ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 17
Cây Cao su (Hevea brasiliensis Mull Arg.) là một loài cây công nghiệp quý giá thuộc họ Thầu dầu (Euphorbiaceae), được phát hiện vào thế kỷ XIX và có nguồn gốc từ vùng Amazon, Nam Mỹ Hiện nay, cây được trồng rộng rãi ở nhiều khu vực nhiệt đới trên thế giới, bao gồm Châu Mỹ Latinh, Châu Á và Châu Phi.
Cây cao su chủ yếu phân bố từ vĩ độ 24° Bắc đến 23° Nam, ở độ cao dưới 300m, trong điều kiện khí hậu nóng ẩm ổn định Nhiệt độ lý tưởng cho cây cao su dao động từ 23°C đến 35°C, với lượng mưa hàng năm từ 1800 đến 2500mm.
Cao su sinh sống chủ yếu trên đất lầy, nhưng phát triển tốt nhất trên đất thịt sâu, thoát nước tốt với pH từ 4,5 - 6 và độ phì trung bình Tại Việt Nam, cây Cao su được trồng lần đầu vào năm 1897 bởi Raoul, một Dược sĩ Hải quân Pháp, khi ông mang hạt giống từ Java (Indonesia) về và gieo trồng tại Trạm thí nghiệm Ông Yệm, Bình Dương Qua hơn 100 năm, cây Cao su đã phát triển mạnh mẽ và ngày càng được trồng rộng rãi, đặc biệt sau ngày giải phóng miền Nam, khi Nhà nước đánh giá ngành Cao su là một trong những ngành mũi nhọn của nền kinh tế quốc dân.
Mủ cao su, sản phẩm chính từ cây cao su, được coi là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất trong nền công nghiệp hiện đại, đứng thứ tư sau dầu mỏ, than đá và gang thép.
Hạt và gỗ Cao su là hai sản phẩm phụ có giá trị cao Mỗi hecta Cao su trưởng thành có thể sản xuất từ 250 đến 500kg hạt, mà có thể ép để lấy dầu Phần bã sau khi ép dầu có thể được sử dụng làm thức ăn cho gia súc hoặc làm phân bón cho cây trồng.
Dầu Cao su là một loại dầu quý giá, nhanh khô và thường được sử dụng để pha chế sơn chất lượng cao Ngoài ra, dầu Cao su còn có khả năng làm xà phòng nhờ chứa nhiều axit béo, và được dùng để sản xuất nhựa An-kít cho việc dán gỗ và làm ván ép Tại Việt Nam, gỗ Cao su trước đây chỉ được dùng làm chất đốt, nhưng nếu biết cách ngâm tẩm để chống nấm mốc và sâu, mối, mọt, thì có thể sử dụng làm đồ mộc, trong ngành công nghiệp, sản xuất ván ép, bìa và giấy.
Với tình trạng thiếu hụt gỗ quý và gỗ tốt trên toàn cầu do các biện pháp cấm đốt phá rừng nhằm bảo vệ môi trường, gỗ Cao su ngày càng trở nên phổ biến và có giá trị cao Gỗ Cao su được ưa chuộng nhờ vào những ưu điểm nổi bật như độ cứng vừa phải, dễ dàng trong việc cưa và bào, không bị nứt khi đóng đinh, cùng với màu sắc trắng vàng và vân gỗ đẹp, rất phù hợp để đánh vec-ni.
Theo "Bảng xác định giá cây Cao su thanh lý" của Tổng Công ty Cao su Việt Nam, giá bán tối thiểu cho gỗ cao su thanh lý được xác định là 320.000 đồng/m³ và 30.000 đồng/ster cho củi Giá bán thực tế sẽ cao hơn sau khi các đơn vị tham gia đấu thầu.
Cây cao su không chỉ là cây trồng có giá trị kinh tế mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường Chúng có khả năng chống xói mòn và duy trì độ màu mỡ của đất, vì vậy nhiều chuyên gia khuyến khích trồng cao su không chỉ trong vườn mà còn để tạo rừng, phủ xanh các vùng đất trống và đồi trọc.
2.1.3 Đặc điểm hình thái cây Cao su
Cây có thân mộc, sống lâu năm, có thể tồn tại đến 100 năm trong môi trường hoang dã, với một số cây tại Nông trường Dầu Giây, tỉnh Đồng Nai được trồng từ năm 1906 Khi được trồng thành vườn và cạo mủ, chiều cao của cây thường không vượt quá 25m.
Cây Cao su có thân thẳng, phân cành thấp, với gỗ tương đối mềm và vỏ láng Thân cây là thành phần kinh tế quan trọng nhất, vì lớp các mạch nhựa tập trung chủ yếu ở tượng tầng, được bố trí thẳng đứng nghiêng một góc nhỏ khoảng 3,5 độ về bên phải Khi cạo mủ, người ta cắt ngang qua mạch mủ, giúp mủ Cao su thoát ra ngoài.
Hoa cao su là hoa đơn tính đồng chu, với hoa cái nằm ở đầu nhánh và hoa đực ở vị trí bên dưới Các hoa tập hợp thành từng chùm, và một chùm hoa lớn có thể chứa tới 3000 hoa.
Quả Cao su có 3 buồng, mỗi buồng chứa 1 hạt Khi còn non, quả có màu xanh biếc, khi chín quả tự nẻ tung ra rơi xuống đất
Hạt cao su có hình bầu dục hoặc tròn, kích thước trung bình khoảng 2 cm, với bề mặt có vân màu nâu và xám Bên trong hạt là lớp vỏ lụa màu trắng đục, chứa phần nhân màu trắng vàng Hạt cao su chứa dầu, nhưng tỷ lệ nảy mầm giảm nhanh theo thời gian Thực tế đã ghi nhận hiện tượng tái sinh hạt.
2.1.4 Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu Địa hình khu vực điều tra tương đối bằng phẳng, độ dốc nhỏ thua 8 0 chiếm phần nhiều, có dạng đồi thoải xu hướng thấp từ đông bắc xuống tây nam, còn độ dốc lớn hơn 20 0 là đồi núi rải rác (không trồng Cao su) Đất đai cũng rất đa dạng, phát triển trên đá Bazan là những đất có chất lượng cao nhất trong các loại đất đồi núi ở nước ta (đất đỏ), nó thích hợp với nhiều loại cây trồng có giá trị kinh tế cao như Cao su, Cà phê, Điều, Tiêu, Bông vải,…Ngoài ra còn có quỹ đất xám và đỏ có quy mô khá lớn, nó thích hợp để trồng cây Cao su
Khu vực này sở hữu tài nguyên phong phú, đất đai màu mỡ, khí hậu nhiệt đới với những đặc điểm khí hậu đa dạng, địa hình bằng phẳng và giao thông thuận lợi Những điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và cơ sở hạ tầng tốt tạo ra môi trường thuận lợi cho sự phát triển của các loại cây công nghiệp, đặc biệt là cây cao su.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 20
Nghiên cứu cấu trúc và sinh trưởng của một loài cây đặc thù đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển công nghệ trồng và chế biến sản phẩm, đặc biệt là trong lĩnh vực khai thác mủ và gỗ Việc cung cấp các cơ sở lý luận vững chắc sẽ giúp tối ưu hóa quy trình trồng trọt và chế biến, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế và bền vững cho ngành.
2.2.2.Mục tiêu cụ thể Ứng dụng các quy luật cấu trúc, các mô hình sinh trưởng cơ bản để xây dựng phương pháp dự đoán trữ, sản lượng mủ rừng Cao su tại khu vực.
PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 20
Đối tượng nghiên cứu là những lâm phần Cao su trồng thuần loài, đều tuổi
Trong đó, các lâm phần từ tuổi 6 trở lên đều nằm trong giai đoạn khai thác nhựa mủ
2.3.2 Về phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu quy luật cấu trúc và sinh trưởng của rừng Cao su nhằm xây dựng mô hình dự báo sản lượng mủ, đồng thời đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp cho loại rừng này.
2.3.3 Về không gian nghiên cứu
Vùng nghiên cứu tập trung vào các đơn vị sản xuất kinh doanh cao su trồng tập trung, với Nông trường Cao su Đức Phú tại huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam là trọng điểm.
2.3.4 Về tài liệu nghiên cứu
Số liệu nghiên cứu được điều tra thực tế tại các lô rừng Cao su trồng thuần loài và thuần theo dòng GT1
Diện tích ô tiêu chuẩn là 1000m 2 (50m x 20m) được bố trí tại nông trường Cao su Đức Phú
Dữ liệu điều tra sinh trưởng được sử dụng để phân tích các quy luật cấu trúc cơ bản của lâm phần, bao gồm quy luật cấu trúc đường kính, phân bố số cây theo chiều cao qua mô hình lý thuyết Hàm Weibull, và mối tương quan giữa chiều cao và đường kính thân cây Ngoài ra, nghiên cứu còn khám phá mối quan hệ giữa đường kính tán cây và đường kính ngực, cũng như mối liên hệ giữa thể tích cây với các yếu tố cấu thành thể tích và giữa thể tích thân cây có vỏ và không vỏ.
Sử dụng số liệu giải tích để phân tích sự sinh trưởng của cây thông qua các chỉ tiêu như đường kính, chiều cao và thể tích cây bình quân Việc này giúp hiểu rõ hơn về sự phát triển của cây và các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước của chúng.
Nghiên cứu quá trình sinh trưởng của lâm phần Cao su tập trung vào các chỉ tiêu sản lượng, bao gồm các mô hình sinh trưởng về đường kính và chiều cao bình quân Những thông tin này giúp đánh giá hiệu quả và tiềm năng phát triển của cây Cao su trong môi trường cụ thể.
Nghiên cứu sử dụng số liệu sản lượng mủ từ lâm phần Cao su dòng vô tính GT1 để phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố sinh trưởng, tuổi lâm phần và sản lượng mủ Cao su, đồng thời kiểm nghiệm mô hình.
2.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để đạt được các mục tiêu đó đề ra, đề tài đã tiến hành nghiên cứu các nội dung chính sau:
2.4.1 Điều tra tình hình cơ bản khu vực nghiên cứu 2.4.2 Nghiên cứu một số quy luật cấu trúc rừng Cao su
2.4.3 Nghiên cứu quy luật sinh trưởng và xây dựng một số mô hình sinh trưởng rừng Cao su
2.4.4 Thiết lập mối quan hệ giữa sản lượng mủ với các nhân tố sinh trưởng và tuổi lâm phần 2.4.5 Đề xuất ứng dụng kết quả nghiên cứu
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 26
KẾT QUẢ ĐIỀU TRA TÌNH HÌNH CƠ BẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 26 3.2 NGHIÊN CỨU CÁC QUY LUẬT CẤU TRÚC RỪNG CAO SU 37
Núi Thành là huyện nằm phía Nam của tỉnh Quảng Nam, được thành lập năm 1984 trên cơ sở tách ra từ huyện Tam Kỳ
Phía Bắc giáp thành phố Tam Kỳ Phía Nam giáp huyện Bình Sơn và huyện Trà Bồng, tỉnh Quảng Ngãi Phía Tây giáp huyện Bắc Trà My
Phía Đông giáp Biển Đông Tọa độ địa lý trên đất liền:
Từ 108 o 34’ đến 108 o 37’ kinh độ Đông
Từ 15 o 33’ đến 15 o 36’ vĩ độ Bắc
Diện tích tự nhiên của huyện: 53.303 ha Trong đó: Đất nông nghiệp: 37.591,48 ha Đất phi nông nghiệp: 11.646,57 ha Đất chưa sử dụng: 4.158,02 ha
3.1.1.3 Địa hình Địa hình huyện Núi Thành có độ nghiêng lớn từ Tây Nam sang Đông Bắc, có thể chia làm 3 dạng như sau: Dạng địa hình trung du và miền núi gồm các xã Tam Trà, Tam Sơn, Tam Thạnh, Tam Mỹ Đông, Tam Mỹ Tây, một phần xã Tam Nghĩa và Tam Anh Nam, Tam Anh Bắc Phía cực tây có nhiều núi cao, nơi cao nhất là núi Hú, Tam Trà 1.132m
Địa hình đồng bằng tại khu vực bao gồm các xã Tam Xuân 1, Tam Xuân 2, Tam Anh Nam, Tam Anh Bắc, Tam Hiệp, thị trấn Núi Thành và Tam Nghĩa Vùng này có địa hình tương đối bằng phẳng, chỉ xuất hiện một vài đồi gò với độ dốc nhỏ, nơi cao nhất đạt 69 m so với mực nước biển.
Dạng địa hình ven biển tại các xã Tam Tiến, Tam Hòa, Tam Giang, Tam Hải, Tam Quang và một phần Tam Nghĩa có đặc điểm bằng phẳng và thấp, với nhiều cồn cát ổn định Khu vực này chủ yếu là đồng bằng được hình thành từ các sông ngòi bồi đắp trên nền cát biển, đồng thời là vùng hạ lưu với nhiều đầm phá phong phú Ngoài ra, vùng này còn nổi bật với các bãi đá trầm tích nhô lên khỏi mặt biển từ 10 đến 12 m, đặc biệt tại các xã như Tam Tiến, Tam Hải, Tam Quang, với những hòn đảo nổi tiếng như hòn Mang, Hòn Dứa và Bàn Than.
Huyện có hệ thống sông ngòi phong phú, bao gồm sông Tam Kỳ, sông Trường Giang, sông Ba Túc, sông An Tân và sông Trâu Tất cả các con sông này đều bắt nguồn từ khu vực phía Tây và Tây Bắc, chảy theo hướng Đông trước khi đổ ra biển qua cửa An Hòa và cửa Lở.
Các sông trong khu vực có lưu vực nhỏ từ 50 đến 100 km², độ dốc lớn và chiều dài từ 20 đến 40 km, với lưu lượng nước thay đổi theo mùa Một số sông được ngăn lại ở thượng nguồn để tạo thành hồ chứa nước, như Hồ Phú Ninh trên sông Tam Kỳ và hồ Thái Xuân trên sông Trầu Tất cả các dòng sông hội tụ về phía Đông, hình thành các vùng xoáy bồi đắp cồn cát và tạo ra các đầm phá tại các xã như Tam Quang, Tam Anh Nam, Tam Anh Bắc, Tam Hòa, Tam Giang, Tam Hải và Tam Tiến.
Huyện Núi Thành nằm phía Đông dãy Trường Sơn và phía nam đèo Hải Vân, thuộc vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa
Nhiệt độ trung bình hằng năm: 25,7 o c, nhiệt độ cao từ tháng 4 đến tháng 8, nhiệt độ thấp từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau
Mùa mưa kéo dài từ tháng 9 đến tháng 12 Lượng mưa trung bình trong năm là 2.531,5mm
Huyện Núi Thành chịu ảnh hưởng của chế độ gió mùa, với gió Tây Nam và gió Đông Nam hoạt động từ tháng 3 đến tháng 7, trong khi gió Đông Bắc hoạt động từ tháng 10 đến tháng 2 năm sau.
Hàng năm, huyện thường phải đối mặt với từ 8 đến 10 cơn bão, chủ yếu xuất hiện từ tháng 8 đến tháng 11 Những cơn bão này thường đi kèm với mưa lớn, gây ra tình trạng lũ lụt nghiêm trọng.
3.1.2 Điều kiện Kinh tế - Xã hội
Tính đến ngày 31/12/2014 toàn huyện có 138.769 người Có hai dân tộc chủ yếu là người Kinh và người Cor sống tại các thôn 4, 6 và 8 xã Tam Trà
Tổng số lao động: 72.273 người
Trong đó: Nông - Lâm - Thủy sản chiếm 58,21% Công nghiệp, xây dựng chiếm 23,46% Thương nghiệp dịch vụ chiếm 18,33%
Huyện có 03 trường THPT, 01 Trung tâm Giáo dục Thường xuyên - Hướng nghiệp, 17 trường THCS (bao gồm 01 trường bán trú cho học sinh dân tộc thiểu số), 25 trường tiểu học, 18 trường mẫu giáo và 17 Trung tâm học tập Cộng đồng Huyện đã đạt tiêu chuẩn phổ cập tiểu học 100% và 17/17 xã, thị trấn được công nhận phổ cập THCS.
Trên địa bàn huyện có 01 bệnh viện Đa khoa TW Quảng Nam, có 01 trung tâm Y tế huyện, có 17 Trạm Y tế xã, thị trấn; tổng số y, Bác sỹ trên 400 người
Hình 3.1.Bản đồ hành chính huyện Núi Thành
3.1.3.Tình hình phát triển Cao su ở Nông trường Cao su Đức Phú
Nằm trong tọa độ địa lý từ 15 0 25’ 24” - 15 0 28’ 08” vĩ độ Bắc và 108 0 31’
Vùng Cao su Đức Phú được phân bố trên diện tích đất quy hoạch thuộc hai xã Tam Thạnh và Tam Anh Nam, nằm trong địa bàn hành chính của huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam Kinh độ Đông của vùng này là 108 độ 0 phút 35 giây 11.
Quảng Nam, với diện tích 7.586,80 ha, nằm ở phía tây giáp xã Tam Sơn, phía đông và phía nam giáp các xã Tam Anh Nam, Tam Hiệp, Tam Mỹ, và phía bắc giáp xã Tam Anh Bắc Địa phương này cách thành phố Tam Kỳ 25km.
Địa hình trung du đồi núi thấp của khu vực này đặc trưng bởi những thung lũng nhỏ hẹp và các dòng sông suối có độ dốc trên 15 độ Với độ cao trung bình 60m so với mực nước biển, địa hình có xu hướng giảm dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, trong đó hồ Thái Xuân là điểm thấp nhất Ngọn núi cao nhất là Hòn Rọ, với độ cao 194m, nằm ở phía Đông Bắc, trong khi khu vực giáp xã Tam Hiệp và Tam Mỹ có độ cao thấp nhất chỉ 10m.
Vùng này có những dãy núi dài dốc đứng, chia tách khu vực thành các vùng nhỏ tương đối bằng phẳng Đá mẹ phong hóa chủ yếu là Phiến thạch sét, phân bố chủ yếu ở các khu vực đồi núi.
Phù sa cổ là loại đất phổ biến, thường xuất hiện ở các khu vực giáp ranh với đồng bằng ven biển phía Đông Bắc, đặc biệt là tại Tam Anh Bên cạnh đó, còn có loại phù sa không được bồi đắp, thường gặp ở bậc thềm ven sông suối ở miền núi, như tại sông Ba Túc.
Nông lâm nghiệp chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ các yếu tố thời tiết khí hậu, bao gồm độ ẩm không khí, lượng mưa và nhiệt độ Mỗi yếu tố này tác động đến cây trồng theo những cách khác nhau, nhưng chúng luôn có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.
Khi đánh giá các yếu tố thí nghiệm trong đồng ruộng, cần xem xét sự biến đổi của thời tiết và tác động của nó đến kết quả thí nghiệm để đưa ra kết luận chính xác hơn Đối với cây dài ngày như cây cao su, yếu tố thời tiết và khí hậu có ảnh hưởng rất lớn, vì cây cao su trải qua hầu hết các diễn biến khí tượng Do đó, việc tìm hiểu các yếu tố khí hậu trước, trong và sau quá trình nghiên cứu là cực kỳ cần thiết.
Nhiệt độ(0C) Ẩm độ(%) Lượng mưa(mm)
Hình 3.2 Biểu đồ Nhiệt độ, ẩm độ, lượng mưa ở Núi Thành ( 2010 – 2014)
NGHIÊN CỨU QUY LUẬT SINH TRƯỞNG VÀ XÂY DỰNG MỘT SỐ MÔ HÌNH SINH TRƯỞNG RỪNG CAO SU 56
MÔ HÌNH SINH TRƯỞNG RỪNG CAO SU
Cây rừng từ lúc mới trồng cho đến khi già cỗi thì thể tích cũng như nhân tố cấu thành thể tích luôn biến đổi theo thời gian
Sự biến đổi ở từng cây cũng như toàn bộ lâm phần thường chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố, dẫn đến sự biến động ngẫu nhiên về lượng sinh trưởng của các yếu tố này tại một thời điểm nhất định.
Một đại lượng biến thiên theo thời gian được gọi là hàm ngẫu nhiên, ký hiệu là X(t), trong đó t là thời gian, một tham số không ngẫu nhiên Đối với cây cá biệt, X(t) là một hàm không âm và luôn tăng.
Khái niệm hàm ngẫu nhiên được sử dụng để mô tả quá trình sinh trưởng của cây rừng và lâm phần, phản ánh lượng vật chất tích lũy của cây từ khi mới trồng cho đến một thời điểm nhất định.
3.3.1 Nghiên cứu quy luật sinh trưởng cây cá lẻ
Nghiên cứu quy luật sinh trưởng của cây tập trung vào sự biến đổi kích thước, khối lượng và hình dạng của cây theo thời gian Bài viết này sẽ phân tích sự thay đổi kích thước cây, bao gồm đường kính ngang ngực, chiều cao và thể tích thân cây.
3.3.1.1 Nghiên cứu quy luật sinh trưởng đường kính theo tuổi
Sự biến đổi theo thời gian của các đại lượng điều tra (đường kính ngang ngực, chiều cao, thể tích thân cây) đều có quy luật
Dựa vào quy luật, các nhà khoa học đã phát triển nhiều hàm toán học để mô phỏng các đối tượng nghiên cứu, trong đó có hàm Gompertz và hàm Schumacher Để so sánh mức độ phù hợp giữa hai phương trình, đề tài thử nghiệm với nhiều giá trị khác nhau của tham số c Qua phân tích hồi quy, hàm Schumacher cho ra giá trị của tham số b và m tương ứng Sau đó, các giá trị m này được thay vào hàm Gompertz để xác định tham số b, c và các chỉ tiêu thống kê cần thiết Nghiên cứu đã mang lại kết quả phân tích hồi quy về mối quan hệ giữa các tham số.
D 1.3 /A theo các hàm sinh trưởng cho ở bảng 3.10
Bảng 3.10: Kết quả phân tích quan hệ D 1.3 /A theo các hàm sinh trưởng
Stt Hàm sinh trưởng c m Phương trình lập được
Cả hai hàm đều thể hiện rõ quy luật sinh trưởng D1.3 giữa sinh trưởng D1.3 và tuổi của cây cao su với mối liên hệ cao, hệ số xác định của các phương trình tuyến tính đều lớn hơn 0,9 Đối với hàm Schumacher, khi giá trị c tăng, hệ số xác định của phương trình tuyến tính giảm, trong khi m giảm và sai số chuẩn hồi quy tăng Để kiểm tra hàm chính tắc, nghiên cứu sử dụng sai số chuẩn hồi quy (S) và hệ số xác định (R²).
Khi c tăng (0,7 đến 0,9) thì S tăng và R 2 của hàm chính tắc giảm từ 0,93 đến 0,87
Tương tự với hàm Gompertz, khi thay đổi giá trị của tham số m từ 31 đến
36, hệ số xác định của phương trình tuyến tính và chính tắc không thay đổi và không khác nhau đáng kể, tương ứng là R 2
Hàm Gompertz là phương pháp phù hợp hơn để mô tả quy luật sinh trưởng đường kính của cây Cao su, với hệ số điều chỉnh R2 dao động từ 0,997 đến 0,988.
Bảng 3.11: Kết quả tính toán các chỉ tiêu thống kê khi mô tả sinh trưởng đường kính bằng hàm Gompertz với m từ 31 đến 36
Qua bảng 3.11 có thể chọn được phương trình chính tắc hàm Gompertz mô tả sinh trưởng đường kính như sau:
Hình 3.4: Sinh trưởng đường kính cây Cao su bình quân 3.3.1.2 Nghiên cứu quy luật sinh trưởng chiều cao theo tuổi
Tương tự như nghiên cứu quy luật sinh trưởng đường kính ngang ngực, kết quả nghiên cứu sinh trưởng chiều cao được thể hiện ở bảng 3.12
Bảng 3.12: Kết quả phân tích quan hệ H vn /A theo các hàm sinh trưởng
Stt Hàm sinh trưởng c m Chỉ tiêu b
Hàm sinh trưởng trên có khả năng thể hiện rõ quy luật sinh trưởng Hvn thông qua phương trình tuyến tính, với hệ số xác định cao và sai số chuẩn hồi quy nhỏ.
Trong đó hàm Schumacher có hệ số xác định cao nhất và sai tiêu chuẩn hồi quy nhỏ nhất
Hàm Schumacher vượt trội hơn hàm Gompertz khi xét theo phương trình chính tắc, với hệ số xác định (R²) lớn nhất và sai số tiêu chuẩn hồi quy (S) nhỏ nhất.
Từ đó đề tài đã chọn hàm Schumacher để biểu thị cho quy luật sinh trưởng chiều cao vút ngọn của Cao su
Tiếp tục tìm kiếm hàm Schumacher để xác định giá trị c hợp lý nhất, với c = 0,91, phương trình chính tắc cho S nhỏ nhất đạt giá trị 0.4577 và R² lớn nhất là 0.9991 Do đó, phương trình chính tắc được lựa chọn là:
Nghiên cứu quy luật sinh trưởng thể tích thân cây Cao su theo tuổi đã chỉ ra rằng hàm Gompertz phù hợp để mô tả sự sinh trưởng đường kính ngang ngực, trong khi hàm Schumacher thể hiện sự phát triển chiều cao vút ngọn của cây.
Trong khi đó, hàm Gompertz có điểm xuất phát không tại gốc toạ độ, khi X
Hàm Schumacher có ưu điểm nổi bật là bắt đầu từ gốc tọa độ (0,0), có một điểm uốn và một tiệm cận nằm ngang, giúp biểu thị đường cong sinh trưởng của các hiện tượng sinh học Trong khi đó, hàm Gompertz được lựa chọn để mô tả quy luật sinh trưởng của D1.3 và Hvn của cây Quế tại Yên Bái, cũng như quy luật sinh trưởng D1.3, Hvn và V của rừng Sa mộc.
[33] Sự phức tạp của vấn đề chọn hàm sinh trưởng phù hợp đã thôi thúc sự tìm hiểu tiếp theo của đề tài
Kết quả nghiên cứu sinh trưởng thể tích được trình bày trong bảng 3.13
Bảng 3.13: Kết quả phân tích hồi quy thể tích theo các hàm sinh trưởng
Stt Hàm sinh trưởng c m Chỉ tiêu b c
Hàm Gompertz là mô hình tối ưu nhất cho quá trình sinh trưởng thể tích cây cao su, với sai số hồi quy nhỏ nhất và hệ số xác định R² lớn hơn 0,9 Qua phân tích, giá trị m được chọn cho phương trình chính tắc đạt Smin và R² max là 791, tương ứng với thể tích thân cây cực đại thực tế (đơn vị dm³).
Vậy phương trình chính tắc của hàm Gompertz khi mô phỏng sinh trưởng thể tích như sau:
Hình 3.6: Sinh trưởng thể tích cây Cao su bình quân
Phương trình (3.25) không thể mô tả quá trình tăng trưởng thể tích thân cây và vỏ ở các giai đoạn tuổi trước, do đường kính được đo từ các vòng năm của thân cây chỉ phản ánh đường kính không có vỏ.
Mặc khác, khi chế biến sản phẩm mộc thường người ta không sử dụng vỏ Cao su mà chỉ dùng phần gỗ
Khi đo cây đứng trong lô, việc vát vỏ từng cây trước khi đo đường kính D1.3 không vỏ là không thực tế Do đó, cần tiếp tục nghiên cứu để xác định thể tích thân cây bao gồm cả vỏ.
3.3.2 Nghiên cứu quy luật sinh trưởng lâm phần
Sinh trưởng của cây rừng là tiền đề tạo nên sinh trưởng của lâm phần
THIẾT LẬP MỐI QUAN HỆ GIỮA SẢN LƯỢNG MỦ VỚI CÁC NHÂN TỐ
Mủ cao su, thường được gọi là "vàng trắng", không chỉ là nguồn sống cho hàng triệu người mà còn đóng góp quan trọng vào việc xây dựng cơ sở hạ tầng cho xã hội.
Nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố như loại đất, dòng vô tính, lượng phân bón, tính chất lý hóa của đất và chế độ nhiệt đến năng suất mủ cao su đã được thực hiện nhiều Tuy nhiên, việc tìm hiểu tác động của các nhân tố sinh trưởng như D1.3, Hvn, Dt đến sản lượng mủ cao su vẫn còn thiếu các nghiên cứu cụ thể.
3.4.1 Thăm dò mối quan hệ giữa các nhân tố với sản lượng mủ Để xem xét khả năng ảnh hưởng của các nhân tố sinh trưởng và tuổi đến sản lượng mủ ở mức độ nào, đã tiến hành thăm dò và thiết lập mối tương quan của từng nhân tố một với sản lượng mủ theo 3 dạng hàm là:
X: là một trong các nhân tố ( A, D 1.3 , H vn , D t ) Nghiên cứu mối tương quan giữa sản lượng nhựa mủ với hai nhân tố chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực, tiến hành thăm dò và thiết lập tương quan của hai nhân tố này với nhân tố sản lượng mủ theo các hàm tuyến tính 1 lớp và 2 lớp ( Ms = f(D1.3, Hvn)) cụ thể như sau:
Hàm tuyến tính 1 lớp theo Spurr:
Hàm tuyến tính 2 lớp theo Spurr:
M s = a + b.D 1.3 + c.D 1.3 2 H vn (3.34) Hàm tuyến tính 2 lớp theo Schumacher:
Kết quả thăm dò và thiết lập các phương trình biểu hiện cho các mối quan hệ nói trên được cho ở hai bảng 3.17 và 3.18 sau:
Bảng 3.17: Kết quả thiết lập tương quan giữa nhân tố tuổi và từng nhân tố sinh trưởng với sản lượng nhựa mủ theo các dạng hàm
Dạng hàm Phương trình lập được R S t a t b t 05 %
(3.29) M s 20,74+36,88.H vn 0,52 127,73 10,27 4,65 2,00 5,66 (3.30) Ms C1,98+535,31.LnHvn 0,51 129,09 1,30 4,47 2,00 5,72 (3.31) LnM s =6,783+0,279.LnH vn 0,51 0,07 39,5 4,5 2,00 0,75
(3.31) LnMs=7,38+0,09.LnDt 0,09 0,08 29,65 0,71 2,00 0,81 Qua bảng 3.17, nhận thấy:
Hệ số tương quan (R) giữa sản lượng mủ với tuổi, đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn nằm trong khoảng 0,52 - 0,66, cho thấy mối quan hệ tương đối chặt chẽ Hơn nữa, hầu hết các giá trị t a và t b đều lớn hơn t 05 tra bảng, khẳng định sự tồn tại của các mối quan hệ này.
Mối quan hệ giữa sản lượng mủ và đường kính tán cây chưa được làm rõ, do hệ số tương quan (R) trong các phương trình biểu diễn mối quan hệ này rất thấp (< 1).
Các phương trình ở dạng quan hệ đều có giá trị tb nhỏ hơn t05 tra bảng, cho thấy không tồn tại các tham số b trong phương trình.
Bảng 3.18: Kết quả thiết lập tương quan M s = f(D 1.3 , H vn ) theo các dạng phương trình (3.32), (3.33), (3.34) và (3.35) Phương trình lập được R S t a t b t c t 05 %
.Hvn 0.67 111.46 6.28 0.74 0.4 2.00 4.96 Ln(M s )=6,83+0,26.LnD 13 -0,05.LnH vn 0.66 0.06 45.39 4.32 -0.53 2.00 0.56
Mối quan hệ giữa chỉ tiêu sinh trưởng D1.3 và Hvn với sản lượng mủ cao su được thể hiện qua phương trình tuyến tính một lớp của Spurr, với hệ số tương quan R = 0,67 Ngoài ra, các tham số a và b trong phương trình cũng tồn tại với giá trị tuyệt đối của a.
t b đều lớn hơn t 05 tra bảng
Các hàm tuyến tính 2 lớp của Spurr và Schumacher không thể hiện mối tương quan giữa hai chỉ tiêu sinh trưởng và sản lượng mủ Nguyên nhân là do các phương trình này không có tham số b (|tb| < t05) hoặc không có tham số c (|tc| < t05).
Nghiên cứu đề tài đã khảo sát mối liên hệ giữa các nhân tố sinh trưởng và tuổi lâm phần với sản lượng mủ, sử dụng các hàm tuyến tính 3 lớp và 4 lớp của Schumacher.
Kết quả thăm dò và thiết lập không mang lại kết quả khả quan, do đó, bài viết chỉ tập trung vào các kết quả thiết lập được trình bày trong hai bảng trên.
3.4.2 Lựa chọn mô hình tối ưu biểu hiện mối quan hệ với sản lượng mủ
Như vậy, qua kết quả thiết lập các mô hình ở hai bảng 3.17 và 3.18, cùng với các tiêu chí để lựa chọn mô hình tốt nhất:
Phương trình phản ánh được bản chất sinh học của cây rừng
Phương trình đồng thời có hệ số tương quan (R) là cao nhất và sai số của phương trình (S) là bé nhất
Phương trình đồng thời tồn tại ở mẫu và tổng thể Phương trình đơn giản, dễ áp dụng thực tế
Phương trình có sai số tương đối bình quân (%) là bé nhất
Vì vậy, phương trình tối ưu đã được xác định là phương trình tuyến tính hai biến, một lớp theo Spurr, với công thức cụ thể như sau:
2.Hvn (3.36) Đây là phương trình thể hiện mối tương quan chặt nhất so với các phương trình còn lại
Phương trình được áp dụng để dự báo sản lượng mủ cao su dựa trên hai chỉ tiêu sinh trưởng quan trọng của lâm phần, đó là đường kính D 1.3 và chiều cao H vn.
3.4.3 Kiểm nghiệm mô hình dự báo sản lượng mủ Để kiểm nghiệm, đánh giá độ chính xác của mô hình dự báo sản lượng mủ lập được (3.36), đã dùng số liệu về sản lượng mủ và hai chỉ tiêu sinh trưởng (D1.3 và Hvn) của các cây tiêu chuẩn ở các lâm phần không tham gia vào quá trình thiết lập mô hình dự báo này Việc kiểm nghiệm đã tiến hành tính toán các giá trị sản lượng mủ lý thuyết thông qua các chỉ tiêu sinh trưởng theo mô hình (3.36) xác định sai số tương đối của giá trị sản lượng mủ lý thuyết với sản lượng mủ thực nghiệm theo công thức:
M Slti Trong đó: MSti: Sản lượng mủ tính theo thực nghiệm
MSlt: Sản lượng mủ tính theo lý thuyết
Ms%: Sai số tương đối về sản lượng mủ Qua kết quả kiểm nghiệm mô hình dự báo sản lượng mủ (3.36) cho thấy:
Sai số tương đối lớn nhất bằng 14,78%
Sai số tương đối nhỏ nhất bằng 0,64%
Sai số tương đối bình quân Ms %= 9,73% Điều này cho thấy, mô hình dự báo sản lượng mủ Cao su (3.36) là mô hình có độ chính xác cần thiết.
MỘT SỐ ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐÈ TÀI 72
Thông qua nghiên cứu các quy luật cấu trúc lâm phần và quy luật sinh trưởng, có thể xác định các nhân tố điều tra cơ bản của lâm phần.
Nghiên cứu quy luật N/D cho phép xác định các yếu tố cơ bản của lâm phần hiện tại, bao gồm mật độ, tổng tiết diện ngang và các loại đường kính bình quân.
Dựa trên kết quả nghiên cứu tương quan giữa chiều cao và đường kính (H/D), kết hợp với quy luật phân bố của số lượng (N/D), có thể xác định các loại chiều cao bình quân của lâm phần tương ứng với các đường kính bình quân Từ các cặp giá trị này, chúng ta có thể xác định các loại cây tiêu chuẩn phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.
Nghiên cứu quy luật phân bố N/D và quy luật tương quan D t /D 1.3 giúp xác định diện tích tán rừng (St/ha) và tổng diện tích tán rừng Chỉ tiêu này phản ánh khả năng tận dụng không gian dinh dưỡng của lâm phần, từ đó có thể đề xuất các biện pháp nuôi dưỡng hợp lý.
Nghiên cứu sinh trưởng của cây cá lẻ cho phép xác định các đại lượng sinh trưởng tại từng thời điểm, tuổi thành thục, số lượng, chu kỳ kinh doanh của loài cây và trữ lượng rừng.
3.5.2 Xác định trữ lượng lâm phần theo tuổi
Mỗi lô cao su được ghi nhận thông tin chi tiết như năm trồng, dòng vô tính, năm cạo mủ, hạng đất, sản lượng mủ hàng năm và số lượng cây trong lô Những thông tin này rất hữu ích cho việc nghiên cứu và quản lý cây cao su hiệu quả.
Dựa vào các quy luật sinh trưởng của lâm phần, chúng ta có thể xác định được mức tăng trưởng và tuổi thành thục của cây, từ đó đề xuất những biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý nhằm tác động tích cực vào lâm phần.
Ngoài ra còn xác định được trữ lượng lâm phần theo tuổi như sau:
Xác định tuổi và số cây lâm phần qua lí lịch lô
Tính thể tích bình quân của lâm phần theo phương trình mô tả quy luật sinh trưởng thể tích (3.28)
Nhân thể tích bình quân lâm phần và số cây trong lâm phần sẽ xác định trữ lượng lâm phần, hay còn gọi là trữ lượng lô Cao su Dựa vào quy luật sinh trưởng của lâm phần, chúng ta có thể xác định sản lượng lâm phần Cách tính lượng tăng trưởng của lâm phần Cao su sau mỗi chu kỳ kinh doanh, như 1 năm, 2 năm hoặc chu kỳ ngắn hơn, được thực hiện với giả định rằng số cây trong lô không thay đổi đáng kể.
Xác định tuổi hiện tại (A0) và số cây của lô Cao su dựa vào lí lịch lô
Tính trữ lượng bình quân lâm phần hiện tại (M 0 ) theo công thức (3.28) đã lập được từ quy luật sinh trưởng thể tích
Để xác định tuổi cây sau 1 năm, 2 năm hoặc chu kỳ kinh ngắn n năm, ta sử dụng công thức A0 + n (năm) Từ đó, có thể tính được trữ lượng bình quân lâm phần tại tuổi (A0 + n) theo công thức (3.28), được ký hiệu là M A+n.
Lượng tăng trưởng thể tích bình quân của lô cao su sau n năm được tính bằng cách lấy MA+n trừ cho M0 Để xác định lượng tăng trưởng trữ lượng lâm phần sau n năm, nhân lượng tăng trưởng bình quân này với số cây hiện tại trong lô.
3.5.3 Lập biểu thể tích cây đứng rừng Cao su
Trữ lượng là chỉ tiêu chính phản ánh sản lượng của lâm phần, đóng vai trò quan trọng trong việc điều tra tài nguyên rừng Do đó, trữ lượng lâm phần thường được xem là mục tiêu hàng đầu trong các nghiên cứu về tài nguyên rừng.
Sản phẩm chính của cây cao su chỉ nên thu hoạch khi sản lượng mủ kém, và việc thanh lý lô cao su chỉ được phép thực hiện trong trường hợp này Hiện tại, các lô cao su từ 2 đến 5 tuổi có sự biến động lớn về đường kính, chiều cao và độ dày vỏ Đến tuổi 6 và 7, độ dày vỏ trở nên ổn định hơn, đồng thời đây cũng là thời điểm bắt đầu khai thác mủ; lớp vỏ bên ngoài sẽ bị cạo dần và sau một thời gian, lớp vỏ này sẽ phục hồi và ổn định lại.
Kết quả kiểm tra phương trình (3.19) cho thấy không có sai số hệ thống, do đó, chúng tôi quyết định chọn phương trình này để thể hiện mối quan hệ giữa V, H và D, đồng thời lập biểu thể tích cho cây cao su trong rừng.
Dựa trên số liệu về cây giải tích có vỏ và không vỏ, nghiên cứu này thiết lập mối tương quan giữa thể tích có vỏ (Vc) và thể tích không vỏ (Vg) thông qua phương trình (3.20).
Trong nghiên cứu lập biểu thể tích, việc kiểm nghiệm và đánh giá khả năng phù hợp của biểu là rất quan trọng Để thực hiện điều này, nghiên cứu đã sử dụng số liệu từ những cây giải tích không tham gia vào quá trình tính toán và xây dựng biểu Kết quả cho thấy trữ lượng thực tế và trữ lượng theo biểu thể tích đã được tính toán, từ đó xác định sai số tương đối về thể tích bằng công thức phù hợp.
Vti : Trữ lượng tính theo thực nghiệm
V lti : Trữ lượng tính theo lý thuyết