$ (%)	N dễ tiêu (mg/100g)	$\text{P}_2\text{O}_5$ dễ tiêu (mg/100g)	$\text{K}_2\text{O}$ dễ tiêu (mg/100g)	pH
1 - 10	1,766	0,024	0,241	0,035	3,64	4,56	0,90	3,5
10 - 30	0,670	0,058	0,211	0,060	3,06	0,12	0,12	3,9
30 - 60	0,711	0,034	0,131	0,107	0,107	3,04	3,04	3,7

Phần 3: Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Xác lập khung phương pháp luận của đề tài, định rõ quy mô đối tượng nghiên cứu là $2.158$ cây Xoan ta 5 tuổi trên diện tích 3,5 ha. Trình bày chi tiết các bước thu thập số liệu ngoại nghiệp, công thức tính toán toán học thống kê, thuật toán nắn phân bố Weibull, phương pháp ước lượng tham số hàm Schumacher trên SPSS, các công thức xác định chỉ tiêu tăng trưởng lâm phần ($Z_t, Z_{n.t}, \Delta_t, p%$) và phương pháp kiểm định thống kê Pearson.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Đây là chương nội dung trọng tâm, cung cấp toàn bộ dữ liệu định lượng thu được từ đợt điều tra thực tế:

• Đặc trưng sinh trưởng và phẩm chất: Lâm phần 5 tuổi có mật độ bình quân $617\text{ cây/ha}$, đường kính bình quân $\bar{D}{1.3} = 10{,}09\text{ cm}$ ($S% = 22{,}22%$), chiều cao vút ngọn bình quân $\bar{H}{vn} = 9{,}13\text{ m}$ ($S% = 21{,}41%$). Phân cấp chất lượng ghi nhận $939\text{ cây}$ loại Tốt (chiếm $43{,}5%$), $855\text{ cây}$ loại Trung bình (chiếm $39{,}6%$) và $364\text{ cây}$ loại Xấu (chiếm $16{,}9%$). Tỷ lệ cây phẩm chất trung bình và xấu còn cao do ảnh hưởng của phân hóa tự nhiên và mật độ khuyết cây.
• Quy luật sinh trưởng và tăng trưởng đường kính, chiều cao:
  • Mô hình sinh trưởng đường kính Schumacher: $D_{1.3} = 44{,}314 \cdot \exp(-3{,}384 / A^{0{,}532})$ với hệ số xác định $R^2 = 0{,}921$. Lượng tăng trưởng đường kính đạt đỉnh ở giai đoạn 2 - 3 tuổi ($Z_d = 5{,}0\text{ cm}$, suất tăng trưởng $p_d = 64{,}52%$), sau đó giảm dần ở tuổi 4 ($Z_d = 1{,}4\text{ cm}$) và tuổi 5 ($Z_d = 0{,}94\text{ cm}$). Lượng tăng trưởng bình quân chung $\Delta_d = 2{,}018\text{ cm/năm}$.
  • Mô hình sinh trưởng chiều cao Schumacher: $H_{vn} = 22{,}185 \cdot \exp(-3{,}070 / A^{0{,}809})$ với $R^2 = 0{,}913$. Tăng trưởng chiều cao mạnh nhất ở tuổi 3 ($Z_h = 4{,}85\text{ m}$, suất tăng trưởng $p_h = 66{,}89%$), sau đó giảm xuống $Z_h = 1{,}35\text{ m}$ ở tuổi 4 và $Z_h = 0{,}5\text{ m}$ ở tuổi 5. Tăng trưởng bình quân chung $\Delta_h = 1{,}82\text{ m/năm}$.

Tuổi ($A$)	$Z_d$ (cm)	$Z_{n.d}$ (cm)	$\Delta_{nd}$ (cm/năm)	$\Delta_d$ (cm/năm)	$p_d$ (%)	$Z_h$ (m)	$Z_{n.h}$ (m)	$\Delta_{nh}$ (m/năm)	$\Delta_h$ (m/năm)	$p_h$ (%)
1	2,25	-	-	2,018	100,00	1,85	-	-	1,82	100,00
2	0,50	-	-	2,018	18,19	0,55	-	-	1,82	20,83
3	5,00	5,50 (1-3)	1,83	2,018	64,52	4,85	5,40 (1-3)	1,80	1,82	66,89
4	1,40	-	-	2,018	15,30	1,35	-	-	1,82	15,70
5	0,94	2,34 (3-5)	1,17	2,018	9,32	0,50	1,85 (3-5)	0,925	1,82	5,49

• Cấu trúc phân bố số cây theo cỡ kính ($N/D_{1.3}$): Tổng diện tích ngang của lâm phần đạt $G = 18{,}082\text{ m}^2$. Phân bố tập trung chủ yếu ở các cỡ kính $7 - 13\text{ cm}$, cao nhất tại cỡ kính $9\text{ cm}$ ($705\text{ cây}$) và $11\text{ cm}$ ($673\text{ cây}$). Ứng dụng hàm Weibull với tham số scale $\lambda = 0{,}0032$, kết quả kiểm định cho thấy giá trị thực nghiệm $\chi^2_{tn} = 9{,}1502 < \chi^2_{0{,}05; k=4} = 9{,}4877$, khẳng định hàm Weibull hoàn toàn phù hợp để mô phỏng cấu trúc đường kính của lâm phần.

Cỡ kính $D_{1.3}$ (cm)	Khoảng biến thiên	Số cây thực nghiệm ($f_t$)	Tổng diện ngang $g_i$ ($\text{m}^2$)	Tần số lý thuyết Weibull ($f_{ll}$)	$\chi^2$ kiểm định Pearson
5	4 - 6	44	0,102	54,209	1,9228
7	6 - 8	320	1,249	343,190	1,5675
9	8 - 10	705	4,449	674,850	1,3473
11	10 - 12	673	6,421	662,190	0,1766
13	12 - 14	344	4,583	333,830	0,3095
15	14 - 16	67	1,169	80,868	2,3783
17	16 - 18	5	0,109	8,511	1,4482
Tổng cộng		2.158	18,082	2.157,648	$\chi^2_{tn} = 9{,}1502$

• Đề xuất giải pháp kỹ thuật: Đề xuất 2 nhóm biện pháp gồm kỹ thuật lâm sinh (tỉa cành tạo thân thẳng, tỉa thưa vệ sinh loại bỏ $16{,}9%$ cây phẩm chất xấu, bón vôi và phân hữu cơ cải tạo độ chua cho đất feralit) và quản lý bảo vệ (ngăn chặn chăn thả gia súc, phòng trừ sâu bệnh thân lá).

Phần 5: Kết luận và đề nghị

Khái quát các kết quả định lượng về chỉ tiêu sinh trưởng, kết cấu lâm phần và tính tương thích của mô hình Schumacher, Weibull; chỉ ra các tồn tại về thời gian theo dõi và kiến nghị tiếp tục thu thập dữ liệu trong các năm tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu mang lại hệ thống dữ liệu thực nghiệm chi tiết về lâm phần rừng giống Xoan ta 5 tuổi tại Thái Nguyên:

• Xác định được các chỉ tiêu sinh trưởng thực tế: mật độ còn lại $617\text{ cây/ha}$, đường kính trung bình $\bar{D}{1.3} = 10{,}09\text{ cm}$, chiều cao vút ngọn trung bình $\bar{H}{vn} = 9{,}13\text{ m}$, tổng diện tích ngang $G = 18{,}082\text{ m}^2$ trên diện tích 3,5 ha ($2.158\text{ cây}$).
• Làm rõ quy luật sinh trưởng: Cây Xoan ta có giai đoạn tăng trưởng bùng phát mạnh nhất về cả đường kính và chiều cao ở năm tuổi thứ 3 ($Z_d = 5{,}0\text{ cm}$, $Z_h = 4{,}85\text{ m}$), sau đó tốc độ tăng trưởng giảm rõ rệt ở tuổi 4 và 5.
• Thiết lập thành công hai phương trình sinh trưởng phi tuyến theo hàm Schumacher có độ tin cậy cao:
  • Sinh trưởng đường kính: $D_{1.3} = 44{,}314 \cdot \exp(-3{,}384 / A^{0{,}532})$ ($R^2 = 0{,}921$).
  • Sinh trưởng chiều cao: $H_{vn} = 22{,}185 \cdot \exp(-3{,}070 / A^{0{,}809})$ ($R^2 = 0{,}913$).
• Chứng minh tính quy luật của cấu trúc lâm phần: Phân bố số cây theo cấp đường kính ($N/D_{1.3}$) tuân theo quy luật phân bố Weibull với $\alpha = 3$, được kiểm định chặt chẽ qua tiêu chuẩn Pearson ($\chi^2_{tn} = 9{,}1502 < \chi^2_{0{,}05} = 9{,}4877$).
• Về giải pháp thực tiễn: Đề xuất phương án tỉa thưa loại bỏ $16{,}9%$ cây phẩm chất xấu, tỉa cành nuôi dưỡng thân thẳng và xử lý hóa tính đất chua (nâng độ pH từ mức $3{,}5 - 3{,}9$) nhằm nâng cao chất lượng rừng giống lấy hạt đầu dòng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Nghiên cứu mới chỉ thực hiện trên một mô hình rừng giống thuần loài 5 tuổi tại một vị trí lập địa cụ thể thuộc Viện Nghiên cứu và Phát triển lâm nghiệp (Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên). Các dự báo sinh trưởng từ tuổi 6 trở đi chỉ là giá trị nội suy lý thuyết từ mô hình toán, chưa được kiểm chứng thực tế qua toàn bộ chu kỳ kinh doanh.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Cần duy trì hệ thống đo đếm định kỳ hàng năm trên lâm phần ở các giai đoạn tuổi tiếp theo để hiệu chỉnh các tham số mô hình Schumacher, hoàn thiện biểu sản lượng và đánh giá năng suất tạo hạt giống của cây đầu dòng khi rừng bước vào giai đoạn thành thục sinh sản.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu chuyên ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng và Điều tra quy hoạch rừng. Các nội dung có giá trị tham khảo nổi bật bao gồm:

• Quy trình ứng dụng hàm Schumacher trong phần mềm SPSS để mô hình hóa sinh trưởng cây rừng.
• Phương pháp nắn phân bố thực nghiệm bằng hàm phân bố xác suất Weibull và các bước kiểm định độ phù hợp $\chi^2$ Pearson.
• Cơ sở dữ liệu định lượng về đặc tính tăng trưởng theo tuổi của loài Xoan ta phục vụ cho việc lập kế hoạch kỹ thuật tỉa thưa, bón phân và chăm sóc rừng trồng gỗ nhanh.

Câu hỏi thường gặp

1. Mật độ và tỷ lệ phân cấp chất lượng của rừng giống Xoan ta ở tuổi 5 đạt mức nào?
Mật độ lâm phần ở tuổi 5 đạt $617\text{ cây/ha}$ (tương ứng $2.158\text{ cây}$ trên diện tích 3,5 ha). Tỷ lệ phân cấp chất lượng gồm có $43{,}5%$ cây tốt ($939\text{ cây}$), $39{,}6%$ cây trung bình ($855\text{ cây}$) và $16{,}9%$ cây xấu ($364\text{ cây}$).

2. Phương trình mô tả sinh trưởng đường kính và chiều cao của lâm phần có dạng như thế nào?
Hai phương trình sinh trưởng được xác lập theo hàm Schumacher:

• Đường kính: $D_{1.3} = 44{,}314 \cdot \exp(-3{,}384 / A^{0{,}532})$ với hệ số xác định $R^2 = 0{,}921$.
• Chiều cao: $H_{vn} = 22{,}185 \cdot \exp(-3{,}070 / A^{0{,}809})$ với hệ số xác định $R^2 = 0{,}913$.

3. Ở giai đoạn tuổi nào cây Xoan ta trong mô hình có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất?
Cây Xoan ta tăng trưởng nhanh nhất ở giai đoạn từ 2 đến 3 tuổi, với lượng tăng trưởng thường xuyên hàng năm về đường kính đạt $Z_d = 5{,}0\text{ cm}$ (suất tăng trưởng $64{,}52%$) và chiều cao đạt $Z_h = 4{,}85\text{ m}$ (suất tăng trưởng $66{,}89%$).

4. Kết quả nắn phân bố số cây theo cỡ đường kính ($N/D_{1.3}$) theo hàm Weibull được kiểm định ra sao?
Phân bố $N/D_{1.3}$ được nắn theo hàm Weibull với tham số dạng $\alpha = 3$ và $\lambda = 0{,}0032$. Giá trị kiểm định Chi-bình phương tính toán được là $\chi^2_{tn} = 9{,}1502$, nhỏ hơn giá trị tra bảng ở mức ý nghĩa $5%$ với bậc tự do $k = 4$ ($\chi^2_{0{,}05} = 9{,}4877$), chứng minh hàm Weibull phù hợp với phân bố thực nghiệm.

5. Điều kiện đất đai tại khu vực nghiên cứu có đặc điểm gì cần lưu ý đối với lâm sinh?
Khu vực nghiên cứu có nền đất feralit phát triển trên đá phiến thạch sét có độ chua cao ($\text{pH}$ tầng mặt $1 - 10\text{ cm}$ là $3{,}5$; tầng $10 - 30\text{ cm}$ là $3{,}9$), hàm lượng mùn và các chất dinh dưỡng dễ tiêu ($N, \text{P}_2\text{O}_5, \text{K}_2\text{O}$) ở mức thấp, đòi hỏi phải bón vôi khử chua và bổ sung phân bón cải tạo đất khi chăm sóc rừng.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Xuân Diện đã đánh giá toàn diện các đặc trưng sinh trưởng, tăng trưởng và quy luật kết cấu của rừng giống Xoan ta 5 tuổi tại Viện Nghiên cứu và Phát triển lâm nghiệp - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Bằng phương pháp điều tra tỉ mỉ $2.158$ cây và áp dụng các mô hình toán học thực nghiệm, đề tài đã mô phỏng thành công động thái sinh trưởng qua hàm Schumacher ($R^2 > 0{,}91$) và quy luật cấu trúc đường kính qua hàm Weibull ($\chi^2_{tn} = 9{,}1502$). Các số liệu và giải pháp kỹ thuật lâm sinh được đề xuất cung cấp căn cứ thực tiễn quan trọng cho việc nuôi dưỡng, tỉa thưa và quản lý mô hình rừng giống cây đầu dòng đạt hiệu quả cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Rừng là một hệ sinh thái mà quần xã cây rừng giữ vai trò chủ đạo trong mối quan hệ tương tác giữa sinh vật với môi trường. Rừng có vai trò rất quan trọng đối với cuộc sống của con người cũng như môi trường: cung cấp nguồn gỗ, củi, điều hòa, tạo ra oxy, điều hòa nước, là nơi cư trú động thực vật và tàng trữ các nguồn gen quý hiếm, bảo vệ và ngăn chặn gió bão, chống xói mòn đất, đảm bảo cho sự sống, bảo vệ sức khỏe của con người. Cùng với sự phát triển chung của xã hội thì nhu cầu của người tiêu dùng về gỗ xây dựng và gỗ gia dụng ngày càng lớn. Trong khí đó, chính sách đóng cửa rừng tự nhiên cùng với quy mô và năng suất gỗ rừng sản xuất còn rất hạn chế (mới chỉ được chú trọng vào cuối những năm của thập kỷ 90 đến nay).

Tuy nhiên, diện tích rừng trồng mới vẫn chưa thể đủ bù đắp lại những diện tích rừng đã bị mất. Nguồn gỗ cung cấp cho công nghiệp chế biến lâm sản trong nước chủ yếu phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu, song nguồn này cũng đang dần bị thu hẹp và khan hiếm do chính sách phát triển Lâm nghiệp tại các nước ngày càng chặt chẽ. Ngày nay Đảng và Nhà nước chủ trương đẩy nhanh tỷ lệ che phủ đất trống đồi núi trọc, tạo thêm công ăn việc làm cho người dân, đặc biệt là đồng bào các dân tộc thiểu số sống ở vùng sâu vùng xa, đồng thời đáp ứng nhu cầu về gỗ cho ngành công nghiệp chế biến gỗ. Song hành với những chủ trương này, thì việc trồng rừng bằng các loài cây có giá trị kinh tế cao và chu kỳ sinh trưởng ngắn là điều tất yếu.

Cùng với tập đoàn cây lâm nghiệp như Keo lai, Keo lá tràm, Mỡ, Muồng, Tếch, …cây Xoan ta được xếp vào danh mục các loài cây chủ yếu cho trồng rừng sản xuất thuộc 6/9 vùng sinh thái lâm nghiệp, đặc biệt là vùng Tây Bắc (Quyết định 16/2005/QĐ-BNN ngày 15/3/2005 của Bộ trưởng Bộ NN&PTNT). n 2 Xoan ta hay Sầu đâu có tên khoa học là Melia azedarach L.là cây thân gỗ, sớm rụng lá, thuộc họ Xoan (Meliaceae), có nguồn gốc ở Ấn Độ, miền nam Trung Quốc và Australia.Gỗ nhẹ và mềm khá bền, ít bị mối mọt và mục. Dùng làm nhà, đóng đồ gia dụng. Hạt ép dầu.

Vỏ thân làm thuốc.Xoan ta là cây ưa sáng, tái sinh rất mạnh trên các nương rẫy. Đây là loài cây ưa khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng và ẩm. Cây phân bố ở Việt Nam, Trung Quốc, Lào, … Ở Việt Nam cây mọc hầu hết các địa phương từ Bắc đến Nam, từ đồng bằng đến miền núi. Với đặc điểm sinh học như trên cũng như giá trị sử dụng về nhiều mặt nên Xoan là cây trồng lâm nghiệp có khả năng phát triển rộng rãi.

Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sinh trưởng của rừng trồng Xoan ta (Melia azedarach Linn) trồng trong mô hình rừng giống cây đầu dòng tại Viện Nghiên cứu và Phát triển lâm nghiệp- trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên”. Nghiên cứu đề tài này nhằm góp phần giải quyết yêu cầu của thực tiễn sản xuất hiện nay, thông qua nghiên cứu một số phương pháp thực nghiệm thích hợp, phát hiện các quy luật cấu trúc cơ bản, làm cơ sở khoa học để dự tính, dự báo sản lượng rừng, đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động hợp lý, phục vụ công tác kinh doanh và nuôi dưỡng rừng Xoan ta nói riêng cũng như các loài cây trồng rừng đại trà khác tại địa phương. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá được sinh trưởng, tăng trưởng của rừng giống Xoan ta thuộc Viện nghiên cứu và phát triển lâm nghiệp - trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên. - Phân tích được các quy luật kết cấu lâm rừng giống Xoan ta thuộc Viện nghiên cứu và phát triển lâm nghiệp - trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên.

- Lập được mô hình biểu diễn mối quan hệ giữa các chỉ tiêu sản lượng rừng, mật độ lâm phần loài Xoan ta làm cơ sở xây dựng mô hình sản lượng đảm bảo yêu cầu với độ chính xác (hay sai số cho phép), xây dựng phương pháp điều tra và dự đoán trữ lượng gỗ lâm phần. Ý nghĩa trong học tập Giúp cho sinh viên củng cố lại những kiến thức lý thuyết đã được học, đồng thời làm quen với thực tế, tích lũy học hỏi kinh nghiệm. Thực hành thuần thục phương pháp trong điều tra, nghiên cứu các loại câyrừng. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất Kết quả đề tài là cơ sở để đề xuất một số kỹ thuật chủ yếu trong trồng và chăm sóc cây Xoan ta, tạo ra khu rừng giống Xoan ta sinh trưởng tốt và đảm bảo chất lượng.

n 4 Phần 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2. Cơ sở khoa học 2. Phân loại khoa học cây Xoan ta Xoan ta là loài cây gỗ trung bình, có phân loại khoa học như sau: Giới (regnum): Thực vật (Plantate) Ngành (division): Hạt kín (Magnoliophyta) Lớp (classis): Hai lá mầm (Magnoliopsida) Bộ (ordo): Bồ hòn(Sapindales) Họ (familia): Xoan(Meliaceae) Chi (genus): Xoan(Melia) Loài (species): Xoan ta(Melia azedarach Linn) 2.

Đặc điểm hình thái Xoan ta có thể cao 30m, là cây gỗ rụng lá. Vỏ tím đen nứt hoặc rạn dọc, lúc non thường có nhiều đốm vòng quanh thân. Lá kép lông chim 2 - 3 lần mọc cách, không có lá kèm. Lá chét hình trứng hoặc hình trứng trái xoan, dài 2-8cm, đầu nhọn dần, đuôi nêm rộng hoặc gần tròn, mép lá có răng cưa thô.Hoa tự hình xim viên chùy ở nách lá gần đầu cành.

Hoa lưỡng tính mẫu 5, tràng hoa màu tím nhạt, hình giải dài 1cm. Nhị 10 - 12 hợp thành ống hình trụ màu tím, mép ống có 10 -12 răng nhỏ. Bầu 3-6 ô, mỗi ô 2 noãn. Quả hạch dài 1 - 2cm, khi chín màu vàng, qua đông trên cành sang xuân mới rụng (La Quang Độ, 2011)[3].Đặc điểm sinh thái Cây mọc nhanh, 5 tuổi có thể cao 10m, đường kính 20cm hoặc hơn.

Rụng lá vào mùa đông. Ra hoa tháng 3- 5, quả chín tháng 10- 12 hoặc tháng 1 năm sau. Xoan ưa sáng, ưa khí hậu nóng ẩm, thích ứng rộng với nhiều kiểu đất từ n 5 chua đến kiềm hoặc hơi mặn.Phát triển tốt trên đất sâu ẩm, đất phù sa ven sông, đất pha cát ven biển. Không mọc được trên đất đồi trọc, đất cát hoặc nơi úng nước.Cây có khả năng tái sinh hạt và chồi tốt(La Quang Độ, 2011) [3].

Phân bố địa lý Xoan phân bố ởViệt Nam, Trung Quốc và Lào. Cây được gây trồng thành rừng hoặc phân tán ở hầu hết các tỉnh từ Bắc đến Nam Việt Nam. Trên nương rẫy cũ hoặc ven sông một số tỉnh vùng Tây Bắc có thể gặp các đám xoan thuần loại do nhân dân trồng. Giá trị kinh tế Lõi gỗ màu hồng hay màu nâu nhạt, giác màu trắng.

Gỗ nhẹ mềm, dễ làm nhưng dễ nứt, sau khi ngâm khá bền, khó bị mối mọt. Thường dùng gỗ Xoan làm nhà, đóng đồ. Than và củi Xoan cho nhiệt lượng cao. Lá làm phân xanh, thuốc sát trùng.

Hạt có thể ép dầu. Còn có thể trồng Xoan để che bóng và phòng hộ. Những nghiên cứu trên thế giới 2. Nghiên cứu mô hình sinh trưởng Mô hình sinh trưởng từ những biểu đồ đơn giản nhất cho đến những phần mềm máy tính phức tạp đã và đang là những công cụ quan trọng trong quản lý rừng (Vanclay, 1998)[26]; (Pote' and Bartelink, 2002)[23].

Sinh khối và hấp thụ các bon có thể được xác định bằng mô hình sinh trưởng. Trên thế giới đã có rất nhiều mô hình sinh trưởng đã được phát triển và không thể tìm hiểu được phương pháp cụ thể của mỗi mô hình. Vì vậy cần phải xác định được những điểm chung để phân loại mô hình (Vanclay, 1998)[26]. Rất nhiều tác giả đã cố gắng để phân loại mô hình theo các nhóm khác nhau với những tiêu chuẩn khác nhau (Pote' and Bartelink, 2002)[23].

Có thể phân loại mô hình thành các dạng chính sau đây: - Mô hình thực nghiệm/thống kê (empirical model) dựa trên những đo đếm của sinh trưởng và các điều kiện tự nhiên của thời điểm đo đếm mà không xét đến các quá trình sinh lý học. n 6 - Mô hình động thái (process model)/mô hình sinh lý học mô tả đầy đủ các cơ chế hóa sinh, lý sinh trong hệ sinh thái và sinh vật (Constable and Friend,2000)[17]. - Mô hình hỗn hợp (hybrid/mixed model), kết hợp phương pháp xây dựng hai loại mô hình trên đây để xây dựng mô hình hỗn hợp Mô hình thực nghiệm đòi hỏi ít tham số (biến số) và có thể dễ dàng mô phỏng sự đa dạng về quản lý cũng như xử lý lâm sinh, nó là công cụ định lượng sử dụng có hiệu quả và phù hợp trong quản lý và lập kế hoạch quản lý rừng (Landsberg and Gower, 1997[19]; Vanclay and Skovsgaard, 1997[25]; Vanclay, 1998)[26]. Phương pháp này có thể phù hợp để dự đoán sản lượng ngắn hạn trong khoảng thời gian mà các điều kiện tự nhiên cho sinh trưởng của rừng được thu thập số liệu tạo nên mô hình vẫn chưa thay đổi lớn.

Mô hình thực nghiệm thường được thể hiện bằng các phương trình quan hệ hoặc phương trình sinh trưởng dựa trên số liệu sinh trưởng đo đếm thực nghiệm mà thông thường không xét đến ảnh hưởng trực tiếp của các yếu tố môi trường vì các ảnh hưởng này được coi như đã được tích hợp vào sinh trưởng của cây.Đối với mô hình thực nghiệm, các phương trình sinh trưởng và biểu sản lượng có thể phát triển thành một biểu sản lượng sinh khối hoặc cacbon tương ứng. Tuy nhiên, mô hình sinh trưởng thực nghiệm không đầy đủ. Chúng không thể sử dụng để xác định hệ quả của những thay đổi của điều kiện môi trường đếnhệ sinh thái và cây như sự tăng lên của nồng độ khí nhà kính, nhiệt độ, hoặcchế độ nước… (Landsberg and Gower, 1997)[19]. Mô hình động thái mô phỏng quá trình sinh trưởng, với đầu vào là các yếu tố cơ bản của sinh trưởng như ánh sáng, nhiệt độ, dinh dưỡng đất,… mô hình hóa quá trình quang hợp, hô hấp và sự phân phát những sản phẩm của các quá trình này trên rễ, thân và lá (Landsberg and Gower, 1997[19]; n 7 Vanclay, 1998)[26].

Nó còn gọi là mô hình cơ giới (mechanistic model) hay mô hình sinh lý học (physiological model). Mô hình động thái phức tạp hơn rất nhiều so với mô hình thực nghiệm nhưng có thể sử dụng để khám phá hệ quả của sự thay đổi môi trường đến hệ sinh thái, sinh vật (Landsberg and Gower, 1997)[19].