Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc lập biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn cho một số loài khai thác chủ yếu ở rừng rự nhiên khu vực nghệ an và hà tĩnh

i

LỜI CẢM ƠN
Để góp phần hoàn thiện hơn nữa cơ sở khoa học cũng như thực tiễn về vấn
đề lập biểu thể tích trong Lâm nghiệp nói chung và cho rừng tự nhiên nước ta nói
riêng. Tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc lập
biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn cho một số loài khai thác chủ yếu ở rừng tự
nhiên khu vực Nghệ An và Hà Tĩnh”.
Đề tài được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của GS.TS Vũ Tiến Hinh
trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo
và các bạn đồng nghiệp.
Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Vũ Tiến Hinh,
Th.S Hoàng Xuân Y, Khoa đào tạo sau đại học trường Đại học Lâm nghiệp, Ban
giám đốc và các bạn đồng nghiệp công ty Lâm nghiệp Chúc A, Hương Khê, Hà
Tĩnh. Cảm ơn các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ để
tôi hoàn thành bản luận văn này!
Qua quá trình làm việc khẩn trương và nghiêm túc, đến nay đề tài đã hoàn
thành. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do năng lực bản thân, thời gian và
phương tiện nghiên cứu còn hạn chế nên kết quả đạt được của đề tài không thể
tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự quan tâm, đóng góp ý kiến của các
thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp và những người quan tâm đến đề tài này.
Tôi xin cam đoan số liệu trong luận văn là trung thực không sao chép của
bất kỳ tác giả nào.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 9 năm 2010
TÁC GIẢ
Võ Duy Từ


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Là một nước nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa với ¾ diện tích đồi núi,
rừng tự nhiên ở Việt Nam vô cùng phong phú và đa dạng, trong đó có nhiều
loài cây gỗ có giá trị thương phẩm lớn. Trong thực tiễn điều tra, khai thác lợi
dụng rừng, người ta cần biết một cách gần đúng trữ lượng của rừng để từ đó
có các biện pháp quản lý, tác động vào rừng cho hợp lý, mang lại hiệu quả
kinh tế cao. Vì thế, trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên
cứu về lập biểu thể tích cho một số loài cây chủ yếu ở Việt Nam. Tuy nhiên,
các công trình nghiên cứu chủ yếu tập trung vào đối tượng rừng trồng mà ít
quan tâm đến rừng tự nhiên; nếu có thì các công trình này chỉ đề cập đến bộ
phận thân cây mà chưa chú ý đến bộ phận cành cây. Ngoài ra, về cơ bản hiện
nay chưa có biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn nào lập cho rừng tự nhiên ở
nước ta được công bố và sử dụng rộng rãi.
Trước thực trạng trên, Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn quyết
định phải xây dựng biểu thể tích thân, cành, ngọn mới cho rừng tự nhiên và
nhiệm vụ này được giao cho các nhà khoa học thuộc trường Đại học lâm
nghiệp thực hiện từ năm 2009.
Xuất phát từ thực tế nêu trên, tôi tiến hành thực hiện đề tài "Nghiên
cứu cơ sở khoa học cho việc lập biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn cho một
số loài khai thác chủ yếu ở rừng tự nhiên khu vực Nghệ An và Hà Tĩnh".
Đề tài thực hiện nhằm mục tiêu xác lập được phương pháp lập biểu thể
tích gỗ thân, cành, ngọn cho một số loài khai thác chủ yếu ở rừng tự nhiên với
độ chính xác cao phục vụ cho công tác điều tra xác định trữ lượng rừng tự
nhiên ở Việt Nam.


2

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Lược sử vấn đề nghiên cứu
Dùng cây tiêu chuẩn xác định trữ lượng lâm phần có nhược điểm là tốn
kém và phá hoại đối tượng. Vì vậy, phạm vi ứng dụng rất hạn chế. Để khắc
phục nhược điểm này người ta thường sử dụng các bảng biểu để điều tra thể
tích từng cây đại diện cho những bộ phận cây rừng có cùng một đặc điểm nào
đó như cùng d, cùng d và h hoặc cùng d, h và hình dạng. Những biểu mang
tính chất như vậy gọi là biểu thể tích.
Từ đó cho thấy, biểu thể tích là biểu ghi thể tích bình quân những cây
rừng có cùng kích thước và hình dạng được sắp xếp theo một trật tự nhất
định. Dựa vào các nhân tố cấu thành biểu người ta chia ra biểu thể tích một
nhân tố, hai nhân tố và biểu thể tích ba nhân tố.
Vấn đề lập biểu thể tích từ lâu đã được nhiều tác giả trong và ngoài
nước quan tâm và nghiên cứu tương đối đầy đủ.
1.1.1. Ngoài nước:
Cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về lập biểu thể tích trên
thế giới được công bố và sử dụng. Tuy nhiên, đề tài chỉ đề cập đến một số
công trình tiêu biểu.
Vấn đề lập biểu thể tích cây đứng cho đối tượng rừng trồng và rừng tự
nhiên đã được các nước khởi xướng ngay từ thế kỉ XIX và XX, đặc biệt là ở
các nước Châu Âu.
Mendeleep D.I(1899), Belanovxki I.G(1917) và Wimmenauer K
(1918) đặt mục tiêu xác định hình dạng của đường sinh và biểu thị nó bằng
phương trình toán học, xem đường kính ở các vị trí trên cây là một hàm của
chiều cao tương đối.


3

Muller G (1960) đề nghị biểu thị mối liên hệ giữa đường kính và chiều
cao tương đối bằng hàm số mũ: D = a.bh = F(h). Giả thiết vòng năm có bề dày

cố định, thì có thể tính được thể tích thân cây bình quân cho những cây ở
cùng điều kiện lập địa và có chiều cao bằng cách lấy tích phân diện tích nằm
dưới đường cong, tức là lấy tích phân phương trình mũ trên:
V=


4

h

. F (h) .dh
2

0

Wauthoz(1961) đã xây dựng phương pháp xác định thể tích thân cây và
lập biểu thể tích thân cây trên cơ sở phương trình Y2 = A.Xm. Khi đó thể tích
cây được tính như sau:
V=


4

h

. A.x m dx 
0

g0
h

m 1

Trong đó: go là tiết diện ngang ở cổ rễ thân cây.
Heijbel.I(1965) đã sử dụng 3 phương trình kết hợp lại để tiếp cận
phương trình đường sinh thân cây.
n  i  k.tg.k.n i 

Trong đó: +  n là hệ số độ thon tự nhiên,  n =
+  n là chiều dài tương đối,  n =

Don
D 01

hn
h

+ k, i ,i : là hệ số cố định. Thể tích cơ bản sẽ là:
Vg =


4

n





.  i  k.tgk  n  i  .d n
2

0

Petrovxki V.S (1963, 1964) biểu thị quan hệ giữa đường kính lấy ở vị
trí bất kỳ với khoảng cách L từ đường kính đó đến gốc bằng phương trình
Parabol sau:
X2 = 2.P.(y - h)
Trong đó :


4

+ P là thông số tiêu đỉnh của đường sinh.
+X, y là toạ độ của Parabol, h là chiều dài của thân cây bớt 1m.
Khi đó thể tích thân cây được tính theo công thức:
H

V =  . X 2 .dl   .M .d 052 .H
0

Trong đó M tùy thuộc vào loài cây.
Theo Loetsch-Zoehrer-Haller (1973), độ cao gốc chặt thường lấy bình
quân bằng 0,3m. Ở các nước nhiệt đới, chiều cao gốc chặt thường lớn hơn,
bởi vì nhiều loài cây thường có bạnh gốc. Ở châu Âu, đường kính giới hạn
phần gỗ ngọn cây thường quy định là 7cm. Tuy nhiên, đường kính giới hạn
thường thay đổi do kích thước sản phẩm và điều kiện sử dụng gỗ.
Với loài Pinus patula ở Kenia, Alder D. (1980) xác định đường kính
giới hạn trên bằng 20cm và xác lập quan hệ thể tích thân cây từ gốc chặt đến
đường kính giới hạn với đường kính và chiều cao.
FAO (1981) giới thiệu biểu gỗ sản phẩm loài pinus halepensis ở miền

Tây Malaysia. Trong đó gỗ sản phẩm được tính từ gốc cây đến chiều cao dưới
tán (VS). Thể tích thân cây được xác định thông qua VS bằng phương trình
parabon bậc 2.
FAO (1989) đã lập biểu sản phẩm cho đối tượng rừng khô với các loại
sản phẩm gỗ tròn có đường kính > 40cm, gỗ tròn có đường kính < 40cm, gỗ
cột, củi, sản lượng quả. Trong đó, gỗ thương phẩm được tính từ gốc cây đến
đường kính đầu nhỏ bằng 7,5cm.
Với đối tượng kinh doanh gỗ nhỏ hay bột giấy thì gỗ thân cây cũng
chính là gỗ thương phẩm.
1.1.2. Trong nước:
Số lượng biểu thể tích được lập phục vụ cho công tác điều tra rừng tự
nhiên và rừng trồng ở nước ta đến nay khá đầy đủ và phong phú. Với mỗi loài


5

cây trồng chính, về cơ bản đã có biểu thể tích. Có thể điểm qua một số công
trình nghiên cứu tiêu biểu sau:
Biểu Krauter: Đây là biểu thể tích một nhân tố theo cấp chiều cao do
Krauter cùng đoàn chuyên gia Đức lập năm 1958, biểu được lập đáp ứng kịp
thời công tác điều tra quy hoạch lâm nghiệp thời kỳ sau hòa bình (1954).
Trong mỗi cấp chiều cao, lấy giá trị chiều cao tương ứng với các cỡ kính nhân
với hình số f1.3 rồi chia cho 40. Thể tích thân cây tương ứng với mỗi cỡ kính
và mỗi cấp chiều cao được xác định theo công thức
Hf
 40 g  Hf   g
40

Trong đó:

 g là cấp tiết diện ngang Wanner.Từ đó cho thấy ,biểu thể

tích Krauter thực chất là biểu hình cao. Hiện nay nó ít được sử dụng vì vậy
biểu này còn được gọi là biểu thể tích tạm thời.
Biểu thể tích Sông Hiếu: Biểu này do chuyên gia Trung Quốc lập cho
khu vực sông Hiếu vào năm 1960. Biểu được lập chung cho các loài cây trên
cơ sở kiểm tra thuần nhất chỉ tiêu q2/1 (q2/1=

d
d

1/ 2

). Thể tích trong biểu được

1/ 4

xác lập với đường kính thông qua phương trình V=K.db.
Biểu thể tích cây đứng rừng Việt Nam: Biểu này do Đồng Sỹ Hiền và
một số tác giả Viện lâm nghiệp lập năm 1970.
Nguyễn Ngọc Lung (1971) đã đưa ra các luận điểm cơ bản về cơ sở lý
luận của việc lập biểu thể tích và độ thon thân cây rừng hỗn loài lá rộng nước
Việt Nam Dân chủ cộng hòa.
Đồng Sĩ Hiền (1974) đã xây dựng phương pháp thiết lập phương trình
đường sinh thân cây để lập biểu thể tích cây đứng và biểu độ thon thân cây
cho rừng tự nhiên ở miền Bắc Việt Nam.


6

Vũ Nhâm (1988), đã áp dụng phương pháp của Đồng Sĩ Hiền để lập
biểu thể tích cây đứng và biểu thương phẩm cho loài thông đuôi ngựa vùng
Đông Bắc.
Nguyễn Ngọc Lung và Đào Xuân Khanh (1999) khi lập biểu thể tích và
biểu sản phẩm cho rừng Thông ba lá ở Lâm Đồng đã sử dụng f 01 để xác định
thể tích thân cây cũng như thể tích gỗ sản phẩm.
Bảo Huy (1997), Tăng Công Tráng (1997) cũng sử dụng phương pháp
trên để lập biểu thể tích và biểu thương phẩm cho loài Xoan Mộc, Bằng Lăng
và nhóm cây ưu thế ở rừng tự nhiên Tây Nguyên.
Trần Văn Cẩn (1999) đã nghiên cứu lập biểu thể tích từ phương trình
đường sinh thân cây cho rừng Mỡ trồng tại vùng nguyên liệu giấy.
Phạm Xuân Hoàn và Hoàng Xuân Y (1999) đã nghiên cứu và lập biểu
sản phẩm Quế (Cinamomum casia) trồng ở Yên Bái bằng phương trình đường
sinh thân cây (Tạp chí Lâm nghiệp tháng 8 năm 1999) đã thu được phương
trình đường sinh tuyến tính dạng bậc cao. Từ đó xác định hình số tự nhiên
trong công thức xác định thể tích như sau:
f01vỏ = 0.50887; f01không vỏ = 0.43306 và f01vỏ = 0.07581.
Nguyễn Trọng Bình (2002) dùng phương pháp đường sinh thân cây lập
biểu thể tích và biểu sản phẩm Keo lai(Acacia hybrid) trong độ tuổi nhỏ hơn
10 năm.
Ngoài ra, trong những năm gần đây cũng có một số tác giả tiến hành
lập biểu thể tích cho một số loài cây trồng chủ yếu ở Việt Nam.
Tuy nhiên, các tác giả nói trên thường không đi sâu giải quyết vấn đề
lập biểu thể tích gỗ dưới cành, gỗ lớn thân cây, gỗ ngọn và gỗ lớn cành cây
cho đối tượng nghiên cứu của mình. Trong thời gian gần đây (2008 – 2009)
dưới sự chỉ đạo của bộ môn ĐTQH rừng, nhóm sinh viên trường ĐHLN đã


7

nghiên cứu một số vấn đề liên quan đến việc lập biểu thể tích các bộ phận
thân cây thông qua khóa luận tốt nghiệp với những kết quả khả quan:
Lê Linh Ly (2009) nghiên cứu mỗi liên hệ mang tính qui luật giữa thể
tích dưới cành với đường kính ngang ngực và chiều cao một số cây rừng tự
nhiên đã khẳng định thực sự tồn tại mỗi quan hệ chặt giữa thể tích đoạn gỗ
dưới cành với D1.3 và Hvn dưới dạng hàm Schumacher – Hann và mỗi quan hệ
rất chặt với thể tích thân cây theo dạng tuyến tính bậc một.
Trịnh Thị Thành (2009) nghiên cứu đặc điểm có tính qui luật của hình
số dưới cành làm cơ sở xác định thể tích đoạn gỗ dưới cành cho một số loài
cây rừng tự nhiên ở các tỉnh phía bắc đã khẳng định giữa hình số thường đoạn
gỗ dưới cành quan hệ mật thiết với hình số thường thân cây theo dạng tuyến
tính bậc nhất. Từ đó, các tác giả đã thử nghiệm thành công việc lập biểu thể
tích dưới cành chung cho 6 loài: Dung, Giổi, Máu chó, Re, Dẻ và Vải rừng.
Đỗ Văn Việt (2010) nghiên cứu mỗi quan hệ giữa thể tích gỗ dưới cành
với đường kính, chiều cao và thể tích của thân cây ở một số loài cây rừng tự
nhiên đã khẳng định thực sự tồn tại mỗi liên hệ chặt chẽ giữa thể tích gỗ dưới
cành với đường kính và chiều cao theo dạng phương trình Schumacher –
Hann, đồng thời có thể thiết lập và sử dụng một dạng phương trình chung cho
các loài nghiên cứu.
Trần Thị Hồng Thắm (2010) nghiên cứu tỷ suất gỗ lớn cành cây làm cơ
sở điều tra thể tích cành một số loài cây rừng tự nhiên đã khẳng định tỷ suất
gỗ lớn cành cây có quy luật phân bố giảm, hệ số biến động lớn thường phụ
thuộc không hoàn toàn vào loài cây tham gia nghiên cứu, không phụ thuộc
vào chiều cao và ít phụ thuộc vào đường kính. Có thể dùng một trị số bình
quân cho mọi loài cây có kích thước khác nhau thuộc một nhóm thuần nhất
nhất định.


8

1.2. Ý kiến thảo luận
Qua một số công trình nghiên cứu về lập biểu thể tích ở nước ngoài cho thấy
các tác giả đều thống nhất ở một số vấn đề chủ yếu sau:
- Với mỗi loại rừng, ngoài biểu sản lượng thì cần thiết phải có biểu thể
tích. Trị số trong biểu là thể tích cả thân cây hay thể tích gỗ kể từ gốc đến vị
trí thân cây có đường kính giới hạn nào đó.
- Biểu lập chủ yếu cho đối tượng rừng trồng thuần loài đều tuổi, chưa
có công trình nghiên cứu nào lập biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn cho rừng tự
nhiên được công bố và sử dụng rộng rãi.
- Vấn đề lập biểu thể tích cho các bộ phận gỗ dưới cành, gỗ lớn thân
cây, gỗ ngọn, gỗ lớn cành cây thường được giải quyết thông qua nghiên cứu
tỷ suất gỗ của chúng.
Đề tài sẽ phân tích, đánh giá những công trình nghiên cứu về lập biểu
thể tích đã được giới thiệu ở trên để lựa chọn, kế thừa những phương pháp
phù hợp có thể áp dụng được cho đối tượng rừng tự nhiên ở nước ta nói
chung, khu vực Nghệ An và Hà Tĩnh nói riêng.
Qua lược sử, đặc điểm đối tượng nghiên cứu và ý kiến thảo luận ở trên,
đề tài nhận thấy cần lưu ý một số vấn đề cơ bản sau :
- Do số lượng loài cây trong rừng tự nhiên rất nhiều, nhưng số lượng
cây của một loài xuất hiện trong một đơn vị nghiên cứu(lâm phần) thường ít,
vì vậy đề tài chỉ có thể lựa chọn một số loài khai thác chủ yếu làm đối tượng
nghiên cứu.
- Ngoài bộ phận thân cây, đề tài còn tập trung nghiên cứu các bộ phận
khác là gỗ lớn thân cây, gỗ dưới cành, gỗ ngọn và gỗ lớn cành cây.
- Đề tài không đi sâu vào vấn đề lập biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn
mà chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc lập biểu.


9

1.3. Đặc điểm đối tượng nghiên cứu
Rừng tự nhiên ở Việt Nam nói chung, khu vực Nghệ An và Hà Tĩnh
nói riêng có rất nhiều loài cây với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau.
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là bộ phận cây rừng gồm gỗ lớn thân cây, gỗ
dưới cành, gỗ ngọn, gỗ lớn cành cây của một số loài khai thác chủ yếu ở rừng
tự nhiên khu vực Nghệ An và Hà Tĩnh.
Kích thước, hình dạng thân cây và qui luật hình thành các bộ phận gỗ
lớn thân cây, gỗ dưới cành, gỗ ngọn, gỗ lớn cành cây giữa các loài nghiên cứu
có thể rất khác nhau vì ngoài yếu tố loài cây, tuổi cây còn phụ thuộc vào yếu
tố ngoại cảnh như vị trí sống trong quần thụ, mật độ, độ tàn che của
rừng…những đặc điểm trên sẽ được cân nhắc đầy đủ khi thực hiện đề tài.
Trên cơ sở đảm bảo dung lượng mẫu đủ lớn(mỗi loài nghiên cứu có
dung lượng mẫu ≥ 60 cây) và phân bổ đều ở các cấp đường kính nhằm đảm
bảo tính đại diện trong thực tiễn điều tra rừng, đề tài lựa chọn 4 loài để nghiên
cứu. Các loài cây này cần có các đặc điểm sau: Là những loài khai thác chủ
yếu ở khu vực nghiên cứu có hình dạng bình thường, cây không cong queo,
sâu bệnh, không bị tổn thương, không cụt ngọn.


10

Chương 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
- Về mặt lý luận :
+ Góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận cho việc lập biểu thể tích gỗ thân, cành,
ngọn cây đứng rừng tự nhiên ở Việt Nam.
- Về mặt thực tiễn: Lựa chọn được phương pháp lập biểu thể tích gỗ thân,
cành, ngọn cho một số loài cây khai thác chủ yếu ở rừng tự nhiên khu vực
Nghệ An và Hà Tĩnh.

2.2. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc lập biểu thể tích gỗ thân, cành,
ngọn cho một số loài cây khai thác chủ yếu ở rừng tự nhiên khu vực Nghệ An,
Hà Tĩnh. Sau khi tiến hành điều tra, khảo sát khu vực nghiên cứu, đề tài quyết
định nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc lập biểu thể tích 4 loài sau:
- Táu muối (vatica ordorata subsp. brevipetiolata P.Hoang).
- Chẹo Tía (Engelhardtia chrysolepis Hance).
- Nang (Alagium ridley - King).
- Ngát (Gironniera subaequelis - Planch).
2.3. Phạm vi nghiên cứu
Do hạn chế về mặt thời gian và kinh phí nên đề tài chỉ tập trung nghiên
cứu lập biểu thể tích cho 4 loài ở rừng tự nhiên khu vực huyện Hương Khê,
Hà Tĩnh. Những loài cây được khai thác chủ yếu ở đây cũng là những loài cây
được khai thác chủ yếu ở Nghệ An và Hà Tĩnh.


11

Chương 3
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Nội dung nghiên cứu: Nhằm đạt được mục tiêu đề ra đề tài tập trung
giải quyết một số vấn đề sau:
3.1.1. Xác định thể tích thân cây và các bộ phận.
3.1.2. Xác định tỷ suất gỗ các bộ phận.
3.1.3. Nghiên cứu một số đặc điểm của hình số tự nhiên f01.
3.1.3.1. Hình số tự nhiên f01 thân cây vút ngọn
3.1.3.2. Hình số tự nhiên gỗ lớn thân cây
3.1.3.3. Hình số tự nhiên thân cây dưới cành
3.1.4. Xác lập phương trình đường sinh thân cây
3.1.4.1. Xác định hình số tự nhiên f01 chung cho loài từ phương trình đường

sinh thân cây.
3.1.4.2. Xác lập phương trình thể tích từ phương trình đường sinh thân cây.
3.1.5. Lựa chọn phương pháp xác định thể tích thân cây và các bộ phận của nó.
3.1.6. Xác lập quan hệ giữa chiều cao với đường kính (h/d).
3.2. Phương pháp nghiên cứu
3.2.1. Phương pháp luận
Sử dụng phương pháp điều tra điển hình ở các lâm phần khai thác sau
khi đã nghiên cứu những tài liệu về thiết kế khai thác ở các Công trường Lâm
nghiệp thuộc các tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh.
Thân cây rừng và các bộ phận của nó được xem như những khối hình
học tròn xoay nên trong quá trình sinh trưởng, phát triển, thân cây và các bộ
phận của nó sẽ tuân theo những qui luật toán học xác định.


12

Tuy nhiên, do cây rừng cũng là chỉnh thể sinh vật nên chúng cũng có
những qui luật sinh học nhất định mà những qui luật này thường rất đa dạng
và phong phú.
Vì vậy, chỉ bằng những thực nghiệm trên mẫu nghiên cứu đủ lớn mới
có thể xác lập được các qui luật vừa mang tính toán học chính xác lại thể hiện
được đặc điểm sinh học phong phú của đối tượng cây rừng.
Thể tích gỗ cây rừng được tạo nên bởi 4 bộ phận chính: Thể tích gỗ lớn
thân cây, thể tích gỗ dưới cành, thể tích gỗ ngọn và thể tích gỗ lớn cành cây.
Biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn là loại biểu ghi thể tích thân cây, thể
tích gỗ lớn thân cây, thể tích gỗ dưới cành, thể tích gỗ ngọn và thể tích gỗ lớn
cành cây theo từng tổ hợp kích thước đường kính và chiều cao tương ứng với
một hình dạng trung bình nào đó. Việc nghiên cứu và đưa ra được một cơ sở
khoa học cho việc lập biểu là một việc làm rất phức tạp, đòi hỏi nhiều công
sức, thời gian và kinh phí nên khi nghiên cứu cần kế thừa những tài liệu

nghiên cứu có sẵn làm cơ sở lựa chọn những dạng toán học thích hợp, đảm
bảo độ chính xác cho phép và dễ sử dụng.
Trong điều kiện hạn chế về nguồn tài liệu thực nghiệm, đề tài cần triệt
để ứng dụng phương pháp thống kê toán học trong lâm nghiệp và sử dụng các
phần mềm ứng dụng trên máy tính để xử lý số liệu và đạt được những kết quả
mang tính khách quan, đảm bảo độ tin cậy nhất định.
Những quan điểm nghiên cứu trên được dùng làm định hướng khoa học
cho các bước tiếp sau của đề tài.
3.2.2. Phương pháp thu thập số liệu
- Sơ thám toàn bộ khu vực khai thác và chọn những vị trí đại diện, điển hình
để tiến hành điều tra cây ngả.
- Chọn những cây hình dạng bình thường, cây không cong queo, sâu bệnh,
không bị tổn thương, không cụt ngọn để tiến hành điều tra.


13

- Số liệu trên cây ngả được thu thập như sau:
+ Đo chiều cao vút ngọn (Hvn) bằng thước dây và tiến hành chia thân cây
thành 10 đoạn bằng nhau theo các vị trí 00, 01, 02, 03, 04…, 09. Đo đường
kính có vỏ và không vỏ tại vị trí 1,3 m kể từ gốc cây và các vị trí đã được xác
định trên thân cây.
+ Đo chiều cao, đường kính có vỏ và không vỏ gốc chặt.
+ Xác định chiều cao tại vị trí có d có vỏ bằng 20cm (Hd = 20) phần thân cây.
+ Đo đường kính gốc cành (doc) của những cành có đường kính lớn hơn hoặc
bằng 20 cm. Đo chiều dài từ vị trí phân cành đến vị trí đường kính có vỏ bằng
20 cm (dc = 20). Đo đường kính theo phân đoạn 2 m trên chiều dài đoạn cành.
Kết quả đo cây thân, cành, ngọn được ghi vào mẫu biểu sau:
Bảng 3.1: Phiếu đo các chỉ tiêu cây ngả
1. Thân cây:

Doi(cm)
STT

D1.3
(Cm)

1
2
3
4
….

Hvn Hdc Hd=20
(m)

(m)

(m)

D00
CV

KV

D01
CV

KV

.........

CV

KV

D09
CV

KV


14

2. Cành cây:
Cành

Cành 1

Mục

Cành 2

Cành 3

Cành 4

……..

Hc(m)
Dtại Hc(cm)
Hướng cành

Doc

C.vỏ

(gốccành)

K.vỏ

Dc tại

C.vỏ

l =2m

K.vỏ

Dc tại

C.vỏ

l = 4m

K.vỏ

Dc tại

C.vỏ

l = 6m

K.vỏ

Dc tại

C.vỏ

l = 8m

K.vỏ

Lc20(m), đến vị trí
Dc = 20

Số liệu sau khi thu thập được tiến hành kiểm tra loại bỏ những sai sót,
sai lầm trong quá trình đo. Sau đó, tiến hành tổng hợp, xử lý, tính toán bằng
phần mềm Excel và phần mềm SPSS các chỉ tiêu cần thiết.
3.2.3. Phương pháp xử lý số liệu
3.2.3.1. Một số khái niệm được sử dụng trong đề tài
1. Thể tích thân cây: Là thể tích gỗ toàn bộ thân cây, được tính từ mặt đất (cổ
rễ) đến vị trí chóp ngọn.
2. Thể tích gỗ lớn thân cây: Là thể tích gỗ được tính từ cổ rễ đến vị trí có
đường kính bằng 20 cm (theo đề cương đề tài “Lập biểu thể tích gỗ thân,


15

cành, ngọn cho một số loài cây khai thác chủ yếu ở rừng tự nhiên Việt
Nam”).
3. Thể tích gỗ ngọn: Trong đề tài, gỗ ngọn được chia làm 2 loại:
Loại 1 (n1): Gỗ ngọn là thể tích gỗ thân cây được tính từ vị trí có đường kính

bằng 20 cm đến chóp ngọn.
Loại 2 (n2): Gỗ ngọn là thể tích gỗ thân cây được tính từ vị trí cành thấp nhất
tham gia tạo tán chính của cây đến chóp ngọn.
4. Thể tích gỗ dưới cành: Là thể tích gỗ được tính từ cổ rễ đến vị trí cành thấp
nhất còn sống tham gia vào tán chính của cây.
5. Thể tích gỗ lớn cành cây:
- Cành lớn là những cành có đường kính gốc cành từ 20 cm trở lên.
- Thể tích gỗ lớn cành cây là thể tích gỗ được lấy từ những cành lớn, được
tính từ gốc cành đến vị trí có đường kính bằng 20cm.
3.2.3.2. Xác định thể tích thân cây và các bộ phận
1. Thể tích thân cây
Thể tích thân cây được xác định theo công thức kép chia thân cây thành 10
đoạn có độ dài tuyệt đối bằng nhau.
  d 002

h

 d 012  d 022  .... d 092 
4 2
 10

V=

(3-1)

Trong đó: - V là thể tích thân cây.
- d00, d01, d02…d09 là đường kính tại các vị trí chia.
- h là chiều cao thân cây.
2. Thể tích gỗ lớn thân cây
Thể tích gỗ lớn thân cây được xác định bằng công thức:

Vd20 =

  d 002  d n2 

4 

Trong đó:

2

 h   d 2  202 
  d 012  d 022  ... d n21    n
 Ld 20
10
4
2






(3-2)


16

- Vd20: Thể tích gỗ lớn thân cây.
- d00, d01, d02,…: Đường kính ở các vị trí 1/10 thân cây.
- dn: Đường kính ở vị trí chia cuối cùng gần vị trí có đường kính bằng

20 cm.
-

h
: Chiều dài của 1 đoạn chia.
10

- Ld20: Chiều dài từ vị trí chia cuối cùng (dn) đến vị trí có đường kính
bằng 20 cm.
3. Thể tích gỗ dưới cành
Đoạn gỗ dưới cành là bộ phận thân cây tính từ mặt đất (cổ rễ cây) đến cành
sống thấp nhất tham gia tạo nên tán chính của cây gỗ.
Thể tích gỗ dưới cành được xác định theo công thức:
  d 002  d n2 

4 

Vdc 

2

 h  d 2  d dc2
  d 012  d 022  ... d n21   ( n
) Ldc
2
 10 4


(3-3)

Trong đó :
- Vdc: Thể tích gỗ dưới cành.
- d00, d01, d02…:Đường kính tại các vị trí 1/10 đoạn chia.
- ddc:Đường kính thân cây ở vị trí dưới cành.
- dn:Đường kính tại vị trí đoạn chia cuối cùng trước vị trí phân cành
chính đầu tiên của cây.
-

h
: Chiều dài 1 đoạn chia thân cây.
10

- Ldc : Chiều dài từ vị trí đoạn chia cuối cùng đến vị trí phân cành.
4. Thể tích gỗ ngọn
Thể tích gỗ ngọn được tính như sau:
Vn1 = V – Vd20
Vn2 = V - Vdc
Trong đó:

(3-4)


17

- Vn: Thể tích ngọn cây.
- V: Thể tích thân cây.
- Vd20: Thể tích gỗ lớn thân cây.
- Vdc: Thể tích gỗ dưới cành.
5. Thể tích gỗ lớn cành cây
Trong công tác điều tra, khai thác lợi dụng rừng người ta thường bỏ qua

một nhân tố rất quan trọng tham gia tạo nên thể tích gỗ của cây đó là thể tích
gỗ cành. Vì vậy, việc đo đếm và định lượng được thể tích gỗ lớn cành cây là
cần thiết trong điều tra, khai thác lợi dụng rừng.
Trong đề tài này, chúng tôi chỉ đo đếm những cành có đường kính gốc
cành > 20cm(cành lớn) để xác định thể tích gỗ lớn cành cây.
Thể tích gỗ lớn cành cây được tính từ gốc cành (có đường kính > 20
cm) đến vị trí có đường kính cành bằng 20 cm.
Thể tích gỗ lớn cành cây được xác định theo công thức :
V

  d 02  d n2 

4 

2


 d n2  20 2 '
2
2
2

d

d

...

d
L


(
) Lc

4
n2
c
 2
4
2




(3-5)

Trong đó :
- do là đường kính gốc cành.
- dn: đường kính đáy đoạn ngọn trước vị trí d = 20 cm.
- d2, d4, dn-2: đường kính tại các đoạn chia 2 m.
- Lc là chiều dài đoạn chia trên cành lớn : Lc = 2 m.
- L’c là chiều dài từ vị trí chia cuối cùng đến vị trí có d = 20 cm:
L’c < 2 m.
3.2.3.3. Tỉ suất gỗ từng bộ phận
Sau khi xác định được thể tích các bộ phận của cây tiến hành tính tỉ suất
gỗ từng bộ phận như sau:


18

1. Tỉ suất gỗ lớn thân cây
Vd 20
*100(%)
V

(3-6)

Pd 20 % *V
100

(3-7)

Vdc
*100(%)
V

(3-8)

Pdc % *V
100

(3-9)

Pd 20 % 

Suy ra:

Vd20 =

2. Tỉ suất gỗ dưới cành

Pdc % 

Suy ra:

Vdc =

3. Tỉ suất gỗ ngọn
Pn % 

Vn
*100(%)= 100 - Pd20% = 100 - Pdc%
V

Suy ra: Vn =

Pn % *V
100

(3-10)
(3-11)

4. Tỉ suất gỗ lớn cành cây
Vc
*100(%)
V

(3-12)

Pc % *V
100

(3-13)

Pc % 

Suy ra:

Vc =

Trong đó:
- Pd 20 % , Pdc % , Pn % , Pc % lần lượt là tỉ suất gỗ lớn thân cây, gỗ dưới
cành, gỗ ngọn, gỗ lớn cành cây.
- V, Vd20, Vdc, Vn,Vc lần lượt là thể tích thân cây, gỗ lớn thân cây,
gỗ dưới cành, gỗ ngọn và gỗ lớn cành cây.
3.2.3.4. Nghiên cứu một số đặc điểm của hình số tự nhiên
Hình số tự nhiên là tỷ số giữa thể tích thân cây (hoặc bộ phận của nó)
với thể tích một hình viên trụ có chiều cao bằng chiều cao thân cây, còn tiết
diện bằng tiết diện ngang lấy ở độ cao 1/10 chiều cao thân cây.
Công thức xác định hình số tự nhiên:


19

- Hình số tự nhiên thân cây vút ngọn:
f01 =

V
goh

(3-14)

- Hình số tự nhiên thân cây gỗ lớn:
f01(d20) =

Vd 20
goh

(3-15)

- Hình số tự nhiên thân cây dưới cành:
f01(dc) =

Vdc
goh

(3-16)

Trong đó:
- f01, f01(d20), f01(dc) lần lượt là hình số tự nhiên thân cây, gỗ lớn thân
cây và gỗ dưới cành.
- V, Vd20, Vdc lần lượt là thể tích thân cây, gỗ lớn thân cây và gỗ dưới
cành.
- go: Tiết diện ngang thân cây cả vỏ tại vị trí chia 1/10 thân cây tính từ
gốc.
- h: Chiều cao thân cây.
1. Nghiên cứu biến động của hình số tự nhiên
Hệ số biến động của hình số tự nhiên là chỉ tiêu đánh giá mức độ biến
động trung bình tương đối của nó và được tính theo công thức:



S
*100
S % 
f 01



Trong đó:

- S% là hệ số biến động.
- S là sai số tiêu chuẩn mẫu.
- f 01 : là hình số tự nhiên bình quân tương đối.

(3-17)


20

2. Kiểm tra luật phân bố chuẩn số cây theo hình số tự nhiên (f01).
Từ kết quả tính toán hình số tự nhiên f01 của các cây, tiến hành chỉnh lí
tài liệu quan sát và kiểm tra luật phân bố chuẩn theo tiêu chuẩn khi bình
phương.
Các bước tiến hành theo đúng như các bước đã giới thiệu trong giáo
trình Thống kê toán học trong Lâm nghiệp.
3. Kiểm tra tính thuần nhất của hình số tự nhiên (f01)
Để kiểm tra tính thuần nhất hình số tự nhiên của các loài đề tài sử dụng
phương pháp phân tích phương sai một nhân tố trên phần mềm SPSS.
3.2.3.5. Xác lập phương trình đường sinh thân cây
Xác định thể tích từ phương trình đường sinh thân cây có ưu điểm hơn
so với những phương pháp khác. Khi biết đường kính tại vị trí chiều cao 1.3

m, từ phương trình đường sinh có thể xác định được đường kính tại vị trí bất
kì trên cây và xác định được thể tích thân cây từ gốc đến vị trí có đường kính
bất kì.
Để tiếp cận phương trình đường sinh thân cây, trước hết tính hệ số thon
Hohenad ở các vị trí phần 10 thứ i của thân cây.
Koi =

Doi
Do1

(3-18)

Trong đó:
- D0i là đường kính có vỏ và không vỏ ở các vị trí phần 10 thứ i
- D01 là đường kính cây cả vỏ ở vị trí phần 10 thứ nhất tính từ gốc.
- Tính hệ số thon bình quân:
Koi =

1 n
. Koi j 
n j 1

Trong đó:
- Koi(j) là hệ số thon ở vị trí phần 10 thứ i cây thứ j.
- n là số cây

(3-19)


21

Trên cơ sở đó, xác định phương trình đường sinh phù hợp.
Phương trình tổng quát: Y = a0 + a1x + a2x2 + .....+ an xn . (3-20)
Trong đó:
- Y là Koi
- x là giá trị phần 10 chiều cao (tính từ gốc) tương ứng với đường
kính Doi.
- a0, a1, a2, ... an là các tham số của phương trình.
- n là bậc của phương trình
Để đường sinh thân cây đi qua gốc tọa độ, cần loại bỏ tham số a0 của
phương trình. Sau khi loại bỏ tham số a0 ta có:
Y = a1x + a2x2 + .....+ an xn

(3-21)

Việc xác định các tham số của phương trình tương quan được thực hiện
bằng phần mềm Excel trên máy tính theo qui trình hướng dẫn trong giáo trình
Thống kê ứng dụng trong lâm nghiệp.
Chọn bậc phương trình phù hợp dựa vào việc kiểm tra sự tồn tại các
tham số của phương trình bằng tiêu chuẩn t của Student và dựa vào sai số
tương đối và hệ số tương quan r tương ứng của phương trình. Khi định được
bậc của phương trình đường sinh tiến hành khảo sát đường sinh thân cây
trong khoảng 0;1 xem có phù hợp với hình dạng thân cây hay không. Sau đó
hiệu chình phương trình đường sinh sao cho đồ thị của hàm số vừa tìm đi qua
hai điểm lí thuyết có toạ độ (0;0) và (0,9;1).
2. Xác định thể tích thân cây thông qua phương trình đường sinh
Nếu đặt Xi = 1 -

hi
, Xi sẽ nhận giá trị từ 0 (vị trí ngọn cây) đến 1 (vị trí

H

gốc cây).
Trong đó:
- hi là chiều dài tương ứng với vị trí phần 10 thứ i thân cây.


22

- H là chiều dài cả cây
Giữa hình suất Hohenald (koi) và Xi có mối liên hệ mật thiết. Mối liên
hệ này được Đồng Sĩ Hiền (1974) xác lập cho các loài cây rừng tự nhiên nứơc
ta làm cơ sở lập biểu thể tích và biểu độ thon cây đứng bằng phương trình
tổng quát là koi = f(x).
Từ phương trình đường sinh đã xác định được tính f01 theo công thức:
1

f01 =  y 2 dx

(3-22)

0

Trong đó:
- y là phương trình đường sinh đã chọn và điều chình.
Thông qua f01, thể tích thân cây được xác định bằng công thức:
V = g01.h.f01.
Nếu đặt qH =
Thì g01 =

g 1.3 d12.3
= 2
g 01
d 01

(3-24)

g 1.3
qH

Từ đó: V =
Thay X = 1 -

(3-23)

g1.3
.h. f 01
qH

(3-25)

1.3
vào phương trình đường sinh sẽ tính được qH.
h

Từ đó xác định thể tích thân cây theo công thức:


V=

104. .d12.3 .h. f 01
4
2
n
  1.3 
 1.3 
 1.3  
a1 .1    a2 .1    .... an .1   
h 
h 
h  


 

2

(3-26)

3.2.3.6. Kiểm nghiệm và lựa chọn phương pháp xác định thể tích
Kiểm nghiệm bằng số liệu không tham gia nghiên cứu thông qua các
chỉ tiêu thích hợp, rồi chọn ra phương pháp có độ chính xác cao nhất dựa vào
sai số bình quân tương đối.


23

Công thức tính toán như sau :
% 

 %

n



Vt  Vlt
*100
Vt

(3-27)

Trong đó: - % : Sai số bình quân tương đối.
- Vt : Thể tích thực tế.
- Vlt : Thể tích lý thuyết.
- n : Dung lượng mẫu kiểm nghiệm.
Phương pháp xác định thể tích nào cho sai số bình quân tương đối nhỏ
nhất sẽ được chọn để xác định thể tích phục vụ cho việc lập biểu thể tích gỗ
thân, cành, ngọn.
3.2.3.7. Xác lập tương quan giữa chiều cao với đường kính
Nhiều tác giả như Hohenadl, Michailoff, Naslund, Levakovic…đã
nghiên cứu và đưa ra các dạng liên hệ. Trong đó, một số phương trình đã
được Đồng Sĩ Hiền (1974) và Vũ Nhâm (1988) thử nghiệm cho thấy chúng
đều thích hợp với rừng tự nhiên ở nước ta. Kế thừa những kết quả nghiên cứu
trên, đề tài tiến hành thăm dò một số dạng phương trình tương quan giữa
chiều cao với đường kính sau :
h = ao + a1d + a2d2
(3-28) h = ao + a1logd
(3-30)
b

h = ad
(3-29) h = ao + a1d + a2logd
(3-31)
Các bước tiến hành theo đúng như các bước đã giới thiệu trong giáo
trình Thống kê toán học trong Lâm nghiệp.


24

Chương 4
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.1. Khái quát tài liệu nghiên cứu
Theo phương pháp đã trình bày ở mục 3.2.2, đề tài đã tiến hành điều tra
253 cây ngả thuộc 4 loài cây (bảng 4.1).
Bảng 4.1: Khái quát tài liệu nghiên cứu
D1.3(cm)

Hvn(m)

Hdc(m)

Hd20(m)

(từ….đến)

(từ….đến)

(từ….đến)

(từ….đến)

9.6 - 17.8

3.07 - 27.6

Loài cây

Số cây

Táu muối

61

Nang

61

24.5 - 65

Chẹo tía

71

25 - 87

17.46 - 28.61 6.05 - 12.62 1.75 - 21.15

Ngát

60

25 - 57

15.29 - 20.5

25.5 - 88.5 15.25 - 30.21
14.9 - 25.5

8.24 - 16.85 5.51 - 21.15

9.73 - 14.52

3.1 - 12.03

Kết quả tổng hợp ở bảng 4.1 cho thấy, số lượng mẫu của mỗi loài đều
 60 cây. Trong từng loài cây đều có cây mẫu từ kích thước nhỏ đến lớn. Tất

cả đều là những loài khai thác chủ yếu ở khu vực nghiên cứu.
Từ đó có thể kết luận, số liệu trên là đủ lớn và đủ đại diện để thực hiện
các nội dung nghiên cứu của đề tài.
4.2. Xác định thể tích thân cây và các bộ phận
4.2.1. Xác định thể tích thân cây
Từ số liệu điều tra cây ngả, thay các giá trị d và h vào công thức (3-1)
được thể tích từng cây của mỗi loài. Kết quả cụ thể cho ở phụ biểu (01), (02),
(03),…(08).
4.2.2. Xác định thể tích các bộ phận của cây
Thân cây gỗ thường được sử dụng dưới các loại sản phẩm khác nhau.
Vì vậy, việc phân chia và xác định thể tích các bộ phận của cây là hết sức
quan trọng trong khai thác tận dụng rừng.