TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Nghiên cứu hình dạng và đường sinh thân cây rừng là cơ sở khoa học thiết yếu cho công tác điều tra và kinh doanh rừng hiệu quả Nhiều tác giả trong và ngoài nước đã tiến hành nghiên cứu lĩnh vực này với các đối tượng và phương pháp đa dạng, nhằm phục vụ các mục đích khác nhau Do đó, trong khuôn khổ đề tài thạc sỹ, tác giả sẽ khái quát một số công trình tiêu biểu liên quan để định hướng cho việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu phù hợp.
1.1.1.1 Nghiên cứu hình dạng thân cây
Thân cây rừng có hình dạng lập thể và mặc dù nhiều cây có kích thước cơ bản giống nhau, như chiều cao và đường kính tại vị trí quy chuẩn, thể tích của chúng có thể khác biệt đáng kể Điều này cho thấy rằng trong mối liên hệ giữa chiều cao và đường kính, hình dạng đóng vai trò quan trọng quyết định thể tích của thân cây rừng.
[6] là cơ sở khoa học của Điều tra rừng
Nhiều tác giả như X.R Oxetrov, I.IA Đobrovlianxki, H.Beckman, B.Matem, H.E Wolff, và O Wiilfing đã nghiên cứu sai số tương đối trong việc tính diện tích tiết diện ngang của thân cây bằng các công thức đơn giản Họ kết luận rằng trong khoa học đo cây, tiết diện ngang có thể được coi là hình tròn, và thân cây hoặc các bộ phận của nó được xem như các thể hình học tròn xoay đầy hoặc cụt - Phạm Ngọc Giao (2004).
- Về hình dạng tiết diện dọc thân cây đƣợc nhiều tác giả quan tâm và kết quả đạt đƣợc cũng rất phong phú, đa dạng:
+ Một số tác giả nhƣ: A.Shiffel (1899-1902), W.Hohenadl (1922-
N.V Tretiakov (1952) đã tiến hành nghiên cứu hình dạng tiết diện dọc của cây thông bằng cách so sánh đường kính đo ở các vị trí khác nhau trên thân cây với đường kính chuẩn lấy từ phần gốc cây.
+ Các tác giả Mendeleev (1899), Belanovxki (1917), Wimmonauer
Nhiều nghiên cứu từ các tác giả như Miller (1960), Wanthoz (1964), Giurgiu (1963), Heijbel (1965), và Ozumi (1965) không tập trung vào việc phân tích các nguyên nhân phức tạp ảnh hưởng đến hình dạng của thân cây Thay vào đó, họ xem xét kết quả tổng hợp để xác định dạng đường sinh của thân cây.
Zakharov V K (1955, 1957, 1958, 1961, 1965) đã nghiên cứu mối liên hệ giữa các nhân tố hình dạng tương đối như hình số và hệ số thon tự nhiên với các yếu tố đường kính, chiều cao của các loài cây chính tại Belorussi và nhận thấy rằng chúng không có sự phụ thuộc vào nhau Nghiên cứu của Floreseu I (1964) và Heger L (1965) cũng đưa ra kết luận tương tự, theo Đồng Sỹ Hiền (1971) [7].
Dittmar (1958) chỉ ra rằng có những trường hợp hình số tự nhiên không phụ thuộc vào đường kính ngang ngực, nhưng cũng có trường hợp phụ thuộc, đặc biệt là ở rừng non, rừng nhiều tầng hoặc những khu vực chăm sóc kém, không đồng nhất về đường kính và chiều cao Các nghiên cứu của Altherr (1953, 1963) và Krauter G (1961) cũng xác nhận sự phụ thuộc giữa hình số tự nhiên và đường kính ngang ngực, theo Đồng Sỹ Hiền (1971) [7].
Nghiên cứu của Grochowski J (1962) cho thấy có mối liên hệ giữa hình số tự nhiên và chiều cao của cây Thông rụng lá Trong khi đó, Glazov N M (1963) lại phủ nhận quan điểm này trong nghiên cứu loài Thông rụng lá tại vùng Amour.
Zakharov V K và khẳng định rằng hệ số thon tự nhiên có phụ thuộc vào đường kính
Các tác giả đã đưa ra những kết luận trái ngược nhau về tính độc lập của hình số và hệ số thon tự nhiên, điều này khiến chúng ta phân vân Rõ ràng, không thể chấp nhận một quan điểm đơn giản mà cần phải tiến hành nghiên cứu để tìm ra các quy luật.
1.1.1.2 Nghiên cứu về đường sinh thân cây đối với loài cây gỗ
Nghiên cứu tiết diện ngang và dọc của thân cây cho thấy tiết diện ngang có thể được coi là hình tròn, với thân cây như một thể tròn xoay Đường sinh xác định mặt cắt dọc và trục xoay là trục của thân cây theo chiều cao Khi có phương trình đường sinh, việc xác định hình dạng của thân cây trở thành bài toán hình học phẳng với các phép tính đơn giản và chính xác.
Như đã biết, phương trình tổng quát đường sinh của khối hình học tròn xoay có dạng: y a = c x b (1.1)
Trong đó: - y là bán kính
- x là khoảng cách từ ngọn cây đến bán kính y
- a, b là số mũ tương ứng của y và x,
- c là hệ số của phương trình
Theo Vũ Tiến Hinh - Phạm Ngọc Giao (1997) [6] phương trình thích hợp cho thân cây gỗ là: y 2 = A.x m (1.2)
Trong đó: - y là đường kính, bán kính hoặc hệ số thon ở vị trí bất kỳ trên thân cây
- x là độ cao tương ứng của y tính từ ngọn cây
- A là hệ số của phương trình Tùy theo m = 0; 1; 2; 3 mà có phương trình đường sinh là thể viên trụ, paraboloit bậc 2, nón hay neiloid
For a long time, researchers have attempted to model the growth patterns of trees using mathematical equations Notable contributors to this field include A.G Hjer (1903), T Johnson (1911), L Tiren (1922), W Hohenadl (1924), H Ptherson (1926), C.E Behte (1927), I Heijbel (1928), and H.E Wolff along with V Wiiejing (1930, 1933), as well as V Edgren and P Nylinder.
(1918) đã định dạng phương trình đường sinh và biểu thị nó bằng phương trình toán học, xem đường kính y như là một hàm của chiều cao x:
Mendeleev D.I, Belanovxki I.G đã biểu thị hàm (1.3) dạng bậc 2 và 3 còn Wimmenauer K đề nghị biểu thị hàm (1.2) dạng bậc 4
Việc sử dụng các phương trình toán học để xác định đường kính ở các vị trí trên cao thường gặp sai số đáng kể do tính cứng nhắc của chúng Ngoài ra, quá trình tính toán cần nhiều công thức và thời gian, điều này cũng là một nhược điểm quan trọng cần lưu ý.
- Wauthoz (1961) đã xây dựng phương pháp xác định thể tích thân cây và lập biểu thể tích thân cây đƣợc tính nhƣ sau:
Trong đó: g0 là tiết diện ngang ở cổ rễ thân cây
- Heijbel I (1965), ở Thụy Điển đã sử dụng 3 phương trình kết hợp lại tiếp cận phương trình đường sinh thân cây n = i - Ktg [K( n - i)] (1.8)
Trong đó: - n là hệ số độ thon tự nhiên: n= ;
- n là chiều cao tương đối: n= ;
- K, i, i: là những hệ số cố định
Khi đó thể tích cơ bản sẽ là:
- Petrovxki V.S (1963, 1964) ở Liên Xô cũ, biểu thị quan hệ đường kính lấy ở vị trí bất kỳ với khoảng cách L từ đường kính đó đến gốc bằng phương trình Parabol sau:
Trong đó: - P là thông số tiêu đỉnh của đường sinh;
- X, y lần lƣợt là tọa độ parabol;
- H là chiều cao của thân bớt đi 1m
Từ đó thể tích thân cây đƣợc xác định theo công thức cơ bản sau:
Trong đó: M tùy thuộc vào loài cây
Các nghiên cứu về phương trình đường sinh đã đạt được những kết quả nhất định, nhưng vẫn chỉ áp dụng cho một số loài cây gỗ cụ thể và chưa có hướng đi chung cho nhiều loài cây rừng Hơn nữa, các kết quả hiện tại chỉ phù hợp với những loài cây ở châu Âu, trong khi các loài cây ở rừng nhiệt đới vẫn chưa được nghiên cứu nhiều.
Máy tính tốc độ cao đã mở ra khả năng kiểm tra phương trình đường sinh bằng các tiêu chuẩn thống kê và ứng dụng trong điều tra thực tiễn Năm 1965, J Fries và B Mate đã giới thiệu hệ phương trình đường sinh cho loài Cáng Lò, tập trung vào tạo ra đa thức bậc cao (lên đến bậc 58), trong đó biến phụ thuộc là d và biến độc lập là độ cao tương ứng với các bậc khác nhau từ ngọn cây (x = 0) đến mặt đất (x = 1).
Trị số x = 0,99 biểu thị vị trí chuẩn của mặt cắt gốc chặt Chỉ với bậc 3 là có thể thỏa mãn khi biểu diễn hình dạng của thân cây
- D Bruce, R.O Cuttis và C Van Coevering (1968) đã dùng một đa thức bậc rất cao để biểu thị đường sinh loài Thông đỏ Để biểu diễn đường sinh thân cây, họ dùng đến bậc 40 cho trị số x, với x đƣợc tính bằng: x = (1.12)
Trong đó: - H là chiều cao thân cây
Đặc điểm đối tƣợng nghiên cứu
Rừng tự nhiên của Việt Nam có nhiều loài cây, cây rừng nhiệt đới có những đặc điểm về hình dạng thân cây rất đa dạng, đã đƣợc nhiều tác giả đúc kết trong giáo trình Điều tra rừng (Anoutchin (1971), Zakharov (1967), Vũ
Tiến Hinh, Phạm Ngọc Giao (1997) Tuy nhiên đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là bộ phận thân cây rừng gồm gỗ to thân cây, gỗ dưới cành của một số loài cây rừng tự nhiên nên còn có những đặc điểm nhƣ sau:
Hình dạng thân cây và quy luật hình thành đoạn thân dưới cành hoặc đoạn gỗ to giữa các loài có thể rất khác nhau vì ngoài yếu tố loài cây, tuổi cây còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhƣ vị trí sống trong quần thụ, mật độ, độ tàn che của rừng Nhƣng hình dạng một bộ phận thân cây có thể ổn định hơn Những đặc điểm trên sẽ đƣợc cân nhắc đầy đủ khi thực hiện đề tài
Trên cơ sở đảm bảo dung lƣợng mẫu đủ lớn (mỗi đơn vị loài cây có n
≥ 30 cây), hạn chế mức tối đa việc chặt bổ xung cây mẫu và đáp ứng tính đại diện trong thực tiễn điều tra rừng, đề tài lựa chọn 15 loài để nghiên cứu Các loài cây này cần có đặc điểm sau:
- Là những loài thường gặp trong tổ thành rừng tự nhiên thuộc khu vực từ Bắc Trung Bộ trở ra
- Có mặt ở các tổ hình dạng theo phân cấp thông dụng hiện nay (Xem
Sổ Tay điều tra quy hoạch rừng (1995) tập trung vào các tổ 2, 3, 4, bao gồm đa số cây rừng tự nhiên, thuộc các loài cây gỗ từ trung bình trở lên với kích thước các cây mẫu đại diện đa dạng từ nhỏ đến lớn.
- Có mặt ở các nhóm gỗ phổ biến theo phân loại hiện nay (xem trong
- Có đặc điểm phân cành rõ rệt và hình thành trục chính của thân cây tương đối rõ rệt.
Giới hạn nghiên cứu
Lập biểu thể tích gỗ dưới cành và gỗ to thân cây 15 loài cây phổ biến trong rừng tự nhiên đã qua tác động hiện nay, trên cơ sở phương trình đường sinh cho từng tổ hình dạng do tác giả Nguyễn Ngọc Lung công bố năm 1971
Ý kiến thảo luận
Ở nước ngoài vấn đề lập biểu thể tích dưới cành hoặc gỗ to thân cây thường được giải quyết thông qua nghiên cứu qui luật của tỉ suất gỗ dưới cành hoặc gỗ to cho từng loài cây (Bertram Husch, Thomasw Beers, John A Kershaw JR (2003) [18])
Phương pháp hệ đường sinh thân cây gỗ rừng Việt Nam do GS.TSKH Đồng Sĩ Hiền xây dựng đƣợc ứng dụng vào công tác điều tra rừng rất đa dạng Vấn đề ứng dụng phương trình đường sinh để lập biểu thể tích thân cây đứng đã đƣợc giải quyết trọn vẹn về lí luận và thực tiễn nên hầu nhƣ không phải thảo luận gì thêm Việc lập mới phương trình đường sinh thân cây cũng nằm ngoài giới hạn của đề tài nên chúng tôi cũng không đề cập đến ở đây Điều quan tâm chính của đề tài là ứng dụng phương trình đường sinh thân cây đã có để lập biểu thể tích gỗ dưới cành và gỗ to thân cây ở rừng tự nhiên nên nhƣ thế nào nhằm đảm bảo yều cầu về mặt khoa học và thực tiễn Cho đến nay lĩnh vực này mới đƣợc GS.TSKH Đồng Sĩ Hiền (1970 -1974) gợi ý mang tính định hướng và GS.TSKH Nguyễn Ngọc Lung (1971) giải quyết ở mức độ thử nghiệm nên có thể nói kết quả để đề tài tham khảo còn rất hạn chế Về phương pháp lập biểu thể tích gỗ to của Nguyễn Ngọc Lung (1971) [9] tương đối đơn giản và chính xác về mặt toán học nhƣng về mặt thực tiễn sinh học của các loài cây chưa được rõ rệt Cụ thể phương pháp này phải chấp nhận giả thuyết là: Độ cao tương đối của đoạn gỗ to thân các loài cây ký hiệu ph6% trong một tổ hình dạng là thuần nhất và đại lƣợng này chỉ phụ thuộc vào d1.3 và h của thân cây Giả thuyết này chƣa đƣợc tác giả kiểm tra bằng thực nghiệm hoặc chứng minh bằng lí luận toán học đơn thuần Trường hợp p h6 % không thuần nhất rõ ràng phải chia các loài trong 1 tổ hình dạng thành một số nhóm để đảm bảo các loài trong một nhóm thuộc tổ hình dạng nào đó có ph% giống nhau như trường hợp đối với thể tích dưới cành
Cách giải quyết thể tích dưới cành của tác giả đi trước đã đề cập ở trên mặc dù phức tạp hơn thể tích gỗ to nhƣng đảm bảo tính khoa học cần thiết Tuy nhiên theo cách này sẽ thu được rất nhiều biểu thể tích dưới cành (mỗi biểu ứng với nhóm loài cây có ph% thuần nhất thuộc 1 tổ hình dạng thân cây giống nhau) Thí dụ theo tác giả dự kiến cần chia thành 4 nhóm loài cây có ph% thuần nhất, kết hợp với 5 tổ loài cây có f01 thuần nhất hiện tại đã đƣợc thừa nhận sẽ tạo ra 20 biểu thể tích dưới cành khác nhau Điều này dẫn tới việc sử dụng trong thực tiễn sẽ rất phức tạp và quan trọng hơn là không gắn được biểu thể tích dưới cành vào biểu thể tích thân cây hiện hành Vấn đề này cũng phức tạp hơn khi muốn tạo nên một biểu đồng thời cung cấp số liệu thể tích thân cây, thể tích dưới cành và thể tích gỗ to cho những cây gỗ có kích thước khác nhau như thực tiễn mong đợi Những kinh nghiệm nêu trên cần đƣợc xem xét nghiêm túc khi thực hiện đề tài này
Qua lược sử, đặc điểm đối tượng nghiên cứu và phân tích trên, đề tài nhận thấy một số vấn đề cơ bản cần lưu ý như sau:
- Với rừng tự nhiên Việt Nam, phương trình đường sinh đã được thiết lập và dùng để lập biểu thể tích cho các loài cây thuộc từng tổ hình dạng thuần nhất (5 tổ hình dạng) và chung cho mọi loài cây Việc thiết lập phương trình đòi hỏi phải có nguồn tài liệu cây ngả rất lớn và đƣợc thu thập rất công phu Vì vậy đề tài không đặt vấn đề lập phương trình đường sinh mới mà chỉ sử dụng các phương trình đã có, nếu cần thiết sẽ tiến hành kiểm tra để đánh giá tính thích ứng hoặc điều chỉnh một vài thông số của nó
Do số loài cây trong rừng tự nhiên rất đa dạng, nhưng số lượng cây của từng loài xuất hiện trong một đơn vị nghiên cứu thường rất hạn chế Vì vậy, chỉ có thể chọn một số loài cây có tần suất xuất hiện cao trong thực tiễn hiện nay làm đối tượng nghiên cứu Đề tài cũng dựa vào kết luận của các tác giả đi trước rằng hình dạng của cây phụ thuộc chủ yếu vào loài, chứ không phụ thuộc nhiều vào địa phương Do đó, đề tài đã tập hợp tài liệu từ nhiều vùng khác nhau để đảm bảo dung lượng cần thiết cho mỗi loài nghiên cứu.
- Đối với một cây rừng ngoài thân cây là đại lƣợng phổ biến nhất còn nhiều bộ phận khác nhƣ gỗ to cành cây, ngọn cây cần điều tra Trong điều kiện nghiên cứu của đề tài chỉ cho phép tìm hiểu hai bộ phận là gỗ dưới cành và gỗ to thân cây (hay bộ phận gỗ kinh tế) của thân cây
Đề tài này không tập trung vào việc lập biểu thể tích cho thân cây và gỗ lớn, cũng như gỗ dưới cành mới, mà chủ yếu hướng đến việc bổ sung hai đại lượng còn thiếu vào biểu hiện hành.
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu
Xây dựng cơ sở khoa học cho việc ứng dụng phương trình đường sinh lập biểu thể tích gỗ dưới cành và gỗ to thân cây là cần thiết đối với một số loài cây rừng tự nhiên Việc này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác trong việc xác định thể tích gỗ mà còn nâng cao hiệu quả trong quản lý và bảo tồn tài nguyên rừng.
- Về thực tiễn: Lập được biểu thể tích gỗ dưới cành và gỗ to thân cây bằng phương trình đường sinh cho đối tượng nghiên cứu.
Nội dung nghiên cứu
Nhằm đạt đƣợc mục tiêu đặt ra đề tài xác định các nội dung cần nghiên cứu nhƣ sau:
2.2.1 Nghiên cứu hình dạng thân cây và bộ phận của thân cây
2.2.1.1 Nghiên cứu qui luật hình số tự nhiên của bộ phận thân cây (f01.dc; f01.7) 2.2.1.2 Nghiên cứu qui luật tương quan hình số tự nhiên dưới cành (f01.dc) với hình số tự nhiên thân cây (f01)
2.2.1.3 Nghiên cứu qui luật tương quan hình số tự nhiên gỗ to (f 01.7 ) với hình số tự nhiên thân cây (f 01 )
2.2.2 Nghiên cứu qui luật độ cao tương đối gỗ to thân cây (h 7 %)
2.2.2.1 Qui luật phân bố số cây theo độ cao tương đối gỗ to thân cây
2.2.2.2 Nghiên cứu sự phụ thuộc độ cao tương đối gỗ to thân cây vào loài 2.2.2.3 Nghiên cứu qui luật tương quan giữa độ cao tương đối to thân cây vào đường kính ngang ngực và chiều cao men thân (h 7 % - d1.3); (h7% - h)
2.2.3 Nghiên cứu qui luật độ cao tương đối gỗ dưới cành (h dc %)
2.2.3.1 Qui luật phân bố số cây theo độ cao tương đối gỗ dưới cành
2.2.3.2 Nghiên cứu sự phụ thuộc độ cao tương đối gỗ dưới cành vào loài 2.2.3.3 Nghiên cứu qui luật tương quan giữa độ cao tương đối gỗ dưới cành vào đường kính ngang ngực và chiều cao men thân (h 7 % - d1.3); (h7% - h)
2.2.4 Lựa chọn phương pháp lập biểu v 7 và v dc từ phương trình đường sinh thân cây
2.2.5 Lập biểu thể tích gỗ dưới cành và gỗ to thân cây
Phương pháp nghiên cứu
Các nội dung nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp khoa học chủ yếu nhƣ sau:
2.3.1 Quan điểm phương pháp luận Đề tài được thực hiện trên cơ sở quan điểm và phương pháp luận như sau:
Thân cây gỗ và các bộ phận của nó được coi là những khối hình học tròn xoay, đồng thời là một cơ thể sinh vật học hoàn chỉnh Trong quá trình sinh trưởng, thân cây tuân theo những quy luật toán học cụ thể, nhưng cũng chịu ảnh hưởng bởi các quy luật sinh học đa dạng và phong phú.
Để xác lập các qui luật mang tính toán học chính xác và phản ánh đặc điểm sinh học phong phú của cây gỗ, cần thực hiện các thí nghiệm trên mẫu nghiên cứu đủ lớn Đây là cơ sở khoa học quan trọng nhằm giải quyết vấn đề của đề tài.
Thân cây bao gồm ba bộ phận chính: thân dưới cành, thân trong tán và ngọn cây Thân dưới cành kéo dài từ mặt đất đến vị trí cành sống thấp nhất, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành tán chính của cây Thân cây trong tán được xác định từ vị trí dưới cành cho đến độ cao mà đường kính đạt 7cm, bao gồm cả lớp vỏ, theo quy định trong "Sổ tay điều tra qui hoạch rừng" của Viện điều tra.
Theo QHR (1995), sản phẩm gỗ tròn nhỏ nhất, được gọi là gỗ trụ mỏ ngắn, có đường kính không vỏ đầu nhỏ nhất là 6cm Ngọn cây, nếu có chiều dài ≤ 3m, được coi như một thể hình nón Phần thân cây dưới cành và trong tán tạo nên bộ phận gỗ to, hay còn gọi là gỗ kinh tế thân cây, là phần gỗ có giá trị sử dụng quan trọng nhất trong chế biến lâm sản, thu hút sự quan tâm của các nhà kinh doanh.
Biểu thể tích thân cây và các bộ phận của nó là một công cụ quan trọng để ghi nhận thể tích thân cây, thể tích dưới cành và thể tích gỗ to, dựa trên các tổ hợp kích thước đường kính và chiều cao Việc xây dựng hoàn chỉnh biểu thể tích này là một nhiệm vụ phức tạp, đòi hỏi nhiều công sức và thời gian, vượt quá khả năng của một học viên cao học Do đó, trong quá trình thực hiện đề tài, cần áp dụng các kết quả đã được công nhận và khai thác tài liệu gốc từ các tác giả đi trước Mục tiêu là xây dựng biểu thể tích theo hướng bổ sung và hoàn chỉnh, nhằm tạo thuận lợi cho người sử dụng và đảm bảo tính nhất quán trong các kết quả điều tra trữ lượng thực tế sau này.
Trong bối cảnh nguồn tài liệu thực nghiệm hạn chế, việc ứng dụng phương pháp toán học thống kê và sử dụng các chương trình tính toán tự động là cần thiết để xử lý số liệu và đưa ra kết luận khách quan, đảm bảo độ tin cậy Dự kiến, mức độ sai số khi xác định thể tích bộ phận thân cây riêng lẻ không vượt quá 15%, trong khi xác định tổng thể tích bộ phận cho một tập hợp cây riêng lẻ (trữ lượng bộ phận thân cây) không vượt quá ± 10% Đồng thời, biểu xác định không được mắc sai số hệ thống.
Những vấn đề nêu trên được dùng làm định hướng khoa học khi lựa chọn phương pháp và nội dung nghiên cứu của đề tài
2.3.2 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu
2.3.2.1 Phương pháp thu thập Để đảm bảo dung lƣợng nghiên cứu đề tài chủ yếu kế thừa tài liệu của Viện điều tra quy hoạch, Viện khoa học lâm nghiệp và Trường Đại học lâm nghiệp làm số liệu nghiên cứu, phương pháp thu thập số liệu như sau: a Thu thập số liệu ngoài thực địa:
Mỗi loài cây được chọn ít nhất 30 mẫu, đảm bảo rằng chúng sinh trưởng và phát triển bình thường Các cây mẫu này không bị cong queo, sâu bệnh hay cụt ngọn, đồng thời thể hiện rõ trục chính của thân cây.
- Thu thập số liệu điều tra cây ngả của các loài nghiên cứu
Phương pháp đo các chỉ tiêu của cây ngả bao gồm việc chặt cây mẫu và chia thành các đoạn có độ dài đều 2m, như minh họa trong hình 2.1 dưới đây.
Hình 2.1 Phương pháp chia đoạn để đo cây tiêu chuẩn
Đo chiều cao men thân (h) và chiều cao dưới cành (hdc) bằng thước mét với độ chính xác đến dm, sau đó chia cây thành các phân đoạn có độ dài tuyệt đối bằng nhau, mỗi phân đoạn dài 2m.
+ Đo đường kính gốc, đường kính ngang ngực, đường kính dưới cành, đường kính giữa các phân đoạn và đáy đoạn ngọn bằng thước kẹp chính xác đếm mm
+ Kết quả đƣợc ghi vào phiếu đo cây ngả dưới đây
Bảng 2.1 Phiếu điều tra cây ngả Địa phương:
Số hiệu khu: d0: ddc: d1.3: d 01 hmt hdc vcv: v dc :
Vị trí đo(h) d (cả vỏ) v (cả vỏ)
Đề tài áp dụng phương pháp nội suy để tính toán các chỉ tiêu cơ bản như chiều cao gỗ to (h7), chiều cao ngọn cây (hn) và đường kính đo ở vị trí 1/10 chiều cao thân cây (d01), cùng với một số chỉ tiêu khác liên quan.
- Độ cao gỗ to tương đối (h7% ): h7% = ×100 (2.1)
- Độ cao dưới cành tương đối (hdc% ): hdc% = × 100 (2.2)
- Thể tích gỗ to (v7): v7 = vcv - vn (2.5)
- Hình số tự nhiên thân cây (f01.): f 01 = (2.6)
- Hình số tự nhiên gỗ to (f 01.7 ): f01.7 = (2.7)
- Hình số tự nhiên dưới cành (f01.dc): f 01.dc = (2.8)
- Hình số tự nhiên gỗ ngọn (f01.n): f 01.n = f 01 - f 01.7 (2.9)
Sau khi tính toán các chỉ tiêu của từng cây mẫu tiêu chuẩn, các giá trị tính đƣợc tổng hợp cho từng cây vào phiếu nhƣ sau:
Bảng 2 2 Tài liệu cơ sở từng cây
2.3.2.2 Phương pháp xử lý số liệu
Bài viết đề cập đến việc sử dụng các phương pháp toán học thống kê phổ biến để định lượng, phân tích và kiểm nghiệm kết quả, từ đó xây dựng các kết luận cần thiết Quá trình xử lý số liệu được thực hiện bằng phần mềm chuyên dụng như Excel hoặc SPSS 11.5 Một số phương pháp cụ thể được áp dụng bao gồm xác lập quy luật phân bố số cây theo các chỉ tiêu nghiên cứu như N / f 01.dc, N / f 01.7, N / h 7 %, và N / h dc %.
Từ các tài liệu nghiên cứu cơ sở, tiến hành xây dựng bảng phân bố thực nghiệm các chỉ tiêu nghiên cứu theo số cây
- Tính các đặc trưng mẫu:
+ Tính trị số bình quân:
+ Tính hệ số chính xác:
P% = , với n là dung lƣợng mẫu (2.15)
- Nghiên cứu qui luật phân bố:
Một số quy luật phân bố thì dùng phương pháp giải tích toán học kết hợp với kiểm tra qui luật thống kê theo trình tự nhƣ sau:
- Phát hiện dạng phân bố bằng biểu đồ thực nghiệm đa giác tần số
Kiểm tra luật phân bố bằng tiêu chuẩn 05 2 với bậc tự do k = m - r - 1, trong đó m là số tổ sau khi ghép để đảm bảo n ≥ 5, và r là số tham số của hàm phân bố định kiểm tra χn 2.
Phương pháp kiểm tra sự phụ thuộc của hình số tự nhiên và độ cao tương đối của bộ phận thân cây, bao gồm gỗ to và gỗ dưới cành, vào loài đã bị bác bỏ với mức p = 95%.
Kiểm tra sai dị của f01.7, f01.dc, h7% và hdc% giữa các loài với nhau
Nếu hai tổng thể có phân bố chuẩn và phương sai bằng nhau, có thể áp dụng tiêu chuẩn t của Student để kiểm tra giả thuyết cho hai mẫu độc lập.
Với: X1, S1, n1 lần lƣợt là trị bình quân, sai tiêu chuẩn và dung lƣợng mẫu 1
X2, S2, n2 lần lƣợt là trị bình quân, sai tiêu chuẩn và dung lƣợng mẫu 2 + Nếu | t | tính theo (2.17) ≤ t05(k = n1 +n2 - 2) thì H0
+ chấp nhận, nghĩa là nhân tố kiểm tra không phụ thuộc vào yếu tố loaì cây
KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ
Khái quát về số liệu nghiên cứu
Số liệu nghiên cứu được lấy từ nguồn lưu trữ của bộ môn Điều tra quy hoạch (ĐHLN) để tính toán các chỉ tiêu liên quan đến 15 loài cây rừng tự nhiên phổ biến Thông tin chi tiết về nguồn tài liệu này được trình bày trong bảng 3.1, với các tham khảo phụ biểu 01, 02, 03, 04.
Bảng 3 1 Khái quát về số liệu nghiên cứu
TT Loài cây N h d 1.3 f 01 f 01dc f 01.7 h 7 % h dc %
Bảng 3.1 cho thấy: Số liệu dùng để nghiên cứu gồm 731 cây ngả thuộc
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xác định 15 loài cây rừng phổ biến, bao gồm Bời Lời, Dẻ, Dung, Giổi, Hoàng Mang, Kiền Kiền, Lim Xanh, Máu Chó, Re, Sến Mật, Táu Mật, Táu Muối, Trường Mật, Vải Giả và Vên Vên Mỗi loài có số lượng cây không dưới 30, với Trường Mật có ít nhất 31 cây và Táu Mật có số lượng nhiều nhất là 75 cây Các cây mẫu được chọn từ kích thước nhỏ đến lớn, đều có vị trí dưới cành rõ rệt, giúp việc đo đạc trở nên chính xác Do đó, số liệu thu thập được là tương đối lớn và đại diện cho các nội dung nghiên cứu của đề tài.
Theo Lê Mộng Chân và Lê Thị Huyên (2000) [4] 15 loài cây này có một số đặc điểm nhƣ sau:
Đa số 15 loài cây rừng tự nhiên có chiều cao trung bình từ 20-30m, trong đó một số loài như Lim Xanh, Táu Mật, Táu Muối và Vên Vên thuộc họ Dầu có thể đạt chiều cao lớn hơn 40m.
Nhiều loài cây như Lim Xanh, Dẻ, Giổi, Táu Mật và Táu Muối có đường kính lớn hơn 100cm Cây Re và cây Vải là những cây gỗ trung bình, cao từ 15-20m Tất cả 15 loài này đều có đặc điểm chung là thân tròn, thẳng và có điểm phân cành rõ ràng Đặc biệt, gốc cây Lim Xanh có bạch vè nhỏ, trong khi cây Trường Mật có gốc bạch vè cùng với rễ lan trên mặt đất.
Một số loài gỗ quý như Táu Mật, Lim Xanh và Giổi được sử dụng rộng rãi trong xây dựng công trình lớn, sản xuất đồ gia dụng, cột buồm và nhà ở Ngoài ra, chúng còn được dùng để làm tà vẹt, cầu phà, cột điện và các đồ dùng thông thường.
Dựa trên hình số tự nhiên thân cây (f 01), nghiên cứu đã phân chia 15 loài cây rừng thành 5 tổ hình dạng theo Nguyễn Ngọc Lung (1971) Các tổ hình dạng được phân loại như sau: Tổ 1 (0,4400 - 0,4699), Tổ 2 (0,4700 - 0,4999), Tổ 3 (0,5000 - 0,5299), Tổ 4 (0,5300 - ).
0,5599) và tổ 5 (0,5600 - 0,5800) Dưới đây là bảng 3.2 về phân loại và chia tổ hình dạng của 15 loài cây đƣa vào làm đối tƣợng nghiên cứu của đề tài
Bảng 3.2 Danh sách phân loại và chia tổ hình dạng của 15 loài
TT Tên Việt Nam Họ Tổ HD
1 Bời Lời Long não (Lauraceae Juss) 0,5061 3
4 Giổi Mộc Lan (Magnoliaceae Juss) 0,5051 3
5 Hoàng Mang Long não (Lauraceae Juss) 0,5172 3
7 Lim Xanh Vang (Ceaesalpiniaceae RBr) 0,4790 2
8 Máu Chó Máu Chó (Myristicacaea RBr) 0,4830 2
9 Re Long Não (Lauraceae Juss) 0,5215 3
10 Sến Mật Hồng Xiêm (Sapotaceae) 0,5109 3
13 Trường Mật Bồ Hòn (Sapindaceae Juss) 0,4591 1
14 Vải Bồ Hòn (Sapindaceae Juss) 0,4775 2
Các loài cây được nghiên cứu chủ yếu thuộc tổ hình dạng 3 với 9 loài, trong khi tổ hình dạng 1 và 2 lần lượt có 2 và 4 loài Tổng cộng có 15 loài cây thuộc 10 họ khác nhau, trong đó họ Dầu (Dipterocarpaceae) và họ Long não (Lauraceae Juss) có số lượng loài nhiều nhất, mỗi họ có 3 loài Không có loài cây nào đại diện cho tổ hình dạng 1 và 5 Kết quả phân loại cho thấy một số loài như Dung, Máu Chó, Kiền Kiền, Táu Muối, Vải và Trường Mật không nằm đúng trong tổ hình dạng như đã được ghi trong Sổ tay điều tra rừng quy hoạch rừng (1995).
Nghiên cứu hình số tự nhiên
Thể tích thân cây được tạo thành từ 3 nhân tố, đường kính, chiều cao và hình dạng
Theo công thức kinh điển:
Hình số tự nhiên (f0.1) ngày càng được công nhận là chỉ tiêu tối ưu để đặc trưng cho hình dạng thân cây, đồng thời là cơ sở để tính thể tích cây và lập biểu thể tích cây đứng Theo Đồng Sỹ Hiền (1971), hình số tự nhiên có hệ số biến động nhỏ và ổn định, chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính sinh vật học của từng loài, không chịu ảnh hưởng lớn từ đường kính, chiều cao hay địa phương Do đó, nghiên cứu này không tập trung vào việc tìm hiểu hình số tự nhiên cho các loài cây được nghiên cứu.
Với phương trình thể tích thân cây:
Để tính thể tích của thân cây từ đỉnh đến độ cao x, chúng ta sử dụng thể tích của viên trụ với g = 1 và h = 1 làm đơn vị Tích phân V(x) đại diện cho hình số tự nhiên của đoạn thân từ đỉnh đến vị trí x, trong khi hình số của đoạn thân từ gốc đến vị trí x sẽ được xác định dựa trên công thức tương ứng.
Để tính thể tích gỗ dưới cành và thể tích gỗ to thân cây, cần xác định f01.dc và f01.7, yêu cầu biết độ cao tương đối của vị trí gỗ to và dưới cành trên thân cây Theo nghiên cứu của GS-TSKH Nguyễn Ngọc Lung, chỉ có thể sử dụng độ cao tương đối dưới cành bình quân cho từng nhóm thuộc tổ hình dạng để tính f01.dc từ phương trình đường sinh tương ứng Tuy nhiên, trong thực tiễn, việc đo chiều cao gỗ to trên cây đứng gặp nhiều khó khăn, dẫn đến việc sử dụng chỉ tiêu f01.7 từ phương trình đường sinh cũng có hạn chế Do đó, nhiệm vụ nghiên cứu này là tìm hiểu đặc điểm của f01.dc và f01.7 để xác định hai đại lượng này phục vụ cho việc lập biểu, với f01.dc và f01.7 có mối quan hệ đường thẳng với f01.
3.2.1 Nghiên cứu qui luật hình số tự nhiên gỗ dưới cành (f 01.dc )
3.2.1.1.Quy luật phân bố số cây theo hình số tự nhiên gỗ dưới cành (N/f 01dc )
Quy luật phân bố số cây theo các đại lượng liên tục là một trong những quy luật quan trọng nhất của cấu trúc lâm phần Theo phương pháp đã trình bày, nghiên cứu đã tính toán các đại lượng f01.dc cho từng cây tiêu chuẩn thuộc từng loài và chỉnh lý thành dãy phân bố số cây theo hình số tự nhiên dưới cành.
Hình số là tỷ lệ giữa thể tích cây và thể tích viên trụ có cùng chiều cao, với đáy bằng tiết diện ngang của thân cây từ mặt đất Hình số tự nhiên là chỉ tiêu hình dạng quan trọng trong tính thể tích Theo Đồng Sỹ Hiền (1971), hình số tự nhiên của thân cây thể hiện phân bố gần với dạng chuẩn, do đó chỉ cần lập biểu cho hình dạng bình quân của từng loài trong quá trình lập biểu thể tích Đề tài này xác lập quy luật phân bố số cây theo hình số tự nhiên dưới cành, và dựa vào đặc điểm phân bố thực nghiệm, các tác giả chọn hàm Weibull để mô phỏng quy luật này Hình 3.1 minh họa phân bố thực nghiệm và lý thuyết cho bốn loài cây tiêu biểu: Bời Lời Kiền Kiền, Hoàng Mang và Lim Xanh.
Loài cây: Bời Lời Loài cây: Kiền Kiền
Loài cây: Hoàng mang Loài cây: Lim Xanh
Hình 3 1 Biểu đồ phân bố N/f 01.dc của loài cây Bời Lời , Kiền Kiền,
Hoàng Mang và Lim Xanh
Hình 3.1 cho thấy phân bố N/f01.dc có dạng đường cong một đỉnh, có thể là đối xứng hoặc hơi lệch trái hoặc phải Đề tài giả thuyết rằng phân bố của N/f01.dc tuân theo luật phân bố Weibull, và đã tiến hành tính các đặc trưng mẫu cũng như kiểm tra luật phân bố Weibull bằng tiêu chuẩn 2 (kết quả chi tiết được trình bày ở phụ biểu 03a) Phân bố N/f01.dc cho thấy 13/15 loài khá phù hợp với hàm Weibull.
Phân bố Weibull với các tham số λ và α khác nhau tùy thuộc vào từng loài cây được nghiên cứu, trong đó tham số α dao động trong khoảng từ 1.8 đến 4, phù hợp với các nghiên cứu trước đó về phân bố hình số tự nhiên, cho thấy tính chất một đỉnh gần giống với phân bố chuẩn Bảng tổng hợp các đặc trưng mẫu và kết quả nắn phân bố theo hàm Weibull của f 01.dc cho 15 đơn vị nghiên cứu được trình bày chi tiết trong phụ biểu 06.
Bảng 3.3 Các đặc trƣng mẫu - Kết quả mô hình hóa quy luật phân bố
Trường Mật 1 31 0,3189 0,0044 20,89 3,75 4,0 379,54 0,94 3,84 Vên Vên 1 41 0,3915 0,0022 12,08 1,89 3,2 790,53 0,89 5,99 Vải 2 49 0,3947 0,0069 21,00 3,00 2,5 47,70 1,55 5,99 Máu Chó 2 43 0,4528 0,0014 8,18 1,25 2,5 482,16 0,97 5,99 Táu Muối 2 52 0,4385 0,0022 10,59 1,47 3,0 513,63 2,53 7,81 Lim Xanh 2 72 0,3800 0,0046 17,93 2,11 2,5 82,50 7,06 9,49
Re 3 40 0,4511 0,0036 13,39 2,12 3,5 6632,03 0,02 3,84 Kiền Kiền 3 61 0,4163 0,0018 10,16 1,30 2,8 494,55 2,07 5,99 Giổi 3 35 0,4384 0,0034 13,31 2,25 2,0 76,17 0,15 5,99 Bời Lời 3 50 0,4438 0,0024 11,03 1,56 2,0 103,39 0,57 5,99 Hoàng Mang 3 44 0,4681 0,0020 9,49 1,43 1,8 300,35 3,74 5,99 Dung 3 50 0,4503 0,0021 10,09 1,43 2,5 329,85 1,92 5,99 Táu Mật 3 75 0,4396 0,0027 11,93 1,38 2,5 154,01 7,02 9,49 Sến Mật 3 38 0,4299 0,0034 13,56 2,20
Kết quả từ bảng 3.3 cho thấy rằng có 13/15 trường hợp chấp nhận giả thuyết với mức ý nghĩa 0,05, chiếm 86,7%, trong khi 2/15 trường hợp không chấp nhận, tương ứng với 13,3% Do đó, nghiên cứu kết luận rằng hàm Weibull có thể được sử dụng để mô phỏng phân bố N/f01.dc cho đối tượng nghiên cứu, với phân bố số cây theo hình số tự nhiên dưới cành có dạng đường cong một đỉnh và phù hợp với hàm Weibull có α ≈ 3.
Theo nghiên cứu, hệ số biến động (S%) của f01 dao động từ 15% đến 23% (trung bình 19%), trong khi f01.dc dao động từ 8% đến 21% (trung bình 13%), cho thấy f01.dc có tính ổn định tương tự như f01 Do đó, khi xác định trị số bình quân với sai số cho trước, f01.dc yêu cầu dung lượng mẫu ít hơn, giúp tiết kiệm chi phí, nhân lực và thời gian.
Sai số của trị số trung bình (P%) trong mọi trường hợp nghiên cứu đều
70% gồm loài Máu Chó
3.3.1.2 Kiểm tra sự phụ thuộc độ cao tương đối dưới cành vào yếu tố loài cây Để xem xét khả năng sử dụng chung cho các loài cây khác nhau, đề tài tiếp tục kiểm tra sai dị giữa các cặp loài cây bằng tiêu chuẩn t của
Student Kết quả kiểm tra sai dị từng đôi một đƣợc tập hợp ở bảng 3.14
Bảng 3.14 Kiểm tra sai dị của h dc % giữa 15 loài nghiên cứu
Ghi chú: Kí hiệu (-) biểu thị cặp kiểm tra có sai dị rõ rệt
Kí hiệu (+) biểu thị cặp kiểm tra không có sai dị rõ rệt
Bảng 3.14 chỉ ra rằng hơn 75% số lần kiểm tra phát hiện sai lệch rõ rệt, do đó chưa có cơ sở để áp dụng một trị số độ cao tương đối chung cho tất cả các loài cây rừng tự nhiên trong nghiên cứu này.
Tới đây có thể bước đầu kết luận: Độ cao tương đối dưới cành phụ thuộc rõ rệt vào yếu tố loài cây
3.3.1.3 Nghiên cứu mối quan hệ của độ cao tương đối dưới cành với đường kính ngang ngực và chiều cao thân cây (h dc % - d 1.3 và h dc % - h) Để kiểm tra (hdc% - d1.3 và hdc% - h) đã tính tỷ tương quan và kiểm tra tồn tại theo tiêu chuẩn F 2 cho từng đối tƣợng nghiên cứu Kết quả đƣợc tập hợp ở bảng 3.15 sau
Bảng 3.15 Khẳng định mối quan hệ và tồn tại tỷ tương quan của h dc % với d 1.3 và h dc% với h
Loài cây n m F 05 h dc % - d 1.3 h dc % - h η F η Kết luận η F η Kết luận Bời lời 50 8 2,24 0,47 1,71 Ho + 0,39 1,07 Ho +
Dung 50 6 2,43 0,13 0,16 Ho + 0,62 5,55 Ho - Giổi 35 8 2,37 0,70 3,63 Ho 0,61 2,25 Ho + Hoàng mang 44 8 2,28 0,46 1,42 Ho + 0,48 1,55 Ho + Kiền kiền 61 9 2,12 0,55 2,89 Ho - 0,51 2,28 Ho - Lim xanh 72 9 2,09 0,47 2,19 Ho - 0,36 1,21 Ho + Máu chó 43 8 2,29 0,37 0,81 Ho + 0,40 0,94 Ho +
Sến mật 38 8 2,33 0,72 4,59 Ho - 0,38 0,72 Ho + Táu mật 75 9 2,08 0,60 4,74 Ho - 0,61 4,93 Ho - Táu muối 52 9 2,16 0,79 8,67 Ho - 0,74 6,37 Ho - Trường mật 31 7 2,51 0,60 2,28 Ho + 0,29 0,38 Ho +
Có 9 trong số 15 loài cây được kiểm tra cho thấy sự tồn tại của tỷ lệ tương quan, chiếm 60% tổng số lần kiểm tra Điều này cho thấy rằng hdc% của một số loài cây rừng tự nhiên phụ thuộc đáng kể vào đường kính ngang ngực của chúng.
Trong nghiên cứu về sự phụ thuộc của hàm lượng dinh dưỡng (% h dc) vào chiều cao cây (h), có 5 trong 15 mẫu (tương đương 33%) cho thấy sự phụ thuộc rõ rệt Đặc biệt, bốn loài cây gồm Dẻ, Kiền Kiền, Táu Mật và Táu Muối đều có hàm lượng dinh dưỡng phụ thuộc vào cả đường kính thân cây (d1.3) và chiều cao (h).
Có thể kết luận rằng hdc% phụ thuộc nhưng không hoàn toàn vào d1.3 và chiều cao thân cây ở các loài cây nghiên cứu Điều này làm cho việc sử dụng hdc% trong lập biểu trở nên phức tạp Một số loài chỉ cần một trị số hdc% chung cho tất cả cây rừng, bất kể kích thước, trong khi những loài khác lại cần xác lập hàm toán học để mô phỏng mối quan hệ giữa hdc%, d1.3 và chiều cao, nhằm tính toán hdc% cho từng tổ hợp khác nhau phục vụ công tác lập biểu.
Với 4 loài Dẻ, Kiền Kiền, Táu Mật và Táu Muối đề tài đã thử nghiệm 4 dạng phương trình là parabol bậc 2, logarit 1 chiều, logarit 2 chiều và đường thẳng bậc 1 phương trình (2.21), (2.22), (2.23), (2.24), (2.25) và (2.26) (chi tiết tham khảo phụ biểu 25 và 26) kết quả đã chọn được một số phương trình cụ thể sau:
Bảng 3.16 Quan hệ giữa h dc % với d 1.3 và h cho một số loài cây
Quan hệ h dc % với d 1.3 Quan hệ h dc % với h
Kiền Kiền 61 h dc % d,76 -0,516.d 1.3 + 0,004d 1.3 2 0,28 h dc % = 82,277- 9,018.ln(h) 0,26
Táu Mật 75 h dc % r,377 -0,709.d 1.3 -+0,006d 1.3 2 0,53 ln(h dc %) = 74,551- 0,989.ln(h) 0,54
Táu Muối 52 h dc % r,378 -0,339.d 1.3 -+0,001d 1.3 2 0,57 ln(h dc %) = 79,931- 0,990.ln(h) 0,59
Đề xuất phương pháp lập biểu thể tích dưới cành và thể tích gỗ to thân cây từ phương trình đường sinh đã có
to thân cây từ phương trình đường sinh đã có
Dựa trên kết quả nghiên cứu ở mục 3.2 và 3.3, bài viết đề xuất hai phương pháp lập biểu thể tích cho cành và gỗ to thân cây, dựa vào các phương trình của Nguyễn Ngọc Lung (1971) [9].
Xác định và thay thế các giá trị đã được lựa chọn hợp lý vào phương trình tích phân của hàm đường sinh tương ứng cho từng đơn vị lập biểu.
Tính toán vdc và v7 cho từng tổ hợp kích thước D và H theo công thức (2.34) và (2.35) là cần thiết Đơn vị lập biểu trong phương pháp này bao gồm các loài cây có hình dạng thân cây tương tự, cùng tỷ lệ hdc% và h7% (thuộc cùng nhóm loài có độ cao tương đối dưới cành và gỗ to như nhau), đồng thời có mối quan hệ nhất quán giữa hdc% và h7% với d1.3 và chiều cao thân cây.
Xác định giá trị từng tổ hình dạng dựa trên phương trình tích phân của hàm đường sinh tương ứng, sau đó thay vào các phương trình tương quan f01.dc với f01 (3.6) và f01.7 với f01 (3.8).
Tính toán vdc và v7 của thân cây cho từng tổ hợp cỡ D và H theo công thức (2.34) và (2.35) là cần thiết Phương pháp này sử dụng đơn vị lập biểu từ các loài có hình dạng tương tự, tức là cùng tổ hình dạng Các loài này có mối quan hệ f01.dc với f01 và f01.7 với f01 phải đồng nhất, tức là cùng mối quan hệ f01.dc hoặc f01.7 với f01 của thân cây.
3.4.3 Lựa chọn phương pháp lập biểu thể tích dưới cành và gỗ to thân cây
Tiêu chuẩn để lựa chọn phương pháp lập biểu được đặt ra như sau:
- Tiêu chuẩn 1: Có cơ sở khoa học đáng tin cậy
Tiêu chuẩn 2 yêu cầu độ tin cậy trong việc ước lượng thể tích gỗ, với sai số tổng thể cho một tập hợp cây không vượt quá 10%, trong khi đối với cây cá lẻ, sai số phải nhỏ hơn 15% Đồng thời, thể tích thực của gỗ cần phải phù hợp với thể tích tra biểu, được kiểm tra theo tiêu chuẩn U.
- Tiêu chuẩn 3: Đơn giản cho người sử dụng
- Tiêu chuẩn 4: Thống nhất độ tin cậy của số liệu điều tra thể tích thân cây, gỗ to và gỗ dưới cành trong thực tiễn điều tra rừng
Tiêu chuẩn 5 yêu cầu khả năng dễ dàng bổ sung và hoàn thiện biểu cho các loài cây chưa tham gia lập biểu trong quá trình sử dụng sau này Qua việc đối chiếu 5 tiêu chuẩn, chúng ta có thể nhận thấy rằng hai phương pháp lập biểu đã nêu có những ưu điểm và nhược điểm riêng biệt.
Để đảm bảo tiêu chuẩn này, cần chú ý đến mối quan hệ giữa đại lượng hdc% và h7%, vì chúng có phân bố gần với phân bố chuẩn và phụ thuộc rõ vào đường kính d1.3 và chiều cao thân cây h Ngoài ra, sự phụ thuộc này cũng khác nhau giữa các loài cây Do đó, cần lập biểu cho các loài có mối quan hệ hdc% hoặc h7% với d1.3 và h, thuộc từng nhóm loài cây có hdc% tương đồng trong các tổ hình dạng thân cây đã được phân chia hiện nay.
Để đảm bảo tiêu chuẩn 2, việc lập biểu phản ánh trung thực đặc điểm của gỗ dưới cành và gỗ to thân cây là rất quan trọng, từ đó đảm bảo độ tin cậy hoàn toàn nằm trong phạm vi cho phép.
Tiêu chuẩn hiện tại chưa đảm bảo do phương pháp tạo ra nhiều biểu khác nhau, mỗi biểu chỉ áp dụng cho các loài cây có cùng mối quan hệ hdc% hoặc h7% với d1.3 và h Nhóm loài có hdc% và h7% đồng nhất nhưng khác nhau về hình dạng thân cây cần phải lập biểu thể tích riêng cho từng loại gỗ, gây phức tạp trong thực tiễn Do đó, việc xây dựng biểu riêng cho từng loài cây sẽ là giải pháp hợp lý hơn.
Tiêu chuẩn điều tra rừng hiện tại chưa đảm bảo độ chính xác, vì việc thu thập dữ liệu từ các biểu mẫu khác nhau có thể dẫn đến sự khác biệt về thể tích và trữ lượng gỗ Mỗi biểu mẫu khi lập có độ tin cậy khác nhau, gây khó khăn trong việc thống nhất sai số của các số liệu thống kê tài nguyên rừng.
Tiêu chuẩn (5) chưa được đảm bảo vì việc bổ sung một loài mới vào biểu đòi hỏi nghiên cứu kỹ lưỡng nhiều khía cạnh liên quan đến hdc% và h7% của loài đó, với dung lượng mẫu lớn do biến động của hdc% và h7% lớn hơn so với các hình số tự nhiên Nếu loài mới không tương đương với 15 loài nghiên cứu ban đầu, có khả năng phát sinh thêm nhiều tổ biểu khác.
Dựa trên việc phân tích các ưu nhược điểm, bài viết quyết định không áp dụng phương pháp 1 để xây dựng biểu thể tích cho các loài cây nghiên cứu, bao gồm cả cành và gỗ lớn.
Phương pháp nghiên cứu này dựa trên mối liên hệ đường thẳng giữa f01.dc hoặc f01.7 với f01 thân cây, không phụ thuộc vào loài, cho phép lập phương trình chung cho đối tượng nghiên cứu Bằng cách sử dụng phương trình tích phân của hàm đường sinh, ta có thể tính toán cho từng tổ hình dạng cụ thể Tiếp theo, thể tích gỗ to và dưới cành của thân cây được xác định thông qua công thức (2.34) và (2.35).
Tiêu chuẩn được xác định dựa trên cơ sở lý luận khoa học có độ tin cậy cao, đảm bảo rằng biểu lập ra sẽ đáp ứng yêu cầu này Nội dung kiểm tra biểu sẽ chứng minh điều này.
Kiểm nghiệm, đánh giá và hướng dẫn sử dụng biểu
3.6.1.1 Kiểm tra tính thích ứng của phương pháp lập biểu
Phương pháp lập biểu có tính thích ứng cao, đảm bảo tính chính xác khi tạo ra biểu thể tích phản ánh trung thực các tài liệu xây dựng (Phạm Ngọc Giao, 2004) Để đánh giá, các tác giả sử dụng số liệu từ nghiên cứu làm đối tượng kiểm tra Biểu thể tích gỗ dưới cành và gỗ to vừa được xác định dựa trên tính hợp lý của phương trình đường sinh và mối quan hệ giữa f01.dc hoặc f01.7 với f01 Nguyễn Ngọc Lung (1971) đã kiểm tra và khẳng định tính hợp lý của các phương trình này, do đó đề tài chỉ tập trung đánh giá sự phù hợp của các phương trình xác định f01.dc hoặc f01.7 Nghiên cứu sử dụng tài liệu của 8 loài cây: Bời Lời, Dung, Giổi, Kiền Kiền, Re, Sến Mật, Táu Mật và Vên Vên làm đối tượng kiểm tra Các phép tính và so sánh sai số tương đối được thực hiện và kết quả được trình bày trong bảng 3.24.
Bảng 3.24 Kiểm tra tính hợp lý của phương pháp lập biểu
Loài cây f 01.7 thực f 01.7 ll Δ f01.7 % f 01.dc thực f 01.dc ll Δ f01.dc %
Sến Mật 0,5078 0,4981 1,92 0,4299 0,4400 -2,35 Táu Mật 0,4938 0,4955 -0,36 0,4396 0,4375 0,47 Vên Vên 0,4570 0,4513 1,23 0,3915 0,3934 -0,48
Sai số xác định trong nghiên cứu rừng thường ở mức ≤ ±3%, đây là mức sai số khó tránh khỏi Do sai số dương và âm xuất hiện ngang nhau, có thể khẳng định rằng phương pháp lập biểu được áp dụng là hợp lý cho đối tượng nghiên cứu trong đề tài này.
3.6.1.2 Kiểm nghiệm sai số của biểu khi sử dụng trong thực tiễn
Biểu mới lập là biểu 2 nhân tố theo tổ hình dạng thuần nhất, có khả năng xác định trữ lượng cây rừng, bao gồm thể tích tổng thể (N) của cây, tổng thể tích của một tập hợp (n) cây, và thể tích của từng cây cá lẻ Để đánh giá độ tin cậy của biểu, cần sử dụng tài liệu không tham gia lập biểu làm đối tượng kiểm tra, so sánh thể tích xác định từ biểu với thể tích đo thực tế để rút ra kết luận Nghiên cứu đã sử dụng tài liệu từ 81 cây thuộc 8 loài: Bời Lời, Dẻ, Hoàng Mang, Kiền Kiền, Lim Xanh, Máu Chó, Táu Mật, và Táu Muối, thu thập trong quá trình khai thác rừng ở Quảng Bình và Hà Tĩnh Kết quả kiểm nghiệm được tổng hợp trong bảng 3.25 (chi tiết tham khảo phụ biểu 05, 31, 32).
Bảng 3.25 Sai số xác định v dc và v 7 từ biểu thể tích mới lập
S 2 cho một cây cá lẻ
S 2 cho tập hợp n cây cá lẻ
Khi áp dụng biểu xác định thể tích cho cây riêng lẻ, bao gồm cả cành, gỗ lớn và thân có vỏ, sai số có thể dao động từ 20% đến 26% Kết quả này cho thấy tính khả quan của biểu thể tích trong việc đo lường.
Số lần mắc sai số (+) và (-) đều xuất hiện có xu hướng gần bằng nhau, chứng tỏ biểu không có khả năng mắc sai số hệ thống
Sai số bình quân dao động từ ± 9% đến 12%, thấp hơn mức cho phép khi lập biểu (≤ 15%) Sai số này khi xác định thể tích dưới cành lớn hơn thể tích gỗ to và thể tích thân cây Điều này hợp lý vì độ chính xác thể tích thân cây chỉ phụ thuộc vào sai số của f01 thân cây, trong khi sai số xác định thể tích dưới cành và gỗ to còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố khác.
Do mối quan hệ giữa f 01.7 và f01 chặt chẽ hơn so với f01.dc và f01 thân cây, việc sai số xác định v7 nhỏ hơn sai số xác định vdc là điều hiển nhiên Để có đánh giá khách quan hơn, nghiên cứu đã áp dụng tiêu chuẩn tổng hạng theo dấu U của Wilcoxon nhằm kiểm tra sự khác biệt về thể tích xác định bằng biểu thức so với thể tích tính bằng phương pháp mới, cho thấy không có sự khác biệt rõ rệt.
Trong trường hợp xác định tổng thể tích của một tập hợp (n) cây riêng lẻ, sai số của biểu đều dưới 3% cho phép đảm bảo an toàn trong việc điều tra rừng.
Do thiếu tài liệu chính xác tại lâm phần, đề tài chưa thể kiểm tra sai số của biểu đồ dùng để xác định trữ lượng Tuy nhiên, vì trữ lượng là tổng thể tích của toàn bộ cây rừng (N), theo nguyên tắc thống kê, sai số này sẽ nhỏ hơn sai số đã nêu, do n luôn nhỏ hơn N.
Kết quả kiểm tra cho thấy biểu mới xây dựng đáp ứng yêu cầu độ tin cậy với sai số thể tích của bộ phận thân cây cá lẻ dưới ± 15% và tổng thể cây cá lẻ dưới ± 10% Biểu thể tích này được lập theo tổ loài cây có hình dạng thuần nhất, bao gồm cả thể tích thân cây (hành) và thể tích gỗ dưới cành cùng với gỗ to của thân cây.
3.5.2 Hướng dẫn sử dụng biểu
3.5.2.1 Sử dụng biểu xác định trữ lượng gỗ dưới cành, gỗ to lâm phần
Phương pháp xác định trữ lượng thân cây đứng cho lâm phần hiện hành được thực hiện theo các bước kỹ thuật sử dụng biểu, đã được phổ biến và ứng dụng rộng rãi trong điều tra rừng hiện nay Các tài liệu tham khảo quan trọng bao gồm nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Lung (1971) và Viện điều tra quy hoạch rừng (1995), cùng với các công trình của Vũ Tiến Hinh và Phạm Ngọc Giao (1993, 1997).
3.5.2.2 Sử dụng biểu để xác định tổng thể tích gỗ dưới cành hoặc gỗ to của một tập hợp (n) cây đứng trong lâm phần (Thí dụ những cây bài chặt trong thiết kế khai thác) cần theo các bước kĩ thuật sau:
- Bước 1: Giám định tên cây để chọn tờ biểu thích hợp sử dụng
- Bước 2: Đo d1.3 và h từng cây rồi qui về cỡ D và H tương ứng trong biểu
- Bước 3: Từ cỡ D và H tra biểu đã chọn sẽ được v dc và v 7 của từng cây
- Bước 4: Cộng thể tích dưới cành hoặc gỗ to của các cây bài chặt sẽ được tổng thể tích của chúng
3.5.2.3 Sử dụng biểu để xác định thể tích dưới cành và gỗ to 1 cây cá lẻ cần theo các bước kỹ thuật sau:
- Bước 1: Giám định tên loài cây để chọn tờ biểu thích hợp sử dụng
- Bước 2: Đo đường kính ngang ngực (d1.3) và chiều cao (h) của cây
- Bước 3: Từ d1.3 và h qui về các cỡ D (cm) và H (m) định trước của biểu
- Bước 4: Từ cỡ D và H tra biểu đã chọn sẽ được vdc và v7 của biểu
- Bước 5: Tính thể tích dưới cành (V dc ) và (V 7 ) của cây cần tra theo công thức:
Bước 5 là cần thiết vì khi xác định thể tích cho một cây cá lẻ, không có khả năng bù trừ sai số trong việc quy các số đo d1.3 và h vào cỡ D và H tương ứng, như đã nêu trong hai trường hợp sử dụng biểu.
Biểu đồ có thể được sử dụng để suy diễn trị số VDC hoặc V7 cho các cây có kích thước D và H khác nhau, dựa trên kích thước quy định được ghi trong biểu.
Ví dụ: Đo một cây Lim xanh có d 1.3 = 17cm quy về cỡ D = 16cm, chiều cao thân cây h = 7,2m quy về cỡ H = 8m Lim xanh thuộc tổ hình dạng 2
Từ kích thước D = 16cm và H = 8m, theo biểu thể tích tổ hình dạng 2, chúng ta có thể tính được thể tích gỗ dưới cành là v_dc = 0,0780m³, thể tích gỗ to là v_7 = 0,0885m³ và thể tích thân cây là v_tc = 0,0908m³ Để tính thể tích của cây Lim Xanh, cần xác định các giá trị v_dc, v_gt và v_tc.