Tiêu chuẩn TCVN 13459:2021 Phương pháp xác định thể tích thân cây gỗ từ đường kính gốc

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 13459:2021

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THỂ TÍCH THÂN CÂY GỖ TỪ ĐƯỜNG KÍNH GỐC

Methods for determining the tree volume from base diameters

Lời nói đầu

TCVN 13459:2021 do Tổng cục Lâm nghiệp biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THỂ TÍCH THÂN CÂY GỖ TỪ ĐƯỜNG KÍNH GỐC

Methods for determining the tree volume from base diameters

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định thể tích của thân cây gỗ cả vỏ từ mối quan hệ tương quan giữa thể tích thân cây cả vỏ với đường kính gốc hoặc mới quan hệ tương quan giữa thể tích thân cây cả vỏ với đường kính gốc chặt và chiều cao gốc chặt.

2  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

2.1

Đường kính gốc (base diameter)

Đường vuông góc với trục chính thân cây được đo ở vị trí gốc sát mặt đất phía trên của sườn dốc đối với các loài cây có thân tròn, không có bạnh vè hoặc đo tại vị trí trên của bạnh vè đối với các loài cây có bạnh vè.

CHÚ THÍCH: Kí hiệu của đường kính gốc là D₀₀, đơn vị tính là centimet (cm).

2.2

Đường kính gốc chặt (stump diameter)

Chiều rộng của đường vuông góc với trục chính thân cây được đo tại vị trí mặt cắt của gốc khi cây đã bị chặt.

CHÚ THÍCH: Kí hiệu của đường kính gốc chặt là D_gc, đơn vị tính là centimet (cm).

2.3

Đường kính ngang ngực (diameter at the breast height)

Đường vuông góc với trục chính thân cây được đo ở vị trí 1,3m tính từ mặt đất phía trên của sườn dốc dọc theo chiều dài thân cây.

CHÚ THÍCH: Kí hiệu của đường kính ngang ngực là D_1,3, đơn vị tính là centimet (cm).

2.4

Chiều cao vút ngọn (total height)

Chiều cao cây đứng từ mặt đất ở vị trí gốc cây phía trên của sườn dốc đến đỉnh sinh trưởng của thân chính.

CHÚ THÍCH: Kí hiệu của chiều cao vút ngọn là H_vn, đơn vị tính là mét (m).

2.6

Chiều cao gốc chặt (stump height)

Chiều cao tính từ mặt đất ở phía trên của sườn dốc đến mặt cắt của gốc là phần còn lại của cây đã bị chặt.

CHÚ THÍCH: Kí hiệu của chiều cao gốc chặt là H_gc, đơn vị tính là centimet (cm).

2.6

Thể tích cây đứng (standing volume)

Tổng thể tích phần thân cây tính cả vỏ.

CHÚ THÍCH: Kí hiệu của thể tích cây đứng là V, đơn vị tính là mét khối (m³).

2.7

Hình số thân cây (form factor)

Tỷ số giữa thể tích thân cây với thể tích một hình viên trụ có chiều cao bằng chiều cao thân cây, còn tiết diện đáy bằng tiết diện ngang lấy ở một độ cao nào đó trên phần gốc cây.

CHÚ THÍCH: Kí hiệu của hình số thân cây là f.

2.8

Bạnh vè/Rễ bạnh (buttress)

Phần rễ chuyển tiếp với thân nổi lên trên mặt đất phát triển thành những phiến lớn có hình dạng bất định.

2.9

Lập địa (site)

Nơi sống của một loài hay một tập hợp loài cây dưới ảnh hưởng của tất cả các yếu tố ngoại cảnh tác động lên chúng. Các yếu tố nơi sống ảnh hưởng đến sự phát triển của cây rừng gồm: kiểu đất phụ, độ dày tầng đất, mực nước ngầm, kiểu địa hình, khí hậu, lượng mưa và trạng thái thực vật rừng.

2.10

Cây tương đồng (similar trees)

Cây cùng loài hoặc cùng tổ hình dạng có kích thước tương tự nhau. Các cây có kích thước tương tự nhau khi chúng cùng thuộc một cỡ kính.

2.11

Tiểu khu (forest block)

Đơn vị cơ bản trong hệ thống quản lý rừng, có ranh giới và dấu hiệu cố định, bao gồm trọn một số khoảnh liền kề nhau, có diện tích khoảng 1.000 ha, trong cùng đơn vị hành chính xã, phường, thị trấn.

CHÚ THÍCH: Thứ tự tiểu khu được ghi số bằng chữ số Ả Rập trong phạm vi của từng tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương, từ tiểu khu số 1 đến tiểu khu cuối cùng (ví dụ: Tiểu khu 1, Tiểu khu 2).

2.12

Khoảnh (forest stand)

Đơn vị cơ bản trong hệ thống quản lý rừng, có ranh giới và dấu hiệu cố định, có diện tích khoảng 100 ha, trong cùng đơn vị hành chính cấp xã.

CHÚ THÍCH: Thứ tự khoảnh được ghi số bằng chữ số Ả Rập, từ khoảnh 1 đến khoảnh cuối cùng, trong phạm vi từng tiểu khu (ví dụ: Khoảnh 1, Khoảnh 2).

2.13

Vùng sinh thái lâm nghiệp (forest ecological zone)

Vùng lãnh thổ trong đó các yếu tố sinh thái có ảnh hưởng quyết định đến sự hình thành và phát triển của các kiểu thảm thực vật rừng: Khí hậu, địa chất, địa hình địa mạo và thổ nhưỡng đồng nhất với nhau.

CHÚ THÍCH: Hệ thống phân vùng sinh thái lâm nghiệp Việt Nam gồm 3 cấp: Miền, vùng và tiểu vùng. Kết quả phân vùng sinh thái lâm nghiệp đã phân chia lãnh thổ Việt Nam thành 2 miền (miền Bắc và miền Nam), 8 vùng (Đông Bắc, Tây Bắc, Đồng bằng Bắc bộ, Bắc Trung bộ, Nam Trung bộ, Tây Nguyên, Đông Nam bộ và Tây Nam bộ) và 47 tiểu vùng sinh thái (trong đó có 4 tiểu vùng là đảo và quần đảo).

2.14

Kiểu rừng (forest type)

Loại hình quần lạc sinh địa rừng, là tập hợp những khu rừng giống nhau về thành phần loài cây lớn, đặc điểm chung của các tầng thực vật, khu hệ động vật và phức hệ tổng hợp của các điều kiện sinh trưởng của thực vật rừng (khí hậu, thổ nhưỡng, thủy văn) về quá trình tái sinh và hướng diễn thế.

CHÚ THÍCH: Là đơn vị phân loại rừng theo điều kiện tự nhiên, làm căn cứ cho việc đề xuất các biện pháp kĩ thuật lâm sinh.

3  Phương pháp xác định thể tích thân cây gỗ từ đường kính gốc

3.1  Điều kiện áp dụng

Trong tiêu chuẩn này trình bày 4 phương pháp để xác định thể tích thân cây gỗ có vỏ từ đường kính gốc. Điều kiện áp dụng của từng phương pháp xác định được quy định tại Bảng 1.

Bảng 1 - Điều kiện áp dụng của từng phương pháp xác định

3.2  Phương pháp xác định thể tích thân cây gỗ

CHÚ THÍCH: Thể tích thân cây xác định theo tiêu chuẩn này là thể tích thân cây có vỏ. Để quy về thể tích không có vỏ cần sử dụng hệ số chuyển đổi. Tỷ lệ thể tích vỏ của một số loài cây rừng tự nhiên tại việt Nam tham khảo tại Phụ lục D.

3.2.1  Phương pháp xác định thể tích thân cây gỗ theo phương trình tương quan giữa thể tích với đường kính gốc đã có sẵn

Để xác định thể tích thân cây gỗ theo phương trình tương quan giữa thể tích với đường kính gốc đã có sẵn thực hiện theo 3 bước sau:

Bước 1: Xác định tên loài của cây bị chặt cần xác định thể tích thân cây.

Bước 2: Đo đường kính gốc (D₀₀) cây cần xác định thể tích thân cây theo quy định tại điều A.1 Phụ lục A.

Bước 3: Xác định thể tích cây bằng các phương trình tương quan thông qua các dạng phương trình tương quan sau:

a) Sử dụng phương trình tương quan giữa thể tích với đường kính gốc (V = f(D₀₀)) đã có sẵn

Thay giá trị D₀₀ đo được của cây bị mất vào phương trình tương quan V = f(D₀₀) để xác định thể tích của những cây đã bị chặt chỉ còn gốc.

VÍ DỤ: Loài Thông đuôi ngựa tại Núi Luốt trường Đại học Lâm nghiệp có phương trình tương quan giữa thể tích với đường kính gốc như sau: LogV = - 3,4503 + 1,8206 x LogD₀₀ với R = 0,88. Nếu xác định được đường kính gốc D₀₀ của cây Thông đuôi ngựa bị chặt, thay vào phương trình ta có thể tích thân cây đã bị mất.

b) Sử dụng phương trình tương quan giữa các nhân tố điều tra khác với đường kính gốc (D_1,3 = f(D₀₀) và H_vn = f(D₀₀))

Thay giá trị D₀₀ đo được của cây bị mất vào các phương trình tương quan D_1,3 = f(D₀₀) và H_vn = f(D₀₀), xác định được D_1,3 và H_vn. Từ D_1,3 và H_vn xác định thể tích cây theo bước 4, điều 3.2.3 hoặc tra từ các biểu thể tích một, hai nhân tố lập sẵn phù hợp.

VÍ DỤ: Loài Lim xanh tại Quảng Nính có phương trình tương quan (Sai số tổng thể tích các cây Lim xanh từ 2,8 - 4,4%): D_1,3 = 8,873 + 0,499 x D₀₀ (R = 0,92) và H_vn = - 16,581 + 10,39 x Ind(D₀₀) với R=0,75. Nếu xác định được đường kính gốc D₀₀ của cây Lim xanh đã bị chặt, thay vào 2 phương trình trên để xác định D_1,3 và H_vn. Tra biểu thể tích 2 nhân tố dùng cho loài lim xanh tại Phụ lục B để xác định thể tích của cây đã bị mất. Sai số tổng thể tích các cây Lim xanh áp dụng theo phương trình này nhỏ hơn 5%.

3.2.2  Phương pháp xác định thể tích thân cây gỗ từ phương trình tương quan giữa thể tích với đường kính gốc chặt và chiều cao gốc chặt đã có sẵn

Để xác định thể tích thân từ phương trình tương quan giữa thể tích với đường kính gốc chặt và chiều cao gốc chặt đã có sẵn thực hiện theo 3 bước sau:

Bước 1: Xác định tên loài của cây bị chặt cần xác định thể tích thân cây.

Bước 2: Đo đường kính gốc chặt (D_gc) và chiều cao gốc chặt (H_gc) theo quy định tại điều A.1 Phụ lục A.

Bước 3: Thay D_gc, H_gc vào phương trình tương quan giữa V= f(D_gc,H_gc) để xác định thể tích thân cây.

CHÚ THÍCH: Phương trình tương quan V= f(D_gc, H_gc) của một số loài cây điển hình tham khảo tại phụ lục C.

3.2.3  Phương pháp xác định thể tích thân cây gỗ từ đường kính gốc thông qua kích thước cây tương đồng

Để xác định thể tích thân cây gỗ từ đường kính gốc thông qua kích thước cây tương đồng cần phải thực hiện theo 5 bước sau:

Bước 1: Xác định tên loài của loài cây bị chặt cần xác định thể tích thân cây.

Bước 2: Đo đường kính gốc (D₀₀) của cây cần xác định thể tích thân cây theo quy định tại điều A.1 Phụ lục A.

Bước 3: Chọn cây có kích thước tương đồng. Khảo sát khu vực lân cận trong cùng khoảnh, tiểu khu, chọn tối thiểu 3 cây cùng loài hoặc cùng nhóm loài theo tổ hình dạng (tham khảo tại Phụ lục D), có cùng đường kính gốc hoặc cùng cỡ đường kính gốc so với cây bị chặt. Xác định các chỉ tiêu đường kính gốc, đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn của các cây tương đồng theo quy định tại điều A.1 Phụ lục A.

Bước 4: Xác định thể tích các cây có kích thước tương đồng thông qua kích thước đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn bằng 1 trong 2 phương pháp sau:

a) Xác định thể tích thân cây bằng biểu thể tích đối với những loài cây, nhóm loài cây hoặc khu vực đã có biểu thể tích.

b) Xác định thể tích thân cây bằng công thức

Trong đó:

V: Thể tích thân cây;

D_1,3: Đường kính ngang ngực;

H_vn: Chiều cao vút ngọn;

f: Hình số thân cây. Đối với rừng trồng sử dụng f bằng 0,5, đối với rừng tự nhiên giá trị của f bằng 0,45.

Bước 5: Tính thể tích của cây cần xác định thể tích. Thể tích của cây gỗ bị mất là giá trị trung bình cộng thể tích của các cây tương đồng.

3.2.4  Xác định thể tích thân cây gỗ từ gốc chặt bằng lập mới phương trình tương quan giữa thể tích thân cây với đường kính gốc

Để xác định thể tích thân cây gỗ từ gốc chặt bằng lập mới phương trình tương quan giữa thể tích thân cây với đường kính gốc thực hiện theo 8 bước sau:

Bước 1: Xác định tên loài (đối với rừng trồng) và loài hoặc nhóm loài theo tổ hình dạng (đối với rừng tự nhiên) của cây cần xác định thể tích thân cây.

Bước 2: Đo đường kính gốc (D₀₀), đường kính gốc chặt (D_gc) và chiều cao gốc chặt của cây cần xác định thể tích theo quy định tại điều A.1 Phụ lục A.

Bước 3: Lập ô tiêu chuẩn:

Đối với trường hợp chặt chọn: Ô tiêu chuẩn được lập tại vị trí các cây chỉ còn đường kính gốc, lập ô tiêu chuẩn 500m² đối với rừng trồng, 1.000m² đối với rừng tự nhiên.

Đối với trường hợp chặt trắng: Căn cứ vào bản đồ hiện trạng hoặc ảnh vệ tinh chọn khu vực có cùng trạng thái rừng, trong cùng khoảnh, tiểu khu với đám rừng bị chặt để lập ô tiêu chuẩn 500m² đối với rừng trồng, 1.000m² đối với rừng tự nhiên.

Trên ô tiêu chuẩn: Thu thập số liệu đường kính gốc (D₀₀), đường kính tại vị trí tương đương với chiều cao gốc chặt của cây bị mất, đường kinh ngang ngực (D_1,3), chiều cao vút ngọn (H_vn) của các cây có đường kính ngang ngực từ 6cm trở lên.

Bước 4: Tính toán thể tích của các cây trong ô tiêu chuẩn

Rừng tự nhiên: Sử dụng biểu thể tích 2 nhân tố lập chung toàn quốc theo tổ hình dạng hoặc các biểu thể tích phù hợp.

Rừng trồng: Xác định thể tích theo công thức tại bước 4, điều 3.2.3.

Bước 5: Chọn cây kiểm chứng: Từ số liệu đo đếm các cây trong ô tiêu chuẩn, mỗi cỡ kính ngang ngực chọn 1 cây để làm cây kiểm chứng.

Bước 6: Thiết lập mối quan hệ giữa đường kính gốc với thể tích thân cây cho các cây trong ô tiêu chuẩn theo các phương trình quan hệ theo quy định tại điều A.2 Phụ lục A.

CHÚ THÍCH: Các cây được chọn làm cây kiểm chứng sẽ không được tham gia vào thiết lập mối quan hệ giữa đường kính gốc với thể tích thân cây.

Bước 7. Tính toán thể tích lý thuyết các cây theo phương trình quan hệ đã lập được ở bước 6 và kiểm tra sai số của phương trình theo quy định tại điều A.3 Phụ lục A.

CHÚ THÍCH: Phương trình được chọn là phương trình có hệ số xác định (R²) cao nhất (tối thiểu lớn hơn 0,7), các hệ số của phương trình đều tồn tại trong tổng thể, sai số phương trình nhỏ nhất.

Bước 8. Xác định thể tích của cây cần xác định thể tích: Thay D_gc vào phương trình tương quan giữa V = f(D_gc) hoặc D₀₀ vào phương trình tương quan giữa V = f(D₀₀) lập được ở bước 6 để xác định thể tích thân cây.

Phụ lục A

(Quy định)

Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh trưởng, thiết lập phương trình tương quan và tính sai số của các phương trình tương quan

A.1  Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh trưởng

A.1.1  Xác định các chỉ tiêu đường kính

A.1.1.1  Cách xác định đường kính ngang ngực (D_1,3)

Dụng cụ: Thước kẹp kính; thước đo vanh hoặc máy đo đường kính laser, vv... chính xác đến 0,1cm.

Cách đo: Đo theo 2 chiều vuông góc Đông - Tây và Nam - Bắc tại vị trí 1,3 m, giá trị của đường kính ngang ngực (D_1,3) là giá trị trung bình cộng của 2 lần đo.

A.1.1.2  Cách xác định đường kính gốc (D₀₀)

Dụng cụ: Thước kẹp kính; thước đo vanh hoặc máy đo đường kính laser, vv... chính xác đến 0,1cm.

Cách đo: Đo theo 2 chiều vuông góc Đông - Tây và Nam - Bắc tại vị trí gốc cây, giá trị của đường kính gốc (D₀₀) là giá trị trung bình cộng của 2 lần đo.

A.1.1.3  Cách xác định đường kính gốc chặt (D_gc)

Dụng cụ: Thước dây có chính xác đến 0,1cm.

Cách đo: Có thể lựa chọn 1 trong 2 cách đo sau:

- Đo theo 2 chiều vuông góc với 2 hướng Đông - Tây và Nam - Bắc tại vị trí bề mặt của gốc chặt để lại của cây, giá trị của đường kính gốc chặt (D_gc) là giá trị trung bình cộng của 2 lần đo.

- Đo chiều lớn nhất và nhỏ nhất trên bề mặt của gốc chặt để lại, giá trị của đường kính gốc chặt (D_gc) là giá trị trung bình cộng của 2 lần đo.

A.1.2  Phương pháp xác định chiều cao gốc chặt

Dụng cụ thực hiện: Thước dây, thước thép... chính xác đến 0,1cm

Cách tiến hành: Dùng thước đo cao, thước dây áp sát theo chiều dọc gốc cây, vuông góc từ mặt đất phía trên sườn dốc đến mặt gốc chặt.

A.2  Thiết lập phương trình tương quan giữa đường kính gốc chặt và chiều cao gốc chặt với thể tích thân cây.

Có thể sử dụng một trong các dạng phương trình sau để thăm dò mối quan hệ giữa thể tích thân cây (V) và đường kính gốc (D₀) của những cây tính toán:

Trong đó:

V: Thể tích thân cây gỗ

D₀₀: Đường kính gốc.

k, a, b, b₁, b₂: hệ số phương trình

CHÚ THÍCH: Trong quá trình thực hiện xác định thể tích thân cây gỗ từ đường kính gốc, có thể sử dụng các dạng phương trình khác để thăm dò tương quan giữa thể tích thân cây và đường kính gốc để lựa chọn phương trình phù hợp.

Xác định hệ số của các phương trình, kiểm tra sự tồn tại của các hệ số bằng các phần mềm chuyên dụng (Ví dụ Excel, SPSS,...)

A.3  Phương pháp tính sai số của các phương trình tương quan

A.3.1  Tính sai số tương đối

Tính theo công thức:

Trong đó:

∆v%: Sai số thể tích tương đối

V_t: Thể tích gỗ thân cây thực

V_lt: Thể tích gô thân cây theo phương trình thử nghiệm

A.3.2  Tính sai số trung bình cho từng dạng phương trình

Tính theo công thức:

Trong đó:

: Sai số trung bình của phương trình

∆%: Sai số tương đối

n: Số cây kiểm tra

A.3.3  Tính sai số tổng thể tích

Tính theo công thức:

Trong đó:

∆%ΣV: Sai số tổng thể tích

Vt: Thể tích gỗ thân cây tính theo công thức (1)

Vlt: Thể tích gỗ thân cây theo phương trình thử nghiệm

n: Số cây kiểm tra

Căn cứ vào hệ số xác định R², điều kiện tồn tại của hệ số tương quan (Sig), sai số  , sai số tổng thể tích ∆%ΣV, chọn ra phương trình mô tả tốt nhất cho mối tương quan giữa thể tích thân cây với đường kính gốc.

Phụ lục B

(Tham khảo)

Bảng B.1 - Bảng tra kích thước cây Lim xanh từ đường kính gốc

Phụ lục C

(Tham khảo)

Bảng C.1 - Tương quan giữa thể tích thân cây với đường kính gốc chặt và chiều cao gốc chặt của một số loài cây rừng tự nhiên

Phụ lục D

(Tham khảo)

Bảng D.1 - Biểu chỉ số hình dạng thân cây, tỷ lệ thể tích vỏ cây và mối quan hệ giữa đường kính ngang ngực với chiều cao vút ngọn của một số loài cây tại Việt Nam