Xây dựng cơ sở khoa học cho việc điều tra thể tích thân cây từ kích thước gốc chặt của một số loài cây ở rừng tự nhiên vùng bắc trung bộ

Bộ giáo dục và đào tạo
Bộ nông nghiệp và PTNT
Tr-ờng đại học lâm nghiệp

Vũ QUốC PHòNG

Xây dựng cơ sở khoa học cho việc điều tra thể tích
thân cây từ kích th-ớc gốc chặt của một số loài cây
ở rừng tự nhiên vùng bắc trung bộ

Chuyờn ngnh : Lõm hc
Mó s : 60.62.60

Luận văn thạc sĩ khoa học Lâm nghiệp

NGI HNG DN KHOA HC
GS.TS. V TIN HINH

Hà nội - 2011


i

LỜI CẢM ƠN
Với mục tiêu góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học và thực tiễn về
vấn đề xác định thể tích gỗ thân cây từ kích thước gốc chặt của một số
loài cây khai thác phổ biến ở Việt Nam, tôi tiến hành thực hiện đề tài:
“Xây dựng cơ sở khoa học cho việc điều tra thể tích thân cây từ kích
thước gốc chặt của một số loài cây ở rừng tự nhiên vùng Bắc Trung bộ”
Sau một thời gian thực hiện, dưới sự hướng dẫn tận tình của GS.TS
Vũ Tiến Hinh, cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và bạn đồng

nghiệp, đến nay đề tài đã hoàn thành.
Nhân dịp này, cho phép tôi bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới GS.TS
Vũ Tiến Hinh, các thầy cô trong bộ môn Điều tra quy hoạch rừng – Trường
Đại học Lâm nghiệp và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận
văn này.
Mặc dù đã có những cố gắng, nhưng do năng lực bản thân và thời
gian nghiên cứu còn hạn chế, nên kết quả đạt được của đề tài chắc chắn sẽ
không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự quan tâm, đóng góp ý
kiến của các thầy cô giáo, bạn đồng nghiệp và những người quan tâm đến
vấn đề này để luận văn được hoàn thiện hơn.
Tôi xin cam đoan, số liệu thu thập, kết quả tính toán trong luận văn
là hoàn toàn trung thực và được trích dẫn rõ ràng.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 10 năm 2011
Tác giả
Vũ Quốc Phòng


ii

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Trang

Lời cảm ơn .................................................................................................................. i
Mục lục ....................................................................................................................... ii
Danh mục các ký hiệu ............................................................................................. ivv
Danh mục các bảng .................................................................................................... v

ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................ 1
Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................................ 2
1.1. Trên thế giới .....................................................................................................2
1.2. Trong nước .......................................................................................................7
Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU.............................................................................................. 15
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................15
2.2. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................15
2.3. Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................15
2.4. Nội dung nghiên cứu: ....................................................................................15
2.4.1. Xác định các đặc trưng thống kê về đường kính và chiều cao gốc chặt........ 15
2.4.2. Xác lập quan hệ giữa thể tích thân cây với đường kính và chiều cao gốc
chặt...................................................................................................................... 16
2.4.3. Xác định thể tích thân cây bằng phương trình thể tích và biểu thể tích đã
lập sẵn ................................................................................................................ 16
2.4.4. Chọn phương pháp xác định thể tích thân cây thông qua kích thước gốc
chặt...................................................................................................................... 16
2.5. Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................16
2.5.1. Quan điểm và phương pháp luận ...................................................................... 16
2.5.2. Phương pháp thu thập số liệu ............................................................................ 17
2.5.3. Phương pháp xử lý số liệu .................................................................................. 17


iii

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................... 25
3.1. Khái quát số liệu nghiên cứu ...................................................................25
3.2. Đặc điểm về kích thước gốc chặt ...................................................................27
3.3. Xác lập quan hệ giữa thể tích thân cây với đường kính gốc chặt và
chiều cao gốc chặt .......................................................................................31

3.4. Xác định thể tích thân cây trên cơ sở sử dụng phương trình thể tích và biểu
thể tích lập sẵn ...............................................................................................37
3.4.1. Kiểm tra sự phụ thuộc của đường kính ngang ngực D1.3 vào đường kính
gốc chặt Dgc, chiều cao gốc chặt Hgc, và đường kính gốc D0. ........................ 37
3.4.2. Xác định quan hệ giữa đường kính ngang ngực D1.3 với đường kính gốc
chặt Dgc hoặc đường kính gốc D0. ................................................................... 39
3.4.3. Xác lập quan hệ giữa đường kính ngang ngực D1.3 với đường kính gốc
chặt Dgc và chiều cao gốc chặt Hgc .................................................................. 43
3.4.4. Kiểm tra sự phụ thuộc của chiều cao vút ngọn Hvn vào đường kính gốc
chặt Dgc, chiều cao gốc chặt Hgc, đường kính gốc D0.................................... 45
3.4.5. Xác lập quan hệ giữa chiều cao vút ngọn Hvn với đường kính gốc chặt
Dgc và chiều cao gốc chặt Hgc .......................................................................... 47
3.4.6. Xác định thể tích gỗ thân cây bị chặt thông qua đường
kính ngang ngực D 1.3 và chiều cao vút ngọn H vn .......................... 49
3.4.7. Xác định thể tích gỗ thân cây trên cơ sở sử dụng biểu thể tích
đã lập sẵn. ....................................................................................................... 55
3.5. Chọn phương pháp xác định thể tích gỗ thân cây thông qua kích thước
gốc chặt. .......................................................................................................57
KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ ................................................................... 60
1. Kết luận .............................................................................................................60
2. Tồn tại ...............................................................................................................61
3. Kiến nghị...........................................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
D1.3 : Đường kính thân cây tại vị trí 1.3m

Dgc : Đường kính gốc chặt (đường kính tại mặt cắt gốc chặt)
D0 : Đường kính gốc cây tại vị trí sát mặt đất
f : Là hình số (độ tròn đầy)
Hvn : Chiều cao vút ngọn của cây
Hgc : Chiều cao gốc chặt khi khai thác gỗ
l : Chiều dài xúc gỗ
Ntt: Số cây tính toán
Nkt: Số cây kiểm tra
PP1 : Phương pháp xác định tương quan giữa V với Dgc và Hgc
PP2 : Phương pháp xác định tương quan giữa V với D1.3 và Hvn
PP3 : Phương pháp tra biểu thể tích hai nhân tố D1.3 và Hvn
R2 : Hệ số xác định
R : Hệ số tương quan
S% : Hệ số biến động
S : Sai tiêu chuẩn
Sbi : Phương sai của hệ số hồi quy bi
V : Thể tích gỗ thân cây
Vt : Thể tích thực tính theo công thức kép tiết diện bình quân
Vlt : Thể tích theo lý thuyết
Xbq : Giá trị bình quân
 : Hệ số thon

∆ v%: Sai số thể tích trung bình
∆%ΣV: Sai số của tổng thể tích của một tập hợp thân cây
∆ v% : Sai số tương đối của một cây cá lẻ


v

DANH MỤC CÁC BẢNG

TT

Tên bảng

Trang

3.1: Khái quát số liệu nghiên cứu. ...................................................................................... 26
3.2: Tổng hợp các đặc trưng thống kê chiều cao gốc chặt. .......................................... 28
3.4: Kết quả phân tích tương quan giữa V với Dgc và Hgc ............................................ 32
3.5: Phương trình tương quan giữa V với Dgc và Hgc được chọn............................... 36
3.6: Kiểm tra sự phụ thuộc của D1.3 vào Dgc, Hgc, D0. ................................................ 38
3.7: Tương quan giữa D1.3 với Dgc hoặc D0 ......................................................................... 40
3.8: Kiểm tra thuần nhất các phương trình tương quan giữa D1.3 và Dgc .................. 42
3.9: Kết quả tính tương quan giữa D1.3 với Dgc và Hgc ................................................. 44
3.10: Kết quả kiểm tra sự phụ thuộc của Hvn vào Dgc, Hgc, D0. ............................... 46
3.11: Kết quả tính tương quan giữa Hvn với Dgc và Hgc................................................. 48
3.12: Kết quả phân tích tương quan giữa V với Hvn và D1.3....................................... 50
3.13: Phương trình tương quan giữa V với D1.3 và Hvn được chọn ............................ 54
3.14: Kết quả tính sai số thể tích thân cây xác định từ biểu thể tích lập theo tổ f01. 56
3.15: Kết quả xác định sai số thể tích bằng 2 phương pháp......................................... 58


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Rừng tự nhiên ở Việt Nam nói chung và vùng Bắc Trung bộ nói riêng
có rất nhiều loài cây với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Sự đa dạng
và phong phú này có ý nghĩa rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế, bảo
tồn đa dạng sinh học và duy trì sự ổn định của hệ sinh thái. Tuy nhiên, việc

khai thác rừng tự nhiên ở Bắc Trung bộ trong những năm vừa qua đang diễn
biến khá phức tạp, đặc biệt là những vụ phá rừng với quy mô lớn và nhiều
loài gỗ quý khi các cơ quan chức năng phát hiện ra thì chỉ còn lại vết tích là
gốc chặt. Điều này đã gây nhiều khó khăn cho công tác điều tra, kiểm kê,
đánh giá lượng gỗ bị mất hàng năm, đòi hỏi phải tốn nhiều công sức và tiền
của. Trong những năm gần đây, ở Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu về lập
biểu thể tích cho các loài cây chủ yếu. Tuy nhiên, phần lớn những nghiên cứu
là tập trung vào đối tượng rừng trồng mà ít có điều kiện quan tâm đến các
loài và nhóm loài trong rừng tự nhiên. Có chăng thì cũng mới chỉ dừng lại ở
việc lập biểu thể tích hai nhân tố (thường là đường kính D1.3 và chiều cao
Hvn), hai nhân tố này đều phải xác định gián tiếp từ kích thước gốc chặt.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế nói trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề
tài: “Xây dựng cơ sở khoa học cho việc điều tra thể tích thân cây từ kích
thước gốc chặt của một số loài cây ở rừng tự nhiên vùng Bắc Trung bộ”
Kết quả của đề tài sẽ góp phần vào việc đề xuất phương pháp xác định
thể tích gỗ thân cây cho một số loài cây chủ yếu ở rừng tự nhiên vùng Bắc
Trung bộ, đồng thời đảm bảo độ chính xác cần thiết và giảm được chi phí giá
thành so với các phương pháp khác.


2

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Mục đích chính của đề tài là lựa chọn được phương pháp xác định thể
tích gỗ thân cây thông qua kích thước gốc chặt mà vẫn đảm bảo được độ
chính xác cần thiết, do vậy phần tổng quan chủ yếu đề cập đến các phương
pháp xác định thể tích đã có cũng như các mô hình dự đoán mối quan hệ giữa
kích thước gốc chặt với các nhân tố tham gia cấu thành thể tích gỗ thân cây
như D1.3, Hvn ..., làm cơ sở cho việc định hướng lựa chọn phương pháp nghiên
cứu.

1.1. Trên thế giới
Các phương pháp tính thể tích
Cho đến nay, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến
lập biểu thể tích thân cây và thiết lập mối quan hệ giữa các nhân tố dễ xác định với
các nhân tố cấu thành thể tích thân cây, trong giới hạn cho phép đề tài chỉ đề cập
đến một số kết quả tiêu biểu có liên quan đến nội dung nghiên cứu.
Ngay từ cuối thế kỷ XIX các nhà lâm học đã biết sử dụng những công thức
hình học (viên trụ, paraboloid bậc 2 cụt, đơn tiết diện giữa, đơn tiết diện bình
quân, Simpson, Hostfeild,…) để đo tính thể tích từng xúc gỗ sản phẩm cá lẻ.
Sang đầu thế kỷ XX đã xuất hiện những nghiên cứu cơ bản về điều tra
gỗ tròn. Trước hết các tác giả xây dựng loại biểu thể tích hình viên trụ, thực
chất là những bảng tính sẵn chỉ để tiện cho việc áp dụng các công thức hình
học nêu trên. Tuy nhiên, loại biểu này khó sử dụng do phải biết đường kính
tại một số vị trí trên xúc gỗ.
Giai đoạn 1906 – 1908 Cruidener, giám đốc sở lâm nghiệp Hoàng gia
(nước Nga) đã lập biểu thể tích gỗ tròn cho 6 loài cây (phân biệt thành gỗ tròn
có chứa phần bạnh gốc và không gồm bạnh gốc).


3

Do các biểu ban đầu được lập theo phương pháp thực nghiệm, dung
lượng mẫu có hạn, nên còn mắc sai số lớn, đặc biệt ở những cỡ cực đoan.
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 (Y) như là một hàm của chiều cao (x): Y =
F(x) và đề nghị biểu thị hàm số này bằng phương trình bậc hai, bậc ba và bậc
bốn (Theo Đồng Sĩ Hiền 1974).
Theo (Skindele và LeMay, 2006; Đồng Sĩ Hiền, 1974; Husch et al,
2003), các mô hình toán học về thể tích thân cây được xem như là một hàm

của biến độc lập: đường kính, chiều cao và hình số [26]. Nó được biểu thị
dưới dạng phương trình:
V = F(D, H, f)

(1.1)

Petrovxki V.S (1963, 1964) ở Liên Xô cũ, 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: + 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 tuỳ thuộc vào loài cây.

(1.2)


4

Turxki (theo Anoutchin [1971]) đã dùng phương pháp biểu đồ để nắn
số liệu của Cruidener và hiệu chỉnh thành biểu mới lấy tên cả 2 tác giả và
được thừa nhận làm tiêu chuẩn quốc gia sử dụng ở Liên xô cũ cho đến ngày
nay. Tuy nhiên, sai số của phương pháp biều đồ này cao hơn so với loại biểu
thể tích hình viên trụ trước đây.

Ở cộng hòa Séc Korsum (theo Anoutchin [1971]) cho rằng thể tích gỗ
tròn quan hệ chặt chẽ với chiều dài sản phẩm theo dạng phương trình:
v  k  lm

(1.3)

Và xét cả nhân tố đường kính thì:
v  k  lm  d n

(1.4)

Nghiên cứu bằng thực nghiệm Korsum kết luận k, m, n rất khác nhau
khi tính toán cho các đối tượng khác nhau nên việc ứng dụng các tương quan
này tương đối khó khăn vào giai đoạn giữa thế kỷ XX.
Vấn đề nghiên cứu về hình dạng thân cây phục vụ cho việc lập biểu thể
tích chỉ thực sự được chú ý vào những năm cuối của thể kỷ XX. Các chỉ tiêu
được các tác giả đặc biệt quan tâm như độ thon tuyệt đối, độ thon bình quân
(Anoutchin [1971]), độ thon tương đối (Zakharov [1967]) và hình số gỗ tròn
(Dementiev).
Anoutchin dựa vào tài liệu 4000 súc gỗ tròn đã xác định độ thon bình
quân phụ thuộc chặt chẽ vào đường kính đầu dưới sản phẩm theo phương
trình:
s  0,39  0,021d

(1.5)

Đồng thời xác định s dao động từ 0.77 đến 1.87, bình quân = 0.96. Hệ
số biến động từ 26 đến 47% bình quân là 38%, tương ứng với đường kính
thay đổi từ 15 đền 55cm.

5

Dementiev dựa vào biểu thể tích gỗ tròn của Cruidener và Turxki, đã
tính được độ tròn đầy của gỗ tròn (bằng tỉ số giữa thể tích gỗ tròn với thể tích
hình viên trụ có cùng chiều dài và tiết dện đáy bằng tiết diện đầu trên xúc gỗ)
cho từng cỡ chiều dài sản phẩm. Từ đó ông đã đưa ra công thức xác định thể
tích gỗ tròn là:
v

Trong đó:


4

.d 2 .l. f

(1.6)

d: là đường kính đầu trên xúc gỗ tính bằng m
l: là chiều dài xúc gỗ tính bằng m
f: là độ tròn đầy (hoặc hình số) gỗ tròn

Theo Anoutchin [1971] kết quả tính bằng công thức của Dementiev và
kết quả biểu thể tích gỗ tròn của Cruidener – Turxki là chênh nhau không
đáng kể.

Quan hệ giữa đường kính và chiều cao
Giữa chiều cao vút ngọn (Hvn) với đường kính thân cây tại vị trí 1.3m
(D1.3) quan hệ chặt chẽ với nhau và có mối quan hệ với kích thước gốc chặt.

Mối quan hệ giữa (Hvn) và (D1.3) đã được nhiều tác giả mô phỏng bằng các
phương trình toán học khác nhau, tiêu biểu trong số đó là:
Tovstolesse, DI (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan
hệ Hvn/D1.3. Mỗi cấp đất tác giả lập một đường cong chiều cao bình quân
ứng với mỗi cỡ đường kính để có dãy tương quan cho loài và cấp chiều cao.
Sau đó dùng phương pháp biểu đồ để nắn dẫy tương quan theo dạng đường
thẳng của Gerhardt và Kopetxki (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [4].


6

Các tác giả Naslund, M (1929); Assmanm, E (1936); Hohenadl, W
(1936); Prodan, M (1944); Meyer, H.A (1952) [28] đã đề nghị các dạng
phương trình:
h  a  b1.d  b2 .d 2

(1.7)

d2
h  1,3 
a  b.d 2

(1.8)

h  a  b. log d

(1.9)

h  k .d b

(1.10)

Petterson, H (1955) đề xuất sử dụng phương trình:

3

1
b
a
d
h  1,3

(1.11)

Mối quan hệ giữa chu vi ngang ngực (C1.3) với chu vi gốc chặt (Cgc)
đã được nhiều tác giả thừa nhận. Theo (H.A Mayer [1953], A.NyyssOnen
[1955], C.Boonnybhas [1961], J. Parde [1961], và N. Decornt [1964] thì
mối quan hệ này có dạng đường thẳng bậc một) (Dẫn theo Phạm Thế Anh
2001) [1] .
C1.3 = a + b. Cgc

(1.12)

Tuy nhiên, J.P. Mc cho rằng khi chiều cao gốc chặt (Hgc) thay đổi, để
tìm dược đường kính ngang ngực (D1.3) cần xác định thêm chỉ tiêu Hgc. Khi
đó thì phương trình có dạng:
D1.3=Dgc(b0 + b1).[log(Hgc+1) – log5,5] + b2[log(Hgc+1) – log5,5]2 + b3[Dgc(Hgc – 4.5)] (1.13)
Theo đó thì có 42 loài có hệ số tương quan r lớn hơn 0,95 và 11 loài có hệ
số r nhỏ hơn 0,95, từ đó tác giả đã lập ra biểu xác định D1.3 từ Dgc và Hgc cho 53
loài ở vùng Đông nam nước Mỹ (Dẫn theo Phạm Thế Anh 2001) [1].

7

1.2. Trong nước
Các phương pháp tính thể tích thân cây
Công tác điều tra và lập các loại biểu thể tích ở Việt Nam cho đến nay
khá phong phú. Dưới đây có thể điểm lại một số kết quả đáng chú ý sau:
Đầu những năm 60 của thế kỉ XX, Cục khai thác đã công bố một bảng
tra thể tích gỗ tròn (thực chất là biểu thể tích hình viên trụ) theo chiều dài và
đường kính bình quân sản phẩm [22].
Krauter và đoàn chuyên gia người Đức [1958] đã lập ra biểu thể tích
một nhân tố theo cấp chiều cao. 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:

(1.14)

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

tích Krauter thực chất là biểu hình cao.
Chuyên gia người Trung Quốc [1960] đã lập ra biểu thể tích chiều cao
cho khu vực sông Hiếu. Biểu này 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 xác lập

1/ 4

với đường kính thông qua phương trình:
V=K.db.

(1.15)

Đồng Sỹ 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 [5].


8

Phạm Huy Văn [1982] đã nghiên cứu độ thon bình quân gỗ tròn trụ
mỏ tại lâm trường Hoành Bồ - Quảng Ninh và kết luận chỉ tiêu này không phụ
thuộc đáng kể vào loài cây, từ đó tác giả đã lập biểu thể tích gỗ tròn trụ mỏ
theo đường kính giữa và chiều dài xúc gỗ trụ mỏ phục vụ công tác nghiệm thu
gỗ ở địa phương (Giáo trình Điều tra rừng [1997]).
Năm 1983, khi nghiên cứu hình dạng gỗ tròn trụ mỏ của các loài cây
rừng tự nhiên thuộc lâm trường Hữu Lũng – Lạng Sơn, thông qua hai đại
lượng độ thon bình quân s và độ giảm bình quân đường kính giữa súc gỗ trên

1m chiều dài sản phẩm (s’). Ong Khắc Thảo đưa ra kết luận: Các đại lượng
này có phân bố tiệm cận chuẩn, quan hệ chặt chẽ với đường kính đầu nhỏ sản
phẩm (dn) và thể tích (V) gỗ tròn nhưng về cơ bản không chịu ảnh hưởng của
loài cây khác nhau. Từ đó tác giả cho rằng có thể nghiệm thu gỗ trụ mỏ ở Hữu
Lũng – Lạng Sơn theo phương pháp đo tính hàng loạt.
Lê Viết Lự [1983] đã thí nghiệm các phương pháp lập biểu bằng biểu
đồ, bằng tương quan v  k  dnb cho từng cỡ chiều dài và dạng hàm (1.4) chung
cho các sản phẩm trụ mỏ. Tác giả cho rằng trong điều kiện thí nghiệm của
mình cả ba cách đều cho kết quả khả quan nhưng tốt nhất nên dùng phương
trình (1.4) vì đảm bảo tính khách quan và chính xác hơn.
Tác giả Vũ Nhâm [1988] đã áp dụng phương pháp của Đồng Sỹ Hiền
để lập biểu thể tích cây đứng và biểu thương phẩm cho loài Thông đuôi ngựa
vùng Đông Bắc [14].
Tác giả Bảo Huy và Tăng Ngọc 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 [18].


9

Nguyễn Ngọc Lung [1999] khi lập biểu thể tích và biểu sản phẩm cho
rừng Thông ba lá ở Lâm Đồng đã sử dụng f01 để xác định thể tích thân cây
cũng như thể tích gỗ sản phẩm [11].
Phạm Xuân Hoàn và Hoàng Xuân Y [1999] đã nghiên cứu và lập biểu
sản phẩm Quế trồng ở Yên Bái bằng phương trình đường sinh thân cây đã thu
được phương trình đường sinh dạng tuyến tính bậc cao. Từ đó xác định được
hình số tự nhiên trong công thức tính thể tích như sau: f01vỏ = 0.50887 và
f01không vỏ = 0.43306 [15].
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 [2]. Kết

quả thu được phương trình đường sinh thân cây có vỏ là:
Y = 3.6194x - 9.9123x2 + 19.6282x3 - 20.8944x4 + 8.7576x5.

(1.16)

Nguyễn Văn Nam [1999] nghiên cứu ba chỉ tiêu hình dạng: Hệ số thon
(qi), độ thon bình quân (s) và hình số (f) cho gỗ tròn rừng tự nhiên Hương Sơn
- Hà Tĩnh. Tác giả đã đề xuất chỉ tiêu f 

v'
(với v’ là thể tích hữu ích của xúc
v

gỗ, v là thể tích hình viên trụ có chiều cao bằng chiều dài xúc gỗ, tiết diện đáy
bằng tiết diện đầu trên xúc gỗ) có tính ổn định cao hơn làm cơ sở tính toán
thể tích gỗ tròn theo công thức:
v'  v  f 


4

.d n2 .l. f

(1.17)

Với f  0,826 cho đối tượng nghiên cứu.
Phạm Thế Anh (2001) [1] đã khẳng định giữa thể tích thân cây Lim xanh
với đường kính gốc chặt Dgc hay đường kính gốc D0 luôn tồn tại mối liên hệ
mật thiết dưới dạng phương trình:

10

b
V  a.Dgc

(1.18)

V  a.D0b

(1.19)

Phân viện điều tra quy hoạch rừng Trung trung bộ khi thẩm định thể tích gỗ
những cây bị mất đã đo đường kính gốc D0.0, rồi chọn một cây đứng cùng loài có
D0.0 tương ứng làm thể tích cho cây bị mất (Báo cáo thẩm định khối lượng gỗ bị
mất năm 1999 trong vụ phá rừng ở Tuyên Hóa – Quảng Bình).
Kết quả nghiên cứu của Đinh Hồng Khanh (2000) [9] đã khẳng định giữa thể
tích thân cây có vỏ và không vỏ với đường kính gốc của loài Táu mật và Táu muối
có quan hệ rất chặt theo dạng phương trình:
log(V) = a + b.log(D0)

(1.20)

Một số tác giả khác như: (Nguyễn Thị Thu [2007], Phan Quốc Việt
[2007], Trương Văn Vinh [2007]) đã tiếp tục nghiên cứu một số đặc điểm có
tính quy luật của gỗ tròn loài Bộp, Nang, Táu (rừng tự nhiên) và Mỡ (rừng
trồng) khu vực Hương Sơn - Hà Tĩnh. Các tác giả đã cho kết luận khá thống
nhất với những nghiên cứu đi trước về độ thon bình quân gỗ tròn, mối quan
hệ giữa thể tích và đường kính đầu nhỏ và chiều dài súc gỗ [23].
Tác giả Trần Huy Mạnh [2000] khi nghiên cứu đặc điểm hình số tuyệt

đối (f0) đã khẳng định: có thể coi f0 như một hằng số để tìm kích thước cây
Táu bị mất (Dẫn theo Phạm Thế Anh 2001):
V


4

d 02 .h. f 01

(1.21)

Trong những năm gần đây một số nghiên cứu liên quan đến việc lập
biểu thể tích bộ phận thân cây của các sinh viên Trường Đại học lâm nghiệp
đã thu được những kết quả khả quan.


11

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 [12] 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 mối 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 [16] 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 [24] đã khẳng định thực sự tồn tại mối 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.

Quan hệ giữa đường kính và chiều cao
Việc nghiên cứu mối quan hệ giữa đường kính và chiều cao có ý nghĩa
rất quan trọng, thông qua tương quan D/H ta có thể xác định được giá trị
chiều cao hay cỡ kính ở từng vị trí tương ứng khi biết một nhân tố còn lại. Từ
đó làm cơ sở cho việc xác định thể tích thân cây, trữ lượng rừng và lập các
biểu chuyên dụng phục vụ công tác điều tra, kinh doanh rừng.


12

Đồng Sỹ Hiền (1974) [5] khi nghiên cứu rừng tự nhiên nước ta đã thử
nghiệm 5 dạng phương trình tương quan, kết quả cho thấy chúng đều phù hợp
và có khả năng áp dụng:
h  a0  a1.d  a2 .d 2

(1.22)

log h  a  b. log d

(1.23)

h  a  b. log d

(1.24)

h  a0  a1.d  a2 . log d

(1.25)

h  a0  a1.d  a2 .d 2  a3 .d 3

(1.26)

Vũ Nhâm (1988) [14] sử dụng phương trình (1.25) để xác lập quan hệ
Hvn/D1.3 cho mỗi lâm phần Thông đuôi ngựa làm cơ sở lập biểu thương phẩm.
Bảo Huy (1993) khi nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng nửa rụng lá,
rụng lá ưu thế Bằng Lăng [7] đã thử nghiệm 4 dạng phương trình:
h  a  b.d

(1.27)

h  a  b. log d

(1.28)

log h  a  b. log d

(1.29)

log h  a  b.d

(1.30)

Kết quả chọn được phương trình (1.29) là phù hợp nhất.
Hoàng Văn Dưỡng (2001) [3] đã sử dụng các dạng phương trình (1.28),
(2.29) để nghiên cứu quan hệ Hvn/D1.3 lâm phần Keo lá tràm ở một số tỉnh khu vực
Miền Trung. Tác giả chọn dạng phương trình (1.28) để biểu thị mối quan hệ
Hvn/D1.3.


13

Đào Công Khanh (1996) [8], Trần Cẩm Tú (1999) [19] chọn dạng
phương trình log H  a  b.log D1.3 để biểu diễn quan hệ Hvn/D1.3 cho rừng tự
nhiên hỗn loài ở Hương Sơn - Hà Tĩnh.
Theo nghiên cứu của T.S Phạm Ngọc Giao đối với rừng trồng thuần loài đều
tuổi thuộc Trung tâm thực nghiệm Trường Đại học Lâm nghiệp cho thấy quan hệ
giữa đường kính gốc (D0) với các nhân tố điều tra khác là rất chặt chẽ (Dẫn theo
Đinh Hồng Khanh 2000).
d1.3 = a +b.d0

(1.31)

dt = a + b.d0

(1.32)

h = a + b.d0

(1.33)

h = a + b.lg(d0)

(1.34)

lg(h) = a + b.lg (d0)

(1.35)

Nguyễn Thành Mến (2005) [13] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên
lá rộng thường xanh sau khai thác ở tỉnh Phú Yên đã sử dụng các hàm:
h  a0  a1.d  a2 .d 2

(1.36)

log h  a  b. log d

(1.37)

h  a  b. log d

(1.38)

h  a.D b

(1.39)

Kết quả nghiên cứu cho thấy cả bốn hàm đều biểu thị tốt mối quan hệ này.
Phạm Thế Anh (2001) [1] đã khẳng định giữa chiều cao của cây Lim
xanh có quan hệ chặt chẽ với đường kính ngang ngực, đường kính gốc chặt
Dgc hoặc đường kính gốc cây D0. Giữa đường kính ngang ngực D1.3 với đường

14

kính gốc chặt Dgc và đường kính gốc cây D0 luôn tồn tại mối liên hệ mật thiết
theo các dạng phương trình:
H  a  b.ln .D1.3

(1.40)

H  a  b.ln .Dgc

(1.41)

H  a  b.ln .D0

(1.42)

D1.3  a  b.Dgc

(1.43)

D1.3  b.D0

(1.44)

Với những kết quả nghiên cứu về phương pháp lập biểu thể tích, mối quan
hệ giữa thể tích với đường kính và chiều cao, đường kính với chiều cao của các
tác giả trong và ngoài nước đã được điểm qua ở trên cho thấy: Nhìn chung, đã
có rất nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực này, xu hướng phát triển về
phương pháp nghiên cứu là đi vào định lượng, vì vậy những nghiên cứu đều xuất
phát từ cơ sở lý luận về lâm sinh học, để từ đó xây dựng các phương pháp phù

hợp cho từng loài cây trong từng điều kiện kinh doanh cụ thể.
Trong khuôn khổ và giới hạn của một luận văn cao học không thể
nghiên cứu một cách đầy đủ và toàn bộ các vấn đề đặt ra, chúng tôi chỉ có
tham vọng góp phần giải quyết một số khía cạnh có liên quan đến việc xác
định thể tích thân cây thông qua kích thước gốc chặt của một số loài cây chủ
yếu có giá trị ở rừng tự nhiên vùng Bắc Trung bộ.


15

Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát: Xây dựng cơ sở khoa học cho việc xác định thể
tích gỗ thân cây từ kích thước gốc chặt của một số loài cây khai thác chủ yếu
ở rừng tự nhiên vùng Bắc Trung bộ.
Mục tiêu cụ thể: Xác lập được mối quan hệ giữa thể tích gỗ thân cây
với kích thước gốc chặt, từ đó đề xuất phương pháp xác định thể tích gỗ thân
cây bị mất cho một số loài cây chủ yếu ở rừng tự nhiên vùng Bắc Trung bộ.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là một số loài và nhóm loài khai thác
chủ yếu ở rừng tự nhiên vùng Bắc Trung bộ. Sau khi điều tra, khảo sát sơ bộ
đề tài đã quyết định chọn ra một số loài ở ba tỉnh là Hà Tĩnh, Quảng Bình và
Thừa Thiên Huế làm đối tượng nghiên cứu, trong đó:
- Hà Tĩnh có 12 loài
- Quảng Bình có 14 loài
- Thừa Thiên Huế có 4 loài
2.3. Phạm vi nghiên cứu
Trong rừng tự nhiên vùng Bắc Trung bộ có nhiều loài cây, tuy nhiên
trong giới hạn cho phép đề tài chỉ tập trung nghiên cứu ở 30 loài khai thác chủ

yếu ở vùng Bắc Trung bộ.
2.4. Nội dung nghiên cứu:
2.4.1. Xác định các đặc trưng thống kê về đường kính và chiều cao gốc chặt
- Đường kính gốc chặt (Dgc)
- Chiều cao gốc chặt (Hgc)


16

2.4.2. Xác lập quan hệ giữa thể tích thân cây với đường kính và chiều cao
gốc chặt
- Thiết lập các phương trình thể tích: V=F(Dgc,Hgc)
- Xác định sai số của các phương trình thể tích
2.4.3. Xác định thể tích thân cây bằng phương trình thể tích và biểu thể tích
đã lập sẵn
- Kiểm tra sự phụ thuộc của đường kính ngang ngực D1.3 vào đường kính
gốc chặt Dgc, chiều cao gốc chặt Hgc và đường kính gốc D0.
- Xác định quan hệ giữa D1.3 với Dgc hoặc D0.
- Xác định quan hệ giữa D1.3 với Dgc và Hgc
- Kiểm tra sự phụ thuộc của chiều cao vút ngọn Hvn vào đường kính
gốc chặt Dgc, chiều cao gốc chặt Hgc, đường kính gốc D0.
- Xác định quan hệ giữa Hvn với Dgc và Hgc
- Xác định thể tích gỗ thân cây bị chặt thông qua đường kính ngang
ngực D1.3 và chiều cao vút ngọn Hvn
- Xác định thể tích gỗ thân cây trên cơ sở sử dụng biểu thể tích lập sẵn.
2.4.4. Chọn phương pháp xác định thể tích thân cây thông qua kích thước
gốc chặt
2.5. Phương pháp nghiên cứu
2.5.1. Quan điểm và phương pháp luận
Sử dụng phương pháp điều tra điển hình ở các lâm phần, kết hợp kế

thừa những thành quả của các tác giả đi trước làm cơ sở cho việc lựa chọn
những mô hình toán học thích hợp, đảm bảo độ chính xác cần thiết và đơn
giản khi sử dụng.


17

2.5.2. Phương pháp thu thập số liệu
Số liệu nghiên cứu được kế thừa từ số liệu của đề tài “Xây dựng biểu
thể tích thân, cành, ngọn cho một số loài cây khai thác chủ yếu ở rừng tự
nhiên của Việt Nam” do GS.TS Vũ Tiến Hinh làm chủ nhiệm.
2.5.3. Phương pháp xử lý số liệu
2.5.3.1. Xác định đặc điểm gốc chặt
Mô tả các đặc trưng thống kê cho từng chỉ tiêu đường kính và chiều
gốc chặt của các loài cây, làm cơ sở cho việc xác định các chỉ tiêu có liên
quan đến việc xác định thể tích gỗ thân cây.
- Tính các đặc trưng thống kê: Giá trị trung bình (Xtb), sai tiêu chuẩn
(S), hệ số biến động (S%), độ lệch (Sk), độ nhọn (Ex) bằng trình lệnh (Analyze
– Descriptive – Explore – Statistics - …– Contime – OK).
- Kiểm tra luật phân bố của các chỉ tiêu gốc chặt bằng trình lệnh
(Analyze – Nonparametric Tests - SampleKS - …- OK), nếu giá trị Sig > 0.05
thì chỉ tiêu đó tuân theo luật chuẩn và ngược lại.
2.5.3.2. Xác lập quan hệ giữa thể tích gỗ thân cây với Dgc và Hgc
- Thể tích thân cây được xác định theo công thức kép tiết diện bình
quân, chia thân cây thành 10 đoạn có độ dài tuyệt đối bằng nhau.
V=

  d002

h


 d012  d022  .... d092 
4 2
 10

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.

(2.1)


18

- Sử dụng 4 dạng phương trình sau để thăm dò mối quan hệ giữa thể
tích thân cây (V) và kích thước gốc chặt (Dgc; Hgc) của những cây tính toán:
b
c
V1  kDgc
H gc

(2.2)

2
V2  a  bDgc
H gc

(2.3)

V3  a  bH gc  cDgc2 H gc

(2.4)

V4  k ( Dgc2 H gc )b

(2.5)

Để xác định hệ số của các phương trình, thực hiện các bước sau:
+ Lốc hóa hai vế của các phương trình (2.2), (2.3), (2.4) và (2.5)
+ Thực hiện trình lệnh D - D - R – OK trên phần mềm Excell office 2007
+ Kiểm tra sự tồn tại của hệ số R2 bằng việc so sánh giá trị Sig với
0.05, nếu Sig < 0.05 thì R2 thực sự tồn tại và ngược lại.
- Sau đó tính sai số thể tích cho từng phương trình:
+ Sai số tương đối tính theo công thức:
V %  (100 *

(Vt  Vlt)
)
Vt

(2.6)

Trong đó:
∆v%: Sai số thể tích tương đối
Vt : Thể tích gỗ thân cây thực
Vlt :Thể tích gỗ thân cây theo phương trình thử nghiệm
+ Tính sai số trung bình cho từng dạng phương trình theo công thức:
n



v % 



V

1

n

%

(2.7)

Trong đó:


 v % : Sai số trung bình của phương trình


19

∆% : Sai số tương đối
n

: Số cây kiểm tra

+ Tính sai số tổng thể tích theo công thức:

n

%V 

n

V  V
t

lt

1

1

n

V

x 100

(2.8)

t

1

Trong đó:
∆%ΣV: Sai số tổng thể tích
Vt

: Thể tích gỗ thân cây tính theo công thức (2.1)

Vlt

: Thể tích gỗ thân cây theo phương trình thử nghiệm

n

: Số cây kiểm tra

- Căn cứ vào hệ số xác định R2, điều kiện tồn tại của hệ số tương quan


(Sig), sai số  v % , sai số tổng thể tích ∆%ΣV, chọn ra phương trình mô tả tốt nhất
cho mối quan hệ giữa thể tích thân cây với đường kính và chiều cao gốc chặt.
2.5.3.3. Xác định thể tích thân cây bằng phương trình thể tích và biểu thể tích
đã lập sẵn
a) Kiểm tra sự phụ thuộc của D1.3 vào Dgc, Hgc, D0.
- Thực hiện trình lệnh: (Analyze / Compare Means / One Way ANOVA
/ Chuyển D1.3 vào Dependent List / Chuyển Dgc, Hgc, D0 vào Factor / OK)
trong phần mềm SPSS. Nếu giá trị Sig tính được < 0.05 thì hai đại lượng đó
phụ thuộc vào nhau và ngược lại.
b) Xác định quan hệ giữa D1.3 với Dgc hoặc D0.
Kế thừa kết quả nghiên cứu trước đây đề tài sử dụng dạng phương trình
sau để mô tả cho mối quan hệ giữa D1.3 với Dgc hoặc D0.
Y = b0+ b1.X

(2.9)