Nghiên cứu xây dựng mô hình dự đoán cấu trúc đường kính của rừng tự nhiên nhiệt đới hỗn loài trường hợp rừng lá rộng thường xanh ở tây nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
--------------------------

LÝ THỊ NGÂN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH
DỰ ĐỐN CẤU TRÚC ĐƯỜNG KÍNH CỦA RỪNG
TỰ NHIÊN NHIỆT ĐỚI HỖN LOÀI (TRƯỜNG HỢP RỪNG
LÁ RỘNG THƯỜNG XANH Ở TÂY NGUYÊN)

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

HÀ NỘI - 2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
****************

LÝ THỊ NGÂN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH
DỰ ĐỐN CẤU TRÚC ĐƯỜNG KÍNH CỦA RỪNG
TỰ NHIÊN NHIỆT ĐỚI HỖN LOÀI (TRƯỜNG HỢP RỪNG

LÁ RỘNG THƯỜNG XANH Ở TÂY NGUYÊN)
Chuyên ngành: Lâm học
Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN VĂN CON

HÀ NỘI - 2009


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Khi quản lý sử dụng một hệ sinh thái rừng, chúng ta phải chú ý đến hai
nhóm nhân tố giới hạn: các nhân tố bên trong hệ thống và các nhân tố bên
ngoài phụ thuộc vào cơ cấu kinh tế xã hội. Cơ sở để quản lý rừng bền vững
chính là các kiến thức bên trong của hệ sinh thái rừng. Phương pháp quản lý
rừng truyền thống ở các nước tiên tiến đều dựa trên định nghĩa về "rừng
chuẩn" (tức là mơ hình rừng có cấu trúc phù hợp nhất với mục đích quản lý);
kiến thức về quá trình tái sinh và diễn thế tự nhiên của rừng; sự cần thiết phải
bảo tồn độ phì của đất và tính đa dạng sinh học; kiến thức về năng suất của
các lập địa và các loài cây kinh doanh. Cần phải xác định rằng: đối với rừng
hỗn loài, lá rộng thường xanh nhiệt đới thì khơng phải dễ dàng để xác định và
thực hiện được các yếu tố trên. Tính không đồng nhất về không gian và thời
gian của rừng hỗn giao nhiệt đới, trong đó nhiều giai đoạn khác nhau của diễn
thế cùng tồn tại bên cạnh nhau đã được nhiều tác giả nhấn mạnh. Sự không
đồng nhất này là kết quả của q trình tiến hố và cạnh tranh lâu dài của các
loài phụ thuộc vào các điều kiện lập địa (đất đai và khí hậu). Tuy nhiên, lập
địa không nhất thiết là yếu tố quyết đinh; về thực chất, cấu trúc của rừng

không phải lúc nào cũng thay đổi nếu có sự thay đổi về đất và khí hậu. Ví dụ
đơn giản này nói lên sự khó khăn trong việc phân loại rừng để xây dựng các
biện pháp lâm sinh. Sẽ rất logic nếu sau khi khai thác, người ta tiến hành các
điều tra để xem có đủ các cây tái sinh của các lồi có giá trị không, và khi cần
thiết, sẽ tiến hành trồng thay thế hoặc làm giàu. Trong thực tế, việc điều tra
như vậy rất khó thực hiện và càng khó hơn để lập lại được rừng chuẩn như trong
quản lý rừng ôn đới.


2

Nhìn chung, rừng nhiệt đới tỏ ra khó khăn hơn trong việc hướng các
hoạt động quản lý đạt được mục tiêu đề ra. Trong quản lý rừng, tác động lâm
sinh là các biện pháp kỹ thuật then chốt để cải thiện và hướng rừng đạt gần tới
kết cấu rừng mục đích (rừng chuẩn) nhằm đáp ứng được các yêu cầu đặt ra
cho từng loại hình kinh doanh rừng. Muốn vậy, phải có sự hiểu biết sâu sắc
hơn về trạng thái rừng sau khai thác chọn để chọn được các biện pháp đúng
trong q trình quản lý rừng. Từ những địi hỏi thực tiễn đó, đề tài “Nghiên
cứu xây dựng mơ hình dự đốn cấu trúc đường kính của rừng tự nhiên
nhiệt đới hỗn loài (trường hợp rừng lá rộng thường xanh ở Tây Nguyên)”
được thực hiện nhằm góp phần giải đáp những vướng mắc, tạo dựng căn cứ
khoa học để đề xuất các biện pháp trong kinh doanh rừng tự nhiên lá rộng
thường xanh.


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. Lược sử vấn đề nghiên cứu

Quan niệm về rừng là một hệ sinh thái đang được sử dụng rộng rãi
trong kinh doanh rừng. Xu hướng tiếp cận hệ sinh thái trong lâm nghiệp đang
dần trở nên phổ biến. Cách tiếp cận sinh thái dựa trên nguyên tắc sử dụng và
điều chỉnh bản chất tổng thể và năng suất của các hệ sinh thái nhằm đảm bảo
năng suất sinh học, khả năng phục hồi và tính ổn định lâu bền của nó. Quan
điểm quản lý rừng bền vững đang được cả thế giới quan tâm. Sử dụng rừng
như thế nào để vừa khai thác được tiềm năng của rừng vừa không làm ảnh
hưởng đến khả năng cung cấp trong tương lai là một vấn đề đang được tập
trung giải quyết. Hệ sinh thái rừng có khả năng tự cân bằng, tự phục hồi cho
nên các tác động của con người vào hệ sinh thái rừng phải nằm trong giới hạn
của khả năng đó. Đây chính là quan điểm của một nền lâm sinh học gần với
tự nhiên nhằm quản lý rừng bền vững.
Muốn xây dựng được nền lâm học gần với tự nhiên cần có những hiểu
biết sâu sắc về cấu trúc rừng, về các quá trình vận động của hệ sinh thái rừng
chứ khơng chỉ dừng lại ở các thông tin hiện tại. Việc nghiên cứu về cấu trúc
rừng tự nhiên đã được nhiều tác giả đề cập đến từ những năm đầu thế kỷ 20
với rất nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm xây dựng một số mơ hình rừng
chuẩn phục vụ cơng tác kinh doanh rừng hiệu quả. Với xu thế chuyển dần từ
nghiên cứu định tính sang nghiên cứu định lượng, thống kê tốn học đã trở
thành cơng cụ cần thiết với mỗi nhà khoa học để lượng hóa các quy luật của
tự nhiên và xã hội. Thống kê toán học ngày càng phát triển và đem lại hiệu
quả cao hơn. Với đà phát triển ngày càng gia tăng trong việc áp dụng để
nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc rừng, định lượng hoá các quy luật đồng thời


4

là thước đo trong việc đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật lâm sinh. Các cơng trình
nghiên cứu cấu trúc đường kính cây rừng đã được các nhà khoa học khái qt
dưới dạng mơ hình tốn học, diễn ra một cách có quy luật, từ đó giải quyết

được nhiều vấn đề trong kinh doanh rừng. Đặc biệt là thiết lập hệ thống bảng
biểu chuyên dụng phục vụ cho công tác điều tra, dự đoán sản lượng và các
biện pháp điều chế rừng cho từng đối tượng cụ thể.
1.2. Trên thế giới
Cùng với sự phát triển của tiến bộ kỹ thuật, lĩnh vực nghiên cứu định
lượng cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới hỗn lồi nói riêng và nghiên cứu cấu
trúc đường kính cây rừng nói chung đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới
nghiên cứu và đưa lại nhiều kết quả khả quan. Phần lớn các tác giả đã đi sâu
vào nghiên cứu định lượng các quy luật phân bố số cây theo đường kính, đây
là quy luật cơ bản nhất của kết cấu lâm phần. Có thể điểm qua một vài nét về
các cơng trình nghiên cứu này.
1.2.1. Nghiên cứu về mơ hình cấu trúc rừng trồng thuần loài đều tuổi
Nhà khoa học đầu tiên đề cập đến là Meyer (1934). Ông đã miêu tả
phân bố số cây theo đường kính bằng phương trình tốn học có dạng đường
cong giảm liên tục, về sau gọi là phương trình Meyer hay hàm Meyer. Cho
đến nay, hàm toán học vẫn được nhiều tác giả sử dụng để mô tả cấu trúc lâm
phần.
Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính là cấu trúc được nghiên
cứu sớm và sâu, mang lại nhiều kết quả. Nhiều tác giả đã dùng phương pháp
giải tích để tìm các phương pháp tốn học mơ phỏng cấu trúc này. Naslund
(1936) đã xác lập luật phân bố Charlier đối với phân bố N/D của lâm phần
thuần loài, đều tuổi khép tán.


5

Việc mơ hình hố cấu trúc đường kính thân cây với phân bố số cây theo
cỡ đường kính được nhiều tác giả quan tâm, kiểu cấu trúc này thường được
biểu diễn dưới dạng toán học với nhiều dạng phân bố khác nhau: Balley
(1973) đã mơ hình hóa cấu trúc thân cây với phân bố số cây theo cỡ kính

(N/D) bằng hàm Weibull. Nhiều tác giả khác dùng hàm Schumacher,
hyperbol, hàm mũ, Poisson, Charlier… để mơ hình hóa cấu trúc rừng (dẫn
theo Trần Văn Con, 2001).
Liocort (1898) đã nghiên cứu quy luật phân bố này của rừng Thông ôn
đới và nắn phân bố thực nghiệm bằng một phương trình tốn học theo cấp số
nhân. La Cacheux (1955) đề xuất một dạng phương trình Log chuẩn để biểu
thị quy luật phân bố số cây theo đường kính, nghĩa là biểu diễn phân bố số
cây theo Log của đường kính ta sẽ có một đường cong hình chng.
Loechtch (1967) đã kiến nghị, nếu lấy đường kính làm hồnh độ và
Log N (n là số cây) làm tung độ ta sẽ có 3 dạng”
Dạng đường cong đều tương ứng hàm Mayer.
Dạng đường cong hơi lồi về phía trên thích ứng với số liệu điều tra trên
diện rộng như phạm vi một tỉnh hay toàn quốc.
Dạng đường cong lõm về phía trên như dạng Dawkins (1958) đề xuất.
Pierlot (1966) đã nhận thấy rằng việc nắn đường thực nghiệm bằng
phương trình mũ sẽ mất đi những sai số ở những cỡ kính nhỏ và khuyến cáo
nên dùng hàm Hyperbol để nắn đường thực nghiệm là tốt hơn cả.
Zocher (1960-1970) đề nghị dừng hàm β để nắn các phân bố thực
nghiệm, hàm này có dạng như sau:
f (x) = k (x-a)α * (b-x)β


6

Trong đó:
x là đường kính
a, b là giới hạn dưới và trên của đường cong.
k là hệ số tuỳ thuộc cấu trúc cụ thể.
α,β là hệ số tính tốn qua trị số bình quân và độ biến động của phân bố.
Cũng theo Zocher hàm β rất mềm dẻo có thể dùng để mơ phỏng các

phân bố giảm, một đỉnh, hình chng...
1.2.2. Nghiên cứu về mơ hình cấu trúc rừng tự nhiên hỗn loài khác tuổi
Nghiên cứu định lượng các mối quan hệ, cấu trúc ở rừng nhiệt đới phải
nói đến Rollet (1971) là tác giả có nhiều cơng trình đi sâu vào lĩnh vực và đối
tượng này. ông đã biểu diễn mối quan hệ giữa các nhân tố điều tra với nhau
bằng hàm hồi quy, khái quát hoá phân bố đường kính tán, đường kính thân
cây dưới dạng phân bố xác suất.
Ngồi ra các tác giả cịn đề cập một số hàm toán học khác như: Loetsch
(1973), dùng hàm Beta để nắn phân bố thực nghiệm, J.L.F Batista và H.T.Z
Docouto (1992), khi nghiên cứu rừng nhiệt đới tại Marsanhoo – Brazin đã
dùng hàm Weibull để mô phỏng phân bố N/D.
J.L.F Batista và H.T.Z Docouto (1990) của trường đại học Saopaulo –
Brazil trong khi nghiên cứu cấu trúc ở 19 ô tiêu chuẩn với 60 loài của rừng
nhiệt đới ở Marahoo – Brazil đã dùng hàm Weibull để nắn phân bố % số cây
theo cỡ kính và đưa ra nhận xét là hàm Weibull mơ phỏng rất tốt phân bố này.
Nhìn chung các nghiên cứu về cấu trúc theo hướng định lượng trên cơ
sở thống kê sinh học vẫn tập trung vào giải quyết phân bố số cây theo cấp
đường kính, ứng dụng các kết quả nghiên cứu thường dựa vào dãy tần số lý


7

thuyết. Các hàm tốn học được sử dụng để mơ phỏng rất đa dạng và phong
phú nhưng khi kiểm tra bằng tiêu chuẩn phù hợp của thống kê thường chỉ đạt
ở mức trung bình. Xu hướng nghiên cứu các quy luật phân bố của nhân tố
điều tra thông qua các hàm tốn học vẫn tập trung vào tìm các hàm tốn học
thích hợp, trong khi khó có một hàm tốn học nào có thể phù hợp một cách
tuyệt đối các quy luật này của rừng tự nhiên nhiệt đới.
Các nghiên cứu trên có ý nghĩa hết sức to lớn cả về lý luận lẫn thực
tiễn. Cơ sở của các giải pháp lâm sinh được thông qua các thực nghiệm áp

dụng ở rừng mưa nhiệt đới mà đa phần là ở châu Phi. Vì vậy việc áp dụng các
giải pháp này cho rừng tự nhiên ở nước ta là vấn đề còn phải thảo luận nhất là
các cơ sở khoa học của các giải pháp này.
Như vậy, việc mơ hình hố quá trình sinh trưởng của cây rừng được
tiến hành bằng nhiều hướng khác nhau, nhưng có thể xếp thành hai xu hướng
chính. Xu hướng thứ nhất tập trung mơ tả sinh trưởng chung của lâm phần có
chú ý đến các đặc trưng động thái như quá trình sinh trưởng, tái sinh và quá
trình chết tự nhiên, hướng này về sau đã chi tiết đến các cấp kích thước và
nhóm lồi. Xu hướng thứ hai là mơ hình từng cây, là những mơ hình rất chi
tiết với một khối lượng tính tốn lớn, phức tạp, tuy nhiên nó đã trở thành hiện
thực thông qua các tiến bộ của kỹ thuật máy tính điện tử. Cho đến nay đã có
hàng loạt các cơng trình nghiên cứu về sinh trưởng rừng nói chung, tuy nhiên
các cơng trình nghiên cứu về qui luật sinh trưởng rừng nhiệt đới vẫn còn rất
hạn chế, nhất là các nghiên cứu để tạo cơ sở cho việc xác định tuổi thành thục
số lượng của các cây cá thể; bởi vì việc xác định tuổi cây trong rừng nhiệt đới
là rất khó khăn.


8

1.2. Ở Việt Nam
Phân bố số cây theo cấp kính là một trong những cơ sở quan trọng nhất
của kết cấu lâm phần. Đường kính là thành phần tham gia chủ yếu trong việc
tính tốn thể tích cây, từ đó xác định trữ lượng của rừng. Phân bố đường kính
cũng là cơ sở cho các biện pháp xử lý lâm sinh, đặc biệt là khai thác và điều
khiển rừng. Đối với rừng tự nhiên lá rộng thường xanh, các nghiên cứu của
nhiều tác giả đều cho thấy dạng sống phân bố nói chung là giảm dần và chia
làm 3 kiểu:
1. Giảm đều.
2. đường cong giảm có một đỉnh lệch trái (ở cấp kính 12-16 cm).

3. Đường cong giảm có hai đỉnh (ở d=16cm và d=80 cm).
Các dạng phân bố N/D đều có thể mơ tả bằng tốn học. Các kết quả
nghiên cứu của Lê Sáu (1996), Nguyễn Văn Đoan/Trần Văn Con (1998) ở
Kon Hà Nừng; Lê Minh Trung (1991) ở Gia Nghĩa; Đào Công Khanh ở
Hương Sơn đều cho thấy rừng tự nhiên ít bị tác động (trạng thái IV) đều có
cấu trúc N/D ở dạng một đỉnh lệch trái và có thể mơ phỏng bằng hàm
Weibull.
1.3.1. Nghiên cứu về mơ hình cấu trúc rừng trồng thuần lồi đều tuổi
Cao Văn Quang (1987) biểu diến cấu trúc đường kính lồi Thơng theo
mơ hình Schumakher và Coile.
Vũ nhâm (1988), Phạm Ngọc Giao (1989), Trần Văn Con (1991) đã áp
dụng hàm Weibull để mơ phỏng cấu trúc đường kính ở các kiểu rừng khác
nhau.
Phạm Ngọc Giao (1995), đã sử dụng hàm Charlier, Beta và Weibull để
mô phỏng phân bố N/D của rừng Thông đuôi ngựa vùng Đông Bắc.


9

1.3.2. Nghiên cứu về mơ hình cấu trúc rừng tự nhiên hỗn loài khác tuổi
Về nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng thì việc mơ hình hóa cấu trúc
đường kính D1.3 đã được nhiều người quan tâm nghiên cứu và biểu diễn chúng
theo các dạng hàm phân bố xác suất khác nhau, nổi bật là các cơng trình
nghiên cứu của các tác giả sau:
Đồng Sỹ Hiền (1974) đã dùng hàm Meyer và họ đường cong Peason để
nắn các phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ kính cho rừng tự nhiên làm cơ sở
cho việc lập biểu thể tích và biểu độ thon thân cây đứng rừng Việt Nam. Cũng
trong cơng trình này, ơng đã nêu quan điểm: rừng Việt Nam thường chỉ đáp
ứng yêu cầu của khái niệm rừng cây tức là “tổng thể những cây hình thành
khoảnh rừng thuần nhất nhiều hay ít” (Anoutchin 1952-1961). Vì vậy trong

thực tiễn, rừng nhiệt đới nước ta chỉ cần có những cây, dù khác loài, khác
tuổi, mọc thành rừng, nghĩa là cùng nhau sinh trưởng trên một diện tích nào
đó với mật độ nhất định, hình thành một tàn che, thì có thể tạo thành hồn
cảnh rừng và khoảnh rừng ấy hình thành một đơn vị sinh học, một lâm phần
có quy luật xác định. Luận điểm này giúp cho các nhà nghiên cứu cấu trúc
định hướng các vấn đề cần giải quyết. Ông cũng xác nhận “... rừng cây trong
các lâm phần thường là dạng nhiều đỉnh...”
Vũ Đình Phương, Đào Công Khanh thử nghiệm phương pháp nghiên
cứu một số quy luật cấu trúc, sinh trưởng phục vụ điều chế rừng lá rộng hỗn
loài thường xanh ở Kon Hà Nừng – Gia Lai cho rằng đa số các lồi cây có cấu
trúc đường kính và chiều cao giống với cấu trúc tương ứng của lâm phần,
đồng thời cấu trúc của loài cũng có những biến động.
Nguyễn Văn Trương (1983) đã thử nghiệm dùng các hàm mũ, logarit,
phân bố Poisson và phân bố Pearson để biểu thị cấu trúc N/D của rừng tự
nhiên nhiệt đới hỗn loài.


10

Trần Văn Con (1991) đã dùng phân bố Weibull để mơ phỏng cấu trúc
đường kính cho rừng khộp ở Tây Nguyên.
Lê Minh Trung (1991) thử nghiệm mô phỏng phân bố N/D cho rừng tự
nhiên ở Gia Nghĩa - Đắc Nông bằng bốn dạng hàm: Poisson, Weibull,
Hyperbol và Meyer.
Bảo Huy (1993) thử nghiệm mô phỏng phân bố thực nghiệm N/D cho
rừng tự nhiên ưu thế bằng lăng ở Đăk Lăk theo các dạng phân bố Poisson,
khoảng cách, hình học, Weibul và Meyer.
Lê Sáu (1996) đã sử dụng hàm Weibul để mô phỏng các quy luật phân
bố đường kính, chiều cao tại khu vực Kon Hà Nừng, Tây Nguyên…
Nguyễn Hải Tuất (1975-1982-1990) đã sử dụng hàm Meyer, khoảng

cách – hình học để biểu diễn cấu trúc của rừng thứ sinh, đồng thời cũng áp
dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể.
Nguyễn Ngọc Lung (1987) đã xây dựng cấu trúc mật độ bằng hàm hồi
quy.
1.3.3. Nghiên cứu xây dựng mô hình cấu trúc rừng
Để xây dựng mơ hình cấu trúc cho các loài, kiểu rừng ứng với từng
điều kiện hoàn cảnh, Nguyễn Hồng Quân (1983) đã sử dụng hàm mũ theo
dạng Meyer để phân cấp các lâm phần chặt chọn trên cơ sở thay đổi hệ số góc
của phương trình khi điều kiện, hoàn cảnh thay đổi.
Lê Minh Trung (1991) đã vận dụng phương pháp này để xây dựng cấu
trúc mẫu trên 3 năng suất cho rừng tự nhiện hỗn lồi ở Đaknơng. Từ đó làm
cơ sở đề xuất hướng khai thác và nuôi dưỡng rừng.
Nguyễn Ngọc Lung (1985) đã cho rằng: Trong thực tiễn sản xuất, sau
khi phân chia rừng ra các loại, mỗi loại thuần nhất về một số mặt nào đó như


11

tổ thành, tầng thứ, phân bố số cây theo kích cỡ có thể chọn được một loại
trong lơ tốt nhất, có trữ lượng cao, năng suất sinh trưởng tốt, tổ thành hợp lý
nhất, có đủ thế hệ cây gỗ cũng cho phép sản lượng ổn định, ta coi là mẫu
chuẩn tự nhiên. Và đây cũng chính là mục têu mà con người cần hướng tới
trong kinh doanh rừng.
Phùng Ngọc Lan (1986) cũng nêu lên: mơ hình cấu trúc mẫu là mơ
hình có khả năng tận dụng tối đa tiềm năng của điều kiện lập địa, có sự phối
hợp hài hồ giữa các nhân tố cấu trúc để tạo ra một quần thể rừng có sản
lượng, tính ổn định và chức năng phòng hộ cao nhất, nhằm đáp ứng mục tiêu
kinh doanh nhất định.
Vũ Đình Phương (1987) cũng đồng quan điểm trong việc xây dựng mơ
hình cấu trúc rừng và vốn rừng, cho rằng cần phải tìm trong tự nhiên những

cấu trúc mẫu có năng suất cao đáp ứng mục tiêu kinh tế trong từng khu vực và
để nghiên cứu cấu trúc, sinh trưởng rừng hỗn loại ông đã đề xuất quan điểm:
Tổng thể hỗn lồi hay cịn gọi là rừng cây là do các phần từ thuần loài hợp
thành.
Nguyễn Ngọc Lung (1985) đã sử dụng lý thuyết của tác giả người
Pháp: Gurnaud, Collet, Huffel (1905) về quy luật phân phối thể tích của 3 lớp
cây dự trữ, kế cận, thành thục theo tỷ lệ 1/3/5 về thể tích để xây dựng cấu trúc
mẫu cho rừng ở Kon Hà Nừng và tác giả đã giới hạn cấp kính của từng cấp là
6-26 cm cho dự trữ, 26-60 cm cho kế cận và > 60 cm cho là thành thục.
Bảo Huy (1993) đã xuấp phát từ lý thuyết mẫu chuẩn tự nhiên do
Nguyễn Ngọc Lung (1985) nêu lên, lựa chọn và xác lập các mơ hình N/D,
mẫu cho từng đơn vị phân loại của rừng Bằng lăng ở Tây Nguyên, từ đó tác
giả đề xuất điều chỉnh cấu trúc N/D theo cấu trúc mẫu hoặc đồng dạng trong
phạm vi bé hơn đường kính giới hạn khai thác.


12

Đỗ Đình Sâm (2001) cũng đã dựa vào mẫu chuẩn của Nguyễn Ngọc
Lung để nghiên cứu chất lượng rừng tự nhiên lá rộng thường xanh sau khai
thác ở Việt Nam. Tác giả đã đề xuất tiêu chuẩn về phân phối thể tích của một
số “mẫu chuẩn tự nhiên” ở nước ta với giới hạn cấp kính cho lớp dự trữ là <
20cm, kế cận là trong khoảng 20 – 40cm, thành thục là >40cm làm chuẩn độ
để đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh thúc đẩy sự phát triển của các lâm
phần sau khai thác.
Trong lĩnh vực này các tác giả đều xây dựng các cấu trúc mẫu từ
nghiên cứu cơ sở cơ bản các quy luật kết cấu, từ đó đề xuất các hướng tác
động vào rừng. Các mẫu này đều được xây dựng trên cơ sở các mẫu tự nhiên
đã chọn lọc và được coi là ổn định và có năng suất cao nhất thơng qua tài liệu
quan sát. Tính ổn định của các cấu trúc này thường được tính tốn theo lý

thuyết trước khi đi vào khảo nghiệm. Cấu trúc mẫu được quan tâm nhiều nhất
là cấu trúc N/D1.3, nó cũng là cơ sở cho việc khai thác và nuôi dưỡng thông
qua việc điều chỉnh cấu trúc này.


13

CHƯƠNG 2
MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
2.1.1. Về lý luận
Góp phần hồn thiện các phương pháp xây dựng mơ hình sinh trưởng
của rừng tự nhiên nhiệt đới hỗn loài
2.1.2. Về thực tiễn
Xây dựng được các mơ hình dự đốn cấu trúc đường kính của rừng lá
rộng thường xanh khu vực Kon Hà Nừng làm cơ sở cho việc quản lý rừng bền
vững.
2.2. Nội dung nghiên cứu
2.2.1. Cở sở lý luận và thực tiễn
Một lâm phần rừng tự nhiên nhiệt đới hỗn loài là tập hợp các cây với
thành phần lồi và cỡ kính khác nhau tạo thành cấu trúc của lâm phần. Từ tài
liệu điều tra rừng có thể thành lập thành bảng cấu trúc lâm phần theo cỡ kính
và theo lồi hoặc nhóm loài. Bảng cấu trúc lâm phần này sẽ biến đổi theo thời
gian và người ta có thể thu thập được số liệu của các biến đổi này bằng hệ
thống ô tiêu chuẩn định vị trong khoảng thời gian từ 5 đến 10 năm. Trên cơ sở
dữ liệu này, người ta có thể xây dựng được các mơ hình dự đốn cấu trúc của
lâm phần trong một thời gian dài hơn. Các mơ hình theo hướng này đã được
xây dựng và áp dụng rộng rãi đối với rừng trồng thuần loài đều tuổi. Đối với
rừng tự nhiên hỗn loài khác tuổi nhiệt đới các nghiên cứu còn rất hạn chế do
những khó khăn và phức tạp của đối tượng.

14

2.2.2. Nội dung
- Thiết lập bảng cấu trúc lâm phần rừng hỗn lồi khác tuổi theo cỡ kính
và lồi/nhóm lồi cho các thời điểm điều tra trên mỗi ÔTC định vị.
+ Cấu trúc tổ thành
+ Phân bố số loài theo cỡ đường kính
+ Phân bố số cây theo cỡ đường kính
- Nghiên cứu các q trình động thái trong bảng cấu trúc lâm phần
+ Q trình tăng trưởng đường kính
+ Q trình chuyển lên cấp kính lớn hơn
+ Q trình tái sinh vào cấp kính đầu tiên
+ Q trình chết hoặc khai thác
- Nghiên cứu thiết lập mơ hình dự đốn cấu trúc đường kính
+ Mơ hình dự đốn tăng trưởng đường kính
+ Mơ hình hóa q trình chết
+Q trình tái sinh bổ sung
+ Dự báo động thái cấu trúc N-D của rừng
+ Đề xuất phương án tác động
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp tiếp cận chung của đề tài là dựa trên quan điểm lâm học:
coi lâm phần hỗn giao là tập hợp các lâm phần thuần loài đồng nhất về tăng
trưởng, mà thành phần cơ bản của lâm phần là các cây cá thể. Sử dụng
phương pháp điều tra rừng truyền thống và hiện đại để nghiên cứu bổ sung
các đặc trưng cấu trúc và động thái của các hệ sinh thái rừng (lập các ô tiêu


15

chuẩn tạm thời và ơ tiêu chuẩn định vị có diện tích 10.000m2 lựa chọn điển
hình với số lượng đủ độ tin cậy). Sử dụng các mơ hình, thuật tốn để mô
phỏng các quy luật cơ bản của rừng và đánh giá các tác động kỹ thuật.
2.3.1. Thu thập số liệu, tài liệu, thông tin thứ cấp
- Tài liệu về đặc điểm tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu
- Các thông tin, văn bản pháp luật và những chương trình phát triển
kinh tế, xã hội có liên quan.
- Các loại bản đồ: hiện trạng rừng và đất rừng.
2.3.2. Thu thập số liệu, thông tin từ thực địa
- Phân loại các trạng thái rừng: Theo tiêu chuẩn phân loại rừng tự nhiên
của Loeschau, Xác định giải pháp kỹ thuật lâm sinh cho rừng, đất rừng theo
các tiêu chí trong quy phạm ngành 6-84.
- Điều tra tài nguyên rừng: Sử dụng 10 Ơ định vị có sẵn tại thực địa
(1ha/ơ), trên mỗi ơ định vị có 6 ơ thứ cấp nghiên cứu cây tái sinh.
Sử dụng các phương pháp điều tra cơ bản trong điều tra lâm sinh để
điều tra các chỉ tiêu đối với từng ô:
+ Đối với tầng cây cao: điều tra các cây có D1.3≥ 10cm, bằng cách đo
chu vi của từng cây bằng thước dây, đo Hvn, và xác định chất lượng cây theo
ba cấp: tốt, trung bình, xấu.


16

Hình 2.1. Bản đồ hiện trạng rừng và vị trí các ô định vị


17

2.3.3. Phương pháp xử lý, tổng hợp các số liệu, thông tin

2.3.3.1. Các thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội
Tổng hợp theo các chủ đề, theo các bảng biểu tổng hợp theo thời gian,
không gian.
2.3.3.2. Tính tốn và chỉnh lý số liệu
a) Chỉnh lý số liệu: Các số liệu điều tra về cấu trúc rừng được tổng hợp thành
từng trạng thái, từng ô định vị.
Đối với tầng cây cao: - Sắp xếp D1.3 theo cỡ kính là 4cm.
Đối với mỗi ơ định vị tính tốn các giá trị trung bình: D1.3, Hvn, ∑G,
∑M bằng các cơng cụ tính tốn trong Excel, SPSS.
Tính tăng trưởng rừng: Kế thừa nghiên cứu về tăng trưởng rừng tự
nhiên tại khu vực Tây Nguyên.
b)Nghiên cứu cấu trúc rừng đối với từng ODV
- Mô tả cấu trúc tổ thành, hệ số IV% (Important Value Index) của
Daniel Marmillod, Vũ Đình Huề (1984) theo công thức:
IV% = (Ni% +Gi%)/2
- Mô tả cấu trúc N-D1.3
- Mơ hình hố cấu trúc N- D1.3 theo phân bố dạng hàm Meyer, phân bố
khoảng cách, Weibull … lựa chọn dạng hàm phù hợp nhất.
+ Hàm Meyer:
Hàm Meyer có dạng: y= α . e -βx
Trong đó α và β là hai tham số của hàm Mayer.
Sau khi tính được các tham số của phân bố lý thuyết ta tính được giá trị
lý luận bằng việc thay lần lượt các giá trị D1.3.


18

+ Hàm Weibull:
Hàm Weibull có dạng:
Fx (x) = 1- exp {- [( x- xo )/]  }

với x> xo

0

với x <=xo

Trong đó α và  là 2 tham số của phân bố Weibull. Khi các tham số 
và  thay đổi thì dạng đường cong phân bố cũng thay đổi theo. Tham số  đặc
trưng cho độ lệch của phân bố.
Nếu: α = 1 thì phân bố có dạng giảm.
α = 3 thì phân bố có dạng đối xứng.
α < 3 thì phân bố có dạng lệch trái.
α > 3 thì phân bố có dạng lệch phải.
Tham số  đặc trưng cho độ nhọn của đường cong phân bố.


n
 ft.( xi  a)

Trong đó a là trị số quan sát bé nhất, xi là trị số giữa tổ.
+ Hàm khoảng cách:


với X = 0

(1- ) (1-)  x -1

với X≥1

Hàm Khoảng cách có dạng: F(x) =

Trong đó:



dung lượng mẫu.

fo
với f0 là tần số quan sát tuyệt đối ứng với tổ đầu tiên, n là
n
Xi 

( xi  x 1 )
k


19

với K là cự ly tổ, xi là trị số giữa cỡ đường kính thứ i, xl là trị số giữa
cỡ kính thứ nhất.
  1

Tham số α được xác định:

n  fo
 f i .x i

Tham số γ chính là xác suất của tổ đầu tiên. Xác suất của các tổ tiếp
theo được xác định khi thay các giá trị Xi và phương trình lý thuyết.

- Nghiên cứu động thái lâm phần
Phân tích tỷ lệ chết, cây chuyển lên cỡ kính cao hơn và tăng trưởng
đường kính dựa trên bảng cấu trúc số cây theo cỡ kính và lồi/nhóm loài.
Tỷ lệ chết: Mp=(M/No)*100
Hệ số chết: Mr=(lnNo-lnSt)/t
Tỷ lệ chuyển cấp: Rp=(R/Nt)*100
Hệ số chuyển cấp: (Rr=(lnNt-lnSt)/t.
Trong đó:

No và Nt: là số cây điều tra ở thời điểm 0 và t, (t>0).
Do và Dt: đường kính ở thời điểm o và t
St: số cây sống ở thời điểm t.

Xây dựng mơ hình cấu trúc N/D trong tương lai.
Sự thay đổi (động thái) cấu trúc N-D của một lâm phần rừng tự nhiên
phụ thuộc vào 3 q trình cơ bản đó là: TĂNG TRƯỞNG, CHẾT, và TÁI
SINH BỔ SUNG. Do đó, một mơ hình động thái của rừng cũng có thể bao
gồm 3 thành phần chủ yếu như biểu diễn ở hình 2.2 dưới đây. Trong rất nhiều
các cơng trình nghiên cứu về tăng trưởng ở Việt Nam đã tổng quan ở trên, các
tác giả mới tập trung nghiên cứu thành phần tăng trưởng và dựa chủ yếu vào
phương pháp giải tích thân cây và rất ít các nghiên cứu đề cập đến thành phần
chết và tái sinh bổ sung, do thiếu các nghiên cứu định vị.


20

MƠ HÌNH SINH TRƯỞNG

Lâm
phần

Tăng trưởng

Chết

Tái sinh bổ
sung

TĂNG TRƯỞNG
ĐƯỜNG KÍNH
có
CHẾT
TÁI SINH
BỔ SUNG

Mơ
phỏng
cho năm

khơng
Lâm phần
tương lai

Hình 2.2. Các thành phần cơ bản của một mơ hình sinh trưởng
(Vanclay, 1992).


21

Thuật toán để dự đoán cấu trúc N-D được xác định như sau:

Nk,t+n = Nk,t + Ik – Ok – Mk – Hk
Trong đó:
Nk,t+n là số cây trong cỡ kính k ở thời điểm t+n
Nk,t là số cây ở cõ kính k ở thời điểm t
Ik là số cây chuyển vào cỡ kính k trong định kỳ n năm
Ok là số cây chuyển ra khỏi cỡ kính k trong định kỳ n năm
Mk là số cây chết trong cỡ kính k trong định kỳ n năm
Hk là số cây khai thác trong cỡ kính k.
Trong trường hợp khơng có sự chuyển cấp vượt quá hai cấp thì rõ ràng
là số cây chuyển vào cấp kính k thì bằng số cây chuyển ra ở cấp kính k-1. Đối
với cỡ kính đầu tiên (cỡ kính nhỏ nhất) thì số cây chuyển vào được gọi là số
cây tái sinh bổ sung (Recruitment) ký hiệu là R. Như vậy ta có đối với cỡ kính
đầu tiên (k=1):
N1,t+n = N1,t + R – O1 – M1 – H1
Hệ số chuyển ra khỏi cấp kính k được xác định thông qua lượng tăng
trưởng hàng năm trong cỡ kính (zdk), cụ thể:
Ok = zdk*n/K (n là số năm dự đốn, K cự ly giữa các cỡ kính).
Hệ số chuyển vào cỡ kính k thì bằng hệ số chuyển ra khỏi cỡ kính k-1,
tức là Ik = Ok-1
- Mơ hình rừng mục đích: Kế thừa nghiên cứu về mơ hình rừng ổn định
cho loại hình rừng tự nhiên kinh doanh gỗ tại khu vực Tây Nguyên.


22

- Đề xuất các biện pháp kỹ thuật nhằm định hướng cho rừng tiến đến
tiệm cận với mơ hình rừng mục đích dựa trên các tiêu chí:
+ Cấu trúc tổ thành: nắm được mối quan hệ giữa các lồi (nhóm sinh
thái, quan hệ tương hỗ…); xác định được loài mục đích, lồi hỗ trợ và lồi phi
mục đích, lập danh mục các nhóm lồi này cho từng loại hình kinh doanh

rừng
+ Kết cấu rừng: xác định mật độ tối ưu của lâm phần và kết cấu N/D
chuẩn để có thể kinh doanh bền vững theo phương thức chặt chọn; xác định
được cấu trúc tầng tán thích hợp để tạo khơng gian dinh dưỡng cho cây phát
triển tối ưu.
+ Nắm được kết cấu về trữ lượng và chất lượng của lâm phần và cả khu
điều chế.
Từ đó đối chiếu và đưa ra mơ hình phù hợp đối với thực trạng rừng tại
mỗi trạng thái, đưa ra phương hướng dẫn dắt rừng để đạt được cấu trúc rừng
ổn định. Thông qua phương hướng dẫn dắt rừng đã đề ra phương án thực hiện
các biện pháp kỹ thuật cho từng đối tượng rừng về các biện pháp trồng rừng,
khoanh nuôi, khai thác, bảo vệ…


23

CHƯƠNG 3
ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN - KINH TẾ - XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU
3.1. Đặc điểm tự nhiên
3.1.1. Vị trí địa lý
Vùng nghiên cứu bao gồm 5 tỉnh Tây Nguyên nằm trong phạm vi từ
phía nam ở 11o11’ vĩ độ bắc (Lâm Đồng) đến phía bắc ở 15o25’ vĩ độ bắc
(Kon Tum); phía tây ở 107o12’ kinh độ đơng (Đak Nơng) đến phía đơng ở
109o30’. Đây là phần khối núi cuối cùng của dãy Trường Sơn nằm trên phần
đất của miền nam Trung bộ, phía bắc giáp với vùng núi của tỉnh Quảng Nam,
phía đơng giáp với các tỉnh ven biển miền trung như Bình Định, Phú n,
Khánh Hồ, Ninh Thuận, Bình Thuận; phía nam giáp với tỉnh Đồng Nai, Bình
Dương; phía tây giáp Lào và Căm Pu Chia. Tây Ngun có vị trí địa lý cực kỳ
quan trọng về mặt sinh thái, đặc biệt là vì vùng này có các hệ thống sông lớn
và quan trọng như sông Ba, sông Đồng Nai và các phụ lưu của sông Mê Kông

như sông Srêpok, sông Đak Bla... Đây là nguồn lực để phát triển các nhà máy
thuỷ điện lớn như Yaly, Thác Mơ, Hàm Thuận, Đa Nhim và Trị An...
3.1.2. Khí hậu, thuỷ văn
Do vị trí địa lý, địa hình cao, chia cắt mạnh và dưới tác động của bức
xạ mặt trời, khí hậu Tây Nguyên mang sắc thái đặc thù của kiểu khí hậu nhiệt
đới gió mùa cao ngun thể hiện ở các mặt sau đây:
- Tổng lượng bức xạ hàng năm khoảng 120-140 Kcal/cm2, chênh lệch
giữa các tháng nhỏ (khoảng 7 Kcal /cm2), cực đại vào mùa xuân (tháng 3,
tháng 4), cực tiểu vào mùa thu (tháng 9). Cán cân bức xạ vào loại trung bình.
- Nền nhiệt độ tương đối cao, nhiệt độ trung bình nằm ở độ cao 8001000m vào khoảng 19-21oC và tổng nhiệt độ năm 7000-8000oC, thời kỳ có