Nghiên Cứu Các Quy Luật Cấu Trúc Và Xây Dựng Các Mô Hình Cấu Trúc

Ở khu vực nghiên cứu, những lâm phần Keo tai tượng thường là trồng thuần loài đều tuổi, tập chung tuổi từ 1 – 11, trồng bằng cây con có bầu, theo quy trình kỹ thuật trồng và chăm sóc rừng của Tổng công ty giấy Việt Nam ban hành, mật độ trồng ban đầu từ 1111 – 1666 cây/ha và trong quá trình nuôi dưỡng thường không tỉa thưa.

2.2. Mục tiêu nghiên cứu

- Về lý luận: Góp phần làm sáng tỏ thêm các mô hình cấu trúc, sinh trưởng và hình dạng cho đối tượng rừng trồng Keo tai tượng trong khu vực để làm công cụ dự đoán phục vụ cho điều tra và đánh giá trữ lượng, sản lượng.

- Về thực tiễn: Ứng dụng các mô hình cấu trúc, sinh trưởng và hình dạng để xây dựng phương pháp dự đoán trữ lượng, sản lượng rừng Keo tai tượng tại khu vực Hàm Yên – Tuyên Quang.

2.3. Phạm vi và giới hạn của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là những lâm phần Keo tai tượng trồng thuần loài đều tuổi từ tuổi 1 đến tuổi 11. Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu các lâm phần từ tuổi 3 đến tuổi 11 và chưa qua tác động bằng biện pháp tỉa thưa.

- Về vùng nghiên cứu: Những vùng phân bố tập trung và đặc trưng cho

đối tượng nghiên cứu ở khu vực Hàm Yên – Tuyên Quang

- Nội dung nghiên cứu: Xây dựng các quy luật cấu trúc, các mô hình sinh trưởng và hình dạng rừng Keo tai tượng và đưa ra một số trường hợp vận dụng làm cơ sở cho việc nghiên cứu sâu vào xác định trữ sản lượng các lâm phần rừng trồng trong khu vực.

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Nội dung nghiên cứu

3.1.1. Nghiên cứu các quy luật cấu trúc và xây dựng các mô hình cấu trúc

loài Keo tai tượng

3.1.1.1. Quy luật phân bố số cây theo đường kính ngang ngực (N-D)

3.1.1.2. Quy luật phân bố số cây theo chiều cao (N-H)

3.1.1.3. Quy luật tương quan giữa chiều cao và đường kính thân cây (H/D)

3.1.1.4. Quy luật tương quan giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực (Dt/D1.3)

3.1.1.5. Quy luật tương quan giữa thể tích thân cây không vỏ với đường kính và chiều cao thân cây (Vkv/D1.3/Hvn)

3.1.1.6. Quan hệ giữa hình số thường (f1.3) với đường kính và chiều cao thân cây.

3.1.2. Nghiên cứu xây dựng phương trình đường sinh thân cây

3.1.3. Nghiên cứu quy luật sinh trưởng và xây dựng một số mô hình sinh trưởng rừng Keo tai tượng

3.1.3.1. Nghiên cứu quy luật sinh trưởng cây cá lẻ

a. Nghiên cứu quy luật sinh trưởng đường kính theo tuổi

b. Nghiên cứu quy luật sinh trưởng chiều cao theo tuổi

c. Nghiên cứu quy luật sinh trưởng thể tích thân cây theo tuổi

3.1.3.2. Nghiên cứu quy luật sinh trưởng lâm phần

a. Quá trình sinh trưởng đường kính lâm phần

b. Quá trình sinh trưởng chiều cao lâm phần

c. Quá trình sinh trưởng thể tích

3.1.4. Vận dụng các quy luật cấu trúc, sinh trưởng và hình dạng để dự đoán trữ sản lượng rừng Keo tai tượng

3.1.4.1. Xác định f1,3 thân cây đứng loài Keo tai tượng

3.1.4.2. Xây dựng công thức xác định thể tích cây đứng Keo tai tượng

3.1.4.3. Dự đoán tỷ lệ % số cây và thể tích theo kích cỡ D1.3 và Hvn

3.1.4.4. Xác định trữ lượng lâm phần theo tuổi

3.1.4.5. Lập biểu thể tích

3.1.4.6. Dự tính tuổi thành thục số lượng cho loài Keo tai tượng tại Hàm Yên

qua các phương trình sinh trưởng thể tích cây cá lẻ và lâm phần

3.2. Phương pháp nghiên cứu

3.2.1. Quan điểm phương pháp luận

Phương pháp luận nghiên cứu: nghiên cứu phải đảm bảo tổng hợp và toàn diện, triệt để áp dụng các phương pháp định lượng toán học chính xác trên cơ sở phản ánh trung thực các quy luật sinh vật học của cây và lâm phần.

Trên quan điểm nghiên cứu ứng dụng vào sản xuất kinh doanh rừng, nên khi nghiên cứu cần thiết phải có sự kế thừa những thành quả của các tác giả đi trước làm cơ sở lựa chọn những dạng toán học thích hợp, đảm bảo độ chính xác cho phép và đơn giản khi áp dụng.

3.2.2. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

- Phương pháp thu thập số liệu:

+ Sử dụng phương pháp điều tra điển hình ở các lâm phần Keo tai tượng sau khi đã điều tra tổng quát các lâm phần khác nhau về tình hình sinh trưởng và hoàn cảnh sinh thái.

+ Số liệu thu thập trên các ô tiêu chuẩn (ÔTC) điển hình với diện tích 1500 m2. Mỗi tuổi điều tra 2 ÔTC (từ tuổi 3 đến tuổi 11), như vậy tổng số ÔTC cần điều tra là 18. Trên mỗi ÔTC này tiến hành đo đếm các chỉ tiêu: Đo D1.3 toàn diện, đo Hvn và Dt ≥ 50 cây tương ứng.

+ Trên đối tượng rừng ở tuổi 10, lựa chọn 16 cây theo phương pháp ngẫu nhiên để tiến hành giải tích. Chia thân cây thành 10 đoạn bằng nhau và kẹp kính ở vị trí đường kính có vỏ và không có vỏ ở mỗi phân đoạn. Cây giải tích được chặt ngả phân đoạn 1 mét, cưa thớt đếm và đo đường kính vòng năm để xác định các đại lượng sinh trưởng (D, H, V) cho từng tuổi. Ngoài ra, cưa thớt đếm và đo vòng năm tại vị trí đường kính 1,3 mét.

+ Kế thừa các số liệu có liên quan đến đề tài như: Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội, đất đai, sâu bệnh hại...

- Phương pháp xử lý số liệu:

+ Dùng toán sinh học làm công cụ áp dụng vào xử lý, phân tích, kiểm nghiệm, lựa chọn, mô hình hóa các quá trình sinh trưởng, quy luật cấu trúc và hình dạng của cây và lâm phần.

+ Tài liệu đo đếm trước khi đưa vào phân tích được sàng lọc số liệu thô bằng phần mềm SPSS. Ngoài ra, để kiểm tra khả năng gộp số liệu các ÔTC ở những vị trí khác nhau nhưng cùng một tuổi, đề tài sử dụng tiêu chuẩn tiêu chuẩn Mann & Whitney đối với trường hợp hai mẫu.

+ Số liệu đo đếm trên các ÔTC được tiến hành chỉnh lý và tính toán tổng hợp các nhân tố điều tra cơ bản từng ÔTC và tổng hợp lại theo từng tuổi cho toàn bộ đối tượng nghiên cứu.

3.2.3. Phương pháp nghiên cứu một số quy luật cấu trúc lâm phần

3.2.3.1. Quy luật phân bố của một số nhân tố điều tra lâm phần

Vận dụng hàm phân bố Weibull để mô tả qui luật cấu trúc N-D, N-H rừng Keo tai tượng. 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. Đây cũng là dạng hàm được các tác giả lựa chọn để mô phỏng phân bố N-D, N-H, N-Dt cho các loài cây rừng trồng mọc nhanh ở nước ta.

Phân bố Weibull là phân bố xác xuất của biến ngẫu nhiên liên tục với

miền giá trị (0 đến +). Hàm mật độ có dạng:



F ( X ) ..X 1e. X (3.1)

Trong đó:  và  là hai tham số của phân bố Weibull. Khi các tham số của 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.

Nếu  = 1 phân bố có dạng giảm;

=3 phân bố có dạng đối xứng;

>3 phân bố có dạng lệch phải;

<3 phân bố có dạng lệch trái.

Số liệu sau khi được chỉnh lý và chia tổ ghép nhóm, tiến hành lập bảng tính để nắn phân bố theo hàm Weibull (xem phụ biểu 01).

3.2.3.2. Quy luật tương quan của một số nhân tố điều tra

 Quy luật tương quan giữa chiều cao và đường kính:

Phương trình toán học biểu diễn mối liên hệ giữa chiều cao và đường kính rất đa dạng. Với số liệu thu thập được giữa D1,3 và Hvn ta cần so sánh và lựa chọn một dạng liên hệ nào đó tốt nhất. Trong khuôn khổ đề tài với sự trợ giúp của phần mềm SPSS 11.5 for Windows, đề tài chỉ tiến hành mô phỏng theo một số dạng sau đây:

Hàm Logarithmic (LN):

Y = a + b.lnX	(3.2)
Hàm Parabol bậc 2 (QUA):	Y = a0 + a1.X + a2.X2	(3.3)
Hàm Power (POW):	Y = a.Xb	(3.4)
Hàm Compound (COM):	Y = a.bX	(3.5)

Có thể bạn quan tâm!

• Nghiên Cứu Quy Luật Quan Hệ Giữa Chiều Cao Với Đường Kính Thân Cây
• Nghiên Cứu Quy Luật Cấu Trúc Đường Kính Thân Cây Rừng (N-D1.3)
• Một Số Công Trình Nghiên Cứu Về Loài Keo Tai Tượng Ở Việt Nam
• Phương Pháp Nghiên Cứu Quy Luật Sinh Trưởng Cho Một Số Nhân Tố Điều Tra (D, H, V)
• Sự Phù Hợp Giữa Phân Bố N-D Thực Nghiệm Với Phân Bố Lý Thuyết Theo Hàm Weibull
• Các Phương Trình Biểu Thị Quan Hệ Dt/d1,3 Dạng: Dt = A + B.d1,3 Ở Các Tuổi Khác Nhau

Xem toàn bộ 116 trang tài liệu này.

Từ dạng quan hệ tốt nhất chọn được lập cho từng ô tiêu chuẩn, làm cơ sở xác định các loại chiều cao bình quân.

 Quan hệ giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực: Quan hệ này được mô phỏng theo phương trình đường thẳng:

Dt = a + b.D1,3 (3.6)

Dựa vào quan hệ này xác định tán lâm phần thông qua phân bố N-D

 Quy luật tương quan giữa thể tích thân cây không vỏ với đường kính và chiều cao thân cây:

Cũng tương tự các nhân tố điều tra khác, giữa thể tích thân cây không vỏ với đường kính và chiều cao thân cây tồn tại mối liên hệ với nhau. Đề tài sẽ thử nghiệm một vài dạng phương trình sau:

V = a + b.D2.H

(3.7)
V = a + b.H + c.D2.H	(3.8)
V = a.Db.Hc	(3.9)
V = a + b.D2.H	(3.10)

Từ dạng phương trình chọn được có thể xác định thể tích từng cây cá lẻ Keo tai tượng hoặc lâm phần tại khu vực nghiên cứu.

 Quan hệ giữa hình số thường (f1.3) với đường kính và chiều cao thân cây:

Từ các nghiên cứu của các tác giả đi trước, đề tài sẽ thử nghiệm một số dạng phương trình quan hệ sau:

- Quan hệ giữa f1,3 với d:

f1,3 = a+ b/d21,3 (3.11)

- Quan hệ giữa f1,3 với d và h:

f1,3 = a + b/d21,3.hvn (3.12)

- Quan hệ giữa hình cao (hf1,3) với chiều cao (h):

hvn.f1,3 = a + b.hvn (3.13)

- Xuất phát từ kinh nghiệm của các tác giả đi trước cho rằng: giữa hình cao và chiều cao cây rừng có quan hệ theo dạng (3.13), giữa chiều cao và đường kính cây rừng có quan hệ với nhau theo dạng (3.2). Từ đó suy ra:

hvnf1,3 = a + b.[a’ + b’.ln(d1,3)]

 hvnf1,3 = a + b.a’ + b.b’.ln(d1,3)

 hvnf1,3 = a0 + a1.ln(d1,3). Với: a0 = a + b.a’ v à a1 = b.b’

Từ phân tích trên, đề tài thử nghiệm dạng quan hệ giữa hình cao (hf1,3) với đường kính (d1,3) theo dạng sau:

hvn.f1,3 = a + b.ln(d1,3) (3.14)

3.2.3.3. Phương pháp nghiên cứu mối quan hệ của các nhân tố điều tra

Căn cứ vào biểu đồ thực nghiệm, lựa chọn dạng phương trình lý thuyết. Các phương trình phi tuyến được chuyển về dạng tuyến tính. Dùng phương pháp bình phương bé nhất để ước lượng các tham số. Tính toán các chỉ tiêu thống kê như: hệ số tương quan (R) hoặc hệ số xác định (R2), sai tiêu chuẩn hồi quy (Hy/x)… Kiểm 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 mức ý nghĩa 

= 0,05 trên các phần mềm SPSS [28] hoặc Excel [17].

Phương trình được chọn phải có độ chính xác cao, đơn giản và phản ánh đúng các quy luật sinh học của loài cây nghiên cứu. Phương trình chính tắc có hệ số xác định cao nhất, sai tiêu chuẩn hồi quy nhỏ nhất và xác xuất của tiêu chuẩn kiểm tra sự tồn tại của các hệ số hồi quy nhỏ hơn 0,05.

3.2.4. Phương pháp xây dựng phương trình đường sinh thân cây

Từ số liệu đo đếm trên các cây tiêu chuẩn chặt ngả, tính hệ số thon Koi cả vỏ và không vỏ ở các vị trí phần 10 thứ i của thân cây.

y = Koi Doi

D01

(3.15)

với: Koi(vỏ) = Doi(vỏ)/D01(vỏ) và Koi(không vỏ) = Doi(kh.vỏ)/D01(vỏ).

Để lập được phương trình đường sinh, cần tính các Koi:

Koi=

n

1 

n j 1

Koi( j)

(3.16)

Sau khi tính được Koi cả vỏ và không vỏ, tiến hành xác định phương trình phù hợp cho đường sinh thân cây. Phương trình đường sinh thân cây có dạng tổng quát là:

y = a0 + a1x + a2x2 + ... + anxn (3.17)

Trong đó: y: là Koi

x: là giá trị phần mười chiều cao (tính từ ngọn) tương ứng

với đường kính Doi

ai: là các tham số của phương trình n: là bậc của phương trình

Tiến hành lập phương trình đường sinh thân cây có vỏ và không vỏ theo các bậc khác nhau.