Giáo trình sản lượng rừng phần 1

Chia sẻ: Asdfada Asfsgs | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

353
lượt xem 100
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sản lượng rừng là môn khoa học chuyên nghiên cứu về quy luật sinh trưởng của cây rừng và lâm phần. Từ đó xây dựng phương pháp dự đoán tăng trưởng và sản lượng, cũng như thiết lập hệ thống biện pháp kinh doanh cho mỗi loài cây trồng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình sản lượng rừng phần 1

Giíi thiÖu tæng quan vÒ m«n häc 1. VÞ trÝ m«n häc. S¶n l−îng rõng lµ m«n khoa häc chuyªn nghiªn cøu vÒ quy luËt sinh tr−ëng cña c©y rõng vµ l©m phÇn. Tõ ®ã x©y dùng ph−¬ng ph¸p dù ®o¸n t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng, còng nh− thiÕt lËp hÖ thèng biÖn ph¸p kinh doanh cho mçi loµi c©y trång. V× thÕ, s¶n l−îng rõng võa mang tÝnh chÊt cña m«n häc c¬ së, võa mang tÝnh chÊt cña m«n häc chuyªn m«n trong c¬ cÊu ch−¬ng tr×nh ®µo t¹o §¹i häc vµ Sau ®¹i häc ngµnh L©m nghiÖp. Nã cã liªn quan chÆt chÏ vÒ mÆt kiÕn thøc víi nhiÒu m«n häc kh¸c, nh− §iÒu tra rõng, L©m sinh, Trång rõng… Së dÜ nh− vËy v×, kiÕn thøc cña c¸c m«n häc nµy lµ c¬ së ®Þnh h−íng nghiªn cøu vÒ t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng cho mçi loµi c©y, tõ viÖc bè trÝ hÖ thèng « nghiªn cøu, theo dâi thu thËp sè liÖu, ®Õn viÖc thiÕt lËp m« h×nh t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng phôc vô kinh doanh rõng. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy, cÇn cã nh÷ng kiÕn thøc vÒ L©m sinh vµ Trång rõng cïng mét sè m«n häc kh¸c cã liªn quan. 2. NhiÖm vô m«n s¶n l−îng rõng trong L©m nghiÖp. Pressler ®· ®Þnh nghÜa: "T¨ng tr−ëng häc lµ mét bé phËn cña l©m nghiÖp, nã bao gåm c¸c quy luËt t¨ng tr−ëng, c¸c ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh t¨ng tr−ëng, trång rõng vµ t¨ng tr−ëng rõng". Vanselow (Wenk,G. 1990) coi lý thuyÕt vÒ s¶n l−îng, t¨ng tr−ëng rõng lµ m«n khoa häc vÒ sinh th¸i. Theo Wenk,G. (1990), lý thuyÕt vÒ s¶n l−îng rõng lµ m«n khoa häc cã ®Þnh h−íng thùc tiÔn. NhiÖm vô cña nã lµ x©y dùng nÒn t¶ng cho c¸c quy luËt sinh häc, mµ cô thÓ lµ quy luËt t¨ng tr−ëng rõng. NhiÖm vô chÝnh cña s¶n l−îng rõng lµ gi¶i quyÕt mét sè vÊn ®Ò cã tÝnh mÊu chèt d−íi ®©y: - Nghiªn cøu quy luËt sinh tr−ëng (sù phô thuéc cña t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng vµo thêi gian). - Sù liªn quan gi÷a t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng víi ®iÒu kiÖn lËp ®Þa. - Sù phô thuéc cña t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng vµo mËt ®é. 1
- ¶nh h−ëng cña ®Æc tÝnh di truyÒn ®Õn t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng (xuÊt xø, kiÓu sinh tr−ëng). - T×m hiÓu qu¸ tr×nh sinh tr−ëng c©y rõng vµ l©m phÇn t¹o c¬ së cho viÖc t¸c ®éng c¸c biÖn ph¸p kü thuËt ®óng h−íng vµ cã hiÖu qu¶, dÇn dÇn tiÕn ®Õn viÖc lùa chän c¸c biÖn ph¸p t¸c ®éng tèi −u. - Trªn c¬ së nh÷ng hiÓu biÕt vÒ quy luËt sinh tr−ëng vµ t¨ng tr−ëng l©m phÇn, x©y dùng ph−¬ng ph¸p dù ®o¸n s¶n l−îng. - X©y dùng hÖ thèng c¸c biÓu s¶n l−îng phôc vô ®iÒu tra vµ kinh doanh mçi loµi c©y trång. Bªn c¹nh nh÷ng nhiÖm vô trªn, cßn hµng lo¹t c¸c vÊn ®Ò kh¸c cÇn gi¶i quyÕt trong lÜnh vùc s¶n l−îng rõng, nh−: - BiÖn ph¸p t¸c ®éng tèi −u. - Sù t¨ng s¶n l−îng qua bãn ph©n vµ c¶i t¹o rõng. - X¸c ®Þnh giíi h¹n cña c¸c t¸c h¹i sinh vËt vµ phi sinh vËt ®Õn s¶n l−îng rõng. - Sù t¨ng lªn cña s¶n l−îng th«ng qua g©y trång nh÷ng loµi c©y cho n¨ng suÊt cao, dÉn gièng. - §Þnh h−íng mèi quan hÖ gi÷a ®iÒu kiÖn lËp ®Þa vµ s¶n l−îng. 3. Néi dung m«n häc. S¶n l−îng rõng lµ m«n khoa häc nghiªn cøu quy luËt sinh tr−ëng cña c©y c¸ thÓ vµ l©m phÇn lµm c¬ së dù ®o¸n t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng, ®ång thêi ®Ò xuÊt hÖ thèng biÖn ph¸p kü thuËt t¸c ®éng hîp lý, sao cho l©m phÇn ®¹t n¨ng suÊt cao, ®¸p øng môc ®Ých kinh doanh. §Ó ®¹t ®−îc môc tiªu ®Æt ra, néi dung m«n häc ®−îc thiÕt kÕ gåm bèn phÇn t−¬ng øng víi bèn ch−¬ng: Ch−¬ng 1: Sinh tr−ëng c©y c¸ thÓ vµ l©m phÇn. Néi dung chÝnh cña ch−¬ng nµy lµ cung cÊp nh÷ng kiÕn thøc chung nhÊt vÒ quy luËt sinh tr−ëng cña c©y c¸ thÓ vµ l©m phÇn, ®ång thêi ®Ò cËp ®Õn 2
c¸c nh©n tè ¶nh h−ëng ®Õn sinh tr−ëng cña c©y vµ ®Õn cÊu tróc còng nh− sinh tr−ëng cña l©m phÇn. §©y lµ nh÷ng kiÕn thøc cÇn thiÕt lµm c¬ së cho viÖc nghiªn cøu c¸c néi dung tiÕp theo cña m«n häc. Ch−¬ng 2: Ph©n chia ®¬n vÞ dù ®o¸n s¶n l−îng vµ kinh doanh rõng. Nh− ®· biÕt, víi mçi loµi c©y, diÖn tÝch trång rõng th−êng rÊt lín, tõ vµi ngh×n ®Õn hµng tr¨m ngh×n hecta, ph¹m vi ph©n bè réng, trªn nhiÒu vïng l·nh thæ vµ sinh th¸i kh¸c nhau, t¹o nªn sù ®a d¹ng vÒ ®iÒu kiÖn lËp ®Þa. V× lÏ ®ã, ch−¬ng nµy sÏ ®óc kÕt vµ giíi thiÖu c¸c ph−¬ng ph¸p th«ng dông nhÊt ®Ó ph©n chia ®èi t−îng rõng trång cho mçi loµi c©y thµnh c¸c ®¬n vÞ ®ång nhÊt, phôc vô kinh doanh vµ dù ®o¸n s¶n l−îng. KiÕn thøc ®−îc giíi thiÖu ë ch−¬ng nµy bao gåm c¸c néi dung tõ viÖc lùa chän chØ tiªu ®Õn ph−¬ng ph¸p ph©n chia cÊp ®Êt vµ h−íng dÉn c¸ch sö dông hÖ thèng ph©n chia cÊp ®Êt vµo thùc tÕ s¶n xuÊt l©m nghiÖp. §©y chÝnh lµ nh÷ng kiÕn thøc c¬ së cÇn thiÕt cho nghiªn cøu c¸c ph−¬ng ph¸p dù ®o¸n t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng tiÕp theo. Ch−¬ng 3: Dù ®o¸n t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng. Ch−¬ng nµy tËp trung giíi thiÖu c¸c ph−¬ng ph¸p th−êng dïng ®Ó dù ®o¸n c¸c chØ tiªu s¶n l−îng, mµ cô thÓ lµ viÖc thiÕt lËp c¸c m« h×nh t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng l©m phÇn. Qua nghiªn cøu c¸c néi dung, ®éc gi¶ cã thÓ n¾m ®−îc mét c¸ch hÖ thèng c¸c m« h×nh mµ c¸c t¸c gi¶ trong vµ ngoµi n−íc vËn dông ®Ó lËp biÓu t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng cho rõng trång. Tõ ®ã, lùa chän ph−¬ng ph¸p vµ m« h×nh thÝch hîp cho tõng ®èi t−îng nghiªn cøu cô thÓ. Ch−¬ng 4. Thu thËp vµ xö lý sè liÖu cho viÖc thiÕt lËp m« h×nh t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng. Ch−¬ng nµy giíi thiÖu 3 néi dung chÝnh, ®ã lµ lùa chän vµ bè trÝ hÖ thèng « mÉu ®Ó thu thËp sè liÖu nghiªn cøu t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng cho mçi loµi c©y trång, bao gåm tõ « t¹m thêi ®Õn « cè ®Þnh víi mét sè lÇn ®o lÆp. C¸c « nµy ®−îc lùa chän khi ®· cã rõng. Néi dung thø hai ®−îc ®Ò cËp ë ch−¬ng nµy lµ thiÕt kÕ c¸c « thÝ nghiÖm trång rõng theo dù kiÕn ban ®Çu ®Ó theo dâi 3
l©u dµi, trong ®ã cã mét tû lÖ « nhÊt ®Þnh tån t¹i tõ khi trång ®Õn khi khai th¸c chÝnh. Néi dung cuèi cïng ®−îc giíi thiÖu lµ ph−¬ng ph¸p thu thËp vµ xö lý sè liÖu ®èi víi c¸c lo¹i « mÉu phôc vô cho viÖc thiÕt lËp c¸c m« h×nh t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng cho mçi loµi c©y trång. 4. LÞch sö h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn m«n häc. Sù hiÓu biÕt vÒ c¸c lÜnh vùc cña con ng−êi ®−îc coi lµ mét qu¸ tr×nh lÞch sö. Nã cã quan hÖ chÆt chÏ víi sù ph¸t triÓn cña lùc l−îng s¶n xuÊt vµ quan hÖ s¶n xuÊt. Còng nh− c¸c lÜnh vùc kh¸c, lý thuyÕt vÒ t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng rõng ®−îc h×nh thµnh trong lÞch sö ph¸t triÓn x· héi vµ khi khoa häc b¾t ®Çu cã sù chuyªn m«n ho¸. So víi c¸c lÜnh vùc khoa häc kh¸c, m«n häc s¶n l−îng rõng h×nh thµnh t−¬ng ®èi muén h¬n c¶ vÒ sù hiÓu biÕt còng nh− gi¶ng d¹y. C¬ së ban ®Çu ®Ó h×nh thµnh m«n häc nµy lµ nh÷ng nghiªn cøu vÒ s¶n l−îng cho ®èi t−îng c©y rõng vµ l©m phÇn. Tõ nh÷ng thÝ nghiÖm ban ®Çu, con ng−êi cã hiÓu biÕt vÒ sinh tr−ëng cña mét sè loµi c©y trång chÝnh. S¶n l−îng häc ®−îc ph¸t triÓn ®Çu tiªn ë c¸c n−íc ch©u ¢u ngay tõ thÕ kû XIX. §Õn nay, ®èi víi chóng ta, nã cßn lµ m«n khoa häc míi mÎ, mÆc dï tõng néi dung ®· ®−îc ®Ò cËp ë c¸c m«n häc kh¸c nh−: §iÒu tra rõng, Trång rõng, L©m sinh häc… Sù ph¸t triÓn cña khoa häc s¶n l−îng rõng g¾n liÒn víi tªn tuæi cña nh÷ng ng−êi ®· khai sinh ra nã nh−: Baur, Borggreve, Breymann, Cotta, H.Danckelmann, Draudt, Hartig, Weise,… Tuy nhiªn, nh÷ng nghiªn cøu cña hä míi chØ ®i s©u vÒ mÆt lý thuyÕt, cßn thiÕu c¬ së thùc tÕ. Sinh tr−ëng cña c©y vµ l©m phÇn phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè, trong ®ã cã biÖn ph¸p t¸c ®éng vµ m«i tr−êng. V× vËy, kh«ng cã nh÷ng thùc nghiÖm khoa häc, th× kh«ng thÓ lµm s¸ng tá quy luËt sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn cña l©m phÇn. NhËn thøc ®−îc ®iÒu nµy, tõ n¨m 1870, ë ch©u ¢u b¾t ®Çu xuÊt hiÖn nh÷ng « nghiªn cøu l©u dµi (« ®Þnh vÞ) vÒ s¶n l−îng. Sù hiÓu biÕt kÕt hîp víi 4
kinh nghiÖm cã ®−îc th«ng qua nh÷ng thÝ nghiÖm vÒ tØa th−a, ®· h×nh thµnh m«n häc vÒ t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng rõng. Sau ®ã, hµng lo¹t nh÷ng gi¸o tr×nh vÒ s¶n l−îng rõng ®−îc biªn so¹n, nh−ng ®−îc ®¸nh gi¸ cao nhÊt lµ t¸c phÈm cña Schwappach vµ Wiedemann. Ng−êi ®óc kÕt nh÷ng thµnh tùu nghiªn cøu vÒ t¨ng tr−ëng rõng ®Çu tiªn lµ R.Weber vµo n¨m 1891 víi tùa ®Ò "Bµi gi¶ng vÒ ®iÒu chÕ rõng trªn c¬ së c¸c quy luËt t¨ng tr−ëng". Trong ®ã, lÇn ®Çu tiªn ®−a ra nh÷ng m« h×nh lý thuyÕt m« pháng c¸c quy luËt ®· biÕt. Bµi gi¶ng ®Çu tiªn vÒ s¶n l−îng rõng cña Vanselow vµo n¨m 1933 ë Muenchen. Sau ®ã, ®Õn bµi gi¶ng cña Richard ë Tharandt (CHLB §øc). Nh÷ng bµi gi¶ng nµy lµ mèc lÞch sö ®Çu tiªn vÒ gi¶ng d¹y m«n s¶n l−îng rõng. Gi¸o tr×nh ®Çu tiªn "Giíi thiÖu lý thuyÕt vÒ t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng rõng" cña Vanselow vµo n¨m 1941. Sau ®ã, mét lo¹t c¸c gi¸o tr×nh kh¸c ®−îc biªn so¹n nh− cña Weck (1948 vµ 1955). Gi¸o tr×nh cña Assmann xuÊt b¶n vµo n¨m 1961 ®· ®−îc sö dông réng r·i ë c¸c n−íc. TiÕp ®ã, ®Õn hµng lo¹t c¸c gi¸o tr×nh s¶n l−îng rõng ®· xuÊt hiÖn. 5
Ch−¬ng 1 Sinh tr−ëng c©y c¸ thÓ vμ l©m phÇn Quy luËt sinh tr−ëng c©y c¸ thÓ vµ l©m phÇn lµ träng t©m nghiªn cøu cña s¶n l−îng rõng, lµ nÒn t¶ng cho viÖc lùa chän ph−¬ng ph¸p x©y dùng c¸c m« h×nh t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng, còng nh− x¸c ®Þnh c¸c hÖ thèng biÖn ph¸p kü thuËt nh»m n©ng cao n¨ng suÊt cña rõng vµ hiÖu qu¶ kinh doanh. Sinh tr−ëng c©y c¸ thÓ vµ l©m phÇn lµ thÓ thèng nhÊt, trong ®ã mçi c©y lµ mét c¸ thÓ t¹o nªn mét quÇn thÓ cã nh÷ng ®Æc tr−ng x¸c ®Þnh. Tuy nhiªn, ®Ó cã c¬ së nghiªn cøu sinh tr−ëng l©m phÇn, cÇn cã nh÷ng hiÓu biÕt nhÊt ®Þnh vÒ sinh tr−ëng c©y c¸ thÓ. Môc tiªu chÝnh khi nghiªn cøu sinh tr−ëng c©y c¸ thÓ vµ l©m phÇn lµ: - Lµm râ quy luËt sinh tr−ëng c©y c¸ thÓ vµ m« h×nh ho¸ chóng b»ng hµm lý thuyÕt. - T×m hiÓu nh©n tè ¶nh h−ëng ®Õn sinh tr−ëng vµ h×nh th¸i cña c©y. - Gi¶i thÝch ®−îc mét c¸ch chung nhÊt quy luËt sinh tr−ëng cña l©m phÇn cïng c¸c nh©n tè ¶nh h−ëng lµm c¬ së ®Ò xuÊt biÖn ph¸p kinh doanh vµ nghiªn cøu x©y dùng m« h×nh s¶n l−îng l©m phÇn. - HiÓu râ ®Æc ®iÓm cÊu tróc l©m phÇn vµ nh÷ng ph−¬ng ph¸p m« t¶ ®éng th¸i còng nh− øng dông vµo ®iÒu tra, dù ®o¸n s¶n l−îng l©m phÇn 1.1. Sinh tr−ëng c©y c¸ thÓ. VÊn ®Ò cÇn gi¶i quyÕt ë néi dung nµy lµ quy luËt sinh tr−ëng cña c©y tõ khi trång rõng cho ®Õn khi khai th¸c kÕt thóc chu kú kinh doanh. NguyÔn Ngäc Lung (1999), khi nghiªn cøu néi dung nµy, ®· ®Ò cËp ®Õn ®Æc ®iÓm sinh tr−ëng cña c©y con tõ giai ®o¹n v−ên −¬m ®Õn vµ rõng trång tr−íc vµ sau khi khÐp t¸n. Nh÷ng ®¹i l−îng sinh tr−ëng cña c©y ®−îc quan t©m ®Õn lµ: ®−êng kÝnh ngang ngùc (D), chiÒu cao (H), thÓ tÝch (V) vµ ®−êng kÝnh t¸n (Dt). 6
1.1.1. Kh¸i niÖm vÒ sinh tr−ëng. Tõ tr−íc ®Õn nay, cã nhiÒu kh¸i niÖm hoÆc ®Þnh nghÜa vÒ sinh tr−ëng, nh−ng theo V. Bertalanfly ( Wenk, G. 1990) th×, sinh tr−ëng lµ sù t¨ng lªn cña mét ®¹i l−îng nµo ®ã nhê kÕt qu¶ ®ång ho¸ cña mét vËt sèng. Trong s¶n l−îng rõng, sinh tr−ëng ®−îc hiÓu lµ sù biÕn ®æi theo thêi gian cña mét ®¹i l−îng nµo ®ã ë c©y c¸ thÓ nh− D, H, V, Dt … Sinh tr−ëng g¾n liÒn víi thêi gian, v× thÕ th−êng ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh sinh tr−ëng. T−¬ng øng víi c¸c ®¹i l−îng, ta cã kh¸i niÖm vÒ sinh tr−ëng ®−êng kÝnh, sinh tr−ëng chiÒu cao, sinh tr−ëng thÓ tÝch… H×nh 1.1 d−íi ®©y minh ho¹ cho kh¸i niÖm sinh tr−ëng cña c¸c ®¹i l−îng nãi trªn. H×nh 1.1. Minh ho¹ sinh tr−ëng D, H b»ng tµi liÖu c©y gi¶i tÝch loµi Kiefer 130 tuæi (Wenk, G. 1990) §Ó nhËn biÕt sinh tr−ëng cña c©y c¸ thÓ, cã thÓ ¸p dông mét trong hai ph−¬ng ph¸p sau: 7
- Gi¶i tÝch th©n c©y: Th©n c©y sau khi chÆt ng¶, tiÕn hµnh c−a thµnh c¸c ph©n ®o¹n. Th«ng qua sè vßng n¨m ë mçi thít trªn c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau cña th©n c©y, −íc l−îng chiÒu cao t−¬ng øng cho tõng tuæi hay cÊp tuæi víi ®é chÝnh x¸c mong muèn, ®ång thêi còng x¸c ®Þnh ®−îc ®−êng kÝnh ë c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau trªn th©n c©y (h×nh 1.1). §©y lµ c¬ së ®Ó x¸c ®Þnh sinh tr−ëng D, H,V cña c©y. ViÖc x¸c ®Þnh sinh tr−ëng cña c©y th«ng qua gi¶i tÝch chØ thÝch hîp víi nh÷ng loµi thÓ hiÖn râ quy luËt sinh tr−ëng vßng n¨m, mét sè ®¹i l−îng kh¸c nh− ®−êng kÝnh t¸n, vá c©y... th× kh«ng thÓ x¸c ®Þnh ®−îc. - NhËn biÕt sinh tr−ëng cña c©y b»ng m« h×nh sinh tr−ëng. M« h×nh sinh tr−ëng lµ m« h×nh to¸n häc biÓu thÞ mèi quan hÖ gi÷a tõng ®¹i l−îng nh− ®−êng kÝnh, chiÒu cao, thÓ tÝch cña c©y víi c¸c yÕu tè cã liªn quan nh− tuæi, diÖn tÝch dinh d−ìng, ®iÒu kiÖn m«i tr−êng. Tõ m« h×nh sinh tr−ëng, th«ng qua c¸c biÕn cÇn thiÕt, −íc l−îng sinh tr−ëng cho tõng ®¹i l−îng. 1.1.2. M« t¶ sinh tr−ëng cña c©y. Sù biÕn ®æi theo thêi gian cña mçi ®¹i l−îng ®iÒu tra ë c©y c¸ thÓ nh−: D, H, V ®Òu thÓ hiÖn râ quy luËt (h×nh 1.2) 3 D (cm) H (m) V (m ) 21 20 0.45 18 0.4 18 16 0.35 15 14 0.3 12 12 0.25 10 0.2 9 8 0.15 6 6 0.1 4 3 0.05 2 0 0 0 10 12 14 16 18 20 A (tuæi) 10 12 14 16 18 20 A (tuæi) 10 12 14 16 18 20 A (tuæi) 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 H×nh 1.2. Sinh tr−ëng D, H, V c©y b×nh qu©n l©m phÇn Sa méc cÊp ®Êt I 8
Tõ h×nh 1.2 nhËn thÊy, cã thÓ m« t¶ quy luËt sinh tr−ëng cña mçi ®¹i l−îng D, H, V b»ng biÓu thøc to¸n häc. Trong biÓu thøc ®ã, Y lµ ®¹i l−îng sinh tr−ëng vµ ®−îc coi lµ mét hµm cña thêi gian (t) cïng yÕu tè m«i tr−êng (u): Y = F(t,u) (1.1) YÕu tè m«i tr−êng rÊt ®a d¹ng, nh−: CO2, H2O, nhiÖt ®é, ®é Èm, l−îng m−a, pH… Cho ®Õn nay, vÉn ch−a ®¸nh gi¸ ®−îc ¶nh h−ëng cô thÓ cña tõng yÕu tè nµy ®Õn sinh tr−ëng cña c©y nh− thÕ nµo. Do ®ã, yÕu tè m«i tr−êng ®−îc coi lµ h»ng sè vµ sinh tr−ëng chØ phô thuéc vµ thêi gian. Y = F(t) (1.2) Ph−¬ng tr×nh (1.2) ®−îc gäi lµ ph−¬ng tr×nh sinh tr−ëng vµ cã c¸c ®Æc ®iÓm sau: - Lu«n t¨ng theo thêi gian. - Ýt nhÊt cã mét ®iÓm uèn. - Cã ®iÓm tiÖm cËn víi t = 0 vµ t = tmax. - Kh«ng ®èi xøng vµ ®iÓm uèn t¹i vÞ trÝ tu < tmax/2 3 D (cm) H (m) V (m ) 35 30 0.9 0.8 30 25 0.7 25 20 0.6 20 0.5 15 0.4 15 10 0.3 10 0.2 5 5 0.1 0 0 0 A (tuæi) A (tuæi) A (tuæi) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 D=31,28*exp(-3,2327*exp(-0,1335*A)) H=30*exp(-3,5975*exp(-0,1246*A)) V=1,1516*exp(-5,5684*exp(-0,0879*A)) H×nh 1.3. §−êng sinh tr−ëng D, H, V lý thuyÕt c©y b×nh qu©n l©m phÇn Sa méc cÊp ®Êt I 9
Tõ c¸c h×nh trªn vµ ph−¬ng tr×nh sinh tr−ëng cho thÊy: Sinh tr−ëng ®−êng kÝnh cã ®iÓm uèn t¹i tuæi 9 (D = 11,83cm). Sinh tr−ëng chiÒu cao cã ®iÓm uèn t¹i tuæi 11 (H = 12,03m) Sinh tr−ëng thÓ tÝch cã ®iÓm uèn t¹i tuæi 20 (V= 0,44096m3) 1.1.3. Tèc ®é sinh tr−ëng vµ t¨ng tr−ëng. Tèc ®é sinh tr−ëng lµ ®¹o hµm bËc nhÊt theo thêi gian cña sinh tr−ëng. NÕu coi Y lµ ph−¬ng tr×nh sinh tr−ëng, Y' lµ tèc ®é sinh tr−ëng, ta cã: Y' = F'(t) = f(t) (1.3) VÝ dô, sinh tr−ëng ®−êng kÝnh: − 0,1692.A D = 23,5624.e − 3,6616.e (1.4) Tèc ®é sinh tr−ëng ®−êng kÝnh: − 0,1692A D' = 23,5624 ⋅ 3,6616 ⋅ 0,1692 ⋅ e − 0,1692A − 3,6616 e (1.5) Quy luËt biÕn ®æi cña Y vµ Y' ®−îc minh ho¹ ë h×nh 1.4. §Æc ®iÓm chung cña tèc ®é sinh tr−ëng: - Tr−íc khi ®Õn ®iÓm cùc ®¹i th× t¨ng nhanh, sau ®ã gi¶m nhanh, cµng vÒ sau cµng gi¶m chËm. - Sau cùc ®¹i cã mét ®iÓm uèn, tr−íc cùc ®¹i cã thÓ cã hoÆc kh«ng cã ®iÓm uèn. - Thêi ®iÓm Y' ®¹t cùc ®¹i trïng víi thêi ®iÓm Y ®¹t ®iÓm uèn. - T¹i t = 0, vµ t = tmax, Y' b»ng kh«ng, víi tÊt c¶ c¸c tuæi kh¸c Y' lu«n d−¬ng. T¨ng tr−ëng lµ hiÖu sè cña ®¹i l−îng sinh tr−ëng gi÷a 2 thêi ®iÓm kh¸c nhau vµ ®−îc ký hiÖu lµ ZY: ZY = Yt - Y(t-Δt) (1.6) 10
Trong ®ã, Δt lµ kho¶ng thêi gian gi÷a 2 lÇn x¸c ®Þnh sinh tr−ëng. T¨ng tr−ëng cã thÓ tÝnh cho mét n¨m hay nhiÒu n¨m. C¨n cø vµo sè n¨m vµ c«ng thøc tÝnh, cã thÓ ph©n biÖt mét sè lo¹i t¨ng tr−ëng sau: V (m3) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 25 30 35 40 45 50 A (tuæi) 0 5 10 15 20 3 V' (m ) 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 50 A (tuæi) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 H×nh 1.4. §−êng cong sinh tr−ëng vµ tèc ®é sinh tr−ëng thÓ tÝch T¨ng tr−ëng ®Þnh kú víi Δt ≥ 2 n¨m, cã thÓ lµ 3, 5, 10 n¨m. T¨ng tr−ëng ®Þnh kú th−êng ký hiÖu lµ ZnY (n biÓu thÞ sè n¨m cña ®Þnh kú vµ ®−îc hiÓu nh− Δt). T¨ng tr−ëng b×nh qu©n ®Þnh kú: ΔnY = ZnY/n (1.7) 11
T¨ng tr−ëng th−êng xuyªn hµng n¨m víi Δt = 1 n¨m, ký hiÖu lµ ZY Khi Δt -> 0, cã tèc ®é sinh tr−ëng. Khi Δt = t, cã t¨ng tr−ëng b×nh qu©n chung: ΔY = Yt/t (1.8) BiÓu 1.1 minh ho¹ cho c¸ch x¸c ®Þnh c¸c lo¹i t¨ng tr−ëng. Quy luËt biÕn ®æi theo tuæi cña chóng ®−îc thÓ hiÖn ë h×nh 1.5. BiÓu 1.1. X¸c ®Þnh ZD, ZnD (n= 3 n¨m) ΔnD vµ ΔD tõ sinh tr−ëng D ΔnD(cm) ΔD(cm) A D(cm) ZD(cm) ZnD(cm) 1 1,07 1,07 0,87 2 1,73 0,66 0,87 0,87 3 2,6 0,87 2,6 0,87 0,87 4 3,66 1,06 1,22 0,92 5 4,9 1,24 1,22 0,98 6 6,25 1,35 3,65 1,22 1,04 7 7,69 1,44 1,45 1,1 8 9,15 1,46 1,45 1,14 9 10,6 1,45 4,35 1,45 1,18 10 12,01 1,41 1,32 1,2 11 13,33 1,32 1,32 1,21 12 14,57 1,24 3,97 1,32 1,21 13 15,7 1,13 1,02 1,21 14 16,73 1,03 1,02 1,2 15 17,64 0,91 3,07 1,02 1,18 16 18,46 0,82 0,72 1,15 17 19,17 0,71 0,72 1,13 18 19,8 0,63 2,16 0,72 1,1 12
(Cm) 5 4.5 4 3.5 3 2.5 ZnD 2 1.5 ΔD 1 ΔnD ZD 0.5 0 18 A (tuæi) 0 3 6 9 12 15 H×nh 1.5. BiÕn ®æi theo tuæi cña c¸c lo¹i t¨ng tr−ëng T¨ng tr−ëng th−êng xuyªn hµng n¨m ®−îc dïng phæ biÕn víi c¸c loµi c©y mäc nhanh vïng nhiÖt ®íi, nh− c¸c loµi keo, c¸c loµi b¹ch ®µn, mì… Tuy nhiªn, ®èi víi c¸c loµi sinh tr−ëng chËm vïng nhiÖt ®íi, còng nh− phÇn lín c¸c loµi c©y vïng «n ®íi, t¨ng tr−ëng b×nh qu©n ®Þnh kú ®−îc sö dông thay cho t¨ng tr−ëng th−êng xuyªn hµng n¨m. Nh÷ng kh¸i niÖm ®−îc tr×nh bµy trªn ®©y lµ nh÷ng lo¹i t¨ng tr−ëng tuyÖt ®èi. Tuy vËy, thùc tiÔn nhiÒu khi l¹i hay dïng chØ tiªu t−¬ng ®èi, v× chØ tiªu nµy Ýt biÕn ®éng h¬n: ZY PY = × 100 (1.9) Y ë c«ng thøc (1.9) PY ®−îc gäi lµ suÊt t¨ng tr−ëng. VÒ mÆt to¸n häc, cã thÓ viÕt d−íi d¹ng tæng qu¸t: F ' (t ) f (t ) Y' PY = × 100 = × 100 = × 100 (1.10) F (t ) F (t ) Y 1.1.4. Mét sè hµm sinh tr−ëng th−êng dïng. Trong tµi liÖu "Nghiªn cøu t¨ng tr−ëng vµ s¶n l−îng rõng trång ¸p dông cho rõng Th«ng ba l¸ ë ViÖt Nam" NguyÔn Ngäc Lung (1999) cã dÉn mét sè 13
hµm sinh tr−ëng triÓn väng nhÊt ®−îc thö nghiÖm víi loµi c©y mäc nhanh ë ViÖt Nam. D−íi ®©y xin giíi thiÖu c¸c ph−¬ng tr×nh ®ã ®Ó ®éc gi¶ tham kh¶o BiÓu 1.2: Mét sè hµm sinh tr−ëng ®−îc thö nghiÖm cho c¸c loµi c©y mäc nhanh ë ViÖt Nam D¹ng hµm sè C«ng thøc − cT Y = me − be Gompertz (1925) m Y= Verhulst-Robertso (1925) 1 + e a(T − b) Y = aT b e − cT Koller (1878) 1 Y=Y (1 − ) Weber (1891) max 1,0 T c −b Terazaki (1907) Y = ae T (1 − e − cT ) Y=Y Mitscherlich (1919) max − Y )(1 − e − cT ) Y = (Y Tichendorf (1925) max o T2 Korsun-Strand (1935) Y= (1964) a + bT + cT 2 TY = aT + b Tretchiakov (1937) b − Schumacher (1939) c Y = me T Y = a(1 − e − KT ) m Drakin-Vuevski (1940) b + c log T Assmann-Franz (1964) Y = aT Y = a + bT + cT 2 + dT 3 Nikitin (1963) ⎡ − cT (1 − e dT ) ⎤ Y=Y ⎢1 − e ⎥ Thomasius (1964) max ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ −c Y = me − bT Korf (1973) Y − Y = a(1 − e − KT )1 − m Hagglund (1974) o 1 Rawat-Franz (1974) Y = a(1− be− KT )1 − m a ⎡ (a + a + 1)T 2 ⎤ 2 ⎢0 ⎥ 1 Y=Y Kiviste (1984) 100 ⎢ 2⎥ ⎢ a 0 + a 1T + T ⎥ ⎣ ⎦ 14
Tõ c¸c biÓu s¶n l−îng lËp cho c¸c loµi c©y trång mäc nhanh ë ViÖt Nam trong thêi gian qua, ®iÓm l¹i, cã hai hµm qua thö nghiÖm ®−îc nhiÒu t¸c gi¶ sö dông nhÊt, ®ã lµ hµm Gompertz vµ hµm Schumacher. Khi nghiªn cøu cho ®èi t−îng rõng Th«ng ba l¸ ë ViÖt Nam, NguyÔn Ngäc Lung (1999) còng nhËn xÐt, trong sè c¸c hµm thö nghiÖm, hai hµm sinh tr−ëng nµy phï hîp h¬n c¶. Cuèi cïng, t¸c gi¶ ®· lùa chän hµm Schumacher ®Ó m« t¶ quy luËt sinh tr−ëng ®−êng kÝnh, chiÒu cao vµ thÓ tÝch c©y b×nh qu©n theo ®¬n vÞ cÊp ®Êt cho c¸c l©m phÇn Th«ng ba l¸. D−íi ®©y sÏ lÇn l−ît giíi thiÖu hai hµm sinh tr−ëng nãi trªn ®Ó ®éc gi¶ tham kh¶o. 1.1.4.1. Kh¶o s¸t hµm sinh tr−ëng. 1) Hµm Gompertz. a) Kh¶o s¸t: b) §å thÞ: H (m) 25 −CA Y = m⋅ e− b.e D¹ng mò: 20 D¹ng ®−êng th¼ng: Y* = A* + B* X 15 ⎛ m⎞ 10 Víi: Y* = Ln⎜ Ln ⎟ ⎝ Y⎠ 5 A* = Lnb B* = - C X=A 0 12 15 18 21 24 27 30 A (tuæi) 0 3 6 9 − 0,1718A H = 22,8074 ⋅ e − 3,7582 ⋅ e H' (m) 1.6 − CA 1.4 Tèc ®é sinh tr−ëng: Y' = m ⋅ b ⋅ c ⋅ e− CA − be 1.2 Y'Max = m.c/e 1 0.8 A(Y'Max )= Ln(b)/c 0.6 0.4 0.2 0 12 15 18 21 24 27 30 A (tuæi) 0 3 6 9 − 0,1718A − 3,7582 ⋅ e − 0,1718A ⎟ ⎛ ⎞ ⎜ ⎜ ⎟ H' = 22,8074 ⋅ 3,7582 ⋅ 0,1718 ⋅ e ⎝ ⎠ 15
Δ H (m) 1.2 1.1 1 − CA Y(A ) me− b ⋅ e 0.9 ΔY = = A A 0.8 0.7 12 15 18 21 24 27 30 A (tuæi) 0 3 6 9 − 0,1718A 22,8074 ⋅ e − 3,7582 ⋅ e ΔH = A PH (%) 50 45 Y' 40 = 100.b.c.e − CA PY = 100 35 Y 30 25 20 15 10 5 0 30 A (tuæi) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 PH = 100 ⋅ 3,7582 ⋅ 0,1718 ⋅ e −0,1718A (Hµm ®−îc kh¶o s¸t vÏ ®å thÞ lµ hµm sinh tr−ëng ®−êng kÝnh b×nh qu©n cña c¸c l©m phÇn mì cÊp ®Êt I). 2) Hµm Schumacher. a) Kh¶o s¸t: b) §å thÞ: D (cm) 25 c Y = m .e − b / A D¹ng mò: 20 D¹ng ®−êng th¼ng: Y* = A* + B* X 15 Víi: Y* = LnY, 10 A* = Lnm, B* = -b, X = 1/AC 5 0 18 21 24 27 30 A (tuæi) 0 3 6 9 12 15 ⎛ ⎞ − 5,12 ⎟ ⎜ ⎜ ⎟ ⎜ 0,8083 ⎟ ⎜ ⎟ A D = 32,63 ⋅ e ⎝ ⎠ 16
Tèc ®é sinh tr−ëng: D' (cm) 2.5 −c Y' = m.b.c.A − c − 1 .e − bA 2 c + 1⎞ ⎛ ⎜ ⎟ 1.5 − c⎟ ⎜ ⎛1⎞ ⎜ ⎟ ⎜⎟ ⎛e⎞ = m (bc )− ⎜ c ⎟ ⋅ ⎜ ⎝ ⎠ ⎟ Y' ⎜⎟ 1 ⎝1+ c ⎠ max ⎝⎠ 0.5 1 ⎛ b .c ⎞ c 0 =⎜ ⎟ A 12 15 18 21 24 27 30 A (tuæi) ⎝c+1⎠ (Y ' ) 0 3 6 9 max − 5,12 ⋅ A − 0,8083 ⎟ ⎛ ⎞ ⎜ ⎜ ⎟ D' = 32,63 ⋅ 5,12 ⋅ 0,8083 ⋅ A (−0.8083 − 1) ⋅ e ⎝ ⎠ Δ D (cm) 2 b − 1.5 Ac Y (A )= m .e ΔY = A A 1 ⎛ 1⎞ ⎜ ⎟ 0.5 = m (cbe )− c ⎟ ⎜ ⎟ ΔY ⎜ ⎝ ⎠ max 0 24 27 30 A (tuæi) 0 3 6 9 12 15 18 21 ⎛ ⎞ − 5,12 ⎟ ⎜ ⎜ ⎟ ⎜ 0,8083 ⎟ ⎜ ⎟ A 32,63 ⋅ e ⎝ ⎠ ΔD = A PD (%) 60 50 40 Y' = 100.c.b.A − c − 1 PY = 100 30 Y 20 10 0 30 A (tuæi) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 ) ( PD = 100 ⋅ 5,12 ⋅ 0,8083 ⋅ A − 0,8083 − 1 17
(Hµm ®−îc kh¶o s¸t vÏ ®å thÞ lµ hµm sinh tr−ëng ®−êng kÝnh b×nh qu©n c¸c l©m phÇn mì cÊp ®Êt I). 1.1.4.2. ý nghÜa cña c¸c tham sè cña hµm sinh tr−ëng. a) Hµm Gompertz. − cA Y = m .e − b .e (1.11) - Tham sè m. Tõ ph−¬ng tr×nh (1.11), thay A = + ∞ , ta cã Y = m. Tõ ®ã cho thÊy, ë hµm Gompertz tham sè m chÝnh lµ gi¸ trÞ YMax. Khi b vµ c cè ®Þnh, m thay ®æi, d¹ng ®−êng cong thay ®æi theo quy luËt: m cµng lín, ®−êng cong sinh tr−ëng cµng dÞch chuyÓn lªn phÝa trªn (h×nh 1.6a). Gi¸ trÞ cña m mÆc dï kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn thêi ®iÓm tèc ®é sinh tr−ëng ®¹t tèi ®a, nh−ng ¶nh h−ëng ®Õn gi¸ trÞ cña Y'Max; m cµng lín, Y'Max cµng lín. H (m) H (m) H (m) 25 25 30 m1 c1 20 25 20 m2 c2 20 15 15 m3 b1 15 b2 10 10 b3 (a) (b) (c) c3 10 5 5 5 0 0 0 A (tuæi) A (tuæi) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 40 A (tuæi) 0 5 10 15 20 25 30 35 H×nh 1.6. ¶nh h−ëng cña c¸c tham sè hµm Gompertz ®Õn ®−êng cong sinh tr−ëng C¸c ®−êng cong ë h×nh 1.6 ®−îc x¸c ®Þnh tõ ph−¬ng tr×nh sinh tr−ëng chiÒu cao b×nh qu©n cña c¸c l©m phÇn Sa méc cÊp ®Êt I. − 0,1718A H = 22,8074.e − 3,7582.e 18
A(Y'Max) Y'Max b c m 27,8074 7,4 1,77m 3,7582 0,1718 22,8074 7,4 1,45m 17,8074 7,4 1,13m - Tham sè b: Khi cè ®Þnh tham sè m vµ c, thay ®æi gi¸ trÞ cña tham sè b, d¹ng ®−êng cong thay ®æi theo quy luËt: b cµng nhá ®−êng cong cµng dèc (h×nh 1.6b), thêi ®iÓm ®Ó tèc ®é sinh tr−ëng ®¹t gi¸ trÞ tèi ®a ®Õn cµng sím, nh−ng kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn gi¸ trÞ Y'Max. A(Y'max) = Ln(b)/c m c b Y'max = c.m/e 2,7582 5,5 1,45 22,8074 0,1718 3,7582 7,4 1,45 4,5782 8,8 1,45 - Tham sè c: Khi cè ®Þnh gi¸ trÞ tham sè m vµ b, thay ®æi gi¸ trÞ tham sè c, d¹ng ®−êng cong thay ®æi theo quy luËt: c cµng lín, ®−êng cong sinh tr−ëng cµng dèc vµ cµng dÞch chuyÓn lªn phÝa trªn (h×nh 1.6c), thêi ®iÓm ®Ó tèc ®é sinh tr−ëng ®¹t tèi ®a ®Õn cµng sím vµ gi¸ trÞ Y'Max cµng lín. A(Y'max) = Ln(b)/c m b c Y'max = c.m/e 0,2718 4,9 2,30 22,8074 3,7582 0,1718 7,7 1,45 0,0718 18,4 0,61 b) Hµm Schumacher b − Ac Y = m .e (1.12) - Tham sè m: 19
Tõ ph−¬ng tr×nh (1.12), thay A = + ∞, ta ®−îc Y = m. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ, ë ph−¬ng tr×nh (1.12) tham sè m chÝnh lµ gi¸ trÞ Ymax. Khi b vµ c cè ®Þnh, m thay ®æi, d¹ng ®−êng cong sinh tr−ëng thay ®æi theo quy luËt: m cµng lín, ®−êng cong sinh tr−ëng cµng dÞch chuyÓn lªn phÝa trªn nh− ®èi víi tr−êng hîp hµm Gompertz (h×nh 1.7a). Gi¸ trÞ cña m kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn thêi ®iÓm tèc ®é sinh tr−ëng ®¹t gi¸ trÞ tèi ®a, nh−ng ¶nh h−ëng ®Õn gi¸ trÞ Y'Max; m cµng t¨ng Y'Max cµng lín. H (m) H (m) H (m) 35 40 35 35 30 30 30 c1 25 25 b1 m1 25 b2 m2 20 20 c2 b3 m3 20 15 15 15 c3 10 10 10 (a) (b) (c) 5 5 5 0 0 0 A (tuæi) A (tuæi) A (tuæi) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 H×nh 1.7. ¶nh h−ëng cña c¸c tham sè hµm Schumacher ®Õn ®−êng cong sinh tr−ëng C¸c ®−êng cong ë h×nh 1.7 ®−îc x¸c ®Þnh tõ ph−¬ng tr×nh sinh tr−ëng chiÒu cao b×nh qu©n cña c¸c l©m phÇn Sa Méc cÊp ®Êt I: 0,6 H = 49,65e − 5,7657 / A ⎛ c + 1⎞ 1 ⎜ ⎟ 1 ⎛ e ⎞− ⎜ ⎟ ⎛ b.c ⎞ c = m(b.c )− c ⋅ ⎜ b c m ⎜c⎟ )=⎜ ⎟ ⎟⎝ ⎠ A( Y' Y' ⎝ c +1⎠ ⎝1+ c ⎠ max max 59,65 3,6 1,86 5,7657 0,6 49,65 3,6 1,55 39,65 3,6 1,24 20