ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 17
Cây Cao su (Hevea brasiliensis) là một loài cây công nghiệp quý giá thuộc họ Thầu dầu (Euphorbiaceae), được phát hiện từ thế kỷ XIX và có nguồn gốc từ vùng Amazon, Nam Mỹ Loài cây này hiện nay 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 trưởng tốt nhất trên đất thịt sâu, thoát nước tốt, với pH từ 4,5 - 6, mặc dù ở nơi nguyên sản, nó sống trên các vùng đất lầy Tại Việt Nam, cây Cao su được trồng từ năm 1897 khi Raoul, một dược sĩ Hải quân Pháp, mang hạt giống từ Java về và gieo trồng tại Trạm thí nghiệm Ông Yệm, Bình Dương Sau hơn 100 năm phát triển, cây Cao su đã trở thành một trong những ngành mũi nhọn của nền kinh tế quốc dân, đặc biệt sau khi miền Nam được giải phóng.
Mủ cao su, sản phẩm chính từ cây cao su, 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 từ đó có thể ép để lấy dầu Phần bã khô 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 loại dầu quý giá, nổi bật với khả năng mau khô, thường được sử dụng để pha chế sơn chất lượng cao Với hàm lượng axit béo phong phú, dầu Cao su còn có thể được chế biến thành xà phòng và được ứng dụng trong sản xuất nhựa An-kít dùng để dán gỗ và làm ván ép Tại Việt Nam, gỗ Cao su trước đây chủ yếu được dùng làm chất đốt, nhưng nếu được ngâm tẩm đúng cách để chống nấm mốc và sâu bọ, nó có thể trở thành nguyên liệu quý cho đồ mộc, ngành công nghiệp, ván ép, bìa và giấy.
Với tình trạng thiếu hụt gỗ quý và gỗ tốt trên toàn cầu, gỗ Cao su đang trở thành lựa chọn phổ biến và có giá trị cao Sự gia tăng sử dụng gỗ Cao su được thúc đẩy bởi những ưu điểm vượt trội của nó, như độ cứng vừa phải, dễ dàng trong việc cưa và bào, khả năng đóng đinh không nứt nẻ, cùng với màu trắng vàng và vân gỗ đẹp mắt Điều này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về vật liệu xây dựng bền vững.
Theo "Bảng xác định giá cây Cao su thanh lý" của Tổng Công ty Cao su Việt Nam, giá bán tối thiểu cho các lô Cao su thanh lý được quy định là 320.000 đồng/m3 cho gỗ và 30.000 đồng/ster cho củi Tuy nhiên, giá bán thực tế sẽ cao hơn sau khi tiến hành đấu thầu từ các đơn vị.
Cây Cao su đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, giúp chống xói mòn và duy trì độ màu mỡ của đất Nhiều chuyên gia khuyến khích việc trồng cây Cao su không chỉ trong vườn mà còn để tạo ra rừng, nhằm phủ xanh các khu đất trống và đồi trọc.
2.1.3 Đặc điểm hình thái cây Cao su
Cây mộc là loại cây sống lâu năm, có thể tồn tại lên đến 100 năm trong tự nhiên, như tại Nông trường Dầu Giây, Đồng Nai, nơi vẫn còn khoảng 20 cây được trồng từ năm 1906 Khi được trồng trong vườn và được cạo mủ, chiều cao của cây thường không vượt quá 25m.
Cây Cao su có thân thẳng, phân cành thấp, gỗ mềm và vỏ láng, trong đó thân cây là thành phần kinh tế quan trọng nhất Lớp các mạch nhựa tập trung chủ yếu ở tượng tầng, với các mạch được bố trí thẳng đứng nghiêng khoảng 3,5 độ về bên phải Khi cạo mủ, việc cắt ngang qua mạch mủ sẽ 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 trong từng chùm hoa Mỗi chùm hoa lớn có thể chứa tới 3000 hoa, tạo thành những phát hoa hình chùm đặc sắc.
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 có lớp vỏ lụa trắng đục và phần nhân màu trắng vàng Hạt chứa dầu, nhưng tỷ lệ nảy mầm giảm nhanh theo thời gian, và đã có trường hợp tái sinh hạt trong thực tế.
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 và khí hậu nhiệt đới, mặc dù có những cực đoan về thời tiết Địa hình bằng phẳng và giao thông thuận lợi cùng với điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và cơ sở hạ tầng tốt tạo ra môi trường lý tưởng 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 loài cây đặc thù trong công nghệ trồng và chế biến sản phẩm, bao gồm cả việc lấy mủ và gỗ, cung cấp những cơ sở lý luận quan trọng Việc hiểu rõ về đặc điểm sinh học và kỹ thuật canh tác sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao giá trị kinh tế của cây trồng.
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
2.3.1 Về đối tượng nghiên cứu 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 Bên cạnh đó, bài viết cũng đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh hiệu quả cho loại rừng này.
2.3.3 Về không gian nghiên cứu
Vùng nghiên cứu được xác định bao gồm các đơn vị sản xuất kinh doanh cao su trồng tập trung, với trọng tâm là Nông trường Cao su Đức Phú, thuộc huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam.
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
Số 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 thông qua mô hình lý thuyết Hàm Weibull, và mối quan hệ giữa chiều cao thân cây và đường kính thân cây Ngoài ra, nghiên cứu cũng xem xét mối liên hệ giữa đường kính tán cây và đường kính ngực, cũng như mối quan hệ giữa thể tích cây với các yếu tố cấu thành thể tích và giữa thể tích thân cây có vỏ với thể tích thân cây không vỏ.
Sử dụng số liệu giải tích để nghiên cứu sự sinh trưởng của các chỉ tiêu biểu thị kích thước cây, bao gồm sinh trưởng đường kính, chiều cao và thể tích cây bình quân.
Nghiên cứu quá trình sinh trưởng của lâm phần Cao su thông qua các chỉ tiêu sản lượng như mô hình sinh trưởng đường kính và chiều cao bình quân là rất quan trọng Các chỉ tiêu này không chỉ phản ánh sự phát triển của cây mà còn giúp tối ưu hóa quy trình quản lý và khai thác Việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng sẽ hỗ trợ nâng cao hiệu quả sản xuất Cao su.
Bài viết này sử dụng số liệu về sản lượng mủ của lâm phần Cao su dòng vô tính GT1 để phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố sinh trưởng và tuổi lâm phần với sản lượng mủ Cao su, đồng thời kiểm nghiệm mô hình nghiên cứu.
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 Khu vực này có địa hình chủ yếu bằng phẳng với một số đồi gò có độ dốc nhẹ, 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 Vùng này chủ yếu là đồng bằng được hình thành từ các sông ngòi bồi đắp trên nền cát biển, đồng thời cũng là khu vực hạ lưu với nhiều đầm phá phong phú Ngoài ra, khu vực còn nổi bật với các bãi đá trầm tích nhô lên khỏi mặt biển từ 10 đến 12 m, đặc biệt ở các xã Tam Tiến, Tam Hải và Tam Quang, như đảo hòn Mang, Hòn Dứa và Bàn Than.
Huyện có hệ thống sông ngòi phong phú với các con sông như Tam Kỳ, Trường Giang, Ba Túc, An Tân và Trâu, tất cả đều bắt nguồn từ phía Tây và chảy về phía Đông ra biển qua cửa An Hòa và cửa Lở Các sông này 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 hồ chứa nước, như Hồ Phú Ninh trên sông Tam Kỳ và hồ Thái Xuân trên sông Trầu Tất cả các dòng sông đều hội tụ về phía Đông, hình thành những 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 diễn ra từ tháng 8 đến tháng 11 Những cơn bão này thường đi kèm với mưa lớn, dẫn đến 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, 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 tất cả 17 xã, thị trấn đều 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
Vùng Cao su Đức Phú tọa lạc tại tọa độ 15°25'24" - 15°28'08" vĩ độ Bắc và 108°31'15" - 108°35'11" kinh độ Đông, trải dài trên diện tích đất quy hoạch thuộc địa bàn hành chính của hai xã Tam Thạnh và Tam Anh Nam, nằm trong khu vực trung du huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam.
Quảng Nam nằm ở vị trí địa lý thuận lợi, 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, cách thành phố Tam Kỳ 25km Tổng diện tích của hai xã là 7.586,80 ha.
Địa hình trung du đồi núi thấp tại khu vực này có sự xen kẽ của các thung lũng nhỏ hẹp, với độ dốc chủ yếu trên 15 độ Độ cao trung bình đạt 60m so với mực nước biển, giảm dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, trong đó hồ Thái Xuân là điểm thấp nhất Núi Hòn Rọ, nằm ở phía Đông Bắc, là điểm cao nhất với độ cao 194m, trong khi vùng giáp xã Tam Hiệp và Tam Mỹ có độ cao thấp nhất chỉ khoảng 10m.
Vùng này có những dãy núi dài dốc đứng, phân chia thành các khu vực nhỏ tương đối bằng phẳng Đá mẹ phong hóa chủ yếu là phiến thạch sét, tập trung ở các vùng đồi núi.
Mẫu đất phổ biến trong khu vực là phù sa cổ, thường xuất hiện ở các vùng giáp ranh với đồng bằng ven biển phía Đông Bắc, như Tam Anh Bên cạnh đó, còn có loại phù sa không được bồi đắp tại bậc thềm ven sông suối ở miền núi, điển hình là sông Ba Túc.
Nông lâm nghiệp chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ yếu tố thời tiết và khí hậu, bao gồm độ ẩm không khí, lượng mưa và nhiệt độ Mỗi yếu tố khí hậu 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 động của thời tiết và tác động của chúng đến kết quả thí nghiệm để đạt được kết quả 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 nghiên cứu các yếu tố khí hậu trước, trong và sau quá trình nghiên cứu là vô cùng 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)
Nông trường Cao su Đức Phú và huyện Núi Thành có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau và mùa khô từ tháng 2 đến tháng 8.
Lượng mưa phân bố không đều và chủ yếu mưa tập trung vào tháng 10, 11,
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 sinh trưởng của từng cây và toàn bộ lâm phần chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố, dẫn đến sự biến động ngẫu nhiên của các nhân tố này tại những thời điểm cụ thể.
Hàm ngẫu nhiên, ký hiệu là X(t), là đại lượng biến thiên theo thời gian, trong đó t là tham số thời gian không ngẫu nhiên Đối với cây cá biệt, X(t) là một hàm không âm và luôn có xu hướng 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 thay đổi kích thước, khối lượng và hình dạng của cây theo thời gian Bài viết này sẽ phân tích sự biến đổi kích thước cây qua các chỉ số như 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
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 đã thử nghiệm với các 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 Những giá trị m này được thay vào hàm Gompertz để xác định các 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 phản ánh chính xác quy luật sinh trưởng D 1.3 giữa sinh trưởng và tuổi của cây cao su, với hệ số xác định của hai phương trình tuyến tính đều lớn hơn 0,9 Đặc biệt, trong 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, đề tài 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
Hệ số xác định R² của phương trình tuyến tính và chính tắc không thay đổi và không khác nhau đáng kể, với giá trị dao động từ 0,997.
Hàm Gompertz phù hợp hơn hàm Schumacher trong việc mô tả quy luật sinh trưởng đường kính của cây Cao su, với hệ số xác định 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 biểu thị rõ ràng 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 thể hiện sự vượt trội so với hàm Gompertz khi xét theo phương trình chính tắc, với hệ số xác định (R²) lớn hơn và sai số chuẩn hồi quy (S) nhỏ hơn.
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 đạt giá trị nhỏ nhất là 0,4577 và R² đạt giá trị lớn nhất là 0,9991 Do đó, phương trình chính tắc được chọn là.
Hình 3.5: Sinh trưởng chiều cao vút ngọn cây Cao su bình quân
3.3.1.3 Nghiên cứu quy luật sinh trưởng thể tích thân cây theo tuổi Đề tài tiếp tục chọn lựa hàm sinh trưởng thể tích cho cây Cao su, khi đã đưa ra sự phù hợp của hàm Gompertz thể hiện sinh trưởng đường kính ngang ngực và hàm Schumacher thể hiện sinh trưởng chiều cao vút ngọn
Trong khi đó, hàm Gompertz có điểm xuất phát không tại gốc toạ độ, khi X
Hàm Schumacher có ưu điểm nổi bật khi bắt đầu từ gốc tọa độ (0,0), với một điểm uốn và tiệm cận nằm ngang, giúp mô tả đường cong sinh trưởng của các hiện tượng sinh học Trong khi đó, hàm Gompertz được lựa chọn để biểu thị quy luật sinh trưởng của D1.3 và Hvn của cây Quế tại Yên Bái, cũng như để mô tả quy luật sinh trưởng của 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 đã chứng minh là mô phỏng tốt nhất cho quá trình sinh trưởng thể tích cây cao su, với sai tiêu chuẩn hồi quy nhỏ nhất và hệ số xác định R² lớn hơn 0,9 Qua việc chọn giá trị m, phương trình chính tắc cho Smin và R² max đối với hàm Gompertz đạt giá trị m = 791, tương ứng với thể tích thân cây cực đại thực tế là 791 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 phản ánh chính xác quá trình sinh trưởng thể tích của thân cây và vỏ ở các giai đoạn tuổi trước, do khi phân tích, đường kính đo được từ các vòng năm của thân cây chỉ thể hiện 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
THIẾT LẬP MỐI QUAN HỆ GIỮA SẢN LƯỢNG MỦ VỚI CÁC NHÂN TỐ
Mủ cao su được mệnh danh là “vàng trắng” không phải là sự phóng đại, bởi nó không chỉ nuôi sống hàng triệu người mà còn đóng góp đáng kể vào việc phát triển 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 những 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, D1.3, Hvn, Dt ) 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 ( M s = f(D 1.3 , H vn )) 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) Ms 20,74+36,88.Hvn 0,52 127,73 10,27 4,65 2,00 5,66 (3.30) M s C1,98+535,31.LnH vn 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) LnM s =7,38+0,09.LnD t 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 dao động từ 0,52 đến 0,66, cho thấy các mối quan hệ này tương đối chặt chẽ Hơn nữa, hầu hết các giá trị ta và tb đều lớn hơn t05 trong bảng tra cứu, khẳng định sự tồn tại của các mối quan hệ này.
Mối quan hệ giữa sản lượng mủ và đường kính tán không rõ ràng, với hệ số tương quan (R) rất thấp (< 0,1) Điều này cho thấy các phương trình biểu diễn mối quan hệ này có giá trị trung bình nhỏ hơn t05 tra bảng, chỉ ra rằng không tồn tại các tham số b trong các 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 D 1.3 và H vn với sản lượng mủ Cao su được thể hiện qua phương trình tuyến tính 1 lớp của Spurr, với hệ số tương quan R đạt 0,67 Các tham số a và b trong phương trình cũng tồn tại với giá trị tuyệt đối của t a.
t b đều lớn hơn t 05 tra bảng
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 Điều này xảy ra do các phương trình thiếu tham số b hoặc c, với các giá trị t b và t c đều nhỏ hơn t 05.
Nghiên cứu đã khám phá mối liên hệ giữa các nhân tố sinh trưởng và tuổi lâm phần với sản lượng mủ thông qua các hàm tuyến tính 3 lớp và 4 lớp của Schumacher.
Kết quả thăm dò và thiết lập không đạt được 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
Phương trình tối ưu được lựa chọn dựa trên tương quan tuyến tính giữa hai biến, theo mô hình một lớp của Spurr, có thể được trình bày như sau:
M s 14,72+0,016.D 1.3 2 H vn (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 là D1.3 và Hvn của các lâm phần cao su.
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:
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
3.5.1 Xác định các nhân tố điều tra cơ bản lấm phần
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 liên quan đến lâm phần.
Nghiên cứu quy luật N/D giúp xác định các yếu tố cơ bản của lâm phần hiện tại, bao gồm mật độ cây, tổng tiết diện ngang và các loại đường kính bình quân của lâm phần.
Kết quả nghiên cứu tương quan giữa chiều cao và đường kính cho phép xác định chiều cao bình quân lâm phần dựa trên quy luật phân bố Bằng cách sử dụng các cặp giá trị đường kính và chiều cao bình quân lâm phần, 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 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 thể hiện khả năng tận dụng không gian dinh dưỡng của lâm phần, từ đó hỗ trợ đưa ra các biện pháp nuôi dưỡng hợp lý.
Nghiên cứu sinh trưởng của cây cá lẻ và lâm phần giúp xác định tuổi thành thục, số lượng cây, chu kỳ kinh doanh và trữ lượng rừng một cách chính xác.
3.5.2 Xác định trữ lượng lâm phần theo tuổi
Mỗi lô cao su được ghi chú thông tin quan trọng như năm trồng, dòng vô tính, năm cạo mủ, hạng đất, sản lượng mủ hàng năm và số cây trong lô Những thông tin này rất hữu ích cho việc nghiên cứu quy luật sinh trưởng và các nghiên cứu liên quan khác.
Dựa vào các quy luật sinh trưởng của lâm phần, có thể xác định được mức độ tăng trưởng và tuổi thành thục của cây, từ đó đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý để tác động hiệu quả 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 với số cây lâm phần sẽ cho ra 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 một chu kỳ kinh doanh, như 1 năm, 2 năm hoặc chu kỳ kinh doanh ngắn hạn, sẽ được thực hiện với giả định rằng số cây trong lô không thay đổi đáng kể.
Xác định tuổi hiện tại (A 0 ) 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 trữ lượng bình quân lâm phần tại tuổi (A0 + n) bằng công thức (3.28), ký hiệu là MA+n.
Lượng tăng trưởng thể tích bình quân của lô cao su sau n năm được tính bằng cách lấy MA+n trừ M0 Sau đó, nhân lượng tăng trưởng bình quân này với số cây hiện tại trong lô để có được lượng tăng trưởng trữ lượng lâm phần sau n năm.
3.5.3 Lập biểu thể tích cây đứng rừng Cao su
Trữ lượng lâm phần là chỉ tiêu tổng quát nhất phản ánh sản lượng rừng, đóng vai trò quan trọng trong việc điều tra tài nguyên rừng Đây là yếu tố then chốt mà các nhà nghiên cứu thường hướng tới trong công tác đánh giá và quản lý tài nguyên rừng.
Sản phẩm chính của cây cao su chỉ nên được thu hoạch khi sản lượng mủ kém Hiện nay, các lô cao su từ 2 đến 5 tuổi có sự biến động về đường kính, chiều cao và độ dày vỏ Đến tuổi 6 và 7, độ dày vỏ trở nên ổn định hơn, đánh dấu thời điểm bắt đầu khai thác mủ, khi lớp vỏ bên ngoài được cạo dần Sau một thời gian, lớp vỏ này sẽ phục hồi và ổn định trở lại.
Kết quả kiểm tra phương trình (3.19) cho thấy không có sai số hệ thống, do đó, phương trình này được lựa chọn để thể hiện mối quan hệ giữa V, H, và D, đồng thời xây dựng biểu thể tích cho cây đứng trong rừng Cao su.
Dựa vào 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, đồng thời xác định sai số tương đối về thể tích theo công thức cụ thể.
Vti : Trữ lượng tính theo thực nghiệm
V lti : Trữ lượng tính theo lý thuyết
V%: Sai số tương đối về trữ lượng