Vai Trò Của Mô Hình Sinh Trưởng Và Dữ Liệu Bổ Sung Trong Cung Cấp Thông Tin Cho

biến ở vùng sông Hiếu, Nghệ An bằng phương pháp giải tích thân cây tiêu chuẩn để phục vụ nhiệm vụ quy hoạch vùng trọng điểm phát triển Lâm nghiệp của miền Bắc. Từ 1965 – 1975, vấn đề điều tra tăng trưởng được chú trọng nhằm phục vụ công tác quy hoạch rừng, luận chứng kinh tế kỹ thuật, phát triển trồng rừng và đào tạo cán bộ ký thuật lâm nghiệp ở miền Bắc Việt Nam. Bộ môn Điều tra tăng trưởng được thành lập và bước đầu hoạt động nghiên cứu phục vụ sản xuất có hiệu quả (Viện ĐTQH rừng, Viện nghiên cứu lâm nghiệp, Trường ĐHLN). Đặc biệt phải kể đến công trình nghiên cứu tăng trưởng khá toàn diện cho đối tượng rừng mỡ trồng và bồ đề tái sinh sau nương rẫy ở vùng trung tâm miền Bắc của PGS Vũ Đình Phương (1968 – 1972). Giai đoạn sau năm 1975 đã bắt đầu có các nghiên cứu tăng trưởng ở các loài cây trồng rừng nguyên liệu giấy, rừng gỗ trụ mỏ như Thông, Mỡ, Bồ đề, Bạch đàn, Keo... và các loài cây rừng tự nhiên. Ngoài tính toán tăng trưởng cây cá lẻ và lâm phần thuần loài theo từng vùng sinh thái, một số nghiên cứu đã cố gắng xác định tăng trưởng lâm phần rừng tự nhiên hỗn giao khác tuổi. Phương pháp thu thập tài liệu vẫn áp dụng các phương pháp truyền thống như lập ô mẫu cố định để đo đếm định kỳ nhằm xác định tăng trưởng lâm phần, giải tích cây (cưa thớt, khoan tăng trưởng, đẽo vát...), xác định tuổi và tăng trưởng cây cá lẻ và tính toán tăng trưởng cho toàn bộ lâm phần. Phương pháp xử lý tính toán đã tiến dần từ việc tính tăng trưởng bình quân từ một số cây mẫu bằng phương pháp mô phỏng tăng trưởng theo các hàm toán học. Phương pháp này tránh được các sai số do phân cấp thời gian, nắn tròn số lẻ, hoặc các sai số do sử dụng công thức gần đúng. Hiện nay đã có biểu tăng trưởng cho khoảng 100 loài cây trồng rừng phổ biến và loài cây rừng tự nhiên. Có thể nêu một số công trình nghiên cứu tiêu biểu sau (Dẫn theo Cẩm nang Lâm nghiệp, chương Tăng trưởng rừng- Cục Lâm nghiệp và GTZ (2006):

Giai đoạn 1981-1985: Trịnh Khắc Mười và Đào Công Khanh đã nghiên cứu qui luật tăng trưởng làm cơ sở cho việc tỉa thưa, nuôi dưỡng rừng Thông nhựa vùng Thanh Nghệ tĩnh và vùng Đông Bắc trên cơ sở đo đếm 187 ô định vị và tạm thời, 481 cây giải tích và khoan tăng trưởng.

Năm 1985: Vũ Đình Phương và cộng sự Viện Khoa học kỹ thuật Lâm nghiệp (nay là Viện Nghiên cứu lâm nghiệp) đã nhiên cứu qui luật tăng trưởng của lâm phần thuần loài và hỗn loài năng suất cao để làm cơ sở đưa ra các phương pháp kinh doanh rừng hợp lý (đề tài 04010102a- Chương trình 04.01). Tài liệu nghiên cứu từ 50 ô tiêu chuẩn, mỗi ô có diện tích từ 0,25-1ha ở các khu rừng giàu tại Kon Hà Nừng và lưu vực Sông Hiếu.

Giai đoạn 1984-1989: Nguyễn Ngọc Lung và Đào Công Khanh nghiên cứu tăng trưởng và sản lượng rừng trồng Thông ba lá dựa trên tài liệu thu thập từ 142 ô định vị và bán định vị, 350 ô tiêu chuẩn tạm thời, 420 cây tiêu chuẩn theo cỡ kính, giải tích 242 cây ngả, đo 548 bộ tán lá về diện tích và đường kính hình chiếu tán, đo đếm sinh khối thân, cành, lá, rễ của 60 cây, sử dụng tài liệu 572 ô tròn, chặt trắng 4 ô tiêu chuẩn 100x100m.

Năm 1998: Trần Quốc Dũng và các cộng sự Viện Điều tra qui hoạch rừng đã nghiên cứu phân tích đánh giá tăng trưởng rừng thường xanh cây gỗ lá rộng vùng Bắc Trung bộ dựa trên 587 cây giải tích của 27 loài ưu thế.

Năm 2000: Trần Quốc Dũng và các cộng sự Viện Điều tra qui hoạch rừng đã nghiên cứu phân tích đánh giá tăng trưởng rừng thường xanh cây gỗ lá rộng vùng Bắc Trung bộ dựa trên 1187 cây giải tích của 43 loài ưu thế.

Cũng năm 2000, Vũ Tiến Hinh và cộng sự thuộc trường Đại học Lâm nghiệp đã lập biểu sinh trưởng và sản lượng cho 3 loài cây: sa mộc, mỡ và thông đuôi ngựa ở các tỉnh phía Bắc và Đông Bắc Việt Nam.

Năm 2001: Đào Công Khanh và cộng sự thông qua đề tài nghiên cứu cấp Bộ, đã lập biểu quá trình sinh trưởng và sản lượng cho rừng trồng các loài cây Bạch đàn urophylla (Eucalyptus urophylla), Tếch (Techtona grangdis), Keo tai tượng (Acacia mangium), Thông nhựa (Pinus merkusii), và kiểm tra biểu sản lượng các loài Đước (Rhyzophora apiculata) và Tràm (Melaleuca leucadendra).

Năm 2004: Trần Quốc Dũng và các cộng sự Viện Điều tra qui hoạch rừng đã nghiên cứu xây dựng một số chỉ tiêu tăng trưởng một số trạng thái rừng tự nhiên vùng

Đông Nam Bộ và Tây nguyên dựa trên 631 cây giải tích của 26 loài ưu thế của vùng Đông Nam Bộ và 587 cây giải tích của 27 loài ưu thế của vùng Tây nguyên.

Giai đoạn 2001-2004: Đỗ xuân Lân (Viện Điều tra quy hoạch rừng) đã nghiên cứu tăng trưởng rừng tự nhiên lá rộng thường xanh đã qua tác động. Đây là đề tài nghiên cứu cấp Bộ.

Năm 2001-2005, nhóm đề tài do Đỗ Đình Sâm chủ trì đã xây được 1 số dạng phương trình tăng trưởng đường kính lâm phần ở các vùng sinh thái và tính được tăng trưởng rừng cho một số ô tiêu chuẩn trên các trạng thái rừng phổ biến hiện nay. Trên cơ sở đó đã xác định đường kính thành thục để có thể khai thác của các loài cây gỗ kinh doanh tuỳ thuộc tốc độ sinh trưởng và đặc tính sinh học của từng loài trên các vùng sinh thái với hơn 60 loài ở Bắc Trung bộ, 22 loài ở Tây Nguyên và 18 loài ở Duyên Hải Nam trung bộ. Sắp xếp các loài cây theo tốc độ sinh trưởng (chậm, trung bình, nhanh ) và kết hợp theo nhóm gỗ.

Năm 2004-2006, nhóm nghiên cứu do Trần Văn Con chủ trì đã nghiên cứu bổ sung qui luật sinh trưởng của chiều cao 20 loài cây thường được khai thác ở Tây Nguyên cho phép phân thành ba nhóm theo đặc điểm sinh trưởng: (i): Các loài cây ưa bóng giai đoạn đầu, sinh trưởng chiều cao trong 10 năm đầu rất chậm sau đó tăng dần lên khi vượt lên được tầng cây cao để trở thành tầng trội. Đó là các loài: Xoay, Chò, Cồng, Thạch đảm, Giẻ và Hoàng đàn. (ii) Các loài cây chịu bóng nhẹ (trung tính) giai đoạn đầu, sinh trưởng chiều cao ở 10 năm đầu trung bình và tăng lên ở giai đoạn sau đạt tầng cây cao ở tuổi thành thục. Đó là các loài: Re, Vạng, Vàng tâm, Trám, Sến, Gội, Giổi và Cóc đá. (iii) Các loài cây ưa sáng, sinh trưởng chiều cao giai đoạn đầu rất nhanh sau đó chậm lại và dừng lại rồi dừng lại ở tầng giữa của rừng ổn định. Đó là các loài: Bời lời, Chân chim, Bứa, Côm, Gáo, và Trâm. Nghiên cứu qui luật sinh trưởng đường kính đã xác định được đường kính tại đó tăng trưởng đạt tối đa để làm căn cứ khoa học cho việc xác định đường kính khai thác tối thiểu.

1.3.3. Thảo luận và xác định vấn đề nghiên cứu

Nghiên cứu về quá trình động thái của rừng tự nhiên là hết sức phức tạp nhưng lại

có vai trò vô cùng quan trọng trong việc xác định các phương pháp hiệu quả để dự

báo tà nguyên rừng. Các phương pháp mô hình hoá các quá trình động còn có khả năng thăm dò các lựa chọn về quản lý và phương án kỹ thuật lâm sinh. Chẵng hạn, các nhà lâm học muốn biết hiệu quả lâu dài của một biện pháp kỹ thuật lâm sinh cụ thể như việc thay đổi cường độ khai thác rừng và khả năng khai thác trong tương lai. Với một mô hình sinh trưởng, nhà nghiên cứu có thể kiểm tra đầu ra của các phương án (kịch bản) khai thác khác nhau để lựa chọn được phương án tối ưu nhất. Quá trình xây dựng một mô hình sinh trưởng còn khó khả năng tìm hiểu sâu hơn về các kiến thức động thái của lâm phần rừng. Đã có quá nhiều các công trình nghiên cứu mô hình hoá sinh trưởng của rừng thuần loài đều tuổi, đặc biệt là cho rừng trồng. Tuy nhiên, các hệ sinh thái rừng trồng thường rất đơn giản và phương pháp tiếp cận để xây dựng mô hình cho chúng không thể áp dụng được đối với rừng hỗn loài, khác tuổi. Rừng hỗn loài nhiệt đới ẩm với sự tồn tại hàng trăm loài cây khác nhau ở các cấp tuổi (cấp kích thước) và kiểu sinh trưởng rất đa dạng là một thách thức lớn đối với việc xây dựng các quá trình động thái.

Các nhà quản lý lâm nghiệp cần các thông tin về hiện trạng tài nguyên rừng ( ví dụ số cây theo loài, theo cỡ kính, …), các dự báo về xu thế phát triển của rừng, lượng khai thác và thời gian có thể khai thác trong tương lai… Các thông tin này có thể được sưu tập từ ba nguồn sau đây: (i) xác định diện tích rừng hiện có; (ii) số liệu kiểm kê cấp lâm phần rừng hiện tại; và (iii) các mô hình sinh trưởng và khai thác dựa trên dữ liệu theo dõi diễn biến tài nguyên rừng. Vai trò và mối quan hệ tương tác giữa 3 nguồn số liệu này được thể hiện ở hình 1.1. Kiểm kê tỉnh (static inventory) là việc kiểm kê trạng thái rừng ở một thời điểm nhất định và thường sử dụng hệ thống ô tiêu chuẩn tạm thời. Kiểm kê động (dynamic inventory) là việc kiểm kê định kỳ bằng hệ thống ô tiêu chuẩn định vị để theo dõi diễn biến động thái rừng. Một mô hình sinh trưởng là sự tổng hợp dữ liệu của kiểm kê động để biểu thị sinh trưởng và diễn biến của rừng. Các mô hình sinh trưởng có thể có vai trò rất lớn trong quản lý rừng và thể hiện các chính sách lâm nghiệp. Tận dụng được các ưu thế của mô hình sinh trưởng và kết hợp với các nguồn dữ liệu khác về tài nguyên và

môi trường, mô hình sinh trưởng có thể được áp dụng để dự báo và trình bày các

Hiện trạng tài nguyên rừng

Kiểm kê tỉnh

Diện tích

rừng

quy định, các hướng dẫn về chính sách lâm nghiệp.

Kiểm kê động

Mô hình

sinh trưởng

Lâm phần tương lai

Diện tích

rừng

CÁC GIẢ ĐỊNH

Dự báo tài nguyên rừng

Hình 1.1. Vai trò của mô hình sinh trưởng và dữ liệu bổ sung trong cung cấp thông tin cho quản lý rừng (Vanclay, J.K., 1994)

Hiện tại có quá nhiều mô hình sinh trưởng vì vậy không một ai có khả năng kiểm tra tất cả các phương pháp đã sử dụng để xây dựng các mô hình sinh trưởng. Vì vậy, cần thiết phải có một sự phân loại các mô hình theo các tiêu chí nhất định. Dựa trên tính chi tiết của mô hình sinh rưởng có thể phân thành 3 nhóm mô hình: (i) Mô hình lâm phần; (ii) Mô hình theo cỡ kính và (iii) Mô hình cây cá thể.

Mô hình lâm phần thường là những mô hình đơn gian, mang tính khái quát nhưng không toàn diện như các cách tiếp cận khác. Cách tiếp cận này dùng các tham số bình quân chung của lâm phần như mật độ, tổng tiết diện ngang và thể tích cây đứng để dự báo sinh trưởng và sản lượng của rừng. Không tính toán chi tiết cho từng cây.

Mô hình theo cỡ kính cung cấp các thông tin liên quan đến cấu trúc của lâm phần. Có rất nhiều kỹ thuật có thể sử dụng để mô hình hoá cấu trúc lâm phân, nhưng phương pháp được sử dụng rộng rải nhất là mô hình phân bố số cây theo cỡ kính.

Cách tiếp cận này là một sự dung hoà giữa tiếp cận toàn lâm phần và tiếp cận theo từng cây. Khi khoảng cách cỡ kính lớn và toàn lâm phần chỉ có một cỡ kính thì chúng ta có mô hình cho toàn lâm phần và khi khoảng cách cỡ kính nhỏ để mỗi cây cá thể được coi là một cỡ kính thì ta có mô hình cây cá thể.

Mô hình cây cá thể là mô hình chi tiết nhất trong đó sử dụng đơn vị cây cá thể làm cơ sở cho mô hình hoá. Số liệu đầu vào tối thiểu là một danh sách đặc trưng kích thước của tất cả các cây cá thể.

Dựa trên đặc tính của mô hình, người ta cũng có thể chia thành hai nhóm (i) mô hình quá trình nhằm mô phỏng quá trình sinh trưởng của rừng phụ thuộc vào các nhân tố như ánh sáng, độ ẩm liên quan đến quá trình quan hợp và hô hấp của cây rừng và (ii) mô hình diễn thế nhằm mô phỏng sự thay thế lẫn nhau của các loài trong các giai đoạn diễn thế khác nhau, tuy nhiên nhóm mô hình này không cung cấp các thông tin về sản lượng của rừng.

Dựa trên chức năng của mô hình thì có thể phân thành (i) mô hình để hiểu (tức là các mô hình mô phỏng bản chất của các quá trình động thái) và (ii) mô hình để dự báo (tức là các mô hình có thể tính toán dự báo được sự thay đổi của lâm phần trong tương lai dựa trên các thông vào thời điểm hiện tại và các tương quan về xu thế phát triển của chúng.

Và cuối cùng căn cứ vào tính chất toán học mà không phụ thuộc vào chi tiết của chúng các mô hình có thể phân thành hai nhóm: (i) mô hình xác định (deterministic) và (ii) mô hình xác suất (stochachastic).

Như đã tổng quan ở trên đây, sự thay đổi (động thái) của một lâm phần rừng tự nhiên phụ thuộc vào 3 quá trình cơ bản đó là: TĂNG TRƯỞNG, CHÊT, và TÁI SINH BỔ SUNG. Do đó, một mô hình động thái của rừng cũng có thể bao gồm 3 thành phần chủ yếu như biểu diễn ở hình 1.2 dưới đây.

Trong rất nhiều các công 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.

Tăng trưởng


Chết

Tái sinh bổ sung