đặc điểm sinh trởng của cây keo lai v tuổi thnh thục công nghệ của rừng trồng keo lai ở vùng đông nam bộ Nguyễn Huy Sơn, Nguyễn Văn Thịnh, Bùi Thanh Hằng, Nguyễn Thanh Minh, Phan Minh Sáng Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Tóm tắt Keo lai trồng ở khu vực Đông Nam Bộ có khả năng sinh trởng khá nhanh, tăng trởng bình quân về đờng kính ( d) có thể đạt từ 2,38-2,52cm/năm và chiều cao ( h) có thể đạt từ 3,64-3,56m/năm. Trữ lợng cây đứng có thể đạt từ 136-180m 3 /ha, tăng trởng bình quân đạt từ 27,2-36,0m 3 /ha/năm. Sinh trởng về đờng kính đợc mô phỏng bằng hàm schumacher là phù hợp với phơng trình cụ thể là A . e e Y 19560 1153 341= Từ khoá: đặc điểm sinh trởng, tuổi thành thục công nghệ, rừng trồng keo lai Mở đầu Keo lai là một trong những loài cây mọc nhanh nhất trong số các loài cây gỗ đang đợc sử dụng trồng rừng ở nớc ta hiện nay. Hơn nữa, Keo lai không những chỉ là loài cây nguyên liệu giấy quan trọng mà còn là loài cây cung cấp gỗ nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác nh chế biến ván nhân tạo, chế biến đồ mộc xuất khẩu, gỗ bao bì, gỗ xây dựng, Tuy nhiên, trong những năm trớc đây Keo lai đợc trồng làm nguyên liệu giấy là chủ yếu, với mục tiêu kinh doanh gỗ nhỏ nên chu kỳ kinh doanh thông thờng từ 7-10 năm, có nơi 6 năm đã khai thác; do keo lai cha đến tuổi thành thục số lợng nên hiệu quả của rừng trồng cha cao. Do nhu cầu của sản xuất hiện nay việc trồng rừng gỗ lớn cũng đang là một vấn đề bức súc cần phải đợc quan tâm, trong giai đoạn trớc mắt việc chuyển hoá rừng trồng từ mục tiêu kinh doanh gỗ nhỏ sang mục tiêu kinh doanh gỗ lớn là cần thiết. Để đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho các ngành công nghiệp cũng nh nhu cầu ngày càng đa dạng của thị trờng, việc nghiên cứu đặc điểm sinh trởng của cây Keo lai và tuổi thành thục công nghệ của rừng trồng Keo lai cho các mục tiêu kinh doanh khác nhau là rất cần thiết. Mục tiêu, Nội dung v phơng pháp nghiên cứu Mục tiêu Nghiên cứu đặc điểm sinh trởng của cây Keo lai và tuổi thành thục công nghệ của rừng trồng nhằm xác định đợc thời điểm tác động các biện pháp kỹ thuật thích hợp nhất để nâng cao năng suất chất lợng, đồng thời nâng cao hiệu quả của rừng trồng Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu đặc điểm sinh trởng của cây keo lai. - Xác định tuổi thành thục công nghệ cho các mục tiêu kinh doanh khác nhau (gỗ nhỏ và gỗ lớn). Vật liệu và phơng pháp nghiên cứu - Rừng trồng Keo lai thâm canh 5 tuổi trên 2 loại đất chính là đất phù sa cổ ở Bầu Bàng (Bình Dơng) và đất feralit phát triển trên phiến thạch sét ở Sông Mây (Đồng Nai). - Giống gồm hỗn hợp các dòng Keo lai: TB 03; TB 05; TB 06 và TB 12. - Điều tra sinh trởng theo phơng pháp ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời, diện tích mỗi ô tiêu chuẩn 1600m 2 (40x40m). - Đo đếm toàn bộ số cây có trong các ô tiêu chuẩn với các chỉ tiêu: D 1.3 ; H vn , đo đờng kính (D 1.3 ) bằng thớc kẹp kính, đo chiều cao vút ngọn bằng thớc laser kết hợp với sào đo cao. - Nghiên cứu đặc điểm sinh trởng bằng phơng pháp giải tích cây tiêu chuẩn, trên mỗi ô tiêu chuẩn giải tích 3 cây tiêu chuẩn, tổng số là 18 cây tiêu chuẩn (6 ô tiêu chuẩn). - Thể tích cây đứng: V=GHf. Trong đó G là tiết diện ngang tại vị trí 1,3m; H là chiều cao vút ngọn; f=0,473. 1 - Chọn hàm Gompezt và hàm Schumacher để mô phỏng quá trình sinh trởng về đờng kính theo tuổi: Hàm Gompezt: y = (1) c.A b.e m.e Hàm Schumacher: y = m.e -b/A^c (2) Trong đó: y là đại lợng sinh trởng. m là tham số biểu diễn giá trị cực đại tính theo lý thuyết c là tham số đặc trng cho kiểu sinh trởng và tơng đối độc lập với y. b là tham số đặc trng cho nhịp điệu sinh trởng và tốc độ sinh trởng. - Xác định các tham số của hàm Gompezt và hàm Schumacher bằng cách logarit hoá 2 vế để chuyển từ dạng phơng trình chính tắc về dạng phơng trình tuyến tính 1 lớp, ta có dạng phơng trình đờng thẳng: Y= A+B.X (3) Tham số m của hàm Gompezt và tham số c của hàm Schumacher đợc xác định bằng cách dò tìm giá trị sao cho phơng trình có hệ số tơng quan (r) lớn nhất và sai số tơng đối trung bình ( %) nhỏ nhất. Việc xác định các hệ số A và B của dạng phơng trình đờng thẳng đợc tiến hành trên phần mềm Excel bằng trình lệnh T-D-R (Tool-Data Analaysis- Regression). % của hàm sinh trởng đợc tính theo công thức (4): Sai số tơng đối trung bình n %i % n i = = 1 với 100. Y YY %i lt lttt = (4) Trong đó: n là số cặp giá trị thực nghiệm (Y/A). Ytt là giá trị thực nghiệm của đại lợng sinh trởng tại tuổi i. Ylt là giá trị lý thuyết của đại lợng sinh trởng tại tuổi i. Kiểm tra sự thuần nhất các hệ số hồi quy bi của các phơng trình mô phỏng từng cây giải tích trớc khi tiến hành gộp phơng trình bằng tiêu chuẩn b 2 của Pearson (5): m bi m i bi n i ibib Wi )bi.W( -b.W 1 2 1 22 = = = (5) 2 1 bi bi S W = với xi ^ i bi Q S S 2 2 = (6) Trong đó: W bi là trọng số của hệ số hồi quy bi; S bi là phơng sai của hệ số hồi quy bi và là phơng sai thừa đối với đờng hồi quy S^ ^ i S 2 Nếu b 2 tính 05 2 tra bảng với K = m -1 bậc tự do thì các hệ số hồi quy bi là thuần nhất. Ngợc lại, nếu b 2 tính > 05 2 tra bảng với K = m -1 bậc tự do thì các hệ số hồi quy bi là không thuần nhất. Nếu các hệ số hồi quy thuần nhất thì hệ số hồi quy mới đợc tính theo công thức (7): 2 m i bi m i bi W bi.W b 1 1 = = = (7) Còn hệ số tự do ai của mỗi phơng trình đợc điều chỉnh theo công thức (8): xi*bi-ya i ^ = (8) Hệ số tự do a của phơng trình sau khi gộp sẽ là số bình quân gia quyền theo W ai đợc tính theo công thức (9): m i ai m i ^ ai W ai.W a 1 1 = = = (9) Trong đó: ai ai S W 2 1 = và x i ^ iai nQ x .SS = 2 22 (10) Phơng trình gộp có dạng: x.b+a=y ^ % Căn cứ vào sai số tơng đối trung bình chọn hàm lý thuyết tốt nhất để mô phỏng đặc điểm sinh trởng đờng kính, từ hàm lý thuyết đã chọn tính toán các trị số d, Zd và g làm cơ sở để xác định tuổi thành thục công nghệ cho các mục tiêu kinh doanh khác nhau. kết quả v thảo luận Khả năng sinh trởng của Keo lai ở vùng Đông Nam Bộ Số liệu điều tra trên 6 ô tiêu chuẩn tạm thời (bảng 1) cho thấy sau 5 năm tuổi (1988-2003), Keo lai có khả năng sinh trởng khá nhanh cả về đờng kính và chiều cao, đờng kính trung bình đạt từ 11,9- 12,8cm, chiều cao trung bình từ 15,7-16,9m, tăng trởng đờng kính bình quân (d) đạt từ 2,38- 2,56cm/năm và chiều cao bình quân (h) đạt từ 3,14-3,38m/năm, tăng trởng bình quân về trữ lợng cây đứng (M) đạt từ 27,2-36m 3 /ha/năm. Điều đáng chú ý rằng Keo lai trồng ở Sông Mây-Đồng Nai (Ô5 và Ô6) có các trị số trung bình cả về đờng kính lẫn chiều cao đều cao hơn khá rõ so với Keo lai trồng ở Bầu Bàng (Bình Dơng) nhng trữ lợng cây đứng của rừng lại thấp hơn, bởi vì số lợng cây 2 thân trong rừng trồng ở đó rất ít, bình quân chỉ có 4-6 cây/ha, nhng ở Bầu Bàng (Bình Dơng) có từ 230 đến 250 cây/ha (từ Ô1-Ô4). Nh vậy, cây 2 thân có ý nghĩa khá lớn trong việc nâng cao năng suất rừng trồng nguyên liệu gỗ nhỏ. Bảng 1. Sinh trởng Keo lai trên một số ô tiêu chuẩn 3 Đặc điểm sinh trởng của cây Keo lai Ô tiêu chuẩn Ô 1 Ô 2 Ô 3 Ô 4 Ô 5 Ô 6 Địa điểm BB BB BB BB SM SM Năm trồng 1998 1998 1998 1998 1998 1998 Mật độ trồng (cây/ha) 1660 1660 1660 1660 1660 1660 Mật độ hiện tại (cây/ha) 1210 1230 1190 1195 1210 1250 d gtb (cm) 12,0 11,9 12,1 12,1 12,8 12,6 d (cm/năm) 2,40 2,38 2,42 2,42 2,56 2,52 h tb (m) 15,7 15,8 15,7 15,8 16,9 16,8 h (m/năm) 3,14 3,16 3,14 3,16 3,38 3,36 M/ha (m 3 /ha) 179 175 178 180 136 139 M (m 3 /ha/năm) 35,8 35,0 35,6 36,0 27,2 27,8 Số cây hai thân/ha 236 230 250 230 4 6 Đặc điểm sinh trởng đờng kính Căn cứ vào số liệu giải tích của 18 cây tiêu chuẩn (bảng 2) có thể thiết lập đợc phơng trình thực nghiệm cho từng cây. Sau khi kiểm tra sự thuần nhất của các hệ số hồi quy (bi) của các phơng trình thực nghiệm kết quả cho thấy b 2 tính đều nhỏ hơn 05 2 (hàm Gompezt: b 2 tính = 20,93; 05 2 = 27,59, hàm Schumacher b 2 tính = 13,59; 05 2 = 27,59). Bảng 2. Số liệu giải tích của 18 cây tiêu chuẩn Đờng kính theo tuổi OTC Thứ tự cây t.c 1 2 3 4 5 1 2.6 4.8 7.2 9.8 12.1 2 3.3 5.5 8.3 10.2 12.0 Ô1 3 3.2 4.6 7.1 9.5 12.2 4 3.1 5.2 8.1 10.1 12.2 5 3.2 5.3 7.8 10.5 12.2 Ô2 6 2.7 4.8 7.2 9.5 12.1 7 3.2 5.5 8.1 10.2 12.2 8 2.5 4.5 7.1 9.5 12.2 Ô3 9 3.1 5.2 7.8 10.1 12.1 10 3.1 5.2 8.1 10.1 12.2 11 3.2 5.3 7.8 10.5 12.2 Ô4 12 3.3 5.5 8.1 10.2 12.1 13 3.0 5.3 8.1 11.3 12.9 14 3.2 5.5 8.3 10.8 12.8 Ô5 15 3.4 5.6 8.5 11.0 12.8 16 3.2 5.4 8.2 10.5 12.7 17 3.4 5.6 8.2 10.5 12.6 Ô6 18 3.1 5.2 8.1 10.1 12.6 Vì vậy, có thể gộp các phơng trình này thành một phơng trình chung với các hệ số hồi quy và các tham số đã đợc tính toán ở bảng 3 dới đây: Bảng 3. Kết quả xác định các tham số hm Gompezt, Schumacher Hàm b c m r % Gompezt 3.115 0.1956 41.30 0.995 4.16 4 Schumacher 2.692 0.456 41.99 0.989 6.59 Biểu đồ 1 và 2 cho thấy cả 2 hàm Gompezt và hàm Schumacher đều có đờng sinh trởng lý thuyết và đờng sinh trởng thực nghiệm bám nhau khá sát. Tuy nhiên, hàm Gompezt có đờng sinh trởng lý thuyết bám sát đờng sinh trởng thực nghiệm hơn hàm Schumakher. Mặt khác, số liệu tính toán ở bảng 3 còn cho thấy hàm Gompezt có sai số tơng đối nhỏ ( %=4,16%) và hệ số tơng quan (r = 0,995) lớn hơn hàm Schumacher ( % = 6,59%, r = 0,989). Vì thế, chọn Hàm Gompezt để mô phỏng quá trình sinh trởng về đờng kính cây Keo lai phù hợp hơn Hàm Schumacher. Biểu đồ 1. Mô phỏng đặc điểm sinh trởng cây Keo lai theo hm Gompezt Biểu đồ 2: Mô phỏng đặc điểm sinh trởng cây Keo lai theo hm Schumacher Sinh trởng chiều cao Dựa vào mối quan hệ giữa đờng kính ngang ngực (d 1,3 ) và chiều cao vút ngọn (h vn ) có dạng phơng trình tổng quát: hvn= bln(d 1.3 ) + a có thể xác định đợc chiều cao vút ngọn theo tuổi bằng phơng trình cụ thể: h vn = 9.4418 ln(d 1,3 ) - 6.7803 với hệ số tơng quan khá chặt (R = 0.8745 và t a , t b > t 05 ). Nh vậy, từ phơng trình này có thể xác định đợc quá trình sinh trởng chiều cao theo tuổi thông qua quá trình sinh trởng của đờng kính đã đợc mô phỏng bằng hàm lý thuyết đã chọn trên đây. Kết quả tính toán theo phơng trình trên cho thấy chiều cao vút ngọn (Hvn) của Keo lai có thể đạt tới 22,8m khi lợng tăng trởng bình quân về đờng kính đạt cực đại (D max) tại tuổi 8, lúc này lợng tăng trởng bình quân về chiều cao (h) đạt 2,86m/năm. Dự đoán tuổi thành thục công nghệ theo hàm Gompezt và hàm Schumacher Căn cứ vào các hàm lý thuyết đã chọn có thể tính toán đợc lợng tăng trởng bình quân (d) và lợng tăng trởng thờng xuyên (Zd) về đờng kính cũng nh lợng tăng trởng bình quân về tiết diện ngang ( g). Số liệu tính toán ở bảng 4 và biểu đồ 3 cho thấy chọn hàm Gompezt để mô phỏng quá trình sinh trởng đờng kính của cây Keo lai thì lợng tăng trởng thờng xuyên về đờng kính đạt giá trị cực đại tại tuổi 6 (Zd max= 2,96cm) và lợng tăng trởng bình quân đạt giá trị cực đại tại tuổi 8 ( d max = 2,69cm). Nh vậy, theo hàm Gompezt thì rừng trồng Keo lai ở khu vực Đông Nam Bộ đạt tuổi thành thục số lợng tại thời điểm từ 7-8 năm tuổi, khi đó đờng kính ngang ngực (D 1,3 ) đạt từ 18,7-21,53cm. Nếu trồng rừng với mục đích kinh doanh gỗ nhỏ để cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến bột giấy và ván nhân tạo thì có thể khai thác vào thời điểm này là có lợi nhất. Mặt khác, số liệu dự đoán ở bảng 4 và biểu đồ 5 còn cho thấy Keo lai có thể trồng rừng để kinh doanh gỗ lớn, đờng kính ngang ngực có thể đạt từ 38-39cm ở tuổi 20, nhng tại thời điểm 14-15 năm tuổi đờng kính ngang ngực đã có thể đạt tới 33- 35cm và đó cũng là thời điểm lợng tăng trởng về tiết diện ngang đạt giá trị cực đại (g max = 0,0064m 2 ). Vì thế, trồng rừng với mục đích kinh doanh gỗ lớn cũng nên khai thác vào thời điểm từ 14-15 năm tuổi là hợp lý nhất. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0123456Tuổi D1.3 D1.3 Dll 0 2 4 6 8 10 12 14 0123456 Tuổi D1.3 D1.3 Dll 5 Biểu đồ 5. Quá trình sinh trởng đờng kính Keo lai theo tuổi mô phỏng theo hm Gompezt v Schumacher 0 10 20 30 40 50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Tuổi D1.3 Hàm Gompezt Hàm Schmakher Bảng 4. Dự đoán các giá trị sinh trởng v tăng trởng theo tuổi Hàm Gompezt Hàm Schumacher Tuổi A D (cm) d (cm) g (m 2 ) Zd (cm) Tuổi A D (cm) d (cm) g (m 2 ) Zd (cm) 1 3.19 3.19 0.0008 1 2.84 2.84 0.0006 2 5.02 2.51 0.0010 1.837 2 5.90 2.95 0.0014 3.055 3 7.30 2.43 0.0014 2.28 3 8.22 2.74 0.0018 2.317 4 9.94 2.48 0.0019 2.632 4 10.04 2.51 0.0020 1.825 5 12.80 2.56 0.0026 2.861 5 11.53 2.31 0.0021 1.491 6 15.76 2.63 0.0032 2.961 6 12.79 2.13 0.0021 1.253 7 18.70 2.67 0.0039 2.942 7 13.86 1.98 0.0022 1.075 8 21.53 2.69 0.0045 2.826 8 14.80 1.85 0.0021 0.938 9 24.17 2.69 0.0051 2.642 9 15.63 1.74 0.0021 0.830 10 26.58 2.66 0.0055 2.413 10 16.37 1.64 0.0021 0.742 11 28.75 2.61 0.0059 2.164 11 17.04 1.55 0.0021 0.669 12 30.66 2.55 0.0061 1.911 12 17.65 1.47 0.0020 0.609 13 32.32 2.49 0.0063 1.667 13 18.20 1.40 0.0020 0.557 14 33.76 2.41 0.0064 1.438 14 18.72 1.34 0.0020 0.513 15 34.99 2.33 0.0064 1.231 15 19.19 1.28 0.0019 0.474 Biểu đồ 3. Sự biến thiên của d v Zd theo hm Gompezt Biểu đồ 4. Sự biến thiên của d v Zd theo hm Schumacher 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Tuổi d, Z d 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Tuổi d, Z d d Zd d Zd 6 16 36.04 2.25 0.0064 1.046 16 19.63 1.23 0.0019 0.441 17 36.92 2.17 0.0063 0.883 17 20.04 1.18 0.0019 0.411 18 37.66 2.09 0.0062 0.742 18 20.43 1.13 0.0018 0.385 19 38.29 2.02 0.0061 0.622 19 20.79 1.09 0.0018 0.362 20 38.80 1.94 0.0059 0.519 20 21.13 1.06 0.0018 0.341 Mô phỏng quá trình sinh trởng đờng kính theo hàm Schumakher thì cả lợng tăng trởng thờng xuyên (Zd) và lợng tăng trởng bình quân (d) đều đạt giá trị cực đại rất sớm tại tuổi 2 với các giá trị tơng ứng là 2,95cm và 3,06cm (số liệu bảng 4 và biểu đồ 4). Hơn nữa, lợng tăng trởng bình quân về tiết diện ngang cũng đạt giá trị cực đại khá sớm tại tuổi 8 (g max = 0,0021), khi đó đờng kính ngang ngực mới chỉ đạt 14,8cm. Nếu căn cứ vào lý thuyết mà tiến hành khai thác theo các mục tiêu kinh doanh khác nhau thì hoàn toàn không hợp lý và không phù hợp với thực tế. Nh vậy, một lần nữa khẳng định sử dụng hàm Gompezt để mô phỏng quá trình sinh trởng của cây Keo lai ở khu vực Đông Nam Bộ là phù hợp. kết luận, tồn tại v kiến nghị Kết luận - Sau 5 năm trồng, Keo lai trồng ở khu vực Đông Nam Bộ có khả năng sinh trởng khá nhánh, tăng trởng bình quân về đờng kính (d) đạt từ 2,38-2,52 cm/năm và về chiều cao (h) đạt từ 3,14-3,56 m/năm. Trữ lợng cây đứng trung bình đạt từ 136-180 m 3 /ha, tăng trởng bình quân đạt từ 27,2-36,0m 3 /ha/năm). Số lợng cây có 2 thân nhiều trên 1 ha có ý nghĩa khá lớn trong việc nâng cao năng suất rừng trồng nguyên liệu. - Dùng hàm Gompezt để mô phỏng quá trình sinh trởng đờng kính cây Keo lai phù hợp hơn hàm Schumacher với phơng trình cụ thể là: A . e e Y 19560 1153 341= - Keo lai trồng ở khu vực Đông Nam Bộ đạt tuổi thành thục số lợng ở giai đoạn từ tuổi 7 đến tuổi 8, đó là tuổi khai thác hợp lý cho mục đích kinh doanh gỗ nhỏ, tại thời điểm đó đờng kính khai thác có thể đạt đợc từ 18,7- 21,53cm. Giai đoạn từ 14-15 năm tuổi Keo lai có lợng tăng trởng bình quân về tiết diện ngang đạt cực đại và đờng kính có thể đạt đợc từ 33-35cm, đó là tuổi thành thục về trữ lợng và là tuổi khai thác hợp lý cho mục đích kinh doanh gỗ lớn. Tồn tại và kiến nghị - Do cha có hiện trờng trồng rừng Keo lai ở các tuổi cao hơn, nên việc thu thập số liệu cũng nh việc giải tích cây tiêu chuẩn ở các cỡ tuổi lớn hơn cũng còn hạn chế. - Đề nghị tiếp tục theo dõi và nghiên cứu đặc điểm sinh trởng của cây Keo lai ở các cỡ tuổi cao hơn để bổ sung thêm cơ sở khoa học cho kết quả nghiên cứu trên. Nếu kinh doanh gỗ lớn trên cơ sở các hiện trờng rừng đã có cần thiết phải nghiên cứu tỉa tha ở các mức độ khác nhau. Ti liệu tham khảo Nguyễn Trọng Bình, 2003. Lập biểu cấp đất và biểu thể tích tạm thời rừng Keo lai trồng thuần loài, Tạp chí Nông nghiệp & PTNT, số 7/2003. Vũ Tiến Hinh, 2003. Giáo trình sản lợng rừng, Trờng đại học Lâm nghiệp, 2003. Nguyễn Hải Tuất, 1982. Thống kê toán học trong lâm nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội-1982. Nguyễn Hải Tuất, Ngô Kim Khôi, 1996. Xử lý thống kê trên máy tính, kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong lâm nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội-1996. 7 . cho các ngành công nghiệp cũng nh nhu cầu ngày càng đa dạng của thị trờng, việc nghiên cứu đặc điểm sinh trởng của cây Keo lai và tuổi thành thục công nghệ của rừng trồng Keo lai cho các mục. đặc điểm sinh trởng của cây keo lai v tuổi thnh thục công nghệ của rừng trồng keo lai ở vùng đông nam bộ Nguyễn Huy Sơn, Nguyễn Văn Thịnh, Bùi. tiêu, Nội dung v phơng pháp nghiên cứu Mục tiêu Nghiên cứu đặc điểm sinh trởng của cây Keo lai và tuổi thành thục công nghệ của rừng trồng nhằm xác định đợc thời điểm tác động các biện pháp