N 1g1h1F +2 g2h2F + +k gkhkF Σ igihi h L= =
2.3.8.2.3. Xác định nhanh trữ l−ợng lâm phần
Song song với các ph−ơng pháp phức tạp vμ chính xác, nh− ph−ơng pháp cây tiêu chuẩn, ph−ơng pháp dùng biểu thể tích, lý luận vμ thực tiễn điều tra rừng còn tồn tại một ph−ơng h−ớng khác, đó lμ dùng các ph−ơng pháp hoặc công thức đơn giản để có thể nhanh chóng xác định trữ l−ợng lâm phần. Các ph−ơng pháp nμy đ−ợc xây dựng trên cơ sở nghiên cứu quy luật kết cấu lâm phần vμ dựa vμo những giả thuyết mμ ta có thể chấp nhận đ−ợc. D−ới đây lần l−ợt giơí thiệu một số ph−ơng pháp đã đ−ợc dùng rộng rãi trong điều tra rừng.
• Xác định nhanh trữ l−ợng lâm phần bằng biểu lập sẵn
Trong số các biểu lập sẵn dùng để xác định nhanh trữ l−ợng lâm phần gồm có biểu tiêu chuẩn vμ biểu quá trình sinh tr−ởng lâm phần.
+ Biểu tiêu chuẩn: Biểu tiêu chuẩn lμ biểu ghi tổng diện ngang (G0) vμ trữ l−ợng (M0) trên ha của những lâm phần có độ đầy bằng 1 t−ơng ứng với các giá trị chiều cao khác nhau. Bảng 2.4 lμ thí dụ minh hoạ cho mẫu biểu tiêu chuẩn, trong đó cột 1 ghi cỡ chiều cao bình quân. Cột 2 vμ cột 3 lần l−ợt ghi giá trị tổng diện ngang (m2/ha) vμ trữ l−ợng (m3/ha).
Bảng 2.4. trích đoạn biểu tiêu chuẩn Sông Hiếu
H (m) G0 (m2/ha) M (m3/ha) 10 23,4 144 11 25,5 166 12 27,6 193 ... .... ... Cách sử dụng biểu:
- Xác định chiều cao bình quân vμ tổng diện ngang lâm phần bằng th−ớc Bitelich
- Tính độ đầy lâm phần: P = G/ G0
- Tính trữ l−ợng lâm phần: M = P. M0
ở Việt Nam, biểu tiêu chuẩn đã đ−ợc lập cho rừng tự nhiên khu vực Sông Hiếu – Nghệ An vμ có tên lμ biểu tiêu chuẩn Sông Hiếu. Biểu đ−ợc lập trên cơ sở trữ l−ợng đ−ợc coi nh− một hμm của chiều cao bình quân:
M = ϕ(H)
Tuy vậy, trữ l−ợng không tính trực tiếp từ chiều cao bình quân mμ tính thông qua tích số của G,H vμ F. Trong đó, G vμ F đ−ợc xác định thông qua H theo các ph−ơng trình sau:
G = a + b/H (2.67)
F = a + b/H (2.68)
Từ các ph−ơng trình trên, xác định cặp giá trị G vμ F cho từng cỡ chiều cao, từ đó xác định trữ l−ợng t−ơng ứng. Các giá trị G tính từ ph−ơng trình (2.67) ch−a phải lμ tổng diện ngang ứng với lâm phần có độ đầy bằng 1. Do đó, để xác định giá trị G0 trong biểu, đã chọn những ô tiêu chuẩn có tổng diện ngang lớn nhất t−ơng ứng với các giá trị chiều cao bình quân khác nhau. Sau đó, tính hiệu sai bình quân giữa tổng diện ngang các ô nói trên với tổng diện ngang tính từ ph−ơng trình. Cộng hiệu sai bình quân nμy với các giá trị G tính từ ph−ơng trình, đ−ợc tổng diện ngang của lâm phần có độ đầy bằng 1 t−ơng ứng với các giá trị H vμ ghi vμo biểu. Từ trữ l−ợng t−ơng ứng bằng tích số giữa Go , H vμ F. Do ở mỗi cỡ H, trữ l−ợng tỉ lệ thuận với tổng diện ngang, nên trữ l−ợng lâm phần điều tra bằng trữ l−ợng biểu nhân với tỉ số G/G0.
Mặc dù biểu tiêu chuẩn sông Hiếu sử dụng đơn giản, nh−ng việc lập biểu còn có những tồn tại về mặt lý luận. Chẳng hạn nh− các t−ơng quan G/H vμ F/H của các loμi cây th−ờng không nhất trí với nhau, nên việc gộp chung các loμi thμnh một đơn vị để xử lý lμ ch−a chặt chẽ, đó cũng lμ nguyên nhân lμm giảm độ chính xác của biểu. Hơn nữa, do thiếu tμi liệu nên phải ngoại suy các trị số G vμ F tới 10 cỡ chiều cao.
Ngoμi biểu tiêu chuẩn sông HIếu, mơí đây, trong cuốn “sổ tay điều tra quy hoạch rừng91995)” còn giới thiệu biểu tiêu chuẩn thông ba lá của Nguyễn Ngọc Lung. Cách sử dụng biểu nμy giống nh− cách sử dụng biểu tiêu chuẩn sông Hiếu.
+Xác định nhanh trữ l−ợng lâm phần bằng biểu quá trình sinh tr−ởng:
Biểu quá trình sinh tr−ởng th−ờng đ−ợc lập cho những lâm phần nhân tạo theo loμi cây vμ cấp đất. Trong biểu ghi giá trị của một số nhân tố điều tra lâm phần nh− chiêud cao, đ−ờng kính bình quân, mật độ, tổng diện ngang vμ trữ l−ợng.... theo tuổi của các bộ phận trong lâm phần (xem 2.4.4) . Khi sử dụng biểu xác định trữ l−ợng lâm phần, cần thống kê các nhân tố sau:
- Loμi cây
- Tuổi lâm phần
- Cấp đất vμ tổng diện ngang
Trong đó, cấp đất đ−ợc xác định từ biểu cấp đất lập cho loμi cây đó thông qua chiều cao −u thế hoặc chiều cao bình quân vμ tuổi lâm phần (xem 2.4.4). Từ cấp đất, chọn biểu để xác định trữ l−ợng cho lâm phần điều tra.
Căn cứ vμo tuổi lâm phần, tra biểu sẽ đ−ợc giá trị tổng diện ngang vμ trữ l−ợng t−ơng ứng. Tuy vậy, cần l−u ý biểu quá trình sinh tr−ởng th−ờng lập cho những lâm phần có độ đầy bằng 1 ở các cấp tuổi khacs nhau (t−ơng ứng với mật độ tối −u), nên trữ l−ợng lâm phần sẽ bằng trữ l−ợng trong biểu nhân với độ đầy nh− tr−ờng hợp sử dụng biểu tiêu chuẩn.
ở các n−ớc có nền lâm nghiệp phát triển, hầu hết các loμi cây đã có biểu quá trình sinh tr−ởng. Vì vậy, xác định trữ l−ợng bằng biểu loại nμy lμ ph−ơng pháp phổ biến nhất hiện nay, mặc dù biểu quá trình sinh tr−ởng đ−ợc xây dựng với nhiều mục đích khác nữa.
Hiện nay, ở n−ớc ta, một số biểu quá trình sinh tr−ởng đã đ−ợc lập cho những loμi cây trồng chính (xem sổ tay điều tra quy hoạch rừng 1995), nên việc
• Xác định trữ l−ợng lâm phần bằng công thức kinh nghiệm:
Xác định trữ l−ợng lâm phần bằng các công thức kinh nghiệm đều xuất phát từ:
M =G.H.F
Trong đó, HF đ−ợc coi nh− một chỉ tiêu độc lập, có thể tính giá trị bình quân cho lâm phần. Lâm Xuân Canh xuất phát từ biểu tiêu chuẩn của Tretiakov, N.V: Tính giá trị HF1.3 cho các chiều cao khác nhau.Lấy trị số HF1.3 ứng với chiều cao bình quân H=20m lμm 100 (kí hiệu HF1.320 ), thì trị số HF của bốn loại cây Sồi, Vân sam, Thuỷ thanh c−ơng vμ Bạch lạc sẽ đ−ợc biểu thị bằng các trị số % giống nhau, nếu chiều cao bình quân nh− nhau vμ tỉ lệ ấy lμ hμm của chiều cao bình quân H.
(HF1.3/HF1.320) = a + b.H = b. (H+ (a/b)) ( 2.69)
Suy ra: HF1.3 = HF1.320. b. (H+ (a/b)) = F*.(H+K) (2.70)
ở (2.70), F* lμ hình số kinh nghiệm vμ bằng 0,42 với 4 loμi cây nói trên = 0,40 với thông rụng lá, Sơn d−ơng vμ bạch hoa. Hằng số K = 3 chung cho các loμi. T−ơng ứng với các loμi cây trên, trữ l−ợng lần l−ợt đ−ợc xác định theo công thức:
M = 0.42(H +3).G (2.71)
Hoặc M =0.40(H+3).G (2.72)
Đồng Sỹ Hiền (1974), xây dựng ph−ơng pháp đo nhanh trữ l−ợng xuất phát từ quan hệ hình cao với chiều cao bình quân.
HF = a + b. H (2.73)
Thay HF từ 2.74 vμo công thức M = GHF đ−ợc
M = G.(H+(a/b)).b = G.(H+K).b (2.75)
Tác giả tính quan hệ HF/H cho từng loμi, sau đó chia thμnh hai tổ thuần nhất về hệ số góc b vμ lập ph−ơng trình chung cho từng tổ:
Tổ 1: HF = 2,9470 + 0,2963.H với K = 9,95 (2.76) Tổ 2: HF = 1,6360 + 0,3974H với K= 4,12 (2.77)
Trong điều kiện rừng tự nhiên n−ớc ta, khó phân biệt tμi nguyên theo từng loμi, vì vậy tác giả tính ph−ơng trình chung:
HF = 2,1594 + 0,3549. H với K = 6,08 (2.78) Từ đó: M = G( H + 6,08) . 0,3549 (2.79)
Xác định trữ l−ợng theo 2.79 mắc sai số nhỏ hơn cộng trừ 15% cho từng loμi cây vμ nhỏ đi √n khi xác định trữ l−ợng chung cho n loμi cây trong lâm phần .
Trịnh Quốc Huy(1988)xây dựng phơng pháp đo nhanh trữ l−ợng lâm phần bồ đề bằng quan hệ giữa M với G vμ H theo ph−ơng trình:
LnM =-0.3444+0.9438lnG+0.9012lnH (2.80)
Qua kiểm nghiệm, tác giả cho thấy,sai số xác định trữ l−ợng theo ph−ơng trình trên th−ờng nhỏ hơn cộng trừ 10%.
Để phục vụ cho việc xác định nhanh trữ l−ợng rừng trồng keo lá trμm, Vũ Tiến Hinh đã xác lập quan hệ:
Qua kiểm nghiệm cho thấy, khi xác định trữ l−ợng bằng ph−ơng trình trên, sai số bình quân không v−ợt quá 5%. Vũ Tiến Hinh vμ Nguyễn Thị Bảo Lâm (1996) xây dựng mô hình xác định trữ l−ợng rừng trồng thông đuôi ngựa vùng Đông Bắc bằng các ph−ơng trình sau:
M =3.496 +0.4424 G.h0 (2.80b) Với Với
lnG = 5.0731 9.6596.(1/h0-1.3) 36.6.(1/√N) (2.80 c)
Từ các ph−ơng pháp đo nhanh trữ l−ợng trình bμy ở trên cho thấy, nội dung điều tra khi xác định trữ l−ợng lâm phần chủ yếu lμ G vμ H.
Theo Đồng Sỹ Hiền (1974),khi xác đinh trữ l−ợng lâm phần bằng công thức 2.75, thì việc sử dụng hl đại diện cho chiều cao bình quân lâm phần lμ đúng đắn hơn cả. Do xác định hl t−ơng đối phức tạp so với chiều cao bình quân khác, nên có thể thay gần đúng hg. Sự thay đổi nμy cμng chính xác khi phân bố đ−ờng kính cμng tiệm cận phân bố chuẩn. Trong tr−ờng hợp phân bố đ−ờng kính có dạng giảm hoặc hình chữ J thì nên dùng trực tiếp hl. Để xác đinh hg có thể dò trực tiếp từ đ−ờng cong chiều cao lâm phần, hoặc đo chiều cao từ 20 đến 25 cây ở các cỡ đ−ờng kính sấp xỉ đ−ờng dg.
Tổng diện ngang lâm phần đ−ợc đo nhanh trên cơ sở th−ớc Bitteclich ( Bitterlich). Ph−ơng pháp nμy có −u điểm lμ nhanh chóng xác định G/ ha của lâm phần mμ không cần đo đ−ờng kính từng cây, cũng nh− không phải bố trí ô tiêu chuẩn nh− các ph−ơng pháp thông th−ờng. Để đo G/ha theo ph−ơng pháp Bitteclich, cần sử dụng một dụng cụ đặc biệt gọi lμ th−ớc Bitteclich.
Th−ớc có cấu tạo đơn giản, gồm một thân th−ớc bằng gỗ hoặc kim loại nhẹ có chiều dμi L. Một đầu thân th−ớc có gắn một khe ngắm bằng kim loại (còn gọi lμ cửa sổ) có bề rộng lμ b.
Từ một điểm xác định, nếu dùng th−ớc quay một vòng tròn khép kín, thì G/ha tỉ lệ với số cây d1.3 cắt ngang tia ngắm (hai tia ngắm tạo thμnh một góc α = b/L vμ có đỉnh lμ vị trí đặt mắt ngắm từ đầu th−ớc không có cửa sổ). Tức lμ
G/ha = K.N (2.81)
Trong đó, K lμ hệ số tỉ lệ hay hệ số đếm vμ thay đổi theo đối t−ợng điều tra, còn N lμ số cây có d1.3 cắt ngang hai tia ngắm. Đây chính lμ nguyên lý của th−ớc Bitteclich. Nguyên lý nμy đ−ợc chứng minh nh− sau:
Giả sử một cây có đ−ờng kính d cắt ngang hai tia ngắm của th−ớc, thì tiết diện ngang của nó sẽ bằng Πd2/4. Tiết diện nμy t−ơng ứng với ô mẫu lý thuyết (còn gọi lμ ô dạng bản hay ô ảo) có diện tích lμ ΠR2 ( bất kỳ cây cắt hai tia ngắm ở vị trí nμo thì bán kính ô mẫu (R) t−ơng ứng sẽ bằng khoảng cách từ điểm ngắm đến tâm của cây tại vị trí d1.3 tiếp tuyến với hai tia ngắm, vμ do đó khi chứng minh nguyên lý, cây cắt đ−ợc đ−a tới vị trí tiếp tuyến).
Tiết diện ngang của cây t−ơng ứng trên một mét vuông của ô mẫu sẽ lμ:
G (Π/4)d2 1 d = = ( )2 (m2) (2.82) m2 ΠR2 4 R Theo nguyên lý hình học, ta có: b d l = vμ R = d L R b
Thay R = (L/b)d vμo công thức (2.82) vμ qua biến đổi sẽ có:
G 1 b
= ( ) (m2) (2.83)
m2 4 L
Từ đó, tổng diện ngang t−ơng ứng một cây cắt trên ha sẽ bằng:
G 104 b b
= ( )2= 2500( )2 (m2) (2.84)
ha 4 L L
Nếu tại mỗi điểm quay, có N cây cắt hai tia ngắm thì:
G b
= 2500( )2 N (m2) (2.85)
ha L
Nh− vậy, G/ha tỉ lệ với số cây có d1.3 cắt hai tia ngắm của th−ớc vμ hệ số tỉ lệ K chính bằng 2500 ( b/L)2. Hệ số K chỉ phụ thuộc vμo tỉ số giữa bề rộng khe
ngắm vμ chiều dμi của th−ớc (hay góc ngắm α = b/L). Tỉ số nμy cμng lớn thì hệ số K cμng lớn.
Hệ số K phụ thuộc vμo b vμ L. Tuy nhiên, có thể cố định một trong hai nhân tố nμy vẫn có thể đạt đ−ợc giá trị của K mong muốn tức lμ có thể thay đổi b vμ cố định L vμ ng−ợc lại. Thực tế điều tra rừng cho thấy, việc thay đổi L phức tạp hơn nhiều so với thay đổi b. Vì vậy, thông th−ờng L đ−ợc cố định tr−ớc vμ thay đổi bề rộng khe ngắm sao cho phù hợp với đối t−ợng điêù tra. Hiện nay, điều tra rừng th−ờng sử dụng th−ớc đo có hai loại chiều dμi khác nhau đó lμ loại th−ớc dμi 1m vμ loại th−ớc dμi 0,5m. Còn bè rộng khe ngắm đ−ợc điều chỉnh với từng lâm phần điều tra cụ thể.
Với những lâm phần non (đ−ờng kính cây nhỏ), nếu dùng th−ớc có bề rộng khe ngắm lớn, thì bán kính vòng tròn dạng bản R sẽ nhỏ, dễ bỏ qua những cây cần thống kê. Ng−ợc lại, với những lâm phần đ−ờng kính t−ơng đối lơn, nếu dùng th−ớc có bề rộng khe ngắm nhỏ tức lμ R lớn, sẽ khó phân biệt chính xác những cây ở xa cắt hai tiếp tuyến hoặc lọt qua khe ngắm. Vì thế, với đối t−ợng nμy nên dùng th−ớc có b lớn. Những lâm phần có nhiều dây leo, bụi rậm, hạn chế tầm nhìn xa, khi điều tra cũng nên dùng th−ớc có bề rộng khe ngắm lớn để giảm bớt bán kính vòng tròn dạng bản.
Qua kinh nghiệm điều tra ở n−ớc ta cho thấy, hệ số K nên điều chỉnh theo các đối t−ợng điều tra nh− d−ới đây lμ hợp lý:
Đối t−ợng điều tra Đ−ờng kính K
Lâm phần non Nhỏ 0,5
Lâm phần trung niên Vừa 1,0
Lâm phần thμnh thục Lớn 2,0
T−ơng ứng với các giá trị khác nhau của hệ số K, bề rộng khe ngắm đ−ợc tính cho các loại th−ớc có chiều dμi khác nhau nh− sau:
K 0,5 1,0 2,0
b (L= 0,5m) 0,71cm 1cm 1,41cm
Tại một vị trí cố định, dùng th−ớc ngắm ở độ cao 1,3 m những cây trong lâm phần một góc 3600, đ−ợc gọi lμ một điểm quay hay điểm đo Bitteclich. Tại mỗi điểm đo sẽ hình thμnh các vòng tròn đồng tâm, bán kính thay đổi tuỳ thuộc vμo đ−ờng kính lớn, nhỏ của các cây xung quanh điểm đứng. Giả sử tại điểm đo, các cây thuộc m cỡ kính khác nhau, sẽ có m vòng tròn dạng bản đồng tâm mμ bán kính lần l−ợt lμ: b d l = suy ra: R = d l R b Từ đó ta có: R1 = (L/b).d1 R2 = (L/b).d2 Rm = (L/b).dm
Nh− vậy, vòng tròn trong cùng sẽ chứa những cây thuộc cỡ kính nhỏ nhất (d1), giả vμnh khuyên đ−ợc tạo thμnh từ vòng tròn thứ nhất đến vòng tròn thứ hai, có diện tích S = Π(R2
2 –R12) chứa những cây thuộc cỡ kính thứ hai. T−ơng tự nh− vậy giải vμnh khuyên ngoμi cùng sẽ chữa những cây thuộc cỡ kính lớn nhất. Vòng tròn lớn nhất nμy sẽ chứa N cây thuộc m cỡ kính khác nhau. Đó cũng lμ số cây cắt của một điểm quay Bitteclich. Nếu gọi N1, N2 ... Nm lμ số cây của các cỡ kính khác nhau thì tổng diện ngang t−ơng ứng bằng:
G1/ha = K.N1 G2/ha = K.N2 ... =... Gm/ha = K.Nm
G/ha = K.N; (N= N1+N2 +...+Nm)
Bán kính của vòng tròn lớn đ−ợc xác định qua công thức:
RMax≈ (L/b).dmax
Nh− vậy, khi b nhỏ vμ L cố định, Rmax phụ thuộc vμo d vμ khi d tăng.
Trong mỗi lô điểm quay Bitteclich có thể chọn theo ph−ơng pháp điển hình, hệ thống hoặc ngẫu nhiên. Nếu bố trí các điểm quay theo ph−ơng pháp điển hình, thì mỗi lô nên bố trí 3-10 điểm, tuỳ thuộc diện tích lô rộng hay hẹp vμ mức độ biến động về mật độ, kích th−ớc cây giữa các vị trío trong lô. để tránh các vòng tròn dạng bản giữa các điểm quay cắt nhau, các điểm quay nên cách nhau tối thiểu bằng 30m ( lớn nhất lμ 2(L/b).dmax).
Theo ph−ơng pháp hệ thống, có thể bố trí một hoặc nhiều tuyến trên lô, trên mỗi tuyến bố trí các điểm quay cách đều sau đó lấy tổng diện ngang bình quân các điểm lμm gía trị −ớc l−ợng tổng diện ngang của lô.
Tại mỗi điểm quay cần thống kê số l−ợng cây cắt vμ cây tiếp tuyến (cứ hai cây tiếp tuyến quy thμnh một cây cắt, vì những cây nμy gần nh− 1/2 tiết diện nằm ngoμi vòng tròn dạng bản), sau đó dựa vμo hệ số K thông qua bè rộng khe ngắm(L cho tr−ớc) để tính G/ha cho điểm quay đó. Nếu trên đất dốc, cần tính kết quả đo thông qua độ dốc θ theo công thức: