Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái học loài cây 1. Trên thế giới Hiện tượng thành tầng là một trong những đặc trưng cơ bản về cấu trúc hình thái của quần thể thực vật và là cơ sở để tạo nên cấu trúc tầng thứ. Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do David và P.W Risa (1933 - 1934) đề sướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan, đến nay phương pháp đó vẫn được sử dụng nhưng nhược điểm là chỉ minh hoạ được cách sắp xếp theo hướng thẳng đứng trong một diện tích có hạn.
Cusen (1951) đã khắc phục bằng cách vẽ một số dải kề nhau và đưa lại một hình tượng về không gian 3 chiều. Sampion Gripfit (1948) khi nghiên cứu rừng tự nhiên ở Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới ở Tây Phi, đã kiến nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp.W (1952) phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng, tương ứng với chiều cao là 6 - 12m, 12 - 18m, 18 - 24m, 24 - 30m, 30 - 36m, 36 - 42m, nhưng thực chất đây chỉ là các lớp chiều cao. P (1971) nghi ngờ sự phân tầng rừng rậm nơi có độ cao dưới 600m ở Puecto Rico và cho rằng không có sự tập trung khối tán ở một tầng riêng biệt nào cả.N (1964) [1] đã nghiên cứu các vấn đề cơ sở sinh thái học nói chung và cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng. Trong đó, tác giả đã đi sâu nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa nhiệt đới.
Theo tác giả, các phương thức đều có hai mục tiêu rõ rệt: “ Mục tiêu thứ nhất là cải thiện rừng cây nguyên sinh vốn thường hỗn loài và không đồng tuổi bằng cách đào thải những cây quá thành thục và vô dụng để tạo không gian sống thích hợp cho các loài cây còn lại sinh trưởng; mục tiêu thứ hai là tạo lập tái sinh bằng cách xúc tiến tái sinh , thực hiện tái sinh nhân tạo hoặc giải phóng lớp cây tái sinh sẵn có đang ở 3 trạng thái ngủ để thay thế cho những cây đã lấy ra khỏi rừng trong khai thác hoặc chăm sóc, nuôi dưỡng rừng sau đó”. Từ đó, tác giả đã đua ra tổng kết hết sức phong phú về các nguyên lý tác động xử lý cải thiện rừng mưa. Catinot R (1965) [4] đã nghiên cứu cấu trúc hình thái rừng thông qua việc biểu diễn các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến,.W (1968) đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới về mặt hình thái. Theo tác giả, đặc điểm nổi bật của rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ và thường có nhiều tầng.
Ông nhận định: "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".P (1971) [28] đã phân chia sinh thái học thực vật thành sinh thái học cá thể và sinh thái học quần thể. Sinh thái học cá thể nghiên cứu từng cá thể sinh vật hoặc từng loài. Trong đó chu kỳ sống và tập tính cũng như khả năng thích nghi với môi trường được đặc biệt chú ý. Ngoài ra mối quan hệ giữa yếu tố sinh thái, sinh trưởng có thể định hướng bằng các phương pháp toán học thường được mô phỏng, phản ánh các đặc điểm quy luật tương quan phức tạp trong tự nhiên.
Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm về sinh thái học thực vật nhằm tìm hiểu sâu sắc hơn về mối quan hệ giữa các loài thực vật với nhau và giữa chúng với điều kiện nơi mọc, các phương pháp nghiên cứu đó đã được trình bày trong “Thực nghiệm sinh thái học” của Stephen, D.Lacher (1987) các tác giả đã chỉ rõ sự thích nghi của các loài với các điều kiện dinh dưỡng khoáng, ánh sáng, chế độ nhiệt, chế độ ẩm, nhịp điệu khí hậu. 4 Kraft (1888) (theo Phạm Ngọc Giao, 1986) [22] đã dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng để phân chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp. Như vậy, nghiên cứu về tầng thứ theo chiều cao còn mang tính cơ giới, nên chưa phản ánh được sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới. Việc nghiên cứu về cấu trúc rừng đã và đang được chuyển từ mô tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học.L (1971) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [10] đã biểu diễn mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi quy, phân bố đường kính ngang ngực, đường kính tán bằng các dạng phân bố xác suất.
Tuy nhiên, việc sử dụng các hàm toán học không thể phản ánh hết được những mối quan hệ sinh thái giữa các cây rừng với nhau và giữa chúng với hoàn cảnh xung quanh, nên các phương pháp nghiên cứu cấu trúc rừng theo hướng này không được vận dụng trong đề tài. Trung tâm Nông lâm kết hợp thế giới (World Agroforestry Centre, 2006), Anon (1996), Keble và Sidiyasa (1994) đã nghiên cứu đặc điểm hình thái của loài Vối thuốc (Schima wallichii) và đã mô tả tương đối chi tiết về đặc điểm hình thái thân, lá, hoa, quả, hạt của loài cây này, góp phần cung cấp cơ sở cho việc gây trồng và nhân rộng loài Vối thuốc trong các dự án trồng rừng. Ngoài ra, những nghiên cứu về các đặc tính sinh học và sinh thái học cá thể còn được thực hiện bởi nhiều nhà khoa khác như: I.Vizner (1907),… 5 Như vậy, với các công trình nghiên cứu về lý thuyết sinh thái, tái sinh, cấu trúc rừng tự nhiên cũng như nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái đối với một số loài cây như trên đã phần nào làm sáng tỏ những đặc điểm cấu trúc, tái sinh của rừng nhiệt đới nói chung. Đó là cơ sở để chúng tôi lựa chọn hướng đi và các nội dung của nghiên cứu này.
Ở Việt Nam Ở nước ta, nghiên cứu về đặc điểm sinh học, sinh thái của các loài cây bản địa đã được thực hiện và có thể tổng hợp, liệt kê ra đây một số nghiên cứu có liên quan như sau: Bảo Huy (1993) [18] trong nghiên cứu “Góp phần nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng nửa rụng lá – rụng lá ưu thế Bằng lăng (Lagerstroemia calyculata) làm cơ sở đề xuất giải pháp kỹ thuật khai thác – nuôi dưỡng ở Đắk Lắk, Tây Nguyên” đã đề cập đến nhiều nội dung về các đặc điểm sinh học và sinh thái học của loài, các tương quan trong nghiên cứu lâm học, tái sinh, cấu trúc tổ thành v. nhưng tập trung theo điều tra rừng. Các thành phần đi kèm chính với Bằng lăng là Muồng đen (Cassia siamea), Bình linh (Vitex pubescens), Kháo (Machulus odoratissima), Quế rừng (Cinnamomum iners), Cẩm xe, Thẩu tấu, Lòng máng, Gõ đỏ. Lê Sáu (1996) [32] trong nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng ở Kon Hà Nừng đã tổng kết rằng loài cây có tổ thành cao nhất là Giẻ (7,05%) bên cạnh các loài cùng họ là Giẻ đỏ (1,06%) và Giẻ cau (0,42%), tiếp đến là loài Trâm (Syzygium sp.
Các loài cây khác có tổ thành từ 1% - 5% gồm có Chò đen, Hoắc quang, Hoàng đàn giả, Thông nàng, Trường, Giổi, Bời lời, Dung, Chò xót, Gội, Re, Vạng trứng, Cóc đá, Hoa khế, Dầu, Sến mủ, Bằng lăng. Các ưu hợp thực vật gồm có: Giẻ - Trâm - Hoắc quang, Giẻ - Bời lời - Trâm, Trâm - Vạng trứng - Giẻ, Chò đen – Trâm - Trám; Bằng lăng - Chò đen - Thành ngạnh, Cà chít - Dầu, Trâm - Giẻ - Giổi. Kết luận cũng đã 6 cho thấy rừng tự nhiên Kon Hà Nừng hiếm thấy có loài cây ưu thế rõ rệt, ngoại trừ một hai loài Cà chít, Cẩm liên, những loài mà mỗi khi Đã có kiều kiện tồn tại và phát triển được, chúng chiếm ưu thế tuyệt đối hình thành nên những lâm phần có đặc điểm tiếp cận kiểu hỗn giao song ưu. Các loài cây trong cùng nhóm loài ưu thế thường có phạm vi phân bố khá trùng hợp nhau về điều kiện lập địa.
Nguyễn Bá Chất (1996) đã nghiên cứu đặc điểm lâm học và biện pháp gây trồng nuôi dưỡng cây Lát hoa, ngoài những kết quả nghiên cứu về các đặc điểm phân bố, sinh thái, tái sinh,. tác giả cũng đã đưa ra một số biện pháp kỹ thuật gieo ươm cây con và trồng rừng đối với Lát hoa. Trần Minh Tuấn (1997) đã nghiên cứu một số đặc tính sinh vật học loài Phỉ ba mũi làm cơ sở cho việc bảo tồn và gây trồng tại Vườn Quốc gia Ba Vì - Hà Tây (cũ), ngoài những kết quả về các đặc điểm hình thái, tái sinh tự nhiên, sinh trưởng và phân bố của loài, tác giả còn đưa ra một số định hướng về kỹ thuật lâm sinh để tạo cây con từ hạt và trồng rừng đối với loài cây này. Vũ Văn Cần (1997) đã tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm sinh vật học của cây Chò đãi làm cơ sở cho công tác tạo giống trồng rừng ở Vườn Quốc gia Cúc Phương, ngoài những kết luận về các đặc điểm phân bố, hình thái, vật hậu, tái sinh tự nhiên, đặc điểm lâm phần nơi có loài Chò đãi phân bố,.
tác giả cũng đã đưa ra những kỹ thuật tạo cây con từ hạt đối với loài cây Chò đãi. Phan Nguyên Xuất (1999) khi nghiên cứu một số đặc điểm sinh vật học loài Thông nàng (Podocarpus imbrricatus Blume) tại tỉnh Gia Lai đã làm rõ được các đặc điểm hình thái, vật hậu của loài cũng như các đặc trưng sinh thái như tái sinh, cấu trúc rừng nơi có Thông nàng sinh sống. Kết quả nêu rõ trong các lâm phần có Thông nàng phân bố thì chúng luôn là loài cây chiếm ưu thế ở tầng cao nhất của lâm phần. Thành phần đi kèm với nó chủ yếu là Trâm, 7 Bời lời, Mãi táp, Re, Cồng, Hồng tùng, Hoa khế, Giẻ.
Về tái sinh thì loài có thể tái sinh ở các cấp độ tàn che khác nhau nhưng cao nhất là 0.4 và tái sinh ở trong, mép và ngoài tán của cây mẹ, nhưng ở mép tán là cao nhất. Nghiên cứu cũng chỉ ra một số định hướng biện pháp kỹ thuật lâm sinh chủ yếu đối với loài Thông nàng ở Đắk Lắk. Nguyễn Thanh Bình (2003) đã nghiên cứu một số đặc điểm lâm học của loài Dẻ ăn quả phục hồi tự nhiên tại Bắc Giang.