Chương 1 TỔNG QUAN VẾN ĐỀ NGHIÊN CỨU Ở Việt Nam cũng như trên thế giới, ngay từ những năm đầu của thế kỷ XX, các nhà khoa học đã cố gắng khắc phục những khó khăn để đi sâu nghiên cứu, tìm hiểu cấu trúc rừng nhằm phục vụ cho sản xuất kinh doanh và đời sống của con người. Đặc biệt trong những năm gần đây vấn đề này được các nhà khoa học quan tâm, nhằm xây dựng cơ sở khoa học cho việc quản lý kinh doanh rừng đạt hiệu quả về kinh tế lẫn môi trường. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng đã phát triển từ thấp đến cao, từ chỗ nghiên cứu chủ yếu là mô tả, định tính dần phát triển sang những nghiên cứu định lượng đã mở ra hướng phát triển mới trong nghiên cứu lâm sinh học hiện đại. Nhiều công trình nghiên cứu của nhiều tác giả với các mục đích khác nhau đã khái quát các quy luật kết cấu rừng dưới dạng mô hình đã cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa các thành phần bên trong và bên ngoài hệ sinh thái.
Tuy nhiên với sự phức tạp, phong phú của hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới ẩm của Việt Nam, trong đó có rừng thuộc khu bảo tồn thiên nhiên Hoàng Liên - Văn Bàn, thì vấn đề nghiên cứu cấu trúc vẫn còn đang gặp nhiều khó khăn. Trên thế giới 1. Về cơ sở sinh thái, hình thái của cấu trúc rừng mưa 1. Về cơ sở sinh thái cấu trúc rừng mưa Rất nhiều nhà khoa học đã dày công nghiên cứu về sinh thái, hình thái cấu trúc rừng và kết qủa đã mang lại nhiều công trình có giá trị, mà tiêu biểu là Baur G.N (1964): Cơ sở sinh thái học của kinh doanh rừng mưa, đã nghiên cứu các vấn đề kinh doanh rừng mưa, phục hồi và quản lý rừng mưa nhiệt đới.P (1971): Cơ sở sinh thái học, đã nghiên cứu các vấn đề sinh thái nói LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 chung và sinh thái trong rừng mưa làm cơ sở khoa học cho nghiên cứu cấu trúc rừng.
Qua đó làm sáng tỏ khái niệm về hệ sinh thái rừng, đây là cơ sở để xem xét các nhân tố cấu trúc đứng trên quan điểm sinh thái học. Về hình thái cấu trúc rừng mưa Rừng nhiệt đới rất phức tạp, phong phú và đa dạng. Các tác giả đã biểu diễn hình thái cấu trúc rừng bằng những phẫu đồ ngang và đứng. Các nhân tố cấu trúc được mô tả theo các khái niệm: dạng sống, tầng phiến.W (1952) đã phân biệt tổ thành thực vật của hai loại rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây rất phức tạp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản.
Trong những lập địa đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây. Những nghiên cứu về các lĩnh vực trên đã đặt nền móng cho các nghiên cứu ứng dụng sau này, tuy nhiên các kết quả trên vẫn nặng về mô tả định tính. Về nghiên cứu đa dạng loài thực vật Về nghiên cứu thực vật thì ngay từ năm 1735, Coroius Linmaeus đã xuất bản sách phân loại động thực vật, ông đã đưa ra trật tự phân loại theo giống, họ, bộ, ngành và giới. Ngoài ra còn có những công trình có giá trị khi nghiên cứu về hệ thực vật như các cuốn Thực vật chí: HonKong (1861), Australia (1866), ấn Độ (1872-1897), Hải Nam (1972-1977), Vân Nam (1977) 1.
Về nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng Lịch sử nghiên cứu cấu trúc rừng và các hệ thực vật trên thế giới đã có từ lâu. Những nghiên cứu về cấu trúc làm cơ sở hoàn thiện các giải pháp lâm sinh, phục vụ cho yêu cầu kinh doanh rừng vào đầu thế kỷ 20 đã được chú ý nhiều và phương pháp nghiên cứu từ mô tả định tính chuyển dần sang định lượng cùng với sự phát triển của thống kê toán học và tin học. Rollet (1971) đã vẽ hàng loạt phẫu đồ mô tả cấu trúc hình thái rừng mưa, đồng thời nghiên cứu tương quan giữa chiều cao (Hvn) và đường kính ngang ngực (D1,3), tương LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 quan giữa đường kính tán (Dt) và đường kính ngang ngực (D1,3) và mô tả chúng bằng các hàm hồi quy. Việc nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng được nhiều tác giả nghiên cứu có kết quả.
Trong đó việc mô hình hóa cấu trúc đường kính ngang ngực được nhiều người quan tâm nghiên cứu và biểu diễn theo các dạng phân bố xác suất khác nhau. Có tác giả sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa cấu trúc đường kính loài thông theo mô hình của Schumacher và Coile. Các dạng hàm khác như Pearson, Meyer, Hyperbol, hàm mũ, Poisson, Logarit… cũng được nhiều tác giả sử dụng trong nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng. Vấn đề nghiên cứu định lượng quy luật phân bố số cây theo đường kính D1,3, phân bố số cây theo chiều cao, phân chia tầng thứ được nhiều tác giả thực hiện có hiệu quả.
Ngoài việc phản ánh cấu trúc nội tại của lâm phần làm căn cứ đề xuất các biện pháp kỹ thuật, còn làm cơ sở để xây dựng các phương pháp điều tra và thống kê tài nguyên rừng * Về cấu trúc tầng thứ Nghiên cứu cấu trúc tầng thứ rừng tự nhiên có nhiều ý kiến khác nhau, có tác giả cho rằng, ở kiểu rừng này chỉ có một tầng cây gỗ mà thôi. Ngược lại, có nhiều tác giả lại cho rằng, rừng lá rộng thường xanh thường có từ 3 đến 5 tầng. Richards (1939) phân rừng ở Nigeria thành 5-6 tầng. Tuy nhiên, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu tầng thứ rừng tự nhiên đều nhắc đến sự phân tầng nhưng mới dừng lại ở mức nhận xét hoặc đưa ra những kết luận mang tính định tính; việc phân chia các tầng theo chiều cao cũng mang tính chất cơ giới, chứ chưa phản ánh được sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới.
* Về phân bố số cây theo cỡ đường kính (N-D1,3) Phân bố số cây theo cỡ đường kính là quy luật kết cấu của lâm phần và được các nhà lâm học, điều tra rừng quan tâm. Meyer (1934) đã mô tả phân bố N-D1,3 bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục và được gọi là phương trình Meyer hay hàm Meyer. Tiếp đó, nhiều tác giả dùng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 phương pháp giải tích để tìm phương trình của đường cong phân bố. Balley (1973) sử dụng hàm Weibull, Schiffel biểu thị đường cong cộng dồn phần trăm số cây bằng đa thức bậc ba.
M và Patatscase (1964), Bill và Kem K.A (1964) đã tiếp cận phân bố này bằng phương trình logarit chính thái.N sử dụng phân bố Gamma biểu thị phân bố số cây theo đường kính lâm phần Thông ôn đới. Đặc biệt để tăng tính mềm dẻo một số tác giả hay dùng các hàm khác, như Loetsch (1973) dùng hàm Beta để nắn các phân bố thực nghiệm, J.Z Docouto (1992) trong khi nghiên cứu 19 ô tiêu chuẩn với 60 loài của rừng nhiệt đới ở Maranhoo Brazin đã dùng hàm Weibull mô phỏng phân bố N-D. Nhiều tác giả khác dùng hàm Hyperbol, hàm Poisson, hàm Logarit chuẩn, hàm Pearson, hàm Weibull. * Về phân bố số cây theo chiều cao (N-Hvn): Phần lớn các tác giả khi nghiên cứu cấu trúc lâm phần theo chiều thẳng đứng đã dựa vào phân bố số cây theo chiều cao.
Phương pháp kinh điển nghiên cứu cấu trúc đứng rừng tự nhiên là vẽ các phẫu đồ đứng với các kích thước khác nhau tuỳ theo mục đích nghiên cứu. Các phẫu đồ đã mang lại hình ảnh khái quát về cấu trúc tầng tán, phân bố số cây theo chiều thẳng đứng. Từ đó rút ra các nhận xét và đề xuất ứng dụng thực tế. Phương pháp này được nhiều nhà nghiên cứu rừng nhiệt đới áp dụng mà điển hình là các công trình của các tác giả P.
Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây Qua nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy, chiều cao tương ứng với mỗi cỡ đường kính cho trước luôn tăng theo tuổi, đó là kết quả tự nhiên của sự sinh trưởng. Trong mỗi cỡ kính xác định, ở các tuổi khác nhau, cây rừng thuộc cấp sinh trưởng khác nhau, cấp sinh trưởng giảm khi tuổi lâm phần tăng lên, dẫn đến tỷ lệ H/D tăng theo tuổi. Từ đó, đường cong quan hệ giữa H và D có thể thay đổi dạng và luôn dịch chuyển về phía trên khi tuổi lâm phần tăng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.V (1927) đã phát hiện hiện tượng này khi ông xác lập đường cong chiều cao cho các cấp tuổi khác nhau. Prodan (1965) và Dittmar.O cho rằng độ dốc đường cong chiều cao có chiều hướng giảm dần khi tuổi tăng lên.O (1967) đã mô phỏng quan hệ chiều cao (H) với đường kính (D) và tuổi (A) theo dạng phương trình: Logh = d + b1 1 + b2 1 + b3 1 (1.
A Sau đó tác giả đã nắn theo từng định kỳ 5 năm, tương ứng với định kỳ kiểm tra tài nguyên rừng Linh sam. Tại từng tuổi nhất định, phương trình có dạng: Logh = b0 + b1 1 (1.H (1955) theo Nguyễn Trọng Bình (1996), đề xuất phương trình tương quan: 1 b a + (1.V (1932) nghiên cứu tương quan giữa chiều cao với đường kính ngang ngực dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi. Kết quả cho thấy, khi dãy phân hoá thành các cấp chiều cao, thì mối quan hệ này không cần xét đến cấp đất hay cấp tuổi, cũng như không cần xét đến tác động của hoàn cảnh và tuổi, vì những nhân tố này đã được phản ánh trong kích thước của cây, nghĩa là đường kính và chiều cao trong quan hệ đã bao hàm tác động của hoàn cảnh và tuổi. Tiếp theo, nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích toán học tìm ra những phương trình Naslund.
đã đề nghị sử dụng các dạng phương trình dưới đây để mô tả quan hệ H/D LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. R (1971) cho rằng, để mô phỏng động thái đường cong chiều cao lâm phần, trước hết tìm phương trình thích hợp mô tả quan hệ Hvn với D1,3, sau đó xác lập mối quan hệ của các tham số theo tuổi. Như vậy, để biểu thị tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây có thể sử dụng nhiều dạng phương trình, việc sử dụng phương trình nào thích hợp nhất cho từng đối tượng, thì chưa được nghiên cứu đầy đủ. Nói chung, để biểu thị đường cong chiều cao, phương trình parabol và phương trình logarit được sử dụng nhiều hơn cả.