Đặt vấn đề Từ xƣa đến nay, rừng luôn giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong các hoạt động sống và sản xuất của con ngƣời, rừng cũng là môi trƣờng duy trì sự sống cho các loài sinh vật trên trái đất. Hiện nay, nền kinh tế ngày càng phát triển, tốc độ đô thị hóa diễn ra mạnh, dân số gia tăng nhanh cũng kéo theo nhu cầu sử dụng rừng tăng lên, các vấn đề tiêu cực liên quan đến rừng cũng ngày càng nhiều. Bên cạnh đó công tác quản lý bảo vệ trên địa bàn còn nhiều bất cập khi hiện tƣợng xâm lấn đất và khai thác lâm sản trái phép xảy ra ngày càng nhiều, phát sinh nhiều mâu thuẫn trong việc sử dụng đất đai, tài nguyên rừng giữa chủ rừng rừng phòng hộ với ngƣời dân địa phƣơng. Hoạt động này tác động không nhỏ làm hủy hoại môi trƣờng sinh thái, nơi cƣ trú của các loài động vật và tính đa dạng sinh học trong khu vực, do đó cần kiên quyết ngăn chặn để trả lại sự bình yên cho khu rừng.
Nguyên nhân chính dẫn đến tồn tại nhƣ hiện nay một phần là vẫn chƣa thực sự tạo ra đƣợc cơ chế, chính sách để chia sẻ lợi ích và khuyến khích ngƣời dân địa phƣơng tham gia vào công tác quản lý, bảo vệ và phát triển rừng. Xuất phát từ tình hình thực tế tại khu rừng phòng hộ hồ Phƣợng Hoàng đang đứng trƣớc nguy cơ bị xâm hại thì rất cần có sự chung tay tham gia quản lý bảo vệ rừng của mọi cấp ngành và toàn xã hội, đặc biệt cộng đồng ngƣời dân địa phƣơng sở tại. Vì vậy, để phát huy khả năng phòng hộ, đồng thời góp phần nâng cao giá trị kinh tế, sinh thái và du lịch cho địa phƣơng thì việc: “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng rừng tự nhiên khu rừng c 2 phòng hộ hồ Phượng Hoàng, xã Cù Vân, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên” là hết sức cần thiết trong giai đoạn hiện nay. Mục tiêu nghiên cứu - Phân tích một số đặc điểm cấu trúc và đánh giá đa dạng của các quần xã rừng phòng hộ hồ Phƣợng Hoàng.
- Đánh giá đƣơ ̣c mức độ ảnh hƣởng của một số yếu tố tác động đến tài nguyên rƣ̀ng trong rừng phòng hộ. - Mô tả lớp tái sinh dƣới tán rừng của các quần xã rừng phòng hộ hồ Phƣợng Hoàng. - Đề xuấ t đƣơ ̣c các gi ải pháp kỹ thuật lâm sinh và công tác quản lý bảo vệ đố i với tài nguyên rƣ̀ng trong khu rừng phòng hộ hồ Phƣợng Hoàng. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Về mă ̣t khoa ho ̣c : Bổ sung các dẫn chƣ́ng khoa ho ̣c cho các nhà quản lý đánh giá một cách tổng quát về các chỉ tiêu quản lý, bảo vệ và phát triển rừng phòng hộ.
- Về mă ̣t th ực tiễn: Kế t quả nghiên cƣ́u của đ ề tài sẽ góp phần đƣa ra đƣợc những giải pháp nhƣ áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh trong việc bảo vệ và phát triển của khu rừng. c 3 Phần 2: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Cấu trúc rừng là sự sắp xếp có tính quy luật của tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng trong không gian và thời gian. Cấu trúc rừng biểu hiện quan hệ sinh thái giữa thực vật rừng với nhau và với các nhân tố môi trƣờng xung quanh gồm: Cấu trúc sinh thái tạo thành loài cây, dạng sống, tầng phiến; cấu trúc hình thái tầng tán rừng; cấu trúc đứng; cấu trúc theo mặt phẳng ngang (mật độ và dạng phân bố cây trong quần thể); cấu trúc theo thời gian (theo tuổi). Cấu trúc rừng phản ánh điều kiện sinh thái.
Cụ thể: Những nơi có điều kiện môi trƣờng khắc nghiệt, cấu trúc rừng đơn giản chỉ gồm những loài cây chống chịu đƣợc môi trƣờng đó. Nơi có môi trƣờng thuận lợi, cấu trúc rừng phức tạp và gồm nhiều loài cạnh tranh, có phần cộng sinh, ký sinh (các loại rêu, địa y…). Vùng ôn đới, cấu trúc rừng thƣờng là thuần loài, đều tuổi, một tầng, rụng lá. Vùng nhiệt đới nhƣ Việt Nam, cấu trúc rừng tự nhiên điển hình là rừng hỗn loài, nhiều tầng, thƣờng xanh quanh năm.
Ngay trong một khu vực nhất định nhƣ ở sƣờn đồi, đỉnh đồi và ven khe suối cạn cũng có những kiểu thảm thực vật khác nhau. Thậm chí trong một kiểu thảm thực vật (cùng một trạng thái rừng) thì đặc điểm cấu trúc, khả năng tái sinh, mật độ cây rừng và phân bố số loài cây tại vị trí này cũng có thể hoàn toàn khác so với vị trí khác. Điều đó đã nói lên cây rừng chịu ảnh hƣởng sâu sắc của điều kiện sinh thái. Theo ITTO (tổ chức gỗ nhiệt đới quốc tế), Quản lý rừng bền vững là quá trình quản lý những lâm phần ổn định nhằm đạt đƣợc một hoặc nhiều hơn những mục tiêu quản lý rừng đã đề ra một cách rõ ràng, nhƣ đảm bảo sản xuất liên tục những sản phẩm và dịch vụ mong muốn mà không làm giảm đáng kể những giá trị di truyền và năng suất tƣơng lai c 4 của rừng và không gây ra những tác động không mong muốn đối với môi trƣờng tự nhiên và xã hội.
Luận điểm cơ bản của kinh doanh rừng, bảo vệ, bảo tồn rừng nhiệt đới là xây dựng cho đƣợc một cấu trúc hợp lý nhất có năng suất, chất lƣợng cao và ổn định nhất; nghiên cứu cấu trúc rừng là nhằm hiểu rõ các quy luật tự nhiên quá trình diễn thế, sinh trƣởng và phát triển rừng theo không gian và thời gian. Tình hình nghiên cứu cấu trúc rừng trên thế giới Nghiên cứu cấu trúc rừng đã đƣợc các nhà lâm nghiệp trên thế giới nghiên cứu bằng nhiều phƣơng pháp khác nhau để đáp ứng cho một mục tiêu nào đó. Tuy nhiên, đúc kết lại có hai hƣớng chính để mô tả cấu trúc rừng là theo định tính và định lƣợng. Nghiên cứu cấu trúc rừng theo định tính Theo Nguyễn Văn Trƣơng (1983) [18] thì từ P.
W Richards, Thái Văn Trừng đến M.Rollet việc nghiên cứu cấu trúc đứng rừng tự nhiên nhiệt đới vẫn dừng lại ở dạng vẽ phẫu đồ đứng. Qua phƣơng pháp đó, các tác giả đã cố gắng đem lại cho ngƣời đọc một hình tƣợng đặc sắc của cấu trúc đứng. Phƣơng pháp này tỏ ra hiệu quả, sử dụng rộng rải cho đến nay. Nhƣng phƣơng pháp này chƣa làm sáng tỏ tính quy luật của nó.
Baur (1961) [14] rừng mƣa là một quần xã kín tán, bao gồm những cây gỗ về căn bản là ƣa ẩm, thƣờng xanh, có lá rộng, với hai tầng cây gỗ và cây bụi hoặc nhiều hơn nữa, cùng các tầng phiến có dạng sống khác nhau-cây bò leo và thực vật phụ sinh. Điều này nói lên rừng mƣa nhiệt đới có những đặc trƣng nhất định về loài cây gỗ chịu ẩm, nhiều tầng tán và các dạng sống khác rất phức tạp trong một kiểu rừng. Odum (1971) [19] đã phân chia sinh thái học thực vật thành sinh c 5 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 nhƣ khả năng thích nghi với môi trƣờng đƣợc đặc biệt chú ý. Ngoài ra mối quan hệ giữa yếu tố sinh thái, sinh trƣởng có thể định hƣớng bằng các phƣơng pháp toán học thƣờng đƣợc mô phỏng, phản ánh các đặc điểm quy luật tƣơng quan phức tạp trong tự nhiên. Khi đƣa ra hệ thống phân cấp cây rừng Kraft (1884) [17] đã chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp sinh trƣởng hoặc cấp “ƣu thế” và cấp “chèn ép”. Các chỉ tiêu Kraft sử dụng là: Vị trí tán cây trong tán rừng (chiều cao), độ lớn và hình dạng tán lá, khả năng ra hoa, tình trạng sinh lực…Mỗi chỉ tiêu có một hệ thống tiêu chuẩn để nhận biết và đánh giá (Stephen và ctv, 1986).
Phƣơng pháp này phản ánh đƣợc tình hình phân hóa cây rừng rõ ràng trong các lớp không gian, chiều cao của các cấp so với chiều cao trung bình. Nhƣng giải pháp này chỉ áp dụng cho rừng trồng đồng tuổi có sự cạnh tranh về không gian dinh dƣỡng ở cùng loài cây, cùng tuổi.Rừng tự nhiên có cấu trúc phức tạp có nhiều thế hệ tuổi khác nhau nên khó áp dụng.Nhƣ vậy, các nhà lâm học nêu trên khi mô tả, nhận xét, đánh giá cấu trúc rừng đều mang tính định tính để nhận biết về kiểu rừng.Từ đó, khuyến cáo các nhà lâm học điều có biện pháp tác động thích hợp để nâng cao năng xuất rừng. Cấu trúc rừng theo định lượng Với sự phát triển của khoa học công nghệ thông tin, tin học đóng vai trò quan trọng và hỗ trợ nhiều cho các nhà nghiên cứu trong thống kê toán học và mô hình hóa cấu rừng; xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố điều tra rừng.Các công trình nghiên cứu nhiều nhất là nghiên cứu cấu trúc về không gian và thời gian của rừng. Nghiên cứu quy luật phân bố Theo Meyer đã xây dựng rừng chuẩn với phƣơng trình hồi quy để tính c 6 toán cho chu kỳ khai thác ổn định số cây và cấp đƣờng kính; Richards P.W trong quyển “Rừng mƣa nhiệt đới” [20] cũng đề cập đến phân bố số cây theo cấp kính, ông cho đó là một phân bố đặc trƣng của rừng tự nhiên hỗn loại.
Trong quyển “hệ sinh thái rừng nhiệt đới” mà FAO xuất bản gần đây tác giả cũng xét phân bố số cây theo các cấp đƣờng kính. Theo quan điểm của Richards, Wenk đã nghiên cứu thân cây theo kích cỡ và đồng hóa với một số dạng phân bố lý thuyết để sử dụng trong tính toán quy hoạch rừng, Rollet đã dành một chƣơng quan trọng để xác lập phƣơng trình hồi quy số cây- đƣờng kính. (1960) [21] đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đƣờng kính loài. Bên cạnh đó các hàm Meyer, Hyperbol, hàm mũ, Peason, Poisson.cũng đã đƣợc nhiều tác giả sử dụng để mô hình hoá cấu trúc rừng.
Các tác giả này đã xây dựng đƣợc các phƣơng trình hồi quy cho các kiểu rừng khác nhau (số cây theo đƣờng kính). Từ các nhân tố điều tra có thể suy ra đƣợc các biến khác thông qua tƣơng quan hồi quy. Đây là cơ sở quan trọng để ứng dụng trong điều chế rừng góp phần tìm ra một số kết luận bổ ích cho công tác lâm sinh hƣớng vào mục tiêu xây dựng và nâng cao vốn rừng về lƣợng và chất. Phân bố cây rừng tƣ nhiên mà ông xác định đã đƣợc kiểm chứng ở rất nhiều nơi trên thế giới.
Đó là phân bố số cây theo đƣờng kính của rừng tự nhiên có một đỉnh lệch trái.