(Luận văn thạc sĩ) lựa chọn mô hình toán học thích hợp mô tả phân bố số cây theo đường kính và quan hệ giữa chiều cao với đường kính rừng tự nhiên ở các tỉnh phía bắc​

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng nói chung rừng tự nhiên nói riêng giữ vai trị quan trọng khơng thay nhiều lĩnh vực Rừng bảo vệ mơi trường, trì cân sinh thái, bảo tồn nguồn gen, bảo vệ đa dạng sinh học, cung cấp nhiều loại lâm đặc sản thiết yếu… đáp ứng nhu cầu người Theo số liệu thống kê Cục Lâm nghiệp tổng cục thống kê, tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2008 diện tích rừng tự nhiên nước ta 13,12ha (Ban hành kèm theo Quyết định số 1267/QĐ-BNN-KL ngày 05/5/2009), độ che phủ đạt 38,7% Mặc dù rừng nước ta có tăng lên số lượng song chất lượng cịn q thấp, tăng trưởng rừng có tính chất bền vững, sức ép người nhu cầu gỗ tự nhiên không ngừng tăng lên Đứng trước thực trạng đó, địi hỏi phải có chiến lược thỏa mãn bốn mặt sau: Quản lý – Bảo vệ - Phát triển sử dụng rừng lâu bền Muốn Quản lý – Bảo vệ - Phát triển sử dụng rừng lâu bền, bên cạnh giải pháp kinh tế xã hội hệ thống biện pháp kỹ thuật lâm sinh coi then chốt để dẫn dắt rừng theo mục đích kinh doanh người sản xuất Hệ thống biện pháp kỹ thuật biện pháp quản lý bảo vệ, khoanh nuôi xúc tiến tái sinh, Thực tiễn chứng minh rằng, giải kỹ thuật lâm sinh tác động vào rừng muốn đem lại hiệu phải có hiểu biết đầy đủ sâu sắc chất quy luật sống hệ sinh thái rừng, đặc biệt quy luật cấu trúc rừng Việc định lượng quy luật cấu trúc rừng hàm tốn học cụ thể nội dung khơng thể thiếu nghiên cứu cấu trúc rừng, sở để từ xây dựng cấu trúc rừng ổn định, tận dụng tối đa không gian dinh dưỡng điều kiện lập địa, sở khoa học việc đề biện pháp tác động thích hợp trạng thái, kiểu rừng Ngoài ra, nghiên cứu cấu trúc rừng làm sở cho việc thiết lập phương pháp điều tra rừng Đã có nhiều cơng trình đề tài thực việc nghiên cứu định lượng quy luật phân bố số theo đường kính tương quan chiều cao với đường kính cho đối tượng rừng tự nhiên.Tuy nhiên, cơng trình dừng phạm vi địa phương, cấp tỉnh, cấp xã khu bảo tồn với dung lượng mẫu chưa đủ đại diện, chí diện tích tiêu chuẩn chưa đủ lớn Vì thế, kết nghiên cứu chưa có tính đại diện cao cho cấu trúc rừng tự nhiên vốn đa dạng, phức tạp rộng lớn Xuất phát từ thực tế đó, đề tài “Lựa chọn mơ hình tốn học thích hợp mơ tả phân bố số theo đường kính quan hệ chiều cao với đường kính rừng tự nhiên tỉnh phía Bắc Việt Nam” thực nhằm góp phần giải tồn nêu Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Quan điểm cấu trúc quần xã thực vật rừng Theo quan điểm nhà lâm sinh, cấu trúc rừng (Forest Structure) xếp tổ chức nội thành phần hệ sinh thái rừng mà qua lồi có đặc tính sinh thái khác chung sống hài hoà đạt tới ổn định tương đối giai đoạn phát triển định tự nhiên [26] Cũng theo quan điểm này, Phùng Ngọc Lan (1986) [22] cho rằng: “Cấu trúc rừng khái niệm dùng để quy luật xếp tổ hợp thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo khơng gian thời gian” Cịn quan điểm sản lượng, Husch, B (1982) [12], cho cấu trúc phân bố kích thước lồi cá thể diện tích rừng Như vậy, cấu trúc lớp thảm thực vật kết trình chọn lọc tự nhiên, sản phẩm trình đấu tranh sinh tồn thực vật với thực vật thực vật với hồn cảnh sống Do đó, cấu trúc phản ánh mối quan hệ sinh vật với sinh vật với môi trường sống Trên quan điểm sinh thái cấu trúc hình thức bên ngồi phản ánh nội dung bên hệ sinh thái Trên quan điểm sản lượng cấu trúc rừng phản ánh sức sản xuất rừng theo điều kiện lập địa Cấu trúc quần xã thực vật rừng bao gồm cấu trúc tổ thành, cấu trúc tầng thứ, cấu trúc tuổi, cấu trúc mật độ, cấu trúc theo mặt phẳng nằm ngang (mạng hình phân bố)… Việc nghiên cứu cấu trúc rừng giới Việt Nam tiến hành từ năm đầu kỷ XX, nhà khoa học nghiên cứu quy luật cấu trúc làm sở đề xuất biện pháp tác động nhằm nâng cao chức rừng Những nghiên cứu định tính dần chuyển sang định lượng với trợ giúp máy tính ứng dụng toán học thống kê mở hướng phát triển nghiên cứu lâm sinh học đại Tuy nhiên, hệ sinh thái rừng mưa đối tượng đa dạng, phong phú phức tạp, rừng tự nhiên Việt Nam không nằm ngồi đối tượng 1.2 Nghiên cứu cấu trúc rừng 1.2.1 Trên giới 1.2.1.1 Phân loại rừng phục vụ kinh doanh Các nhà thực vật học chứng minh điều kiện địa lý khác có ảnh hưởng sâu sắc đến phân bố kiểu rừng, dẫn đến đặc trưng cấu trúc, sinh trưởng, tổ thành,… rừng khác hình thành nên quần xã thực vật khác Mỗi quần xã thực vật đại diện tiêu biểu phản ánh khách quan điều kiện địa lý Phân loại rừng theo điều kiện tự nhiên nhằm xác định đơn vị kinh doanh rừng, tạo điều kiện hoạt động kinh doanh lợi dụng rừng đạt mục đích hiệu cao Trên giới có nhiều trường phái phân loại rừng khác như: Trường phái nước thuộc Liên Xô cũ số nước Đông Âu [50], trường phái Bắc Âu, trường phái Mỹ Canada Mỗi trường phái tuỳ thuộc vào kiểu rừng mục đích kinh doanh mà lựa chọn nhân tố chủ đạo để phân loại rừng khác nhau, Phùng Ngọc Lan (1986) [22] 1.2.1.2 Quy luật phân bố số theo cỡ kính Quy luật phân bố số theo cỡ đường kính quy luật xắp xếp tổ hợp thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian thời gian Đây quy luật kết cấu lâm phần Hầu hết tác giả sử dụng hàm tốn học để mơ cho quy luật phân bố Có thể điểm qua số cơng trình tiêu biểu sau: Meyer (1934), sử dụng phương trình tốn học có dạng đường cong giảm liên tục để mô tả phân bố số theo cỡ đường kính, sau gọi phương trình Meyer hàm Meyer Naslund (1936 – 1937) xác lập luật phân bố Charlier kiểu A để nắn phân bố số theo cỡ đường kính lâm phần loài tuổi (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]) Balley (1973) sử dụng hàm Weibull để mơ hình hố cấu trúc đường kính lồi Thơng theo mơ hình Schumacher Coile (dẫn theo Bùi Văn Chúc, 1995 [5]) Loeschau (1973) dùng hàm Beta để nắn phân bố thực nghiệm (dẫn theo Trần Cẩm Tú, 1999 [41]) Diatcheko, Z.N sử dụng phân bố Gamma để biểu thị phân bố số theo cỡ đường kính lâm phần Thơng ơn đới J.L.F Batista H.T.Z Docouto (1992) dùng hàm Weibull để mô phân bố N/D nghiên cứu rừng nhiệt đới Marsanhoo – Brazin (Theo Phạm Ngọc Giao, (1995) [9]) Ngoài ra, số tác giả sử dụng hàm Hyperbol, họ đường cong Poisson, phân bố Poisson, hàm Charlier A, Charlier B,… để mô quy luật phân bố số theo cỡ đường kính 1.2.1.3 Quy luật phân bố số theo chiều cao Phân bố số theo chiều cao nhân tố cấu trúc thể xếp rừng lâm phần theo chiều thẳng đứng Nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên theo chiều thẳng đứng việc vẽ phẫu diện đồ đứng với tỷ lệ, kích thước khác tuỳ vào mục đích Đây phương pháp kinh điển trước thường áp dụng Các phẫu đồ cho hình ảnh trực quan, khái quát cấu trúc tầng tán, phân bố số theo chiều thẳng đứng Từ rút nhận xét đề xuất ứng dụng thực tế, phương pháp nhiều nhà nghiên cứu rừng nhiệt đới áp dụng mà điển hình cơng trình tác giả P.W.Richards (1952) [28], Rollet (1979) [51] 1.2.1.4 Quy luật tương quan chiều cao vút với đường kính thân Giữa chiều cao vút đường kính ngang ngực lâm phần tồn mối quan hệ chặt chẽ tuân theo quy luật chung là, tuổi tăng lên đường kính chiều cao tăng theo Giữa chúng tồn mối liên hệ theo dạng đường cong Cùng với tuổi tăng lên đường cong có xu hướng dịch chuyển lên (Tiurin D.V, 1927) Ngoài độ dốc đường cong chiều cao giảm theo dần theo tuổi (Prodan, 1965) [2] Một số tác giả sử dụng hàm toán học khác để biểu thị mối quan hệ Có thể điểm qua vài cơng trình nghiên cứu điển hình sau đây: Tovstolesse, DI (1930) lấy cấp đất làm sở để nghiên cứu quan hệ H/D Mỗi cấp đất tác giả lập đường cong chiều cao bình quân ứng với cỡ đường kính để có dãy tương quan cho lồi cấp chiều cao Sau dùng phương pháp biểu đồ để nắn dãy tương quan theo dạng đường thẳng Gehrhardt Kopetxki (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]) Các tác giả Naslund, M (1992), Assmanm, E (1936), Hohenadl.W (1936), Prodan, M (1944), Meyer, H.A (1952) nghiên cứu quan hệ H/D đề nghị dạng phương trình: Michailov, Holler woger.F (1934,1954) (1.1) (1.2) (1.3) (1.4) Krauter.G (1958) Tiurin A.V (1931) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [9], nghiên cứu tương quan H/D dựa sở cấp đất cấp tuổi Kết cho thấy: Khi dãy phân hố hình thành cấp chiều cao mối quan hệ khơng cần xét đến cấp đất cấp tuổi, không cần xét đến tác động hoàn cảnh tuổi đến sinh trưởng rừng lâm phần, nhân tố phản ánh kích thước cây, nghĩa đường kính chiều cao mối quan hệ bao hàm tác động hoàn cảnh tuổi Petterson, H (1955) (dẫn theo Nguyễn Trọng Bình, 1996 [15]) đề xuất sử dụng phương trình: (1.5) Kennel, R (1971) (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]), ứng dụng quan hệ để lập biểu cấp chiều cao cho lâm phần khuyến nghị: Để mô biến đổi quan hệ H/D theo tuổi trước hết tìm phương trình thích hợp cho lâm phần, sau xác lập mối quan hệ tham số theo tuổi Curtis, R.O (1967) (dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [7] mô quan hệ chiều cao đường kính tuổi theo dạng phương trình: (1.6) Như vậy, để biểu thị mối quan hệ đường kính chiều cao sử dụng nhiều dạng phương trình Nhìn chung, để biểu thị đường cong chiều cao phương trình Paraboll phương trình Logarit dùng nhiều 1.2.2 Ở Việt Nam 1.2.2.1 Phân loại rừng Năm 1960, Loeschau đưa hệ thống phân loại rừng theo trạng thái để đáp ứng khâu điều tra gỗ nhỏ Quảng Ninh Năm 1966 cơng trình tác giả bổ sung với tên gọi: Phân chia kiểu trạng thái phương hướng kinh doanh rừng hỗn giao thường xanh rộng nhiệt đới Sau sử dụng phổ biến, Viện Điều Tra Quy Hoạch rừng có cải tiến hệ thống phân loại cho phù hợp với đặc điểm rừng nước ta Thái Văn Trừng (1978) [38] đưa hệ thống phân loại sinh thái phát sinh, tác giả chia rừng Việt Nam thành 14 kiểu thảm thực vật, đơn vị cấp thấp phục vụ cho kinh doanh lợi dụng rừng chưa nghiên cứu đầy đủ H.Thomaius (1978) vào số khô hạn M.I Buduko (1956) để xếp rừng Việt Nam thành 16 dạng thực bì, có 12 dạng thực bì khí hậu, dạng thực bì thổ nhưỡng Nguyễn Hồng Quân, Trương Hồ Tố, Hồ Viết Sắc (1981) [49] dựa vào tiêu chính: Trạng thái tại, mức độ bị tác động, cấp sản xuất lâm phần tiêu phụ khả tái sinh tự nhiên, tình trạng đất đai (độ dốc độ dày tầng đất) tiến hành phân loại rừng Khộp nhằm phục vụ cho cơng tác điều chế rừng Khộp Vũ Đình Huề (1984) [15] đề nghị lấy kiểu rừng làm đơn vị phân loại tiêu phụ khả tái sinh tự nhiên, tình hình đất đai, sở hai tiêu trạng thái rừng loại hình quần xã thực vật Vũ Biệt Linh (1984) [48] bàn vấn đề phân chia rừng theo hệ thống phân loại kinh doanh xác định cho cần phân chia rừng đất rừng theo mục đích, nội dung, phương thức, biện pháp kinh doanh, tạo điều kiện kinh doanh có hiệu Vũ Đình Phương (1985 – 1988) [30] dựa vào nhân tố nhóm sinh thái tự nhiên, giai đoạn phát triển sinh thái rừng, khả tái sinh đường tái sinh tự nhiên, đặc điểm địa hình, thổ nhưỡng để phân chia rừng thành lô rừng khác phục vụ thiết thực cho công tác điều chế rừng khu rừng Tây Nguyên Quảng Ninh, hiệu cường độ kinh doanh cao Bảo Huy (1993) [17] xác định trạng thái rừng lâm phần rừng Bằng Lăng Tây Nguyên theo hệ thống phân loại Loestschau, tác giả xác định loại hình xã hợp thực vật với ưu hợp khác thông qua trị số IV% Như vậy, có nhiều tác giả ngồi nước cho việc phân chia loại hình rừng tự nhiên nước ta cần thiết nghiên cứu sản xuất, đặc biệt bảo tồn đa dạng sinh học Nhưng tuỳ mục tiêu đề mà xây dựng phương pháp khác nhằm mục đích làm rõ thêm đặc điểm đối tượng nghiên cứu Cấu trúc thảm thực vật rừng đặt móng cho việc phân chia rừng tự nhiên nước ta cách tổng quát Phương pháp phân chia loại hình rừng Loetschau đơn giản, dễ sử dụng khơng địi hỏi người thực phải có trình độ cao, hữu hiệu thống kê tài nguyên rừng lại không 10 định hướng cho biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động vào đối tượng Phương pháp Vũ Đình Phương tỷ mỉ cho ta thông số thực trạng rừng không góc độ trữ lượng người quản lý dễ phác hoạ biện pháp quản lý lâm sinh tác động vào rừng Phương pháp tỏ hữu hiệu nơi có trình độ kinh doanh cao tương đối ổn định 1.2.2.2 Quy luật phân bố số theo cỡ kính Trong năm gần đây, việc nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên nước ta nhiều tác giả quan tâm, sở cho quản lý rừng đề xuất biện pháp lâm sinh hợp lý, điểm qua cơng trình nghiên cứu sau: Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] dùng hàm Meyer họ đường cong Poisson để nắn phân bố thực nghiệm số theo đường kính làm sở cho việc lập biểu thể tích độ thon đứng rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam Nguyễn Hải Tuất (1975, 1982, 1990) [42] [43], [44] sử dụng hàm phân bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh vận dụng trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể Nguyễn Văn Trương (1983) [39] thử nghiệm dùng hàm mũ, Logarit phân bố Poison để biểu thị cấu trúc số theo cấp kính rừng tự nhiên hỗn loài, kết cho thấy có riêng phân bố Poisson khơng đem lại hiệu cao Bảo Huy (1988, 1993) [16] thử nghiệm dạng phân bố lý thuyết Poisson, Khoảng cách, Hình học, Meyer, vàWeibull để mô cấu trúc rừng Bằng lăng Tây Nguyên 60 Ở trạng thái này, tất 15 trường hợp, phương trình (3.3) có hệ số xác đinh (R2) cao phương sai nhỏ Từ kết luận với trạng thái rừng IIIA3 dùng dạng phương trình H = ao + a1.D + a2.LogD mô quan hệ H/D phù hợp 3.3.2.6 Trạng thái IIIB Bảng 3.18 Kết tính hệ số xác định (R2) phương sai (S2) theo dạng phương trình cho trạng thái rừng IIIB R2 ƠĐĐ (3.1) (3.2) (3.3) (3.4) Dạng Pt có R2 Max S2 (3.1) (3.2) (3.3) (3.4) Dạng Pt có S2 Min 0,535 0,568 0,578 0,568 11,416 10,491 10,242 10,491 0,870 0,902 0,908 0,902 5,335 2,808 2,638 2,808 3 0,731 0,775 0,775 0,775 5,013 4,489 4,489 4,489 0,649 0,684 0,709 0,684 6,607 7,459 6,869 7,459 0,620 0,680 0,693 0,680 6,119 6,362 6,095 6,362 0,659 0,485 0,510 0,485 13,019 13,569 12,921 13,569 0,606 0,652 0,658 0,652 6,387 6,334 0,574 0,633 0,633 0,633 11,550 11,109 11,083 11,109 0,595 0,692 0,694 0,692 6,773 6,608 10 0,545 0,585 0,586 0,585 26,586 24,563 24,535 24,563 11 0,664 0,727 0,745 0,727 4,019 3,304 3,094 3,304 12 0,641 0,705 0,752 0,705 4,445 3,304 2,786 3,304 13 0,939 0,976 0,976 0,976 0,911 0,356 0,355 0,356 14 0,660 0,714 0,730 0,714 4,389 3,598 3,390 3,598 15 0,664 0,738 0,756 0,738 3,167 2,664 2,484 2,664 16 0,583 0,665 0,732 0,665 5,419 3,920 3,129 3,920 17 0,663 0,231 0,240 0,231 78,237 74,745 73,936 74,745 18 0,769 0,805 0,805 0,805 8,206 6,334 6,608 6,294 6,218 6,568 6,292 6,294 61 Ở trạng thái IIIB, 18 trường hợp phương trình (3.3) có hệ số xác định R2 cao phương sai nhỏ Từ ta kết luận: Với trạng thái rừng IIIB dùng dạng phương trình H = ao + a1.D + a2.LogD để mơ quan hệ H/D phù hợp 3.3.2.7 Trạng thái IV Bảng 3.19 Kết tính hệ số xác định (R2) phương sai (S2) theo dạng phương trình cho trạng thái rừng IV Dạng R2 Dạng S2 Pt có ƠĐĐ (3.1) (3.2) (3.3) (3.4) R2 Pt có (3.1) (3.2) (3.3) (3.4) Max S2 Min 0,826 0,874 0,916 0,874 8,173 3,777 2,507 3,777 0,782 0,811 0,812 0,811 7,655 6,211 6,181 6,211 3 0,871 0,898 0,898 0,898 4,264 3,173 3,172 3,173 0,806 0,827 0,831 0,827 4,136 3,841 3,746 3,841 0,841 0,875 0,877 0,875 4,255 3,376 3,346 3,376 0,824 0,874 0,874 0,874 4,721 3,455 3,454 3,455 0,895 0,924 0,925 0,924 3,918 2,257 2,224 2,257 0,848 0,897 0,913 0,897 3,634 2,014 1,704 2,014 0,715 0,609 0,615 0,609 13,559 11,534 11,351 11,534 10 0,838 0,880 0,886 0,880 3,700 2,388 2,264 2,388 11 0,821 0,853 0,857 0,853 5,281 3,722 3,613 3,722 12 0,819 0,838 0,843 0,838 5,858 4,203 4,082 4,203 13 0,850 0,891 0,891 0,891 3,753 2,811 2,811 2,811 62 14 0,841 0,440 0,442 0,440 38,915 37,176 37,042 37,176 15 0,518 0,613 0,620 0,613 21,287 21,057 20,696 21,057 16 0,590 0,712 0,747 0,712 12,344 13,896 12,189 13,896 17 0,585 0,720 0,727 0,720 16,235 16,009 15,655 16,009 18 0,674 0,688 0,695 0,688 10,473 10,623 10,388 10,623 19 0,653 0,681 0,702 0,681 8,373 6,652 6,218 6,652 20 0,600 0,624 0,632 0,624 8,197 8,356 8,179 8,356 21 0,762 0,790 0,790 0,790 8,854 7,739 7,737 7,739 22 0,814 0,826 0,829 0,826 6,106 5,714 5,609 5,714 23 0,726 0,741 0,741 0,741 8,759 7,857 7,850 7,857 24 0,778 0,804 0,805 0,804 7,069 6,201 6,188 6,201 Ở trạng thái IV có 23/24 trường hợp phương trình (3.3) có hệ số xác định lớn phương sai nhỏ chiếm 95,83% Từ cho thấy, với trạng thái rừng IV dùng dạng phương trình H = ao + a1.D + a2.LogD để mô quan hệ H/D phù hợp Kết mô tả quan hệ H/D số dạng phương trình cho trạng thái rừng tổng hợp bảng 3.20 63 Bảng 3.20 Bảng tổng hợp kết tính hệ số xác định (R2) phương sai (S2) theo dạng phương trình cho trạng thái rừng Trạng thái ƠĐĐ Dạng Pt có R2 Max (3.1) (3.2) (3.3) Dạng Pt có S2 Min (3.4) (3.1) (3.2) (3.3) IIA 17 16 IIB 10 IIIA1 IIIA2 17 IIIA3 15 15 15 IIIB 18 18 18 IV 24 22 24 Tổng 98 93 (3.4) 96 Căn vào giá trị phương sai giá trị H thực H lý thuyết (S2), kết hợp với hệ số xác định lớn biểu thị mối quan hệ chiều cao đường kính theo dạng phương trình chặt Trong tổng số 98 điều tra nhận thấy: - Phương trình H = ao + a1.D + a2.LogD (3.3) có 93/98 trường hợp hệ số xác định lớn chiếm 94,90% - Phương trình LogH = a + b.LogD (3.1) có 5/98 trường hợp hệ số xác định lớn chiếm 5,10% Về phương sai - Phương trình H = ao + a1.D + a2.LogD (3.3) có 96/98 trường hợp có phương sai nhỏ chiếm 97,96% - Phương trình LogH = a + b.LogD (3.1) có 2/98 trường hợp có phương sai nhỏ chiếm 2,04% Từ kết nhận thấy: Phương trình H = ao + a1.D + a2.LogD mơ tả quan hệ H/D tốt cho tất trạng thái rừng tự nhiên 64 Chương KẾT LUẬN TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Từ kết nghiên cứu cấu trúc N/D quan hệ chiều cao đường kính rừng tự nhiên đề tài rút số kết luận sau: 4.1.1 Cấu trúc rừng * Về phân loại trạng thái rừng Đối tượng rừng tự nhiên khu vực nghiên cứu phân thành trạng thái rừng IIA, IIB, IIIA1, IIIA2, IIIA3, IIIB, IV, có kèm theo tiêu mơ tả định tính định lượng cụ thể trạng * Phân bố thực nghiệm số theo đường kính Phân bố thực nghiệm N/D trạng thái có khác tổng số 98 tiêu chuẩn, phân bố có dạng khác chiếm 40,82%, phân bố có dạng giảm liên tục chiếm 29,59%; phân bố có dạng hình chữ J chiếm 25,59%; có 4,08% trường hợp phân bố có dạng đối xứng Đường cong phân bố N/D tất trạng thái lệch trái (Sk > 0) Các trạng thái có đường cong phân bố N/D thực nghiệm bẹt so với phân bố chuẩn (Ex < 0): Trạng thái IIA có 2/15 trường hợp, trạng thái IIIA1 6/6 trường hợp, trạng thái IIIA2 có 1/7 trường hợp, trạng thái IIIA3 có 1/14 trường hợp, trạng thái IIIB có 2/16 trường hợp Trạng thái IIB trạng thái loại IV đường cong phân bố nhọn so với phân bố chuẩn (Ex > 0) * Kết nắn phân bố số theo đường kính - Với trạng thái IIA, IIB, IIIA1, IIIA2, IIIA3, IIIB dùng hàm phân bố khoảng cách để mô phân bố số theo đường kính tốt 65 - Với trạng thái IV dùng hàm phân bốWeibull để mô quy luật phân bố N/D tốt 4.1.2 Nghiên cứu quan hệ chiều cao đường kính * Kết nghiên cứu số đặc trưng phân bố số theo chiều cao Chiều cao rừng tăng dần theo trạng thái biến động khoảng từ 6,2 đến 25,4m Hệ số biến động chiều cao tăng dần từ trạng thái IIA, IIB… IV biến động khoảng từ 14,5 đến 86,8% Có 10/98 trường hợp đường cong phân bố N/H lệch phải chiếm 1,02%, 88/98 trường hợp đường cong phân bố lệch trái chiếm 89,8% Có 57/98 trường hợp đường cong phân bố bẹt so với phân bố chuẩn (Ex < 0) chiếm 58,16% 41/98 trường hợp đường nhọn so với phân bố chuẩn (Ex > 0) chiếm 41,84% * Mô quan hệ chiều cao đường kính Đề tài tiến hành thử nghiệm dạng phương trình cho điều tra, vào độ lệch bình phương bình quân giá trị H thực H lý thuyết cho thấy: Dạng phương trình H = ao + a1.D + a2.LogD mô quan hệ H/D tốt cho tất trạng thái khu vực nghiên cứu 4.2 Tồn - Do đối tượng nghiên cứu rừng tự nhiên rộng, nên chắn kết nghiên cứu chưa thể bao quát hết toàn đối tượng - Quy luật cấu trúc rừng tự nhiên đa dạng phong phú đề tài tập trung vào số quy luật mà chưa nghiên cứu đến quy luật khác 66 - Đề tài nghiên cứu để tìm hàm phân bố lý thuyết dạng phương trình tốt mơ cho quy luật phân bố N/D tương quan H/D mà chưa vào xây dựng phương trình cụ thể cho trạng thái 4.3 Kiến nghị Việc nghiên cứu cấu trúc rừng có ý nghĩa quan trọng công tác xây dựng quản lý bảo vệ rừng Do sở số kết bước đầu cần có nghiên cứu mở rộng nội dung nghiên cứu hạn chế đề tài để nâng cao giá trị sử dụng thực tế hoàn chỉnh cho đối tượng rừng tự nhiên Nguồn số liệu rừng tự nhiên Ô ĐVNCST, Viện Điều tra – Quy hoạch thu thập phong phú, phân bố kiểu rừng trạng thái tồn quốc Dựa vào ứng dụng để nghiên cứu nhiều lĩnh vực nhằm mục tiêu kinh doanh rừng hiệu Do vậy, đề tài có kiến nghị cần tiếp tục có nghiên cứu bổ sung quy luật cấu trúc lâm phần, mối quan hệ lồi, nhóm sinh thái… Nghiên cứu sâu để xây dựng mẫu rừng chuẩn khu vực nghiên cứu khu vực khác làm sở kinh doanh rừng tổng hợp bền vững i67 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đào tạo Cao học Lâm nghiệp khố học 2007 – 1010, đồng ý Khoa sau Đại học - Trường Đại học Lâm nghiệp thầy giáo hướng dẫn, thực nghiên cứu đề tài: “Lựa chọn mơ hình tốn học thích hợp mơ tả phân bố số theo đường kính quan hệ chiều cao với đường kính rừng tự nhiên tỉnh phía Bắc Việt Nam” Sau thời gian tiến hành, đến đề tài hoàn thành Nhân dịp cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo GS.TS Vũ Tiến Hinh tận tình bảo giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình học tập nghiên cứu q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô giáo môn Điều tra Quy hoạch rừng - Trường Đại học Lâm nghiệp bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ tơi q trình thực Do thời gian có hạn, đối tượng nghiên cứu tương đối rộng nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô giáo bạn bè đồng nghiệp để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2010 Tác giả 68 ii MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn ….……………………………………………………………… i Mục lục … ……………………………………………………………………ii Danh mục từ viết tắt …………………………………………………… v Danh mục bảng …… ………………………………………………… vi Danh mục hình …… ………………………………………………… viii ĐẶT VẤN ĐỀ Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Quan điểm cấu trúc quần xã thực vật rừng 1.2 Nghiên cứu cấu trúc rừng 1.2.1 Trên giới 1.2.1.1 Phân loại rừng phục vụ kinh doanh 1.2.1.2 Quy luật phân bố số theo cỡ kính 1.2.1.3 Quy luật phân bố số theo chiều cao 1.2.1.4 Quy luật tương quan chiều cao vút với đường kính thân 1.2.2 Ở Việt Nam 1.2.2.1 Phân loại rừng 1.2.2.2 Quy luật phân bố số theo cỡ kính 10 1.2.2.3 Quy luật phân bố số theo cỡ chiều cao 12 1.2.2.4 Quy luật tương quan chiều cao với đường kính 13 1.2 Thảo luận 15 Chương 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 17 2.1.1 Mục tiêu tổng quát 17 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 17 69 iii 2.2 Nội dung nghiên cứu 17 2.2.1 Phân loại trạng thái rừng 17 2.2.2 Nghiên cứu phân bố số theo đường kính 17 2.2.2.1 Xác định số đặc trưng phân bố số theo đường kính cho trạng thái rừng 17 2.2.2.2 Xác định phân bố thực nghiệm số theo đường kính 17 2.2.2.3 Mơ phân bố số theo đường kính phân bố lý thuyết 17 2.2.3 Nghiên cứu quan hệ chiều cao với đường kính 17 2.2.3.1 Xác định số đặc trưng chiều cao trạng thái rừng 17 2.2.3.2 Mơ tả quan hệ chiều cao với đường kính dạng phương trình khác lựa chọn phương trình thích hợp cho trạng thái rừng 18 2.3 Phương pháp nghiên cứu 18 2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 18 2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu 20 2.3.2.1 Khái quát số liệu phân loại trạng thái rừng 21 2.3.2.2 Nghiên cứu phân bố số theo đường kính 22 2.3.2.3 Nghiên cứu quan hệ chiều cao với đường kính 26 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Khái quát số liệu phân loại trạng thái rừng 27 3.2 Nghiên cứu phân bố số theo đường kính 29 3.2.1 Một số đặc trưng phân bố số theo đường kính trạng thái rừng 29 3.2.2 Phân bố thực nghiệm số theo đường kính 32 70 iv 3.2.3 Mô phân bố số theo đường kính phân bố lý thuyết 34 3.2.3.1 Trạng thái IIA 34 3.2.3.2 Trạng thái IIB 37 3.2.3.3 Trạng thái IIIA1 39 3.2.3.4 Trạng thái IIIA2 42 3.2.3.5 Trạng thái IIIA3 44 3.2.3.6 Trạng thái IIIB 48 3.2.3.7 Trạng thái IV 50 3.3 Nghiên cứu quan hệ H/D 53 3.3.1 Xác định số đặc trưng theo chiều cao 53 3.3.2 Mô tả quan hệ chiều cao với đường kính 54 3.3.2.1 Trạng thái IIA 55 3.3.2.2 Trạng thái IIB 56 3.3.2.3 Trạng thái IIIA1 57 3.3.2.4 Trạng thái IIIA2 58 4.3.2.5 Trạng thái IIIA3 59 3.3.2.6 Trạng thái IIIB 60 3.3.2.7 Trạng thái IV 61 Chương 4: KẾT LUẬN TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 64 4.1 Kết luận 64 4.1.1.Cấu trúc rừng 64 4.1.2 Nghiên cứu quan hệ chiều cao đường kính 65 4.2 Tồn 65 4.3 Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 71 v CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT a, b: α, β, λ, γ: Ln: Log: n: Pi: R2: S2: Ft, Fi: Fl: χ2 : Sk: Ex: k: m: [01]: (2.1): Hvn, H, h: D,d: DT: Hệ số hay tham số hồi quy phương trình Là tham số hàm phân bố lý thuyết Logarit tự nhiên (Logarit số e) Logarit số 10 Dung lượng mẫu Tần xuất Hệ số xác định Độ lệch bình phương bình quân (Phương sai) Phân bố thực nghiệm Phân bố lý thuyết Tiêu chuẩn bình phương Độ lệch Độ nhọn Cự ly tổ Số tổ Số hiệu tài liệu trích dẫn danh sách tài liệu tham khảo Số hiệu công thức chương Chiều cao vút Đường kính thân vị trí 1,3 m (cm) Đường kính tán (m) 72 vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Khái quát nguồn kế thừa số liệu nghiên cứu 18 2.2 Phiếu điều tra thống kê tầng gỗ 20 3.1 Kết phân loại trạng thái rừng 27 3.2 Một số đặc trưng phân bố số theo đường kính trạng thái rừng IIA 30 3.3 Tổng hợp dạng phân bố thực nghiệm trạng thái rừng 32 3.4 Kết nắn phân bố số theo đường kính N/D trạng thái IIA 34 3.5 Kết nắn phân bố số theo đường kính N/D trạng thái IIB 37 3.6 Kết nắn phân bố số theo đường kính N/D trạng thái IIIA1 40 3.7 Kết nắn phân bố số theo đường kính N/D trạng thái IIIA2 43 3.8 Kết nắn phân bố số theo đường kính trạng thái IIIA3 45 3.9 Kết nắn phân bố số theo đường kính N/D trạng thái IIIB 48 3.10 Kết nắn phân bố số theo đường kính N/D trạng thái IV 50 3.11 Bảng tổng hợp kết nắn phân bố N/D theo hàm 53 3.12 Một số đặc trưng chiều cao 54 3.13 Kết tính hệ số xác định (R2) phương sai (S2) theo dạng phương trình cho trạng thái rừng IIA 55 3.14 Kết tính hệ số xác định (R2) phương sai (S2) theo dạng phương trình cho trạng thái rừng IIB 56 3.15 Kết tính hệ số xác định (R2) phương sai (S2) theo dạng phương trình cho trạng thái rừng IIIA1 57 3.16 Kết tính hệ số xác định (R2) phương sai (S2) theo dạng phương trình cho trạng thái rừng IIIA2 58 3.17 Kết tính hệ số xác định (R2) phương sai (S2) theo dạng phương trình cho trạng thái rừng IIIA2 59 73 vii 3.18 Kết tính hệ số xác định (R2) phương sai (S2) theo dạng phương trình cho trạng thái rừng IIIB 60 3.19 Kết tính hệ số xác định (R2) phương sai (S2) theo dạng phương trình cho trạng thái rừng IV 61 3.20 Bảng tổng hợp kết tính hệ số xác định (R2) phương sai (S2) theo dạng phương trình cho trạng thái rừng 63 74 viii DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1 Sơ đồ lập Ơ ĐVNCST 19 2.3 Sơ đồ bố trí đo đếm 19 3.1 Một số phân bố N/D trạng thái IIA nắn theo phân bố khoảng cách 36 3.2 Một số phân bố N/D trạng thái IIB nắn theo phân bố khoảng cách 39 3.3 Một số phân bố N/D trạng thái IIIA1 nắn theo phân bố khoảng cách 42 3.4 Một số phân bố N/D trạng thái IIIA2 nắn theo phân bố khoảng cách 44 3.5 Một số phân bố N/D trạng thái III3A nắn theo phân bố khoảng cách 47 3.6 Một số phân bố N/D trạng thái IIIB nắn theo phân bố khoảng cách 49 3.7 Một số phân bố N/D trạng thái IV nắn theo phân bố Weibull 52 ... Lựa chọn mơ hình tốn học thích hợp để mơ tả phân bố số theo đường kính quan hệ chiều cao với đường kính nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên Việt Nam 2.1.2 Mục tiêu cụ thể - Xác định dạng phân bố. .. theo đường kính 2.2.2.1 Xác định số đặc trưng phân bố số theo đường kính cho trạng thái rừng 2.2.2.2 Xác định phân bố thực nghiệm số theo đường kính 2.2.2.3 Mơ phân bố số theo đường kính phân bố. .. quan hệ chiều cao với đường kính 2.2.3.1 Xác định số đặc trưng chiều cao trạng thái rừng 18 2.2.3.2 Mô tả quan hệ chiều cao với đường kính dạng phương trình khác lựa chọn phương trình thích hợp