Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới 1. Nghiên cứu sinh thái, tái sinh rừng Trong lâm nghiệp, nhiều tác giả đã đi sâu nghiên cứu về sinh thái rừng làm cơ sở đề xuất biện pháp tác động hợp lý và xây dựng thành các hệ thống kỹ thuật lâm sinh. Một số công trình tiêu biểu như: Rừng mưa nhiệt đới (P.
Richards, 1952) [49], Cơ sở sinh thái học của kinh doanh rừng mưa (G. Trên cơ sở nghiên cứu sinh thái rừng mưa, G.Baur đã tổng kết các biện pháp lâm sinh tác động vào rừng và phân loại các biện pháp theo mục đích nhằm đem lại rừng căn bản đồng tuổi, không đồng tuổi, các phương pháp xử lý cải thiện. Quan điểm cho rằng độ khép tán của quần thụ ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và sức sống của cây con được đề cập bởi Orlov, 1951; Alekseev, 1954 và Makximov, 1971 (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992) [37]. Sự thiếu ánh sáng không chỉ ảnh hưởng đến phát triển của cây con mà còn ảnh hướng đối với quá trình nảy mầm và phát triển của cây mầm, ảnh hưởng này đôi lúc không thể hiện rõ ràng.
Thảm cỏ, cây bụi có ảnh hưởng rõ nét đến sinh trưởng của cây tái sinh. Ở những quần thụ kín tán, thảm cỏ và cây bụi kém phát triển nhưng chúng vẫn có ảnh hưởng đến cây tái sinh. Mật độ và sức sống của cây con chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi độ khép tán của quần thụ (Baur, 1964). Khi nghiên cứu hiệu quả tái sinh rừng (Mibbreuad, 1930; Aubreville, 1938; Richards, 1933; 1939; Beard, 1946; Lebrun và Gilbert, 1954; Joné, 1955; 1956; Schultz, 1960; Baur, 1976; 1979; Rollet, 1969) đã cho rằng hiệu quả tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992) [37].
Tuy nhiên, 3 các nghiên cứu của họ chỉ tập trung vào những loài cây có ý nghĩa thực tiễn trong tổ thành cây tái sinh. Đối với rừng mưa nhiệt đới, quá trình tái sinh tự nhiên vô cùng phức tạp và còn ít được nghiên cứu. Cho nên đến nay, phần lớn những tài liệu nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của rừng mưa thường mới chỉ tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế dưới điều kiện rừng đã ít nhiều bị biến đổi. Về đặc điểm tái sinh rừng nhiệt đới, Van Steenis (1956) [51] cho rằng hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng mưa nhiệt đới là tái sinh phân tán liên tục của các loài cây chịu bóng và tái sinh vệt của các loài cây ưa sáng.
Cũng ở chủ đề này, hiệu quả các biện pháp xử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loài cây mục đích ở các kiểu rừng được đề cập nhiều hơn. Kết quả đó đã được đưa vào ứng dụng trong phương thức lâm sinh để tác động vào rừng tự nhiên. Điển hình như công trình của Bernard (1954 và 1959) (dẫn theo Nguyễn Duy Chuyên, 1996) [8]; cụ thể đối với phương thức rừng đồng tuổi ở Mã Lai, Bắc Borneo được đề cập bởi Nicholson (1958); Donis và Maudoux (1951; 1954); công thức đồng nhất hoá tầng trên ở Zaia theo Taylor (1954), Jones (1960) (dẫn theo Grieg, 1964) [45]; phương thức chặt dần tái sinh dưới tán ở Nijêria và Gana cũng được Barnarji (1959) giới thiệu; phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andamann (dẫn theo Nguyễn Duy Chuyên, 1996) [8]. Đánh giá ứng dụng của những xử lý lâm sinh trên thông qua các bước và hiệu quả của từng phương thức đối với tái sinh đã được đề cập bởi Baur (1964) [2] tổng kết trong tác phẩm: “Cơ sở sinh thái học của kinh doanh rừng mưa”.
Richards (1965) [16], Kimmins (1998) [46] đã tổng kết các kết quả nghiên cứu về phân bố số cây tái sinh tự nhiên đi đến nhận xét: trong các ô có kích thước nhỏ (1 x 1m, 1 x 1,5m) cây tái sinh tự nhiên có dạng phân bố cụm, một số ít có phân bố Poisson. Ở châu Phi, Tayloer (1954); Barnard (1955) trên cơ sở các số liệu thu thập đã xác định số lượng cây tái sinh bị thiếu trong rừng nhiệt đới cần thiết phải bổ sung bằng trồng rừng nhân tạo. Song ở châu Á, tác giả Budowski (1956); Bava (1954); Atinot (1965) nghiên cứu về tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới lại nhận định: dưới tán rừng nhiệt đới nhìn chung có đủ số lượng cây tái sinh có 4 giá trị kinh tế, nên đề xuất các biện pháp lâm sinh cần thiết để bảo vệ và phát triển cây tái sinh có sẵn dưới tán rừng (dẫn theo Nguyễn Duy Chuyên, 1996) [8]. Ở châu Phi Aubreville (1938), nhận thấy cây con của các loài cây ưu thế trong rừng mưa là rất hiếm.
Lý luận “bức khảm tái sinh” được Aubreville đúc kết sau khi đã khái quát hoá các hiện tượng tái sinh ở rừng nhiệt đới, song phần lý giải các hiện tượng đó còn hạn chế. Do lý luận đó ít sức thuyết phục, chưa giúp ích cho thực tiễn sản xuất. Ở rừng mưa nhiệt đới Nam Mỹ, David và Richards (1933); Beard (1946); Sun (1960); Rollet (1969) nhận định khác hẳn với nhận định của Aubreville (dẫn theo Hoàng Kim Ngũ và Phùng Ngọc Lan, 1997) [29]. Đó là hiện tượng tái sinh tại chỗ và liên tục của các loài cây và tổ thành loài cây có khả năng giữ nguyên không đổi trong một thời gian dài.
Từ kết quả đó, khi nghiên cứu về tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả áp dụng phương pháp điều tra bằng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Longman and Jơnik (1974) [48] có diện tích ô đo đếm thông thường từ 1 m2 đến 4 m2. Do chọn diện tích ô nhỏ, nên thuận lợi trong điều tra, song đòi hỏi số lượng ô phải đủ lớn mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng. Sau này Bernard (1950), đã đề nghị phương pháp "điều tra chẩn đoán" mà theo đó kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh ở các trạng thái rừng khác nhau nhằm mục đích giảm bớt sai số (dẫn theo Nguyễn Duy Chuyên, 1996) [8]. Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy, Ramakrishnan (1981, 1992), từ 1 - 20 năm ở vùng Tây Bắc Ấn Độ cho thấy chỉ số đa dạng loài rất thấp.
Mặt khác 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. Long Chun và ctv (1993), đã nghiên cứu đa dạng thực vật ở hệ sinh thái nương rẫy tại Xishuangbanna tỉnh Vân Nam, Trung Quốc nhận xét: tại Baka khi nương rẫy bỏ hoá được 3 năm thì có 17 họ, 21 chi, 21 loài thực vật, bỏ hoá 19 năm thì có 60 họ, 134 chi, 167 loài (dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000) [3]. 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 tiên phong mà nó được sống 5 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 được kết luận bởi tác giả Saldarriaga (1991), khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên tại rừng nhiệt đới sau nương rẫy ở Colombia và Venezuela (dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000) [3].
Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng Lịch sử nghiên cứu cấu trúc rừng và các hệ thực vật trên thế giới hình thành từ lâu. Những nghiên cứu về cấu trúc làm cơ sở hoàn thiện các giải pháp lâm sinh, phục vụ cho yêu cầu kinh doanh rừng vào đầu thế kỷ XX đã được chú ý nhiều và phương pháp nghiên cứu từ mô tả định tính chuyển sang định lượng cùng với sự phát triển của thống kê toán học và tin học. Đã có một số tác giả đề xuất các phương pháp nghiên cứu tầng thứ của rừng nhiệt đới, điển hình như phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do Richards P.W (1933 - 1934) sử dụng lần đầu tiên ở Guyan vẫn là phương pháp có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng của rừng. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là chỉ minh hoạ được cách sắp xếp theo hướng thẳng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích có hạn.
Richards (1965) [28] và Rollet (1979) [52] khi tìm hiểu về phân bố số cây theo chiều cao, các tác giả cho rằng cấu trúc lâm phần theo chiều thẳng đứng đã dựa vào phân bố số cây theo chiều cao. Phương pháp kinh điển nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên là vẽ các phẫu đồ đứng với các kích thước khác nhau. 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. Để có cái nhìn toàn diện và chính xác hơn về cấu trúc phức tạp của rừng nhiệt đới các nghiên cứu cấu trúc rừng 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 không gian và thời gian 6 của rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất, có thể kể đến một số tác giả tiêu biểu như: B.Rollet (1971) đã biểu diễn các quan hệ chiều cao- đường kính ngang ngực, đường kính tán - đường kính ngang ngực bằng các hàm hồi quy; phân bố đường kính tán, đường kính thân cây dưới dạng các phân bố xác suất; Balley (1973) mô hình hoá cấu trúc thân cây với phân bố số cây theo cỡ kính (N-D1.3) bằng hàm Weibull. Nhiều tác giả khác dùng hàm Schumacher, hyperbol, hàm mũ, Poisson, Charlier,. để mô hình hoá cấu trúc rừng (dẫn theo Trần Văn Con, 2001) [13].
Nghiên cứu sinh thái, tái sinh rừng Trước đây đã có một số công trình khảo sát về hệ thực vật rừng ở miền Đông Nam Bộ (Maurand, 1952; Rollet, 1952; Vidal, 1958; Schmid, 1962) (dẫn theo Phạm Ngọc Toàn, 1988) [38]. Sau này, một số tác giả đã tiếp tục đi sâu nghiên cứu, đáng chú ý là các công trình của Võ Văn Chi, 1987; Nguyễn Lương Duyên, 1985; Nguyễn Văn Thêm, 1992; Thái Văn Trừng, 1998 ([10]; [18]; [37]; [40]). Nghiên cứu quy luật phát sinh, tái sinh tự nhiên và diễn thế thứ sinh, Thái Văn Trừng (1998) [40], đã nhận định: trong rừng tự nhiên nhiệt đới không có quần hợp và chỉ có những loài ưu thế. Sau này đã có nhận định lại và lấy những kiểu thảm thực vật làm đơn vị cơ bản để phân loại thảm thực vật ở Việt Nam.