Bài giảng điều tra rừng - Chương 1: Điều tra cây riêng lẻ

B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 6 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn Ch−¬ng 1 §iÒu tra c©y riªng lÎ 1.1. Nghiªn cøu h×nh d¹ng th©n c©y 1.1.1. ý nghÜa, nh÷ng nh©n tè ¶nh h−ëng ®Õn h×nh d¹ng th©n c©y Nh− ta ®· biÕt, c¸c khèi h×nh häc chÝnh t¾c nh− viªn trô, h×nh ®Õ, parab«l«id bËc 2, h×nh nãn cã kÝch th−íc c¬ b¶n gièng nhau cïng tiÕt diÖn ®¸y, vμ chiÒu cao nh−ng thÓ tÝch cña chóng kh«ng nh− nhau. Së dÜ cã sù sai lÖch trªn lμ do h×nh d¹ng cña chóng kh«ng gièng nhau. Th©n c©y rõng lμ mét khèi lËp thÓ. Thùc tiÔn ®o c©y th−êng gÆp nh÷ng c©y cã cïng ®−êng kÝnh vμ chiÒu cao, song thÓ tÝch cña chóng kh«ng gièng nhau. Sù kh¸c biÖt nμy do h×nh d¹ng th©n c©y kh¸c nhau g©y nªn. V× vËy cã thÓ nãi: “ Trong mèi liªn hÖ nhÊt ®Þnh gi÷a chiÒu cao vμ ®−êng kÝnh, h×nh d¹ng trë thμnh nh©n tè quyÕt ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y rõng” Nh©n tè ¶nh h−ëng: - Loμi c©y: - Tuæi: - VÞ trÝ sèng cña c©y: - biÖn ph¸p t¸c ®éng: KÕt luËn: H×nh d¹ng th©n c©y chÞu t¸c ®éng tæng hîp cña nhiÒu nh©n tè khiÕn cho viÖc c« lËp nghiªn cøu ¶nh h−ëng riªng rÏ cña tõng nh©n tè sÏ rÊt phøc t¹p, tèn kÐm vμ Ýt mang l¹i hiÖu qu¶ thiÕt thùc. Ph¶i coi h×nh d¹ng th©n c©y lμ mét tån t¹i kh¸ch quan, mét hÖ qu¶ mμ khoa häc ®o c©y cÇn nghiªn cøu chø kh«ng nªn ®i vμo c¸c nguyªn nh©n t¹o ra h×nh d¹ng ®ã. 1.1.2. H×nh d¹ng tiÕt diÖn ngang th©n c©y. Dïng mÆt ph¼ng c¾t vu«ng gãc víi trôc däc th©n c©y sÏ ®−îc mét tiÕt diÖn gäi lμ tiÕt diÖn ngang th©n c©y. H×nh d¹ng tiÕt diÖn ngang th©n c©y biÕn ®æi rÊt phøc t¹p tõ B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 7 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn gèc ®Õn ngän th©n c©y. §Æc biÖt phÇn gèc th©n c©y do ¶nh h−ëng cña b¹nh vÌ, tiÕt diÖn ngang kh«ng cã h×nh d¹ng chÝnh t¾c mμ t¹o thμnh c¸c thÓ h×nh sao. Môc ®Ých cña viÖc nghiªn cøu h×nh d¹ng tiÕt diÖn ngang lμ nh»m t×m c¸ch ®o tÝnh diÖn tÝch cña nã sao cho ®¬n gi¶n vμ ®ñ ®é tin c©y lμm c¬ së cho nh÷ng tÝnh to¸n tiÕp theo. Qua nghiªn cøu ng−êi ta thÊy r»ng, dïng c«ng thøc diÖn tÝch h×nh trßn cã lμm t¨ng diÖn tÝch tiÕt diÖn so víi dïng c«ng thøc diÖn tichs h×nh elÝp nh−ng viÖc tÝnh to¸n l¹i ®¬n gi¶n. Tuy nhiªn sai sè nμy t−¬ng ®èi nhá n»m trong giíi h¹n sai sè cho phÐp trong ®iÒu tra rõng v× vËy §TR ®· chÊp nhËn sai sè nãi trªn vμ dïng c«ng thøc tÝnh diÖn tÝch h×nh ®Ó tÝnh diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang th©n c©y. §Ó ®¬n gi¶n, ng−êi ta ®· lËp s½n b¶ng tra diÖn tÝch vμ chu vi h×nh trßn øng víi c¸c trÞ sè ®−êng kÝnh kh¸c nhau. (xem sæ tay ®iÒu tra quy ho¹ch rõng NXB N«ng nghiÖp - 1995) 1.1.3. H×nh d¹ng tiÕt diÖn däc th©n c©y. Mét sè quan ®iÓm khi nghiªn cøu h×nh d¹ng tiÕt diÖn däc th©n c©y: + Dùa trªn nh÷ng gi¶ thuyÕt c¬ lý ®Ó gi¶i thÝch h×nh d¹ng th©n c©y. + Dùa trªn quan ®iÓm sinh lý häc víi lý luËn ph¸t t¸n. + Nghiªn cøu trùc tiÕp h×nh d¹ng th©n c©y th«ng qua di/dj. + Nghiªn cøu ®−êng sinh th©n c©yqua ph−¬ng tr×nh tæng qu¸t ya = cxb. Dïng mÆt ph¼ng c¾t däc th©n c©y theo trôc trung t©m th©n c©y sÏ ®−îc mét tiÕt diÖn giíi h¹n bëi hai ®−êng cong gäi lμ tiÕt diÖn däc th©n c©y. Môc ®Ých cña viÖc nghiªn cøu tiÕt diÖn däc nh»m t×m c¸ch biÓu thÞ h×nh d¹ng vμ lμm c¬ së cho viÖc tÝnh to¸n thÓ tÝnh to¸n thÓ tÝch th©n c©y. Qua nghiªn cøu cña c¸c t¸c gi¶, thÊy r»ng h×nh d¹ng th©n c©y cã thÓ ®−îc biÓu thÞ b»ng ph−¬ng tr×nh: Y2 = AXm trong ®ã y lμ b¸n kÝnh ( hoÆc ®−êng kÝnh, hay hÖ sè thon) lÊy ë vÞ trÝ nμo ®ã trªn th©n c©y. X lμ ®é cao t−¬ng øng cña y tÝnh tõ ngän c©y. A lμ hÖ sè cña ph−¬ng tr×nh. B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 8 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn Khi m lÊy c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau sÏ cã c¸c ph−¬ng tr×nh ®−êng sinh t−¬ng øng cña c¸c thÓ h×nh häc trßn xoay kh¸c nhau: NÕu m = 0 th× y2 = A m = 1 y2 = AX m = 2 y2 = AX2 m = 3 y2 = AX3 Khi cho c¸c ®−êng biÓu diÔn xoay quanh trôc hoμnh sÏ ®−îc c¸c thÓ h×nh häc trßn xoay t−¬ng øng: Viªn trô, paraboloit bËc 2, nãn vμ h×nh ®Õ. C¸c thÓ h×nh häc nμy t−¬ng øng víi tõng bé phËn trªn th©n c©y. Trong ®ã thÓ paraboloit bËc 2 chiÕm ®¹i bé phËn th©n c©y(75%) KÕt luËn chung: Cã thÓ coi tiÕt diÖn ngang th©n c©y lμ h×nh trßn vμ kh«ng nªn xö dông tiÕt diÖn phÇn gèc c©y ®Ó tÝnh thÓ tÝch th©n c©y. Trong nhiÒu tr−êng hîp cã thÓ coi th©n c©y nh− mét khèi paraboloit bËc 2 vμ mét ®o¹n ng¾n th©n c©y lμ h×nh viªn trô. Th©n c©y lμ tæ hîp cña nhiÒu thÓ h×nh häc, h×nh ®Õ, viªn trô, Pa2, nãn. Mét ph−¬ng ph¸p ®o tÝnh thÓ tÝch chØ ®¶m b¶o tin cËy khi ®· xem xÐt ®Çy ®ñ tíi ®Æc ®iÓm nμy. 1.1.4. C¸c chØ tiªu biÓu thÞ h×nh d¹ng th©n c©y. - ChØ sè h×nh d¹ng m: y2 = AXm d1 2 = AXm1 ⇒ 2logd1 = mlogx1 d2 2 = AXm1 ⇒ 2logd2 = mlogx2 m = 2logd1 – 2logd2 = m (log x1-log x2) 2log d1/d2 = m.log x1/x2 m = 2log d1/d2/ log x1/x2 VD: d1 = 15cm x1 = 10,5 d2 = 13cm x2 = 8,5 m = 1,35 B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 9 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn ChØ sè h×nh d¹ng m tÝnh to¸n phøc t¹p, m biÕn ®æi rÊt phøc t¹p tõ ngän ®Õn gèc c©y nªn kh«ng thÓ t×m ®−îc mét trÞ sè m b×nh qu©n chung cho mét c©y c¸ biÖt. V× vËy chØ sè m rÊt Ýt ®−îc øng dông trong thùc tiÔn ®iÒu tra rõng. - §é thon + TuyÖt ®èi Std = (d0 -dn)/1m = d0 -dn + B×nh qu©n Sbq = (d0 -dn)/L víi c©y ®øng Sbq = d1.3/h- 1,3 +T−¬ng ®èi K, q - H×nh suÊt Schiffel q2 = d1/2/d1.3 - H×nh sè tù nhiªn f0j B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 10 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn 1.2. §o tÝnh thÓ tÝch c©y ng¶. 1.2.1 §Æc ®iÓm ®o tÝnh th©n c©y ng¶ vμ dông cô ®o. C©y ng¶ lμ c©y ®· ®−îc chÆt ng¶ n»m trªn mÆt ®Êt, dÔ dμng ®o ®¹c víi ®é chÝnh x¸c mong muèn. Tuy nhiªn trªn c©y ng¶ th−êng kh«ng cã bé phËn gèc chÆt nªn cÇn ph¶i ®o tÝnh bæ xung. Muèn x¸c ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc ®−êng kÝnh vμ chiÒu dμi. §Ó ®o chiÒu dμi th−êng dïng th−íc mÐt hoÆc th−íc d©y. Lo¹i th−íc mÐt th−êng cã ®é dμi 1m, 2m, hai ®Çu cã hai kim nhän ®Ó h¹n chÕ sai sè tÝch luü, khi ph¶i ®o nh÷ng kho¶ng c¸ch lín. §Ó ®o ®−êng kÝnh th−êng dïng c¸c dông cô: + Th−íc kÑp kÝnh, d©y ®o ®−êng kÝnh, d©y ®o chu vi. + CÊu t¹o th−íc kÑp kÝnh: gåm ba bé phËn: Th©n th−íc, ch©n th−íc cè ®Þnh, th©n th−íc di ®éng cã thÓ tr−ît trªn th©n th−íc. §Ó x¸c ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y ng¶ cã 3 ph−¬ng ph¸p: VËt lý, c©n träng l−îng, dïng c«ng thøc h×nh häc. 1.2.2. X¸c ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y ng¶ b»ng c«ng thøc ®¬n Nguyªn lý chung lμ: T×m mét khèi viªn trô t−ëng t−îng cã chiÒu cao b»ng chiÒu dμi th©n c©y, tiÕt diÖn ®¸y lμ mét tiÕt diÖn trung b×nh nμo ®ã. ThÓ tÝch viªn trô t−ëng t−îng sÏ lμ: V = g.l = (1/4Π).c. l = (Π/4) d2. l Trong ®ã: V: lμ thÓ tÝch l: lμ chiÒu dμi th©n c©y g: lμ tiÕt diÖn ngang c: lμ chu vi cña tiÕt diÖn ngang d: lμ ®−êng kÝnh cña tiÕt diÖn ngang trung b×nh ®ã. B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 11 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn 1.2.2.1. C«ng thøc ®¬n tiÕt diÖn gi÷a NÕu coi th©n c©y nh− mét khèi pa rabol bËc 2 th× thÓ tÝch cña nã chÝnh b»ng thÓ tÝch mét h×nh viªn trô cã chiªï cao b»ng chiÒu dμi th©n c©y cßn tiÕt diÖn ®¸y b»ng tiÕt diÖn gi÷a cña nã. Theo tÝnh chÊt cña mét khèi h×nh häc trßn xoay:”B×nh ph−¬ng b¸n kÝnh biÕn ®æi tØ lÖ víi luü thõa bËc m ®é cao t−¬ng øng cña chóng” nªn: r0 2/rm 2 = (h/(h/2))m Víi Parapol bËc 2 th× m = 1 nªn: r0 2/rm 2 = h/(h/2) = 1/2 tøc lμ r02 = 2rm2 Thªm Πh vμo hai vÕ, ta cã: Π.r02.h = 2Π rm2.h hay: Π rm2.h = 1.r02.h VÕ ph¶i chÝnh lμ c«ng thøc thÓ tÝch cña Parapol bËc hai. VËy thÓ tÝch th©n c©y cã thÓ tÝnh b»ng c«ng thøc: V = (1/4Π).cm2. h = (Π/4) .dm2. h = gm.h= Π rm2.h h: lμ chiÒu dμi, rm , dm, cm, gm lÇn l−ît lμ b¸n kÝnh, ®−êng kÝnh, chu vi vμ tiÕt diÖn gi÷a cña chóng. C«ng thøc trªn do Huber ®Ò xuÊt nªn cßn ®−îc gäi lμ c«ng thøc Huber. B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 12 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn 1.2.2.2. C«ng thøc ®¬n tiÕt diÖn b×nh qu©n NÕu coi bé phËn th©n c©y nh− mét parapol côt th× thÓ tÝch cña nã sÏ b»ng thÓ tÝch mét h×nh viªn trô cã chiÒu cao b»ng chiÒu dμi th©n c©y cßn tiÕt diÖn ®¸y sÏ b»ng trÞ sè b×nh qu©n tiÕt diÖn ®Çu vμ cuèi. V = (Π/4).((d02+dn2)/2). l = (1/4Π).((C02+Cn2)/2). l = ((g0+gn)/2).l C«ng thøc trªn gäi lμ c«ng thøc Smalian 1.2.3.X¸c ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y b»ng c«ng thøc kÐp: Nguyªn lý chung cña ph−¬ng ph¸p lμ: NÕu coi th©n c©y lμ khèi h×nh häc trßn xoay víi ph−¬ng tr×nh cã d¹ng tæng qu¸t: y2 = AXm th× thÓ tÝch cña nã sÏ b»ng tÝch ph©n tõ gèc ®Õn ngän c©y cña ph−¬ng tr×nh ®ã. Thùc chÊt lμ thÓ tÝch th©n c©y b»ng tæng mét sè lín v« h¹n thÓ tÝch nh÷ng h×nh viªn trô cã tiÕt diÖn lμ Πy2 cßn chiÒu cao lμ dx. Trong thùc tÕ kh«ng thÓ vμ còng kh«ng cÇn thiÕt ph¶i chia th©n c©y thμnh v« h¹n ®o¹n, mμ chØ cÇn chia thμnh mét sè ®o¹n nhÊt ®Þnh. ThÓ tÝch cña mçi ®o¹n ®−îc ®o tÝnh b»ng c«ng thøc ®¬n. Riªng ®o¹n ngän sö dông c«ng thøc h×nh nãn ®Ó tÝnh thÓ tÝch. Céng thÓ tÝch c¸c ph©n ®o¹n sÏ ®−îc thÓ tÝch th©n c©y. 1.2.3.1. C«ng thøc kÐp chia th©n c©y thμnh c¸c ®o¹n cã ®é dμi tuyÖt ®èi b»ng nhau. Cã thÓ chia thμnh c¸c ®o¹n cã ®é dμi 1,2 hoÆc 0,5m. §o¹n ngän cã l ≠ L, th−êng lÊy 1m ≤ l < 3m. V = v1+ v2 +...+ vn-2+vn-1+Vn Tuú c¸ch tÝnh thÓ tÝch tõng ph©n ®o¹n mμ t¨ng tr−ëng cã: + C«ng thøc kÐp tiÕt diÖn gi÷a. v = g1l + g3l + ...+gn-1l+1/3gn-ln = (g1+ g3+ ...+gn-1)l + 1/3gn-ln B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 13 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn HoÆc: V = (Π/4)(d12 + d32 +…+ dn-12)l + 1/3.1/4 d2n ln = 1/4Π(c12 + c32 +…+ cn-12)l + 1/12Π cn2 ln + C«ng thøc kÐp tiÕt diÖn b×nh qu©n. v = [(g0 + gn)/2 + g2 + g4 +...+ gn-2]l + 1/3 gnln = Π/4[(d0 + dn)/2 + d22+ d42 +... + dn-22]l + Π/12 dn2ln = 1/4Π[(c0 + cn)/2 + c22 + c42 + …+ cn-22] l + 1/12Π cn2ln C¸c c«ng thøc trªn sai sè kh«ng v−ît qu¸ ±3% 1.2.3.2. C«ng thøc kÐp chia th©n c©y thμnh c¸c ®o¹n cã ®é dμi t−¬ng ®èi b»ng nhau. - Chia th©n c©y thμnh n ®o¹n b»ng nhau (5, 10 ®o¹n) thÓ tÝch tõng ®o¹n tÝnh b»ng c«ng thøc ®¬n råi céng l¹i sÏ ®−îc thÓ tÝch th©n c©y. + NÕu chia th©n c©y thμnh 5 ®o¹n th×: V = (g01 + g03 + g05 + g07 + g09)h/5 B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 14 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn 1.3. §o tÝnh thÓ tÝch th©n c©y ®øng 1.3.1. §Æc ®iÓm ®o tÝnh c©y ®øng vμ c«ng thøc c¬ b¶n x¸c ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y ®øng C©y ®øng lμ c©y gç ®ang sinh tr−ëng vμ ph¸t triÓn b×nh th−êng trªn mÆt ®Êt. So víi c©y ng¶ viÖc ®o tÝnh c©y ®øng cã ®Æc ®iÓm: - RÊt khã ®o trùc tiÕp ®−êng kÝnh ë nh÷ng vÞ trÝ tuú ý trªn th©n c©y víi ®é chÝnh x¸c mong muèn. - Kh«ng thÓ ®o trùc tiÕp chiÒu cao chÝnh x¸c cña c©y trõ tr−êng hîp c©y cßn non. Nh−ng viÖc x¸c ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y kh«ng thÓ bá qua hai nh©n tè: ChiÒu cao vμ ®−êng kÝnh th©n c©y. §Ó ®o ®−êng kÝnh ng−êi ta chän mét vÞ trÝ nμo ®ã trªn phÇn gèc c©y lμm chuÈn. VÞ trÝ th−êng chän lμ ®é cao c¸ch cæ rÔ c©y 1,3 m. Trõ nh÷ng mét sè n−íc nh− Anh, Mü (1,37m) NhËt (1,27m). Së dÜ chän vÞ trÝ quy chuÈn ®Ó ®o ®−êng kÝnh ë vÞ trÝ 1,3m v×: - §é cao 1,3m t−¬ng øng víi tÇm cao ngang ngùc cña ng−êi cã tÇm vãc trung b×nh, nªn dÔ thao t¸c khi ®o. - ë vÞ trÝ 1,3m Ýt bÞ ¶nh h−ëng cña b¹nh gèc nªn ®é chÝnh x¸c cao h¬n. §Ó ®o chiÒu cao ng−êi ta sö dông c¸c c«ng cô chuyªn dông gäi lμ th−íc ®o cao. C¸c th−íc ®o cao ®−îc chÕ t¹o theo mét trong hai nguyªn lý: H×nh häc hoÆc l−îng gi¸c. Tõ ®−êng kÝnh quy chuÈn (dj) vμ chiÒu cao h thiÕt lËp mét thÓ viªn trô t−ëng t−îng cã chiÒu cao b»ng chiÒu cao th©n c©y, cßn tiÕt diÖn ®¸y b»ng tiÕt diÖn ngang th©n c©y lÊy ë vÞ trÝ quy chuÈn. ThÓ tÝch h×nh viªn trô nμy lín h¬n thÓ tÝch thùc th©n c©y rÊt nhiÒu. Do ®ã thÓ tÝch viªn trô ph¶i ®−îc nh©n víi mét hÖ sè gi¶m nμo ®ã ®Ó ®−îc thÓ tÝch s¸t víi thÓ tÝch thùc cña th©n c©y. §iÒu tra rõng ®· B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 15 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn t×m ra hÖ sè ®ã vμ ®Æt tªn lμ h×nh sè (fj). Nh− vËy thÓ tÝch th©n c©y ®øng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: V = (Π/4)dj2.h.fj = (1/4Π).Cj2.h.fj = gj.h.fj §ã lμ c«ng thøc c¬ b¶n x¸c ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y ®øng. Khi ®o d−êng kÝnh ë vÞ trÝ 1,3m th×: V = (Π/4)d1.32.h.f1.3 = (1/4Π).C1.32.h.f1.3 = g1.3.h.f1.3 C«ng thøc trªn ®−îc gäi lμ c«ng thøc kinh ®iÓn x¸c ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y ®øng. ThÓ tÝch th©n c©y ®øng ®−îc cÊu thμnh ba nh©n tè: ®−êng kÝnh (chu vi, tiÕt diÖn ngang) chiÒu cao vμ h×nh sè. Trong ®ã ®−êng kÝnh cã thÓ ®o dÔ dμng víi ®é chÝnh x¸c mong muèn. ChiÒu cao x¸c ®Þnh b»ng c¸c dông cô ®o cao chuyªn dïng víi ®é chÝnh x¸c cho phÐp trong ®iÒu tra rõng. H×nh sè kh«ng x¸c ®Þnh trùc tiÕp ®−îc mμ ph¶i x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp qua nh÷ng nh©n tè dÔ ®o kh¸c. 1.3.2. Dông cô vμ kü thuËt ®o ®−êng kÝnh Dông cô ®o ®−êng kÝnh th©n c©y ®øng lμ th−íc kÑp kÝnh, th−íc d©y ®o ®−êng kÝnh vμ th−íc kÑp kÝnh phÇn lan (th−íc kÑp kÝnh cong) + Th−íc kÑp kÝnh: CÊu t¹o ®−îc tr×nh bμy ë môc 1.2. Sö dông : §Æt ba bé phËn cña th−íc (ch©n cè ®Þnh, ch©n di ®éng vμ th©n th−íc tiÕp xóc víi th©n c©y ë vÞ trÝ cÇn ®o ®−êng kÝnh) sau ®ã ®äc sè trªn th©n th−íc + Th−íc kÑp kÝnh cong (cßn gäi lμ th−íc kÑp kÝnh PhÇn Lan): CÊu t¹o: gåm ba bé phËn : tay n¾m, ch©n th−íc th¼ng, ch©n th−íc cong cã kh¾c v¹ch. Sö dông: Tay tr¸i n¾m c¸n th−íc vμ ®−a ra xa tíi møc cã thÓ ®−îc råi ¸p vμo th©n c©y t¹i vÞ trÝ cÇn ®o ®−êng kÝnh. B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 16 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn Ng¾m mét tia ng¾m song song víi ch©n th−íc th¼ng vμ tiÕp tuyÕn víi mÆt bªn th©n c©y råi ®äc kÕt qña ë ®iÓm c¾t cña tia ng¾m trªn ch©n th−íc cong. Th−íc nμy cã −u ®iÓm: Kh«ng cã bé phËn nμo di ®éng nªn nã bÒn v÷ng vμ h¹n chÕ sai sè. • L−u ý khi ®o ®−êng kÝnh. - KiÓm tra th−íc tr−íc khi ®o. Sau mét thêi gian sö dông th−íc ®o ®−êng kÝnh cã thÓ m¾c mét sè khuyÕt tËt nh− v¹ch chia bÞ mê, ch©n th−íc di ®éng kh«ng ®¶m b¶o th¼ng gãc víi th©n th−íc. Tr−êng hîp nμy sÏ m¾c sai sè ©m (kÕt qu¶ ®o nhá h¬n gi¸ trÞ thùc). - Ph¶i ®Æt th−íc ë ®óng vÞ trÝ cÇn ®o. Do ®−êng kÝnh gi¶m dÇn tõ gèc ®Õn ngän c©y nªn ®Æt th−íc sai vÞ trÝ cÇn ®o sÏ lμm kÕt qu¶ ®o bÞ sai lÖch. - Ph¶i ®Æt th−íc lu«n th¼ng gãc víi trôc däc th©n c©y khi ®o míi tÝnh ®−îc tiÕt diÖn ngang ®óng víi kh¸i niÖm cña nã. - Ph¶i ®äc hoÆc ghi kÕt qu¶ råi míi rót th−íc ra khái th©n c©y ®Ó tr¸nh sai sè do dÞch chuyÓn ch©n th−íc di ®éng g©y ra vμ tr¸nh nhÇm lÉn. 1.3.3. §o chiÒu cao th©n c©y ®øng ChØ cã thÓ ®o trùc tiÕp chiÒu cao th©n c©y ë nh÷ng c©y nhá (thÊp d−íi 10m) b»ng th−íc sμo. Th−íc gåm nhiÒu èng thÐp (nhùa) lång vμo nhau, khi cÇn cã thÓ kÐo dÇn tõng ®o¹n nèi tiÕp nhau. C¸ch sö dông: Mét ng−êi ®øng s¸t gèc c©y lÇn l−ît kÐo tõng ®o¹n th−íc ¸p s¸t vμo th©n c©y. Ng−êi thø hai ®øng xa c©y ®Ó gi¸m ®Þnh ®iÓm cÇn ®o chiÒu cao trïng víi ®Çu trªn cu¶ th−íc råi b¸o cho ng−êi thø nhÊt ®äc kÕt qu¶ trªn th−íc. Ph−¬ng ph¸p nμy cho kÕt qu¶ chÝnh x¸c nh−ng mÊt nhiÒu thêi gian, c«ng søc vμ chØ ®o ®−îc nh÷ng c©y cã chiÒu cao d−íi 10m. §Ó phï hîp víi ®Æc ®iÓm ®o c©y ®øng, ®iÒu tra rõng cßn phæ biÕn mét lo¹i dông cô gäi lμ th−íc ®o cao. Th−íc ®o cao ®−îc chÕ t¹o theo nguyªn lý h×nh häc hoÆc l−îng gi¸c. B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 17 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn • Th−íc ®o cao nguyªn lý l−îng gi¸c - Nguyªn lý ®o cao l−îng gi¸c: Gäi AC = h chiÒu cao cña c©y, MN ®é cao tÇm m¾t ng−êi ®o, NC = l lμ kho¶ng c¸ch tõ ng−êi ®o ®Õn t©m cña c©y (cù ly ngang) BC ®é cao tÇm m¾t t−¬ng øng trªn th©n c©y (h×nh bªn) Theo nguyªn lý l−îng gi¸c ta cã: h= AC = AB +BC h = l.tgα + l.tgβ h = l.( tgα + tgβ) §o trªn ®Êt dèc: h = l.( tgα - tgβ) VËy h = l.( tgα +(-) tgβ). Theo nguyªn lý nμy cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc chiÒu cao cña c©y nÕu biÕt kho¶ng c¸ch tõ vÞ trÝ ®øng ®o ®Õn t©m c©y (l), gãc nh×n khi ng¾m ngän c©y (α) vμ gèc c©y (β). Th−íc ®o cao theo nguyªn lý l−îng gi¸c chÝnh lμ mét b¶ng tÝnh s½n chiÒu cao øng víi c¸c gãc nh×n vμ cù ly ngang kh¸c nhau. Th−íc ®o cao theo nguyªn lý l−îng gi¸c gåm: Blume-leiss, Haga, Sunto. - Th−íc Blume-leiss gåm:1. èng ng¾m; 2. Kim chØ kÕt qu¶ ®o cao; 3. Nót h·m, më kim; 4. HÖ thèng thang th−íc chiÒu cao øng víi c¸c cù ly ngang kh¸c nhau; 5. B¶ng tÝnh s½n Sin2υ. Th−íc do Céng hoμ liªn bang §øc chÕ t¹o. Sö dông th−íc: §øng c¸ch gèc c©y mét kho¶ng l (øng víi cù ly ngang ®· ghi trªn th−íc) nh×n ®óng ®iÓm cÇn ®o cao trªn th©n c©y qua èng ng¾m råi më nót h·m cho kim ho¹t ®éng tù do. Khi kim hÕt dao ®éng Ên nót h·m cho kim cè ®Þnh trªn thang th−íc ®äc kÕt qu¶ trªn vμnh ®é t−¬ng øng víi cù ly ngang ®· x¸c ®Þnh gäi lμ h1. Sau ®ã l¹i ng¾m vμo gèc c©y vμ lÆp l¹i c¸c thao t¸c trªn ®−îc kÕt qu¶ h2. NÕu kÕt qu¶ h1 vμ h2 ®äc ®−îc ë hai phÝa cña v¹ch sè kh«ng th× céng l¹i B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 18 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn cßn nÕu chóng cïng n»m vÒ mét phÝa cña v¹ch sè kh«ng th× trõ cho nhau ta thu ®−îc chiÒu cao cÇn ®o. NÕu ®o trªn ®Êt dèc cÇn ph¶i hiÖu chØnh: H, = h. Sin2υ (υ lμ gãc dèc) - Th−íc Haga sö dông t−¬ng tù th−íc Blume-leiss. - Th−íc sunto do PhÇn Lan s¶n xuÊt. + CÊu t¹o gåm: 1. Lç ng¾m ®äc kÕt qu¶ ®o; 2. HÖ thèng thang chia h×nh trßn; 3.ThÊu kÝnh ®Ó ®o cù ly ngang. + Sö dông: ®øng c¸ch gèc c©y mét kho¶ng b»ng cù ly ngang ®· ghi trªn thang chia cña th−íc (15 –20m). N©ng th−íc lªn m¾t (c¶ hai m¾t më) xoay th−íc mét vßng cung sao cho môc tiªu cÇn ®o ngang v¹ch chuÈn nh×n ®−îc trong th−íc. §äc kÕt qu¶ ë v¹ch chuÈn c¾t trªn thang chia t−¬ng øng víi cù ly ngang ®· chän. Còng thao t¸c nh− vËy ®èi víi gèc c©y. KÕt qu¶ sè ®äc khi ng¾m ngän, gèc c©y ®−îc céng hoÆc trõ cho nhau ®Ó ®−îc chiÒu cao c©y nh− sö dông th−íc Blume-leiss. C¸c th−íc ®o cao chØ cho phÐp x¸c ®Þnh gÇn ®óng chiÒu cao cña c©y ®øng, ®Ó n©ng cao ®é tin cËy cña kÕt qu¶ ®o cÇn thùc hiÖn nh÷ng quy ®Þnh sau: + Lùa chän th−íc ®o cao thÝch hîp + KiÓm tra dông cô tr−íc khi ®o + Chän vÞ trÝ ®øng cho hîp lý + Ph¶i ng¾m ®óng ®iÓm cÇn ®o 1.3.4. X¸c ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y ®øng 1.3.4.1. Dïng biÓu thÓ tÝch hai hoÆc ba nh©n tè 1.3.4.2. Dïng c«ng thøc ®¬n gi¶n Khi yªu cÇu ®é chÝnh x¸c kh«ng cao, cã thÓ x¸c ®Þnh nhanh thÓ tÝch th©n c©y ®øng b»ng c«ng thøc ®¬n gi¶n. - C«ng thøc Denzin: B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 19 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn V = 0,001.d1.3 2 Víi gi¶ thiÕt f1.3 = 0,5, h = 25-26m. NÕu h 26m cÇn ph¶i hiÖu chØnh 3 ÷ 5% - C«ng thøc tiÕt diÖn trung b×nh: V = (Π/4)D2.h 1.4. Sai sè ®o ®¹c vμ ¶nh h−ëng cña nã ®Õn viÖc tÝnh thÓ tÝch th©n c©y §Ó tÝnh thÓ tÝch th©n c©y hoÆc bé phËn cña nã cÇn biÕt ®−êng kÝnh, chiÒu cao, víi c©y ®øng cÇn biÕt c¶ chØ tiªu h×nh d¹ng, viÖc ®o tÝnh c¸c nh©n tè nμy kh«ng thÓ tr¸nh khái sai sè. VÊn ®Ò ®Æt ra lμ viÖc ®o D,H,F m¾c sai sè th× ¶nh h−ëng cña c¸c sai sè ®Õn ®é chÝnh x¸c x¸c ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y ra sao. XuÊt ph¸t tõ c«ng thøc c¬ b¶n V = (Π/4)d2.h.f NÕu gäi vi ph©n cña thÓ tÝch lμ trÞ sè gÇn ®óng, sai sè tuyÖt ®èi cña thÓ tÝch th©n c©y ®øng, th× sai sè t−¬ng ®èi cña nã sÏ lμ: δv = Δv nªn Δv% = (δv/v).100 δv = δ((Π/4)dj2.h.fj ) = (Π/4)2. dj. δdj.h.fj + (Π/4).dj2.fj. δh +(Π/4)dj2.h. δfj Qua biÕn ®æi ta cã: Δv% = 2Δdj% + Δh% + Δfj% Qua c«ng thøc trªn cho thÊy sai sè x¸c ®Þnh thÓ tÝch th©n c©y ®øng b»ng tæng cña hai lÇn sai sè ®−êng kÝnh víi sai sè chiÒu cao vμ sai sè h×nh sè. Víi c©y ng¶ th×: B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 20 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn Δv = 2Δd% + Δh% NÕu ®o tÝnh cho nhiÒu c©y th× sai sè sÏ gi¶m ®i √n lÇn. 1.5. ®iÒu tra t¨ng tr−ëng c©y rõng 1.5.1. X¸c ®Þnh tuæi c©y Tuæi c©y lμ mèc thêi gian ®¸nh dÊu mét giai ®o¹n sinh tr−ëng ph¸t triÓn cña c©y rõng. Cã thÓ x¸c ®Þnh tuæi c©y rõng b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p: 1.5.1.1. Ph−¬ng ph¸p ®Õm vßng n¨m Qua mçi mïa sinh tr−ëng, c©y rõng t¹o ra mét líp gç bao kÝn th©n, cμnh, rÔ c©y. Tuú theo mçi n¨m c©y rõng qua mÊy mïa sinh tr−ëng sÏ cã sè líp gç t−¬ng øng t¹o thμnh. Trªn tiÕt diÖn ngang vÕt tÝch cña c¸c líp gç lμ nh÷ng vßng khÐp kÝn gäi lμ vßng n¨m. Tõ ®ã cã thÓ dùa vμo kÕt qu¶ ®Õm sè l−îng vßng n¨m trªn tiÕt diÖn gèc c©y vμ quy luËt sinh tr−ëng ®Ó suy ra tuæi cña c©y mét c¸ch chÝnh x¸c. L−u ý trõ nh÷ng vßng n¨m gi¶. Ph−¬ng ph¸p nμy chØ ¸p dông ®−îc cho nh÷ng loμi c©y cã vßng n¨m râ nh− Xoan, L¸t, Bå ®Ò, Mì... nh÷ng c©y sinh tr−ëng theo mïa. 1.5.1.2. Ph−¬ng ph¸p ®Õm vßng cμnh VÕt tÝch mïa sinh tr−ëng kh«ng chØ thÓ hiÖn thμnh vßng gç mμ cßn ghi dÊu b»ng nh÷ng vßng cμnh ë mét sè loμi c©y (vÝ dô nh− c¸c loμi Pinuss). V× vËy cã thÓ ®Õm sè l−îng vßng cμnh trªn th©n c©y ®Ó suy ra tuæi c©y. Ph−¬ng ph¸p nμy chØ ¸p dông ®−îc cho nh÷ng loμi c©y cã vßng cμnh. 1.5.1.3. ¦íc l−îng tuæi c©y Dùa vμo ®Æc ®iÓm h×nh th¸i nh− cÊu tróc, mμu s¾c t¸n l¸, vá c©y ®Ó −íc ®o¸n tuæi c©y rõng. Tuy nhiªn ph−¬ng ph¸p nμy kÐm chÝnh x¸c vμ kh«ng ®¸p øng ®−îc yªu cÇu ®Þnh l−îng trong ®iÒu tra rõng. B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 21 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn Tæng t¨ng tr−êng th−êng xuyªn 1.5.2. Kh¸i niÖm sinh tr−ëng, t¨ng tr−ëng Tõ khi n¶y mÇm ®Õn khi chÕt hoÆc bÞ khai th¸c kÝch th−íc cña c©y kh«ng ngõng t¨ng lªn nh−ng mét sè nh©n tè kh¸c l¹i cã xu h−íng gi¶m xuèng nh− h×nh sè, h×nh suÊt. • Kh¸i niÖm: Sinh tr−ëng lμ sù biÕn ®æi cña c¸c nh©n tè ®iÒu tra theo tuæi c©y, cßn l−îng biÕn ®æi ®−îc trong mét ®¬n vÞ thêi gian gäi lμ t¨ng tr−ëng. NÕu gäi t lμ thêi gian, y lμ nh©n tè ®iÒu tra th× sinh tr−ëng lμ hμm biÕn thiªn liªn tôc theo thêi gian: y =f(t) • Ph©n lo¹i t¨ng tr−ëng: T¨ng tr−ëng TuyÖt ®èi T−¬ng ®èi Hμng n¨m §Þnh kú Th−êng xuyªn B×nh qu©n §Þnh kú Chung B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 22 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn + T¨ng tr−ëng th−êng xuyªn hμng n¨m lμ sè l−îng biÕn ®æi ®−îc cña mét nh©n tè ®iÒu tra trong mét n¨m: Zt = ta -ta-1 ta lμ nh©n tè ®iÒu tra hiÖn t¹i ta-1 lμ nh©n tè ®iÒu tra tr−íc ®ã 1 n¨m + T¨ng tr−ëng th−êng xuyªn ®Þnh kú: Lμ sè l−îng biÕn ®æi ®−îc cña nh©n tè ®iÒu tra trong mét ®Þnh kú n n¨m. Sè n¨m mét ®Þnh kú th−êng lμ 5,10,15 n¨m. Tuú theo loμi c©y. Znt = ta -ta-n + T¨ng tr−ëng b×nh qu©n ®Þnh kú: Lμ sè l−îng biÕn ®æi ®−îc cña nh©n tè ®iÒu tra tÝnh b×nh qu©n mét n¨m cho mét ®Þnh kú n n¨m: Δnt = ((ta-ta-n)/n) = Znt/n + T¨ng tr−ëng b×nh qu©n chung: Lμ sè l−îng biÕn ®æi ®−îc cña nh©n tè ®iÒu tra tÝnh b×nh qu©n mét n¨m trong suèt thêi kú sinh tr−ëng cña c©y rõng. Δt = ta/a = ΣZt/a + T¨ng tr−ëng t−¬ng ®èi(suÊt t¨ng tr−ëng): Lμ tØ sè phÇn tr¨m gi÷a t¨ng tr−ëng th−êng xuyªn hμng n¨m vμ tæng t¨ng tr−ëng th−êng xuyªn cña mét nh©n tè ®iÒu tra: Pt = (Zt/ta).100 Víi c©y sinh tr−ëng chËm, viÖc ®o tÝnh Zt rÊt khã kh¨n vμ kh«ng ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c. V× vËy cÇn thay Δnt cho Zt vμ t−¬ng øng ph¶i thay ta b»ng trÞ sè b×nh qu©n cña tæng t¨ng tr−ëng th−êng xuyªn ë ®Çu vμ cuèi ®Þnh kú. (ta- tn-1)/n ta- tn-1 200 Pt = .100 = . (ta- tn-1)/2 ta- tn-1 n C«ng thøc trªn gäi lμ c«ng thøc Pressler B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 23 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn Sinh tr−ëng vμ t¨ng tr−ëng c©y rõng phô thuéc tæng hîp vμo rÊt nhiÒu nh©n tè néi t¹i vμ ngo¹i c¶nh nh−: Loμi c©y, tuæi c©y, ®Êt ®ai, khÝ hËu, cÊu tróc l©m phÇn, biÖn ph¸p t¸c ®éng cña con ng−êi..... 1.5.3. Mét sè quy luËt sinh tr−ëng vμ t¨ng tr−ëng cña c©y rõng 1.5.3.1.Quy luËt sinh tr−ëng cña c©y rõng Cßn gäi lμ quy luËt biÕn ®æi cña nh©n tè ®iÒu tra theo tuæi c©y, ®−îc chia lμm hai nhãm: • Quy luËt nh©n tè ®iÒu tra t¨ng theo tuæi c©y: Cïng víi tuæi t¨ng lªn, c¸c nh©n tè biÓu thÞ kÝch thø¬c cña c©y kh«ng ngõng t¨ng theo. Trªn biÓu ®å quy luËt ®−îc biÓu diÔn b»ng mét ®−êng cong luü tÝch vμ cã thÓ chia lμm ba giai ®o¹n: + Nh©n tè ®iÒu tra t¨ng chËm theo tuæi + Nh©n tè ®iÒu tra t¨ng nhanh theo tuæi + Nh©n tè ®iÒu tra t¨ng chËm theo tuæi Quy luËt nμy mang tÝnh phæ biÕn nh−ng tuú theo loμi c©y, ®iÒu kiÖn lËp ®Þa, biÖn ph¸p t¸c ®éng. Cã thÓ m« pháng quy luËt biÕn ®æi nμy b»ng hμm Schumarcher, hμm Korf. • Quy luËt nh©n tè ®iÒu tra gi¶m theo tuæi: Khi tuæi c©y t¨ng lªn mét sè nh©n tè ®iÒu tra nh− h×nh sè, h×nh suÊt l¹i cã xu h−íng gi¶m dÇn. Quy luËt nμy cã thÓ ®−îc chia lμm hai giai ®o¹n: + Nh©n tè ®iÒu tra gi¶m nhanh theo tuæi + Nh©n tè ®iÒu tra gi¶m chËm theo tuæi B¶i gi¶ng §iÒï tra rõng ThS: Vò V¨n Th«ng 24 Bé m«n L©m sinh & §TQHR- Khoa L©m NGhiÖp - §HNL Th¸i Nguyªn NhÞp ®iÖu cña quy luËt nμy còng phô thuéc vμo loμi c©y, ®iÒu kiÖn lËp ®Þa, biÖn ph¸p t¸c ®éng. Quy luËt nμy cã thÓ ®−îc m« pháng b»ng hμm Mayer, Hypecpol.... 1.5.3.2.Quy luËt biÕn ®æi cña Zt vμ Δt theo tuæi Quy luËt nμy cã thÓ ®−îc chia lμm ba giai ®o¹n: • Giai ®o¹n 1: C¶ Zt vμ Δt ®Òu t¨ng theo tuæi, nh−ng Zt t¨ng nhanh h¬n vμ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i sím h¬n Δt. Sau khi ®¹t cùc ®¹i Zt gi¶m dÇn trong