Sự cần thiết của luận án
Cây Cao su (Hevea brasiliensis) thuộc họ Đại kích (Euphorbiaceae) và là nguồn nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp Được Christopher Columbus phát hiện tại lưu vực sông Amazon vào những năm 1493-1496, cây cao su đã được Hemy Wickham người Anh đưa vào trồng tại nhiều khu vực trên thế giới, đặc biệt là Đông Nam Á vào năm 1876 Tại Việt Nam, cây cao su được nhập vào và trồng tại Phú Nhuận (Gia Định) vào năm 1897, sau đó phát triển rộng rãi ở miền Nam.
Bộ và Tây Nguyên, gần đây cao su đã phát triển rất mạnh ra phía Bắc [94]
Cây cao su đã được du nhập và trồng ở Việt Nam từ sớm, trở thành một trong những loài cây mang lại giá trị kinh tế cao Diện tích rừng cao su tại Việt Nam đã tăng liên tục, đạt 965,000ha vào năm 2018, chủ yếu tập trung ở Đông Nam Bộ (46%), Tây Nguyên (33%) và Bắc Trung Bộ (9%) Giá trị xuất khẩu mủ cao su tăng mạnh từ năm 2005 đến 2011, đạt đỉnh 3,3 tỷ USD vào năm 2011, nhưng đã giảm xuống còn khoảng 2,3 tỷ USD vào năm 2019 Ngành cao su đóng góp khoảng 4 tỷ USD, chiếm 3,7% tổng kim ngạch xuất khẩu, với cao su thiên nhiên đạt 2,5 tỷ USD Việt Nam cũng khai thác khoảng 2 triệu m³ gỗ cao su mỗi năm, chủ yếu để chế biến đồ mộc xuất khẩu.
Lai Châu có diện tích 906.878,7 ha, bao gồm 7 huyện và 1 thành phố: Nậm Nhùn, Mường Tè, Phong Thổ, Sìn Hồ, Tam Đường, Tân Uyên, Than Uyên và thành phố Lai Châu Tỉnh này có 265,095 km đường biên giới, với cửa khẩu quốc gia Ma Lù Thàng và nhiều lối mở giao lưu với tỉnh Vân Nam, Trung Quốc, nằm ở phía Bắc.
Trung Quốc giáp với Lai Châu ở phía Tây là Bắc Lào, phía Đông là tỉnh Lào Cai, và phía Nam là tỉnh Điện Biên Với 85% diện tích tự nhiên là địa hình núi cao và độ dốc lớn, Lai Châu có diện tích đất nông nghiệp hạn chế, chỉ đạt 65.663,89 ha, tương đương 7,24% tổng diện tích Trong khi đó, đất lâm nghiệp chiếm 78% diện tích tự nhiên với 707.403,04 ha, điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về phát triển kinh tế, đặc biệt là sản xuất nông, lâm nghiệp tại Lai Châu.
Ngày 17/11/2014, Bộ NN&PTNT ban hành Quyết định số 4961/QĐ-BNN-TCLN, xác định danh mục các loài cây chủ lực và cây chủ yếu cho trồng rừng sản xuất theo các vùng sinh thái lâm nghiệp Trong đó, 05 loài cây lấy gỗ như Keo tai tượng, Keo lai, Bạch đàn urô, Sa mộc và Vối thuốc được xác định là cây chủ lực, cùng với 02 loài cây lâm sản ngoài gỗ là Mắc ca và Sơn tra Tại tỉnh Lai Châu, 28 loài cây lấy gỗ, bao gồm Bạch đàn urô và Keo lai, được xem là cây chủ yếu cho trồng rừng Đặc biệt, cây cao su được Chính phủ và tỉnh Lai Châu coi là một chủ trương lớn nhằm phát triển kinh tế và xóa đói giảm nghèo cho vùng dân tộc thiểu số, với việc trồng tập trung tại các huyện Sìn Hồ, Phong Thổ, Nậm Nhùn và Than Uyên.
Trong hơn 10 năm qua, đặc biệt từ năm 2008, nhiều địa phương đã xem cây cao su là cây kinh tế mũi nhọn và tập trung phát triển, với diện tích trồng cao su ở vùng Tây Bắc ước đạt khoảng 30.000 ha Lai Châu là tỉnh có diện tích cao su lớn nhất vùng Tây Bắc, với 13.879,9 ha tính đến cuối năm 2018, trong khi Sơn La, Hà Giang và các tỉnh khác có diện tích thấp hơn Tuy nhiên, trong quá trình phát triển, nhiều diện tích cao su đã chết hoặc sinh trưởng không bình thường, dẫn đến khả năng thu hoạch không đạt sản lượng mủ cao.
Tại Thanh Lương, tỉnh Điện Biên, nhiều cây cao su đã chết hoặc bị cháy do ảnh hưởng của gió Tây, và một số vườn cây vẫn chưa đạt đường kính 15cm để có thể khai thác Theo thông tin từ Tập đoàn Công nghiệp Cao su Việt Nam, đợt rét năm 2009 - 2010 đã gây thiệt hại nghiêm trọng, làm chết 95% diện tích cao su của Tập đoàn tại 4 tỉnh: Phú Thọ, Hà Giang, Yên Bái, Lào Cai; trong khi đó, thiệt hại tại các tỉnh Tây Bắc ước tính khoảng 5%.
Ngoài ra, theo các nhà khoa học, cây cao su tại miền Đông Nam Bộ thường
Việc phát triển cây cao su ở vùng Tây Bắc, đặc biệt là tỉnh Lai Châu, đang gặp nhiều thách thức do thời gian thu hoạch mủ kéo dài từ 7 - 8 năm và năng suất thấp hơn so với khu vực phía Nam Những yếu tố tự nhiên bất lợi như địa hình dốc, mùa đông lạnh và sương muối đã ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây cao su Hiện tại, chưa có nghiên cứu đầy đủ về tác động của lập địa đến sinh trưởng và sản lượng mủ của cây cao su tại khu vực này Do đó, nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp thông tin khoa học đáng tin cậy, nhằm quản lý và phát triển hiệu quả cây cao su tại Lai Châu và các tỉnh có điều kiện tương tự.
Chúng tôi tiến hành nghiên cứu về ảnh hưởng của lập địa đến sinh trưởng và sản lượng mủ của rừng trồng cao su, nhằm hiểu rõ hơn vai trò của các yếu tố môi trường trong việc tối ưu hóa năng suất cây cao su.
Nghiên cứu về cây cao su (Hevea brasiliensis) tại tỉnh Lai Châu nhằm đánh giá tác động của các yếu tố lập địa đến sinh trưởng và sản lượng mủ của rừng trồng Mục tiêu là xây dựng tiêu chí và phân vùng lập địa phù hợp cho việc trồng rừng cao su tại khu vực này.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
Ý nghĩa khoa học
Góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học về phân chia lập địa cho rừng trồng cao su trên đất lâm nghiệp.
Ý nghĩa thực tiễn
- Xây dựng được tiêu chí phân chia và phân vùng lập địa thích hợp cho phát triển cao su trên đất lâm nghiệp tại tỉnh Lai Châu;
Nghiên cứu này nhằm hoàn thiện phương pháp xác định mối quan hệ giữa các yếu tố lập địa và sinh trưởng, sản lượng mủ của rừng trồng cao su Kết quả sẽ là cơ sở quan trọng cho việc phân chia và phân vùng lập địa trồng rừng cao su tại tỉnh Lai Châu.
Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Về lý luận
Góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học và thực tiễn về phân chia lập địa cho rừng trồng cao su trên đất lâm nghiệp ở vùng Tây Bắc.
Về thực tiễn
- Đánh giá được tình hình sinh trưởng và sản lượng mủ của cao su trên đất lâm nghiệp tại tỉnh Lai Châu;
- Xác định được ảnh hưởng của các yếu tố tố lập địa đến sinh trưởng và sản lượng mủ của cao su tại tỉnh Lai Châu;
- Bước đầu phân vùng lập địa thích hợp cho phát triển cao su trên đất lâm nghiệp tại tỉnh Lai Châu;
Những đóng góp mới của luận án
Xây dựng luận cứ khoa học về ảnh hưởng của các yếu tố lập địa đến sinh trưởng và sản lượng mủ của rừng trồng cao su tại tỉnh Lai Châu là rất cần thiết Việc lượng hóa những yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình trồng và khai thác cao su, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho người trồng Nghiên cứu này không chỉ góp phần vào việc phát triển bền vững ngành cao su mà còn hỗ trợ các chính sách quản lý tài nguyên rừng hiệu quả hơn.
- Bước đầu phân chia lập địa ở cấp huyện thích hợp và đề xuất các giải pháp gây trồng và phát triển cây cao su tại tỉnh Lai Châu.
Đối tượng và địa điểm nghiên cứu
Rừng trồng cao su (Hevea brasiliensis) thuộc ba công ty là Công ty Cổ phần cao su Lai Châu, Công ty Cổ phần cao su Lai Châu 2, và Công ty Cổ phần cao su Dầu Tiếng – Lai Châu.
- Địa điểm nghiên cứu tại 06 huyện của tỉnh Lai Châu: Mường Tè, NậmNhùn, Phong Thổ, Sìn Hồ, Tân Uyên, Than Uyên.
Giới hạn và phạm vi nghiên cứu
- Về thời gian: các kết quả nghiên cứu của luận án được thực hiện từ năm
Luận án nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố lập địa đến sinh trưởng và sản lượng mủ của rừng trồng cao su tại tỉnh Lai Châu Mục tiêu là đánh giá cả ảnh hưởng đơn lẻ và tổng hợp của những yếu tố này, từ đó xây dựng tiêu chí và phân vùng lập địa phù hợp cho việc trồng rừng cao su trong khu vực.
- Về phạm vi nghiên cứu: luận án chỉ nghiên cứu những nội dung sau:
+ Đặc điểm một số yếu tố lập địa tại tỉnh Lai Châu;
+ Tình hình sinh trưởng của cao su tại tỉnh Lai Châu;
Nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố lập địa đến sinh trưởng và sản lượng mủ của rừng trồng cao su tại tỉnh Lai Châu Các yếu tố lập địa được xem xét bao gồm địa hình, loại đất, khí hậu và sự chăm sóc cây trồng Kết quả cho thấy, những yếu tố này có tác động đáng kể đến sự phát triển và năng suất mủ của cây cao su Việc hiểu rõ ảnh hưởng của các yếu tố lập địa sẽ giúp tối ưu hóa quy trình trồng và chăm sóc rừng cao su, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất tại địa phương.
Phân vùng lập địa phù hợp cho việc trồng rừng cao su trên đất lâm nghiệp tại tỉnh Lai Châu là rất quan trọng Việc xây dựng bảng tra cấp lập địa sẽ hỗ trợ trong công tác lập kế hoạch phát triển và dự báo sản lượng mủ cao su, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và quản lý rừng.
+ Đề xuất một số giải pháp phát triển cao su trên đất lâm nghiệp tại tỉnh LaiChâu.
Bố cục của luận án
Luận án bao gồm 136 trang chia thành 4 chương, bên cạnh các phần như lời cam đoan, lời cảm ơn, danh mục từ viết tắt, danh mục bảng, danh mục hình, tài liệu tham khảo, phụ lục và hình ảnh.
- Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu: 30 trang
- Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu: 16 trang
- Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận: 82 trang
- Chương 4: Kết luận, tồn tại và khuyến nghị: 3 trang
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Trên thế giới
Theo các nhà lập địa Đức, lập địa là một phạm vi địa hình với các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây cối Ngành lâm nghiệp Đức đã phát triển phương pháp nghiên cứu mối quan hệ giữa sinh trưởng thực vật rừng và các yếu tố khí hậu, địa hình, đất mà không bỏ qua yếu tố địa lý, thông qua phương pháp phân kiểu lập địa và phân vùng lập địa W Schwanecker (1971) đã áp dụng thuyết lâm hình của Suchaev để xây dựng phương pháp điều tra lập địa tổng hợp nhằm phục vụ sản xuất lâm nghiệp.
(1958) đã đưa ra khái niệm cụ thể về lập địa như sau [35], [90]:
Sinh thái cảnh (Lập địa theo nghĩa hẹp)
Sinh địa quần thể tự nhiên (lập địa theo nghĩa rộng)
Sinh địa quần thể tác nhân
* Các yếu tố tác nhân: Xã hội con người
Friedler, Neber và Hunger (1982) đã tổng kết kinh nghiệm sử dụng phương pháp lập địa ở cả trong nước và quốc tế, đưa ra bốn đơn vị cấp lập địa so sánh với các đơn vị cảnh quan và khí hậu Cụ thể, cấp vùng sinh trưởng tương đương với cấp đại cảnh quan và vùng khí hậu; cấp khu sinh trưởng tương đương với cấp cảnh quan và khu khí hậu; cấp phạm vi bức khảm tương đương với cấp bộ phận cảnh quan và dạng đại khí hậu; và cấp dạng lập địa tương đương với cấp cảnh quan cơ sở và dạng khí hậu địa hình.
Ở Liên Xô cũ, lập địa được hiểu là điều kiện sinh trưởng, phản ánh sự tác động tổng hợp của các yếu tố ngoại cảnh tới các kiểu rừng và sự phát triển của thực vật rừng Tại Ucraina, Pogrebnhiac (1968) xác định kiểu lập địa bao gồm tất cả khu đất có điều kiện đất đai tương tự, phân loại dựa trên độ phì và độ ẩm của đất, với độ phì chia thành 4 cấp và độ ẩm thành 6 cấp, tạo thành 24 kiểu lập địa Trong khi đó, Blaglovidop và Buadop (1958), cùng với Tretop (1981), lại phân chia nền lập địa ở vùng Sankt-Peterburg dựa trên các yếu tố như đá mẹ hình thành đất, địa hình và chế độ thoát nước.
Lập địa tại Mỹ được D.M Smith (1996) định nghĩa là tổng thể các điều kiện môi trường của một khu vực, mang ý nghĩa truyền thống Theo Water (1925), lập địa bao gồm tất cả các yếu tố ngoại cảnh như khí hậu, thủy văn, đá mẹ, thổ nhưỡng, sinh vật và con người, có ảnh hưởng liên tục đến sự sống của các sinh vật.
Lập địa là một khái niệm quan trọng trong nông nghiệp, định nghĩa một phạm vi lãnh thổ cụ thể với các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây cối Theo nghĩa hẹp, lập địa bao gồm ba thành phần chính: khí hậu, địa hình và thổ nhưỡng Trong khi đó, theo nghĩa rộng, nó mở rộng thêm thành phần thứ tư là thế giới động thực vật, tạo nên một hệ sinh thái đa dạng và phong phú.
Nghiên cứu xác định các yếu tố cấu thành lập địa quan trọng cho quy hoạch và phát triển cây cao su tại tỉnh Lai Châu, bao gồm điều kiện khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm và lượng mưa trung bình năm; điều kiện địa hình với độ cao và độ dốc; và điều kiện đất với độ dày tầng đất và loại đất.
1.1.2 Nghiên cứu về sinh trưởng và sản lượng cây rừng
Nghiên cứu về sinh trưởng và sản lượng rừng là mối quan tâm hàng đầu của nhiều nhà lâm nghiệp trên toàn cầu Từ thế kỷ XIX, việc thành lập các ô định vị đã giúp phát triển các hệ thống biểu sinh trưởng, hỗ trợ hiệu quả trong quản lý, dự đoán và lập kế hoạch cho sản xuất lâm nghiệp.
Sinh trưởng của cây rừng là kết quả của quá trình đồng hóa năng lượng từ môi trường, chịu ảnh hưởng của các quy luật vận động nội tại và mối quan hệ giữa các yếu tố nội tại và ngoại cảnh Điều này không chỉ phản ánh sức sản xuất của lập địa và điều kiện tự nhiên mà còn đánh giá hiệu quả của các biện pháp tác động đã được áp dụng.
Sản lượng lâm phần được hiểu là kích thước hoặc lượng gỗ có thể thu hoạch từ thời điểm trồng đến thời điểm xác định, thường được đánh giá qua chỉ tiêu trữ lượng (m³/ha) tại tuổi xác định Đây là tổng tăng trưởng hàng năm của lâm phần, bao gồm các đại lượng như trữ lượng, tổng tiết diện ngang, và lượng mủ khai thác trên hécta tại tuổi A Trong đó, trữ lượng là chỉ tiêu phổ biến nhất, phản ánh tổng hợp năng suất của lâm phần.
Theo V.Bertalanfly (1951) (dẫn theo Vũ Minh Đức [19]), sinh trưởng là sự lớn lên của cơ thể thông qua sự đồng hóa Về phương diện toán học, sinh trưởng của rừng được hiểu như một hàm số phụ thuộc vào nhiều biến số: tuổi cây (A), các đặc trưng về nhiệt độ (TT), lượng mưa (VL), ẩm độ (W), lượng bức xạ (BX), dinh dưỡng khoáng trong đất (NPK), mật độ của cây rừng (N), và được biểu diễn dưới dạng phương trình:
Phương trình toán học f được xác định thông qua các phương pháp thống kê, phù hợp với đặc tính sinh học của cây rừng Khi các yếu tố hoàn cảnh được đồng nhất, hàm số này chỉ còn phụ thuộc vào tuổi (A) của cây.
Nhiều nhà khoa học lâm nghiệp trên thế giới đã nghiên cứu và ứng dụng thống kê toán học để tìm ra các hàm toán học mô tả quá trình sinh trưởng của cây rừng ở các vùng sinh thái khác nhau Tuy nhiên, những hàm này chỉ phù hợp với một số loài cây cụ thể trong từng vùng sinh thái Do đó, cần có các nghiên cứu ứng dụng để đánh giá mức độ phù hợp của các hàm toán học này đối với các loài cây khác nhau ở các khu vực sinh thái khác nhau.
Nghiên cứu về suất sinh trưởng ở các giai đoạn phát triển của rừng mưa nhiệt đới cho thấy rằng suất sinh trưởng của cây gỗ được quyết định bởi hai nhóm nhân tố chính: điều kiện hoàn cảnh và tính di truyền Tính di truyền này có sự biến đổi giữa các loài cây khác nhau.
Theo K.J Walter, ứng dụng phân tích hệ thống trong sinh thái học, hay còn gọi là hệ sinh thái, đã phát triển thành một môn khoa học độc lập Tất cả các mô hình toán học trong sinh thái được xem như là hình ảnh trừu tượng và không đầy đủ của thực tế Mục tiêu của các mô hình này là dự đoán sự thay đổi trong hệ sinh thái Do tính phức tạp của các mô hình sinh thái, việc nghiên cứu chủ yếu được thực hiện thông qua mô hình hóa bằng máy tính.
Mô hình hồi quy tuyến tính mô tả mối quan hệ giữa hai biến x và y thông qua phương trình y = f(x) cộng với độ lệch e, cho phép y có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn hàm f(x) Để đáp ứng yêu cầu nghiên cứu về mối quan hệ tuyến tính, có thể cần chuyển đổi một hoặc cả hai biến Kiểu mô hình này thường được biểu diễn bằng các phương trình toán học và được áp dụng rộng rãi trong sinh thái học để mô tả chính xác sự phát triển của sinh vật Các nhà khoa học lâm nghiệp đã thử nghiệm nhiều dạng phương trình để xây dựng các mô hình hồi quy đa biến, từ đó đề xuất một số hàm đặc trưng cho quy luật sinh trưởng và sản lượng rừng Đối với rừng trồng thuần loài, các hàm thường được sử dụng bao gồm Hàm Thomasius, Hàm Michailov và Hàm Wenk, mỗi hàm có các tham số khác nhau phụ thuộc vào loài cây và tuổi rừng.
1.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của lập địa đến sinh trưởng, năng suất cây rừng và sản lượng mủ cây cao su
Ở Việt Nam
1.2.1 Nghiên cứu về lập địa
Lập địa là nơi sống của một loài hay tập hợp loài cây dưới ảnh hưởng của tất cả các yếu tố ngoại cảnh tác động lên chúng [3].
Lập địa là môi trường sống của sinh vật, bao gồm các yếu tố sinh thái như khí hậu, thủy văn, địa hình, đá mẹ, đất, sinh vật, con người, cùng với lịch sử tự nhiên và lịch sử loài người, tất cả đều ảnh hưởng đến sự tồn tại của các quần xã sinh vật.
Lập địa là một khu vực cụ thể mà các yếu tố ngoại cảnh tác động đến sự phát triển của sinh vật, chủ yếu là thực vật Theo cách hiểu rộng, lập địa bao gồm tổng hợp các yếu tố hình thành môi trường sống của thực vật, với bốn thành phần chính: khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng và hệ sinh thái động thực vật.
Lập địa là một vùng lãnh thổ cụ thể, chịu ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh đối với sự sinh trưởng của cây cối Theo nghĩa hẹp, lập địa bao gồm ba thành phần chính: khí hậu, địa hình và thổ nhưỡng Trong khi đó, theo nghĩa rộng, lập địa được mở rộng thêm với thành phần thứ tư là thế giới động thực vật Đơn vị cơ bản trong phân loại lập địa là dạng lập địa và nhóm dạng lập địa.
Dạng lập địa là tập hợp các lập địa riêng lẻ, bao gồm tất cả yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây cối Các yếu tố cấu thành dạng lập địa được coi là đồng nhất và được phân chia đến mức nhỏ nhất, tạo thành đơn vị cuối cùng của hệ thống phân vị lập địa Đơn vị này được xác định trên phạm vi nhỏ với tỷ lệ bản đồ 1/10.000 hoặc 1/5.000, là cơ sở để đánh giá đất đai và xác định các loài cây trồng phù hợp.
Nhóm dạng lập địa là tập hợp các dạng lập địa có điều kiện tương tự về độ phì tổng quát và hướng sử dụng Những dạng lập địa này có mối quan hệ gần gũi về sinh thái và lâm sinh, cùng với các biện pháp kinh doanh tương đồng, được nhóm lại thành một thể thống nhất Nhóm dạng lập địa bao gồm nhiều thành phần khác nhau.
(1) nhóm khí hậu; (2) nhóm địa thế; (3) nhóm độ phì; (4) nhóm ẩm; (5) nhóm nền vật chất [90].
1.2.1.2 Yếu tố và phân cấp yếu tố trong điều kiện lập địa
Khi đánh giá tiềm năng sản xuất của đất lâm nghiệp và hoàn thiện phương pháp điều tra lập địa từ năm 1991 đến 1995, Đỗ Đình Sâm và cộng sự đã đề xuất ba nhóm yếu tố cùng với phân cấp chỉ tiêu để phân chia lập địa.
Nhóm yếu tố thổ nhưỡng bao gồm loại đất, thành phần cơ giới và độ dày tầng đất Thành phần cơ giới được chia thành 4 cấp: cát rời, cát pha, thịt và sét Độ dày tầng đất được xác định dựa trên tỷ lệ đá lẫn và kết von, cùng với việc phân chia các cấp độ dày tùy theo đối tượng điều tra và đánh giá.
Nhóm yếu tố địa hình bao gồm vị trí và độ dốc Vị trí được phân thành ba cấp độ: chân, sườn và đỉnh, trong khi độ dốc được chia nhỏ tùy theo các điều kiện cụ thể.
Nhóm yếu tố thoát nước và ngập nước bao gồm chế độ thoát nước và chế độ ngập nước Chế độ thoát nước được phân thành 4 cấp độ: mạnh, trung bình, yếu và rất yếu Trong khi đó, chế độ ngập nước có các cấp phân chia tùy thuộc vào đối tượng và điều kiện thực tế.
Năm 1996, Viện Khoa học Lâm nghiệp đã giới thiệu phương pháp điều tra lập địa nhằm hỗ trợ các dự án trồng rừng quốc tế tại Việt Nam Phương pháp này xác định các yếu tố chủ đạo như loại đất, đá mẹ, độ dốc, độ dày tầng đất và thực bì chỉ thị để phân chia lập địa.
Khi đánh giá tiềm năng sản xuất đất lâm nghiệp tại vùng đồi núi toàn quốc, Đỗ Đình Sâm và Nguyễn Ngọc Bình (2001) đã xác định 4 tiêu chí chính: độ dốc, độ dày tầng đất, hàm lượng hữu cơ và thành phần cơ giới Cụ thể, độ dốc được phân loại từ dưới 15 độ đến trên 35 độ; độ dày tầng đất từ trên 100 cm đến dưới 50 cm; hàm lượng hữu cơ từ rất giàu đến nghèo mùn; và thành phần cơ giới từ đất thịt đến đất cát Đối với tỉnh Lai Châu, với địa hình dốc và đa dạng về loại đất, các yếu tố lập địa như nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, độ cao, độ dốc, độ dày tầng đất và loại đất sẽ được lựa chọn để nghiên cứu.
1.2.2 Nghiên cứu về sinh trưởng và sản lượng cây rừng
Sinh trưởng là quá trình tăng kích thước và trọng lượng của cây hoặc các bộ phận của nó, liên quan đến việc hình thành các cơ quan mới Quá trình này không diễn ra ngược chiều và gắn liền với thời gian, do đó thường được gọi là quá trình sinh trưởng Sinh trưởng được xem như một hàm phụ thuộc vào thời gian (t) và các yếu tố môi trường (u), có thể biểu diễn dưới dạng: Y=F(t.u).
Hàm sinh trưởng của cây rừng là hàm thuận, tăng đơn điệu trong khoảng 0 ≤ t ≤ T, với T là tuổi thọ của cây, và đường cong biểu diễn hàm sinh trưởng theo thời gian có dạng chữ S Nghiên cứu quy luật sinh trưởng thường tập trung vào chiều cao, đường kính và thể tích thân cây, trong đó đặc tính di truyền của từng loài và điều kiện lập địa ảnh hưởng đến hình dạng đường cong sinh trưởng Tốc độ sinh trưởng của đường kính, chiều cao và thể tích đều có những đặc điểm chung qua các giai đoạn phát triển.
Trong nghiên cứu sinh trưởng cây rừng, các phương trình hồi quy phổ biến bao gồm y = a + blogx, y = ax^b, và y = a0 + a1x + a2x^2 để mô tả mối quan hệ giữa chiều cao vút ngọn (Hvn) và đường kính (D1.3) Ngoài ra, các dạng như y = ax1^b x2^c, y = a + bx^2 z, lny = a + bx^2 z, y^(1/2) = a + bx^2 z, và y^(1/2) = a + bx1 + cx2 cũng được sử dụng để thể hiện mối quan hệ giữa thể tích (V) với Hvn và D1.3 Phương trình hồi quy là mô hình toán học được xây dựng dựa trên số liệu thực nghiệm thu thập được.
1.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của lập địa đến sinh trưởng, năng suất cây rừng
Nghiên cứu ảnh hưởng của lập địa đến sinh trưởng và năng suất cây rừng là nhiệm vụ quan trọng, giúp xác định năng suất và sản lượng rừng Việc phân chia cấp đất hay cấp năng suất là cơ sở cần thiết để đánh giá hiệu quả của rừng.
Nghiên cứu về cây cao su
1.3.1 Xuất xứ và quá trình di nhập
Cây cao su (Hevea brasiliensis) là loài cây thân gỗ thuộc họ Đại kích (Euphorbiaceae) và có tầm quan trọng kinh tế lớn trong chi Hevea Đây là cây đa mục đích với giá trị kinh tế cao và vai trò trong việc bảo vệ môi trường, ngăn chặn thiên tai, bảo vệ đất và chống xói mòn Ban đầu, cây cao su chỉ mọc ở rừng mưa Amazon, Châu Mỹ La tinh, nhưng hiện nay đã được trồng ở 24 quốc gia với tổng diện tích lên tới 11,74 triệu ha, cho thấy sự mở rộng vượt ra ngoài vùng phân bố ban đầu và gây áp lực giảm giá thành cao su tự nhiên.
Nguồn cung cao su tự nhiên toàn cầu đã gia tăng nhờ vào việc mở rộng trồng cây cao su ở nhiều quốc gia châu Á, đặc biệt là Thái Lan, nơi chính phủ đã triển khai kế hoạch mở rộng 160.000 ha từ năm 2004 đến 2006 Ngoài ra, các quốc gia như Căm-pu-chia, Lào, Myanmar và Việt Nam cũng đã được hưởng lợi từ đầu tư của Trung Quốc, với 1,12 triệu ha được bổ sung vào diện tích trồng cao su từ 2006 đến 2012 Cây cao su bắt đầu khai thác mủ sau 7 năm trồng, dẫn đến việc nguồn cung mủ tăng từ năm 2012 Tuy nhiên, tình trạng dư nguồn cung đã gia tăng nhanh chóng từ năm 2016 do tổng diện tích cạo mủ ngày càng mở rộng.
Năng suất cao su toàn cầu tăng dần với tỷ lệ 26,8%, thường đạt đỉnh sau 3-4 năm khai thác Kết quả là sản lượng cao su thế giới đã tăng từ 11,0 triệu tấn vào năm 2011 lên 12,8 triệu tấn vào năm 2017.
Hình 1.1 Diện tích cao su trên thế giới (ha)
Hình 1.2 Tỷ lệ diện tích cao su của một số quốc gia trên thế giới
Indonesia Thái Lan Malaysia Trung Quốc Việt Nam Ấn Độ Nigeria
Bờ Biển Ngà MyanmarPhilippines Còn lại
Diện tích trồng Diện tích KTCB
Hình 1.3 Diện tích cao su ở Việt Nam (ha)
Nguồn: Tổng Cục Thống kê, Hiệp hội Cao su Việt Nam, VCBS tổng hợp
Hình 1.4 Sản lượng cao su ở Việt Nam (tấn)
Nguồn: FAOSTAT, VCBS tổng hợp
Khu vực Đông Nam Á là trung tâm sản xuất cao su hàng đầu thế giới, với Thái Lan, Indonesia, Việt Nam và Ấn Độ đóng góp 72% tổng sản lượng toàn cầu Trong đó, Thái Lan dẫn đầu với sản lượng 4,87 triệu tấn, chiếm 33,4% thị phần toàn cầu vào năm 2018 Các nước tiếp theo bao gồm Indonesia, Việt Nam, Trung Quốc và Malaysia, lần lượt chiếm 24,7%, 8,5%, 6,4% và 3,8% sản lượng cao su toàn cầu.
Nhu cầu mủ cao su thiên nhiên trên thế giới đang tăng lên nhanh chóng, năm
Dự báo sản lượng sẽ tăng từ 10 triệu tấn năm 2012 lên 20 triệu tấn vào năm 2025, do nhu cầu ngày càng cao Để đáp ứng nhu cầu này, các quốc gia đều đang nỗ lực tăng cường sản xuất.
Từ năm 1962 đến 1964, ngành cao su đã tập trung mở rộng diện tích trồng ra ngoài vùng truyền thống, đặc biệt ở các khu vực có điều kiện sinh thái khó khăn như vĩ độ cao, cao trình lớn và đất kém Đồng thời, ngành cũng chú trọng nâng cao năng suất trên mỗi đơn vị diện tích thông qua cải thiện giống cây và áp dụng các tiến bộ kỹ thuật nông học.
Cao su tại vùng Assam - Ấn Độ đã được trồng ở vĩ độ lên đến 23 độ Bắc, trong khi tại Vân Nam - Trung Quốc, vùng trồng còn mở rộng đến 20-24 độ Bắc, với độ cao so với mực nước biển lên tới hàng nghìn mét (theo Lê Quốc Doanh, 2011) Điều này cho thấy cao su có khả năng chịu đựng điều kiện khí hậu đa dạng, không chỉ phát triển trên đất đỏ bazan màu mỡ và khí hậu ấm áp, mà còn trên những loại đất kém phì hơn, dốc và khí hậu lạnh hơn Tuy nhiên, sự hạn chế về yếu tố sinh lý đã khiến cao su phát triển kém hơn (theo Vương Văn Quỳnh, 2009) Sự bùng nổ trồng cao su ra ngoài vùng truyền thống đã dấy lên lo ngại về tác động môi trường của cây cao su.
Ngoài việc phát triển giống cao su có năng suất mủ cao và khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất gỗ cũng trở thành tiêu chí quan trọng trong công tác chọn tạo giống do nhu cầu gỗ cao su ngày càng tăng Gỗ cao su không chỉ cung cấp nguyên liệu cho ngành đồ mộc xuất khẩu có giá trị, mà còn thúc đẩy các chương trình nghiên cứu giống tại Indonesia, Malaysia và Thái Lan, tập trung vào các giống kết hợp cho cả mủ và gỗ nhằm tối ưu hóa hiệu quả kinh tế.
Indonesia là quốc gia dẫn đầu thế giới về diện tích trồng cây cao su, với hơn 2,8 triệu ha, chiếm 29% tổng diện tích toàn cầu và 27% sản lượng cao su Cây cao su được nhập khẩu vào Indonesia lần đầu tiên vào năm 1876 từ Kiew, Anh Quốc Đất nước này đã đạt được nhiều tiến bộ trong việc phát triển giống, kỹ thuật canh tác, khai thác và chế biến cao su thiên nhiên.
Trước năm 1990, Malaysia là quốc gia hàng đầu thế giới về trồng và sản xuất cao su thiên nhiên, với sản lượng cao nhất đạt 1,66 triệu tấn vào năm 1988 Quốc gia này đã trở thành một mô hình trong nghiên cứu và khuyến cáo giống cao su phù hợp với điều kiện sinh thái, nhằm tối ưu hóa tiềm năng giống và nâng cao năng suất rừng.
Tại Thái Lan: cây cao su được di nhập lần đầu tiên vào năm 1899 từ Java
Cao su được trồng tại tỉnh Trang, vùng Tây - Nam của Thái Lan, và từ đó lan rộng sang phía Nam và phía Đông của đất nước Hiện nay, diện tích cao su của Thái Lan chiếm 24% tổng diện tích trồng cao su toàn cầu, đứng thứ hai thế giới, đồng thời dẫn đầu về sản lượng với 32%, cùng với nhiều giống cao su cho năng suất bình quân đạt trên 1,5 tấn/ha/năm.
Tại Ấn Độ, chương trình lai tạo giống và chọn giống cây trồng kháng bệnh và chống hạn đã được khởi động từ năm 1954 Đến nay, nhiều dòng vô tính thuộc seri RRII400 đã được phát triển, đạt năng suất cao nhất thế giới, đánh dấu những thành tựu đáng ghi nhận trong lĩnh vực nông nghiệp.
Trung Quốc là quốc gia trồng cao su đặc thù, nằm ngoài vùng truyền thống với diện tích trồng từ vĩ tuyến 20 đến 24 độ Bắc Kể từ đầu những năm 1950, nhiều diện tích rừng tự nhiên ở các tỉnh phía Nam đã được chuyển đổi thành đồn điền cao su Trung Quốc đã phát triển thành công cây cao su trong điều kiện môi trường khó khăn như khí hậu lạnh mùa đông và cao trình cao, đặc biệt là ở đảo Hải Nam thường xuyên bị gió bão Nhờ vào các giống cao sản như PR107, RRIM600, GT1 và các biện pháp canh tác phù hợp, năng suất bình quân tại một số vùng như Sipsoangbuna đã đạt trên 2,0 tấn/ha/năm Một số giống có khả năng chống chịu lạnh và hạn hán tốt như HYT77-2 và HYT77-4 cũng đã được đưa vào sản xuất.
Cao su là cây nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp, do đó đã được nghiên cứu từ sớm và đạt nhiều kết quả nổi bật Cây cao su không chỉ phát triển tốt ở vùng nguyên quán mà còn được trồng thành công ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là Châu Á, bao gồm cả những khu vực có điều kiện khí hậu khắc nghiệt Nghiên cứu về nâng cao năng suất và chất lượng cao su thông qua cải thiện giống và phát triển kỹ thuật cũng đã thu được nhiều thành tựu quan trọng.
1.3.2 Đặc điểm thực vật học
Cao su là cây công nghiệp có tuổi thọ lên đến 70 năm, nhưng thời gian khai thác mủ hiệu quả chỉ từ 20 đến 40 năm Khi cây càng già, năng suất mủ sẽ giảm dần và có thể cạn kiệt Sự sống lâu và năng suất cao của cây cao su phụ thuộc vào bộ máy sinh trưởng khỏe mạnh.
Hình 1.5 Hình thái một số bộ phận của cây cao su
Một số kết luận
Việc xác định các vùng thích hợp cho quy hoạch và phát triển cây cao su tại tỉnh Lai Châu hiện còn hạn chế do thiếu thông tin về khí hậu, địa hình, địa mạo và đặc điểm đất đai Do đó, nghiên cứu này là cần thiết để bổ sung cơ sở lý luận và thực tiễn, nhằm phát triển cây cao su bền vững tại Lai Châu.
Lập địa là một khái niệm quan trọng trong sinh thái học, được hiểu là một phạm vi lãnh thổ cụ thể với tất cả các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến sự tồn tại và sinh trưởng của các quần xã sinh vật Các yếu tố này bao gồm: (i) Các yếu tố phi sinh vật như khí hậu, thủy văn, địa hình, đá mẹ và đất; (ii) Các yếu tố sinh vật bao gồm con người, động vật và thực vật; và (iii) Các yếu tố lịch sử liên quan đến sự vận động của tự nhiên và tác động của con người Tùy thuộc vào mục tiêu nghiên cứu, lập địa có thể được phân loại thành hai loại: theo nghĩa hẹp, chỉ bao gồm các yếu tố phi sinh vật, và theo nghĩa rộng, bao gồm cả yếu tố sinh vật và lịch sử.
Đánh giá đất lâm nghiệp là quá trình xác định tiềm năng của lập địa và xem xét mức độ phù hợp của lập địa với các mô hình sử dụng đất, bao gồm các loại cây trồng.
Có 4 phương pháp đánh giá đất lâm nghiệp đã được áp dụng tại Việt Nam, gồm: theo hướng dẫn của FAO (1984), dựa trên cơ sở lập địa, phân hạng đất đai, phân chia cấp đất trồng rừng Về bản chất thì các phương pháp đánh giá đất lâm nghiệp đều xuất phát từ nghiên cứu đặc điểm các yếu tố cấu thành điều kiện lập địa, đánh giá mức độ ảnh hưởng của điều kiện lập địa đến sinh trưởng hoặc năng suất của cây trồng để tiến hành phân vùng lập địa phục vụ cho sản xuất Tuy nhiên, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và những hạn chế nhất định Vì vậy, khi nghiên cứu đánh giá đất lâm nghiệp thì phải căn cứ vào mục tiêu nghiên cứu và tình hình thực tế để lựa chọn phương pháp đánh giá phù hợp, có hiệu quả.
Phân vùng lập địa có thể được thực hiện theo hai cách: theo tiềm năng và theo khả năng thích hợp cho từng loại cây trồng Cả hai phương pháp này đều yêu cầu xác định vị trí rõ ràng và ranh giới cụ thể trên bản đồ cũng như thực địa, với các vùng được phân lập là những diện tích khép kín, không chồng lấn Sự khác biệt giữa hai phương pháp này nằm ở chỗ phân vùng theo tiềm năng tập trung vào việc minh họa các đơn vị phân loại lập địa trên bản đồ và xác định ranh giới ngoài thực địa, trong khi phân vùng theo khả năng thích hợp liên quan đến việc thể hiện các cấp độ thích hợp của mô hình sử dụng đất với lập địa Phương pháp phân vùng theo tiềm năng dựa vào các yếu tố cấu thành lập địa, trong khi phương pháp phân vùng theo khả năng thích hợp lại dựa vào mối quan hệ giữa các yếu tố này và các loại cây trồng thông qua năng suất hoặc sinh trưởng của chúng.
Nhiều nghiên cứu quan trọng về lập địa và cây cao su đã được thực hiện, tiêu biểu như các công trình của Lê Quốc Doanh (2011), Nguyễn Trường An (2013), Nguyễn Trọng Bình (2015), Nguyễn Văn Tuấn (2014) và Vương Văn Quỳnh (2009) Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu hiện tại về lập địa phục vụ phát triển cao su tại khu vực này vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục.
Địa hình chia cắt và độ dốc lớn cùng với cơ sở hạ tầng yếu kém, đặc biệt là hệ thống giao thông, đang cản trở sự phát triển sản xuất quy mô lớn và làm tăng chi phí Cao su, một cây công nghiệp dài ngày, cần thời gian kiến thiết tối thiểu từ 6 đến 8 năm, đòi hỏi vốn đầu tư lớn và kỹ thuật phức tạp, điều này gây khó khăn cho đồng bào dân tộc thiểu số với nguồn vốn hạn chế và thiếu kiến thức về canh tác Hơn nữa, giá cao su biến động mạnh và dự kiến sẽ tiếp tục phức tạp, tạo ra thách thức lớn cho vùng Tây Bắc trong việc duy trì phát triển bền vững ngành cao su trong tương lai.
1.4.2 Những vấn đề tồn tại
Ở quy mô toàn quốc, việc phân loại lập địa và phân vùng lập địa hiện chỉ đạt đến cấp tiểu vùng, điều này chưa cung cấp đủ cơ sở để thực hiện quy hoạch sử dụng đất ở cấp trung và vi mô.
Nghiên cứu về lập địa cây cao su tại tỉnh Lai Châu hiện còn thiếu tính hệ thống và chủ yếu tập trung vào đất ngoài lâm phần, với các mô hình sản xuất nông nghiệp Các nghiên cứu này chủ yếu xem xét đặc điểm sinh thái học của cây cao su để đánh giá sự phù hợp của lập địa Hiện tại, nghiên cứu về lập địa đất đai trong tỉnh chỉ dừng lại ở việc cung cấp cơ sở cho định hướng phát triển lâm nghiệp và quy hoạch sử dụng đất ở cấp độ vĩ mô.
Kỹ thuật xử lý dữ liệu trong nghiên cứu lập địa tại tỉnh Lai Châu hiện gặp một số hạn chế, bao gồm việc chưa định lượng được các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến điều kiện lập địa cho từng hecta, mà chỉ có giá trị chung cho một vùng; chưa nghiên cứu được tác động của các yếu tố lập địa đến sản lượng mủ cao su; chưa xác định được yếu tố lập địa chủ đạo đối với cây cao su; và chưa xây dựng được bảng tra cấp lập địa phù hợp với sinh trưởng và sản lượng mủ của cây cao su.
1.4.3 Những vấn đề cần giải quyết trong khuôn khổ luận án
- Đánh giá khả năng thích hợp, phân vùng khả năng thích hợp cho cây cao su trên địa bàn tỉnh;
Xây dựng lưới cơ sở dữ liệu lập địa toàn tỉnh Lai Châu với độ chi tiết 100 m cho mỗi ô vuông, tương ứng với các điểm 1 ha ngoài thực địa Mỗi ô vuông sẽ được gán các giá trị thuộc tính chính, phản ánh các yếu tố lập địa tại từng điểm.
Phương pháp đánh giá và phân vùng lập địa lâm nghiệp hiện nay được xác định một cách hệ thống và toàn diện, bao gồm các bước: (i) phân loại và đánh giá tiềm năng lập địa qua phương pháp cho điểm và phân cấp; (ii) thiết lập mối tương quan giữa các chỉ tiêu sinh trưởng chính với sản lượng mủ cao su; (iii) đánh giá khả năng thích hợp của cao su với lập địa thông qua các hàm hồi quy phản ánh mối quan hệ giữa chỉ số sinh trưởng và các yếu tố lập địa, cùng với phân tích hồi quy để xác định yếu tố chủ đạo; (iv) phân vùng lập địa dựa trên tiềm năng và khả năng thích hợp; (v) xây dựng bảng tra lập địa để xác định khả năng thích hợp; và (vi) đề xuất giải pháp phát triển cây cao su tại tỉnh Lai Châu.