Tài liệu Điều tra, đánh giá các mô hình rừng trồng cung cấp gỗ lớn làm cơ sở lựa chọn loài cây trồng rừng gỗ lớn, mọc nhanh ở các tỉnh tr

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -----  ----- DƢƠNG THỊ DUNG ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ CÁC MÔ HÌNH RỪNG TRỒNG CUNG CẤP GỖ LỚN LÀM CƠ SỞ LỰA CHỌN LOÀI CÂY TRỒNG RỪNG GỖ LỚN, MỌC NHANH Ở CÁC TỈNH TRUNG DU MIỀN NÚI PHÍA BẮC (TÂY BẮC VÀ TRUNG TÂM) LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Thái Nguyên, năm 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -----  ----- DƢƠNG THỊ DUNG ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ CÁC MÔ HÌNH RỪNG TRỒNG CUNG CẤP GỖ LỚN LÀM CƠ SỞ LỰA CHỌN LOÀI CÂY TRỒNG RỪNG GỖ LỚN, MỌC NHANH Ở CÁC TỈNH TRUNG DU MIỀN NÚI PHÍA BẮC (TÂY BẮC VÀ TRUNG TÂM) LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS. Trần Văn Con Thái nguyên, năm 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Luận văn này đƣ ợc hoàn thành tại trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên theo chƣơng trình đào tạo Cao học khóa 16, tƣ̀ năm 2007 - 2010. Trong quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn, tác giả đã nhận đƣợc sự quan tâm, giúp đỡ của tập thể cán bộ Khoa Đào tạo sau đại học, các thầy giáo, cô giáo thuộc khoa Lâm Nghiệp trƣờng Đại học Thái Nguyên, Trung tâm khuyến nông tỉnh Thái Nguyên ,… nhân dịp này , tác giả xin chân thành cảm ơn về sƣ̣ giúp đỡ quý báu đó . Trƣớc hết , tác giả xin chân thành cảm ơn PGS .TS. Trần Văn Con - ngƣời hƣớng dẫn khoa học, đã tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này. Xin gửi lời cảm ơn tới UBND các tỉnh , UBND các huyện, các Công ty lâm nghiệp, các hộ gia đình,… đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình thu thập số liệu ngoại nghiệp phục vụ đề tài luận văn. Xin gửi lời cảm ơn tới Trung tâm Khuyến Nông tỉnh Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện về thời gian, công việc để tác giả có thể theo học và hoàn thành luận văn này. Cuối cùng , tác giả xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, động viên, giúp đỡ của ngƣời thân trong gia đình và các bạn bè, đồng nghiệp trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài luận văn. Thái Nguyên, năm 2010 Tác giả Dương Thị Dung Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT D1..3 Đƣờng kính ngang ngực D0 Đƣờng kính gốc FAO Food and Agriculture Organization (Tổ chức lƣơng thực, nông nghiệp của Liên hiệp quốc) Hvn Chiều cao vút ngọn KHCN Khoa học công nghệ KTLS Kỹ thuật lâm sinh LN Lâm nghiệp M/ha Trữ lƣợng bình quân/ha NN & PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn OTC Ô tiêu chuẩn RT Rừng trồng TBKT Tiến bộ kỹ thuật TCN Tiểu chuẩn ngành V/cây Thể tích bình quân cây đơn lẻ VKHLNVN Viện Khoa học lâm nghiệp Việt Nam H Tăng trƣởng bình quân chung về chiều cao D Tăng trƣởng bình quân chung về đƣờng kính Hbq Chiều cao trung bình Dbq Đƣờng kính trung bình MĐHT Mức độ hoàn thành MĐ Mật độ ĐDTĐ Độ dày tầng đất TPCG Thành phần cơ giới Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẶT VẤN ĐỀ Nghiên cứu trồng rừng gỗ lớn, mặc dù đã có nhiều kết quả đƣợc công bố, nhiều kinh nghiệm và bài học đã đƣợc đúc kết, ngƣời trồng rừng vẫn tiếp tục đối mặt với các vấn đề sau đây: (i) Bối rối khi lựa chọn tập đoàn cây trồng, (ii) Không chắc chắn về sự thích nghi của một loài đối với lập địa cụ thể, (iii) Có thể trồng gỗ lớn thuần loài không? Hay phải hỗn giao và tổ hợp hỗn giao nhƣ thế nào là tốt nhất, và (iv) Kỹ thuật lâm sinh thích hợp để thiết lập rừng trồng gỗ lớn nhƣ thế nào? Trong những năm gần đây, rất nhiều loài cây bản địa đƣợc khuyến nghị bên cạnh các loài cây nhập nội mọc nhanh. Ở vùng Tây Nguyên có các loài nhƣ: Xoan ta, Dầu rái, Sao đen Giổi xanh, Dó trầm, … Ở vùng Đông nam Bộ có các loài nhƣ: Xoan ta, Bông gòn, Dầu rái, Sao đen, Gáo, Gió trầm, Xoan mộc. Ở vùng duyên hải miền trung có các loài nhƣ: Huỷnh, Lát hoa, Sồi phảng, Dó trầm, Gạo và ở vùng Trung du miền núi phía bắc có các loài nhƣ: Xoan ta, Gạo, Trám trắng, Sa mộc, Mỡ, Bồ đề, Tống dù … Tuy nhiên, danh mục các loài cây này vẫn chƣa thuyết phục đƣợc các nhà trồng rừng, có nhiều loài cần phải loại bỏ ra khỏi danh sách và cũng có nhiều loài cần đƣợc bổ sung. Do đó, các chƣơng trình khảo nghiệm vẫn cần thiết đƣợc tiếp tục để có các lựa chọn đúng đắn. Tuy nhiên, việc chọn loài cây trồng rừng không chỉ dựa vào: tốc độ sinh trƣởng, sự thuận lợi, chất lƣợng gỗ và các yêu cầu lập địa không thôi; mà còn phải đƣợc lọc bỏ, loại trừ và khảo nghiệm. Tức là phải có sự đánh giá nhiều loài, phân tích các bài học thất bại, rút ra các yếu tố đƣa đến thành công. Các nhà khoa học đã tiến hành nhiều nghiên cứu nhừm mục đích phát triển các giải pháp kỹ thuật và kinh tế-xã hội để thiết lập rừng trồng gỗ lớn cho nguyên liệu đồ mộc. Trong các mô hình nghiên cứu đó, các loài cây đã đƣợc khảo nghiệm cùng với các biện pháp kỹ thuật lâm sinh thích hợp. Mục Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 1 http://www.lrc-tnu.edu.vn tiêu cụ thể của các hoạt động nghiên cứu là xác định đƣợc những loài và tổ thành loài hỗn giao thích hợp nhất cho việc thiết lập rừng trồng gỗ lớn, mọc nhanh cho các dạng lập địa ở vùng sinh thái. Các khảo nghiệm đƣợc đánh giá dựa trên các tiêu chí cụ thể sau đây đối với mỗi loài và biện pháp thiết lập: (i) tốc độ sinh trƣởng (H, D, V); (ii) Hình thân (dáng cây); (iii) Khả năng tự tỉa cành, (iv) Kiểu sinh trƣởng (biểu hiện đỉnh sinh trƣởng, phản ứng với ánh sáng, với thổ nhƣỡng); (v) sinh lực cây, tính chống chịu, (vi) Cấu trúc tán, (vii) Phản ứng trong hỗn giao, (viii) Khả năng tái sinh, (ix) Tính chất cơ lý hoá gỗ, (x) Tính chất công nghệ của gỗ. Các mục tiêu và nội dung nghiên cứu đều đƣợc xuất phát từ các yêu cầu thực tế sau đây: - Ngành công nghiệp chế biến gỗ (đặc biệt là đồ mộc) Việt Nam đang phát triển với tốc độ rất nhanh và đóng góp đáng kể vào kim ngạch xuất khẩu khoảng 2,5 tỷ US$, nhƣng đáng tiếc lại phải nhập 80 gỗ nguyên liệu. - Khả năng cung cấp gỗ từ rừng tự nhiên ngày càng giảm, trong những năm trƣớc 2000, sản lƣợng gỗ khai thác từ rừng tự nhiên của Việt Nam trung bình khoảng 2 triệu m3 gỗ tròn mỗi năm, giảm xuống 0,7 triệu m3 vào năm 2000 và 0,3 triệu vào năm 2003; hiện nay con số này chỉ còn khoảng 0,2 triệu m3/năm. - Việt Nam có trên 5 triệu ha rừng nghèo kiệt với sản lƣợng bình quân chỉ 30-90 m3/ha, trong đó ít nhất có 2-3 triệu ha rừng sản xuất có khả năng cải tạo thành rừng sản xuất thâm canh gỗ lớn. Cải tạo rừng tự nhiên nghèo kiệt thành rừng sản xuất thâm canh gỗ lớn đang trở thành một chủ trƣơng lớn vừa đáp ứng đƣợc nguyện vọng của những ngƣời làm nghề rừng ở các điạ phƣơng vừa là giải pháp cần thiết để thực hiện chiến lƣợc phát triển ngành vừa mới đƣợc Thủ tƣớng chính phủ phê duyệt với mục tiêu đáp ứng nhu cầu hàng năm 20 triệu m3 gỗ tròn (trong đó gỗ lớn là 10 triệu m3). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 2 http://www.lrc-tnu.edu.vn - Diện tích rừng trồng cung cấp gỗ lớn còn rất hạn chế, các kỹ thuật trồng rừng gỗ lớn còn rất tản mạn, chƣa đồng bộ, liên hoàn cho mỗi loài/nhóm loài hỗn giao thích hợp. Các chính sách và giải pháp kinh tế xã hội vẫn còn nhiều bất cập, chƣa tạo động lực thúc đẩy phát triển trồng rừng gỗ lớn cung cấp nguyên liệu chế biến đồ mộc. Rừng trồng cây mọc nhanh chu kỳ ngắn đang có hiện nay chủ yếu là nhằm mục đích sản xuất gỗ nguyên liệu giấy, tuy nhiên nhu cầu về gỗ lớn đang gia tăng cũng đã thúc đẩy các nhà lâm nghiệp quan tâm nghiên cứu trồng rừng gỗ lớn mọc nhanh. Gần đây, Nhà nƣớc đã quan tâm đầu tƣ cho các đề tài nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật và kinh tế xã hội để phát triển trồng rừng gỗ lớn mọc nhanh. Một trong số các đề tài đã và đang đƣợc thực hiện là đề tài cấp nhà nƣớc: “Nghiên cứu các giải pháp khoa học công nghệ và kinh tế-xã hội trồng rừng gỗ lớn, mọc nhanh trên đất trống còn tính chất đất rừng và đất rừng nghèo kiệt” do TS. Trần Văn Con, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam chủ trì. Rừng trồng có thể đƣợc thiết lập với nhiều mục đích khác nhau và chúng có thành phần loài, cấu trúc cũng nhƣ cƣờng độ kinh doanh khác nhau. Trong đề tài nói trên, nhóm nghiên cứu của Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam quan niệm: “rừng trồng “gỗ lớn mọc nhanh” là các rừng rồng “thƣơng mại” với cƣờng độ kinh doanh cao, đƣợc thiết lập tƣơng đối tập trung, chủ yếu là thuần loài (cây bản địa hoặc nhập nội) mọc nhanh (có năng suất trên 15 m3/ha/năm) để sản xuất gỗ lớn (có đƣờng kính trên 25 cm ) với luân kỳ kinh doanh tối đa là 30 năm. Rừng trồng thƣơng mại gỗ lớn mọc nhanh có thể đƣợc thiết lập ở quy mô lớn do các công ty đầu tƣ hoặc một liên kết nhiều khu rừng quy mô nhỏ đến vừa của các chủ rừng nhỏ”. Vì các lý do này, tôi chọn đề tài nghiên cứu cho luận văn thạc sỹ của mình là: “Điều tra, đánh giá các mô hình rừng trồng cung cấp gỗ lớn làm cơ sở lựa chọn loài cây trồng rừng gỗ lớn, mọc nhanh ở các tỉnh trung du miền núi phía bắc (Tây bắc và trung tâm)” Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 3 http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Ngoài nước Trồng rừng là một nhiệm vụ quan trọng ở các nƣớc nhiệt đới vì hai lý do: để tái lập lại các hệ sinh thái rừng (HSTR) đã bị thoái hoá và để đáp ứng các nhu cầu về gỗ ngày càng tăng trong khi gỗ rừng tự nhiên ngày càng cạn kiệt. Tuy nhiên, không phải ai cũng nhận thức đƣợc sự cấp thiết này. Các số liệu tổng kết của FAO đã cho thấy, ngày nay trên toàn thế giới có khoảng 135 triệu ha rừng trồng công nghiệp bằng các loài cây mọc nhanh đã đƣợc thiết lập, khoảng 75% diện tích rừng trồng tập trung tại các vùng ôn đới, 25% diện tích tập trung ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, khoảng 5% diện tích ở vùng Châu Phi và gần 10% diện tích rừng trồng tập trung ở vùng Châu Mỹ – La tinh, 20% diện tích tập trung ở các nƣớc thuộc Liên bang Xô Viết (cũ), còn lại khoảng 25% diện tích tập trung ở các nƣớc vùng Châu á - Thái Bình Dƣơng và Châu Âu ( Gautier, 1991; Kanowski & Savill, 1992). Hàng năm có khoảng từ 0,8 – 1, 2 triệu ha đƣợc trồng mới (FAO, 1993). Tuy nhiên trồng rừng nhằm mục đích gì, thiết lập rừng trồng nhƣ thế nào và rừng trồng sẽ phát triển ra sao thì lại rất ít đƣợc quan tâm. Nhiều diện tích rừng trồng bị thất bại đã cho chúng ta thấy sự lãng phí lớn lao về sức ngƣời, sức của. Chính vì vậy, trƣớc khi quyết định đầu tƣ cho một dự án trồng rừng cần phải trả lời hai câu hỏi sau đây (Lamprecht, 1986): - Mục đích của trồng rừng là gì, cụ thể hơn các mục tiêu cần đạt đƣợc của rừng trồng là gì? - Tại sao diện tích dự kiến trồng rừng lại không có rừng? Câu hỏi 1: Một dự án trồng rừng chỉ có thể đƣợc chấp nhận khi các lợi ích trực tiếp hoặc gián tiếp mà nó mang lại ít nhất cũng có thể bù đắp đƣợc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 4 http://www.lrc-tnu.edu.vn các chi phí cho việc thiết lập và quản lý nó. ở vùng nhiệt đới, đặc biệt là ở những nơi thƣa dân cƣ điều này rất khó trở thành hiện thực. Lơi ích trực tiếp có thể mong đợi từ một dự án trồng rừng khi có một thị trƣờng thực tế hoặc tiềm năng cho các sản phẩm mà nó sản xuất ra, và khi điều kiện lập địa cho phép trồng đƣợc các loài mọc nhanh hoặc các loài gỗ quí có giá trị. Dự án trồng rừng có thể luận chứng đƣợc lợi ích gián tiếp của nó khi rừng trồng có khả năng cung cấp các dịch vụ về môi trƣờng (ví dụ bảo vệ nguồn nƣớc và đất) bằng cách tốt nhất và hiệu quả nhất. Nhiều diện tích có thể đáp ứng đƣợc yêu cầu này. Tuy nhiên, do hạn chế về tài chính và lao động cần thiết phải ƣu tiên cho các vùng phòng hộ bức thiết trƣớc, đó là các vùng đông dân cƣ, các vùng xung yếu, các vùng có nhu cầu cao về nghỉ ngơi, giải trí. Với ý nghĩa này, các rừng đáp ứng đƣợc nhiều chức năng (đa mục đích) luôn luôn đƣợc ƣu tiên. Câu hỏi 2: Một diện tích không có rừng có thể có nguyên nhân tự nhiên và nguyên nhân nhân tác. Rừng tự nhiên sẽ không xuất hiện ở các điều kiện lập địa cực đoan, không thích hợp đối với tất cả các loài (bản địa), ví dụ vùng khô hạn, trên núi cao, những nơi đất quá cằn cỗi, hoặc những nơi mà điều kiện nƣớc ngầm quá cực đoan. Trồng rừng ở các lập địa này chỉ có thể thành công nếu loại bỏ đƣợc các yếu tố không thuận lợi cho quá trình sinh trƣởng của cây rừng, ví dụ phải có hệ thống tƣới nƣớc hoặc thoát nƣớc, phải bón phân hoặc cải tạo đất, hoặc có thể tìm đƣợc loài cây nhập nội thích nghi đƣợc với các điều kiện lập địa cực đoan. Các biện pháp này thƣờng rất tốn kém và ít khi đƣợc sử dụng trong lâm nghiệp. Do đó ở những lập địa mà tự nhiên đã không có rừng thì không nên chọn để trồng rừng. Để một dự án trồng rừng thành công, trƣớc hết phải loại bỏ đƣợc các yếu tố cản trở sinh trƣởng của cây trồng. Rất nhiều dự án trồng rừng đã bị thất bại chỉ vì không chú ý đến luận điểm hiển nhiên này. Tuy nhiên, xác định Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 5 http://www.lrc-tnu.edu.vn đƣợc các yếu tố quyết định để bảo đảm cho cây rừng phát triển dễ dàng hơn nhiều so với loại trừ chúng. Các lợi ích hợp pháp của những ngƣời sử dụng đất truyền thống phải đƣợc tính đến một cách hợp lý. Khi yêu cầu cơ bản này đã thoả mãn, chúng ta có thể bắt đầu một kế hoạch trồng rừng. Các biện pháp kỹ thuật quan trọng đầu tiên cho trồng rừng là: chọn loài cây thích hợp, sản xuất cây giống, chuẩn bị đất, xác định các kỹ thuật trồng rừng và các biện pháp nuôi dƣỡng và quản lý rừng trồng. Để phục vụ kinh doanh, sản xuất rừng hiệu quả cả về môi trƣờng sinh thái và kinh tế một cách bền vững. Điều này đòi hỏi phải có biện pháp điều chế rừng một cách hợp lý. Vì vậy, việc nghiên cứu sinh trƣởng, sản lƣợng rừng nhằm đánh giá đƣợc năng suất rừng và hiệu quả kinh tế cũng nhƣ sinh thái của việc trồng rừng là việc làm quan trọng nhất trong việc điều chế rừng. Appanah, S. và Weiland, G (1993) đã xuất bản quyển sách “Planting quality timber trees in Peninsular Malaysia-a review đã tổng quan những kinh nghiêm trồng rừng gỗ lớn ở bán đảo Malaysia, tiến trình lịch sử và cuộc tranh luận lớn về quản lý rừng tự nhiên và rừng trồng, bao gồm cả những sai lầm về cơn sốt cây nhập nội mọc nhanh; các tác giả đã thảo luận về các nguyên tắc sử dụng các loài cây tiềm năng cho trồng rừng; trong cuốn sách này, hơn 40 loài cây đã đƣợc hƣớng dẫn kỹ thuật trồng rừng lấy gỗ. Mayhew, J.E. và Newton, AQ.C. (1998) đã xuất bản quyển sách “The silviculture of Mahogany” trình bày các tiến bộ kỹ thuật lâm sinh trong kinh doanh cây gỗ thƣơng mại nỗi tiếng đƣợc gọi là Mahogany (Swietenia macrophylla). Những khó khăn trong việc trồng rừng gỗ lớn mọc nhanh, đặc biệt đối với cây bản địa đã đƣợc các tác giả nêu lên từ rất sớm. Trong đó những khó khăn chủ yếu thƣờng là: việc lựa chọn loài cây thích hợp cho vùng lập địa, vấn đề cung cấp và bảo quản hạt giống, vấn đề cây con đem trồng (đa số cây trồng nhiệt đới không sống đƣợc bằng stump (trong khi đó một trong những Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 6 http://www.lrc-tnu.edu.vn nguyên nhân thành công của việc trồng Teak chính là khả năng trồng stump của loài này); kỹ thuật lâm sinh đặc biệt là kỹ thuật tạo môi trƣờng và điều khiển ánh sáng. Sau đây là một số thành tựu và trình độ khoa học kỹ thuật đã đạt đƣợc trong một số lĩnh vực liên quan đến trồng rừng gỗ lớn. 1.1.1. Các nghiên cứu về mối quan hệ giữa sinh trưởng và năng suất rừng với điều kiện lập địa Khái niệm lập địa đƣợc hiểu là tổng thể các nhân tố và quá trình của môi trƣờng tạo điều kiện cho sự tồn tại và thƣờng xuyên ảnh hƣởng đến sinh trƣởng của cây rừng (Vater, 1925). Khoa học lập địa nghiên cứu môi trƣờng của cây rừng, các mối quan hệ giữa các nhân tố lập địa với nhau và tổng quan hệ giữa lập địa với quần xã thực vật rừng. Tổng quan hệ này đƣợc Sukatschow (1951) gọi là sinh địa quần lạc (Biogeozoenose) và Ellenberg (1973) gọi là hệ sinh thái (ecosystem). Sinh trƣởng của cây rừng một phần phụ thuộc vào cơ cấu di truyền và phần khác phụ thuộc vào tác động của môi trƣờng- các nhân tố sinh thái (gọi chung là lập địa). Mỗi loài cây cần một sự tác động tổng hợp nhất định của lập địa để thỏa mãn các điều kiện sống của nó. Các nhân tố lập địa có thể tác động đến sinh trƣởng của cây rừng với nhiều mức độ khác nhau từ tối thiểu đến tối đa; ở cả hai cực tối đa và tối thiểu, cây rừng đều sinh trƣởng không tốt do nó bị tác động quá nhiều hoặc quá ít. Trong điều kiện không có sự tác động của con ngƣời, thảm thực vật rừng tự nhiên phản ánh chính xác nhất tác động tổng hợp của các lập địa tự nhiên. Mỗi lập địa cụ thể đƣợc xác định bởi rất nhiều nhân tố sinh thái; có thể phân thành 3 nhóm các nhân tố cơ bản nhƣ hình 1.1. Việc đánh giá tiềm năng các lập địa lâm nghiệp có thể thực hiện bằng nhiều phƣơng pháp khác nhau nhƣ đã đề cập ở chƣơng tổng quan, sau đây sẽ tóm tắt và hệ thống lại những luận điểm chính đƣợc áp dụng trong đề tài: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 7 http://www.lrc-tnu.edu.vn 1. Phương pháp gián tiếp thông qua thảm thực vật: Thảm thực vật tự nhiên là tấm gƣơng phản ánh trung thực tiềm năng sản xuất của các lập địa tự nhiên. Chúng ta hiểu tiềm năng sản xuất tự nhiên là năng suất sinh khối bậc một trên một đơn vị diện tích lập địa cụ thể, trong một đơn vị thời gian dƣới sự tác động tối ƣu của các nhân tố sinh thái. Khối lƣợng sinh khối sản xuất trong một HSTR là chỉ tiêu tổng hợp để định lƣợng năng suất lập địa. Vị trí Nhóm nhân tố vô sinh Khí hậu Lập địa Thổ nhƣỡng Hệ sinh thái tự nhiên Sinhvật Hệ sinh thái Nhóm nhân tố sinh vật nhân văn Quần xã sinh vật Con ngƣời Nhóm nhân tố con ngƣời Xã hội Himh 1.1. Các nhóm nhân tố cơ bản của HSTR Lƣợng tăng trƣởng sinh khối (Z) hàng năm của một HSTR có thể tính bằng công thức: Z=A-R-V-S Trong đó: A=tổng quang hợp (Bruttoasimilation); R=hô hấp (Respiration); V=rơi rụng từ lá, cành, rễ; và S=khối lƣợng quả và hạt. Hai đại lƣợng ảnh hƣởng chính là quang hợp và hô hấp. Các nghiên cứu trên qui mô lớn cho thấy, các HSTR nhiệt đới với các điều kiện thuận lợi nhƣ mƣa nhiều, nắng lắm và thời gian sinh trƣởng dài, nhìn chung là đạt đƣợc sản xuất sinh khối lớn hơn so với các kiểu rừng ở các đai khí hậu khác; điều đó đƣợc minh hoa qua bảng 1.11 sau đây: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 8 http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 1.1. Sản xuất sinh khối trên mặt đất trong các kiểu rừng khác nhau của trái đất (Nguồn: Bruenig (1974) và Lieth (1974) Năng Sinh khối Sinh khối lƣợng khô khô chứa trong (tấn/ha/năm) (tấn/ha/năm) sinh khối theo theo Lieth khô Bruenig (kcal/g) Kiểu rừng Kiểu khí hậu Theo Walter Rừng mƣa ẩm nhiệt đới I,II 21 10-35 4,1 Rừng ẩm thƣờng xanh nhiệt đới II 17 6-35 4,2 Rừng khô nhiệt đới IV 3 2,5-15 4,9 Rừng hỗn giao ôn đới, ấm V 13,8 6-25 4,8 Rừng hỗn giao ôn đới lạnh VI 9,5 - 4,7 VIII 3,7 2-15 4,8 6,0 2-20 ? - 1-40 2,7 Rừng lá kim hàn đới Đồng cỏ Đất canh tác khác Tuy nhiên, các nghiên cứu của Mueller và Nielsen (1965) lại cho thấy sự tiêu thụ do hô hấp trong rừng nhiệt đới chiếm khoảng 75%, trong khi đó ở rừng ôn đới chỉ chiếm 45% tổng quang hợp. Chỉ có khoảng 16% sinh khối của rừng mƣa nhiệt đới là có giá trị sử dụng. Thomasius (1979) đã ƣớc lƣợng năng suất sản xuất bậc một của một số kiểu rừng ở Việt Nam có so sánh với các dạng thảm rừng đƣợc hình thành sau khi rừng nguyên sinh bị tác động nhƣ bảng sau. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 9 http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 1.2. So sánh sản xuất bậc một với các thảm thực vật thứ sinh hình thành sau tác động ở Việt Nam (Nguồn: Thomasius, 1979): Ƣớc lƣợng sản xuất bậc một của thảm thực vật tự nhiên (tấn/ha/năm) Ƣớc lƣợng sản xuất bậc một của thảm thực vật thứ sinh hình thành sau tác động (tấn/ha/năm) Đồng cỏ Thảm cây bụi (Savane) Cây bụi kín Rừng thứ sinh Rừng lá rộng thƣờng xanh 20-30 5-6 5-8 3-15 15-25 Rừng lá rộng nửa rụng lá 20-25 5-6 4-7 6-12 10-20 Rừng mƣa lá rộng 10-20 4-5 4-5 5-10 - Rừng lá kim 5-10 3-4 3-5 4-8 - Rừng cây bụi 3-6 3-4 3-5 - - Đồng cỏ 2-5 2-5 - - - Nhƣ vậy, tiềm năng sản xuất sinh khối ở các lập địa khác nhau có thể rất khác nhau, nó có giá trị cao nhất ở kiểu rừng mƣa nhiệt đới và giảm dần qua rừng kín thƣờng xanh và nửa rụng lá đến các kiểu rừng thƣa, cây bụi,… với khí hậu nửa hoặc hoàn toàn khô hạn, Để xác định tiềm năng lập địa, ngƣời ta thƣờng sử dụng các bảng phân loại rừng. Đối với mục đích sử dụng của con ngƣời, rừng tự nhiên nguyên sinh và rừng thứ sinh thƣờng ít hiệu quả. Vì vậy nó đã dần dần đƣợc thay thế bằng rừng kinh tế, qua trình này đã xẩy ra hàng trăm năm nay ở các nƣớc ôn đới và gần trăm năm nay ở một số nƣớc nhiệt đới. Một trong những biện pháp đã đƣợc áp dụng rộng rải để chuyển hóa rừng tự nhiên thành rừng kinh tế ở các nƣớc nhiệt đới là hệ canh tác nông lâm kết hợp dựa trên hệ canh tác truyền thống của văn hóa du canh (Hesmer, 1966,1970). Vài thập niên gần đây, việc phát triển rừng trồng cây mọc nhanh cũng đƣợc gia tăng ở các nƣớc nhiệt đới, trong đó có Việt Nam. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 10 http://www.lrc-tnu.edu.vn 2. Đánh giá lập địa trực tiếp qua các nhân tố sinh thái Việc định lƣợng tác động trực tiếp của các nhóm nhân tố lập địa nhƣ khí hậu, thổ nhƣỡng cũng nhƣ của mỗi nhân tố sinh thái riêng đến sinh trƣởng cây rừng là rất khó thực hiện. Trong điều tra, đánh giá lập địa, ngƣời ta thƣờng dùng phƣơng phaqps phân cấp lập địa, hay cấp năng suất để định lƣợng năng suất lập địa; trong đó ngƣời ta thƣờng chọn các đại lƣợng sinh trƣởng làm chỉ tiêu tổng hợp để đánh giá lập địa. Về mặt phƣơng pháp luận, chúng ta có thể biểu diễn phƣơng trình sinh trƣởng (hay tăng trƣởng) của cây rừng bằng một hàm toán học, dƣới dạng: Y = f(x1,x2,…, xi,…,xn) Trong đó: Y là đại lƣợng sinh trƣởng (gọi là biến phụ thuộc) và xi là các nhân tố lập địa (gọi là biến độc lập). Phƣơng trình này có thể có hai dạng: (1) dạng tuyến tính rất đơn giản về thuật toán nhƣng về mặt bản chất sinh thái thì chỉ đúng trong một giới hạn quan sát nhất định. (2) dạng phi tuyến tính tƣơng đối khó về thuật toán nhƣng lại có thể biểu diễn chính xác hơn các tƣơng quan sinh thái. Về cơ bản, đƣờng sinh trƣởng của cây rừng xét trong tƣơng quan với một nhân tố sinh thái nhất định y=f(x) thƣờng đƣợc xác định bởi 3 điểm đặc trƣng cho nhu cầu của từng loài cây đối với nhân tố sinh thái đó theo dạng nhƣ ở hình 1.2. sau đây: Y Ymax Xmin Xopt Xmax X Hình 1.2. Sự phụ thuộc sinh trƣởng cây vào nhân tố sinh thái Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 11 http://www.lrc-tnu.edu.vn Điểm tối thiểu Xmin giới hạn dƣới của nhu cầu, ở đó cây chỉ có thể tồn tại mà không phát triển đƣợc (tức là Y=0); Điểm tối đa X max giới hạn trên của nhu cầu ở đây cây còn có thể tồn tại nhƣng cũng không sinh trƣởng đƣợc (Y=0), vƣợt qua giới hạn này là cây bị chết. Trong khoảng X min và Xmax cây tồn tại và sinh trƣởng (Y>0) và có một điểm mà tại đó sinh trƣởng đạt giá trị tối đa, điểm đó gọi là điểm tối ƣu X opt của nhân tố x đối với cây cụ thể. Để xác định đƣợc mô hình toán mô phỏng mối quan hệ này, ngƣời ta phải xác định đƣợc dãy số liệu quan sát bằng điều tra thực nghiệm hoặc tiến hành các thí nghiệm. Mối quan hệ tổng quát này đƣợc gọi là “Qui luật tác động của các nhân tố sinh thái”. 3. Đánh giá lập địa bằng phương pháp phối hợp: Nhằm phát huy thế mạnh và hạn chế các nhƣợc điểm của hai phƣơng pháp vừa trình bày trên, trong khoa học đánh giá lập địa hiện đại, ngƣời ta thƣờng phối hợp hai phƣơng pháp với nhau, để đánh giá chính xác hơn tiềm năng của từng lập địa. Theo tổng hợp các kết quả nghiên cứu ở các nƣớc vùng nhiệt đới, tổ chức Nông lƣơng thế giới (FAO, 2004) đã chỉ ra rằng khả năng sinh trƣởng của rừng trồng, đặc biệt là rừng trồng nguyên liệu công nghiệp phụ thuộc rất rõ vào 4 nhân tố chủ yếu liên quan tới điều kiện lập địa là: Khí hậu, địa hình, loại đất và hiện trạng thực bì, điển hình là các công trình nghiên cứu của Laurie (1974), Julian Evans (1974, 1992) [32, 33], Pandey (1983) [37], Golcalves J.L.M và cộng sự (2004) [36]. FAO (1979), đã xuất bản cẩm nang hƣớng dẫn “Đánh giá đất đai cho nông nghiệp nhờ nước trời” và “Đánh giá đất đai cho Lâm Nghiệp” năm 1984 trên cơ sở một số nội dung: - Đánh giá tiềm năng đất đai (Land capability): Xác định mức độ thích hợp cao hay thấp của các kiểu sử dụng đất cho một đơn vị đất đai và tổng hợp cho toàn khu vực dựa trên so sánh yêu cầu kiểu sử dụng đất với đặc điểm của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 12 http://www.lrc-tnu.edu.vn các đơn vị đất đai. Phƣơng pháp đánh giá này đã và đang đƣợc sử dụng rất nhiều trên thế giới trong các nghiên cứu và đánh giá đất đai. Ngoài ra, còn có một số phƣơng pháp đánh giá khác nhau đƣợc nhiều nơi áp dụng. Việc nghiên cứu này có rất nhiều quan điểm và phƣơng pháp khác nhau, do vậy tạm chia ra một số phƣơng pháp sau: * Các phương pháp phân chia và đánh giá rừng và đất trồng rừng: Theo Jones (1960) có ba trƣờng phái phân chia, đánh giá rừng và đất rừng (Evaluation of site): - Trường phái phân chia cấp đất (Site index approaches): Theo Cajender (1962), việc phân loại đánh giá rừng bằng chỉ tiêu cấp đất (Site Index) do Huber thực hiện lần đầu tiên ở nƣớc Đức năm 1824. Đến đầu thế kỷ 20, phƣơng pháp này đƣợc phổ biến rộng rãi ở Châu Âu, lan truyền sang Bắc Mỹ. Phƣơng pháp đƣợc đánh giá đơn giản và hiệu quả. Từ khi Eichhorn (1904) theo Assman [30] phát hiện ra quy luật “Trữ lƣợng rừng là một hàm số của chiều cao bình quân lâm phần” thì phƣơng pháp phân chia cấp đất đƣợc củng cố cơ sở lý luận bền vững chắc chắn. Nội dung chính của phƣơng pháp này là xây dựng một hàm sinh trƣởng theo tuổi của một nhân tố điều tra lựa chọn nào đó, thông thƣờng là chiều cao bình quân, chiều cao tầng trội (dominant height),… Nhân tố lựa chọn này phải là một chỉ tiêu có quan hệ chặt chẽ với trữ lƣợng rừng (site). Trên cơ sở đƣờng cong trung bình này, chia thành một số cấp khác nhau theo thứ tự từ tốt đến xấu gọi là các cấp đất. Theo các phƣơng trình của từng cấp đất cho ngay một khái niệm trực quan về sinh trƣởng chiều cao, từ đó suy ra trữ lƣợng. Theo Erteld 1966 [34], Prodan (1951) và Mitscherlich đã sử dụng chỉ tiêu tăng trƣởng trung bình về đƣờng kính để chia cấp đất cho rừng chặt chọn tại Đức. - Trường phái phân chia thực bì (Vegetal approaches): Theo Manstroem (1949), việc phân loại thực bì rừng đã áp dụng từ cuối thế kỷ 19 cho vùng Bắc Âu (theo báo Post 1862 và Norlin 1861). Từ đầu thế Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 13 http://www.lrc-tnu.edu.vn kỷ 20, với các công trình nghiên cứu của Cajander (1909, 1926), trƣờng phái này phát triển mạnh ở Phần Lan. Sau này đƣợc phát triển rộng rãi sang Bắc Mỹ và Lục địa châu Âu. Một số tác giả nhƣ Krajian (1960, 1963, 1964, 1965) cho rằng phân chia thực bì chính là phân chia hệ sinh thái. Vì thực bì là nhân tố chỉ thị cho hệ sinh thái và loại đất. Phân loại rừng thực chất là phân loại thực bì và là một vấn đề lớn, nên đã phát triển nhƣ một nội dung khoa học riêng biệt với lý thuyết khác nhau nhƣ: học thuyết kiểu rừng của Morodov (1912), lý thuyết về hệ sinh thái (Ecosytem) của Tansley (1935), học thuyết sinh địa quần lạc thực vật (Biogeocenose) của Sukasov (1944), học thuyết lâm hình của Sukasov,… Trƣờng phái sinh học Thuỵ Điển đã phân hạng thực bì miền Bắc nƣớc này theo hai trrục độ phì (4 cấp), độ ẩm (5 cấp) và định nghĩa 16 hạng thực bì theo các tổ hợp độ phì - độ ẩm khác nhau (công trình của Armberg 1953). Một số nhà khoa học Mỹ nhƣ: Behusis (1962), Wering và Major (1964),… (theo Jones 1969) nghiên cứu quan hệ giữa chỉ số cấp đất của lâm phần (ứng với một loại rừng nào đó) với các chỉ số môi trƣờng nhƣ: độ phì, độ ẩm,… Bảng phân hạng kiểu lập địa của Progrepnhick theo độ phì (4 cấp) độ ẩm (6 cấp) cũng là một bảng phân hạng thực bì. Đặc biệt trong thực hành để đánh giá độ phì và độ ẩm, đã sử dụng đến yếu tố thực vật chỉ thị: cây rừng chỉ thị độ phì, thảm tƣơi chỉ thị độ ẩm. - Trường phái phân chia môi trường (Environmental approaches): Các nhân tố môi trƣờng (nhân tố sinh thái) đƣợc sử dụng để phân chia, đánh giá sức sản xuất hay đặc trƣng hoàn cảnh rừng. Có hai hƣớng nghiên cứu môi trƣờng: nghiên cứu nhân tố (Factorial approaches) và nghiên cứu tiểu hoàn cảnh (Holistic approaches). Nghiên cứu nhân tố: Lần đầu tiên do Haig áp dụng để nghiên cứu quan hệ giữa chỉ số cấp đất với chỉ số hàm lƣợng limonset (silt plus clay) trong đất trồng rừng Thông đỏ (Red pine) trên nền đất rừng mầu nâu ở Conecticut (theo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 14 http://www.lrc-tnu.edu.vn Jones 1969 [35]. Ngày nay trƣờng phái này đƣợc phát triển với nhiều nghiên cứu đa dạng khác, đặc biệt với các chỉ số lý hoá tính của đất với công cụ toán học là phép phân tích hồi quy nhiều biến số. Máy tính điện tử và kỹ thuật tính toán trên máy tính đã đóng góp rất nhiều cho sự phát triển của trƣờng phái nghiên cứu này. Những phƣơng trình tƣơng quan hồi quy xác định đƣợc chính là những định lƣợng đáng tin cậy về mặt quan hệ giữa chúng. Nghiên cứu toàn cảnh (Holistic approaches): Môi trƣờng đƣợc phân chia dƣới một cách nhìn tổng hợp. Có 4 trƣờng phái nhỏ theo hƣớng này: + Phân loại đất: phân chia đất thành những loại đất hay hạng đất. + Phân hạng lập địa theo kiểu Đức (German site mapping): phƣơng pháp phân hạng này đã phát triển một hệ thống phân chia bao gồm các vùng sinh trƣởng (growth distrist) đến dạng lập địa cấp I, cấp II, cấp III… + Phân loại địa văn theo Hills (Hills physiographic site type): Nhà lâm hình Canada Hills đề xuất hệ thống phân loại kiểu lập địa tổng hợp (total site), đƣợc đinh nghĩa nhƣ phức hợp của kiểu lập địa và kiểu rừng, bao gồm các yếu tố khí hậu thuỷ văn, địa chất, địa hình, quá trình hình thành đất, nƣớc ngầm, quần thể động thực vật và tác động của con ngƣời,… (Hills 1955, 1961 - theo Jones 1969). + Phân hạng môi trƣờng: Trong phân hạng môi trƣờng, một hay nhiều nhân tố môi trƣờng đƣợc định nghĩa, phân cấp trở thành gradient phân hạng (theo những mục tiêu lựa chọn). Peler.R.Stevens (1986) đã viết “Sổ tay để phân hạng lập địa và đánh giá mức độ thích hợp của lập địa áp dụng ở Bangladet” trong đó áp dụng lập địa để đề xuất cây trồng và đánh giá độ thích hợp của cây trồng với các dạng lập địa thông qua chỉ tiêu năng suất,… Trung tâm lâm nghiệp Quốc tế (CIFOR) đã tiến hành nghiên cứu về quản lý lập địa và sản lƣợng rừng cho rừng trồng ở các nƣớc nhiệt đới trên các đối tƣợng là: Bạch đàn, Thông, Keo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 15 http://www.lrc-tnu.edu.vn trồng thuần loài trên các lập địa ở các nƣớc Brazil, Công gô, Nam Phi, Trung Quốc, Indonesia,… và nay bắt đầu nghiên cứu ở Việt Nam. Kết quả nghiên cứu cho thấy các biện pháp xử lý lập địa khác nhau và các loài cây trồng khác nhau đã có ảnh hƣởng rất không giống nhau đến độ phì, cân bằng nƣớc, sự phân huỷ thảm mục và chu trình dinh dƣỡng khoáng. Khi nghiên cứu về sản lƣợng rừng trồng Bạch đàn ở Brazil, Golcaves J.L.M et al (2004) [36] cho rằng năng suất trồng là sự “kết hôn” thích hợp giữa kiểu gen với điều kiện lập địa và kỹ thuật canh tác. Ngoài ra, tác giả còn chỉ ra giới hạn của sản lƣợng rừng có liên quan tới các yếu tố môi trƣờng theo thứ tự mức độ quan trọng sau: nƣớc > dinh dƣỡng > độ sau tầng đất. Những nghiên cứu về quan hệ sinh trƣởng hay đồng hoá cây rừng với hoàn cảnh sinh thái, đã đƣợc một số tác giả nghiên cứu theo Assman 1961 [30]. Bildmenn (1943), Walter (1951), Peleter (1953, 1955), Hoch (1957)… nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ nƣớc trong đất đến đồng hoá cây trồng. Mitscherlich (1910) phát hiện quy luật phụ thuộc vật lý (law of phisiological dependence): “Sản lƣợng không tăng theo tỉ lệ đơn giản với sự tăng lên của nhân tố môi trƣờng”. Baule (1971, 1924) đã toán học hoá định luật này. Quy luật này gọi là quy luật hiệu quả. Qua các nghiên cứu trên cho thấy việc xác định các điều kiện lập địa phù hợp với cây trồng có ý nghĩa rất quan trọng. Điều kiện lập địa có ý nghĩa quyết định tới năng suất, sản lƣợng rừng trồng. Vì vậy, việc lựa chọn dạng lập địa phù hợp với cây trồng giúp cây trồng sinh trƣởng và phát triển tốt nhằm nâng cao năng suất, sản lƣợng rừng. 1.1.2. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của các biện pháp kỹ thuật lâm sinh đến sinh trưởng, năng suất rừng trồng Kỹ thuật lâm sinh tạo lập hệ thống các loài cây hỗ trợ ban đầu cho các loài cây trồng chính trong trồng rừng hỗn loài là rất cần thiết. Thiết lập các Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn