Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng 1. Trên thế giới Theo Thái Văn Trừng (1978), trong địa lý học người ta xem thảm thực vật rừng là một “hiện tượng tự nhiên”, một yếu tố cảnh quan địa lý. Khi nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng, A.
Theo Richards (1952), khi phân tích những đặc trưng lâm học của rừng, nhà lâm học cần phải làm rõ những điều kiện hình thành (khí hậu, địa hình, địa chất, hoạt động của con người và sinh vật) kết cấu, cấu trúc và chức năng của những thành phần hình thành rừng. Khi nghiên cứu về rừng, người ta cũng đặc biệt quan tâm đến thành phần loài và vai trò của chúng trong quần xã. Nhiều nhà lâm học (Curtos, 1950; Richards, 1952; Van Steenis, 1956; Baur, 1976) cho rằng: mỗi loại rừng được hình thành bởi những loài cây khác nhau, vì thế khi phân tích tổ thành rừng, nhà lâm học cần phải xác định chính xác tên loài cây và tỷ trọng của mỗi loài. Dựa vào những loài cây hình thành rừng, Richards đã phân chia rừng mưa nhiệt đới thành hai nhóm, trong đó nhóm một là rừng mưa hỗn hợp với nhiều loài cây ưu thế và nhóm hai là rừng mưa đơn ưu thế.
Về cấu trúc rừng - Về thành phần và tổ thành loài cây 4 Tổ thành loài thực vật là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sự phong phú của hệ thực vật rừng tại các vùng địa lý khác nhau. Tổ thành loài cây khác nhau sẽ dẫn đến sự khác nhau tương ứng về các đặc trưng cấu trúc khác của rừng. Vì vậy, nghiên cứu thành phần loài và cấu trúc tổ thành trong rừng tự nhiên nhiệt đới ẩm được xem như công việc đầu tiên và quan trọng trong nghiên cứu lâm học của rừng. Theo Richards (1959), khi nghiên cứu tổ thành loài cây rừng ở rừng nhiệt đới cho thấy thường có ít nhất 40 loài trở lên trên một hecta, có trường hợp còn ghi nhận được trên 100 loài.
Theo Kraft (1884), lần đầu tiên đã đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng. Mặc dù phân cấp của Kraft phản ánh được tình hình phân hóa cây rừng nhưng trên thực tế chỉ phù hợp với rừng trồng thuần loài đều tuổi. Việc phân cấp cây rừng cho rừng gỗ hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là hết sức phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra phương pháp phân cấp được chấp nhận rộng rãi (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1995). Khi nghiên cứu về thành phần loài cây, Richards P.W và Wyart Simth (1949) cho rằng: các loài cây thường gặp nhất ở bất kỳ một quần thể rừng mưa nào thực đúng là hỗn hợp cũng thường là những cây có kích thước nhỏ nhất.
- Nghiên cứu về phân bố số cây theo đường kính (N/D1,3) Phân bố số cây theo đường kính là quy luật cấu trúc cơ bản của lâm phần và được nhiều nhà lâm học quan tâm nghiên cứu. Các tác giả đã đưa ra các hàm phân bố khác nhau để xây dựng dạng phân bố thực nghiệm cho N/D1,3. Tuy nhiên, một dạng phân bố thực nghiệm chỉ có thể phù hợp cho một dạng hàm số, cũng có thể phù hợp cho nhiều hàm số ở các mức sác xuất khác nhau. Richards (1968), trong cuốn “Rừng mưa nhiệt đới” cũng đã đề cập đến phân bố số cây theo đường kính, ông coi dạng phân bố là một dạng đặc trưng của rừng tự nhiên hỗn loài.
Mayer (1952), đã mô tả phân bố số cây theo đường kính bằng phương trình 5 toán học, mà dạng của nó là đường cong giảm liên tục. Phương trình này được gọi là phương trình Mayer hay hàm Mayer (trích dẫn bởi Trần Minh Ngọc, 2012). Nhiều tác giả cũng sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa đường kính loài Thông theo mô hình của Schumacher và Coil (Belly, 1973). Bên cạnh đó các dạng hàm Mayer, Hyperpol, hàm mũ,… cũng được sử dụng để mô hình hóa cấu trúc rừng (Trần Văn Con, 2001).
- Phân bố số cây theo chiều cao (N/Hvn) Khi nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới, hầu hết các tác giả có ý kiến mang tính định tính trong việc xác định tầng thứ. Có ý kiến cho rằng rừng tự nhiên nhiệt đới chỉ có một tầng cây gỗ, còn Richards (1952) phân rừng tự nhiên nhiệt đới thành 5 - 6 tầng. Việc phân chia các tầng rừng theo chiều cao cũng mang tính chất cơ giới chứ chưa phản ánh thực sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới. Khi nghiên cứu cấu trúc lâm phần theo chiều thẳng đứng, các tác giả đã dựa vào phân bố số cây theo chiều cao.
Phương pháp kinh điển nghiên cứu cấu trúc đứng rừng tự nhiên là vẽ các phẫu đồ đứng với các kích thước khác nhau tùy theo mục đích nghiên cứu. Các phẫu đồ 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. Phương pháp này được nhiều nhà nghiên cứu rừng nhiệt đới áp dụng như Mayer (1952), Rollet (1985)… đáng chú ý là công trình nghiên cứu của Richards (1959). Một trong những đặc trưng nổi bật nhất của cấu trúc rừng nhiệt đới là hiện tượng phân chia thành tầng, phương pháp kinh điển nghiên cứu cấu trúc đứng rừng tự nhiên là vẽ các phẫu diện đứng với các kích thước khác nhau tùy theo mục đích nghiên cứu.
Các phẫu diện đứng đã mang lại những hình ảnh khái quát về cấu trúc tầng tán, phân bố cây theo chiều thẳng đứng. Từ đó rút ra các nhận xét và đề xuất ứng dụng thực tế. Phương pháp này được nhiều nhà nghiên cứu rừng nhiệt đới áp dụng mà điển hình là các nghiên cứu của Richards P.W (1968) và Rollet (1971) 6 - Về nghiên cứu các quy luật tương quan giữa các nhân tố cấu trúc: Tương quan giữa chiều cao và đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần tồn tại mỗi quan hệ với nhau, mỗi quan hệ đó không chỉ tồn tại trong lâm phần mà giữa các lâm phần khác nhau. Có thể thông qua đường kính để suy diễn chiều cao mà không cần đo cao toàn diện.
Qua nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy chiều cao tương ứng với một cỡ đường kính cho trước luôn tăng theo tuổi, đó là kết quả tự nhiên của quá trình sinh trưởng và mỗi quan hệ đó được biểu diễn dưới dạng đường cong. Đường cong biểu diễn quan hệ giữa chiều cao và đường kính ngang ngực có thể thay đổi hình dạng và luôn dịch chuyển về phía trước khi tuổi lâm phần tăng lên. Để biểu thị tương quan giữa chiều cao và đường kính ngang ngực có thể sử dụng nhiều dạng phương trình, việc sử dụng phương trình nào thích hợp nhất tùy vào từng đối tượng nghiên cứu cụ thể. Nhìn chung, để biểu thị tương quan giữa chiều cao và đường kính ngang ngực thì phương trình có dạng Parabol và phương trình logarit được sử dụng nhiều hơn cả.
Qua nghiên cứu, có nhiều tác giả đã mô phỏng quan hệ đường kính tán và đường kính ngang ngực bằng các phương trình khác nhau nhưng phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng có dạng Dt = a + b*D1. Về quan hệ giữa chiều cao và đường kính ngang ngực, Rollet B, 1976 đã biểu diễn bằng các hàm hồi quy (trích bởi Đinh Văn Đề, 2012). Nhìn chung, các phương trình nghiên cứu về đặc điểm lâm học và cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú và đa dạng. Trên đây chỉ mới điểm qua một số nghiên cứu về cơ sở sinh thái rừng, về mổ tả hình thái cấu trúc rừng cũng như các nghiên cứu định lượng giữa các nhân tố điều tra có liên quan đến đề tài.
Những kết luận của các tác giả trên đây sẽ được đề tài tham khảo có chọn lọc trong việc đề xuất những biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động khi nghiên cứu đặc điểm lâm học rừng tự nhiên tại khu vực nghiên cứu. Về tái sinh tự nhiên dưới tán rừng Nghiên cứu quá trình tái sinh rừng, là một vấn đề được đặc biệt quan tâm 7 trong các nghiên cứu về đặc điểm lâm học của rừng. Khi giải quyết vấn đề này, nhiều tác giả đều thống nhất là phải làm rõ những đặc điểm về sự hình thành cơ quan sinh sản, thời kỳ ra hoa, quả và các nhân tố ảnh hưởng, kiểu cách phát tán hạt giống… Sự hình thành và động thái biến đổi của cây mầm và cây con dưới tán rừng ảnh hưởng của điều kiện môi trường thay đổi, cấu trúc tuổi, đặc điểm phân bố trên mặt đất, mật độ và sức sống của các thế hệ cây con. Tuy vậy, người ta cho rằng những hiểu biết chi tiết về những đặc điểm tái sinh chỉ giúp ích nhiều trong nghiên cứu cơ bản về rừng, còn để phục vụ trực tiếp công việc xây dựng các biện pháp lâm sinh chỉ cần biết số lượng và thành phần loài cây hiện có đã đạt đến chiều cao H ≥ 50 cm (trích dẫn bởi Nguyễn Văn Thêm 1995, 1996).
Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới được thảo luận nhiều nhất là hiệu quả các cách xử lý lâm sinh, liên quan đến tái sinh rừng của các loài cây mục đích ở các kiểu rừng. Từ đó các nhà lâm sinh học đã xây dựng thành công nhiều phương pháp chặt tái sinh. Công trình của Walton, Berward.C-Wyatt Smith (1950) với phương thức rừng đồng tuổi ở Mã Lai; Taylor (1959), Soner (1960) với phương thức chặt dần tái sinh dưới tán rừng ở Nigieria và Gana. Nội dung hiệu quả của từng phương thức đối với tái sinh đã được Baur (1976) tổng kết trong tác phẩm “Cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa” (trích dẫn bởi Nguyễn Thị Bình, 1997).
Savan (1937) đã nghiên cứu một số nhân tố ảnh hưởng đến tái sinh rừng, ông cho rằng phải nghiên cứu từ giai đoạn hình thành cơ quan di truyền đến giai đoạn cây con phát triển ổn định. Do thiếu những phương pháp nghiên cứu trong các giai đoạn đầu tiên của quá trình tái sinh rừng nên trong thực tế người ta quan tâm đến thời kỳ từ cây mạ phát sinh đến lúc cây con đạt đường kính < 8 cm (dẫn theo Baur (1976)). Các công trình nghiên cứu về phân bố tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới đáng chú ý là công trình nghiên cứu của Rich (1968). Tổng kết các kết quả nghiên cứu về phân bố cây tái sinh, tác giả đã nhận xét trong các ô có kích thước nhỏ (1 m x 1 m, 1 8 m x 1,5 m) cây tái sinh tự nhiên có dạng phân bố cụm, một số ít có phân bố Poisson.