ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng vàng biển bạc - câu nói quá quen thuộc với nhiều người trong chúng ta. Song ngày nay, do nhu cầu phát triển của nền kinh tế mà kéo theo nhu cầu về gỗ ngày càng tăng của con người đã đẩy áp lực này lên cả ngành Lâm nghiệp phải đối mặt, đó là những cánh rừng dần bị khai thác kiệt, những khu rừng tự nhiên ngày càng suy giảm về chất và lượng. Theo số liệu thống kê, tính đến ngày 31/12/2016 tổng diện tích rừng của nước ta còn khoảng 14.682 ha, trong đó rừng tự nhiên có 10.141 ha chiếm 71,24%, rừng trồng là 4.541 ha chiếm khoảng 28,76% và có độ che phủ đạt 41,19% (Bộ NNPTNT, 2016) [2]. Tuy nhiên, phần lớn các diện tích rừng tự nhiên hiện có đã bị khai thác và sử dụng quá mức dẫn đến các lâm phần trở nên nghèo kiệt.
Những hệ lụy do mất rừng gây ra trong những năm gần đây là vô cùng to lớn không chỉ thiệt hại về vật chất và con người mà cả môi trường sinh thái. Mất rừng gây ra xói mòn, rửa trôi đất màu, lũ lụt, hạn hán, giảm đa dạng sinh học, gia tăng hiệu ứng nhà kính … Nhận thấy những tác hại to lớn đó, Nhà nước ta đã có nhiều chương trình, dự án được triển khai nhằm nâng cao chất lượng của các loại rừng này.Tuy nhiên, các nghiên cứu đánh giá chất lượng của các đối tượng rừng phục hồi còn ít được quan tâm, đặc biệt là rừng tự nhiên phục hồi ở Mai Châu, Hòa Bình. Mai Châu là huyện miền núi nằm ở phía Tây của tỉnh Hòa Bình, có tổng diện tích tự nhiên là 56.982,51 ha, trong đó diện tích rừng và đất rừng chiếm tới 85,22 % tổng diện tích tự nhiên của huyện. Rừng Mai Châu thuộc dãy Bắc Trường Sơn có hệ thống động thực vật rất phong phú và đa dạng, nằm ở thượng nguồn của sông Đà và sông Mã.
Do đó rừng tự nhiên ở Mai Châu có vai trò rất quan trọng trong việc phòng hộ đầu nguồn, chống xói mòn, bảo vệ đất, bảo vệ công trình thủy điện, thủy lợi. Đồng thời cung cấp gỗ 2 và lâm sản phục vụ nhu cầu sản xuất và tiêu dùng của người dân địa phương, góp phần phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường sinh thái. Để góp phần làm cơ sở đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động nhằm nâng cao chất lượng các trạng thái rừng tự nhiên nghèo ở Mai Châu, Hòa Bình thì đề tài luận văn “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của một số trạng thái rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác tại Mai Châu, tỉnh Hòa Bình” được thực hiện là cần thiết. 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.
Trên thế giới 1. Các nghiên cứu về cấu trúc tầng cây cao Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và theo thời gian. Cấu trúc rừng là hình thức thể hiện bên ngoài của những mối quan hệ qua lại bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trường sống, từ đó có thể hiểu được mối quan hệ sinh thái bên trong quần xã, làm cơ sở đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp. - Cấu trúc mật độ và tổ thành loài Theo Richards P.W (1952) [44], 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) dao động từ 390-1710 cây/ha, trong đó mật độ của những cây có đường kính từ 41 cm trở lên khoảng 39-60 cây/ha.N (1962) [1], cũng cho biết: trong rừng mưa nguyên sinh ở Mã Lai trên diện tích một hecta có khoảng 550 cây có đường kính từ 10 cm trở lên, trong đó những cây có đường kính trên 48 cm từ 42-65 cây/ha.
Về mật độ tối ưu lâm phần, tác giả H. Thomasius (1972) đã xây dựng lý thuyết khoảng cách sống và hằng số không gian sinh trưởng liên quan tới chiều cao, mật độ và tuổi. Kairukstis (1980) xác định mật độ tối ưu lâm phần theo diện tích tán lá và mức độ che phủ. Nhưng các phương pháp này chỉ thích hợp cho nghiên cứu rừng thuần loài đều tuổi.
Đối với rừng hỗn loài khác tuổi, việc xác định tuổi lâm phần rất khó khăn, cho nên khó áp dụng đối với rừng nhiệt đới hỗn loài khác tuổi. 4 Nghiên cứu của Joost E. Các loài này thuộc 271 giống của 60 họ, trong đó các họ Leguminosae và họ Sapotaceae có nhiều loài có giá trị nhất. Khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành loài 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. Laura Klappenbach (2001) [48] cho rằng thành phần 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.
5 Theo tác giả Catinot. R (1965) [3] 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 Đông Nam Á thường có một nhóm loài ưu thế là nhóm họ Dầu, chiếm đến 50%. - 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 họa 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 trái chiều 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 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 Philippines, 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 gỗ. 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 hóa mạnh, những tầng trong quần thụ rõ nét, cụ thể là có một tầng vượt tán với những cây có chiều cao trên 40 m 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) [44] phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng với các giới hạn chiều cao là 6-12 m, 12-18 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).P (1978) [8] chưa thống nhất với ý kiến cho rằng có sự phân tầng rừng rậm nơi có độ cao dưới 600 m ở Puecto Rico và cho rằng không có sự tập trung khối tấn ở một tầng riêng biệt nào cả. 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.
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. Nghiên cứu về tái sinh rừng Tái sinh rừng đóng vai trò rất quan trọng trong việc hình thành, duy trì và phát triển của thảm thực vật rừng. Do vậy, nghiên cứu về tái sinh rừng đã được nhiều tác giả trên thế giới thực hiện.
Davis và Richards (1933-1934) nghiên cứu rừng mưa ở khu vực sông Moraballi, Guana, đã thống kê số cây thứ tự từ thấp đến cao, trước hết là số mầm non dưới 2 m, tiếp đến là số cây non có đường kính dưới 10 cm và chiều cao trên 4,6m; sau đó mới đến số cây gỗ có đường kính trên 10 cm với cỡ đường kính 10 cm. Cây tái sinh được thống kê dưới 2m đến chiều cao 4,6m, với đường kính dưới 10 cm. Tác giả Aubre’ville (1993) đã thống kê lớp cây non gồm những cây thuộc cấp đường kính nhỏ hơn 10 cm (dẫn theo Richards P. Trong các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng và sinh trưởng của tái sinh thì ánh sáng được xác nhận là quan trọng.
(1978) [4] khi nghiên cứu về tái sinh cây họ Dầu (Dipterocarpaceae), trong các khu rừng ở vùng Đông Nam châu Á, thấy rằng tái sinh cây họ Dầu hình thành từng vệt sau khai thác.