1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Nghiên cứu cơ sở khoa học lập biểu thể tích thân cây đứng cho một số loài cây rừng tự nhiên vùng tây nguyên

79 461 1

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 79
Dung lượng 1 MB

Nội dung

Thứ nhất, các tác giả thường dùng những phương pháp và công thức đơn giản với độ chính xác không cao, nhưng nhanh, rẻ, đáp ứng được những yêu cầu nhất định: Denzin 1929, theo Ngô Thế Sơn

Trang 1

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

GS.TS VŨ TIẾN HINH

Trang 2

ĐẶT VẤN ĐỀ

Thảm thực vật thân gỗ có vai trò quyết định đến mối quan hệ giữa các thành phần của hệ sinh thái rừng tự nhiên, cũng như các chức năng cơ bản của rừng Do đó, dưới góc độ sinh thái việc quản lý kinh doanh rừng như thế nào

để ổn định thành phần thực vật thân gỗ là một trong những vấn đề mấu chốt của quản lý rừng bền vững

Để phục vụ công tác quản lý và kinh doanh rừng, chúng ta cần biết trữ lượng của rừng hoặc hơn nữa trữ lượng cụ thể theo từng loài cây, theo các kích thước khác nhau để lập quy hoạch và các kế hoạch bảo vệ, khai thác, nuôi dưỡng rừng

Việc xác định trữ lượng rừng, cũng như thể tích cây đứng, hiện nay sử dụng phổ biến cho đối tượng rừng tự nhiên là biểu thể tích hai nhân tố cây đứng toàn quốc lập theo tổ hình dạng và chung cho các loài Riêng ở vùng Tây Nguyên, nơi đang cung cấp sản lượng gỗ từ rừng tự nhiên lớn nhất của cả nước thì hiện nay việc xác định trữ lượng cây đứng, gỗ sản phẩm chủ yếu vận dụng biểu thể tích cây đứng theo cấp chiều cao khu vực Hà Tĩnh – Quảng Bình, biểu thể tích cây đứng theo cấp chiều cao khu vực sông Hiếu - Nghệ An

… để tính toán, do đó có thể gây ra sai số lớn đối với các loài cây và các cây

có kích thước khác nhau

Xuất phát từ yêu cầu điều tra, thiết kế khai thác và quản lý kinh doanh rừng tự nhiên cũng như thực trạng các biểu thể tích đã có; cao hơn nữa hiện nay, trong các công trình, dự án về lâm nghiệp đòi hỏi cần phải đưa ra hoặc xây dựng được những phương án điều chế rừng bền vững cho cấp lâm trường, cho từng xã hoặc cho những khu vực cụ thể nên người sử dụng cần những thông tin chi tiết và cụ thể hơn, thậm chí cần thông tin cho từng loài cây riêng

lẻ nhưng chưa được đáp ứng đầy đủ

Trang 3

Từ đó cho thấy, cần phải tiếp tục nghiên cứu phương pháp và lập biểu thể tích cho từng loài cây riêng lẻ, nhằm đáp ứng yêu cầu của sản xuất

Góp phần từng bước giải quyết những yêu cầu nêu trên, chúng tôi tiến

hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học lập biểu thể tích thân

cây đứng cho một số loài cây ở rừng tự nhiên vùng Tây Nguyên”.

Trang 4

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Thể tích thân cây và trữ lượng rừng là con số biểu thị khối lượng gỗ (tính bằng m3) mà cây hoặc bộ phận của cây hay toàn rừng tạo ra kể từ lúc chúng xuất hiện tới một thời điểm nào đó Đây là nhân tố điều tra quan trọng hàng đầu cần phải xác định trong điều tra, thiết kế phục vụ cho công tác quản

lý và kinh doanh rừng Vì vậy lý luận và thực tiễn về cơ sở để tính thể tích thân cây trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã được nhiều tác giả đề cập nghiên cứu Một số thành quả nghiên cứu liên quan đến vấn đề này

có thể tóm lược như sau:

1.1 Trên thế giới

1.1.1 Những nghiên cứu về phương pháp xác định thể tích thân cây

Khoa học điều tra đo cây đã xuất hiện tương đối rõ hai hướng trong việc xác định thể tích thân cây và trữ lượng rừng

Thứ nhất, các tác giả thường dùng những phương pháp và công thức đơn giản với độ chính xác không cao, nhưng nhanh, rẻ, đáp ứng được những yêu cầu nhất định: Denzin (1929), (theo Ngô Thế Sơn 2011)[16] sử dụng công thức: Y = 0,001*d2; trong đó d là đường kính ngang ngực của cây; để đo trữ lượng lâm phần, có công thức của N.V.Tretiakov: M = O(h-k)*p; trong đó

O là một hệ số tùy thuộc vào loài cây, nó bằng tích của tổng tiết diện ngang với hình số, h là chiều cao bình quân của lâm phần, k là một hệ số điều chỉnh

và p là độ đầy

Thứ hai, người ta dùng những phương pháp phức tạp hơn nhằm đảm bảo độ chính xác cần thiết cho những yêu cầu nhất định của sản xuất và nghiên cứu khoa học Lý luận và phương pháp nghiên cứu theo hướng này

Trang 5

ngày càng được nhiều tác giả tập trung nghiên cứu để không ngừng đáp ứng yêu cầu của sản xuất, nghiên cứu khoa học và theo phương hướng ngày càng

có độ chính xác cao hơn Nhìn chung, có thể xếp các nghiên cứu này theo 3 phương pháp: (1) dựa vào quan hệ của thể tích sản phẩm với các nhân tố dễ xác định trên thân cây hoặc lâm phần; (2) dựa vào hệ số chuyển đổi (tỷ xuất thể tích hoặc hình số của từng loại sản phẩm); (3) dựa vào phương pháp đường sinh thân cây

- Phương pháp dựa vào quan hệ của thể tích thân cây với các nhân tố

dễ xác định trên thân cây hoặc lâm phần:

Prodan M.(1965)[21] đã sử dụng các phương trình sau để biểu thị quan

hệ giữa thể tích thân cây với đường kính và chiều cao cho một số loài cây ở châu Âu:

V=ao+a1*d2+a2*d2h+a3*h2+a4*dh2 (1-1) V=ao+a1*d+a2*d.h+a3*d2+a4*h+a5* d2h (1-2) V=ao+a1*d+a2* d2+a3*d3+a4*h+a5*h2 (1-3) V=ao+a1*d2+a2*h+a3* d2h (1-4)V= ao+a1*d2h (1-5)

Shumacher B và Hall (1933)[22] đã đề xuất phương trình:

V = b0*db1hb2 (1-6) Thomas Eugene Avery (1983)[23] dùng phương trình (1-5) lập biểu thể tích cho loài Slash pine ở Mỹ

Edminster et al.,(Thomas Eugene Avery,1983)[23] cũng dùng phương trình (1-5) lập biểu thể tích cho loài Ponderosa pine ở Colorado, Hoa Kỳ và dùng phương trình:

Trang 6

V=b0*(d2h)b1 (1-7) lập biểu gỗ thương phẩm cho loài cây này

Jayaraman.K (2000)[19] trong lâm nghiệp thường sử dụng một số phương trình tương quan (1-4), (1-5) và (1-6) để tính thể tích thông qua các biến độc lập là đường kính ngang ngực và chiều cao

Qua đó cho thấy, một số phương trình sau đây thường được áp dụng: Kiểu nhân tố hình dạng không đổi, phương trình (1-7): V = b0*(d2*h)b1 Kiểu kết hợp biến: phương trình (1-5): V = b0*db1hb2 và phương trình (1-6): V= ao+a1*d2h

Dạng biến đổi logarit, phương trình (1-5): log(V)= log(b0) + b1*log(d) + b2*log(h)

- Phương pháp dựa vào hệ số chuyển đổi (tỷ xuất thể tích hoặc hình số của từng loại sản phẩm):

Khoa học Điều tra rừng đã khẳng định thể tích thân cây hoặc bộ phận thân cây đứng có thể xác định bằng công thức:

dj là đường kính qui chuẩn được chọn ở vị trí nào đó trên phần gốc cây để có thể đo được dễ dàng

h là chiều cao thân cây

f j là hình số hay đại lượng biểu thị hình dạng của thân cây hoặc

bộ phận hình dạng thân cây ứng với d j đã chọn ở trên

Trang 7

Husch (1982)[18] các mô hình toán học về thể tích thân cây được xem xét là một hàm của các biến độc lập, đường kính, chiều cao và hình số, nó được viết dưới dạng:

V= f(d*h*f) (1-9) Trong đó:

V: Thể tích thân cây

d: Đường kính ngang ngực

h: Chiều cao vút ngọn, chiều cao gỗ thương phẩm hoặc chiều cao một

vị trí bất kì trên thân cây

f- Chỉ số hình dạng

Hohenadl (1922-1923), đề nghị hệ số thon và hình số tự nhiên đặt trên

cơ sở đường kính ở vị trí 0.1 của chiều cao tính từ vị trí cổ rễ Các chỉ tiêu hình dạng tương đối của Hohenadl đã được thừa nhận rộng rãi ở các nước nói tiếng Đức và Cộng hòa liên bang Đức và ngày càng được thừa nhận rộng rãi

trên thế giới

- Phương pháp đường sinh thân cây:

Ngoài việc tính toán thể tích bằng phương pháp tương quan thông qua việc sử dụng các hàm quan hệ giữa biến phụ thuộc và thể tích với các biến độc lập như đường kính, chiều cao, hình số thì thể tích thân cây có thể được

tính thông qua phương pháp đường sinh

Mặc dù về mặt lý thuyết, ngay từ thế kỷ XIX người ta đã biết, nếu coi thân cây là một khối hình học tròn xoay thì thể tích chính là tích phân phương trình đường sinh của nó Theo Đồng Sĩ Hiền (1974)[7] do đường sinh thân cây là đường cong rất phức tạp, chỉ có thể biểu diễn bằng một phương trình

Trang 8

Parabol bậc cao nên những đề nghị của Mendeleev (1899), Wimmenauer (1918), Belanovski (1917), vào đầu thế kỉ XX, mới chỉ dừng ở phạm trù lý thuyết, mãi tới giữa thế kỷ XX những đề nghị này mới trở thành hiện thực nhờ sự trợ giúp của những phương tiện tính toán hiện đại Từ đó xuất hiện một phương pháp lập biểu thể tích mới gọi là phương pháp đường sinh thân cây

Mendelep D.I (1899), Belanovxki I.G (1917), và Wimmenauer K (1918), đặt mục tiêu xác định hình dạng của đường sinh và biểu thị nó bằng phương trình toán học, xem đường kính như là một hàm của chiều cao: Y = F(x) và đề nghị biểu thị hàm số này bằng phương trình bậc hai, bậc ba và bậc bốn

Muller G (1960), đề nghị biểu thị mối liên hệ giữa đường kính và chiều cao bằng hàm số mũ: D = a.b.h = F(h) Giả thiết vòng năm có bề dày cố định thì có thể tính được thể tích thân cây bình quân cho những cây ở cùng điều kiện lập địa và có chiều cao bằng cách lấy tích phân diện tích nằm dưới đường cong tức là lấy tích phân phương trình mũ trên

V= h F h dh

0

2

) ( 4

Trang 9

+ nlà chiều dài tương đối n=

Tovstolesse, D.I (1930) (theo Phạm Ngọc Giao (1996))[3], lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ h/d Mỗi cấp đất tác giả xác lập một đường cong chiều cao bình quân ứng với mỗi cỡ đường kính để có dãy tương quan cho loài và cho cấp chiều cao Sau đó dùng phương pháp biểu đồ để nắn dãy tương quan theo dạng đường thẳng của Gehrhardt và Kopetxki: Hg = a+b*g

Krauter, G(1958) và Tiourin, A.V (1931) (theo phạm Ngọc Giao (1996))[3], nghiên cứu tương quan giữa chiều cao với đường kính ngang ngực dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi Kết quả cho thấy: “Khi dãy phân hoá thành các cấp chiều cao thì mối quan hệ này không cần xét đến cấp đất hay cấp tuổi, cũng không cần xét đến tác động của hoàn cảnh và tuổi đến sinh trưởng của cây rừng và lâm phần, vì những nhân tố này đã được phản ánh trong kích thước của cây, nghĩa là đường kính và chiều cao trong quan hệ đã bao hàm tác động của hoàn cảnh và tuổi”

Trang 10

Tiếp theo, nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích toán học tìm ra những phương trình như: Naslund, M(1929); Asmann, E(1936); Hohenadl, W ((1936); Michailov, F(1934, 1952); Prodan, M (1944); Krenn, K(1946); Meyer, H.A (1952)… đã đề nghị các dạng phương trình dưới đây:

2 ) (a bd

1.2.1 Những nghiên cứu về phương pháp xác định thể tích thân cây

Việc lập biểu để tính thể tích thân cây đầu tiên được lập ở nước ta là biểu thể tích theo cấp chiều cao cho rừng tự nhiên khu vực sông Hiếu - Nghệ

An, do các chuyên gia Trung Quốc và Viện Điều tra Quy hoạch rừng lập năm

1964 Biểu đã ban hành nhưng hầu như chưa được sử dụng do sản xuất lâm nghiệp lúc đó chưa đòi hỏi phải thống kê và lập kế hoạch sử dụng chi tiết đến từng loại sản phẩm Mặt khác, đây là biểu lập chung cho các loài cây nhưng riêng cho một địa phương nên hạn chế phạm vi áp dụng

Đồng Sỹ Hiền (1974)[7] đã công bố công trình lập biểu thể tích và biểu

độ thon rừng tự nhiên ở Việt Nam Trong đó biểu độ thon cho biết đường kính tương đối ở các độ cao tương đối khác nhau trên thân cây cho từng nhóm loài

Trang 11

có hình dạng thuần nhất Đây là công trình khoa học có tính lý luận và thực tiễn cao, đặt nền tảng cho khoa học về lập biểu thể tích ở nước ta

Vũ Nhâm (1988)[14] lập biểu sản phẩm và thương phẩm cho rừng Thông đuôi ngựa kinh doanh gỗ mỏ vùng Đông Bắc Trong biểu sản phẩm ghi thể tích chung của cây và phần trăm thể tích tương ứng với từng loại sản phẩm gỗ mỏ Biểu thương phẩm gỗ mỏ ghi phần trăm trữ lượng tương ứng với từng loại sản phẩm theo đường kính bình quân lâm phần

Nguyễn Ngọc Lung - Đào Công Khanh (1999)[13] trong công tình

“Nghiên cứu tăng trưởng sản lượng rừng trồng áp dụng cho Thông ba lá ở Việt Nam” có giới thiệu tóm tắt về cấu trúc và phương pháp lập biểu sản lượng cho rừng Thông ba lá ở Lâm Đồng Dựa vào kết cấu sản phẩm, tác giả

đã lập ra biểu sản phẩm theo 5 cấp chiều cao khác nhau Biểu này cho biết thể tích thân cây, phần trăm thể tích theo 3 cấp độ thô (gỗ to, gỗ trung bình, gỗ nhỏ) và phần trăm thể tích sản phẩm gỗ lớn nhất cho 7 mặt hàng sản phẩm mà một cây trung bình ứng với từng cấp chiều cao có thể cung cấp được

Trần Văn Con (1991)[1] lập biểu thể tích cây đứng cho rừng Khộp ở Tây Nguyên trên cơ sở phương trình:

V=bo*db1*hb2, trong đó chiều cao được xác định theo phương trình: h=a+b*ln(d)

Bảo Huy (1993)[5] sử dụng phương trình:

V=bo*db1*hb2 để lập biểu thể tích cây đứng cho rừng Bằng lăng chiếm ưu thế ở Đăk Lăk Đường cong chiều cao được xác lập theo phương trình: h= k*db

Trang 12

1.2.2 Những nghiên cứu về quan hệ giữa chiều cao với đường kính thân cây

Phạm Ngọc Giao (1996)[3] đã khẳng định tương quan h/d của các lâm phần Thông đuôi ngựa tồn tại chặt dưới dạng phương trình lôgarit một chiều:

h = a + b*logd

Dựa vào phương pháp của Kennel đã gợi ý, tác giả đã xây dựng mô hình động thái đường cong chiều cao cho lâm phần Thông đuôi ngựa cho khu Đông Bắc với các tham số của phương trình tương quan h/d như sau:

b = 0,4141 + 0,9524*

d d

h h

log log 0

Log(h) = a + b*log(d)

* Thảo luận

Từ các vấn đề nghiên cứu đã nêu ở trên nhận thấy một số điểm liên quan đến đề tài như sau:

Trang 13

- Với đối tượng rừng tự nhiên ở nước ta hiện nay, việc xác định thể tích thân cây thường sử dụng biểu chung và biểu lập theo tổ thuần nhất f01 được lập chung cho các loài nhưng trong thực tế điều tra, thiết kế đòi hỏi phải xác định được trữ lượng theo từng loài cây cụ thể;

- Xu hướng chung hiện nay là các tác giả tập trung nghiên cứu lập biểu thể tích hai nhân tố, theo 3 phương pháp sau: (1) dựa vào quan hệ của thể tích thân cây với các nhân tố dễ xác định trên thân cây; (2) dựa vào hệ số chuyển đổi (tỷ xuất thể tích hoặc hình số); (3) dựa vào phương pháp đường sinh thân cây Vấn đề đặt ra khi lập biểu thể tích thân cây riêng cho từng loài cho đối tượng rừng tự nhiên thì phương pháp nào là thích hợp hơn cả?

- Các nghiên cứu về lập biểu thể tích dựa vào quan hệ của thể tích thân cây với các nhân tố dễ xác định trên thân cây, thường dựa vào hai nhân tố đường kính và chiều cao: V=F(d,h); trong đó, phương trình được dùng phổ biến nhất là các dạng phương trình (1-5), (1-6), (1-7) Phương pháp lập biểu thể tích dựa vào hệ số chuyển đổi (tỷ xuất thể tích hoặc hình số của từng loại sản phẩm): V=F(d,h,f) Độ chính xác tính thể tích thân cây chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác xác định f

Cuối cùng với khuôn khổ luận văn của một học viên cao học sẽ không thể nghiên cứu toàn bộ các vấn đề đặt ra mà chỉ tham vọng góp phần giải quyết một số khía cạnh trong nghiên cứu xây dựng cơ sở lập biểu thể tích thân cây đứng cho một số loài cây ở rừng tự nhiên vùng Tây Nguyên

Trang 14

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

2.1.1 Mục tiêu tổng quát

Góp phần xây dựng cơ sở khoa học lập biểu thể tích thân cây đứng cho

một số loài cây ở rừng tự nhiên vùng Tây Nguyên

2.1.2 Mục tiêu cụ thể

Chọn được phương pháp lập biểu thể tích thân cây đứng cho 5 loài cây nghiên cứu: Huỷnh, Trâm trắng, Dẻ trắng, Gội nếp, Trâm tía ở rừng tự nhiên vùng Tây Nguyên

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là 5 loài cây khai thác phổ biến: Huỷnh, Trâm trắng, Dẻ trắng, Gội nếp, Trâm tía ở rừng tự nhiên vùng Tây Nguyên

2.2.2 Phạm vi nghiên cứu

Tại khu vực Tây Nguyên có rất nhiều loài cây khác nhau thuộc đối tượng khai thác chính Tuy nhiên, trong giới hạn khuôn khổ luận văn, chỉ tập trung nghiên cứu về cơ sở khoa học lập biểu thể tích thân cây đứng cho 5 loài đại diện, có sản lượng khai thác và giá trị thương phẩm khá cao ở rừng tự nhiên vùng Tây Nguyên

Trang 15

2.3 Nội dung nghiên cứu

2.3.1 Nghiên cứu phương pháp lập biểu thể tích thân cây đứng

2.3.1.1 Phương pháp tính thể tích thân cây đứng từ phương trình thể tích

- Các dạng phương trình thử nghiệm

- Cơ sở lựa chọn dạng phương trình tính thể tích thân cây

+ Kiểm tra hệ số xác định (R2) và sự tồn tại của các tham số của các phương trình

+ Tính sai số xác định thể tích thân cây từ phương trình

- Kết quả chọn phương trình thể tích tính thể tích thân cây

2.3.1.2 Phương pháp tính thể tích thân cây đứng trên cơ sở hình số tự nhiên bình quân f 01

- Một số đặc điểm của hình số tự nhiên

- Kiểm tra luật phân bố chuẩn của hình số tự nhiên

- Xác lập quan hệ d01 và d1,3

- Tính sai số thể tích thân cây tính theo giá trị f01 bình quân của các loài

2.3.1.3 Phương pháp tính thể tích thân cây từ phương trình đường sinh

- Xác định phương trình đường sinh thân cây cho 5 loài cây nghiên cứu

- Tính sai số xác định thể tích thân cây từ phương trình đường sinh

2.3.1.4 Đề xuất phương pháp xác định thể tích thân cây

2.3.1.5 Tính số cây cần thiết cho mỗi loài

2.3.2 Xác lập quan hệ giữa chiều cao với đường kính

Trang 16

2.3.3 Xác định cỡ kính và cỡ chiều cao trong lập biểu thể tích

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp luận

Thân cây gỗ được xem như những khối hình học tròn xoay đầy hoặc cụt Tuy nhiên do cây rừng là một chỉnh thể sinh học nên nó có những hình dạng khác nhau Vì vậy, chỉ bằng những thực nghiệm trên mẫu tương đối đủ lớn mới có thể xác lập được các quy luật vừa mang tính toán học chính xác vừa mang tính sinh học của cây rừng

Trên quan điểm ứng dụng nghiên cứu vào sản xuất kinh doanh rừng, nên khi nghiên cứu đã kế thừa những tài liệu có sẵn làm cơ sở lựa chọn những dạng toán học thích hợp, đảm bảo độ chính xác cho phép và dễ sử dụng

2.4.2 Phương pháp thu thập số liệu

Bảng 2.1 Mẫu phiếu điều tra cây chặt ngả

Thông tin chung

Cây số: Tên loài cây:

Đơn vị: Huyện: Tỉnh: Ngày điều tra: …/…/201 Người điều tra:

Kết quả đo thân cây

Đường kính D1.3: , hoặc chu vi (vanh) Chiều cao gốc chặt Hs: cm,

Chiều cao: Hvn: Hdc: m, Hd=20: Đường kính (hoặc vanh) tại các phần mười chiều cao thân cây (chia theo Hvn)

- Số liệu trên cây ngả được thu thập như sau:

Trang 17

+ Đo chiều dài men thân bằng thước dây và tiến hành chia thân cây thành 10 đoạn bằng nhau theo các vị trí tương đối 00 01 02 03 04… 09 Đo đường kính có vỏ và không vỏ tại vị trí 1,3 m kể từ gốc cây và các vị trí tương đối khác đã chia trên thân cây

+ Đo chiều cao, đường kính có vỏ và không vỏ gốc chặt;

+ Đo chiều cao dưới cành;

+ Xác định chiều cao thân cây tại vị trí d có vỏ bằng 25cm (hd = 25)

2.4.3 Phương pháp xử lý số liệu

2.4.3.1 Tính thể tích thân cây

Thể tích thân cây được tính theo công thức kép tiết diện bình quân với

10 đoạn có chiều dài tương đối bằng nhau:

V =

10

2 4

2 09 2

02 2 01

2

d d

h là chiều cao thân cây

2.4.3.2 Xác định thể tích thân cây đứng bằng phương trình thể tích

Bước 1 Xác lập quan hệ thể tích thân cây theo các dạng phương trình:

V = b0*db1*hb2 (2-2)

V = b0 + b1*h +b2*(d2*h) (2-3)

V = b0*(d2*h)b1 (2-4)

Trang 18

Đối với phương trình (2-2) và phương trình (2-4), tiến hành logarit hai

vế của phương trình để đưa 2 phương trình đó về dạng tuyến tính

Từ các phương trình trên kiểm tra sự tồn tại các tham số của phương trình và tính sai số thể tích để chọn ra một phương trình thích hợp nhất cho 5 loài cây nghiên cứu

Bước 2 Cơ sở lựa chọn dạng phương trình tính thể tích thân cây:

Cơ sở chọn dạng phương trình tính thể tích thân cây căn cứ tổng hợp vào

3 yếu tố sau: Hệ số xác định của phương trình lớn nhất, các tham số đều tồn tại và sai số khi kiểm tra nhỏ nhất

Kiểm tra hệ số xác định của phương trình lớn nhất và sự tồn tại của các tham số bằng phần mềm Excel trên máy tính theo quy trình hướng dẫn trong

giáo trình Tin học ứng dụng trong lâm nghiệp (Nhà xuất bản Nông

nghiệp-2001)

Đề tài sử dụng một số loại sai số thường dùng sau đây để kiểm tra sai

số của từng phương trình cho 5 loài cây nghiên cứu:

- Sai số tương đối về thể tích cây đơn lẻ:

Trang 19

- Hệ số chính xác

- Sai số tổng thể tích:

(2-9)

Trong các các công thức trên:

- n số cây kiểm tra;

- Vt là thể tích thân cây thực của các cây kiểm tra;

- Vlt là thể tích thân cây lý thuyết của các cây kiểm tra;

- ∑Vt là tổng thể tích thân cây thực của các cây kiểm tra;

- ∑Vlt là tổng thể tích thân cây lý thuyết của các cây kiểm tra

Trên cơ sở kiểm tra sai số tính thể tích thân cây từ các cây kiểm tra tiến

chọn ra dạng phương trình có sai số bình quân ở cây cá lẻ là nhỏ nhất, đồng thời cũng không vượt quá 10%, sai số lớn nhất không vượt quá 20% và sai số

tổng thể tích nhỏ nhất

Bước 3 Chọn phương trình thích hợp nhất để tính thể tích thân cây:

Căn cứ vào kết quả tính toán ở bước 2, đề xuất dạng phương trình thích hợp nhất để tính thể tích thân cây cho 5 loài cây nghiên cứu

Phương trình thích hợp nhất để tính thể tích thân cây là phương trình đảm bảo 3 yếu tố sau:

- Có hệ số xác định của phương trình (R2) lớn nhất;

- Các tham số đều tồn tại;

- Sai số khi kiểm tra nhỏ nhất

Trang 20

2.4.3.3 Xác định thể tích thân cây trên cơ sở hình số tự nhiên bình quân f 01

- Thể tích thân cây được tạo thành từ ba nhân tố: đường kính, chiều cao

và hình dạng; dựa trên hình số tự nhiên thân cây, thể tích thân cây được tính theo công thức kinh điển sau:

f01 : Hình số tự nhiên thân cây

- Hình số tự nhiên f01 là tỷ số giữa thể tích thân cây với thể tích hình trụ

có chiều cao bằng chiều cao thân cây tiết diện bằng tiết diện ngang lấy ở độ cao 1/10 chiều cao thân cây Công thức xác định hình số tự nhiên f01:

f01=

h g

V c

01

(2-11) Trong đó:

- Vc là thể tích thân cây;

- g01: Tiết diện ngang cây cả vỏ tại vị trí 1/10 chiều cao thân cây;

- h: Chiều cao thân cây

Bước 1 Tính toán một số đặc trưng của hình số tự nhiên f01:

Trang 21

S2 =

2

1 1

Việc tính toán một số đặc trưng của hình số tự nhiên f01 sử dụng bằng

phần mềm Excel trên máy tính theo quy trình hướng dẫn trong giáo trình Tin

học ứng dụng trong lâm nghiệp (Nhà xuất bản Nông nghiệp-2001)

Khi sử dụng hình số tự nhiên f01 tính thể tích thân cây, cần phải kiểm tra luật phân bố chuẩn của hình số tự nhiên và sự phụ thuộc của hình số tự nhiên vào đường kính và chiều cao

Bước 2 Kiểm tra luật phân bố chuẩn của hình số tự nhiên thân cây:

Sử dụng tiêu chuẩn Kolmogorov-Smirnov để kiểm tra luật phân bố chuẩn cho phân bố số cây theo hình số tự nhiên f01 của 5 loài cây nghiên cứu

Sử dụng phần mềm SPSS để thực hiện Trong phần mềm SPSS trình lệnh được thực hiện như sau:

Trang 22

•Analyze/nonparametric/1-Sample K-S…

• Trong hộp thoại One-Sample Kolmogorov-Smirnov Test khai báo

Test variable list: F 01 và Test distribution chọn normal

•Analyze/Compare Mean/One Way Anova

• Trong hộp thoại One Way Anova khai báo Dependent Lits: F 01 ; lần

lượt đưa đường kính và chiều cao vào Factor

• Nháy chuột vào Post Hoc chọn LSD Duncan Trong Option chọn

Discriptive và Homogeneity of variance Test để có các đặc trưng mẫu và

kiểm định sự bằng nhau của phương sai

• Ok

Bước 4: Xác lập quan hệ giữa d01 và d1,3:

Quan hệ giữa d01 và d1,3 được thiết lập thông qua phương trình sau: d01 = a + b*d1,3 (2-16) Việc tính hệ số tương quan và các tham số của phương trình bằng phần

mềm Excel trên máy tính theo quy trình hướng dẫn trong giáo trình Tin học

ứng dụng trong lâm nghiệp (Nhà xuất bản Nông nghiệp-2001)

Bước 5 Kiểm tra sai số xác định thể tích thân cây trên cơ sở hình số tự nhiên bình quân f01:

Trang 23

Trước hết, tính f01 bình quân cho 5 loài cây nghiên cứu: theo công thức

xác định hình số tự nhiên: f01=

h g

tính thể tích thân cây lý thuyết

Tính sai số xác định thể tích thân cây từ số liệu các cây kiểm tra

Sử dụng một số loại sai số thường dùng, công thức (2-5), (2-6), (2-9)

để kiểm tra sai số của 5 loài cây nghiên cứu

2.4.3.4 Xác định thể tích thân cây từ phương trình đường sinh

Bước 1 Xác định f01 bằng phương trình đường sinh:

Phương trình đường sinh thân cây thực chất là phương trình mô tả quy luật biến đổi theo chiều cao tương đối thân cây của hệ số thon tự nhiên K01

Để tiếp cận phương trình đường sinh thân cây trước hết tính hệ số thon (Hohenad) ở các vị trí phần 10 thứ i của thân cây

- d0i là đường kính ở các vị trí phần 10 thứ i

- d01 là đường kính ở vị trí phần 10 thứ nhất

Trên cơ sở đó xác định phương trình đường sinh phù hợp

Phương trình đường sinh tổng quát có dạng:

y = a0 + a1x + a2x2 + + an xn (2-18) Trong đó:

- y là k oi

Trang 24

- X là giá trị phần 10 chiều cao tương ứng với đường kính doi

- a0 a1 a2 an là các tham số của phương trình

- hi là chiều dài tương ứng với vị trí i trên phần 10 thân cây

- h là chiều dài cả cây

Giữa hệ số thon Koi và Xi có mỗi liên hệ mật thiết Mối liên hệ này được Đồng Sĩ Hiền (1974) xác lập cho các loài cây rừng tự nhiên nước ta làm

cơ sở lập biểu thể tích và biểu độ thon cây đứng bằng phương trình tổng quát: Koi = f(x)

Từ phương trình đường sinh đã xác định được f01 theo công thức:

Trang 25

Trong đó:

- y là phương trình đường sinh đã chọn và điều chỉnh

Thể tích thân cây được xác định thông qua f01 bằng công thức:

V = g01*h*f01 (2-20)

Nếu đặt q2 H =

01

3 1

2 1

01 2

3 1 4

3 1 1

3 1 1 3 1 1

*

* 4 10

h

a h

a h a

f h d

(2-21)

Bước 2 Tính sai số xác định thể tích thân cây bằng phương trình đường sinh:

Thay các giá trị đã có vào phương trình (3-21), tính được thể tích thân cây lý thuyết cho 5 loài cây nghiên cứu

Tính sai số xác định thể tích thân cây bằng cách dùng số liệu các cây kiểm tra

2.4.3.5 Đề xuất phương pháp tính thể tích thân cây

Sau khi đã có kết quả tính sai số từ 3 phương pháp tính thể tích thân cây nêu trên, chọn ra phương pháp tốt nhất phục vụ cho việc tính thể tích thân cây của 5 loài cây nghiên cứu Phương pháp đề xuất sử dụng là phương pháp

có các loại sai số dưới dây nhỏ nhất:

Trang 26

- Sai số tương đối về thể tích cây đơn lẻ:

- Sai số bình quân: = *

2.4.3.6 Tính số cây cần thiết điều tra cho mỗi loài

+ Chọn đại lượng làm tiêu chí tính số cây cần thiết

+ Tính số cây cấn thiết của mỗi loài được tính theo công thức:

2.4.3.7 Xác lập quan hệ giữa đường kính với chiều cao (h/d)

- Tiến hành thử nghiệm các dạng phương trình hay được vận dụng để

xác lập mối quan hiện h/d như sau:

h = bo*db1 (2-23)

- Kiểm tra hệ số xác định và sự tồn tại các tham số của phương trình để

chọn phương trình thích hợp mô tả mối quan hệ chiều cao với đường kính

2.3.3.8 Xác định cỡ đường kính và cỡ chiều cao trong lập biểu thể tích

Tiến hành xác định các giới hạn trong biểu thể tích phân theo các cỡ

kính 2, 4, 8 cm …; cấp chiều cao 1, 2 m …

Trang 27

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khái quát về số liệu nghiên cứu

Nguồn số liệu nghiên cứu của đề tài được kế thừa từ đề tài cấp Bộ:

“Lập biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn cây đứng cho một số loài cây khai thác chủ yếu trong rừng tự nhiên ở Việt Nam” của GS.TS Vũ Tiến Hinh và cộng tác viên

Bảng 3.1: Giới thiệu chung về số liệu nghiên cứu

N (Số cây)

d 1,3 (cm) h vn (m)

Số liệu tổng hợp trên cho thấy, tổng số cây ngả đã thu thập số liệu để nghiên cứu phương pháp lập biểu thể tích cho 5 loài là 269 cây, phân bố ở vùng Tây nguyên Cả 5 loài đều là những loài cây gỗ rừng tự nhiên có kích lớn và là những loài khai thác chủ yếu ở khu vực Tây Nguyên

Mỗi loài cây đã thu thập được số liệu có dung lượng đủ lớn n > 30 cây (trong số đó loài Huỷnh có số lượng ít nhất là 48 cây, loài Trâm tía có số

Trang 28

lượng nhiều nhất là 63 cây); cây có đường kính d1,3 nhỏ nhất 38,5 cm, đường kính lớn nhất 118,0 cm; chiều cao hvn từ 23,0 m đến 43,0 m

Trong đó, những cây được sử dụng để thiết lập phương trình thể tích được gọi chung là cây tính toán, những cây dùng để tính sai số về thể tích cho các phương trình hay phương pháp lập biểu được gọi chung là cây kiểm tra

(mỗi loài sử dụng 15 cây làm cây kiểm tra)

3.2 Nghiên cứu phương pháp lập biểu thể tích thân cây đứng

Phương pháp tính thể tích thân cây khi lập biểu thể tích còn được gọi là phương pháp lập biểu thể tích Kế thừa kết quả nghiên cứu về phương pháp lập biểu thể tích đã tham khảo ở phân tổng quan, đề tài tiến hành nghiên cứu theo hướng sử dụng các phương pháp giải tích toán học trong lập biểu thể tích thân cây: V=F(d,h) và V=F(d,h,f) Trong đó:

- Phương pháp tính thể tích thân cây theo phương trình thể tích V=F(d,h); (sử dụng phương trình biểu thị quan hệ giữa thể tích thân cây với đường kính và chiều cao)

- Phương pháp tính thể tích thân cây hay bộ phận thân cây trên cơ sở các nhân tố cấu thành thể tích gồm đường kính, chiều cao và hệ số chuyển đổi thể tích (hình số): V=F(d,h,f)

Với phương pháp tính thể tích thân cây dựa trên cơ sở hình số, đề tài sử dụng hình số tự nhiên f01 f01 tính theo hai phương pháp sau:

f01 được tính bình quân từ f01 từng cây cho từng đơn vị lập biểu và d01 được xác định từ mối quan hệ với d

f01 được dựa vào phương trình đường sinh thân cây, thường gọi là phương pháp đường sinh thân cây Khi sử dụng phương pháp này lập biểu thể tích thì f01 và d01 đều được xác định trực tiếp từ phương trình đường sinh

Trang 29

3.2.1 Phương pháp tính thể tích thân cây đứng theo phương trình thể tích

3.2.1.1 Các dạng phương trình thử nghiệm

Để chọn phương trình thích hợp mô tả quan hệ giữa thể tích thân cây với đường kính và chiều cao làm cơ sở lập biểu thể tích, đề tài tiến hành thử nghiệm một số dạng phương trình hay được vận dụng để tính thể tích thân cây như sau:

- Phương trình (3-3): Logarit hai vế của phương trình ta được: log(V)

=log(b0) + b1*log(d^2*h), đặt Y = log(V); X = log(d^2*h); a0 = log(b0); a1 = b1; Phương trình (3) đưa về dạng tuyến tính: Y = a0 + a1*X

3.2.1.2 Cơ sở lựa chọn phương trình thể tích tính thể tích thân cây

a) Căn cứ vào hệ số xác định (R 2 ) và sự tồn tại của các tham số:

Để chọn được phương trình trước hết dựa vào hệ số xác định (R2) và mức độ tồn tại của các tham số Phương trình được chọn là phương trình có

hệ số xác định cao nhất, các tham số đều tồn tại

Kết quả tính hệ số xác định của các phương trình (3-1), (3-2) và (3-3) được tổng hợp như sau:

Trang 30

Bảng 3.2: Kết quả tính hệ số xác định R 2 của các phương trình

(3-1), (3-2) và (3-3)

Loài cây

N t

(cây)

Phương trình (3-1) Phương trình (3-2) Phương trình (3-3)

Trong đó, phương trình (3-1), có R2 lớn nhất: từ 0,9741 đến 0,9925 trung bình là 0,9841, tiếp đến phương trình (3-2), R2: từ 0,9636 đến 0,9942 trung bình là 0,9808, phương trình (3-3), có R2 nhỏ nhất: từ 0,9750 đến 0,9925 trung bình là 0,9835

Khi xem xét cụ thể theo từng loài cây nghiên cứu thì hệ số xác định R2

ở các phương trình giảm dần theo từng loài như sau:

- Loài Huỷnh lần lượt là các phương trình (3-2) - (3-3) - (3-1); (tương ứng với R2 lần lượt là 0,9792; 0,9750; 0,9741);

- Loài Trâm trắng lần lượt là các phương trình (3-1) - (3-3) - (3-2); (tương ứng với R2 lần lượt là 0,9796; 0,9757; 0,9636);

Trang 31

- Loài Dẻ trắng lần lượt là các phương trình (3-1; 3-3) - (3-2); (tương ứng với R2 lần lượt là 0,9847; 0,9749);

- Loài Gội nếp lần lượt là các phương trình (3-2) - (3-1) - (3-3) (tương ứng với R2 lần lượt là 0,9942; 0,9897; 0,9896);

- Loài Trâm tía lần lượt là các phương trình (3-1; 3-3) - (3-2); (tương ứng với R2 lần lượt là 0,9925; 0,9919);

Nếu căn cứ vào giá trị R2 để chọn phương trình cho từng loài: 3 loài Trâm trắng, Dẻ trắng, Trâm tía thích hợp nhất với phương trình (3-1), sau đó

là phương trình (3-3); 2 loài Huỷnh, Gội nếp thích hợp nhất với phương trình (3-2), sau đó là phương trình (3-1)

Tuy nhiên, không phải phương trình nào cũng có sự tồn tại của các tham số; một tham số của phương trình được cho là tồn tại khi giá trị P-value của nó nhỏ hơn 0,05 (sig <0,05) và ngược lại

Vì vậy, cần tiếp tục kiểm tra sự tồn tại các tham số của 3 phương trình (3-1); (3-2) và (3-3) để chọn phương trình thích hợp

Kết quả kiểm tra sự tồn tại của các tham số như sau:

- Phương trình (3-1): có 1/5 loài tồn tại đầy đủ 3/3 tham số (Trâm trắng), 4/5 loài có 2/3 tham số tồn tại (Huỷnh, Dẻ trắng, Gội nếp, Trâm tía)

.- Phương trình (3-2): có 1/5 loài tồn tại đầy đủ 3/3 tham số (Trâm trắng), 4/5 loài có 2/3 tham số tồn tại (Huỷnh, Dẻ trắng, Gội nếp, Trâm tía)

- Phương trình (3-3): Tất cả loài cây nghiên cứu (Huỷnh, Trâm trắng,

Dẻ trắng, Gội nếp và Trâm tía) đều có sự tồn tại đầy đủ của cả 2/2 tham số

Trang 32

Bảng 3.3: Kết quả kiểm tra tồn tại của các tham số của các phương

trình (3-1), (3-2) và (3-3)

trình

Số hệ số tồn tại Sig,tao Sig,ta1 Sig,ta2

a) Kết quả tính sai số của các phương trình:

Trang 33

Kết quả tính sai số thể tích của phương trình (3-3) được tổng hợp như sau:

Bảng 3.4: Kết quả tính sai số của các phương trình (3-3)

(cây)

Sai

số (+)

Sai

số (-)

Từ kết quả tổng hợp về sai số của phương trình thể tích cho thấy:

Tỷ lệ số cây kiểm tra mắc sai số dương và sai số âm gần tương đương nhau (50,7 % và 49,7 %)

Sai số lớn nhất ở cây đơn lẻ dao động từ 6,2 % đến 16,3 %; không có trường hợp nào vượt quá 20%

Sai số bình quân về thể tích ở cây đơn lẻ của từng loài dao động từ 3,3

% đến 7,3 %; không có trường hợp nào vượt quá 10 %

Sai số quân phương về thể tích ở cây đơn lẻ dao động từ 3,7 % đến 8,5

%; không có trường hợp nào vượt quá 10 %

Hệ số chính xác từ 0,9 % đến 2,2 %

Sai số tổng thể tích của từng loài từ 1,1 % đến 4,6 %

Khi xem xét sai số cụ thể theo từng loài:

Trang 34

Huỷnh có sai số tính thể lớn nhất (∆max: 16,3%; : 7,0%; ∆% (∑V): 4,6%)

Trâm tía có sai số nhỏ nhất (∆max: 6,2%; : 3,3%; ∆% (∑V): 1,1%) Căn cứ vào kết quả tính sai số thể tích ở cây kiểm tra cho thấy, sai số của phương trình này đều nằm trong phạm vi sai số cho phép khi tính toán thể tích cây đứng

Vì vậy, chọn phương trình (3-3) là thích hợp hơn để mô tả quan hệ giữa thể tích với đường kính và chiều cao cho 5 loài cây nghiên cứu

3.1.1.3 Kết quả chọn phương trình tính thể tích thân cây

Căn cứ tổng hợp vào 3 yếu tố: hệ số xác định của phương trình (R2), sự tồn tại của các tham số và kết quả tính sai số thể tích ở cây kiểm tra nêu trên, thì phương trình (3-3) là phương trình thích hợp nhất để mô tả quan hệ giữa thể tích với đường kính và chiều cao Phương trình (đã chuyển về dạng chính tắc) tính thể tích thân cây cụ thể cho từng loài như sau:

Huỷnh: V= 0,000062*(d^2*h)^0,95939 (3-4) Trâm trắng: V= 0,0000767*(d^2*h)^0,93425 (3-5)

Dẻ trắng: V= 0,0001032*(d^2*h)^0,90489 (3-6) Gội nếp: V= 0,000030974*(d^2*h)^1,00339 (3-7) Trâm tía: V= 0,000048117*(d^2*h)^0,97209 (3-8)

3.2.2 Phương pháp tính thể tích thân cây từ hình số tự nhiên f 01

3.2.2.1 Kết quả xác định một số đặc trưng của hình số tự nhiên f 01

Theo Đồng Sĩ Hiền (1974), về mặt lý luận của hình số tự nhiên f01 không phụ thuộc hoặc ít phụ thuộc vào các nhân tố khác như đường kính, chiều cao, điều kiện lập địa, tuổi Do đó, hình số tự nhiên f01 là chỉ tiêu biểu

Trang 35

thị tốt nhất cho hình dạng thân cây Vì vậy, đề tài đề xuất sử dụng hình số tự nhiên bình quân 01f là một nhân tố cùng với d01 và hvn để tính thể tích thân cây cho 5 loài cây nghiên cứu theo phương trình sau:

V = (3-9) Trước khi tính sai số xác định thể tích thân cây theo công thức (3-9), cần xác định một số đặc trưng của hình số tự nhiên f01 cho 5 loài Kết quả xác định đặc trưng của hình số tự nhiên f01 như sau:

Bảng 3.5: Kết quả xác định một số đặc trưng của hình số tự nhiên f 01

K/biến động

Trang 36

a) Kết quả kiểm tra luật phân bố chuẩn của hình số tự nhiên thân cây:

Bảng 3.6: Kết quả kiểm tra luật phân bố chuẩn của hình số tự nhiên f 01

Kiểm tra luật phân bố chuẩn

Theo tiêu chuẩn Kolmogorov-Smirnov, khi mức ý nghĩa của đại lượng kiểm tra Z > 0,05 thì giả thuyết về phân bố chuẩn của đại lượng x nào đó sẽ được chấp nhận và ngược lại

Kết quả kiểm tra cho thấy, cả 5 loài cây nghiên cứu đều có mức ý nghĩa của đại lượng kiểm tra Z lớn hơn 0,05 Vì vậy, có thể kết luận trong mỗi loài cây, phân bố số cây theo f01 đều tuân theo luật chuẩn

b) Kiểm tra sự phụ thuộc của hình số tự nhiên thân cây vào các đại lượng điều tra:

Sự phụ thuộc của f01 vào các đại lượng điều tra (d và h) được đánh giá bằng tiêu chuẩn F trong phân tích phương sai Khi mức ý nghĩa α của đại lượng F < 0,05, tương ứng với F tính > F05, thì đại lượng y phụ thuộc vào đại lượng x

Kết quả kiểm tra sự phụ thuộc của f01 vào đường kính và chiều cao của

5 loài cây nghiên cứu được tổng hợp như sau:

Trang 37

Bảng 3.7: Kết quả kiểm tra sự phụ thuộc của f 01 vào d và h

Trong số 2/5 loài f01 phụ thuộc vào đường kính, chỉ liên hệ ở mức kém chặt (eta < 0,5), 1/5 loài f01 phụ thuộc vào chiều cao cũng chỉ liên hệ ở mức kém chặt (eta < 0,5)

Hi ̀nh 3.1: Quan hê ̣ f 01 với d 1.3 cu ̉ a loài Huỷnh

Trang 38

Hi ̀nh 3.2: Quan hê ̣ f 01 với h vn cu ̉ a loài Huỷnh

Hi ̀nh 3.3: Quan hê ̣ f 01 với d 1.3 cu ̉ a loài Dẻ trắng

Hi ̀nh 3.4: Quan hê ̣ f 01 với h vn cu ̉ a loài Dẻ trắng

Trang 39

Các hình trên cho thấy, đám mây điểm nằm rời ra ̣c hoặc tâ ̣p trung la ̣i

thành mô ̣t đám, không có quy luâ ̣t

Với kết quả như trên, có thể chấp nhận chung là hình số tự nhiên độc

lập với đường kính và chiều cao

3.2.2.3 Xác định quan hệ d 01 với d

Thể tích thân cây được tính theo phương trình: V= * *h* 01f

Trong đó, 01f là hình số tự nhiên cả vỏ tính theo từng loài cây nghiên cứu,

d01 được tính thông qua d Quan hệ giữa d01 với d thực nghiệm của loài Huỷnh

và Dẻ trắng được minh họa ở hình 3.5 và 3.6 dưới đây:

Hi ̀nh 3.5: Quan hê ̣ d 01 va ̀ d của loài Huỷnh

Hi ̀nh 3.6: Quan hê ̣ d 01 va ̀ d của loài Dẻ trắng

Ngày đăng: 28/08/2017, 18:48

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w