Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Một số khái niệm liên quan đến vấn đề nghiên cứu 1. Khái niệm về thảm thực vật Thảm thực vật (vegetation) là một khái niệm được nhiều nhà khoa học trong nước và nước ngoài đề cập đến. Schmithusen (1959) 51, thì thảm thực vật là lớp thực bì của Trái đất và các bộ phận cấu thành khác nhau của nó.
Theo Thái Văn Trừng (1978) 42, thảm thực vật là các quần hệ thực vật phủ trên mặt đất như một tấm thảm xanh. Trần Đình Lý (1998) 25, thảm thực vật là toàn bộ lớp phủ thực vật ở một vùng cụ thể hay toàn bộ lớp phủ thực vật trên toàn bộ bề mặt trái đất. Theo khái niệm nào đi nữa thì thảm thực vật còn là một khái niệm chung chưa chỉ rõ đối tượng cụ thể; nó chỉ có ý nghĩa và giá trị cụ thể khi có định ngữ kèm theo như: thảm thực vật cây bụi, thảm thực vật thứ sinh, thảm thực vật nguyên sinh… 1. Thảm thực vật thứ sinh Thảm thực vật thứ sinh là các trạng thái thảm thực vật được xuất hiện sau khi thảm thực vật nguyên sinh bị mất đi do các nguyên nhân nào đó, có thể là nguyên nhân chủ quan, nguyên nhân khách quan: do biến động của vỏ Trái đất như núi lửa, do quá trình khai thác quá mức của con người hoặc do chất độc rải xuống trong chiến tranh, do phá rừng làm nương rẫy…Thảm thực vật thứ sinh được hình thành theo thời gian tác động gồm các trạng thái (thảm cỏ, thảm cây bụi, rừng tái sinh tự nhiên ở các giai đoạn khác nhau).
Thảm thực vật thứ sinh có cấu trúc rất khác với thảm thực vật nguyên sinh về thành phần thực vật, cấu trúc tầng tán, khả năng sinh trưởng phát triển, khả năng tái sinh, sinh khối, hoàn cảnh rừng và các yếu tố khác. Khái niệm về rừng Theo VN. Sukhatrep (1964), “Rừng là một quần lạc sinh địa. Quần lạc sinh địa là tổ hợp các yếu tố tự nhiên đồng nhất trên vùng đất xác định (khí hậu, 3 c đá mẹ, đất, các điều kiện thuỷ văn, thực vật, động vật, vi sinh vật).
Các yếu tố tự nhiên có vai trò thiết lập ra các mối quan hệ , cùng với các nhóm sinh vật chúng hình thành nên kiểu trao đổi chất và năng lượng đặc trưng giữa chúng với nhau và với các yếu tố tự nhiên, nó là một thể thống nhất đang biến động và phát triển” (Dẫn theo Hoàng Chung, 2005) 5. Theo Trần Đình Lý (1995) 39, sự có mặt của các loài cây gỗ có chiều cao từ 3m trở lên và độ tàn che (k) của chúng là thông số cho thấy trạng thái của rừng gỗ. Nếu k < 0,3 là đất chưa có rừng. Nếu k = 0,3 - 0,6 là rừng thưa.
Nếu k > 0,6 là rừng kín. Hiện nay, có một số nhà khoa học lâm nghiệp có đề xuất độ tàn che của cây gỗ là (k=0,1) đã đã đánh giá là rừng; trong đề tài chúng tôi theo quan điểm của Trần Đình Lý. Tái sinh rừng Tái sinh rừng (forestry regeneration) là một thuật ngữ được nhiều nhà khoa học sử dụng để mô tả sự tái tạo (phục hồi) của lớp cây con dưới tán rừng. Căn cứ vào nguồn giống, người ta phân chia 3 mức độ tái sinh: Tái sinh nhân tạo, nguồn giống do con người tạo ra bằng cách gieo giống trực tiếp.
Tái sinh bán nhân tạo, nguồn giống được con người tạo ra bằng cách trồng bổ sung các cây giống, sau đó chính cây giống sẽ là tạo ra nguồn hạt cho quá trình tái sinh. Tái sinh tự nhiên: nguồn hạt (nguồn giống) hoàn toàn tự nhiên. Theo Phùng Ngọc Lan (1986)[21], tái sinh được coi là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng. Biểu hiện đặc trưng của tái sinh rừng là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở nơi còn hoàn cảnh rừng.
Theo ông vai trò lịch sử của thế hệ cây con là thay thế thế hệ cây gỗ già cỗi. Vì vậy, tái sinh rừng hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Trong luận văn, tái sinh rừng được hiểu là quá trình phục hồi các thành phần của hệ sinh thái rừng. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu trên thế giới 1.
Nghiên cứu về cấu trúc rừng Cấu trúc rừng là sự sắp xếp tổ chức nội bộ các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái rừng, các thành phần vô sinh, hữu sinh trong hệ sinh thái rừng có 4 c mối quan hệ qua lại với nhau thông qua các mối quan hệ sinh thái tạo cho rừng có cấu trúc ổn định trong một thời gian nhất định. Cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng Quy luật về cấu trúc rừng là cơ sở quan trọng để nghiên cứu hệ sinh thái học rừng và đặc biệt là để xây dựng những mô hình lâm sinh cho hiệu quả sản xuất cao. Trong nghiên cứu cấu trúc rừng có thể chia thành ba dạng cấu trúc: Cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. Cấu trúc sinh thái của lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, là sản phẩm của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với môi trường sống.
Thực tế cấu trúc rừng có tính trật tự và theo quy luật cấu trúc của quần xã. P (1971)…, tiến hành nghiên cứu về cấu trúc rừng mưa nhiệt đới, các nghiên cứu này nêu lên quan điểm, khái niệm và mô tả định tính về tổ thành loài, phổ dạng sống và cấu trúc tầng phiến của rừng. N (1962) 1, nghiên cứu các vấn đề cơ sở sinh thái rừng nói chung và cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó ông đi sâu nghiên cứu các nhân tố về cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Từ đó, ông đã đưa ra những tổng kết về các nguyên lý, các giai đoạn tác động xử lý lâm sinh nhằm mục đích đem lại hiệu quả cao trong trồng rừng và tái sinh tự nhiên của rừng.
(1965) 3, vẽ các phẫu đồ ngang và đứng với các nhân tố sinh thái để mô tả các khái niệm về dạng sống, tầng phiến để diễn tả cấu trúc sinh thái rừng. Nổi bật nhất có nghiên cứu của Odum E. P (1971) [49] nghiên cứu về sinh thái rừng mưa nhiệt đới, ông chỉ ra mối quan hệ giữa các thành phần cấu trúc rừng với các yếu tố hoàn cảnh của rừng. Theo ông, hệ sinh thái rừng mưa rất phức tạp, ngoài việc tuân theo quy luật vận động chung nhất, bản thân từng nhân tố lại vận động theo quy luật riêng.
Như vậy, muốn hệ sinh thái rừng 5 c ổn định nhất thiết phải nắm vững các quy luật vận động của các nhân tố đó trong những hoàn cảnh cụ thể để biết cách điều tiết hài hoà các mối quan hệ trong sự phức tạp đó. Hình thái cấu trúc rừng Là hiện tượng cấu trúc theo tầng, sự sắp xếp không gian phân bố của các thành phần sinh vật rừng theo chiều ngang và chiều thẳng đứng. Trên cơ sở cấu trúc theo tầng sẽ vẽ được biểu đồ trắc diện của rừng. Năm 1934, Davit và Richards P.W, đề xuất vẽ biểu đồ trắc diện của rừng trong khi phân loại và mô tả rừng mưa nhiệt đới phức tạp về thành phần loài và cấu trúc thảm thực vật theo chiều ngang và chiều thẳng đứng.
Đến nay, phương pháp này rất có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng của rừng. Tuy nhiên phương pháp này chỉ minh họa được cách sắp xếp theo chiều thẳng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích có hạn. Đến năm 1951, Cusen đã khắc phục bằng cách vẽ một số dải kề nhau và đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều của rừng.W (1952), [50] phân biệt tổ thành thực vật của rừng mưa nhiệt đới thành hai loại: Rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây. Theo ông, rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng cây gỗ, 1 tầng cây bụi và 1 tầng cây thân cỏ).
Trong rừng mưa nhiệt đới, ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và tầng cây cỏ còn có nhiều loài dây leo đủ hình dáng và nhiều kích thước, cùng nhiều loài sống bám trên thân hoặc cành cây. Trong nghiên cứu về hình thái cấu trúc rừng có nhiều hệ thống phân loại thảm thực vật rừng, trong đó phương pháp phân loại rừng dựa theo cấu trúc và dạng sống của thảm thực vật, phương pháp dựa vào hình thái ngoại mạo của thảm thực vật được sử dụng nhiều nhất. Kraft (1884), lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng. Dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng, tác giả đã chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp.
Hệ thống phân cấp cây rừng này của 6 c ông đã 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. Đối với rừng nhiệt đới tự nhiên, việc phân cấp cây rừng là một vấn đề hết sức khó khăn, cho đến nay chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng tối ưu được chấp nhận rộng rãi. Sapion Gripfit (1984), khi nghiên cứu rừng tự nhiên Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới Tây Phi có kiến nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp còng dựa trên kích thước và chất lượng cây rừng. Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu hình thái cấu trúc rừng, nhất là rừng nhiệt đới thường đưa ra những nhận xét mang tính định tính, việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính cơ học nên chưa phản ánh được đầy đủ thực trạng sự phân tầng phức tạp của rừng nhiệt đới tự nhiên.
Định lượng về cấu trúc rừng Để kết quả nghiên cứu cấu trúc rừng mang tính chính xác, thực tế, nhiều nhà nghiên cứu đã chuyển dần từ mô tả định tính sang nghiên cứu định lượng với sự hỗ trợ của thuật toán - tin học. Trong đó việc mô hình hoá cấu trúc rừng (cấu trúc không gian và thời gian), xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất. Rollet B (1971) [53], đã mô tả mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi quy, phân bố đường kính bằng các dạng phân bố xác suất.