Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan nghiên cứu về đặc điểm lâm học 1. Nghiên cứu về cấu trúc, lâm học Nghiên cứu đặc điểm sinh thái học của cây rừng có ý nghĩa rất lớn trong sản xuất lâm nghiệp. Dựa vào đặc điểm sinh thái cây rừng, chúng ta có thể đưa cây rừng đến trồng đúng vùng sinh thái của chúng, như vậy sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng và phát triển cây rừng.
Không những thế, khi biết được đặc điểm sinh thái của loài cây, các nhà lâm học sẽ xác định được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý tác động nhằm tạo ra những quần thể rừng phù hợp với mục đích kinh doanh. Baur (1976) đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng nói riêng, trong đó đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Từ đó, tác giả đưa ra các nguyên lý tác động xử lý lâm sinh và các phương thức cải thiện rừng (George N. Plaudy (1987) đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến (Plaudy J.
Odum, 1971 đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley (1935). Khái niệm sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học (Odum P. Hiện tượng thành tầng là sự sắp xếp không gian phân bố của các thành phần sinh vật rừng trên cả mặt bằng và theo chiều thẳng đứng. Công trình nghiên cứu của R.
Plaudy (1987) đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến (Plaudy J. Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do P. Richards (1970) đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guam đến nay 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 chiều thẳng đứng của các loài cây gỗ trong diện tích có hạn (Richards P.
Cusen (1953) đã khắc phục bằng cách vẽ một số giải kề bên nhau và 4 đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều. Richards (1970) đã phân biệt tổ thành rừng mưa nhiệt đới làm hai loại là rừng mưa hỗn hợp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản. Cũng theo tác giả thì rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng, trừ tầng cây bụi và tầng cây cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đới, ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loài thân thảo còn có nhiều loại dây leo cùng nhiều loài thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây (Richards P.
Khi nghiên cứu về rừng, thành phần loài cây và vai trò của chúng trong quần xã là những vấn đề đáng quan tâm. Nhiều nhà lâm học (Richards, 1970; Baur, 1976) cho rằng, rừng được hình thành bởi những loài cây khác nhau. Vì thế, khi phân tích kết cấu loài cây gỗ (tổ thành cây gỗ), nhà lâm học cần phải xác định chính xác tên loài cây và tỷ trọng của mỗi loài (George N. Curtis và McIntosh (1951) (Dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 2010): Đã sử dụng thuật ngữ giá trị quan trọng của loài (IV) để biểu thị cho vai trò của loài trong quần xã.
Chỉ số IV được tính bằng tổng độ thường gặp tương đối (F%), mật độ tương đối (N%) và tiết diện ngang thân cây tương đối (G%). Phương pháp của Curtis và McIntosh (1951) có một số nhược điểm: (a) chỉ số IV thay đổi tùy theo kích thước và số lượng ô mẫu; (b) F% chỉ có ý nghĩa khi phân bố của loài là ngẫu nhiên (Nguyễn Văn Thêm, 2010). Đối với cây bụi, chỉ tiêu đo đếm là thành phần loài và độ phong phú của loài. Độ phong phú của loài được đánh giá dựa theo chiều cao và độ che phủ của tán lá trên mặt đất.
Độ phong phú của thảm cỏ được đánh giá theo phần trăm độ che phủ của thảm cỏ trên mặt đất. Trong tính toán, bảy cấp độ phong phú của Druze được mã hóa theo thứ tự từ 0 - 6 (Nguyễn Văn Thêm, 2002). Tóm lại, trên thế giới các công trình nghiên cứu về đặc điểm lâm học của rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, có nhiều công trình nghiên cứu công phu đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng. Các nghiên cứu về lâm học ở Việt Nam chỉ ra cho thấy: Rừng tự nhiên ở nước ta thuộc kiểu rừng nhiệt đới, rất phong phú và đa dạng về thành phần loài, phức tạp về cấu trúc.
Việc nghiên cứu cấu trúc rừng ở nước ta cũng đã được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước thực hiện. Maurand, 1952, Rollet, 1952, Vidal, 1958, Schmid 5 1962, Thái Văn Trừng, 1978, Vũ Xuân Đề, 1985, 1989; Phùng Tửu Bôi, 1981. Trong các công trình khoa học đó phải kể đến: “Thảm thực vật rừng trên quan điểm hệ sinh thái” (1978) của Thái Văn Trừng; tác giả Nguyễn Văn Trương với công trình “Cấu trúc rừng gỗ hỗn loài Việt Nam” (1983); “Cây cỏ Việt Nam” (2003) của Phạm Hoàng Hộ; “Từ điển thực vật thông dụng” (2004 của Võ Văn Chi. (Võ Văn Chi, 2004; Phạm Hoàng Hộ, 2003; Thái Văn Trừng, 1978; Nguyễn Văn Trương, 1983),… Hoàng Kim Ngũ (1990-1998) đã tiến hành nghiên cứu đặc điểm sinh vật học và khả năng gây trồng các loài cây như Nghiến, Mạy sao, Trai lý, Hoàng đàn, Mắc rạc, Xoan nhừ, Mắc mật.
trên núi đá vôi ở Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Kạn. Đề tài cũng đã xác định được một số đặc điểm sinh thái và đề xuất kỹ thuật gây trồng các loài cây này ở các địa phương trên. Từ năm 1999, đã gây trồng thử nghiệm trên đất đá vôi ở một số nơi khác ở Cao Bằng, Bắc Kạn, Lạng Sơn và các tỉnh vùng Tây Bắc. Tuy nhiên, do còn đang trong thời gian thử nghiệm nên đây chỉ là những khẳng định ban đầu về khả năng thành công của các mô hình phục hồi rừng, đặc biệt là các mô hình ở vùng Tây Bắc (dẫn theo (Bùi Thế Đồi, 2001)).
Với công trình nghiên cứu năm 1974 “Lập biểu thể tích và biểu độ thon cây đứng Việt Nam” Đồng Sỹ Hiền đã đi sâu vào xác định các quy luật phân bố cây theo chiều cao H và đường kính D1.3 làm cơ sở cho việc xây dựng biểu thể tích một hay hai nhân tố. Kết quả nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên của ông cho thấy cấu trúc đứng của rừng tự nhiên Việt Nam đặc trưng bởi phân bố nhiều đỉnh về chiều cao và cấu trúc ngang là phân bố giảm một đỉnh lệch trái về đường kính. Về phương pháp nghiên cứu ông đưa ra kết luận: Khi nghiên cứu cấu trúc rừng dùng biểu đồ mô tả phân bố là phương pháp tổng quát nhất, có đường cong phân bố thì có thể xác định cả vị trí của cây bình quân và phạm vi biến động. Phương pháp biểu đồ là phương pháp biểu diễn quy luật phân bố số cây theo D1,3, Hvn…đơn giản, rõ ràng nhất (Đồng Sỹ Hiền, 1974).
Khi nghiên cứu kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới nước ta Thái Văn Trừng (1978), đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng, tầng vượt tán, tầng ưu thế sinh thái, tầng dưới tán, tầng cây bụi và tầng cỏ quyết. Tác giả đã vận dụng và có cải tiến bổ sung phương pháp biểu đồ mặt cắt của David - Richards, trong đó tầng cây bụi và thảm tươi được phóng với tỷ lệ lớn hơn. Ngoài ra, tác giả còn dựa vào 4 tiêu chuẩn để phân chia kiểu thảm thực vật rừng Việt Nam, đó là: Dạng sống ưu thế của những thực vật tầng cây lập quần, độ tàn che của tầng ưu thế sinh thái, hình thái sinh thái của nó và trạng thái của tán lá. Dựa vào đó, tác giả chia thảm thực vật rừng Việt Nam thành 14 kiểu (Thái Văn Trừng, 1978).
6 Tác phẩm “Quy luật cấu trúc của rừng hỗn loài” của Nguyễn Văn Trương (1983), khi nghiên cứu về kiểu rừng kín thường xanh có cấu tạo phức tạp cho rằng: Khi nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng phải tập trung xác định thành phần loài cây, tìm hiểu về cấu trúc của từng loại rừng, cấu trúc đường kính qua phân bố số cây và tổng diện ngang trên mặt đất, cấu trúc nhóm loài cây, tình hình tái sinh và diễn thế của rừng… Từ đó mới có những kết luận logic cho những biện pháp xử lý rừng có khoa học và hiệu quả, vừa cung cấp được lâm sản, vừa nuôi dưỡng và tái sinh rừng. Trong phương pháp nghiên cứu tác giả đã sử dụng ô tiêu chuẩn có diện tích từ 0,25 ha đến 1,0 ha trong đó các cây D1,3 10 cm trở lên được đo đếm về D1.3, Hvn, Dtán…Cự ly cấp kính là 4 cm, chiều cao là 2 m, cấp tiết diện ngang là 0,025 m2. Trong xử lý tính toán số liệu nghiên cứu theo xu hướng hiện nay, tác giả đã thử dùng các hàm mũ, logarit, phân bố Poisson và phân bố Pearson để biểu thị cấu trúc số cây - cấp đường kính của rừng tự nhiên hỗn loài và định lượng hoá quy luật phân bố bằng các mô hình toán học cụ thể. Ưu điểm của công trình nghiên cứu này là tác giả không đi theo con đường cũ của Richards nghĩa là mô tả đối tượng mà thay vào đó là phương pháp định lượng, sử dụng các dạng hàm phân bố để tìm ra quy luật phân bố cụ thể của đối tượng (Nguyễn Văn Trương, 1983).
Nguyễn Ngọc Lung và cộng sự (1986) đã nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng thông ba lá ở Lâm Đồng làm cơ sở cho việc đề xuất các biện pháp kinh doanh. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng ở rừng thuần loài, đều tuổi các phân bố có dạng một đỉnh lệch trái ở những rừng non và tiệm cận phân bố chuẩn ở những giai đoạn phát triển về sau. Ở rừng tự nhiên khác tuổi do tái sinh liên tục theo lỗ trống của rừng qua phương pháp chặt chọn nên cấu trúc đứng của rừng cũng có dạng phân bố giảm nhiều đỉnh về chiều cao, còn cấu trúc ngang có dạng phân bố giảm một đỉnh lệch trái về đường kính (Nguyễn Ngọc Lung và cs, 1993). Một số công trình nghiên cứu về đặc điểm lâm học của một số loài cây bản địa ở nước ta: Nghiên cứu đặc điểm sinh vật học loài Chò đãi (Annamocarya sinensis (Dode) J.