NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH THỂ TÍCH GỖ DƯỚI CÀNH THÂN CÂY ĐỨNG LOÀI LIM XANH (ERYTHROPHLOEUM FORDII) VÀ TÁU MẬT (VATICA ODORATA VAR TONKINENSIS) pot

1 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH THỂ TÍCH GỖ DƯỚI CÀNH THÂN CÂY ĐỨNG LOÀI LIM XANH (ERYTHROPHLOEUM FORDII) VÀ TÁU MẬT (VATICA ODORATA VAR TONKINENSIS) Phạm Thế Anh Trường Đại học Lâm nghiệp, Xuân Mai, Hà Nội TÓM TẮT Từ tài liệu 201 cây ngả, bằng phương pháp nghiên cứu thông dụng trong điều tra rừng đã phát hiện và xác lập một số quy luật kết cấu về hình dạng, kích thước đoạn gỗ dưới cành cho hai loài cây Lim xanh và Táu mật. Từ đó đã đề xuất 3 phương pháp điều tra thể tích gỗ dưới cành cho đối tượng nghiên cứu với kết quả kiểm nghiệm bước đầu đáp ứng yêu cầu của thực tiễn hiện nay. Từ khoá: Lim xanh, Táu mật, thể tích gỗ ĐẶT VẤN ĐỀ Đoạn gỗ dưới cành là bộ phận thân cây tính từ mặt đất (cổ rễ cây) đến cành sống thấp nhất tham gia tạo nên tán chính của cây gỗ. Gỗ dưới cành thường chiếm ≥70% thể tích thân cây và ≥80% thể tích gỗ tròn mà một cây lá rộng trong rừng tự nhiên có thể tạo ra. Để xác định thể tích thân cây dưới cành rừng tự nhiên (trong đó có Lim xanh và Táu mật) hiện nay có thể dùng phương pháp sau đây: Đo đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn, từ đó tra biểu thể tích 2 nhân tố tương ứng với loài sẽ được thể tích thân cây. Nhân thể tích thân cây với tỷ suất gỗ dưới cành sẽ được thể tích gỗ dưới cành cần tìm (sổ tay ĐTQH hoạch rừng 1995). Phương pháp này tuy tương đối đơn giản nhưng khi sử dụng gặp một số trở ngại sau:  Trong rừng tự nhiên khó đo chính xác chiều cao vút ngọn thân cây vì kh”ng nhìn rõ đỉnh sinh trưởng chiều cao (ngọn cây) và bộ phận thân cây trong tán ít khi hình thành trục chính, đặc biệt với các loài cây lá rộng. Từ đó thể tích thân cây tra được qua biểu kh”ng đảm bảo độ tin cần thiết.  Tỷ suất thể tích gỗ dưới cành được công bố mới là trị số trung bình giản đơn được tính từ tài liệu thực nghiệm có hạn và người sử dụng chưa nhận được khuyến cáo cần thiết.  Thực tiễn đo cây cho thấy xác định thể tích gỗ dưới cành ở cây đứng luôn dễ dàng và đạt độ chính xác cao hơn xác định thể tích thân cây đứng. Vì vậy cách làm này không phù hợp với logic biện chứng trong điều tra rừng là: tìm đại lượng khó xác định hoặc không xác định được dễ dàng thông qua một số đại lượng dễ đo chính xác hơn. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu - Thu thập tài liệu nghiên cứu: thông qua việc đo tính và chặt ngả các cây tiêu chuẩn theo nguyên tắc được hướng dẫn trong điều tra rừng. - Sử lý tài liệu nghiên cứu:  Xác lập phân bố thực nghiệm số cây theo chiều cao dưới cành  Xác lập phân bố thực nghiệm số cây theo hình số thường dưới cành  Đề xuất các phương pháp xác định thể tích gỗ dưới cành 2  Kiểm nghiệm kết quả nghiên cứu KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Từ tài liệu chặt ngả 65 cây Lim xanh và Táu mật, chúng tôi đã kiểm tra phương pháp nói trên thấy sai số trung bình là 17,6% (Lim xanh) và 24% (Táu mật). Sai số như vậy chưa đảm bảo độ tin cậy cần thiết trong điều tra và kinh doanh rừng. Ngoài phương pháp trên cho đến nay chưa có phương pháp nào khác được c”ng bố chính thức để thực tiễn sử dụng. Góp phần giải quyết tồn tại này chúng t”i tiến hành nghiên cứu một số cơ sở khoa học với mong muốn bổ sung thêm cho thực tiễn một vài phương pháp xác định thể tích gỗ dưới cành cho cây lá rộng rừng tự nhiên nói chung và cho 2 loài cây (Lim xanh và Táu mật) nói riêng. Tài liệu nghiên cứu gồm 87 cây Lim xanh và 114 cây Táu mật được chặt ngả phục vụ c”ng tác lập biểu thể tích còn lưu trữ tại viện ĐTQH rừng và Trường ĐHLN. Từ nguồn tài liệu này, qua sử lý b”ng những phương pháp truyền thống trong nghiên cứu về điều tra rừng đã thu được những kết quả như sau: Đặc điểm có tính quy luật của chiều cao dưới cành Khi đứng dưới tán rừng tự nhiên, người điều tra nhìn thấy rất rõ vị trí chiều cao dưới cành trong khi vị trí đỉnh tán lu”n bị che khuất. Vì vậy việc đo chiều cao dưới cành sẽ dễ dàng và đạt độ tin cậy cao hơn chiều cao vút ngọn thân cây. Tuy vậy chiều cao dưới cành chỉ có ý nghĩa sử dụng trong việc điều tra thể tích gỗ dưới cành nếu nó là đại lượng có những quy luật xác định. Để khẳng định điều này chúng t”i nghiên cứu quy luật phân bố số cây theo chiều cao dưới cành cho từng loài và chung cả 2 loài. Kết quả cho thấy phân bố thực nghiệm lu”n tồn tại ở dạng đường cong một đỉnh khá cân đối (xem bảng 1) và có thể tiệm cận hàm Weibull với   3, hệ số biến động từ 30% đến 33%. Bảng 1. Phân bố thực nghiệm số cây theo chiều cao dưới cành Cỡ chiều cao (m) 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24  Số cây Lim xanh (cây) 1 4 10 18 23 16 6 5 2 1 1 87 Số cây Táu mật (cây) 5 10 14 15 14 11 5 2 4 2 82 Chung (cây) 1 9 20 32 38 30 17 10 4 5 3 169 Với quy luật xác định này, có thể sư dụng chiều cao dưới cành làm 1 trong các nhân tố xác định thể tích gỗ dưới cành sau này. Đặc điểm có tính quy luật của hình số thường thân cây dưới cành Từ nguyên lý chung về hình số thường (xem Vũ Tiến Hinh - Phạm Ngọc Giao [1997]), chúng tôi phát triển thêm một khái niệm riêng về hình số thân cây dưới cành như sau: “Hình số thường thân cây dưới cành (f) là tỷ số giữa thể tích gỗ dưới cành (v) với thể tích một hình viên trụ có chiều cao bằng chiều cao dưới cành (h) còn tiết diện đáy bằng tiết diện ngang ngực của thân cây (g) c”ng thức khái niệm là: hd v hg v f . 4 . 2   (1) Với: v là thể tích đoạn thân dưới cành d là đường kính ngang ngực thân cây h là chiều cao dưới cành thân cây 3 Nếu biết f có thể xác định được v theo c”ng thức: fhdv 4 2   (2) Công thức (2) chỉ có ý nghĩa về mặt lý luận khi f là một đại lượng có tính quy luật xác định. Trên cơ sở tài liệu thực nghiệm đã có qua phương pháp nghiên cứu hình dạng thân cây thường dùng trong khoa học điều tra rừng đã phát hiện và khẳng định được một số quy luật sau:  Phân bố số cây theo hình số thường dưới cành lu”n có dạng đường cong một đỉnh gần cân đối và có thể mô phỏng bằng hàm Weibull với   3 (có nghĩa là tương ứng với phân bố chuẩn). Hệ số biến động của f là 15%.  Hình số thường dưới cành 2 loài Lim xanh và Táu mật sai khác nhau kh”ng rõ rệt, khi cần có thể dùng một trị số bình quân là f = 0,7000 chung cho 2 loài này.  Hình số thường dưới cành tỷ lệ nghịch với chiều cao dưới cành và phụ thuộc kh”ng đáng kể vào đường kính ngang ngực thân cây.  Do chiều cao và hình số thường dưới cành đều có dạng phân bố tiệm cận chuẩn và f phụ thuộc tỷ lệ nghịch vào h nhưng kh”ng phụ thuộc vào loài nên hình cao (hf) lu”n quan hệ đường thẳng với chiều cao dưới cành thân cây. Đã xác lập phương trình chung cho 2 loài cây như sau: hhf .52,083,1   với R 2 = 0,95 (3)  . Quan hệ giữa thể tích dưới cành (v) với đường kính ngang ngực (d) và chiều cao dưới cành (h) thân cây Bằng phương pháp phân tích hồi qui đã phát hiện v với d, v với h và h với d luôn tồn tại mối liên hệ dưới dạng đường cong tăng dần. Vì thế đã chọn và xác lập quan hệ tổng hợp v với d và h theo dạng phương trình Schumacher-Hann: cb hdkv  Khi tính toán được chuyển về dạng tuyến tính: hcdbav logloglog    kết quả đã lập được phương trình cụ thể như sau: - Loài Lim xanh: hdv log652,0log063,2987,3log     (4) - Loài Táu mật: hcdv log789,0log006,2057,4log     (5) Do hình số dưới cành 2 loài thuần nhất với nhau và các cặp tham số ở cùng vị trí ở 2 phương trình (4) và (5) rất gần nhau nên để đơn giản cho việc ứng dụng, chúng tôi lập một phương trình chung cho 2 loài như sau: hdv log690,0log06,2063,4log     với R 2 = 0,90 (6) Hay 69,006,2 00009,0 hdv  (7) Đề xuất phương pháp xác định thể tích gỗ dưới cành thân cây đứng cho loài Lim xanh và Táu mật Kết quả trình bày ở trên là cơ sở khoa học đề xuất một số phương pháp xác định thể tích gỗ dưới cành cho 2 loài cây nghiên cứu như sau: a. Phương pháp 1  Đo đường kính ngang ngực (d) và chiều cao dưới cành (h) của thân cây đứng.  Tính thể tích gỗ dưới cành (v) theo công thức: hdv 55,0 2  (8) Chú ý: Đơn vị tính toán d và h đều là (m) 4 C”ng thức (8) được xây dựng trên cơ sở công thức (2) với f = 0,7000 b. Phương pháp 2  Đo đường kính ngang ngực (d) và chiều cao dưới cành (h) của thân cây đứng.  Tính tiết diện ngang ngực 2 . 4 dg   và xác định thể tích gỗ dưới cành (v) theo công thức: 5,0).5,3.( hgv   (9) Công thức (9) được đề ra trên cơ sở c”ng thức (2) với hình cao (hf) được tính theo phương trình (3). c. Phương pháp 3  Đo đường kính ngang ngực (d) và chiều cao dưới cành (h) của thân cây đứng.  Tính thể tích gỗ dưới cành (v) theo phương trình (7): 69,006,2 00009,0 hdv  chú ý: Đơn vị d (cm) còn h (m) Các phương pháp trên đều dựa vào đường kính ngang ngực và chiều cao dưới cành là 2 nhân tố rất dễ xác định chính xác ngoài hiện trường. Để đỡ phức tạp khi tính toán, từ các công thức trên có thể lập thành bảng tra sẵn v tương ứng với d và h khác nhau. Đó chính là biểu thể tích 2 nhân tố cho gỗ dưới cành của 2 loài cây nghiên cứu được lập bằng ba phương pháp khác nhau. Để đành giá độ tin cậy của ba phương pháp này, chúng tôi đã dùng tài liệu 32 cây Táu mật không tham gia nghiên cứu làm đối tượng kiểm tra. Kết quả tính toán sai số được dẫn ở bảng 2: Bảng 2. Sai số xác định thể tích thân cây dưới cành loài Táu mật Phương pháp n Sai số lớn nhất (%) Số lần sai số (-) Số lần sai số (+) Số lần sai số <5% Số lần sai số 5%10% Số lần sai số >10% Sai số bình quân (%) 1 32 -50 18 14 9 8 15 17,4 2 32 -30 13 19 8 12 12 13,7 3 32 -35,4 10 22 10 6 16 14,0 Bảng 2 cho thấy: Khi dùng các phương pháp vừa đề xuất để xác định thể tích một cây cá lẻ có thể mắc sai số cực hạn 30  50% nhưng bình quân chỉ từ 14  17%. Đặc biệt phương pháp 2 và 3 có sai số <15% nằm trong phạm vi cho phép của điều tra cây riêng lẻ. Cả 3 phương pháp này đều xuất hiện sai số dương và âm với số lượng gần nhau nên không có khả năng mắc sai số hệ thống. Nếu dùng các phương pháp này để xác định tổng thể tích gỗ dưới cành của một tập hợp n cây đứng thì sai số mắc phải sẽ giảm đi n lần theo nguyên lý thống kê toán học. Vì vậy 3 phương pháp mới đề xuất đều có khả năng đáp ứng độ chính xác cần thiết trong việc điều tra trữ lượng gỗ dưới cành cho loài Lim xanh và Táu mật. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ  Điều tra thể tích và trữ lượng gỗ dưới cành ở rừng tự nhiên là đòi hỏi bức thiết của sản xuất hiện nay nên cần được quan tâm nghiên cứu sâu rộng hơn nữa. 5  Ba phương pháp xác định thể tích gỗ dưới cành thân cây đứng cho loài Lim xanh và Táu mật vừa trình bày mới chỉ là những nghiên cứu bước đầu nên rất mong được kiểm nghiệm, đánh giá đầy đủ trước khi đưa ra sử dụng rộng rãi.  Từ thể tích đoạn thân dưới cành xác định bằng những phương pháp trên hoàn toàn có thể suy ra thể tích thân cây đứng khi biết trị số tỷ suất gỗ dưới cành theo công thức: % v v V  (10) Với: V là thể tích thân cây đứng v là thể tích gỗ dưới cành v% là tỷ suất gỗ dưới cành, với loài Lim xanh v%=64,88, loài Táu mật v%= 77,13 (Theo sổ tay ĐTQH rừng [1995]). TÀI LỆU THAM KHẢO Vũ Tiến Hinh - Phạm Ngọc Giao, 1997. Điều tra rừng, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 1995. Viện Điều tra Quy hoạch rừng, 1995. Sổ tay Điều tra qui hoạch rừng, NXB Nông nghiệp - Hà Nội 1995. Ngô Kim Khôi, 1991. Thống kê toán học trong Lâm nghiệp, NXB Nông nghiệp - Hà Nội. Ngô Kim Khôi, Nguyễn Hải Tuất và Nguyễn Văn Tuấn, 2001. Tin học ứng dụng trong Lâm nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội. Nguyễn Xuân Thành, 2005. Nghiên cứu một số đặc điểm đoạn gỗ dưới cành loài Mỡ trồng thuần loài ở các cấp đất và cấp tuổi khác nhau thuộc Lâm trường Đoan Hùng – Phú Thọ. Luận văn tốt nghiệp, Đại học Lâm nghiệp. SCIENTIFIC BASIS TO INDENTIFICATION WOOD VOLUME UNDER THE BRANCHES OF ERYTHROPHLOEUM FORDII AND VATICA ODORATA VAR TONKINENSIS Pham The Anh Vietnam Forestry University SUMMARY Based on the data collected from 201 lelled trees, using the common research methods applied in forest inventory, we did find and established some structure models of shape and dimension for the main stems right below the branches for Erythrophloeum fordii and Vatica odorata var tonkinensis. Thenceforward, 3 methods for inventorying the total stem wood volume under the branches were proposed, resulting in some initial experimental finding meeting the actual needs of the presnt forestry inventory. Keywords: Erythrophloeum fordii, Vatica odorata var tonkinensis, wood volume . 1 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH THỂ TÍCH GỖ DƯỚI CÀNH THÂN CÂY ĐỨNG LOÀI LIM XANH (ERYTHROPHLOEUM FORDII) VÀ TÁU MẬT (VATICA ODORATA VAR TONKINENSIS) Phạm Thế Anh Trường Đại học. ≥70% thể tích thân cây và ≥80% thể tích gỗ tròn mà một cây lá rộng trong rừng tự nhiên có thể tạo ra. Để xác định thể tích thân cây dưới cành rừng tự nhiên (trong đó có Lim xanh và Táu mật) hiện. nghiên cứu một số cơ sở khoa học với mong muốn bổ sung thêm cho thực tiễn một vài phương pháp xác định thể tích gỗ dưới cành cho cây lá rộng rừng tự nhiên nói chung và cho 2 loài cây (Lim xanh và