Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu Nghiên cứu về vấn đề xác định thể tích thân cây dựa vào gốc chặt để lại sau khai thác làm cơ sở khoa học phục vụ công tác điều tra, kinh doanh rừng hiệu quả. Đã có nhiều tác giả trong và ngoài nước nghiên cứu lĩnh vực này cho các đối tượng và mục đích khác nhau, bằng các phương pháp khác nhau từ đó hình thành các hướng giải quyết khác nhau. Vì vậy, trong khuôn khổ một đề tài thạc sỹ, tác giả chỉ khái quát một số công trình tiêu biểu trong và ngoài nước có liên quan tới nội dung nghiên cứu của đề tài để làm cơ sở định hướng cho việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu sau này 1.
Trên thế giới: 1. Nghiên cứu phương pháp xác định kích thước thân cây dựa vào kích thước gốc chặt Vấn đề truy tìm kích thước cây bị mất do những tác động tiêu cực của con người (chặt phá ngoài đối tượng đã thiết kế hoặc chặt trộm) ít đặt ra đối với các nước phát triển. Vì thế kết quả nghiên cứu còn rất hạn chế và khá đơn giản. Theo Loetsch - Zohrer - Haller (1973), việc điều tra gốc chặt (phần gốc để lại sau khi khai thác cây gỗ) được thực hiện ở một số nước nhằm xác định trữ lượng khai thác kèm theo trữ lượng cây đứng trong điều tra tài nguyên rừng.
Để làm việc này người ta nghiên cứu mối quan hệ giữa chu vi ngang ngực (C1.3) với chu vi gốc chặt (Cs). Chu vi gốc chặt là chu vi đo ở vị trí mặt cắt khi khai thác cây gỗ. download by : skknchat@gmail.com 4 Hầu hết các tác giả (H. Decornt (1964)…) đều thừa nhận mối liên hệ này theo dạng phương trình tuyến tính: C1.1) Với hệ số tương quan từ 0.
Decornt (1964) đã thiết lập dạng tương quan (1.1) cho 1 số loài cây phổ biến của nước Pháp và cho kết quả là các phương trình như sau: C1.Cs Cho Thông Châu Âu(Pinus silvestris) C1.Cs Cho Vân sam(Picea exselsa) C1.Cs Cho Vân sam(Picea sitchensis) C1.Cs Cho Hoàng sam(Pceudotsuga taxifolia) C1.Cs Cho Lãnh sam(Abies alba) F. Loetsch (1968) đã xác lập tương quan (1.1) cho loài cây Tếch ở một số địa phương thuộc Thái Lan và cho kết quả phương trình như sau: C1.Cs cho vùng Chiềng Mai C1.Cs cho vùng Lampang C. Boonnybhas (1961) xác lập cho vùng rừng Maipan: C1.Cs Các tác giả này cho rằng, tham số a có xu hướng tăng theo cấp đất từ xấu đến tốt, còn hệ số góc b lại giảm dần. Các tài liệu cho thấy quan hệ (1.1) luôn tồn tại chặt chẽ nhưng giữa các loài hoặc cùng loài ở địa phương khác nhau thường các phương trình cụ thể rất khác nhau.
Tuy nhiên, hệ số góc (b) nhìn chung khá gần nhau. Vấn đề đáng lưu ý là ở các nước thường quy định độ cao gốc chặt rất chặt chẽ (ở Pháp là 0,15m, ở Mỹ là 12inch (≈ 30cm) với cây thuộc đối tượng download by : skknchat@gmail.com 5 khai thác và 15cm với cây nhỏ, còn loài Tếch ở Thái Lan (nghiên cứu của Loetsch) bạnh gốc rất lớn khiến khó có thể chặt ở độ cao dưới 0,3m). Clure (1968) cho rằng khi chiều cao gốc chặt (Hs) không giống nhau, để tìm đường kính ngang ngực cần thêm biến Hs vào mối quan hệ. Ông xác lập dạng phương trình: D=Ds (bo + b1).2) cho 53 loài cây vùng Đông nam nước Mỹ và cho biết hệ số xác định của phương trình (1.
Từ đó đã lập một biểu xác định D từ Ds, Hs theo loài cây. Ngoài mối quan hệ (1.2) hầu như các tác giả không đề cập tới quan hệ của các nhân tố khác trên cây với đường kính gốc chặt. Nghiên cứu về phương pháp xác định thể tích thân cây Cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu phương pháp xác định thể tích thân cây trên thế giới được công bố và sử dụng. Trong đó, một số công trình tiêu biểu: Mendeleep D.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 Prodan, Meyer, Spurr, Halaj, Tiorin… đưa ra nhiều dạng phương trình khác, nhưng tập trung nhiều nhất là 2 dạng phổ biến: V = a + b.4) Hai dạng phương trình trên được nhiều tác giả kiểm tra và thiết lập để cấu trúc nên biểu thể tích 2 nhân tố ở nhiều nước như Đức, Ấn độ, Mỹ, Indonexia, Thái lan… download by : skknchat@gmail.com 6 Muller G (1960) đề nghị biểu thị mỗi liên hệ giữa đường kính và chiều cao bằng hàm số mũ: D = a.
Giả thiết vòng năm có bề dày cố định, thì có thể tính được thể tích thân cây bình quân cho những cây ở cùng điều kiện lập địa và chiều cao bằng cách lấy tích phân diện tích nằm dưới đường cong, tức là lấy tích phân phương trình mũ trên: h .5) 4 0 Wauthoz (1961) đã xây dựng phương pháp xác định thể tích thân cây và lập biểu thể tích thân cây trên cơ sở phương trình Y2 = A. Khi đó thể tích thân cây được tính như sau: h g0 V= .6) 4 0 m 1 Trong đó: go là tiết diện ngang ở cổ rễ thân cây.S (1963, 1964) ở Liên Xô cũ, biểu thị quan hệ đường kính lấy ở vị trí bất kỳ với khoảng cách L từ đường kính đó đến gốc bằng phương trình Parabol sau: X2 = 2.7) Trong đó: P là thông số tiêu đỉnh của đường sinh; X,y lần lượt là tọa độ parabol; H là chiều cao của thân bớt đi 1m. Từ đó thể tích thân cây được xác định theo công thức cơ bản sau: V= = .8) Trong đó: M tùy thuộc vào loài cây. I (1965),ở Thụy Điển đã sử dụng 3 phương trình kết hợp lại tiếp cận phương trình đường sinh thân cây.
download by : skknchat@gmail.9) Trong đó: n là hệ số độ thon tự nhiên: n= ; n là chiều cao tương đối: n = ; K, i, i: là những hệ số cố định. Khi đó thể tích cơ bản sẽ là: Vg = i - Ktg. Nghiên cứu về quan hệ giữa đường kính với chiều cao. Đây là một trong những quy luật cơ bản trong lâm phần được rất nhiều tác giả nghiên cứu.
Các nghiên cứu đó cho thấy giữa chiều cao vút ngọn với đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt và tuân theo qui luật: khi tuổi tăng thì đường kính và chiều cao tăng theo và giữa chúng tồn tại mối quan hệ theo dạng đường cong. chiều cao tương ứng với mỗi cỡ kính cho trước luôn tăng theo tuổi, đó là kết quả quá trình tự nhiên của sự sinh trưởng. Trong một cỡ đường kính xác định, ở các cấp tuổi khác nhau sẽ có các cây thuộc cấp sinh trưởng khác nhau. Cấp sinh trưởng càng giảm khi tuổi lâm phần tăng lên dẫn đến tỷ lệ H/D tăng theo tuổi.
Từ đó đường cong quan hệ H/D có thể bị thay đổi dạng và luôn dịch chuyển về phía trên khi tuổi lâm phần tăng lên.V (1927) đã phát hiện hiện tượng này khi ông xác lập đường cong chiều cao các cấp tuổi khác nhau. Kết luận này cũng được Vagui, A. Ngoài ra thì độ dốc của đường cong chiều cao giảm theo tuổi (Prodan, (1965)). Một số tác giả đã sử dụng các hàm toán học khác nhau để biểu thị mối quan hệ này.
Có thể điểm qua một vài công trình nghiên cứu điển hình sau: download by : skknchat@gmail.com 8 Tovstolesse, DI (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ Hvn/D1. 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 dãy tương quan theo dạng đường thẳng của Gehrhardt và Kopetxki (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995). Các tác giả Naslund, M (1929); Assmanm, E (1936); Hohenadl, W (1936); Prodan, M (1944); Meyer, H.A (1952) đã đề nghị các dạng phương trình: h a b1.14) Petterson, H (1955) đề xuất sử dụng phương trình: 1 b a (1.O (1967) đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao với đường kính và tuổi theo dạng phương trình: 1 1 1 Log h d b1.
A Tại từng tuổi nhất định dùng phương trình: 1 Log h bo b1 .17) Thực tiễn điều tra rừng cho thấy, có thể dựa vào quan hệ H/D xác định chiều cao tương ứng cho từng cỡ kính mà không cần thiết đo cao toàn bộ. Để biểu thị tương quan chiều cao với đường kính có thể sử dụng nhiều dạng download by : skknchat@gmail.com 9 phương trình khác nhau. Việc lựa chọn phương trình thích hợp nhất cho những đối tượng nào thì chưa được nghiên cứu đầy đủ. Việc dùng phương trình này hay phương trình khác để biểu thị tương quan H/D phụ thuộc vào kinh nghiệm của từng tác giả và bản chất quy luật đo đạc được.
Hai dạng phương trình được sử dụng nhiều nhất để biểu thị đường cong chiều cao là phương trình Parabol và Logarit. Nghiên cứu phương pháp xác định kích thước thân cây dựa vào kích thước gốc chặt Nghiên cứu mối quan hệ của một số nhân tố điều tra trên thân cây với đường kính gốc cây (D0) mới được chú ý thử nghiệm trong một số năm gần đây. Hầu hết kết quả thu được đều của các tác giả là sinh viên khi làm báo cáo tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn của Bộ môn điều tra qui hoạch rừng (Lê Minh Đức (1996), Đặng Văn Bình (1996), Mạc Văn Đang (1997), Nguyễn Xuân Thành (2005) [16], Ngô Quốc Bình (2000) [2], Trần Huy Mạnh (2000), Đinh Hồng Khanh (2000), …). Trong luận văn tốt nghiệp, Đào Mộng Long (1999) [11] đã xác lập phương trình tương quan D1.3/D0 cho 2 loài Mỡ và Bạch đàn tuổi 6-8 ở Hữu Lũng Lạng Sơn như sau: D1,3 = 0,2336 + 0,7814.D0 Lê Minh Đức (1996) [5] đã xác lập quan hệ giữa D1.3/D0 cho rừng Bạch đàn trồng thuần loài đều tuổi ở Tam Kỳ - Quảng Nam: D1.D0; với R2 = 0,94 với Bạch đàn 8 tuổi D1.D0; với R2 = 0,86 với Bạch đàn 6 tuổi D1.D0; với R2 = 0,97 với loài Bạch đàn 4 tuổi Qua khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Tiến Hưng (2001), một lần nữa khẳng định mối quan hệ bậc một giữa đường kính ngang ngực (D1,3) với download by : skknchat@gmail.com 10 đường kính gốc (D0) đồng thời tác giả cũng xác lập được mối tương quan giữa đường kính gốc (D0) với chiều cao (H) và thể tích cây (V) cho loài Thông đuôi ngựa thuộc Trung tâm thực nghiệm Trường Đại học Lâm nghiệp theo dạng phương trình: H = -0,3907 + 7,8545.