Đặt vấn đề Quản lý bảo vệ và phát triển rừng được coi là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu đối với ngành lâm nghiệp ở nước ta hiện nay và đã đạt được một số kết quả có ý nghĩa nhất định, góp phần vào phát triển kinh tế của đất nước. Tuy nhiên, bên cạnh đó vẫn còn những bất cấp trong công tác của ngành lâm nghiệp do sự phát triển nhanh chóng của kinh tế xã hội cùng với sự quản lý tài nguyên rừng còn yếu kém dẫn đến việc giảm diện tích, chất lượng rừng và đa dạng sinh học bị suy thoái ngày càng nghiêm trọng. Sự mất mát tài nguyên rừng hiện nay là đáng lo ngại, nhiều loài động thực vật bị đe dọa và nguy cơ tuyệt chủng mà nguyên nhân chủ yếu là do con người sử dụng tài nguyên không hợp lý. Trước trực trạng đang diễn ra như thế đặt ra cho các nhà làm công tác lâm nghiệp một nhiệm vụ cấp bách là khôi phục và phát triển rừng, đáp ứng nhu cầu sống của con người, bảo vệ môi trường sinh thái, duy trì đa dạng sinh học, các loài động thực vật quý hiếm.
Trong quản lý rừng, tác động lâm sinh là biện pháp kỹ thuật then chốt để cải thiện và làm cho rừng có cấu trúc phù hợp nhất với mục đích quản lý, nhằm đáp ứng được các yêu cầu đặt ra cho từng loại hình kinh doanh rừng. Thực tiễn đã chứng minh rằng các giải pháp nhằm phục hồi rừng, quản lý rừng bền vững chỉ có thể giải quyết thỏa đáng một khi có sự hiểu biết đầy đủ về bản chất quy luật sống của hệ sinh thái rừng. Do đó nghiên cứu cấu trúc rừng được xem là cơ sở quan trọng nhất, giúp các nhà lâm nghiệp có thể chủ động trong việc xác lập các kế hoạch và biện pháp kỹ thuật tác động chính xác vào rừng, góp phần quản lý và kinh doanh rừng lâu bền. Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa-Phượng Hoàng nằm trong địa giới hành chính của 7 xã và một thị trấn thuộc huyện Võ Nhai gồm: Thị trấn Đình Cả, xã 2 Phú Thượng, xã Sảng Mộc, xã Thần Sa, xã Thượng Nung, xã Nghinh Tường, xã Vũ Chấn, xã Cúc Đường.
Với tổng diện tích đất quy hoạch khu rừng đặc dụng là 19. Ở nước ta các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng chủ yếu tập trung vào đối tượng là rừng trồng, rừng tự nhiên tái sinh trong điều kiện thuận lợi các công trình nghiên cứu về cấu trúc của thảm thực vật rừng tự nhiên tại khu bảo tồn còn ít. Hơn nữa cấu trúc rừng còn liên quan đến hiện trạng sử dụng đất, điều kiện tự nhiên, nguồn tài nguyên rừng. Trước những yêu cầu cấp thiết đó , chúng tôi tiến hành thực hiện khóa luận: “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên tại Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa - Phượng Hoàng, tỉnh Thái Nguyên” làm cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu về diễn thế và trữ lượng.
Từ đó đề xuất một số giải pháp nhằm phục hồi rừng, tăng sinh khối, tăng trữ lượng rừng trồng để nâng cao đời sống người dân sống trong khu vực, và tăng vai trò sinh thái của rừng. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên, nhằm làm cơ sở khoa học để đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh phục hồi và phát triển rừng tại KBT thiên nhiên Thần Sa - Phượng Hoàng, tỉnh Thái Nguyên. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được các đặc điểm cấu trúc của rừng tự nhiên. - Xác định một số quy luật phân bố lâm phần của tầng cây gỗ tự nhiên tại khu bảo tồn.
Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu Góp phần củng cố phương pháp nghiên cứu khoa học cho sinh viên. Giúp sinh viên vận dụng những kiến thức đã học trong trường vào thực địa trong công tác nghiên cứu khoa học về cấu trúc rừng. Đúc rút được những kinh nghiệm trong điều tra rừng, vận dụng vào công việc sau này khi ra trường.
Ý nghĩa thực tiễn Việc nghiên cứu sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về đặc điểm cấu trúc rừng và có cơ sở để đưa ra các biện pháp lâm sinh làm giàu rừng mang lại hiểu quả hơn cho cuộc sống người dân cũng như việc cải tạo môi trường, tăng mức độ đa dạng sinh học. 4 Phần 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2. Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu Khái niệm về rừng là quần xã sinh vật trong đó cây rừng là thành phần chủ yếu. Quần xã sinh vật phải có diện tích đủ lớn.
Giữa quần xã sinh vật và môi trường, các thành phần trong quần xã sinh vật phải có mối quan hệ mật thiết để đảm bảo khác biệt giữa hoàn cảnh rừng và các hoàn cảnh khác. Cấu trúc rừng: 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 thời gian. Cấu trúc tổ thành: Tổ thành là nhân tố diễn tả số loài thamg gia và số cá thể của từng loài trong thành phần cây gỗ của rừng. Hiểu một cách khác, tổ thành cho biết sự tổ hợp và mức độ tham gia của các loài cây khác nhau trên cùng đơn vị thể tích.
Trong một khu rừng nếu một loài cây nào đó chiếm trên 95% thì rừng đó được coi là rừng thuần loài, còn rừng có từ 2 loài cây trở lên với tỷ lệ sấp xỉ nhau thì là rừng hỗn loài. Cấu trúc tầng thứ: Sự phân bố theo không gian của tầng cây gỗ theo chiều thẳng đứng, phụ thuộc vào đặc tính sinh thái học, nhu cầu ánh sáng của các loài tham gia tổ thành. Cấu trúc tầng thứ của các hệ sinh thái rừng nhiệt đới nhiều tầng thứ hơn các hệ sinh thái rừng ôn đới. Một số cách phân chia tầng tán: Tầng vượt tán: Các loài cây vươn cao trội hẳn lên, không có tính liên tục.
Tầng tán chính (tầng ưu thế sinh thái): Cấu tạo nên tầng rừng chính, có tính liên tục. Tầng dưới tán: Gồm những cây tái sinh và những cây gỗ chịu bóng. Tầng thảm tươi: Chủ yếu là các loài thảm tươi. 5 Thực vật ngoại tầng: Chủ yếu là các loài thân dây leo.
Cấu trúc mật độ: Cấu trúc mật độ phản ánh số cây trên một đơn vị diện tích. Phản ảnh mức độ tác động giữa các cá thể trong lâm phần. Mật độ ảnh hưởng đến tiểu hoàn cảnh rừng, khả năng sản xuất của rừng. Theo thời gian, cấp tuổi của rừng thì mật độ luôn thay đổi.
Loài ưu thế: Là một loài hoặc các nhóm có ảnh hưởng xác định lên quần xã, quyết định số lượng, kích thước, năng suất và các thông số của chúng. Loài ưu thế tích cực tham gia vào sự điều chỉnh, vào quá trình trao đổi vật chất và năng lượng giữa quần xã với môi trường xung quanh. Chính vì vậy, nó có ảnh hưởng đến môi trường, từ đó ảnh hưởng đến các loài khác trong quần xã. Những nghiên cứu trên thế giới Trên thế giới, việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã được tiến hành từ lâu nhằm xác định cơ sở khoa học cho việc đề xuất các biện kỹ thuật tác động vào rừng, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trường của rừng.(1976) đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái học nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó đã đi sâu nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên.
Khái niệm hệ sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học. Phương pháp phân tích lâm sinh đã được H. Lamprecht (1969) mô tả chi tiết, tác giả nghiên cứu rừng tự nhiên nhiệt đới sau đó đã vận dụng phương pháp này và mở rộng thêm những chỉ tiêu định lựợng mới cho phân tích cấu trúc rừng tự nhiên. 6 Bên cạnh đó các công trình của các tác giả Baur (1976) , Odum (1971) [19], Richards (1952) , Van Stennis (1956) ,.
đựợc coi là nền tảng cho những nghiên cứu về cấu trúc rừng. Phân bố cây theo đường kính, chiều cao: Phân bố cây theo đường kính là quy luật cấu trúc cơ bản của lâm phần đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Đầu tiên phải kể đến công trình nghiên cứu của Meyer, ông đã mô tả số cây theo đường kính bằng mô hình toán học mà dạng của nó là đường cong giảm liên tục. Phương trình này gọi là phương trình Meyer.
Một số tác giả khác cũng dùng phương pháp giải tích để tìm ra phương trình đường cong phân bố. J (1956) , trong khi nghiên cứu 19 ô tiêu chuẩn với 60 loài cây ở rừng ở Maranhoo - Brazin đã dùng hàm Weibull mô phỏng phân bố N/D. Nhìn chung các tác giả đều biểu diễn quy luật phân bố số cây theo đường kính dưới dạng phân bố xác suất, các hàm thường hay sử dụng là hàm Weibull, hàm mũ, hàm chuẩn, hàm logarit,. Ngoài việc sử dụng các hàm toán học để biểu thị cấu trúc lâm phần, đối với rừng tự nhiên, quy luật phân bố cây theo chiều cao còn được thể hiện thông qua phương pháp trắc đồ rừng.
Vẽ các phẫu đồ đứng với các kích thước khác nhau tùy theo mục đích nghiên cứu. Các trắc đồ này 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 trên thực tế, điển hình cho hướng nghiên cứu này là công trình của P. Qua nhiều nghiên cứu của các tác giả đi trước cho thấy mỗi tương quan giữa đường kính và chiều cao là một tương quan chặt chẽ. Theo quy luật sinh trưởng của cây rừng, khi tuổi cây tăng lên thì đường kính và chiều cao cũng tăng lên.
Tuy nhiên quy luật này chỉ tồn tại trong một giới hạn cho phép của cây rừng trong quá trình sinh trưởng. Trong lâm phần, khi tuổi cây tăng thì tỉ lệ H/D cũng tăng. Từ đó đường cong biểu thị quan hệ H/D có thể bị thay đổi. 7 Đường cong luôn chuyển dịch lên phía trên khi tuổi lâm phần tăng lên.
Phương trình toán học cụ thể biểu thị mỗi quan hệ này rất phong phú và đa dạng. Hohenadl, Krenn, Michailof, Naslund, Anoutchia, Echer đã sử dụng các phương trình dưới đây để mô tả quan hệ H/D: Hvn = a 0 + a 1. Những nghiên cứu ở Việt Nam a.
