Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới Kinh nghiệm nhiều năm về trồng rừng ở nhiều nước trên thế giới cho thấy do rừng trồng thuần loài 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 khác nhau nhằm kinh doanh rừng theo hướng bền vững. Các công trình nghiên cứu về trồng rừng hỗn loài 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. Tại Kasma Forest Technology Center (Nhật Bản) đã thiết lập hàng loạt các mô hình rừng nhiều tầng tán bao gồm nhiều loài cây, ở nhiều cấp tuổi và trồng ở nhiều độ cao khác nhau, đặc biệt ở vùng Tsucuba có độ cao dưới 876m so với mực nước biển đã trồng loài cây Tuyết tùng (Japanese ceder) để tạo ra những lâm phần bền vững và có giá trị phòng hộ cao, họ đã nhận thấy có sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các loài cây khi trồng hỗn giao và ảnh hưởng của môi trường đến từng cây.
Đặc điểm nổi bật của rừng hỗn loài là có kết cấu nhiều tầng tán do đó nó phát huy tác dụng bảo vệ và phòng hộ tốt hơn kiểu rừng thuần loài. 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, tác giả Bernar Dupuy (1995) 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 [33]. 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 và phát huy khả năng phòng hộ của rừng thì cần phải dựa vào đặc tính sinh trưởng cũng như LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 phải quan tâm đến mối quan hệ qua lại giữa các loài cây để lựa chọn 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 phòng hộ hỗn loài. Việc tạo lập các loài cây hỗ trợ ban đầu cho cây trồng chính trước khi xây dựng các mô hình rừng trồng hỗn loài và nhanh phát huy giá trị phòng hộ là rất cần thiết. Nghiên cứu về lĩnh vực này điển hình có tác giả Matthew (1995). Ông đã nghiên cứu tạo lập mô hình rừng trồng hỗn loài 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 [36]. 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 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 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 [38]. Nghiên cứu về rừng 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 tác giả khác như Kharitonovis (1950); Grixenco (1951); 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 [37].
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 [35]. Dự án xây dựng rừng nhiều tầng ở Malaysia (1999) đã nghiên cứu tạo rừng hỗn loài nhiều tầng bằng các 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 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 [39]. 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 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.
Do đó, những mô hình thí nghiệm này hứa hẹn nhiều thành công trong tương lai. Những nghiên cứu về các biện pháp kỹ thuật điều chỉnh các lâm phần rừng trồng hỗn loài theo quá trình sinh trưởng các tác giả Ball, Wormald và Russo (1994) đã tác động vào các lâm phần rừng trồng hỗn loài thông qua việc giảm bớt sự cạnh tranh giữa các loài cây. Kết quả cho thấy sau khi 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 [35]. Ngoài các nghiên cứu về trồng rừng hỗn loài nhằm phát huy tốt giá trị phòng hộ của rừng thì việc nghiên cứu chọn loài cây trồng lá rộng bản địa sao cho có thể phát huy tốt các giá trị này đã được nhiều nước trên thế giới quan tâm và đã có những kết quả nghiên cứu bước đầu.
Các nghiên cứu liên quan đến chọn loài cây trồng 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 [30].
Ở Liên Xô và Trung Quốc thường dùng công thức để xác định diện tích A * K1 P * K 2 rừng chống xói mòn ở đất dốc là: F = [dẫn theo 28]. h Trong đó: - F là diện tích rừng bảo vệ dốc (ha) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 - A là diện tích bậc thang mà diện tích rừng bảo vệ dốc phải phòng chống xói mòn (ha) - P là diện tích đồng cỏ mà diện tích rừng bảo vệ dốc phải phòng chống (ha) - K1 là độ dày tầng nước mặt lớn nhất của dòng nước mặt sản sinh ra trên mỗi ha ruộng bậc thang (mm/phút) - K2 là độ dầy tầng nước mặt lớn nhất của dòng nước mặt sản sinh ra trên mỗi ha đồng cỏ (mm/phút) - h là sức hút nước của đất rừng (mm/phút) Đối với rừng phòng hộ đầu nguồn, một số nước trên thế giới đã áp dụng phương pháp khoanh nuôi xúc tiến tái sinh, trồng bổ sung, bảo vệ ngăn ngừa các tác động xấu tới rừng. Tại Malaysia đã xây dựng rừng nhiều tầng với việc sử dụng 2 loài cây trồng khác nhau; Nhật Bản cũng đã tạo rừng nhiều tầng bằng cách khai thác rừng theo băng rộng 4 - 5 m và sau đó trồng mới vào các băng rừng đã chặt. Biện pháp kỹ thuật xây dựng rừng phòng hộ ven biển cũng được quan tâm nghiên cứu.
Các công trình nghiên cứu của V. A Timiriazep (1983, 1909, 1911) đều cho rằng trên các hoang mạc muốn cải thiện tiểu khí hậu và cải tạo đất phải trồng rừng phòng hộ thành hệ thống đai theo mạng lưới ô vuông, có kết cấu kín, có hỗn giao nhiều tầng. Ở Trung Quốc và các nước Trung Đông, miền Đông và Tây Châu Phi thì Phi lao được coi là loài cây chủ đạo trồng trên các vùng cát thành các hệ thống đai có chiều rộng ít nhất 100 - 200 m. Sau đai rừng Phi lao là các đai rừng hỗn giao hoặc thuần loài của Bạch đàn, Keo, Thông nhựa, phía trong cùng sau các đai rừng dùng để canh tác nông nghiệp.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.