Nghiên Cứu Bổ Sung Phương Pháp Đánh Giá Và Phân Cấp Chỉ Số Lập Địa Của Rừng Tự Nhiên Lá Rộng Thường Xanh Ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

ĐỖ VĂN THẢO

NGHIÊN CỨU BỔ SUNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ

PHÂN CẤP CHỈ SỐ LẬP ĐỊA CỦA RỪNG TỰ NHIÊN LÁ RỘNG

THƯỜNG XANH Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Hà Nội, 2012

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

ĐỖ VĂN THẢO

NGHIÊN CỨU BỔ SUNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ

PHÂN CẤP CHỈ SỐ LẬP ĐỊA CỦA RỪNG TỰ NHIÊN LÁ RỘNG

THƯỜNG XANH Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: Lâm học

Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. TRẦN VĂN CON

Hà Nội, 2012

- 1 -

ĐẶT VẤN ĐỀ

Một trong những nhiệm vụ quan trọng và khó khăn trong nghiên cứu

rừng tự nhiên là việc tìm ra phương pháp để phân cấp chất lượng các lập địa

khác nhau. Trong thực tế, có những lập địa có khả năng tạo ra năng suất cao,

nhưng cũng có những lập địa chỉ cho năng suất rất thấp, điều đó phụ thuộc

vào nhiều yếu tố ngoại cảnh khác nhau như độ phì của đất, khí hậu, thuỷ

văn… liên quan đến tổ thành các loài cây tạo nên thảm thực vật rừng. Để

đánh giá tiềm năng của lập địa rừng, người ta thường tìm một chỉ số đại diện

được cho ảnh hưởng tổng hợp của các nhân tố lập địa đây là một vấn đề khó.

Để phân cấp năng suất của rừng trồng thuần loài đồng tuổi, người ta thường

dùng tương quan chiều cao - tuổi (H-A) với quan điểm cho rằng, sinh trưởng

của chiều cao là nhân tố phản ánh tốt nhất tiềm năng của lập địa. Tuy nhiên,

trong nghiên cứu rừng tự nhiên nhiều loài, khác tuổi việc xác định tuổi của

rừng là hết sức khó khăn do đó không thể sử dụng tương quan H-A để đánh

giá chất lượng của lập địa. Nhiều tác giả đã tìm các phương pháp khác nhau

để đánh giá và phân cấp năng suất lập địa của rừng tự nhiên, trong đó sử dụng

tương quan H-D để thay thế cho tương quan H-A. Bất kỳ một phương pháp

đánh giá và ước lượng cấp năng suất lập địa nào cũng phải tổng hợp được ảnh

hưởng của nhiều nhân tố môi trường (lập địa) vào một chỉ số duy nhất, chỉ số

thích hợp nhất có thể là năng suất sản xuất sinh khối của rừng như là mục tiêu

cuối cùng của sản xuất lâm nghiệp. Tuy nhiên, chỉ tiêu sinh khối rất khó đo

đếm trực tiếp. Để góp phần giải quyết vấn đề khó khăn này, chúng tôi thực

hiện đề tài: “Nghiên cứu bổ sung phương pháp đánh giá và phân cấp chỉ số

lập địa rừng tự nhiên lá rộng thường xanh ở Việt Nam"

- 2 -

Chương 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Ngoài nước

Quản lý rừng và dự báo sinh trưởng sản lượng rừng cần có một thước

đo năng suất lập địa. Có rất nhiều phương pháp để ước lượng năng suất của

một lập địa và để so sánh các phương pháp này cần phải định nghĩa và phân

loại các phương pháp khác nhau. Sẽ rất hữu ích khi phân loại các phương

pháp đánh giá lập địa theo phương pháp luận và quan điểm đánh giá khác

nhau. Leary (1985) [44] đã đề xuất các quan điểm và phương pháp đánh giá

lập địa rừng được tổng hợp ở bảng 1.1. sau đây:

Bảng 1.1. Quan điểm và phương pháp đánh giá lập địa rừng

(theo Leary 1985) [44]:

Quan điểm

Phương pháp

Trực tiếp Gián tiếp

Đo sinh khối Trữ lượng gỗ, sinh khối Chiều cao cây

Đánh giá đất đai

Độ ẩm đất và trạng thái

chất dinh dưỡng

Khí hậu, dạng đất

Bức xạ hữu ích cho

quang hợp

Thực vật chỉ thị

Quan điểm đo sinh khối xuất phát từ giả thiết rằng sản xuất sinh khối là

thước đo hữu ích của năng suất lập địa, trong khi quan điểm đánh giá đất đai

lại cho rằng năng suất của lập địa phụ thuộc vào đất đai và khí hậu. Các

phương pháp xác định trực tiếp sinh khối, trữ lượng gỗ, hoặc độ ẩm của đất,

hàm lượng chất dinh dưỡng… rất khó khăn vì vậy các nhà nghiên cứu thường

sử dụng phương pháp gián tiếp. Có thể phân thành hai nhóm phương pháp

- 3 -

luận trong đánh giá lập địa: (i) phương pháp dự báo và (ii) phương pháp mô

tả; hoặc (i) phương pháp đánh giá chất lượng và (ii) phương pháp đánh giá

khối lượng. Tuy nhiên, sự phân biệt này là không rõ ràng và các phương pháp

có thể đi từ thái cực này sang thái cực khác. Phương pháp mô tả tiếp cận năng

suất lập địa dựa vào trạng thái quá khứ bằng cách thu thập số liệu lịch sử của

lập địa, thường được đo từ hai đến nhiều lần trong nhiều năm trước đó.

Phương pháp này rất dễ để ước lượng năng suất lập địa nhưng lại hạn chế ở

giá trị sử dụng cho hiện tại. Phương pháp dự báo tiếp cận năng suất lập địa tại

một thời điểm bằng cách sử dụng các số liệu đo đếm của một vài đặc trưng

lập địa hay thảm thực vật rừng ở một lần đo. Phương pháp này khó hơn nhiều

nhưng lại có ý nghĩa áp dụng thực tế nhiều hơn. Phương pháp đánh giá chất

lượng thường chia lập địa ra một số cấp được ký hiệu bằng số (Cấp I, II,

III,…) hoặc tốt, trung bình, xấu…Vấn đề ở đây là phải xác định được giới hạn

giữa các cấp chất lượng lập địa, đây cũng là một bài toán khó. Cần xem xét

một cách cẩn thận trong việc phân thành bao nhiêu cấp để phản ánh được sự

khác nhau trong sinh trưởng của rừng một cách chắc chắn về mặt thống kê.

Phương pháp đánh giá khối lượng thường linh hoạt và không giới hạn sự mở

rộng, nó loại bỏ được sự cần thiết phải giải quyết vấn đề đường giới hạn giữa

các cấp, nhưng lại có ấn tượng không tốt về độ chính xác. Có rất nhiều nghiên

cứu đã được công bố liên quan đến đánh giá lập địa và cấp năng suất của rừng

trồng đều tuổi, tuy nhiên ở đây chúng tôi chỉ tổng quan các nghiên cứu về

đánh giá và phân cấp lập địa của rừng tự nhiên hỗn loài khác tuổi. So với các

nghiên cứu đánh giá lập địa rừng trồng đều tuổi thì các nghiên cứu về đánh

giá lập địa và phân cấp năng suất cho rừng tự nhiên hỗn loài ít hơn rất nhiều.

Tuy nhiên, một số kỹ thuật đánh giá và phân cấp lập địa cho đối tượng rừng

tự nhiên hỗn loài cũng đã được công bố và sẽ được tổng quan sau đây. Mục

đích của tổng quan này là tìm kiếm một phương pháp đánh giá định lượng lập

- 4 -

địa sao cho: (i) có thể tái tạo và thích hợp trong một chu kỳ dài về thời gian;

(ii) chỉ thị được chất lượng lập địa mà không chịu ảnh hưởng đến điều kiện

lâm phần hay lịch sử quản lý; (iii) tương quan với năng suất tiềm năng của lập

địa và (iv) ít nhất là tốt hơn các phương pháp đánh giá năng suất lập địa đã có.

Các phương pháp đo sinh khối: Các thước đo sinh khối như là chỉ số

lập địa được sử dụng rộng rãi để đánh giá năng suất lập địa của rừng trồng vì

nó có thể đo đếm và là những dự báo tốt của năng suất lập địa. Chỉ số lập địa

thường yêu cầu một lâm phần đều tuổi và phát triển đồng nhất, tuy nhiên

nhiều tác giả đã cố gắng áp dụng phương pháp này cho rừng hỗn loài bằng

cách chia rừng hỗn loài thành nhiều lâm phần đồng tuổi. Stage (1963) [52] đề

xuất một phương pháp dựa trên chiều cao, tuổi và tỷ lệ sinh trưởng của đường

kính ban đầu nhằm loại bỏ sự ức chế giai đoạn đầu. Việc lựa chọn cẩn thận

các cây mục tiêu có thể vượt qua được một số vấn đề, nhưng nhiều khó khăn

vẫn không khắc phục được và kỹ thuật này rất ít giá trị sử dụng khi không xác

định được tuổi cây. Thuộc nhóm các phương pháp đo sinh khối có các kỹ

thuật: (i) đánh giá bằng mắt: Các biểu hiện quan sát được bằng mắt của lâm

phần như: hình thái và sức sống, mật độ tán lá, màu sắc lá,… có thể là những

chỉ thị về năng suất rừng mà những người có kinh nghiệm có thể dựa vào đó

để đánh giá và phân cấp năng suất lập địa. Vanclay (1989) [54] đã báo cáo

việc sử dụng quan sát bằng mắt để phân chia rừng mưa ở Queenland thành hai

cấp chất lượng lập địa (tốt, xấu). Phương pháp này mang tính chủ quan nhưng

có thể chấp nhận và kiểm nghiệm được bằng cách chấm điểm dựa trên điều

kiện đất đai, loài cây hiện tại, chiều cao thân gỗ và trữ lượng cây đứng. (ii)

tiết diện ngang tự nhiên: Pienaar và Turnbull (1973) [47] nhận thấy rằng

trong các lâm phần rừng đều tuổi đạt mật độ ban đầu nằm trên một giới hạn

tối thiểu nhất định thì sẽ tiệm cận dần đến một tiết diện ngang đặc trưng được

xác định bởi tiềm năng của lập địa. Nếu chúng ta thừa nhận giả thuyết cho

- 5 -

rằng các lập địa chưa bị tác động đều hướng tới một giá trị cân bằng, thì giá

trị cân bằng đó (hay còn gọi là tiết diện ngang tự nhiên) có thể coi là một biểu

hiện của năng suất lập địa. Giả thiết này đã được hàm chứa trong nhiều mô

hình sinh trưởng (ví dụ Botkin et al., 1972 [28]) và đã được sử dụng như là

một chỉ số cho năng suất lập địa rừng tự nhiên ở tây Australia (Havel, 1980a

[40], 1980b [41]). Trong rừng hỗn loài, tiết diện ngang tự nhiên có thể phụ

thuộc vào thành phần loài và cấu trúc lâm phần. Sterba và Monserud (1993)

[53] phát hiện rằng tiết diện ngang tối đa trong các lâm phần thuần loài đều

tuổi cao hơn so với trong các lâm phần hỗn loài khác tuổi có cùng chiều cao

ưu thế ở các lập địa so sánh. Họ nhận thấy sự khác nhau này phụ thuộc vào độ

lệch của phân bố đường kính ngang ngực. Tiết diện ngang tự nhiên của những

lập địa nhất định có thể thấp hơn đối với các loài ưa sáng so với các loài chịu

bóng. Như vậy, tiết diện ngang tự nhiên có thể phụ thuộc vào hiện trạng diễn

thế của lâm phần và phải được sử dụng tuỳ theo từng trường hợp. (iii) Chiều

cao lâm phần: chiều cao lâm phần có thể được sử dụng như là một chỉ số cho

năng suất lập địa nếu hiện diện các cây trong lâm phần và chúng đủ lớn để

phản ánh chiều cao tối đa tiềm năng của một loài lựa chọn đạt được ở lập địa

cần đánh giá. Phương pháp này tương tự chỉ số lập địa được xác định dựa vào

chỉ số tuổi. Chiều cao trung bình của các cây ưu thế và đồng ưu thế còn lại

sau khai thác đã được sử dụng như là một chỉ số năng suất lập địa của rừng họ

dầu ở Philippines (Canonizado 1978 [31], Mendoza và Gumpal 1987 [46]).

Một khó khăn trong sử dụng chiều cao lâm phần là đỉnh của tán cây trong

rừng tự nhiên rất khó nhìn thấy. Trong trường hợp này có thể sử dụng chiều

cao dưới cành để thay thế. Các vấn đề khác bao gồm sự hiện diện của các cây

tầng trội, việc khai thác các cây lớn và ngọn cây bị gãy do gió. Ở những nơi

các cây lớn thích hợp cho đánh giá lập địa không có thì đường cong tương

quan chiều cao - đường kính được sử dụng để ước lượng chiều cao. Điều này

- 6 -

có thể thực hiện thông qua một phương trình dạng như:

h

-1 = bo + b1d

-1

cho nhiều cặp số đo chiều cao (h) và đường kính (d) của các cây cá thể và ước

lượng chiều cao tối đa của lâm phần theo hmax = bo

-1

. Tuy nhiên, việc suy diễn

kiểu này có thể dẫn đến những sai số và cần hết sức cẩn thận trong giải thích

các kết quả. Một số phương trình phi tuyến tính có thể được đề xuất để suy

diễn tốt hơn phương trình đơn giản. (iv) Tương quan chiều cao - đường

kính: để tránh phải suy diễn tương quan chiều cao - đường kính, chiều cao tại

một đường kính lựa chọn được dùng làm chỉ số cho thước đo năng suất lập

địa; các tác giả đề nghị gọi chỉ số này là dạng lập địa để tránh nhầm lẫn với

chỉ số lập địa được xác định bằng tương quan chiều cao và tuổi. Reinhardt

(1982) [49] đã nghiên cứu tương quan chiều cao - đường kính - lập địa trong

rừng thông rụng lá (larch) ở USA và phát hiện một xu hướng đa dạng được

biểu diễn bằng phương trình:

h = 1,3 +8,23Sh,s

0,59 (1 - e

-0,04d)

0,092Sh,s

trong đó, h là chiều cao (m), d là đường kính (cm) và Sh,s là chỉ số lập địa (m)

tại tuổi 50. Reinhardt (1982 [49], 1983 [50]) đã dùng số liệu đo đếm từ các

lâm phân thuần loài và hỗn loài và sử dụng đồ thị chiều cao - đường kính để

dự đoán chỉ số lập địa so sánh được với các phương trình chiều cao - tuổi đã

được công bố. Các đồ thị này không có sự phân biệt rõ ràng ở các cây có

đường kính ngang ngực nhỏ hơn 40 cm và vì vậy các cây có đường kính lớn

hơn là cần thiết để thiết lập phương trình thích hợp cho sự phân cấp. Vanclay

và Henry (1988) [55] đã dùng tương quan H-D để đánh giá năng suất lập địa

của rừng lá kim khác tuổi ở Queensland, họ đã sử dụng phương trình:

d

h d

h

h S

h h h

0,04

max

max ,

max max 1,3

( 1,3)





















  

- 7 -

Trong đó h là chiều cao tính bằng (m), hmax là chiều cao lớn nhất (m)

được tính bằng hmax = -10,87 +2,46 Sh,d, và Sh,d là dạng lập địa (hay còn gọi là

cấp lập địa) tức là chiều cao đạt được ở một đường kính cơ sở nhất định. Để

tránh không phải suy diễn, các tác giả đã dùng một đường kính cơ sở làm

thước đo cho cấp năng suất lập địa và gọi đó là dạng lập địa (site form) để

tránh nhầm lập với chỉ số lập địa (site index) được xác định bằng tương quan

H-A. Tương quan H-D không những cho phép đánh giá năng suất lập địa

ngoài hiện trường mà còn rất có ích để giải đoán ảnh vệ tinh bằng cách xác

định đường kính tán và chiều cao cây đọc được trên ảnh. Phương pháp này sẽ

được chúng tôi áp dụng để phân cấp năng suất của rừng tự nhiên ở Việt Nam.

(v) Trữ lượng (thể tích): trữ lượng gỗ là chi tiêu điều tra được các nhà quản

lý lâm nghiệp quan tâm nhất, tuy nhiên phương pháp để đo đếm trữ lượng

rừng là rất khó và cần phải được chuẩn hoá. Thể tích gỗ sữ dụng được là một

chỉ tiêu không mấy thích hợp vì tiêu chuẩn gỗ sử dụng được thay đổi theo thời

gian và địa phương. Assmann (1961) [27] khuyến nghị sử dụng khái niệm

khối lượng gỗ lớn (derbholz) được định nghĩa là thể tích gỗ không vỏ của

khúc thân và cành có đường kính không vỏ lớn hơn 7 cm. Đề xuất này là

thích hợp đối với cây lá kim vì nó phản ánh tốt tiêu chuẩn sử dụng ở nhiều

vùng khác nhau, tuy nhiên đối với những loài cây có nhiều gỗ cành nhánh

việc đo đếm thể tích gỗ cành nhánh sẽ gặp nhiều khó khăn. Năm 1888, Hội

các Trạm thực nghiệm Lâm nghiệp Đức đã phê chuẩn lấy lượng sản xuất gỗ

của rừng ở tuổi 100 làm tiêu chuẩn cho năng suất lập địa. Một số tác giả khác

(ví dụ Bradley et al., 1966 [29]) lại cho rằng lượng tăng trưởng thể tích ở

điểm đạt tối đa là một cơ sở tốt hơn để so sánh năng suất của các lập địa, tuy

nhiên việc đo đếm chỉ tiêu này chỉ áp dụng cho các lâm phần thuần loài, đều

tuổi. Trong rừng hỗn loài với nhiều loài cây có đặc tính sinh trưởng khác nhau

thì sẽ khó khăn hơn nhiều.