Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Góp phần nghiên cứu phương pháp lập biểu thể tích cây đứng cho cây rừng tự nhiên Việt Nam

Chia sẻ: Tri Lễ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn nghiên cứu phương pháp lập biểu thể tích dựa vào tương quan giữa V và các nhân tố G01, Hvn và so sánh hiệu quả của biểu với phương pháp lập biểu dựa vào phương pháp đường sinh truyền thống mà các tác giả trước đây đã sử dụng, để góp phần bổ sung và hoàn thiện một bước phương pháp lập biểu thể tích cho rừng tự nhiên nước ta hiện nay.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Góp phần nghiên cứu phương pháp lập biểu thể tích cây đứng cho cây rừng tự nhiên Việt Nam

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thực tiễn sản xuất lâm nghiệp, vì nhiều mục đích khác nhau mà các nhà kinh doanh rừng, các nhà nghiên cứu đòi hỏi phải có các phương tiện để xác định nhanh thể tích cây đứng (cây vẫn đang sinh trưởng). Biểu thể tích là một trong những công cụ quan trọng để xác định thể tích cây đứng. Ở nước ta, các bảng biểu thể tích đã bắt đầu được xây dựng để phục vụ cho công tác điều tra rừng từ hơn 50 năm trước (Đồng Sĩ Hiền, 1974). Qua hàng chục năm phát triển, khoa học điều tra rừng trong nước đã xây dựng được biểu thể tích toàn quốc, biểu thể tích theo nhóm loài cây, cũng như cho từng vùng sinh thái cụ thể của cây gỗ rừng tự nhiên và rừng trồng cho nhiều loài cây trồng rừng chính. Những biểu này đã phục vụ đắc lực cho công tác điều tra, quản lý, kinh doanh rừng ở nước ta. Tuy nhiên, biểu thể tích các loài cây rừng tự nhiên đã xây dựng quá lâu (hơn 3 thập kỷ trước)và có những mặt chưa đáp ứng được yêu cầu sản xuất,kinh doanh cũng như nghiên cứu khoa học Lâm nghiệp trong thời hội nhập và mở cửa. Ngày nay, với sự hỗ trợ đắc lực của các công cụ hiện đại, việc xử lý số liệu thực nghiệm đã được đơn giản hoá rất nhiều. Bên cạnh đó, nhiều phương pháp mới đã được phát hiện mang lại nhiều tiện ích trong quá trình tính toán và xử lý số liệu. Để góp phần cải tiến việc lập biểu thể tích theo hướng đơn giản, hiện đai mà vẫn bảo đảm yêu cầu độ chính xác, tôi lựa chọn đề tài “ Góp phần nghiên cứu phương pháp lập biểu thể tích cây đứng cho cây rừng tự nhiên Việt Nam”. Đề tài kế thừa kết quả nghiên cứu phương pháp lập biểu thể tích theo đề xuất của GS.TS Vũ Tiến Hinh, việc tính thể tích thân cây khi lập biểu dựa vào quan hệ giữa V và G01 (thông qua G1,3), F01 thực tế và H mà không theo công thức truyền thống mà các tác giả trước đây đã sử dụng.
2 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Những nghiên cứu về biểu thể tích Trong việc xây dựng biểu thể tích, các nguyên tắc được đưa ra bởi Cotta từ những năm đầu của thế kỷ 19 vẫn còn nguyên giá trị (Husch et al., 2003)[10] , đó là: “Thể tích cây phụ thuộc vào đường kính, chiều cao và hình dạng. Khi thể tích của cây được xác định đúng thì giá trị thể tích đó được sử dụng cho mọi cây khác có cùng đường kính, chiều cao và hình dạng”. Kể từ thời của Cotta, hàng trăm biểu thể tích đã được xây dựng bằng nhiều phương pháp khác nhau và được đưa vào sử dụng. Tuy nhiên, kể từ giữa thế kỷ 20, xuất hiện xu hướng giảm thiểu số biểu thể tích bằng việc gộp lại và xây dựng các biểu có khả năng áp dụng cho nhiều loài , ở những nơi có cùng điều kiện áp dụng biểu.(Husch et al., 2003)[10] . Tuy đã có nhiều biểu thể tích được xây dựng nhưng các nhà lâm nghiệp vẫn đang tìm kiếm những phương pháp đơn giản, khách quan và chính xác nhất. Trong khi cây rừng là thể hình học có tính biến đổi cao nên không một biểu thể tích đơn giản, hoặc một tập hợp các biểu nào có thể đáp ứng được tất cả các điều kiện đó, hoặc không một phương pháp lập biểu thể tích nào có thể đáp ứng được một cách tuyệt đối các yêu cầu đó. Bởi vậy, ngày nay một số phương pháp xây dựng biểu cổ điển đã không được sử dụng nữa. Ví dụ, phương pháp đường cong hợp lý (harmonized-curve method) (Chapman and Meyer, 1949)[6] không còn được sử dụng vì nó cần số lượng số liệu đầu vào rất lớn để xây dựng mối quan hệ giữa các biến và đường cong hợp lý. Hoặc phương pháp biểu đồ liên kết (Alignment-chat method) và các phương pháp chủ quan khác nhìn chung đã bị loại bỏ. Ngày nay, các mối quan tâm thường
3 tập trung vào việc sử dụng các hàm toán học để xây dựng các biểu thể tích (Husch et al., 2003)[10] . Các mô hình toán học về thể tích thân cây được xem xét như là một hàm của các biến độc lập: đường kính, chiều cao và hình số (Đồng Sĩ Hiền, 1974[2] ; Husch et al., 2003[10] ; Akindele và LeMay, 2006[9] ). Nó được viết dưới dạng: V = f (D, H, F) Trong đó: V- Thể tích D- Đường kính ngang ngực H- Chiều cao vút ngọn, chiều cao gỗ thương phẩm hoặc chiều cao đến 1 vị trí bất kỳ trên thân cây. F- Chỉ số hình dạng Người ta chia, các hàm thể tích thành các nhóm: + Nhóm các hàm thể tích địa phương: sử dụng một biến độc lập, nhìn chung là đường kính ngang ngực hoặc đôi khi sử dụng dưới dạng đổi biến để xây dựng biểu thể tích. Dạng hàm đơn giản nhất của một biểu thể tích địa phương là: V= (1.1) Trong đó V và D như trên còn bi là các hằng số Các hàm thể tích địa phương khác đã được sử dụng chủ yếu ở Châu Âu, theo báo cáo của Prodan (1965) và Prodan et al. (1997) bao gồm: (1.2) (1.3) (1.4) Trong mô hình cuối cùng thì g là tiết diện ngang. + Nhóm các hàm thể tích chung: những hàm thể tích này ước lượng cả đường kính và chiều cao, trong một số trường hợp, thêm cả nhân tố hình
4 dạng. Behre (1935) và Smith et al. (1961)[6] đã kết luận rằng việc xác định yếu tố hình dạng không phải là một vấn đề đơn giản so với đo đường kính và chiều cao. Clutter et al. (1983) [6] đã đưa ra 1 số lý do của việc chỉ nên sử dụng đường kính ngang ngực và chiều cao để xây dựng biểu thể tích, như sau: (1)- Việc đo các loại đường kính trên thân cây đứng là tốn thời gian và kinh phí (2)- Biến động về hình dạng thân cây tác động đến thể tích cây là nhỏ hơn nhiều so với biến động về chiều cao và đường kính. (3)- Với 1 số loài, hình dạng là tương đối ổn định. (4)- Với một số loài khác, hình dạng thường có mối tương quan với kích thước cây, do đó các biến đường kính và chiều cao thường giải thích nhiều về sự biến động của thể tích. Dưới đây đưa ra một số hàm thể tích chung phổ biến được áp dụng: Kiểu nhân tố hình dạng không đổi: (1.5) Kiểu kết hợp biến: (1.6) (1.7) Dạng đổi biến logarit: (1.8) Đổi biến của Honer: (1.9) Các mô hình trong đó nhân tố hình dạng cũng là 1 biến như: (1.10) (1.11) Các hệ số bi ở trên thu được bằng cách sử dụng kỹ thuật phân tích hồi quy. Ngoài việc tính toán thể tích bằng phương pháp tương quan, thông qua việc sử dụng các hàm quan hệ giữa biến phụ thuộc là thể tích với các biến độc lập như đường kính, chiều cao, hình số thì thể tích cây có thể tính được thông qua phương pháp đường sinh.
5 Theo Đồng Sĩ Hiền,( 1974)[2] , Mendeleev D.I. (1989), Belanovxki I.G. (1917)[6] và Wimmenauer K. (1918)[6] đã biểu thị phương trình đường sinh thân cây bằng phương trình parabol bậc 2, bậc 3 (Mendeleev và Belanovski) [6] và bậc 4 (Wimmenauer): y = a + b.x + c.x2 (1.12) y = a + b.x + c.x2 + d.x3 (1.13) y = a + b.x + c.x2 + d.x3 + c.x4 (1.14) Muller G. ở CHLB Đức đề nghị biểu thị mối liên hệ giữa đường kính và chiều cao bằng hàm số mũ,( Đồng Sĩ Hiền -1974)[2] : D = a.bh = a.elnbh = F(h), và thể tích thân cây bình quân cho những cây có cùng điều kiện lập địa và có chiều cao chính là tích phân của phương trình mũ trên : Wauthoz L. (1964) [6] đã xây dựng phương pháp xác định thể tích thân cây và lập biểu thể tích trên cơ sở phương trình y2 = A.xm. Thân cây gồm nhiều thể khác nhau, thông số hình dạng m biến động từ gốc đến ngọn. Ở mỗi đoạn, thông số m nằm trong 1 phạm vi nào đó. Wauthoz xác định thông số m của một thể hình học trừu tượng giản đơn có thể tích bằng thể tích phức tạp là thân cây. Nếu trị số m của thể đơn giản ấy xác định được thì thể tích của thân cây được tính bằng tích phân của phương trình trên (Đồng Sĩ Hiền, 1974)[2] . (1.15) Trong đó g0 là tiết diện ngang ở cổ rễ. Trong thực tiễn thì g0 được thay thế bằng g1.3 - tiết diện ngang ở vị trí 1.3m như sau: (1.16)
6 Cũng theo Đồng Sĩ Hiền (1974)[2] , Ozumi (Prodan, 1965) [6] ở Nhật đã dùng phương trình parabol bậc ba, bậc bốn để biểu thị quan hệ giữa hệ số thon tự nhiên với chiều cao tương đối theo từng cấp hệ số thon ở giữa thân: K0i = a + b1x +b2x2 + b3x3 (1.17) Tác giả Đồng Sĩ Hiền đã nhận xét về các phương pháp trên như sau: Ý kiến của Muller G. có điểm độc đáo là đã vạch ra được sự thống nhất giữa phương trình đường sinh với đường cong chiều cao. Tuy nhiên những phương pháp này dựa trên một giả thuyết không phù hợp với thực tế. Phương pháp củaWauthoz đơn giản nhưng trong đó còn tồn tại nhiều vấn đề thực tiễn và lý luận chưa được giải quyết thỏa đáng. Phương pháp của Ozumi trong sách của Prodan thì Ozumi không nói rõ đã lấy những số liệu nào trên thân cây để lập phương trình. 1.1.2. Những nghiên cứu về hình số để lập biểu thể tích 1.1.2.1. Những nghiên cứu về f1.3 * So với các giá trị d, h thì f1.3 khó xác định hơn, đặc biệt là ở cây đứng. Vì thế nhiều tác giả đã xem xét quan hệ giữa f1.3 với d và h để có căn cứ xác định f1.3 : a0 - f1.3 là hàm của d: f1.3 = b0 b1 .d (1.18) f1.3 = a – b. d (1.19) - f1.3 của hàm d và h: f1.3 = a0 + a1h + a2. h (1.20) d a a a a a f1.3 = a0 + + 2 + 3 + 4 + 5 (1.21) h d d.h d 2 d 2 .h a1 a a3 f1.3 = a0 + + 2 + (1.22) h d2 d2h
7 Theo Prodan (1965) [6] thì trong lâm phần quan hệ f1.3/h chặt hơn f1.3/d . * Biểu thể tích 3 nhân tố là biểu ghi thể tích cây bình quân tương ứng với từng tổ hợp d,h và f1.3 . Trong đó f1.3 được xác định qua hình suất q2. Quan hệ này được một số tác giả đề xuất các dạng phương trình sau: Anout chin.N.P: f1.3 = a + bq2 (1.23) Kunze.M: f1.3 = a0 + a1q2 + a 2 (1.24) q2 h Smony: f1.3 = a0 + a1q2 + a1q2 (1.25) Polans chutz: f1.3 = a0 + a1q2 + a 2 (1.26) q2 h 1.1.2.2. Những nghiên cứu về PT đường sinh: * Mendeleev (1899), Bena novxky (1917), Wimmenaner (1918)[6] đã xác định dạng phương trình đường sinh và biểu thị nó bằng phương trình toán học, xem đường kính y như là một hàm số của chiều cao x. Y = f(x) (1.27) Và Mendeleev cùng Bena novxky đã biểu thị hàm này thành dạng bậc 2 và 3, còn Wimmenaner thì đề nghị biểu diễn thành hàm bậc 4. Y= a + bx + cx2 (1.28) Y= a + bx + cx2 + dx3 (1.29) Y= a + bx + cx2 + dx3 + ex4 (1.30) * Nhiều nhà khoa học với nhiều công trình nghiên cứu đã đưa ra kết quả phương trình đường sinh chung có dạng như sau: ya = c*xb Trong đó: y là bán kính X là khoảng cách từ ngọn cây đến bán kính y. a,b là số mũ, c là hệ số phương trình Ngoài ra còn có phương trình: y2 = A.xm
8 Tuỳ theo m = 0; 1; 2; 3 mà ta có phương trình đường sinh viên trụ hay neloid. * Petrocxki.V.S (1963,1964)[6], ở Liên Xô cũ, đã biểu thị quan hệ giữa đường kính lây 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) (1.31) Trong đó: P là thông số điều chỉnh của đường sinh, x, y lần lượt là toạ độ của Parabol, h là chiều cao của thân bớt 1m. Từ đó thể tích thân cây được xác định theo công thức sau: 4 V    2dl  Md052 H (1.32) 0 M tuỳ thuộc vào loài cây. 1.2. Ở Việt Nam 1.2.1. Về việc xây dựng biểu thể tích Công trình nghiên cứu về lập biểu thể tích công phu nhất phải được kể đến đầu tiên là của tác giả Đồng Sĩ Hiền,(1974)[2] . Trong công trình này, tác giả đã đề cập một cách hệ thống và chi tiết về vấn đề lập biểu thể tích. Từ việc thu thập tài liệu quan sát đến việc tính toán và xây dựng biểu thể tích. Nghiên cứu dạng phương trình thể tích theo phương pháp tương quan trong điều kiện của rừng miền Bắc nước ta, Đồng Sĩ Hiền (1974)[2] đã thử nghiệm hai dạng parabol và 3 dạng lũy thừa dưới đây cho một số loài cây rừng tự nhiên ở nước ta: v = a +b.d2 (1.33) v = a + b1d + b2d2 (1.34) log v = a + blogd (1.35) log v = a + b1logd + b2logh (1.36)
9 logv = a + b1logd + b2logh + b3logq2 (1.37) Kết quả cho thấy hai dạng parabol thường thích hợp nhưng đối với 2 loài Sâng và Táu và dạng đầu với Bứa thì có sai dị rõ rệt giữa r2 và η2. Về các dạng lũy thừa thì biến số q2 nhiều khi không cần thiết mà có thể xác định thể tích qua đường kính và chiều cao. Có thể dùng ba phương trình dạng lũy thừa để lập biểu với 1 hoặc 2 hoặc 3 nhân tố, nhưng ở nước ta biểu 3 nhân tố không có tác dụng thực tế. Trong điều kiện của nước ta có thể áp dụng tốt hai dạng phương trình 3 và 4. Về lập biểu thể tích bằng phương pháp đường sinh, Đồng Sĩ Hiền (1974)[2] , đã sử dụng biến số phụ thuộc (hàm số) là hệ số thon tự nhiên. Về phương pháp tiếp cận đường sinh, tác giả đã sử dụng phương trình đa thức: yˆ = b0 + b1x + b2x2 + …+ bkxk (1.38) Nguyễn Ngọc Lung. và Đào Công Khanh.( 1999)[4] đã tổng kết rằng, để lập biểu thể tích đo tính trữ lượng gỗ cây đứng ở nước ta thường dùng 3 phương pháp sau: (1)- Nghiên cứu các nhân tố cấu thành thể tích theo công thức V = G.H.f, trong đó G và H thường đo trực tiếp tại rừng, còn f1.3 hay f01 cần lập thành biểu trong tương quan với các nhân tố dễ xác định như H, D, ηi, q2… (2)- Sử dụng tương quan trực tiếp giữa thể tích thân cây với các nhân tố đo được như D, H, G, q2 và tổ hợp giữa chúng như các tương quan kép: V = f(D, D2, H, DH, D2H, G, q2) trong đó dạng V = a + b1D + b2H + b3D2H được sử dụng ở nhiều nơi và được giới thiệu trong biểu đối với rừng Thông ba lá Việt Nam. (3)- Phương pháp đường sinh thân cây, dựa trên cơ sở các độ thon tương đối ổn định cho từng loài cây gỗ, nên có thể tạo ra 1 hàm số hoặc 1 tương quan đường sinh biểu thị độ thon bình quân, đường sinh quay quanh trục H sẽ tạo thành thể tích thân cây, đây là phương pháp mới đề xuất trong thời gian
10 giữa thế kỷ 20 bởi Djurjue ở Rumani, 1963 và Đồng Sĩ Hiền ở Việt nam (1967)[2]. Cũng trong nghiên cứu này, Nguyễn Ngọc Lung. và Đào Công Khanh., (1999)[4] đã thử nghiệm các dạng phương trình thể tích như sau: V = a + bD2H (1.39) V = a + b1H + b2G (1.40) V = a + b1D + b2H + b3D2H (1.41) LogV = a + blogD (1.42) LogV = a + b1logD + b2logH (1.43) LogV = a + b1logD + b2logH + b3logq2 (1.44) Kết quả thử nghiệm cho thấy, hệ số tương quan R của dạng phương trình đơn giản nhất V = a + bD2H và V = a + b1H + b2G đạt tới lớn hơn 0.99, dạng LogV = a + blogD cũng có R = 0.9734. Kiểm tra sự tồn tại của mọi tham số phương trình bi bằng tiêu chuẩn đều đạt yêu cầu. Lập biểu thể tích cho loài cây Keo tai tượng Đào Công Khanh. et al., (2001)[6] đã thử nghiệm các dạng hàm: V = Kdahb (1.45) V = K(d2h)a (1.46) V = a0 + a1d2 + a2h + a3d2h (1.47) để lập biểu thể tích cho một số loài cây trong đề tài, trong đó dạng phương trình V = K.da.hb là phù hợp nhất và nhân tố hình dạng đã được phản ánh qua đường kính và chiều cao trong công thức này. Phan Nguyên Hy., (2003)[3] đã sử dụng SPSS để thử nghiệm một số dạng phương trình sau: V = a + b.d2.h (1.48) V = a + b.h + c.d2.h (1.49) V = a.db.hc (1.50)
11 để lập biểu thể tích rừng Thông Nhựa. Kết quả thử nghiệm cho thấy cả 3 dạng phương trình đều thích hợp cao. * Về ứng dụng phương pháp đường sinh trong lập biểu thể tích: Đồng Sĩ Hiền (1974)[2], đã sử dụng biến số phụ thuộc (hàm số) là hệ số thon tự nhiên để lập biểu thể tích bằng phương pháp đường sinh. Tác giả đã sử dụng phương trình đa thức: y = b0 + b1x + b2x2 + …+ bkxk (1.51) (Trần Hữu Viên., 2002)[6] đã áp dụng phương pháp của Pêtrôpski.V.X (CHLB Nga) để xây dựng phương pháp lập biểu thể tích và biểu độ thon thân cây ở Việt Nam với thể tích thân cây được xác định bằng phương pháp đường sinh: (1.52) Trong đó:  2X là đường kính thân cây tại vị trí độ cao l tính từ gốc  d05 là đường kính giữa thân cây;  F là hằng số, được gọi là hình số không đổi phụ thuộc vào loài cây  φ là hàm số của biến số (1.3/H)  H Là chiều cao của thân cây Thể tích của từng đoạn thân cây tại vị trí bất kỳ được xác định bằng công thức: (1.52) Trong đó b = 1, 2, 3,… là chiều cao tại vị trí 1, 2, 3m….
12 Giải phương trình tích phân thể tích từng đoạn thân cây nói trên và từ công thức (xuất phát từ công thức của Pêtrôpski). Từ công thức tính thể tích thân cây, công thức tính thể tích từng đoạn thân cây và công thức tính đường kính thân cây tại vị trí độ cao l tính từ gốc nói trên, cho phép xây dựng biểu thể tích và biểu độ thon thân cây, có thể theo mẫu biểu 2 nhân tố hoặc theo cấp chiều cao. Trong đề tài lập biểu sinh trưởng và sản lượng tạm thời cho rừng Keo lai trồng thuần loài, Nguyễn Trọng Bình. et al., (2003)[1] đã sử dụng phương pháp đường sinh để lập biểu thể tích hai nhân tố với công thức tổng quát đã được các tác giả sử dụng trong đề tài là: Qua kết quả tính toán và thử nghiệm bậc phương trình đường sinh thân cây, tác giả đã chọn được phương trình bậc 5 là phù hợp nhất cho cả thân cây có vỏ và không vỏ. Vũ Tiến Hinh. et al.[6] đã sử dụng phương pháp đường sinh để lập biểu thể tích thân cây đứng cho rừng Quế ở Văn Yên – Yên Bái, trong đó phương trình đường sinh ở bậc 6 là thích hợp nhất cho cả thân cây có vỏ và không vỏ. Phạm Ngọc Giao ( 1989) [6] trong công trình lập biểu thể tích thân cây đứng cho Thông Mã vĩ ở khu Đông bắc đã dùng công thức V = a + b.d2.Trong khi đó nhóm tác giả Vũ Tiến Hinh và các cộng sự (2000) lại dùng công thức V = a.db.hc để lập biểu thể tích cho thân cây Sa mộc và mỡ trong công trình lập biẻu sản lượng cho các loài cây này và thông Mã Vĩ .Hai công thức trên cùng với công thức V = a + b.h + c.d2.h đã đươc Phan Nguyên Hy.( 2003)[3] đã thử nghiệm để lập biểu thể tích rừng Thông Nhựa. Kết quả thử nghiệm cho thấy cả 3 dạng phương trình đều thích hợp cao. Tác giả đã sử dụng các tiêu chí như: (1) – hệ số xác định cao nhất; (2)- sai tiêu chuẩn hồi quy bé nhất; (3)- các hệ số hồi quy của phương trình đều tồn tại và có nghĩa để chọn mô hình. .
13 Trong công trình này, tác giả cũng đã sử dụng một số phương pháp kiểm tra sai số hệ thống của phương trình bằng sơ đồ, bao gồm: (1)- Kiểm tra tính độc lập của phân bố số phần dư với Vlý thuyết, D và H; (2)- Kiểm tra luật phân bố chuẩn của số phần dư; (3)- Kiểm tra bằng nhau các phương sai của sai số phần dư. Tác giả cũng đã sử dụng phương pháp kiểm định dựa trên biến phụ thuộc để khắc phục hiện tương phương sai của sai số thay đổi nhằm nâng cao hiệu lực của mô hình lý thuyết được chọn. Tác giả cũng đã kiểm tra tính thích ứng của biểu thể tích hai nhân tố đã lập được bằng cách tính toán sai số tương đối (∆v%) giữa thể tích thực của cây và thể tích lý thuyết tính được từ mô hình. Trong công trình nghiên cứu gần đây nhất, (Cao Danh Thịnh., 2009)[5] đã thử nghiệm 4 dạng phương trình: V = a +b.D V = a + b.lnD LnV = a + b.D LnV = a + b.lnD và đã chọn dạng cuối cùng để xây dựng biểu thể tích 1 nhân tố cho cây Luồng. Cũng trong nghiên cứu này, tác giả Cao Danh Thịnh.( 2009)[5] đã xây dựng biểu thể tích thân cây Luồng bằng phương pháp đường sinh với dạng đa thức bậc 4 là thích hợp nhất cho thân ngoài và dạng phương trình bậc 5 là thích hợp nhất với phương trình đường sinh thân trong (phần ống cây). 1.2.2. Về việc đánh giá, lựa chọn mô hình và kiểm tra biểu xây dựng được Đào Công Khanh. et al., (2001)[6] đã sử dụng một số tiêu chí sau đây để chọn phương trình tối ưu cho các phương trình thử nghiệm:  Sự tồn tại của phương trình thông qua kiểm tra sự tồn tại của các tham số theo tiêu chuẩn t của Student;  Có hệ số tương quan cao;
14  Sai số hồi quy (Sy/x) của phương trình thấp;  Đơn giản trong sử dụng. Nguyễn Trọng Bình. et al., (2003) [1] đã sử dụng một số tiêu chí sau đây để chọn hàm sinh trưởng phù hợp:  Hệ số xác định R2;  Các tham số của phương trình;  Sai số tương đối của phương trình . Phương trình được chọn là phương trình có hệ số xác định lớn nhất, sai số nhỏ nhất và các tham số tồn tại. Phan Nguyên Hy., (2003)[3] đã sử dụng các tiêu chí như:  Hệ số xác định cao nhất;  Sai tiêu chuẩn hồi quy bé nhất;  Các hệ số hồi quy của phương trình đều tồn tại và có nghĩa để lựa chọn mô hình thể tích thích hợp nhất cho việc xây dựng biểu thể tích loài Thông Nhựa. Kết quả là phương trình theo dạng hàm V = a + b.d2.h đã được lựa chọn để xây dựng biểu thể tích cây đứng cho rừng Thông nhựa tại khu vực nghiên cứu. * Về việc đánh giá biểu xây dựng được Trong nghiên cứu lập biểu thể tích làm cơ sở lập biểu sinh trưởng và sản lượng tạm thời cho rừng Keo lai trồng thuần loài, Nguyễn Trọng Bình. et al., (2003)[1] đã sử dụng 25 cây giải tích khác không tham gia lập biểu để kiểm tra biểu. Các cây này được lựa chọn ngẫu nhiên trên các ô tiêu chuẩn ở các địa phương khác nhau. Theo Nguyễn Trọng Bình. et al., 2003[1]; Vũ Tiến Hinh. et al., 1999- (2000)[6], kết quả xây dựng biểu thể tích được kiểm nghiệm biểu thông qua số liệu của 15-20 cây không tham gia thiết lập phương trình. Thông qua kiểm
15 nghiệm sẽ đánh giá được sai số xác định thể tích cây cá lẻ cũng như trữ lượng lâm phần của biểu, đồng thời đánh giá biểu có sai số hệ thống hay không. Để kiểm nghiệm các biểu thể tích xây dựng được, Đào Công Khanh. et al., (2001) đã sử dụng phương pháp sau: Tuỳ vào số lượng cây giải tích của mỗi loài, chọn ngẫu nhiên theo hệ thống cho mỗi loài tối thiểu 30 cây giải tích để đưa vào kiểm nghiệm biểu xây dựng được. Các cây đưa vào kiểm tra sao cho đảm bảo có ở nhiều tuổi và nhiều vùng sinh thái khác nhau. Nhận xét: Điểm qua một số công trình nghiên cứu trên thế giới cũng như ở Việt Nam cho thấy, vấn đề lập biểu thể tích cho các loài cây trồng rừng đã được quan tâm nghiên cứu từ rất sớm. Các công trình nghiên cứu đã lập được nhiều loại biểu khác nhau, trong đó biểu thể tích 2 nhân tố đã được quan tâm hàng đầu trong các công trình nghiên cứu này. Tuy nhiên việc sử dụng phương pháp phương trình đường sinh thân cây để lập biểu thể tích vấn còn rất hạn chế và mới chỉ giới hạn cho một số loài cây cụ thể. Như vậy, việc xây dựng biểu thể tích của đề tài nên tập trung vào: + Xây dựng biểu thể tích bằng cả 2 phương pháp tương quan và phương pháp đường sinh. + Với phương pháp tương quan nên sử dụng nhóm phương trình giữa G01 và G1,3. + Việc xây dựng biểu thể tích chỉ nên sử dụng các dạng mô hình mà các tác giả trước đây đã thử nghiệm và áp dụng. + Với phương pháp đường sinh, nên tiếp cận theo hướng các tác giả trong nước vẫn hay dùng là: định bậc phương trình đường sinh thân cây thích hợp, tính hình số tự nhiên f01 sau đó áp dụng vào công thức V = G01.H.f01. Tuy nhiên đề tài sẽ thực hiện thêm bước hiệu chỉnh hình số tự nhiên F01 thực tế để kiểm tra độ chính xác của biểu xây dựng được. + Bổ sung các tiêu chí lựa chọn mô hình thể tích thích hợp để xây dựng biểu thể tích hợp lý và các tiêu chuẩn để đánh giá mô hình sau khi đã xây dựng xong.
16 Chương 2 MỤC TIÊU, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp lập biểu thể tích dựa vào tương quan giữa V và các nhân tố G01, Hvn và so sánh hiệu quả của biểu với phương pháp lập biểu dựa vào phương pháp đường sinh truyền thống mà các tác giả trước đây đã sử dụng, để góp phần bổ sung và hoàn thiện một bước phương pháp lập biểu thể tích cho rừng tự nhiên nước ta hiện nay. 2.2. Phạm vi nghiên cứu - Đề tài chỉ xây dựng biểu thể tích 2 nhân tố thông dụng ở trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay trên cơ sở phương pháp đường sinh thân cây và phương pháp tương quan. - Đề tài chỉ sử dụng số liệu điều tra đo đếm của các loài cây rừng tự nhiên đang khai thác ở khu vực Nam trung bộ - Việt Nam để minh hoạ cho 2 phương pháp lập biểu. - Đề tài chỉ minh hoạ bằng số liệu cây có vỏ ở cả hai phương pháp. 2.3. Nội dung nghiên cứu 2.3.1. Kiểm tra luật phân bố của F01 từng loài 2.3.2. Tính toán số điều chỉnh giữa Koi2 và (Koi)2 cho từng loài để làm cơ sở điều chỉnh F01 σ2 = Koi2 - (Koi)2 (2.1) 2.3.3. Lập tương quan giữa G01 và G1.3 : G01 = f (G1.3) - Lựa chọn một số phương trình tương quan để kiểm tra, rút ra phương trình tối ưu có R2 lớn nhất, sai số hồi quy bé nhất và các hệ số đều tồn tại.
17 2.3.4. Lập biểu thể tích theo phương pháp tương quan với hình số tự nhiên thực tế. 2.3.5. Lập biểu thể tích theo phương pháp đường sinh có điều chỉnh F01 nghiên cứu. 2.3.6. Lập biểu thể tích bằng phương pháp đường sinh thân cây truyền thống để so sánh với phương pháp điều chỉnh F01. 2.4. Phương pháp nghiên cứu 2.4.1. Thu thập số liệu nghiên cứu Số liệu nghiên cứu là số liệu đo đếm ô tiêu chuẩn và cây tiêu chuẩn ở các lâm phần rừng tự nhiên đang khai thác tại khu vực Nam trung bộ – Việt Nam. Phương pháp đo đếm, tính toán cây ngả là các phương pháp thông dụng hiện nay. 2.4.2. Phương pháp xử lý số liệu 2.4.2.1. Kiểm tra luật phân bố của F01 Có nhiều phương pháp kiểm tra luật chuẩn như phưng pháp dựa vào Khi bình phương, phương pháp dựa vào độ lệch và độ nhọn... Nhưng ở đây đề tài sử dụng phương pháp Kolmogorov – Smirnov để kiểm tra luật phân bố của Koi xem có thuộc phân bố chuẩn hay không. Công thức như sau: Dn = max  Fn(X)- Fo(X) (2.2) Trong đó: Fn(X) tần suất luỹ tích thực nghiệm Fo(X) tần suất lý thuyết luỹ tích (giá trị hàm phân bố) Nếu dung lượng n>35 ( thường trong nghiên cứu sinh thái n>35) và Dn > 1.36 / n ( ứng với mức ý nghĩa  = 0.05) hoặc Dn > 1.63 / n ( ứng với mức ý nghĩa  = 0.01) thì giả thuyết bị bác bỏ. Trong trường hợp ngược lại giả thuyết chưa có cơ sở bác bỏ.
18 2.4.2.2. Chọn ngẫu nhiên các cây kiểm tra Trong lập biểu tích, nhằm đánh giá biểu xây dựng được thì 10% số cây lấy từ số cây ban đầu sẽ được rút ra để kiểm tra hiệu lực của biểu. Những cây này sẽ không tham gia vào quá trình tính toán xây dựng biểu. 2.4.2.3. Thăm dò quan hệ D và H, sàng lọc thô các cây cá biệt và xác định giới hạn lập biểu - Quan hệ giữa D và H được mô phỏng theo các dạng hàm có sẵn trong SPSS và cũng phù hợp với quy luật sinh trưởng chiều cao của cây rừng như: Dạng hàm Logarithmic, Quadratic, Power, Compound. - Các cây cá biệt được xác định thông qua khoảng ước lượng cá biệt ở xác suất 99%. - Giới hạn lập biểu dựa trên cơ sở giới hạn trên và giới hạn dưới của khoảng ước lượng cá biệt ở xác suất 99%. 2.4.2.4. Xác định quan hệ giữa G01 và G1.3: Phương trình tương quan của G01 và G1.3 có dạng: G01 = f(G1.3) Đề tài sử dung các dạng: - G01 = A + B. G1.3 - G01 = A.(G1.3)B Quan hệ giữa G01 và G1.3 được gọi là phù hợp nhất khi: - Phương trình tương quan phải có hệ số xác định cao nhất hoặc gần cao nhất với các hệ số của mô hình đều tồn tại. - Sai số chuẩn ước lượng phải nhỏ nhất hoặc gần nhỏ nhất. 2.4.2.5. Phương pháp xác định bậc phương trình đường sinh Gọi H là chiều cao vút ngọn của cây, Hi là chiều cao thân cây ở vị trí phần 10 thứ i. Nếu đặt thì Xi sẽ nhận các giá trị từ 0 (ở vị trí ngọn cây) tới 1 (ở vị trí gốc cây).
19 Thử nghiệm dạng phương trình đường sinh tổng quát: (2.3) Trong đó: a0, a1,…an là hệ số của phương trình đường sinh n là bậc của phương trình đường sinh Phương trình đường sinh thường là một đa thức bậc cao.Việc lựa chọn bậc phù hợp là một nhiệm vụ quan trọng. Có nhiều phương pháp định bậc như phương pháp Đa thức trực giao Sê bư Sép, Phương pháp so sánh mức chênh lệch giữa hệ số xác định và bình phương tỷ tương quan qua tiêu chuẩn F, Phương pháp kiểm tra mức chênh lệch Lack of Fit. Do đặc điểm của phương pháp đường sinh là ứng với mỗi giá trị của X thì gồm nhiều giá trị của Y lặp lại (vì lập biểu thể tích thường sử dụng nhiều cây) nên cách tốt nhất để xác định bậc cho đa thức dạng này là sử dụng kiểm định Lack of fit ((Graham. Jon., 2010; Nguyễn Hải Tuất. và Nguyễn Trọng Bình., 2005) Lack of fit là một kiểm định dựa trên sự kết hợp giữa phân tích phương sai một nhân tố và phân tích hồi quy (Nguyễn Hải Tuất. và Nguyễn Trọng Bình., 2005). Theo kiểm định này, bậc của đa thức được xác định bằng tiêu chuẩn F với giả thuyết: H0: Bậc của đa thức là thích hợp H1: Bậc của đa thức là không thích hợp (2.4) Với: n- Tổng số quan sát a – Số tổ quan sát của biến X r – Số tham số của phương trình y – giá trị của biến phụ thuộc – giá trị trung bình của biến phụ thuộc trong tổ thứ i (i=(1;a)) – giá trị ước lượng của biến phụ thuộc
20 Nếu F tính > F05 tra bảng với k1 = a – r và k2 = n-a (hoặc Sig của F nhỏ hơn 0.05) thì bác bỏ giả thuyết H0 => Bậc của đa thức đã chọn là không thích hợp. Theo (Graham. Jon., 2010). để đánh giá mức độ phù hợp của các dạng hồi quy tuyến tính thì người ta so sánh Sig của kiểm định Lack of fit với 1. Sig đó càng gần 1 thì đa thức càng phù hợp với mối quan hệ của biến phụ thuộc và biến độc lập và ngược lại (Nguyễn Thị Thuỳ.,2010). 2.4.2.4. Tính hình số tự nhiên f01 Hình số tự nhiên f01 được tính bằng cách lấy tích phân phương trình đường sinh đã lập được ở trên. dx(2.5) Kết quả được f01 2.4.2.5. Lập biểu thể tích - Lập biểu thể tích thông qua phương pháp tương quan. - Lập biểu thể tích thông qua phương pháp đường sinh có điều chỉnh F01 và không điều chỉnh F01. 2.4.2.6. Phương pháp đánh giá biểu Chọn một số cây không tham gia lập biểu để tính sai số phần trăm theo giá trị tuyệt đối. Nếu sai số tổng thể tích