Một cây gỗ to thêm mỗi năm bằng một lớp gỗ mỏng bọc quanh thân, thường chỉ dày vài milimét tới hơn một centimét. Cây trồng lớn nhanh như keo lai có thể thêm 2–3 cm đường kính mỗi năm trên đất tốt nên 5–7 năm đã thu hoạch làm dăm gỗ, còn các loài gỗ quý như lim, sến, táu thường thêm chưa tới 1 cm đường kính mỗi năm, phải nhiều chục tới cả trăm năm mới thành cây lớn. Điều ít người để ý: vòng gỗ càng ra ngoài càng mỏng, nhưng khối gỗ cây thêm vào mỗi năm lại càng nhiều.
Cây to ra bằng cách nào
Thân cây không phình to từ bên trong như quả bóng được bơm. Ngay dưới vỏ có một lớp tế bào rất mỏng gọi là tầng phát sinh libe – gỗ (thượng tầng, cambium). Mỗi mùa sinh trưởng, lớp này sinh ra gỗ mới ở phía trong và libe mới ở phía ngoài. Gỗ cũ không lớn thêm nữa, chỉ bị lớp mới bọc ra ngoài. Cái đinh đóng vào thân cây ở độ cao một mét, hai mươi năm sau vẫn nằm ở độ cao một mét, chỉ bị gỗ mới vùi sâu hơn.
Chiều cao thì khác: cây cao lên nhờ đỉnh sinh trưởng ở ngọn và đầu cành. Vì thế cây có hai "đồng hồ" lớn lên song song: ngọn vươn cao, thân dày ra. Lúc còn non, cây dồn sức cho chiều cao để tranh ánh sáng. Khi đã lên tán, chiều cao chậm dần, còn thân vẫn tiếp tục dày lên gần như suốt đời.
Ở vùng có mùa đông hoặc mùa khô rõ rệt, gỗ đầu mùa có tế bào to, màu nhạt; gỗ cuối mùa tế bào nhỏ, thành dày, màu sẫm. Hai dải này ghép thành một vòng năm. Ở nhiều cây nhiệt đới mọc quanh năm, ranh giới đó mờ, nên không phải gốc cây nào ở Việt Nam cũng đếm vòng ra tuổi được. Một số loài có vòng rõ như tếch hay pơ mu đã được các nhà khoa học dùng để dựng lại lịch sử hạn hán nhiều thế kỷ ở Đông Nam Á, trong đó có chuỗi vòng gỗ pơ mu lấy từ vùng Bidoup – Núi Bà (Lâm Đồng) dài khoảng bảy thế kỷ rưỡi.
Vòng mỏng dần nhưng gỗ lại thêm nhiều hơn
Nhìn mặt cắt một gốc cây già, vòng ở tâm thường rộng, vòng ngoài cùng hẹp như sợi chỉ. Dễ kết luận là cây già lớn chậm. Thực ra phải tính diện tích, không tính bề dày.
Một vòng gỗ là một hình vành khăn. Diện tích của nó bằng π nhân với hiệu bình phương hai bán kính. Cùng một bề dày, vành khăn càng xa tâm thì càng rộng. Bảng dưới đây giữ nguyên bề dày vòng 5 mm và chỉ đổi bán kính thân:
| Bán kính thân (cm) | Bề dày vòng năm | Diện tích gỗ thêm trên mặt cắt (cm²) | So với cây bán kính 10 cm |
|---|---|---|---|
| 10 | 5 mm | khoảng 32 | 1 lần |
| 25 | 5 mm | khoảng 79 | gấp khoảng 2,5 lần |
| 50 | 5 mm | khoảng 158 | gấp khoảng 5 lần |
| 100 | 5 mm | khoảng 315 | gấp khoảng 10 lần |
Bạn tự kiểm được: với bán kính 50 cm, π × (50,5² − 50²) = π × 50,25 ≈ 158 cm². Nghĩa là một cây to có vòng năm chỉ dày 2 mm vẫn có thể thêm nhiều gỗ hơn một cây non có vòng dày 1 cm. Nhân diện tích đó với chiều cao thân, rồi cộng thêm cành, sẽ thấy khối lượng gỗ cây già thêm mỗi năm rất lớn.
Năm 2014, tạp chí Nature đăng một phân tích dữ liệu đo đạc lặp lại của khoảng 670.000 cây thuộc 403 loài trên sáu châu lục. Kết quả: ở tuyệt đại đa số loài, tốc độ tăng khối lượng của cây tăng theo kích thước. Cây càng to, mỗi năm càng thêm nhiều sinh khối, và một cây cổ thụ rất lớn có thể thêm trong một năm lượng carbon tương đương cả một cây cỡ trung bình. Đây là một kiểu luỹ tiến thật sự: thân càng lớn thì phần lớn thêm càng lớn.
Cây lớn nhanh và cây lớn chậm
Tốc độ lớn của cây phụ thuộc loài, đất, nước, ánh sáng và độ chen chúc. Cùng một loài, cây mọc ở bìa rừng có thể lớn nhanh gấp mấy lần cây bị che dưới tán. Dù vậy, có thể chia đại khái thành mấy nhóm:
| Nhóm cây | Ví dụ ở Việt Nam | Đặc điểm gỗ | Chu kỳ khai thác thường gặp |
|---|---|---|---|
| Cây trồng mọc nhanh | Keo lai, keo tai tượng, bạch đàn | Gỗ nhẹ, mềm, dùng làm dăm, ván ép | 5–7 năm cho dăm gỗ; khoảng 10–12 năm nếu nuôi lấy gỗ xẻ |
| Cây trồng tốc độ trung bình | Thông, tràm, xoan, mỡ | Gỗ trung bình, dùng xây dựng, đồ gia dụng | Thường từ khoảng mười tới vài chục năm |
| Gỗ quý lớn chậm | Lim xanh, sến, táu, đinh, trắc, sưa | Gỗ nặng, chắc, bền, nhiều chất chiết | Nhiều chục tới cả trăm năm mới đạt cỡ lớn |
Rừng keo trồng ở các tỉnh miền Trung và miền Bắc thường được nêu năng suất khoảng 15–25 m³ gỗ mỗi hecta mỗi năm, nơi đất tốt và giống tốt có thể cao hơn. Đổi ra đời thường: một hecta keo mỗi năm thêm lượng gỗ đủ chất đầy vài xe tải nhỏ. Đánh đổi là gỗ nhẹ, xốp, ít bền.
Gỗ quý thì ngược lại. Cây lớn chậm xếp tế bào dày đặc, thành tế bào dày, tích nhiều chất chống mục và mối. Đó là lý do lim, đinh, sến, táu được dùng làm cột đình, cột nhà rường mấy trăm năm không mục. Sự chắc của gỗ phần nào chính là cái giá của sự chậm.
Chiều cao có giới hạn, thân thì gần như không
Không cây nào cao mãi được. Nước phải được kéo từ rễ lên ngọn qua những ống mạch rất nhỏ, chống lại trọng lực và lực ma sát. Càng lên cao, lá ngọn càng khát. Một nghiên cứu đăng trên Nature năm 2004 đo cây gỗ đỏ ven biển California và ước tính giới hạn chiều cao của loài này vào khoảng 122–130 m. Cây cao nhất được biết hiện nay, một cây gỗ đỏ ở California được đặt tên Hyperion, cao khoảng 116 m.
Chiều cao chững lại nhưng thân thì không dừng. Cây cự sam tên General Sherman ở California không phải cây cao nhất, nhưng được coi là cây đơn thân có thể tích lớn nhất, khoảng 1.487 m³ gỗ thân, tuổi được ước tính khoảng 2.200 năm. Nó vẫn tiếp tục dày lên mỗi năm.
Ở Việt Nam, những cây đa, cây đề, cây chò, cây sao, cây kim giao trong danh sách Cây Di sản thường được đo bằng chu vi thân ở độ cao ngang ngực, khoảng 1,3 m. Tuổi của chúng phần lớn là ước tính dựa trên lời kể, sử sách địa phương và tốc độ lớn của loài, hiếm khi đếm được vòng chính xác.
Đo tuổi và tốc độ lớn của cây như thế nào
Đếm vòng trên mẫu khoan
Không cần chặt cây. Người ta dùng khoan tăng trưởng, một ống thép rỗng đường kính vài milimét, khoan ngang vào thân tới gần tâm rồi rút ra một que gỗ nhỏ. Trên que đó, các vòng năm hiện ra như các vạch trên thước. Lỗ khoan nhỏ, cây tự bít lại. Với loài có vòng rõ, que gỗ này cho biết cả tuổi lẫn từng năm cây lớn nhanh hay chậm.
Đo chu vi lặp lại
Với cây nhiệt đới không có vòng rõ, cách đáng tin hơn là đo đi đo lại. Các ô theo dõi rừng lâu năm đánh số từng cây, sơn một vạch ở độ cao 1,3 m, mỗi vài năm đo lại chu vi đúng chỗ đó. Hiệu số chia cho số năm là tốc độ lớn. Cách này chậm và tốn công, nhưng không phụ thuộc vào vòng năm.
Đồng vị và vòng ẩn
Ở một số cây nhiệt đới, các nhà khoa học đo tỉ lệ đồng vị oxy hoặc carbon dọc theo bán kính thân. Tỉ lệ này dao động theo mùa mưa – mùa khô, để lộ những "vòng ẩn" mắt thường không thấy. Đây là kỹ thuật phòng thí nghiệm, chưa phải cách đo phổ thông.
Một phép tính tự làm: cây trong sân lớn bao nhiêu
Lấy thước dây, đo chu vi thân cây trước nhà ở độ cao 1,3 m, đánh dấu chỗ đo bằng một vạch sơn nhỏ hoặc một chiếc đinh inox. Đúng một năm sau, đo lại đúng vạch đó.
- Chia chu vi cho π (khoảng 3,14) để ra đường kính. Ví dụ chu vi 94,2 cm thì đường kính khoảng 30 cm.
- Năm sau đo được 97,3 cm, đường kính khoảng 31 cm. Cây thêm khoảng 1 cm đường kính, tức vòng năm dày khoảng 5 mm.
- Diện tích mặt cắt tăng từ khoảng 707 cm² lên khoảng 755 cm², thêm khoảng 48 cm², tức gần 7%.
- Nếu thân cao khoảng 6 m tới chỗ phân cành, gỗ thân thêm được khoảng 48 × 600 = 28.800 cm³, cỡ 29 lít gỗ trong một năm, chưa tính cành.
Phép tính này bỏ qua độ thon của thân nên chỉ là ước lượng, nhưng đủ để thấy một cái cây trông như đứng yên vẫn đang thêm mấy chục lít gỗ mỗi năm.
Góc nhìn hôm nay: trồng cây là đầu tư dài nhất
Sự chậm của gỗ quý giải thích vì sao rừng tự nhiên một khi mất thì rất khó lấy lại. Chặt một cây lim trăm tuổi mất vài giờ; trồng lại để có một cây cỡ đó cần ba bốn thế hệ người. Khi tính rằng cây càng to càng giữ thêm nhiều carbon mỗi năm, việc giữ những cây cổ thụ còn sống quan trọng hơn nhiều so với cảm giác "chỉ là một cây".
Muốn tìm hiểu thêm, có thể ghé các vườn quốc gia có lối mòn đi qua rừng nguyên sinh như Cúc Phương (Ninh Bình) hay Bạch Mã (Huế), tìm những cây chò, cây sấu cổ thụ có bảng ghi tên. Ở thành phố, các hàng cây sao, dầu trên đường phố cũ ở TP.HCM hay cây sưa, cây sấu ở Hà Nội đều là những bộ ghi chép sống. Đo chu vi chúng hôm nay, mười năm sau đo lại, bạn sẽ có một con số của riêng mình.
Câu hỏi thường gặp
Cây gỗ lớn bao nhiêu cm mỗi năm?
Tuỳ loài và nơi mọc. Cây trồng mọc nhanh như keo lai có thể thêm 2–3 cm đường kính mỗi năm trên đất tốt. Các loài gỗ quý như lim, sến, táu thường thêm chưa tới 1 cm đường kính mỗi năm. Cây bị che dưới tán rừng có thể lớn chậm hơn nhiều.
Vì sao keo chỉ 5–7 năm đã khai thác được?
Keo lai là cây tiên phong ưa sáng, lớn rất nhanh khi được trồng thưa, đủ nắng. Sau 5–7 năm, thân đã đủ to để làm dăm gỗ và ván ép. Đổi lại, gỗ keo nhẹ và kém bền hơn gỗ của các loài lớn chậm.
Đếm vòng gỗ có biết chính xác tuổi cây không?
Với cây ở vùng có mùa rõ rệt, mỗi vòng thường ứng với một năm nên đếm vòng khá chính xác. Ở nhiều cây nhiệt đới, vòng mờ, có năm thiếu vòng hoặc có vòng giả, nên đếm vòng dễ sai. Khi đó phải đo chu vi lặp lại qua nhiều năm hoặc dùng phương pháp đồng vị.
Cây già có lớn chậm lại không?
Chiều cao thường chậm lại khi cây đã lên tán, và vòng năm ngoài cùng thường hẹp hơn. Nhưng vì vòng ở xa tâm có chu vi lớn, khối gỗ thêm mỗi năm vẫn tăng. Một nghiên cứu trên khoảng 670.000 cây công bố năm 2014 cho thấy phần lớn loài cây càng to càng thêm nhiều sinh khối mỗi năm.
Cây có thể cao tối đa bao nhiêu mét?
Giới hạn đến từ việc kéo nước lên ngọn. Với cây gỗ đỏ ven biển California, các nhà nghiên cứu ước tính chiều cao tối đa khoảng 122–130 m. Cây cao nhất được biết hiện nay cao khoảng 116 m.
