Chương 1 TONG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Những quan niệm và phương pháp nghiên cứu rừng tự nhiên 1. Những quan niệm liên quan Theo Xucaxov (1975), trong dia lý học người ta xem thảm thực vật rừng là một “hiện tượng tự nhiên”, một yếu tố cảnh quan địa lý, rừng là một vị trí đặc cách về quá trình chuyên hóa năng lượng và vật chất, chúng có một cơ chế đặc biệt trong việc tích lũy và tiêu hao một phần năng lượng và vật chất. Khi nghiên cứu về rừng, các tác giả cũng đặc biệt quan tâm đến thành phần loài và vai trò của chúng trong quần xã.
Nhiều nhà lâm học (Curtos, 1950; Richards, 1952; Van Steenis, 1956; Baur, 1976) cho rang: mỗi loại rừng được hình thành bởi những loài cây khác nhau, vì thế khi phân tích tổ thành rừng, nhà lâm học cần phải xác định chính xác tên loài cây và tỷ trọng của mỗi loài. Dựa vào những loài cây hình thành rừng, Richards đã phân chia rừng mưa nhiệt đới thành hai nhóm, trong đó nhóm một là rừng mưa hỗn hợp với nhiều loài cây ưu thế và nhóm hai là rừng mưa đơn ưu thế (dẫn theo Thái Văn Trừng, 1999). Theo Melekhov (1989), trong lâm học, khi nói đến đặc điểm lâm học của rừng người ta thường dé cập đến thành phan và tô thành loài cây, cau trúc tuổi, cấu trúc đường kính, cấu trúc chiều cao, cấu trúc trữ lượng và tiết điện ngang của rừng, phương hướng quá trình tái sinh và hình thành rừng, điều kiện môi trường rừng (khí hậu, thé nhưỡng, địa hình) đặc điểm lớp cây bụi và thảm cỏ. Theo Richards (1952), khi phân tích những đặc trưng lâm học của rừng, nhà lâm học cần phải làm rõ những điều kiện hình thành (khí hậu, địa hình, địa chất, hoạt động của con người và sinh vật) kết cấu, cấu trúc và chức năng của những thành phần hình thành rừng.
Trong nghiên cứu lâm học, người ta quan tâm nghiên cứu để làm sáng tỏ vai trò của các loài cây gỗ trong quần thụ, các đặc trưng cau trúc rừng, đặc điểm tái sinh rừng và đa dạng của các loài cây gỗ. Sau đây là một số phương pháp nghiên cứu về các đặc điểm này.2 Những phương pháp nghiên cứu liên quan 1. Vai trò của các loài cây gỗ trong quần thụ Một trong những vấn đề được các nhà lâm học quan tâm là thành phần loài cây gỗ và vai trò của chúng trong quan xã thực vật rừng (QXTV). Nhiều nhà sinh thái học và lâm học đã xây dựng những phương pháp đánh giá vai trò sinh thái của các loài cây gỗ trong QXTV.
Curtis và McIntosh (1951; dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992, 2010) đã đánh giá vai trò của loài trong QXTV theo chỉ số giá trị quan trọng (IVI = Important Value Index). Giá trị IVI% là tổng hoặc giá trị trung bình của ba tham số: độ thường gặp tương đối (F%), mật độ tương đối (N%) và tiết diện ngang thân cây tương đối (G%). Chỉ số IVI% của Curtis và McIntosh (1951) có nhược điểm là thay đổi tùy theo kích thước và số lượng 6 mẫu. So với chi số IVI% của Curtis và McIntosh (1951), chỉ số IVI% của Kayama (1961) có ưu điểm lớn hơn vì chỉ số này được xác định từ nhiều biến số hơn.
Tuy vậy, do phải đo đạc nhiều yếu tố hơn, nên chỉ số IVI% của Kayama (1961) cũng ít được áp dụng. Theo Thái Văn Trừng (1999), vai trò của loài cây gỗ trong các QXTV có thé được đánh giá theo giá trị trung bình của ba tham số: N%, G% và V%. Phương pháp phân tích cấu trúc rừng Cấu trúc rừng biểu thị thành phan và sự tổ chức, sắp xếp của các thành phan theo không gian và thời gian, từ trước đến nay đã có nhiều nhà lâm học quan tâm đến phương pháp mô tả và đánh giá cấu trúc của rừng. Davis và Richards (1934; 1936; dan theo Thái Văn Trừng, 1999) đã mô tả cấu trúc rừng hỗn loài tự nhiên nhiệt đới bằng phương pháp biểu đồ rừng (biểu đồ phẫu diện rừng, trắc diện rừng, phẫu đồ rừng).
Biểu đồ rừng mô tả sự phân tầng và vị trí của những loài cây trong tán rừng theo không gian đứng và ngang. Ở Việt Nam, Thái Văn Trừng (1999) cũng đã áp dụng phương pháp này dé phân tích so sánh những kiểu rừng khác nhau. Từ so sánh các trắc diện đồ, Thái Văn Trừng (1999) đã phân chia tầng thứ của rừng hỗn loài nhiệt đới thành 5 tang: (1) tầng vượt tán (Aj), (2) tang ưu thé sinh thái (A2), (3) tầng dưới tan (A), (4) tang cây bụi (B), (5) tang cỏ quyết (C). Phương pháp trắc diện đồ có ưu điểm là đơn giản.
Ngoài ra, phương pháp này còn cho phép xác định động thái biến đôi cấu trúc rừng trước và sau khi áp dụng những phương thức lâm sinh. Nhược điểm của phương pháp này là không thể định lượng chính xác cau trúc rừng. Sau này nhiều nhà lâm học đã khắc phục những thiếu sót này bằng cách áp dụng những mô hình toán để mô tả cấu trúc rừng. Meyer (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 1982; Nguyễn Văn Trương, 1983) đã mô tả phân bố đường kính (N/D) của rừng tự nhiên bằng hàm số mũ, còn Rollet (1971) đã mô tả phân bố đường kính bằng hàm Weibull.
Ở Việt Nam, Nguyễn Hải Tuất (1982) và Nguyễn Văn Trương (1983) đã áp dụng hàm phân bố Meyer và hàm phân bố khoảng cách để mô tả phân bố N/D và phân bố N/H tùy theo trạng thái rừng. Phương pháp phân tích tái sinh rừng Trong lâm học, nội dung nghiên cứu tái sinh rừng bao gồm tình trạng vật hậu của các loài cây gỗ, sự nảy mầm và nhân tố ảnh hưởng, sự hình thành cây con và nhân tố ảnh hưởng (Whitmore, 1998; Thái Văn Trừng, 1999; Nguyễn Văn Thêm, 2002). Nội dung nghiên cứu tái sinh rừng được xác định tùy theo mục tiêu nghiên cứu. Về cơ bản, các nhà lâm học quan tâm nhiều nhất đến kết quả tái sinh rừng và những yếu tố ảnh hưởng.
Sự hình thành cây con dưới tán rừng nhiệt đới phụ thuộc vào điều kiện môi trường dưới tán rừng. Yếu tố kiểm soát sự tồn tại và sinh trưởng của cây tái sinh dưới tán rừng là điều kiện ánh sáng, khô hạn, độ âm dat, sâu bệnh và sự cạnh tranh của cây cỏ và cây bụi. Hiệu quả tái sinh tự nhiên của rừng được xác định bởi mật độ, kết cấu loài cây, cầu trúc tuổi, chất lượng cây con và đặc điểm phân bố cây tái sinh trên mặt đất (Kimmins, 1998; Whitmore, 1998). Tái sinh liên tục hay định kỳ được xác định thông qua phân bố cây tái sinh theo những cấp chiều cao (phân bó N/H).
Chất lượng cây tái sinh được đánh giá thông qua hình thái (thân, cành, lá), nguồn gốc (hạt, chồi) và tình trạng sức sống. Phương pháp đánh giá chất lượng cây tái sinh thay đổi tùy theo mục tiêu nghiên cứu. Về mặt lý thuyết, chất lượng cây tái sinh được đánh giá tùy theo tinh trạng sống của cây tái sinh. Những cây khỏe mạnh là những cây có sức sông tốt, sinh trưởng mạnh và không bị sâu hại.
Trái lại, những cây yếu là những cây có sức sống kém, sinh trưởng kém và bị sâu hại. Theo quan điểm sản xuất, chất lượng cây tái sinh được đánh giá thông qua tình trạng sống và nguồn gốc (hạt, chồi) (Nguyễn Văn Thêm, 2002). Phân tích đa dạng loài cây gỗ Các nhà sinh thái học đã mô tả đa dạng sinh vật của một khu vực nào đó thông qua ba số đo: sự giàu có về loài, đa dạng về loài và tính đồng đều về độ phong phú hay độ ưu thé của loài (Magurran, 2004). Hai thành phần cơ bản của đa dạng loài cây gỗ là chỉ số đa dạng và chỉ số đồng đều.
Phân bố độ phong phú của các loài trong quần xã (chỉ số đồng đều) có thể được đo đạc bang các chỉ số Shannon-Weiner (1948), Simpson (1949), Pielou (1969).; trong đó hai chỉ số thông dụng nhất là Shannon-Weiner và Pielou. Ở Việt Nam, Nguyễn Hoàng Nghĩa (1999), Trương Quang Học và ctv (2005) đã biên soạn những tải liệu về đa dạng sinh vật. Trung tâm đa dạng sinh học thuộc Viện sinh học nhiệt đới (2009) đã nghiên cứu đa dạng thực vật rừng tại Vườn quốc gia Bù Gia Mập thuộc tỉnh Bình Phước. Phạm Thị Kim Thoa (2012) đã phân tích chỉ số đa dạng sinh học của thực vật thân gỗ trong Khu bảo tồn thiên nhiên Sơn Trà — Tp.
Vũ Mạnh (2016) đã nghiên cứu chỉ tiết về đa dang loài cây gỗ của những ưu hợp họ Sao Dầu ở khu vực Nam Cát Tiên thuộc tỉnh Đồng Nai. Nguyễn Văn Thêm và Nguyễn Tuấn Bình (2017) đã phân tích đa dạng loài cây gỗ và đa dạng cấu trúc của một số ưu hợp thực vật thuộc rừng kín thường xanh ầm nhiệt đới ở khu vực Mã Đà thuộc tỉnh Đồng Nai. Nguyễn Minh Cảnh (2018) đã phân tích đa dạng theo kiểu rừng, trạng thái rừng cũng như đa dạng theo những cấp cao độ khác nhau. Phan Minh Xuân (2019) phân tích đa dạng theo trạng thái rừng (nghẻo, trung bình và giàu), ngoài ra tác giả còn phân tích đa dạng theo những điều kiện môi trường khác nhau (loại đất, độ gần biển, kiểu quan xã thực vật).
Phương pháp thu mẫu trong lâm học Phương pháp thu mẫu và phương pháp xử lý số liệu đóng vai trò quan trọng đối với kết quả nghiên cứu. Vì thế, khi nghiên cứu về rừng, nhà lâm học cần phải có những quy ước về phương pháp thu mẫu; diện tích ô mẫu; số lượng ô mẫu; những chỉ tiêu và tiêu chuẩn đo đếm trên những 6 mau,. Trong lâm học, các mẫu có thể được rút ngẫu nhiên, điển hình và hệ thống; trong đó phố biến là phương pháp rút mẫu điển hình va rút mẫu hệ thống. Kích thước 6 mẫu cũng thay đổi tùy theo đối tượng nghiên cứu.
Ở Việt Nam, nhiều nhà lâm học (Nguyễn Văn Trương, 1983; Thái Văn Trừng, 1999; Nguyễn Văn Thêm, 1992; Vũ Tiến Hinh, 2012) đã sử dụng kích thước 6 mẫu thay đổi từ 0,1 — 1,0 ha dé phân tích những đặc trưng của rừng. Ô mẫu thường có dạng hình chữ nhật. Theo Thái Văn Trừng (1999), ô mẫu 0,25 ha là thích hợp để nghiên cứu đặc trưng lâm học của rừng hỗn loài tự nhiên nhiệt đới. Một số nghiên cứu liên quan 1.
Cấu trúc tổ thành Cấu trúc tổ thành loài là một trong những chỉ tiêu cấu trúc quan trọng, cho biết số loài cây và tỷ lệ của mỗi loài hay một nhóm loài cây nào đó trong lâm phần. Ngoài ra, thông qua tổ thành loài cây, người ta có thể biết được mức độ đa dạng sinh học, tính 6n định và bền vững của hệ sinh thái.