1

Lời cảm ơn
Phần Mở đầu
Chơng 1
Lợc sử nghiên cứu
1.1. Thế giới

Mục lục

1.1.1.Nghiên cứu sinh trởng cá thể và lâm phần.
1.1.2.Xây dựng mô hình dự đoán sản lợng.
1.1.3.Nghiên cứu sinh khối cá thể và lâm phần.
1.2.

Việt Nam

1.2.1.Nghiên cứu sinh trởng cá thể và lâm phần.
1.2.2.Xây dựng mô hình dự đoán sản lợng và lập biểu quá trình sinh trởng.
1.2.3.Nghiên cứu sinh khối cá thể và lâm phần.
1.3. Thảo luận
Chơng 2
Mục tiêu, đối tợng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu

2.1.1.Về lý luận
2.1.2.Về thực tiễn
2.2.

Đối tợng nghiên cứu

2.2.1.Một số đặc điểm của Thông 3 lá
2.2.2.Việc trồng rừng Thông 3 lá ở Gia Lai
2.2.3.Địa điểm và đặc điểm khu vực nghiên cứu.
2.3. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Chơng 3
nội dung và phơng pháp nghiên cứu
3.1. Nội dung nghiên cứu

3.1.1.Kiểm nghiệm các biểu đà lập cho rừng Thông 3 lá Lâm Đồng
3.1.2.Xác lập một số mô hình dự đoán sản lợng
3.1.3.Xác lập quan hệ giữa các hệ số tỉa tha với cờng độ tỉa tha.
3.1.4.Mô hình lý thuyết xác định sinh khối tơi thân cây và lâm phần.
3.1.5.ứng dụng của kết quả nghiên cứu
3.2.

Phơng pháp nghiên cứu

3
4
6
6
6

6
7
12
14

14
15

18
19
21
21
21

21
21
21

21
22
23
24
25
25
25

25
25
26
26
26
27

3.2.1.Quan điểm và phơng pháp luận
3.2.2.Phơng pháp thu thập tài liệu.
3.2.3.Phơng pháp kiểm nghiệm các biểu đà lập cho Thông 3 lá Lâm Đồng.
3.2.4.Phơng pháp xây dựng một số mô hình sản lợng
3.2.5.Phơng pháp nghiên cứu sinh khối

3.2.6.Phơng pháp tính toán xử lý sè liƯu néi nghiƯp

27
28
30
32
36
36

4.1.1.KiĨm nghiƯm biĨu thĨ tÝch Th«ng 3 lá Lâm Đồng.
4.1.2.Xác lập phơng trình thể tích thân cây.
4.1.3.Kiểm nghiệm biểu quá trình sinh trởng.

37
38
41

Chơng 4
37
kết quả nghiên cứu và thảo luận
37
4.1. Kiểm nghiệm biểu thể tích và biểu quá trình sinh trởng Thông 3 lá Lâm
đồng.
37

4.2.

Xây dựng một số mô hình sản lợng.

4.2.1.Xác định chiều cao bình quân và hình cao lâm phần.

4.2.2.Mô hình mật độ tối u.
4.2.3.Mô hình trữ lợng
4.2.4.Mô hình tổng tiết diện ngang.
4.2.5.Xác định đờng kính bình quân
4.2.6.Cơ sở lựa chọn phơng pháp xác định M, G, dg.

47

47
48
49
50
51
51


2

4.2.7.Mô hình chiều cao bình quân
4.3.

xác định hệ số tỉa tha và cờng độ tỉa tha

4.3.1.Xác định hệ số tỉa tha theo thể tích
4.3.2.Xác định hệ số tỉa tha theo tiết diện ngang
4.3.3.Xác định hệ số tỉa tha theo chiều cao
4.3.4.Mô hình xác định cờng độ tỉa tha theo trữ lợng và theo tiết diện.

53
53


53
55
56
57

4.4.

Mô hình lý thuyết xác định Sinh khối tơi thân cây và lâm phần.

60

4.5.

ứng dụng kết quả nghiên cứu

65

4.4.1.Quan hệ giữa sinh khối tơi thân cây có vỏ với các chỉ tiêu biểu thị kích thớc và thể
tích của cây.
61
4.4.2.Quan hệ giữa sinh khối tơi thân cây không vỏ với thể tích thân cây không vỏ và
sinh khối tơi thân cây có vỏ.
62
4.4.3.Mô hình sinh khối cá thể.
63
4.4.4.Mô hình sinh khối lâm phần.
64
4.5.1.Lập biểu tra một số chỉ tiêu sản lợng và biện pháp tác động cho lâm phần Thông 3
lá.

65
4.5.2.Lập biểu thể tích cây đứng tạm thời cho Thông 3 lá vùng Gia Lai.
67
4.5.3.Lập biểu tra sinh khối tơi thân cây tạm thời cho Thông 3 lá vùng Gia Lai.
68

Chơng 5
Kết luận - tồn tại và đề nghị
5.1. Kết luận
5.2. Tồn tại và đề nghị.
Tài liƯu tham kh¶o

76
76
76
77
79


3

Lời cảm ơn

Để hoàn thành chơng trình đào tạo Cao học lâm nghiệp khóa học 1999 - 2002,
đợc sự nhất trí của Trờng Đại học Lâm nghiệp, tôi tiến hành triển khai và thực hiện đề
tài tốt nghiệp:
Xác lập một số mô hình sản lợng cho rừng trồng Thông 3 lá (Pinus kesiya
Royle ex Gordon) tại tỉnh Gia Lai
Dới sự híng dÉn khoa häc cđa Gi¸o s - TiÕn sü Vũ tiến hinh, sau hơn 6
tháng thực thi, đến nay bản luận văn đà hoàn thành.

Cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến các Thầy, Cô giáo đÃ
tham gia giảng dạy trong 3 năm qua, đặc biệt là GS
- TS Vũ Tiến Hinh trong thời
gian hớng dẫn thực hiện luận văn tốt nghiệp, đà dành nhiều thời gian chỉ bảo cho tôi về
kiến thức chuyên môn.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của LÃnh đạo, Thầy, Cô giáo,
các đồng nghiệp của Trờng Đại học Lâm nghiệp, Khoa sau đại học - Trờng Đại học
Lâm nghiệp, Trờng Đại học Tây Nguyên, Khoa Nông Lâm nghiệp, Phòng Đào tạo - Trờng Đại học Tây Nguyên, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Gia Lai, Phòng Kỹ
thuật Lâm nghiệp - Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Gia Lai, Lâm trờng An
Khê, Ban quản lý rừng phòng hộ Bắc An Khê, Ban quản lý rừng phòng hộ Mang Yang,
Ban quản lý rừng phòng hộ Hà Ra, Lâm trờng Mang Yang 2, Công ty cổ phần sản xuất
kinh doanh lâm sản Gia Lai đà tạo mọi điều kiện về vật chất và tinh thần giúp đỡ tôi
trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn các đơn vị, cá nhân đà hết lòng quan tâm
đến sự nghiệp đào tạo cán bộ khoa học Lâm nghiệp cho cơ sở.
Gia Lai, ngày 20 tháng 10 năm 2002

Trần văn Linh
Phần Mở đầu
Thông 3 lá (Pinus kesiya Royle ex Gordon) thuộc họ Pinaceae, bộ Coniferales là

loài cây gỗ lín, thêng xanh, cã thĨ cao tíi 40m.
ë ViƯt Nam, Thông 3 lá phân bố tập trung nhất ở Lâm Đồng, Kon Tum và mọc
tự nhiên nhiều tại một số địa phơng ở phía Bắc nh Hà Giang, Tuyên Quang, Yên Bái,
Lào Cai, Lai Châu. Thông 3 lá thờng mọc thuần loài hoặc hổn giao với một số cây lá
rộng khác nhng không đáng kể tạo thành loại rừng tha l¸ kim.


4


Thông 3 lá là loài sinh trởng tơng đối nhanh, a sáng, có biên độ sinh thái rộng
đối với nhiệt độ, ẩm độ và đất, thích hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa vùng
núi cao.
Rừng Thông 3 lá là một nguồn cung cấp nguyên liệu có giá trị. Gỗ Thông 3 lá có
phẩm chất tốt. Giác dầy màu nâu vàng, lõi xẫm hơn. Gỗ thờng dùng để xây dựng, đóng
đồ mộc trong gia đình, xẻ ván, làm diêm, bột giấy, làm cột điện, làm nhà, làm hàng
xuất khẩu. Nhựa có chất lợng tốt, nhng ít hơn Thông 2 lá. Cô lô phan và tinh dầu chế
biến từ nhựa thông đợc sử dụng cho nhiều ngành công nghiệp trong nớc và xuất khẩu.
Không những thế, rừng Thông 3 lá còn có ý nghĩa trong việc bảo vệ môi trờng, bảo vệ
đất và có giá trị về văn hóa - xà hội.
Rừng Thông 3 lá chiếm một tỷ trọng lín trong tỉng diƯn tÝch rõng trång cđa tØnh
Gia Lai. Qua số liệu kiểm kê rừng theo Chỉ thị 286/TTg cđa Thđ tíng ChÝnh phđ, th×
trong tỉng diƯn tÝch 14.300 ha rõng trång cđa tØnh ®· cã 4.497 ha rõng Thông 3 lá. Đến
nay, toàn tỉnh có 6.186 ha rừng thông 3 lá với mục đích chủ yếu kinh doanh gỗ lớn kết
hợp tận dụng khai thác nhựa. Nhiều vùng trồng cho mục tiêu phòng hộ. Hiện nay,
Chính phủ đang có kế hoạch xây dựng nhà máy giấy Kon Tum, các đơn vị trên địa bàn
tỉnh Kon Tum và Gia Lai đang tập trung trồng Thông 3 lá để cung ứng nguyên liệu.
Mặc dù Thông 3 lá đợc trồng rộng r·i víi diƯn tÝch lín nh vËy, nhng cho ®Õn
nay, những công trình nghiên cứu về loài cây này thật sự không nhiều, ngoài nghiên
cứu của Giáo s - Tiến sĩ Nguyễn Ngọc Lung. Đây là công trình đầu tiên nghiên cứu một
cách có hệ thống các quy luật sinh trởng, năng suất, sản lợng cho Thông 3 lá ở Tây
Nguyên. Tuy vậy, nghiên cứu chủ yếu đợc thực hiện trên địa bàn tỉnh Lâm Đồng. Tại
Gia Lai, Thông 3 lá là một trong những cây trồng chính hiện nay cả cho mục tiêu sản
xuất và phòng hộ. Nhiều chủ doanh nghiệp muốn bỏ vốn để trồng rừng sản xuất, nhng
thiếu các thông tin cụ thể về tăng trởng, sản lợng để hạch toán bớc đầu trớc khi lên kế
hoạch đầu t. Các diện tích rừng Thông 3 lá hiện có cũng thiếu các thông tin để điều
khiển cả quá trình từ gây trồng đến nuôi dỡng, khai thác. Các cơ quan quản lý nhà nớc
thiếu cơ sở khoa học để xây dựng quy trình nuôi dỡng, khai thác cho đối tợng rừng
này. Do vậy, việc nghiên cứu làm cơ sở dự đoán sản lợng và xác định hệ thống biện
pháp kinh doanh hợp lý cho rừng trồng Thông 3 lá ở Gia Lai là rất cần thiết.

Để đáp ứng phần nào yêu cầu của thực tiễn sản xuất, đợc phép của Trờng Đại
học Lâm nghiệp, chúng tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp Xác lập một số mô hình sản lợng cho rừng trồng Thông 3 lá (Pinus keysia Royle ex Gordon) t¹i tØnh Gia Lai ”


5

Đề tài đợc thực hiện với mong muốn là xác lập một số mô hình sản lợng, trên cơ
sở đó, lập các biểu tra một số chỉ tiêu sản lợng cần thiết cũng nh đề xuất các biện pháp
kỹ thuật cho các lâm phần Thông 3 lá trồng trên địa bàn tỉnh Gia Lai.
Tuy nhiên, do thời gian và điều kiện kinh phí hạn hẹp nên không thể tránh khỏi
những tồn tại nhất định. Vì vậy, tác giả mong muốn có sự đóng góp, bổ sung ý kiến của
các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học, cơ sở sản xuất và các đồng nghiệp để công trình
ngày càng hoàn thiện h¬n.


6

Chơng 1
Lợc sử nghiên cứu

Từ những năm đầu của thế kỷ XX, đà xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu về
cấu trúc, sinh trởng và sản lợng rừng. Nhiều vấn đề trớc đây thuộc phạm trù nghiên cứu
định tính, mô tả thì nay đà trở thành khoa học định lợng chính xác. Định hớng nghiên
cứu cấu trúc, sinh trởng và sản lợng rừng đà đợc các nhà khoa học khái quát dới dạng
các mô hình toán học nhằm định lợng các quy luật của tự nhiên, trên cơ sở đó giải
quyết nhiều vấn đề trong kinh doanh rừng, đặc biệt trong lĩnh vực lập biểu chuyên dụng
phục vụ điều tra và xác định biện pháp kinh doanh cho từng đối tợng cụ thể.
1.1. Thế giới

1.1.1. Nghiên cứu sinh trởng cá thể và lâm phần.

Cơ sở ban đầu để hình thành môn sản lợng rừng là những nghiên cứu về sản lợng
cho đối tợng cây rừng và lâm phần. Từ những thử nghiệm ban đầu, con ngời từng bớc
hiểu biết về sinh trởng và sản lợng của một số loại cây trång chÝnh.
Qua nghiªn cøu thùc nghiƯm cho thÊy, sinh trëng của cây và lâm phần phụ thuộc
vào nhiều yếu tố, trong đó có biện pháp tác động và môi trờng. Vì vậy, không có những
thực nghiệm khoa học thì không thể làm sáng tỏ. Nhận thức điều này, từ năm 1870 ở
Châu Âu bắt dầu xuất hiện những Ô nghiên cứu lâu dài (Ô định vị) về sản lợng.
Điểm qua lịch sử của khoa học sản lợng rừng trên thế giới, cho thấy ngời đúc kết
những thành tựu nghiên cứu về tăng trởng rừng đầu tiên là R. Weber vào năm 1881 với
tựa đề Bài giảng về điều chế rừng trên cơ sở các quy luật tăng trởng. Lần đầu tiên tác
giả đa ra những mô hình lý thuyết mô phỏng các quy luật đà biết.
Vanselow coi lý thuyết sản lợng, tăng trởng rừng là môn khoa học về sinh thái.
Theo Weck, lý thuyết về sản lợng rừng là một khoa học có định hớng thực tiễn. Nhiệm
vụ của nó là xây dựng nền tảng cho các quy luật sinh học mà cụ thể là các quy luật tăng
trởng rừng.
Mặc dù mỗi tác giả đều có hớng nghiên cứu, giải quyết vấn đề khác nhau của
thực tiễn, nhng đều có chung mục đích là tìm hiểu những quy luật sinh trởng (Sự phụ
thuộc của sinh trởng và sản lợng vào thời gian); Sự liên quan giữa sinh trởng và sản lợng vào không gian dinh dỡng ( Điều chỉnh mật độ); ảnh hởng của đặc tính di truyền
đến sinh trởng và sản lợng (Xuất xứ, kiểu sinh trởng); Quy luật kết cấu lâm phần...,kết
hợp với những thành tựu của khoa học tự nhiên để mô phỏng những quy luật đó bằng
nhng mô hình toán học.


7

Cho đến nay, có thể nói số lợng hàm toán học mô tả quá trình sinh trởng đợc các
tác giả ®a ra rÊt phong phó. Trong sè ®ã, hµm Gompertz, Schumacher, Korf thờng hay
đợc vận dụng.
Từ lâu, hàm sinh trởng đợc ứng dụng trong lâm nghiệp, đặc biệt là lĩnh vực sinh
trởng và sản lợng. Nh hàm Schumacher đà đợc Alder sử dụng để mô tả quy luật sinh trởng chiều cao tầng trội làm cơ sở phân chia các đờng cong chỉ thị cấp đất cho loài

Cupressus lusitanica ở Keynia....
1.1.2. Xây dựng mô hình dự đoán sản lợng.
Thực chất của việc nghiên cứu xây dựng các mô hình dự đoán sản lợng là nghiên
cứu quy luật biến đổi theo thời gian của các chỉ tiêu sản lợng, nh: Mật độ (N), tổng tiết
diện ngang (G), trữ lợng lâm phần (M), đờng kính và chiều cao cây có tiết diện bình
quân (dg và hg), tổng diện tích tán (St)...
1.1.2.1. Mô hình xác định mật độ tối u
Chilmi (1971)[52] đà đa ra mô hình:
N N 0 .e ( t  t 0 )

Víi: N
No

(1-1)

: MËt ®é tèi u cần xác định ở thời điểm t.
: Mật độ ban đầu khi lâm phần xuất hiện hiện tợng tỉa tha tự nhiên
(ứng với thời điểm to).

: Hệ số tỉa tha tự nhiên
Cujenkov (1971) [52] xác định mật độ tối u theo phơng trình:
N N 0 .e c.t x

(1-2)

t
10

Với t x


c : đợc xác định gần đúng bằng phơng trình c = a + b.No.
Roemisch (1971) [52] xác định mật độ tối u theo phơng trình:





N N E 1  e  t x  N 0 .e bt x
Với

NE

: Mật độ tại thời điểm kết thúc tØa tha tù nhiªn.

(1-3)


8

Mật độ phụ thuộc vào tuổi và điều kiện lập địa. Hai nhân tố này đợc phản ảnh
tổng hợp qua kích thớc của cây bình quân. Từ đó, một số tác giả đà xác lập quan hệ
giữa mật độ tối u với đờng kính và chiều cao bình quân của lâm phần.
Giữa mật độ tối u với đờng kính bình quân lâm phần (thờng dùng đờng kính
bình quân theo tiết diện dg) luôn luôn tồn tại mối quan hệ mật thiết và thờng đợc biểu
thị theo dạng phơng trình:
N a.d gb

(1-4)

Với: a, b là tham số của phơng trình

Diskovski xây dựng mô hình mật độ trên cơ sở chiều cao cây có tiết diện bình
quân hg):
dN
bN
dhg

(1-5)

Tích phân phơng trình (1-5) ta cã:
N N 0 .e  b ( hg hg 0 )

Với

(1-6)

No

: Số cây lúc lâm phần bắt đầu khép tán.

hgo

: Chiều cao lâm phần lúc bắt đầu khép tán.

N

: Mật độ tối u tại thời điểm xác định.

hg

: Chiều cao hiện tại.


Thomasius (1972) [52] đà dựa vào quan hệ tăng trởng thể tích của cây với diện
tích dinh dỡng để xác định mật độ tối u cho lâm phần tại thời điểm t. Quan hệ này đợc
tác giả mô phỏng bằng phơng trình sau:



Z V Z V max 1  e  c  a  a0
Với

ZV



(1-7)

: Tăng trởng hằng năm hay tăng trởng bình quân định kỳ về thể tích
cây.

ZVmax : Tăng trởng thể tích lín nhÊt.
a

: DiƯn tÝch dinh dìng.

ao

: DiƯn tÝch dinh dìng tối thiểu, tại đó cây rừng sống nhng không
sinh trởng.



9

Phơng trình (1-7) cho thấy, khi a tăng thì ZV tăng theo, nhng đến một giới hạn
nào đó, ZV tăng rất chậm và tiệm cận ZVmax. Điều này có ý nghĩa thực tiễn là không nên
để mật độ lâm phần quá thấp, vì ở mật độ này tăng trởng ZV của từng cây không phụ
thuộc vào diện tích dinh dỡng.
Thay N 10

a

4

, tăng trởng trữ lợng đợc xác định theo c«ng thøc:
10 4
ZM 
.Z V max . 1  e  c ( a  a0 )
a





(1-8)

DiƯn tÝch dinh dìng ứng với giá trị lớn nhất của ZM gọi là diện tích dinh dỡng tối
u (aOPT), còn mật độ tơng ứng gọi là mật độ tối u (NOPT).
N OPT

10 4
a OPT


(1-9)

Solynis (Wenk - 1990) [52] căn cứ diện tích tán để xác định mật độ tối u:

N
Với

Q
S 1 P




100

(1-10)

Q

: Tổng diện tích tán tối u trên ha.

S

: Diện tích hình chiếu tán bình quân tối u của những cây sinh trởng
tốt (để lại nuôi dỡng).

P

: Độ giao tán tối u.


S phụ thuộc vào đặc tính loài cây, điều kiện lập địa cũng nh mục đích kinh
doanh. Để xác định mật độ tối u trên cơ sở diện tích tán, cần quan tâm đến các mối
quan hệ sau:


Quan hệ giữa tổng diện tích tán với cấp đất và tuổi.



Quan hệ giữa tổng diện tích tán với chiều cao bình quân.



Quan hệ giữa tổng diện tích tán với chiều cao bình quân và mật độ.

Một số kết quả nghiên cứu rừng trồng ở Đức đà phản ánh quan hệ thứ nhất. Với
một số loại cây trồng ở vùng nhiệt đới, Alder (1980) [49] và một số tác giả khác cho
rằng, chiều cao bình quân là chỉ tiêu tổng hợp phản ánh cấp đất và tuổi, vì vậy đà dựa


10

vào quan hệ thứ hai. Khi biến động của mật ®é qu¸ lín (do biƯn ph¸p t¸c ®éng ch a ổn
định), có thể dựa vào quan hệ thứ ba để xác định tổng diện tích tán lâm phần.
Nhng Thuật Hùng (1989)[17] đà xác định cờng độ tỉa tha theo tiết diện ngang
cho loài Bạch đàn chanh và Bạch đàn liễu ở Lôi Châu - Trung Quốc trên cơ sở độ đầy
lâm phần (P).
GC% = P(1- 0,7).100
1.1.2.2.


(1-11)

Mô hình dự đoán trữ lợng và tổng diện ngang

ở các nớc châu Âu, đặc biệt ở Đức, tổng tiết diện ngang (G) đợc dự đoán từ
động thái phân bố số cây theo cỡ đờng kÝnh (N - D) theo c«ng thøc:
 m
G   ni d i2
4 1

Víi

m

: Sè cì kÝnh.

ni

: Sè c©y thc cỡ kính thứ i.

di

: Giá trị giữa cỡ kính thứ i.

(1-12)

Nhiều tác giả xác định chỉ tiêu này trực tiếp từ chiều cao và mật độ. Alder
(1980) [49] khi lập biểu sinh trởng cho loài Pinus patula đà dựa vào mối quan hệ giữa
G với chiều cao bình quân tầng trội (ho) và mật độ (N) :

G = f (h0, N)

(1-13)

Để xác định trữ lợng (M) ở những thời điểm khác nhau, các tác giả thờng dùng
phơng pháp:


Lấy mô hình xác định tổng diện ngang làm cơ sở.
M=G.HF

Với



(1-14)

Tổng diện ngang (G) và hình cao (HF) đợc tính từ các quan hệ:
G = f (h0, N)

(1-15)

HF = f (h0)

(1-16)

Xác định M = f (h0, N, A) cho tất cả các tuổi.

Nếu lấy mô hình trữ lợng làm cơ sở, có thể dựa vào quan hệ (1-14), (1-16) để
xác định G.



11



Xác định trữ lợng ở các tuổi từ trữ lợng ban đầu và suất tăng trởng về thể

tích.
1.1.2.3.

Dự đoán đờng kính

Đờng kính bình quân lâm phần thờng đợc xác định từ G và N thông qua công
thức:
d g 1,1286

1.1.2.4.

G
N

(1-17)

Dự đoán chiều cao lâm phần

Chiều cao bình quân lâm phần trong biểu sản lợng là chiều cao cây có tiết diện
bình quân (hg). Chiều cao này thờng đợc xác định thông qua ho:
hg = F (h0)


(1-18)

1.1.3. Nghiên cứu sinh khối cá thể và lâm phần.
Sự hình thành sinh khối, năng suất gắn liền với quá trình quang hợp, là kết quả
của quá trình sinh học, mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong kinh doanh rừng. Trên thế
giới, lĩnh vực này đà đợc nhiều nhà khoa học nghiên cứu.
Từ năm 1940 trở về trớc, các tác giả đi sâu vào lĩnh vùc sinh lý häc thùc vËt víi
vai trß diƯp lơc của thực vật màu xanh trong quá trình quang hợp để tạo nên các sản
phẩm hữu cơ dới tác dụng của các nhân tố tự nhiên.
Về sau, dựa vào việc áp dụng các thành tựu khoa học nh: Hóa phân tích, hóa
thực vật và đặc biệt vận dụng các nguyên lý tuần hoàn vật chất trong thiên nhiên, các
nhà khoa học đà thu đợc những kết quả đáng kể trên lĩnh vực này.
M.G.R Cannel (1981) [50] đà công bố công trình Sinh khối và tài liệu năng
suất sơ cấp rừng thế giới. Tác giả tập hợp 600 công trình nghiên cứu về sinh khối khô
thân, cành, lá và một số sản phẩm sơ cấp khác của 1.200 lâm phần thuộc 46 nớc trên
thế giới. Pitago - Petmak (1976) đà công bố công trình Tăng trởng trọng lợng gỗ khô
của cây sau bón phân. Ferreira (1973) khi nghiên cứu sản lợng gỗ khô của rừng Thông
trồng ở Brazil, đà sử dụng các mô hình toán học để dự đoán sinh khối cho một số loài
Thông.
Trong nghiên cứu sinh khối, các tác giả đà sử dụng nhiều phơng pháp khác nhau
nh:


Phơng pháp dùng ảnh viễn thám.


12

Phơng pháp này đà có những ứng dụng sâu rộng trên lĩnh vực điều tra tài nguyên
rừng. Ngày nay, ảnh viễn thám đợc sử dụng rộng rÃi để nghiên cứu sinh khối của các hệ

sinh thái trên trái đất, trong ®ã cã hƯ sinh th¸i rõng. Roy, Saxens, Kamat (1956) đà nêu
tổng quát về sản phẩm sinh khối qua việc đánh giá bằng ảnh vệ tinh của ấn Độ.


Phơng pháp Dioxyt cacbon.

Phơng pháp xác định sinh khối năng suất sơ cấp đợc thực hiện trên cơ sở xác
định tốc độ đồng hóa CO2. Phơng pháp này đợc Trasnean (1926) thí nghiệm để đo sản
lợng cho một số quần xÃ. Sau đó đợc Huber (1952) áp dụng lần đầu tiên ở Đức và phát
triển mạnh ở Anh qua những nghiên cứu cđa Monteith (1960 - 1962). Lemon (1960 1967) cịng ®· ¸p dơng ë Mü vµ Inoue (1965 - 1968) ¸p dụng ở Nhật. Ngày nay, với sự
phát triển của khoa học hạt nhân, ngời ta sử dụng chất đồng vị cacbon C14 để xác định
chính xác lợng dioxyt cacbon làm cơ sở xác định sinh khối.


Phơng pháp Chlorophyll.

Aruga và Maidi (1963) đà đề xuất phơng pháp xác định hàm lợng chlorophyll
trên một đơn vị diện tích mặt đất, đây là chỉ tiêu biểu thị khả năng hấp thu các tia bức
xạ hoạt quang tổng hợp hay hoạt động tổng hợp đợc dùng để đánh giá sinh khối của hệ
sinh thái.


Phơng pháp thu hoạch.

Năng suất sơ cấp tuyệt đối là lợng chất hữu cơ tích lũy trong cơ thể thực vật
trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích. Lợng vật chất này mới có ý nghĩa
đối với ®êi sèng con ngêi.
Tõ ý nghÜa ®ã, Woodwell, G.M (1965) và Whitaker, R.H (1968) [53] đà đa ra
phơng pháp thu hoạch để nghiên cứu năng suất sơ cấp tuyệt đối.
Để xác định sinh khối ở các thời điểm khác nhau, có thể bằng phơng pháp thu

hoạch toàn bộ sản phẩm mà cây rừng tạo ra trên một diện tích mẫu, từ đó xác định cho
toàn lâm phần. Tuy nhiên, việc chặt toàn bộ cây trong diện tích mẫu và cân trọng lợng
là khó thực hiện đối với rừng gỗ lớn, rừng đặc dụng và rừng gỗ quý.


Phơng pháp cây mẫu.

Năm 1967, Newboud, P.J [51] đề nghị phơng pháp cây mẫu để nghiên cứu
sinh khối và năng suất của quần xà từ các ô tiêu chuẩn. Phơng pháp này đợc chơng
trình sinh häc qc tÕ “IBP” thèng nhÊt ¸p dơng.


13

Trên cơ sở các phơng pháp đà đợc đề cập ở trên, các nhà khoa học đà áp dụng
cho các đối tợng khác nhau.
Sinh khối cá thể cũng nh sinh khối lâm phần là kết quả của quá trình sinh trởng
theo thời gian. Những nhân tố ảnh hởng đến sinh trởng và tăng trởng lâm phần cũng là
những nhân tố ảnh hởng đến sinh khối cá thể và lâm phần. Vì vậy, sinh khối đợc mô
phỏng dới dạng hàm nhiều biến, mỗi nhân tố ảnh hởng đợc coi là một biến. Theo hớng
nghiên cứu này, có thể sử dụng các hµm bËc 1, 2, 3, hµm logarit do Abadie, Alder,
Spurr, Schumacher...đề xuất để xây dựng mô hình sinh khối.
1.2. Việt Nam

Việc nghiên cứu sinh trởng và sản lợng phục vụ kinh doanh rừng ở nớc ta đà đợc
các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp, Viện Điều tra Quy hoạch rừng,
Trờng Đại học Lâm nghiệp, các Trung tâm Nghiên cứu Lâm nghiệp trong cả nớc tiến
hành. Kết quả nghiên cứu bớc đầu đà có những đóng góp cho lĩnh vực khoa học sản lợng rừng nớc ta cả về mặt lý luận lẫn thực tiễn. Từ những nghiên cứu đó, đà xây dựng
các biểu cấp đất, biểu quá trình sinh trởng cho các loài: Bồ đề, Mỡ, Thông nhựa, Thông
đuôi ngựa, Đớc, Tràm, Sa mu, Bạch đàn...

1.2.1. Nghiên cứu sinh trởng cá thể và lâm phần.
Phùng Ngọc Lan (1985) đà khảo nghiệm một số phơng trình sinh trởng cho các
loài cây trồng nh: Mỡ, Thông nhựa, Bồ đề và Bạch đàn trên một số điều kiện lập địa
khác nhau cho thấy: Đờng sinh trởng thực nghiệm và đờng sinh trởng lý thuyết đa số
cắt nhau tai một điểm. Chứng tỏ sai số phơng trình rất nhỏ, song có hai giai đoạn có sai
số ngợc dấu nhau một cách hệ thống.
Trịnh Đức Huy (1988) [20], [21] đà ứng dụng các mô hình toán học trong
nghiên cứu sinh trởng cũng nh quan hệ sinh trởng với hoàn cảnh.
Xu hớng mô phỏng bằng toán học trong nghiên cứu sinh trởng đợc nhiều tác giả
trong nớc quan tâm, nh: Vũ Tiến Hinh, Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn thị Bảo Lâm [9],
[14], Nguyễn Ngọc Lung [25], Bảo Huy (1992) [18], Vũ Văn Nhâm (1988) [30],
Hoàng Văn Dỡng (2001) [5],....
Nguyễn Ngọc Lung, Đào Công Khanh (1999) [27] đà thử nghiệm nhiều dạng
hàm sinh trởng và chọn hàm Schumacher để xây dựng mô hình sinh trởng cho Thông 3
lá Lâm Đồng.


14

b

k
A

Y = m.EXP
Với

Y

: Các đại lợng sinh trởng (D, H, V...)


A

: Tuổi lâm phần.

m

: Giá trị cực đại của đại lợng sinh trởng

(1-19)

b, k : Các tham số của phơng trình.
1.2.2. Xây dựng mô hình dự đoán sản lợng và lập biểu quá trình sinh trởng.
1.2.2.1.

Xác định mật độ tối u

Đối với rừng trồng nớc ta, nhiều tác giả đà nghiên cứu mật độ tối u làm cơ sở lựa
chọn biện pháp kỹ thuật thích hợp. Vũ Tiến Hinh (1996) [14] đà xác lập quan hệ giữa
diện tích tán cây trong lâm phần với chiều cao bình quân tầng trội và mật độ làm cơ sở
xác định mật độ tối u cho rừng trồng Keo lá tràm trên phạm vi cả nớc:
LnST = 3,4278 + 0,76089.Lnh0 + 0,5323.LnN

(1-20)

Nếu quan niệm lâm phần chuẩn là lâm phần có tổng diện tích tán cây bằng diện
tích đất rừng, thì từ phơng trình (1-20), mật độ tối u đợc xác định theo:

N e 10,8632 1, 4294. Lnh0


(1-21)

Với phơng pháp nghiên cứu tơng tự, Nguyễn thị Bảo Lâm (1996)[24], đà xác lập
phơng trình cụ thể cho Thông đuôi ngựa vùng Đông Bắc; Khúc Đình Thành (1999)[36]
xây dựng phơng trình cho Keo tai tợng khu vực Uông Bí - Đông Triều - QuÃng Ninh.
Hoàng Xuân Y (1997)[48], xác lập quan hệ giữa diện tích tán với chiều cao bình quân
theo tiết diện (hg) và mật độ (N) cho các lâm phần Mỡ vùng giấy sợi.
Bảo Huy (1995)[19] xác định mật độ tối u dựa vào quan hệ diện tích tán bình
quân của những có khả năng giữ lại nuôi dỡng víi chiỊu cao tÇng u thÕ.

Víi

10 4
N
St2

(1-22)

S t 2  f ( h0 )

(1-23)

Nguyễn Ngọc Lung, Đào Công Khanh khi nghiên cứu cho đối tợng Thông 3 lá
Lâm Đồng đà xác định mật độ tối u theo công thức:


15

N


Víi

10 4
10 4
 Bi .T
N0

(1-24)

No : MËt ®é trång ban đầu.
T : Tuổi lâm phần.
Bi : Tham số phơng trình phụ thuộc vào cấp đất.

1.2.2.2.

Dự đoán trữ lợng và tổng diện ngang

ở Việt Nam, trong những năm gần đây, một số biểu dự đoán trữ, sản lợng rừng
đà đợc lập và công bố. Biểu dự đoán trữ lợng và năng suất gỗ của đất trồng rừng bồ đề
(Styrax tonkinensis) do Trịnh Đức Huy lập 1988 [21] trên cơ sở mô h×nh:
LnM = a + b LnG

(1-25)

LnM = a + b.LnG + c.LnH

(1-26)

Biểu quá trình sinh trởng Keo lá tràm do Vũ Tiến Hinh lập 1996 [14] trên cơ sở
quan hệ giữa đại lợng sinh trởng (M, G) với chiều cao bình quân tầng trội và mật độ.

LnM = - 6,26021 + 2,64127 Lnh0 + 0,5319 LnN

(1-27)

LnG = - 4,06155 + 1,11074 Lnh0 + 0,52505 LnN

(1-28)

Để lập biểu quá trình sinh trởng rừng Thông đuôi ngựa, Phạm Ngọc Giao (1994)
[7] đà xây dựng mô hình động thái phân bố đờng kính cho từng cấp đất trên cơ sở chiều
cao tầng u thế. Từ đó, dự đoán biến đổi tổng diện ngang, đờng kính bình quân và trữ lợng theo tuổi và cấp đất.
Nguyễn thị Bảo Lâm (1996) [24] đà xác định sù biÕn ®ỉi theo ti cđa tỉng diƯn
ngang cho tõng cấp đất rừng Thông đuôi ngựa bằng lý thuyết của Marsh, trên cơ sở phơng trình:
LnG 5,0731 9,6596

1
1
36,6
h0  1,3
N

M 3,496  0,4424G.h0

(1-29)
(1-30)

NguyÔn Ngäc Lung [27] khi lËp biểu sản lợng rừng Thông 3 lá Lâm Đồng đà sử
dụng mô hình dự đoán sinh trởng và mật độ rừng chuẩn.
1.2.2.3.


Biểu quá trình sinh trởng.


16

Cho đến nay ở nớc ta, một số loài cây trồng chính đà có biểu quá trình sinh trởng.
Biểu dự đoán sản lợng và năng suất gỗ của đất trồng rừng Bồ đề do Trịnh
Đức Huy lập năm 1988. Biểu đợc xây dựng trên cơ sở mối quan hệ sinh trởng, sinh thái
theo dạng:
Lny b0

Với

y

b1
b j . ln x j
Am

: BiÕn sinh trëng

(1-31)

h, d , M

bo, b1, bj : Các tham số của phơng trình.
xj

: Các biến đối số khác nh mật độ, cấp đất, ..


m

: Số mũ của biểu thức tuổi.

Biểu đợc lập cho 5 cấp đất trong phạm vi tuổi 5 đến tuổi 10. Biến thiên mật độ
theo từng giai đoạn tuổi đợc dựa trên cơ sở tài liệu nghiên cứu với cách quÃng 50 cây
cho mỗi bậc.
Biểu quá trình sinh trởng rừng Đớc, rừng Tràm vùng Tây Nam Bộ; biểu quá
trình sinh trởng rừng Thông đuôi ngựa lập năm 1996; biểu quá trình sinh trởng cho
rừng Keo lá tràm lập năm 1996.
Biểu quá trình sinh trởng Thông 3 lá Lâm Đồng do Nguyễn Ngọc Lung lập
năm 1989, trên cơ sở mô hình sinh trởng và mật độ rừng chuẩn. Từ các mô hình sinh trởng, tác giả đà lập biểu cho 5 cấp đất và ứng với 3 bộ phận lâm phần: Bộ phận nuôi d ỡng, bộ phận tỉa tha và bộ phận tổng hợp.
1.2.3. Nghiên cứu sinh khối cá thể và lâm phần.
Một số phơng pháp nghiên cứu sinh khối đà trình bày ở mục 1.1.3, cha có điều
kiện áp dụng ở Việt Nam. Những nghiên cứu ở nớc ta về vấn đề này đều dựa trên cơ sở
quan hệ giữa sinh khối với một số nhân tố điều tra, nghĩa là áp dụng phơng pháp xác
định gián tiếp thông qua mô hình toán học.
Nguyễn Hoàng Trí (1986) [45], nghiên cứu sinh khối và năng suất rừng Đớc,
Lê Hồng Phúc (1996) [33] xác định sinh khối Thông 3 lá Đà Lạt - Lâm Đồng, Hồ Văn
Phúc (1996)[32] xác định sinh khối Keo lá tràm...đều dựa vào quan hệ giữa sinh khối
(thân, cành, lá và tổng sinh khối) cây cá lẻ với đờng kính (d1,3) và chiều cao (hvn).


17

Hoàng Văn Dỡng (2001) [5] qua nghiên cứu sinh khối Keo lá tràm một số tỉnh
khu vực miền Trung, chọn đợc dạng quan hệ:
LnP a 0 a1 .Lnd 1, 3 a 2 .Lnhvn

(1-32)


Khúc Đình Thành (1999) [36] đà chọn dạng quan hệ (1-33) mô tả quan hệ giữa
sinh khối thân cây với đờng kính và chiều cao Keo tai tợng vùng Uông Bí - QuÃng
Ninh:
P a 0 a1 .d 12,3 hvn

(1-33)

Vũ Văn Thông (1998) [37] khảo nghiệm 14 hàm do Abadie, Alder, Prodan,
Spurr và Schumacher đề xuất ®Ĩ xem xÐt mèi quan hƯ gi÷a sinh khèi víi hai nhân tố là
đờng kính và chiều cao. Tác giả đà nhận xét, hai nhân tố này có quan hệ chặt chẽ đến
sinh khối cá thể, đồng thời qua kiểm nghiệm đà rút ra những phơng trình phù hợp nhất
để ứng dụng lập biểu sinh khối Keo lá tràm. Về Thông 3 lá, còn có 2 công trình của
Nguyễn Ngọc Lung và Ngô Đình Quế có trình bày một phần về động thái kết cấu sinh
khối và tổng sinh khối cho đối tợng này.
Nhìn chung, những nghiên cứu về sinh khối ở nớc ta còn ít. áp dụng phơng
pháp thu hoạch cân trọng lợng cây mẫu đại diện là chủ yếu. Thông qua trọng lợng các
bộ phận nghiên cứu, phát hiện mối quan hệ giữa chúng với các chỉ tiêu điều tra cơ bản
dễ đo đếm, tính toán, kết hợp vận dụng các tiêu chuẩn thống kê để đánh giá và xây
dựng mô hình làm cơ sở lập các biểu tra sinh khối các bộ phận thân cây phục vụ cho
sản xuất và nghiên cứu khoa học.
1.3. Thảo luận

Từ kết quả nghiên cứu của các tác giả trên thế giới cũng nh trong nớc về sinh trởng và dự đoán trữ, sản lợng rừng đà đợc tham khảo và điểm qua ở trên cho thấy: Nói
chung, có nhiều công trình nghiên cứu công phu về lĩnh vực này cho một số loài cây
trồng. Ngày nay, xu hớng phát triển về phơng pháp nghiên cứu là đi vào định lợng, vì
vậy những nghiên cứu đều xuất phát từ cơ sở lý luận về lâm sinh học, về quan hệ giữa
sinh trởng và sản lợng với điều kiện lập địa, về sự phụ thuộc của sinh trởng và sản lợng
vào không gian dinh dỡng cũng nh các biện pháp tác động...để từ đó xây dựng các mô
hình phù hợp cho từng loài cây trồng trong các điều kiện kinh doanh cụ thể.

Đối với rừng trồng Thông 3 lá, đà có những nghiên cøu vỊ cÊu tróc, sinh trëng,
cÊp ®Êt, sinh khèi, lËp biểu thể tích hai nhân tố, lập biểu quá trình sinh tr ởng cho rừng
Thông 3 lá khu vực Lâm Đồng. Nghiên cứu xây dựng các mô hình dự đoán sản lợng


18

rừng trồng Thông 3 lá tại Gia Lai sẽ kế thừa có chọn lọc những cơ sở lý luận, những
quan điểm và phơng pháp nghiên cứu định lợng sao cho phù hợp với đối tợng và nội
dung nghiên cứu đặt ra.


19

Chơng 2
Mục tiêu, đối tợng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài thực hiện nhằm các mục tiêu chính sau đây:
2.1.1. Về lý luận
Xây dựng một số mô hình lý thuyết làm cơ sở dự đoán sản lợng rừng trồng
Thông 3 lá tại tỉnh Gia Lai, thông qua kiểm nghiệm có thể áp dụng cho các địa phơng
khác.
Đóng góp về phơng pháp luận cho việc nghiên cứu sinh trởng và dự đoán sản
lợng rõng trång ë níc ta.
2.1.2. VỊ thùc tiƠn
 øng dơng các mô hình lý thuyết lập các biểu phục vụ điều tra và đề xuất các
các biện pháp kinh doanh rừng trồng Thông 3 lá trên địa bàn.
2.2. Đối tợng nghiên cứu


Đối tợng nghiên cứu là những lâm phần Thông 3 lá (Pinus kesiya Royle
ex Gordon) thuần loài, trồng tập trung từ tuổi 9 đến tuổi 22 tại Gia Lai.


2.2.1. Một số đặc điểm của Thông 3 lá
Thông 3 lá (Pinus kesiya Royle ex Gordon) thuéc hä Pinaceae, bé Coniferales là
loài cây gỗ lớn, thờng xanh, có thể cao tới 40m, đờng kính trên 1m.
Tới nay, những đặc tính liên quan về mặt phân loại giữa một số loài Thông 3 lá ở
Đông Nam á vẫn cha đợc giải quyết trọn vẹn. Hiện Thông 3 lá có 18 tên gọi khác
nhau.
Thông 3 lá phân bố tự nhiên trên các vùng núi cao thuộc ấn Độ, Nam Trung
Quốc, Myanmar, Lào, Thái Lan, Việt Nam, Philippine. ở Việt Nam, Thông 3 lá tập
trung nhất ở Lâm Đồng, Kon Tum và mọc tự nhiên nhiều tại một số địa phơng ở phía
Bắc nh Hà Giang, Tuyên Quang, Yên Bái, Lào Cai, Lai Châu. Thông 3 lá thờng mọc
thuần loại hoặc hổn giao với một số cây lá rộng khác nhng không đáng kể, tạo thành
loại rừng tha cây lá kim.
Về mặt xuất xứ, có hai trờng phái trái ngợc nhau. Theo B.Rollet (1960), R.
Schnell (1962), rừng Thông 3 lá Lâm Đồng có nguồn gốc tại chổ. Ngợc lại, theo giả
thuyết của Schmid (1964), Thông 3 lá Lâm Đồng có nguồn gốc từ Himalaya di c sang.
Theo một số chuyên gia, giả thuyết đầu cã lý h¬n.


20

Thông 3 lá là loài cây sinh trởng tơng đối nhanh, mỗi năm sinh 2 - 4 vòng cành,
ở lập địa thích hợp tăng trởng bình quân có thể đạt 1,2m chiều cao và 1cm đờng kính
trên năm. Nơi đất khô nghèo dinh dỡng và trên 30 tuổi tăng trởng giảm rõ rệt
Thông 3 lá là loài cây a sáng, có biên độ sinh thái rộng đối với nhiệt độ, ẩm độ
và đất. Mọc tự nhiên nơi có nhiệt độ trung bình năm 18 - 200C. Nhiệt độ trung bình
tháng nóng nhất 270C, tháng lạnh nhất 120C; mùa khô kéo dài 4 - 7 tháng; lợng ma

hằng năm 1.100 - 4.500 mm. Thông 3 lá sinh trởng tốt trên các loại đất feralit phát triển
từ các loại đá mẹ granit, diệp thạch, bazan. Thích hợp trên đất thoát nớc, hơi chua (pH:
4,8 - 5,8), cũng có thể gặp trên đất thịt nặng hoặc đất lẫn sỏi đá, có khả năng chịu đ ợc
lạnh, sơng muối. Tại Việt Nam, Thông 3 lá phân bố tự nhiên từ độ cao 600 - 2000 m.
Gỗ Thông 3 lá có phẩm chất tốt. Giác dầy màu nâu vàng, lõi xẫm hơn. Gỗ thờng
dùng để xây dựng, đóng đồ mộc trong gia đình, xẻ ván, làm diêm, bột giấy, làm cột
điện, xây dựng, làm hàng xuất khẩu. Nhựa có chất lợng tốt, nhng ít hơn Thông 2 lá [4]
[33].
2.2.2. Việc trồng rừng Thông 3 lá ở Gia Lai
Thông 3 lá đợc trồng ở Gia Lai từ trớc ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng,
chủ yếu là trồng phân tán dọc các đờng phố, chung quanh trụ sở các nông trờng, cơ
quan. Thông 3 lá đợc bố trí trồng rừng tập trung chủ yếu từ năm 1981 đến năm 1989
bằng nguồn vốn từ ngân sách. Từ năm 1990 đến năm 1993, kế hoạch trồng rừng của
tỉnh Gia Lai chủ yếu tập trung vào Bạch đàn, Keo các loại. Từ năm 1994 đến nay,
Thông 3 lá đợc bố trí trồng tiếp cho cả mục tiêu sản xuất và phòng hộ bằng nguồn vốn
từ ngân sách. Hạt giống đợc mua từ Lâm Đồng. Địa bàn trồng rừng Thông 3 lá tập
trung ở huyện Mang Yang, An Khê. Các huyện Ch Păh, Ia Grai, Ch Prông, Plei Ku,
KBang, Thông 3 lá đợc trồng với diện tích nhỏ, phân tán và ít có điều kiện để phát
triển. Đến nay, toàn tỉnh đà có 6.186 ha rừng Thông 3 lá đợc trồng với các mật độ ban
đầu khác nhau (2.000 cây/ha, 1.600 cây/ha, 1.100 cây/ha). Tỉnh Gia lai có điều kiện để
phát triển rừng Thông 3 lá nhằm cung cấp nguyên liệu cho các cơ sở chế biến trên địa
bàn và triển vọng là cung cấp thêm nguyên liệu cho Nhà máy giấy Kon Tum đang đ ợc
đầu t xây dựng thông qua việc tỉa tha rừng trồng cho mục tiêu gỗ lớn và trồng mới ở các
địa bàn có điều kiện về đất đai, cự ly vận chuyển đến nhà máy.
2.2.3. Địa điểm và đặc điểm khu vực nghiên cứu.
Địa điểm nghiên cứu: Các Lâm trờng, Ban quản lý rừng phòng hộ có trồng
Thông 3 lá trên địa bàn tØnh Gia Lai.