Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới 1. Về cơ sở sinh thái học của cấu trúc rừng Nổi bật nhất có nghiên cứu của P.ODUM (1971) [16], Geogre Baur về sinh thái rừng mưa nhiệt đới. Các tác giả chỉ ra mối quan hệ giữa rừng và các yếu tố hoàn cảnh của rừng.
Hệ sinh thái rừng mưa rất phức tạp, ngoài việc tuân theo quy luật vận động chung nhất, bản thân từng nhân tố lại vận động theo quy luật riêng. Tác giả cho thấy, muốn ổn định hệ sinh thái rừng nhất thiết phải nắm vững các quy luật vận động đó, biết cách điều tiết hài hoà mối quan hệ trong sự phức tạp đó. (1965) [5] đã biểu diễn hình thái cấu trúc rừng bằng những phẫu đồ ngang và đứng với các nhân tố cấu trúc được mô tả theo các khái niêm. Kết quả ban đầu đã tạo nền móng cho những nghiên cứu tiếp theo.
Phân loại rừng Rừng và các nhân tố, địa hình, độ dầy tầng đất, ẩm độ,… và đặc điểm của rừng, thành phần loài cây, cấu trúc hình thái và năng suất của quần xã thực vật,… có mối quan hệ chặt chẽ và phụ thuộc lẫn nhau. Chính vì thế các nhà lâm học đã dựa vào đó để phân chia các kiểu rừng khác nhau làm cơ sở xác định các biện pháp kinh doanh phù hợp. Sự phân chia kiểu rừng bắt đầu từ những năm 90 của thế kỷ XIX bởi các nhà lâm học người Nga như: A.Về cấu trúc rừng a. Cấu trúc tầng thứ Rừng tự nhiên có tầng tán không phân biệt rạch ròi, vì thế việc phân chia còn nhiều hạn chế.
Đối với rừng mưa nhiệt đới, nhiều tác giả chia ra làm 3 tầng, đó là tầng cây cao thường hình thành tầng vượt tán, tầng tán chính, tầng dưới tán. Một số tác giả còn chia rừng ra làm 5 tầng. Walton, Myutt Smith (1955) phân rừng ở Malayxia thành 5 tầng: Tầng trội, tầng chính, tầng dưới tán, tầng e 5 cây bụi và tầng thảm tươi. Về phân bố số cây theo đường kính.
Đây là quy luật cơ bản nhất của kết cấu lâm phần. Nhà khoa học đầu tiên đề cập đến là Meyer (1934), Ông đã mô tả phân bố số cây theo đường kính bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục, về sau gọi là phương trình Meyer hay hàm Meyer. Cho đến nay, hàm toán học này vẫn đang được nhiều tác giả sử dụng để mô tả cấu trúc lâm phần. Ngoài ra các tác giả khác cũng đề xuất một số hàm toán học khác, như: Loetsch (1973), đã dùng hàm Beta để nắn phân bố thực nghiệm, J.Z Docouto (1992), khi nghiên cứu rừng nhiệt đới tại Marsanhoo - Brazin đã dùng hàm Weibull để mô phỏng phân bố N/D.
Vê phân bố số cây theo chiều cao. Phương pháp kính điển được nhiều nhà khoa học sử dụng là vẽ phẫu đồ đứng. Qua phẫu đồ sẽ thấy được sự phân bố, sắp xếp trong không gian của các loài cây. Điển hình có công trình của Richards (1952) [22].
Có nhiều dạng hàm toán học khác nhau dùng để nắn phân bố N/H. Việc sử dụng hàm nào tuỳ thuộc vào kinh nghiệm của từng tác giả, phụ thuộc vào đối tượng nghiên cứu cụ thể. Tương quan giữa chiều cao với đường kính ngang ngực. Giữa chiều cao và đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần tồn tại mối quan hệ chặt chẽ, mối quan hệ đó không chỉ trong một lâm phần, mà còn tồn tại giữa các lâm phần khác nhau.
Có thể thông qua đường kính để suy diễn chiều cao, mà không cần đo cao toàn diện. Nhiều kết quả cho thấy, chiều cao tương ứng với mỗi cỡ kính luôn tăng theo tuổi và mối quan hệ đó biễu diễn dưới dạng đường cong. Đường cong này sẽ dịch chuyển lên trên khi tuổi lâm phần tăng lên. (1927) đã phát hiện ra hiện tượng này khi ông xác lập đường cong chiều cao ở các cấp tuổi khác nhau.
(1967)[5], đã mô phỏng quan hệ H/D theo phương trình: Log H = D + b1/D + b2/A + b3/A*D (1.1) Trong đó: A: tuổi lâm phần e 6 D: đường kính bi: Là tham số của phương trình Sau đó tác giả nắn phương trình trên theo từng định kỳ và thấy ở từng cấp tuổi phương trình sẽ có dạng: Log H = b0 + b1/D (1.2) Với các loài cây khác nhau, phương trình lựa chọn cũng khác nhau. Có thể dùng nhiều phương trình để thử nghiệm, sau đó chọn ra một phương trình thích hợp nhất. Phương trình được chọn có tỷ lệ tồn tại cao nhất trong số các lâm phần nghiên cứu. Nghiên cứu quan hệ giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực.
Tán cây là chỉ tiêu quan trọng phản ánh không gian dinh dưỡng của cây. Do đó tán cây cũng liên quan đến tăng trưởng về đường kính và chiều cao. Nhiều tác giả đã rút ra kết luận là, phương trình thể hiện tốt nhất mối quan hệ này là phương trình đường thẳng: Dt = a + bD13 (1. Nghiên cứu về tái sinh Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu lâm học, 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.
Vai trò của cây con là thay thế cây già cỗi, vì vậy hiểu theo nghĩa hẹp, tái sinh rừng là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Trên thế giới, tái sinh rừng đã được nghiên cứu từ hàng trăm năm trước đây, nhưng từ năm 1930, mới bắt đầu nghiên cứu tái sinh rừng nhiệt đới. Do đặc điểm của rừng nhiệt đời là thành phần loài rất phức tạp, nên trong quá trình nghiên cứu, hầu như các tác giả chỉ tập trung vào các loài cây gỗ có ý nghĩa nhất định.W Richard (1964)[22] tổng kết quá trình nghiên cứu tái sinh cho thấy, cây tái sinh có dạng phân bố cụm, một số có dạng phân bố Poisson. Van Steens (1956), đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến ở rừng mưa nhiệt đới, đó là tái sinh phân tán liên tục của loài cây chịu bóng và tái sinh vệt của loài cây ưa sáng.
e 7 Nghiên cứu tái sinh ở rừng nhiệt đới Châu Phi, A. Obrevin (1938) nhận thấy, cây con của các loài ưu thế trong rừng mưa là rất hiếm, ông gọi là hiện tượng "không bao giờ sinh con đẻ cái" của cây mẹ trong thành phần tầng cây gỗ của rừng mưa. Tổ thành loài cây mẹ tầng trên và cây con tầng dưới thường khác nhau rất nhiều, biến đổi không giống nhau giữa các vùng. Vì vậy, tổ thành loài trong rừng mưa không ổn định trong không gian và thời gian.
Tác giả đưa ra lý luận bức khảm tái sinh, nhưng phần lý giải các hiện tượng đó còn hạn chế, ít sức thuyết phục, chưa có tính thực tiễn, nhất là khi muốn đưa ra biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm điều khiển tái sinh theo mục đích kinh doanh (dẫn theo Loeschau (1961)[14]. Dawkins (1958) đã nói "Dù cho kinh doanh được đưa vào như thế nào, điều suy xét đầu tiên về lâm sinh phải là tái sinh,…". Như vậy có thế nói, vấn đề tái sinh được bàn nhiều, nhất là cách thức xử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loài cây mục đích ở các kiểu rừng. Từ đó các nhà lâm học đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh.
Công trình của Bernard (1954, 1959), Wyatt Smith (1961, 1963) với phương thức rừng đều tuổi ở Mã Lai, Barnarji (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andamann. Nội dung từng phương thức được Baur (1964) [1] tổng kết trong tác phẩm của mình. Về phương pháp điều tra tái sinh, nhiều tác giả sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowder Milk (1927) với diện tích ô dao động từ 1- 4)m2. Nếu diện tích bé thì số ô phải tăng, ngược lại diện tích lớn thì số ô ít đi, sao cho đảm bảo tính đại diện, tính trung thực của tình hình tái sinh rừng.
Đối với rừng nhiệt đới, các nhân tố như ánh sáng, độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ cây bụi, thảm tươi là những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến tái sinh.N (1962) [1] cho rằng, sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến sự phát triển của cây con. Nhưng đối với sự nảy mầm và quá trình sinh trưởng của cây mầm ảnh hưởng đó lại không rõ. Trong nghiên cứu tái sinh rừng, người ta nhận thấy tầng cỏ và tầng cây bụi qua quá trình sinh trưởng thu nhận ánh sáng, các chất dinh dưỡng sẽ làm ảnh hưởng đến cây tái sinh. Những lâm phần thưa, rừng đã bị khai thác nhiều, tạo ra e 8 nhiều khoảng trống lớn, tạo điều kiện cho cây bụi thảm tươi phát triển mạnh.
Trong điều kiện đó, chúng sẽ là nhân tố cản trở sự phát triển và khả năng sinh tồn của cây tái sinh. Nếu lâm phần kín, đất khô, nghèo dinh dưỡng cây bụi thảm tươi phát triển chậm tạo điều kiện cho cây tái sinh vươn lên (Xannikow, 1967: Vipper, 1973) (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992). Tóm lại, nghiên cứu về tái sinh rừng trên thế giới cho chúng ta hiểu biết về phương pháp nghiên cứu và quy luật tái sinh tự nhiên của một số vùng, đặc biệt là sự vận dụng các hiểu biết về quy luật tái sinh để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý nhằm quản lý rừng bền vững. Đây là những phương pháp và kết quả cần tham khảo khi nghiên cứu tái sinh rừng Việt Nam.
Nghiên cứu về cấu trúc Rừng tự nhiên ở nước ta thuộc kiểu rừng nhiệt đới, rất phong phú và đa dạng về thành phần loài, phức tạp về cấu trúc. Trong những năm gần đây, cấu trúc rừng ở nước ta đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Sở dĩ như vậy vì, cấu trúc là cơ sở cho việc định hướng phát triển rừng, đề ra biện pháp lâm sinh hợp lý.Catinot [4] khi nghiên cứu kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới nước ta, đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng, như tầng vượt tán, tầng ưu thế sinh thái, tầng dưới tán, tầng cây bụi và tầng cỏ quyết. Tác giả vận dụng và có sự cải tiến bổ sung phương pháp biểu đồ mặt cắt của Davit - Risa, trong đó tầng cây bụi và thảm tươi được phóng với tỷ lệ lớn hơn.
Ngoài ra, tác giả còn dựa vào 4 tiêu chuẩn để phân chia kiểu thảm thực vật rừng Việt Nam, đó là: dạng sống ưu thế của những thực vật tầng cây lập quần, độ tàn che của tầng ưu thế sinh thái, hình thái sinh thái của nó và trạng thái của tán lá. Dựa vào đó, tác giả chia thảm thực vật rừng Việt Nam thành 14 kiểu.