Nghiên Cứu Quy Luật Cấu Trúc Đường Kính Thân Cây Rừng (N-D1.3)

+ Rất nhiều tác giả như: Mendeleev (1899), Belanovxki (1917), Wimmonauer (1918), Miller (1960), Wanthoz (1964), Giurgiu (1963), Heijbel (1965), Ozumi (1965)… không đi vào nghiên cứu những nguyên nhân phức tạp tác động đến hình dạng thân cây mà trên cơ sở nhìn nhận kết quả tổng hợp hình thành nên thân cây để đặt mục tiêu xác định dạng đường sinh của nó.

Zakharov V. K (1955, 1957, 1958, 1961, 1965) khi nghiên cứu liên hệ giữa các nhân tố hình dạng tương đối (hình số và hệ số thon tự nhiên) với các nhân tố đường kính, chiều cao cho các loài cây chính của Belorussi đã nhận thấy chúng không có sự phụ thuộc vào nhau. Các nghiên cứu của các tác giả Floreseu I. (1964), Heger L. (1965) cũng cho kết luận tương tự (theo Đồng Sỹ Hiền (1974) [10]).

Dittmar (1958) thấy rằng có trường hợp hình số tự nhiên không phụ thuộc vào đường kính ngang ngực, nhưng cũng có những trường hợp lại phụ thuộc, chủ yếu là rừng non, rừng nhiều tầng hoặc chăm sóc kém không thuần nhất về đường kính và chiều cao. Các nghiên cứu của Altherr (1953, 1963), Krauter G. (1961) cũng cho kết luận có sự phụ thuộc giữa hình số tự nhiên và đường kính ngang ngực (theo Đồng Sỹ Hiền (1974) [10]).

Grochowski J. (1962) khi nghiên cứu lâm phần Thông rụng lá nhận thấy hình số tự nhiên có liên hệ với chiều cao. Còn tác giả Glazov N. M. (1963) khi nghiên cứu loài Thông rụng lá ở vùng Amour đã phủ nhận quan điểm của Zakharov V. K. và khẳng định rằng hệ số thon tự nhiên có phụ thuộc vào đường kính [10].

Những kết luận khác nhau của các tác giả trên đây có khi trái ngược hẳn với nhau về tính độc lập của hình số và hệ số thon tự nhiên có thể làm cho chúng ta phân vân, và cho thấy rõ ràng không thể chấp nhận bất kỳ một quan điểm nào một cách giản đơn, mà phải tiến hành nghiên cứu và tìm ra các quy luật.

* Khi nghiên cứu về đường sinh thân cây (theo Đồng Sỹ Hiền (1974) [10]) có một số công trình phổ biến sau:

- Mendeleep D.I (1899), Benlanovxki I.G (1917) và Wimmenauer K (1918) đặt mục tiêu xác định hình dạng của đường sinh và biểu thị nó bằng phương trình toán học, xem đường kính (y) như là một hàm của chiều cao (x):

Y = F (x) (1.32)

Và đề nghị biểu thị hàm số này bằng phương trình bậc 2, bậc 3 hoặc bậc 4.

- Muller G (1960) đề nghị biểu thị mối liên hệ giữa đường kính và chiều cao bằng hàm số mũ:

D = a.bh = F(h) (1.33)

Giả thuyết vòng năm có bề dày cố định, thì có thể tính được thể tích thân cây bình quân cho những cây ở cùng điều kiện lập địa và có chiều cao bằng cách lấy tích phân diện tích nằm dưới đường cong, tức là lấy tích phân phương trình mũ trên:

V = 2

F (h)

.d h

(1.34)

- Wauthoz L (1964) ở Bỉ đã xây dựng phương pháp xác định thể tích thân cây và lập biểu thể tích thân cây trên cơ sở phương trình: Y2 = A.Xm. Trong đó: Y: là đường kính hoặc bán kính tại vị trí chiều cao X kể từ ngọn, m: là hệ số mũ, nó biến đổi từ gốc đến ngọn. Thể tích thân cây được tính như sau:

h g

V = A.x m .d 0.h

(1.35)

4 0 m  1

Trong đó: g0: là tiết diện ngang ở cổ rễ. Trong thực tiễn g0 sẽ được thay thế bằng g1,3 tức tiết diện ngang ở tầm cao 1,3m:

V = g1,3 hm

m  1. (h  1,3)m .h

(1.36)

- Theo Heibel.I (1965) ở Thuỵ Điển đã sử dụng 3 phương trình kết hợp lại để tiếp cận đường sinh thân cây

n = i – k.tg.[k(n - i)] (1.37)

Trong đó: n là hệ số độ thon tự nhiên, n = don/do1

n là chiều dài tương đối, n = hn/h k, i, i : là những hệ số cố định.

Thể tích cơ bản sẽ là:

= n 

Vg .i k.tg.(k (n i ))

.d n

(1.38)

- Petrovxki V.S. (1963, 1964) ở Liên Xô cũ, biểu thị mối quan hệ giữa đường kính lấy ở vị trí bất kỳ với khoảng cách L từ đường kính đó đến gốc bằng phương trình Parabol sau:

X2 = 2.P.(y – h) (1.39)

Trong đó: P là thông số tiêu đỉnh của đường sinh; X, y là toạ độ của Parabol;

H là chiều dài của thân cây bớt 1 m.

Thể tích của thân cây được tính theo công thức sau:

Vg =

.

X 2 .dl .M .d 2

(1.40)

với M tuỳ thuộc vào loài cây.

1.2. Ở Việt Nam

1.2.1. Nghiên cứu quy luật cấu trúc lâm phần

1.2.1.1. Nghiên cứu quy luật cấu trúc đường kính thân cây rừng (N-D1.3)

Khi nghiên cứu quy luật kết cấu của lâm phần, hầu hết các tác giả đều quan tâm đến quy luật này, có thể kể đến một số công trình tiêu biểu sau:

Với rừng tự nhiên nước ta, tác giả Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] đã dùng họ đường cong Pearson biểu diễn phân bố số cây theo cỡ đường kính. Nguyễn Hải Tuất (1975, 1982, 1990) đã sử dụng hàm Meyer, hàm khoảng cách để biểu diễn quy luật cấu trúc đường kính rừng thứ sinh, ứng dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu quần thể rừng. Nguyễn Văn Trương (1983) [26] đã sử dụng phân bố Poisson để nghiên cứu, mô phỏng quy luật cấu trúc đường kính thân cây cho đối tượng rừng hỗn giao khác tuổi.

Các nghiên cứu này cho thấy phân bố N-D thường có nhiều đỉnh hình răng cưa và tồn tại phổ biến ở dạng phân bố giảm. Theo Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] phạm vi biến động đường kính trong từng lâm phần tự nhiên thường từ 0,5 – 4,1 lần đường kính bình quân. Với mỗi loài trong lâm phần, phạm vi biến động đường kính hẹp hơn. Vị trí cây có đường kính bình quân nằm trong khoảng từ 51 – 73% số cây kể từ cỡ kính nhỏ. Hệ số biến động bình quân về đường kính trong lâm phần khoảng 71%.

Đối với những lâm phần thuần loài đều tuổi, qua nghiên cứu của Vũ Văn Nhâm (1998), Vũ Tiến Hinh (1990) cho thấy có thể dùng phân bố Weibull với hai tham số để biểu thị phân bố N-D cho những lâm phần như: thồn đuôi ngựa, thông nhựa, mỡ và bồ đề. Phạm Ngọc Giao (1996) [8] khi nghiên cứu quy luật N/D cho thông đuôi ngựa vùng Đông Bắc đã chứng minh tính thích ứng của hàm Weibull và xây dựng mô hình cấu trúc đường kính cho lâm phần thông đuôi ngựa.

Các nghiên cứu về Keo tai tượng của các tác giả Nguyễn Văn Diện (2001) [4], Tống Minh Mạnh (2001) [20] và Khúc Đình Thành (1999) [25] khi nghiên cứu tại Ba Vì (Hà Tây), Đông Triều – Uông Bí (Quảng Ninh) đều kết luận có thể dùng hàm Weibull để nắn phân bố thực nghiệm N-D cho các lâm phần Keo tai tượng.

Nhìn chung, khi nghiên cứu xây dựng mô hình hoá quy luật N-D, các tác giả nước ta thường sử dụng một trong hai phương pháp, đó là phương pháp biểu đồ và phương pháp giải tích toán học. Phương pháp biểu đồ dùng để phát hiện quy luật, còn phương pháp giải tích toán học dùng để định lượng quy luật. Việc dùng hàm này hay hàm khác để biểu thị dãy phân bố thực nghiệm N-D còn phụ thuộc vào kinh nghiệm của từng tác giả và bản chất của quy luật đo đạc.

Đối với rừng trồng thuần loài đều tuổi, nhiều tác giả đã chọn phân bố Weibull để mô tả và xây dựng mô hình cấu trúc đường kính lâm phần thuần loài đều tuổi.

1.2.1.2. Nghiên cứu quy luật quan hệ giữa chiều cao với đường kính thân cây

Các tác giả trong nước đã sử dụng rất nhiều phương trình toán học để

biểu diễn tương quan này, có thể kể đến một số công trình tiêu biểu sau:

Nghiên cứu về rừng tự nhiên nước ta, Đồng Sỹ Hiền (1974) 11, đã thử nghiệm các phương trình (1.17), (1.19), (1.21), (1.26) cho thấy chúng đều thích hợp, trong đó hai phương trình (1.19), (1.26) được chọn làm phương trình lập biểu cấp chiều cao.

Phạm Ngọc Giao (1996) 9, đã khẳng định tương quan H/D của các lâm phần Thông đuôi ngựa tồn tại chặt dưới dạng phương trình Lôgarit một chiều (công thức 1.21).

Bằng phương pháp của Kennel xây dựng, tác giả đã xây dựng mô hình động thái đường cong chiều cao cho lâm phần Thông đuôi ngựa cho khu Đông Bắc với các tham số của phương trình tương quan H/D như sau:

b  0,4141 0,9524.[

H 0 H ]

lg D0  lg D

(1.41)

a = H - b. lg D (1.42)

H = 1,23 +0,84. H0 - 24,65. H 0 (1.43)

Tác giả Bảo Huy (1993) 17, đã thử nghiệm bốn phương trình tương quan H/D:

h = a + b.d1,3

(1.44)
h = a + b. logd1,3	(1.45)
logh = a + b.d1,3	(1.46)
logh = a + b.logd1,3	(1.47)

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 116 trang tài liệu này.

cho từng loài ưu thế: Bằng lăng, Cẩm xe, Kháo và Chiêu Liêu ở rừng rụng lá và nửa rụng lá Bằng lăng khu vực Tây Nguyên, tác giả đã chọn được phương trình (1.50) là thích hợp nhất.

Vũ Văn Nhâm (1988) 25, dùng phương trình (1.21) xác lập quan hệ H/D cho mỗi lâm phần làm cơ sở lập biểu thương phẩm gỗ mỏ rừng Thông đuôi ngựa.

Các nghiên cứu về Keo tai tượng của các tác giả Tống Minh Mạnh (2001) [20] và Khúc Đình Thành (1999) [25] khi nghiên cứu tại Ba Vì (Hà Tây), Đông Triều – Uông Bí (Quảng Ninh) cũng kết luận có thể dùng phương trình (1.21) để xác lập quan hệ H/D cho các lâm phần Keo tai tượng.

Phân tích các kết quả của các tác giả đi trước cho thấy phương pháp biểu đồ đòi hỏi nhiều tài liệu quan sát, đồng thời bị nhân tố chủ quan chi phối

đáng kể. Ngược lại, phương pháp giải tích toán học tuy phức tạp hơn nhưng yêu cầu tài liệu không nhiều và loại trừ được yếu tố chủ quan của con người. Tuy nhiên, dạng phương trình nào thích hợp cho đối tượng nào còn chưa được xem xét đầy đủ.

1.2.1.3. Nghiên cứu quan hệ giữa đường kính tán cây với đường kính thân cây

Từ những nghiên cứu độc lập nhau, rất nhiều tác giả đã khẳng định có mối quan hệ mật thiết giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực. Tuỳ theo loài cây khác nhau và điều kiện khác nhau, mối quan hệ này thể hiện khác nhau nhưng phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng (1.28).

Vũ Đình Phương (1985) đã khẳng định mối liên hệ mật thiết giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực theo dạng phương trình (1.28). Tác giả đã thiết lập phương trình Dt/D1,3 cho một số loài cây lá rộng như: ràng ràng, lim xanh, vạng trứng, chò chỉ ở lâm phần hỗn giao khác tuổi phục vụ cho công tác điều chế rừng.

Phạm Ngọc Giao (1996) 9, đã xây dựng mô hình động thái tương quan giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực để xác lập phương trình dạng (1.28) tại một thời điểm nào đó với tham số b của phương trình là một hàm của chiều cao tầng trội với lâm phần Thông đuôi ngựa khu Đông Bắc.

Các nghiên cứu về Keo tai tượng của các tác giả Tống Minh Mạnh (2001) [20] và Khúc Đình Thành (1999) [25] khi nghiên cứu tại Ba Vì (Hà Tây), Đông Triều – Uông Bí (Quảng Ninh) cũng sử dụng phương trình (1.28) để xác lập quan hệ Dt/D1,3 cho các lâm phần Keo tai tượng.

Ngoài ra, còn nhiều tác giả khác cũng đề cập tới việc nghiên cứu quy luật này như: Vũ Tiến Hinh, Trần Cẩm Tú, Ngô Kim Khôi, Lê Sáu, Phạm Ngọc Giao, ... Phần lớn các tác giả trong nước khi mô tả quy luật Dt/D1.3 đều sử dụng dạng quan hệ đường thẳng.

1.2.2. Nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng và trữ lượng rừng

Nghiên cứu sinh trưởng rừng tự nhiên và rừng trồng ở nước ta mới được tiến hành ở Việt Nam từ những năm 1960 trở lại đây. Các công trình nghiên cứu sinh trưởng rừng trong giai đoạn đầu mới chỉ đưa ra những chỉ số trung bình theo các giai đoạn tuổi hay giai đoạn phát triển rừng về chiều cao, đường kính, thể tích… Chỉ từ khi có sự tham gia của Vũ Đình Phương (1985) (theo Vũ Thành Nam (2006) [21]) với các công trình nghiên cứu sinh trưởng bồ đề tự nhiên, bồ đề trồng, mỡ trồng và rừng tự nhiên thì việc nghiên cứu sinh trưởng rừng mới thực sự được tổ chức khoa học, có quan điểm phương pháp luận hợp lý.

Nghiên cứu sinh trưởng và tăng trưởng quần thể cây rừng đã được tác giả Phùng Ngọc Lan khảo nghiệm bằng một số phương trình sinh trưởng đã sử dụng ở Châu Âu, áp dụng cho một số loài cây như mỡ, thông nhựa, bồ đề, bạch đàn và rừng tự nhiên trong nước, tác giả cho thấy các đường cong sinh trưởng thực nghiệm và đường cong sinh trưởng lí thuyết cắt nhau tại một điểm; chứng tỏ sai số phương trình tuy là nhỏ nhất song có hai giai đoạn có sai số ngược dấu nhau theo một cách hệ thống.

Tác giả Nguyễn Trọng Bình (1996) 1, thông qua cơ sở lý thuyết của hàm ngẫu nhiên đã nghiên cứu mối quan hệ kỳ vọng toán và phương sai của biến ngẫu nhiên ba loài thông đuôi ngựa, thông nhựa và mỡ cho từng đại lượng sinh trưởng (D1,3, H) ở các thời điểm khác nhau là một trong những cơ sở quan trọng để xem xét vấn đề phân cấp năng suất các lâm phần thuần loài.

Vũ Tiến Hinh (2000) 13, nghiên cứu lập biểu sản lượng cho các loài cây sa mộc, thông đuôi ngựa và mỡ đã nghiên cứu sinh trưởng cây bình quân theo từng đơn vị cấp đất và mô phỏng sinh trưởng bằng hàm Gompertz. Từ phương trình sinh trưởng cho các đại lượng Y (D, H, V) suy ra các giá trị cực