Mục đích của đề tài là cung cấp hiện trạng gây trồng và khai thác Cao su tại Nông trường Đức Phú. Cung cấp một số quy luật cấu trúc cơ bản, quy luật sinh trưởng của cây rừng và lâm phần, quan hệ giữa sinh trưởng và sản lượng mủ, làm cơ sở đề xuất một số ứng dụng phục vụ công tác kinh doanh và nuôi dưỡng rừng.
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 từ thế kỷ XIX Nguồn gốc của cây xuất phát từ vùng Amazon, Nam Mỹ, và hiện nay được trồng ở nhiều vùng 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 những khu vực có độ cao dưới 300m Loại cây này phát triển tốt trong khí hậu nóng ẩm, ít biến động, với nhiệt độ từ 23°C đến 35°C và lượng mưa hàng năm dao động từ 1800 đến 2500mm.
Cao su sinh trưởng tốt nhất trên đất thịt sâu, thoát nước tốt với pH từ 4,5 - 6, trong khi tại nơi nguyên sản, cây 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 (Indonesia) về và gieo trồng tại Trạm thí nghiệm Ông Yệm, Bến Cát, 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 ngày giải phóng miền Nam.
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 500 kg hạt, những hạt này có thể được ép để chiết xuất 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, thường được sử dụng để pha chế sơn nhờ tính chất mau khô Ngoài ra, dầu Cao su còn có thể sản xuất xà phòng do chứa nhiều axit béo, và được dùng để chế tạo nhựa An-kít cho việc dán gỗ và sản xuất ván ép Trước đây, gỗ Cao su ở Việt Nam chủ yếu được sử dụng làm chất đốt, nhưng nếu được ngâm tẩm đúng cách để chống lại nấm mốc và sâu bọ, nó có thể trở thành nguyên liệu cho đồ mộc, 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 nổi bật với nhiều ưu điểm như độ cứng vừa phải, dễ chế biến, không bị nứt khi đóng đinh, màu sắc trắng vàng đẹp mắt cùng với vân gỗ tinh tế, đặc biệt là khi được đánh vec-ni.
Theo thông tin từ "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 đối với gỗ và 30.000 đồng/ster cho củi Tuy nhiên, giá bán thực tế sẽ cao hơn sau khi qua đấu thầu của 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, góp phần phủ xanh những vùng đất trống và đồi trọc.
2.1.3 Đặc điểm hình thái cây Cao su
Cây mộc là loài cây sống lâu năm, có thể tồn tại đến 100 năm trong môi trường hoang dại, như tại Nông trường Dầu Giây, tỉnh Đồng Nai, nơi vẫn còn khoảng 20 cây được trồng từ năm 1906 Khi được trồng trong 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 sắp xếp thẳng đứng nghiêng một góc nhỏ khoảng 3,5 độ về bên phải Khi cạo mủ, người ta sẽ cắt ngang qua mạch mủ để cho 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 phát hoa hình chùm, và một chùm hoa lớn có thể chứa đến 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 dạng bầu dục hoặc tròn, với kích thước trung bình dài khoảng 2 cm và bụng dẹt Bề mặt hạt có các vân màu nâu và xám loang lỗ, bên trong là lớp vỏ lụa màu trắng đục và phần nhân màu trắng vàng Hạt chứa dầu và tỷ lệ nẩy mầm giảm nhanh theo thời gian, tuy nhiên, đã có trường hợp tái sinh hạt ngoài 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 một số cực đoan khí hậu 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 trọt và chế biến sản phẩm, bao gồm việc lấy mủ kết hợp với việc khai thác gỗ, cần được bổ sung thêm những cơ sở lý luận vững chắc Những kiến thức này sẽ hỗ trợ tối ưu hóa quy trình trồng và chế biến, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế và bền vững cho ngành nông lâm nghiệp.
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 hiệu quả Bên cạnh đó, bài viết cũng đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp để nâng cao năng suất và chất lượng của loại rừng này.
2.3.3 Về không gian nghiên cứu
Vùng nghiên cứu được xác định là các đơn vị sản xuất kinh doanh có cao su trồng tập trung, tập trung chủ yếu tại Nông trường Cao su Đức Phú, 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 nghiên cứu nhằm khám phá 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 quan hệ giữa chiều cao và đường kính thân cây Ngoài ra, bài viết còn đề cập đến mối liên hệ giữa đường kính tán cây và đường kính ngực, cũng như giữa thể tích và các yếu tố cấu thành thể tích thân cây, cùng với mối quan hệ giữa thể tích thân cây có vỏ và 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 tập trung vào các chỉ tiêu như sản lượng, mô hình sinh trưởng đường kính và chiều cao bình quân, nhằm đánh giá hiệu quả phát triển của cây cao su.
Nghiên cứu sử dụng số liệu sản lượng mủ từ lâm phần Cao su thuộc dòng vô tính GT1 để phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố sinh trưởng và tuổi của lâm phần với 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 của 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 chủ yếu bằng phẳng với một số đồi gò có độ dốc nhẹ, nơi cao nhất đạt 69 m so với mực nước biển.
Vùng địa hình ven biển bao gồm các xã Tam Tiến, Tam Hòa, Tam Giang, Tam Hải, Tam Quang và một phần Tam Nghĩa, có đặc điểm địa hình bằng phẳng và thấp với nhiều cồn cát ổn định Khu vực này là đồng bằng do các sông ngòi bồi đắp trên nền cát biển, đồng thời là vùng hạ lưu với nhiều đầm phá Ngoài ra, vùng này còn nổi bật với các bãi đá trầm tích nhô lên khỏi mặt biển từ 10 đến 12 m, như đảo hòn Mang, Hòn Dứa và Bàn Than thuộc các xã Tam Tiến, Tam Hải, Tam Quang.
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 hướng Tây và Tây Bắc, chảy về phía Đông và 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 xây dựng hồ chứa nước ở thượng nguồn như Hồ Phú Ninh trên sông Tam Kỳ và hồ Thái Xuân trên sông Trầu Các dòng sông này hội tụ về phía Đông, tạo ra các vùng xoáy bồi đắp cồn cát và hình thành 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 xuất hiện từ tháng 10 đến tháng 2 năm sau.
Hằng năm, huyện thường phải đối mặt với 8 đến 10 cơn bão, chủ yếu xảy ra từ tháng 8 đến tháng 11 Những cơn bão này thường kèm theo 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, 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
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 tọa lạc tại tọa độ 15° 108' 0" 35' 11" Kinh độ Đông, nằm trong địa bàn hành chính của hai xã Tam Thạnh và Tam Anh Nam Đây là khu vực trung du thuộc huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam, nơi có diện tích đất quy hoạch dành cho trồng cao su.
Quảng Nam 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, cách thành phố Tam Kỳ 25km Tổng diện tích của hai xã đạt 7.586,80 ha.
Địa hình trung du đồi núi thấp của khu vực này được đặc trưng bởi những thung lũng nhỏ hẹp và các dòng sông suối có độ dốc chủ yếu trên 15 độ Độ cao trung bình là 60m so với mặt nước biển, giảm dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, với điểm thấp nhất là hồ Thái Xuân Núi Hòn Rọ, nằm ở phía Đông Bắc, là điểm cao nhất với độ cao 194m, trong khi khu vực giáp xã Tam Hiệp và Tam Mỹ có độ cao thấp nhất là 10m.
Vùng này có những dãy núi dài dốc đứng, chia cắt thành các khu vực nhỏ tương đối bằng phẳng Đá mẹ phong hóa chủ yếu là Phiến thạch sét, phân bố chủ yếu ở các vùng đồi núi.
Mẫu đất phổ biến ở khu vực Đông Bắc, đặc biệt là tại Tam Anh, là phù sa cổ, thường xuất hiện ở các vùng tiếp giáp với đồng bằng ven biển Bên cạnh đó, còn có loại phù sa không được bồi tại các bậc thềm ven sông suối ở miền núi, như sông Ba Túc.
Nông lâm nghiệp chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ các yếu tố thời tiết và khí hậu, bao gồm độ ẩm không khí, lượng mưa và nhiệt độ Những yếu tố này tác động đến cây trồng theo nhiều cách khác nhau, nhưng luôn có sự liên kết chặt chẽ giữa chúng.
Khi đánh giá các yếu tố thí nghiệm trong đồng ruộng, việc xem xét diễn biến thời tiết và tác động của chúng đến kết quả thí nghiệm là rất quan trọng Đặc biệt đối với cây dài ngày như cây Cao su, yếu tố khí hậu có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển Vì cây Cao su trải qua hầu hết các diễn biến khí tượng, nên việc tìm hiểu các yếu tố khí hậu trước, trong và sau quá trình nghiên cứu là cần thiết để đưa ra kết quả chính xác hơn.
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 sinh trưởng của từng cây và toàn bộ lâm phần bị ảnh hưởng bởi nhiều nhân tố, dẫn đến sự biến động ngẫu nhiên của các yếu tố này tại một thời điểm nhất định.
Hàm ngẫu nhiên X(t) được định nghĩa là đại lượng biến thiên theo thời gian, trong đó t là tham số thời gian không ngẫu nhiên Đặc biệt, trong trường hợp của cây cá biệt, X(t) luôn là một hàm không âm và có tính chất tăng dần.
Hàm ngẫu nhiên được sử dụng để mô tả quá trình sinh trưởng của cây rừng và lâm phần, phản ánh lượng vật chất mà cây tích lũy 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, bao gồm các yếu tố 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 hàm Gompertz và hàm Schumacher được sử dụng phổ biến Để so sánh mức độ phù hợp giữa hai phương trình, nghiên cứu thử nghiệm với các giá trị khác nhau của tham số c Qua phân tích hồi quy, hàm Schumacher cho phép xác định giá trị của tham số b và m Sau đó, các giá trị m này được thay vào hàm Gompertz để xác định tham số b, c cùng các chỉ tiêu thống kê cần thiết, từ đó thu được kết quả phân tích hồi quy mối quan hệ.
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, cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa sinh trưởng D1.3 và tuổi của cây cao su với hệ số xác định của các phương trình tuyến tính đều lớn hơn 0,9 Đặc biệt, đối với hàm Schumacher, khi giá trị c tăng, hệ số xác định của phương trình tuyến tính có xu hướng giảm, trong khi m giảm và sai số chuẩn hồi quy tăng Để kiểm tra hàm chính tắc, nghiên cứu đã 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 mô hình phù hợp hơn so với hàm Schumacher để 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 quy luật sinh trưởng Hvn một cách hiệu quả, thể hiện qua phương trình tuyến tính với hệ số xác định cao và sai số tiêu 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 về phương trình chính tắc, với hệ số xác định (R²) cao hơn và sai số chuẩn hồi quy (S) thấp 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 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 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 tuyệt đối khi xuất phát từ gốc tọa độ (0,0), có một điểm uốn và một tiệm cận nằm ngang, phù hợp để biểu thị đường cong sinh trưởng trong các hiện tượng sinh học Ngược lại, 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 được xác định là mô phỏng tốt nhất cho quá trình sinh trưởng thể tích của cây cao su, với sai số hồi quy nhỏ nhất và hệ số xác định R² lớn hơn 0,9 Sau khi chọn giá trị m, phương trình chính tắc cho Smin và R² max đối với hàm Gompertz cho thấy giá trị m = 791, tương ứng với thể tích thân cây cực đại có thể đạt được trong 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 của thân cây và vỏ ở các tuổi trước, do khi phân tích, 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 tiến hành đo cây trong lô, việc vát vỏ từng cây trước khi đo đường kính tại D1.3 mà không có vỏ là không thực tế Do đó, cần thiết phải có nghiên cứu tiếp theo để xác định thể tích của 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 được ví như "vàng trắng" không chỉ vì giá trị kinh tế mà còn vì nó nuôi sống hàng triệu người và đóng góp to lớn 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, chưa có nhiều nghiên cứu cụ thể về tác động của các nhân tố sinh trưởng như D1.3, Hvn và Dt đối với sản lượng mủ cao su.
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 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 t a và t b đều lớn hơn t 05 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 cây vẫn chưa được làm rõ, do các phương trình thể hiện mối quan hệ này có hệ số tương quan (R) rất thấp, dưới mức yêu cầu.
Các phương trình ở dạng quan hệ đều cho thấy rằng giá trị tb nhỏ hơn t05 theo bảng tra cứu, điều này chỉ ra rằng không có tham số b nào tồn tại 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 hai chỉ tiêu sinh trưởng D1.3 và Hvn có ảnh hưởng đến 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 có ý nghĩa quan trọng với giá trị tuyệt đối của t 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 với sản lượng mủ, do các phương trình không có tham số b hoặc tham số c, với t b và t c đều nhỏ hơn t 05.
Nghiên cứu đã khảo sát mối liên hệ giữa các nhân tố sinh trưởng và tuổi lâm phần với sản lượng mủ, áp dụng các hàm tuyến tính 3 lớp và 4 lớp của Schumacher.
Mặc dù kết quả thăm dò và thiết lập không đạt được kết quả khả quan, 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 đã được chọn là phương trình dựa trên tương quan tuyến tính hai biến, một lớp của Spurr.
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 mô hình hóa dự báo sản lượng mủ cho các lâm phần cao su, dựa trên hai chỉ tiêu sinh trưởng quan trọng là D 1.3 và 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.
Kết quả 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 của lâm phần.
Kết quả nghiên cứu tương quan giữa chiều cao và đường kính cho phép xác định chiều cao bình quân của lâm phần dựa trên các đường kính tương ứng Từ các cặp giá trị này, có thể xác định các loại cây tiêu chuẩn để phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.
Kết quả nghiên cứu về quy luật phân bố N/D và quy luật tương quan D t /D 1.3 cho phép 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.
Các kết quả nghiên cứu về sinh trưởng của cây cá lẻ và lâm phần cho từng đại lượng sinh trưởng tại các thời điểm cụ thể giúp xác định tuổi thành thục, số lượng cây, 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 đều được ghi chép chi tiết về năm trồng, dòng vô tính, năm cạo mủ, hạng đất, sản lượng mủ hàng năm và số lượng cây trong lô Thông tin này rất hữu ích cho việc nghiên cứu và quản lý vườn cao su.
Dựa vào các quy luật sinh trưởng của lâm phần, chúng ta có thể xác định được tốc độ tăng trưởng và tuổi thành thục của cây, từ đó đưa ra 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 tạo 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 Để tính toán lượng tăng trưởng của lâm phần Cao su sau một chu kỳ kinh doanh từ 1 đến 2 năm, hoặc chu kỳ ngắn hơn, ta giả sử 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 A 0 + n (năm) Từ đó, có thể tính trữ lượng bình quân lâm phần tại tuổi (A 0 + n) bằng công thức (3.28), ký hiệu là M A+n.
Sau n năm, việc lấy MA+n trừ M0 cho phép tính toán lượng tăng trưởng thể tích bình quân của lô cao su Khi nhân lượng tăng trưởng bình quân này với số cây hiện tại trong lô, ta sẽ xác định 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 là chỉ tiêu tổng quát 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 chính trong công tác nghiên cứu và quản lý rừng.
Sản phẩm chính của cây Cao su chỉ nên được thanh lý khi sản lượng mủ kém Hiện tại, các lô Cao su từ tuổi 2 đến tuổi 5 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, đánh dấu thời điểm bắt đầu khai thác mủ Sau khi lớp vỏ bên ngoài bị cạo, nó sẽ phục hồi và trở lại trạng thái ổn định sau một thời gian.
Kết quả kiểm tra phương trình (3.19) cho thấy không có sai số hệ thống, vì vậy đề tài quyết định chọn phương trình này để thể hiện mối quan hệ giữa V - H - D và lập biểu thể tích cho cây cao su đứng 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 tính toán từ những cây giải tích không tham gia vào quá trình xây dựng biểu Kết quả cho thấy đã tính toán được trữ lượng thực tế và trữ lượng theo biểu thể tích, đồng thời xác định sai số tương đối về thể tích bằng công thức.
Vti : Trữ lượng tính theo thực nghiệm
V lti : Trữ lượng tính theo lý thuyết