NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC RỪNG TỰ NHIÊN TRẠNG THÁI IIIA3 VÀ SINH TRƯỞNG LOÀI CHÒ (Hopea recopei Pierre.) TẠI RỪNG PHÒNG HỘ SÔNG HINH, TỈNH PHÚ YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH LÊ BẢO HUY NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC RỪNG TỰ NHIÊN TRẠNG THÁI IIIA3 VÀ SINH TRƯỞNG LOÀI CHÒ (Hopea recopei Pierre.) TẠI RỪNG PHÒNG HỘ SÔNG HINH, TỈNH PHÚ YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 82010 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH LÊ BẢO HUY NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC RỪNG TỰ NHIÊN TRẠNG THÁI IIIA3 VÀ SINH TRƯỞNG LOÀI CHÒ (Hopea recopei Pierre.) TẠI RỪNG PHÒNG HỘ SÔNG HINH,TỈNH PHÚ YÊN Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Hướng dẫn khoa học: TS. GIANG VĂN THẮNG Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 82010 3 LỜI CÁM ƠN Luận văn được hoàn thành theo chương trình đào tạo Thạc sĩ chuyên ngành Lâm nghiệp, hệ chính quy, tại Trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh. Để hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ, hỗ trợ của các Thầy, Cô, các cấp lãnh đạo, các bậc đàn anh và các bạn đồng nghiệp. Tác giả xin trân trọng gởi lời cám ơn chân thành đến: Ban chủ nhiệm Khoa Lâm nghiệp, Phòng Đào tạo sau Đại học, Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh. Quý Thầy Cô giáo giảng dạy lớp Cao học khóa 2007 – 2010; Bộ môn Quản lý tài nguyên rừng, Khoa Lâm nghiệp, Trường Đại học Nông lâm Tp. Hồ Chí Minh. Đặc biệt, tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy TS. Giang Văn Thắng, trưởng Bộ môn Quản lý tài nguyên rừng, Khoa Lâm nghiệp, Trường Đại học Nông lâm Tp. Hồ Chí Minh đã hết sức nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành cuốn luận văn này. Lãnh đạo Trung tâm Giống và KTCT Phú Yên, các đồng nghiệp tại đơn vị đã tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp. Lãnh đạo BQL rừng phòng hộ Sông Hinh, anh em đồng nghiệp ở Trung tâm Qui hoạch thiết kế và PTNT Phú Yên đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thu thập tài liệu, số liệu. ThS. Trương Văn Vinh, giảng viên Khoa Lâm nghiệp đã hỗ trợ tôi trong quá trình xử lý số liệu luận văn. Cám ơn sự động viên của các đồng nghiệp, bạn bè gần xa trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Ba, Má, Anh trai và gia đình đã dành tất cả sự ưu ái và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi được theo học và hoàn thành khóa học này. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 8 năm 2010 Tác giả: Lê Bảo Huy 4 NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC RỪNG TỰ NHIÊN TRẠNG THÁI IIIA3 VÀ SINH TRƯỞNG LOÀI CHÒ (Hopea recopei Pierre.) TẠI RỪNG PHÒNG HỘ SÔNG HINH, TỈNH PHÚ YÊN LÊ BẢO HUY Hội đồng chấm luận văn: 1. Chủ tịch: 2. Thư ký: 3. Phản biện 1: 4. Phản biện 2: 5. Ủy viên: TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH HIỆU TRƯỞNG LÝ LỊCH CÁ NHÂN 5 Tôi tên là Lê Bảo Huy, sinh ngày 26 tháng 05 năm 1979 tại xã Hòa Thắng, huyện Phú Hòa, tỉnh Phú Yên. Con ông Lê Thanh Hần và bà Nguyễn Thị Lưu. Tốt nghiệp phổ thông trung học tại Trường PTTH Trần Quốc Tuấn, huyện Phú Hòa, tỉnh Phú Yên. Tốt nghiệp Đại học ngành Lâm nghiệp, hệ chính quy tại Trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2002. Sau đó công tác tại Trung tâm Giống và kỹ thuật cây trồng Phú Yên thuộc Sở Nông nghiệp và PTNT Phú Yên, chức vụ Trạm trưởng Trạm thực nghiệm giống lâm nghiệp. Tháng 09 năm 2007 theo học lớp Cao học ngành Lâm nghiệp tại Trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh. Địa chỉ liên lạc: Lê Bảo Huy Trung tâm Giống và kỹ thuật cây trồng Phú Yên. Đường Trần Hào, phường 9, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên. Điện thoại: (057) 22.10.850 – 097.43.42.048 Email: huyseedyahoo.com.vn LỜI CAM ĐOAN 6 Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Người viết cam đoan Lê Bảo Huy 7 TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 và sinh trưởng loài Chò (Hopea recopei Pierree.) tại rừng phòng hộ Sông Hinh, tỉnh Phú Yên” được tiến hành tại rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 thuộc Ban quản lý rừng phòng hộ Sông Hinh, tỉnh Phú Yên trong khoảng thời gian từ tháng 52009 đến 52010. Phương pháp điều tra hiện trạng rừng tự nhiên trên cơ sở lập 3 ô tiêu chuẩn (2.500m2) được sử dụng trong đề tài. Trong các ô tiêu chuẩn tiến hành đo đếm và thu thập các đặc trưng kết cấu của quần thụ rừng. Chọn 1 ô tiêu chuẩn đặt ngẫu nhiên 20 ô dạng bảng (25m2) để điều tra cây tái sinh. Để xác định quá trình sinh trưởng và tăng trưởng của loài Chò, đề tài tiến hành giải tích 3 cây tiêu chuẩn có kích thước bình quân đại diện cho ô tiêu chuẩn. Kết quả thu được ở đề tài như sau: I. Cấu trúc rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 khu vực nghiên cứu. 1. Độ hỗn giao của lâm phần: có độ hỗn giao cao với 42 loài, K = 0.1173 < 0.5. 2. Tổ thành loài cây: tính đa dạng tương đối cao về thành phần loài, số loài chiếm tần suất lớn hơn 5% Chò, Trâm, Giẻ, Thị. 3. Phân bố đường kính của rừng tại khu vực nghiên cứu có dạng đặc trưng của rừng tự nhiên tuân theo qui luật phân bố giảm, hệ số biến động lớn 67,8%, được mô phỏng tốt qua hàm số: N = (7.1735 0.6062 1.3 D )2. 4. Phân bố chiều cao có dạng một đỉnh lệch trái, số cây tập trung nhiều nhất ở cấp chiều cao 20 – 18 m. Được mô phỏng bằng hàm Weibull với α = 1,5. 5. Qui luật tương quan giữa chiều cao (Hvn) đường kính ngang ngực (D1,3) được mô phỏng bằng dạng phương trình: Hvn = 4.3064 0.3784 1.3 D , với r = 0,959. 6. Trữ lượng của rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 của Sông Hinh chủ yếu tập trung ở cỡ kính 48 đến 72 (chiếm 53,4%). 8 II. Lớp cây tái sinh 1. Tỷ lệ tổ thành có sự xuất hiện của các cây chiếm ưu thế (Chò, Thị, Trâm), đồng thời cũng xuất hiện một số loài mới như Trường chua, Mơn rừng, Sâm, Trường nhãn. 2. Phân bố số cây theo chiều cao có dạng một đỉnh lệch trái. Số cây tập trung nhiều ở cỡ chiều cao từ 50 cm đến 100 cm. 3. Phân bố số cây theo phẩm chất: tỷ lệ cây khỏe chiếm 56,3%. Phân bố số cây theo nguồn gốc: cây tái sinh hạt chiếm 92,8%. III. Quy luật sinh trưởng và tăng trưởng của loài Chò 1. Quy luật sinh trưởng về đường kính (D – A): D1.3 = (1.0360 + 0.0802A)2 2. Quy luật sinh trưởng về chiêu cao (H – A): Hvn = (1.55314 + 1.60931ln(A))2 3. Quy luật sinh trưởng và phát triển về thể tích (V – A): V = 0.00000014A3.946 4. Quy luật tăng trưởng về đường kính (id): id = 0.2493 + 0.1464A – 0.00156A2. 5. Quy luật tăng trưởng về chiều cao (ih): ih = exp(0.952165 0.000114723A2) 6. Quy luật tăng trưởng về thể tích (iv): iv = exp( 9.0036 + 1.886ln(A)). 7. Từ kết quả nghiên cứu về sinh trưởng và tăng trưởng của loài Chò, đề tài đã lập biểu dự báo tạm thời sinh trưởng từ tuổi 5 đến tuổi 75. 8. Đề tài cũng đề xuất một số giải pháp lâm sinh. 9 SUMMARY The thesis “Study on the structure features of the IIIA3status natural forest and the growth of the Hopea recopei Pierre.e. in the Song Hinh protection forests, Phu Yen province” has been carried out in the period from May 2009 to May 2010. The method of forest measuration of natural forest on the base of three standard sampling plots (2,500m2) was used. In the sampling plots, the structure features the forests are measured. One of the sampling plots is selected to put 20 subsampling plots (25m2) for investigating the regenerated plants. In order to determine the growth and increament process of the Hopea recopei Pierre., the stem out analyzing of three was carrict out for the researching the growth and increament Hopea recopei Pierre. The results achieved from the thesis as following: I. The structure of the IIIA3status natural forest in the researching area 1. The mixing degree of forest stand: high mixing degree with 42 species, K = 0.1173 < 0.5. 2. The constitution of tree species: the diversity is comparatively high about the component of species, amount of species holding more than 5% of frequence: Hopea recopei Pierre., Syzygium, Lithocarpus, Diospyros. 3. The diameter distribution of the forest in the research area has the characteristic of the natural forest complying with the reducing distribution law, the coefficient of variation is high 67.8% and welldescribed by the function N = (7.1735 0.6062 1.3 D )2. 10 4. The height distribution has the form of a leftaskew top, the trees mostly concentrates at the high level of 2018m and. It is described by the Weibull function with α = 1. 5. The relationship between height (Hvn) and diameter at breast height (D1,3) is described by the equation: Hvn = 4.3064 0.3784 1.3 D with r = 0.959. 6. The reserves of the IIIA3status natural forest in Song Hinh area mostly concentrates at the diameter size 48 to 72 (holding of 53.4%). II. Regenerated plant layer 1. The constitution rate has the appearance of dominated trees Hopea recopei Pierre., Diospyros, Syzygium. 2. The amount of tree distribution based on height has the form of a leftaskew top. The trees mostly concentrate at the height of 50cm to 100cm. 3. Tree distribution based on quality: rate of strong tree holds 56.3%. Tree distribution based on origin: the plants regenerated by grain holds 92.8%. III. Rule of increament and growth of the Hopea recopei Pierre.. 1. Diameter growth process (D – A): D1.3 = (1.0360 + 0.0802A)2 2. Height growth process (H – A): Hvn = (1.55314 + 1.60931ln(A))2 3. Volumn growth porcess (V – A): V = 0.00000014A3.946 4. Incremeant porcess of diameter (id):id =0.2493 + 0.1464A – 0.00156A2. 5. Incremeant porcess of height (ih): ih = exp(0.952165 0.000114723A2) 6. Incremeant porcess of volum (iv): iv = exp( 9.0036 + 1.886ln(A)). 7. From the results of researching about the vegetating and growth of the Hopea recopei Pierre., the thesis has formed temporary growth the vegetating table from the age of 5 to the age of 75. 8. The thesis also puts forward some forest ecology solutions. 11 MỤC LỤC CHƯƠNG ..................................................................................................... TRANG Trang tựa Trang chuẩn y ................................................................................................. i Lý lịch cá nhân .............................................................................................. ii Lời cam đoan ................................................................................................ iii Lời cám ơn .................................................................................................. iv Tóm tắt .......................................................................................................... v Summary ..................................................................................................... vii Mục lục......................................................................................................... ix Danh sách các chữ viết tắt .......................................................................... xiii Danh sách các hình ..................................................................................... xiv Danh sách các bảng ..................................................................................... xv Chương 1. ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................... 1 1.2. Mục đích của đề tài ...................................................................................... 2 1.3. Mục tiêu của đề tài ....................................................................................... 2 1.4. Những đóng góp của đề tài .......................................................................... 3 1.5. Đối tương nghiên cứu; Phạm vi và giới hạn của đề tài ............................... 3 Chương 2. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................ 5 2.1. Tình hình nghiên cứu cấu trúc rừng .............................................................. 5 2.1.1. Trên thế giới ............................................................................................... 5 2.1.2. Ở Việt Nam ............................................................................................... 10 2.2. Nghiên cứu về sinh trưởng, tăng trưởng và sản lượng rừng ...................... 14 2.2.1. Trên thế giới ................................................................................................................. 14 2.2.2. Trong nước ............................................................................................... 16 2.3. Một số ý kiến thảo luận chung .................................................................... 19 12 Chương 3. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .......... 20 3.1. Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu ....................................................... 20 3.1.1. Vị trí địa lý ......................................................................................................... 20 3.1.2. Địa hình thổ nhưỡng ................................................................................ 20 3.1.3. Khí hậu thuỷ văn ...................................................................................... 21 3.1.4. Đặc điểm tài nguyên rừng ....................................................................... 21 3.2. Điều kiện dân sinh, kinh tế xã hội ............................................................. 22 3.2.1. Dân số, dân tộc, tập quán ........................................................................ 22 3.2.2. Tình hình giao thông và cơ sở hạ tầng ..................................................... 23 3.3. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 23 3.3.1. Đối tượng rừng ........................................................................................ 23 3.3.2. Đặc điểm loài Chò ................................................................................... 23 Chương 4. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................... 25 4.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 25 4.1.1. Cấu trúc rừng .......................................................................................... 25 4.1.2. Sinh trưởng và tăng trưởng loài Chò ...................................................... 25 4.1.3. Đề xuất một số biện pháp lâm sinh ........................................................ 25 4.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 25 4.2.1. Ngoại nghiệp ........................................................................................... 25 4.2.2. Nội nghiệp ............................................................................................... 27 4.2.2.1. Về cấu trúc rừng .................................................................................. 27 4.2.2.2 Về quy luật sinh trưởng và tăng trưởng loài Chò ....................................... 31 Chương 5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 33 5.1. Cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại khu vực Sông Hinh ........... 33 5.1.1. Độ hỗn giao của rừng ................................................................................ 33 5.1.2. Cấu trúc tổ thành loài ............................................................................... 33 5.1.3. Qui luật phân bố số cây theo đường kính (N D1,3) .................................. 34 5.1.4. Qui luật phân bố số cây theo chiều cao (N – H) ....................................... 35 5.1.5. Qui luật tương quan giữa Hvn D1.3 ........................................................ 37 13 5.1.6. Phân bố trữ lượng M theo cấp kính D1,3 .................................................... 38 5.1.7. Lớp cây tái tái sinh (1cm < D < 8cm) ....................................................... 39 5.1.7.1. Tỷ lệ tổ thành loài .................................................................................. 40 5.1.7.2. Phân bố số cây theo chiều cao N – Hvn ................................................. 41 5.1.7.3. Phân bố số cây theo phẩm chất (N – phẩm chất) và số cây theo nguồn gốc (N – nguồn gốc) .................................................................................................. 42 5.2. Quy luật sinh trưởng và tăng trưởng của loài Chò ở rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 khu vực Sông Hinh ......................................................................................... 44 5.2.1. Qui luật sinh trưởng của loài Chò ............................................................ 44 5.2.1.1. Qui luật sinh trưởng về đường kính ngang ngực (D1.3 – A) .................. 44 5.2.1.2. Qui luật sinh trưởng về chiều cao (Hvn A) ........................................ 46 5.2.1.3. Qui luật sinh trưởng và phát triển thể tích (V – A) ................................ 47 5.2.2. Qui luật tăng trưởng của loài Chò ............................................................. 49 5.2.2.1. Qui luật tăng trưởng về đường kính ....................................................... 49 5.2.2.2. Qui luật tăng trưởng về chiều cao .......................................................... 50 5.2.2.3. Qui luật tăng trưởng thể tích ................................................................... 51 5.2.3. Lập biểu dự báo tạm thời sinh trưởng cho loài Chò của rừng tự nhiên tại khu vực Sông Hinh ................................................................................................... 53 5.3. Đề xuất một số biện pháp lâm sinh ............................................................ 54 Chương 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 56 6.1. Kết luận....................................................................................................... 56 6.2. Tồn tại ......................................................................................................... 58 6.3. Kiến nghị. ................................................................................................... 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 60 Phụ biểu 1 .............................................................................................................. I Phụ biểu 2 ........................................................................................................... III Phụ biểu 3 ............................................................................................................ V Phụ biểu 4 .......................................................................................................... XV Phụ biểu 5 ........................................................................................................ XXI 14 Phụ biểu 6 ........................................................................................................... XXIV Phụ biểu 7 ........................................................................................................... XXVI Phụ biểu 8 .......................................................................................................... XXVII Phụ biểu 9 ............................................................................................................. XXX Phụ biểu 10 ...................................................................................................... XXXIV Phụ biểu 11 .................................................................................................... XXXVIII Phụ biểu 12 ........................................................................................................... XLII Phụ biểu 13 ........................................................................................................... XLV Phụ biểu 14 ....................................................................................................... XLVIII Phụ biểu 15 ................................................................................................................ LI Phụ biểu 16 .............................................................................................................. LII 15 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu và chữ viết tắt Tên đầy đủ A: Tuổi của rừng hoặc tuổi cây rừng, năm D1.3: Đường kính thân cây tại vị trí 1,3 m Hvn: Chiều cao vút ngọn V: Thể tích thân cây Hdc: Chiều cao dưới cành G: Tiết diện ngang id: Lượng tăng trưởng thường xuyên hàng năm lý thuyết về đường kính ih: Lượng tăng trưởng thường xuyên hàng năm về chiều cao iv: Lượng tăng trưởng thường xuyên hàng năm vê thể tích n: Dung lượng mẫu quan sát N: Số cây N%: Tần suất %N_tn: Tần suất thực nghiệm %N_lt(%): Tần xuất lý thuyết Stt: Số thứ tự IV%: chỉ số quan trọng S: Sai tiêu chuẩn S2: Phương sai Cv: Hệ số biến động Ln: Lôgarít cơ số e Log: Lôgarit cơ số 10 R: Hệ số tương quan df: Độ tự do SS: Tổng các bình phương MS: Biến lượng hay trung bình bình phương F: Thống kê F 16 DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH ............................................................................................................ TRANG Hình 5.1. Đồ thị phân bố số cây theo đường kính ................................................... 35 Hình 5.2: Đồ thị phân bố số cây theo chiều cao ..................................................... 36 Hình 5.3: Đồ thị tương quan Hvn – D1,3 của rừng tự nhiên lá rộng thường xanh trạng thái IIIA3 .................................................................................................................. 37 Hình 5.4. Biểu đồ phân bố trữ lượng theo cỡ kính D1,3 ................................................................ 39 Hình 5.5. Mật độ tái sinh theo cấp chiều cao ......................................................... 41 Hình 5.6. Mật độ tái sinh theo phẩm chất .............................................................. 42 Hình 5.7. Mật độ tái sinh theo nguồn gốc .............................................................. 43 Hình 5.8. Đồ thị qui luật sinh trưởng D1,3 của loài Chò tại khu vực nghiên cứu ... 45 Hình 5.9. Đồ thị qui luật sinh trưởng chiều cao của loài Chò ................................ 46 Hình 5.10. Đường biểu diễn sự phát triển thể tích theo tuổi của loài Chò tại khu vực nghiên cứu ............................................................................................................... 48 Hình 5.11. Đồ thị biểu diễn qui luật tăng trưởng về đường kính (D1,3) của loài Chò .......................................................................................................................... 50 Hình 5.12. Đồ thị qui luật tăng trưởng về chiều cao của loài Chò ......................... 51 Hình 5.13. Đồ thị qui luật tăng trưởng về thể tích của loài Chò ............................ 52 17 DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG ............................................................................................................ TRANG Bảng 5.1: Kết quả xác định tổ thành loài ............................................................... 33 Bảng 5.4. Tỷ lệ tổ thành loài lớp cây 1cm < D < 8cm ........................................... 40 Bảng 5.11. Biểu dự báo tạm thời về sinh trưởng của loài Chò tại rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 khu vực Sông Hinh ................................................................................. 53 18 Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Ở bất cứ một quốc gia nào rừng cũng được xem là tài nguyên hết sức quý giá. Rừng là yếu tố cơ bản của môi trường, giữ vai trò quan trọng không gì thay thế được đối với việc phòng hộ, duy trì cân bằng sinh thái, bảo vệ tính đa dạng sinh học, bảo tồn nguồn gen, cung cấp nhiều loại gỗ và lâm sản ngoài gỗ đáp ứng đa dạng cho nhu cầu sử dụng của con người. Rừng là dạng tài nguyên có khả năng tái tạo do vậy không những là cơ sở của sự phát triển kinh tế mà còn giữ chức năng môi trường cực kỳ quan trọng. Song nó là một hệ sinh thái phức tạp và nhạy cảm bao gồm nhiều thành phần sinh vật với các quy luật sắp xếp khác nhau trong không gian và thời gian. Trong quản lý rừng, tác động lâm sinh là biện pháp kỹ thuật then chốt để cải thiện chất lượng rừng, làm cho rừng có cấu trúc phù hợp với mục đích quản lý, nhằm đáp ứng được các yêu cầu đặt ra cho từng loại hình kinh doanh rừng. Thực tiễn đã cho thấy rằng, các giải pháp nhằm phục hồi rừng, quản lý rừng bền vững chỉ có thể giải quyết thỏa đáng một khi có sự hiểu biết đầy đủ về bản chất quy luật sống của hệ sinh thái rừng. Do đó, nghiên cứu cấu trúc rừng được xem là một trong những nội dung quan trọng để làm cơ sở khoa học, giúp các nhà lâm nghiệp có thể chủ động trong việc xác lập các kế hoạch và biện pháp kỹ thuật tác động chính xác vào rừng, góp phần quản lý và kinh doanh rừng lâu bền. Khoa học lâm sinh ngày nay đã chứng tỏ các biện pháp bảo vệ, tái tạo và sử dụng rừng chỉ có thể giải quyết thỏa đáng khi có sự hiểu biết đầy đủ và khoa học nhất về bản chất quy luật sống của rừng, trong đó có quy luật sinh trưởng và các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển của rừng, để từ đó có các biện pháp tác động hợp lí đảm bảo quá trình sử dụng rừng theo hướng bền vững. 19 Cũng như hầu hết rừng tự nhiên ở Việt Nam, rừng tự nhiên tại Phú Yên đều đã bị tác động theo hai hướng chính. Thứ nhất là khai trắng, chủ yếu là để làm nương rẫy hoặc trồng cây công nghiệp, thứ hai là khai thác chọn, trong đó một phần là do người dân lén lút khai thác cho mục đích mưu sinh và khai thác chọn theo chỉ tiêu khai thác hàng năm do các Lâm trường hoặc Ban quản lý rừng thực hiện. Trên địa bàn tỉnh Phú Yên hiện có khoảng 135.813 ha rừng tự nhiên, có sản lượng khai thác khoảng 4.000 m3 gỗ tròn hàng năm với phương thức phổ biến là chặt chọn theo cấp kính. Rừng sau khai thác hầu như bị xáo trộn mạnh về cấu trúc và quá trình diễn thế tái sinh của rừng theo chiều hướng thoái hóa so với tình trạng trước khai thác. Một trong những nguyên nhân là do công tác nuôi dưỡng rừng sau khai thác chưa được chú trọng đúng mức, phần khác do khối lượng khai thác chưa dựa trên cơ sở cấu trúc rừng và khả năng sản xuất của rừng một cách khoa học nhằm làm cơ sở để đưa ra các chỉ tiêu khai thác hợp lý hơn. Cho đến nay, ở tỉnh Phú Yên có rất ít những công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên, đặc biệt là các trạng thái rừng có trữ lượng tương đối giàu, có thể khai thác được. Do vậy việc triển khai đề tài Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 và sinh trưởng loài Chò (Hopea recopei Pierre.) tại rừng phòng hộ Sông Hinh, tỉnh Phú Yên là công việc cần thiết để phục vụ cho hoạt động khai thác, nuôi dưỡng các khu rừng tự nhiên trong Tỉnh, đảm bảo luân kì khai thác, phục vụ cho mục tiêu quản lí, kinh doanh rừng bền vững. 1.2. Mục đích của đề tài Bổ sung những thông tin về đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 và đặc điểm sinh trưởng, tăng trưởng của loài cây chiếm ưu thế, góp phần làm cơ sở khoa học cho việc khoanh nuôi, sử dụng, chăm sóc phát triển rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại Phú Yên. 1.3. Mục tiêu đề tài Mô hình hóa quy luật cấu trúc của rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 tại Phú Yên thông qua một số chỉ tiêu cơ bản như: phân bố số cây theo đường kính, chiều cao… 20 Tìm hiểu quy luật sinh trưởng và đặc điểm tăng trưởng của loài Chò chiếm ưu thế trong khu vực nghiên cứu. Góp phần đề xuất một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh giúp công tác quản lý rừng tự nhiên được bền vững trên cơ sở các kết quả nghiên cứu có được. 1.4. Những đóng góp của đề tài Ứng dụng các hàm phân bố để mô hình hóa các quy luật cấu trúc rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 trong khu vực nghiên cứu. Trên cơ sở các quy luật cấu trúc rừng đã xác định, đề xuất biện pháp lâm sinh hợp lý nhằm làm cho rừng phát triển bền vững, phát huy tốt chức năng phòng hộ và các chức năng khác. Ứng dụng các hàm toán học mô phỏng quy luật sinh trưởng và tăng trưởng của loài Chò chiếm ưu thế trong quần thụ rừng. Từ đó xây dựng biểu quá trình sinh trưởng cho loài Chò làm công cụ dự đoán phục vụ cho công việc điều tra đánh giá trữ, sản lượng loài cây đại diện của đối tượng nghiên cứu. Đề tài có ý nghĩa thiết thực trong công tác điều tra đánh giá tài nguyên rừng cũng như lập kế hoạch quản lý kinh doanh và khai thác loại hình rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 tại khu vực huyện Sông Hinh, tỉnh Phú Yên. 1.5. Đối tượng nghiên cứu; Phạm vi và giới hạn của đề tài Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu về cấu trúc: đối tượng nghiên cứu là rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 tại khu vực huyện Sông Hinh, tỉnh Phú Yên. Nghiên cứu về sinh trưởng: đối tượng nghiên cứu là loài Chò đại diện về sinh trưởng của rừng tại khu vực nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tiến hành nghiên cứu và thu thập số liệu với đối tượng là rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 tại diện tích rừng của Ban quản lý rừng phòng hộ Sông Hinh, huyện Sông Hinh, tỉnh Phú Yên. Do vậy, những kết quả nghiên cứu của đề tài này được giới hạn và áp dụng cho đối tượng rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 tại Phú Yên và các khu vực khác có điều kiện tự nhiên tương tự như ở Phú Yên. 21 Giới hạn của đề tài Qua nghiên cứu số liệu theo dõi diễn biến tài nguyên rừng hàng năm của Trung tâm Quy hoạch Thiết kế nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Phú Yên cho thấy loài Chò (Hopea recopei Pierre.) là loài chiếm ưu thế sinh thái cùng giá trị kinh tế của loài Chò trong rừng tự nhiên trạng thái IIIA3 tại khu vực nghiên cứu. Vì vậy, trong khuôn khổ của một luận văn Cao học, tác giả chỉ giới hạn vào các nội dung nghiên cứu cụ thể về cấu trúc rừng trạng thái IIIA3 và sinh trưởng loài Chò chiếm ưu thế tại Sông Hinh, Phú Yên mà không đi sâu nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng của các loài cây khác trong quần thụ. 22 Chương 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Vấn đề nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc rừng đã được nhiều tác giả trên thế giới và Việt Nam đề cập từ những năm đầu thế kỷ 20. Những nghiên cứu này đều có xu hướng xây dựng các cơ sở có tính khoa học và lý luận phục vụ công tác kinh doanh rừng hiệu quả. Tuy nhiên, do đối tượng rừng tự nhiên lại rất đa dạng, phong phú và phức tạp về cấu trúc, tổ thành loài cây, tầng tán, khả năng sinh trưởng… trên mỗi vùng địa lý khác nhau với những đặc điểm riêng biệt, vì vậy các kết quả nghiên cứu về cấu trúc rừng trên thế giới và ở Việt Nam được công bố đều mang ý nghĩa ứng dụng nhất định cho từng vùng, từng khu vực và là cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo. Dưới đây xin trình bày một số kết quả nghiên cứu điển hình mang tính định hướng cho tác giả thực hiện nội dung đề tài. 2.1. Tình hình nghiên cứu cấu trúc rừng 2.1.1. Trên thế giới Từ những thập kỷ gần đây việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã được chuyển dần từ mô tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học, trong đó việc mô hình hoá cấu trúc rừng, xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Về cơ sở sinh thái cấu trúc rừng Trong nghiên cứu cấu trúc rừng, các nhà khoa học chia ra ba dạng cấu trúc là cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. Cấu trúc hiện tại của lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật, giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Như vậy trên quan điểm sinh thái học cấu trúc rừng chính là hình thức ngoại mạo phản ánh những nội dung bên trong của một hệ sinh thái rừng. 23 Tổ thành thực vật là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sự phong phú của hệ thực vật rừng tại các vùng địa sinh học khác nhau. Richards (1959) đã phân chia tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại rừng mưa hỗn loài có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản, trong những lập địa đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây. Cũng theo Richards (1959), khi nghiên cứu tổ thành loài cây ở rừng nhiệt đới cho thấy thường có ít nhất 40 loài trở lên trên 1 hecta, có trường hợp còn ghi nhận được trên 100 loài. Sự phong phú của hệ thực vật rừng mưa nhiệt đới cũng được nhiều nhà khoa học ghi nhận như Schimper (1935), Brown (1941), Baur (1962), Catinot (1974)… Trong các nghiên cứu này các tác giả đều nêu lên quan điểm, khái niệm và mô tả định tính về tổ thành, dạng sống và tầng phiến của rừng. Riêng Baur (1962) đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái học nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó đã đi sâu nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Từ đó tác giả đã đưa ra những tổng kết về các nguyên lý tác động lâm sinh và các phương thức xử lý cải thiện rừng mưa ở các nước nhiệt đới (Nguyễn Thành Mến, 2005). Odum (1971) đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ Hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley, năm 1935. Khái niệm hệ sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học (Giang Văn Thắng, 2003). Về mô tả hình thái cấu trúc Hiện tượng hình thành tầng là một trong những đặc trưng cơ bản về cấu trúc hình thái của quần thể thực vật và là cơ sở để tạo nên cấu trúc tầng thứ. Về cấu trúc tầng thứ có hai trường phái: Chevalier (1917), Mildbraed (1922), Booberg (1932),… cho rằng tầng rừng không có thực tế khách quan. Nhưng nhiều tác giả khác cho rằng rừng mưa thường có từ ba đến năm tầng như Brown (1919), Davis và Richards (19331934), Richards (1936), Vaughan và Weihe (1941), Bear (1946),… (trích dẫn bởi Vương Tấn Nhị, 1964). 24 Phương pháp vẽ mặt cắt đứng của rừng do Davis và Richards (1933 – 1934) đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyam đến nay vẫn là phương pháp hiệu quả để xác định cấu trúc tầng của rừng. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là chỉ minh họa được cách sắp xếp theo hướng thẳng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích có hạn (Giang Văn Thắng, 2003). Ngày nay, nhiều hệ thống phân loại thảm thực vật rừng đã dựa vào các đặc trưng như cấu trúc và dạng sống, độ ưu thế, kết cấu hệ thực vật hoặc năng suất thảm thực vật. Tiêu biểu cho nửa đầu thế kỷ 19 là Humbold và Grisebach đã sử dụng dạng sinh trưởng của các loài cây ưu thế và kiểu môi trường sống của chúng để biểu thị cho các nhóm thực vật. Phương pháp này được các nhà sinh thái học Warming (1904) và Raunkiaer (1934) tiếp tục phát triển. Trong đó Raunkiaer đã đưa ra khái niệm về các phổ sinh học (là tỷ lệ phần trăm các loài cây trong một quần xã có các dạng sống khác nhau) (Thái Văn Trừng, 1978). Kraft (1884) lần đầu tiên đã đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa và khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng. Mặc dù phân cấp của Kraft phản ánh được tình hình phân hóa cây rừng nhưng trên thực tế chỉ phù hợp với rừng trồng thuần loài đều tuổi. Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là hết sức phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra phương pháp phân cấp được chấp nhận rộng rãi. Ngoài ra về cấu trúc tuổi đối với rừng tự nhiên nhiệt đới vẫn chưa có các khẳng định chính thức (Nguyễn Văn Thêm, 2002). Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng: Như đã đề cập ở trên việc nghiên cứu cấu trúc rừng từ mô tả định tính dần chuyển sang các phương pháp định lượng, trong đó việc mô hình hóa cấu trúc rừng, xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng được nhiều tác giả nghiên cứu có kết quả. Vấn đề về cấu trúc không gian và thời gian của rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất. Có thể kể đến một số tác giả tiêu biểu như: Rollet (1971), Brunn (1970), Loetsch (1967)... và nhiều tác giả khác quan tâm nghiên cứu 25 cấu trúc không gian và thời gian của rừng theo hướng định lượng và dùng các mô hình toán để mô phỏng các quy luật cấu trúc (Trần Văn Con, 2001). Trên cơ sở nghiên cứu về mật độ cây rừng trong rừng tự nhiên, nhiều tác giả đã tiến tới một bước là xây dựng mật độ tối ưu của lâm phần. Thomasius (1972) đã đưa ra khái niệm khoảng sống và hằng số không gian sinh trưởng liên quan tới chiều cao, mật độ và tuổi. Các nghiên cứu về mật độ tối ưu lâm phần theo diện tích tán và mức độ che phủ cũng được Kairukstis (1980) nghiên cứu (Giang Văn Thắng, 2003). Suzuki (1971), Block và Diener (1972)… nghiên cứu theo hướng xem đường kính cây rừng như là đại lượng ngẫu nhiên và phụ thuộc vào thời gian và coi quá trình biến đổi của phân bố đường kính theo tuổi là một quá trình ngẫu nhiên. Quá trình đó biểu thị một tập hợp các đại lượng ngẫu nhiên (Xt) với thời gian (t) lấy trong khoảng thời gian nhất định nào đó. Nếu trị số của đường kính tại thời điểm (t) chỉ phụ thuộc vào trị số ở thời điểm (t1) thì đó là chuỗi Markov. Nếu Xt = X có nghĩa là quá trình ở thời điểm (t) có dạng X (Đồng Sĩ Hiền, 1974). Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính ngang ngực (ND1,3) là một trong các chỉ tiêu quan trọng nhất của cấu trúc rừng, đã được nghiên cứu khá nhiều từ đầu thế kỷ XX, bằng các phương pháp biểu đồ hoặc giải tích. Một số tác giả đưa ra các hàm: hàm Meyer, hàm hyperbol, hàm Poisson, hàm Charlier, hàm logarit chuẩn, họ Pearson, hàm Weibull... Tuy nhiên, việc sử dụng hàm này hoặc hàm khác để xây dựng dãy phân bố thực nghiệm ND1,3 phụ thuộc vào kinh nghiệm từng tác giả và bản chất quy luật tự nhiên. Một dãy phân bố thực nghiệm có thể chỉ phù hợp cho một dạng hàm số, cũng có thể phù hợp cho nhiều hàm số ở các mức xác suất khác nhau (Giang Văn Thắng, 2003). Meyer đã mô tả phân bố ND1.3 bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm và được gọi là phương trình phân bố Meyer hay hàm phân bố Meyer: y=keαx, trong đó y là tần số, x là đường kính, k α là tham số, e là hệ số neper. Nhiều tác giả đã dùng luật Linaourt đã biểu thị bằng một phương trình có dạng tương tự như hàm phân bố Meyer để nghiên cứu rừng chặt chọn: Corona Elio, Bery, 26 Popescu. Zeletin... dùng phương trình Hyperbol để biểu thị sự phân bố ND1,3 của rừng chặt chọn. Schiffel biểu thị đường cong phân bố % cộng dồn bằng đa thức bậc 3. Naslund đã xác lập luật phân bố Charlier đối với sự phân bố số cây theo đường kính của lâm phần thuần loại đều tuổi đã khép tán (Đồng Sĩ Hiền, 1974). Rollet (1971) đã mô tả phân bố số cây theo đường kính (ND1,3) bằng các dạng phân bố xác suất. Weibull đã sử dụng dạng hàm hyperbol để mô hình hóa cấu trúc đường kính loài thông. Balley (1973) đã dùng hàm Weibull để mô hình hóa đường kính với số cây ND1,3. Nhiều tác giả khác cũng sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá quy luật phân bố đường kính loài thông theo mô hình của Schumacher và Coil (Belly, 1973). Bên cạnh đó các dạng hàm Meyer, hyperbol, hàm mũ, Pearson, Poisson,... cũng được sử dụng để mô hình hoá cấu trúc rừng (Trần Văn Con, 2001). Một trong những quy luật cơ bản và quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc rừng là quy luật tương quan HvnD1,3. Kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy, chiều cao luôn tăng thuận theo đường kính cho đến một cỡ đường kính nhất định chiều cao sẽ tiệm cận một trị nhất định, cho dù đường kính vẫn tiếp tục tăng. Khi nghiên cứu cấu trúc lâm phần theo chiều thẳng đứng, phần lớn các tác giả đã dựa vào phân bố số cây theo chiều cao. Phương pháp kinh điển nghiên cứu cấu trúc đứng rừng tự nhiên là vẽ các phẫu đồ đứng với các kích thước khác nhau tuỳ theo mục đích nghiên cứu. Các phẫu đồ đã mang lại hình ảnh khái quát về cấu trúc tầng tán, phân bố số cây theo chiều thẳng đứng. Từ đó rút ra các nhận xét và đề xuất ứng dụng thực tế. Phương pháp này được nhiều nhà nghiên cứu rừng nhiệt đới áp dụng mà điển hình là các công trình của Richards (1959). Để mô phỏng quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính các tác giả sử dụng nhiều dạng phương trình khác nhau. Vấn đề lựa chọn dạng phương trình nào thích hợp cho đối tượng nào thì cần được nghiên cứu cụ thể. Hai dạng phương trình thường được sử dụng nhiều để biểu thị đường cong chiều cao là phương trình Parabol và phương trình Logarit. 27 Tóm lại, việc lựa chọn một dạng phương trình toán học cụ thể để mô tả các quy luật cấu trúc rừng phụ thuộc vào đối tương riêng cụ thể. Một dãy phân bố thực nghiệm có thể chỉ phù hợp cho một dạng hàm số, cũng có thể phù hợp cho nhiều hàm số ở các mức xác suất khác nhau. Nhìn chung các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng mưa nhiệt đới trên thế giới khá đa dạng và không ít công trình nghiên cứu công phu đã mang lại hiệu quả cao trong những nghiên cứu khác và trong kinh doanh rừng. 2.1.2. Ở Việt Nam Nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên ở Việt Nam từ những năm đầu của thế kỷ 20 đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước quan tâm thực hiện nhằm qua đó tìm kiếm được các biện quản lý và sử dụng rừng phù hợp. Các tác giả của những công trình tiêu biểu trong lĩnh vực này phải kể đến tên tuổi của các nhà khoa học lâm nghiệp Việt Nam như Thái Văn Trừng, Lê Viết Lộc, Trần Ngũ Phương, Đồng Sĩ Hiền, Nguyễn Văn Trương, Nguyễn Ngọc Lung… và nhiều tác giả khác cũng như các đóng góp của một số đề tài nghiên cứu sinh về lĩnh vực này. Rừng tự nhiên ở nước ta thuộc kiểu rừng nhiệt đới, rất phong phú và đa dạng về thành phần loài, phức tạp về cấu trúc. Do đó việc nghiên cứu cấu trúc là cơ sở cho việc định hướng phát triển rừng và đề ra biện pháp lâm sinh hợp lý. Lê Viết Lộc (1964) cùng với các cộng tác viên đã nghiên cứu sơ bộ cấu trúc rừng để điều tra các loài cây ưu thế. Ông đã dùng một số chỉ tiêu khác ngoài số lượng cá thể cây như chiều cao, tiết diện ngang,… để tính toán độ ưu thế của loài trên diện tích điều tra. Đồng thời cũng đề ra một số chỉ tiêu và tiêu chuẩn để phân biệt “loại hình ưu thế” trong kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới ở vườn Quốc gia Cúc Phương (Thái Văn Trừng, 1978). Trần Ngũ Phương (1970) đã nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng tự nhiên để làm căn cứ phân loại thảm thực vật rừng ở Việt Nam. Nhân tố cấu trúc đầu tiên mà tác giả nghiên cứu là sự thay đổi về tổ thành loài cây ở các kiểu phân bố theo độ cao và vị trí địa lý khác nhau và thông qua hệ thống phân loại tác giả đã đề xuất một số biện pháp phát triển rừng vào thực tiễn. 28 Thái Văn Trừng (1978) khi nghiên cứu kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới Việt Nam, đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng, như tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi(B) và tầng cỏ quyết (C). Tác giả vận dụng và có sự cải tiến phương pháp biểu đồ mặt cắt của David Richards, trong đó tầng cây bụi và thảm tươi được phóng với tỷ lệ lớn hơn. Ngoài ra, tác giả còn dựa vào 4 tiêu chuẩn để phân chia kiểu thảm thực vật rừng Việt Nam, đó là dạng sống ưu thế của những thực vật ở tầng cây lập quần, độ tàn che của tầng ưu thế sinh thái, hình thái sinh thái của nó và trạng thái của tán lá. Dựa vào đó, tác giả chia thảm thực vật rừng Việt Nam thành 14 kiểu. Nguyễn Văn Trương (1983) trong nghiên cứu cấu trúc rừng hỗn loài đã xem xét sự phân tầng theo cấp chiều cao một cách cơ giới. Về những kết quả nghiên cứu này, Vũ Đình Phương (1987) đã nhận định, việc xác định tầng thứ theo hướng định lượng của rừng lá rộng thường xanh là hoàn toàn hợp lý và cần thiết trong trường hợp rừng đã phát triển ổn định. Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Lung (1991) tại Hương Sơn, Kon Hà Nừng và một số địa phương khác cho thấy trên ô tiêu chuẩn diện tích 1 ha có từ 2325 loài, với số cây thấp nhất 317 câyha và cao nhất 859 câyha. Để đánh giá tổ thành rừng, thường sử dụng công thức tổ thành trên tỷ lệ phần mười theo số cây, tiết diện ngang, hoặc chỉ số IV%. Phương pháp tính tỷ lệ tổ thành (IV%) theo phương pháp của Daniel Marmillod thường được các nhà khoa học vận dụng trong nghiên cứu cấu trúc. Dựa vào phương pháp phân tích định tính dựa vào tổ thành ưu thế các loài tham gia lập quần và tầng ưu thế sinh thái và phương pháp sinh thái định lượng của Gounot (1965), Bùi Đoàn (2001) đã phân chia các nhóm sinh thái phục vụ công tác điều chế rừng lá rộng thường xanh ở Kon Hà Nừng. Tuy nhiên phương pháp này phức tạp trong tính toán và khó áp dụng (Nguyễn Thành Mến, 2005). Về nghiên cứu định lượng cấu trúc thì việc mô hình hóa cấu trúc đường kính D1,3 được nhiều tác giả nghiên cứu và biểu diễn chúng theo các dạng hàm phân bố xác suất khác nhau. 29 Đồng Sĩ Hiền (1974) dùng hàm phân bố Meyer và hệ đường cong Poisson và Pearson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ đường kính cho rừng tự nhiên làm cơ sở cho việc lập biểu độ thon cây đứng ở Việt Nam. Nguyễn Văn Trương (1983) đã thử nghiệm dùng các hàm mũ, logarit, hàm phân bố Poisson và Pearson để biểu thị cấu trúc số cây theo cấp đường kính của rừng tự nhiên hỗn loài. Nguyễn Hải Tuất (1986) sử dụng hàm phân bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc phân bố D1,3 của rừng thứ sinh tại Đông Bắc Việt Nam. Trần Văn Con (1990) đã sử dụng hàm phân bố Weibull để mô phỏng cấu trúc số cây theo cấp đường kính (ND) của rừng khộp ở Tây Nguyên và đã cho rằng khi rừng còn non thì phân bố có dạng giảm, và khi rừng càng lớn thì càng có xu thế chuyển sang phân bố đỉnh và lệch dần từ trái sang phải. Đó là sự biến thiên về lập địa có lợi hay không có lợi cho quá trình tái sinh (Hoàng Bảo Luân, 2008). Lê Sáu (1996) đã sử dụng hàm Weibull để mô phỏng các quy luật phân bố đường kính, chiều cao tại khu vực Kon Hà Nừng, Tây Nguyên. Bảo Huy (1993) thử nghiệm mô phỏng phân bố thực nghiệm N D cho rừng ưu thế bằng lăng ở Đắc Lắc theo các dạng phân bố: Poisson, khoảng cách, hình học, Weibull và Meyer. Trần Xuân Thiệp (1996) sau khi thử nghiệm các hàm Meyer, Weibull để mô phỏng kết cấu ND và NH cho rừng Hương Sơn Hà Tĩnh, cũng đã nhận định: sự phù hợp giữa phân bố lí thuyết và thực tế cho phép dựa vào hàm Weibull để điều tiết rừng trong giai đoạn quá độ chuyển hóa về rừng chuẩn cũng như trong quá trình kinh doanh rừng bền vững. Theo nghiên cứu của Viện Điều tra quy hoạch rừng (2005) rừng phục hồi trong kiểu rừng kín cây lá rộng thường xanh thường có tổ thành loài tham gia tương đối đa dạng. Đối với trạng thái rừng IIA phục hồi sau nương rẫy, tổ thành loài trong thành phần cây đứng tương đối đơn giản, khoảng 1020 loài (1000 m2), gồm những loài tiên phong ưa sáng và mọc nhanh. Đối với trạng thái rừng IIB, tổ thành loài phong phú đa dạng hơn gồm những loài nửa chịu bóng và cả những loài ưa sáng. 30 Phùng Đình Trung (2007) khi nghiên cứu và so sánh một số đặc điểm về cấu trúc và đa dạng loài của các trạng thái rừng giàu ở Bắc và Nam đèo Hải Vân đã dựa vào chỉ số IV (%) để phân chia loại hình xã hợp thực vật ở 2 khu vực và đã xác định cả 2 khu vực đều có 4 loài cây có trị số IV% lớn hơn 5%. Dựa vào độ đo của Sorensen để so sánh sự khác biệt về loài trong nhóm loài cây ưu thế ở 2 khu vực và khẳng định có sự khác biệt về nhóm loài cây ưu thế ở hai khu vực Bắc và Nam đèo Hải Vân (Nguyễn Thành Mến, 2005). Nguyễn Thành Mến (2005) đã tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc, tái sinh tự nhiên rừng lá rộng thường xanh sau khai thác và đề xuất biện pháp kĩ thuật nuôi dưỡng rừng ở tỉnh Phú Yên, tuy nhiên chỉ tập trung nghiên cứu chủ yếu ở 2 trạng thái rừng là: trạng thái IIIB và IV. Tác giả rút ra một số kết quả sau: + Về tổ thành loài: Trạng thái IV gồm hai ưu hợp: Chò chai Trâm; Chò chai Trám và một phức hợp; trạng thái IIIB có ba ưu hợp: Trâm Trám; Giẻ Chò chai và Xuân thôn Xoay. Ở rừng trước khai thác, tổ thành các nhóm gỗ từ I III chiếm tỉ lệ 15,59 %, từ nhóm IV VI là 49,84 % và các nhóm còn lại là 34,57 %. Tổ thành rừng sau khai thác có các tỉ lệ này là: 14,80 %; 44,58 % và 40,62 %. + Cấu trúc rừng: Trạng thái IV và IIIB trước khai thác ở Phú Yên thường gồm năm tầng: ba tầng cây gỗ, tầng cây bụi và tầng thảm tươi. Sau khai thác, cấu trúc tầng thứ ở hầu hết các lâm phần hầu như bị phá vỡ, các tầng cây gỗ không còn phân biệt rõ rệt như trước khai thác; tán rừng không liên tục do nhiều lỗ trống hình thành. + Mật độ: Trước khai thác ở trạng thái IV từ 514716 câyha, trạng thái IIIB từ 562736 câyha; cây rừng phân bố trên mặt đất theo kiểu phân bố ngẫu nhiên là chủ yếu. Sau khai thác, trên trạng thái IV mật độ còn lại từ 366 530 cha; ở trạng thái IIIB từ 432 564 cha; phân bố cây rừng trên mặt đất theo hướng thành cụm. Ngoài ra, tác giả cũng sử dụng các dạng hàm phân bố giảm, hàm Weibull và phân bố khoảng cách để mô hình hoá phân bố NH, ND1.3 của trạng thái rừng IIIB và IV trước và sau khai thác. Phân bố MD ở trạng thái IV trước khai thác không theo tỉ lệ 13 5, mà có dạng đường cong và có thể mô phỏng tốt bằng hàm mũ cơ 31 số e với tỉ lệ phù hợp thực tế rừng ở tỉnh Phú Yên là: 1 2,6 và 6,9; trạng thái IIIB, phân bố trữ lượng theo tỉ lệ bình quân: dự trữ 1, kế cận 2,3 và thành thục là 4,9. Sau khai thác, trạng thái IV có phân bố MD theo ba cấp thế hệ là: 1 3,2 và 5,6; trạng thái IIIB có tỉ lệ là: 1 2,8 và 3,8. Nhìn chung các nghiên cứu về cấu trúc tổ thành tương đối nhiều, tương đối tập trung vào rừng lá rộng thường xanh. Tuy nhiên, các nghiên cứu cho trạng thái rừng IIIA3 còn ít và chưa tập trung để giải quyết vấn đề đang đặt ra là tìm các giải pháp để kinh doanh rừng có hiệu quả hơn. 2.2. Nghiên cứu về sinh trưởng, tăng trưởng và sản lượng rừng Nghiên cứu sinh trưởng và dự đoán sản lượng rừng đã được nhiều tác giả trên thế giới và ở Việt nam đề cập tới từ thế kỷ thứ 19. Những nghiên cứu này đều có xu hướng xây dựng cơ sở khoa học và lý luận cho việc kinh doanh rừng có hiệu quả. Cơ sở ban đầu để hình thành lĩnh vực này là những nghiên cứu về sản lượng cho đối tượng cây rừng và lâm phần. Từ những thí nghiệm ban đầu, con người đã có những hiểu biết về sinh trưởng và sản lượng của một số loài cây chính. Những nghiên cứu bắt đầu từ định tính chuyển sang định lượng các qui luật tự nhiên góp phần giải quyết nhiều vấn đề trong kinh doanh rừng. 2.2.1. Trên thế giới Có thể nói cho tới nay, vấn đề mô hình hoá sinh trưởng và sản lượng rừng được tranh luận rộng rãi và ngày càng hoàn thiện. Sinh trưởng của cây rừng là thay đổi về kích thước, trọng lượng, thể tích theo thời gian một cách liên tục. Phương pháp nghiên cứu sinh trưởng và sản lượng của nhiều tác giả chủ yếu là áp dụng kỹ thuật phân tích thống kê toán học, phân tích tương quan và hồi quy qua đó xác định khả năng sản xuất của rừng. Qui luật sinh trưởng của cây và rừng có thể được mô phỏng bằng nhiều hàm sinh trưởng khác nhau đó là những hàm toán học mô phỏng được qui luật sinh trưởng của cây cá thể cũng như quần thụ rừng dựa vào các nhân tố điều tra rừng để dự đoán giá trị lớn nhất của các đại lượng sinh trưởng. 32 Trên thế giới, cho đến nay số lượng hàm toán học dùng để mô tả quá trình sinh trưởng của cây và rừng rất phong phú, trong đó một số hàm được sử dụng phổ biến mô tả quá trình sinh trưởng cho rừng nhiệt đới được Giang Văn Thắng (2003) đề cập đến: Hàm Gompertz: e c x y aeb 1 . . − − = Trong đó a, b, c: Tham số của phương trình; e: cơ số neper Hàm gompertz được sử dụng để quy luật hóa quá trình phát triển về thể tích của cây rừng đặc biệt từ giai đoạn còn non. Hàm Korf: t c c b y a e − = − . 1 . 1 Trong đó: y: chỉ tiêu sinh trưởng a: chỉ tiêu sinh trưởng đạt tối đa t: tuổi rừng b,c: tham số của phương trình t: tuổi rừng Hàm sinh trưởng của Schumacher: . a1 . a2 o y = a d h Trong đó y: biểu thị cho thể tích thân cây hay trữ lượng rừng d: đường kính của cây rừng h: chiều cao bình quân của cây hay rừng Hàm sinh trưởng của Meyer: . 1 0 y = a xa Trong đó y: biểu thị cho một chỉ tiêu sinh trưởng phụ thuộc. x: biểu thị cho một chỉ tiêu độc lập Hàm sinh trưởng của Wenk: Log(lm) = ao+a1.log(t)+a2.log(t)+a3.log(h)+a4.log(G)+a5.log2(G) Trong đó: lm: tăng trưởng về trữ lượng rừng t: tuổi rừng. 33 hg: chiều cao trung bình của cây rừng theo bình quân thiết diện ngang G: tổng diện ngang của rừng Như vậy, từ kết quả thống kê các hàm sinh trưởng trên đây cho thấy, tất cả các hàm số đều có dạng phức tạp, biểu diễn quá trình sinh học phức tạp của cây rừng hay lâm phần dưới sự chi phối tổng hợp của các nhân tố nội tại và ngoại cảnh. 2.2.2. Trong nước Từ những năm 1960 trở lại đây đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu về đặc điểm sinh trưởng cây rừng Việt Nam. Phần lớn các tác giả đều theo xu hướng sử dụng các hàm toán học để mô hình hoá quá trình sinh trưởng của cây rừng và lâm phần. Viện Điều tra quy hoạch rừng (1982, 1995) đã tiến hành nhiều nghiên cứu về tăng trưởng rừng và đã công bố nhiều kết quả nghiên cứu như quy trình nghiên cứu tăng trưởng, bảng tra cứu về trữ lượng, biểu độ thon cây đứng, v.v... Phùng Ngọc Lan (1986) đã khảo nghiệm phương trình sinh trưởng Schumacher và Gompertz cho một số loài cây như Mỡ, Thông nhựa, Bồ đề và Bạch đàn trên một số điều kiện lập địa khác nhau cho thấy: Đường sinh trưởng thực nghiệm và đường sinh trưởng lý thuyết đa số giao nhau tại một điểm. Chứng tỏ sai số của phương trình rất nhỏ, song có hai giai đoạn có sai số ngược dấu nhau một cách hệ thống. Nguyễn Văn Trương (1983) đã nghiên cứu và cho rằng tỷ suất tăng trưởng 3 4% thể tích cây đứng. Nghiên cứu của Vũ Đình Huề (1975), Phạm Đình Tam (2001) cũng đã đề xuất suất tăng trưởng của rừng 2,0 2,4% thể tích cây đứng của rừng. Viện Điều tra quy hoạch rừng (1988) từ tài liệu nghiên cứu giải tích 78 cây xếp theo 2 nhóm gỗ cứng và mềm đã đưa ra tỷ suất từ 2,2 – 2,8% cho trạng thái IV: 2,2 %; IIIB: 2,3%; IIIA3: 2,7%; và IIIA2: 2,8% (dẫn theo Trần Xuân Thiệp, 1996). Nguyễn Ngọc Lung, Đào Công Khanh (1999) cũng nhận xét tương tự khi thử nghiệm 18 hàm số triển vọng nhất để biểu thị quá trình sinh trưởng D, H, V cho loài 34 Thông ba lá. Qua nghiên cứu tác giả đã cho những nhận xét: Hàm Gompertz và một số hàm sinh trưởng lý thuyết khác có điểm xuất phát không tại gốc toạ độ, khi x= 0, y> 0 Tác giả cho rằng, đối với cây mọc chậm thì cỡ tuổi đầu 5, 10 năm đều không quan trọng, nhưng trong điều kiện cây mọc nhanh thì cần lưu ý vấn đề này. Và tác giả đã nhận xét rằng hàm Schumacher có ưu điểm tuyệt đối vì nó xuất phát từ gốc tọa độ 0(0:0), có mộ