Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái học loài cây 1. Trên thế giới Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm về sinh thái học thực vật nhằm tìm hiểu sâu sắc hơn về mối quan hệ giữa các loài thực vật với nhau và giữa chúng với điều kiện nơi mọc, các phương pháp nghiên cứu đó đã được trình bày trong “Thực nghiệm sinh thái học” của Stephen, D.Lacher (1987) các tác giả đã chỉ rõ sự thích nghi của các loài với các điều kiện dinh dưỡng khoáng, ánh sáng, chế độ nhiệt, chế độ ẩm, nhịp điệu khí hậu.
Odum (1971) [41] đã phân chia sinh thái học thực vật thành sinh thái học cá thể và sinh thái học quần thể. Sinh thái học cá thể nghiên cứu từng cá thể sinh vật hoặc từng loài. Trong đó chu kỳ sống và tập tính cũng như khả năng thích nghi với môi trường được đặc biệt chú ý. Ngoài ra mối quan hệ giữa yếu tố sinh thái, sinh trưởng có thể định hướng bằng các phương pháp toán học thường được mô phỏng, phản ánh các đặc điểm quy luật tương quan phức tạp trong tự nhiên.
Tái sinh là một quá trình sinh học mang đặc thù của hệ sinh thái rừng, đó là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng. Hiệu quả của tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố. n 6 Lowdermilk (1927) [16] đã đề ghị sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống để điều tra tái sinh, với diện tích ô đo đếm từ 1 đến 4 m2.W (1952) [42] đã tổng kết việc nghiên cứu tái sinh trên các ô dạng bản và phân bố tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Để giảm sai số, Barnard (1955) đã đề nghị phương pháp "Điều tra chẩn đoán" theo đó kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh.
Vansteenis (1956) [43] đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng nhiệt đới đó là tái sinh phân tán liên tục và tái sinh vệt.N (1962) [2] cho rằng, trong rừng nhiệt đới sự thiếu hụt ánh sáng đã làm ảnh hưởng đến phát triển của cây con, còn đối với sự nảy mầm thì ảnh hưởng đó thường không rõ ràng. Đối với rừng nhiệt đới, số lượng loài cây trên một đơn vị diện tích và mật độ tái sinh thường khá lớn. Vì vậy, khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên cần phải đánh giá chính xác tình hình tái sinh rừng và có những biện pháp tác động phù hợp. Cấu trúc rừng là hình thức biểu hiện 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. Catinot (1965) [6] đã nghiên cứu cấu trúc hình thái rừng thông qua việc biểu diễn các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến,. Hiện tượng thành tầng là một trong những đặc trưng cơ bản về cấu trúc hình thái của quần thể thực vật và là cơ sở để tạo nên cấu trúc tầng thứ. Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do David và P.W Risa (1933- 1934) đề sướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan, đến nay phương pháp đó vẫn được sử dụng nhưng nhược điểm là chỉ minh hoạ được cách sắp n 7 xếp theo hướng thẳng đứng trong một diện tích có hạn.
Cusen (1951) đã khắc phục bằng cách vẽ một số dải kề nhau và đưa lại một hình tượng về không gian 3 chiều. Kraft (1884) [13] đã dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng để phân chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp. Sampion Gripfit (1948) khi nghiên cứu rừng tự nhiên ở Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới ở Tây Phi, đã kiến nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp.W (1952) [41] phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng, tương ứng với chiều cao là 6- 12 m, 12- 18 m, 18- 24 m, 24- 30 m, 30- 36 m, 36- 42 m, nhưng thực chất đây chỉ là các lớp chiều cao. P (1971) nghi ngờ sự phân tầng rừng rậm nơi có độ cao dưới 600m ở Puecto Rico và cho rằng không có sự tập trung khối tán ở một tầng riêng biệt nào cả.W (1968) [22] đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới về mặt hình thái.
Theo tác giả, đặc điểm nổi bật của rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ và thường có nhiều tầng. Ông nhận định: "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". Như vậy, nghiên cứu về tầng thứ theo chiều cao còn mang tính cơ giới, nên chưa phản ánh được sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới. Việc nghiên cứu về cấu trúc rừng đã và đang được chuyển từ mô tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học.L (1971) [16] đã biểu diễn mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi quy, phân bố đường kính ngang ngực, đường kính tán bằng các dạng phân bố xác suất.
Balley (1972) sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính thân cây loài Thông,. Tuy nhiên, việc sử dụng các hàm toán học không thể phản ánh hết được những mối quan hệ sinh n 8 thái giữa các cây rừng với nhau và giữa chúng với hoàn cảnh xung quanh, nên các phương pháp nghiên cứu cấu trúc rừng theo hướng này không được vận dụng trong đề tài. Từ việc vận dụng các lý luận về sinh thái, tái sinh, cấu trúc rừng trên, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã vận dụng vào nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái cho từng loài cây. Một vài công trình nghiên cứu có thể kể tới như: Trung tâm Nông lâm kết hợp thế giới (World Agroforestry Centre, 2006), Anon (1996), Keble và Sidiyasa (1994) đã nghiên cứu đặc điểm hình thái của loài Vối thuốc (Schima wallichii) và đã mô tả tương đối chi tiết về đặc điểm hình thái thân, lá, hoa, quả, hạt của loài cây này, góp phần cung cấp cơ sở cho việc gây trồng và nhân rộng loài Vối thuốc trong các dự án trồng rừng (dẫn theo Hoàng Văn Chúc, 2009) [9].
Tian - XiaoRui trong công trình nghiên cứu về khả năng chịu lửa của một số loài cây trồng rừng đã rút ra kết luận, Vối thuốc (S. wallichii), Castanopsis hystrix và Myrica rubra có sức chống lửa tốt nhất trong tổng số 12 loài cây nghiên cứu. Vối thuốc là loài cây tiên phong ưa sáng, biên độ sinh thái rộng, phân bố rải rác ở các khu vực phía Đông Nam Châu Á. Vối thuốc xuất hiện ở nhiều vùng rừng thấp (phía Nam Thái Lan) và cả ở các vùng cao hơn (Nepal) cũng như tại các vùng có khí hậu lạnh.
Là cây bản địa của Brunei, Trung Quốc, ấn Độ, Lào, Myanmar, Nepal, Papua New Guinea, Phillipines, Thailand và Việt Nam (World Agroforestry Centre, 2006). Vối thuốc thường mọc thành quần thụ từ nơi đất thấp đến núi cao, phân bố ở rừng thứ sinh, nơi đồng cỏ, cây bụi và ngay cả nơi ngập nước có độ mặn nhẹ. Vối thuốc có thể mọc trên nhiều loại đất với thành phần cơ giới và độ phì khác nhau, từ đất cằn cỗi xương xẩu khô cằn đến đất phì nhiêu, tươi tốt, có thể thấy Vối thuốc xuất hiện nơi đầm lầy. Vối thuốc là loài cây tiên phong sau nương n 9 rẫy (Laos tree seed project, 2006) (dẫn theo Hoàng Văn Chúc, 2009) [9].
Theo Khamleck (2004), Họ Dẻ có phân bố khá rộng, với khoảng 900 loài chúng được tìm thấy ở vùng ôn đới Bắc bán cầu, cận nhiệt đới và nhiệt đới, song chưa có tài liệu nào công bố chúng có ở vùng nhiệt đới Châu Phi. Hầu hết các loài phân bố tập trung ở Châu Á, đặc biệt ở Việt Nam có tới 216 loài và ít nhất là Châu Phi và vùng Địa Trung Hải chỉ có 2 loài (dẫn theo Trần Hợp, 2002) [13]. Ngoài ra, những nghiên cứu về các đặc tính sinh học và sinh thái học cá thể còn được thực hiện bởi nhiều nhà khoa khác như: I. Như vậy, với các công trình nghiên cứu về lý thuyết sinh thái, tái sinh, cấu trúc rừng tự nhiên cũng như nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái đối với một số loài cây như trên đã phần nào làm sáng tỏ những đặc điểm cấu trúc, tái sinh của rừng nhiệt đới nói chung.
Đó là cơ sở để chúng tôi lựa chọn hướng đi và các nội dung của nghiên cứu này. Ở trong nước Ở nước ta, nghiên cứu về đặc điểm sinh học, sinh thái của các loài cây bản địa đã được thực hiện, và có thể tổng hợp và liệt kê ra đây một số nghiên cứu có liên quan như sau: Bảo Huy (1993) [14] trong nghiên cứu “Góp phần nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng nửa rụng lá - rụng lá ưu thế Bằng lăng (Lagerstroemia calyculata) làm cơ sở đề xuất giải pháp lỹ thuật khai thác - nuôi dưỡng ở Đắk Lắk, Tây Nguyên” đã đề cập đến nhiều nội dung về các đặc điểm sinh học và sinh thái học của loài, các tương quan trong nghiên cứu lâm học, tái sinh, cấu trúc tổ thành,. nhưng tập trung theo điều tra rừng. Các thành phần đi kèm chính với Bằng lăng là Muồng đen (Cassia siamea), Bình linh (Vitex pubescens), Kháo (Machulus odoratissima), Quế rừng (Cinnamomum iners), Cẩm xe, Thẩu tấu, Lòng máng, Gõ đỏ.
n 10 Lê Sáu (1996) [24] trong nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng ở Kon Hà Nừng đã tổng kết rằng loài cây có tổ thành cao nhất là Giẻ (7,05%) bên cạnh các loài cùng họ là Giẻ đỏ (1,06%) và Giẻ cau (0,42%), tiếp đến là loài Trâm (Syzygium sp. Các loài cây khác có tổ thành từ 1%-5% gồm có Chò đen, Hoóc quang, Hoàng đàn giả, Thông nàng, Trường, Giổi, Bời lời, Dung, Chò xót, Gội, Re, Vạng trứng, Cóc đá, Hoa khế, Dầu, Sến mủ, Bằng lăng. Các ưu hợp thực vật gồm có: Giẻ-Trâm- Hoóc quang, Giẻ-Bời lời-Trâm, Trâm-Vạng trứng-Giẻ, Chò đen-Trâm- Trám; Bằng lăng-Chò đen-Thành ngạnh, Cà chít-Dầu, Trâm-Giẻ-Giổi.