Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Quan điểm về cấu trúc quần xã thực vật rừng Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian. Cấu trúc rừng bao gồm: - Tổ thành là nhân tố diễn tả số loài tham gia và số cá thể của từng loài trong thành phần cây gỗ của rừng. Hiểu một cách khác, tổ thành cho biết sự tổ hợp và mức độ tham gia của các loài cây khác nhau trên cùng đơn vị thể tích.
Trong một khu rừng nếu một loài cây nào đó chiếm trên 95% thì rừng đó được coi là rừng thuần loài, còn rừng có từ 2 loài cây trở lên với tỷ lệ sấp xỉ nhau thì là rừng hỗn loài. Tổ thành của các khu rừng nhiệt đới thường phong phú về các loài hơn là tổ thành các loài cây của rừng ôn đới. - Tầng thứ là sự phân bố theo không gian của tầng cây gỗ theo chiều thẳng đứng, phụ thuộc vào đặc tính sinh thái học, nhu cầu ánh sáng của các loài tham gia tổ thành. Cấu trúc tầng thứ của các hệ sinh thái rừng nhiệt đới thường nhiều tầng thứ hơn các hệ sinh thái rừng ôn đới (Brummitt, 1992) [23].
Một số cách phân chia tầng tán: Tầng vượt tán: Các loài cây vươn cao trội hẳn lên, không có tính liên tục. Tầng tán chính (tầng ưu thế sinh thái): Cấu tạo nên tầng rừng chính, có tính liên tục. Tầng dưới tán: Gồm những cây tái sinh và những cây gỗ ưa bóng. Tầng thảm tươi: Chủ yếu là các loài thảm tươi.
Thực vật ngoại tầng: Chủ yếu là các loài thân dây leo. 4 - Cấu trúc về mặt thời gian, trạng thái tuổi tác của các loài cây tham gia hệ sinh thái rừng, sự phân bố này có mối liên quan chặt chẽ với cấu trúc về mặt không gian. Trong nghiên cứu và kinh doanh rừng người ta thường phân tuổi lâm phần thành các cấp tuổi. Thường thì mỗi cấp tuổi có thời gian là 5 năm, nhiều khi là các mức 10, 15, hoặc 20 năm tùy theo đố i tượng và mục đích.
- Cấu trúc mật độ phản ánh số cây trên một đơn vị diện tích. Phản ảnh mức độ tác động giữa các cá thể trong lâm phần. Mật độ ảnh hưởng đến tiểu hoàn cảnh rừng, khả năng sản xuất của rừng. Theo thời gian, cấp tuổi của rừng thì mật độ luôn thay đổi.
Đây chính là cơ sở của việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh trong kinh doanh rừng (Baur G. - Độ tàn che là mức độ che phủ của tán cây Độ che phủ: Là tỷ lệ diện tích rừng trên một đơn vị diện tích hay lãnh thổ. Ví dụ độ che phủ của rừng ở Việt Nam năm 2005 là 35,5%. Độ tàn che: Là mức độ che phủ của tán cây rừng.
Người ta thường phân chia theo các mức từ: 0,1; 0,2;. Mức độ khép tán: Mức độ này thể hiện sự giao tán giữa các cá thể. Cũng là chỉ tiêu để xác định giai đoạn rừng. Phân bố số cây theo đường kính: Biểu đồ và hàm toán học phân bố mật độ cây rừng theo chỉ tiêu đường kính.
Phân bố số cây theo chiều cao: Tương tự như với đường kính chỉ khác là căn cứ theo chiều cao.org/wiki/R%E1%BB%ABng#C. Theo quan điểm của các nhà lâm học thì cấu trúc rừng (forest structure) là sự sắp xếp tổ chức nội bộ các thành phần trong hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc tính sinh thái khác nhau có thể chung sống hài hòa 5 và đạt tới sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên, (Ngô Quang Đê, Triệu Văn Hùng, Phùng Ngọc Lan, 1986) [9]. Trên quan điểm sản lượng thì cấu trúc rừng là sự phân bố kích thước của loài và cá thể trên diện tích rừng, (Husch, B. Như vậy có thể nói cấu trúc rừng nói riêng và cấu truc thảm thực vật nói chung là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, là kết quả của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống.
Xét trên quan điểm biện chứng thì cấu trúc phản ánh mối quan hệ giữa sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trường. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc chính là hình thái bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh thái. Trên quan điểm sản lượng thì cấu trúc rừng phản ánh sức sản xuất của rừng trên từng điều kiện lập địa cụ thể. Việc nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước đề cập đến với những nghiên cứu từ định tính ban đầu đến định lượng chính xác nhờ ứng dụng của toán thống kê và các phần mềm tính toán trên máy vi tính.
Các quy luật kết cấu của hệ sinh thái rừng đã được các tác giả lượng hóa và mô hình hóa nhằm khái quát hóa các quy luật tự nhiên. Bên cạnh đó các quy luật phân bố, tương quan của một số nhân tố điều tra cũng được các tác giả quan tâm nghiên cứu. Có thể kể đến một số công trình nghiên cứu như sau: 1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng trên thế giới 1.
Mô tả hình thái cấu trúc rừng Về cấu trúc rừng là sự biểu hiện bên ngoài những mối quan hệ bên trong giữa thực vật rừng với nhau, giữa chúng với môi trường sống. Đặc biệt là đối với rừng mưa nhiệt đới với sự đa dạng và phong phú của nó đã cuốn hút nhiều nhà khoa học với kiến thức sâu rộng như: 6 Kraft (1984) [9] đã tiến hành phân chia những cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng. Phân cấp Kraft phản ánh tình hình phân hóa cây rừng tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản dễ áp dụng nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài nhiều tuổi.M (1952) [9] đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới. Về mặt hình thái, theo tác giả, đặc điểm nổi bật rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ và đều có nhiều tầng.
(1964) [1] đã nghiên cứu vấn đề cơ sở sinh thái học nói chung và cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó đã đi sâu nghiên cứu nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý lâm sinh áp dụng cho rừng mưa. (1971) [9] đã hoàn chỉnh về học thuyết hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái và đã được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng trên quan điểm sinh thái học. Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng. Khi chuyển đổi từ định tính sang định lượng thì nhiều tác giả đã dùng hàm toán học để mô hình hóa cấu trúc rừng như: - Nghiên cứu về phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D 1.3) Phân bố số cây theo cỡ đường kính là quy luật sắp xếp, tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian.
Đây là quy luật kết cấu cơ bản nhất của kết cấu lâm phần. Khi mô phỏng các quy luật phân bố các tác giả phần lớn đều sử dụng các hàm toán học. Một số nghiên cứu tiêu biểu như: Meyer (1934) [21] đã miêu tả phân bố N/D1.3 bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục và được gọi là phương trình Meyer hay hàm Meyer: Ni = ke-di 7 Trong đó Ni, di là trị số giữa số cây của cỡ đường kính thứ i; k là tham số. Podan và Patatscase (1964), Bill và kem K.
(1964) đã biểu thị phân số N/D bằng phương trình logarit. Balley (1973) sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa cấu trúc đường kính loài Thông theo mô hình của Schumacher và Coile. Loestchau (1973) dùng hàm Bê ta để nắn các phân bố thực nghiệm. Ngoài ra một số tác giả còn dùng các hàm Hyperbol, Poisson… để mô phỏng quy luật phân bố số cây theo đường kính ngang ngực.
- Về phân bố số cây theo chiều cao (N/Hvn) Phương pháp này đã được nhiều nhà nghiên cứu rừng nhiệt đới áp dụng mà điển hình là các công trình của các tác giả P. Đây là quy luật kết cấu lâm phần theo chiều thẳng đứng, phản ánh sự phân tầng của các cây trong lâm phần theo chiều cao. - Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây. Chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt.
Với mỗi loài cây thì mối quan hệ này phụ thuộc vào tuổi cây và cấp đất. Các tác giả đã sử dụng các hàm toán học khác nhau để biểu thị mối quan hệ này. Có thể kể đến một số tác giả như Tovstolesse, DI. (1930) đã nghiên cứu mối quan hệ Hvn/D1.3 cho các cấp đất khác nhau.
Mỗi cấp đất ứng với mỗi cỡ đường kính lập một đường cong chiều cao bình quân để thiết lập tương quan giữa chiều cao và đường kính bình quân sau đó dùng biểu đồ để nắn tương quan theo dạng đường thẳng. Krauter, G (1958) và Tiurin, A. V (1931) khi nghiên cứu tương quan H vn/D1.3 trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi đã rút ra nhận xét mối quan hệ chiều cao vút ngọn và đường kính không phụ thuộc vào cấp đất, cấp tuổi và cũng không cần xét đến 8 tác động của hoàn cảnh và tuổi đến sinh trưởng của cây rừng. Hay nói cách khác quan hệ đường kính và chiều cao đã bao hàm tác động của hoàn cảnh và tuổi [18].
- Quy luật tương quan giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực. Tán cây là chỉ tiêu biểu thị không gian dinh dưỡng của cây và là thong số để xác định mật độ tối ưu của lâm phần. Giữa tán cây và đường kính luôn tồn tại mối quan hệ. Qua nghiên cứu nhiều tác giả như: Zieger, Erich (1928): Ahken J.
(1954) [11] đã đi đến kết luận: Giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực có mối quan hệ mật thiết với nhau. Đối với mỗi loài cây khác nhau thì mối quan hệ này cũng khác nhau nhưng phổ biến là dạng phương trình đường thẳng: Dt = a + bD1.3 Tóm lại: Các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng trên thế giới là rất phong phú và đa dạng. Có nhiều công trình nghiên cứu công phu đóng góp không chỉ cơ sở lý luận mà còn đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng.