Luận văn Nghiên cứu đặc điểm lâm sinh một số mô hình làm giàu rừng tại trạm thực hành thực nghiệm trường Cao đẳng Nông lâm Đông Bắc

96% Đất cải tạo rừng tự nine 3,1 1,21 5,5 2,14 80% Đất trống, thực bì cây bụi 2,5 1,17 3,6 1,55 75% Ảnh chụp 4.7: Lát Mêxico trồng theo đám năm 2002 (18 tháng tuổi) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (Nguồn tài liệu nghiên cứu gieo ươm gây trồng khảo loài Lát Mêxico trường Cao Đẳng Nông Lâm Đông Bắc năm 2004) c. Mô hình làm giàu rừng theo đám bằng phƣơng thức trồng hỗn giao loài Giổi bắc và Lát Mêxico: Theo hồ sơ thiết kế kỹ thuật thể hiện trong đề cương nghiên cứu của trường, mô hình được thiết lập trên đám trống trong rừng tự nhiên nghèo kiệt với diện tích 1,4 ha, vị trí lô ở gần chân núi, độ dốc thoải trung bình 180, đất tốt, tầng đất dày > 50cm, điều kiện thi công thuận lợi. Mô hình trồng năm 2002, mật độ trồng 1.100 cây/ha, bón lót phân NPK và vôi 0,2 kg/hố. Tỷ lệ hỗn giao 1:1, hỗn giao theo hàng. Trồng vào tháng 4/2002, thời tiết thuận lợi, sau khi trồng vài tháng có mưa nhiều. Cây con đem trồng được tuyển chọn đồng đều về chiều cao đạt 0,5m. Kết quả sau 1 năm thể hiện ở bảng 4.7 (Tài liệu nghiên cứu của trường năm 2003) Bảng 4.7 : Mô hình làm giàu rừng theo đám năm 2002 Loài cây D gốc (cm) D1.3 (cm) DTán (m) H (m) N/ha (cây) Giổi bắc (Michelia Macclurei) 3,8 1,8 1,25 1,65 550 Lát Mêxico (Cedrela Mexicana) 4,1 2,0 0,95 2,00 550 (Nguồn: Tài liệu nghiên cứu gieo ươm gây trồng khảo loài Lát Mêxico của trường Cao Đẳng Nông Lâm Đông Bắc năm 2004) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Ảnh chụp 4.8: Mô hình trồng hỗn giao theo hàng: Lát Mêxico và Giổi bắc năm 2003. ( Lát Mêxico cao 2,7m, Giổi bắc cao 2,3m) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Để đánh giá tình hình sinh trưởng của Giổi bắc và Lát Mêxico đến năm 2012, đề tài đã tiến hành lập một số ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời diện tích 500m 2, tỷ lệ điều tra là 3% diện tích của mô hình. Cụ thể như sau: TT Năm xây dựng mô hình Diện tích (ha) Số ô tiêu chuẩn 1 Giổi bắc Trồng năm 1997 4,0 3 2 Giổi bắc Trồng năm 1999 3,0 2 3 Giổi bắc và Lát Mêxico Trồng năm 2002 1,4 1 Việc tính toán xác định các đặc trưng mẫu theo trình lệnh Tools – Data Analysis – Descriptive. (Kết quả tính toán nêu ở phụ biểu 01 đến phụ biểu 09 Phần phụ biểu của báo cáo) Trữ lượng tính theo công thức: M/ha = 4 2d x hVN x f1,3 x N/ha Trong đó: f1,3 = 0,4 (Sử dụng kết quả tính toán của thạc sỹ Khúc đình Thành khi lập phương trình đường sinh thân cây cho loài Giổi bắc năm 2009).  Kết quả tính toán mô hình Giổi bắc trồng thuần loài được tổng hợp như sau: (Bảng 4.8) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bảng 4.8: Các chỉ tiêu sinh trƣởng của rừng Giổi bắc thuần loài trồng năm 1997 và 1999 TT Các chỉ tiêu tính toán Mô hình trồng năm 1997 Mô hình trồng năm 1999 1 Đường kính 1m3 (cm) 14,3 12,8 2 Đường kính tán (m) 3,11 2,63 3 Chiều cao vút ngọn (m) 13,13 12,22 4 Mật độ (N/ha) 1.427 1.420 5 Trữ lượng (M3/ha) 119,913 82,069 6 Sai số của D1.3 bình quân 0,253 0,210 7 Sai số của DT bình quân 0,086 0,050 8 Sai số của HVN bình quân 0,160 0,119 Kết quả trên cho thấy: - Cả 2 mô hình trồng Giổi bắc thuần loài, trồng với mật độ 1.600 cây/ha, sau từ 13 – 15 năm, tăng trưởng đường kính 1m3 bình quân từ 0,953cm – 0,984cm/năm. Tăng trưởng về chiều cao đạt 0,875m đến 0,94m/năm. So với giai đoạn 6 năm đầu, tốc độ tăng trưởng đường kính và chiều cao có giảm song không đáng kể. (6 năm đầu tăng trưởng đường kính bình quân năm là 1,2cm, chiều cao là 1m, ). - Về mật độ: sau 15 năm, mật độ giảm 10,8%. Tốc độ giảm về mật độ tương đối thấp. - Về trữ lượng: ở tuổi 15, trữ lượng bình quân đạt xấp xỉ 120m3/ha. Lượng tăng trưởng về thể tích bình quân của cây trong 1 năm đạt mức trung bình: 0,005m 3 . - Về không gian dinh dưỡng: Với đường kính tán bình quân 3,11m thì tổng diện tích tán hiện tại là: S = 4 2d x N/ha = 4 11,314,3 2x x 1.427 = 10.833m 2 /ha. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Theo quan điểm về mật độ tối ưu là mật độ tại đó có tổng diện tích tán của các cây rừng đạt 10.000m2, thì mô hình trên mật độ thích hợp là: N * /ha = 211,314,3 000.104 x x = 1.317 cây/ha Như vậy mật độ hiện tại hơi dày so với mật độ tối ưu khoảng 110 cây/ha. - Chỉ tiêu thống kê về sai số của số bình quân ô tiêu chuẩn (Standard Error) về đường kính và chiều cao của cả 2 mô hình đều rất thấp, chứng tỏ sự biến động về đường kính, chiều cao của các cây là thấp, hay nói cách khác sự phân hoá cây trồng không đáng kể, cây trồng sinh trưởng khá đồng đều. - Với mật độ trồng 1.600 cây/ha, sau 4 năm rừng Giổi bắc thuần loài đã khép tán và sinh trưởng bình thường. Ở tuổi 15, lâm phần Giổi bắc thể hiện rõ quy luật phân bố chuẩn về đường kính và chiều cao. 0 5 10 15 20 25 1 2 3 4 5 Cỡ d N Đồ thị 4.4: Phân bố N/D rừng Giổi bắc 15 tuổi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 0 5 10 15 20 25 1 2 3 4 5 6 Cỡ H N Đồ thị 4.5: Phân bố N/H rừng Giổi bắc 15 tuổi - Trong suốt 15 năm qua, chưa phát hiện thấy hiện tượng sâu bệnh hại. Ảnh chụp 4.9: Rừng Giổi bắc 15 tuổi đạt d1.3 = 14,3cm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  Kết quả tính toán mô hình Giổi bắc trồng hỗn giao với loài Lát Mêxico được tổng hợp như sau: Bảng 4.9: Các chỉ tiêu sinh trƣởng của rừng Giổi bắc hỗn giao với Lát Mêxico trồng năm 2002 (10 tuổi) TT Các chỉ tiêu tính toán Mô hình trồng năm 2002 Giổi bắc Lát Mêxico Bình quân chung 1 Đường kính 1m3 (cm) 8,72 7,90 8,31 2 Đường kính tán (m) 2,30 2,00 2,15 3 Chiều cao vút ngọn (m) 8,47 7,60 8,03 4 Mật độ (N/ha) 460 420 880 5 Trữ lượng (M3/ha) 14,132 6 Sai số của D1.3 bình quân 0,36 0,34 0,35 7 Sai số của DT bình quân 0,132 0,133 0,133 8 Sai số của HVN bình quân 0,397 0,291 0,344 Kết quả cho thấy: - Đường kính 1m3 trung bình, đường kính tán trung bình và chiều cao trung bình của Giổi bắc đều lớn hơn Lát Mêxico. - Tính bình quân chung cho cả mô hình thì đường kính bình quân đạt 8,31cm, tăng trưởng đường kính bình quân chung là: 0,83cm/năm, thấp hơn mô hình trồng Giổi bắc thuần loài. - Về chiều cao: bình quân chung là: 8,03m, tăng trưởng bình quân chung về chiều cao là: 0,8m/năm, xấp xỉ bằng mô hình giổi bắc trồng thuần loại. - Về trữ lượng: Thể tích cây bình quân chung đạt: 0,001m3/năm, thấp hơn nhiều so với giổi bắc trồng thuần loại ở mật độ 1.600 cây/ha. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Mô hình được thiết kế trồng với mật độ 1.100 cây/ha theo tỷ lệ hỗn giao 1:1, giổi bắc giảm mật độ 16,4%, Lát Mêxico giảm mật độ 23,6%. Kết quả này cho thấy tỷ lệ sống của Giổi bắc cao hơn Lát Mêxico. - Cũng tương tự như mô hình trồng thuần loài giổi bắc, chỉ tiêu thống kê về sai số của số trung bình của 2 loài đều rất thấp, chứng tỏ cây trồng sinh trưởng ổn định, sự phân hoá không đáng kể. 4.3. Nghiên cứu một số đặc điểm lâm sinh rừng làm giàu, khu thực hành thực nghiệm của trƣờng Cao Đẳng Nông Lâm Đông Bắc Cấu trúc rừng là sự sắp xếp các tổ chức nội bộ của các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái rừng. Cấu trúc rừng bao gồm: Cấu trúc sinh thái, Cấu trúc hình thái, Cấu trúc thời gian. Rừng thứ sinh nhiệt đới có cấu trúc rất phức tạp, nó tuỳ thuộc vào mức độ tác động của con người. Trong công tác khoanh nuôi phục hồi rừng, để rút ngắn thời gian phục hồi rừng và đạt được hiệu quả mong muốn, việc nghiên cứu cấu trúc rừng là việc làm hết sức cần thiết. Sau gần 20 năm quản lý, bảo vệ và tác động bằng 3 giải pháp kỹ thuật như đã nêu ở mục 4.2.1, đặc biệt là giải pháp làm giàu rừng, rừng tự nhiên nghèo kiệt khu thực hành thực nghiệm trường Cao Đẳng Nông Lâm Đông Bắc đã có những thay đổi rõ nét về cấu trúc và diện mạo. Chất lượng rừng được cải thiện. Để thấy rõ những đặc điểm lâm sinh của rừng làm giàu, đề tài đã sử dụng 10 ô tiêu chuẩn điển hình diện tích mỗi ô là 1.000m2 và 50 ô dạng bản diện tích mỗi ô 25m2 để tổng hợp và xem xét một số quy luật cấu trúc rừng làm giàu. 4.3.1. Quy luật tương quan D - H rừng tự nhiên làm giàu khu thực hành thực nghiệm trường Cao đẳng Nông Lâm Đông Bắc. Giữa chiều cao vút ngọn với đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt chẽ theo quy luật tương quan. Mối Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên liên hệ này không chỉ giới hạn trong một lâm phần mà tồn tại trong tập hợp nhiều lâm phần, vì thế khi nghiên cứu mối liên hệ này không cần xem xét đến tác động của nhân tố hoàn cảnh và cấp đất. Nhiều tác giả trong nước và ngoài nước đã sử dụng các phương trình toán học khác nhau để mô tả quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính. Khi chọn một phương trình phù hợp, phương trình đó phải đáp ứng 3 tiêu chuẩn sau: - Hệ số tương quan R cao nhất. - Sai số của phương trình S2y/x nhỏ nhất - Mức độ phù hợp qua kiểm tra bằng tiêu chuẩn 2n thì 2 n < 2 n 05 tra bảng với df = m – r -1 (m: số tổ, r: số tham số của phương trình) Tổng hợp số liệu đo chiều cao vút ngọn theo từng cỡ đường kính của 10 ô tiêu chuẩn điển hình bố trí tại các khoảnh thuộc đối tượng rừng làm giàu như biểu dưới đây: Bảng 4.10: Bảng tổng hợp số liệu đo chiều cao theo từng cỡ kính Cỡ d Số liệu đo chiều cao của 10 ô tiêu chuẩn (m) h Ô1 Ô2 Ô3 Ô4 Ô5 Ô6 Ô7 Ô8 Ô9 Ô10 8 7.88 8.83 8.17 7.47 8.39 5.83 8.44 7.68 9.80 10.60 8.31 10 12.30 9.61 9.61 11.00 8.84 11.00 10.50 11.60 10.20 11.40 10.61 12 12.60 10.2 10.2 12.60 9.50 13.00 11.60 12.00 11.46 14 13.70 9.01 12.50 13.00 12.05 16 13.70 11.60 13.50 12.93 18 19.00 13.50 16.25 20 15.50 15.50 22 16.00 16.00 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tương quan giữa cỡ d với h các cỡ theo dạng phương trình: H = a + b logd (4.1) Với sự trợ giúp của phần mềm Exel và các bước của trình lệnh Tools – Data Analysis – Regression (kết quả tính toán thể hiện ở phụ biểu 10 trong phần phụ bảng), phương trình lập được: H = - 7.9238 + 18.0366 log d (4.2) Với R2 = 0.93, S2y/x = 0.0001 Thay d bằng 8;10;12;.vào phương trình (4.2) xác định được H bình quân các cỡ kính. Đây là một trong những chỉ tiêu phản ánh thực trạng rừng làm giàu và là cơ sở để tính thể tích cây bình quân theo từng cỡ kính. Đánh giá mức độ phù hợp của phương trình theo tiêu chuẩn 2n .   lt lti n F Ff 2 2  (4.3) Kết quả như sau: Bảng 4.11: Bảng đánh giá mức độ phù hợp của phương trình: H = a + b logd TT D Logd h H (h-H)^2/H 1 8 0.903090 8.31 8.36 0.00036 2 10 1.000000 10.61 10.11 0.02445 3 12 1.079181 11.46 11.54 0.00057 4 14 1.146128 12.05 12.75 0.03827 5 16 1.204120 12.93 13.79 0.05417 6 18 1.255273 16.25 14.72 0.15967 7 20 1.301030 15.50 15.54 0.00012 8 22 1.342423 16.00 16.29 0.00513 2 n = 0.28272 2 05 (df = 8-2-1=5) = 11,1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 n < 2 05 như vậy mức độ chênh lệch giữa trị số thực tế và trị số lý thuyết xem là sai số ngẫu nhiên. Phương trình phù hợp. Khi biểu thị trên biểu đồ (đồ thị 4.6), đường thực nghiệm (đường cong dích dắc) và đường lý thuyết (đường cong liền nét) bám sát nhau. Đề tài không đi sâu nghiên cứu để lựa chọn một phương trình tối ưu nhất mô tả quy luật tương quan D-H, mà chỉ kế thừa những kết quả nghiên cứu của Đồng Sĩ Hiền (1974) [10] khi thử nghiệm phương trình (4.1) thấy phù hợp với đối tượng rừng tự nhiên để chứng minh rằng, cấu trúc tầng cây cao bị phá vỡ do khai thác cạn kiệt là một đặc điểm của rừng thứ sinh nghèo kiệt. Sau thời gian phục hồi, có sự can thiệp tích cực của con người bằng các giải pháp kỹ thuật, cấu trúc tầng cây cao đã dần ổn định và tồn tại những quy luật khách quan, đó là một trong những đặc điểm lâm sinh của rừng phục hồi sau khai thác. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1 2 3 4 5 6 7 8 Cỡ d h và H Đồ thị 4.6: Quy luật tương quan d - H 4.3.2. Quy luật phân bố cây theo cỡ kính Phân bố số cây theo đường kính (gọi tắt là phân bố đường kính) ở rừng tự nhiên theo nghiên cứu của Đồng Sĩ Hiền (1974) [10] và nhiều tác giả khác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên cho thấy đường phân bố có nhiều đỉnh hình răng cưa và tồn tại theo quy luật chung là phân bố giảm dần theo đường kính tăng dần. Cũng như quy luật tương quan giữa các nhân tố điều tra, quy luật phân bố giảm số cây theo cấp kính là đặc điểm lâm sinh khác biệt giữa rừng tự nhiên và rừng trồng thuần loài và được mô tả bằng những phương trình toán khác nhau. Từ số liệu tổng hợp đo đếm tầng cây cao theo từng cỡ đường kính của 10 ô tiêu chuẩn điển hình bố trí tại các khoảnh thuộc đối tượng rừng làm giàu như bảng (4.12): Bảng 4.12: Bảng tổng hợp số liệu đo đếm tầng cây cao theo từng cỡ kính Cỡ d Số liệu phân bố cây theo cỡ kính của 10 ô tiêu chuẩn n /ô Ô1 Ô2 Ô3 Ô4 Ô5 Ô6 Ô7 Ô8 Ô9 Ô10 8 53 41 53 35 57 35 78 56 31 29 47 10 23 33 37 16 64 25 28 17 19 32 29 12 37 27 41 16 56 15 14 15 27 14 7 21 3 7 10 16 3 17 3 8 18 2 1 2 20 1 1 22 1 1 125 Đề tài mô phỏng quy luật phân bố giảm theo cỡ kính bằng hàm Meyer. Hàm Meyer có dạng: y = xe  . (4.4) Trong đó:  và  là 2 tham số của phương trình. Để xác định 2 tham số này, ta logarit hoá hai vế phương trình (4.4), ta được: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên lny = ln -  .x Đặt: lny = Y, ln = a, - = b ta có phường trình hồi quy tuyến tính một lớp: Y = a + bx (4.5) Với sự trợ giúp của phần mềm Exel và các bước của trình lệnh Tools – Data Analysis – Regression (kết quả tính toán thể hiện ở phụ biểu 11 trong phần phụ bảng), phương trình lập được: Y = 2.8768 – 0.1364x. (4.6) Thay các giá trị x (cỡ đường kính) = 8;10;12..18 vào phương trình (4.6) tìm được Y, sau đó tra đối lg được số cây lý thuyết. Để chuyển về dạng chính tắc, tính:  = 10 a = 10 2.8768 = 753,0087 ; -  = e b lg = 71828.2lg 1364.0 = - 0.3141 Dạng chính tắc là: Y = 753,0087.e - 0.3141.x (4.7) với R2 = 0.94; Sy/x = 0.0001 Bảng 4.13: Bảng tính số cây lý thuyết theo phương trình Meyer D=x N Y N (n-N) 2 /N 8 47 1.7856 61 3.2 10 29 1.5128 32 0.3 12 27 1.2400 18 4.5 14 10 0.9672 9 0.1 16 8 0.6944 5 1.9 18 2 0.4216 3 0.2 20 1 0.1488 1 22 1 -0.1240 1 Tổng 125 130 2 = 10,1 2 05 (k=5) = 11,1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2n < 2 05 như vậy mức độ chênh lệch giữa trị số thực tế và trị số lý thuyết xem là sai số ngẫu nhiên. Phương trình phù hợp. Phương trình (4.7) giúp ta xác định được mật độ cây trên ha của từng cỡ đường kính, từ đó có cơ sở dự tính tổng diện ngang và trữ lượng của từng cỡ đường kính. 0 10 20 30 40 50 60 70 1 2 3 4 5 6 7 8 Cỡ d n và N Đồ thị 4.7: Phân bố số cây theo cỡ đường kính rừng làm giàu 4.3.3. Cấu trúc tổ thành tầng cây cao rừng làm giàu Tổ thành là nhân tố diễn tả số loài tham gia và số cá thể của từng loài có trong thành phần cây gỗ của rừng. Tổ thành l