Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1. Trên thế giới 1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiệt đới đã được Richards P.
Các nghiên cứu này đã đưa ra các quan điểm, khái niệm và mô tả định tính về tổ thành loài, dạng sống và tầng phiến của rừng. Đây là những công trình nghiên cứu cơ sở rất quan trọng và hệ thống giúp chúng ta hiểu sâu hơn về cấu trúc của rừng, đặc biệt là về cấu trúc hình thái và ngoại mạo. Khái niệm về hệ sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng liên quan trên quan điểm sinh thái học (Dẫn theo Đặng Trung Tấn, 2001) [15]. Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc ngoại mạo chủ yếu mô tả rừng ở trạng thái tĩnh, trên cơ sở nghiên cứu rừng ở trạng thái động Melekhov đã nhấn mạnh sự biến đổi của rừng theo thời gian, đặc biệt là sự biến đổi của tổ thành loài cây trong lâm phần qua các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát sinh và phát triển của rừng.
Nghiên cứu này đã chỉ rõ các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động vào rừng cũng cần tiến hành theo các giai đoạn khác nhau tùy theo sự biến đổi cấu trúc nội tại của rừng.W (1959, 1968, 1970) đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới về mặt hình thái. Theo tác giả này, một đặc điểm nổi bật của rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ. Rừng mưa thường có nhiều tầng (thông thường nhất là có ba tầng, ngoại trừ tầng 6 cây bụi và tầng cây thân cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đới ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loài cây thân cỏ còn có nhiều loài dây leo đủ hình dáng và kích thước, cùng nhiều thực vật phụ sinh bám trên thân cây, cành cây,.
"Rừng mưa thực sự là một quần lạc hoàn chỉnh và cầu kỳ nhất về mặt cấu tạo và cũng phong phú nhất về mặt loài cây" học (Dẫn theo Đặng Trung Tấn, 2001) [15]. Khi nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới, nhiều tác giả đã có ý kiến khác nhau trong việc xác định tầng thứ, trong đó có ý kiến cho rằng, kiểu rừng này chỉ có một tầng cây gỗ mà thôi. Richards (1952) phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng với các giới hạn chiều cao là 6 - 12 m, 12 - 18 m, 18 - 24 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).
Nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng Sinh khối và năng suất rừng là những vấn đề đã được rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. "Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật sống trong sinh quyển hoặc số lượng sinh vật sống trên một đơn vị diện tích, thể tích vùng”. Sinh khối là một chỉ tiêu quan trọng thể hiện năng suất của rừng, sinh khối được dùng để nghiên cứu một số chỉ tiêu khác như dinh dưỡng hoặc các chỉ tiêu về môi trường rừng. Khi cơ chế phát triển sạch (CDM) xuất hiện, nghiên cứu sinh khối giữ vai trò quan trọng hơn, được dùng để xác định lượng carbon hấp thụ bởi thực vật rừng, góp phần định lượng giá trị môi trường do rừng mang lại.
Từ những năm 1840 trở về trước, đã có những công trình nghiên cứu về lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là vai trò hoạt động của diệp lục trong quá 7 trình quang hợp để tạo nên các sản phẩm hữu cơ dưới tác động của các nhân tố tự nhiên như: Đất, nước, không khí, và năng lượng ánh sáng mặt trời. sang thế kỷ 19 nhờ áp dụng các thành tựu khoa học như hóa phân tích, hóa thực vật và đặc biệt là vận dụng nguyên lý tuần hoàn vật chất trong thiên nhiên, các nhà khoa học đã thu được những thành tựu đáng kể. Tiêu biểu cho lĩnh vực này có thể kể tới một số tác giả sau: Liebig (1862) lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật tối thiểu, sau đó Mitscherlich (1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig thành luật "năng suất" [24]. Duyiho cho biết hệ sinh thái rừng nhiệt đới năng suất chất khô thuần từ 10-50 tấn/ha/năm, trung bình là 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60-800 tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (theo Lê Hồng Phúc, 1996) [13].
Dajoz (1971) đưa ra năng suất của một số hệ sinh thái rừng như sau: Mía ở Châu Phi: 76 tấn/ha/năm. Rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi: 20 tấn/ha/năm. Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức): 10,5-15,5 tấn/ha/năm (dẫn theo Lê Hồng Phúc, 1996) [13]. Canell (1982) đã cho ra đời cuốn sách “Sinh khối và năng suất sơ cấp của rừng thế giới", cho đến nay nó vẫn là tác phẩm quy mô nhất.
Tác phẩm đã tổng hợp 600 công trình nghiên cứu được tóm tắt xuất bản về sinh khối khô, thân, cành, lá và một số thành phần sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới [20]. Nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của rừng Trong bối cảnh toàn thế giới đang cùng bắt tay để ứng phó với các tác động do biến đổi khí hậu gây ra, thì vai trò của rừng trong việc duy trì và cải thiện các chức năng phòng hộ môi trường ngày càng được khẳng định, trong đó vai trò hấp thụ khí C02 (tác nhân cơ bản gây ra hiệu ứng 8 nhà kính và biến đổi khí hậu toàn cầu) của rừng đang rất được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, có thể tổng kết lại một số công trình nghiên cứu chủ yếu như sau: Kang Bing và cộng sự (2006) khi nghiên cứu về khả năng hấp thụ C02 của rừng trồng hỗn giao giữa P. massoniana và Cunninghamia lanceolata cho thấy, đối với cả 2 loài, hàm lượng carbon tập trung chủ yếu ở tầng cây gỗ đạt trung bình 51,1%, tiếp đến là vật rơi rụng chiếm 48,3%, cây bụi chiếm 44,1% và thấp nhất là trong cỏ chỉ chiếm khoảng 33,0% so với tổng sinh khối khô từng bộ phận tương ứng. Khả năng hấp thụ carbon của loài P.
massoniana lớn hơn lượng carbon của C. Lanceolata, trong đó hàm lượng carbon chứa trong gỗ, rễ, cành, vỏ, lá của P. masoniana lần lượt là 58,6%, 56,3%, 51,2%, 49,8% và 46,8%, trong khi đó loài C. lanceolata có hàm lượng carbon lần lượt là vỏ (52,2%), lá (51,8%), gỗ (50,2%), rễ (47,5%) và cành thấp nhất là 46,7%.
Các dự án về trồng rừng và tái trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch đang rất được quan tâm trong thời gian qua. Tính tới năm 2004, 16 dự án về hấp thụ CO2 thông qua việc trồng mới và tái trồng mới rừng đã được thực hiện, trong đó châu Mỹ Latin có 4 dự án, châu Phi có 7 dự án, châu Á có 5 dự án và 1 dự án liên quốc gia được thực hiện tại các nước Ấn Độ, Brazil, Jordan và Kenya (Dẫn theo Vũ Tấn Phương, 2006) [12]. 9 Năm 2004, dự án thực hiện trình diễn về hấp thụ CO2 trong hệ thống lâm nghiệp và sinh thái nông nghiệp trị giá 53,8 tỷ USD đã được ngân hàng Thế giới huy động. Mục tiêu của chương trình này là hỗ trợ chi phí cho việc giảm phát thải khí nhà kính, đồng thời tăng cường bảo tồn đa dạng sinh học cũng như giảm đói nghèo trên thế giới.
Tuy nhiên, cho tới cuối năm 2007, mới chỉ 1 dự án được phê duyệt bằng quỹ này và 7 dự án khác đang chờ đợi để được phê chuẩn. Dự án mới được duyệt sẽ thực hiện tại lưu vực đầu nguồn sông Pearl, Quảng Tây, Trung Quốc với 4 mục tiêu: (i) Nâng cao khả năng hấp thụ CO2 của rừng tại lưu vực đầu nguồn, (ii) Tăng cường bảo tồn đa dạng sinh học rừng tự nhiên, (iii) Cải tạo đất và chống xói mòn và (iv) Nâng cao thu nhập của người dân địa phương. Để đạt được mục tiêu trên, 4.000 ha rừng đa tác dụng sẽ được trồng mới. Hiệu quả mong muốn của dự án là đem lại việc làm cho 18.000 hộ gia đình trong vùng dự án với 110.000 ngày công, đồng thời đến năm 2012 rừng trồng trên có thể hấp thụ được 320.
Giá trị kinh tế thông qua việc hấp thụ CO2 của rừng tự nhiên nhiệt đới khoảng từ 500-2.000 USD/ha, trong khi đó giá trị này ở rừng ôn đới là từ 100- 300 USD/ha. Đối với rừng Amazon tại Brazin, giá trị kinh tế thông qua việc cố định khí CO2 của rừng nguyên sinh là 4.400 USD/ha/năm, rừng thứ sinh là 1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Theo Phùng Ngọc Lan (1986) thì cấu trúc rừng là một khái niệm dùng để chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian. Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi (Dẫn theo Hà Văn Tuế, 1994) [19].
Nghiên cứu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới ở nước ta, Thái Văn Trừng (1963, 1970, 1978) đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng thứ như: tầng 10 vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi (B), tầng cỏ quyết (C). Ông đã vận dụng và cải tiến, bổ sung phương pháp biểu đồ mặt cắt đứng của Davit - Risa để nghiên cứu cấu trúc rừng Việt Nam, trong đó tầng cây bụi thảm tươi được phóng đại với tỷ lệ nhỏ hơn và ký hiệu thành phần loài cây của quần thể đối với những đặc trưng sinh thái và vật hậu cùng biểu đồ khí hậu, vị trí địa lý, địa hình. Bên cạnh đó tác giả này còn dựa vào tiêu chuẩn để phân chia các kiểu thảm thực vật rừng Việt Nam, đó là dạng sống ưu thế của thực vật trong tầng cây lập quần, độ tàn che của tầng ưu thế sinh thái, hình thái sinh thái của nó và trạng thái mùa của tán lá. Với những quan điểm trên, Thái Văn Trừng đã phân chia các kiểu thảm thực vật rừng Việt Nam thành 14 kiểu.
Như vậy, các nhân tố cấu trúc rừng được vận dụng triệt để trong phân loại rừng theo quan điểm sinh thái phát sinh quần thể (Dẫn theo Hà Văn Tuế, 1994) [19]. Theo các nghiên cứu của Nguyễn Hồng Quân, Trương Hồ Tố, Hồ Viết Sắc và sau này là Hồ Viết Sắc (1984) thì không có sự sai khác về tăng trưởng giữa các loài chủ yếu của rừng khộp, sinh trưởng khác nhau chỉ xảy ra ở các lập địa khác nhau.