Xây dựng phương trình thể tích cho rừng tự nhiên lá rộng thường xanh ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN THỊ DUNG

XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH THỂ TÍCH CHO RỪNG TỰ NHIÊN
LÁ RỘNG THƯỜNG XANH Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Hà Nội, 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN THỊ DUNG

XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH THỂ TÍCH CHO RỪNG TỰ NHIÊN
LÁ RỘNG THƯỜNG XANH Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: Lâm học
Mã Số: 60.62.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Vũ Tiến Hinh

Hà Nội, 2016


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, công trình
được thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS.TS Vũ Tiến Hinh. Các số liệu và
kết quả nghiên cứu của đề tài là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ các công trình khác, nếu có gì sai tôi xin hoàn toàn chịu trách
nhiệm.
Hà Nội, ngày 10 tháng 4 năm 2016

Người viết cam đoan

Nguyễn Thị Dung


ii

LỜI CẢM ƠN
Đề tài được hoàn thành tại Trường Đại học Lâm Nghiệp theo chương
trình đào tạo Thạc sĩ 2014-2016.
Trong quá trình thực hiện Luận văn, tôi đã nhân được sự quan tâm giúp
đỡ tận tình cả về điều kiện làm việc, cũng như tinh thần của Ban Giám Hiệu,
Phòng Đào tạo sau đại học, Khoa Lâm học trường Đại Học Lâm nghiệp cùng

toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa và trong nhà trường. Nhân dịp này cho
tôi được bày tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo hướng dẫn GS.TS Vũ Tiến Hinh đã
dành nhiều thời gian công sức giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện Luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Khoa Lâm học nơi tác giả đang công tác cùng
toàn thể các thầy cô giáo trong khoa đã tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn
thành Luận văn.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến người thân trong gia đình và
bạn bè gần xa đã động viên, gúp đỡ tác giả hoàn thành Luận văn này.
Hà Nội, tháng 4 năm 2016
Tác giả

Nguyễn Thị Dung


iii

MỤC LỤC

Trang
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii
MỤC LỤC ...........................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... v

DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................. vi
ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................... 3
1.1. Trên thế giới ......................................................................................... 3
1.2 Trong nước ............................................................................................ 7
1.3. Thảo luận ............................................................................................. 9

Chương 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................... 11
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................... 11
2.1.1. Mục tiêu tổng quát ........................................................................ 11
2.1.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................. 11
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu....................................................... 11
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................... 11
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 11
2.3. Nội dung nghiên cứu .......................................................................... 11
3.1.1. Thử nghiệm một số công thức tính thể tích cây đứng .................... 11
2.3.2. Chọn phương pháp xác định thể tích thích hợp nhất cho các vùng 12
2.3.3. Chọn phương trình thể tích thích hợp nhất cho các cùng.............. 12
2.3.4. Lập phương trình thể tích chung cho các vùng ............................. 12
2.3.5. Chọn phương trình thể tích cây đứng cho rừng tự nhiên lá rộng
thường xanh ........................................................................................... 12
2.4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 12


iv

2.4.1. Phương pháp luận ........................................................................ 12
2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu ....................................................... 12
2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................ 12
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.......................... 19
3.1. Thử nghiệm một số công thức tính thể tích cây đứng ......................... 19
3.1.1. Đánh giá được thể tích thân cây khi áp dụng quan hệ thể tích thân
cây với d và h (từ phương trình thể tích) ................................................ 19
3.1.2. Đánh giá được thể tích thân cây khi áp dụng công thức ............... 30
3.1.3. Đánh giá được thể tích thân cây khi áp dụng công thức ............... 37
3.1.4. Đánh giá được thể tích thân cây khi áp dụng công thức ............... 46

3.2. Chọn phương pháp xác định thể tích .................................................. 54
3.3. Chọn phương trình thể tích ................................................................. 56
3.4. Lập phương trình thể tích chung cho các vùng ................................... 57
3.5. Chọn phương trình thể tích cây đứng cho rừng tự nhiên Việt Nam ..... 58
KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ .................................................... 60
Kết luận..................................................................................................... 60
Tồn tại ....................................................................................................... 62
Khuyến nghị .............................................................................................. 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ BIỂU


v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Viết đầy đủ

V:

Thể tích thân cây cả vỏ, đơn vị tính (m3)

D:

Đường kính thân cây cả vỏ, đơn vị tính là m

D1.3:

Đường kính thân cây cả vỏ ở vị trí 1,3m, đơn vị tính là m

H:

Chiều cao vút ngọn thân cây, đơn vị tính là m

f:

Hình số

f1.3:

Hình số thường

g:

Tiết diện ngang thân cây

̅:

Tiết diện ngang trung bình

g1.3:

Tiết diện ngang ở vị trí 1.3m

vi:

Giá trị thể tích quan sát ở cây thứ i
Giá trị thể tích lý thuyết

:
∑

:

Tổng thể tích thực

∑

:

Tổng thể tích lý thuyết của cây kiểm tra

N:

Số cây

ÔTC:

Ô tiêu chuẩn


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng

Trang

Bảng 3.1: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-1a); (32a);…;(3-7a).......................................................................................................... 20
Bảng 3.2: Kết quả tính RSS của các phương trình (3-1a); (3-2a); (3-3a); (3-4a).... 21
Bảng 3.3: Kết quả tính sai số các phương trình (3-1a); (3-2a); (3-3a); (3-4a). ........ 21
Bảng 3.4: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-1b); (32b);…;(3-7b). ........................................................................................................ 22
Bảng 3.5: Kết quả tính RSS của các phương trình (3-1b); (3-2b);(3-3b); (3-4b); (3-6b). 23
Bảng 3.6: Kết quả tính sai số các phương trình (3-1b); (3-2b);(3-3b); (3-4b); (3-6b). .... 24
Bảng 3.7: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-1c); (32c);….;(3-7c). ........................................................................................................ 25
Bảng 3.8: Kết quả tính RSS của các phương trình (3-1c); (3-2c); (3-3c). ............... 26
Bảng 3.9: Kết quả tính sai số các phương trình (3-1c); (3-2c); (3-3c)..................... 26
Bảng 3.10: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-1d); (32d); …;(3-7d). ....................................................................................................... 27
Bảng 3.11: Kết quả tính RSS của các phương trình (3-1d); (3-2d); (3-3d). ............ 28
Bảng 3.12: Kết quả tính sai số các phương trình (3-1d); (3-2d); (3-3d). ................. 28
Bảng 3.13: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-8a); (39b);…;(3-15a) ....................................................................................................... 30
Bảng 3.14: Kết quả tính RSS thông qua các phương trình (3-8a); (3-9a); (3-10a); (3-11a). . 31
Bảng 3.15: Kết quả tính sai số thông qua các phương trình (3-9a); (3-10a); (3-11a). ..... 32
Bảng 3.16: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-8b); (39b);…; (3-15b) ...................................................................................................... 33
Bảng 3.17: Kết quả tính RSS thông qua các phương trình (3-8b); (3-10b); (3-14b) 33
Bảng 3.18: Kết quả tính sai số thông qua các phương trình (3-8b); (3-10b); (3-14b) ..... 34
Bảng 3.19: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-8c); (39c);…; (3-15c). ...................................................................................................... 35
Bảng 3.20: Kết quả tính RSS thông qua các phương trình (3-8c); (3-9c);(3-10c) ... 35
Bảng 3.21: Kết quả tính sai số thông qua các phương trình (3-9c); (3-10c) ............ 36


vii

Bảng 3.22: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-8d); (39d);…;(3-15d) ....................................................................................................... 37
Bảng 3.23: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-16a);
(3-17a);…; (3-21a). ............................................................................................... 38
Bảng 3.24: Kết quả tính RSS thông qua các phương trình (3-16a); (3-17a); (3-21a)...... 38
Bảng 3.25: Kết quả tính sai số thông qua các phương trình (3-19a); (3-21a) .......... 39

Bảng 3.26: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-16b);
(3-17b);…;(3-21b). ................................................................................................ 40
Bảng 3.27: Kết quả tính RSS thông qua các phương trình (3-16b); (3-17b);(3-21b). ..... 40
Bảng 3.28: Kết quả tính sai số thông qua các phương trình (3-19b); (3-21b). ........ 41
Bảng 3.29: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-16c);
(3-17c);(3-21c). ..................................................................................................... 42
Bảng 3.30: Kết quả tính RSS thông qua các phương trình (3-16c); (3-17c);..;(3-21c). . 43
Bảng 3.31: Kết quả tính sai số thông qua phương trình (3-16c); (3-17c) ................ 43
Bảng 3.32: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-16d);
(3-17d); …;(3-21d). ............................................................................................... 44
Bảng 3.33: Kết quả tính RSS thông qua các phương trình (3-16d); (3-17d); (3-18d) ..... 45
Bảng 3.34: Kết quả tính sai số thông qua phương trình (3-16d); (3-18d)................ 45
Bảng 3.35: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-22a);
(3-23a); (3-24a). .................................................................................................... 47
Bảng 3.36: Kết quả tính RSS thông qua các phương trình (3-22a); (3-23a); (3-24a)...... 47
Bảng 3.37: Kết quả tính sai số thông qua phương trình (3-22a); (3-24a). ............... 47
Bảng 3.38: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-22b);
(3-23b); (3-24b). .................................................................................................... 49
Bảng 3.39: Kết quả tính RSS thông qua các phương trình (3-22b); (3-23b); (3-24b). ... 49
Bảng 3.40: Kết quả tính sai số thông qua phương trình (3-22b); (3-24b)................ 49
Bảng 3.41: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-22c);
(3-23c); (3-24c). .................................................................................................... 51
Bảng 3.42: Kết quả tính RSS thông qua các phương trình (3-22c); (3-23c); (3-24c)...... 51
Bảng 3.43: Kết quả tính sai số thông qua phương trình (3-22c); (3-24c). ............... 52


viii

Bảng 3.44: Kết quả xác định sự tồn tại các tham số của các phương trình (3-22d);
(2-23d); (3-24d). .................................................................................................... 53

Bảng 3.45: Kết quả tính RSS thôn qua các phương trình trình (3-22d); (2-23d); (3-24d). .. 53
Bảng 3.46: Kết quả tính sai số thông qua phương trình (3-22d); (3-24d)................ 54
Bảng 3.47: Tổng hợp sai số của 4 phương pháp xác định thể tích thân cây ............ 55
Bảng 3.48: Sai số xác định thể tích của các phương trình được chọn (3-1a); (3-1b);
(3-1c); (3-1d). ........................................................................................................ 57
Bảng 3.49: Kết quả tính sai số phương trình thể tích V chung cho các vùng và cho
từng vùng (3-1a); (3-1b); (3-1c); (3-1d); (3-1F) ..................................................... 58


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Thể tích và trữ lượng là con số biểu thị khối lượng gỗ (tính bằng m3)
mà cây hoặc bộ phận của cây hay toàn rừng tạo ra kể từ lúc chúng xuất hiện
đến 1 thời điểm nào đó. Đây là nhân tố điều tra quan trọng hàng đầu cần xác
định nhằm đánh giá năng suất và sản lượng rừng.
Mặc dù thân cây hay bộ phận thân cây được xem như 1 khối hình học
tròn xoay chính tắc nào đó nhưng thực tiễn đã cho thấy, không thể dễ đo đếm
các tiêu chí 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. Vì vậy người ta
thường lập những bảng tra thể tích ứng với đường kính quy chuẩn, chiều cao
và hình dạng, gọi chung là biểu thể tích.
Với kiểu rừng tự nhiên lá rộng thường xanh có 2 biểu thể tích đáp ứng
được đòi hỏi trên đang hiện hành là: Biểu thể tích toàn quốc của tác giả
Nguyễn Ngọc Lung (1972) và biểu thể tích thân cành ngọn rừng tự nhiên của
tác giả - Vũ Tiến Hinh (2012).
Có nhiều phương pháp lập biểu thể tích khác nhau nhưng khoa học điều
tra rừng đều cho rằng thông dụng nhất là 2 phương pháp: Phương pháp dùng
đường sinh thân cây và phương pháp dùng mối quan hệ giữa thể tích với các
nhân tố cấu thành thể tích thân cây. Với rừng tự nhiên Việt Nam phương pháp

đường sinh thân cây đã được nhiều tác giả nghiên cứu cơ sở khoa học và ứng
dựng thành công trong công tác lập biểu, phương pháp thứ hai đã được tác giả
Vũ Tiến Hinh đề cập đến trong lập biểu thể tích thân cành ngọn. Trong đó thể
tích các bộ phận thân, cành, ngọn đều được suy diễn thông qua thể tích cây
đứng. Tuy vậy, đối tượng lập biểu chủ yếu là những cây có đường kính từ 35
cm trở lên, chưa có điều kiện kiểm nghiệm cho đối tượng có đường kính nhỏ
hơn. Đây chính là hạn chế lớn nhất mà biểu chưa được ứng dụng rộng rãi.
Xuất phát từ thực tiễn đó, tác giả thực hiện đề tài :


2

“Xây dựng phương trình thể tích cho rừng tự nhiên lá rộng thường xanh
ở Việt Nam”. Đề tài được thực hiện với mục tiêu chính là thiết lập được
phương trình thể tích cây đứng đại diện cho kích thước cây rừng tự nhiên. Từ
thể tích cây đứng thông qua các phương trình quan hệ giữa thể tích từng loại
gỗ thân, cành, ngọn mà tác giảVũ Tiến Hinh đã lập suy ra thể tích cho từng
loại gỗ.


3

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Thể tích và trữ lượng là con số biểu thị khối lượng gỗ (tính bằng m3)
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 của nó trên cây đứng để
có thể xác định thể tích của chúng bằng những công thức hình học đã biết. Vì
vậy lý luận và thực tiễn về cơ sở để tính thể tích thân cây trên thế giới nói
chung và ở Việt Nam nói riêng đã được nhiều tác giả đề cập nghiên cứu. Một
số thành quả liên quan đến vấn đề này có thể tóm lược như sau:
1.1.Trên thế giới
a) Phương pháp tính thể tích thân cây dựa vào phương trình thể tích
Prodan M. (1964) [20] - 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 ở
châu Âu:
=

+

×

+

×

ℎ+

×ℎ +

×

ℎ(1-1)

=

+

×

+

×ℎ +

×

+

×ℎ+

×

=

+

×

+

×

+

×

+

×ℎ+

× ℎ (1-3)

=

+

×

+

×ℎ+

×

h(1-4)

=

+

×

ℎ(1-5)

ℎ(1-2)

Schumacher.FX. và Hall D.S. (1933) [21] đề xuất phương trình để lập
biểu thể tích 2 nhân tố theo công thức.
=

×

ℎ (1-6)


4

Lembke (Dittmar O., 1976) sử dụng phương trình (1-6) lập biểu thể
tích cho loài Kiefe ở Đức.
Thomas Eugene Avery (1983) [22] dùng phương trình (1-5) lập biểu
cho loài Slash pine ở Hoa Kỳ.
Edminster et al., (Thomas Eugene Avery, 1983) [22] cũng dùng
phương trình (1-5) lập biểu thể tích cho loài Ponderosa pine ở Colorado, Hoa
Kỳ và dùng phương trình :
=

×(

ℎ)

(1-7)

Lập biểu gỗ thương phẩm cho loài cây này
Trong các công thức trên ta có:
V là thể tích thân cây hoặc bộ phận của thân cây.
d là đường kính qui chuẩn được chọn ở vị trí nào đó trên phần gốc cây

để có thể đo được đễ dàng.
h là chiều cao thân cây.
Jayaraman.K. (2000) trong lâm nghiệp thường sử dụng một số phương
trình tương quan (1-4), (1-5) và (1-6) để tính thể tích thông quan các biến độc
lập là đường kính ngang ngực và chiều cao.
Qua đó cho thấy một số phương trình sau đây được áp dụng:
Kiểu nhân tố hình dạng không đổi, phương trình (1-7):
(

=

×

× ℎ)
Kiểu kết hợp biến: Phương trình (1-5) và phương trình (1-6)
Dạng biến đổi logarit, như logarit hai vế cho phương trình (1-5):
log( ) = log

+

× log( ) +

× log(ℎ)

b)Phương pháp thể tích thân cây dựa vào nhân tố cấu thành thể tích
Khoa học điều tra rừng đã khẳng định thể tích thân cây hay bộ phân
thân cây đứng có thể xác định bằng công thức:
= ×

×ℎ×

(1-8)


5

Với:
Vlà 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 đễ dàng.
hlà chiều cao thân cây.
fjlà hình số hay đại lượng biểu thị hình dạng của thân cây hoặc bộ phận
thân cây ứng với dj đã chọn ở trên
-Với dj là đường kính ngang ngực:
= ×

×h×f

(1-9)

.

-Với dj là đường kính ở độ cao một phần mười thân cây:
= ×

×ℎ×

(1-10)

Theo Prodan.M (1964) [20] đã tổng hợp 1 số phương trình biểu thị

quan hệ giữa hình số thường với đường kính và chiều cao
*Quan hệ f1.3 với d
.

=

−

×√

.

=

+

×

(1-11)
+

×

(1-12)

*Quan hệ f1.3 với d và h
.

=

+

× +

×

.

=

+

× +

× +

.

=

+

× +

× +a ×

.

=

+

× +

×

log (

.

)=

+

×

(1-13)
×

(1-14)

+a ×
( )+

+a ×

×

×

+a ×

×

(1-15)

(1-16)

×

(ℎ)

(1-17)

Kunze M. (Prodan M,1964) [20] dùng phương trình đường thẳng biểu
thị mối quan hệ f1.3 với hình suất q2.
Theo Đồng Sĩ Hiền (1974) [4], Mueller (1960) cho rằng đường kính và
chiều cao liên hệ với nhau theo dạng:

=

×ℎ

hoặc

=

×

.

.


6

Đầu thế kỷ XX, do nhu cầu phát triển công nghiệp, sản phẩm gỗ trở
nên đa dạng và tập trung hơn nên đã xuất hiện những nghiên cứu cơ bản về
điều tra gỗ. Đầu tiên tác giả xây dựng loại biểu thể tích hình viên trụ (thực
chất là bảng tính sẵn) để tra tính thể tích gỗ theo chiều dài và đường kính
trung bình. Giai đoạn 1906-1908_Criudener _ giám đốc sở lâm nghiệp hoàng
gia Nga đã lập biểu thể tích gỗ tròn cho 6 loài cây.
- 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 như đường kính là một hàm của chiều cao
: = ( ) và đề nghị biểu thị hàm số bằng phương trình bậc hai, bậc ba và
bậc bốn.
- Ở Mỹ, Spurr K.N (1952) lập biểu sản phẩn cho loài Thông, đây là
biểu sản phẩm ghi thể tích gỗ tính từ gốc cây đến vị trí cỡ kính bằng 4 inch (1
inch=2.54 cm). Cũng trong thời gian này một số biểu khác cũng được lập như
biểu phục vụ tỉa thưa Bradl R.T xuất bản ở Anh năm 1966 và biểu lập theo
cấp chiều cao của Ivarsannet xuất bản ở Thụy Điển năm 1988.
- Heijbel.I (1965) ở Thụy Điển đã sử dụng 3 phương trình kết hợp lại
để tiếp cận phương trình đường sinh thân cây.
=

−

×

×[ ×(

)]

Trong đó:
+

: Là hệ số độ thon tự nhiên

+

là chiều dài tương đối

+ ,

,

=

=

: là hệ số cố định, thể tích cơ bản sẽ là:

= ×∫

−

×

(

−

)

×

(1-18)


7

1.2. Trong nước
Các biểu thể tích được lập phục vụ cho công tác điều tra rừng tự nhiên
và rừng trồng khá phong phú. Từ cuối những năm năm mươi của thể kỷ XX
đã có một số biểu thể tích được lập để đáp ứng công tác điều tra trữ lượng
rừng tự nhiên ở các tỉnh miền Bắc nước ta như:
- Năm 1958 Kraeuter và đoàn chuyên gia CHDC Đức (cũ) lập biểu thể
tích cây đứng đầu tiên ở nước ta. Đây là biểu thể tích tạm thời.
- Năm 1963-1964 đoàn chuyên gia Lâm nghiệp Trung Quốc cùng với
các cán bộ Lâm nghiệp Việt Nam lập biểu thể tích cho khu vực Sông Hiếu.
Đây là biểu 1 nhân tố lập chung cho các loài trên cơ sở phương trình thể
tích =

×

.

Từ biểu thể tích sông Hiếu, Viện Điều tra Quy hoạch tiếp tục kiểm tra
và lập các biểu thể tích:

- Biểu thể tích cây đứng cho cấp chiều cao khu vực Hà Tĩnh-Quảng
Bình.
- Biểu thể tích cây đứng theo cấp chiều cao rừng Quảng Ninh.
Năm 1974, Đồng Sĩ Hiền [4] công bố công trình “Lập biểu thể tích và
biểu độ thon cây đứng cho rừng Việt Nam”.
Kế thừa phương pháp lập biểu này, Nguyễn Ngọc Lung (1968-1971)
[12] đã lập biểu thể tích và biểu độ thon cây đứng cho rừng hỗn loài lá rộng
nước Việt Nam DCCH.Biểu được lập trên cơ sở 3569 cây chặt ngả thuộc 96
loài với 5 tổ hình dạng.
Năm 1978-1979 Viện Điều tra quy hoạch rừng xây dựng biểu thể tích
cây đứng cho Rừng Khộp ở Tây Nguyên.
Nguyễn Ngọc Lung và Đào Công Khanh (1999) [13] đã lập biểu sản
phẩm cho rừng Thông Ba lá trên cơ sở phương trình đường sinh thân cây có
vỏ và không có vỏ.Trong biểu sản phẩm tương ứng với mỗi tổ hợp d và h ghi
thể tích thân cây và phần trăm thể tích tương ứng với từng loại sản phẩm.


8

Vũ Nhâm (1988)[14] lập biểu thể tích và biểu sản phẩm cho rừng trồng
thông đuôi ngựa kinh doanh gỗ mỏ vùng Đông Bắc nước ta.
Trần Văn Con (1991) [2] lập biểu thể tích cây đứng cho rừng Khộp ở
Tây Nguyên trên cơ sở phương trình (1-6), trong đó chiều cao được xác định
theo phương trình:
ℎ=

+

× ln( )

(1-19)

Vũ Tiến Hinh và các cộng sự (1999), tiến hành nghiên cứu lập biểu
thương phẩm cho loài Quế ở Văn Yên, trên cơ sở ứng dụng phương trình
đường sinh thân cây…
Vũ Tiến Hinh và các cộng sự (2012) [8]đã lập biểu thể tích thân, cành,
ngọn trên cơ sở 4380 cây ngả thuộc 84 loài cây khai thác chủ yếu trong rừng
tự nhiên Việt Nam (D>35cm). Phương pháp lập biểu như sau: dựa vào biến
động của f01 chia thành 5 tổ hợp loài cây như tác giả đi trước đã làm. Lập
phương trình đường sinh cả vỏ cho từng loài, tổ loài cây và chung cho các
loài cây trên cơ sở dùng 12 trị số thon
bạnh

(11 trị số thon và bổ sung trị số

của Hohenadl) làm điểm tựa, lập quan hệ chiều cao của từng bộ phận

gỗ củi, gỗ dưới cành, gỗ lợi dụng thân cây với đường kính ngang ngực và
chiều cao thân cây từ đó tính độ cao tương đối của chúng tương ứng với từng
tổ hợp cỡ D và H định sẵn. Kết hợp từng phương trình đường sinh với các
tương quan trên sẽ được d01, f01 thân cây hoặc bộ phận thân cây và tính thể
tích của chúng theo công thức cơ bản trong điều tra rừng cho từng tổ hợp cỡ
D và H rồi liệt kê thành biểu. Thể tích không vỏ được chuyển đổi từ thể tích
cả vỏ thông qua tỷ lệ vỏ (pvỏ) tính từ quan hệ pvỏ=k.dh. Riêng thể tích tận dụng
cành được tính từ quan hệ của nó với thể tích thân cây theo dạng parabol bậc
3 lập cho từng loài, tổ loài và chung cho mọi loài cây lập biểu. Kiểm tra bằng
tài liệu khách quan cho thấy dùng biểu xác định thể tích thân hoặc bộ phận
thân cây cá lẻ mắc sai số trung bình ≤ ±10% và khi điều tra tổng thể tích cây
cá lẻ mắc sai số ≤ ±5%.

9

Phạm Thế Anh (2014) [1] với đề tài lập biểu thể tích thân, cành, ngọn
cho một số loài cây khai thác phổ biến trong rừng tự nhiên khu vực Bắc
Trung Bộ ở Việt Nam. Phát hiện và khẳng định đối với từng loài cây, biến
động của hình số ngang ngực của những thân cây có cùng đường kính và
chiều cao chỉ bằng 1/3 ÷ 1/2 biến động của hình số ngang ngực hoặc hình số
tự nhiên khi tính chung cho loài cây. Dựa vào đó có thể chứng minh dùng
phương trình quan hệ thể tích với đường kính ngang ngực và chiều cao để xác
định thể tích thân cây đứng luôn có độ tin cây cao hơn dùng phương trình
đường sinh thân cây thông dụng hiện nay. Từ đó tác giả đã sử dụng mối quan
hệ giữa thể tích với đường kính và chiều cao cũng như quan hệ giữa thể tích
các bộ phận thân cây với nhau để lập biểu thể tích thân, cành, ngọn cho các
loài cây khai thác phổ biến khu vực Bắc trung bộ bằng phương pháp tổng
hợp. Số liệu tác giả sử dụng là những cây có đường kính lớn hơn 35 cm.
1.3.Thảo luận
Qua các kết quả nghiên cứu trên ta nhận thấy:
Với đối tượng rừng tự nhiên nước ta hiện nay, việc xác định thể tích
thân cây thường được sử dụng biểu chung và biểu lập theo tổ thuần nhất f01
được lập chung cho các loài.
Xu hướng hiện nay các tác giả tập trung nghiên cứu lập biểu theo 2
phương pháp là (1) phương pháp đường sinh và (2) theo phương trình thể
tích. Phương pháp (2) có độ chính xác cao hơn.
Ta biết đặc điểm của rừng tự nhiên hiện nay là loại rừng thứ sinh phục
hồi nên các loài cây có đường kính nhỏ hơn 35 cm chiếm số lượng lớn. Mà
các tác giả nghiên cứu lập biểu chỉ có số liệu các cây có đường kính lớn hơn
35 cm nên khi áp dụng biểu cho những cây có đường kính nhỏ hơn 35 cm
không khả thi.
Từ những thực trạng trên với khuôn khổ luận văn của học viên cao học

tác giả thiết lập được phương trình thể tích cây đứng đại diện cho kích thước


10

cây rừng tự nhiên. Với mục đích khắc phục những nhược điểm của các công
trình trước.
+ Tác giả sử dụng phương pháp tính phương trình thể tích dựa vào các
phương trình thể tích và dựa vào các nhân tố cấu thành thể tích.
+ Tác giả kế thừa số liệu980 cây chặt ngả từ Vũ Tiến Hưng (2015)
“Xây dựng cơ sở khoa học cho điều tra sinh khối và carbon cây đứng cho
rừng tự nhiên lá rộng thường xanh ở Việt Nam” (những cây có
35

̀

> 35

<

) (Luận án tiến sỹ Lâm nghiệp) để phục vụ cho việc

tính toán và kiểm nghiệm các phương trình.


11

Chương 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1.Mục tiêu nghiên cứu
2.1.1.Mục tiêu tổng quát
Xây dựng cơ sở khoa học cho lập biểu thể tích thân cây đứng rừng tự
nhiên lá rộng thường xanh ở Việt Nam.
2.1.2.Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá và lựa chọn được công thức thể tích thích hợp;
- Đánh giá và chọn lập được phương trình thể tích chung cho các vùng;
- Đề xuất được phương trình thể tích cây đứng cho rừng tự nhiên lá
rộng thường xanh ở Việt Nam.
2.2.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.2.1.Đối tượng nghiên cứu
Bộ phận cây gỗ của rừng tự nhiên lá rộng thường xanh.
2.2.2.Phạm vi nghiên cứu
+ Phạm vi về không gian: Đề tài thực hiện ở 4vùng là Bắc Bộ, Bắc
Trung Bộ, Nam Trung Bộ và Tây Nguyên.
+ Phạm vivề nội dung: Xây dựng phương trình thể tích cho các loài
khai thác ở 4 vùng: Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ và Tây Nguyên.
2.3. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được các mục tiêu đề ra, đề tài thực hiện các nội dung nghiên
cứu cơ bản sau đây.
3.1.1. Thử nghiệm một số công thứctính thể tích cây đứng
2.3.1.1.Đánh giá được thể tích thân cây khi áp dụng quan hệ thể tích thân cây
với d và h (từ phương trình thể tích)
2.3.1.2. Đánh giá được thể tích thân cây khi áp dụng công thức
=

×

×

.


12

2.3.1.3. Đánh giá được thể tích thân cây khi áp dụng công thức =

×

2.3.1.4. Đánh giá được thể tích thân cây khi áp dụng công thức =

×

2.3.2. Chọn phương pháp xác định thể tích thích hợp nhất cho các vùng
2.3.3. Chọn phương trình thể tích thích hợp nhất cho các cùng
2.3.4. Lập phương trình thể tích chung cho các vùng
2.3.5. Chọn phương trình thể tích cây đứng cho rừng tự nhiên lá rộng
thường xanh
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp luận
Thân cây gỗ được xem như những khối hình học tròn xoay đầy hoặc
cụt. Tuy nhiên do cây rừng là một chỉnh thể sinh học nên nó có những hình
dạng khác nhau. Vì vậy, chỉ bằng những thực nghiệm trên mẫu tương đối đủ
lớn mới có thể xác lập được các quy luật vừa mang tính toán học chính xác
vừa mang tính sinh học của cây rừng.
Trên quan điểm nghiên cứu ứng dụng vào sản xuất kinh doanh rừng,
nên khi nghiên cứu đề tài đã kế thừa những tài liệu có sẵn làm cơ sở lựa chọn
những dạng toán học thích hợp, đảm bảo độ chính xác cho phép và dễ dàng sử dụng.
2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu
- Kế thừa số liệu 980 cây chặt ngả từ Vũ Tiến Hưng (2015) “Xây dựng

cơ sở khoa học cho điều tra sinh khối và carbon cây đứng cho rừng tự nhiên
lá rộng thường xanh ở Việt Nam” (Luận án tiến sỹ Lâm nghiệp) để phục vụ
cho việc lập phương trình thể tích.
2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu
2.3.4.1. Ngoại nghiệp và nội nghiệp
Ngoại nghiệp:
- Chọn cây mẫu nghiên cứu: Cây mẫu là cây khai thác sinh trưởng phát
triển bình thường, có trục thân chính rõ rệt, không mắc các khuyết tật đáng
kể, và là các loài cây đang được khai thác của từng vùng.


13

- Số lượng mẫu cho mỗi vùng dao đông từ 179-311 cây (từ 4-6 ôtc),
diện tích 1 ôtc từ 0,5-1ha), trong đó mỗi vùng để lại 1 ôtc từ 55-70 cây kiểm
nghiệm các cây còn lại tham gia tính toán.
- Chặt ngả từng cây, tiến hành chia đoạn và đo các chỉ tiêu sau:
+ Đo chiều dài men thân bằng thước dây.
+ Đo chiều cao dưới cành, chiều cao tới vị trí cả vỏ có đường kính bằng 25cm.
+ Đo đường kính cả vỏ, không vỏ ở các vị trí 1/10 chiều cao 1,3, dưới cành.
Nội nghiệp
Tính thể tích thân cây theo công thức phân chia thành 10 đoạn bằng nhau:
= 10
Với

× ×
;

;…;

+

+

+ ⋯+

× 10

(2.4-1)

là đường kính ở vị trí 00h, 01h, 02h…,09h còn h

là chiều cao thân cây.
Xử lý tính toán tài liệu nghiên cứu.
Toàn bộ tài liệu nghiên cứu được xử lý tính toán bằng máy tính với các
chương trình lập sẵn trên phần mền EXEL (Microsoft office 2010) hoặc bằng
SPSS thông dụng hiện nay.
2.4.3.2 Xác định đơn vị xây dựng phương trình thể tích
Số liệu điều tra thể tích phân theo vùng như sau:
Vùng Bắc Bộ: 215 cây
Vùng Bắc Trung Bộ: 311 cây
Vùng Nam Trung Bộ: 275 cây
Vùng Tây Nguyên: 179 cây
Với số lượng cây thống kê theo vùng ở trên cho thấy, nếu phương trình
thể tích lập theo từng vùng trong đó cần số liệu 1 ô không tham gia tính toán
dùng để kiểm tra (từ 55 đến 70 cây). Số liệu tập hợp theo các đơn vị như sau:
- Vùng Bắc Bộ: 215 cây, trong đó 160 cây dùng để thiết lập phương
trình thể tích, 55 cây ( thuộc 01 ô tiêu chuẩn) dùng để kiệm nghiệm phương trình.

14

- Vùng Bắc Trung Bộ: 311 cây, trong đó 256 cây dùng để thiết lập
phương trình thể tích, 55 cây ( thuộc 01 ô tiêu chuẩn) dùng để kiệm nghiệm
phương trình.
- Vùng Nam Trung Bộ: 275 cây, trong đó 220 cây dùng để thiết lập
phương trình thể tích, 55 cây ( thuộc 01 ô tiêu chuẩn) dùng để kiệm nghiệm
phương trình.
- Vùng Tây Nguyên: 179 cây, trong đó 111 cây dùng để thiết lập
phương trình thể tích, 68 cây ( thuộc 01 ô tiêu chuẩn) dùng để kiệm nghiệm
phương trình.
2.4.3.3. Đánh giá được thể tích thân cây khi áp dụng quan hệ thể tích thân
cây với d và h (từ phương trình thể tích)
Để chọn được dạng phương trình thích hợp nhất mô tả quan hệ thể tích
thân cây với d và h sẽ thử nghiệm một số dạng phương trình được nhiều tác
giả sử dụng làm cơ sở xác định thể tích. Đó là các dạng phương trình sau:
( )=

+

×

( )+

( )=

+

×

(

=

+

×(

=

+

×ℎ+

( )=
=

+
=

×

+
+

+

×

×

(ℎ)(2.4-2)

× ℎ)(2.4-3)

× ℎ)(2.4-4)
×(

× ℎ)(2.4-5)

×

( )+

×ℎ+

×(

+

×ℎ+

×

(

× ℎ) (2.4-6)

× ℎ)(2.4-7)
× ( × ℎ)

(2.4-8)

Từ các phương trình trên phương trình được lựa chọn thỏa mãn 2 điều
kiện sau:
(1) Có tất cả các tham số đều tồn tại.
(2) Có tổng sai lệch bình phương giữa giá trị quan sát và giá trị lý
thuyết là nhỏ nhất.


15

Phương pháp kiểm tra các điều kiện
(1) Phương trình nào có tất cả các tham số đều tồn tại.
Mức độ tồn tại của một hệ số nào đó của phương trình được căn cứ vào
mức ý nghĩa (Sig). Nếu mức ý nghĩa nhỏ hơn 0,05 thì hệ số của phương trình
tồn tại và ngược lại thì hệ số của phương trình không tồn tại.
(2) Có tổng sai lệch bình phương giữa giá trị thực và giá trị lý thuyết là
nhỏ nhất.
(3) Tổng sai lệch bình phương giữa giá trị thực với giá trị lý thuyết
được tính theo công thức:
=∑

−

Trong đó:

(2.4-9)

là giá trị thể tích thực;

là giá trị thể tích lý thuyết

2.4.3.4. Đánh giá được thể tích thân cây khi áp dụng công thức
=

×ℎ×

.

Mà

= ×

.

× 10

Vậy

= ×

.

× 10

(2.4-10)
(2.4-11)
×h

×f

.

(2.4-12)

Trong đó:
- d1.3: đường kính thân cây đo ở vị trí 1.3 m;
- hvn: chiều cao vút ngọn thân cây;
- f1.3: hình số thường thân cây.
Tìm hiểu mối quan hệ của hình số thường với một số đại lượng điều tra
cây đứng.
Prodan.M (1964) đã tổng hợp một số dạng phương trình biểu thị quan
hệ giữa hình số thường với đường kính và chiều cao
*Quan hệ giữa f1.3 và d
.

=

+

×√

.

=

+

×

(2.4-13)
+

*Quan hệ giữa f1.3 d và h

×

(2.4-14)