2. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀTHỰC TIỄN
3.1.1. Quy luật phân bố số cây theo đường kính
2.3.1.2. Quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính
2.3.1.3. Quy luật tương quan giữa đường kính tán cây với đường kính ngang ngực 2.3.1.4. Quan hệ giữa thể tích thân cây có vỏ với đường kính và chiều cao
2.3.1.5. Quan hệ giữa thể tích thân cây có vỏ với thể tích thân cây không vỏ
2.3.1.6. Quan hệ giữa chiều cao cây bình quân tầng trội với chiều cao cây bình quân cấp kính thứ ba
2.3.2. Nghiên cứu quy luật sinh trưởng cây rừng và lâm phần
2.3.2.1. Nghiên cứu quy luật sinh trưởng đường kính thân cây theo tuổi cây 2.3.2.2. Nghiên cứu quy luật sinh trưởng chiều cao thân cây theo tuổi cây 2.3.2.3. Nghiên cứu quy luật sinh trưởng tiết diện ngang thân cây theo tuổi cây 2.3.2.4. Nghiên cứu quy luật sinh trưởng thể tích thân cây theo tuổi cây
2.3.3. Nghiên cứu quy luật tăng trưởng cây rừng và lâm phần
2.3.3.1. Nghiên cứu quy luật tăng trưởng đường kính thân cây theo tuổi cây 2.3.3.2. Nghiên cứu quy luật tăng trưởng chiều cao thân cây theo tuổi cây 2.3.3.3. Nghiên cứu quy luật tăng trưởng tiết diện ngang thân cây theo tuổi cây 2.3.3.4. Nghiên cứu quy luật tăng trưởng thể tích thân cây theo tuổi cây
2.3.4. Ứng dụng kết quả nghiên cứu phục vụ công tác Điều tra rừng
2.3.4.1. Quy luật cấu trúc đường kính lâm phần
2.3.4.2. Quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây 2.3.4.3. Quan hệ giữa đường kính tán cây với đường kính ngang ngực
2.3.4.4. Ứng dụng tổng hợp các quy luật N/D, H/D, Dt/D13 và quy luật tương quan giữa V với d và h trong việc xác định các nhân tố điều tra cơ bản lâm phần
2.3.4.5. Lập biểu thể tích cây đứng rừng Keo lá tràm và sử dụng biểu thể tích cây đứng xác định trữ lượng lâm phần
2.3.4.6. Ứng dụng kết quả nghiên cứu quy luật quan hệ giữa chiều cao cây cấp kính 3 với chiều cao bình quân tầng trội
2.3.4.7. Ứng dụng các kết quả nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng
2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.4.1. Phương pháp tổng quát 2.4.1. Phương pháp tổng quát
Sử dụng phương pháp điều tra điển hình sau khi đã điều tra tổng quát các lâm phần khác nhau về tình hình sinh trưởng và hoàn cảnh sinh thái.
Với yêu cầu đặt ra của đề tài là xây dựng được những công cụ phục vụ cho công tác điều tra rừng Keo lá tràm.
Vì vậy, trong quá trình nghiên cứu phải quán triệt quan điểm:
Nghiên cứu phải bảo đảm tổng hợp và toàn diện, áp dụng phương pháp toán học thống kê, trên cơ sở tôn trọng các quy luật sinh vật học của cây rừng và của lâm phần.
2.4.2. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu
2.4.2.1.Phương pháp thu thập số liệu
Đề tài dự kiến thu thập số liệu trên 45 ô tiêu chuẩn tạm thời đo đếm một lần, diện tích ô tiêu chuẩn là 1.000 m2.
Trên mỗi ô tiêu chuẩn, tiến hành mô tả tình hình sinh thái và đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng cho các cây cá lẻ, đo đường kính ngang ngực (d1.3), chiều cao vút ngọn (hvn), đường kính tán (dt), phân loại cây theo hai đối tượng: Nuôi dưỡng và tỉa thưa.
Tính toán và xác định cây tiêu chuẩn, giải tích 3 cây bình quân theo 3 cấp kính có tổng diện ngang bằng nhau
Cây tiêu chuẩn sau khi chặt ngã, được cắt thành các phân đoạn 1m để xác định các đại lượng sinh trưởng (d, h, v) cho từng tuổi.
Khi cần xác định đỉnh sinh trưởng thì phân đoạn được cưa tới 0,5m để sai số xác định chiều cao ở mỗi tuổi không vượt quá 0,25m.
Với giá trị thu được của từng đại lượng sinh trưởng theo tuổi của các cây tiêu chuẩn, dùng phương pháp phân tích hồi quy để mô tả quy luật sinh trưởng.
Các số liệu điều tra được tập hợp theo từng ô tiêu chuẩn và tổng hợp cho từng lâm phần.
2.4.2.2. Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu đo đếm trên các ô tiêu chuẩn được tiến hành chỉnh lý và tính toán các chỉ tiêu điều tra cơ bản như: Tuổi (A), tổng diện ngang (G), các loại đường kính và chiều cao bình quân, trữ lượng (M), mật độ (N), tổng diện tích tán (St),...
Tài liệu đo đếm trước khi đưa vào phân tích được loại bỏ những số liệu nghi ngờ là không đúng trong quá trình đo đếm. Sau đó, chỉnh lý tài liệu thực nghiệm. Tính toán các đại lượng sinh trưởng từ số liệu các cây giải tích.
2.4.3. Phương pháp nghiên cứu quy luật cấu trúc lâm phần
2.4.3.1. Phương pháp nghiên cứu quy luật cấu trúc đường kính cây rừng
Vận dụng hàm phân bố Weibull để mô tả quy luật cấu trúc N/D rừng Keo lá tràm. Sở dĩ sử dụng phân bố Weibull để nghiên cứu vì đây là phân bố xác suất cho phép mô phỏng phân bố thực nghiệm có dạng giảm, lệch trái, lệch phải và đối xứng.
Phân bố Weibull là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên liên tục với miền giá trị (0, +). Hàm mật độ có dạng: m in . . 1 m in d d x e d d x f (2.1) Đặt 1 và khi dmin= 0 thì: d x x x e f . . 1. . (2.2) Hàm phân bố có dạng: . max min 1 e X X x F (2.3)
Trong đó và là hai tham số của phân bố Weibull. Khi các tham số của phân bố Weibull thay đổi thì dạng đường cong phân bố cũng thay đổi theo. Tham số đặc trưng cho độ nhọn, tham số đặc trưng cho độ lệch của phân bố.
Khi dmin = 0 và =1 : Phân bố có dạng giảm < 3,6: Phân bố có dạng lệch trái
> 3,6: Phân bố có dạng lệch phải =3 - 4,5: Phân bố có dạng gần đối xứng
Nếu đặt x = d - dmin (d là trị số giữa cỡ) thì khi =3 phân bố có dạng đối xứng, > 3 phân bố có dạng lệch phải, < 3 phân bố có dạng lệch trái. ở công thức (2.2), x = d - d (d là trị số giữa cá cỡ kính)
Dựa vào dạng của phân bố thực nghiệm, chọn khoảng của , thay đổi và ước lượng bằng phương pháp tối đa hợp lý.
Từ các cặp tham số và , tiến hành tính toán tần số lý thuyết flt và kiểm tra sự phù hợp của phân bố Weibull bằng tiêu chuẩn khi bình phương (2).
Nội dung của phương pháp như sau: Sử dụng tiêu chuẩn 2 với các mức = 0,05 để kiểm tra sự phù hợp của phân bố lý thuyết so với phân bố thực nghiệm theo công thức: m i lt lt tn t f f f 1 2 2 (2.4) Trong đó: ftn: Tần số thực nghiệm flt : Tần số lý thuyết
m: Số tổ tham gia kiểm tra ( flt lớn hơn hoặc bằng 5)
2 được so sánh với 2 tra bảng với bậc tự do k = m - r -1 (r là số tham số cần ước lượng) ở mức = 0,05.
Nếu t2 < 2 tra bảng thì chấp nhận sự phù hợp của phân bố ở mức = 0,05
2.4.3.2.Phương pháp nghiên cứu quy luật tương quan H/D và quy luật tương quan Dt/D13
Tiến hành chấm các cặp giá trị chiều cao (hoặc đường kính tán bình quân) và đường kính của các cây đo cao trong ô tiêu chuẩn quan sát lên biểu đồ để phát hiện quy luật.
Dùng phương pháp giải tích mô tả mối quan hệ giữa chiều cao với đường kính. Đánh giá mức độ liên hệ của chúng bằng sự tồn tại của tỷ tương quan, hệ số tương quan, đồng thời tiến hành kiểm tra khả năng đồng nhất các phương trình tương quan cùng dạng thông qua việc kiểm tra bằng tiêu chuẩn 2 với mức ý nghĩa = 0,05 hoặc = 0.01.
Trên cơ sở dạng quan hệ tìm được, xác lập phương trình tương quan H/D cho từng lâm phần.
Với quy luật tương quan Dt/D13 chọn trước dạng phương trình đường thẳng để nghiên cứu.
Xem xét khả năng gộp các phương trình tương quan H/D (Dt/D1,3) thành một phương trình bình quân chung, sử dụng tiêu chuẩn 2 của Pearson, tiếp tục kiểm tra khuynh hướng tăng, giảm của dãy hệ số hồi quy bi theo thời gian.
Trước hết cần so sánh xem các hệ số hồi quy b1, b2,..., bm có thuần nhất không, tức là kiểm tra giả thuyết:
H0: b1 = b2 = ... = bm vaì
H1: b1 b2 ... bm
Để kiểm tra giả thuyết tren dùng tiêu chuẩn khi bình phươngt2 theo công thức:
t2 = m i bi m i i bi m i i bi W b W b W 1 2 1 1 2 . . (2.5) Với: Wbi = 12 bi S (2.6) bi là tham số của phương trình i
Tiến hành lập bảng quan hệ: Stt bi S2 bi Wbi Wbi.bi Wbibi2 1 2 … n Tổng
Tiến hành tính toán t2 theo công thức (2.5), sau đó so sánh t2 với 052 tra bảng với bậc tự do k = m - 1 với m là số phương trình cần kiểm tra thuần nhất.
Nếu t2 tính theo công thức (2.5) mà nhỏ thua 052 tra bảng với bậc tự do k = m - 1 thì chấp nhận giả thuyết H0. Khi đó m phương trình mẫu sẽ gộp thành một phương trình bình quân chung với các tham số như sau:
Tham số b chung (b ) tính toán theo công thức:
b = m i bi m i i bi W b W 1 1 . (2.7)
Trên cơ sở tham số b chung tính toán được, tiếp tục tính tham số a chung theo công thức: a = m i ai m i i ai W a W 1 1 * . (2.8)
Trong đó: ai* là hệ số điều chỉnh tham số ai của phương trình thứ i ai* = Yi b.Xi (2.9)
Wai là trọng số của hệ số hồi quy a phương trình thứ i Wai tính theo công thức: Wai = 2 1 ai S (2.10)
2.4.3.3. Phương pháp nghiên cứu mối quan hệ của các nhân tố điều tra cơ bản
Phương pháp này vận dụng trong nghiên cứu mô hình hóa quá trình sinh trưởng và tăng trưởng cây rừng và lâm phần
Căn cứ vào biểu đồ thực nghiệm, lựa chọn dạng phương trình lý thuyết Các phương trình phi tuyến được tuyến tính hóa
Dùng phương pháp bình phương bé nhất để ước lượng các tham số
Tính các chỉ tiêu thống kê như: Hệ số tương quan (r), phương sai (S2), sai tiêu chuẩn (S), hệ số biến động (S%),...
Kiếm tra tồn tại các tham số, hệ số tương quan và dạng quan hệ bằng các tiêu chuẩn F của Fisher, tiêu chuẩn t của Student ở các mức ý nghĩa = 0,05
Phương trình được chọn sẽ là phương trình: Đơn giản có độ chính xác cao phản ánh đúng quy luật sinh vật học của đối tượng nghiên cứu. Hệ số tương quan cao nhất (Rmax) và tiêu chuẩn kiểm tra sự tồn tại của hệ số tương quan là lớn nhất. Trường hợp hàm cùng dạng có thể dùng thêm tiêu chuẩn S hoặc sai số tương đối S% của phương trình nhỏ nhất. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ quan hệ của các đại lượng trong Phương trình hồi quy tuyến tính.
Dùng chỉ tiêu hệ số tương quan với các mức định lượng như sau: Nếu:
r 0: Giữa X và Y có tương quan đồng biến
r 0 : Giữa X và Y có tương quan nghịch biến 0 r 0,3 : Giữa X và Y có tương quan yếu 0,3 r 0,5 : Giữa X và Y có tương quan vừa
0,5 r 0,7 : Giữa X và Y có tương quan tương đối chặt 0,7 r 0,9 : Giữa X và Y có tương quan chặt
0,9 r 1: Giữa X và Y có tương quan rất chặt r 1: Giữa X và Y có tương quan hàm số
Kiểm tra sự tồn tại của hệ số tương quan và các tham số hồi quy
Kiểm tra sự tồn tại của các chỉ tiêu R trong tổng thể. Sử dụng tiêu chuẩn Student (tiêu chuẩn t) theo công thức:
2 . 1 2 n r r t r (2.11) So sánh tr với 2 05 k n
t tra bảng với mức ý nghĩa = 0,95
Nếu tr t05 k n 2 tra bảng thì R không tồn tại, tức là giữa X và Y không có quan hệ tuyến tính, cụ thể là giữa H và D không có quan hệ với nhau.
Nếu tr t05 k n 2 tra bảng thì R tồn tại, tức là giữa X và Y tồn tại mối quan hệ tuyến tính, như vậy giữa H và D có quan hệ với nhau.
Kiểm tra sự tồn tại của các tham số A, B trong tổng thể, sử dụng tiêu chuẩn t theo công thức: a a S a t với X a Q n X S S . 2 (2.12) b b S b t với X b Q S S 1 (2.13) Trong đó:
a, b, r: Các tham số hồi quy và hệ số tương quan của phương trình Sa, Sb: Sai tiêu chuẩn của tham số hồi quy a, b
n: Dung lượng quan sát
Nếu ta , tb t05 k n 2 thì A, B tồn tại trong tổng thể
2.4.4. Phương pháp kiểm tra và đánh giá kết quả nghiên cứu
Vấn đề đặt ra là chọn dạng quan hệ nào cho phù hợp và đảm bảo khoa học thì cần thiết phải dựa vào các nguyên tắc chọn phương trình thích hợp. Phương trình thích hợp là phương trình thỏa mãn các điều kiện sau: Phương trình phải có đồng thời hệ số tương quan cao nhất. Sở dĩ như vậy vì phương trình có cao nhất thì mối quan hệ là chặt chẽ nhất. Phương trình có sai số tương đối nhỏ nhất, tức là phương trình đạt độ chính xác cao. Phương trình đơn giản, dễ áp dụng vào thực tiễn.
Tính sai số tương đối:
% = 100 lt lt tn Y Y Y (2.14) Trong đó:
00 : Sai số tương đối Tính sai số tương đối bình quân: % = n 1 . n i i 1 0 0 (2.15) 2.4.5. Công cụ xử lý
Sử dụng phần mềm xử lý thông kê được cài sẵn trên máy tính kỹ thuật cụ thể dụng phầm mêm Excel
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ QUY LUẬT CẤU TRÚC RỪNG
Quy luật cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian. Quy luật cấu trúc rừng là cơ sở khoa học chủ yếu cho các phương pháp thống kê, dự đoán trữ lượng, sản lượng và tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật trong kinh doanh, điều chế rừng. Là cơ sở định hướng cho việc đề xuất các biện pháp lâm sinh thích hợp. Như vậy, nghiên cứu cấu trúc lâm phần không chỉ có ý nghĩa về mặt lý luận mà còn có ý nghĩa thực tiễn to lớn.
Quy luật cấu trúc rừng rất phong phú, trong công trình này chỉ đi sâu nghiên cứu một số quy luật cấu trúc cơ bản và quan trọng, có liên quan trực tiếp đến việc giải quyết các nội dung nghiên cứu của đề tài.
3.1.1. Quy luật phân bố số cây theo đường kính
Phân bố số cây theo đường kính là một đặc trưng cấu trúc cơ bản nhất của lâm phần. Thông qua quy luật này có thể nhận biết được trạng thái hiện tại, là cơ sở để xác định một số nhân tố điều tra cơ bản như: Tổng tiết diện ngang, trữ lượng, mật độ, đường kính bình quân và chiều cao bình quân để dự đoán một số nhân tố điều tra cơ bản của lâm phần ở thời điểm điều tra nào đó.
Từ kết quả điều tra đo đếm đường kính thân cây trên các ô tiêu chuẩn, đã tiến hành chỉnh lý tính toán xác định dãy số phân bố N/D cho các ô tiêu chuẩn. Trong quá trình xử lý đề tài đã tiến hành chọn cỡ đường kính bình quân cộng để xác định cự ly tổ và lấy giá trị là những số tròn nguyên vì trong các bảng biểu hiện nay như biểu thể tích cây đứng hầu hết sử dụng cỡ kính tròn số. Kết quả xử lý cho 30 ô tiêu chuẩn điển hình Keo lá tràm tại khu vực nghiên cứu được tổng hợp tại bảng 3.1.
Qua kết quả tại bảng 3.1 cho thấy:
Hình dạng của dãy số N/D thực nghiệm có xu hướng chung là: Các đường thực nghiệm phân bố số cây theo cỡ đường kính là những đường đứt quãng có 1 đỉnh cao nhất hơi lệch về bên trái của dãy số khi sắp xếp cây rừng từ nhỏ đến lớn theo cỡ đường kính.
Bảng 3.1: Kết quả xác định dãy số phân bố N/D cho các ô tiêu chuẩn
Ôtc Dãy số phân bố số cây theo cỡ đường kính Tổng
1 di 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 91 n1 2 6 8 8 11 17 13 13 6 7