Nghiên cứu đặc điểm cơ bản của hình số tự nhiên và tỷ lệ lợi dụng gỗ thân cây làm cơ sở lập biểu tỷ lệ gỗ lợi dụng cho một số loài cây rừng tự nhiên vùng tây nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

TỐNG DUY BẰNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HÌNH SỐ TỰ
NHIÊN VÀ TỶ LỆ LỢI DỤNG GỖ THÂN CÂY LÀM CƠ
SỞ LẬP BIỂU TỶ LỆ GỖ LỢI DỤNG CHO MỘT SỐ
LOÀI CÂY RỪNG TỰ NHIÊN VÙNG TÂY NGUYÊN

CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC
MÃ SỐ: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
LÂM NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
GS.TS. VŨ TIẾN HINH

Hà Nô ̣i, 2012


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan, đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong
bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác.

ii

LỜI CẢM ƠN
Nhằm nâng cao trình độ chun mơn của cán bộ viên chức để phục vụ
trong công tác Điề u tra, Quy hoa ̣ch rừng, tôi được Phân viê ̣n Điề u tra Quy
hoa ̣ch rừng Nam Trung bộ và Tây Nguyên cử đi đào ta ̣o Sau đại học tại
Trường Đại học Lâm nghiệp khóa 17 (2009- 2012).
Đươ ̣c sự quan tâm, giúp đỡ của của Ban Giám đốc cùng toàn thể các
cán bộ đồng nghiệp Phân viện Điều tra Quy hoạch rừng Nam Trung bộ và
Tây Nguyên, tôi đã đươ ̣c cử đi ho ̣c và có thời gian để hoàn thành khóa ho ̣c.
Trong q trình học tập ta ̣i trường, tôi đã nhận được sự quan tâm gúp đỡ tận
tình của các thầ y cơ giáo, Khoa sau Đại học và Ban giám hiê ̣u Trường Đại
học Lâm nghiệp. Bên ca ̣nh đó, cùng với sự nổ lực của bản thân, được Giáo sư
- Tiến sỹ Vũ Tiến Hinh hướng dẫn, giúp đỡ tận tình. Đế n nay, tôi đã hoàn
thành Luâ ̣n văn tốt nghiêp̣ khóa ho ̣c.
Qua đây, tôi xin đươ ̣c bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành tới Ban
Giám đốc cùng toàn thể các cán bộ đồng nghiệp Phân viêṇ Điề u tra Quy
hoa ̣ch rừng Nam Trung bộ và Tây Nguyên, tới các thầy cô giáo, Khoa sau Đại
học và Ban giám hiê ̣u Trường Đại học Lâm nghiệp. Đă ̣c biệt, tôi xin đươ ̣c bày
tỏ lòng biế t ơn sâu sắ c tới GS.TS Vũ Tiến Hinh, người thầy đã trực tiếp
hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi những kiến thức về chuyên môn và những chỉ
dẫn khoa học quí báu.
Xin chân thành cám ơn!
Hà Nội, tháng 6 năm 2012
Tác giả

Tố ng Duy Bằng

iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ...................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .................................................................. viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................. x
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................. 3
1.1 Trên thế giới ................................................................................................ 5
1.2 Trong nước ................................................................................................ 13
Chương 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................... 22
2.1 Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................. 22
2.1.1 Mục tiêu tổng quát ........................................................................ 22
2.1.2 Mục tiêu cụ thể ............................................................................... 22
2.2 Đối tượng nghiên cứu................................................................................ 22
2.3 Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 22
2.4 Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 23
2.4.1 Khái quát về số liệu nghiên cứu ..................................................... 23
2.4.2 Biế n đô ̣ng của hình số tự nhiên và tỷ lê ̣ các loa ̣i gỡ lơ ̣i du ̣ng ........ 23
2.4.3 Tính số cây cần điều tra cho mỗi loài ............................................ 23
2.4.4 Nghiên cứu phương pháp xác đinh
̣ thể tích thân cây từ hình số tự
nhiên bình quân f01 .................................................................................. 23

iv

2.4.5 Nghiên cứu phương pháp xác định tỉ lệ các loại gỗ lợi dụng thân
cây ........................................................................................................... 23
2.4.6 Đề xuấ t phương pháp lâ ̣p biể u tỷ lê ̣ các loa ̣i gỗ lơ ̣i du ̣ng cho 5 loài
cây nghiên cứu ........................................................................................ 24
2.5 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 24
2.5.1 Mô ̣t số khái niêm............................................................................
24
̣
2.5.2 Công tác chuẩn bị ........................................................................... 26
2.5.3 Phương pháp điề u tra, thu thập số liêụ ngoa ̣i nghiêp̣ ..................... 27
2.5.4 Phương pháp xử lý số liêụ và tính toán nô ̣i nghiêp̣ ....................... 28
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 35
3.1 Khái quát về số liệu nghiên cứu ................................................................ 35
3.2 Biế n đô ̣ng của hin
̀ h số tự nhiên và tỷ lê ̣ các loa ̣i gỗ lơ ̣i du ̣ng ................... 36
3.3 Tính số cây cần điều tra cho mỗi lồi ....................................................... 38
3.3.1 Chọn đại lượng làm tiêu chí tính số cây cần thiết.......................... 39
3.3.2 Tính số cây cần thiết cho mỗi loài ................................................. 39
3.4 Xác đinh
̣ thể tích thân cây từ hình số tự nhiên bình quân f01.................... 41
3.4.1 Kiểm tra luật phân bố chuẩn và sự phụ thuộc của hình số tự nhiên
vào đường kính và chiều cao .................................................................. 41
3.4.2 Xác định sai số thể tích thân cây tính từ giá trị f01 bình qn cho
các lồi .................................................................................................... 45
3.5 Nghiên cứu phương pháp xác định tỉ lệ các loại gỗ lợi dụng thân cây ..... 48
3.5.1 Nghiên cứu phương pháp xác định thể tích gỗ lợi dụng ................ 48
3.5.2 Nghiên cứu phương pháp xác định thể tích gỗ lớn ........................ 52
3.5.3 Nghiên cứu phương pháp xác định thể tích gỗ tận dụng và gỗ củi 59

3.6 Đề xuấ t phương pháp xác đinh
̣ tỷ lê ̣ các loa ̣i gỗ lơ ̣i du ̣ng phu ̣c vu ̣ cho viê ̣c
lâ ̣p biể u tỷ lê ̣ các loa ̣i gỗ lơ ̣i du ̣ng thân cây ở 5 loài cây nghiên cứu .............. 64


v

3.6.1 Phương pháp xác đinh
̣ thể tích thân cây từ hình số tự nhiên bình
quân f01 .................................................................................................... 64
3.6.2 Phương pháp xác đinh
̣ thể tích gỗ lơ ̣i du ̣ng thân cây ..................... 64
3.6.3 Phương pháp xác đinh
̣ tổ ng thể tích gỗ lớn cho từng loài cây ...... 65
3.6.4 Phương pháp xác định tổ ng thể tích gỗ củi thân cây ..................... 66
3.6.5 Phương pháp xác định thể tích gỗ tâ ̣n du ̣ng ................................... 66
KẾT LUẬN, NHỮ NG TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHI .......................................
67
̣
1. Kế t luâ ̣n ....................................................................................................... 67
2. Tồn tại ......................................................................................................... 68
3. Kiến nghị ..................................................................................................... 68
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................ 69
Tiếng Việt ........................................................................................................ 69
Tiếng nước ngoài............................................................................................. 70
PHẦN PHỤ BIỂU........................................................................................... 72


vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
TT

Từ viết tắt

1

d1,3

2

dgc

3

h

4

hgc

5

hdc

6
7

V
Vgc

8

VLd

9
10

Vdc
VL

11

Vtd

12
13

VC
VLd

14

PLd

15

PL

16

Ptd

17

PC

18

doi

Giải thích
Đường kính ngang ngực có vỏ hay đường kính
thân cây ở độ cao 1,3m so với mặt đất, đơn vị
tính là cm
Đường kính gốc chặt (đường kính cây tại
mạch cắt gốc chặt)
Chiều cao vút ngọn (chiều cao thân cây tính từ
mặt đất đến vị trí ngọn cây), đơn vị tính là m
chiều cao gốc chặt (chiều cao thân cây tính từ
mặt đất đến mạch cắt gốc chặt), đơn vị tính là
m
Chiều cao dưới cành (chiều cao thân cây tính
từ mặt đất đến vị trí phân cành chính đầu tiên
tạo nên tán cây), đơn vị tính là m
Thể tích gỗ thân cây cả vỏ, đơn vị tính là m3
Thể tích gỗ gốc chặt, đơn vị tính là m3
Thể tích gỗ lợi dụng thân cây cả vỏ, đơn vị
tính là m3
Thể tích gỗ dưới cành, đơn vị tính là m3

Thể tích gỗ lớn cả vỏ, đơn vị tính là m3
Thể tích gỗ tận dụng thân cây cả vỏ, đơn vị
tính là m3
Thể tích củi (thân cây) cả vỏ, đơn vị tính là m3
Thể tích gỗ lợi dụng thân cây cả vỏ
Tỉ lệ gỗ lợi dụng thân cây cả vỏ, đơn vị tính là
phần trăm
Tỉ lệ gỗ lớn cả vỏ, đơn vị tính là phần trăm
Tỉ lệ gỗ tận dụng thân cây cả vỏ, đơn vị tính là
phần trăm
Tỉ lệ gỗ củi (thân cây) cả vỏ, đơn vị tính là
phần trăm
Đường kính thân cây cả vỏ ở vị trí độ cao
tương đối phần 10 thứ i thân cây kể từ gốc


vii

19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

f01

f01(Ld)
f01(L)
f01(td)
R2
R
n+
n∆%

29

∆ max+

30

∆ max-

f 01

31
32
33
34

∆sq
P%
∆%(∑V)

Hình số tự nhiên thân cây cả vỏ
Hình số tự nhiên bình quân cả vỏ
Hình số tự nhiên gỗ lợi dụng cả vỏ

Hình số tự nhiên gỗ lớn cả vỏ
Hình số tự nhiên gỗ tận dụng thân cây cả vỏ
Hệ số xác định
Hệ số tương quan
Số cây có sai số dương
Sớ cây có sai sớ âm
Sai số tương đối về thể tích ở cây đơn lẻ
Sai số dương lớn nhất mắc phải về thể tích ở cây
đơn lẻ, đơn vị tính là %
Sai số âm lớn nhất mắc phải về thể tích ở cây
đơn lẻ, đơn vị tính là %
Sai số bình qn về thể tích
Sai số quân phương về thể tích
Hệ số chính xác
Sai số tổng thể tích cây kiểm tra


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Số hiệu

Tên bảng

bảng
4.1
4.2
4.3
4.4

4.5

Khái quát chung về số liệu nghiên cứu
Hình số tự nhiên thân cây và hình số tự nhiên các loại gỗ
lợi dụng thân cây của 5 loài cây điều tra
Tỉ lệ các loại gỗ lợi dụng thân cây của các loài cây điều tra
Số cây cần điều tra cho mỗi lồi theo hình số tự nhiên thân
cây f01, hình số tự nhiên gỗ lớn f01(L) và tỉ lệ gỗ lớn PL
Kết quả kiểm tra luật phân bố chuẩn của f01cho 5 loài cây
điều tra

Trang
35
36
37
40

42

Kết quả kiểm tra luật phân bố chuẩn và sự phụ thuộc của
4.6

hình số tự nhiên vào đường kính và chiều cao cho 5 lồi

43

cây điều tra
4.7

Kết quả tính f01 bình quân và quan hệ d01= a + b*d cho 5

loài cây

47

Sai số thể tích thân cây tính theo cơng thức
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13

V= *

h* f 01

*

Kết quả tính quan hệ VLd= a + b*V theo lồi
Kết quả tính sai số xác định thể tích gỗ lợi dụng theo quan hệ
VLd=a+b*V
Kết quả xác định phương trình VL= a+b*V cho 5 loài cây
Kết quả tính sai số xác định thể tích gỗ lớn từ phương trình:
VL=a+b*V
Kết quả kiểm tra luật phân bố chuẩn và sự phụ thuộc của

47
50
51
54

55
56


ix

Số hiệu

Tên bảng

bảng

Trang

hình số tự nhiên gỗ lớn vào đường kính và chiều cao
Kết quả tính sai số xác định VL theo công thức
4.14

4.15

VL=( )*

*h*

Kết quả tin
̣ cho các phương triǹ h quan hê ̣giữa
́ h hê ̣ số xác đinh
PC và V

58

62

4.16

Kết quả xác định phương trình PC = b0*Vb1 cho 5 loài cây

62

4.17

Kết quả tính sai số xác định PC từ V cho 5 loài cây

63

4.18
4.19
4.20
4.21

Phương trình xác đinh
̣ thể tích thân cây của 5 loài cây
nghiên cứu
Phương trình xác đinh
̣ thể tích gỡ lợi du ̣ng của 5 loài cây
Phương trình xác định thể tích gỡ lớn của 5 loài cây
nghiên cứu
Phương trin
̣ thể tích gỗ củi của 5 loài cây
̀ h xác đinh

64
65
65
66


x

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu hình
3.1
3.2

Tên hình
Phân chia các loại gỗ lợi dụng cây rừng
Phân chia cây ngả thành 10 đoạn có độ dài tương
đối bằng nhau

Trang
26
28

4.1

Quan hê ̣ f01 với d1.3 loài Cáng lò

43

4.2

Quan hê ̣ f01 với Hvn lồi Cáng lò

44

4.3

Quan hê ̣ f01 với d1.3 loài Chị chỉ

44

4.4

Quan hê ̣ f01 với Hvn loài Chò chỉ

45

4.5

Quan hê ̣ d01 với d loài Cáng lò

46

4.6

Quan hê ̣ d01 với d loài Chò chỉ

46

4.7

4.8

Quan hệ thể tích gỗ lợi dụng với thể tích thân cây
lồi Cáng lị
Quan hệ thể tích gỗ lợi dụng với thể tích thân cây
lồi Chò chỉ

49

50

4.9

Quan hê ̣ VL với V loài Cáng lò

53

4.10

Quan hê ̣ VL với V loài Chò chỉ

54

4.11

Quan hê ̣ f01(L) với d loài Cáng lò

57

4.12

Quan hê ̣ f01(L) với h loài Cáng lò

57

4.13

4.14

Quan hệ giữa tỷ lệ gỗ củi và thể tích thân cây loài
Cáng lò
Quan hệ giữa tỷ lê ̣ gỗ củi và thể tích thân cây của
loài Chò chỉ

60

61


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo quyết định 2140 /QĐ-BNN-TCLN ngày 09/08/2010 của Bộ Nông
nghiệp & PTNT về việc công bố hiện trạng rừng tồn quốc, tính đến ngày
31/12/2009 tổng diện tích đất có rừng của nước ta là 13,26 triệu ha, trong đó
rừng trồng là 2,92 triệu ha, rừng tự nhiên 10,34 triệu ha. Rừng tự nhiên nước
ta chiếm tới 77,98% diện tích rừng tồn quốc, ngồi chức năng phịng hộ và
bảo vệ môi trường sinh thái, đây còn là nguồn cung cấp gỗ và lâm sản ngoài
gỗ với tỷ trọng lớn cho nề n kinh tế quố c dân. Vai trò này dường như càng trở

nên quan tro ̣ng hơn đố i với những nước đang phát triể n có nhu cầ u nguyên
liêụ cao như Viêṭ Nam.
Cũng theo Quyết định này thì riêng ở khu vực Tây Nguyên có tới 2,93
triệu ha rừng chiế m 22,06% tổ ng diêṇ tích rừng của cả nước. Trong đó thì có
2,72 triêụ ha rừng tự nhiên, chiếm 26,27% tổ ng diêṇ tích rừng tự nhiên của cả
nước. Mă ̣c dù là khu vực có vai trò quan tro ̣ng đă ̣c biêṭ đố i với ngành lâm
nghiê ̣p của đấ t nước nhưng ta ̣i khu vực Tây Nguyên chưa mô ̣t phương pháp
tiń h toán xác đinh
̣ thể tích cây đứng, trữ lươ ̣ng rừng và sản lươ ̣ng các loại gỗ
lơ ̣i dụng thân cây chin
́ h thức nào được lâ ̣p riêng cho khu vực mà hiêṇ ta ̣i đang
áp du ̣ng các kết quả lập biểu cho toàn quố c hoă ̣c cho các khu vực khác nên đô ̣
chiń h xác không cao.
Trước tình hình trên thì viêc̣ nghiên cứu đă ̣c điể m của hình số tự nhiên
và tỷ lê ̣ lơ ̣i du ̣ng các loa ̣i gỗ để đưa ra phương pháp thố ng nhấ t trong viêc̣ xác
đinh
̣ thể tích cây đứng, trữ lươ ̣ng rừng và sản lươ ̣ng các loa ̣i gỗ lơ ̣i du ̣ng thân
cây là hế t sức cầ n thiế t. Từ thực tế như trên, với điạ bàn hoa ̣t đô ̣ng của cơ
quan nằ m ở khu vực Nam Trung bô ̣ và Tây Nguyên, với những kinh nghiê ̣m
làm thiế t kế khai thác gỗ rừng tự nhiên trên khắ p khu vực Tây Nguyên của
bản thân và của các đồ ng nghiêp̣ trong cơ quan, với mong muố n đề tài có thể


2

ứng du ̣ng cho công tác điề u tra rừng của đơn vi ̣mình sau này, tôi thực hiêṇ đề
tài: “Nghiên cứu đặc điểm cơ bản của hình số tự nhiên và tỷ lệ lợi dụng gỗ
thân cây làm cơ sở lập biểu tỷ lệ gỗ lợi dụng cho một số loài cây rừng tự
nhiên vùng Tây Nguyên”.

3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Cùng với sự phát triể n như vũ bão của nề n kinh tế thi ̣ trường thì vai trò
cung cấ p gỗ của rừng cho nề n kinh tế trở nên quan trọng hơn bao giờ hế t.
Chính vì vâ ̣y, cơng tác điề u tra đánh giá, dự đoán sản lươ ̣ng rừng trở đã thành
mối quan tâm hàng đầu trong điều tra rừng nói riêng cũng như trong các
ngành khoa ho ̣c về rừng nói chung. Khi gắn sản lươ ̣ng rừng với giá tri ̣kinh tế
thì người ta thường quan tâm đến sản lươ ̣ng gỗ thương lấ y ra từ rừng, hay nói
cách khác cũng chính là quan tâm đế n trữ lượng cây đứng của rừng và tỷ lệ
các loa ̣i gỗ lơ ̣i dụng thân cây có thể lấy ra từ cây đứng.
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 trịn
xoay chính tắc nào đó nhưng thực tiễn đã cho thấy khơng thể hoặc khơng dễ
đo được các chỉ tiêu về kích thước và hình dạng cây đứng nên khơng thể xác
định thể tích của chúng bằng những cơng thức hình học đã biết. Để giải quyết
tồn tại này người ta thường lập sẵn những bảng tra thể tích ứng với đường
kính qui chuẩn chiều cao và hình dạng gọi chung là biểu thể tích. Khoa học
Điều tra rừng đã khẳng định thể tích thân hoặc bộ phận thân cây đứng có thể
xác định bằng công thức:
V 

Với:



4

 d 2j  h  f j

V là thể tích thân cây hoặc bộ phận của thân cây.

(1-1)


4

dj là đường kính qui chuẩn được chọn ở vị trí nào đó trên phần
gốc cây để có thể đo được dễ dàng.
h là chiều cao thân cây.
fj là hình số hay đại lượng biểu thị hình dạng của thân cây hoặc
bộ phận hình dạng thân cây ứng với dj đã chọn ở trên.
Như vậy có thể coi V như là một hàm của ba biến độc lập là: dj, h, fj.
Từ đó có thể định nghĩa: “Biểu thể tích là một biểu ghi bằng số liệu mối quan
hệ của thể tích với các nhân tố tạo thành thể tích” (Vũ Tiến Hinh - Phạm
Ngọc Giao [1997])[5].
Cho đến nay, đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về phương pháp lập biểu
thể tích thân cây cũng như biểu sản phẩm được cơng bố. Trong số đó có biểu
một nhân tố, biểu hai nhân tố và biểu ba nhân tố. Độ chính xác của biểu luôn
đi kèm với mức độ phức tạp khi sử dụng biểu. Hiện nay, trên cơ sở độ chính
xác cần có và mức độ phức tạp của việc lập cũng như sử dụng biểu thì biểu
thể tích một nhân tố rất ít được sử dụng vì độ chính xác của nó khơng đáp ứng
u cầu của cơng tác điều tra rừng. Ngược lại, mặc dù có độ chính xác cao,
nhưng biểu thể tích ba nhân tố cũng ít được lập và sử dụng bới tính phức tạp
của nó. Hiê ̣n ta ̣i, điều tra rừng trên thế gới chủ yếu sử dụng biểu thể tích hai
nhân tố cho đối tượng rừng trồng và rừng tự nhiên và biểu thể tích một nhân

tố theo cấp chiều cao cho đối tượng rừng tự nhiên. Theo Đồng Sĩ Hiền
(1974)[4], với đối tượng rừng tự nhiên nước ta, lập và sử dụng biểu hai nhân
tố là thích hợp nhất.
Khoa học lập biểu thể tích ra đời, phát triển ln gắn chặt và là minh
chứng rõ rệt lịch sử của Điều tra rừng. Cho đến nay, trên thế giới đã có nhiều
cơng trình nghiên cứu về phương pháp lập biểu cho cây đứng được công bố.
Tuy vậy, trong phần này chỉ đề cập đến những cơng trình và phương pháp lập


5

biểu liên quan đến đề tài. Dưới đây là khái qt một số cơng trình tiêu biểu
thường được thừa nhận rộng rãi trong và ngoài nước.

1.1 Trên thế giới
Qua một số biểu và phương pháp lập biểu của một số tác giả nước ngoài
cho thấy đều thống nhất ở một số vấn đề chủ yếu sau:
- Với mỗi loại rừng, ngồi 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 cây đến
vị trí thân cây có đường kính giới hạn nào đó.
- Biểu lập chủ yếu cho đối tượng rừng trồng thuần lồi đều tuổi
Đề tài sẽ phân tích những phương pháp lập biểu được giới thiệu ở trên để
lựa chọn, kế thừa những phương pháp có thể áp dụng được cho đối tượng
rừng tự nhiên ở nước ta.
1.1.1 Về xác đinh
̣ thể tích thân cây
So với phương pháp lập biểu thể tích dựa vào nhân tố cấu thành thể tích
thì phương pháp lập biểu trên cơ sở phương trình thể tích được ứng dụng rộng
rãi hơn. Theo phương pháp này, thể tích thân cây được xác định thơng qua
quan hệ với đường kính và chiều cao.

Theo Prodan.M.,(1965)[18], Spurr đã sử dụng mơ ̣t sớ da ̣ng phương
trình sau để biểu thị quan hệ giữa thể tích thân cây với đường kính và chiều
cao cho một số loài cây ở châu Âu:
V=ao+a1*d2+a2*d2h+a3*h2+a4*dh2

(1-2)

V=ao+a1*d+a2*d.h+a3*d2+a4*h+a5* d2h

(1-3)

V=ao+a1*d+a2* d2+a3*d3+a4*h+a5*h2

(1-4)

V=ao+a1*d2+a2*h+a3* d2h

(1-5)


6

V= ao+a1*d2h

(1-6)

Schumacher và Hall (Thomas Eugene Avery.,1983)[19] đề xuất dùng
phương trình (1-7) để lập biểu thể tích hai nhân tố.
V=bo*db1hb2

(1-7)

Edminster et al.,( Thomas Eugene Avery.,1983)[21] cũng dùng phương
trình (1-6) lập biểu thể tích cho lồi Ponderosa pine ở Colorado, Hoa Kì và
dùng phương trình (1-8) để lập biểu gỗ thương phẩm cho loài cây này.
V=bo*(d2h)b1

(1-8)

Khi hướng dẫn lập biểu thể tích gỗ thân cho rừng hỗn giao ở Malaysia,
FAO (1992)[16] có đưa ra quy trình gồm các bước sau:
- Đo D1.3 và đường kính tại các vị trí độ cao 16 feet, 32 feet và vị trí dưới
cành cùng chiều cao vút ngọn cho 16.000 cây đứng (mẫu sơ cấp) để thiết lập
cơng thức tính thể tích cây đứng.
- Chặt ngả, đo chi tiết để xác định thể tích thân cây cho 720 cây trong số
16.000 cây ở mẫu sơ cấp.
- Tính thể tích cho những cây đứng có số liệu đường kính ở các vị trí:
ngang ngực, độ cao 16 feet, 32 feet, vị trí dưới cành và chiều cao vút ngọn
cho 720 cây điều tra ở mẫu thứ cấp trươc khi chặt ngả và tính thể tích cho 720
cây ngả (Vf). Sau đó xác lập phương trình:
Vf= ao+a1* Vs + a2*Vs2

(1-9)

Từ phương trình (1-9) xác định thể tích cho 16.000 cây ở mẫu sơ cấp.
Xác lập phương trình thể tích cho từng lồi và cấp chiều cao từ số liệu
16.000 cây theo phương trình:
V= ao+a1*d+a2*d2

(1-10)

7

Để lập biểu thể tích cây đứng cho vùng núi Aues ở Algeria, người ta tiến
hành như sau:
- Đo đường kính và chiều cao vút ngọn cho một số lượng lớn cây trên
những ô mẫu trải đều ở khu vực cần lập biểu ( mẫu sơ cấp)
- Chọn ngẫu nhiên một số lượng cây nhất định trong những ô mẫu để
chặt ngả, đo tỉ mỉ xác định thể tích (mẫu thứ cấp)
- Xác lập phương trình thể tích theo lồi từ số liệu mẫu thứ cấp theo
phương trình (1-7) và (1-8). Các phương trình này được gọi là phương trình
chuẩn. Chúng được sử dụng để xác định thể tích cho những cây điều tra ở
mẫu sơ cấp.
- Thiết lập phương trình chiều cao theo đường kính (parabol bậc 2) theo
lồi và cấp chiều cao để lập biêu thể tích cấp chiều cao.
1.1.2 Về hình số tự nhiên
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 thế kỷ XX. Các chỉ tiêu
được các tác giả đặc biệt quan tâm như độ thon tuyệt đối, độ thon bình quân,
độ thon tương đối và hình số gỗ trịn.
Do đặc điểm đo tính cây đứng khác biệt so với cây ngả, nên thể tích của
nó ngồi suy diễn từ phương trình thể tích ra, thường được tính theo cơng
thức:
v=
Ở cơng thức trên,

*

*h*

(1-11)

là đường kính thân cây ở độ cao ngang ngực (d)

hoặc đường kính ở độ cao một phần mười chiều cao của cây (d 01), fj là hình
số tương ứng. Tứ đó ta có:


8

Với dj là đường kính ngang ngực:
v=

*

*h*

(1-12)

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

*

*h*

(1-13)

Khi tính thể tích thân cây theo cơng thức (1-12), cần xác lập quan hệ f1.3

với các chỉ tiêu biểu thị kích thước của cây, Prodan M. (1965)[18] đã tổng
hợp một số phương trình biểu thị quan hệ giữa hình số thường với đường kính
và chiều cao:
- Quan hệ f1.3 với d
f1.3 =

(1-14)

f1.3 = a – b*

(1-15)

f1.3 = ao+ a1*d + a2*d2

(1-16)

- Quan hệ f1.3 với d và h
f1.3 = ao+ a1* + a2*

(1-17)

f1.3 = ao+ a1* + a2* + a3*

(1-18)

f1.3 = ao+ a1* + a2* + a3*
f1.3 = ao+ a1* + a2*

+ a4*

+ a3*

log (f1.3) = ao+ a1*log(d) + a2* log(h)

+ a5*

(1-19)
(1-20)
(1-21)

Kunze M. (Prodan M.,1965)[18] dùng phương trình đường thẳng biểu thị
quan hệ giữa f1.3 với hình xuất q2.


9

Schiffel A.( Prodan M.,1964)[18] xác định f1.3 thông qua quan hệ với
hình suất q2 và chiều cao, Spiranec (1941) xác định f1.3 thơng qua quan hệ với
chiều cao.
Ngồi việc xác định f1.3 từ các phương trình tương quan, đơi khi đại
lượng này cịn được xác định thơng qua tích phân của phương trình:
Y= ao*+a1*
Với y =

+ a2*

+ a3*

(1-22)

, di là đường kính tương ứng với vị trí chiều cao h i trên thân

cây, h là chiều cao vút ngọn.
Từ (1-22),

được xác định theo:

*( ao*+a1*

+ a2*

+ a3*

)

(1-23)

Từ đó, tiết diện ngang thân cây tương ứng được biểu thị theo phương
trình:
g i=

*

*( ao*+a1*

+ a2*

+ a3*

)

(1-24)

Từ phương trình (1-24), thể tích thân cây được tính theo phương trình
tích phân:
v= *

*

* + a2*

+ a3*

)*d*h

(1-25)

Lấy tích phân được:
v=

*

*[ ao*hi+a1*

+a2*

+a3*

]│

(1-26)

Từ phương trình (1-26), thể tích của một đoạn gỗ sản phẩm nào đó trên
thân cây từ vị trí h1 đến h2 được xác định theo cơng thức:
V(h1-h2)= V(h2)-V(h1)

(1-27)


10

Với V(h2)=
V(h1)=

*
*

*
*

* + a2*
* + a2*

+ a3*
+ a3*

)* dh
)* dh

(1-28)

(1-29)

Ở phương trình (1-29) khi hi=h, ta có:
v=
Đặt k =

*d1.32*[ ao+ + + ]*h
[ ao+ + + ], thì v = k*

(1-30)
*h

Ngồi việc sử dụng hình số thường để tính thể tích thân cây, nhiều khi
người ta cịn sử dụng hình số tự nhiên f 01. Với mỗi lồi cây, f01có biến động
nhỏ hơn và hầu như độc lập với d và h. Khi dùng f01, thể tích thân cây đứng
được tính theo theo cơng thức (1-13).
Hình số tự nhiên f01 ở cơng thức (1-13) th̀n nhất theo đơn vị lồi cây
hoặc loài địa phương. Với mỗi đơn vị này, giá trị bình qn của f 01 được sử
dụng để tính thể tích cây đơn lẻ cũng như xác định trữ lượng lâm phần. Sự
khác biệt về mặt phương pháp ở đây là cách tính giá trị f 01 đại diện cho từng
đơn vị. Các phương pháp đó là: (1) -Tính bình quân cộng từ giá trị f01 của
những cây điều tra trong từng đơn vị và (2) - Tính từ tích phân phương trình
đường sinh thân cây.
1.1.3 Về xác định thể tích gỗ sản phẩm thân cây
Biểu gỗ sản phẩm là loại biểu ghi thể tích thân cây và các loại sản phẩm
có thể lấy được từ cây bình qn theo đơn vị kích thước và hình dạng. Khi
biểu thể tích được lập theo hai nhân tố d và h thì ứng với mỗi tổ hợp cỡ d,h
ngồi thể tích bình qn ra, cịn cho biết thể tích hoặc tỉ lệ thể tích ứng với
từng loại sản phẩm.

11

Đầu thế kỷ XX đã xuất nhiện 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 bản tính sẵn chỉ để tiện cho việc áp dụng các cơng thức hình học nêu
trên. Trong giai đoạn này có các cơng trình nghiên cứu như Cơng trình nghiên
cứu của 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 tốn học, xem đường sinh như là một hàm của chiều cao x dạng
Y=F(x) và đề nghị biểu thị hàm số này bằng phương trình bậc hai, bậc ba và
bậc bốn.
Theo Anoutchin (1971), biểu sản phẩm đầu tiên được lập ở nước Nga
(cũng là biểu đầu tiên trên thế giới) vào khoảng thập kỷ 80 của thế kỷ 19.
Biểu được lập bằng phương pháp thực nghiệm trên cơ sở tài liệu khai thác
rừng ở một số vùng trọng điểm trong thời gian này. Vì vậy, biểu mang tính
địa phương và chứa đựng một số sản phẩm gỗ thơng dụng có hạn cho địa
phương đó. Do hạn chế về phương pháp lập biểu và giới hạn sử dụng nên vào
đầu thế kỷ XX, người ta chú ý xây dựng các biểu hiện đại hơn. Vào năm
1921, Bazelay công bố biểu % thể tích 2 loại gỗ sản phẩm (gỗ tà vẹt và gỗ
củi) cho các tổ hợp cỡ D và H (theo Vũ Nhâm (1988)[10]).
Thể tích thân cây trong biểu có thể là thể tích từ gốc cây (sát mặt đất)
đến chiều cao vút ngọn hoặc thể tích từ độ cao gốc chặt dến đường kính giới
hạn đầu nhỏ.
Qua các biểu thể tích gỗ cây đứng đã được lập từ trước đến nay cho thấy,
thể tích thân cây được xác định trên cơ sở:
v = F(d,h,f)

(1-31)

v = F(d,h)

(1-32)


12

Ở các công thức trên f là chỉ tiêu biểu thị hình dạng thân cây (hiǹ h sớ ),
có thể là f1.3 hoặc f01, d và h là đường kính và chiều cao của cây. Nếu sử dụng
công thức (1-31), cần xác định quan hệ giữa hình số với các chỉ tiêu biểu thị
kích thước thân cây. Đã có một số tác giả đưa ra phương pháp xác đinh
̣ f1.3
thông qua các nhân tố khác như: Kunze M dùng phương trình đường thẳng
biểu thị quan hệ giữa f1.3 với hình suất q2; Schiffel A xác định f1.3 thông qua
mố i quan hê ̣ với hình suất q2 và chiều cao; Spiranec (1941) xác định f 1.3
thông qua mố i quan hệ với chiều cao; Prodan M. (1964) xác định f1.3 thông
qua mố i quan hê ̣ với chiều cao và đường kính.
Phương pháp xác định thể tích thân cây thơng qua quan hệ với đường
kính và chiều cao được sử dụng nhiều hơn, như Spurr (1954)[20].
Theo Loetsch - Zoehrer – Hadler (1973)[17], độ cao gốc chặt thường
được lấy bình quân bằng 0,3m. Ở cac nước nhiệt đới, chiều cao gốc chặt
thường lớn hơn, bởi vì nhiều lồi cây thường có bạnh gốc. Ở châu Âu, đường
kính giới hạn phần gỗ ngọn cây thường qui định là 7cm. Tuy nhiên, đường
kính này thường thay đổi do kích thước sản phẩm và điều kiện sử dụng gỗ.
Thể tích thân cây trong biểu có thể là thể tích từ gốc cây (từ mặt đất)
đến chiều cao vút ngọn, hoặc thể tích từ độ cao gốc chặt đến đường kính giới
hạn đầu nhỏ.
Với lồi Pinus patula ở Kenia, Alder D. (1980)[14] xác định đường
kính giới hạn trên bằng 20 cm 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 thơng qua Vs bằng phương
trình parabol bậc 2.


13

Burkhart (Thomas,Eugene,Avery,1983) lập biểu thể tích cho lồi
Lobolly Pine. Trong đó tỉ lệ thể tích gỗ thương phẩm (từ gốc chặt đến đường
kính đầu nhỏ dn) được tính theo phương trình:
R=1- k*

(1-33)

log(h)=bo+b1/d

(1-34)

Kozak et al.( Thomas, Eugene, Avery, 1983) sử dụng phương trình tích
phân tiết diện ngang thân cây để tính thể tích gỗ sản phẩm và thể tích thân cây
cho lồi Coastal Douglas –fir.
FAO (1984) khi xây dựng quy trình hướng dẫn xử lí số liệu để lập biểu
thể tích ở một số nước nhiệt đới đã sử dụng phương trình (1-5) của Spurr và
phương trình trình tích phân tiết diện ngang thân cây để tính thể tích các loại
gỗ sản phẩm trên thân cây.
FAO (1989) đã lập biểu sản phẩm cho đối tượng rừng khô với các loại
sản phẩm: Gỗ trịn có đường kính > 40 cm, gỗ trịn có đường kính < 40 cm,
gỗ cột, củi và sản lượng quả. Trong đó gỗ thương phẩm được tính từ gốc cây
đến đường kính đầu nhỏ bằng 7,5 cm. Chiều cao gỗ thương phẩm được tính

theo cơng thức:
Với đối tượng kinh doanh gỗ nhỏ hay bột giấy thì gỗ thân cây chính là
gỗ thương phẩm.

1.2 Trong nước
Các biểu thể tích được lập phục vụ cho điều tra rừng tự nhiên và rừng
trồng ở nước ta đến nay khá phong phú. Đố i với rừng tự nhiên thì ngay từ
những năm đầu của thập niên 60 của thế kỉ trước đã có một số biểu thể tích
được lập để đáp ứng kịp thời công tác điều tra trữ lượng rừng tự nhiên ở các


14

tỉnh miền Bắc nước ta, như Biểu thể tích cây đứng theo cấp chiều cao lưu vực
Sông Hiếu, Biểu thể tích cây đứng theo cấp chiều cao rừng khu vực Hà TĩnhQuảng Bình, Biểu thể tích cây đứng theo cấp chiều cao rừng khu vực Quảng
Ninh... Với mỗi loài cây trồng chính, về cơ bản đã có biểu thể tích. Sau này
khi cơng tác điều tra trữ lượng rừng địi hỏi độ chính xác cao hơn, đã có một
số biểu thể tích hai nhân tố được lập cho đối tượng rừng tự nhiên và rừng
trồng. Các biểu này phần lớn được lập trên cở sở quan hệ giữa thể tích thân
cây với đường kính và chiều cao. Số cịn lại được lập dựa vào công thức
v = (π/4).d201.h.f01

(1-35)

Krauter (1961) cùng đồn chun gia CHDC Đức (cũ) đã lập biểu thể
tích một nhân tố theo cấp chiều cao cho rừng tự nhiên ở miền Bắc nước ta.
Biểu này còn được gọi là biểu Krauter. 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 cơng thức:

(Hf/40)x40∑g = Hf.∑g

(1-36)

Trong đó, ∑g là cấp thiết diện ngang Wanner. Từ đó cho thấy, biểu thể
tích Krauter thực chất là biểu hình cao.
Biểu sản lượng đầu tiên được lập ở nước ta là biểu tỷ lệ % các hạng gỗ
theo cấp chiều cao cho rừng tự nhiên khu vực sông Hiếu - Nghệ An, do
chuyên gia Trung Quốc và Viện Điều tra Quy hoạch rừng lập năm 1964. Biểu
đã ban hành nhưng hầu như chưa được sử dụng, nguyên nhân là do sản xuất
Lâm nghiệp lúc đó chưa địi hỏi phải thống kê và lập kế hoạch sử dụng đến
từng loại sản phẩm. Mặt khác, đây là biểu lập chung cho các loài cây nên về
cơ sở khoa ho ̣c chưa đươ ̣c đảm bảo để đưa vào sử du ̣ng cho các loài cây khác
ở những vùng khác.