Xây dựng cơ sở khoa học cho việc điều tra thể tích thân cây từ kích thước gốc chặt của một số loài cây ở rừng tự nhiên vùng bắc trung bộ

Bộ giáo dục đào tạo Bộ nông nghiệp PTNT Tr-ờng đại học lâm nghiệp Vũ QUốC PHòNG Xây dựng sở khoa học cho việc điều tra thể tích thân từ kích th-ớc gốc chặt số loài rừng tự nhiên vùng bắc trung Chuyờn ngnh : Lõm hc Mó s : 60.62.60 Luận văn thạc sĩ khoa học Lâm nghiệp NGI HNG DN KHOA HC GS.TS V TIN HINH Hà nội - 2011 i LI CM N Vi mc tiờu gúp phn hon thin c s khoa hc v thc tin v xỏc nh th tớch g thõn cõy t kớch thc gc cht ca mt s loi cõy khai thỏc ph bin Vit Nam, tụi tin hnh thc hin ti: Xõy dng c s khoa hc cho vic iu tra th tớch thõn cõy t kớch thc gc cht ca mt s loi cõy rng t nhiờn vựng Bc Trung b Sau mt thi gian thc hin, di s hng dn tn tỡnh ca GS.TS V Tin Hinh, cựng vi s giỳp ca cỏc thy cụ giỏo v bn ng nghip, n ti ó hon thnh Nhõn dp ny, cho phộp tụi by t lũng cm n chõn thnh ti GS.TS V Tin Hinh, cỏc thy cụ b mụn iu tra quy hoch rng Trng i hc Lõm nghip v cỏc bn ng nghip ó giỳp tụi hon thnh lun ny Mc dự ó cú nhng c gng, nhng nng lc bn thõn v thi gian nghiờn cu cũn hn ch, nờn kt qu t c ca ti chc chn s khụng trỏnh nhng thiu sút, rt mong c s quan tõm, úng gúp ý kin ca cỏc thy cụ giỏo, bn ng nghip v nhng ngi quan tõm n ny lun c hon thin hn Tụi xin cam oan, s liu thu thp, kt qu tớnh toỏn lun l hon ton trung thc v c trớch dn rừ rng Tụi xin chõn thnh cm n! H Ni, thỏng 10 nm 2011 Tỏc gi V Quc Phũng ii MC LC Trang ph bỡa Trang Li cm n i Mc lc ii Danh mc cỏc ký hiu ivv Danh mc cỏc bng v T VN Chng 1: TNG QUAN VN NGHIấN CU 1.1 Trờn th gii .2 1.2 Trong nc .7 Chng 2: MC TIấU, I TNG, PHM VI, NI DUNG V PHNG PHP NGHIấN CU 15 2.1 Mc tiờu nghiờn cu 15 2.2 i tng nghiờn cu 15 2.3 Phm vi nghiờn cu .15 2.4 Ni dung nghiờn cu: 15 2.4.1 Xỏc nh cỏc c trng thng kờ v ng kớnh v chiu cao gc cht 15 2.4.2 Xỏc lp quan h gia th tớch thõn cõy vi ng kớnh v chiu cao gc cht 16 2.4.3 Xỏc nh th tớch thõn cõy bng phng trỡnh th tớch v biu th tớch ó lp sn 16 2.4.4 Chn phng phỏp xỏc nh th tớch thõn cõy thụng qua kớch thc gc cht 16 2.5 Phng phỏp nghiờn cu .16 2.5.1 Quan im v phng phỏp lun 16 2.5.2 Phng phỏp thu thp s liu 17 2.5.3 Phng phỏp x lý s liu 17 iii Chng 3: KT QU NGHIấN CU V THO LUN 25 3.1 Khỏi quỏt s liu nghiờn cu 25 3.2 c im v kớch thc gc cht 27 3.3 Xỏc lp quan h gia th tớch thõn cõy vi ng kớnh gc cht v chiu cao gc cht .31 3.4 Xỏc nh th tớch thõn cõy trờn c s s dng phng trỡnh th tớch v biu th tớch lp sn .37 3.4.1 Kim tra s ph thuc ca ng kớnh ngang ngc D1.3 vo ng kớnh gc cht Dgc, chiu cao gc cht Hgc, v ng kớnh gc D0 37 3.4.2 Xỏc nh quan h gia ng kớnh ngang ngc D1.3 vi ng kớnh gc cht Dgc hoc ng kớnh gc D0 39 3.4.3 Xỏc lp quan h gia ng kớnh ngang ngc D1.3 vi ng kớnh gc cht Dgc v chiu cao gc cht Hgc 43 3.4.4 Kim tra s ph thuc ca chiu cao vỳt ngn Hvn vo ng kớnh gc cht Dgc, chiu cao gc cht Hgc, ng kớnh gc D0 45 3.4.5 Xỏc lp quan h gia chiu cao vỳt ngn Hvn vi ng kớnh gc cht Dgc v chiu cao gc cht Hgc 47 3.4.6 Xỏc nh th tớch g thõn cõy b cht thụng qua ng kớnh ngang ngc D 1.3 v chiu cao vỳt ngn H 49 3.4.7 Xỏc nh th tớch g thõn cõy trờn c s s dng biu th tớch ó lp sn 55 3.5 Chn phng phỏp xỏc nh th tớch g thõn cõy thụng qua kớch thc gc cht 57 KT LUN - TN TI - KIN NGH 60 Kt lun .60 Tn ti .61 Kin ngh 62 TI LIU THAM KHO PH LC iv DANH MC CC Kí HIU D1.3 : ng kớnh thõn cõy ti v trớ 1.3m Dgc : ng kớnh gc cht (ng kớnh ti mt ct gc cht) D0 : ng kớnh gc cõy ti v trớ sỏt mt t f : L hỡnh s ( trũn y) Hvn : Chiu cao vỳt ngn ca cõy Hgc : Chiu cao gc cht khai thỏc g l : Chiu di xỳc g Ntt: S cõy tớnh toỏn Nkt: S cõy kim tra PP1 : Phng phỏp xỏc nh tng quan gia V vi Dgc v Hgc PP2 : Phng phỏp xỏc nh tng quan gia V vi D1.3 v Hvn PP3 : Phng phỏp tra biu th tớch hai nhõn t D1.3 v Hvn R2 : H s xỏc nh R : H s tng quan S% : H s bin ng S : Sai tiờu chun Sbi : Phng sai ca h s hi quy bi V : Th tớch g thõn cõy Vt : Th tớch thc tớnh theo cụng thc kộp tit din bỡnh quõn Vlt : Th tớch theo lý thuyt Xbq : Giỏ tr bỡnh quõn : H s thon v%: Sai s th tớch trung bỡnh %V: Sai s ca tng th tớch ca mt hp thõn cõy v% : Sai s tng i ca mt cõy cỏ l v DANH MC CC BNG TT Tờn bng Trang 3.1: Khỏi quỏt s liu nghiờn cu 26 3.2: Tng hp cỏc c trng thng kờ chiu cao gc cht 28 3.4: Kt qu phõn tớch tng quan gia V vi Dgc v Hgc 32 3.5: Phng trỡnh tng quan gia V vi Dgc v Hgc c chn 36 3.6: Kim tra s ph thuc ca D1.3 vo Dgc, Hgc, D0 38 3.7: Tng quan gia D1.3 vi Dgc hoc D0 40 3.8: Kim tra thun nht cỏc phng trỡnh tng quan gia D1.3 v Dgc 42 3.9: Kt qu tớnh tng quan gia D1.3 vi Dgc v Hgc 44 3.10: Kt qu kim tra s ph thuc ca Hvn vo Dgc, Hgc, D0 46 3.11: Kt qu tớnh tng quan gia Hvn vi Dgc v Hgc 48 3.12: Kt qu phõn tớch tng quan gia V vi Hvn v D1.3 50 3.13: Phng trỡnh tng quan gia V vi D1.3 v Hvn c chn 54 3.14: Kt qu tớnh sai s th tớch thõn cõy xỏc nh t biu th tớch lp theo t f01 56 3.15: Kt qu xỏc nh sai s th tớch bng phng phỏp 58 T VN Rng t nhiờn Vit Nam núi chung v vựng Bc Trung b núi riờng cú rt nhiu loi cõy vi nhiu hỡnh dng v kớch thc khỏc S a dng v phong phỳ ny cú ý ngha rt quan trng vic phỏt trin kinh t, bo tn a dng sinh hc v trỡ s n nh ca h sinh thỏi Tuy nhiờn, vic khai thỏc rng t nhiờn Bc Trung b nhng nm va qua ang din bin khỏ phc tp, c bit l nhng v phỏ rng vi quy mụ ln v nhiu loi g quý cỏc c quan chc nng phỏt hin thỡ ch cũn li vt tớch l gc cht iu ny ó gõy nhiu khú khn cho cụng tỏc iu tra, kim kờ, ỏnh giỏ lng g b mt hng nm, ũi hi phi tn nhiu cụng sc v tin ca Trong nhng nm gn õy, Vit Nam ó cú nhiu nghiờn cu v lp biu th tớch cho cỏc loi cõy ch yu Tuy nhiờn, phn ln nhng nghiờn cu l trung vo i tng rng trng m ớt cú iu kin quan tõm n cỏc loi v nhúm loi rng t nhiờn Cú chng thỡ cng mi ch dng li vic lp biu th tớch hai nhõn t (thng l ng kớnh D1.3 v chiu cao Hvn), hai nhõn t ny u phi xỏc nh giỏn tip t kớch thc gc cht Xut phỏt t yờu cu thc t núi trờn, chỳng tụi tin hnh thc hin ti: Xõy dng c s khoa hc cho vic iu tra th tớch thõn cõy t kớch thc gc cht ca mt s loi cõy rng t nhiờn vựng Bc Trung b Kt qu ca ti s gúp phn vo vic xut phng phỏp xỏc nh th tớch g thõn cõy cho mt s loi cõy ch yu rng t nhiờn vựng Bc Trung b, ng thi m bo chớnh xỏc cn thit v gim c chi phớ giỏ thnh so vi cỏc phng phỏp khỏc Chng 1: TNG QUAN VN NGHIấN CU Mc ớch chớnh ca ti l la chn c phng phỏp xỏc nh th tớch g thõn cõy thụng qua kớch thc gc cht m m bo c chớnh xỏc cn thit, vy phn tng quan ch yu cp n cỏc phng phỏp xỏc nh th tớch ó cú cng nh cỏc mụ hỡnh d oỏn mi quan h gia kớch thc gc cht vi cỏc nhõn t tham gia cu thnh th tớch g thõn cõy nh D1.3, Hvn , lm c s cho vic nh hng la chn phng phỏp nghiờn cu 1.1 Trờn th gii Cỏc phng phỏp tớnh th tớch Cho n nay, trờn th gii ó cú nhiu cụng trỡnh nghiờn cu liờn quan n lp biu th tớch thõn cõy v thit lp mi quan h gia cỏc nhõn t d xỏc nh vi cỏc nhõn t cu thnh th tớch thõn cõy, gii hn cho phộp ti ch cp n mt s kt qu tiờu biu cú liờn quan n ni dung nghiờn cu Ngay t cui th k XIX cỏc nh lõm hc ó bit s dng nhng cụng thc hỡnh hc (viờn tr, paraboloid bc ct, n tit din gia, n tit din bỡnh quõn, Simpson, Hostfeild,) o tớnh th tớch tng xỳc g sn phm cỏ l Sang u th k XX ó xut hin nhng nghiờn cu c bn v iu tra g trũn Trc ht cỏc tỏc gi xõy dng loi biu th tớch hỡnh viờn tr, thc cht l nhng bng tớnh sn ch tin cho vic ỏp dng cỏc cụng thc hỡnh hc nờu trờn Tuy nhiờn, loi biu ny khú s dng phi bit ng kớnh ti mt s v trớ trờn xỳc g Giai on 1906 1908 Cruidener, giỏm c s lõm nghip Hong gia (nc Nga) ó lp biu th tớch g trũn cho loi cõy (phõn bit thnh g trũn cú cha phn bnh gc v khụng gm bnh gc) Do cỏc biu ban u c lp theo phng phỏp thc nghim, dung lng mu cú hn, nờn cũn mc sai s ln, c bit nhng c cc oan Mendeleep D.I(1899), Belanovxki I.G(1917) v Wimmenauer K(1918) t mc tiờu xỏc nh hỡnh dng ca ng sinh v biu th nú bng phng trỡnh toỏn hc, xem ng kớnh (Y) nh l mt hm ca chiu cao (x): Y = F(x) v ngh biu th hm s ny bng phng trỡnh bc hai, bc ba v bc bn (Theo ng S Hin 1974) Theo (Skindele v LeMay, 2006; ng S Hin, 1974; Husch et al, 2003), cỏc mụ hỡnh toỏn hc v th tớch thõn cõy c xem nh l mt hm ca bin c lp: ng kớnh, chiu cao v hỡnh s [26] Nú c biu th di dng phng trỡnh: V = F(D, H, f) (1.1) Petrovxki V.S (1963, 1964) Liờn Xụ c, biu th quan h gia ng kớnh ly v trớ bt k vi khong cỏch (L) t ng kớnh ú n gc bng phng trỡnh Parabol sau: X2 = 2.P.(y - h) Trong ú: + P l thụng s tiờu nh ca ng sinh +X, y l to ca Parabol, h l chiu di ca thõn cõy bt 1m Khi ú th tớch thõn cõy c tớnh theo cụng thc: H V = X dl M d 052 H Trong ú M tu thuc vo loi cõy (1.2) Turxki (theo Anoutchin [1971]) ó dựng phng phỏp biu nn s liu ca Cruidener v hiu chnh thnh biu mi ly tờn c tỏc gi v c tha nhn lm tiờu chun quc gia s dng Liờn xụ c cho n ngy Tuy nhiờn, sai s ca phng phỏp biu ny cao hn so vi loi biu th tớch hỡnh viờn tr trc õy cng hũa Sộc Korsum (theo Anoutchin [1971]) cho rng th tớch g trũn quan h cht ch vi chiu di sn phm theo dng phng trỡnh: v k lm (1.3) V xột c nhõn t ng kớnh thỡ: v k lm d n (1.4) Nghiờn cu bng thc nghim Korsum kt lun k, m, n rt khỏc tớnh toỏn cho cỏc i tng khỏc nờn vic ng dng cỏc tng quan ny tng i khú khn vo giai on gia th k XX Vn nghiờn cu v hỡnh dng thõn cõy phc v cho vic lp biu th tớch ch thc s c chỳ ý vo nhng nm cui ca th k XX Cỏc ch tiờu c cỏc tỏc gi c bit quan tõm nh thon tuyt i, thon bỡnh quõn (Anoutchin [1971]), thon tng i (Zakharov [1967]) v hỡnh s g trũn (Dementiev) Anoutchin da vo ti liu 4000 sỳc g trũn ó xỏc nh thon bỡnh quõn ph thuc cht ch vo ng kớnh u di sn phm theo phng trỡnh: s 0,39 0,021d (1.5) ng thi xỏc nh s dao ng t 0.77 n 1.87, bỡnh quõn = 0.96 H s bin ng t 26 n 47% bỡnh quõn l 38%, tng ng vi ng kớnh thay i t 15 n 55cm 52 TT 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Loi cõy Dng PT 2.21 2.22 Tỏu nc 2.23 2.24 2.21 2.22 Trõm Múc 2.23 2.24 2.21 2.22 Trỏm Trng 2.23 2.24 2.21 2.22 Trng Sõng 2.23 2.24 2.21 2.22 Trng Vi 2.23 2.24 2.21 2.22 Kin Kin 2.23 2.24 2.21 2.22 Chũ nõu 2.23 2.24 2.21 2.22 Du rỏi 2.23 2.24 2.21 2.22 Trỏm Cha 2.23 2.24 2.21 2.22 i 2.23 2.24 Phng trỡnh V1 = 0.00013614*D^1.5676*H^1.1606 V2 = 0.1392+0.00003596*D^2*H V3 = -0.3209+0.0421*H+0.00003031*D^2*H V4 = 0.00009497*(D^2*H)^0.9170 V1 = 0.00004635*D^2.2404*H^0.6154 V2 = -0.0627+0.00004085*D^2*H V3 = 0.6892-0.0479*H+0.00004305*D^2*H V4 = 0.00002633*(D^2*H)^1.0373 V1=0.000126*D^1.9509*H^0.6134 V2=0.2075+0.0000297*D^2*H V3=0.8066-0.0361*H+0.0000312*D^2*H V4=0.0000794*(D^2*H)^0.9203 V1= 0.00001997*D^2.1278*H^1.0571 V2 = -0.1260 + 0.00004178*D^2*H V3 =-0.1376+0.0008*H+0.00004172*D^2*H V4 = 0.00001988*(D^2*H)^1.0625 V1 = 0.00009601*D^1.7803*H^0.9888 V2 = 0.0952+0.00003715*D^2*H V3 = 0.1340-0.0029*H+0.00003742*D^2*H V4 = 0.00009967*(D^2*H)^0.9130 V1 = 0.000040*D^2.1185*H^0.8203 V2 = 0.0077+0.0000362*D^2*H V3 = 0.5626-0.0285*H+0.0000381*D^2*H V4= 0.0000392*(D^2*H)^0.9930 V1 = 0.000067*D^1.7389*H^1.1305 V2 = 0.7201+0.000029*D^2*H V3 = -2.9782+0.1507*H+0.000025*D^2*H V4= 0.000097*(D^2*H)^0.9111 V1 = 0.00022*D^1.9969*H^0.4505 V2 = 0.7376+0.0000276*D^2*H V3 = 0.3233+0.0158*H+0.0000272*D^2*H V4= 0.0000982*(D^2*H)^0.9079 V1 = 0.000096*D^1.8138*H^0.9195 V2 = 0.5033+0.000029*D^2*H V3 = -0.5779+0.0522*H+0.000027*D^2*H V4= 0.0000969*(D^2*H)^0.9095 V1 = 0.000046*D^2.0381*H^0.8582 V2 = -0.0582+0.0000339*D^2*H V3 = 0.7804-0.03657*H+0.0000358*D^2*H V4= 0.0000391*(D^2*H)^0.9861 R2 0.92 0.90 0.92 0.90 0.94 0.94 0.95 0.93 0.93 0.92 0.92 0.93 0.94 0.94 0.94 0.94 0.98 0.98 0.98 0.98 0.97 0.95 0.95 0.97 0.99 0.98 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99 0.98 0.99 0.98 0.98 0.99 0.96 0.95 0.95 0.96 R 0.96 0.95 0.96 0.95 0.97 0.97 0.97 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.97 0.97 0.97 0.97 0.99 0.99 0.99 0.99 0.98 0.98 0.98 0.98 Sig 4E-21 1E-20 4E-21 7E-21 5E-18 2E-18 2E-21 5E-13 4E-22 2E-22 4E-21 3E-23 5E-23 3E-24 8E-23 2E-24 1E-32 2E-34 9E-33 4E-34 1E-23 2E-22 5E-21 5E-25 Ntt 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 34 34 34 34 0.99 5E-19 31 0.99 5E-20 31 0.99 4E-19 31 0.99 2E-20 31 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.98 0.97 0.98 0.98 2E-30 5E-33 3E-31 4E-31 6E-30 9E-29 1E-27 9E-32 5E-21 5E-21 9E-20 2E-22 35 35 35 35 35 35 35 35 32 32 32 32 53 Kt qu nghiờn cu cho thy: - Gia th tớch g thõn cõy vi ng kớnh D1.3 v Hvn ca cỏc loi luụn tn ti mi quan h vi h s xỏc nh dao ng t mc cht n rt cht (0.83 ữ 0.99) - Xỏc sut kim tra s tn ti ca h s R2 u nh hn 0.05, chng t thc s tn ti h s R2 tng th (R2 > 0) Qua phõn tớch tng quan gia V vi D1.3 v Hvn trờn cho thy c dng phng trỡnh u cú th ỏp dng thc t xỏc nh th tớch g thõn cõy cho cỏc loi Tuy nhiờn, cú c s la chn phng trỡnh phự hp nht, ti tin hnh tớnh sai s xỏc nh th tớch theo dng phng trỡnh trờn cho tng loi t nhng cõy kim tra Kt qu tớnh sai s ca cỏc dng phng trỡnh c tng hp ph biu 10 Qua ph biu 10 cho thy cỏc phng trỡnh u cú s ln mc sai s (-) v (+) cõn bng nhau, t l ny l 666/690, chng t cỏc phng trỡnh khụng mc sai s h thng S ln sai s > 20% ch chim 6% tng s ln kim tra tớnh chung cho cỏc loi, õy l sai s cú th chp nhn c iu tra th tớch cõy riờng l Sai s th tớch trung bỡnh l 8.6% v sai s tng th tớch kim tra chung cho c dng phng trỡnh l 3.5%, vi sai s ny cú th ỏp ng c chớnh xỏc cụng tỏc iu tra rng hin thun tin cho cụng tỏc iu tra v tớnh toỏn, mi loi cn chn mt dng phng trỡnh tt nht, m bo tin cy Cn c vo mc phc ca phng trỡnh, sai s th tớch trung bỡnh v % , sai s tng th tớch %V, h s xỏc nh R2 v s chờnh lch gia sai s õm, dng ca cỏc phng trỡnh tng loi, ti ó chn phng trỡnh biu th tt nht mi quan h gia th tớch V vi D1.3 v Hvn Kt qu c th nh sau: 54 Bng 3.13: Phng trỡnh tng quan gia V vi D1.3 v Hvn c chn TT Loi cõy 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Bp Cho D D Trng Nang Tỏu Mui Vng Trng Ngỏt D Bp D Cau Gi T Vng Tõm Bi Li Bp Vng Cõy Cha Cõy Trớn Gi Np Lim Xanh Rng Rng Re ỏ Tỏu Nc Trõm Múc Trỏm Trng Trng Sõng Trng Vi Kin Kin Chũ nõu Du rỏi Trỏm Cha Cõy i Phng trỡnh V2 = -0.1691+0.00003614*D^2*H V2 = 0.3006+0.00002452*D^2*H V2 = 0.0627+0.00002821*D^2*H V2=-0.0747+0.00003081*D^2*H V2 = 0.0532+0.00003390*D^2*H V2 = -0.3036+0.00004027*D^2*H V2=-0.0226+0.00002812*D^2*H V2 = 0.0827+0.00002543*D^2*H V2 = 0.1146+0.0000314*D^2*H V2 = 0.0471+0.00002648*D^2*H V2 = -0.1206+0.00003213*D^2*H V2 = -0.0962+0.0000343*D^2*H V2 = 0.0365+0.00003672*D^2*H V2=0.0335+0.00003989*D^2*H V2 = 0.3857+0.00002999*D^2*H V2 = 1.2261+0.00002322*D^2*H V2 = 0.1745+0.00003461*D^2*H V2 = 0.2119+0.00004132*D^2*H V2 = 0.1700+0.00003794*D^2*H V2 = -0.02064+0.00004321*D^2*H V2 = 0.1392+0.00003596*D^2*H V2 = -0.0627+0.00004085*D^2*H V2=0.2075+0.0000297*D^2*H V2 = -0.1260 + 0.00004178*D^2*H V2 = 0.0952+0.00003715*D^2*H V2 = 0.0077+0.0000362*D^2*H V2 = 0.7201+0.000029*D^2*H V2 = 0.7376+0.0000276*D^2*H V2 = 0.5033+0.000029*D^2*H V2 = -0.0582+0.0000339*D^2*H R2 Nkt % S ln sai s % % max + V v