Xác định đặc điểm và mô hình sinh trưởng của cây rừng Keo lai

2. Cơ sở thực tiễn của các vấn đề nghiên cứu

3.4 Xác định đặc điểm và mô hình sinh trưởng của cây rừng Keo lai

3.4.1 Sinh trưởng về đường kính (D1,3/A)

Vận dụng chương trình xử lý thống kê trên máy tính, cụ thể phần mềm Excel đã tính toán được hầu hết các đặc trưng thống kê cho đường kính.

Tổng hợp kết quả tính toán một số chỉ tiêu thống kê cho dấu hiệu đường kính thân cây chi tiết tại bảng 3.2.

Bảng 3.2. Một số chỉ tiêu thống kê cho dấu hiệu đường kính D1,3 thân cây tại khu vực nghiên cứu

Chỉ tiêu 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Trung bình 12,90 12,16 11,18 9,57 7,99 3,62

Sai tiêu chuẩn của TB mẫu 0,17 0,13 0,12 0,11 0,08 0,04

Trung vị 12,89 12,41 11,14 9,55 7,96 3,50

Số Mode 15,28 11,46 11,78 9,23 6,68 3,82

Độ lệch tiêu chuẩn 2,86 2,25 2,07 1,88 1,31 0,71

Phương sai mẫu 8,18 5,07 4,30 3,53 1,72 0,50

Hệ số độ nhọn phân bố -0,49 -0,11 -0,21 0,06 -0,79 -0,11 Hệ số độ lệch phân bố -0,04 -0,09 -0,15 0,35 -0,06 0,36 Biên độ biến động 14,64 13,05 11,14 8,91 6,37 3,18 Giá trị quan sát nhỏ nhất 6,05 6,05 5,73 5,73 4,77 2,23 Giá trị quan sát lớn nhất 20,69 19,10 16,87 14,64 11,14 5,41 Tổng giá trị 3561,67 3442,30 3196,56 2774,79 2372,75 1094,70

Dung lượng mẫu 276 283 286 290 297 302

Mức tin cậy ứng với 95% 0,34 0,26 0,24 0,22 0,15 0,08 Hệ số biến động 22,17 18,51 18,55 19,65 16,41 19,56

Qua kết quả tại bảng 3.2, cho thấy:

Ở cả 6 độ tuổi 2, 3, 4, 5, 6 và độ tuổi 7 giá trị đường kính bình quân tăng dần theo thời gian cao nhất là tuổi 7, và thấp nhất là tuổi 2, mặc dù điều kiện lập địa có sự khác nhau rõ nét giữa các ô tiêu chuẩn trong từng độ tuổi.

Phạm vi biến động đường kính hẹp nhất là tuổi 2 tiếp theo là tuổi 5, 3, 2, 4 và phạm vi biến động đường kính lớn nhất là tuổi 7, chứng tỏ rằng mức độ đồng đều của đường kính cây rừng ở độ tuổi 2 là cao nhất, tiếp theo là tuổi 5, 3, 2, 4 và phân hóa đường kính mạnh nhất là tuổi 7.

Sinh trưởng về đường kính D1,3 có ý nghĩa quan trọng giúp chúng ta định lượng cụ thể về khối lượng và phẩm chất gỗ và là cơ sở khoa học cho việc tỉa thưa, điều tiết mật độ hợp lý, hiệu quả.

Để thiết lập mối tương quan giữa đường kính D1,3 với tuổi (A) của loài Keo lai trồng tại khu vực nghiên cứu, đề tài sử dụng số liệu bình quân ở từng cỡ tuổi (trừ tuổi 1), thể hiện lên biểu đồ để có một đường thực nghiệm D1,3 theo tuổi (A). Sau đó tiến hành thử nghiệm một số phương trình toán học để biểu diễn cho mối tương quan này. Kết quả thử nghiệm được trình bày chi tiết ở phụ biểu 1 và được tóm tắt ở bảng 3.3 dưới đây.

Bảng 3.3. So sánh các chỉ tiêu thống kê từ các hàm thử nghiệm – Tương quan

giữa đường kính D1,3 và tuổi (D1,3/A)

Hàm thử nghiệm Số hiệu Chỉ tiêu thống kê r Sy/x Pa Pb 2 tính 2 bảng Y = a + b/X (3.1) -0,9980 0,2392 0,0000 0,0000 0,0234 7,81 Y = 1/(a + b/X) (3.2) 0,9546 0,0252 0,5074 0,0030 1,8239 7,81 Y = a + b*ln(X) (3.3) 0,9880 0,5884 0,4346 0,0002 0,2128 7,81 Y = a + b*sqrt(X) (3.4) 0,9711 0,9108 0,0441 0,0012 0,4939 7,81 Y = exp(a + b/X) (3.5) -0,9875 0,0832 0,0000 0,0002 0,2131 7,81

Nhận xét:

Qua so sánh kết quả tính toán từ các hàm thử nghiệm (3.1 – 3.5) dựa trên các tiêu chuẩn thống kê như đã đề cập, nhận thấy hàm (3.2) và hàm (3.3) có tham số a không tồn tại (Pa > 0,05). Nhìn chung, các hàm thử nghiệm còn lại đều cho hệ số tương quan rất cao (r = 0,99), các tham số phương trình đều tồn tại (Pa, Pb < 0,05), giá trị 2

tính < 2

bảng ở tất cả các hàm thử nghiệm, trong đó hàm (3.1) có giá trị 2 tính là nhỏ nhất, chứng tỏ chênh lệch giữa giá trị D1,3 lý thuyết và D1,3 thực nghiệm là nhỏ nhất, tiếp theo là hàm (3.5). Kết hợp với việc khảo sát xu hướng phát triển của đường cong trên đồ thị và hệ số tương quan (r) ta nhận thấy rằng hàm (3.1) có dạng Y = a + b/X là thích hợp nhất để mô tả cho mối tương quan giữa đường kính D1,3 theo tuổi (A). Kết quả tính toán cụ thể được trình bày và biểu diễn ở hình 3.2 dưới đây:

Phương trình cụ thể: D1,3 = 16,3532 – 25,551/A Với r = -0,9980; Sy/x = 0,2392; Ftính = 1014 > F0,05; 2 tính = 0,0234 < 2 bảng = 7,81 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 2 3 4 5 6 7 A (năm) D1,3 (cm) D_tn D_lt

Hình 3.2. Đường biểu diễn tương quan (D1,3/A) của loài Keo lai trồng tại khu vực nghiên cứu

Nhận xét:

Qua đường cong biểu diễn quy luật tương quan giữa đường kính D1,3 với tuổi và các chỉ tiêu thống kê phù hợp (r = - 0,9980; Sy/x = 0,0234; Ftính > Fbảng, 2

tính < 2

bảng), căn cứ vào đặc tính sinh học của loài cây nghiên cứu cho thấy hàm Y = a + b/X được lựa chọn là phù hợp. Từ kết quả tính toán và đồ thị trên cho thấy đường thực nghiệm (D1,3_tn) và đường lý thuyết (D1,3_lt) bám rất sát nhau. Theo dõi diễn biến trên đồ thị cho thấy đường biểu diễn quá trình sinh trưởng về đường kính cây Keo lai tăng đều theo tuổi nhưng có xu hướng tăng chậm dần. Cụ thể, đường kính tăng nhanh trong giai đoạn từ tuổi 2 và tuổi 3, tăng trưởng trung bình 3,99 cm/năm. Sau đó đường kính tiếp tục tăng nhưng tốc độ giảm dần, dao động trong khoảng 1,58 – 1,61 cm/năm và tới tuổi 6, 7 tốc độ tăng giảm còn 0,74 – 0,99 cm/năm. Nắm bắt được điều này để chúng ta có những biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp dựa trên các quy luật sinh trưởng và phát triển của rừng Keo lai nhằm giúp cho loài Keo lai thích nghi hơn điều kiện lập địa tại đây và đẩy nhanh được tốc độ sinh trưởng của chúng, hướng tới việc nâng cao khả năng phòng hộ của rừng.

3.4.2. Sinh trưởng về chiều cao (Hvn/A)

Song song với việc nghiên cứu, so sánh đánh giá sinh trưởng đường kính thân cây, đề tài đã tiến hành nghiên cứu cho chiều cao vút ngọn. Phương pháp nghiên cứu tương tự như đại lượng đường kính thân cây.

Qua số liệu điều tra được xử lý thống kê thông qua chương trình phầm mềm Excel trên máy tính, đã tổng hợp một số chỉ tiêu thống kê cho chiều cao vút ngọn ở từng độ tuổi tại khu vực nghiên cứu được tổng hợp chi tiết tại bảng 3.4

Bảng 3.4. Một số chỉ tiêu thống kê cho dấu hiệu chiều cao vút ngọn

Chỉ tiêu 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Trung bình 15,59 14,70 13,84 12,66 8,65 4,06 2,09

Sai tiêu chuẩn của TB mẫu 0,07 0,05 0,05 0,04 0,05 0,04 0,03

Trung vị 16,00 14,50 14,00 12,50 8,50 4,00 2,00

Số Mode 15,00 14,50 14,00 13,00 8,00 4,00 2,50

Độ lệch tiêu chuẩn 1,13 0,85 0,89 0,76 0,79 0,76 0,49

Phương sai mẫu 1,28 0,71 0,80 0,58 0,62 0,58 0,24

Hệ số độ nhọn phân bố 0,00 -0,14 0,11 0,51 0,61 0,09 0,08 Hệ số độ lệch phân bố 0,16 0,16 -0,23 0,20 0,64 0,77 -1,06 Biên độ biến động 6,00 4,00 5,00 4,00 4,00 3,00 1,50 Giá trị quan sát nhỏ nhất 13,00 13,00 11,00 11,00 7,00 3,00 1,00 Giá trị quan sát lớn nhất 19,00 17,00 16,00 15,00 11,00 6,00 2,50 Tổng giá trị 4303,0 4161,5 3957,5 3671,0 2569,5 1226,0 642,5

Dung lượng mẫu 276 283 286 290 297 302 308

Mức tin cậy ứng với 95% 0,13 0,10 0,10 0,09 0,09 0,09 0,06 Hệ số biến động 7,25 5,75 6,45 6,01 9,13 18,75 23,53

Qua kết quả tổng hợp tại bảng 3.5 chúng tôi nhận thấy rằng: Giá trị chiều cao bình quân, phạm vi biến động về chiều cao thân cây của chiều cao ở mỗi độ tuổi và khu vực nghiên cứu khác nhau là hoàn toàn khác nhau.

Giiá trị chiều cao bình quân tăng dần theo thời gian cao nhất là tuổi 7 và thấp nhất là tuổi 1 mặc dù điều kiện lập địa có sự khác nhau rõ nét giữa các ô tiêu chuẩn trong từng độ tuổi.

Phạm vi biến động chiều cao hẹp nhất là tuổi 6 tiếp theo là tuổi 4, 5, 7, 3. 2 và hạm vi biến động chiều cao lớn nhất là tuổi 1, chứng tỏ rằng mức độ tăng trưởng về hiều cao cây rừng ở độ tuổi 1 là cao nhất, tiếp theo là tuổi 2, 3, 7, 4 và bị chậm lại ở tuổi 5.

Bên cạnh việc nắm bắt quá trình sinh trưởng về đường kính cây rừng thì chiều cao của cây rừng cũng là một chỉ tiêu quan trọng không những dùng để đánh giá mức độ sinh trưởng của cây rừng mà còn là nhân tố cấu thành nên thể tích thân cây. Sinh trưởng chiều cao là thước đo chất lượng của điều kiện lập địa.

Để thiết lập nên mối tương quan giữa chiều cao với tuổi của loài Keo lai trồng tại khu vực nghiên cứu, đề tài tiến hành thu thập tổng hợp số liệu đo đếm, lấy giá trị bình quân các ô tiêu chuẩn (theo từng cỡ tuổi). Số liệu này được thể hiện lên biểu đồ tạo thành đường biểu diễn chiều cao thực nghiệm theo tuổi. Sau đó, đề tài tiến hành thử nghiệm một số dạng phương trình toán học và kiểm tra các chỉ tiêu thống kê để lựa chọn phương trình phù hợp.

Kết quả thử nghiệm và so sánh các chỉ tiêu thống kê tính toán được từ một số dạng phương trình thử nghiệm được trình bày cụ thể ở phụ biểu 2 và được tóm tắt ở bảng 3.5.

Bảng 3.5. So sánh các chỉ tiêu thống kê từ các hàm thử nghiệm – Tương quan

giữa chiều cao Hvn và tuổi (Hvn/A)

Hàm thử nghiệm Số hiệu Chỉ tiêu thống kê

r Sy/x Pa Pb 2 tính 2 bảng Y = exp(a + b/X) (3.6) -0,9693 0,2073 0,0000 0,0003 1,1144 9,49 Y = (a + b*X)^2 (3.7) 0,9365 0,3758 0,0076 0,0019 0,8727 9,49 Y = a + b*sqrt(X) (3.8) 0,9780 1,2292 0,0091 0,0001 0,8710 9,49 Y = a*Xb (3.9) 0,9795 0,1697 0,0023 0,0001 1,6223 9,49 Y = a + b*ln(X) (3.10) 0,9766 1,2678 0,4260 0,0002 0,0002 9,49 Nhận xét:

Kết quả tính toán và so sánh các chỉ tiêu thống kê từ các hàm thử nghiệm (3.6 – 3.10) dựa trên các tiêu chuẩn như đã đề cập, nhận thấy các hàm thử nghiệm có hệ số tương quan rất cao (r = (0,9365 – 0,9795), trong đó hàm (3.9) có hệ số tương quan cao nhất, sai số phương trình là nhỏ nhất, các tham số của phương trình đều tồn tại, giá trị

2

tính nhỏ (1,6223 <2

bảng = 9,49) chứng tỏ chênh lệch giữa chiều cao thực nghiệm và chiều cao lý thuyết là không cao.

Từ những nhận định đó, kết hợp với xu hướng của đường cong trên đồ thị, tình hình sinh trưởng thực tế cũng như đặc tính sinh học của loài Keo lai trồng tại khu vực nghiên cứu, nhận thấy rằng trong các hàm thử nghiệm ở trên, dạng phương trình Y = a*X^b hàm (3.9) là phù hợp nhất để mô phỏng cho mối tương quan giữa chiều cao (Hvn) theo tuổi (A) của loài Keo lai trồng tại khu vực nghiên cứu, thỏa mãn các tiêu chí thống kê như đã đề cập. Kết quả tính toán cụ thể được trình bày và biểu diễn ở hình 3.3 dưới đây: Phương trình cụ thể: H = 2,20547*A^1,1004 Với r = 0,9795; Sy/x = 0,1697; Ftính = 118,37> F0,05; 2 tính = 1,6223 <2 bảng = 9,49 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 1 2 3 4 5 6 7 A H v n H_tn H_lt4

Hình 3.3. Đường biểu diễn tương quan Hvn/A của loài Keo lai giâm hom trồng tại khu vực nghiên cứu

Nhận xét:

Qua kết quả tính toán các chỉ tiêu thống kê và phương trình trên cho thấy dạng phương trình Y = a*Xb

là phù hợp để mô tả mối tương quan này. Với hệ số tương quan cao (r = 0,9795) cho thấy giữa chiều cao và tuổi của loài Keo lai có mối tương quan chặt chẽ với nhau. Chênh lệch giữa chiều cao thực nghiệm và lý thuyết tương đối nhỏ (Sy/x = 0,1697, giá trị Ftính > Fbảng (với P < 0,05) thể hiện rõ ở chỗ đường lý thuyết bám gần sát đường thực nghiệm cho thấy phương trình thiết lập tồn tại ở mức ý nghĩa rất cao.

Từ đồ thị cho thấy, chiều cao tăng mạnh trong giai đoạn từ 3 – 4 tuổi (bình quân khoảng 4,3 m/năm) chậm dần từ tuổi 5, 6, 7 (bình quân 1 m/năm). Xu hướng phát triển của đường lý thuyết cho thấy rừng Keo lai tại khu vực nghiên cứu vẫn còn tiếp tục phát triển về chiều cao tuy nhiên tốc độ phát triển chậm dần, đặc biệt từ tuổi 6 trở đi.

3.4.3. Tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính (Hvn/D1,3)

Trong quá trình sinh trưởng, phát triển và tồn tại của cây rừng, giữa các bộ phận của cây với nhau, hay giữa chúng với điều kiện ngoại cảnh luôn có mối quan hệ mật thiết với nhau và song song cùng tồn tại tất yếu. Đã có rất nhiều các nhà khoa học, nhà nghiên cứu lâm nghiệp đặc biệt quan tâm và cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu đã được áp dụng trong thực tiễn sản xuất.

Việc nghiên cứu các quy luật tương quan giữa các đại lượng của cây trong lâm phần cũng như tìm hiểu và nắm vững quy luật này là cần thiết đối với công tác điều tra rừng. Thông qua quy luật này, kết hợp các quy luật N/D1,3, N/Hvn … có thể cho phép xác định được sản phẩm cơ bản của lâm phần. Chính vì thế, quy luật này cũng được nhiều nhà lâm học, điều tra rừng quan tâm nghiên cứu cho các đối tượng ở các vùng sinh thái khác nhau. Hầu hết các tác giả đã đưa ra kết luận rằng: giữa chiều cao và đường kính của những cây trong lâm phần luôn tồn tại mối liên hệ chặt chẽ. Vấn đề là mô phỏng quan hệ H/D1,3 bằng phương trình toán học cụ thể nào để biểu thị tốt nhất quan hệ này cho từng đối tượng cụ thể.

Để nghiên cứu vấn đề này, từ các số liệu thu thập được (D1,3, Hvn) từ các ô tiêu chuẩn ở các cỡ tuổi (trừ tuổi 1), tiến hành gộp số liệu và thử nghiệm một số phương trình toán học nhằm mô tả cho mối tương quan này. Qua thử nghiệm và so sánh các chỉ tiêu thống kê tính toán được từ một số dạng phương trình toán học nhận thấy phương trình Y = a + b*ln(X) là phù hợp nhất để mô tả cho mối tương quan giữa Hvn

và D1,3 của loài Keo lai trồng tại khu vực nghiên cứu. Kết quả tính toán cụ thể được trình bày bảng 3.6.

Bảng 3.6. So sánh các chỉ tiêu thống kê từ các hàm thử nghiệm – Tương quan

giữa đường kính D1,3 và chiều cao Hvn (D1,3/Hvn)

Hàm thử nghiệm Số hiệu Chỉ tiêu thống kê

r Sy/x Pa Pb Y = a + b*ln(X) (3.11) 0,9314 1,51298 0,0000 0,0000 Y = a + b*sqrt(X) (3.12) 0,9271 1,55821 0,0000 0,0000 Y = (a + b*X)^2 (3.13) 0,8936 0,312721 0,0000 0,0000 Y = a + b/X (3.14) -0,8917 1,88137 0,0000 0,0000 Y = exp(a + b*X) (3.15) 0,8735 0,238785 0,0000 0,0000

Phương trình cụ thể: Hvn = - 5,95647 + 8,09949*ln(D1,3) Với r = 0,9314; Sy/x = 1,5129; Ftính = 11344,95 > F0,05 (P = 0,0000 < 0,05) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 5 10 15 20 25 D1,3 Hvn H_tn H_lt1

Hình 3.4. Đường biểu diễn tương quan giữa chiều cao và đường kính (H/D1,3) của loài Keo lai trồng tại khu vực nghiên cứu

Nhận xét:

Qua đồ thị trên (hình 3.3) kết quả thử nghiệm được trình bày chi tiết ở phụ biểu 3 cho thấy, phương trình được thiết lập có các tham số đều tồn tại (Pa, Pb < 0,05), giá trị Ftính > Fbảng (P < 0,05), đường lý thuyết đi qua các điểm tập trung của giá trị thực nghiệm chứng tỏ phương trình được chọn là phù hợp để mô phỏng mối tương quan này.

Dựa vào phương trình tương quan giữa chiều cao vút ngọn (Hvn) và đường kính ngang ngực (D1,3) này, người làm công tác lâm nghiệp có thể đề xuất những biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp tác động ngay sau khi trồng tạo điều kiện cho cây rừng mau chóng thích nghi với điều kiện môi trường cụ thể, tỉa thưa những nơi quá dày, cây bị bệnh, chèn ép có như vậy Keo lai sẽ sinh trưởng nhanh và sớm thực hiện chức năng phòng hộ …

3.5. Xác định đặc điểm và mô hình trữ lượng carbon của rừng Keo lai

3.5.1. Sinh khối cây cá thể

Sinh khối cây cá thể được xác định bởi hai dạng chính dó là sinh khối tươi và sinh khối khô

Xét về mặt cơ học sinh khối tươi khi xác định cho số liệu chính xác hơn do bởi sinh khối khô được xác định gián tiếp thông qua quá trình lấy mẫu và sấy khô cộng với khoảng cách thời gian tiến hành phân tích, còn sinh khối tươi thì được cân đo trực tiếp