Tổng quan nghiên cứu

Cây cao su (Hevea brasiliensis Mull Arg) là một trong những cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao tại Việt Nam, đặc biệt ở khu vực Đông Nam Bộ với diện tích trồng chiếm khoảng 360.000 ha trong tổng số 700.000 ha cả nước tính đến năm 2010. Ngoài sản phẩm mủ cao su truyền thống, gỗ cao su cũng ngày càng được quan tâm do có đặc tính cơ học tốt, phù hợp cho sản xuất đồ gỗ gia dụng và xuất khẩu. Mỗi ha cao su có thể cung cấp khoảng 450 kg hạt và 130 – 258 m³ gỗ sau chu kỳ khai thác mủ, tạo ra nguồn nguyên liệu đa dạng cho ngành công nghiệp chế biến.

Tuy nhiên, các nghiên cứu toàn diện về sinh trưởng, cấu trúc và thể tích thân cây cao su còn hạn chế, đặc biệt là các biểu thể tích phục vụ cho việc đánh giá trữ lượng gỗ. Việc lập biểu thể tích thân cây cao su là cần thiết để xác định chính xác trữ lượng gỗ, từ đó hỗ trợ công tác điều tra, khai thác và kinh doanh rừng cao su hiệu quả. Đề tài tập trung nghiên cứu lập biểu thể tích thân cây cao su trồng thuần loài tại một số tỉnh miền Đông Nam Bộ, nhằm hoàn thiện hệ thống bảng biểu phục vụ công tác điều tra và kinh doanh gỗ cao su.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hai địa phương chính là Nông lâm trường Tiến Thành (Bình Phước) và Nông lâm trường Bình Lộc (Đồng Nai), với dữ liệu thu thập từ các cây tiêu chuẩn đã hết chu kỳ kinh doanh mủ. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác của việc xác định trữ lượng gỗ cao su, góp phần phát triển bền vững ngành công nghiệp cao su tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai phương pháp chính trong lập biểu thể tích thân cây: phương pháp đường sinh và phương pháp tương quan.

  • Phương pháp đường sinh dựa trên việc mô hình hóa hình dạng thân cây bằng các phương trình đa thức bậc n, trong đó hình số tự nhiên (f01) được sử dụng làm chỉ tiêu thể hiện hình dạng trung bình của thân cây. Phương trình đường sinh giúp tính toán thể tích thân cây thông qua tích phân các tiết diện ngang dọc thân cây.

  • Phương pháp tương quan xây dựng các hàm toán học mô tả mối quan hệ giữa thể tích thân cây với các nhân tố điều tra như đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn), và chiều cao dưới cành (Hdc). Các dạng phương trình được thử nghiệm gồm hàm tuyến tính, hàm logarit, hàm bậc hai và bậc ba nhằm tìm ra mô hình phù hợp nhất với hệ số xác định cao.

Các khái niệm chính bao gồm:

  • Đường kính ngang ngực (D1.3): Đường kính thân cây đo tại 1,3 m tính từ mặt đất.
  • Chiều cao vút ngọn (Hvn): Chiều cao toàn bộ thân cây từ gốc đến ngọn.
  • Chiều cao dưới cành (Hdc): Chiều cao từ gốc đến vị trí bắt đầu cành thấp nhất.
  • Hình số tự nhiên (f01): Hệ số thể hiện hình dạng thân cây, dùng để tính thể tích thân cây từ tiết diện ngang và chiều cao.
  • Biểu thể tích: Bảng hoặc phương trình biểu diễn thể tích thân cây theo các nhân tố điều tra.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ các cây cao su tiêu chuẩn tại Nông lâm trường Tiến Thành và Bình Lộc, gồm khoảng 55 cây được chặt ngã và đo đạc chi tiết. Các bước thu thập số liệu bao gồm đo đường kính ngang ngực, chiều cao vút ngọn, chiều cao dưới cành, chu vi và đường kính từng đoạn thân cây chia thành 10 phần bằng nhau.

Phương pháp chọn mẫu là chọn cây tiêu chuẩn có sinh trưởng bình thường, không bị cong queo hay sâu bệnh, phân bố đều theo các cỡ đường kính để đảm bảo đại diện cho toàn bộ lâm phần. Cỡ mẫu kiểm tra chiếm khoảng 10% tổng số cây giải tích.

Phân tích số liệu sử dụng phần mềm SPSS 15.0 và Excel để xây dựng các mô hình toán học, kiểm tra sự thuần nhất về hình dạng thân cây giữa hai địa phương bằng kiểm định Mann-Whitney, kiểm tra phân bố chuẩn của hình số tự nhiên f01 bằng phương pháp chia nhóm của Palowski, và đánh giá sai số các biểu thể tích qua các chỉ tiêu sai số hệ thống, sai số trung bình và phạm vi sai số.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian thu thập và xử lý số liệu từ năm 2009 đến 2011, bao gồm các giai đoạn thu thập số liệu thực địa, phân tích dữ liệu, xây dựng mô hình và kiểm nghiệm biểu thể tích.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Kiểm tra sự thuần nhất về hình dạng thân cây:
    Kết quả kiểm định Mann-Whitney cho thấy không có sự khác biệt đáng kể về hình số tự nhiên f01 giữa hai địa phương Tiến Thành và Bình Lộc (giá trị Asymp. Sig = 0,846 > 0,05). Điều này cho phép xây dựng biểu thể tích chung cho cả hai khu vực, tiết kiệm thời gian và chi phí nghiên cứu.

  2. Phân bố chuẩn của hình số tự nhiên f01:
    Qua kiểm tra phân bố chuẩn bằng phương pháp chia nhóm của Palowski, f01 tuân theo phân bố chuẩn với giá trị t tính toán = 0,074 < t bảng 0,703 (bậc tự do 9). Điều này cho phép sử dụng giá trị f01 trung bình làm chỉ tiêu đại diện cho hình dạng thân cây cao su trong tính toán thể tích.

  3. Mối quan hệ giữa thể tích thân cây và các nhân tố điều tra:
    Phương trình tương quan thể tích thân cây với đường kính ngang ngực (D1.3) và chiều cao vút ngọn (Hvn) đạt hệ số xác định R² trên 0,95, cho thấy mô hình hai nhân tố phù hợp để dự báo thể tích thân cây. Mô hình một nhân tố (chỉ D1.3) cũng có hệ số xác định cao trên 0,90 nhưng sai số lớn hơn so với mô hình hai nhân tố.

  4. Đánh giá sai số biểu thể tích:
    Biểu thể tích hai nhân tố lập theo phương pháp đường sinh có sai số trung bình không vượt quá ±15%, trong khi biểu thể tích một nhân tố sai số trung bình khoảng ±20%. Phạm vi sai số giới hạn từ -18% đến +17%, đảm bảo độ chính xác phù hợp cho công tác điều tra và kinh doanh.

Thảo luận kết quả

Việc kiểm tra sự thuần nhất về hình dạng thân cây giữa hai địa phương cho thấy cây cao su tại miền Đông Nam Bộ có đặc điểm hình thái tương đồng, phù hợp để xây dựng biểu thể tích chung. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu trước đây về cây lâm nghiệp khác, cho thấy yếu tố địa phương ít ảnh hưởng đến hình dạng thân cây cao su.

Phân bố chuẩn của hình số tự nhiên f01 khẳng định tính ổn định của chỉ tiêu này, giúp đơn giản hóa quá trình lập biểu thể tích và tăng độ tin cậy của mô hình. Mối quan hệ chặt chẽ giữa thể tích với D1.3 và Hvn phù hợp với các nghiên cứu quốc tế và trong nước về cây cao su và các loài cây công nghiệp khác.

Sai số thấp của biểu thể tích hai nhân tố cho thấy phương pháp đường sinh là lựa chọn tối ưu, vừa đảm bảo độ chính xác vừa thuận tiện trong sử dụng thực tế. Kết quả này có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh sai số giữa các mô hình, bảng tổng hợp hệ số xác định và sai số, giúp người sử dụng dễ dàng lựa chọn biểu thể tích phù hợp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng biểu thể tích hai nhân tố trong công tác điều tra và quản lý rừng cao su:
    Khuyến nghị các đơn vị quản lý rừng và doanh nghiệp sử dụng biểu thể tích hai nhân tố (D1.3 và Hvn) để xác định trữ lượng gỗ chính xác, giảm thiểu sai số và tiết kiệm thời gian đo đạc.

  2. Đào tạo kỹ thuật viên và cán bộ điều tra rừng về phương pháp đo đạc và sử dụng biểu thể tích:
    Tổ chức các khóa đào tạo trong vòng 6 tháng tới nhằm nâng cao năng lực đo đạc chiều cao và đường kính, đảm bảo dữ liệu đầu vào chính xác cho việc áp dụng biểu thể tích.

  3. Mở rộng nghiên cứu và xây dựng biểu thể tích cho các vùng trồng cao su khác:
    Trong vòng 2 năm tới, tiến hành khảo sát và xây dựng biểu thể tích cho các vùng Tây Nguyên và miền Bắc, nhằm hoàn thiện hệ thống bảng biểu toàn quốc.

  4. Phát triển phần mềm hỗ trợ tính toán thể tích và trữ lượng gỗ cao su:
    Đề xuất phát triển công cụ phần mềm đơn giản, tích hợp biểu thể tích đã xây dựng, giúp người dùng dễ dàng tính toán và quản lý trữ lượng gỗ trong thực tế.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các cơ quan quản lý lâm nghiệp và nông nghiệp:
    Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách quản lý, quy hoạch và khai thác rừng cao su hiệu quả, đảm bảo phát triển bền vững.

  2. Doanh nghiệp và nông trường cao su:
    Áp dụng biểu thể tích để đánh giá trữ lượng gỗ, lập kế hoạch khai thác và kinh doanh gỗ cao su, tối ưu hóa lợi nhuận và giảm thiểu tổn thất.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành lâm nghiệp, nông nghiệp:
    Tham khảo phương pháp luận, mô hình toán học và kết quả nghiên cứu để phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo về cây cao su và các loài cây công nghiệp khác.

  4. Các tổ chức phát triển nông lâm kết hợp và bảo vệ môi trường:
    Sử dụng dữ liệu và biểu thể tích để đánh giá hiệu quả kinh tế – môi trường của mô hình trồng cao su, hỗ trợ các chương trình phát triển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Biểu thể tích thân cây cao su là gì và tại sao cần lập biểu?
    Biểu thể tích là bảng hoặc phương trình mô tả thể tích thân cây dựa trên các yếu tố như đường kính và chiều cao. Việc lập biểu giúp xác định nhanh trữ lượng gỗ mà không cần chặt cây, tiết kiệm thời gian và chi phí trong điều tra và khai thác.

  2. Phương pháp đường sinh và phương pháp tương quan khác nhau như thế nào?
    Phương pháp đường sinh mô hình hóa hình dạng thân cây qua các phương trình đa thức, trong khi phương pháp tương quan xây dựng mối quan hệ toán học giữa thể tích và các nhân tố điều tra. Cả hai đều được sử dụng để lập biểu thể tích, nhưng phương pháp đường sinh thường cho độ chính xác cao hơn.

  3. Tại sao cần kiểm tra sự thuần nhất về hình dạng thân cây giữa các địa phương?
    Kiểm tra này giúp xác định xem có thể xây dựng biểu thể tích chung cho nhiều vùng hay phải lập biểu riêng biệt, từ đó giảm khối lượng công việc và tăng tính ứng dụng của biểu thể tích.

  4. Sai số của biểu thể tích có ảnh hưởng như thế nào đến công tác điều tra rừng?
    Sai số thấp đảm bảo kết quả tính toán thể tích và trữ lượng gỗ chính xác, giúp các đơn vị quản lý và khai thác đưa ra quyết định đúng đắn, tránh thất thoát tài nguyên.

  5. Làm thế nào để áp dụng biểu thể tích trong thực tế?
    Người sử dụng cần đo chính xác đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn của cây, sau đó áp dụng biểu thể tích hai nhân tố đã xây dựng để tính thể tích thân cây. Việc này có thể được hỗ trợ bằng phần mềm hoặc bảng tính Excel.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công biểu thể tích thân cây cao su trồng thuần loài tại một số tỉnh miền Đông Nam Bộ dựa trên phương pháp đường sinh và tương quan, với sai số trung bình không vượt quá ±15%.
  • Kiểm tra sự thuần nhất về hình dạng thân cây giữa hai địa phương nghiên cứu cho phép sử dụng biểu thể tích chung, tăng tính ứng dụng và tiết kiệm chi phí.
  • Hình số tự nhiên f01 tuân theo phân bố chuẩn, là chỉ tiêu ổn định và phù hợp để tính toán thể tích thân cây cao su.
  • Biểu thể tích hai nhân tố (đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn) được khuyến nghị sử dụng trong công tác điều tra và quản lý rừng cao su nhằm nâng cao độ chính xác và hiệu quả.
  • Đề xuất mở rộng nghiên cứu, đào tạo kỹ thuật viên và phát triển công cụ hỗ trợ tính toán để ứng dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất và kinh doanh.

Các bước tiếp theo bao gồm triển khai áp dụng biểu thể tích trong các đơn vị quản lý rừng, mở rộng nghiên cứu tại các vùng khác và phát triển phần mềm hỗ trợ tính toán. Đề nghị các cơ quan, doanh nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm phối hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên rừng cao su.