Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Cấu trúc rừng tự nhiên đã được rất nhiều tác giả trong và ngoài nước đề cập những năm gần đây, 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 môi trường sinh thái. 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, có thể điểm qua một số công trình nghiên cứu trong và ngoài nước như sau: 1. Trên thế giới 1. Phân loại rừng phục vụ kinh doanh Công việc rất cần thiết và thường được làm đầu tiên trong kinh doanh rừng tự nhiên là phân loại rừng, đặc biệt là rừng tự nhiên nhiệt đới có cấu trúc phức tạp.
Phân loại rừng nhằm mục tiêu xác định các đơn vị kinh doanh để đi tới hoạt động kinh doanh rừng có hiệu quả cao. - Theo Phùng Ngọc Lan (1986) [22], trên thế giới có nhiều trường phái phân loại rừng khác nhau như: * Trường phái Liên Xô cũ và một số nước Đông Âu G.Môrôdôp (1912) tiến hành phân loại rừng dựa vào 5 nhân tố hình thành là: (1) Đặc tính sinh thái học của loài cây cao; (2) Hoàn cảnh địa lý; (3) Quan hệ giữa các thực vật tạo nên quần lạc và quan hệ qua lại giữa chúng với khu hệ động vật rừng; (4) Nhân tố lịch sử, địa chất; (5) Tác động của con người. Pôgrepnhiac, xuất phát từ quan điểm của G.Môrôdôp phân loại rừng tự nhiên thành 3 cấp: (1) Kiểu lập địa: là cấp phân loại lớn nhất, bao gồm mọi khu đất có điều kiện thổ nhưỡng giống nhau, kể cả khu đất có rừng hay không có rừng. (2) Kiểu rừng: là tổng hợp những khu đất có điều kiện thổ 4 nhưỡng và khí hậu giống nhau.
(3) Kiểu lâm phần: bao gồm những khoảnh rừng giống nhau cả về điều kiện thổ nhưỡng, khí hậu và quần lạc thực vật rừng. * Trường phái Bắc Âu: có 2 quan điểm khác nhau + Quan điểm sinh thái học: Phân loại kiểu rừng căn cứ vào hai nhân tố là độ ẩm và độ phì. Độ ẩm chia làm 5 cấp: rất khô, khô, hơi ẩm, ẩm, ướt; độ phì chia làm 4 cấp: xấu, tốt, giàu, rất giàu. Sự kết hợp các chỉ tiêu độ ẩm, độ phì, cùng với các loài cây gỗ và thực vật thảm tươi chỉ thị là cơ sở để phân loại kiểu rừng.
+ Quan điểm địa lý thực vật: Phân loại kiểu rừng dựa vào đặc trưng chủ yếu là tổ thành thực vật và coi quần hợp thực vật là đơn vị phân loại cơ bản. - Theo Hoàng Kim Ngũ (2005) [26] về cách Phân loại rừng ở Trung Quốc: Các nhà sinh thái học và lâm học Trung Quốc đã tham khảo những nguyên tắc và phương pháp phân loại của một số nhà sinh thái thực vật nước ngoài, đã áp dụng phương pháp phân loại đẳng cấp, nguyên tắc sinh thái quần xã, đặc trưng tổng hợp của bản thân quần xã làm căn cứ như: tổ thành loài của quần xã, kết cấu ngoại mạo, phân bố địa lý, động thái diễn thế, môi trường sinh thái để chia ra các cấp phân loại khác nhau. Đơn vị phân loại chủ yếu là 3 cấp: (1) Loại hình thực bì (đơn vị cấp cao); (2) Quần hệ (đơn vị cấp trung); (3) Quần xã (đơn vị cơ bản). Trên mỗi cấp lại chia ra các cấp phụ.
Căn cứ phân loại đơn vị cấp cao chủ yếu dựa vào ngoại mạo, kết cấu và đặc trưng sinh lý, sinh thái, cấp trung và dưới cấp trung chủ yếu căn cứ vào tổ thành loài. Nhìn chung, mỗi cách phân loại tuỳ thuộc vào kiểu rừng và mục đích kinh doanh mà lựa chọn nhân tố chủ đạo phân loại khác nhau. Nghiên cứu về cấu trúc rừng 1. Cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian, là một hình thái biểu hiện 5 bên ngoài của những mối quan hệ qua lại bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trường sống.
Nghiên cứu cấu trúc rừng để biết được những mối quan hệ sinh thái bên trong của quần xã, từ đó có cơ sở để đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp, đáp ứng mục tiêu kinh doanh rừng. Những năm gần đây, vấn đề duy trì và điều tiết cấu trúc rừng đã được bàn luận và có rất nhiều quan điểm khác nhau, đặc biệt là việc đề xuất các biện pháp tác động hợp lý đối với rừng tự nhiên. Các phương thức lâm sinh ra đời và được thử nghiệm nhiều nơi trên thế giới như phương thức chặt cải thiện tái sinh (RIF, 1927), phương thức rừng đều tuổi của Malaysia (MUS, 1945),… Richard P.W (1952) [32], đã phân biệt tổ thành thực vật rừng mưa thành 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 và trong những điều kiện đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây.N (1964) [1], đã nghiên cứu về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa, tác giả đi sâu nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các biện pháp kỹ thuật lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Các phương thức xử lý mà tác giả đưa ra đều có 2 mục tiêu rõ rệt: (1) nhằm cải thiện rừng nguyên sinh vốn thường hỗn loài và không đồng tuổi bằng cách đào thải những cây quá thành thục và cây phi mục đích để tạo không gian dinh dưỡng và ánh sáng hợp lý cho các cây có giá trị sinh trưởng, phát triển.
(2) tạo lập tái sinh bằng cách xúc tiến tái sinh, thực hiện tái sinh nhân tạo sau khi khai thác, chăm sóc nuôi dưỡng rừng. Từ đó, tác giả đã đưa ra nguyên lý tác động xử lý lâm sinh nhằm đem lại rừng đều tuổi, rừng không đều tuổi và các phương thức xử lý cải thiện rừng mưa.P (1971) [27], đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái của Tansley A. Các sinh vật và hoàn cảnh bên ngoài của chúng luôn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và ở trạng 6 thái thường xuyên có tác động. Từ đó, khái niệm về hệ sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học.
Mô tả hình thái cấu trúc rừng Richards P.W (1952) [32] cho rằng, 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, trong rừng mưa nhiệt đới ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và cây thân cỏ còn có nhiều loài cây leo đủ hình dạng và kích thước, cùng nhiều thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây. Catinot R (1965) [6], nghiên cứu những cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại và đưa ra những khái niệm dạng sống, tầng phiến. Biểu diễn các đặc trưng cấu trúc rừng mưa và hình thái của chúng bằng những phẫu đồ rừng.
Rollet (1971) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [9], đã mô tả cấu trúc hình thái rừng mưa bằng các phẫu đồ, biểu diễn các mối tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực, tương quan giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực bằng các hàm hồi quy. Kraft (1884) (theo Phùng Ngọc Lan, 1986) [22], tiến hành phân chia những cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng. Phân cấp Kraft với các tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng đơn giản và dễ áp dụng, phản ánh được tình hình phân hoá cây rừng. Như vậy, khi nghiên cứu về tầng thứ, hầu hết các tác giả đưa ra những nhận xét mang tính định tính, chưa thực sự phản ánh được sự phức tạp về cấu trúc của rừng tự nhiên nhiệt đới.
Nghiên cứu 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 tác giả nghiên cứu. Các công trình nghiên 7 cứu quy luật này, hầu hết dùng phương pháp giải tích, tìm các phương trình toán học dưới dạng nhiều phân bố xác suất khác nhau. + Meyer (1934) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [9], 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. + Rollet (1971) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [9], mô phỏng quy luật phân bố số cây theo đường kính thân cây ở vị trí 1,3 m dưới dạng phân bố xác suất.
+ Tiếp đó nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích để tìm phương trình của đường cong phân bố. Bally (1973) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [9], sử dụng hàm Weibull, Schiffel biểu thị đường cong cộng dồn phần trăm số cây bằng đa thức bậc ba.N (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [9], sử dụng phân bố Gamma biểu thị phân bố số cây theo đường kính lâm phần Thông ôn đới. Loetsch (1973) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [9], dùng hàm Beta để nắm phân bố thực nghiệm.Z Docouto (1992) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [9], 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 Hyperbol, hàm Poisson, hàm Logarit chuẩn, hàm Pearson… 1.
Nghiên cứu về tái sinh rừng Khi điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk (1927) (theo Phùng Ngọc Lan, 1986) [22], các ô đo đếm điều tra tái sinh có diện tích từ 1 - 4 m2. Do diện tích điều tra nhỏ nên việc đo đếm được dễ dàng nhưng yêu cầu số lượng ô phải đủ lớn và trải đều trên diện tích khu rừng mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng, điều này cũng được thừa nhận ở các công trình nghiên cứu sau này. Barnard (1955) (theo Phùng Ngọc Lan, 1986) [22], để giảm sai số trong khi thống kê tái sinh tự nhiên, tác giả đã đưa ra phương pháp “điều tra chuẩn 8 đoán”, theo phương pháp này kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tùy theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh. Bara (1954), Budowski (1956) (theo Phùng Ngọc Lan, 1986) [22] cho rằng, 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.