CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới 1.1 Cơ sở khoa học Rừng là một quần xã sinh vật trong đó cây rừng là thành phần chính. Quần xã phải có diện tích đủ lớn. Giữa quần xã sinh vật và môi trường, các thành phần trong quần xã sinh vật phải có mối quan hệ chặt chẽ để đảm bảo sự khác biệt giữa trạng thái rừng và các trạng thái khác trong quần xã. Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp các thành phần tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian Thành phần là yếu tố mô tả số lượng loài tham gia và số lượng cá thể của từng loài trong thành phần gỗ của rừng.
Nói cách khác, thành phần biểu thị sự kết hợp và mức độ tham gia của các loài cây khác nhau trên cùng một đơn vị thể tích. Trong một khu rừng, nếu một loài cây nào đó chiếm trên 95% thì khu rừng đó được coi là rừng thuần chủng, khu rừng có từ 2 loài cây trở lên với tỷ lệ xấp xỉ bằng nhau được coi là rừng hỗn giao. Cấu trúc lớp: Sự phân bố không gian của lớp gỗ theo chiều dọc, phụ thuộc vào đặc điểm sinh thái và nhu cầu ánh sáng của các loài tham gia cấu tạo. Cấu trúc lớp của hệ sinh thái rừng nhiệt đới có nhiều lớp hơn hệ sinh thái rừng ôn đới.
Một số cách phân chia tầng tán: Tầng tán: Loài cây đứng cao và chiếm ưu thế, không có tính liên tục. Tầng tán chính (tầng ưu thế sinh thái): Là tầng rừng chính và liên tục. Tầng dưới: Chứa cây tái sinh và cây chịu bóng. Thảm trải sàn tươi: Chủ yếu là các loại thảm tươi.
Thực vật ngoài lớp tán: Chủ yếu là cây dây leo. Cấu trúc mật độ: Cấu trúc mật độ phản ánh số lượng cây trên một đơn vị diện tích. Phản ánh mức độ tương tác giữa các cá thể trong rừng. Mật độ ảnh hưởng đến tiểu hoàn cảnh và năng suất rừng.
Theo thời gian, mật độ của rừng luôn thay đổi. Loài ưu thế: Là một loài hoặc các nhóm có ảnh hưởng xác định lên quần xã 3 động thực vật, quyết định đến số lượng, kích thước, năng suất và các thông số của chúng. Loài cây có ưu thế thường tham gia vào sự điều chỉnh thành phần loài, và quá trình trao đổi vật chất và năng lượng giữa quần xã với môi trường xung quanh của chúng. Chính vì vậy, một số loài có ảnh hưởng đến môi trường, từ đó ảnh hưởng đến các loài khác trong quần xã sinh vật.2 Những nghiên cứu trên thế giới Tái sinh rừng, phục hồi rừng là một trong những nội dung quan trong nhất của ngành lâm nghiệp.
Lịch sử nghiên cứu tái sinh rừng trên thế giới đã trải qua hàng trăm năm nhưng với rừng nhiệt đới vấn đề này được tiến hành chủ yếu từ những năm 30 của thế kỷ trước trở lại đây. Nghiên cứu về tái sinh rừng là những nghiên cứu rất quan trọng làm cơ sở cho các biện pháp kỹ thuật lâm sinh xây dựng và phát triển rừng. Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái, nó đảm bảo cho nguồn tài nguyên có khả năng tái sản xuất mở rộng nếu con người nắm bắt được quy luật tái sinh và điều khiển nó phục vụ cho kinh doanh rừng. Vì vậy, tái sinh rừng trở thành vấn đề then chốt trong việc xác định các phương thức kinh doanh rừng.
Hiện nay trên thế giới, nhiều kết quả nghiên cứu về cấu trúc rừng đã được tiến hành mục đích nhằm xác định được cơ sở khoa học để có thể đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động đến các trạng thái rừng hiện có , góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trường của rừng thông qua các biện pháp kỹ thuật đó. Đặc điểm tái sinh rừng cũng được nhiều nhà khoa học quan tâm, đặc biệt là việc tạo ra các cây tái sinh có thành phần giống hoặc khác với thành phần cây cao. Các nhà khoa học nghiên cứu về vấn đề này như: Richard (1944, 1949, 1965); Baur (1964). Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu thì 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.
Sự tương đồng hay khác biệt giữa lớp cây con và tầng cây gỗ được nhiều nhà khoa học quan tâm như Mibbre-ad (1930), Richards (1952), Baur G.N (1964) và Rollet (1969) 4 Về sự phân bố cây tái sinh ở vùng nhiệt đới, trong cuốn sách: “Rừng nhiệt đới” của P. Richard (1952) chỉ ra rằng trong các ô dạng đĩa, cây tái sinh có phân bố theo cụm, các cây khác có phân bố Poisson. Trong các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tái sinh thì ánh sáng là yếu tố quan trọng nên các công trình nghiên cứu đều tập trung chủ yếu vào vấn đề này. Nghiên cứu về tác động của ánh sáng thường được thể hiện thông qua các chỉ tiêu gián tiếp, đó là độ che phủ tán của rừng hay độ che phủ tán của tầng gỗ.
Chỉ số độ che phủ tán cây được sử dụng rộng rãi trên thế giới là chỉ số đo theo P. Đối với rừng mưa nhiệt đới, có nhiều nghiên cứu về cách xử lý lâm sinh ở Châu Phi, Châu Mỹ, Úc. Đặc biệt ở Đông Nam Á chưa được nghiên cứu nhiều. Kết quả nghiên cứu của G.
Baur cho thấy, thiếu ánh sáng chủ yếu ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây con. Về điều tra, đánh giá khả năng tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới, M.Loeschau (1977) đưa ra một số đề xuất: Để đánh giá một khu rừng đã tái sinh đạt yêu cầu hay chưa thì phải áp dụng phương pháp điều tra. Việc các nhà khoa học lấy mẫu ngẫu nhiên để tiến hành nghiên cứu, trừ một số trường hợp đặc biệt, có thể căn cứ vào nhận xét chung về mật độ tái sinh để xem xét lâm phần có xứng đáng được chăm sóc hay không? Việc chăm sóc, xúc tiến tái sinh có cấp bách hay hông? Cường độ chăm sóc ra sao còn phụ thuộc vào thực tế thông qua các kết quả nghiên cứu? Nhìn chung, kết quả nghiên cứu về tái sinh rừng cho thấy tầng cây, bụi cây, thảm tươi, cấu trúc thực vật, độ ẩm, ánh sáng và dinh dưỡng khoáng của lớp đất mặt có ảnh hưởng rất lớn đến loài cây. tái sinh, tái tạo chất lượng.
Theo Van Stennit (1956) thì đặc điểm tái sinh là “tái sinh phân tán, liên tục”, vì rừng mưa nhiệt đới có tổ thành loài cây phức tạp, khác tuổi nên thời kỳ tái sinh của quần thể diễn ra quanh năm. - Nghiên cứu về nhân tố ảnh hưởng đến tái sinh. Các nhân tố ảnh hưởng đến tái sinh được phân tích và chia thành hai nhóm: 5 Nhóm nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến tái sinh và phục hồi rừng không có sự can thiệp của con người (Baur G. Theo Aubréville, trong các nhóm yếu tố sinh thái phát sinh quần thể thực vật, nhóm yếu tố khí hậu - thủy văn là nhóm yếu tố chủ đạo, quyết định hình thái và cấu trúc của các kiểu thảm thực vật.
Nhóm khí hậu - thủy văn gồm các yếu tố quan trọng nhất là nhiệt độ, ánh sáng, lượng mưa, độ ẩm, chế độ gió,… Bechse, nhà lâm học người Đức cho rằng “ánh sáng là chiếc đòn bẩy mà nhà lâm học dùng để điều khiển sự sống của rừng theo hướng có lợi về kinh tế. Độ khép tán của quần thụ ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và sức sống của cây con.S (1981) chứng minh độ đầy tối ưu cho sự phát triển bình thường của cây gỗ là 0,6 - 0,7.Karpov (1969) còn khẳng định “ độ khép tán của quần thụ ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và sức sống của cây con”. Ngoài những nhân tố sinh thái thì trong tái sinh rừng các nhân tố như: Thảm tươi, cây bụi, động vật ăn hạt cũng có ảnh hưởng rõ rệt đến tái sinh tự nhiên (Xannikov (1976), Vipper (1973), Mishra và Sharma (1994). Khi nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên.
Trong đó nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi, thảm tươi được đề cập thường xuyên.N cho rằng, trong rừng nhiệt đới sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến phát triển của cây con còn đối với sự nảy mầm, ảnh hưởng này thường không rõ ràng. Nhóm nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến tái sinh và phục hồi rừng có sự can thiệp của con người. Các nhà lâm học như: Gorxenhin (1972, 1976); Belop (1982) đã xây dựng thành công nhiều phương thức tái sinh và phục hồi rừng nghèo kiệt; đáng chú ý là một số công trình nghiên cứu của Maslacop E.L (1981) về "phục hồi rừng trên các khu khai thác", Melekhop I.C (1966) về "ảnh hưởng của cháy rừng tới quá trình tái sinh phục hồi rừng", Pabedinxkion (1966) về "phương pháp nghiên cứu quá trình phục hồi rừng". Myiawaki (1993), Yu cùng các cộng sự (1994), Goosem và Tucker (1995), Sun và cộng sự (1995), Kooyman (1996) cũng đã đưa ra nhiều hướng tiếp cận nhằm phục hồi hệ sinh thái rừng đã bị tác động ở vùng nhiệt đới.
Kết quả ban đầu của những nghiên cứu này đã tạo nên những khu rừng có cấu trúc và làm tăng mức độ đa dạng về loài. Tuy nhiên, hạn chế của chúng là không thể áp dụng trên quy mô rộng, bởi các yêu cầu về nhân công và các nguồn lực khác trong quá trình thực hiện. 6 Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới được thảo luận nhiều nhất là hiệu quả của các phương thức xử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loài cây mục đích ở các kiểu rừng. Từ kết quả nghiên cứu kiểu tái sinh các nhà lâm sinh học đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh như: Công trình của Bernard (1954, 1959), Wyatt Smith (1961, 1963) với phương thức kinh doanh rừng đều tuổi ở Mã Lai; Nicholson (1958) ở Bắc Borneo; Taylor (1954), Jones (1960) phương thức chặt dần tái sinh dưới tán ở Nijêria và Gana; Barnarji (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andamann; Donis và Maudouz (1951, 1954) với phương thức đồng nhất hóa tầng trên ở Java.
Các phương thức lâm sinh cho phục hồi và phát triển rừng tự nhiên có hai dạng chính: (i) Duy trì cấu trúc rừng tự nhiên không đều tuổi bằng cách lợi dụng lớp thảm thực vật tự nhiên hiện có và sự thuận lợi về điều kiện tự nhiên để thực hiện tái sinh tự nhiên, xúc tiến tái sinh tự nhiên hoặc trồng bổ sung.