Chương 1 TONG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Những nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng 1. Những nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng trên thế giới Theo Xucaxov (1975), rừng là một vị trí đặc cách về quá trình chuyển hóa năng lượng và vật chất, có một cơ chế đặc biệt trong tích lũy và tiêu hao một phần năng lượng và vật chất (trích dẫn bởi Thái Văn Trừng, 1978). Theo Richards (1952) và Thái Văn Trừng (1999) khi phân tích về những đặc điểm lâm học của rừng, nhà lâm học cần phải làm rõ những điều kiện hình thành rừng (khí hậu, địa hình — đất, hoạt động của con người và sinh vật), kết cau loài cây gỗ, cau trúc và chức năng của những QXTV.
Theo Melekhov (1989), khi nghiên cứu những đặc điểm lâm học của rừng người ta thường dé cập đến thành phan và tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, cau trúc đường kính, cấu trúc chiều cao, cấu trúc trữ lượng và tiết diện ngang của rừng, 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. những đặc trưng của rừng thay đổi tùy theo vị trí địa lý và điều kiện địa hình (trích dẫn bởi Nguyễn Văn Thêm, 2002). khi nghiên cứu về đặc điểm lâm học của rừng các nhà lâm học quan tâm đến các vấn đề điều kiện hình thành rừng, kết cấu loài cây gỗ, cấu trúc quần thụ, quá trình tái sinh và hình thành rừng, đặc điểm của cây bụi, thảm cỏ. Nghiên cứu về kết cấu loài cây gỗ Khi nghiên cứu về rừng, nhiều nhà lâm học (Richards, 1952; Baur, 1964; Thái Văn Trừng, 1999) cho rằng, mỗi kiêu rừng được hình thành từ những loài cây gỗ khác nhau.
Theo Nguyễn Văn Thêm (2002), kết cấu loài cây gỗ biểu thị thành phan loài cây gỗ và tỷ lệ của chúng trong QXTV. Vì vậy, khi nghiên cứu về rừng, việc xác định kết cấu loài cây gỗ là nhiệm vụ quan trọng và khi phân tích kết cầu loài cây gỗ nhà lâm học cần xác định chính xác tên loài cây và tỷ trọng mỗi loài cây. Curtis va McIntosh (1951; trích dẫn bởi Nguyễn Văn Thêm, 2010) đã xác định vai trò sinh thái của loài trong QXTV thông qua các chỉ số giá tri quan trong (IVD). Chỉ số IVI là tổng hoặc giá trị trung bình của độ thường gặp tương đối (F%), mật độ tương đối (N%) và tiết diện ngang thân cây tương đối (G%).
Nghiên cứu về đa dạng loài cây gỗ He và ctv (1996) nghiên cứu đa dạng loài cây gỗ theo không gian ở rừng nhiệt đới Malaysia đã sử dụng 1.250 6 mẫu 400 m’ để nghiên cứu; trong đó sự giàu có về loài được xác định theo chỉ số Margalef, sự đồng đều theo chỉ số Pielou, còn chỉ số đa dạng theo Shannon-Weiner. Gimaret-Carpentier và ctv (1998) đã sử dụng những phương pháp phi tham số để phân tích đa dạng loài cây gỗ của rừng mưa Malaysia. McIntosh và ctv (2001) đã sử dụng phương pháp phi tham số để nghiên cứu đa dạng thực vật của rừng ngập mặn và vùng cửa sông ở Ranong (Thailand). Hai thành phần cơ bản của đa đạng loài cây gỗ là chỉ số đa dạng và chỉ số đồng đều.
Chỉ số ưu thế Simpson được sử dụng để xác định đa dạng sinh vật của những quần xã sinh vật ở một môi trường nhất định (đa dạng Alpha). Chỉ số đa dạng Shannon-Weiner được sử dụng để so sánh đa dạng sinh vật giữa những môi trường sống khác nhau (đa dạng Beta). Phân bố độ phong phú của các loài trong quần xã (chỉ số đồng đều) có thể được đo đạc bằng các chỉ số khác nhau như Simpson (1949), Shannon-Weiner (1963), Pielou (1975).; trong đó hai chỉ số thông dụng nhất là Shannon- Weiner và Pielou. Francis và ctv (2004) đã so sánh cấu trúc và đa dang loài cây gỗ của rừng thứ sinh và rừng nguyên sinh ở khu vực trung tâm Kalimantan (Indonesia).
Podong và ctv (2013) đã so sánh cau trúc và da dạng loài cây gỗ của rừng thứ sinh sau nương rẫy ở miền Bắc Thái Lan. Aiba và ctv (2015) khi nghiên cứu cấu trúc, thành phần thực vật và sự đa dạng của rừng mưa nhiệt đới tại Kinabalu (Borneo) đã cho thấy thành phần loài thay đôi theo độ cao. Bouaphanh và ctv (2019) nghiên cứu về đặc điểm của tầng cây cao trong rừng thứ sinh tại vùng đệm Vườn Quốc gia Nam Pui, tỉnh Sayabury, nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào. Kết quả cho thấy, thành phần loài cây cao trên trạng thái rừng khác nhau có khác nhau, trạng thái rừng I có 71 loài, trạng thái rừng II có 43 loài.
Trạng thái rừng khác nhau có chỉ số đa dạng khác nhau, rừng thứ sinh vùng đệm có chỉ số đa dạng đạt ở mức độ trung bình. Bhat và ctv (2020) đã tiễn hành nghiên cứu sự đa dạng về loài của thảm thực vật thân gỗ dọc theo độ dốc của dãy Tây Himalaya. Kết quả cho thay rằng, tại khu vực nghiên cứu có 81 loài thân gỗ (67 chi, 46 họ), độ phong phú của loài, chỉ số đa dạng Shannon-Wiener, đa dang B và độ che phủ nền giảm mạnh khi độ cao tăng lên. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Phương pháp phân tích cấu trúc rừng được nhiều nhà lâm học và điều tra rừng quan tâm.
Davis và Richards (1934, 1936; dẫn theo Thái Văn Trừng, 1999) khi nghiên cứu cấu trúc rừng nhiệt đới, đã mô tả sự phân tầng và vị trí của những loài cây gỗ trong tán rừng bang những biểu đồ phẫu diện đứng và ngang. Phương pháp này đã được nhiều nhà lâm học thừa nhận và áp dụng cho cả rừng ôn đới. Theo Baur (1961) và Thái Văn Trừng (1999), bằng cách vẽ những biểu đồ phẫu diện rừng, nhà lâm học có thể phân loại và mô tả chính xác các loại hình rừng và động thái biến đổi của chúng theo thời gian. Phương pháp này còn cho phép xác định sự thay đổi cau trúc rừng trước và sau khi áp dụng những phương thức lâm sinh.
Tuy vậy, phương pháp biéu đồ phẫu diện có nhược điểm là không thé định lượng chính xác cấu trúc rừng. Khi rừng tự nhiên hỗn loài đã phát triển đến giai đoạn ổn định, thì phân bố N/D có dang phân bố giảm theo hình chữ “J” ngược (Nguyễn Văn Truong, 1984; Glumphabutr và ctv, 2006). Mihlenberg va ctv (2012) nghiên cứu cấu trúc phân loại của hệ thực vật núi Bogdkhan ở Mông Cổ. Các tác giả đã tiến hành điều tra thành phan, cấu trúc và sự đa dạng của bốn loại rừng núi khác nhau ở Bắc Mông Cổ gần biên giới phía Nam của rừng Taiga là rừng Dương liễu, Thông Bạch dương, Vân sam-Linh sam và rừng Thông Siberi.
Kết quả đã chỉ ra bốn kiểu rừng khác nhau về thành phần các loài cây, câp kính và chiêu cao. Aiba và ctv (2015) nghiên cứu cấu trúc của rừng mưa nhiệt đới trên núi Kinabalu (Borneo), kết quả cho thấy rừng trên đất có tính kiềm nặng có cấu trúc thay đổi theo độ cao (giữa đất có tính kiềm nặng và không có tính kiềm; trên các sườn núi và trên sườn dốc). Trong đó, các loài Coniferae (họ Araucariaceae và Podocarpaceae) va Myrtaceae chiếm ưu thé (61 — 96% trên đất có tính kiềm nặng so với 22 — 63% trên đất không có tính kiềm). Nghiên cứu về tái sinh rừng Nghiên cứu về tái sinh rừng là nhiệm vụ trọng tâm của lâm học, những kiến thức về tái sinh rừng cho phép xây dựng những phương thức lâm sinh và điều chế rừng (Smith, 1986).
Theo Richards (1952) rừng mưa nhiệt đới tai sinh liên tục theo thời gian, trong đó phần lớn các loài cây tái sinh theo kiểu lỗ trống. Khi bị che bóng lâu dài dưới tán rừng, mật độ và sức sống của cây tái sinh sẽ bị suy giảm, cường độ ánh sáng có ảnh hưởng rõ rệt tới sự nảy mầm, sự sống sót và quá trình sinh trưởng của cây con dưới tán rừng Hiệu quả tái sinh tự nhiên của rừng dựa vào mật độ, kết cau loài cây gỗ, cau trúc tuổi hoặc phân bố số cây theo cap H, chất lượng cây con và đặc điểm phân bó cây tái sinh trên mặt đất. Phân bố N/H của cây tái sinh ở rừng mưa nhiệt đới thường có dạng giảm theo hình chữ J ngược (Whitmore, 1998). Theo Hooper va ctv (2005) nghiên cứu về các yếu tổ ảnh hưởng tới tái sinh rừng đối với đất bị chặt phá và bỏ hoang ở Panama kết quả nhận thấy rằng, cháy rừng làm giảm đáng kế đến khả năng tái sinh của các loài thực vật, sự cạnh tranh cỏ làm giảm đáng ké sự phát triển của cây con, trong khi đất thiếu chất dinh dưỡng không ảnh hưởng đến tái sinh rừng.
Theo Lima và ctv (2008) nhiều cây gỗ của rừng mưa nhiệt đới thường tái sinh tốt trong những lỗ trống. Quá trình tái sinh của những loài cây gỗ trong những lỗ trống phụ thuộc vào khả năng sinh trưởng của các loài cây gỗ, hình thái và kích thước lỗ trống, kích thước đường kính và chiều cao của vách rừng, thời gian hình thành lỗ trống, tình trạng môi trường trong lỗ trống, cấu trúc của quần thụ xung quanh lỗ trống. Malik và Bhatt (2016) nghiên cứu tình trạng tái sinh của các loài cây và sự sống sót của cây con mọc tự nhiên tại khu vực bảo vệ động vật hoang dã Kedarnath ở phía Tây Himalaya, An Độ. Kết quả đã ghi nhận có tong số 44 loài cây thuộc 36 chi và 25 họ trong khu vực nghiên cứu.
Tình trạng tái sinh của các loài được xác định dựa trên quy mô quan thé của cây con và cây non, tỷ lệ sống của cây con được xác định bằng phương pháp gắn thẻ lá bạc. Mật độ cây con và chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H’) nằm trong khoảng từ 1.485 cây/ha và H’ = 1,91- 3,32, trong khi mật độ cây non và chỉ số đa dạng H’ thay đổi lần lượt từ 1.600 cây/ha và H’ = 1,23 đến 2,57. Sự phân bố N/H của cây tái sinh tại khu vực nghiên cứu có dạng giảm theo hình chữ J ngược. Tỷ lệ sống của cây con trong các khu rừng khác nhau thay đổi từ 0 - 88% (tý lệ chết thay đối từ 12 - 100%).
Thiên tai và nhiễu loạn do con người gây ra là nguyên nhân dẫn đến tỷ lệ chết của cây con. Các nghiên cứu ở trên cho thấy lỗ trống, độ tàn che, ánh sáng, cháy rừng, hoạt động khai thắc của con người. có ảnh hưởng tới tái sinh rừng. Đánh giá hiệu quả tái sinh tự nhiên của rừng dựa vào mật độ, kết cấu loài cây 26, cấu trúc tuôi hoặc phân bố số cây theo cấp H, chất lượng cây con và đặc điểm phân bố cây tái sinh trên mặt đất.