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
H (m)
20
D (cm)
21
18
15
V (m )
0.45
18
0.4
16
0.35
14
0.3
12
12
0.25
10
9
0.2
8
0.15
6
6
3
0
4
0.1
2
0.05
0
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 A (tuæi)
0
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 A (tuæi)
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 A (tuæi)
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
H (m)
D (cm)
35
30
30
25
V (m )
0.9
0.8
0.7
25
0.6
20
20
0.5
15
0.4
15
0.3
10
10
0.2
5
5
0
0
0.1
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
A (tuæi)
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
A (tuæi)
0
0
3
6
9
12
15
18
21
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
24
27
30
A (tuæi)
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:
D = 23,5624.e − 3,6616.e
− 0,1692.A
(1.4)
Tèc ®é sinh tr−ëng ®−êng kÝnh:
D' = 23,5624 ⋅ 3,6616 ⋅ 0,1692 ⋅ e − 0,1692A − 3,6616 e
− 0,1692A
(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
0
5
10 15 20
25 30 35 40 45 50 A (tuæi)
5
10
25
3
V' (m )
0.03
0.025
0.02
0.015
0.01
0.005
0
0
15
20
30
35
40
45
50 A (tuæi)
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
ZnD(cm)
ΔnD(cm)
ΔD(cm)
A
D(cm)
ZD(cm)
1
1,07
1,07
0,87
2
1,73
0,66
0,87
0,87
3
2,6
0,87
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
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
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
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
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
0,72
1,1
2,6
3,65
4,35
3,97
3,07
2,16
12
(Cm)
5
4.5
4
3.5
3
2.5
ZnD
2
1.5
ΔD
ΔnD
ZD
1
0.5
0
0
3
6
9
12
15
18 A (tuæi)
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:
PY =
ZY
× 100
Y
(1.9)
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:
PY =
Y'
F ' (t )
f (t )
× 100 =
× 100 =
× 100
Y
F (t )
F (t )
(1.10)
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
m
Y=
1 + e a(T − b)
Gompertz
(1925)
Verhulst-Robertso
(1925)
Koller
(1878)
Y = aT b e − cT
Weber
(1891)
Y=Y
(1 −
max
Terazaki
(1907)
−b
Y = ae T
Mitscherlich
(1919)
Tichendorf
(1925)
Korsun-Strand
(1935)
(1964)
Tretchiakov
(1937)
Schumacher
(1939)
Drakin-Vuevski
(1940)
Y = (Y
− Y )(1 − e − cT )
max
o
T2
Y=
a + bT + cT 2
TY = aT + b
b
−
c
Y = me T
Y = a(1 − e − KT ) m
Assmann-Franz
(1964)
Y = aT
Nikitin
(1963)
Thomasius
(1964)
Korf
(1973)
Hagglund
(1974)
Y = a + bT + cT 2 + dT 3
dT ⎤
⎡
Y=Y
1 − e − cT (1 − e ) ⎥
⎢
max ⎢
⎣
⎦⎥
−c
Y = me − bT
Y − Y = a(1 − e − KT )1 − m
o
Rawat-Franz
(1974)
1
Y = a(1− be− KT )1 − m
(1984)
a
⎡ (a + a + 1)T 2 ⎤ 2
1
⎥
⎢ 0
Y=Y
100 ⎢
⎥
2
⎢⎣ a 0 + a1T + T ⎥⎦
Kiviste
1
1,0 T c
)
Y=Y
(1 − e − cT )
max
b + c log 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:
−CA
Y = m⋅ e− b.e
D¹ng mò:
D¹ng ®−êng th¼ng: Y* = A* + B* X
⎛
⎝
Víi: Y* = Ln⎜ Ln
m⎞
⎟
Y⎠
A* = Lnb
H (m)
25
20
15
10
5
B* = - C
X=A
0
0
3
6
9
12 15 18 21 24 27 30 A (tuæi)
H = 22,8074 ⋅ e − 3,7582 ⋅ e
− 0,1718A
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
0
H' = 22,8074 ⋅ 3,7582 ⋅ 0,1718 ⋅ e
3
⎛
⎜
⎜
⎝
6
9
12 15 18 21 24 27 30 A (tuæi)
− 0,1718A − 3,7582 ⋅ e − 0,1718A ⎟⎟
⎞
⎠
15
ΔH (m)
1.2
1.1
1
Y(A ) me− b ⋅ e
ΔY =
=
A
A
− CA
0.9
0.8
0.7
0
3
6
12 15 18 21 24 27 30 A (tuæi)
9
22,8074 ⋅ e − 3,7582 ⋅ e
ΔH =
A
− 0,1718A
PH (%)
50
PY = 100
Y'
Y
45
40
= 100.b.c.e − CA
35
30
25
20
15
10
5
0
0
3
6
9
12
15
18 21
24 27
30 A (tuæi)
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:
D¹ng mò:
b) §å thÞ:
Y = m .e − b / A
c
D (cm)
25
20
D¹ng ®−êng th¼ng: Y* = A* + B* X
15
Víi: Y* = LnY,
10
A* = Lnm, B* = -b, X = 1/AC
5
0
0
3
6
9
12 15
D = 32,63 ⋅ e
⎛
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
18 21 24 27 30 A (tuæi)
⎞
− 5,12 ⎟⎟
⎟
A 0,8083 ⎟⎠
16
Tèc ®é sinh tr−ëng:
Y' = m.b.c.A − c − 1 .e − bA
D' (cm)
2.5
−c
2
c + 1 ⎞⎟
⎛1⎞
− c ⎟⎟⎠
⎜ ⎟
e
⎛
⎞
= m (bc )− ⎜⎜⎝ c ⎟⎟⎠ ⋅ ⎜
Y'
⎟
max
⎝1+ c ⎠
⎛
⎜
⎜
⎜
⎝
1.5
1
0.5
1
⎛ b .c ⎞ c
A
= ⎜
⎟
(Y '
)
c
1
+
⎠
⎝
max
0
0
3
6
12 15 18 21 24 27 30 A (tuæi)
9
D' = 32,63 ⋅ 5,12 ⋅ 0,8083 ⋅ A (−0.8083 − 1) ⋅ e
⎛
⎜
⎜
⎝
− 5,12 ⋅ A − 0,8083 ⎟⎟
⎞
⎠
ΔD (cm)
2
ΔY =
ΔY
Y (A
A
max
)=
−
m .e
b
A c
1.5
A
⎛
⎜
⎜
⎜
⎝
1 ⎞⎟
⎟
= m (cbe )− c ⎟⎠
1
0.5
0
0
3
6
9
12 15 18 21
ΔD =
32,63 ⋅ e
⎛
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
24 27 30 A (tuæi)
⎞
− 5,12 ⎟⎟
⎟
A 0,8083 ⎟⎠
A
PD (%)
60
50
40
PY = 100
Y'
Y
= 100.c.b.A − c − 1
30
20
10
0
0
3
6
9
12
15
18 21
24 27
30 A (tuæi)
)
(
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)
25
H (m)
25
H (m)
30
m1
25
c1
20
20
m2
20
c2
15
15
m3
b1
15
b2
10
(a)
10
10
b3
(b)
(c)
c3
5
5
5
0
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40 A (tuæi)
0
5
10
15
20
25
30
35
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.
H = 22,8074.e − 3,7582.e
− 0,1718A
18
40
A (tuæi)
b
m
A(Y'Max)
Y'Max
27,8074
7,4
1,77m
22,8074
7,4
1,45m
17,8074
7,4
1,13m
c
3,7582
0,1718
- 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.
m
c
22,8074
0,1718
b
A(Y'max) = Ln(b)/c
Y'max = c.m/e
2,7582
5,5
1,45
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.
m
b
22,8074
3,7582
c
A(Y'max) = Ln(b)/c
Y'max = c.m/e
0,2718
4,9
2,30
0,1718
7,7
1,45
0,0718
18,4
0,61
b) Hµm Schumacher
−
Y = m .e
b
Ac
(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)
35
H (m)
35
H (m)
40
30
30
35
25
m2
20
30
25
m1
15
10
10
25
b2
20
c2
b3
m3
15
c1
b1
20
15
(a)
5
c3
10
(b)
5
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
A (tuæi)
0
5
10
15
20
25
30
(c)
5
35
40
A (tuæi)
0
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:
H = 49,65e − 5,7657 / A
0,6
m
1
⎛ b.c ⎞ c
A( Y'
)=⎜
⎟
max
⎝ c +1⎠
⎛ c + 1⎞
⎜
⎟
⎟
1 ⎛ e ⎞ − ⎜⎜
⎟
⎝ c ⎠
= m(b.c )− c ⋅ ⎜
Y'
⎟
max
⎝1+ c ⎠
59,65
3,6
1,86
5,7657 0,6 49,65
3,6
1,55
39,65
3,6
1,24
b
c
20
A (tuæi)
- Xem thêm -