Quy luật tương quan giữa thể tớch thõn cõy khụng vỏ vớ

Chương 4 : KẾT QUẢ NGHI ấN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1. Nghiờn cứu cỏc quy luật cấu trỳc và xõy dựng cỏc mụ hỡnh cấu trỳc

4.1.7. Quy luật tương quan giữa thể tớch thõn cõy khụng vỏ vớ

và chiều cao thõn cõy (Vkv/D1.3/Hvn)

Thể tớch là nhõn tố quan trọng và là mục tiờu của cụng tỏc điều tra tài nguyờn rừng. Cũng như cỏc nhõn tố khỏc, giữa thể tớch thõn cõy khụng vỏ với đườngkớnh và chiềucao thõn cõy luụn tồntạimối quan hệchặtchẽbiểuthịdưới nhiềudạngphương trỡnh toỏn họckhỏc nhau.Đềtài sẽthửnghiệmmộtvài dạng phươngtrỡnh phổbiến,được nhiềuchuyờn gia trong và ngoài nướcsửdụng. Cỏc phương trỡnh thửnghiệmcú dạng: (3.7), (3.8), (3.9), (3.10).

Để lập mối quan hệ giữa thể tớch thõn cõy khụng vỏ với đường kớnh và chiềucao thõn cõy, đề tài sử dụng số liệu của 16 cõy giải tớch (gồm 144 cõy từ tuổi2đếntuổi10). Kếtquảxửlýđượctổnghợp ởbảng (4.7) nhưsau:

Bảng 4.7: Tổng hợp cỏc tham số khi phõn tớch hồi quy và tương quan của cỏc dạng hàm

Dạng PT R2 Sy2 a b c

(3.7) 0,9929 6,88E-5 1,234E-03 3,89E-05

(3.8) 0,9929 6,93E-5 8,917E-04 3,35E-05 3,88E-05

(3.9) 0,9932 6,68E-5 3,19E-5 1,839214 1,21037

(3.10) 0,9503 1,18E-3 0,128624 5,951E-5

Ghi chỳ: R2 đó qua tuyến tớnh hoỏ.

Bảng 4.7 cho thấy: cả 4 phương trỡnh đều cho hệ số xỏc định rất cao, phương sai hồiquy nhỏ. Chứngtỏgiữathểtớch thõn cõy khụng vỏcú quan hệrất chặtvớichiềucao vàđườngkớnh thõn cõy.

Trong 4 phương trỡnh trờn thỡ dạng (3.9) cú hệ số xỏc định cao nhất (R2 = 0,9932), phương sai hồi quy nhỏ (Sy2 = 6,68E-5). Vỡ vậy đề tài quyết định chọn hàm (3.9)để mụ tả quan hệ giữa thể tớch thõn cõy khụng vỏ với đường kớnh và chiềucao thõn cõy. Phương trỡnh cụthể là:

V = 3,19E-5.D1,839214.H1,21037 (4.4)

4.1.7.1. Kiểm tra sai số hệ thống của phương trỡnh quan hệ V/D/H

Để lựa chọn phương trỡnh hồi quy thớch hợp biểu thị cho mối quan hệ V/D/H, ngoài việcdựavào cỏc chỉtiờu thốngkờ nhưhệsốxỏcđịnh, phương sai hồi quy, … đềtài sử dụngtiờu chuẩnthụng dụnghiệnnay và cũng đóđượcphần mềm SPSS đưa vào là tiờu chuẩn d của Durbin – watson để kiểm tra sai số hệ thốngcủaphương trỡnh (4.4). Tiờu chuẩnnày cú cụng thứclà:

       2 2 1 i i i e e e d (4.5)

Trong đú: dấu tổngở tử sốchạytừ 2đến n vỡ một điểmquan sỏt bị mất đi khi lấyhiệucỏc quan sỏt kế tiếpnhau. Cũn tổng ở mẫu chớnh là QE trong bảng phõn tớch phương sai với  

       2 ^ y y QE . Phạm vi đểchấp nhận giả thuyết H0

khụng cú tựtương quan cảõm và dương hay khụng cú sai sốhệthốngnhưsau:

Giả thiết Quyết định Giới hạn

Khụng cú tựtương quan dương Bỏc bỏ 0 < d < Gd

Khụng cú tựtương quan dương Khụng cú kếtluận Gd< d < Gt

Khụng cú tựtương quan õm Bỏc bỏ 4-Gd< d < 4

Khụng cú tựtương quan õm Khụng cú kếtluận 4-Gt< d < 4-Gd Khụng cú tự tương quanõm vàdương Khụng bỏc bỏ Gt< d < 4-Gt

Trongđú: Gtvà Gdđượctra bảng[29]ứngvớin là dung lượngmẫu, k là số biến độclậpvới mứcý nghĩa= 0,05.

Ưuđiểm của cỏch tớnh sai sốhệ thống này là khụng cần thờm dung lượng điềutra ngoài dung lượngmẫulậpphương trỡnhđểkiểmtra. Ngoài ra, cỏch tớnh toỏn cũng đơn giản và chớnh xỏc. Nhưng nhược điểm đú là cú một số miền khụng kếtluận được.

Kếtquảkiểmtra phương trỡnh (4.4) tớnhđượcd = 1,843. Vớin = 144, k = 2 tra bảngđược Gd= 1,076 và Gt= 1,760. Như vậy, d nằmtrong khoảng Gt < d < 4-Gt nghĩa là phương trỡnh khụng cú tự tương quan õm và dương hay núi cỏch khỏc phương trỡnh khụng cú sai sốhệthống.

4.1.7.2. Kiểm tra tớnh thớch ứng của phương trỡnh quan hệV/D/H

Để kiểm nghiệm độ chớnh xỏc của cụng thức (4.4), đề tài đó dựng số liệu tớnh toỏn của 28 cõy chặt ngả (từ tuổi 4 đến tuổi 10) khụng tham gia vào quỏ trỡnh thiết lậpphương trỡnh. Sốliệucỏc cõy chặtngả nàyđượckế thừacủaLõm trườngHàm Yờn vàđượcgiảitớch năm 2006. Bằngphương phỏp xỏcđịnhsai số

tươngđối(∆%) giữa thểtớch thựcthõn cõy và thểtớch cúđượctừgiỏ trịD1,3, Hvn củacõyđem tớnh toỏn bằngcụng thức(4.4):

100 * % sát quan sát biểu V quan v V V    (4.6)

Kếtquả kiểmtra cho thấy: sai sốtươngđối nằmtrong khoảngtừ0,1% đến 18,62%, sai sốtươngđối trung bỡnh là 8,75% nhỏhơn 10% (là sai sốtươngđối cho phộp trong điều tra rừng), số lầnmắc sai số dương là 17, số lần mắc sai số õm là 11. Chứng tỏ cụng thức (4.4) cú độ chớnh xỏc cần thiết. Cú thể sử dụng phương trỡnh này để xỏc định thể tớch từng cõy cỏ lẻ Keo tai tượng hoặc lõm phầntạikhu vựcnghiờn cứu.

4.1.7.3.Tương quan giữa thể tớch thõn cõy cú vỏ và thể tớch thõn cõy khụng vỏ

Từ cụng thức(4.4) cú thểxỏcđịnh thể tớch thõn cõy, tuy nhiờnđúchỉlà thể tớch thõn cõy khụng vỏ. Để xỏc định thể tớch thõn cõy cú vỏ đề tài tiến hành nghiờn cứu mối quan hệ giữa thể tớch thõn cõy cú vỏ và khụng vỏ cho Keo tai tượngtạikhu vựcnghiờn cứu.

Từ sốliệuVcv và Vkvcủa 44 cõy chặtngả ở cỏcđộtuổi,điềukiện lập địavà mật độ khỏc nhau. Trong đú: 16 cõy chặt ngả ở tuổi 10, kết hợp với số liệu kế thừa củaLõm trường Hàm Yờn là 28 cõy ở cỏc độ tuổi từ 4 đến 10. Thụng qua biểu đồ đểphỏt hiệnquy luậtcho thấy ởhỡnh (4.9):

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0 0.1 0.2 0.3 0.4Vkv Vcv

Trờn cơsở biểu đồ đỏmmõy điểmtrờn,đề tàiđó xỏc lậpmối liờn hệ giữa thể tớch thõn cõy cú vỏvớithể tớch thõn cõy khụng vỏthụng qua dạng quan hệ đườngthẳng. Kết quảtớnh toỏn trờn Excel đượcphương trỡnh cụthể nhưsau:

Vcv= 0,008867 + 1,077386.Vkv (4.7) Hệ số tương quan củaphương trỡnh rất cao (R =0,996), sai tiờu chuẩnhồi quy nhỏ(Sy= 0,00894). Cỏc hệsốhồiquy a và bđềutồntại(do cú xỏc suấtP(a) = 2,47E-03 và P(b) = 6,16E-46 đềunhỏhơn 0,05). Như vậy, mối quan hệ giữa thể tớch khụng vỏ với thể tớch cú vỏ là rất chặt chẽ. Hay núi cỏch khỏc, việc xỏc định thể tớch thõn cõy cú vỏ thụng qua thể tớch thõn cõy khụng vỏ (hay ngượclại) là thớch hợpvàcho độ chớnh xỏc cao.

4.1.8. Quan hệ giữa hỡnh số thường (f1.3) với đườngkớnh và chiều cao thõn cõy

Hỡnh sốlà nhõn tốquan trọng cấuthành thể tớch thõn cõy nhưngkhụng thể đo trựctiếp trờn cõy như đường kớnh hoặcchiềucao củanú. Vỡ vậy, hiểubiếtvề hỡnh sốcú ý nghĩa đặcbiệtvềlý luậnvà thựctiễn đo cõy.

Mục đớch xỏc định hỡnh số là để tớnh toỏn thể tớch thõn cõy đứng vỡ vậy khụng thể sử dụng cỏc cụng thức khỏi niệm và cụng thức tớnh toỏn đó biết vào việc này. Hỡnh số trờn thõn cõyđứng chỉ cú thể xỏcđịnh thụng qua quan hệ của nú vớinhững nhõn tốdễ đo trờn thõn cõy.

Khi xỏcđịnhtrữlượnglõm phần, cú thể nghiờn cứutỡm ra mộtgiỏ trị hỡnh số trung bỡnh để sử dụng tớnh toỏn sẽ đơn giản hơn mà vẫn đảm bảo độ chớnh xỏc. Tuy nhiờn, giỏ trị này sẽ sai lệch so với trị số thực của từng cõy riờng lẻ. Xuấtphỏt từnhữnglý do trờn,đểgiảiquyếtviệcxỏcđịnhf1,3 cho từngcõy riờng biệt đề tài tiếnhành nghiờn cứu mối quan hệ của nú với cỏc nhõn tốdễ đo trờn thõn cõy là d1,3và hvn.

Tài liệu nghiờn cứu là những cõy giải tớch tại tuổi 10 (rừng trồng năm 1997), với dung lượng mẫu là 16 cõy cú thể tạm đủ để tớnh toỏn cỏc đặc trưng

mẫucầnthiết. Vỡ theoĐồngSỹHiền(1974) [10] khi nghiờn cứuhỡnh dạng thõn cõy rừngtựnhiờn ụngđó sửdụngnhững đơn vịcú từ10 cõy tiờu chuẩntrởlờn.

Tuy nhiờn, khi nghiờn cứu cho những tuổi trước 10 lại khụng tớnh toỏn được cỏc nhõn tố f1,3 và d1,3 cả vỏ(vỡ khi giải tớch đường kớnh đo được tại cỏc vũng năm thõn cõy là những đường kớnh khụng vỏ). Trong thực tiễn điều tra rừng Keo tai tượng, thườnglà cỏc giỏ trịf1,3cảvỏvà d1,3cảvỏmớicú ý nghĩasử dụng. Đểgiảiquyếtvấn đềnày,đềtài tiếnhành lậpquan hệ giữa f1,3 cõy vỏvới f13cõy khụng vỏ, và quan hệ giữad1,3 cõy cú vỏvớid1,3 cõy khụng vỏ, từ đú suy ra f1,3 và d1,3 cõy cú vỏ cho cỏc tuổi trước 10. Tài liệu đểlậpcỏc quan hệ này là 16 cõy tại tuổi 10. Ngoài ra, đểtăng thờmđộ chớnh xỏc cho kết quả nghiờn cứu đềtài đó kế thừathờm sốlệu28 cõy giải tớch tại Lõm trườngHàm Yờn –Tuyờn Quang (từ tuổi4đếntuổi 10 - mỗituổicú 4 cõy giảitớch). Nhưvậy, tổngsốcõy đểlậpcỏc quan hệcủaf1,3và d1,3là 44 cõyởcỏc tuổi từ4đến10.

4.1.8.1. Lập tương quan giữa f1,3cõy cú vỏ (f1,3Cv) với f1,3cõy khụng vỏ (f1,3Kv)

Cỏc nghiờn cứucủacỏc tỏc giảNguyễnThị HảiYến(2002), Phan Nguyờn Hy (2003) và mộtsốtỏc giảkhỏcđó thừa nhậngiữa f1,3Cv và f1,3Kv cú mốiquan hệchặtchẽvớinhau theo dạng đườngthẳng: f1,3Cv = a + b.f1,3Kv.

Dựa vào số liệucủa 44 cặp số liệu cõy giải tớch cú vỏvà khụng vỏ, đề tài lậptương quan giữaf1,3Cv và f1,3Kv cho cỏcđối tượng Keo tai tượng tạikhu vực nghiờn cứu. Kếtquảtớnh trờn phầnmềmExcelđược hệsốtương quan rấtcao (R = 0,922), sai tiờu chuẩn hồi quy nhỏ(Sy= 0,023), phương trỡnh và hệsốhồiquy b tồntại(do cú xỏc suấtP(Fr) = 6,31E-19 và P(b) = 6,31E-19đềunhỏhơn 0,05), cũn hệsốa rất nhỏ(a = 0,008417) và khụng tồntại(xỏc suấtP(a) = 0,79 > 0,05). Phương trỡnhđược điềuchỉnhvà cho kếtquảtương quan nhưsau:

4.1.8.2.Lập tương quan giữa D1,3cõy cú vỏ (D1,3cv) và D1,3cõy khụng vỏ (D1,3kv)

Từ sốliệuDcv và Dkv của 44 cõy giảitớchở cỏc độ tuổi, điềukiệnlập địa và mật độkhỏc nhau, thụng qua biểu đồ để phỏt hiệnquy luật ởhỡnh (4.10):

0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 Dkv (cm) Dcv (cm)

Hỡnh 4.10: Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa Dcvvà Dkv

Dựatrờn cơ sởcỏcđỏmmõyđiểmtrờn hỡnh (4.10),đó xỏc lậpmối quan hệ giữa đường kớnh ngang ngực cú vỏ vàđường kớnh ngang ngực khụng vỏ thụng qua dạngđườngthẳng. Kết quả tớnh toỏn trờn phần mềmExcel cho hệ sốtương quan rấtcao (R = 0,983), sai tiờu chuẩnhồiquy nhỏ(Sy= 0,519). Cỏc hệ sốhồi quy a và b đều tồn tại (do cú xỏc suất P(a) = 6,82E-04 và P(b) = 2,45E-32 đều nhỏhơn 0,05). Phương trỡnh cụthểnhưsau:

Dcv= 1,5086 + 0,9639.Dkv (4.9) Như vậy, quan hệ giữa đườngkớnh thõn cõy cú vỏvàđường kớnh thõn cõy khụng vỏ là rất chặt chẽ. Việc xỏc định đường kớnh thõn cõy cú vỏ thụng qua đườngkớnh thõn cõy khụng vỏ(hay ngượclại) là thớch hợpvà cúđộtin cậycao.

4.1.8.3. Quan hệ f1,3với d1,3

Quan hệf1,3 vớid1,3thườngớt phổbiến hơn so vớihvnnhưng mộtsốkếtquả nghiờn cứu của cỏc tỏc giả đi trước vẫn xỏc định là cú quan hệ. Theo tỏc giả

Phạm Ngọc Giao (1984) với loài thụng đuụi ngựa và thụng nhựa thuộc vựng Đụng Bắcthực sựtồntạimốiquan hệtheo dạngphương trỡnh (3.11).

Tỏc giả cũng cho biết sự phụ thuộc của f1,3 và d1,32 cũn chặt chẽ hơn với chiềucao thõn cõy khi cõy thụng vào độtuổi 10–40 năm. Theo gợiý nàyđềtài tớnh toỏn dạngtương quan (3.11) cho cỏc lõm phần Keo tai tượng ởcỏc tuổikhỏc nhau. Kếtquả đượcthểhiện ởbảng4.8:

Bảng4.8: Cỏc phương trỡnh biểu thị quan hệ f1,3/d1,3dạng: f1,3= a + b/d1,32 ở cỏc tuổi khỏc nhau Tuổi (A) n Phương trỡnh R 2 Sy Sa Sb ta tb 2 16 f1,3= 0,5293 + 5,3499/d2 0,13 0,1215 0,1185 3,6931 4,47 1,45 3 16 f1,3= 0,4224 + 8,6093/d2 0,28 0,0689 0,0693 3,6501 6,10 2,36 4 16 f1,3= 0,3822 + 10,5352/d2 0,46 0,0488 0,0369 3,0236 10,35 3,48 5 16 f1,3= 0,4218 + 8,0954/d2 0,51 0,0262 0,0187 2,1292 22,56 3,80 6 16 f1,3= 0,4002 + 13,4882/d2 0,60 0,0325 0,0206 2,9701 19,43 4,54 7 16 f1,3= 0,4175 + 15,5993/d2 0,69 0,0202 0,0152 2,7891 27,50 5,59 8 16 f1,3= 0,4388 + 15,5952/d2 0,83 0,0113 0,0089 1,9128 49,05 8,15 9 16 f1,3= 0,4513 + 15,5074/d2 0,63 0,0163 0,0133 3,1909 33,81 4,86 10 16 f1,3= 0,4523 + 22,1803/d2 0,74 0,0193 0,0142 3,5442 31,90 6,26

Từbảng 4.8 cho thấy: trong 9đơn vịtuổinghiờn cứuchỉcú mộttrườnghợp khụng tồn tại dạng quan hệ (tuổi 2) vỡ tb = 1,45 < t05 = 2,14 (với k = 14). Tỏm trườnghợpcũn lại đềutồntại, mức độgiảithớch củacỏc phương trỡnh hồi quy từ 28% - 83% (hệ sốxỏc địnhR2 dao độngtừ 0,28 – 0,83). Cỏc phương trỡnh này đềucú cỏc hệ sốhồiquy tồntại(t tớnh > t05tra bảng), sai tiờu chuẩncủaphương

Phương trỡnh hồi quy ở tuổi 2 khụng tồn tại, ở tuổi 3 cho hệ số xỏc định thấpnhất (R2= 0,28). Nguyờn nhõn cú thểdo ởgiaiđoạntuổi cũn non cõy rừng sinh trưởng chưa ổn định, dẫn đến cỏc quy luật tồn tại khỏch quan trong lõm phầncũngchưa thựcsự ổn định.

Bảng 4.8 cũng cho thấyhệ số hồi quy bi daođộng từ 8,0954–22,1803, từ đú cú thể đặt giả thuyết về khả năng gộp cỏc phương trỡnh trờn thành một phương trỡnh bỡnh quõn chung, tức là tiến hành kiểmtra sựthuầnnhấtcủahệcỏc sốhồiquy bibằngtiờu chuẩn2

củaPearson. Kếtquả kiểm tra cho thấy:2 tớnh = 17,34 >2

05 = 14,1 (với k = 7), nghĩalà cỏc hệ sốhồi quy bi củacỏc phương trỡnh f1,3/d1,3là khụng thuầnnhấtvớinhau.

Từ những phõn tớch trờn cho phộp kết luận giữa f1,3 và d1,3 thực sự tồn tại mốiliờn hệ. Từ đúthụng qua d1,3 (nhõn tốdễ đođạc) cú thể xỏcđịnh được hỡnh sốf1,3củacõy rừng, làm cơsởxỏcđịnhthểtớch cõy rừngcũngnhưtrữlượnglõm phần. Kếtquảtớnh toỏn cũngcho thấychưa cúđủcơsở để lậpmộtphương trỡnh chung chođốitượngnghiờn cứu.

4.1.8.4. Quan hệ f1,3với d1,3và hvn

Giữa f1,3 vớid1,3và hvntồntạinhiềudạngliờn hệmà cỏc tỏc giảnướcngoài đó khẳngđịnhnhư: Spiraner (1941), Prodan (1964), Kapanadze (1965)…

Ở nước ta, một số tỏc giả như: Đồng Sỹ Hiền (1974), Phạm Ngọc Giao (1976), Nguyễn ĐứcBụn (1978), Mai VănHưng (2001)… đó khẳng định dạng tương quan (3.12) rấtphự hợp vớicõy gỗcũn non. Theo gợiý này, đềtài đó lập phương trỡnh dạng(3.12) chođốitượng nghiờn cứu ởtừngtuổi. Kếtquảthểhiện trong bảng4.9:

Bảng 4.9: Cỏc phương trỡnh biểu thị quan hệ f1,3/d1,3,hvndưới dạng: f1,3= a + b/d1,32.hvnở cỏc tuổi khỏc nhau Tuổi (A) n Phương trỡnh R 2 Sy Sa Sb ta tb 2 16 f1,3= 0,5522 + 26,4163/d2.h 0,31 0,1080 0,0627 10,4605 8,80 2,53 3 16 f1,3= 0,4718 + 53,8700/d2.h 0,40 0,0632 0,0391 17,7197 12,05 3,04 4 16 f1,3= 0,4302 + 74,2227/d2.h 0,41 0,0512 0,0268 23,7944 16,06 3,12 5 16 f1,3= 0,4423 + 79,9945/d2.h 0,49 0,0265 0,0141 21,6161 31,33 3,70 6 16 f1,3= 0,4251 + 159,4113/d2.h 0,53 0,0351 0,0178 40,2634 23,93 3,96 7 16 f1,3= 0,4413 + 200,9356/d2.h 0,67 0,0207 0,0117 37,3734 37,82 5,38 8 16 f1,3= 0,4583 + 221,6843/d2.h 0,78 0,0128 0,0078 31,6988 58,80 6,99 9 16 f1,3= 0,4678 + 238,8071/d2.h 0,61 0,0167 0,0105 50,7286 44,62 4,71 10 16 f1,3= 0,4729 + 358,0498/d2.h 0,71 0,0203 0,0119 61,4260 39,71 5,83 Từ bảng 4.9 cho thấy: Hệ số xỏc định R2 biến động từ 0,31 đến 0,78. Cỏc phương trỡnhở cỏc tuổi nghiờn cứu đều tồn tại cỏc hệ số hồi quy aivà bi(do cú ta và tb tớnh toỏn > t05 = 2,14 với k = 14). Phương trỡnh tương quan thực sự tồn tại, giữa f1,3, d1,3và hvncú mối liờn hệvớimức độgiảithớch củacỏc phương trỡnh hồi ởcỏc tuổi đạttừ31% - 78%..

Cỏc phương trỡnh hồi quyở cỏc tuổi 2; 3 và 4 cho hệ sốxỏcđịnh thấphơn