Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Nghiên cứu về rừng phòng đầu nguồn Có nhiều khái niệm khác nhau về rừng phòng hộ và rừng phòng hộ đầu nguồn của các tác giả trên thế giới, điển hình: Để có cơ sở xác định, phân chia đối tượng rừng, các nhà khoa học đã thống nhất đưa khái niệm: Rừng phòng hộ là rừng và đất được xác định mục đích sử dụng chủ yếu để bảo vệ nguồn nước, bảo vệ đất chống xói mòn, hạn chế thiên tai, điều hòa khí hậu, góp phần bảo vệ môi trường sinh thái [15]. Theo Luật Bảo vệ và phát triển rừng năm 2014, Rừng phòng hộ là loại rừng được sử dụng chủ yếu để bảo vệ nguồn nước, bảo vệ đất, chống xói mòn, chống sa mạc hóa, hạn chế thiên tai, điều hòa khí hậu góp phần bảo vệ môi trường. Theo Quyết định số 186/2006/QĐ-TTg ngày 14/8/2006, Rừng phòng hộ đầu nguồn là rừng được xác lập nhằm tăng cường khả năng điều tiết nguồn nước của dòng chảy, hồ chứa nước để hạn chế lũ lụt, giảm xói mòn, bảo vệ đất, hạn chế bồi lấp các dòng sông, lòng hồ.
Nghiên cứu về rừng phòng hộ đầu nguồn trên thế giới 1. Nghiên cứu về chức năng phòng hộ của rừng đầu nguồn Lý luận về hệ sinh thái được các tác giả Tansley (1935), Odum (1978) [24]. đặt nền tảng cho phương pháp luận nghiên cứu hệ thống rừng phòng hộ nói chung và rừng phòng hộ đầu nguồn nói riêng, thông qua việc nghiên cứu và phân tích hệ thống các yếu tố của hệ sinh thái rừng phòng hộ đầu nguồn. Tính ổn định và bền vững của hệ sinh thái rừng, mà trực tiệp là nhiều yếu tố sinh thái, trong đó nhân tố nước và đất là một trong những nhân tố quan trọng.
Việc duy trì và phát huy có hiệu quả chức năng phòng hộ - kinh tế của LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 rừng phòng hộ đầu nguồn có quan hệ mật thiết vuới lượng nước bề mặt và xói mòn đất của khu vực [5]. Trên thế giới các vấn đề về rừng phòng hộ được nghiên cứu từ rất sớm, ngay từ thời trước Công nguyên, nhà triết học cổ đại Platon đã nêu ra mối quan hệ giữa lũ lụt và xói mòn đất với việc tàn phá rừng. Đến thế kỷ XIX, xói mòn đất được nghiên cứu rộng khắp trên thế giới, với công trình đầu tiên thuộc về Volni người Đức thời kỳ 1877 – 1885. Các nhà nghiên cứu nổi tiếng trong giai đoạn này còn có Ellison, Delixiop, Mikhovic, Wishchmeier, Kirkby M.
Đến những năm đầu của thập niên 80 thế kỷ XX đã có rất nhiều công trình nghiên cứ về khả năng phòng hộ của rừng phòng hộ đầu nguồn. Quản lý bảo vệ rừng phòng hộ đầu nguồn là bảo vệ phục hồi và phát triển tất cả các nguồn tài nguyên thiên nhiên trong lưu vực nước nhằm bảo vệ đất, duy trì hoặc cải tạo sản lượng nước của chúng. Như vậy, quản lý bảo vệ lưu vực nước là quản lý sử dụng phát triển của các nguồn tài nguyên trong lưu vực để bảo vệ nguồn nước, bảo vệ đất chống xói mòn, hạn chế thiên tai, điều hòa khí hậu, nhằm thỏa mãn những nhu cầu, nguyện vọng cho hiện tại và các thế hệ tương lai. Hiện nay các chuyên gia và nhiều nhà khoa học đã đưa ra các khái niệm về quản lý lưu vực nước, trong đó đáng chú ý là khái niệm của Brooks (1986), R.
Khả năng phòng hộ của rừng đầu nguồn được thể hiện qua chức năng ổn định dòng chảy và làm tăng lượng nước trong mùa khô. Xét về tính đại diện, hệ số dòng chảy bề mặt, lượng nước giữ lại trong đất là những chỉ tiêu tốt nhất phản ánh năng lực phòng hộ của rừng trong việc giữ nước bảo vệ đất. Dòng chảy về mặt càng thấp chứng tỏ lượng nước giữ lại trong đất càng nhiều, khả năng phòng hộ của rừng càng cao. Khả năng giữ nước của rừng có LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 giới hạn và phụ thuộc nhiều vào độ xốp, cấu tượng đất, tốc độ thấm nước của đất, hàm lượng mụn, độ dày tầng đất [5].
Nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc của rừng phòng hộ đầu nguồn a. Nghiên cứu về cấu trúc tổ thành Cấu trúc tổ thành là sự tham gia của những loài cây trong lâm phần, hay nói cách khác là sự phong phú của các loài cây trong quần thụ thực vật. Theo tác giả Richards P. Khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành rừng tự nhiên nhiệt đới thành thục (về sinh thái), Evans, J.
Trong rừng hỗn giao, nhiều loài cây gỗ lớn phân bố theo tỷ lệ khá cân bằng, tuy nhiên phần lớn trong một quần thụ thường có 1-2 loài chiếm ưu thế [30]. Laura Klappenbach cho rằng thành phân loài cây liên quan đến các loại rừng, một số khu rừng chứa đựng hàng trăm loài cây, trong khi đó một số khu rừng chỉ có một ít loài. Rừng luôn luôn biến đổi và phát triển thông qua một chuỗi diễn thế, trong thời gian đó thành phần loài cây trong các khu rừng có sự thay đổi [31]. Theo tác giả Catinot.
R (1974) trong rừng ẩm nhiệt đới Châu Phi có đến vài trăm loài thực vật; và trong tổ thành thực vật rừng ẩm nhiệt đới ở LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Đông Nam Á thường có một nhóm loài ưu thế là nhóm họ Dầu, chiếm đến 50% quần thụ [31]. Nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ Rừng nhiệt đới hiện tượng phân tầng là một đặc trưng quan trọng dễ nhận biết. Một trong những cơ sở định lượng để phân chia tầng thứ là quy luật phân bố số cây theo cấp chiều cao. 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 Davit và P.
Risa (1933 - 1934) đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan vẫn là phương pháp có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng thứ 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. Cusen (1951) đã khắc phục bằng cách vẽ một số giải kề bên nhau và đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều. Tuy nhiên, do tính chất phức tạp của nó nên nhiều tác giả có ý kiến không thống nhất nhau trong cách phân chia tầng thứ.
Chevalier (1917), Mildbraed ( 1922) đã ngụ ý rằng mọi phương pháp dựa vào chiều cao của cây để phân cây cối thành tầng đều có tính chất tùy tiện và các tầng đó không có một thực tế khách quan. Booberg (1932) đã lập đồ thị chiều cao của tất cả các cây gỗ đo được trong các “khu rừng bảo vệ” ở Java và đi đến kết luận là không thể nhận ra có mấy tầng cây như các tác giả khác đã mô tả. Ngược lại, nhiều tác giả khác cho rằng rừng mưa thường có từ ba đến năm tầng: Brown (1919) khi nghiên cứu rừng cây họ Dầu tại Phillippines, đã cho biết là các cây gỗ lớn sắp xếp thành ba tầng khá rõ rệt. Để nghiên cứu sự phân tầng trong rừng mưa ở Guana, Davis và Richards P.W (1936) cho biết trong rừng cây họ Dầu hỗn hợp nguyên sinh ở núi Dulit tại Borneo có 3 tầng cây gỗ nhưng tầng A phân biệt rõ ràng còn tầng B và C khó xác định rõ ranh giới, ngoài ra còn có một tầng cây bụi và tầng thực vật mặt đất; năm 1939 ông cũng phân rừng hỗn hợp nguyên sinh ở Nigeria thành năm tầng với ba tầng cây LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Vaughan và Weihe (1941) nhận thấy rằng trong rừng cao đỉnh tại Moritiut sự phân tầng là có thực và Bear (1946) cũng mô tả sự phân tầng rõ rệt trong rừng Trinidad, với ba tầng cây gỗ và tầng cây bụi, tầng mặt đất (theo Richards P. Catinot (1974) cho rằng: rừng ẩm nhiệt đới có sự phân hoá mạnh, những tầng trong quần thụ rõ nét, cụ thể là có một tầng vượt tán với những cây có chiều cao trên 40m và những tầng bên dưới. Ngoài ra, khi liệt kê các nghiên cứu về cấu trúc hình thái rừng nhiệt đới còn phải kể đến các tác giả như Catinot. Richards (1952) phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng với các giới hạn chiều cao là 6 - 12 m, 12 - 18 m, 18 - 24 m, 24 - 30 m, 30 - 36 m và 36 - 42 m.
Thực chất việc phân tầng này chỉ là phân chia rừng thành các lớp chiều cao khác nhau một cách cơ giới (mỗi tầng cách nhau 6 m) [21]. Kraft (1884), lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp của Kraft là: khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng trồng. Theo phân cấp Kraft, cây rừng được chia làm hai nhóm: nhóm cây thống trị và nhóm cây bị chèn ép, tiếp đó ông phân chia cây rừng thành năm cấp dựa vào tình hình sinh trưởng của chúng. Phân cấp của Kraft phản ánh được tình hình phân hoá cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản và dễ áp dụng nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài đều tuổi.
Cho đến nay phân cấp này vẫn được sử dụng rộng rãi trong kinh doanh rừng trồng (dẫn theo Nguyễn Thanh Tiến, 2010) [23]. Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà được chấp nhận rộng rãi. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Như vậy, nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ của các tác giả trên mới chỉ đưa ra nhận xét mang tính định tính, phân chia tầng thứ dựa vào cấp chiều cao mang tính cơ giới nên phần nào chưa phản ánh đúng tính phức tạp của cấu trúc rừng nhiệt đới. Tóm lại, sự phân tầng trong rừng mưa nhiệt đới mặc dù có các ý kiến trái ngược, nhưng quan điểm có sự phân tầng rõ rệt trong rừng mưa nhiệt đới được nhiều nhà khoa học xác nhận c.
Nghiên cứu về cấu trúc mật độ Cũng theo tác giả Richards P.W (1952), trong rừng mưa nhiệt đới ở Nam Mỹ và châu Phi, mật độ lâm phần (cây có đường kính ngang ngực từ 10 cm trở lên) biến động từ 390 - 1.710 cây/ha, trong đó mật độ của những cây có đường kính từ 41cm trở lên khoảng 39 - 60 cây/ha. Về mật độ tối ưu lâm phần, tác giả H. Thomasius (1972) đã xây dựng lý thuyết khoảng sống và hằng số không gian sinh trưởng liên quan tới chiều cao, mật độ và tuổi.