Chương 1 TỔNG QUAN VẦN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng Rừng phòng hộ đầu nguồn nằm trong hệ thống rừng chung của nhiều quốc gia. Do vậy, những nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh của rừng cũng chính là những nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh của rừng phòng hộ đầu nguồn. Phùng Ngọc Lan (1986) [29], đã đưa ra khái niệm cấu trúc rừng.
Theo đó: Cấu trúc rừng là một khái niệm dùng để chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian. Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi. Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiệt đới đã được thực hiện bởi các tác giả Baur G.N (1976) [2] đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái học nói chung và cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó đã đi sâu nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Qua đó làm sáng tỏ khái niệm về hệ sinh thái rừng, là cơ sở để nghiên cứu cấu trúc rừng đứng trên quan điểm sinh thái học.
Catinot (1965) [10]; Plaudy J [38] đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại về dạng sống, tầng phiến … của quần xã thực vật rừng. Các tác giả đi nghiên cứu cấu trúc lâm phần theo chiều cao 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 đồ đứng với các kích thước khác nhau tuỳ theo phương pháp nghiên cứu. Các phẫu đồ đã mang lại hình ảnh khái quát về cấu trúc tầng tán, phân bố số cây theo chiều thẳng đứng.
Từ đó rút ra các nhận xét và đề xuất ứng dụng thực tế. Phương pháp này được nhiều nhà nghiên cứu rừng nhiệt đới áp dụng mà điển hình là các công trình của các tác giả P. 4 Nghiên cứu về cấu trúc hình thái rừng mưa, theo Richards P.W (1952) [41] đặc điểm nổi bật của rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân cây gỗ và tác giả đã phân biệt tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại là 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 điều kiện đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây.
Rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng, ngoại trừ tầng cây bụi và tầng cây thảm cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đới ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và cây thân cỏ còn có nhiều loài cây dây leo đủ hình dạng và kích thước, cùng nhiều thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây. “Rừng mưa thực sự là một quần lạc hoàn chỉnh và cầu kỳ nhất về mặt cấu tạo và cũng phong phú nhất về mặt loài cây”. Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà được chấp nhận rộng rãi.
Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu về tầng thứ thường đưa ra những nhận xét mang tính định tính, chưa thực sự phản ánh được sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới. Chính vì vậy, những nghiên cứu sau này dần chuyển sang nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng cùng với sự phát triển của thống kê toán học và tin học. Nhiều tác giả đã sử dụng các công thức và các hàm toán học để mô hình hóa cấu trúc rừng, xác định mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng. W (1952) [41], trong rừng nhiệt đới có mùa khô hạn thật rõ, dựa vào vòng năm đôi khi có thể xác định được tuổi cây gỗ đại khái gần đúng và có thể dùng phương pháp này đối với một số ít loài cây trong rừng phân mùa thường xanh.
Do xác định tuổi cây trong rừng mưa nhiệt đới có nhiều khó khăn, ông đã đi sâu nghiên cứu về tình hình đại biểu cấp thể tích thấy rằng: trong các loài cây ưu thế thường gặp, có sự biến đổi rất lớn về độ nhiều trong các giai đoạn còn non, một loài cây mà trong các tầng trên chiếm tỷ lệ lớn, có thể có rất nhiều đại biểu mầm non và cây non, trong khi đó một loài cây khác ở tầng trên cũng có nhiều không kém gì, lại có rất ít đại biểu trong số cây mầm, cây non. Đôi khi một loài cây trong lúc là mầm non thì có nhiều, nhưng đến khi là cây lớn thì vắng hẳn. Nghiên cứu về tái sinh rừng Lịch sử nghiên cứu về tái sinh rừng trên thế giới đã trải qua hàng trăm năm. Nhưng những nghiên cứu về tái sinh rừng nhiệt đới mới được đề cập tới từ những năm 1930 của thế kỷ trước trở lại đây.
Nghiên cứu về tái sinh rừng là những nghiên cứu rất quan trọng làm cơ sở cho các biện pháp kỹ thuật lâm sinh xây dựng và phát triển rừng. Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái, nó đảm bảo cho nguồn tài nguyên có khả năng tái sản xuất mở rộng nếu con người nắm bắt được quy luật tái sinh và điều khiển nó phục vụ cho kinh doanh rừng. Vì vậy, tái sinh rừng trở thành vấn đề then chốt trong việc xác định các phương thức kinh doanh rừng. Các tác giả như Jordan, Peter và Allan (1998) sử dụng thuật ngữ "Tái sinh" để diễn tả sự lặp lại của quần xã sinh vật giống như nó đã xuất hiện trong tự nhiên.
Tái sinh rừng (Forestry regeneration) cũng để mô tả sự tái tạo của lớp cây con dưới tán rừng. Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu thì hiệu quả tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố. Sự tương đồng hay khác biệt giữa lớp cây con và tầng cây gỗ được nhiều nhà khoa học quan tâm như Mibbread (1930), Richards (1952), Baur G. Van Steenis J, 1956 [57] lại đưa ra quan điểm về quá trình tái sinh ở rừng nhiệt đới.
Theo ông đối với rừng nhiệt đới có hai đặc điểm tái sinh phổ biến là tái sinh phân tán liên tục và tái sinh vệt (tái sinh lỗ trống). Hai đặc điểm này không chỉ thấy ở rừng nguyên sinh mà còn thấy ở cả rừng thứ sinh - một đối tượng rừng khá phổ biến ở nhiều nước nhiệt đới. Khi đề cập vấn đề điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk (1927), với ô đo đếm điều tra diện tích tái sinh có diện tích từ 1 – 4m2. Do diện tích ô điều tra nhỏ nên việc đo đếm gặp nhiều thuận lợi nhưng số lượng ô phải đủ lớn và trải đều trên diện tích khu rừng mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng.
6 Ngoài ra một số tác giả còn sử dụng phương pháp điều tra theo dải hẹp với các ô đo đếm có diện tích từ 10 – 100m2. Phương pháp này trong điều tra tái sinh sẽ khó xác định quy luật phân bố lớp cây tái sinh trên bề mặt đất rừng. Để giảm sai số Barnard (1950) đã đề nghị phương pháp "điều tra chuẩn đoán" mà theo đó ô đo đếm có thể thay đổi tùy theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh ở các trạng thái rừng khác nhau.W (1952) [41] đã tổng kết việc nghiên cứu tái sinh trên các ô dạng bản và phân bố tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Dawkins (1958) đã nói “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 vấn đề tái sinh được bàn nhiều, nhất là 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) [2] tổng kết trong tác phẩm của mình.
Phân bố tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới cũng được quan tâm như: Xác định cây tái sinh trong rừng nhiệt đới thiếu hụt, cần phải bổ sung bằng cách trồng rừng ở Châu Phi (Taylor, 1954; Bennard, 1955), các biện pháp lâm sinh đề ra là cần thiết để bảo vệ cây tái sinh sẵn có dưới tán rừng nhiệt đới Châu Á (Budowski, 1956; Bara, 1954; Catinot, 1965, Lamprecht, 1989),. Ngoài ra, rất nhiều công trình nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến tái sinh rừng. Trong đó nhân tố được đề cập nhiều nhất là nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần tụ, cây bụi thảm tươi được đề cập thường xuyên và được coi là nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tái sinh rừng. Bechse, nhà lâm học người Đức cho rằng “ánh sáng là chiếc đòn bẩy mà nhà lâm học dùng để điều khiển sự sống của rừng theo hướng có lợi về kinh tế”.
7 Trong rừng nhiệt đới, Baur G.N (1962) [2] cho rằng sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến phát triển của cây con, còn đối với sự nảy mầm và phát triển của cây mầm thì ảnh hưởng này thường không rõ ràng. Khi nghiên cứu tái sinh rừng tự nhiên, các tác giả đã nhận định thảm cỏ và cây bụi thảm tươi đã ảnh hưởng tới cây tái sinh của các loài cây thân gỗ. Những lâm phần đã khép tán, tuy thảm cỏ phát triển kém nhưng cạnh tranh dinh dưỡng và ánh sáng của chúng vẫn ảnh hưởng tới cây tái sinh. Những lâm phần đã qua khai thác, thảm cỏ có điều kiện phát sinh mạnh là nhân tố ảnh hưởng xấu đến tái sinh rừng.
W (1969) nhận xét: Thảm mục, chế độ thủy nhiệt, tầng đất mặt quan hệ với tái sinh rừng cũng cần được làm rõ. Trên cơ sở nghiên cứu sinh thái rừng mưa, Geoge N. Baur (1974) tổng kết về các biện pháp lâm sinh tác động vào rừng, nhằm đem lại rừng căn bản đều tuổi, không đều tuổi, các phương pháp xử lý cải thiện.