CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU Cấu trúc rừng là sự sắp xếp các thành phần tạo nên rừng, là nhân tố quan trọng. Vì vậy, cấu trúc rừng tự nhiên được nhiều tác giả trong và ngoài nước đề cập đến từ những năm đầu của thế kỉ XX. Các công trình nghiên cứu về vấn đề này nhằm xây dựng các cơ sở khoa học phục vụ quản lý, bảo vệ, kinh doanh rừng hợp lý, có hiệu quả cao, đạt yêu cầu về kinh tế lẫn mỗi trường sinh thái. Những nghiên cứu về cấu trúc phát triển từ thấp đến cao bước đầu là định tính, mô tả nay chuyển sang định lượng, chính xác với sự ứng dụng của toán thống kê và tin học.
Nghiên cứu cấu trúc rừng để biết được những mối quan hệ sinh thái bên trong của quần xã thực vật rừng từ đó có cơ sở đề xuất biện pháp kĩ thuật tác động phù hợp. Tuy nhiên, với sự đa dạng và phong phú của hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới tại Việt Nam thì vấn đề nghiên cứu cấu trúc rừng vẫn là một ẩn số đối với các nhà nghiên cứu 1. Trên thế giới 1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Cấu trúc rừng là hình thức thể hiện bên ngoài của những mối quan hệ bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trường.
Nghiên cứu cấu trúc rừng để biết được những mối quan hệ bên trong của quần xã, từ đó có cơ sở đề xuất biện pháp tác động phù hợp. Nghiên cứu cấu trúc rừng, người ta chia thành ba dạng cấu trúc: cấu trúc hình thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. Về quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3) Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính là một quy luật kết cấu cơ bản của lâm phần và đã được nhiều nhà lâm học nghiên cứu từ những năm đầu của thế kỷ 20. Để nghiên cứu mô tả quy luật này, hầu hết các tác giả đã dùng phương pháp giải tích, tìm các phương trình toán học dưới dạng nhiều phân bố xác suất khác nhau.
Phải kể đến các công trình như sau: Meyer (1952), 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 gọi là hàm Meyer.W (1968) trong cuốn “Rừng mưa nhiệt đới” cũng đề cập đến 3 phân bố số cây theo cấp đường kính, Ông coi dạng phân bố là một dạng đặc trưng của rừng tự nhiên. Rollet (1985) đã xác lập phương trình hồi quy số cây theo đường kính. Tiếp đó nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích để tìm phương trình của đường cong phân bố. Bally (1973) sử dụng hàm Weibull, Schiffel (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) 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 (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) 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) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) dùng hàm Beta để nắm 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/D1. Nhiều tác giả khác dùng hàm Hepesbol, hàm Poisson, hàm Logarit chuẩn, hàm Pearson. Nhìn chung các công trình nghiên cứu về dạng phân bố đem lại kết quả toàn diện và đa dạng nhất về quy luật kết cấu đường kính lâm phần rừng. Về quy luật phân bố số cây theo chiều cao (N/H) 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 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 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 ứng dụng như: P.Richards (1952) , Rollet (1979), Meyer (1952), đáng chú ý là công trình nghiên cứu của Richards P.W (1968) trong cuốn “Rừng mưa nhiệt đới”. Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây (H/D1.3) Qua nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy, chiều cao tương ứng với mỗi cỡ 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 truởng khác nhau, cấp sinh trưởng giảm khi tuổi các 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 lên. Rollet (1971), đã mô tả mối quan hệ giữa chiều cao với đường kính bằng hàm hồi quy, phân bố đường kính bằng các dạng phân bố xác suất. Nhiều tác giả đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa cấu trúc đường kính loài Thông theo mô hình của Schumarcher.V (1972) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) đã phát hiện hiện tượng này khi ông xác lập đường cong chiều cao cho các cấp tuổi khác nhau.O (1967) đã mô phỏng quan hệ chiều cao (H) với đường kính (D) và tuổi (A) theo dạng phương trình: 1 1 1 Logh d b1 b2 b3 (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. 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. Nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích toán học tìm ra những phương trình: Naslund.A (1952)… dùng phương pháp giải tích toán học và đề nghị sử dụng các dạng phương trình dưới đây để mô tả quan hệ H/D. (1955) (theo Nguyễn Trọng Bình, 1996), đề xuất phương trình tương quan: 1 b a (1.8) 3 * h 1,3 d Như vậy, biểu thì sự tương quan giữa chiều cao và đường kính thân cây có thể sử dụng nhiều dạng phương trình.
Việc sử dụng phương trình nào cho thích hợp nhất cho từng đối tượng thì chưa được nghiên cứu đầy đủ. Nói chung, để biểu đường cong chiều cao thì mỗi dạng cây trồng sử dụng một dạng phương trình thích hợp , dạng phương trình thường được sử dụng là dạng phương trình Parabol và phương trình logarit. Tóm lại, trên thế giới các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng nói chung và đặc điểm rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, đa dạng, đã có nhiều công trình nghiên cứu đạt hiệu quả cao trong kinh doanh rừng. Nghiên cứu về tái sinh rừng Tái sinh rừng là một vấn đề quan tâm trong nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng.
Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu, hiệu quả của tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố. Khi đề cập đến vấn đề điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk (1927), với ô đo đếm điều tra tái sinh có diện tích từ 1-4 m2. Do diện tích điều tra nhỏ nên việc đo đếm có nhiều 6 thuận lợi nhưng số lượng ô phải đủ lớn và trải đều trên diện tích khu rừng mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng. Trong phương thức rừng đều tuổi của Malaysia (Mus, 1945) nhiêm vụ đầu tiên được ghi trong lịch trình là điều tra tái sinh theo ô vuông 1/1000 mẫu Anh (4 m2), để biết xem tái sinh có đủ hay không và sau đó mới tiến hành các biện pháp tiếp theo.W (1952) đã tổng kết việc nghiên cứu tái sinh trên các ô dạng bản và phân bố tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới.
Để giảm sai số trong khi thống kê tái sinh tự nhiên Barnard (1955) đã đề nghị một phương pháp “điều tra chuẩn đoán” mà theo đó kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tùy theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh. Một số tác giả nghiên cứu tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới Châu Á như Bara (1954), Budowski (1956) có nhận định dưới tái sinh rừng nhiệt đới nói chung có đủ lượng cây tái sinh có giá trị kinh tế, nên việc đề xuất các biện pháp lâm sinh để bảo vệ lớp cây tái sinh này là cần thiết. Nhờ những nghiên cứu này, nhiều biện pháp tác động vào lớp cây tái sinh đã được xây dựng và đem lại hiệu quả đáng kể. Hai đặc điểm này không chỉ thấy ở rừng nguyên sinh mà còn thấy ở rừng thứ sinh, môt hiện tượng khá phổ biến ở nhiều nước nhiệt đới.
Khi nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên, nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi thảm tươi được đề cập thường xuyên.N (1952, 1964) cho rằng, trong rừng nhiệt đới nếu thiếu ánh sáng thì sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển của cây con, sự nảy mầm và phát triển của cây nảy mầm thì ảnh hưởng là không rõ ràng. Ngoài ra các tác giả nhận định: Thảm cỏ và cây bụi có ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây tái sinh. Mặc dù ở những quần thụ kín tán, thảm cỏ và cây bụi kém phát triển nhưng chúng vẫn ảnh hưởng đến cây tái sinh. Đối với rừng nhiệt đới số lượng loài cây trên một đơn vị diện tích và mật độ tái sinh thường khá lớn.
Số lượng loài cây có giá trị về kinh tế không nhiều và được chú ý hơn, còn các loài cây 7 có giá trị kinh tế thấp lại ít được quan tâm mặc dù chúng có vai trò sinh thái quan trọng. Vì vậy khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên cần phải đề cập một cách đầy đủ tất cả các loài cây xuất hiện trong lớp cây tái sinh để có những đánh giá chính xác tình hình tái sinh rừng và có biện pháp tác động thích hợp. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Vấn đề nghiên cứu cấu trúc rừng là một trong những nội dung quan trọng nhằm đề suất một số giải pháp kỹ thuật phù hợp cho rừng, tạo điều kiện cho rừng sinh trưởng phát triển.