Phương phỏp nghiờn cứu

Để đạt được mục tiờu của đề tài, trong nghiờn cứu này chỳng tụi vận dụng tổng hợp cỏc phương phỏp truyền thống trong nghiờn cứu điều tra rừng để thu thập số liệu, cỏc phương phỏp trong thống kờ toỏn học để xử lý, phõn tớch, tổng hợp tài liệu và tớnh toỏn đảm bảo độ chớnh xỏc trong nghiờn cứu khoa học.

3.3.1. Phương phỏp thu thập số liệu

Gồm 3 bước cơ bản: - Cụng tỏc chuẩn bị - Điều tra ngoại nghiệp - Tớnh toỏn nội nghiệp

3.3.1.1. Thu thập tài liệu cơ bản của khu vực nghiờn cứu Tài liệu thu thập bao gồm:

+ Kế thừa cỏc số liệu đó cú sẵn về điều kiện tự nhiờn và dõn sinh kinh tế trong khu vực nghiờn cứu;

+ Số liệu, hiện trạng rừng khu vực nghiờn cứu đó được theo dừi hàng năm thụng qua chương trỡnh điều tra, theo dừi diễn biến rừng và đất lõm nghiệp;

+ Cỏc tài liệu tham khảo về lĩnh vực nghiờn cứu của cỏc tỏc giả trong và ngoài nước;

+ Kế thừa cỏc kết quả của cỏc tỏc giả đi trước làm cơ sở lựa chọn những hàm toỏn học đơn giản phự hợp với đối tượng nghiờn cứu.

3.3.1.2. Phõn loại trạng thỏi

Viện Điều tra quy hoạch rừng đó dựa trờn hệ thống phõn loại của Loeschau, cải tiến cho phự hợp với đặc điểm rừng tự nhiờn nước ta. Đến nay hệ thống này vẫn được ỏp dụng vào việc phõn loại trạng thỏi rừng hiện tại phục vụ cụng tỏc quy hoạch thiết kế kinh doanh rừng tự nhiờn. Tiờu chuẩn phõn loại như sau:

+ Loại rừng trạng thỏi IIa: là rừng phục hồi gồm những cõy tiờn phong ưa sỏng, chưa ổn định, đường kớnh < 10cm, chưa cú trữ lượng;

+ Loại rừng trạng thỏi IIb: là rừng phục hồi cú D1,3 > 10cm, tổng G/ha < 10m2/ha, rừng đó cú trữ lượng;

+ Loại rừng trạng thỏi IIIa1: là rừng bị khai thỏc kiệt, độ tàn che bị phỏ vỡ và nhỏ hơn 0,3, kết cấu rừng khụng hợp lý, nhiều dõy leo, bụi rậm, tổng G/ha < 10m2/ha, M/ha < 100m3/ha;

+ Loại rừng trạng thỏi IIIa2: là rừng bị khai thỏc quỏ mức, nhưng đó cú thời gian phục hồi và cú triển vọng, độ tàn che từ 0,3-0,5, tổng G/ha từ 10-16 m2, M/ha từ 100-135m3/ha;

+ Rừng giầu: Bao gồm cỏc trạng thỏi rừng cú trữ lượng gỗ > 100m3/ha - Trạng thỏi IIIa3: Rừng đó phục hồi sau khai thỏc kiệt nhiều năm, dõy leo ớt, khụng cũn khoảng trống lớn trong rừng, cõy chớnh cú giỏ trị tỏi sinh tốt, cú nhiều cõy D1,3 > 30cm.

3.3.1.3. Thu thập số liệu trờn ụ tiờu chuẩn phục vụ cho đề tài

Trờn mỗi trạng thỏi rừng, dựng địa bàn cầm tay, mỏy định vị vệ tinh GPS, dựng thước dõy để xỏc định chiều dài cạnh của ụ tiờu chuẩn song song với

đường đồng mức, lập 2 ụ tiờu chuẩn điển hỡnh tạm thời, diện tớch ụ tiờu chuẩn điển hỡnh 1000 m2 (kớch thước ụ 25m x 40m), trờn tuyến song song cỏch đều, Nơi đặt ụ điển hỡnh ở cỏc cấp độ cao < 700 m; 700 - 1700 m và > 1700 m. Trờn mỗi ụ tiờu chuẩn mụ tả đầy đủ tỡnh hỡnh sinh thỏi cũng như tỡnh hỡnh sinh trưởng và được thống kờ vào phần đầu của phiếu điều tra ụ tiờu chuẩn.

Tiến hành xỏc định toàn diện tờn loài cõy gỗ, đo đếm đường kớnh ở vị trớ ngang ngực 1,3 m, của tất cả cỏc cõy cú đường kớnh D1,3 lớn hơn 6 cm, bằng thức kẹp kớnh, đo theo 2 chiều Đụng - Tõy, Nam - Bắc và lấy trị số trung bỡnh, đo đường kớnh tỏn (Dt) bằng thước dõy, đo chiều cao vỳt ngọn (Hvn) và chiều cao dưới cành (Hdc) bằng thước Blume-leiss, khi đo xong thỡ đỏnh dấu sơn để trỏnh đo lặp lại hoặc bỏ sút cõy và ghi rừ phẩm chất cõy đứng, vẽ phẫu đồ đứng và ngang của tầng rừng (diện tớch vẽ 400 m2). Kết quả đo đếm được thống kờ vào phần nội dung của phiếu điều tra ụ tiờu chuẩnbiểu 9-1, phụ biểu9.

Điều tra cõy tỏi sinh

Trong mỗi ụ tiờu chuẩn điển hỡnh tạm thời chỳng tụi lập 5 ụ dạng bản hỡnh vuụng mỗi ụ cú diện tớch 25 m2 (5m x 5m) ở 4 gúc và ở giữa của ụ tiờu chuẩn, trong mỗi ụ dạng bản đo đếm tất cả cõy tỏi sinh và phõn theo cấp chiều cao (h > 1m và h < 1m) và theo cấp chất lượng (tốt, xấu, trung bỡnh)

Về chất lượng cõy tỏi sinh: Căn cứ vào hỡnh thỏi chia thành 3 cấp:

+ Cõy tốt là những cõy cú tỏn lỏ phỏt triển đều đặn, trũn, xanh biếc, cú trục chớnh rừ ràng.

+ Cõy trung bỡnh là những cõy cú tỏn lỏ thưa, số lỏ ớt, tăng trưởng chiều cao ớt hơn hoặc bằng so với chồi bờn.

+ Cõy xấu là những cõy cú tỏn lỏ kộm phỏt triển, chồi ngọn gần như khụng phỏt triển, lỏ gần như tập trung ở ngọn, cõy mảnh, cong queo, bị sõu bệnh.

Kết quả điều tra cõy tỏi sinh trong mỗi ụ dạng bản được ghi vàobiểu9-2, phụ biểu 9.

Điều tra khoảng cỏch cõy tỏi sinh

Trong mỗi ụ dạng bản chọn cõy tỏi sinh bất kỳ, đo khoảng cỏch đến cõy tỏi sinh gần nhất. Mỗi ụ dạng bản đo 08 khoảng cỏch, kết quả ghi vào biểu 9- 3, phụ biểu 9

3.3.2. Phương phỏp xử lý số liệu

Tài liệu đo đếm từ cỏc ụ tiờu chuẩn được xem xột trước khi đưa vào xử lý, nhằm loại bỏ cỏc số nghi ngờ khụng hợp lý trong quỏ trỡnh đo đếm. Cỏch loại bỏ sai số được thực hiện bằng phương phỏp của Rumski. Sau khi loại bỏ sai sút, cỏc số liệu được sắp xếp theo tổ, với cự ly tổ theo cụng thức thực nghiệm (Nguyễn Hải Tuất, 1982).

m5 lgn (3.1)

Với: m: số tổ; n: số cõy của ụ tiờu chuẩn Cự ly tổ: m Xmin Xm K  ax (3.2)

Trong đú Xmax, Xmin là trị số lớn nhất và nhỏ nhất của chỉ tiờu điều tra đó quan sỏt được. Kết quả chia tổ, ghộp nhúm theo từng nhõn tố điều tra đối với mỗi ụ tiờu chuẩn được thực hiện theo phương phỏp kiểm phiếu bầu cử và ghi vào biểu 9-4, phụ biểu 9.

3.3.2.1. Phương phỏp phõn loại trạng thỏi rừng

Số liệu sau khi thu thập và chỉnh lý, trờn cơ sở phõn chia trạng thỏi rừng theo tài liệu gốc của khu vực nghiờn cứu chỳng tụi tiến hành xỏc định trạng thỏi và kiểm tra sự thuần nhất giữa cỏc ụ điều tra và giữa cỏc trạng thỏi để xem xột độ chớnh xỏc của sự phõn chia

Phương phỏp kiểm tra dựa vào tiờu chuẩn U của phõn bố chuẩn và tiờu chuẩn2

a. Tiờu chuẩn U của phõn bố chuẩn

Trong trường hợp kiểu phõn bố lý thuyết đặc trưng cho 2 Kết quả nghiờn cứu chưa biết thỡ yờu cầu dung lượng quan sỏt của hai mẫu phải đủ lớn (n1 > 30 và n2 > 30). Khi đú giả thuyết H0: 1 = 2 và H1 1  2 được kiểm tra bằng tiờu chuẩn U của phõn bố tiờu chuẩn ở mức ý nghĩanhư sau:

21 1 2 1 2 2 2 1 n n x x U        (3.3)

Nếu phương sai của hai tổng thể khụng biết trước và dung lượng mẫu đủ lớn thỡ cú thể thay một cỏch gần đỳng phương sai tổng thể bằng phương sai mẫu 1

2 S12 và2

2 S22 , tiờu chuẩn U của phõn bố chuẩn tiờu chuẩn được

viết như sau:

21 1 2 1 2 2 2 1 n n x x U S S      (3.4)

Nếu U  1,96 thỡ giả thuyết H0 được chấp nhận, hai mẫu là thuần nhất với nhau. Ngược lại nếu U > 1,96 thỡ giả thuyết H0 bị bỏc bỏ, hai mẫu là khụng thuần nhất với nhau

b. Tiờu chuẩn2

của Kruskal và Wallis

Tiờu chuẩn này dựng để kiểm tra thuần nhất của cỏc mẫu độc lập. Trước tiờn đem tất cả cỏc trị số quan sỏt ở cỏc mẫu xếp hạng chung từ nhỏ đến lớn và tớnh tổng hạng cho mỗi mẫu. Nếu cú r mẫu cần so sỏnh thỡ tổng hạng đú được ký hiệu lần lượt là R1, R2, R3… Rn

Với : nr ni 1 và     r i n n n 1 2 ) 1 ( (3.5)

Người ta chứng minh rằng nếu dung lượng quan sỏt n đủ lớn và giả thuyết H0 rằng cỏc mẫu quan sỏt là thuần nhất thỡ biến ngẫu nhiờn cú phõn bố 2 với r -1 bậc tự do. ) 1 ( 3 ) 1 ( 12 1 2       n n n H r i i i n R (3.6)

Giải thuyết H0 bị bỏc bỏ nếu H > 2

05 với r - 1 bậc tự do tra ở bảng 2

. Trường hợp nếu cú số hạng trựng nhau thỡ cụng thức của H phải được điều chỉnh, với

(3.7) Trong đú t là tần số lặp lại của một trị số nào đú

3.3.2.2. Phương phỏp nghiờn cứu cấu trỳc tổ thành thực vật thõn gỗ

Tổ thành rừng là tỷ lệ hay tỷ trọng của loài cõy hay nhúm loài cõy chiếm trong lõm phần. Cỏc lõm phần cú tổ thành khỏc nhau thỡ biện phỏp kinh doanh, quản lý bảo vệ cũng như giỏ trị của lõm phần về kinh tế, về chức năng bảo vệ nguồn gen, bảo vệ mụi trường… cũng khỏc nhau. Để nghiờn cứu cấu trỳc tổ thành thường xỏc định hệ số tổ thành, để đơn giản khi nghiờn cứu cú thể sử dụng hệ số tổ thành theo tiết diện ngang cho lõm phần, đõy là cỏch biểu thị thụng dụng trong điều tra rừng và khi đú phải chấp nhận gỉa thiết là hỡnh cao giữa cỏc loài khụng cú sự chờnh lệch lớn. Cụng thức biểu thị hệ số tổ thành của cỏc loài cõy trong lõm phần được gọi là cụng thức tổ thành. Đề tài nghiờn cứu cấu trỳc tổ thành nhằm xõy dựng cụng thức tổ thành cho từng trạng thỏi rừng và trờn cơ sở đú xỏc định loài theo mục đớch bảo tồn.

3.3.2.3. Phương phỏp nghiờn cứu cỏc quy luật phõn bố

Sau khi chỉnh lý số liệu, căn cứ vào phõn bố thực nghiệm tiến hành mụ hỡnh húa theo những hàm toỏn học khỏc nhau, để lựa chọn hàm lý thuyết phự hợp. Việc tớnh toỏn và xử lý số liệu theo phương phỏp thống kờ toỏn học với

n T H n H     3 , 1

sự giỳp đỡ của mỏy tớnh điện tử. Cỏc quy luật phõn bố được quan tõm nghiờn cứu trong đề tài này bao gồm quy luật phõn bố của một số cõy theo đường kớnh (N-D1,3) và quy luật phõn bố số cõy theo chiều cao (N-Hvn). Để nghiờn cứu cỏc quy luật này sẽ vận dụng tổng hợp cỏc phương phỏp sau:

- Phương phỏp biểu đồ: Thụng qua việc xỏc định phẫu đồ dọc và phẫu đồ ngang.

- Phương phỏp giải tớch toỏn học thụng qua việc: + Tớnh toỏn cỏc đặc trưng mẫu

+ Mụ phỏng quy luật phõn bố của cỏc nhõn tố điều tra bằng cỏc hàm toỏn học, kiểm tra sự phự hợp theo cỏc tiờu chuẩn thống kờ.

a. Phõn bố mũ (Phõn bố giảm)

Mụ phỏng cho quy luật phõn bố số cõy theo đường kớnh (N-D1,3) của những lõm phần hỗn giao, nhiều loài, khỏc tuổi, qua khai thỏc chọn khụng quy tắc nhiều lần, số cõy cú đường kớnh lớn cú số lượng ớt, ngược lại số cõy cú đường kớnh nhỏ chiếm số lượng nhiều.

Hàm Meyer cú dạng Px(x) = ft= .e (3.8) Trong đú: ftlà số cõy (tần số quan sỏt)

x là cỡ đường kớnh, chiều cao và hai tham số của hàm Meyer.

Khi xỏc định cỏc tham số của phương trỡnh Meyer dựng phương phỏp bỡnh phương bộ nhất, đầu tiờn phải logarit húa hai vế của phương trỡnh ta được

lgft= lg- bxlge Đặt lgft= y; vỡ lg = a do đú = 10a -lge =do đú= e b lg 

Nắn phõn bố theo hàm Meyer (xem bảng 9-5, phụ biểu 9)

b. Phõn bố khoảng cỏch

Phõn bố khoảng cỏch là phõn bố xỏc suất của biến ngẫu nhiờn đứt quóng, hàm toỏn học cú dạng               1 x Với 0 x Với α α 1 γ 1 γ x f x 1 (3.9) Trong đú:= f0/n

f0là tần số quan sỏt tương ứng với tổ đầu tiờn

n là dung lượng mẫu; x = (xi- x1)/k với k là cự ly tổ xilà cỡ đường kớnh thứ i

x1là cỡ đường kớnh của tổ thứ nhất

Phõn bố khoảng cỏch thường cú một đỉnh ở cỡ thứ 2 và sau đú tần số giảm dần khi x tăng lờn

Khi 1 -= thỡ phõn bố khoảng cỏch trở về dạng phõn bố hỡnh học P(x)= (1-).x

(Với x0) (3.10)

Ước lượng cỏc tham số bằng phương phỏp hàm tối đa hợp lý cú thể xỏc định được cỏc tham số của phõn bố khoảng cỏch như sau

= n f0    i ix f f n ) ( 1 0 

Nắn phõn bố theo hàm khoảng cỏch (xem bảng 9-6, phụ biểu 9)

c. Phõn bố Weibull

Phõn bố Weibull cú nguồn gốc từ vật lý học được GS Nguyễn Hải Tuất lần đầu tiờn giới thiệu và sử dụng ở Việt Nam và sau này trở thành một trong những hàm phõn bố dựng phổ biến trong lõm nghiệp

Phõn bố Weibull là phõn bố xỏc suất của biến ngẫu nhiờn liờn tục, miền giỏ trị (0, +) cho phộp mụ phỏng phõn bố thực nghiệm cú dạng giảm, lệch trỏi, lệch phải và đối xứng.

Hàm mật độ fx(x) =.x-1e-x (3.11) Trong đú:

x là trị số quan sỏt

xmin là trị số quan sỏt nhỏ nhất và là hai tham số.

Khi cỏc tham số của phõn bố Weibull thay đổi thỡ dạng đường cong phõn bố cũng thay đổi theo. Tham số  đặc trưng cho độ nhọn phõn bố, tham số  biểu thị độ lệch của phõn bố

Khi= 1 Phõn bố cú dạng giảm Khi< 3 Phõn bố lệch trỏi

Khi= 3 Phõn bố cú dạng đối xứng Khi> 3 Phõn bố lệch phải.

Cỏc tham số của phõn bố Weibull được xỏc định như sau: Tuỳ độ lệch của phõn bố thực nghiệm mà chọn giỏ trị của tham số  cho phự hợp, sau đú tớnh giỏ trịtheo cụng thức:

(3.12)

Theo phương phỏp này, cần thử một số giỏ trị của  cho đến khi nào đường cong lý thuyết bỏm sỏt đường cong thực nghiệm thỡ dừng lại (Vũ Tiến Hinh-1995).

Để nắn phõn bố số cõy theo nhõn tố điều tra nào đú bằng hàm Weibull, sử dụng phần mềm Excel (Tin học ứng dụng trong Lõm nghiệp-2001) căn cứ

   m i x n 1  

vào liệt số phõn bố của một số nhõn tố điều tra nào đú để ước lượng tham số cho phự hợp.

Ứng với mỗi giỏ trị của tham số  ước lượng, sau khi nắn phõn bố thực nghiệm theo hàm Weibull đều phải tiến hành kiểm tra giả thuyết về luật phõn bố. Trường hợp nếu giả thuyết khụng được chấp nhận thỡ phải tiến hành chọn tham số khỏc phự hợp hơn. Nắn phõn bố theo hàm Weibull (xem bảng 9-7, phụ biểu 9)

Trong đề tài chỳng tụi sử dụng hàm phõn bố giảm dạng hàm Mayer, phõn bố khoảng cỏch và phõn bố Weibull để mụ phỏng luật phõn bố số cõy theo đường kớnh (N-D1,3) số cõy theo chiều cao (N-Hvn) cho rừng tự nhiờn tại khu vực nghiờn cứu.

d. Kiểm tra giả thuyết về luật phõn bố

Tiờu chuẩn kiểm tra mức độ phự hợp của cỏc hàm lý thuyết được chọn là tiờu chuẩn khi bỡnh phương (2

) (Nguyễn Hải Tuất -1982). Cơ sở lý luận như sau:

Nếu giả thuyết H0 là đỳng (phõn bố lý thuyết đó chọn là phự hợp) và dung lượng mẫu quan sỏt đủ lớn để sao cho tần số lý luận được tớnh theo phõn bố lý thuyết ở cỏc tổ 5 thỡ đại lượng ngẫu nhiờn:

    m i flt flt ft 1 2 2 ( )  (3.13) Trong đú: ft là trị số thực nghiệm, flt là trị số lý thuyết. m là số tổ Cú phõn bố 2

với bậc tự do K= m - 1 nếu phõn bố lý thuyết cú cỏc tham số đó được xỏc định và K = m - r - 1, (trong đú r là số tham số cần ước lượng của phõn bố lý thuyết) nếu cú tham số cần phải ước lượng thụng qua kết quả quan sỏt mẫu, trong trường hợp nếu kết quả tớnh toỏn cú một số tổ cú n.Pi < 5 thỡ cần gộp lại với tổ bờn cạnh để hỡnh thành cỏc tổ cú flt  5, mức ý nghĩa

thụng thường được chọn là  = 0,05 và 0,01. Nếu n2 tớnh được nhỏ hơn 052