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., làm cơ sở cho việc định hướng lựa chọn phương pháp nghiên cứu. 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). LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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.
Nó được biểu thị dưới dạng phương trình: V = F(D, H, f) (1.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.(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 = .2) 0 Trong đó M tuỳ thuộc vào loài cây. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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. Hệ số biến động từ 26 đến 47% bình quân là 38%, tương ứng với đường kính thay đổi từ 15 đền 55cm. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 .6) 4 Trong đó: 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 1.3) 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. 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].
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 b1.10) Petterson, H (1955) đề xuất sử dụng phương trình: 1 b a (1.11) 3 h 1,3 d Mối quan hệ giữa chu vi ngang ngực (C1.3) với chu vi gốc chặt (Cgc) đã được nhiều tác giả thừa nhận. 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: D1.13) 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]. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
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 : 40 g Hf g Hf (1.14) 40 Trong đó: 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 1 / 2 ).
Thể tích trong biểu được xác lập d 1/ 4 với đường kính thông qua phương trình: V=K.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]. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 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].
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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.