Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu về rừng tự nhiên đã được các tác giả trong và ngoài nước quan tâm. Dưới đây xin đề cập một số nghiên cứu có liên quan nội dung của đề tài.1 Trên thế giới 1.1 Về cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng Sự phong phú của hệ thực vật rừng mưa nhiệt đới đã được nhiều nhà khoa quan tâm. Nổi bật nhất có nghiên cứu của ODUM (1971) 18 , Geogre Baur về sinh thái rừng mưa nhiệt đới. Các tác giả chỉ ra mối quan hệ giữa rừng và các yếu tố hoàn cảnh của rừng.
Hệ sinh thái rừng mưa rất phức tạp, ngoài việc tuân theo quy luật vận động chung nhất, bản thân từng nhân tố lại vận động theo qui luật riêng. Tác giả cho thấy, muốn ổn định hệ sinh thái rừng nhất thiết phải nắm vững các quy luật vận động đó, biết cách điều tiết hài hoà mối quan hệ trong sự phức tạp đó. Catinot (1965) 5 đã biểu diễn hình thái cấu trúc rừng bằng những phẫu đồ ngang và đứng với các nhân tố cấu trúc được mô tả theo các khái niệm. Khi nghiên cứu tổ thành rừng tự nhiên nhiệt đới thành thục, Evans, J.
(1984) xác định có tới 70-100 loài cây gỗ trên 1ha, nhưng hiếm có loài nào chiếm hơn 10% tổ thành loài.2 Về mô tả hình thái cấu trúc rừng Richards (1952) 21 đã phân biệt tổ thành thực vật rừng mưa thành hai loại rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản. Trong những lập địa đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây. Những nghiên cứu về các lĩnh vực trên đã đặt nền móng cho các nghiên cứu ứng dụng sau này, tuy nhiên kết quả trên vẫn nặng về mô tả định tính. Rừng mưa nhiệt đới đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu như: Catinot R (1965) 5 , Plaudy 20.
Các tác giả đã biểu diễn hình thái cấu trúc rừng bằng các 4 phẫu diện đồ, các nhân tố cấu trúc sinh thái được mô tả phân loại theo các khái niệm: dạng sống, tầng phiến.3 Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng Nghiên cứu cấu trúc theo phương pháp định lượng bằng các mô hình toán học đã được nhiều nhà khoa học tiến hành. (1971), Balley (1973) sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính thân cây loài Thông. Meyer (1934) mô tả phân bố N/D1.3 bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục và được gọi là phương trình Meyer hay hàm Meyer. Balley (1973) và nhiều tác giả khác dùng hàm Hyperbol, hàm Poisson, hàm Logarit chuẩn, họ đường cong Pearson, hàm Weibull.
để mô hình hóa phân bố N/D1.Richards (1952), Rollet(1979) 21 và phần lớn các tác giả khi nghiên cứu cấu trúc lâm phần theo chiều thẳng đứng đã dựa vào phân bố số cây theo chiều cao. Phương pháp kinh điển nghiên cứu cấu trúc đứng rừng tự nhiên là vẽ các phẫu diện đồ đứng với các kích thước khác nhau tuỳ theo mục đích nghiên cứu.4 Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây Tiurin D.V (1927) đã xác lập đường cong chiều cao cho các cấp tuổi khác nhau. Prodan (1965) và Dittmar.O cho rằng độ dốc đường cong chiều cao có chiều hướng giảm dần khi tuổi lâm phần tăng lên.O (1967) đã mô phỏng quan hệ chiều cao (H) với đường kính (D) và tuổi (A) theo dạng phương trình logarith.V (1932) nghiên cứu tương quan giữa chiều cao với đường kính ngang ngực dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi. R (1971) cho rằng, để mô phỏng động thái đường cong chiều cao lâm phần, trước hết tìm phương trình thích hợp mô tả quan hệ Hvn với D1.3, sau đó xác lập mối quan hệ của các tham số theo tuổi.5 Nghiên cứu tái sinh rừng Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu lâm học, hiệu quả của tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc 5 điểm phân bố.
Vai trò của cây con là thay thế cây già cỗi, vì vậy hiểu theo nghĩa hẹp, tái sinh rừng là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Trên thế giới tái sinh rừng đã được nghiên cứu từ hàng trăm năm trước đây, nhưng đến năm 1930 mới bắt đầu nghiên cứu tái sinh rừng nhiệt đới. Do đặc điểm của rừng nhiệt đới là thành phần loài phức tạp nên trong quá trình nghiên cứu hầu như các tác giả chỉ tập trung vào các loài cây gỗ quý có ý nghĩa nhất định.W Richards (1952) 21 , đã tổng kết việc nghiên cứu tái sinh trên các ô dạng bản và phân bố tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Barnard (1955) đã đề nghị một phương pháp "điều tra chẩn đoán" mà theo đó kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh.
Bara (1954), Budowski (1956) nhận định, dưới tán rừng nhiệt đới nhìn chung có đủ lượng cây tái sinh có giá trị kinh tế, nên việc đề xuất các biện pháp lâm sinh để bảo vệ lớp cây tái sinh này là cần thiết. Dawkins (1958) đã nhận xét “Dù cho kinh doanh được đưa vào như thế nào , điều suy xét đầu tiên về lâm sinh phải là tái sinh,…”. Như vậy có thể nói, cách thức xử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loài cây mục đích ở các kiểu rừng. Từ đó các nhà lâm học đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh.
Công trình của Bernard (1954, 1959), Wyatt Smith (1961, 1963) với phương thức rừng đều tuổi ở Mã Lai, Barnarji (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andamann. Nội dung từng phương thức được Baur (1964) 1 tổng kết trong tác phẩm của mình.N (1962) 1 đã nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên, nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi, thảm tươi được đề cập thường xuyên. Trong nghiên cứu tái sinh rừng, người ta nhận thấy tầng cỏ và tầng cây bụi qua quá trình sinh trưởng thu nhận ánh sang, các chất dinh dưỡng sẽ làm ảnh hưởng đến cây tái sinh. Những lâm phần thưa, rừng đã bị khai thác nhiều, tạo ra nhiều khoảng trống lớn, tạo điều kiện cho cây bụi thảm tươi phát triển mạnh.
Trong điều 6 kiện đó, chúng sẽ là nhân tố cản trở sự phát triển và khả năng sinh tồn của cây tái sinh. Nếu lâm phần kín, đất khô, nghèo dinh dưỡng cây bụi thảm tươi phát triển chậm tạo điều kiện cho cây tái sinh vươn lên (Xannikow, 1967: Vipper, 1973) (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992).1 Nghiên cứu cấu trúc rừng Rừng tự nhiên nước ta thuộc kiểu rừng nhiệt đới, rất phong phú và đa dạng thành phần loài, phức tạp về cấu trúc. Trong những năm gần đây, cấu trúc rừng ở nước ta đã được nhiều tác giả quan tâm. Sở dĩ như vậy vì, cấu trúc là cơ sở cho việc định hướng phát triển rừng, đề ra các biện pháp lâm sinh hợp lý.
Tác giả vận dụng và có sự cải tiến bổ sung phương pháp biểu đồ mặt cắt của Davit-Risa, trong đó tầng cây bụi thảm tươi được phóng với tỷ lệ lớn hơn. Ngoài ra, tác giả còn dựa vào 4 tiêu chuẩn để phân chia thảm thực vật rừng Việt Nam, đó là: dạng sống ưu thế của những thực vật tầng cây lập quần, độ tàn che của tầng ưu thế sinh thái, hình thái sinh thái của nó và trạng thái của tán lá. Dựa vào đó, tác giả chia thảm thực vật rừng Việt Nam thành 14 kiểu. Đào Công Khanh (1996) 13 , Bảo Huy (1993) 12 đã căn cứ vào tổ thành loài cây mục đích để phân loại rừng phục vụ cho việc xây dựng các biện pháp lâm sinh.
Lê Sáu (1996) 22, dựa vào hệ thống phân loại của Thái Văn Trừng kết hợp vơi hệ thống phân loại của Loeschau, chia rừng ở khu vực Kon Hà Nừng thành 6 trạng thái. Nguyễn Văn Trương (1983) 27 khi nghiên cứu cấu trúc rừng đã xem xét sự phân tầng theo định lượng, phân tầng theo cấp chiều cao một cách cơ giới. 7 Vũ Đình Phương (1987) 17 kết luận rằng, việc xác định tầng thứ của rừng lá rộng thường xanh là hoàn toàn hợp lý và cần thiết, nhưng theo tác giả việc phân chia tầng chỉ chính xác khi rừng đã bước vào trạng thái ổn định, vì khi đó ranh giới giữa các tầng biểu hiện rõ ràng hơn. Khi nghiên cứu cấu trúc, việc mô hình hoá quy luật phân bố số cây theo đường kính và theo chiều cao được chú ý nhiều hơn.
Đây là quy luật được xem là cơ bản nhất trong các quy luật kết cấu lâm phần. Biết được quy luật phân bố, có thể xác định được số cây tương ứng của từng cỡ kính hay từng cỡ chiều cao làm cơ sở cho xác định trữ lượng và cấu trúc theo chiều thẳng đứng của lâm phần.1 Phân bố số cây theo cỡ đường kính Với rừng tự nhiên hỗn giao khác tuổi, từ kết quả nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) 8 cho thấy, dạng tổng quát của phân bố N/D là phân bố giảm và ông đã chọn hàm Meyer để mô phỏng quy luật cấu trúc đường kính cây rừng làm cơ sở cho việc lập biểu thể tích và độ thon cây đứng rừng tự nhiên ở Việt Nam. Nguyễn Hải Tuất (1986) 31 sử dụng phân bố khoảng cách mô tả phân bố thực nghiệm dạng một đỉnh ở ngay sát cỡ đường kính bắt đầu đo. Bảo Huy (1993) 12 cho rằng phân bố khoảng cách thích hợp hơn các dạng phân bố khác.
Trần Văn Con (1991), Trần Xuân Thiệp (1995), Lê Sáu (1996), Trần Cẩm Tú (1999) lại cho rằng hàm Weibull thích hợp hơn cả.2 Phân bố số cây theo cỡ chiều cao Theo nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) 8 , phân bố số cây theo chiều cao (N/H) ở các lâm phần tự nhiên hay trong từng loài cây thường có nhiều đỉnh, phản ánh kết cấu phức tạp của rừng chặt chọn. Bảo Huy (1993) 12 , Đào Công Khanh (1996) 13 , Lê Sáu (1996) 22, Trần Cẩm Tú (1999) 28 , nghiên cứu phân bố N/H để tìm tầng tích tụ tán cây. Các tác giả đều đi đến nhận xét chung là, phân bố N/H có dạng một đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình răng cưa và mô tả thích hợp bằng hàm Weibull.3 Tương quan giữa chiều cao với đường kính Đồng Sỹ Hiền (1974) 8 đã sử dụng phương trình Logarit hai chiều hoặc hàm mũ để mô tả quan hệ H-D, đồng thời cho thấy khả năng sử dụng một phương trình chung cho cả nhóm loài cây có tương quan H-D thuần nhất với nhau.