Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới 1. Nghiên cứu chọn loài cây trồng rừng cây lá rộng bản địa cung cấp gỗ lớn Kinh nghiệm nhiều năm về trồng rừng ở nhiều nước trên thế giới cho thấy do rừng trồng thuần loài cây mọc nhanh đã bộc lộ nhiều nhược điểm nên nhiều nước trên thế giới đã quan tâm nghiên cứu tạo lập các lâm phần rừng trồng hỗn loài bằng nhiều loài cây bản địa khác nhau nhằm kinh doanh rừng theo hướng bền vững. Các công trình nghiên cứu về trồng rừng hỗn loài cây lá rộng bản địa trên thế giới đã quan tâm đến một số biện pháp kỹ thuật như việc chọn loài cây trồng, phương thức, phương pháp trồng và mối quan hệ giữa qua lại giữa các loài cây trong các mô hình rừng trồng hỗn loài.
Các nghiên cứu liên quan đến chọn loài cây lá rộng bản địa đã được thực hiện từ khi loài người biết trồng rừng. Bắt đầu từ những thí nghiệm thăm dò đến khảo nghiệm loài và xuất xứ, các thí nghiệm được bố trí một cách nghiêm ngặt theo các nguyên tắc khoa học để từ đó chọn được loài thích hợp cho mỗi vùng sinh thái. Tại nhiều nước đã có một số nghiên cứu dùng các mô hình toán để tối ưu cơ cấu cây trồng cho từng vùng. Ở các nước vùng ôn đới số loài cây chính dùng trong trồng rừng thường rất ít, nên người ta đã tìm hiểu mối quan hệ giữa cây và lập địa rất cụ thể, chi tiết cho từng loài (dẫn theo Trần Văn Con, 2005) [5].
Nghiên cứu về kỹ thuật trồng rừng cây lá rộng bản địa cung cấp gỗ lớn Nghiên cứu về rừng trồng cây lá rộng bản địa, đặc biệt là trồng hỗn loài đã được các nước châu Âu tiến hành từ những năm đầu thế kỷ 19. Điển hình là công trình nghiên cứu trồng hỗn loài Quercus và Ulmus campestris với tên kiểu hỗn loài Donsk của tác giả Tikhanop (1872). Trong mô hình này do đặc tính sinh vật học và mối quan hệ qua lại giữa các loài cây chưa được nghiên cứu kỹ, do đó loài Ulmus campestris với đặc tính sinh trưởng nhanh hơn nên sau khi trồng vài năm đã lấn át loài Quercus. Để giải quyết sự cạnh tranh này năm 1884 tác giả Polianxki đã cải tiến kiểu hỗn loài Donsk song vẫn không thành công.
Một số tác giả khác như Kharitonovis (1950); Grixenco (1951); 5 Timofeev (1951); Encova (1960) và các cộng sự đã phân tích nguyên nhân thất bại của kiểu Donsk và chỉ ra rằng các phitonxit của loài Ulmus campestris đã tác động xấu tới loài cây Quercus. Nghiên cứu về ảnh hưởng tương hỗ giữa các loài, các tác giả cho rằng sự cảm nhiễm tương hỗ là yếu tố quan trọng khi lý giải cơ chế cạnh tranh sinh học của thực vật (MV Kolexnitsenko, 1977) [11]. Trên cơ sở nghiên cứu tạo rừng hỗn loài giữa Quercus và Fraxinus, tác giả JB.J Wormald (1994) cho thấy sinh trưởng của Quercus trồng hỗn loài tốt hơn Quercus trồng thuần loài. Ngoài ra, khi trồng Quercus hỗn loài với các loài cây khác theo băng hẹp (3 - 4 hàng) hoặc theo hàng cũng cho thấy sinh trưởng của Quercus tốt hơn [31].
Dựa vào mục tiêu kinh doanh và đặc điểm loài cây trồng để xác định phương thức trồng rừng cây lá rộng bản địa khác nhau. Các loài cây lá rộng bản địa thường được kết hợp với nhau dựa trên tốc độ sinh trưởng và đặc tính sinh thái của loài cây (Shugart, 1984; Shugart và cs., 2020; Subasinghe, 2008; Weiskittel và cs. Trong lâm sinh học, các loài thường được phân loại thành các nhóm loài dựa trên tốc độ sinh trưởng như sinh trưởng nhanh, sinh trưởng chậm và sinh trưởng trung bình hoặc theo các quan điểm sinh thái về đặc tính sinh thái của loài như loài ưa sáng và loài chịu bóng. Một trong những nguyên tắc cơ bản trong lựa chọn loài trồng rừng hỗn loài cây lá rộng bản địa đó là phải kết hợp những loài có tính bổ sung cho nhau về tính chịu bóng, tốc độ sinh trưởng về chiều cao, cấu trúc tán lá, kiểu lá và cấu trúc bộ rễ, độ sâu rễ (Kelty, 1992) [32].
Do đó, rừng trồng hỗn loài cây lá rộng bản địa thường bao gồm loài sống lâu năm và loài có đời sống ngắn, loài sinh trưởng chậm và loài sinh trưởng nhanh hay loài chịu bóng và loài ưa sáng phân bổ ở các tầng tán khác nhau của rừng. Những dạng hỗn loài này sẽ giảm thiểu cạnh tranh về ánh sáng và dinh dưỡng [30]. Kết quả nghiên cứu về rừng trồng hỗn loài cây lá rộng bản địa các tác giả trên đều cho rằng việc bố trí các loài cây trong mô hình rừng trồng cây lá rộng bản địa thường có ảnh hưởng tới sinh trưởng của chúng tùy theo số cá thể và cự ly trồng từng loài. Kolexnitsenko (1977) [11] khi nghiên cứu về sự 6 phối hợp giữa các loài cây gỗ trong trồng rừng hỗn loài cây lá rộng bản địa đã đúc kết được 5 nguyên tắc lựa chọn loài cây trồng, đó là: • Nguyên tắc kinh nghiệm.
• Nguyên tắc kiểu lâm hình học. • Nguyên tắc lý sinh. • Nguyên tắc sinh vật dinh dưỡng. • Nguyên tắc cảm nhiễm tương hỗ.
Có thể nói đây là những nguyên tắc rất cơ bản và tương đối toàn diện về các lĩnh vực của rừng trồng hỗn loài cây lá rộng bản địa. Để xây dựng thành công các mô hình rừng trồng cây lá rộng bản địa cần phải dựa vào 5 nguyên tắc trên. Trong đó nguyên tắc cảm nhiễm tương hỗ là rất quan trọng và phải cần có thời gian dài nghiên cứu. Nhìn chung, các nguyên tắc này phản ánh được mối quan hệ bên trong và có tính chi phối tới sự tồn tại và sinh trưởng của các loài.
Sự phân loại theo đặc điểm hoạt hóa của chúng như kích thích, ức chế hoặc kìm hãm quá trình sống thông qua ảnh hưởng của phitonxits là căn cứ để quyết định tỷ lệ tổ thành các loài cây trong lâm phần hỗn loài. Nghiên cứu về vấn đề này tác giả Kolexnitsenko đã đề nghị mật độ loài cây trồng chính trong mô hình trồng rừng hỗn loài không nên ít hơn 50%, loài cây hoạt hoá không quá 30 - 40%, loài cây ức chế không quá 10 - 20% trong tổng các loài cây trong mô hình. Việc tạo lập các loài cây hỗ trợ ban đầu cho cây trồng chính trước khi xây dựng các mô hình rừng trồng cây lá rộng bản địa là rất cần thiết. Nghiên cứu về lĩnh vực này điển hình có tác giả Matthew (1995) [33].
Ông đã nghiên cứu tạo lập mô hình rừng trồng cây lá rộng bản địa giữa cây thân gỗ với cây họ đậu. Kết quả cho thấy cây họ đậu có tác dụng hỗ trợ rất tốt cho cây trồng chính. Như vậy, nghiên cứu này cho thấy sử dụng các loài cây họ đậu làm cây phù trợ cho các loài cây trồng chính trong mô hình rừng trồng hỗn loài là rất phù hợp. Ngoài việc xác định được loài cây phù trợ thích hợp thì việc nghiên cứu về đặc điểm sinh thái của các loài cây cũng là vấn đề rất quan trọng khi xây dựng mô hình rừng trồng hỗn loài.
Trên thế giới đến nay vẫn 7 chưa có nhiều công trình nghiên cứu đầy đủ về vấn đề này. Do hiểu biết về yêu cầu sinh thái của các loài cây rừng mưa còn nghèo nàn nên các tác giả Rod Keenan, David Lamb, Gary Sexton (1995) [34] khi xây dựng rừng trồng hỗn loài (giai đoạn 1945 -1995) đã gặp nhiều khó khăn trong việc bố trí và điều chỉnh các mô hình rừng trồng hỗn loài theo quá trình sinh trưởng của chúng. Vì vậy mô hình rừng trồng hỗn loài đã không được thành công như mong muốn. Nghiên cứu về các biện pháp kỹ thuật điều chỉnh các lâm phần rừng trồng cây lá rộng bản địa theo quá trình sinh trưởng các tác giả Ball, Wormald và Russo (1994) [31] đã tác động vào các lâm phần rừng trồng hỗn loài cây bản đại thông qua việc giảm bớt sự cạnh tranh giữa các loài cây.
Kết quả cho thấy sau khi được tác động các biện pháp tỉa cành, tỉa thưa các loài cây mục đích đã được tạo điều kiện thuận lợi để sinh trưởng phát triển tốt hơn. Đặc điểm nổi bật của rừng cây lá rộng bản địa là có kết cấu nhiều tầng tán. Vì thế nghiên cứu tạo rừng hỗn loài nhiều tầng đã được một số nước trên thế giới quan tâm. Khi nghiên cứu về cấu trúc tầng tán của lâm phần hỗn loài cây lá rộng bản địa tác giả Bernar Dupuy (1995) [28] thấy rằng kết cấu tầng tán của rừng trồng hỗn loài phụ thuộc vào đặc tính sinh trưởng và tính hợp quần của các loài cây trong lâm phần.
Điều này cho thấy để tạo được các mô hình rừng trồng hỗn loài có cấu trúc hợp lý, tận dụng được tối đa không gian dinh dưỡng thì cần phải dựa vào đặc tính sinh trưởng cũng như phải quan tân đến mối quan hệ qua lại giữa các loài cây để lựa chọn các loài cây trồng cho phù hợp. Đây là những cơ sở quan trọng quyết định đến sự thành công hay thất bại của các mô hình rừng trồng hỗn loài. Dự án xây dựng rừng nhiều tầng ở Malaysia (1999) đã nghiên cứu tạo rừng hỗn loài nhiều tầng bằng nhiều phương thức khác nhau. Tuỳ theo các đối tượng khác nhau là rừng tự nhiên, rừng Keo tai tượng 10-15 tuổi hay rừng Keo tai tượng 2-3 tuổi mà mở các băng chặt và chừa khác nhau.
Chiều rộng băng chặt và chừa từ 6m (chặt 1 hàng) đến 60m (chặt 20 hàng). Thời gian đưa các loài cây bản địa vào trồng hỗn loài trong các băng chặt cũng rất khác nhau, từ 1-7 năm sau khi mở băng chặt. Các loài cây bản địa đưa vào trồng 8 trong các băng chặt tương đối phong phú, từ 14-23 loài cây khác nhau với số hàng từ 3 đến 16 hàng. Kết quả cho thấy trong các loài cây bản địa được trồng trong các băng có 3 loài cây có sinh trưởng chiều cao và đường kính tốt nhất là S.
Sinh trưởng chiều cao của các loài cây trồng trong băng 10m và 40m tốt hơn băng 20m. Khu trồng theo hàng có sinh trưởng chiều cao tốt nhất ở công thức trồng 1 hàng Keo xen 1 hàng cây bản địa. Dự án còn đưa ra kế hoạch điều chỉnh quá trình sinh trưởng của các mô hình thí nghiệm theo 8 thời điểm từ 2 - 47 năm sau khi trồng [29]. Như vậy, đây là một trong những công trình nghiên cứu tạo rừng trồng hỗn loài trên thế giới tương đối toàn diện về các biện pháp kỹ thuật, từ việc chọn loài cây trồng đến nghiên cứu phương thức trồng, thời điểm trồng và sự điều chỉnh mô hình theo quá trình sinh trưởng trong thời gian dài.