Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Quan điểm về cấu trúc quần xã thực vật rừng Theo quan điểm của các nhà lâm sinh, cấu trúc rừng (Forest Structure) là sự sắp xếp tổ chức nội bộ của 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 hoà và đạt tới sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên [26]. Cũng theo quan điểm này, Phùng Ngọc Lan (1986) [22] cho rằng: “Cấu trúc rừng là một khái niệm dùng để chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian”. Còn trên quan điểm sản lượng, Husch, B.
(1982) [12], cho rằng cấu trúc là sự phân bố kích thước của loài và cá thể trên diện tích rừng. Như vậy, cấu trúc 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 hoàn cảnh sống. Do đó, cấu trúc phản ánh mối quan hệ giữa sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trường sống. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc chính là hình thức 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 theo điều kiện lập địa. Cấu trúc quần xã thực vật rừng bao gồm cấu trúc tổ thành, cấu trúc tầng thứ, cấu trúc tuổi, cấu trúc mật độ, cấu trúc theo mặt phẳng nằm ngang (mạng hình phân bố)… Việc nghiên cứu cấu trúc rừng trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã tiến hành từ những năm đầu thế kỷ XX, các nhà khoa học đã nghiên cứu các quy luật cấu trúc làm cơ sở đề xuất biện pháp tác động nhằm nâng cao mọi chức năng của rừng. Những nghiên cứu định tính dần chuyển sang định lượng với sự trợ giúp của máy tính và ứng dụng toán học thống kê đã mở LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 ra hướng phát triển mới trong nghiên cứu lâm sinh học hiện đại. Tuy nhiên, hệ sinh thái rừng mưa là đối tượng rất đa dạng, phong phú và phức tạp, và rừng tự nhiên Việt Nam cũng không nằm ngoài đối tượng đó.
Nghiên cứu về cấu trúc rừng 1. Trên thế giới 1. Phân loại rừng phục vụ kinh doanh Các nhà thực vật học đã chứng minh rằng điều kiện địa lý khác nhau có ảnh hưởng sâu sắc đến sự phân bố từng kiểu rừng, dẫn đến đặc trưng cấu trúc, sinh trưởng, tổ thành,… của rừng khác nhau và hình thành nên các quần xã thực vật khác nhau. Mỗi quần xã thực vật là đại diện tiêu biểu phản ánh khách quan của điều kiện địa lý.
Phân loại rừng theo điều kiện tự nhiên nhằm xác định các đơn vị kinh doanh rừng, tạo điều kiện các hoạt động kinh doanh lợi dụng rừng đạt mục đích và hiệu quả cao. Trên thế giới có nhiều trường phái phân loại rừng khác nhau như: Trường phái của các nước thuộc Liên Xô cũ và một số nước Đông Âu [50], trường phái Bắc Âu, trường phái Mỹ và Canada. Mỗi trường phái tuỳ thuộc vào kiểu rừng và mục đích kinh doanh mà lựa chọn các nhân tố chủ đạo để phân loại rừng khác nhau, Phùng Ngọc Lan (1986) [22]. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính là quy luật xắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian.
Đây là quy luật cơ bản nhất của kết cấu lâm phần. Hầu hết các tác giả đều sử dụng hàm toán học để mô phỏng cho quy luật phân bố này. Có thể điểm qua một số công trình tiêu biểu như sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Meyer (1934), sử dụng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục để mô tả phân bố số cây theo cỡ đường kính, về sau gọi là phương trình Meyer hoặc hàm Meyer.N sử dụng phân bố Gamma để biểu thị phân bố số cây theo cỡ đường kính lâm phần Thông ôn đới. Ngoài ra, còn một số tác giả sử dụng các hàm Hyperbol, họ đường cong Poisson, phân bố Poisson, hàm Charlier A, Charlier B,… để mô phỏng quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính.
Quy luật phân bố số cây theo chiều cao Phân bố số cây theo chiều cao là nhân tố cấu trúc thể hiện sự sắp xếp của cây rừng trong lâm phần theo chiều thẳng đứng. Nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên theo chiều thẳng đứng bằng việc vẽ các phẫu diện đồ đứng với tỷ lệ, kích thước khác nhau tuỳ vào mục đích. Đây là phương pháp kinh điển trước đây thường được áp dụng. Các phẫu đồ cho hình ảnh trực quan, khái quát về cấu trúc tầng tán, phân bố số cây theo chiều thẳng đứng.
Từ đó rút ra nhận xét và đề xuất ứng dụng thực tế, phương pháp này được nhiều nhà nghiên cứu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 rừng nhiệt đới áp dụng mà điển hình là công trình của các tác giả P. Quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn với đường kính thân cây Giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt chẽ và tuân theo quy luật chung là, khi tuổi tăng lên thì đường kính và chiều cao cũng tăng theo. Giữa chúng tồn tại mối liên hệ theo dạng đường cong. Cùng với tuổi tăng lên thì đường cong có xu hướng dịch chuyển lên trên (Tiurin D.
Ngoài ra thì độ dốc của đường cong chiều cao giảm theo dần theo tuổi (Prodan, 1965) [2]. Một số tác giả đã sử dụng các hàm toán học khác nhau để biểu thị mối quan hệ này. Có thể điểm qua một vài công trình nghiên cứu điển hình sau đây: Tovstolesse, DI (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ H/D. Mỗi cấp đất tác giả lập một đường cong chiều cao bình quân ứng với mỗi cỡ đường kính để có dãy tương quan cho loài và cấp chiều cao.
Sau đó dùng phương pháp biểu đồ để nắn dãy tương quan theo dạng đường thẳng của Gehrhardt và Kopetxki (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]). Các tác giả Naslund, M (1992), Assmanm, E (1936), Hohenadl.A (1952) khi nghiên cứu quan hệ H/D đã đề nghị các dạng phương trình: Michailov, Holler woger.2) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.V (1931) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [9], nghiên cứu tương quan H/D dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi. Kết quả cho thấy: Khi dãy phân hoá hình thành các cấp chiều cao thì mối quan hệ này không cần xét đến cấp đất hoặc cấp tuổi, cũng không cần xét đến các tác động của hoàn cảnh và tuổi đến sinh trưởng của cây rừng và lâm phần, vì những nhân tố này được phản ánh trong kích thước của cây, nghĩa là giữa đường kính và chiều cao trong mối quan hệ đã bao hàm tác động của hoàn cảnh và tuổi. Petterson, H (1955) (dẫn theo Nguyễn Trọng Bình, 1996 [15]) đề xuất sử dụng phương trình: (1.5) Kennel, R (1971) (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]), ứng dụng các quan hệ này để lập biểu cấp chiều cao cho lâm phần và khuyến nghị: Để mô phỏng sự biến đổi của quan hệ H/D theo tuổi trước hết tìm phương trình thích hợp cho lâm phần, sau đó xác lập mối quan hệ của các tham số theo tuổi.O (1967) (dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [7] đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao và đường kính và tuổi theo dạng phương trình: (1.6) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 Như vậy, để biểu thị mối quan hệ giữa đường kính và chiều cao có thể sử dụng nhiều dạng phương trình.
Nhìn chung, để biểu thị đường cong chiều cao thì phương trình Paraboll và phương trình Logarit được dùng nhiều nhất. Phân loại rừng Năm 1960, Loeschau đã đưa ra hệ thống phân loại rừng theo trạng thái hiện tại để đáp ứng các khâu điều tra gỗ nhỏ ở Quảng Ninh. Năm 1966 công trình đã được chính tác giả bổ sung với tên gọi: Phân chia kiểu trạng thái và phương hướng kinh doanh rừng hỗn giao thường xanh lá rộng nhiệt đới. Sau khi được sử dụng phổ biến, Viện Điều Tra Quy Hoạch rừng đã có những cải tiến hệ thống phân loại cho phù hợp hơn với đặc điểm rừng nước ta.
Thái Văn Trừng (1978) [38] đưa ra hệ thống phân loại sinh thái phát sinh, tác giả chia rừng Việt Nam thành 14 kiểu thảm thực vật, nhưng các đơn vị cấp thấp phục vụ cho kinh doanh lợi dụng rừng chưa được nghiên cứu đầy đủ.Thomaius (1978) đã căn cứ vào chỉ số khô hạn của M.I Buduko (1956) để sắp xếp rừng Việt Nam thành 16 dạng thực bì, trong đó có 12 dạng thực bì khí hậu, 4 dạng thực bì thổ nhưỡng. Nguyễn Hồng Quân, Trương Hồ Tố, Hồ Viết Sắc (1981) [49] đã dựa vào các chỉ tiêu chính: Trạng thái hiện tại, mức độ bị tác động, cấp sản xuất của lâm phần và các chỉ tiêu phụ như khả năng tái sinh tự nhiên, tình trạng đất đai (độ dốc và độ dày tầng đất) tiến hành phân loại rừng Khộp nhằm phục vụ cho công tác điều chế rừng Khộp. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 Vũ Đình Huề (1984) [15] đã đề nghị lấy kiểu rừng làm đơn vị phân loại trên chỉ tiêu phụ là khả năng tái sinh tự nhiên, tình hình đất đai, cơ sở hai chỉ tiêu là trạng thái rừng loại hình quần xã thực vật. Vũ Biệt Linh (1984) [48] khi bàn về vấn đề phân chia rừng theo hệ thống phân loại kinh doanh đã được xác định cho rằng cần phân chia rừng và đất rừng theo mục đích, nội dung, phương thức, biện pháp kinh doanh, tạo điều kiện kinh doanh có hiệu quả.
Vũ Đình Phương (1985 – 1988) [30] dựa vào 5 nhân tố là nhóm sinh thái tự nhiên, các giai đoạn phát triển và sinh thái của rừng, khả năng tái sinh bằng con đường tái sinh tự nhiên, đặc điểm địa hình, thổ nhưỡng để phân chia rừng thành các lô rừng khác nhau phục vụ thiết thực cho công tác điều chế rừng ở các khu rừng Tây Nguyên và Quảng Ninh, rất hiệu quả khi cường độ kinh doanh cao. Bảo Huy (1993) [17] đã xác định trạng thái rừng hiện tại của các lâm phần rừng Bằng Lăng ở Tây Nguyên theo hệ thống phân loại của Loestschau, tác giả cũng xác định các loại hình xã hợp thực vật với các ưu hợp khác thông qua trị số IV%.