Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới 1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Vào thập niên 50 và 60 của thế kỷ XX, một số nhà lâm học người Pháp (Maurand, 1952;, Rollet, 1952; Vidal, 1958 và Schmid, 1962) (theo Thái Văn Trừng, 1998) [32] đã có những khảo sát về hệ thực vật rừng Đông Dương, trong đó có Việt Nam. Baur (1979) [2]: Nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái học nói chung và về 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 lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên.
- Về mô tả hình thái cấu trúc rừng. 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. Hiện nay, nhiều hệ thống phân loại thảm thực vật rừng đã dựa vào các đặc trưng như: Cấu trúc và dạng sống, độ ưu thế, kết cấu hệ thực vật hoặc năng xuất thảm thực vật. - Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng.
Việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã có từ lâu và được chuyển dần từ mô tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học, trong đó việc mô hình hoá cấu trúc rừng, xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng đã được nhiều tác giả nghiên cứu có kết quả. Vấn đề về cấu trúc rừng theo không gian và thời gian được các tác giả tập trung nghiên cứu. Có thể kể đến một số tác giả tiêu biểu như: Rollet B (1971), Brung (1970), Loeth et al (1967). rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu cấu trúc 4 không gian và thời gian của rừng theo hướng định lượng và dùng các mô hình toán để mô phỏng các qui luật cấu trúc (Dẫn theo Trần Văn Con, 2001) [7].
Cấu trúc của quần thụ ảnh hưởng tái sinh rừng đã được Andel S. (1981) [38] chứng minh độ đầy tối ưu cho sự phát triển bình thường cây gỗ là 0,6 - 0,7. Độ khép tán của quần thụ có quan hệ với mật độ và sức sống của cây con. Trong sự cạnh tranh giữa thực vật và dinh dưỡng khoáng, ánh sáng, ẩm độ tùy thuộc vào đặc tính sinh vật học, tuổi của mỗi loài và điều kiện sinh thái của quần thể thực vật.
Cây rừng ra hoa quả mang tính định kỳ rõ rệt, cây rừng ra hoa quả nhiều hay ít bị ảnh hưởng sâu sắc của thời tiết. Nhiều nhà lâm học cho rằng biến động mùa hoa quả cây rừng cần nghiên cứu theo các vùng địa lý khác nhau và các khía cạnh cấu trúc, độ đầy, độ khép tán, tuổi lâm phần. - Nhóm nhân tố ảnh hưởng đến tái sinh rừng có sự can thiệp con người. Hiệu quả xử lý lâm sinh trong rừng nhiệt đới được đánh giá cao.
Xử lý lâm sinh tác động vào các loài cây mục đích tái sinh theo ý muốn. Qua đó, các nhà lâm sinh học đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh. Theo tổng kết của F.O (1989) [41] đã đưa ra một số kết quả: Wayatt Smith (1961, 1963) với phương thức chặt rừng đều tuổi ở Mã Lai. Donis và Maudouz (1952, 1954) với phương thức đồng hóa tầng trên ở Java.
Kennedy (1935), Taylor (1954), Jone (1960) với phương thức chặt dần tái sinh dưới tán ở Nigiêria và Ghana. Brooks (1941), Ayleffe (1952) với phương thức chặt dần nhiệt đới ở Trinidat. Griffith (1947), Bernerfi (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andaman. Tóm lại, trên thế giới, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, đa dạng, có nhiều công trình nghiên cứu công phu và đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng.
Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác và sau nương rẫy còn rất ít. Nghiên cứu về tái sinh rừng 5 Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, biểu hiện của nó là sự xuất hiện của một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng, dưới tán rừng, chỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nương rẫy. Vai trò lịch sử của lớp cây con này là thay thế thế hệ cây già cỗi. Vì vậy tái sinh rừng hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ.
Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu thì hiệu quả tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng cây tái sinh, đặc điểm phân bố. (1979) [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, ảnh hưởng này thường không rõ ràng và thảm cỏ, cây bụi có ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây tái sinh. Như vậy, các công trình nghiên cứu được đề cập ở trên đã phần nào làm sáng tỏ việc đặc điểm tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Đó là cơ sở để xây dựng các phương thức xử lý lâm sinh hợp lý.
* Tái sinh tự nhiên của thảm thực vật Lĩnh vực nghiên cứu này có một số tác giả tiêu biểu sau: Saldarriaga (1991) nghiên cứu tại rừng nhiệt đới ở Colombia và Venezuela nhận xét: Sau khi bỏ hoá số lượng loài thực vật tăng dần từ ban đầu đến rừng thành thục. Thành phần của các loài cây trưởng thành phụ thuộc vào tỷ lệ các loài nguyên thuỷ mà nó được sống sót từ thời gian đầu của quá trình tái sinh, thời gian phục hồi khác nhau phụ thuộc vào mức độ, tần số canh tác của khu vực đó (Dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000) [1]. Long Chun và cộng sự (1993) đã nghiên cứu đa dạng thực vật ở hệ sinh thái nương rẫy tại Xishuangbanna tỉnh Vân Nam, Trung Quốc đã đưa ra nhận xét: Tại Baka khi nương rẫy bỏ hoá được 3 năm có 17 họ, 21 chi, 21 loài thực vật, bỏ hoá 19 6 năm có 60 họ, 134 chi, 167 loài (Dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000) [1]. Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy từ 1 - 20 năm ở vùng Tây Bắc Ấn Độ, Ramakrishnan (1981, 1992) đã cho biết chỉ số đa dạng loài rất thấp.
Chỉ số loài ưu thế đạt đỉnh cao nhất ở pha đầu của quá trình diễn thế và giảm dần theo thời gian bỏ hoá. Tóm lại, kết quả nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng trên thế giới cho thấy những hiểu biết các phương pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự nhiên ở một số nơi. Đặc biệt, sự vận dụng các hiểu biết về quy luật tái sinh để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm quản lý tài nguyên rừng bền vững. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Trong vòng vài chục năm qua, nghiên cứu về cấu trúc rừng là một trong những nội dung quan trọng nhằm đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp.
Thái Văn Trừng (1978) [33], Trần Ngũ Phương (1970) [25] cũng đã nghiên cứu cấu trúc sinh thái để làm căn cứ phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam. Tiếp theo, nhiều nhà Lâm học đã đi sâu nghiên cứu về những đặc điểm lâm học của những kiểu thảm thực vật rừng ở Việt Nam. Lâm Xuân Sanh (1985) [27] đã tập trung khảo sát về những quần xã ưu thế cây họ Sao - Dầu ở khu vực Đông Nam Bộ. Sau này nhiều tác giả ở Việt Nam cũng đã ứng dụng phương pháp trắc đồ rừng để mô tả cấu trúc rừng nhiệt đới như: Võ Văn Chi (1987) [4], Vũ Xuân Đề (1989) [10], Phùng Ngọc Lan (1986) [17], Nguyễn Ngọc Lung (1989) [19], Lâm Xuân Sanh (1985) [27], Thái Văn Trừng (1985) [31].
Tuy nhiên, phương pháp mô tả cấu trúc rừng bằng biểu đồ trắc diện có nhược điểm là không định lượng được những đặc trưng cấu trúc rừng. Để khắc phục nhược điểm này, ngày nay nhiều tác giả đã ứng dụng toán học để mô tả cấu trúc rừng. Meyer đã mô tả phân bố N/D của rừng tự nhiên bằng hàm số, còn Rollet. Vũ Đình Phương (1987) [24] đã nhận định, việc xác định tầng thứ của rừng lá rộng thường xanh là hoàn toàn hợp lý và cần thiết, nhưng chỉ trong trường hợp rừng có sự phân tầng rõ rệt có nghĩa là khi rừng đã phát triển ổn định mới sử dụng phương pháp định lượng để xác định giới hạn của các tầng cây.
Nguyễn Văn Trương (1983) [34] khi nghiên cứu cấu trúc rừng hỗn loài đã xem xét sự phân tầng theo hướng định lượng, phân tầng theo cấp chiều cao một cách cơ giới. Từ những kết quả nghiên cứu của các tác giả đi trước. Về nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng thì việc mô hình hoá cấu trúc đường kính D1.3 được nhiều Nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và biểu diễn chúng theo các dạng hàm phân bố xác suất khác nhau, nổi bật là các công trình của các tác giả sau. Đồng Sĩ Hiền (1974) [13] dùng hàm Meyer và hệ đường cong Poisson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ đường kính cho rừng tự nhiên làm cơ sở cho việc lập biểu độ thon cây đứng ở Việt Nam.
Nguyễn Hải Tuất (1982) [35] đã sử dụng hàm phân bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và áp dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể rừng. Nguyễn Duy Chuyên (1988) [5] khi nghiên cứu cấu trúc rừng, tăng trưởng trữ lượng và tái sinh tự nhiên rừng thường xanh lá rộng hỗn loài cho ba vùng kinh tế (Sông Hiếu, Yên Bái, Lạng Sơn) đã khái quát hóa đặc điểm những loài có giá trị kinh doanh và biểu diễn bằng hàm lý thuyết. Từ đó làm cơ sở định hướng giải pháp lâm sinh cho các vùng sản xuất nguyên liệu. Nhìn chung, các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng gần đây thường thiên về việc mô hình hoá các quy luật kết cấu lâm phần và việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động vào rừng thường ít đề cập đến các yếu tố sinh thái nên chưa thực sự đáp ứng mục tiêu kinh doanh rừng ổn định lâu dài.
8 Muốn đề xuất được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh chính xác, đòi hỏi phải nghiên cứu cấu trúc rừng một cách đầy đủ và phải đứng trên quan điểm tổng hợp về sinh thái học, lâm học và sản lượng.