Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Xây dựng cơ sở khoa học lập biểu thể tích gỗ lợi dụng cho 5 loài cây: Giổi xanh, Choại, Kháo, Re, Cốc đá ở rừng tự nhiên vùng Tây Nguyên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:100

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của đề tài gồm: Khái quát về số liệu nghiên cứu; Một số đặc trưng thống kê của hình số tự nhiên và tỉ lệ gỗ lợi dụng; Xác định thể tích thân cây đứng từ hình số tự nhiên f01; Tính số cây cần thiết cho mỗi loài. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Xây dựng cơ sở khoa học lập biểu thể tích gỗ lợi dụng cho 5 loài cây: Giổi xanh, Choại, Kháo, Re, Cốc đá ở rừng tự nhiên vùng Tây Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ----------------------------- NGUYỄN XUÂN ĐÍNH XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC LẬP BIỂU THỂ TÍCH GỖ LỢI DỤNG CHO 5 LOÀI CÂY: GIỔI XANH, CHOẠI, KHÁO, RE, CỐC ĐÁ Ở RỪNG TỰ NHIÊN VÙNG TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. VŨ TIẾN HINH Hà Nội, 2011
i LỜI CÁM ƠN Nhằm nâng cao trình độ chuyên môn, trình độ cán bộ, phục vụ trong công tác giảng dạy, tôi được Trường Cao đẳng nghề Cơ điện – Xây dựng và Nông lâm Trung bộ cử đi đào tạo sau Đại học tại Trường Đại học Lâm nghiệp khóa học 2009- 2012. Trong quá trình học tập, làm luận văn tốt nghiệp tôi đã nhận được sự quan tâm gúp đỡ tận tình cả về điều kiện làm việc, động viên tinh thần của các Thầy, Cô giáo, Ban giám hiệu, Ban giám đốc cơ sở 2 của Trường Đại học Lâm nghiệp, Khoa sau Đại học và tập thể cán bộ, đồng nghiệp Trường Cao đẳng nghề Cơ điện – Xây dựng và Nông lâm Trung bộ. Để hoàn thành được bản luận văn này ngoài sự nổ lực của bản thân, tôi đã được Giáo sư – Tiến sỹ Vũ Tiến Hinh hướng dẫn, gúp đỡ tận tình. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành tới GS.TS Vũ Tiến Hinh, người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, dìu dắc và chỉ bảo những kiến thức về chuyên môn và những chỉ dẫn khoa học quí báu. Xin chân thành cám ơn sự quan tâm của Ban giám hiệu, Ban giám đốc cơ sở 2, Khoa Lâm học, Khoa sau Đại học Trường Đại học Lâm nghiệp, đã tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành khóa học. Cám ơn quý Thầy, Cô giáo và bạn bè đồng nghiệp đã gúp đỡ nhiệt tình cả về điều kiện vật chất và tinh thần với những kinh nghiệm quí báu. Cuối cùng, một lần nữa tôi xin cám ơn Thầy Cô giáo, các đơn vị, tổ chức và cá nhân đã gúp đỡ trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp. Xin chân thành cám ơn! Hà Nội, tháng 11 năm 2011 Tác giả Nguyễn Xuân Đính
ii MỤC LỤC Trang Trang phu ̣ bià Lời cám ơn ........................................................................................................ i Mục lục ............................................................................................................. ii Một số khái niệm, từ viết tắt và ký hiệu ....................................................... v Danh mục các bảng ........................................................................................ ix Danh mục các hình ......................................................................................... xi ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1 Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................... 4 1.1. Trên thế giới .......................................................................................... 4 1.1.1. Về tương quan giữa thể tích với đường kính và chiều cao ........... 4 1.1.2. Về hình số tự nhiên ......................................................................... 6 1.1.3. Về phương trình đường sinh .......................................................... 9 1.1.4. Về xác định thể tích gỗ sản phẩm thân cây ................................. 12 1.2. Ở Việt Nam .......................................................................................... 14 Chương 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................ 21 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................... 21 2.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 21 2.2.1. Khái quát về số liệu nghiên cứu ................................................... 21 2.2.2. Một số đặc trưng thống kê của hình số tự nhiên và tỉ lệ gỗ lợi dụng.......................................................................................................... 21 2.2.3. Xác định thể tích thân cây đứng từ hình số tự nhiên f01............. 21 2.2.4. Tính số cây cần thiết cho mỗi loài ................................................ 21
iii 2.2.5. Đề xuất phương pháp xác định thể tích thân cây........................ 22 2.2.6. Nghiên cứu phương pháp xác định tỉ lệ gỗ lợi dụng thân cây ... 22 2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................... 22 2.3.1. Phương pháp luận ......................................................................... 22 2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu ...................................................... 22 2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................ 23 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 35 3.1. Khái quát về số liệu nghiên cứu ........................................................ 35 3.2. Một số đặc trưng thống kê của hình số tự nhiên và tỷ lệ gỗ lợi dụng ...................................................................................................................... 36 3.2.1. Nghiên cứu phương pháp tính thể tích thân cây đứng từ phương trình thể tích thân cây ............................................................................. 36 3.2.2. Thử nghiệm một số phương trình thể tích ................................... 36 3.2.3. Chọn phương trình thể tích .......................................................... 39 3.3. Xác định thể tích thân cây đứng từ hình số tự nhiên f01 ................. 42 3.3.1. Một số đặc điểm của hình số tự nhiên f01 .................................... 42 3.3.2. Kiểm tra luật phân bố chuẩn của hình số tự nhiên .................... 43 3.3.3. Xác lập quan hệ D01 và D1.3 ........................................................... 44 3.3.4. Xác định sai số thể tích thân cây tính từ giá trị f01 bình quân của các loài ............................................................................................................ 45 3.3.5. Chọn phương pháp tính thể tích thân cây ................................... 48 3.4. Tính số cây cần thiết cho mỗi loài ..................................................... 51 3.4.1. Chọn đại lượng làm tiêu chí tính số cây cần thiết ....................... 51 3.4.2. Tính f01 bằng phương trình đường sinh thân cây ....................... 52 3.4.3. Tính sai số thể tích xác định theo phương pháp đường sinh thân cây............................................................................................................. 62 3.5. Đề xuất phương pháp xác định thể tích thân cây ............................ 64
iv 3.6. Nghiên cứu phương pháp xác định tỷ lệ gỗ lợi dụng thân cây ....... 66 3.6.1. Chọn phương pháp xác định tỉ lệ gỗ lớn ..................................... 67 3.6.2. Nghiên cứu phương pháp xác định thể tích gỗ tận dụng và gỗ củi thân cây .................................................................................................... 77 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ ......................................................... 82 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
v MỘT SỐ KHÁI NIỆM, TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU I. Một số khái niệm Theo Quyết định số 40/2005/QĐ-BNN, ngày 07 thỏng 7 năm 2005 về việc ban hành Quy chế về khai thác gỗ và lâm sản khác, có đưa ra một số khái niệm sau: - Tỷ lệ lợi dụng: là tỷ lệ phần trăm giữa khối lượng sản phẩm lấy ra so với khối lượng toàn bộ thân cây (thể tích cây đứng), cụ thể như sau: 1) Gỗ lớn: là gỗ khúc thân tính từ mạch cắt gốc chặt đến mạch cắt ở chiều cao dưới cành. Tuỳ theo phương tiện vận chuyển mà khúc thân có thể cắt thành nhiều đoạn để kéo ra bãi giao, đơn vị tính là m3; 2) Gỗ tận dụng: là phần cành, ngọn có đường kính đầu nhỏ của lóng gỗ từ 25 cm trở lên, hoặc những lóng gỗ khúc thân bị rỗng ruột toàn bộ chiều dài lóng gỗ, có đường kính phần rỗng ruột chiếm từ 40% đến 70% đường kính của lóng gỗ, đơn vị tính là m3; 3) Củi: là phần cành, ngọn, khúc gỗ thân bị rỗng ruột không thuộc đối tượng quy định ở điểm b, khoản 5 Điều này, đơn vị tính là m3, hoặc ster. Trong quá trình điều tra cây ngả, về cơ bản không gặp những lóng gỗ khúc thân bị rỗng ruột, vì thế gỗ tận dụng và gỗ củi trong đề tài không bao gồm những lóng gỗ khúc thân bị rỗng ruột. Từ những khái niệm trên, đề tài làm rõ thêm khái niệm gỗ lớn đồng thời bổ sung một số khái niệm làm cơ sở cho việc điều tra ngoài hiện trường cũng như trong quá trình xử lí số liệu
vi Căn cứ vào khái niệm gỗ tận dụng ở trên, thì gỗ lớn là gỗ khúc thân tính từ mạch cắt gốc chặt đến mạch cắt ở chiều cao dưới cành, có đường kính đầu nhỏ của lóng gỗ từ 25 cm trở lên. 4) Gỗ thân cây: Là phần gỗ của toàn bộ thân cây, tính từ mặt đất đến vị trí ngọn cây. 5) Gỗ gốc chặt: Là phần gỗ được tính từ mặt đất đến mạch cắt gốc chặt. 6) Gỗ lợi dụng thân cây: là phần gỗ thân cây tính từ mạch cắt gốc chặt đến vị trí ngọn cây, là phần gỗ thân cây có thể lợi dụng được, bao gồm gỗ lớn, gỗ tận dụng và củi. 7) Gỗ dưới cành: là phần gỗ thân cây tính từ mặt đất đến mạch cắt ở chiều cao dưới cành. 8) Gỗ to: là phần gỗ thân cây tính từ mặt đất đến vị trí có đường kính cả vỏ bằng 25 cm 9) Đường sinh thân cây: Dùng một mặt phẳng cắt thân cây theo trục dọc, sau đó đặt đỉnh cây về phía trái trùng với gốc tọa độ, trục dọc thân cây trùng với trục ngang của tọa độ, sẽ được đường giới hạn trên và dưới gần như đối xứng nhau qua trục ngang; những đường này được gọi là đường sinh thân cây. 10) Phương trình đường sinh thân cây: là phương trình toán học mô tả đường sinh thân cây. 11) Biểu thể tích: Biểu ghi thể tích bình quân của những cây có cùng kích thước và hình dạng được sắp xếp theo trình tự nhất định. II. Từ viết tắt và kí hiệu Giổi xanh (Giổi) l : Chiều dài xúc gỗ Ntt: Số cây tính toán Nkt: Số cây kiểm tra PTĐS: Phương trình đường sinh
vii d: Đường kính ngang ngực có vỏ (du: đường kính không vỏ), hay đường kính thân cây ở độ cao 1.3 m so với mặt đất, đơn vị tính là cm dgc: Đường kính gốc chặt (đường kính cây tại mạch cắt gốc chặt) h: Chiều cao vút ngon (chiều cao thân cây tính từ mặt đất đến vị trí ngọn cây), đơn vị tính là m hgc: chiều cao gốc chặt (chiều cao thân cây tính từ mặt đất đến mạch cắt gốc chặt), đơn vị tính là m hdc: Chiều cao dưới cành (chiều cao thân cây tính từ mặt đất đến vị trí phân cành chính đầu tiên tạo nên tán cây), đơn vị tính là m V: Thể tích gỗ thân cây cả vỏ (Vu: thể tích không vỏ), đơn vị tính là m3 Vgc: Thể tích gỗ gốc chặt (Vu: thể tích không vỏ), đơn vị tính là m3 Vld: Thể tích gỗ lợi dụng thân cây cả vỏ (Vld(u): thể tích không vỏ), đơn vị tính là m3 Vdc: Thể tích gỗ dưới cành (Vdc(u): thể tích không vỏ), đơn vị tính là m3 Vl: Thể tích gỗ lớn cả vỏ (Vl(u): thể tích không vỏ) , đơn vị tính là m3 V25: Thể tích gỗ thân cây cả vỏ từ vị trí mặt đất đến vị trí thân cây có đường kính cả vỏ bằng 25 cm (V25u: thể tích không vỏ) Vtd: Thể tích gỗ tận dụng thân cây cả vỏ (Vtd(u): thể tích không vỏ), đơn vị tính là m3 Vtdc: Thể tích gỗ tận dụng cành cây cả vỏ (Vtdc(u): thể tích không vỏ), đơn vị tính là m3 Vc: Thể tích củi (thân cây) cả vỏ (Vcu: thể tích không vỏ), đơn vị tính là m3 Pld: Tỉ lệ gỗ lợi dụng thân cây cả vỏ (Pldu: thể tích không vỏ), đơn vị tính là phần trăm Pl: Tỉ lệ gỗ lớn cả vỏ (Plu): thể tích không vỏ), đơn vị tính là phần trăm
viii Ptd: Tỉ lệ gỗ tận dụng thân cây cả vỏ (Ptdu: thể tích không vỏ), đơn vị tính là phần trăm Ptdc: Tỉ lệ gỗ tận dụng cành cây cả vỏ (Ptdcu: thể tích không vỏ), đơn vị tính là phần trăm Pc: Tỉ lệ gỗ củi (thân cây) cả vỏ (Pcu: không vỏ), đơn vị tính là phần trăm doi: Đường kính thân cây cả vỏ (d0iu: đường kính không vỏ) ở vị trí độ cao tương đối phần 10 thứ i thân cây kể từ gốc f01: Hình số tự nhiên thân cây cả vỏ (f01u: hình số tự nhiên không vỏ) f 01: Hình số tự nhiên bình quân cả vỏ ( f 01u: hình số không vỏ) f01(ld): Hình số tự nhiên gỗ lợi dụng cả vỏ (f01(ldu): hình số tự nhiên không vỏ) 01(l): Hình số tự nhiên gỗ lớn cả vỏ (f01(lu): hình số tự nhiên không vỏ) f01(td) : Hình số tự nhiên gỗ tận dụng thân cây cả vỏ (f01(tdu): hình số tự nhiên không vỏ) R2: Hệ số xác định R: Hệ số tương quan ∆% : Sai số tương đối về thể tích ở cây đơn lẻ ∆ max+: Sai số dương lớn nhất mắc phải về thể tích ở cây đơn lẻ,đơn vị tính là % ∆ mim-: Sai số âm lớn nhất mắc phải về thể tích ở cây đơn lẻ, đơn vị tính là % : Sai số bình quân về thể tích ∆sq: Sai số quân phương về thể tích P%: Hệ số chính xác ∆%(∑V): Sai số tổng thể tích cây kiểm tra
ix DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang bảng 3.1 Khái quát chung về số liệu nghiên cứu 35 3.2 Kết quả tính hệ số xác định của các phương trình thể tích 37 3.3 Sự tồn tại của các tham số trong các phương trình ở 5 loài 39 3.4 Kết quả tính sai số của các phương trình thể tích 40 3.5 Một số đặc điểm của hình số tự nhiên f01 43 3.6 Kết quả kiểm tra luật phân bố chuẩn của hình số tự nhiên 44 3.7 Kết quả tính toán quan hệ D01 và D1.3 45 3.8 Kết quả tính sai số thể tích tính theo công thức 46 Kết quả kiểm tra luật phân bố chuẩn và sự phụ thuộc của 3.9 48 hình số tự nhiên thân cây vào đường kính và chiều cao Chênh lệch sai số thể tích thân cây tính từ f01 với sai số tính 3.10 từ phương trình thể tíchPP1:V = K*d^b1*h^b2 PP2: V cây 49 = 0.0000785*D01lt*Hvn*f01bq Số cây cần điều tra cho mỗi loài theo hình số tự nhiên thân 3.11 51 cây f01.hình số tự nhiên gỗ lớn f01(l) và tỉ lệ gỗ lớn Pl 3.12 Kết quả tính phương trình đường sinh thân cây loài Giổi 52 3.13 Kết quả phương trình đường sinh thân cây loài Choại 54 3.14 Kết quả phương trình đường sinh thân cây của loài Kháo 56 3.15 Kết quả phương trình đường sinh thân cây của loài Re 58 3.16 Kết quả phương trình đường sinh thân câycủa loài Cốc đá 60 Tổng hợp sai số thể tích tính theo phương trình đường sinh 3.17 63 cho từng loài 3.18 Tổng hợp sai số của ba phương pháp xác địnhthể tích thân 65
x cây 3.19 Tỷ lệ các loại gỗ lợi dụng thân cây của các loài cây điều tra 66 3.20 Kết quả tính quan hệ Vl = a + b*V cho các loài cây điều tra 68 Kết quả tính f01 và các sai số của thể tích gỗ lớn theo 3.21 68 phương án Kết quả tính sai số xác định thể tích gỗ lớn từ phương trình: 3.22 69 Vl= a+b*V Kết quả kiểm tra luật phân bố chuẩn và sự phụ thuộc của 3.23 70 hình số tự nhiên gỗ lớn vào đường kính và chiều cao Kết quả tính sai số phương trình thể tích gỗ lớn theo 3.24 72 phương án 2 Kết quả kiểm tra sự phụ thuộc của tỉ lệ gỗ lớn (PL) vào d (sig d).vào h (sig h) và luật phân bố chuẩn (sig nor) của tỉ 3.25 74 lệ gỗ lớn ( sig d ≥ 0.05.PL độc lập với d; sig h ≥ 0.05. PL độc lập với h; ( sig nor ≥ 0.05. PL tuân theo luật chuẩn) Kết quả tính sai số xác định thể tích gỗ lớn từ tỉ lệ gỗ lớn 3.26 74 bình quân 3.27 Kết quả tính phương trình PL = a + b*log(KH) 75 Kết quả tính sai số xác định thể tích gỗ lớn thông qua quan 3.28 76 hệ PL = a + b*log(KH) 3.29 Kết quả tính quan hệ: Log(Pc)=a+b*log(d2*h` 78 3.30 Kết quả tính quan hệ Vld=a+b*V 78 Kết quả tính sai số tỉ lệ gỗ lợi dụng theo phương án 1 và 3.31 80 phương án2
xi DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Trang hình 3.1 Phương trình đường sinh thân cây của loài cây Giổi 53 3.2 Phương trình đường sinh thân cây của loài cây Choại 55 3.3 Phương trình đường sinh thân cây của loài cây Kháo 57 3.4 Phương trình đường sinh thân cây của loài cây Re 59 3.5 Phương trình đường sinh thân cây của loài cây Cốc đá 61
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Nằm trong khu vực nhiệt đới, nên Việt Nam là nước có tài nguyên rừng phong phú và đa dạng. Song những năm trở lại đây, có nhiều nguyên nhân khác nhau như: Cháy rừng, phá rừng làm rẫy, chuyển đổi mục đích sử dụng rừng, sự gia tăng dân số... đã làm diện tích có rừng tự nhiên của nước ta ngày càng bị suy giảm. Trước tình hình đó để đánh giá tài nguyên rừng hiện còn một cách chính xác làm cơ sở để đưa ra những biện pháp sử dụng tài nguyên một cách hợp lý thì công tác điều tra rừng có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Đối với cây đã chặt ngã, ta có thể đo chiều dài, đường kính giữa cây và đường kính ở bất cứ vị trí nào để tính chính xác thể tích cây và các loại gỗ có thể lấy ra, nhưng ở cây đứng chỉ có thể đo chính xác được đường kính của phần dưới cây đứng, có thể đo được chiều cao nhưng kém chính xác, nhất là đối với cây lá rộng trong rừng Nhiệt đới vì rất khó xác định đỉnh ngọn cây, đo đường kính giữa thân cây lại càng khó hơn. Do vậy, để xác định trữ lượng cây đứng cần lập những bảng biểu đặc biệt có thể xác định thể tích của thân cây qua một hoặc một số nhân tố. Xuất phát từ yêu cầu điều tra thiết kế khai thác và quản lý kinh doanh rừng tự nhiên cũng như thực trạng các biểu đã lập cho rừng tự nhiên nước ta hiện nay cho thấy vấn đề cần được tập trung nghiên cứu là: - Nghiên cứu phương pháp xây dựng biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn cây đứng cho một số loài cây khai thác chủ yếu ở rừng tự nhiên nước ta. - Xây dựng biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn cây đứng cho một số loài cây khai thác chủ yếu ở rừng tự nhiên trên các vùng sinh thái khác nhau. Khi vấn đề trên được giải quyết sẽ góp phần nâng cao chất lượng của thiết kế khai thác nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ tạo cơ sở xác định giá trị của
2 rừng, biểu lập ra sẽ đáp ứng nhu cầu đánh giá sản lượng rừng ở mức độ chi tiết của các chủ rừng. Góp phần từng bước giải quyết những vấn đề nêu trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Xây dựng cơ sở khoa học lập biểu thể tích gỗ lợi dụng cho 5 loài cây: Giổi xanh, Choại, Khá, Re, Cốc đá ở rừng tự nhiên Vùng Tây Nguyên”.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Thể tích và trữ lượng là con số biểu thị khối lượng gỗ (tính bằng m 3) mà cây hoặc bộ phận của cây hay toàn rừng tạo ra kể từ lúc chúng xuất hiện tới một thời điểm nào đó. Đây là nhân tố điều tra quan trọng hàng đầu cần phải xác định nhằm đánh giá tài nguyên rừng của mỗi quốc gia, hay vùng lãnh thổ. Mặc dù thân cây hay bộ phận thân cây được xem như một khối hình học tròn xoay chính tắc nào đó nhưng thực tiễn đã cho thấy không thể hoặc không dễ đo được các chỉ tiêu về kích thước và hình dạng cây đứng nên không thể xác định thể tích của chúng bằng những công thức hình học đã biết. Để giải quyết tồn tại này người ta thường lập sẵn những bảng tra thể tích ứng với đường kính qui chuẩn chiều cao và hình dạng gọi chung là biểu thể tích (Volume table). Khoa học Điều tra rừng đã khẳng định thể tích thân hoặc bộ phận thân cây đứng có thể xác định bằng công thức:  V   d 2j  h  f j 4 Với: V là thể tích thân cây hoặc bộ phận của thân cây. dj là đường kính qui chuẩn được chọn ở vị trí nào đó trên phần gốc cây để có thể đo được dễ dàng. h là chiều cao thân cây. fj là hình số hay đại lượng biểu thị hình dạng của thân cây hoặc bộ phận hình dạng thân cây ứng với dj đã chọn ở trên. Như vậy có thể coi V như là một hàm của ba biến độc lập là: dj, h, fj. Từ đó có thể định nghĩa : “Biểu thể tích là một biểu ghi bằng số liệu mối quan hệ của thể tích với các nhân tố tạo thành thể tích” (Vũ Tiến Hinh – Phạm Ngọc Giao [1997]). Khoa học lập biểu thể tích ra đời, phát triển luôn
4 gắn chặt và là minh chứng rõ rệt lịch sử của Điều tra rừng. Dưới đây là khái quát một số công trình tiêu biểu thường được thừa nhận rộng rãi trong và ngoài nước. Cho đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp lập biểu thể tích thân cây cũng như biểu sản phẩm được công bố. Trong số đó có biểu một nhân tố, biểu hai nhân tố và biểu ba nhân tố. Độ chính xác của biểu luôn đi kèm với mức độ phức tạp khi sử dụng biểu. Hiện tại, biểu thể tích một nhân tố rất ít được sử dụng vì độ chính xác của nó không đáp ứng yêu cầu của công tác điều tra rừng. Ngược lại, mặc dù có độ chính xác cao, nhưng biểu thể tích ba nhân tố cũng ít được lập và sử dụng bới tính phức tạp của nó. Trên cơ sở độ chính xác cần có và mức độ phức tạp của việc lập cũng như sử dụng biểu, hiện nay điều tra rừng trên thế gới chủ yếu sử dụng biểu thể tích hai nhân tố cho đối tượng rừng trồng và rừng tự nhiên và biểu thể tích một nhân tố theo cấp chiều cao cho đối tượng rừng tự nhiên. Theo Đồng Sĩ Hiền (1974), với đối tượng rừng tự nhiên nước ta, lập và sử dụng biểu hai nhân tố là thích hợp nhất. Trên cơ sở đó, trong phần này chủ yếu đề cập đến phương pháp lập biểu thể tích hai nhân tố cũng như những công trình liên quan đến đề tài. 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Về tương quan giữa thể tích với đường kính và chiều cao So với phương pháp lập biểu thể tích dựa vào nhân tố cấu thành thể tích thì phương pháp lập biểu trên cơ sở phương trình thể tích được ứng dụng rộng rãi hơn. Theo phương pháp này, thể tích thân cây được xác định thông qua quan hệ với đường kính và chiều cao. Theo Prodan M.(1964), Spurr đã sử dụng các phương trình sau để biểu thị quan hệ giữa thể tích thân cây với đường kính và chiều cao cho một số loài cây ở châu Âu: V=ao+a1*d2+a2*d2h+a3*h2+a4*dh2 (1-1) V=ao+a1*d+a2*d.h+a3*d2+a4*h+a5* d2h (1-2)
5 V=ao+a1*d+a2* d2+a3*d3+a4*h+a5*h2 (1-3) V=ao+a1*d2+a2*h+a3* d2h (1-4) V= ao+a1*d2h (1-5) Schumacher và Hall (Thomas Eugene Avery.,1983) đề xuất dùng phương trình: V=bo*db1hb2 (1-6) để lập biểu thể tích hai nhân tố. Lembke (Dittmar. O.,1976) sử dụng phương trình (1-6) lập biểu thể tích cho loài Kiefe ở Đức. Thomas Eugene Avery. (1983) dùng phương trình (1-5) lập biểu thể tích cho loài Slash pine ở Mĩ Edminster et al.,( Thomas Eugene Avery.,1983) cũng dùng phương trình (1-5) lập biểu thể tích cho loài Ponderosa pine ở Colorado, Hoa Kì và dùng phương trình: V=K*(d2h) (1-7) lập biểu gỗ thương phẩm cho loài cây này. Wensel và Schoenheide (Thomas Eugene Avery.,1983) dùng phương trình (1-4) lập biểu gỗ thương phẩm cho loài Douglas fir. Khi hướng dẫn lập biểu thể tích gỗ thân cho rừng hỗn giao ở Malaysia, FAO (1992) có đưa ra quy trình gồm các bước sau: - Đo D1.3 và đường kính tại các vị trí độ cao 16 feet, 32 feet và vị trí dưới cành cùng chiều cao vút ngọn cho 16.000 cây đứng (mẫu sơ cấp) để thiết lập công thức tính thể tích cây đứng. - Chặt ngả, đo chi tiết để xác định thể tích thân cây cho 720 cây trong số 16.000 cây ở mẫu sơ cấp. - Tính thể tích cho những cây đứng có số liệu đường kính ở các vị trí: ngang ngực, độ cao 16 feet, 32 feet, vị trí dưới cành và chiều cao vút ngọn cho 720 cây điều tra ở mẫu thứ cấp trươc khi chặt ngả và tính thể tích cho 720 cây ngả (Vf). Sau đó xác lập phương trình: Vf= ao+a1* Vs + a2*Vs2 (1-8)
6 Từ phương trình (2-8) xác định thể tích cho 16.000 cây ở mẫu sơ cấp. Xác lập phương trình thể tích cho từng loài và cấp chiều cao từ số liệu 16.000 cây theo phương trình: V= ao+a1*d+a2*d2 ( 1-9) Để lập biểu thể tích cây đứng cho vùng núi Aues ở Algeria, người ta tiến hành như sau: - Đo đường kính và chiều cao vút ngọn cho một số lượng lớn cây trên những ô mẫu trải đều ở khu vực cần lập biểu ( mẫu sơ cấp) - Chọn ngẫu nhiên một số lượng cây nhất định trong những ô mẫu để chặt ngả, đo tỉ mỉ xác định thể tích (mẫu thứ cấp) - Xác lập phương trình thể tích theo loài từ số liệu mẫu thứ cấp theo phương trình (1-6) và (1-7). Các phương trình này được gọi là phương trình chuẩn. Chúng được sử dụng để xác định thể tích cho những cây điều tra ở mẫu sơ cấp. - Thiết lập phương trình chiều cao theo đường kính (parabol bậc 2) theo loài và cấp chiều cao để lập biêu thể tích cấp chiều cao. 1.1.2. Về hình số tự nhiên Do đặc điểm đo tính cây đứng khác biệt so với cây ngả, nên thể tích của nó ngoài suy diễn từ phương trình thể tích ra, thường được tính theo công thức: v= * *h* (1-10) Ở công thức trên, là đường kính thân cây ở độ cao ngang ngực (d) hoặc đường kính ở độ cao một phần mười chiều cao của cây (d 01), fj là hình số tương ứng. Tứ đó ta có: Với dj là đường kính ngang ngực: v= * *h* (1-11) Với dj là đường kính ở độ cao một phần mười thân cây: v= * *h* (1-12) b1. Tính thể tích thân cây theo công thức (1-11)
7 Khi tính thể tích thân cây theo công thức (1-11), cần xác lập quan hệ f1.3 với các chỉ tiêu biểu thị kích thước của cây. Prodan M. (1964) đã tổng hợp một số phương trình biểu thị quan hệ giữa hình số thường với đường kính và chiều cao: - Quan hệ f1.3 với d f1.3 = (1-13) f1.3 = a – b* (1-14) f1.3 = ao+ a1*d + a2*d2 (1-15) - Quan hệ f1.3 với d và h f1.3 = ao+ a1* + a2* (1-16) f1.3 = ao+ a1* + a2* + a3* (1-17) f1.3 = ao+ a1* + a2* + a3* + a4* + a5* (1-18) f1.3 = ao+ a1* + a2* + a3* (1-19) log (f1.3) = ao+ a1*log(d) + a2* log(h) (1-20) Kunze M. (Prodan M.,1964) dùng phương trình đường thẳng biểu thị quan hệ giữa f1.3 với hình xuất q2. Schiffel A.( Prodan M.,1964) xác định f1.3 thông qua quan hệ với hình suất q2 và chiều cao, Spiranec (1941) xác định f1.3 thông qua quan hệ với chiều cao. Ngoài việc xác định f1.3 từ các phương trình tương quan, đôi khi đại lượng này còn được xác định thông qua tích phân của phương trình: Y= ao*+a1* + a2* + a3* (1-21) Với y = , di là đường kính tương ứng với vị trí chiều cao hi trên thân cây, h là chiều cao vút ngọn. Từ (1-21), được xác định theo: *( ao*+a1* + a2* + a3* )
8 Từ đó, tiết diện ngang thân cây tương ứng được biểu thị theo phương trình: g i= * *( ao*+a1* + a2* + a3* ) (1-22) Từ phương trình (1-22), thể tích thân cây được tính theo phương trình tích phân: v= * * * + a2* + a3* )*dh (1-23) Lấy tích phân được: v= * *[ ao*hi+a1* +a2* +a3* ]│ (1-24) Từ phương trình (1-24), thể tích của một đoạn gỗ sản phẩm nào đó trên thân cây từ vị trí h1 đến h2 được xác định theo công thức: V(h1-h2)= V(h2)-V(h1) (1-25) Với V(h2)= * * * + a2* + a3* )* dh (1-26) V(h1)= * * * + a2* + a3* )* dh (1-27) Ở phương trình (1-27) khi hi=h, ta có: v= *d1.32*[ ao+ + + ]*h (1-28) Đặt k = [ ao+ + + ], thì v = k* *h Ngoài việc sử dụng hình số thường để tính thể tích thân cây, nhiều khi người ta còn sử dụng hình số tự nhiên f 01. Với mỗi loài cây, f01có biến động nhỏ hơn và hầu như độc lập với d và h. Khi dùng f01, thể tích thân cây đứng được tính theo theo công thức (1-12). Hình số tự nhiên f01 ở công thức (1-12) thuần nhất theo đơn vị loài cây hoặc loài địa phương. Với mỗi đơn vị này, giá trị bình quân của f 01 được sử dụng để tính thể tích cây đơn lẻ cũng như xác định trữ lượng lâm phần. Sự khác biệt về mặt phương pháp ở đây là cách tính giá trị f01 đại diện cho từng đơn vị. Các phương pháp đó là: