BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
************************

PHÙNG VĂN KHEN

ỨNG DỤNG GIS ĐỂ DỰ BÁO NHANH SINH TR ƯỞNG RỪNG
TRỒNG THÔNG BA LÁ (Pinus kesiya Royle ex Gordon) VÙNG
NGUYÊN LIỆU GIẤY TÂN MAI TỈNH LÂM ĐỒNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thành phố Hồ Chí Minh,
Tháng 11/2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
********************

PHÙNG VĂN KHEN

ỨNG DỤNG GIS ĐỂ DỰ BÁO NHANH SINH TR ƯỞNG RỪNG
TRỒNG THÔNG BA LÁ (Pinus kesiya Royle ex Gordon) VÙNG
NGUYÊN LIỆU GIẤY TÂN MAI TỈNH LÂM ĐỒNG

Chuyên ngành : Lâm học
Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
Hướng dẫn khoa học

TS. NGUYỄN KIM LỢI
Trường ĐH Nông Lâm TP. HCM

5. Ủy viên:

TS. PHẠM TRỊNH HÙNG
Trường ĐH Nông Lâm TP. HCM

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ M INH
HIỆU TRƯỞNG

i


LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Tôi tên là Phùng Văn Khen, sinh ngày 02 tháng 06 năm 1979, tại thôn An
Tứ, xã Quang Trung, huyện Tứ Kỳ, tỉnh Hải Dương. Là con ông Phùng Bá Ngợi và
bà Nguyễn Thị Nguýt.
Tốt nghiệp trung học phổ thông tại tr ường trung học phổ thông Cầu Xe,
huyện Tứ Kỳ, tỉnh Hải Dương năm 1997.
Tốt nghiệp đại học hệ chính quy, chuy ên ngành Quản lý bảo vệ tài nguyên và
môi trường rừng tại trường đại học Lâm nghiệp Việt Nam, thị trấn Xuân Mai, huyện
Chương Mỹ, thành phố Hà Nội năm 2003.
Từ tháng 10 năm 2003 đến nay tôi làm việc tại Phân viện NC khoa học lâm
nghiệp Nam bộ, thuộc Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam; số 01, đường Phạm
Văn Hai, phường 1, quận Tân Bình, thành phố Hồ Chí Minh.
Tháng 9 năm 2007 theo h ọc cao học chuyên ngành Lâm nghiệp, trường đại
học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
Tình trạng hôn nhân: chưa lập gia đình.
Địa chỉ nhà riêng: 22/15/4 Tổ 45, khu phố 4, phường Thạnh Xuân, quận 12,



LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được hoàn thành theo chương tr ình đào tạo Thạc sỹ chuyên
ngành Lâm nghiệp, hệ chính quy tại trường Đại học Nông Lâm TP .HCM.
Để hoàn thành công trình nghiên cứu này, tôi đã nhận được sự hỗ trợ và
giúp đỡ của Ban Chủ nhiệm khoa Lâm nghiệp, Ph òng đào tạo sau đại học, Ban
giám hiệu trường Đại học Nông Lâm v à các thầy cô giáo đã tận tình giảng dạy,
hướng dẫn trong suốt chương trình đào tạo Thạc sỹ.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Lâm nghiệp, các bạn học
viên lớp cao học Lâm nghiệp 2007 đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá
trình thực hiện luận văn. Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo
TS.Phạm Trịnh Hùng, người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành cuốn
luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo và các bạn đồng nghiệp
trong Phân viện NC khoa học lâm nghiệp Nam bộ đ ã tạo điều kiện về thời gian v à
hỗ trợ tôi trong suốt quá tr ình học tập và hoàn thành luận văn.
Đồng thời tôi xin cám ơn chân thành đến Ban giám đốc Sở khoa học công
nghệ tỉnh Lâm Đồng, Ban lãnh đạo Công ty cổ phần tập đoàn Tân Mai - Đồng Nai
và các cán bộ, công nhân viên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi tiếp cận được
nguồn tài liệu, quá trình điều tra thu thập số liệu để t ôi có được thành quả ngày hôm
nay.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2010

Phùng Văn Khen

iv


TÓM TẮT

presently. This study will allow to determine an interpolated method serving to
build the distributed rainfall map for the study area before the establishment of
distributed rainfall map as a basic for establishing a multi -variable model predicting
the productivity of pinus kysia on the study area belong to the Bao L am, Di Linh
and Duc Trong districts, Lam Dong province. To be able to establish the multi variable model, the study also explored the relationship between each ecological
factor with the productivity of pinus kysia forest as the basic for building the code
system for ecological variables before setting up the model. The study results has
shown that the precision of the interpolated method (R = 0,89) is equal and the
Trangulation method was chossen by their time for faster processing time should
have been selected for mapping the rainfall of the study area. The results relating to
the inluence of ecological factors on the productivity of pinus kysia forest has
showed the different relationship and the red soil originated from grannitstone
would have the highest impact with the thickness of soil floor < 50cm and clay.
While the slope which is most affected is smaller 150. The multi-variable model
which were selected is based on the diameter at breast. This model have the best
relationship for predicting the for est yield (R = 0,84) with the model form
following:
Y = 10,0177 - 0,17205*x2x4 - 0,00184111*x3x7 + 0,00796191*x5^ 3 1,64714*1/x1 - 0,000639912*x6

vi


MỤC LỤC

Nội dung

Trang

LÝ LỊCH CÁ NHÂN ................................ ................................ .............................. ii
LỜI CAM ĐOAN................................ ................................ ................................ ...iii

3.2.2.Đối tượng nghiên cứu ................................ ................................ ................... 27
Chương 4................................ ................................ ................................ .............. 29
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU................................ ............ 29
4.1.Nội dung nghiên cứu ................................ ................................ ....................... 29
4.1.1.Bản đồ phân bố lượng mưa tại lưu vực sông Đồng Nai ................................ . 29
4.1.2. Ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái đến tăng tr ưởng rừng trồng .......... 30
4.1.2.1.Ảnh hưởng của loại đất ................................ ................................ .............. 31
4.1.2.2.Ảnh hưởng của độ dầy tầng đất ................................ ................................ .. 31
4.1.2.3.Ảnh hưởng thành phần cơ giới đất ................................ ............................. 32
4.1.2.4.Ảnh hưởng của độ dốc địa hình................................ ................................ .. 32
4.1.2.5.Ảnh hưởng của độ cao địa hình................................ ................................ .. 33
4.1.2.6.Ảnh hưởng của lượng mưa trung bình năm ................................ ................ 33
4.1.3. Mô hình tương quan đa biến giữa tăng trưởng rừng trồng với một s ố yếu tố tự
nhiên ................................ ................................ ................................ ..................... 34
4.1.3.1.Mô hình tương quan đa biến giữa đường kính D1.3 với một số yếu tố tự nhiên ..... 34
4.1.3.2.Mô hình tương quan đa biến giữa một số nhân tố sinh thái với tổng tiết diện
ngang G .......................................................................................................................... 35
4.1.3.3.Mô hình tương quan đa biến giữa một số nhân tố sinh thái với năng suất m3 ...... 35
4.1.4.Xây dựng bản đồ đường kính D 1.3 rừng trồng Thông ba lá ở các độ tuổi 5 đến
10 tại vùng nghiên cứu ................................................................................................. 35
4.2.hương pháp nghiên c ứu .......................................................................................... 35
4.2.1.Cơ sở phương pháp luận ..................................................................................... 35
4.2.2.Phương pháp thu th ập số liệu .............................................................................. 36
4.2.2.1.Thu thập số liệu cơ bản .................................................................................... 36
4.2.2.2.Thu thập số liệu hiện trường ............................................................................ 37
4.2.3.Phương pháp xử lý số liệu .................................................................................. 38
4.2.3.1.Bản đồ phân bố lượng mưa tại lưu vực sông Đồng Nai ................................ 38
4.2.3.2.Mối quan hệ giữa tăng trưởng rừng trồng thông ba lá với một số yếu tố tự
nhiên .............................................................................................................................. 39



ix


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

CHDC

Cộng hòa dân chủ

D1.3

Đường kính thân cây đo ở vị trí cao 1,3 m so với mặt đất

F

Hình số độ thon

G

Tiết diện ngang thân cây (m 2)

Gis

Geographical Information System - Hệ thống thông tin địa lý

m3

Mét khối


Độ dốc địa hình

x5

Tuổi cây rừng

x6

Độ cao so với mặt nước biển

x7

Lượng mưa trung bình năm

x


DANH SÁCH CÁC BẢNG – HÌNH
Bảng 5.1 Bảng mã hóa các nhân tố sinh thái ................................ ......................... 62
Hình 3.1 Bản đồ vị trí khu vực nghi ên cứu................................ ............................ 22
Hình 3.2 Địa hình huyện Bảo Lâm, Di Linh và Đức Trọng tỉnh Lâm Đồng .............. 24
Hình 3.3 Sơ đồ vị trí rừng trồng thông ba lá ở các tuổi 5 ÷ 10 của công ty cổ phần
tập đoàn Tân Mai tại huyện Bảo Lâm, Di Linh và Đức Trọng, tỉnh Lâm
Đồng................................ ................................ ................................ ....... 28
Hình 4.1 Sơ đồ phân bố trạm khí tượng thủy văn lưu vực sông Đồng Nai ............. 38
Hình 5.1 Mô hình hóa phương pháp nội suy lượng mưa................................ ........ 40
Hình 5.2. Sơ đồ trạm khí tượng không cho kết quả nội suy ................................ ... 41
Hình 5.3 Sơ đồ nội suy theo phương pháp Kriging................................ ................ 42
Hình 5.4 Biểu đồ tương quan giữa số liệu nội suy và số liệu thực đo theo
phương pháp Kriging ................................ ................................ .............. 43

Hình 5.26 Biểu đồ tương quan giữa lượng mưa trung bình năm và năng suất........ 61
Hình 5.27 Biểu đồ tương quan kiểm nghiệm phương trình (5.6) ........................... 61
Hình 5.28 Biểu đồ tương quan giữa đường kính D 1.3 với một số yếu tố tự nhiên ... 63
Hình 4.29. Biểu đồ tương quan kiểm nghiệm phương trình 5.8 ............................. 64
Hình 5.30 Biểu đồ tương quan giữa tổng tiết diện ngang v à yếu tố tự nhiên.......... 65
Hình 5.31 Biểu đồ tương quan tổng tiết diện ngang thực đo và nội suy ................. 66
Hình 5.32 Biểu đồ tương quan giữa trữ lượng rừng trồng và yếu tố tự nhiên......... 67
Hình 4.33 Biểu đồ tương quan giữa năng suất thực đo và năng suất nội suy.......... 68
Hình 5.34 Biểu đồ so sánh tương quan giữa tăng trưởng rừng trồng thông ba lá
và một số yếu tố tự nhiên ................................ ................................ ........ 68
Hình 5.35 Bản đồ năng suất rừng trông t hông ba lá từ tuổi 5 đến tuổi 10 trên
vùng nghiên cứu ................................ ................................ ..................... 70

xii


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề
Rừng thông nói chung và rừng thông ba lá nói riêng là một nguồn tài nguyên
lớn có giá trị cung cấp nguy ên liệu cho các ngành công nghiệp xây dựng và xuất
khẩu. Không những thế, rừng t hông còn có ý nghĩa trong việc bảo vệ môi tr ường,
bảo vệ đất cũng như giá trị về văn hóa và xã hội (Ngô Đình Quế, 2008).
Tuy nhiên, với một diện tích lớn và nguồn tài nguyên phong phú như v ậy,
nhưng đến nay diện tích rừng thông ở Lâm Đồng đang bị thu hẹp, chất lượng rừng
bị giảm sút một cách nhanh chóng. Có nhiều nguy ên nhân, trong đó có vi ệc khai
thác chưa hợp lý và nạn phá rừng thường xuyên xảy ra; kỹ thuật tạo rừng còn xác
định chưa đầy đủ và đất rừng bị thoái hóa trên diện tích lớn. Bên cạnh việc khai thác
hợp lý phải đẩy mạnh tốc độ trồng lại rừng tr ên một quy mô lớn ở những nơi đã và

Để kết hợp những ưu điểm của công nghệ GIS với ph ương pháp nghiên cứu
truyền thống và đơn giản hóa trong việc xác định vị trí trồng rừng và dự báo sinh
trưởng của rừng trồng Thông ba lá cho từng đ ơn vị diện tích của toàn khu vực
nghiên cứu, chúng tôi thực hiện đề tài: “Ứng dụng GIS để dự báo nhanh sinh
trưởng rừng trồng thông ba lá (Pinus kesiya Royle ex Gordon) vùng nguyên liệu
giấy Tân Mai, tỉnh Lâm Đồng”
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
-

Xây dựng bản đồ phân bố lượng mưa tại lưu vực sông Đồng Nai

-

Xây dựng mô hình dự báo sinh trưởng nhanh rừng trồng thông ba lá từ tuổi 510 bằng việc ứng dụng công nghệ GIS

2


1.3 Phạm vi nghiên cứu
Do những điều kiện hạn chế về thông tin, đề tài chỉ tập trung vào các yếu tố tự
nhiên ảnh hưởng tới sinh trưởng của cây rừng mà không xem xét đến các yếu tố
kinh tế, xã hội và các tác động của con người (trồng, chăm sóc,..). Các yếu tố tự
nhiên đề tài tập trung nghiên cứu là đất (loại đất, độ dầy tầng đất, thành phần cơ
giới), địa hình (cao độ, độ dốc) và lượng mưa. Bênh cạnh đó, nhằm hạn chế những
khác biệt do phương thức trồng, chăm sóc gây ra n ên đề tài chỉ tập trung vào đối
tượng thông ba lá được trồng bởi Công ty cổ phần tập đoàn Tân Mai ở các tuổi từ 5
đến 10 trên 3 huyện: Bảo Lâm, Di Linh và Đức Trọng tỉnh Lâm Đồng.
1.4 Ý nghĩa của đề tài
Về mặt lý thuyết
-

2.1 Nghiên cứu về sinh trưởng và tăng trưởng
Hàm sinh trưởng là mô hình sinh trưởng đơn giản nhất được sử dụng để mô
tả quá trình sinh trưởng của những cây cá lẻ cũng như lâm phần. Cho đến nay, số
lượng hàm sinh trưởng được các tác giả đưa ra rất phong phú. Dưới đây giới thiệu
một số hàm sinh trưởng được sử dụng rộng rãi như:
-

Hàm Gompertz: y = a*EXP(-1/b * EXP(-c*x))

Hàm Gompertz là một trong số các hàm sinh trưởng lâu đời nhất được sử
dụng để mô tả quy luật sinh tr ưởng của sinh vật nói chung với cây rừng nói ri êng.
Hàm Gompertz được sử dụng để quy luật hóa quá tr ình phát triển về thể tích (V)
của cây rừng đặc biệt từ giai đoạn tr ưởng thành, ở giai đoạn rừng non, hàm
Gompertz thường cho các trị số về thể tích (V) thấp h ơn thực tế.
-

Hàm Schumacher

:

y = a0*da1*ha2

-

Hàm Koff

:

y = a*e(-b*t-c)


Nhìn chung, những công trình đề cập trên đây đã đề xuất các hướng giải quyết
và phương pháp luận trong nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng cây rừng. Mô
phỏng quá trình sinh trưởng bằng định lượng của cá thể hay quần thể cây r ừng, tiến
tới lựa chọn mô hình tối ưu là nền tảng trong khoa học nhằm khái quát sinh tr ưởng
của cây rừng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, mỗi yếu tố có một mối quan hệ
theo một hệ số nhất định và là cơ sở, phương pháp luận cho việc thực hiện đề t ài.
2.2 Nghiên cứu về tiềm năng sử dụng đất
Đánh giá đất đai là sự đánh giá khả năng thích nghi của đất đai cho việc sử
dụng của con người vào nông nghiệp, lâm nghiệp, thiết kế thủy lợi v à quy hoạch sử
dụng đất; Hay có thể nói khác, đánh giá đất đai nhằm mục ti êu cung cấp những

5


thông tin về thuận lợi và khó khăn cho việc sử dụng đất đai, làm căn cứ cho việc
đưa ra quyết định về sử dụng và quản lý đất đai (trích dẫn Ngô Đình Quế, 2008).
Việc phân chia đất đai thành các nhóm dựa trên các yếu tố thuận lợi hay hạn
chế trong sử dụng như độ dốc, độ dày tầng đất, đá lẫn, tình trạng xói mòn, úng
ngập, khô hạn, mặn hóa,... Tr ên cơ sở đó có thể lựa chọn những kiể u sử dụng đất
phù hợp. Việc đánh giá tiềm năng sử dụng đất th ường áp dụng trên qui mô lớn như
trong phạm vi quốc gia, tỉnh hay huyện. Đánh giá tiềm năng đất đ ược áp dụng thành
công ở Mỹ và một số nước khác. Yếu tố hạn chế l à những yếu tố hầu như không
thay đổi được như độ dốc, độ dày tầng đất, khí hậu. Ở Mỹ đất đai to àn quốc được
phân thành 8 nhóm với yếu tố hạn chế tăng dần từ nhóm I tới nhóm VIII. Nhóm I l à
nhóm thuận lợi nhất trong sử dụng, có rất ít yếu tố hạn chế. Nhóm VIII l à nhóm có
nhiều hạn chế nhất trong sử dụng (trích dẫn Ngô Đ ình Quế, 2008).
Đánh giá mức độ thích hợp đất đai: L à quá trình xác định mức độ thích hợp
cao hay thấp của các kiểu sử dụng đất cho một đ ơn vị đất đai và tổng hợp cho toàn
khu vực dựa trên sự so sánh yêu cầu kiểu sử dụng đất với đặc điểm các đ ơn vị đất
đai. Hệ thống đánh giá được thể hiện theo 4 cấp độ: Thích hợp S1, S2, S3 hay

(trích dẫn Võ Tòng Anh, 2003).
Ở Ấn Độ và các nước vùng nhiệt đới ẩm châu Phi thường áp dụng phương
pháp tham biến để xác định mối quan hệ giữa các yếu tố đất đai v à cây trồng. Các
mối quan hệ này được biểu thị dưới dạng phương trình toán học. Kết quả phân hạng
được thể hiện dưới dạng % hoặc điểm. Nhiều n ước Châu Âu việc phân hạng v à
đánh giá đất đai được thực hiện theo 2 hướng là: Phân hạng định tính dựa trên các
kết quả nghiên cứu các yếu tố tự nhiên để xác định tiềm năng sản xuất của đất đai.
Phân hạng định lượng dựa vào kết quả nghiên cứu các yếu tố kinh tế, để xác định
sức sản xuất thực tế của đất đai (trích dẫn Vũ Đình Hưởng, 2008).
Trong những năm gần đây Trung tâm Lâm nghiệp Quốc tế (CIFOR) đ ã tiến
hành nghiên cứu về quản lý lập địa và sản lượng rừng cho rừng trồng ở các n ước
nhiệt đới. CIFOR đã tiến hành nghiên cứu trên các đối tượng là bạch đàn, thông,
keo trồng thuần loài trên các dạng lập địa ở các nước Brazil, Công Gô, Nam Phi,
Indonesia, Trung Quốc, Ấn Độ và nay bắt đầu nghiên cứu ở Việt Nam. Kết quả
nghiên cứu cho thấy các biện pháp xử lý lập địa khác nhau v à các loài cây trồng

7


khác nhau đã có ảnh hưởng rất khác nhau đến độ ph ì đất, cân bằng nước, sự phân
hủy thảm mục và chu trình dinh dưỡng khoáng (trích dẫn Vũ Đình Hưởng, 2007).
Theo Nguyễn Ngọc Lung và cộng sự (1999), những năm đầu thế kỷ XX ở
các nước khác nhau người ta đã biết dùng chiều cao lâm phần trong từng độ tuổi để
phân chia cấp đất thay cho dùng chính năng suất của sản phẩm do quan hệ rất chặt
chẽ của chiều cao/tuổi với năng suất gỗ.
Những năm gần đây việc đánh giá đất đai chủ yếu của ng ành Nông nghiệp
tiến hành trên đất đồng bằng phục vụ cho canh tác Nông nghiệp. Đánh giá tiềm
năng sản xuất đất Lâm nghiệp v à hoàn thiện phương pháp điều tra lập địa, Đỗ Đình
Sâm, Nguyễn Ngọc Bình và cộng sự (1996) đã phân chia thành 4 nhóm đất khác
nhau dựa trên những đặc trưng rất khác biệt giữa các nhóm đất; cụ thể l à nhóm đất

và bảng phân hạng đất trồng q uế ở Quảng Nam.
 Phân chia cấp đất trồng rừng
Xây dựng biểu cấp đất cho một số rừng trồng nh ư: bồ đề, thông ba lá, thông
mã vĩ… Bản chất của cấp đất thể hiệ n mối quan hệ giữa các yếu tố lập địa với sinh
trưởng rừng trồng thông qua chỉ số chiều cao lâm phần (H bq) hoặc chiều cao cây trội
(H dominant) ứng với cấp tuổi nhất định. Dựa v ào sự biến động của chiều cao lâm
phần hoặc chiều cao của các cây trội ở các cấ p tuổi trong các điều kiện ho àn cảnh
khác nhau mà phân chia thành các c ấp đất khác nhau. Thường biểu cấp đất từ 5- 8
cấp, dựa vào biểu cấp đất ta có thể xác định một lâm phần cụ thể , dựa trên cơ sở xác
định các nhân tố về chiều cao, đ ường kính, từ đó cho ta biết được lâm phần sinh
trưởng trong điều kiện lập địa tốt hay xấu. Biểu cấp đất đ ược xây dựng chỉ ra năng
suất của loài cây trên một đơn vị lập địa không đưa ra chi tiết về các yếu tố cấu
thành lập địa đó và mối quan hệ với năng suất cây trồng.
Viên Ngọc Hùng (1985) khi nghiên cứu xây dựng biểu cấp đất thông ba lá ở
Lâm Đồng cho rằng, để xây dựng biểu cấp đất tác giả dựa vào những tầng chính có
chiều cao lớn nhất và chiếm diện tích lớn nhất để lấy số liệu v à dùng phương pháp
xây dựng cấp đất cho rừng đồ ng nhất. Dựa vào biến động của H dom để tính số cây
cần đảm bảo độ chính xác 95%, độ tin cậy 5% th ì có thể chỉ cần đo 10-15 cây. Vào
lâm phần chọn từ 10-15 cây có D lớn nhất rồi đo H của những cây n ày để tính H dom

9


bình quân. Tra ở biểu cấp đất cho thông ba lá ứng với tuổi và chiều cao ta sẽ xác
định được cấp đất cho lâm phần ấy.
Nguyễn Ngọc Lung (1988), cùng tập thể nhiều nhà khoa học nghiên cứu cơ sở
khoa học và kỹ thuật kinh doanh rừng thông ba lá tham gia; Lần đầu tiên nghiên
cứu một cách hệ thống các qui luật sinh trưởng, năng suất, sản lượng rừng cây mọc
nhanh, áp dụng cho thông ba lá bằng phương pháp mô hình hóa, trong đó tham số
thời gian là một quá trình liên tục và lập các bảng biểu dự đoán sinh tr ưởng, sản