Xây dựng cơ sở khoa học lập biểu thể tích gỗ lợi dụng cho 5 loài cây giổi xanh choại kháo re cốc đá ở rừng tự nhiên vùng tây nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-----------------------------

NGUYỄN XUÂN ĐÍNH

XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC LẬP BIỂU THỂ TÍCH GỖ
LỢI DỤNG CHO 5 LỒI CÂY: GIỔI XANH, CHOẠI, KHÁO,
RE, CỐC ĐÁ Ở RỪNG TỰ NHIÊN VÙNG TÂY NGUYÊN

Chuyên ngành: Lâm học
Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS. VŨ TIẾN HINH

Hà Nội, 2011


i

LỜI CÁM ƠN
Nhằm nâng cao trình độ chun mơn, trình độ cán bộ, phục vụ trong
công tác giảng dạy, tôi được Trường Cao đẳng nghề Cơ điện – Xây dựng và
Nông lâm Trung bộ cử đi đào tạo sau Đại học tại Trường Đại học Lâm nghiệp
khóa học 2009- 2012.

Trong q trình học tập, làm luận văn tốt nghiệp tơi đã nhận được sự
quan tâm gúp đỡ tận tình cả về điều kiện làm việc, động viên tinh thần của
các Thầy, Cô giáo, Ban giám hiệu, Ban giám đốc cơ sở 2 của Trường Đại học
Lâm nghiệp, Khoa sau Đại học và tập thể cán bộ, đồng nghiệp Trường Cao
đẳng nghề Cơ điện – Xây dựng và Nông lâm Trung bộ.
Để hoàn thành được bản luận văn này ngoài sự nổ lực của bản thân, tôi
đã được Giáo sư – Tiến sỹ Vũ Tiến Hinh hướng dẫn, gúp đỡ tận tình. Tơi xin
bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc và chân thành tới GS.TS Vũ Tiến Hinh, người thầy
đã trực tiếp hướng dẫn, dìu dắc và chỉ bảo những kiến thức về chun mơn và
những chỉ dẫn khoa học q báu.
Xin chân thành cám ơn sự quan tâm của Ban giám hiệu, Ban giám đốc
cơ sở 2, Khoa Lâm học, Khoa sau Đại học Trường Đại học Lâm nghiệp, đã
tạo mọi điều kiện để tơi hồn thành khóa học.
Cám ơn quý Thầy, Cô giáo và bạn bè đồng nghiệp đã gúp đỡ nhiệt tình
cả về điều kiện vật chất và tinh thần với những kinh nghiệm quí báu.
Cuối cùng, một lần nữa tôi xin cám ơn Thầy Cô giáo, các đơn vị, tổ chức
và cá nhân đã gúp đỡ trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Xin chân thành cám ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2011
Tác giả

Nguyễn Xuân Đính


ii

MỤC LỤC
Trang
Trang phu ̣ bià
Lời cám ơn ........................................................................................................ i

Mục lục ............................................................................................................. ii
Một số khái niệm, từ viết tắt và ký hiệu ....................................................... v
Danh mục các bảng ........................................................................................ ix
Danh mục các hình ......................................................................................... xi
ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1
Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................... 4
1.1. Trên thế giới .......................................................................................... 4
1.1.1. Về tương quan giữa thể tích với đường kính và chiều cao ........... 4
1.1.2. Về hình số tự nhiên ......................................................................... 6
1.1.3. Về phương trình đường sinh .......................................................... 9
1.1.4. Về xác định thể tích gỗ sản phẩm thân cây ................................. 12
1.2. Ở Việt Nam .......................................................................................... 14
Chương 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ................................................................................................................ 21
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................... 21
2.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 21
2.2.1. Khái quát về số liệu nghiên cứu ................................................... 21
2.2.2. Một số đặc trưng thống kê của hình số tự nhiên và tỉ lệ gỗ lợi
dụng.......................................................................................................... 21
2.2.3. Xác định thể tích thân cây đứng từ hình số tự nhiên f01............. 21
2.2.4. Tính số cây cần thiết cho mỗi loài ................................................ 21


iii

2.2.5. Đề xuất phương pháp xác định thể tích thân cây........................ 22
2.2.6. Nghiên cứu phương pháp xác định tỉ lệ gỗ lợi dụng thân cây ... 22
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................... 22
2.3.1. Phương pháp luận ......................................................................... 22
2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu ...................................................... 22

2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................ 23
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 35
3.1. Khái quát về số liệu nghiên cứu ........................................................ 35
3.2. Một số đặc trưng thống kê của hình số tự nhiên và tỷ lệ gỗ lợi dụng
...................................................................................................................... 36
3.2.1. Nghiên cứu phương pháp tính thể tích thân cây đứng từ phương
trình thể tích thân cây ............................................................................. 36
3.2.2. Thử nghiệm một số phương trình thể tích ................................... 36
3.2.3. Chọn phương trình thể tích .......................................................... 39
3.3. Xác định thể tích thân cây đứng từ hình số tự nhiên f01 ................. 42
3.3.1. Một số đặc điểm của hình số tự nhiên f01 .................................... 42
3.3.2. Kiểm tra luật phân bố chuẩn của hình số tự nhiên .................... 43
3.3.3. Xác lập quan hệ D01 và D1.3 ........................................................... 44
3.3.4. Xác định sai số thể tích thân cây tính từ giá trị f01 bình qn của các
lồi ............................................................................................................ 45
3.3.5. Chọn phương pháp tính thể tích thân cây ................................... 48
3.4. Tính số cây cần thiết cho mỗi lồi ..................................................... 51
3.4.1. Chọn đại lượng làm tiêu chí tính số cây cần thiết ....................... 51
3.4.2. Tính f01 bằng phương trình đường sinh thân cây ....................... 52
3.4.3. Tính sai số thể tích xác định theo phương pháp đường sinh thân
cây............................................................................................................. 62
3.5. Đề xuất phương pháp xác định thể tích thân cây ............................ 64


iv

3.6. Nghiên cứu phương pháp xác định tỷ lệ gỗ lợi dụng thân cây ....... 66
3.6.1. Chọn phương pháp xác định tỉ lệ gỗ lớn ..................................... 67
3.6.2. Nghiên cứu phương pháp xác định thể tích gỗ tận dụng và gỗ củi
thân cây .................................................................................................... 77

KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ ......................................................... 82
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO


v

MỘT SỐ KHÁI NIỆM, TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

I. Một số khái niệm
Theo Quyết định số 40/2005/QĐ-BNN, ngày 07 thỏng 7 năm 2005 về
việc ban hành Quy chế về khai thác gỗ và lâm sản khác, có đưa ra một số khái
niệm sau:
- Tỷ lệ lợi dụng: là tỷ lệ phần trăm giữa khối lượng sản phẩm lấy ra so
với khối lượng tồn bộ thân cây (thể tích cây đứng), cụ thể như sau:
1) Gỗ lớn: là gỗ khúc thân tính từ mạch cắt gốc chặt đến mạch cắt ở
chiều cao dưới cành. Tuỳ theo phương tiện vận chuyển mà khúc thân có thể
cắt thành nhiều đoạn để kéo ra bãi giao, đơn vị tính là m3;
2) Gỗ tận dụng: là phần cành, ngọn có đường kính đầu nhỏ của lóng gỗ
từ 25 cm trở lên, hoặc những lóng gỗ khúc thân bị rỗng ruột tồn bộ chiều dài
lóng gỗ, có đường kính phần rỗng ruột chiếm từ 40% đến 70% đường kính
của lóng gỗ, đơn vị tính là m3;
3) Củi: là phần cành, ngọn, khúc gỗ thân bị rỗng ruột không thuộc đối
tượng quy định ở điểm b, khoản 5 Điều này, đơn vị tính là m3, hoặc ster.
Trong quá trình điều tra cây ngả, về cơ bản khơng gặp những lóng gỗ khúc
thân bị rỗng ruột, vì thế gỗ tận dụng và gỗ củi trong đề tài khơng bao gồm
những lóng gỗ khúc thân bị rỗng ruột.
Từ những khái niệm trên, đề tài làm rõ thêm khái niệm gỗ lớn đồng thời bổ
sung một số khái niệm làm cơ sở cho việc điều tra ngoài hiện trường cũng
như trong q trình xử lí số liệu

vi

Căn cứ vào khái niệm gỗ tận dụng ở trên, thì gỗ lớn là gỗ khúc thân
tính từ mạch cắt gốc chặt đến mạch cắt ở chiều cao dưới cành, có đường kính
đầu nhỏ của lóng gỗ từ 25 cm trở lên.
4) Gỗ thân cây: Là phần gỗ của toàn bộ thân cây, tính từ mặt đất đến vị
trí ngọn cây.
5) Gỗ gốc chặt: Là phần gỗ được tính từ mặt đất đến mạch cắt gốc chặt.
6) Gỗ lợi dụng thân cây: là phần gỗ thân cây tính từ mạch cắt gốc chặt
đến vị trí ngọn cây, là phần gỗ thân cây có thể lợi dụng được, bao gồm gỗ lớn,
gỗ tận dụng và củi.
7) Gỗ dưới cành: là phần gỗ thân cây tính từ mặt đất đến mạch cắt ở
chiều cao dưới cành.
8) Gỗ to: là phần gỗ thân cây tính từ mặt đất đến vị trí có đường kính cả
vỏ bằng 25 cm
9) Đường sinh thân cây: Dùng một mặt phẳng cắt thân cây theo trục dọc,
sau đó đặt đỉnh cây về phía trái trùng với gốc tọa độ, trục dọc thân cây trùng với
trục ngang của tọa độ, sẽ được đường giới hạn trên và dưới gần như đối xứng
nhau qua trục ngang; những đường này được gọi là đường sinh thân cây.
10) Phương trình đường sinh thân cây: là phương trình tốn học mơ tả
đường sinh thân cây.
11) Biểu thể tích: Biểu ghi thể tích bình qn của những cây có cùng
kích thước và hình dạng được sắp xếp theo trình tự nhất định.
II. Từ viết tắt và kí hiệu
Giổi xanh (Giổi)
l : Chiều dài xúc gỗ
Ntt: Số cây tính tốn
Nkt: Số cây kiểm tra
PTĐS: Phương trình đường sinh

vii

d: Đường kính ngang ngực có vỏ (du: đường kính khơng vỏ), hay
đường kính thân cây ở độ cao 1.3 m so với mặt đất, đơn vị tính là cm
dgc: Đường kính gốc chặt (đường kính cây tại mạch cắt gốc chặt)
h: Chiều cao vút ngon (chiều cao thân cây tính từ mặt đất đến vị trí
ngọn cây), đơn vị tính là m
hgc: chiều cao gốc chặt (chiều cao thân cây tính từ mặt đất đến mạch
cắt gốc chặt), đơn vị tính là m
hdc: Chiều cao dưới cành (chiều cao thân cây tính từ mặt đất đến vị trí
phân cành chính đầu tiên tạo nên tán cây), đơn vị tính là m
V: Thể tích gỗ thân cây cả vỏ (Vu: thể tích khơng vỏ), đơn vị tính là m3
Vgc: Thể tích gỗ gốc chặt (Vu: thể tích khơng vỏ), đơn vị tính là m3
Vld: Thể tích gỗ lợi dụng thân cây cả vỏ (Vld(u): thể tích khơng vỏ), đơn
vị tính là m3
Vdc: Thể tích gỗ dưới cành (Vdc(u): thể tích khơng vỏ), đơn vị tính là m3
Vl: Thể tích gỗ lớn cả vỏ (Vl(u): thể tích khơng vỏ) , đơn vị tính là m3
V25: Thể tích gỗ thân cây cả vỏ từ vị trí mặt đất đến vị trí thân cây có
đường kính cả vỏ bằng 25 cm (V25u: thể tích khơng vỏ)
Vtd: Thể tích gỗ tận dụng thân cây cả vỏ (Vtd(u): thể tích khơng vỏ), đơn
vị tính là m3
Vtdc: Thể tích gỗ tận dụng cành cây cả vỏ (Vtdc(u): thể tích khơng vỏ),
đơn vị tính là m3
Vc: Thể tích củi (thân cây) cả vỏ (Vcu: thể tích khơng vỏ), đơn vị tính là
m3
Pld: Tỉ lệ gỗ lợi dụng thân cây cả vỏ (Pldu: thể tích khơng vỏ), đơn vị
tính là phần trăm
Pl: Tỉ lệ gỗ lớn cả vỏ (Plu): thể tích khơng vỏ), đơn vị tính là phần trăm

viii

Ptd: Tỉ lệ gỗ tận dụng thân cây cả vỏ (Ptdu: thể tích khơng vỏ), đơn vị
tính là phần trăm
Ptdc: Tỉ lệ gỗ tận dụng cành cây cả vỏ (Ptdcu: thể tích khơng vỏ), đơn vị
tính là phần trăm
Pc: Tỉ lệ gỗ củi (thân cây) cả vỏ (Pcu: không vỏ), đơn vị tính là phần
trăm
doi: Đường kính thân cây cả vỏ (d0iu: đường kính khơng vỏ) ở vị trí độ
cao tương đối phần 10 thứ i thân cây kể từ gốc
f01: Hình số tự nhiên thân cây cả vỏ (f01u: hình số tự nhiên khơng vỏ)
f 01:

Hình số tự nhiên bình qn cả vỏ ( f 01u: hình số khơng vỏ)

f01(ld): Hình số tự nhiên gỗ lợi dụng cả vỏ (f01(ldu): hình số tự nhiên
khơng vỏ)
01(l):

Hình số tự nhiên gỗ lớn cả vỏ (f01(lu): hình số tự nhiên khơng vỏ)

f01(td) : Hình số tự nhiên gỗ tận dụng thân cây cả vỏ (f01(tdu): hình số tự
nhiên khơng vỏ)
R2: Hệ số xác định
R: Hệ số tương quan
∆% : Sai số tương đối về thể tích ở cây đơn lẻ
∆ max+: Sai số dương lớn nhất mắc phải về thể tích ở cây đơn lẻ,đơn
vị tính là %

∆ mim-: Sai số âm lớn nhất mắc phải về thể tích ở cây đơn lẻ, đơn vị
tính là %
: Sai số bình qn về thể tích
∆sq: Sai số quân phương về thể tích
P%: Hệ số chính xác
∆%(∑V): Sai số tổng thể tích cây kiểm tra


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu

Tên bảng

bảng

Trang

3.1

Khái quát chung về số liệu nghiên cứu

35

3.2

Kết quả tính hệ số xác định của các phương trình thể tích

37

3.3

Sự tồn tại của các tham số trong các phương trình ở 5 lồi

39

3.4

Kết quả tính sai số của các phương trình thể tích

40

3.5

Một số đặc điểm của hình số tự nhiên f01

43

3.6

Kết quả kiểm tra luật phân bố chuẩn của hình số tự nhiên

44

3.7

Kết quả tính tốn quan hệ D01 và D1.3

45

3.8

Kết quả tính sai số thể tích tính theo cơng thức

46

3.9

Kết quả kiểm tra luật phân bố chuẩn và sự phụ thuộc của
hình số tự nhiên thân cây vào đường kính và chiều cao

48

Chênh lệch sai số thể tích thân cây tính từ f01 với sai số tính
3.10

từ phương trình thể tíchPP1:V = K*d^b1*h^b2 PP2: V cây

49

= 0.0000785*D01lt*Hvn*f01bq
3.11

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

51

3.12

Kết quả tính phương trình đường sinh thân cây lồi Giổi

52

3.13

Kết quả phương trình đường sinh thân cây lồi Choại

54

3.14

Kết quả phương trình đường sinh thân cây của lồi Kháo

56

3.15

Kết quả phương trình đường sinh thân cây của lồi Re

58

3.16

Kết quả phương trình đường sinh thân câycủa lồi Cốc đá

60

3.17

3.18

Tổng hợp sai số thể tích tính theo phương trình đường sinh
cho từng loài
Tổng hợp sai số của ba phương pháp xác địnhthể tích thân

63
65


x

cây
3.19

Tỷ lệ các loại gỗ lợi dụng thân cây của các lồi cây điều tra

66

3.20

Kết quả tính quan hệ Vl = a + b*V cho các loài cây điều tra

68

3.21

3.22

3.23

3.24

Kết quả tính f01 và các sai số của thể tích gỗ lớn theo
phương án
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
hình số tự nhiên gỗ lớn vào đường kính và chiều cao
Kết quả tính sai số phương trình thể tích gỗ lớn theo
phương án 2

68

69

70

72

Kết quả kiểm tra sự phụ thuộc của tỉ lệ gỗ lớn (PL) vào d
3.25

(sig d).vào h (sig h) và luật phân bố chuẩn (sig nor) của tỉ
lệ gỗ lớn ( sig d ≥ 0.05.PL độc lập với d; sig h ≥ 0.05. PL

74

độc lập với h; ( sig nor ≥ 0.05. PL tuân theo luật chuẩn)
3.26

3.27
3.28

Kết quả tính sai số xác định thể tích gỗ lớn từ tỉ lệ gỗ lớn
bình qn
Kết quả tính phương trình PL = a + b*log(KH)
Kết quả tính sai số xác định thể tích gỗ lớn thơng qua quan
hệ PL = a + b*log(KH)

74
75
76

3.29

Kết quả tính quan hệ: Log(Pc)=a+b*log(d2*h`

78

3.30

Kết quả tính quan hệ Vld=a+b*V

78

3.31

Kết quả tính sai số tỉ lệ gỗ lợi dụng theo phương án 1 và
phương án2

80


xi

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

3.1

Phương trình đường sinh thân cây của lồi cây Giổi

53

3.2

Phương trình đường sinh thân cây của lồi cây Choại

55

3.3

Phương trình đường sinh thân cây của lồi cây Kháo

57

3.4

Phương trình đường sinh thân cây của lồi cây Re

59

3.5

Phương trình đường sinh thân cây của lồi cây Cốc đá

61


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Nằm trong khu vực nhiệt đới, nên Việt Nam là nước có tài nguyên rừng
phong phú và đa dạng. Song những năm trở lại đây, có nhiều nguyên nhân
khác nhau như: Cháy rừng, phá rừng làm rẫy, chuyển đổi mục đích sử dụng
rừng, sự gia tăng dân số... đã làm diện tích có rừng tự nhiên của nước ta ngày
càng bị suy giảm. Trước tình hình đó để đánh giá tài ngun rừng hiện cịn
một cách chính xác làm cơ sở để đưa ra những biện pháp sử dụng tài ngun
một cách hợp lý thì cơng tác điều tra rừng có ý nghĩa vơ cùng quan trọng.
Đối với cây đã chặt ngã, ta có thể đo chiều dài, đường kính giữa cây và
đường kính ở bất cứ vị trí nào để tính chính xác thể tích cây và các loại gỗ có
thể lấy ra, nhưng ở cây đứng chỉ có thể đo chính xác được đường kính của
phần dưới cây đứng, có thể đo được chiều cao nhưng kém chính xác, nhất là
đối với cây lá rộng trong rừng Nhiệt đới vì rất khó xác định đỉnh ngọn cây, đo
đường kính giữa thân cây lại càng khó hơn. Do vậy, để xác định trữ lượng cây

đứng cần lập những bảng biểu đặc biệt có thể xác định thể tích của thân cây
qua một hoặc một số nhân tố.
Xuất phát từ yêu cầu điều tra thiết kế khai thác và quản lý kinh doanh
rừng tự nhiên cũng như thực trạng các biểu đã lập cho rừng tự nhiên nước ta
hiện nay cho thấy vấn đề cần được tập trung nghiên cứu là:
- Nghiên cứu phương pháp xây dựng biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn
cây đứng cho một số loài cây khai thác chủ yếu ở rừng tự nhiên nước ta.
- Xây dựng biểu thể tích gỗ thân, cành, ngọn cây đứng cho một số loài
cây khai thác chủ yếu ở rừng tự nhiên trên các vùng sinh thái khác nhau.
Khi vấn đề trên được giải quyết sẽ góp phần nâng cao chất lượng của
thiết kế khai thác nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ tạo cơ sở xác định giá trị của


2

rừng, biểu lập ra sẽ đáp ứng nhu cầu đánh giá sản lượng rừng ở mức độ chi
tiết của các chủ rừng.
Góp phần từng bước giải quyết những vấn đề nêu trên chúng tôi tiến
hành nghiên cứu đề tài: “Xây dựng cơ sở khoa học lập biểu thể tích gỗ lợi
dụng cho 5 loài cây: Giổi xanh, Choại, Khá, Re, Cốc đá ở rừng tự nhiên
Vùng Tây Nguyên”.


3

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Thể tích và trữ lượng là con số biểu thị khối lượng gỗ (tính bằng m 3)
mà cây hoặc bộ phận của cây hay toàn rừng tạo ra kể từ lúc chúng xuất hiện
tới một thời điểm nào đó. Đây là nhân tố điều tra quan trọng hàng đầu cần

phải xác định nhằm đánh giá tài nguyên rừng của mỗi quốc gia, hay vùng lãnh
thổ. Mặc dù thân cây hay bộ phận thân cây được xem như một khối hình học
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
(Volume table). Khoa học Điều tra rừng đã khẳng định thể tích thân hoặc bộ
phận thân cây đứng có thể xác định bằng công thức:
V 


4

 d 2j  h  f j

Với: V là thể tích thân cây hoặc bộ phận của thân cây.
dj là đường kính qui chuẩn được chọn ở vị trí nào đó trên phần
gốc cây để có thể đo được dễ dàng.
h là chiều cao thân cây.
fj là hình số hay đại lượng biểu thị hình dạng của thân cây hoặc
bộ phận hình dạng thân cây ứng với dj đã chọn ở trên.
Như vậy có thể coi V như là một hàm của ba biến độc lập là: dj, h, fj.
Từ đó có thể định nghĩa : “Biểu thể tích là một biểu ghi bằng số liệu mối
quan hệ của thể tích với các nhân tố tạo thành thể tích” (Vũ Tiến Hinh –
Phạm Ngọc Giao [1997]). Khoa học lập biểu thể tích ra đời, phát triển luôn


4

gắn chặt và là minh chứng rõ rệt lịch sử của Điều tra rừng. Dưới đây là khái
quát một số cơng trình tiêu biểu thường được thừa nhận rộng rãi trong và
ngồi nước.
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 công bố. Trong số đó có biểu một
nhân tố, biểu hai nhân tố và biểu ba nhân tố. Độ chính xác của biểu ln đi
kèm với mức độ phức tạp khi sử dụng biểu. Hiện tại, biểu thể tích một nhân tố
rất ít được sử dụng vì độ chính xác của nó khơng đáp ứng yêu cầu của công
tác điều tra rừng. Ngược lại, mặc dù có độ chính xác cao, nhưng biểu thể tích
ba nhân tố cũng ít được lập và sử dụng bới tính phức tạp của nó. Trên cơ sở
độ chính xác cần có và mức độ phức tạp của việc lập cũng như sử dụng biểu,
hiện nay điều tra rừng trên thế gới chủ yếu sử dụng biểu thể tích hai nhân tố
cho đối tượng rừng trồng và rừng tự nhiên và biểu thể tích một nhân tố theo
cấp chiều cao cho đối tượng rừng tự nhiên. Theo Đồng Sĩ Hiền (1974), với
đối tượng rừng tự nhiên nước ta, lập và sử dụng biểu hai nhân tố là thích hợp
nhất. Trên cơ sở đó, trong phần này chủ yếu đề cập đến phương pháp lập biểu
thể tích hai nhân tố cũng như những cơng trình liên quan đến đề tài.
1.1. Trên thế giới
1.1.1. Về tương quan giữa thể tích với đường kính và chiều cao
So với phương pháp lập biểu thể tích dựa vào nhân tố cấu thành thể tích
thì phương pháp lập biểu trên cơ sở phương trình thể tích được ứng dụng rộng
rãi hơn. Theo phương pháp này, thể tích thân cây được xác định thơng qua
quan hệ với đường kính và chiều cao.
Theo Prodan M.(1964), Spurr đã sử dụng các phương trình sau để biểu
thị quan hệ giữa thể tích thân cây với đường kính và chiều cao cho một số loài
cây ở châu Âu:
V=ao+a1*d2+a2*d2h+a3*h2+a4*dh2

(1-1)

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

(1-2)


5

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

(1-3)

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

(1-4)

V= ao+a1*d2h

(1-5)

Schumacher và Hall (Thomas Eugene Avery.,1983) đề xuất dùng
phương trình:
V=bo*db1hb2

(1-6)

để lập biểu thể tích hai nhân tố.
Lembke (Dittmar. O.,1976) sử dụng phương trình (1-6) lập biểu thể
tích cho loài Kiefe ở Đức.
Thomas Eugene Avery. (1983) dùng phương trình (1-5) lập biểu thể
tích cho lồi Slash pine ở Mĩ

Edminster et al.,( Thomas Eugene Avery.,1983) cũng dùng phương
trình (1-5) lập biểu thể tích cho lồi Ponderosa pine ở Colorado, Hoa Kì và
dùng phương trình:
V=K*(d2h)

(1-7)

lập biểu gỗ thương phẩm cho lồi cây này.
Wensel và Schoenheide (Thomas Eugene Avery.,1983) dùng phương
trình (1-4)
lập biểu gỗ thương phẩm cho loài Douglas fir.
Khi hướng dẫn lập biểu thể tích gỗ thân cho rừng hỗn giao ở Malaysia, FAO
(1992) có đưa ra quy trình gồm các bước sau:
- Đo D1.3 và đường kính tại các vị trí độ cao 16 feet, 32 feet và vị trí
dưới cành cùng chiều cao vút ngọn cho 16.000 cây đứng (mẫu sơ cấp) để thiết
lập 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

(1-8)


6

Từ phương trình (2-8) xác định thể tích cho 16.000 cây ở mẫu sơ cấp.

Xác lập phương trình thể tích cho từng loài và cấp chiều cao từ số liệu
16.000 cây theo phương trình:
V= ao+a1*d+a2*d2

( 1-9)

Để lập biểu thể tích cây đứng cho vùng núi Aues ở Algeria, người ta tiến hành
như sau:
- Đo đường kính và chiều cao vút ngọn cho một số lượng lớn cây trên
những ô mẫu trải đều ở khu vực cần lập biểu ( mẫu sơ cấp)
- Chọn ngẫu nhiên một số lượng cây nhất định trong những ô mẫu để
chặt ngả, đo tỉ mỉ xác định thể tích (mẫu thứ cấp)
- Xác lập phương trình thể tích theo lồi từ số liệu mẫu thứ cấp theo
phương trình (1-6) và (1-7). Các phương trình này được gọi là phương trình
chuẩn. Chúng được sử dụng để xác định thể tích cho những cây điều tra ở
mẫu sơ cấp.
- Thiết lập phương trình chiều cao theo đường kính (parabol bậc 2) theo
lồi và cấp chiều cao để lập biêu thể tích cấp chiều cao.
1.1.2. Về hình số tự nhiên
Do đặc điểm đo tính cây đứng khác biệt so với cây ngả, nên thể tích của
nó ngồi suy diễn từ phương trình thể tích ra, thường được tính theo cơng
thức:
v=

*

Ở cơng thức trên,

*h*

(1-10)

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

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

*

*h*

(1-11)

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

*

*h*

b1. Tính thể tích thân cây theo công thức (1-11)

(1-12)


7

Khi tính thể tích thân cây theo cơng thức (1-11), cần xác lập quan hệ f1.3 với

các chỉ tiêu biểu thị kích thước của cây.
Prodan M. (1964) đã tổng hợp một số phương trình biểu thị quan hệ giữa hình
số thường với đường kính và chiều cao:
- Quan hệ f1.3 với d
f1.3 =

(1-13)

f1.3 = a – b*

(1-14)

f1.3 = ao+ a1*d + a2*d2
- Quan hệ f1.3 với d và h

(1-15)

f1.3 = ao+ a1* + a2*

(1-16)

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

(1-17)
+ a4*

+ a5*

+ a3*

(1-18)
(1-19)

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

(1-20)

Kunze M. (Prodan M.,1964) dùng phương trình đường thẳng biểu thị
quan hệ giữa f1.3 với hình xuất q2.
Schiffel A.( Prodan M.,1964) xác định f1.3 thông qua quan hệ với hình suất
q2 và chiều cao, Spiranec (1941) xác định f1.3 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*

(1-21)

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

cây, h là chiều cao vút ngọn.
Từ (1-21),

được xác định theo:
*( ao*+a1*

+ a2*

+ a3*

)


8

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

*

*( ao*+a1*

+ a2*

+ a3*

)

(1-22)

Từ phương trình (1-22), thể tích thân cây được tính theo phương trình tích
phân:
v= *

*

* + a2*

+ a3*

)*dh

(1-23)

Lấy tích phân được:
v=

*

*[ ao*hi+a1*

+a2*

+a3*

]│

(1-24)

Từ phương trình (1-24), thể tích của một đoạn gỗ sản phẩm nào đó trên
thân cây từ vị trí h1 đến h2 được xác định theo công thức:
V(h1-h2)= V(h2)-V(h1)

(1-25)

Với V(h2)=

*

*

* + a2*

+ a3*

)* dh

(1-26)

V(h1)=

*

*

* + a2*

+ a3*

)* dh

(1-27)

Ở phương trình (1-27) khi hi=h, ta có:
v=
Đặt k =

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

(1-28)
*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 (1-12).
Hình số tự nhiên f01 ở cơng thức (1-12) thuần nhất theo đơn vị loài cây
hoặc loài địa phương. Với mỗi đơn vị này, giá trị bình quân của f 01 được sử
dụng để tính thể tích cây đơn lẻ cũng như xác định trữ lượng lâm phần. Sự
khác biệt về mặt phương pháp ở đây là cách tính giá trị f01 đại diện cho từng
đơn vị. Các phương pháp đó là:


9

Tính bình qn cộng từ giá trị f01 của những cây điều tra trong từng đơn
vị.
Tính từ tích phân phương trình đường sinh thân cây.
1.1.3. Về phương trình đường sinh
Ngồi việc tính tốn thể tích bằng phương pháp tương quan thông qua
việc sử dụng các hàm quan hệ giữa biến phụ thuộc và thể tích với các biến
độc lập như đường kính, chiều cao, hình số thì thể tích cây có thể được tính

thơng qua phương pháp đường sinh.
Mặc dù về mặt lý thuyết ngay từ thế kỷ 19 người ta đã biết nếu coi thân
cây là một khối hình học trịn xoay thì thể tích chính là tích phân phương trình
đường sinh của nó. Tuy nhiên, do đường sinh thân cây là đường cong rất phức
tạp, chỉ có thể biểu diễn bằng một phương trình Parabol bậc cao nên những đề
nghị của Mendeleev (1899), Wimmenauer (1918), Belanovski (1917), theo
Đồng Sĩ Hiền (1974), vào đầu thế kỉ 20, mới chỉ dừng ở phạm trù lí thuyết.
Mãi tới giữa thế kỷ 20 những đề nghị này mới trở thành hiện thực nhờ sự trợ
giúp của những phương tiện tính tốn hiện đại. Từ đó xuất hiện một phương
pháp lập biểu thể tích mới gọi là phương pháp đường sinh thân cây. Theo
Đồng Sĩ Hiền (1974), ở nước Đức Muller (1960), cho rằng đường kính liên hệ
với chiều cao theo dạng:

D  a  hb

hoặc

 a  e ln b.h

Với giả thiết bề dày vịng năm khơng thay đổi trên thân cây thì đường
sinh thân cây sẽ hồn tồn phù hợp với đường cong chiều cao. Từ đó thể tích
thân cây v 



h

4 0

D2 .dh

Tuy nhiên giả thuyết bề dầy vòng năm cố định trên thân cây thường
không thỏa mãn ở thực tế nên đề xuất trên ít được ứng dụng rộng rãi. Wauthor
(1964) lại giả thiết nếu tìm được chỉ số hình dạng m cho một thể hình học


10

tưởng tượng và đơn giản nào đó có thể tích bằng thể tích thân cây thì thể tích
đó sẽ là:



h

g
v   Ax .dx  0 .h
40
m 1
m

khi thay g0 bằng g1.3 thì:

m

g  h 
v  1.3 
 .h
m  1  h  1,3 

Chỉ số m được tìm từ số đo đường kính ở 2 khoảng cách khác nhau tính từ
d1
d2
ngọn cây theo cơng thức: m 
. Từ đó lập thành biểu hf theo m (hoặc
h1
lg
h2
2 lg

d1
) và h khác nhau. Nếu nhân hf trong biểu với g 1.3 của cây trong thực tế sẽ
d2

được thể tích thân cây. Kiểm tra 21 cây Lãnh Sam có d 1.3 từ 18,8 – 21,7cm và
h từ 18,3 – 24,6m tác giả thấy sai số thể tích khơng đáng kể. Hạn chế của
phương pháp này là chỉ số hình dạng (m) trên thân cây thường biến đổi rất
phức tạp, nên rất khó chấp nhận một trị số bình qn cho các thân cây rừng
khác nhau mặc dù chúng cùng sống trên một lập địa. Năm 1965 ở Thụy Điển
Heijbel đã dùng dãy số thon ứng với độ cao tương đối trên thân cây lập thành
3 phương trình (đoạn gốc, thân, ngọn) rồi kết hợp thành phương trình đường
sinh thân cây. Tích phân phương trình này sẽ được thể tích cơ bản nhưng luôn
mắc sai số âm ở đoạn gốc và sai số dương ở đoạn ngọn. Vì vậy ơng tiếp tục
lập phương trình hiệu chỉnh các sai số này để được trị số thể tích chính xác rồi
liệt kê thành biểu. Phương pháp của Heijbel tuy chính xác nhưng rất phức tạp,
mặt khác trên cây gỗ thường không xác định được ranh giới của các thể hình
học khác nhau nên việc tách thành 3 phương trình đường sinh tương ứng với
3 bộ phận gốc, giữa và ngọn rất khó đảm bảo khách quan. Petrovxki ở Nga
năm 1964 đã dùng trị số bán kính đo ở vị trí tuyệt đối bất kì và độ cao tương
ứng tính từ vị trí 1m tới đường kính đó để lập phương trình đường sinh dưới

dạng đa thức bậc 4. Do đường kính cơ bản lấy ở vị trí cách gốc cây 1m nên để
loại trừ ảnh hưởng của bạnh gốc ông đã biểu thị đường kính ở vị trí bất kì qua
đường kính giữa thân cây. Phương trình tổng qt có dạng:
4
3
2


l
l
l
l




l
x  d 05 . 0,5.1    A.   B.   C    D.   E 


 h
h
h
h
h


11

Tích phân phương trình này sẽ được thể tích: v   .m.d052 .h với m tùy thuộc vào

mỗi loài cây, chẳng hạn với lồi Thơng rụng lá: v  0,818.d052 .h
Cũng trong giai đoạn này De Giurgiu (1963) ở Rumani sử dụng dãy số
thon tự nhiên ( K0i 

d 0i
) bằng cách chia thân cây thành 15 đoạn bằng nhau và
d01

dùng 16 điểm tựa để lập phương trình đường sinh 15 bậc từ đó tính tích phân
để lập biểu thể tích. Theo Đồng Sĩ Hiền (1974), việc dùng đa thức bậc càng
cao, đường cong càng mềm dẻo và có thể đi qua các điểm quan sát thực
nghiệm. Tuy nhiên ở giữa 2 điểm tựa đường cong này sẽ có thể rất khác với
đường cong thực của thân cây. Theo Loestch – Zohrer – Haller (1973), Bruce,
Curtis và Van Coevering (1968) đã lập phương trình đường sinh cho lồi
Thơng đỏ ở Mĩ như sau:













d 0i
1,5

 0,91274.x 1,9758. x1,5  x 3 .d.10 2  8,2375. x1,5  x 3 .H .10 3  4,964. x1,5  x 32 .H .d.10 3
d
 3,773. x1,5  x 32 .H 0,5 .10 3  7,417. x1,5  x 40 .H 2 .d.10 6









Với: h là chiều cao thân cây
di là đường kính khơng vỏ ở độ cao i khác nhau trên thân cây
d là đường kính ngang ngực cả vỏ
x

Chiêu cao cua d i tính tu ngon cây
H  4,5

Thể tích khơng vỏ thân cây từ độ cao gốc chặt được tính từ tích phân phương
CTV  0,545415.d 2 H  4,5
. F

trình trên:

Z d
Trong đó, F  0  i d x chính là hình số tương ứng của nó.

d

Z=
Có thể chuyển từ thể tích thân cây cả vỏ thành thể tích đoạn gỗ thương
phẩm với đường kính giới hạn đầu nhỏ cho trước.


12

Nhìn chung, lập biểu từ phương trình đường sinh thân cây phức tạp hơn
phương pháp tổng hợp nhưng cho độ chính xác cao và có thể đáp ứng được
nhiều mục đích khác nhau (Thí dụ: Xác định thể tích các đoạn gỗ sản phẩm,
thể tích gỗ to, gỗ dưới cành và ngay cả thể tích vỏ cây). Trường hợp chưa có
điều kiện lập phương trình đường sinh (Thí dụ trước năm 1960) các tác giả
thường lập biểu độ thon (thực chất là một đường sinh thực nghiệm) để giải
quyết vấn đề xác định thể tích bộ phận thân cây. Cũng có thể giải quyết vấn
đề này thơng qua nghiên cứu qui luật của tỉ suất (Tỉ lệ phần trăm của thể tích
bộ phân thân cây với thể tích thân cây) để chuyển thể tích thân cây thành thể
tích bộ phận của nó. Ngồi ra nếu xác định được qui luật hình số của bộ phận
thân cây cũng có thể tim được thể tích của nó thơng qua thể tích của 1 hình
viên trụ tưởng tượng trên thân cây. Các hướng đi này cịn ít được nghiên cứu
và chưa có những kết quả đáng kể được công bố.
Khi đặt y là bán kính thân cây, x là khoảng cách từ ngọn cây đến bán
kính ấy, phương trình biểu thị quan hệ y/x được gọi là phương trình đường
sinh thân cây. Đây là cơ sở xác định thể tích thân cây. Mendeleev và
Belanovski đề xuất biểu thị quan hệ này bằng phương trình parabol bậc 2 và
bậc 3, Wimmenauer đề xuất dùng phương trình parabol bậc 4 (Đồng Sĩ Hiền,
1974). Các nghiên cứu này đều sử dụng bán kính và chiều cao tuyệt đối. Sau
này một số tác giả khác, trong đó có Anoutchin N.P., Petrovxki V.S. Giurgiu
V., đã sử dụng độ thon tương đối theo chiều cao tương đối để biểu thị đường
sinh thân cây. Trong trường hợp này, y = koi =

và x = 1-

Quan hệ y/x được viết dưới dạng tổng qt:
y=a1*x+a2*x2+…+am*xm

(1-27)

Tích phân của phương trình đường sinh (1-21) sẽ được hình số tự nhiên f01.
f01=

*x+

)2*dx

(1-28)

1.1.4. 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


13

thể tích bình qn ra, cịn cho biết thể tích hoặc tỉ lệ thể tích ứng với từng loại
sản phẩm.
Biểu sản phẩm của Anoutchin ( Vũ Tiến Hinh và Phạm Ngọc Giao,1997) ghi
thể tích các loại gỗ sản phẩm tương ứng với từng cỡ d và h.
Burkhart (Thomas,Eugene,Avery,1983) lập biểu thể tích

cho lồi Lobolly Pine bằng phương trình (1-7). 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*

(1-29)

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.
Theo Loetsch - Zoehrer – Hadler (1973), 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.
Với loài Pinus patula ở Kenia, Alder D. (1980) 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 lồi 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.
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:
log(h)=bo+b1/d

(1-30)