TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu biểu thể tích thân cây
1.1.1.1 Xây dựng biểu thể tích bằng phương pháp đường sinh
Theo nghiên cứu của Petrovxki (1963, 1964) tại Liên Xô cũ, mối quan hệ giữa đường kính tại một vị trí bất kỳ và khoảng cách L từ đường kính đó đến gốc được mô tả bằng phương trình parabol.
Trong đó: P là thông số tiêu đỉnh của đường sinh
X,y lần lượt là tọa độ parabol
H là chiều cao của thân bớt đi 1m
Từ đó thể tích thân cây được xác định theo công thức cơ bản 1.2
Trong đó: M tùy thuộc vào loài cây
Theo Đồng Sỹ Hiền, Wauthoz L (1964) đã phát triển phương pháp xác định thể tích thân cây dựa trên phương trình 1.3 y² = A.x^m Thân cây được cấu thành từ nhiều thể khác nhau, với thông số hình dạng m thay đổi từ gốc đến ngọn Ở mỗi đoạn, giá trị m nằm trong một khoảng nhất định Tác giả đã xác định giá trị m của một thể hình học trừu tượng đơn giản, có thể tích tương đương với thể tích phức tạp của thân cây Khi giá trị m này được xác định, thể tích thân cây có thể được tính toán thông qua tích phân của phương trình 1.3, cụ thể như trong dạng 1.4.
Trong đó g0 là tiết diện ngang ở cổ rễ Trong thực tiễn g0 được thay bằng g1.3
(tiết diện ngang ở vị trí 1.3 m) Ta có thể tích: V = h (1.5)
Heijbel I (1965), ở Thụy Điển đã sử dụng 3 phương trình kết hợp lại tiếp cận phương trình đường sinh thân cây dạng
Trong đó: là hệ số độ thon tự nhiên: = ;
n là chiều cao tương đối: n= ;
K, i, i: là những hệ số cố định
Khi đó thể tích cơ bản được cụ thể theo dạng 1.7
1.1.1.2 Xây dựng biểu thể tích bằng phương pháp tương quan
Theo Đồng Sỹ Hiền, AlganH (1901) cho biết rằng thể tích thân cây có thể tăng gấp 10 lần khi đường kính ngang ngực tăng từ 20 cm lên 50 cm, từ 25 cm lên 65 cm, và từ 30 cm lên 80 cm Ngoài ra, thể tích cũng tăng gấp đôi khi đường kính tăng từ 20 cm lên 25 cm, 30 cm lên 40 cm, và 45 cm lên 60 cm Ông đã lập biểu thể tích với 20 nấc, phản ánh sự biến đổi của V45 (thể tích thân cây có đường kính 45 cm) từ 0,9 đến 2,8 m³.
Schaeffer(1949) đã dùng công thức toán học để nắn biểu của Algan mà ông gọi là biểu nhanh theo dạng 1.8
Ngoài ra ông còn lập ra hững biểu biến thiên chậm hơn theo công thức 1.10
CoklM(1959), lập biểu trung gian giữa biểu nhanh của Algan và biểu chậm của Schaeffer theo công thức
Cũng theo Đồng Sỹ Hiền [4], Kopexki.B (1899 – 1900) và Geharhardt
E (1901) đã lập phương trình đường thẳng của thể tích theo dạng (1.12)
V = A + b.g Sau này, Humme.F.C (1955), AbadieJ và AyrlP (1956) đã dùng phương trình 1.11 lập biểu thể tích theo dạng: V = a + b.d 2 (1.13)
Năm 1958, Krauter cùng đội ngũ chuyên gia Đức đã xây dựng biểu thể tích nhân tố theo cấp chiều cao, nhằm hỗ trợ công tác điều tra quy hoạch lâm nghiệp sau hòa bình năm 1954 Biểu thể tích Krauter thực chất là biểu hình cao hf1.3, tương ứng với mỗi cỡ kính xác định tích số hf1.3 cho từng cấp chiều cao, trong đó h được xác định từ cấp chiều cao và f1.3 từ cỡ kính Tuy nhiên, do việc chuyển đổi từ cỡ kính sang cỡ tiết diện của Wanner, các trị số hf1.3 trong biểu đã được chia cho 40 Hiện tại, biểu này ít được sử dụng trong thực tiễn.
Việc xây dựng biểu thể tích một nhân tố thường được áp dụng để phân tích mối quan hệ giữa nhân tố thể tích và các yếu tố khác như đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn), và tiết diện ngang (g) Theo Husch (2003), các hàm thể tích được chia thành ba nhóm chính.
Nhóm hàm thể tích địa phương sử dụng một biến độc lập, chủ yếu là đường kính ngang ngực, và đôi khi áp dụng biến đổi để xây dựng biểu thể tích Dạng hàm đơn giản nhất của biểu thể tích địa phương được thể hiện dưới dạng.
Trong đó: V là thể tích d là đường kính ngang ngực
Theo báo cáo của Prodan (1965 và 1997), các hàm thể tích địa phương khác đã được sử dụng chủ yếu ở Châu Âu:
V = b0 + b1g (trong đó g là tiết diện ngang) thể hiện công thức tính thể tích Nhóm các hàm thể tích chung được xác định dựa trên cả đường kính và chiều cao, và trong một số trường hợp, còn có thêm yếu tố hình dạng.
Schumacher và Hall (1933) đã đề xuất phương trình:
V = K.d b1 h b2 (1.18) hay Log V= log k+ b1logd+b2logh hoặc Log V = a+ b1logd+b2logh
Thể tích thân cây được coi là tích số giữa tiết diện ngang bình quân ở các vị trí khác nhau trên thân cây với chiều cao của cây
Trong đó: dn là đường kính tương ứng với tiết diện bình quân gn là khi thân cây được chia thành 10 đoạn có độ dài tương ứng bằng nhau
Theo nghiên cứu của Theo Sperr (1952), thể tích của cây không chỉ phụ thuộc vào đường kính mà còn bị ảnh hưởng bởi chiều cao Ông đã chỉ ra rằng các cây có cùng đường kính nhưng chiều cao khác nhau sẽ có thể tích khác nhau, dẫn đến việc đề xuất phương trình 1.20 để tính toán chính xác hơn.
Theo Carrow John (1963) đã tiến hành điều tra bằng cách đo tổng tiết diện ngang, chiều cao và đường kính của cây Ông áp dụng phương pháp Spurr kết hợp với phương pháp Bitterlich, từ đó đưa ra các phương trình dạng 1.21 và 1.22.
Sau khi thực hiện kiểm nghiệm, tác giả nhận định rằng phương trình Spurr có thể được áp dụng để dự đoán sự tăng trưởng thường xuyên cho các tổ hợp khác nhau giữa đường kính và chiều cao Đồng Sỹ Hiền [4] cũng đã chỉ ra rằng Spurr đã phát triển một số loại đa thức, bao gồm các dạng 1.23, 1.24, 1.25 và 1.26.
Biểu thức thể tích V được xác định bởi công thức V = a + b1d² + b2d²h + b3h + b4dh² Nghiên cứu về việc xây dựng biểu thể tích thường tập trung vào hình dạng của thân cây, từ đó làm cơ sở cho việc xây dựng biểu Trong khi giá trị của đường kính d và chiều cao h dễ xác định, thì f1.3 lại khó xác định hơn, đặc biệt là đối với cây đứng Do đó, nhiều tác giả đã nghiên cứu mối quan hệ giữa d và h để xác định f1.3 Hàm f1.3 được biểu diễn dưới dạng hàm của d và h, với các công thức f1.3 = a - b, f1.3 = a0 + a1h + a2, và các biểu thức khác liên quan.
Theo Wolf (1970) đã xác định dn thông qua d1.3 dn = a+ b.d1.3
Từ công thức trên xác định được thể tích thân cây:
Mặc dù có nhiều nghiên cứu về thể tích song thường áp dụng công thức cơ bản: V= g.h.f = d 2 h.f (1.33)
Trong đó f là hàm số của d và h, d và h có mối liên hệ mật thiết Từ đó
V được coi là một hàm của d hoặc của d và h
(d;h) Với Spurr đã đã đưa ra phương trình:
Biểu lập theo hệ số thể tích sản phẩm tối đa mang lại nhiều lợi ích, giúp xác định thời điểm rừng cho sản phẩm hàng hóa phù hợp với nhu cầu thị trường Mặc dù vậy, loại biểu này không thể hiện rõ quy luật cấu trúc sản phẩm lâm phần.
1.1.2.1 Xây dựng biểu thể tích bằng phương pháp đường sinh
Công trình nghiên cứu về lập biểu thể tích thân cây đứng theo cấp chiều cao vùng lưu vực Sông Hiếu - Nghệ An (1962 – 1964) do đoàn chuyên gia Trung Quốc thực hiện, đã áp dụng chỉ tiêu q2/1 của Tretchicuov để nghiên cứu hình dạng thân cây, làm cơ sở lập biểu thể tích cho rừng tự nhiên khu vực này Kết quả kiểm tra sai dị bình quân ở 24 loài cây thường gặp vẫn được sử dụng đến nay Rút kinh nghiệm từ các tác giả đi trước, Đồng Sỹ Hiền và các cộng sự tại Viện khoa học lâm nghiệp đã tiến hành nghiên cứu sâu sắc hơn về hình dạng thân cây rừng Việt Nam, sử dụng tài liệu thực nghiệm phong phú và phương pháp nghiên cứu hiện đại, từ đó đưa ra những kết quả định hướng quan trọng cho khoa học điều tra rừng tại Việt Nam.
Dãy số thon của Hohenadl phản ánh chính xác và đầy đủ hình dạng thân cây gỗ rừng Việt Nam, đồng thời cung cấp tài liệu cơ sở tốt nhất cho việc thiết lập phương trình đường sinh thân cây.
Hình số tự nhiên (f01) là chỉ tiêu cô động phản ánh chính xác hình dạng của thân cây, được tính bằng tích phân của phương trình đường sinh của thân cây.
Tình hình nghiên cứu về cây Cao su
Cây cao su, có nguồn gốc từ Nam Mỹ, đã được trồng rộng rãi ở các nước Châu Á và Châu Phi nhờ khả năng thích ứng và tính chống chịu cao Đây là một loại cây công nghiệp có giá trị kinh tế lớn, vì vậy nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để tìm hiểu về cây cao su và gỗ cao su.
Vào năm 1873, những nỗ lực đầu tiên trong việc trồng cây cao su ngoài Brazil đã được thực hiện, với 12 hạt giống nảy mầm tại Vườn thực vật Hoàng gia Kew Mặc dù những cây con được gửi tới Ấn Độ đều không sống sót, nhưng đến năm 1975, khoảng 70.000 hạt giống đã được gửi tới Kew và khoảng 4% trong số đó đã nảy mầm Năm 1876, cây giống cao su được gửi tới Ceylon và các vườn thực vật tại Singapore, từ đó cây cao su bắt đầu được nhân rộng tại các thuộc địa của Anh Đến năm 1983, cây cao su đã có mặt tại các vườn thực vật ở Buitenzorg, Malaysia, và vào năm 1898, một đồn điền cao su được thành lập tại Malaysia Hiện nay, phần lớn khu vực trồng cao su nằm ở Đông Nam Á và một số khu vực ở châu Phi nhiệt đới.
Trong bối cảnh nhu cầu gỗ cao su ngày càng tăng, việc tạo giống cây cao su không chỉ chú trọng vào năng suất mủ và khả năng chống chịu bệnh mà còn phải đảm bảo năng suất gỗ Malaysia đã đặt ra mục tiêu phát triển giống cao su với năng suất bình quân 3.5 tấn mủ/ha/năm và năng suất gỗ toàn cây đạt 1.5m³/cây vào cuối chu kỳ kinh doanh.
Indonesia hiện đang là quốc gia trồng cao su lớn nhất thế giới, với sự hỗ trợ từ các tổ chức như NES (Nuclear Estate Schemes) NES được thành lập nhằm phát triển diện tích canh tác cao su cho những nông dân nghèo không có đất, thông qua việc ký hợp đồng với nhà nước Tổ chức này sử dụng các đại điền làm hạt nhân để phát triển các tiểu điền xung quanh, bao gồm xây dựng cơ sở hạ tầng và hỗ trợ trồng, chăm sóc vườn cây cho đến khi thu hoạch.
Thái Lan bắt đầu trồng cao su từ Java, Indonesia vào năm 1899 tại tỉnh Trang, sau đó cây cao su đã lan rộng ra phía Nam và phía Đông Hiện nay, cao su đã được phát triển đến phía Bắc và Đông Bắc của Thái Lan Để hỗ trợ phát triển cao su tiểu điền, Thái Lan có các tổ chức như ORRAF (Văn phòng vốn tái canh cao su) và CRAM (Chợ đấu giá trung tâm).
Trước năm 1990, Malaysia là quốc gia hàng đầu thế giới về trồng và sản xuất cao su thiên nhiên, với sản lượng cao nhất đạt 1.661.000 tấn vào năm 1988 Quốc gia này đã thực hiện nghiên cứu chọn lọc và khuyến cáo giống cao su phù hợp với điều kiện sinh thái nhằm tối ưu hóa tiềm năng giống Việc phân vùng được thực hiện dựa trên mức độ gây hại của các bệnh như nấm hồng, rụng lá phấn trắng, héo đen đầu lá và bệnh rụng lá Corynespora Ngoài ra, Ấn Độ cũng đã nghiên cứu các biện pháp canh tác thích hợp để phát triển cây cao su ngoài vùng truyền thống (từ vĩ độ 15 – 20°B), với kết quả khả quan cho năng suất đạt trên 1.5 tấn/ha/năm (S.K.Dey và T.K.Pal, 2006).
Trung Quốc có điều kiện trồng cao su đặc thù, với khí hậu mùa đông lạnh và nguy cơ bão tại một số vùng như đảo Hải Nam Để giảm thiểu tác động của các yếu tố bất lợi, nước này đã nghiên cứu và áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp cho từng khu vực Kết quả là năng suất cao su ở một số nơi như XishuaBana, tỉnh Vân Nam, đạt trên 2 tấn/ha/năm với các giống PR 107, RRIM 600 và GT 1 Ngoài ra, hai giống mới Vân Nghiên 77 - 2 và Vân Nghiên 77 - 4 cho thấy khả năng chống chịu tốt với lạnh và khô hạn.
Hiện nay, trên toàn cầu đang nổi lên xu hướng phát triển cây cao su theo mô hình nông lâm kết hợp, nhằm thay thế dần mô hình trồng cao su độc canh.
Năm 1897, bác sĩ Yersin đã thành công trong việc đưa cây cao su vào Việt Nam, với vườn cao su đầu tiên được trồng tại Suối Dầu, Nha Trang Đến đầu thế kỷ 20, cây cao su được mở rộng trồng tại Đông Nam Bộ, và đến đầu thập kỷ 50, việc trồng cây này đã lan rộng tới một số vùng Tây Nguyên, miền Trung và một số khu vực phía Bắc.
Vào năm 1976, diện tích trồng cao su tại Việt Nam chỉ đạt khoảng 76.600 ha với sản lượng 40.200 tấn, tương ứng năng suất bình quân 0.52 tấn/ha Sau hơn 30 năm phát triển, nhờ vào chính sách và đầu tư hợp lý của Nhà nước, cùng với sự đóng góp từ các thành phần kinh tế và những tiến bộ trong khoa học kỹ thuật, ngành cao su đã có những bước tiến vượt bậc.
Năm 2003, Tổng công ty Cao su Việt Nam quản lý diện tích cao su lên tới 215.610ha, trong đó có 173.14ha được đưa vào khai thác với năng suất bình quân đạt 1,51 tấn/ha/năm (Lê Hồng Tiễn).
Đến cuối năm 2007, tổng diện tích cao su trên toàn quốc đạt 549.000 ha với tổng sản lượng 601.700 tấn, tương ứng với năng suất bình quân 1,612 tấn/ha Đặc biệt, năng suất trên diện tích do Tập đoàn Công nghiệp Cao su Việt Nam quản lý đạt 1,716 tấn/ha.
Malaysia có điều kiện tự nhiên thuận lợi hơn Việt Nam, nhưng năng suất cao su tiểu điền tại Việt Nam vẫn còn thấp, chỉ đạt bình quân 1,44 tấn/ha Mặc dù vậy, giá trị xuất khẩu cao su của Việt Nam không ngừng tăng trưởng cả về số lượng lẫn chất lượng Năm 2007, Việt Nam đã xuất khẩu 741.000 tấn cao su với 15 chủng loại khác nhau, mang về gần 1,4 tỷ USD ngoại tệ.
Sau 110 năm trồng cây cao su, Việt Nam hiện đang xếp thứ 6 thế giới về sản lượng cao su thiên nhiên và thứ 4 về xuất khẩu loại sản phẩm này Trong các khu vực trồng cao su chính, Đông Nam Bộ là vùng chiếm ưu thế.
Diện tích trồng cao su chiếm 67,4% nhưng đóng góp tới 78,55% sản lượng, đồng thời đây cũng là vùng có năng suất cao nhất cả nước Mặc dù Tây Nguyên và miền Trung có khí hậu ít thuận lợi, cây cao su vẫn phát triển mạnh mẽ với sản lượng bình quân đạt 1,360 – 1,172 tấn/ha.
Một số nhận xét chung nghiên cứu về lập biểu và loài cây Cao su
Các nghiên cứu về biểu thể tích cây Cao su trên thế giới và tại Việt Nam cho thấy nhiều loài cây trồng đã được nghiên cứu kỹ lưỡng, nhưng nghiên cứu về cây Cao su vẫn còn hạn chế Các công trình hiện tại chủ yếu tập trung vào kỹ thuật chọn giống và sinh trưởng, trong khi việc lập biểu thể tích chuyên dụng cho cây Cao su chưa được chú trọng Do đó, đề tài này sẽ tiếp tục khám phá mối quan hệ giữa thể tích cây và các yếu tố liên quan, sử dụng nhiều phương pháp thử nghiệm nhằm tìm ra phương pháp tối ưu cho việc lập biểu Mục tiêu là hoàn thiện bảng biểu trong điều tra trữ lượng gỗ, góp phần vào sản xuất và kinh doanh rừng, điều này là rất cần thiết.
Hướng xây dựng các loại biểu thể tích cho cao su tập trung vào hai phương pháp chính: phương pháp tương quan và phương pháp đường sinh Phương pháp tương quan sử dụng các yếu tố độc lập như chiều cao vút ngọn, chiều cao dưới cành và đường kính ngang ngực để xác định biểu thể tích một nhân tố và hai nhân tố, dựa trên các phương trình đã được nghiên cứu trước đó Trong khi đó, phương pháp đường sinh xác định bậc phương trình đường sinh thân cây và hình số tự nhiên f01 để tính toán thể tích thân cây.
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu của đề tài
Bài viết này nhằm mục đích cải thiện hệ thống bảng biểu phục vụ công tác điều tra và kinh doanh gỗ rừng Cao su trồng thuần loài tại các tỉnh miền Đông Nam Bộ, cũng như trên toàn quốc Việc hoàn thiện này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và phát triển bền vững ngành gỗ, đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước và quốc tế.
Lập biểu thể tích thân cây Cao su ở một số tỉnh miền Đông Nam Bộ
Đối tượng nghiên cứu
2.2.1 Đặc điểm cây Cao su
Cây cao su, thuộc họ thầu dầu (Euphorbiaceae), là một loài cây công nghiệp có giá trị, được phát hiện từ thế kỷ 19 và có nguồn gốc từ vùng Amazon (Nam Mỹ) Loài cây này được trồng chủ yếu ở các vùng nhiệt đới như Châu Mỹ Latinh, Châu Á và Châu Phi, với phân bố chính từ vĩ độ 24° Bắc đến 23° Nam.
Rừng cao su phát triển mạnh mẽ ở những vùng có độ cao khoảng 300m, với khí hậu nóng ẩm, ít biến động, nhiệt độ dao động từ 23°C đến 35°C và lượng mưa hàng năm từ 1800 đến 2500 mm Để đạt được sự sinh trưởng tốt nhất, cây cao su cần được trồng trên đất thịt sâu, thoát nước tốt, có độ pH từ 4.5 đến 6 và độ phì trung bình.
Cây cao su lần đầu tiên được người Pháp đưa vào Việt Nam tại vườn thực vật Sài Gòn năm 1878, nhưng không sống sót Đến năm 1892, 2000 hạt cao su từ Indonesia đã được nhập khẩu vào Việt Nam, trong đó 1600 cây sống được trồng Trong số đó, 1000 cây được giao cho trạm thực vật Ong Yệm ở Bến Cát, Bình Dương, và 200 cây được giao cho bác sĩ Yersin để trồng thử nghiệm tại Suối Dầu, cách Nha Trang 20 km.
Năm 1897 đánh dấu sự xuất hiện của cây cao su tại Việt Nam, với công ty cao su đầu tiên là Suzannah được thành lập vào năm 1907 tại Dầu Giây, Long Khánh, Đồng Nai Sau đó, nhiều đồn điền và công ty cao su khác, chủ yếu của người Pháp, ra đời tại Đông Nam Bộ như SIPH, SPTR, CEXO, Michelin Cũng có một số đồn điền cao su tư nhân của người Việt được thành lập Đến năm 1920, khu vực Đông Nam Bộ đã có khoảng 7.000 ha cao su và sản lượng đạt 3.000 tấn.
Cây Cao su được trồng thử ở Tây Nguyên năm 1923 và phát triển mạnh trong giai đoạn 1960 – 1962, trên những vùng đất cao 400 – 600 m, sau đó ngưng vì chiến tranh
Trước năm 1975, để cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp miền Bắc, cây cao su đã được trồng ở các tỉnh phía Bắc vĩ tuyến 17, bao gồm Quảng Trị, Quảng Bình, Nghệ An, Thanh Hóa và Phú Thọ.
Từ năm 1958 đến 1963, Việt Nam đã mở rộng diện tích trồng cây giống từ Trung Quốc lên khoảng 6.000 ha Đến năm 1976, tổng diện tích trồng cây đạt khoảng 76.000 ha, trong đó Đông Nam Bộ chiếm khoảng 69.500 ha, Tây Nguyên khoảng 3.482 ha, và các tỉnh duyên hải miền Trung cùng khu 4 cũ khoảng 3.636 ha.
Sau 1975, cây cao su được tiếp tục phát triển chủ yếu ở Đông Nam Bộ
Từ năm 1977, Tây Nguyên đã khởi động lại chương trình trồng cao su, ban đầu do các nông trường quân đội thực hiện, sau đó là các nông trường quốc doanh từ năm 1985, và từ năm 1992, tư nhân cũng tham gia vào việc trồng cây cao su Tại miền Trung, sau năm 1984, cây cao su được phát triển tại Quảng Trị và Quảng Bình thông qua các công ty quốc doanh Đến năm 1999, tổng diện tích cao su cả nước đạt 394.900 ha, trong đó cao su tiểu điền chiếm khoảng 27,2% Đến năm 2004, diện tích cao su tăng lên 454.000 ha, với cao su tiểu điền chiếm 37% Năm 2005, tổng diện tích cao su cả nước đạt 464.875 ha.
Vào năm 2007, diện tích cao su ở Đông Nam Bộ đạt 339.000 ha, Tây Nguyên 113.000 ha, Trung tâm phía Bắc 41.500 ha và Duyên Hải miền Trung 6.500 ha Tuy nhiên, từ tháng 05/2010, người dân đã phải đối mặt với một số bệnh lạ gây thiệt hại cho cây cao su, với triệu chứng nhẹ là vàng lá, nặng hơn là rụng lá và chết cây, trong khi các biện pháp điều trị chưa mang lại hiệu quả rõ rệt.
Cây cao su là loại cây trồng lâu năm, thích hợp với khí hậu nhiệt đới và nhiệt độ lý tưởng từ 25 – 30 độ C Khi nhiệt độ vượt quá 40 độ C, cây dễ bị khô héo, trong khi dưới 10 độ C trong thời gian dài có thể dẫn đến rụng lá và ngừng sinh trưởng Cây phát triển tốt ở nơi có lượng mưa từ 1500 – 2500mm/năm, trên đất thịt có khả năng thoát nước với độ pH từ 4,5 – 5,5 Để đạt hiệu quả tối ưu, cây cao su cần tầng đất dày, độ dốc nhỏ và độ cao dưới 600m so với mực nước biển Nghiên cứu cho thấy, đường kính và chiều cao của cây sinh trưởng nhanh chóng từ sau khi trồng cho đến tuổi 20, 25 Khác với cây lâm nghiệp, mật độ trồng cây cao su thường rất lớn và trong quá trình chăm sóc, cần thực hiện tỉa thưa từ 1 đến 2 lần.
2.2.1.2 Đặc điểm hình thái cây Cao su
Cây cao su là loài cây sống lâu năm, có thể tồn tại hơn 100 năm trong môi trường hoang dã, nhưng khi được trồng và nhân giống, chu kỳ sống của nó thường chỉ kéo dài từ 30 đến 35 năm Cây có thân thẳng, phân cành thấp và gỗ tương đối mềm, trong đó thân cây là thành phần kinh tế chủ yếu, cung cấp mủ và gỗ cho sản xuất.
Vỏ gồm 3 thành phần chính:
- Lớp da bần là lớp ngoài cùng tập trung các tế bào chết
- Lớp vỏ cứng là lớp giữa, da cát, có chứa một số mạch mủ
- Lớp vỏ mềm là lớp vỏ trong cùng, da lụa, chứa nhiều mạch mủ, nơi cung cấp latex
Cây cao su có lá mọc cách, với 3 lá chét và phiến lá nguyên, cuống dài hình bầu dục, mặt lá nhẵn và gân lá song song Những lá này có vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp, giúp tổng hợp mủ cao su Từ năm thứ 3, cây sẽ trải qua giai đoạn rụng lá vào mùa đông, đặc biệt ở những vùng có mùa khô rõ rệt.
Hoa cao su thuộc loại đơn tính, đồng chu, thụ phấn chéo (hoa đực và hoa cái mọc riêng rẽ trên cùng một cành)
Quả cao su là quả nang có ba buồng, mỗi buồng chứa một hạt Khi còn non, quả có màu xanh biếc và bên trong chứa các hạt Khi chín, quả sẽ tự nứt ra, cho phép hạt tách ra ngoài một cách tự nhiên.
Hạt cao su có hình trứng với kích thước khoảng 2 cm, bề mặt hạt có các vân xám loang lổ Bên trong, lớp vỏ có màu lục trắng đục, trong khi nhân hạt mang màu trắng vàng và bao gồm phôi nhũ cùng cây mầm Do chứa tỷ lệ dầu cao, thời gian bảo quản hạt cao su trước khi gieo khá ngắn Cây cao su con có thể được nhân giống từ hạt, hom cành hoặc thông qua công nghệ nuôi cấy mô.
Bộ rễ cao su bao gồm rễ cọc và rễ bàng, với rễ cọc dài từ 3-5m cắm sâu vào đất, giúp chống đổ ngã và hút nước, dinh dưỡng từ tầng đất sâu Rễ bàng phát triển rộng từ 4-6m, chủ yếu tập trung ở tầng canh tác để hút nước và dinh dưỡng Tổng cộng, bộ rễ cao su chiếm 10-15% tổng sinh khối của cây.
2.2.1.3 Giá trị sử dụng Ở Việt Nam trước đây, cao su chỉ được biết đến với giá trị về mủ và hạt còn gỗ thì chỉ để làm chất đốt Mủ cao su là một trong những nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp hiện đại sau than đá, dầu mỏ và gang thép Mủ cao su có 2 loại:
Mủ nước: là loại mủ lấy được sau khi cạo thu gom lại đưa về nhà máy ngay trong ngày
Giới hạn của đề tài
Nghiên cứu này tập trung vào cây cao su tại hai địa phương, bao gồm Nông lâm trường Tiến Thành ở tỉnh Bình Phước và Nông lâm trường Bình Lộc ở tỉnh Đồng Nai.
Nội dung
2.4.1 Một số nghiên cứu chung về mối quan hệ giữa các yếu tố có liên quan đến quy trình lập biểu thể tích
2.4.1.1 Kiểm tra sự thuần nhất về hình dạng của cây Cao su
2.4.1.2 Nghiên cứu về quy luật phân bố của hình số tự nhiên f 01
2.4.1.3 Nghiên cứu quy luật tương quan giữa các yếu tố cấu thành biểu thể tích
- Loại bỏ số liệu ngoại lai
- Nghiên cứu mối quan hệ giữa đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn
- Nghiên cứu tương quan giữa đường kính ngang ngực có vỏ và đường kính ngang ngực không vỏ
- Nghiên cứu tương quan giữa đường kính ngang ngực và chiều cao dưới cành
2.4.2 Xây dựng biểu thể tích một nhân tố thân cây vút ngọn và dưới cành cho loài Cao su tại khu vực nghiên cứu
2.4.2.1 Lập biểu thể tích thân cây vút ngọn một nhân tố
- Lập tương quan giữa thể tích thân cây với đường kính ngang ngực
- Lập biểu và kiểm tra biểu thể tích một nhân tố
2.4.2.2 Lập biểu thể tích thân cây dưới cành một nhân tố
- Lập tương quan giữa thể tích thân cây dưới cành với đường kính ngang ngực
- Lập biểu và kiểm tra biểu thể tích một nhân tố
2.4.3 Lập biểu thể tích hai nhân tố thân cây vút ngọn và dưới cành
2.4.3.1 Lập biểu thể tích hai nhân tố theo phương pháp tương quan
- Lập biểu thể tích thân cây vút ngọn hai nhân tố
- Lập biểu thể tích dưới cành và kiểm tra biểu thể tích đề xuất
2.4.3.2 Lập biểu thể tích hai nhân tố theo phương pháp đường sinh
- Lập phương trình đường sinh thân cây
- Lập biểu thể tích và kiểm tra biểu thể tích đề xuất
2.4.4 Lựa chọn biểu thể tích và hướng dẫn sử dụng biểu thể tích
2.4.4.1 Lựa chọn biểu thể tích
2.4.4.2 Hướng dẫn sử dụng biểu thể tích
Phương pháp nghiên cứu
2.5.1 Quan điểm và phương pháp luận
Trong nghiên cứu ứng dụng vào sản xuất kinh doanh rừng, đề tài kế thừa thành quả của các tác giả trước nhằm lựa chọn các mô hình toán học phù hợp, đảm bảo độ chính xác và dễ sử dụng.
Trong nghiên cứu, việc áp dụng phương pháp toán học thống kê hiện đại là cần thiết, đồng thời tôn trọng các quy luật sinh vật học của cây rừng và lâm phần Nguyên tắc chung là các phương pháp sử dụng, bao gồm cả những phương pháp kế thừa, phải được thống nhất từ giai đoạn thu thập số liệu cho đến việc xây dựng và đánh giá mô hình lý thuyết.
2.5.1.1 Sự cần thiết về nghiên cứu tương quan trong lập biểu thể tích
Trong công tác điều tra rừng, việc nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao và đường kính của cây là rất quan trọng Quy luật này không chỉ giúp xác định các đại lượng khó đo đạc như chiều cao và thể tích thân cây từ các đại lượng dễ đo, mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán trữ lượng lâm phần Mặc dù việc đo chiều cao cây rất phức tạp, nhưng việc xác định dạng tương quan và xây dựng các phương trình tương quan cụ thể có thể tiết kiệm thời gian và nâng cao độ chính xác Nhiều nhà nghiên cứu, như Đồng Sỹ Hiền, Vũ Văn Nhâm và Phạm Ngọc Giao, đã chỉ ra rằng giữa chiều cao vút ngọn và đường kính cây có mối liên hệ chặt chẽ, và việc tìm ra phương trình phù hợp nhất để biểu diễn tương quan này là một thách thức cần được giải quyết.
2.5.1.2 Phương pháp luận về lập biểu thể tích cho thân cây Cao su
Biểu thể tích thân cây là công cụ ghi lại thể tích của cây dựa trên kích thước đường kính và chiều cao, tương ứng với hình dạng trung bình Để xây dựng biểu thể tích cho rừng trồng, đặc biệt là rừng trồng Cao su, cần áp dụng phương pháp lập biểu đã được công nhận Mục tiêu là hoàn thiện biểu thể tích hiện hành của toàn quốc, giúp người dùng dễ dàng xác định trữ lượng cho rừng Cao su.
Trong bối cảnh nguồn tài liệu thực nghiệm hạn chế, việc ứng dụng phương pháp toán học thống kê và sử dụng các chương trình tính toán tự động là cần thiết để xử lý số liệu và rút ra kết luận khách quan, đảm bảo độ tin cậy Dự kiến, mức độ sai số khi xác định thể tích bộ phận thân cây riêng lẻ sẽ không vượt quá ± 20%.
2.5.2 Phương pháp thu thập số liệu
Dữ liệu sử dụng cho đề tài này được kế thừa từ nguồn số liệu của Đề tài cấp cơ sở thuộc Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông thôn, hiện đang được triển khai tại khu vực nghiên cứu.
Các bước tiến hành được trình bày sơ lược như sau :
- Đo đường kính ngang ngực của toàn bộ các cây có trên diện tích nghiên cứu
- Đo đường kính ngang ngực (D1.3): đo chu vi thân cây rồi suy ra đường kính với đơn vị tính là cm
Khi tiến hành chặt ngả, cần chọn những cây tiêu chuẩn phù hợp, đó là những cây có sinh trưởng bình thường, không cong queo, không sâu bệnh, không bị tổn thương, không cụt ngọn và có tán cân đối Việc lựa chọn cây tiêu chuẩn dựa vào phân bố N/D và kích thước kính, tập trung chọn nhiều cây tiêu chuẩn ở cỡ kính có số lượng cây tập trung nhiều nhất.
Sau khi lựa chọn được cây tiêu chuẩn tiến hành chặt ngả và thu thập số liệu của các cây như sau:
+ Chặt cây tiêu chuẩn và chia thân cây thành 10 đoạn có độ dài tương đối bằng nhau theo vị trí 00; 01; 02; 03; 04; 05; 06; 07; 08; 09 được minh họa theo hình 2.1
Hình 2.1 Vị trí đo và biểu diễn thân cây ngả
+ Đo chu vi có vỏ của từng đoạn và độ dày vỏ rồi suy ra đường kính + Đo chiều cao men thân và chiều cao dưới cành
+ Đo đường kính D1.3 và đường kính dưới cành: đo chu vi rồi suy ra đường kính D1.3 và đường kính cành với đơn vị tính là cm
2.5.3 Phương pháp xử lý số liệu
2.5.3.1 Kiểm tra sự thuần nhất về hình dạng của loài Cao su Để lựa chọn việc lập biểu chung hay riêng phải tiến hành kiểm tra sự thuần nhất của các loại hình số thân cây theo địa phương dựa vào các tiêu chuẩn thống kê: tiêu chuẩn U của Mann Whiteney (kiểm tra giữa 2 biến)
Tiêu chuẩn U của Mann-Whitney dựa trên việc sắp xếp các giá trị quan sát của hai mẫu mà không yêu cầu tính trung bình và phương sai của chúng Phương pháp này cho phép so sánh hai nhóm dữ liệu một cách hiệu quả mà không cần giả định về phân phối.
Với giả thuyết ban đầu được đặt:
Tiến hành xắp xếp và xác định được tổng hạng từng mẫu ta xác định Ux và Uy theo công thức:
Khi n1 và n2 (dung lượng của các mẫu) đủ lớn (n1 10, n2 10) Tiến hành kiểm tra giả thuyết H0 bằng công thức:
Nếu >1.96 giả thuyết H0 bị bác bỏ hay 2 mẫu quan sát được rút từ hai tổng thể khác nhau Trường hợp ngược lại ta chấp nhận giả thuyết
2.5.3.2 Nghiên cứu về quy luật phân bố của hình số tự nhiên f 01
Dữ liệu thu thập được dùng để xác định f01 cho từng cây, sau đó áp dụng phương pháp chia nhóm của Palowski nhằm kiểm tra giả thuyết về luật phân bố chuẩn tổng thể.
Hình số tự nhiên (f01) là tỷ số giữa thể tích của thân cây và thể tích của hình viên trụ có chiều cao bằng chiều cao thân cây, với tiết diện đáy tương ứng tại một độ cao nhất định trên gốc cây Hình số tự nhiên được xác định bằng cách so sánh tỷ số giữa đường kính bình quân trên thân cây và đường kính bình quân tại một độ cao tương đối trên gốc cây, hay còn được gọi là hệ số thon tự nhiên.
Phương pháp chia nhóm của Palowski bao gồm các bước sau: Đầu tiên, số liệu quan sát được chia ngẫu nhiên thành các nhóm có dung lượng bằng nhau (m ≥ 2) Sau đó, trung bình và phương sai (độ lệch chuẩn) của mỗi nhóm được tính toán theo công thức đã định.
+ Kiểm tra giả thuyết về luật phân bố theo tiêu chuẩn t của Student
: trung bình chung của R nhóm x =
S : Sai tiêu chuẩn trung bình của R nhóm S =
Nếu t t05 (tra bảng) với bậc tự do k = R - 2 → giả thuyết về luật phân bố chuẩn của tổng thể tạm thời được chấp nhận
Nếu t > t05 (tra bảng) với bậc tự do k = R - 2 → giả thuyết về luật phân bố chuẩn của tổng thể bị bác bỏ
Kiểm tra luật phân bố của f01 có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định quy luật biến động của f01 Mục tiêu chính của kiểm định này là đảm bảo rằng f01 có thể được sử dụng theo phân bố chuẩn, từ đó tiến hành lập biểu thể tích cho loài với độ tin cậy cao.
2.5.3.3 Nghiên cứu quy luật tương quan giữa các yếu tố cấu thành biểu thể tích a Loại bỏ số liệu ngoại lai
Quá trình lọc bỏ giá trị điều tra quan sát cá biệt giúp làm cho dãy số liệu quan sát tuân theo quy luật thống kê, từ đó đảm bảo kết quả nghiên cứu được đại diện và chính xác Tác giả đã áp dụng quy trình này để xác định giá trị khác biệt giữa đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn, đồng thời thu thập số liệu dựa trên phân bố thực nghiệm của cây theo cỡ đường kính Mục tiêu là xác định các cây tiêu chuẩn chặt ngả một cách đồng đều ở các cỡ đường kính, phản ánh đúng phân bố của cây Cao su trong khu vực nghiên cứu Việc sử dụng phần mềm SPSS 15.0 trong quy trình lọc số liệu ngoại lai đảm bảo độ chính xác và nhanh chóng, với lệnh truy cập là: Analyse/Descriptive Statistics.
Explore b Nghiên cứu mối quan hệ giữa đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn
Dựa trên các nghiên cứu trước đây, tác giả áp dụng bốn dạng hàm phổ biến nhất để mô tả mối quan hệ giữa H và D, bao gồm hàm đường thẳng, hàm Logarit, hàm bậc hai và hàm bậc ba Các dạng phương trình này đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và dự đoán các xu hướng liên quan.
Hàm Linear (đường thẳng): Y = a + a1D (2.8) Hàm Logarithmic (Logarit): Y = a + a1lnD (2.9) Hàm bậc 2 (Quadratic): Y = a + a1D + a2D 2 (2.10)
Quá trình thực hiện việc xây dựng tương quan dựa trên quy trình:
Analysis/ Expression/ Nonlinear trên SPSS 15.0 c Nghiên cứu tương quan giữa đường kính ngang ngực có vỏ và đường kính ngang ngực không vỏ