Tài liệu Nghiên cứu cơ sở lập biểu thể tích thân cây đứng cho một số loài cây ở khu vực rừng tự nhiên bắc trung bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐẶNG THỊ HƯƠNG LAN NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LẬP BIỂU THỂ TÍCH THÂN CÂY ĐỨNG CHO MỘT SỐ LOÀI CÂY Ở KHU VỰC RỪNG TỰ NHIÊN BẮC TRUNG BỘ 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 CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành tại Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam theo chương trình đào tạo cao học chuyên ngành Lâm học, khoá 17 (2009 2011). Trước tiên, tác giả xin đặc biệt cảm ơn GS.TS. Vũ Tiến Hinh - người hướng dẫn khoa học, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn này. Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của Ban giám hiệu, Khoa Sau Đại học và các thầy, cô giáo Trường Đại học Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, các bạn bè đồng nghiệp và cán bộ địa phương nơi tác giả thực hiện nghiên cứu. Nhân dịp này, tác giả xin chân thành cảm ơn về sự giúp đỡ có hiệu quả đó. Tôi xin cam đoan số liệu thu thập, kết quả tính toán là trung thực và được trích dẫn rõ ràng. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 11 năm 2011 Tác giả Đặng Thị Hương Lan i MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các từ viết tắt .................................................................................. i Danh mục các bảng ......................................................................................... ii Danh mục các hình ......................................................................................... iv ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1 Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................... 2 1.1 Trên thế giới ........................................................................................... 2 1.1.1. Về tương quan giữa thể tích, đường kính và chiều cao ................ 2 1.1.2. Về hình số tự nhiên ......................................................................... 5 1.1.3. Về phương trình đường sinh .......................................................... 7 1.1.4 Về việc đánh giá mô hình lựa chọn ................................................. 9 1.2. Ở Việt Nam .......................................................................................... 10 1.2.1. Các công trình nghiên cứu về quan hệ thể tích, đường kính và chiều cao .................................................................................................. 10 1.2.3. Về phương trình đường sinh thân cây ......................................... 12 1.2.4. Về việc đánh giá, lựa chọn phương pháp qua cây kiểm tra biểu xây dựng được ......................................................................................... 14 Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................ 17 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................... 17 2.1.1. Mục tiêu tổng quát ........................................................................ 17 2.1.2. Mục tiêu thực tiễn : ...................................................................... 17 2.2. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................... 17 ii 2.3. Nội dung nghiên cứu. .......................................................................... 18 2.4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................... 18 2.4.1. Phương pháp luận ......................................................................... 18 2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu ...................................................... 19 2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................ 20 2.4.5. Thăm dò quan hệ giữa D và H, xác định giới hạn lập biểu ........ 27 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................ 28 3.1. Khái quát số liệu nghiên cứu ............................................................. 28 3.2. Nghiên cứu phương pháp tính thể tích thân cây đứng từ phương trình thể tích ............................................................................................... 29 3.2.1. Thử nghiệm một số phương trình thể tích ................................... 29 3.3. Xác định thể tích thân cây từ hình số tự nhiên F01 .......................... 35 3.3.1. Một số đặc điểm của hình số tự nhiên ......................................... 35 3.3.2. Kiểm tra luật phân bố chuẩn của hình số tự nhiên hình số tự nhiên ........................................................................................................ 36 3.3.3. Kiểm tra sự phụ thuộc của hình số tự nhiên vào một số đại lượng điều tra cây đứng ..................................................................................... 37 3.3.4. Xác lập quan hệ D01 và D1.3 .......................................................... 39 3.3.5. Tính sai số thể tích xác định từ hình số tự nhiên ........................ 40 3.3.7. Tổng hợp sai số tính thể tích thân cây từ f01 tính theo phương trình đường sinh ...................................................................................... 53 3.4. Đề xuất phương pháp xác định thể tích thân cây ............................ 54 3.5. Xác lập quan hệ giữa Vcvo và Vkvo...................................................... 56 3.6. Ước lượng khoảng biến động chiều cao của từng cỡ kính .............. 57 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ ......................................................... 62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Nghĩa đầy đủ cv Cây có vỏ D00, D01, D02,...D09 Đường kính ở các vị trí phần 10 chiều cao thân cây D1.3 Đường kính đo ở vị trí 1.3 m tính từ cổ rễ f01 Hình số tự nhiên thân cây f1.3 Hình số thường Hvn Chiều cao vút ngọn Koi Hệ số thon thân cây kv Cây không vỏ n Dung lượng mẫu qh Hệ số tương quan R Hệ số tương quan R2 Hệ số xác định V Thể tích thân cây Vlt Thể tích lý thuyết Vt Thể tích thực Vcvo Thể tích thân cây có vỏ Vkvo Thể tích thân cây không vỏ ∆v % Sai số tương đối về thể tích  v% Sai số tương đối bình quân về thể tích ∆%(  v) Sai số tương đối tổng thể tích cây kiểm tra ii DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng TT Trang 2.1 Bảng đo đếm các chỉ tiêu cây ngả 19 2.2 Kết quả xác lập phương trình thể tích 20 2.3 Kết quả tính sai số phương trình thể tích 21 2.4 Kết quả xác lập quan hệ D00 và D1.3 24 2.5 Kết quả xác lập phương trình thể tích từ F01 24 3.1 Khái quát số liệu nghiên cứu 28 3.2 Kết quả tính hệ số xác định và tham số cho các phương trình thể 30 tích theo loài 3.3 Kết quả tính sai số của các phương trình thể tích 33 3.4 Một số đặc điểm của hình số tự nhiên 36 3.5 Kiểm tra luật phân bố chuẩn của hình số tự nhiên 37 3.6 Kết quả kiểm tra sự phụ thuộc của hình số tự nhiên vào D1.3 và 38 Hvn 3.7 Kết quả tính toán quan hệ Doi và D1.3 39 3.8 Kết quả tính sai số từ hình số tự nhiên 40 3.9 Kết quả phương trình đường sinh thân cây của loài Dẻ trắng 42 3.10 Kết quả phương trình đường sinh thân cây của loài Trâm móc 44 3.11 Kết quả phương trình đường sinh thân cây của loài Trín Qb 46 3.12 Kết quả phương trình đường sinh thân cây của loài Lim xanh 48 3.13 Kết quả phương trình đường sinh thân cây của loài Trường sâng 50 3.13 Tổng hợp sai số thể tích từ f01 phương trình đường sinh 53 3.15 Tổng hợp sai số của ba phương pháp xác định thể tích thân cây 55 iii 3.16 Kết quả quan hệ giữa Vcvo và Vkvo 56 3.17 Quan hệ giữa D1.3 và Hvn loài Dẻ trắng 58 3.18 Quan hệ giữa D1.3 và Hvn loài Trâm móc 58 3.19 Kết quả xác lập quan hệ giữa D1.3 và Hvn loài Vối thuốc 59 3.20 Kết quả xác lập quan hệ D1.3 và Hvn loài Lim xanh 59 3.21 Kết quả xác lập quan hệ D1.3 và Hvn loài Trường sâng 60 3.22 Ước lượng khoảng biến động chiều cao của từng cỡ kính 61 iv DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu 28 3.1 Biểu đồ phương trình đường sinh thân cây của loài Dẻ trắng 43 3.2 Biều đồ phương trình đường sinh của loài Trâm móc 45 3.3 Biểu đồ phương trình đường sinh thân cây Trín Quảng Bình 47 3.4 Biểu đồ phương trình đường sinh thân cây Lim xanh 49 3.5 Biểu đồ phương trình đường sinh thân cây Trường sâng 51 3.6 Quan hệ giữa Vkv và Vcv loài Dẻ trắng 57 3.7 Quan hệ Vkvovà Vcvo loài Trâm móc 57 3.8 Đường cong giới hạn đường kính và chiều cao loài Trường sâng 60 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cây rừng là một cơ thể sống nên là một khối thống nhất. Theo nguyên lý sinh học, do hoạt động của thượng tầng và mô phân sinh, cứ qua mỗi mùa sinh trưởng, cây rừng đồng thời tăng kích thước theo chiều ngang và chiều dọc (hoặc chiều cao). Vì vậy, giữa chiều cao và đường kính thân cây hoặc giữa đường kính ở các vị trí độ cao khác nhau trên thân cây luôn tồn tại mối liên hệ nhất định. Quy luật này đã được các nhà khoa học điều tra rừng nghiên cứu và khẳng định. Tuy nhiên, sự tăng đường kính ở các vị trí khác nhau trên thân cây hoặc tăng chiều cao ở các thời điểm khác nhau ngay trong một cây rừng cũng không giống nhau. Vì vậy, những mối quan hệ kể trên sẽ bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố nội tại và ngoại cảnh mà không thể đồng nhất cho mọi điều kiện. Trong thực tiễn điều tra, khai thác lợi dụng rừng, người ta cần biết một cách gần đúng trữ lượng của rừng để từ đó có các biện pháp quản lý, tác động vào rừng cho hợp lý, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên, biểu được lập đã hơn bốn thập niên và mặc dù sau năm 1975 được nghiên cứu bổ sung mở rộng phạm vi sử dụng, nhưng đối tượng lập biểu lúc đó chủ yếu là rừng giàu, thậm chí có cả rừng nguyên sinh. Trong khi đó, rừng nghèo và rừng trung bình là đối tượng kinh doanh chủ yếu ở nước ta hiện nay (trên 80%). Qua hàng chục năm phát triển, khoa học điều tra rừng phát triển xây dựng được biểu thể tích cho toàn quốc, biểu thể tích cho nhóm loài cây, cũng như vùng sinh thái cụ thể của cây gỗ rừng tự nhiên và xây dựng được biểu thể tích hai nhân tố cho hầu hết các loài cây trồng rừng chính. Những biểu này đã phục vụ đắc lực cho kinh doanh rừng. Nhưng biểu thể tích này đã xây dựng từ rất lâu trong khi đó điều kiện môi trường thay đổi làm thay đổi đặc điểm hình thái của cây rừng. Việc lập biểu thể tích mới sẽ bổ sung thêm cho các loài ở các vùng miền trên cả nước. Từ đó đề tài tập trung nghiên cứu : “ Nghiên cứu cơ sở khoa học lập biểu thể tích cây đứng cho một số loài cây ở rừng tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ”. 2 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên thế giới 1.1.1. Về tương quan giữa thể tích, đường kính và chiều cao 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 nguên 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 tròn xoay chính tắc nào đó nhưng thực tiễn đã cho thấy không thể hoặc không dễ đo được các chỉ tiêu về kích thước và hình dạng cây đứng nên không thể xác định thể tích của chúng bằng những công 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    d 2  h  f j j 4 (1-1) 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 đẽ 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. Theo ( (Akindele và Lemay, 2006; Đồng Sĩ Hiền, 1974; Husch, 2003), các mô hình toán học vể thể tích thân cây được xem xét như là một hàm của các biến độc lập: đường kính, chiều cao và hình số. Nó được viết dưới dạng: V= f(D,H,F) (1-2) 3 Trong đó: V: Thể tích thân cây D: Đường kính ngang ngực H: Chiều cao vút ngọn, chiều cao gỗ thương phẩm hoặc chiều cao một vị trí bất kì trên thân cây F- Chỉ số hình dạng Spurr S.H (1952) đã đề xuất phương trình V= a + b.(D2.h) (1-3) Perrey T.O và Yates P.A (1964) đã kiểm nghiệm và cho rằng phương trình (1-16) ở Canada và khi kiểm tra theo phương pháp rút chọn thì đề xuất phương trình: = a1.d2+b1.h (1-4) Khi điều tra người ta đo tổng thiết diện ngang, chiều cao, đường kính và sử dụng những biểu đã lập trên cơ sở phương trình nói trên Carrow.John(1963) dùng phương pháp Spurr kết hợp với phương trình Bitterlich: V = a + b.d2.h biến đổi thành V = a + b.g1.3.h (1-5) M = ∑ V = Na + .h.∑g (1-6) Sau khi kiểm nghiệm tác giả cho rằng có thể dùng phương trình Spurr để dự kiến lượng tăng trưởng thường xuyên với những tổ hợp khác nhau giữa đường kính và chiều cao. Shumacher B và Hall (1933) đã đề xuất phương trình: V = k.db1hb2 ( 1-7) Theo (Jayaraman.K., 1999), trong lâm nghiệp thường sử dụng một số công 4 thức tương quan sinh trưởng sau đây để tính thể tích hoặc sinh khối cây (biến phụ thuộc) thông qua các biến độc lập là đường kính ngang ngực và chiều cao: Y = a + b.D2H (1-8) lnY = a+ b.D2H (1-9) Y0.5 = a+ b.D2.H (1-10) lnY = a + b.lnD + c.lnH (1-11) Y0.5 = a+ b.D + c.H (1-12) Y0.5 = a + b.D2 + c.H + d.D2.H (1-13) Dưới đây đưa ra một số hàm thể tích chung phổ biến được áp dụng: Kiểu nhân tố hình dạng không đổi: V= b1 D2 H (1-14) Kiểu kết hợp biến: (1-15) V= b0  b1 D 2 H 2 V= b1 Db H b 3 (1-16) Dạng biến đổi logarit: V= logb1 + b2logD + b3logH (1-17) Đổi biến của Honer: D2 V= b0  b2 H 1 (1-18) Theo Loetsch-Zoehrer-Haller (1973), độ cao gốc chặt thường lấy bình quân bằng 0,3m. Ở các nước nhiệt đới, chiều cao gốc chặt thường lớn hơn, bởi vì nhiều loài cây thường có bạnh gốc. Ở châu Âu, đường kính giới hạn phần gỗ ngọn cây thường quy định là 7cm. Tuy nhiên, đường kính giới hạn 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 20cm 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 loài pinus halepensis ở miền Tây Malaysia. Trong đó gỗ sản phẩm được tính từ gốc cây đến chiều cao dưới 5 tán (VS). Thể tích thân cây được xác định thông qua VS bằng phương trình parabon bậc 2. FAO (1989) đã lập biểu sản phẩm cho đối tượng rừng khô với các loại sản phẩm gỗ tròn có đường kính > 40cm, gỗ tròn có đường kính < 40cm, gỗ cột, củi, sản lượng quả. Trong đó, gỗ thương phẩm được tính từ gốc cây đến đường kính đầu nhỏ bằng 7,5cm. Với đối tượng kinh doanh gỗ nhỏ hay bột giấy thì gỗ thân cây cũng chính là gỗ thương phẩm. 1.1.2. Về hình số tự nhiên Theo Hohenadl ( 1922-1923) đề nghị hệ số thon và hình số tự nhiên đặt trên cơ sở đường kính ở vị trí 0.1 của chiều cao tính từ vị trí cổ rễ. Các chỉ tiêu hình dạng tương đối của Hohenadl đã được thừa nhận rộng rãi ở các nước nói tiếng Đức và Cộng hòa liên bang Đức và ngày càng được thừa nhận trên thế giới. Theo G. Krauter 1961 để giải quyết vấn đề lập biểu chung cho tất cả các loài cây hay riêng cho từng loài. G. Krauter nghiên cứu hình dạng theo đại lượng tương đối và dùng hình số tự nhiên f 01( tức là λ 0.9). Để kiểm tra thuần nhất củ hình dạng ông đã chia năm tổ: mỗi tổ có 50 cây tiêu chuẩn, bốn tổ cho các loài Lim, Dẻ, Táu, và Trám còn tổ thứ năm gồm 50 cây được chọn ngẫu nhiên trong tất cả các loài. G. Krauter lập bảng phân tích phương sai nhưng không kết luận. Để tính hình số G. Krauter đã dùng phương trình: F01 = a – b.K0.5 (a = 0.1453 ; b = 0.5182 ; r = 0.833) (1-19) Trong đó f01 là hình số thon tự nhiên, K05 là hệ số thon tự nhiên ở giữa thân tức là η05; a và b là hệ số phương trình, r là hệ số tương quan. G. Krauter đã chuyển từ f01 sang f1.3 theo công thức: 6 f1.3 = f 01 bằng cả hai phương trình tương quan. 2 qH f01 = a + b.d 2 q H = a + b.d Trong đó qH là hệ số Hohennal: 2 qH  d1.3 d 01 Ông đã lập được phương trình cho bốn loài chính nhưng sau khi kiểm 2 tra thấy phương trình của các loài giống nhau, riêng phương trình q H với d của loài Lim đã sai lệch với các phương trình khác trong phạm vi đường kính từ 30- 50cm. G.Krauter đã tính phương trình chung cho tất cả các loài: f01 = 0.5234 – 0.000175d (1-20) 2 q H = 0.9432 + 0.0049d (1-21) và tính f1.3 = f 01 cho mỗi cỡ đường kính mà không phân biệt chiều cao khác 2 qH nhau. Qua kiểm tra bảng biểu đồ thì thấy rằng f1.3 tính theo phương pháp đó có khớp với các trị số hình số tính từ f01 và qH quan sát theo công thức: f1.3 = f 01 2 qH Hình số tự nhiên phổ biến nhất là f01. Hohenadl đã đề nghị tính thể tích của cây theo 5 đoạn bằng nhau mỗi đoạn có chiều dài bằng 0,2h. Vậy thể tích sẽ là:  2 2 2 2 2 V = 0.2h. (d 01  d 03  d 05  d 07  d 09 ) 4 (1-22) Hình số tự nhiên theo 5 đoạn sẽ là: h  2 2 2 2 2   (d 01  d 03  d 05  d 07  d 09 ) f01 = 5 4  2  d 01  h 4 (1.23) 7 = → f01 = 1 2 2 2 2 2  (K 01  K 03  K 05 K 07 K 09 5 1  K02i n 1.1.3. Về phương trình đường sinh Ngoài việc tính toán 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 thông qua phương pháp đường sinh. Mặc dù về mặt lý thuyết ngay từ thế kỉ 19 người ta đã biết nếu coi thân cây là một khối hình học tròn 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 băng 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 kỉ 20 những đề nghị này mới trở thành hiện thực nhờ sự trợ giúp của những phương tiện tính toán 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  h b hoặc  a  eln b.h Đầu thế kỷ 20, do nhu cầu phát triển công nghiệp, sản phẩm gỗ trở nên đa dạng và tập trung hơn nên đã xuất hiện những nghiên cứu cơ bản về điều tra gỗ. Đầu tiên các tác giả xây dựng loại biểu thể tích hình viên trụ (thực chất là một bảng tính sẵn ) để tra tính thể tích một khúc gỗ theo chiều dài và đường kính trung bình. Giai đoạn 1906 - 1908 Criudener, giám đốc sở lâm nghiệp hoàng gia Nga đã lập biểu thể tích gỗ tròn cho 6 loài cây. - Mendeleep D.I (1899), Belanovxki I.G (1917) và Wimmenauer K(1918) đặt mục tiêu xác định hình dạng của đường sinh và biểu thị nó bằng 8 phương trình toán học, xem đường kính như là một hàm của chiều cao: Y = F(x) và đề nghị biểu thị hàm số này bằng phương trình bậc hai, bậc ba và bậc bốn. - Ở Mỹ, Spurr K.N(1952) lập biểu sản phẩm cho loài Thông, đây là biểu sản phẩm ghi thể tích gỗ tính từ gốc cây đến vị trí cỡ đường kính bằng 4 inch (1inch = 2,5 cm). Cũng trong thời gian này một số biểu khác cũng được lập như biểu phục vụ tỉa thưa của Bradl R.T xuất bản ở Anh năm 1966 và biểu lập theo cấp chiều cao của Ivarsannet xuất bản ở Thụy Điển năm 1988. - Muller G (1960) đề nghị biểu thị mỗi liên hệ giữa đường kính và chiều cao bằng hàm số mũ: D = a.bh = F(h). 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 có chiều cao bằng cách lấy tích phân diện tích nằm dưới đường cong, tức là lấy tích phân phương trình mũ trên.  V= h 4 . F (h) .dh 2 (1-24) 0 - Heijbel.I (1965) ở Thụy Điển đã sử dụng 3 phương trình kết hợp lại để tiếp cận phương trình đường sinh thân cây. n  i  k.tg.k.n i  Trong đó: +  n là hệ số độ thon tự nhiên  n = +  n là chiều dài tương đối n = Don D 01 hn h + k, i ,i : là hệ số cố định. Thể tích cơ bản sẽ là: Vg =  4 n   .  i  k.tgk  n  i  .d n 0 2 (1-25) 9 Như vậy, các nghiên cứu trên thế giới trong những năm gần đây cũng chủ yếu là áp dụng phương pháp tương quan mà đặc biệt là tương quan giữa đường kính và chiều cao để xây dựng biểu thể tích. 1.1.4 Về việc đánh giá mô hình lựa chọn Theo Nguyễn Thị Thùy (2010) Jiang, 2005 đã đưa ra 3 chỉ tiêu định lượng cho việc đánh giá mô hình, đó là: độ lệch trung bình (average bias), sai số chuẩn ước lượng (standard error of estimate- S.E.E) và chỉ số thích hợp (fit index- FI) + Độ lệch trung bình (Average bías)   Y  n Độ lệch trung bình = i 1 n ^   Yi   (1-26) ^ Trong đó Yi là giá trị thực tế, Yi là giá trị lý thuyết và n là số quan sát của bộ số liệu. + Sai tiêu chuẩn hồi quy (standard error of estimate- S.E.E): n   (Y  Y ^ i S.E.E = i (1-27) i nk Trong đó k là tham số ước lượng. Các biến khác như đã làm rõ ở trên. + Chỉ số thích hợp- FI (R2) (Y  Y ) = 1   (Y  Y ) ^ n FI i i n i i 2 i (1-28) 2 i (Akindele và LeMay, 2006), cũng sử dụng hai chỉ số là S.E.E và F.I để đánh giá các mô hình xây dựng cho các nhóm loài 10 1.2. Ở Việt Nam 1.2.1. Các công trình nghiên cứu về quan hệ thể tích, đường kính và chiều cao Công trình nghiên cứu về lập biểu thể tích phải được kể đến đầu tiên là của tác giả (Đồng Sĩ Hiền, 1974) đã thử nghiệm hai dạng parabol và 3 dạng lũy thừa cho một số loài cây rừng tự nhiên ở nước ta: v = a + b.d2 (1-29) v = a + b1.d + b2logd (1-30) logv = a + blogd (1-31) logv = a +b1logd + b2logh (1-32) logv = a +b1logd + b2logh + b3logq2 (1-33) Kết quả cho thấy hai dạng parabol thường thích hợp nhưng đối với hai loài Sâng và Táu và dạng đàu với Bứa thì có sai dị rõ rệt giữa r2 và η2. Năm 1976 Phạm Ngọc Giao nghiên cứu mối quan hệ giữa thể tích thấn cây đứng với đường kính và chiều cao nhằm lập biểu thân cây đứng rừng trồng Thông đuôi ngựa và Thông nhựa. Qua thử nghiệm thấy dạng hàm V= a + b.h + c.d2.h là thích hợp nhất. Về các dạng lũy thừa thì biến số q 2 nhiều khi không cần thiết mà có thể xác định thể tích thông qua đường kính và chiều cao. Có thể dùng ba phuơng trình dạng lũy thừa để lập biểu thể tích 1 hoặc 2; 3 nhân tố nhưng ở nước ta biểu 3 nhân tố không có tác dụng thực tế. Trong điều kiện của nước ta có thể áp dụng tốt hai dạng phương trình 3; 4 ở trên (Nguyễn Ngọc Lung và Đào Công Khanh, 1999) đã tổng kết rằng để lập biểu thể tích đo tính trữ lượng gỗ cây đứng ở nước ta thường dùng ba phuơng pháp sau: Cũng trong thời gian này, (Nguyễn Ngọc Lung và Đào Công Khanh, 1999) đã thử nghiệm các dạng phương trình thể tích dạng (1-9) và (1-10) cùng các hàm như sau: 11 V= a + b1H + b2G (1-34) LogV = a + blogD (1-35) LogV = a +b1logD+ b2logH (1-36) LogvV = a +b1logD + b2logH + b3logq2 (1-37) Kết quả thử nghiệm cho thấy, hệ số tương quan r của dạng phương trình đơn giản nhất V= a+ b.D2H và V= a + b1H + b2G có r đạt tới hơn 0,99 dạng LogV = a + blogD có r là 0.9734. Kiểm tra sự tồn tại của mọi tham số phương trình bi bằng tiêu chuẩn tb = b/ Sb đều đạt yêu cầu. Lập biểu thể tích cho loài Keo Tai tượng (Đào Công Khanh, 2001) đã thử nghiệm các hàm dạng (1-7) và (1-13) kể trên. Để lập biểu thể tích cho một số loài cây trong đề tài thì dạng phương trình V= K.DaHb là phù hợp nhất và nhân tố hình dạng đã phản ánh qua đường kính và chiều cao trong công thức này. (Phan Nguyên Hy, 2003) đã sử dụng SPSS để thử nghiệm một số dạng phương trình sau dạng (1-9); (1-10) và (1-17). Để lập biểu thể tích cho rừng Thông Nhựa, kết quả thử nghiệm cho thấy cả ba dạng phương trình trên đều thích hợp cao. 1.2.2. Về hình số tự nhiên Theo Đồng Sĩ Hiền (1971) Hệ số thon tự nhiên là tỷ lệ giữa đường kính đo ở tầm cao 0.ih so với đường kính đo ở tầm cao 0,jh. K0,I = Nếu và d 0,ih d o , jh 0,I = 0,0 ; 0,50 = 0,j = 0.25 = (1-38) 2 3 ; 0,75 = 4 4 1 4 thì ta có cá hệ số thon K01; K2.1; K3.1 tức là q01; q2.1; q3.1 12 Nếu và 0,i = 0,0; 0,1; 0,2 ; …0,9 c 0,j = 0,1 thì ta có các hệ số thon K0,0; K01; K02; …..K09 Hình số tự nhiên ( hay là chỉnh số hình thái, hình số thực) là tỷ lệ giữa thể tích thực của cây so với thể tích của viên trụ có cùng chiều cao và có đáy bằng tiết diện thân cây ở tầm cao 0,j : f0,j = V V0 , j 0,j có thể là 0,0 ; 0,055 ; 0,1 ; 0,15 Cũng theo Đồng Sĩ Hiền (1974) có phương pháp lập biểu thể tích. Tác giả chọn f01 làm hệ số tính thể tích thân cây. f01 được xác định bằng phương pháp tích phân phương trình đường sinh thân cây : 1 f01 =  y 2 dx (1-39) 0 1.2.3. Về phương trình đường sinh thân cây Mở đầu cho công cuộc nghiên cứu lập biểu thể tích và biểu độ thon là công trình nghiên cứu của Đồng Sĩ Hiền (1974) đã lập biểu độ thon và biểu thể tích cây đứng cho rừng Việt Nam. Tác giả sử dụng hàm Meyer và họ đường cong Person để nắn các phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ kính của rừng tự nhiên để lập biểu thể tích và biểu biểu độ thon cho cây đứng rừng Việt Nam. Dựa trên cơ sở các độ thon tương đối là ổn định cho từng loài cây gỗ nên có thể tạo ra một hàm số hoặc một tương quan đường sinh biểu thị độ thon bình quân, đường kính quay quanh trục OX sẽ tạo thành thể tích thân cây.Tác giả sử dụng phương pháp Scheaychev-Fisher lập phương trình đường sinh với 11 điểm tựa, đây là phương pháp mới được tác giả đề xuất. Năm 1979, Viện nghiên cứu lâm nghiệp có tiến hành lập biểu thể tích và sản phẩm