Phương pháp xử lý số liệu

Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu

Các số liệu thu thập đƣợc phân tích và sử lý thống kê bằng phần mềm Excel và SPSS.

* Sử dụng chỉ số không đồng đều và hệ số biến động của lƣợng mƣa để đánh giá tính không đều và tính biến động của mƣa (dẫn theo Phạm Văn Điển) [14]:

X X

k i

Xi







12

12 1

1

(2.6)

1 .100%

1 ( )

2

P

n Pi P

CR  

 (2.7) trong đó:

k - Chỉ số không đồng đều;

Xi - lƣợng mƣa tháng thứ i (mm);

X - lƣợng mƣa bình quân tháng trong năm (mm);

CR -Hệ số biến động của lƣợng mƣa;

n - số năm quan trắc mƣa;

Pi - lƣợng mƣa năm thứ i (mm);

P - lƣợng mƣa năm bình quân trong n năm quan trắc (mm).

* Công thức tổ thành tầng cây cao

Xác định theo chỉ số quan trọng IV%.

Chỉ số IV% được xác định theo phương pháp của Daniel Marmillod (dẫn theo Đào Công Khanh, 1996) [25].

2

%

% N% G

IV 

 (2.8)

Trong đó: N% là phần trăm số cá thể ở tầng cây cao của loài nào đó so với tổng số cây trên OTC; G% là phần trăm tiết diện ngang của loài cây nào đó so với tổng tiết diện ngang của OTC.

Theo Daniel Marmillod, những loài cây nào có IV% > 5% mới thực sự có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm phần. Mặt khác, theo Thái Văn Trừng (1978) [52]

trong một lâm phần, nhóm loài cây nào đó chiếm trên 50% tổng số cá thể của tầng cây cao thì nhóm loài đó đƣợc coi là nhóm loài ƣu thế. Đó là những chỉ dẫn làm cơ sở quan trọng xác định loài và nhóm loài ƣu thế. Cần tính tổng IV% của những loài có trị số này > 5% từ cao đến thấp và dừng lại khi IV% đạt 50%.

* Tổ thành cây tái sinh

Tổ thành loài cây tái sinh đƣợc xác định theo tỷ lệ % giữa số lƣợng cây của một loài nào đó với tổng số cây tái sinh điều tra (trong OTC).

Ki % = N

Ni.100 (2.9)

Trong đó:

Ki: hệ số tổ thành cây tái sinh của loài i.

Ni: số cây tái sinh của loài i trên các ODB trong OTC.

N: tổng số cây tái sinh của các loài trên các trong OTC.

Nếu Ki%  5% thì loài đó đƣợc tham gia vào công thức tổ thành.

Nếu Ki% < 5% thì loài đó không tham gia vào công thức tổ thành.

* Mức độ phong phú

Mức độ phong phú của loài đƣợc lƣợng hóa qua công thức:

N

R m (2.10)

Trong đó: N là số cá thể của tất cả các loài.

m là số loài trong quần xã.

* Mức độ đa dạng loài

+ Hàm số liên kết Shannon – Wiener: Đây là chỉ số đa dạng sinh học thường đƣợc vận dụng. Hàm số này đƣợc hai tác giả là Shannon và Wiener đƣa ra năm 1949 dưới dạng:







 m

i

i

i p

p H

1

log

(2.11) Trong đó: ni là số lƣợng cá thể của loài i trong quần xã, pi là tỷ lệ cá thể của loài i:

N

pi  ni (2.12)

Hoặc:  N Nni ni

n

H C log log

(2.13) Trong đó: C là hằng số: C = 2,302585.

H = 0 khi quần xã chỉ có một loài duy nhất, vì khi đó

N.logN =ni logni .Hmax = C.logN khi quần xã có số loài cao nhất và mỗi loài chỉ có một cá thể. H càng lớn thì tính đa dạng càng cao.

+ Chỉ số Simpson: Chỉ số Simpson được sử dụng sớm nhất vào năm 1949 dưới dạng:

2

1 1 1m pi

D

(2.14)

Trong đó: m là số loài;

N pi  ni

là tổ thành của loài i nào đó (2.15) Công thức trên dùng cho trường hợp chọn mẫu ngẫu nhiên hoặc hệ thống ngẫu nhiên với trường hợp N rất lớn so với ni. Với N không quá lớn so với ni thì dùng công thức: D  m nNi Nni  

1

2 1

1 1 (2.16) Khi D1 = D2 = 0, quần xã có một loài duy nhất (tính đa dạng thấp nhất). Khi D1 = D2 = 1, quần xã có số loài nhiều nhất với số cá thể thấp nhất (mỗi loài chỉ một cá thể), mức độ đồng đều cao nhất. D1, D2 càng lớn thì số lƣợng loài của quần xã càng nhiều, mức độ đa dạng càng cao.

* Một số chỉ tiêu sinh trưởng của rừng

+ Mật độ (cây/ha): Công thức xác định mật độ nhƣ sau:

10.000 S

N/ha  n (2.17) Trong đó: n số lƣợng cá thể của loài hoặc tổng số cá thể trong OTC.

S diện tích OTC (m2).

+ Tiết diện ngang G (m2/ha): 12,3 G4d

(2.18) + Trữ lƣợng M (m3/ha):  d12,3h f

M 4

(2.19)

* Tốc độ phân hủy VRR giữa 2 lần đo

TTB = [(M0 – Mn)]/M0 (2.20) Trong đó:

TTB: Tốc độ phân hủy trung bình của VRR.

Mn: Khối lƣợng VRR sau 30 ngày đã phân hủy.

M0: Khối lượng VRR trước khi thí nghiệm.

* Công thức tính độ ẩm tự nhiên của VRR

W% = [(M0 – M1)x100]/ M1 (2.21)

Trong đó: M0 là khối lƣợng VRR ở trạng thái tự nhiên (200 gam).

M1 là khối lƣợng VRR ở trạng thái khô kiệt.

* Công thức tính cường độ bốc hơi nước của VRR

Ibh = {(mt – ms)x2}/mt (g/g/h) (2.22) Trong đó:

mt : khối lượng VRR trước khi phơi (100 gam).

ms : khối lƣợng VRR sau khi phơi 30 phút.

* Hệ số độ thô của VRR

Trên mỗi OTC đã bố trí 3 trận mưa nhân tạo theo phương pháp tạo vòi hoa sen có thiết bị điều khiển cường độ mưa. Đặt vòi nước ở vị trí cách mặt đất 1,5 m.

Thông qua 42 đường biểu diễn nước rút này đã xác định được các thông số trong công thức (2.18), (2.19) tỷ lệ phần trăm lượng nước tối đa (%).

Hệ số độ thô  của VRR đƣợc xác định theo công thức của A. A. Tsêkasôp (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2011) [18]:

m

 87

 (2.23)

Trong đó:

q u

1/2 0

2

m S (2.24) m là hệ số Pazin, u là lưu tốc dòng nước, S0 là tỷ lệ giảm xuống của mặt dốc ở phía cuối dốc, q là lưu lượng dòng nước có chiều rộng đơn. Trong thời gian nghiên cứu đã điều tra đo đếm trực tiếp ba chỉ tiêu là: u, S0 và q.

uC(hC0)1/2 (2.25) (C là hệ số lưu tốc dòng nước trên mặt đất dốc ở đầu cuối dốc, h là độ sâu dòng nước ở đầu cuối dốc).

Điều tra xác định tốc độ thấm nước của đất: Tốc độ thấm nước của đất được xác định bằng phương pháp sử dụng ống vòng khuyên kép. Tại mỗi OTC đặt một cặp ống lồng vào nhau ở vị trí điển hình, đường kính bên trong ống nhỏ là 20 cm, đường kính bên ngoài ống to là 30 cm, chiều cao các ống là 35 cm. Các ống được khắc vạch ở phía trong. Đóng ống sâu xuống 20 cm, tưới nước từ từ vào ống và

luôn giữ một lớp nước dày khoảng 5 cm phía trên tầng đất mặt. Thí nghiệm được kéo dài cho đến khi nước thấm ổn định thì kết thúc. Theo dõi lượng nước thấm qua các khoảng thời gian:

- 6 lần đo đầu tiên, mỗi lần 5 phút.

- 3 lần đo sau, mỗi lần 10 phút

- Những lần tính tiếp theo, mỗi lần 30 phút…cho đến khi tốc độ thấm ổn định thì dừng. Thời gian thí nghiệm và lượng nước tiêu thụ được ghi vào mẫu phiếu.

Hệ số xói mòn do mưa (R) được xác định theo phương pháp tính gần đúng bằng phương trình hồi quy:

R = 0,548527*P - 59,9 (Nguyễn Trọng Hà, 1996) [19]. (2.26) Trong đó, P là lƣợng mƣa trung bình năm (mm) ở địa điểm nghiên cứu trong giai đoạn 2012 - 2014.

- Hệ số xói mòn đất (K) đƣợc xác định thông qua 5 chỉ tiêu của đất, gồm: tổng tỷ lệ phần trăm hạt sét (< 0,002 mm) và thịt (0,002 - 0,02 mm); tỷ lệ phần trăm hạt cát thô có kích thước 0,02 - 2,00 mm; hàm lượng chất hữu cơ trong đất; cấu trúc đất (loại cấp hạt kết cấu); cấp tốc độ thấm nước của đất, theo toán đồ của Wischmeier W. H. và D. D. Smith (1978) [102].

* Dự báo một số đặc trƣng của VRR

Luận án chỉ tiến hành dự báo khối lƣợng VRR bổ sung tồn dƣ và phân hủy cho đối tƣợng rừng tự nhiên. Dự báo khối lƣợng VRR tại từng thời điểm khác nhau trong năm.

Thời điểm T1: từ tháng 1 đến tháng 3;

Thời điểm T2: từ tháng 4 đến tháng 6;

Thời điểm T3: từ tháng 7 đến tháng 9;

Thời điểm T4: từ tháng 10 đến tháng 12.

Dự báo khối lượng VRR bổ sung và phân hủy

+ Tại thời điểm T1: Dự đoán cho chính thời điểm T1 và dự đoán đƣợc thời điểm T2, T3 và T4.

+ Tại thời điểm T2: Dự đoán cho chính thời điểm T2 và dự đoán đƣợc các thời điểm T1, T3 và T4.

+ Tại thời điểm T3: Dự đoán cho chính thời điểm T3 và dự đoán đƣợc các thời điểm T1, T2 và T4.

+ Tại thời điểm T4: Dự đoán cho chính thời điểm T4 và dự đoán đƣợc các thời điểm T1, T2 và T3.

=> Đã thiết lập 16 phương trình dự đoán khác nhau để sử dụng tùy theo từng trường hợp.

Dự báo khối lượng VRR tồn dư

+ Tại thời điểm T1: Đã đo đƣợc lƣợng VRR tồn dƣ của thời điểm 1 và chỉ dự đoán cho các thời điểm T2, T3 và T4.

+ Tại thời điểm T2: Đã đo đƣợc lƣợng VRR tồn dƣ của thời điểm T2 và chỉ dự đoán cho các thời điểm T1, T3 và T4.

+ Tại thời điểm 3: Đã đo đƣợc lƣợng VRR tồn dƣ của thời điểm T3 và chỉ dự đoán cho các thời điểm T1, T2 và T4.

+ Tại thời điểm T4: Đã đo đƣợc lƣợng VRR tồn dƣ của thời điểm 4 và chỉ dự đoán cho các thời điểm T1, T2 và T3.

=> Đã thiết lập 12 phương trình dự đoán khác nhau để sử dụng tùy theo từng trường hợp.

Cách lựa chọn phương trình dự đoán thích hợp

Y với biến số X1, X2, ... XK đƣợc thử nghiệm mô phỏng bằng 6 dạng hàm số và chọn ra một hàm số tốt nhất để mô phỏng.

Y = a + b.lg (X) (2.27) Y = a.Xb (2.28) Y = a + b.X (2.29) Y = a0 + a1X + a2X2 (2.30) Y = a + b/X (2.31) Y = a0 + a1X (2.32) trong đó : Y – đại lƣợng phụ thuộc (khối lƣợng VRR cần dự đoán).

Phương trình được lựa chọn có hệ số tương quan cao nhất thể hiện mối quan hệ chặt chẽ giữa các đại lượng và các tham số của phương trình đều tồn tại trong tổng thể.

* Công thức tính sai số

Để kiểm tra độ chính xác của phương trình dự báo khối lượng VRR. Luận án sử dụng số liệu của 15 ODB (trong tổng số 108 lƣợt số liệu về ODB) chọn ra ngẫu nhiên để kiểm tra sai số. Luận án sử dụng một số công thức tính sai số thường sử dụng nhƣ sau:

- Sai số tương đối về khối lượng VRR của từng ODB:

t t lt

M M

M )

100 (

%

 



 (2.33) - Sai số lớn nhất mắc phải tại OBD: ∆ max+;

- Sai số nhỏ nhất mắc phải tại OBD: ∆ max-; - Sai số bình quân:

% 1

%

1 



 n

n (2.34) - Sai số quân phương:

1

2

%



 

sq n (2.35) - Hệ số chính xác:

n

sq

% 

P (2.36) - Sai số tổng về khối lƣợng VRR:

t t lt

M M M M







 



%( ) 100 ( ) (2.37) Ở các công thức trên, Mt là khối lƣợng VRR thực, Mlt là khối lƣợng VRR lí thuyết, ∑Mt là tổng khối lƣợng VRR thực, ∑Mlt là tổng khối lƣợng VRR lí thuyết của các ODB kiểm tra.

Chương 3