Xây dựng bản đồ cấp năng suất cho rừng keo lai tại tỉnh Thừa Thiên Huế

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM

……………o0o…………….

HỒ THANH HÀ

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ CẤP NĂNG SUẤT CHO

RỪNG KEO LAI TẠI TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

Chuyên ngành: Điều tra và Quy hoạch rừng

Mã số: 62.62.02.08

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. VŨ TIẾN HINH

Hà Nội - Năm 2013

2

PHẦN MỞ ĐẦU

1. BỐI CẢNH CHUNG

Những thập kỷ qua, Việt Nam đã có nhiều nỗ lực trong công tác phát triển

trồng rừng. Từ năm 1992 đến năm 2010, chính phủ đã ban hành và thực hiện các

chƣơng trình dự án phát triển rừng, nhƣ chƣơng trình 327 [9], dự án 661 [56]. Thủ

tƣớng Chính phủ đã ban hành quyết định 147 về phát triển lâm nghiệp trong đó sẽ

có 2 triệu ha rừng trồng mới vào năm 2015. Theo hƣớng dẫn này, Chính phủ sẽ chi

khoảng 40 tỷ đồng để hỗ trợ các công ty, tổ chức trồng rừng [57]. Hỗ trợ cho trồng

rừng là một trong những giải pháp để giảm nghèo nhanh và bền vững ở 61 huyện

nghèo nhất Việt Nam [8]. Sự hỗ trợ của Chính phủ trong việc trồng rừng đã góp

phần tạo việc làm cho ngƣời dân nông thôn, cải thiện thu nhập hộ gia đình và gia

tăng giá trị xuất khẩu bằng cách xuất khẩu các sản phẩm làm từ rừng trồng, nhƣ

giấy và bột giấy, đồ gỗ và ván sợi nhân tạo. Bên cạnh sự hỗ trợ từ chính phủ, việc

trồng rừng và tái trồng rừng đã nhận đƣợc hỗ trợ từ nhiều tổ chức phi chính phủ

thông qua các dự án/chƣơng trình phát triển Lâm nghiệp.

Rừng và đất Lâm nghiệp đƣợc giao cho tổ chức, cá nhân, và hộ gia đình là

một trong những chính sách Lâm nghiệp lớn ở Việt Nam. Việc giao đất, giao rừng

đã thể hiện phƣơng pháp tiếp cận có sự tham gia trong phát triển Lâm nghiệp và

quản lý tài nguyên rừng nhằm cải thiện sinh kế của ngƣời dân ở các vùng nông thôn,

miền núi. Sau khi lệnh cấm khai thác gỗ từ rừng tự nhiên, rừng trồng trở thành

nguồn cung cấp lâm sản chính của Việt Nam. Nhiều loài cây đã đƣợc trồng, chẳng

hạn nhƣ Bạch đàn, Thông, Quế, các loài Keo, các loài bản địa, v.v. Mỗi loài có đặc

điểm và công dụng riêng.

Tuy nhiên, Keo lai là loài đƣợc ngƣời dân quan tâm nhất, bởi nó dễ trồng, chi

phí thấp, có thể sống đƣợc trên đất nghèo dinh dƣỡng, cho năng suất cao, có khả

năng cải tạo đất và chu kỳ sản xuất đặc biệt ngắn so với các loài cây rừng khác. Gỗ

Keo lai có thể đƣợc sử dụng cho xây dựng, đồ gỗ, ván ép, và đặc biệt là đối với

nguyên liệu giấy. Gỗ các loài Keo đƣợc sử dụng cho xây dựng có yêu cầu chất

lƣợng cao, thân cây lớn, đòi hỏi chu kỳ kinh doanh dài (khoảng 10-12 năm), trong

3

khi rừng Keo lai đƣợc sử dụng để sản xuất giấy nguyên liệu, đóng gói vật liệu mất

khoảng 5-8 năm tùy thuộc vào giống, tốc độ tăng trƣởng cũng nhƣ chất lƣợng đất,

và khả năng đầu tƣ. Sản phẩm gỗ Keo lai (nguyên liệu giấy) có tiềm năng để trở

thành một trong những mặt hàng xuất khẩu có khả năng cạnh tranh nhất trong

ngành Lâm nghiệp.

Theo báo cáo của tổ chức tài nguyên gỗ Quốc tế, Việt Nam đã trở thành một

nƣớc xuất khẩu chính về dăm gỗ trong một thời gian ngắn. Nếu nhƣ năm 2002, cả

nƣớc chỉ xuất khẩu khoảng 150.000 tấn dăm gỗ thì đến năm 2008, Việt Nam đã trở

thành nƣớc xuất khẩu lớn thứ tƣ về dăm gỗ trên thế giới, với khối lƣợng ƣớc tính

khoảng hai triệu tấn. Đến năm 2011, Việt Nam đã vƣợt qua Australia để đứng đầu

thế giới về xuất khẩu dăm gỗ với sản lƣợng là 5,4 triệu tấn. Thị trƣờng dăm gỗ chủ

yếu là Nhật Bản và Trung Quốc, riêng Đài Loan và Hàn Quốc chiếm khoảng 10

phần trăm [116]. Việc xuất khẩu dăm gỗ, trong đó đa số là từ gỗ Keo lai, đã liên tục

tăng lên trong những năm qua. Sự phát triển về xuất khẩu dăm gỗ nhờ có sự quan

tâm và tham gia tích cực từ các hộ gia đình đƣợc nhận đất lâm nghiệp tham gia

trồng rừng Keo lai.

2. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Trong xu hƣớng phát triển kinh tế của ngƣời dân đƣợc giao đất Lâm nghiệp,

cũng nhƣ để đáp ứng nhu cầu nguyên liệu gỗ, đặc biệt là dăm gỗ xuất khẩu, trong

những năm gần đây, công tác trồng rừng tại Thừa Thiên Huế đang phát triển mạnh,

đặc biệt là trồng rừng cây Keo lai. Ở Thừa Thiên Huế, Keo lai hiện đang là loài cây

chiếm ƣu thế về diện tích trong rừng trồng sản xuất, đặc biệt là trồng rừng cung cấp

nguyên liệu giấy. Nhu cầu về rừng trồng loài cây này ngày càng cao khi trên địa bàn

có nhiều nhà máy chế biến gỗ có sử dụng gỗ Keo lai. Sự phát triển của thị trƣờng đã

góp phần thúc đẩy phát triển diện tích rừng trồng, đặc biệt đã chú trọng đầu tƣ trồng

rừng thâm canh nhằm tăng năng suất, rút ngắn chu kỳ kinh doanh, góp phần không

nhỏ vào việc nâng cao độ che phủ rừng của Tỉnh cũng nhƣ cải thiện sinh kế cho

ngƣời dân sống dựa vào rừng.

4

Mặc dù Keo lai hiện chiếm tỷ trọng lớn trong rừng sản xuất ở Thừa Thiên

Huế, nhƣng nó vẫn chƣa đƣợc chú trọng nghiên cứu nhiều. Đặc biệt là khả năng dự

báo năng suất để ngƣời dân có hƣớng đầu tƣ sao cho hiệu quả kinh tế cao hơn. Vấn

đề này không chỉ ảnh hƣởng đến nguồn thu nhập của ngƣời dân mà còn có tính chất

quyết định đến sự phát triển tài nguyên rừng, đặc biệt là rừng trồng sản xuất.

Thông thƣờng, các nghiên cứu dự đoán sản lƣợng chỉ tập trung vào dự đoán

sản lƣợng gỗ của các khu rừng, mà phần chính là thân cây. Chỉ tiêu dùng để dự báo

sản lƣợng là dựa vào cấp đất và tuổi cây. Các nhà khoa học thƣờng sử dụng chiều

cao (thƣờng là chiều cao tầng trội), đƣợc xem nhƣ là chỉ tiêu đánh giá tổng hợp của

tất cả các điều kiện lập địa, sinh thái và biện pháp kỹ thuật, cùng với chỉ tiêu tuổi

cây để xác định cấp đất cho các khu rừng trồng thuần loài đều tuổi. Sản lƣợng dự

báo thƣờng là trữ lƣợng tính theo mét khối, nhƣng lại khó áp dụng cho ngƣời dân,

đặc biệt là rừng phục vụ cho nguyên liệu giấy, khi rừng thƣờng đƣợc thu mua sản

phẩm dƣới dạng là ste hoặc là tấn (trọng lƣợng). Các nghiên cứu trƣớc đây về Keo

lai trên địa bàn chủ yếu chú trọng đến đặc tính sinh vật học, sinh thái học. Một số

công trình nghiên cứu về sản lƣợng Keo lai nhƣng chỉ tập trung vào xây dựng các

biểu quá trình sinh trƣởng mà chƣa đề cập các nhân tố ảnh hƣởng đến sản lƣợng

cũng nhƣ lập bản đồ cấp năng suất cho rừng Keo lai trên địa bàn.

Do đó, việc xác định các nhân tố ảnh hƣởng đến năng suất rừng Keo lai và

trên cơ sở đó xây dựng bản đồ cấp năng suất là rất cần thiết, không chỉ cho các nhà

hoạch định chính sách mà còn thiết thực với các hộ trồng rừng Keo lai, các công ty

lâm nghiệp có những ứng dụng trong việc chọn lập địa, xác định biện pháp kỹ thuật

lâm sinh thích hợp nhằm nâng cao sản lƣợng rừng Keo lai, đáp ứng nhu cầu của thị

trƣờng, nâng cao đời sống kinh tế cho những hộ gia đình sống ở vùng sâu, vùng xa

có đất trồng rừng.

3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

3.1. Mục tiêu chung

Xây dựng đƣợc mô hình dự báo năng suất và lập bản đồ cấp năng suất góp

phần phát triển bền vững diện tích rừng Keo lai trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế.

5

3.2. Mục tiêu cụ thể

- Đánh giá đƣợc hiện trạng và cơ sở cho phát triển rừng trồng Keo lai trên địa

bàn tỉnh Thừa Thiên Huế

- Xác định đƣợc một số nhân tố ảnh hƣởng đến năng suất rừng Keo lai trên

địa bàn.

- Xây dựng đƣợc mô hình tƣơng quan dự báo năng suất rừng Keo lai và thể

hiện dƣới dạng bản đồ cấp năng suất.

4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI

4.1. Đóng góp về khoa học:

Góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học cho dự báo năng suất rừng nhằm phát

triển bền vững diện tích rừng trồng Keo lai trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế.

Góp phần ứng dụng khoa học sản lƣợng rừng với công nghệ GIS vào việc

thể hiện cấp năng suất rừng dƣới dạng các bản đồ số hóa.

Bƣớc đầu sử dụng biến giả (biến Dummy) cho các nhân tố định tính trong

tƣơng quan hồi qui đa biến để dự báo năng suất rừng trồng.

4.2. Đóng góp về thực tiễn:

Xây dựng và thể hiện năng suất rừng Keo lai dƣới dạng bản đồ số tạo điều

kiện thuận lợi cho công tác quản lý, định hƣớng phát triển bền vững rừng trồng Keo

lai trên địa bàn nghiên cứu, cũng nhƣ cho ngƣời dân khi sử dụng.

5. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU:

5.1. Giới hạn của một số khái niệm trong đề tài:

- Trồng rừng thâm canh là phƣơng thức trồng rừng, trong đó có các hoạt

động nhƣ làm đất bằng cày toàn diện hoặc đào hố bằng cơ giới (máy xúc), có sự

chăm sóc và bón phân từ 1 đến 3 năm đầu theo qui trình hƣớng dẫn.

- Trồng rừng quảng canh là phƣơng thức trồng rừng, trong đó đất chỉ đƣợc

đào hố cục bộ, không chăm sóc và bón phân trong các năm đầu hoặc có nhƣng

không đủ (chỉ 1 lần) và không đúng theo qui trình hƣớng dẫn.

6

- Sản lƣợng của lô rừng là sản lƣợng gỗ thƣơng phẩm, bao gồm khối lƣợng

gỗ gia dụng (gỗ xẻ) và khối lƣợng gỗ làm nguyên liệu (dăm gỗ), đƣợc tính bằng đơn

vị tấn. Sản lƣợng rừng đƣợc tính là tổng khối lƣợng gỗ đã bóc vỏ. Năng suất rừng

(tấn/ha) đƣợc tính bằng tổng sản lƣợng chia cho diện tích lô rừng khai thác.

5.2. Giới hạn về đối tƣợng nghiên cứu:

Đối tƣợng nghiên cứu là những lâm phần Keo lai không phân biệt theo các

xuất xứ/dòng, đƣợc trồng thuần loài, đều tuổi, bằng cây con có bầu theo phƣơng

pháp giâm hom, rừng chƣa qua tỉa thƣa và đƣợc tiến hành khai thác tại tuổi 6.

5.3. Giới hạn về không gian và thời gian nghiên cứu:

Nghiên cứu đƣợc tiến hành trên các địa bàn có diện tích rừng trồng Keo lai

lớn và đã có khai thác nhiều. Do đó, các huyện Quảng Điền, Phú Vang và thành phố

Huế (tỉnh Thừa Thiên Huế) do diện tích rừng Keo lai ít và chƣa tiến hành khai thác

nên không điều tra trong nghiên cứu này.

Số liệu nghiên cứu đƣợc điều tra, thu thập tại 327 lô rừng Keo lai đƣợc khai

thác vào các năm 2010, 2011 và 2012, thuộc địa phận hành chính của 38 xã của 6

huyện/thị xã, cụ thể nhƣ bảng 1 và hình 1 nhƣ sau:

Bảng 1: Tổng hợp thông tin về các lô rừng điều tra

Huyện/thị xã Các xã điều tra Số lô

A Lƣới A Roàng, Hồng Kim, Hồng Thƣợng, Hồng Trung, Phú Vinh 44

Hƣơng Thủy Dƣơng Hòa, Phú Sơn, Thủy Bằng, Thủy Dƣơng, Thủy Phù 49

Hƣơng Trà Bình Điền, Bình Thành, Hồng Tiến, Hƣơng Hồ, Hƣơng Thọ,

Hƣơng Bình, Hƣơng Vân

87

Nam Đông Hƣơng Lộc, Hƣơng Hữu, Hƣơng Sơn, Hƣơng Phú, Thƣợng

Lộ, Thƣợng Nhật, Thƣợng Quảng

45

Phong Điền Phong Mỹ, Phong Sơn, Phong Xuân, Phong Thu 29

Phú Lộc Lộc An, Lộc Bổn, Lộc Điền, Lộc Hòa, Lộc Sơn, Lộc Thủy,

Lộc Tiến, Lộc Trì, Phú Lộc, Xuân Lộc

73

TỔNG 38 xã 327

7

Hình 1: Mạng lƣới các điểm điều tra, thu thập số liệu (theo tọa độ GPS)

8

CHƢƠNG 1:

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. PHƢƠNG PHÁP DỰ ĐOÁN SẢN LƢỢNG RỪNG TRÊN THẾ GIỚI

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu phân loại lập địa rừng cũng nhƣ phân

cấp năng suất khác nhau. Do điều kiện địa lý tự nhiên, cƣờng độ kinh doanh rừng,

trình độ khoa học, kỹ thuật lâm sinh,...khác nhau nên các hệ thống phân loại cũng

khác nhau. Có 2 phƣơng pháp dự đoán chính: Phƣơng pháp trực tiếp dựa vào lƣợng

tăng trƣởng thực tế của cây rừng đƣợc sử dụng để xác định năng suất rừng. Trong

khi đó, phƣơng pháp gián tiếp sử dụng việc đánh giá, tính toán thông qua các nhân

tố khác nhƣ thổ nhƣỡng, địa hình, thảm thực vật, điều kiện lập địa, hoặc sự kết hợp

của các nhân tố này để xác định chất lƣợng lập địa và năng suất rừng [72].

1.1.1. Các nghiên cứu về phân chia lập địa và chỉ số lập địa

Dựa vào nhân tố thực bì, G.F. Môrôzôp (1904) đã xây dựng nên học thuyết

lâm hình, trong đó đã xác nhận kết cấu, tổ thành, sức sản xuất và các đặc điểm khác

của đất quyết định điều kiện lập địa. Cajianker (1926) đã dựa vào thực vật tầng dƣới

để phân chia lập địa, ông cho rằng cây bụi, cỏ, địa y, quyết... là vật chỉ thị tốt để

phân loại. Đặc điểm cơ bản của một số cây thấp là nhạy cảm (mẫn cảm) hơn đối với

điều kiện nơi mọc so với loài cây cao tầng ở trên cho nên có tính chỉ thị tốt hơn.

Nhƣng ở những vùng đã bị can thiệp, đặc biệt ở nơi bị can thiệp nhiều thì dùng cây

chỉ thị để xác định sẽ rất khó chính xác, thậm chí là không thể đƣợc (dẫn theo [50]).

Tuy nhiên việc dựa vào thực bì hay thực vật dƣới tán để đánh giá lập địa

thƣờng cho kết quả không chính xác, do chúng hay bị cháy, bị động vật ăn, ít ảnh

hƣởng đến sinh trƣởng của cây. Do đó, phƣơng pháp dựa vào thực vật để đánh giá

lập địa phổ biến nhất là dựa vào chiều cao cây ở tuổi xác định [22].

Khác với Liên Xô, tại Trung Quốc các tác giả đã sử dụng chỉ số lập địa trong

quá trình phân loại lập địa. Theo phƣơng pháp này, các tác giả nhận định rằng loài

cây ở độ cao ƣu thế của một tuổi chuẩn có quan hệ với sức sản xuất lập địa là mật

thiết hơn so với các chỉ tiêu khác của một loài nào đó, đồng thời cũng chịu ảnh

9

hƣởng của mật độ lâm phần và tổ thành loài cây là nhỏ nhất. Chỉ số lập địa sau đó

đã đƣợc Mỹ, Anh và Nhật Bản ứng dụng vào những năm 70 (dẫn theo [50]).

Chỉ số lập địa (Site Index) hay còn gọi cấp đất là phƣơng pháp phổ biến nhất

và đƣợc chấp nhận rộng rãi để thể hiện chất lƣợng lập địa của rừng [72];[90]. Nó

dựa trên chiều cao của cây ƣu thế hoặc đồng ƣu thế ở một độ tuổi nhất định. Đƣờng

cong cấp đất đã đƣợc xây dựng để dự đoán tiềm năng tăng trƣởng của các cây nhỏ

hơn 50 năm tuổi. Các đƣờng cong chuyển đổi các giá trị SI của loài này sang loài

khác cũng đã đƣợc thiết lập [76].

Về lý thuyết, chỉ số lập địa có thể đƣợc đánh giá trực tiếp thông qua phân

tích các yếu tố ảnh hƣởng đến năng suất của rừng nhƣ dinh dƣỡng đất, độ ẩm, chế

độ nhiệt, ánh sáng, địa hình,… tuy nhiên việc xác định ngay các nhân tố này ngoài

thực địa là khó khăn. Do đó, lập địa thƣờng đƣợc đánh giá gián tiếp. Cơ sở để đánh

giá chất lƣợng lập địa là đất. Nhân tố này thƣờng ổn định và có thể kiểm soát đƣợc

nó ảnh hƣởng đến năng suất lâm phần. Đất đƣợc coi là yếu tố quan trọng ảnh hƣởng

đến năng suất rừng, bao gồm các yếu tố có tính ổn định lâu dài nhƣ độ dày, kết cấu,

mức độ thẩm thấu, đá mẹ,… và những nhân tố dễ thay đổi nhƣ hàm lƣợng mùn,

hàm lƣợng Nitơ, cấu trúc của lớp đất mặt… vì thế lập địa cũng không thể nào đánh

giá hoàn toàn thông qua đất đƣợc [22]. Một số nhà lâm nghiệp cho rằng có thể dựa

vào thực vật chỉ thị để đánh giá lập địa [88]. Điều đó có nghĩa là giữa thực vật và

lập địa có mối quan hệ qua lại, có thể thông qua mối quan hệ đó để đánh giá lập địa,

đánh giá năng suất lâm phần [22].

Chỉ số lập địa còn có thể đƣợc phân loại theo yếu tố hoàn cảnh môi trƣờng.

Dựa vào nhân tố hoàn cảnh, các nhà nghiên cứu lấy chỉ số lập địa là hàm số của một

loạt các nhân tố lập địa làm biến số và xây dựng phƣơng trình hồi qui đa nhân tố,

lấy cơ chế dự báo chỉ thị để phân loại lập địa. Những nhân tố này chủ yếu là các

nhân tố môi trƣờng vật lý, nó là căn cứ thông tin cần thiết về tính chất lập địa.

Những nhân tố môi trƣờng này tƣơng đối ổn định và có thể căn cứ vào tính chất của

chúng để phân chia các loại hình lập địa. Khí hậu và sinh trƣởng cây rừng có quan

10

hệ mật thiết, là căn cứ để chia ra các vùng lập địa, đai lập địa hoặc khu lập địa, là

đơn vị phân chia trong hệ thống phân loại lập địa. Sự khác nhau về tiểu khí hậu là

do địa hình và đất khác nhau chi phối (dẫn theo [50]).

Trong điều kiện vùng núi, khí hậu và đất có thể thông qua địa hình để phản

ảnh, cho nên địa hình là một trong những căn cứ để phân loại lập địa. Smalle (1979)

đã căn cứ vào địa mạo để phân loại lập địa ở vùng cao nguyên Comberland của Mỹ.

Tuy nhiên, mỗi đơn nguyên còn phải mô tả độ phì đất, cây chỉ thị và chỉ số lập địa

của một số loài cây chủ yếu. Vì thế, dùng địa hình để phân chia loại hình lập địa so

với phƣơng pháp trực tiếp dựa vào khí hậu và đất thì độ chính xác thấp hơn, đặc biệt

là loài liên quan với đất và khí hậu, thậm chí còn sai lầm. Một số tác giả khác cho

rằng, dùng địa hình làm căn cứ phân loại lập địa thì có lúc không rõ nguyên nhân,

bản chất của sự hình thành loại hình lập địa không có lợi cho việc xác định biện

pháp kinh doanh rừng (dẫn theo [50]).

Trong điều kiện khí hậu tƣơng đối đồng đều thì đất là nhân tố ảnh hƣởng trực

tiếp và quyết định đối với sức sản xuất của rừng và thông thƣờng đất là căn cứ quan

trọng nhất để phân loại lập địa. Sau chiến tranh ở Nhật Bản đã áp dụng hệ thống

phân loại đất rừng kết hợp với sự phân chia sinh học và độ phì đất, khí hậu có thể

dự báo sức sản xuất của các loài cây. Các tác giả đã dùng phƣơng pháp nghiên cứu

mối quan hệ giữa đất và lập địa, đến nay đã phát triển rộng ra nhiều nƣớc. Một số

tác giả đã kết hợp nhân tố môi trƣờng với nhân tố thực bì. Thông qua quan hệ giữa

nhân tố lập địa và chỉ số lập địa để xây dựng phƣơng trình hồi qui đa nhân tố. Đánh

giá chất lƣợng lập địa và phân loại lập địa đã đƣợc ứng dụng nhiều trong những

vùng rừng thƣa, ít cây và vùng rừng trồng trên diện tích lớn (dẫn theo [50]).

Việc dự đoán các chỉ số thực địa (SI) có thể dựa vào các mô hình hệ số sinh

trƣởng. Chẳng hạn nhƣ với loài thông trắng (Pinus strobus L.) hay thông đỏ (Pinus

resinosa Ait.) là những loài có sinh trƣởng nhịp điệu hằng năm về vòng cành.

Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc sử dụng khi cây rừng còn non, không thể sử dụng

phƣơng pháp đƣờng cong truyền thống. Beck (1971) đã xây dựng mô hình chỉ số

11

sinh trƣởng để dự đoán SI cho loài thông trắng bằng cách sử dụng chiều dài các

vòng cành trong giai đoạn rừng non [68].

Tuy nhiên, qui mô ứng dụng rộng rãi vẫn là con đƣờng đa nhân tố, nghĩa là

thông qua khí hậu, địa hình, đất đai và thực bì để chia ra các loại hình lập địa. Theo

cách này có thể chia ra con đƣờng nhân tố, cảnh quan. Con đƣờng nhân tố trƣớc đây

ở Ucren (1925) và Đức đã dùng để phân loại lập địa. Còn nhân tố cảnh quan thì ở

Canađa đã dùng để phân loại lập địa (dẫn theo [50]).

Trƣờng phái Ucren (Pogrepnhiak là đại diện) với tổ thành cơ bản phân loại

rừng phải dựa trên cơ sở lập địa, mà các loại thực vật là cây chỉ thị tốt nhất. Trong

lập địa quan trọng nhất là ánh sáng, nhiệt độ, nƣớc, dinh dƣỡng khoáng, nhƣng

trong cùng điều kiện khí hậu thì nhân tố nƣớc và chất dinh dƣỡng của đất là cơ bản

nhất, địa hình là nhân tố quan trọng, nhƣng chúng là hình thức tồn tại không gian

của điều kiện sinh thái, không phải là bản thân điều kiện sinh thái (dẫn theo [50]).

Một trƣờng phái khác do Krauss đề ra năm 1926, sau nhiều năm đã đƣợc

dùng ở Đức và Áo với đặc điểm là dựa vào thực bì và môi trƣờng vật lý khí hậu với

yêu cầu lâm nghiệp để phân loại lập địa. Đây là 1 hệ thống phân loại gồm nhiều

nhân tố: Địa lý, địa chất, khí hậu, thổ nhƣỡng, địa lý thực vật, loại thực vật...Trƣớc

hết dựa vào thực bì rừng tự nhiên để phân ra các vùng sinh thái, khu sinh trƣởng,

sau đó mỗi vùng lại chia ra các á vùng, trong á vùng lại có các đơn vị phân loại và

vẽ lên bản đồ lập địa và đánh giá tình hình sinh trƣởng, sức sản xuất và đánh giá

kinh doanh rừng (dẫn theo [50]).

Hills (1952) đã sáng lập 1 hệ thống phân loại địa lý và đƣa ra 1 thuật ngữ

mới gọi là Tổng sinh cảnh và chia làm 4 lớp : Vùng lập địa- Kiểu đất (đá mẹ quyết

định)- Kiểu lập địa địa lý tự nhiên- Kiểu điều kiện lập địa. Ba lớp đầu tiên kết hợp

với nhau hình thành kết cấu đặc trƣng ổn định, lớp sau cùng là trạng thái tạm thời

thực tế mà thực bì biểu thị [86].

Barnes (1982) đã dựa vào hệ thống phân loại lập địa đã áp dụng tại Mỹ và

tiếp thu kinh nghiệm phân loại về loại hình sinh cảnh của nƣớc này và phƣơng pháp

12

phân loại lập địa sinh cảnh của Canađa để phát triển thành phân loại lập địa sinh

thái. Căn cứ vào mối quan hệ tƣơng hỗ giữa điều kiện địa lý tự nhiên, thổ nhƣỡng,

đất đai và thực bì để phân loại lập địa sinh thái. Trong đó chủ yếu nhấn mạnh ảnh

hƣởng và mối quan hệ giữa chúng với nhau, ảnh hƣởng đối với thực vật rừng [67].

1.1.2. Các nghiên cứu về chỉ số năng suất rừng

Chỉ số năng suất (PI = Productivity Index) là năng suất tổng thể của cây tính

theo tỷ số với sinh trƣởng của rễ nên mô tả sự sinh trƣởng của cây [85]. Chỉ số này

dựa trên đƣờng cong liên tục mô tả sự phù hợp của đất cho sự phát triển của rễ. các

đƣờng cong này đã đƣợc xây dựng cho các thuộc tính của đất nhƣ pH, độ thông khí,

độ ẩm đất,…

Mô hình PI đầu tiên đƣợc giới thiệu bởi Neill (1979) là cho khoa học cây

trồng. Trong đó, 5 thuộc tính của đất đƣợc xác định là có ảnh hƣởng đến sự phát

triển của rễ cây và do đó ảnh hƣởng đến sinh khối trên mặt đất của các loại cây

trồng hàng năm [96]. Các thuộc tính đất bao gồm: Khả năng tích trữ nƣớc sẵn có

tiềm năng, độ thông khí, Hàm lƣợng chất xơ, độ pH, và độ trao đổi ion [92]. Gale

(1987) đề xuất rằng hàm lƣợng Nitơ, Photpho có sẵn của thực vật và có thể là các

chất dinh dƣỡng khác sẽ là một bổ sung phù hợp cho mô hình khi đƣợc sử dụng cho

các điều kiện lập địa rừng [81]. Tuy nhiên, các mô hình PI ban đầu đƣợc miêu tả có

thể không giải thích các biến cho năng suất của các loài cây có rễ ăn sâu [112].

Kiniry và các cộng sự đã đề xuất một mô hình mô tả sự liên quan giữa 5 thuộc tính

của đất đến các yếu tố tăng trƣởng khác nhƣ sơ đồ 1.1.

Giá trị của PI nằm trong khoảng từ 0 đến 1, trong đó nếu giá trị PI bằng 1 là

tốt nhất. Các giá trị khác nhỏ hơn 1 thể hiện phần trăm của khả năng sinh trƣởng lớn

nhất của rễ có thể đạt đƣợc. Phƣơng trình ban đầu do Neill đề xuất đã sử dụng tích

của khả năng có thể của 5 thuộc tính đất, với một trọng số cũng biến động trong

khoảng từ 0 đến 1 và dựa trên tỷ lệ của rễ ở các độ sâu nhất định. Giá trị này sau đó

đƣợc tổng cộng theo từng 10cm độ dày tầng đất theo chiều sâu của rễ [96].

13

Sơ đồ 1.1: Các nhân tố ảnh hưởng đến sản lượng tiềm năng của cây

(Nguồn: Kiniry et al., 1983[92])

Pierce et al. (1983) đã đơn giản hóa bằng cách loại trừ bớt 2 nhân tố là mức

độ thoáng khí và độ trao đổi ion [99]. Gale và Grigal (1987) đã cải tiến công thức

ban đầu bằng cách loại trừ nhân tố mức độ trao đổi Ion nhƣng lại thêm 2 nhân tố là

mức độ của địa hình (độ dốc (%)) và nhân tố khí hậu [79]. Gale et al. (1991) đã sử

dụng số trung bình hình học thay cho nhân bình thƣờng của các giá trị của thuộc

tính đất nhằm có đƣợc giá trị bằng với trọng số của các nhân tố [80]. Gale và Grigal

(1987) đã xây dựng các đƣờng cong thể hiện cho sự phân bố rễ theo chiều dọc cho

các loài. Phƣơng trình sử dụng cho việc xây dựng các đƣờng cong đơn giản là minh

hoạ cho sự giảm của tỷ lệ rễ theo sự tăng lên về chiều sâu của đất [79]. Torbert et al.

(1994) đã sử dụng mô hình PI cho loài thông trắng. Họ đã xây dựng các đƣờng cong

với các mức độ của Photpho, Mangan, độ dốc và pH. Họ cũng sử dụng nhân tố

trọng số và công thức nhƣ của Gale. Sau nhiều lần kiểm tra khác nhau, kết quả cuối

cùng của mô hình chỉ cần sử dụng các nhân tố pH, độ trao đổi ion, và Photpho cùng

với nhân tố trọng số thể hiện cho độ sâu tầng đất [111].

Sản lƣợng

Khí hậu

Tiềm năng di

truyền của cây Sinh trƣởng

của rễ cây

Quản lý

Môi trƣờng đất

Khả năng tích trữ nƣớc sẵn

có tiềm năng (PAWC)

Độ thoáng khí

(Aeration)

pH

Hàm lƣợng chất xơ

(Bulk density)

Độ trao đổi ion

(Electrical conductivity)

14

1.1.3. Phƣơng pháp lập biểu sản lƣợng

Để thuận tiện cho việc dự đoán sản lƣợng rừng cho các loài cây, các biểu sản

lƣợng đã đƣợc lập cho các loài cây trồng, các loại rừng phổ biến trên thế giới.

Những công trình xây dựng biểu sản lƣợng đầu tiên ở Trung Âu nhƣ của

Hartig (1805), Cotta (1821), Schumacher (1823), Fies (1866), Meyer và Stevenson

(1944), Colle (1960), Alder (1980), FAO (1986),… (dẫn theo [12]).

Năm 1992, Alder đã nghiên cứu một số phƣơng pháp đơn giản dựa vào sinh

trƣởng cây bình quân và tỷ lệ chết để ƣớc lƣợng đƣờng kính nhỏ nhất khai thác cho

sản lƣợng tối ƣu, cũng nhƣ có thể dự đoán mức độ bền vững trong khai thác sau

nhiều chu kỳ [62]. Năm 1994, Vanclay đã nghiên cứu và xây dựng nhiều loại mô

hình sinh trƣởng và sản lƣợng khác nhau nhƣ biểu sinh trƣởng và sản lƣợng của lâm

phần, biểu sản lƣợng theo các cỡ kính, mô hình không gian cây cá lẻ,…[115].

Muetzelfeldt và Young (1996) đã xây dựng mô hình sản lƣợng bền vững cho rừng

nhiệt đới, gọi tắt là SYMFOR (Sustainable Yield Modeling for tropical Forests)

[94]. Mô hình sinh trƣởng và sản lƣợng thƣờng đi từ các mô hình toán học đơn giản

dựa vào đƣờng kính, chiều cao và tuổi cây, cho đến các mô hình phức tạp phải sử

dụng đến khoảng cách giữa các cây, điều kiện lập địa cũng nhƣ không gian dinh

dƣỡng để mô tả sự cạnh tranh của các cây về dinh dƣỡng, ánh sáng và nƣớc. Nghiên

cứu đã tổng kết lại một số mô hình sinh trƣởng và sản lƣợng quan trọng, đặc biệt là

mô hình sản lƣợng bền vững cho rừng nhiệt đới (SYMFOR) và đã sử dụng mô hình

này kết hợp mô hình sinh trƣởng và sản lƣợng với công nghệ GIS và mô hình về

môi trƣờng [98]. Năm 2002, Alder đã xây dựng các chƣơng trình phần mềm trong

điều tra thăm dò rừng, điều tra và kiểm kê rừng tổng hợp, ô mẫu cố định và nghiên

cứu thể tích cây cho việc quản lý bền vững rừng tự nhiên ở Uganda. Nghiên cứu đã

lập đƣợc 4.449 ô tiêu chuẩn 500m2

trên diện tích hơn 32.000 ha. Đã tạo ra đƣợc một

cơ sở dữ liệu và viết trên phần mềm Arcview, chƣơng trình đã xây dựng mô hình

sinh trƣởng, bảng tra cây đứng linh hoạt cho từng nhóm loài cây đồng thời tối thiểu

hóa các sai số theo các nhân tố [63].

15

Như vậy trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về lập biểu sinh trưởng và

sản lượng, trong đó có nhiều nghiên cứu về rừng nhiệt đới, nhưng lại thiếu vắng

các nghiên cứu về các rừng thuần loài đều tuổi, đặc biệt là các một số loài cây

sinh trưởng nhanh đang được trồng ở khu vực Châu Á.

1.1.4. Các nghiên cứu về sinh khối rừng

Bên cạnh việc dự đoán năng suất, phân chia cấp đất, lập các biểu sản lƣợng

thì các công trình nghiên cứu về sinh khối rừng cũng đã đƣợc tiến hành. Có nhiều

phƣơng pháp để xác định sinh khối tầng cây gỗ. Các phƣơng pháp có thể tiến hành

đo đếm trực tiếp tại lâm phần, sử dụng tỷ trọng gỗ để quy đổi ra sinh khối; cân tƣơi

ngay tại rừng để lấy sinh khối tƣơi, sau đó lấy mẫu đem về sấy ở phòng thí nghiệm

và quy đổi ra sinh khối khô toàn lâm phần; sử dụng các loại biểu thể tích, biểu sinh

khối đã đƣợc lập sẵn cho từng loài,... Một số công trình nghiên cứu về sinh khối

nhƣ: Riley (1944) [104], Steemann (1954) [107], Fleming (1957) [78] đã tổng kết

quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng trong các công trình nghiên cứu

của mình. Đến năm 1964, Lieth đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ

năng suất [93]. Đồng thời với sự ra đời của chƣơng trình sinh học quốc tế

(International Biology Program) (1966) và chƣơng trình con ngƣời và sinh quyển

―Man and Biosphere‖ (1973) đã tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối.

Những nghiên cứu trong giai đoạn này tập trung vào các đối tƣợng đồng cỏ, savan,

rừng rụng lá, rừng mƣa thƣờng xanh (dẫn theo [12]). Công trình nghiên cứu của

Cannell (1981) đã công bố ―Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng trên thế giới‖ trong

đó tập hợp 600 công trình nghiên cứu đã đƣợc xuất bản về sinh khối thân, cành, lá

và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nƣớc trên

thế giới [71]. Dajoz (1971) đã tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái

nhƣ sinh khối của Mía ở châu Phi; Rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi; Savana cỏ

Mỹ (Penisetum purpureum) ở châu Phi; đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức); đồng cỏ

tự nhiên Deschampia và Trifolium ở vùng ôn đới; Savana cỏ cao Andrôpgon (cỏ

Ghine); Rừng thứ sinh 40 - 50 tuổi ở Ghana (dẫn theo [54]).