Chương I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.Trên thế giới 1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Rừng tự nhiên là một hệ sinh thái phức tạp, bao gồm nhiều thành phần sinh vật cảnh và sinh thái cảnh với những quy luật sắp xếp khác nhau theo không gian và thời gian. Cấu trúc lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, là kết quả của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Trên quan điểm sinh thái và cấu trúc rừng chính là hình thức bên ngoài phản ánh các nội dung bên trong của hệ sinh thái rừng.
Các nhà khoa học sinh thái đã dày công nghiên cứu về cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng: Baru G. Các tác giả đã tập trung nghiên cứu các vấn đề về sinh thái nói chung và cơ sở sinh thái cho kinh doanh rừng mưa nói riêng. Qua đó, làm sáng tỏ khái niệm về hệ sinh thái rừng, đây là cơ sở nghiên cứu các nhân tố cấu trúc đứng trên quan điểm về sinh thái học. đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại về dạng sống, tầng phiến…của quần xã thực vật rừng [18].P (1971) đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái của Tansley A.
Phương pháp vẽ phẫu đồ mặt cắt đứng của rừng do David và Richards P.W (1933-1934) đề xướng và sử dụng lần đầu tiên tại Guyana cho đến nay vẫn là phương pháp có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng rừng. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là chỉ minh họa được các sắp xếp theo chiều thẳng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích có hạn.W (1939) phân chia rừng ở Nigieria thành 5-6 tầng. 10 Meyer (1934) đã mô tả phân bố N - D1.3 bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục. Balley (1973) sử dụng hàm Weibull, Schiffel biểu thị đường cong cộng dồn phần trăm số cây bằng đa thức bậc ba.
Prodan M và Patatscase (1964), Bill và kem K.A (1964) đã tiếp cận phân bố này bằng phương trình logarit.N sử dụng phân bố số cây theo đường kính lâm phần Thông ôn đới [19]. Nghiên cứu về tái sinh rừng Tái sinh rừng là quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, biểu hiện của nó là sự xuất hiện của một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng, dưới tán rừng, chỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác và đất rừng sau nương rẫy [5,6]. Vai trò của lớp cây con này là thay thế thế hệ cây già cỗi. Vì vậy, tái sinh rừng biểu hiện theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng chủ yếu là tầng cây gỗ [6].
Hiệu quả tái sinh được xác định bởi mật độ, tổ thành, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con và sự phân bố. Sự tương đồng hay khác biệt giữa tổ thành lớp cây tái sinh và tầng cây gỗ đã được nhiều nhà khoa học quan tâm: Mibbread (1930); Richards P. Do tính chất phức tạp về tổ thành loài cây, trong đó chỉ có một số loài có giá trị nên trong thực tiễn người ta chỉ khảo sát một số loài cây có giá trị nhất định [5]. Nghiên cứu tái sinh ở rừng nhiệt Châu Phi, A.Aubreville (1938) nhận thấy cây con của các loài cây ưu thế trong rừng mưa là rất hiếm.
Tác giả đã khái quát hóa các hiện tượng tái sinh ở rừng nhiệt đới Châu Phi để đúc kết nên lý luận bức khảm tái sinh, nhưng phần lý giải các hiện tượng đó còn bị hạn chế. Vì vậy, lý luận của ông còn ít thuyết phục, chưa giúp ích cho thực tiễn sản xuất. Các biện 11 pháp kỹ thuật lâm sinh điều khiển tái sinh rừng theo những mục tiêu kinh doanh đề ra (dẫn theo Trần Xuân Thiệp, 1995;Vũ Đức Năng, 2003) [12,13]. Tuy nhiên, qua những kết quả nghiên cứu của Davids và Richards P.W (1933); Bort (1946); Sun (1960); Role (1969) ở rừng nhiệt đới Nam Mỹ lại khác hẳn với nhận định của A.
Đó là hiện tượng tái sinh tại chỗ và liên tục của các loài cây và tổ thành loài cây cao có khả năng giữ nguyên không thay đổi trong một thời gian dài [12,13]. Về phương pháp điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk (1927), với diện tích ô đo đếm thông thường từ 1 cho đến 4 m2 (dẫn theo Nguyễn Văn Tuấn, 2001) [17]. Các công trình nghiên cứu về phân bố tái sinh rừng tự nhiên nhiệt đới đáng chú ý là công trình nghiên cứu của Richards P. Từ kết quả nghiên cứu về phân bố số cây tái sinh tự nhiên đã đưa ra nhận xét: Trong các ô có kích thước nhỏ (1× 1m, 1 × 1,5m) cây tái sinh có dạng phân bố cụm.
Ở Châu Phi trên cơ sở số liệu thu thập của Tayloer (1954); Barnard (1955) xác định số lượng cây tái sinh trong rừng nhiệt đới thiếu hụt cần thiết bổ sung bằng trồng rừng nhân tạo (dẫn theo Đỗ Đình Sâm &cộng sự, 2001) [16]. Rất nhiều công trình nghiên cứu, phân tích ảnh hưởng của các nhân tố đến tái sinh rừng. Trong đó, nhân tố được đề cập nhiều nhất là ánh sáng (thông qua độ tàn che), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi, dây leo và thảm tươi là những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tái sinh rừng (theo Vũ Tiến Hinh, 1991) [11].Lam Precht (1989) căn cứ vào nhu cầu ánh sáng của các loài cây trong suốt quá trình sống để phân chia rừng nhiệt đới thành các nhóm cây ưa sáng, nhóm cây bán chịu bóng và nhóm cây chịu bóng. Kết cấu của quần thụ lâm phần có ảnh hưởng đến tái sinh rừng (dẫn theo Nguyễn Văn Trương, 1983; Ngô Văn Trai, 1995) [8, 9].
12 Như vậy, các công trình nghiên cứu vế cấu trúc và tái sinh của thảm thực vật rừng trên thế giới cho chúng ta hiểu biết các phương pháp nghiên cứu các quy luật về cấu trúc tái sinh. Đặc biệt là sự vận dụng các hiểu biết về quy luật tái sinh để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm phục hồi, phát triển và quản lý tài nguyên rừng một cách hiệu quả và bền vững. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Khi nghiên cứu về cấu trúc rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới ở nước ta, Thái Văn Trừng (1963, 1970, 1978) đã mô tả cấu trúc tầng thứ gồm: tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi (B) và tầng cỏ quyết(C) [14]. Nguyễn Văn Trương (1983) khi nghiên cứu cấu trúc rừng hỗn loài đã xem xét sự phân tầng theo hướng định lượng, phân tầng theo cấp chiều cao một cách cơ giới [9].
Đào Công Khanh (1996) đã tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng lá rộng thường xanh ở Hương Sơn - Hà Tĩnh là cơ sở đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh phục vụ khai thác và nuôi dưỡng rừng. Dương Trung Hiếu (2005) đã tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng thứ sinh nghèo và đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phục hồi rừng tại huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh [4]. Theo kết quả nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) về rừng tự nhiên hỗn giao khác tuổi cho thấy dạng tổng quát của phân bố N-D là phân bố giảm, nhưng do quá trình khai thác chọn thô không theo quy tắc nên đường thực nghiệm thường có dạng hình răng cưa và ông đã chọn hàm Meyer để mô phỏng quy luật cấu trúc đường kính cây rừng. Nguyễn Hải Tuất (1986) sử dụng phân bố khoảng cách mô tả phân bố thực nghiệm dạng một đỉnh ngay sát cỡ đường kính bắt đầu đo (dẫn theo Nguyễn Anh Dũng, 2000) [3].
Theo nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) phân bố N-H ở các lâm phần rừng tự nhiên hay trong từng loài cây thường có dạng nhiều đỉnh phản ánh kết cấu phức tạp của rừng chặt chọn. Nghiên cứu về tái sinh rừng Rừng nhiệt đới của Việt Nam cũng mang những đặc điểm của tái sinh rừng nhiệt đới nói chung nhưng do phần lớn là rừng tái sinh bị tác động nên những quy luật tái sinh đã bị xáo trộn nhiều. Đã có nhiều công trình nghiên cứu 14 về tái sinh rừng nhưng tổng kết lại thành quy luật tái sinh cho từng loại rừng còn rất hạn chế. Một số nghiên cứu về tái sinh rừng: Trong thời gian từ 1962 đến 1969, Viện điều tra quy hoạch rừng đã điều tra tái sinh rừng tự nhiên theo các loại hình thực vật ưu thế rừng thứ sinh ở Yên Bái (1965), Hà Tĩnh (1966), ở Quảng Bình (1969) và Lạng Sơn (1969) [10].
Đáng chú ý là kết quả điều tra tái sinh tự nhiên vùng Sông Hiếu (1962- 1964) bằng phương pháp đo đếm điển hình. Từ kết quả điều tra tái sinh dựa vào mật độ cây tái sinh, Vũ Đình Huề (1969) đã phân chia khả năng tái sinh rừng thành năm cấp: rất tốt, tốt, trung bình, xấu và rất xấu (theo Ngô Văn Traim, 1995) [8]. Nhìn chung nghiên cứu này mới chỉ chú trọng đến số lượng mà chưa đề cập đến chất lượng tái sinh. Nguyễn Vạn Tường (1991) đã tổng kết và đưa ra kết luận về tình hình tái sinh tự nhiên ở một số khu rừng ở Miền Bắc Việt Nam như sau: hiện tượng tái sinh dưới tán rừng của những loài cây gỗ đã tiếp diễn liên tục, không mang tính chu kỳ.
Sự phân bố cây tái sinh không đồng đều, số cây mạ chiếm ưu thế rõ rệt so với số cây ở các cấp tuổi khác (dẫn theo Dương Trung Hiếu, 2005) [4]. Nghiên cứu tái sinh nhằm khoanh nuôi phục hồi rừng của các tác giả Vũ Đình Huề (1975); Ngô Văn Trai (1995) đã nghiên cứu quá trình tái sinh tự nhiên thảm thực vật rừng thông qua việc nghiên cứu số lượng cây tái sinh tự nhiên [8]. 15 Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.
Mục tiêu tổng quát Bổ sung dữ liệu về cấu trúc và tái sinh, góp phần tạo cơ sở cho việc quản lý rừng bền vững tại VQG Ba Vì. Mục tiêu cụ thể - Xác định được một số đặc trưng cấu trúc của trạng thái rừng IIIA2 tại khu vực nghiên cứu. - Xác định được một số đặc trưng tái sinh của trạng thái rừng IIIA2 tại khu vực nghiên cứu.2 Đối tượng nghiên cứu Đề tài được giới hạn trong phạm vi nghiên cứu một số chỉ tiêu cấu trúc và tái sinh của trạng thái rừng: IIIA2 (theo phân loại của Loeschau, 1963) 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.