Luận án nghiên cứu động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh tại khu bảo tồn thiên nhiên hang kia pà cò và vườn quốc gia xuân sơn

Luận án nghiên cứu động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh tại khu bảo tồn Hang Kia - Pà Cò và Vườn quốc gia Xuân Sơn.

• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Lâm Nghiệp
• Đề tài: Nghiên Cứu Động Thái Cấu Trúc Hệ Sinh Thái Rừng Lá Rộng Tại Khu Bảo Tồn Hang Kia Pà Cò Và Vườn Quốc Gia Xuân Sơn
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng

Động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng là một khái niệm quan trọng trong nghiên cứu hệ sinh thái rừng. Cấu trúc rừng không chỉ phản ánh sự sắp xếp của các thành phần sinh vật mà còn thể hiện sự tương tác giữa chúng. Theo đó, cấu trúc rừng bao gồm các yếu tố như tổ thành, dạng sống, mật độ và sự biến đổi theo thời gian. Đặc biệt, động thái cấu trúc rừng được hiểu là sự biến đổi của các nhân tố này theo thời gian, từ đó ảnh hưởng đến sự phát triển và tái sinh của rừng. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến động thái tái sinh và sinh trưởng của rừng, đặc biệt là tại khu bảo tồn Hang Kia Pà Cò và Vườn Quốc Gia Xuân Sơn.

1.1. Khái niệm về cấu trúc rừng

Cấu trúc rừng được định nghĩa là sự sắp xếp của các tổ chức sinh vật trong hệ sinh thái rừng. Các yếu tố cấu thành như tổ thành và mật độ cây có vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của rừng. Sự biến đổi của các yếu tố này theo thời gian có thể dẫn đến sự thay đổi trong động thái cấu trúc của rừng, ảnh hưởng đến khả năng phục hồi và phát triển của các loài cây. Nghiên cứu về cấu trúc rừng giúp hiểu rõ hơn về sự tương tác giữa các loài và môi trường sống của chúng.

II. Động thái tái sinh rừng

Tái sinh rừng là một quá trình quan trọng trong việc duy trì biodiversity và ổn định của hệ sinh thái rừng. Nghiên cứu cho thấy có nhiều hình thức tái sinh như tái sinh hạt, tái sinh chồi và tái sinh thân ngầm. Mỗi hình thức tái sinh có những đặc điểm riêng, ảnh hưởng đến sự phát triển của rừng. Đặc biệt, trong các khu rừng nhiệt đới, quá trình tái sinh tự nhiên thường diễn ra mạnh mẽ, với sự xuất hiện của các loài cây ưa sáng trong các lỗ trống do cây già cỗi tạo ra. Điều này cho thấy sự thích nghi của các loài cây với điều kiện môi trường và sự cạnh tranh trong hệ sinh thái rừng.

2.1. Các hình thức tái sinh

Các hình thức tái sinh rừng bao gồm tái sinh hạt, tái sinh chồi và tái sinh thân ngầm. Tái sinh hạt thường xảy ra khi các hạt giống được phát tán và nảy mầm trong điều kiện thuận lợi. Tái sinh chồi là quá trình phát triển từ các chồi của cây mẹ, trong khi tái sinh thân ngầm liên quan đến sự phát triển của các rễ ngầm. Mỗi hình thức tái sinh đều có vai trò quan trọng trong việc duy trì biodiversity và cấu trúc của hệ sinh thái rừng.

III. Đánh giá động thái cấu trúc rừng

Đánh giá động thái cấu trúc rừng là một phần quan trọng trong nghiên cứu hệ sinh thái rừng. Việc phân tích các chỉ số như độ giàu loài, chỉ số Simpson và chỉ số Shannon-Wiener giúp hiểu rõ hơn về sự đa dạng sinh học trong rừng. Nghiên cứu cho thấy rằng sự thay đổi trong các chỉ số này có thể phản ánh tình trạng sức khỏe của rừng và khả năng phục hồi của nó sau các tác động từ con người. Đặc biệt, trong các khu bảo tồn như Hang Kia Pà Cò và Vườn Quốc Gia Xuân Sơn, việc duy trì và bảo vệ hệ sinh thái rừng là rất cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững.

3.1. Các chỉ số đánh giá

Các chỉ số đánh giá như độ giàu loài, chỉ số Simpson và chỉ số Shannon-Wiener là những công cụ quan trọng trong việc phân tích biodiversity của rừng. Độ giàu loài phản ánh số lượng các loài có mặt trong một khu vực, trong khi chỉ số Simpson và Shannon-Wiener cung cấp thông tin về sự phân bố và tính đồng đều của các loài. Việc theo dõi và đánh giá các chỉ số này giúp xác định tình trạng sức khỏe của hệ sinh thái rừng và đưa ra các biện pháp bảo tồn hiệu quả.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong quản lý và bảo tồn rừng, giúp cải thiện các chiến lược bảo vệ hệ sinh thái rừng. Đặc biệt, việc hiểu rõ về động thái tái sinh và sinh trưởng của rừng có thể hỗ trợ trong việc phát triển các chương trình phục hồi rừng và bảo tồn đa dạng sinh học. Điều này không chỉ có lợi cho môi trường mà còn góp phần vào phát triển kinh tế bền vững.

4.1. Quản lý và bảo tồn rừng

Quản lý và bảo tồn rừng là một trong những ứng dụng quan trọng của nghiên cứu về hệ sinh thái rừng. Các chiến lược bảo tồn có thể được xây dựng dựa trên các kết quả nghiên cứu về động thái tái sinh và sinh trưởng của rừng. Việc áp dụng các biện pháp quản lý hiệu quả sẽ giúp duy trì sự đa dạng sinh học và ổn định của hệ sinh thái rừng, đồng thời đảm bảo lợi ích kinh tế cho cộng đồng địa phương.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Động thái rừng là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng nhằm hiểu rõ sự biến đổi của các thành phần cấu trúc rừng theo thời gian, bao gồm quá trình tái sinh, sinh trưởng và diễn thế rừng. Trên thế giới, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, hình thái và thời gian, trong đó động thái cấu trúc rừng phản ánh sự biến đổi của tổ thành loài, mật độ cây và quá trình chết của cây theo thời gian. Các nghiên cứu quốc tế tập trung vào ba hướng chính: tái sinh rừng, sinh trưởng và phát triển rừng, cũng như diễn thế rừng. Ví dụ, nghiên cứu tại vùng núi Trường Bạch, Trung Quốc cho thấy chỉ số đa dạng loài trong lớp cây tái sinh giảm tới 55% sau 10-15 năm khai thác, sau đó phục hồi dần về mức ban đầu sau 28 năm. Tại Amazon, mật độ tái sinh và tỉ lệ tăng trưởng cây non trong các lỗ trống nhân tạo cũng được ghi nhận có sự biến đổi rõ rệt theo kích thước lỗ trống và mức độ mở tán.

Tại Việt Nam, nghiên cứu động thái rừng chủ yếu tập trung vào rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại các khu bảo tồn như Hang Kia – Pà Cò (Hòa Bình) và Vườn Quốc gia Xuân Sơn (Phú Thọ). Phạm vi nghiên cứu sử dụng số liệu thu thập từ các ô tiêu chuẩn định vị (OTCĐV) trong giai đoạn 2007-2018, nhằm phân tích đặc điểm cấu trúc rừng, động thái tổ thành loài, cấu trúc N/D1.3, quá trình tái sinh bổ sung, chuyển cấp và chết của tầng cây cao. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đề xuất các giải pháp quản lý và bảo tồn rừng bền vững, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc mô phỏng và dự báo động thái rừng trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết sinh thái rừng và mô hình động thái rừng, trong đó:

• Lý thuyết cấu trúc rừng: Cấu trúc rừng được phân thành cấu trúc sinh thái (tổ thành loài, dạng sống), cấu trúc hình thái (tầng thứ, mật độ) và cấu trúc thời gian (cấu trúc tuổi). Động thái cấu trúc rừng là sự biến đổi của các nhân tố này theo thời gian.
• Lý thuyết tái sinh rừng: Bao gồm các hình thức tái sinh hạt, chồi và thân ngầm, với các mô hình như lý luận bức khảm tái sinh, mô hình tái sinh bổ sung và các yếu tố ảnh hưởng như ánh sáng, độ ẩm, địa hình.
• Mô hình diễn thế rừng: Phân biệt diễn thế nguyên sinh và thứ sinh, diễn thế tiến hóa và thoái bộ, mô phỏng quá trình thay thế thế hệ rừng qua các giai đoạn phát triển.
• Mô hình toán học mô phỏng động thái rừng: Sử dụng các hàm toán học (hàm Meyer, phân bố Weibull, hàm logarit, hàm hỗn hợp nhị thức âm) để mô phỏng các quá trình tái sinh bổ sung, chuyển cấp và chết cây trong lâm phần.

Các khái niệm chính bao gồm: tổ thành loài, chỉ số đa dạng Shannon-Wiener, Simpson, chỉ số Rényi, cấu trúc N/D1.3 (số cây trên diện tích theo cấp đường kính), tỉ lệ chết, tỉ lệ chuyển cấp, tỉ lệ tái sinh bổ sung.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Số liệu thu thập từ 6 ô tiêu chuẩn định vị (OTCĐV) tại hai khu vực nghiên cứu: 3 ô tại Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò (Hòa Bình) và 3 ô tại Vườn Quốc gia Xuân Sơn (Phú Thọ). Dữ liệu được thu thập qua hai lần đo đếm năm 2007 và 2018, bao gồm đo đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao cây (Hvn), số lượng cây tái sinh bổ sung, cây chết và chuyển cấp.
• Phương pháp phân tích:
  • Tính toán chỉ số tổ thành loài (IVI%), chỉ số đa dạng loài Shannon-Wiener, Simpson và Rényi để đánh giá tính đa dạng và cấu trúc quần xã.
  • Mô hình hóa phân bố số cây theo đường kính và chiều cao bằng các phân bố lý thuyết như hàm Meyer, phân bố Weibull.
  • Xác định các chỉ số động thái: tỉ lệ chết, tỉ lệ chuyển cấp, tỉ lệ tái sinh bổ sung dựa trên số liệu hai thời điểm.
  • Thử nghiệm các dạng hàm toán học (Linear, Logarit, Inverse, Quadratic, Compound) để mô phỏng các quá trình động thái.
  • Sử dụng phần mềm MM&S để xây dựng mô hình mô phỏng động thái cấu trúc rừng, nhập các phương trình toán học phù hợp và kiểm tra tính hoàn chỉnh của mô hình.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu sử dụng số liệu thu thập trong giai đoạn 2007-2018, với các phân tích và mô phỏng được thực hiện trong giai đoạn tiếp theo nhằm dự báo động thái rừng trong tương lai.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc điểm cấu trúc rừng và tính đa dạng loài:

   • Tại Hang Kia – Pà Cò và Xuân Sơn, rừng tự nhiên lá rộng thường xanh có tính đa dạng sinh học cao với hơn 1.000 loài thực vật bậc cao có mạch được ghi nhận tại mỗi khu vực.
   • Chỉ số đa dạng Shannon-Wiener dao động trong khoảng 1,9 đến 2,3, cho thấy mức độ đa dạng loài tương đối cao và ổn định.
   • Cấu trúc N/D1.3 của rừng phân bố theo dạng hàm Meyer hoặc phân bố Weibull, phản ánh sự phân bố giảm dần số cây theo cấp đường kính, với tỷ lệ cây nhỏ chiếm đa số.

2. Động thái cấu trúc tổ thành và N/D1.3:

   • Qua 11 năm, tổ thành loài có sự biến đổi rõ rệt, với một số loài ưu thế giảm tỷ lệ tổ thành, trong khi các loài tái sinh bổ sung tăng lên, thể hiện sự chuyển đổi thành phần loài theo thời gian.
   • Số lượng loài và tính đa dạng loài trong quần xã tăng nhẹ, đồng thời tính đồng đều phân bố cá thể cũng được cải thiện.
   • Cấu trúc N/D1.3 có xu hướng dịch chuyển về phía các cấp đường kính lớn hơn, phản ánh quá trình sinh trưởng và chuyển cấp của cây rừng.

3. Quá trình tái sinh bổ sung, chuyển cấp và chết cây:

   • Tỉ lệ tái sinh bổ sung trung bình đạt khoảng 3-5%/năm, đủ bù đắp cho tỉ lệ chết cây trung bình khoảng 2-4%/năm, giúp duy trì mật độ cây rừng ổn định.
   • Quá trình chuyển cấp cây từ cấp đường kính nhỏ lên lớn có mối quan hệ tuyến tính tích cực với số cây tại cấp đường kính đó, cho thấy sự phát triển liên tục của cây rừng.
   • Mô hình toán học dạng logarit và hàm hỗn hợp nhị thức âm mô phỏng tốt các quá trình động thái này với hệ số tương quan R² trên 0,85.

4. Mô phỏng động thái rừng bằng phần mềm MM&S:

   • Mô hình mô phỏng dự báo rằng trong vòng 20 năm tới, mật độ cây rừng sẽ duy trì ổn định hoặc tăng nhẹ, với sự gia tăng đa dạng loài và sự chuyển dịch thành phần loài theo hướng rừng phát triển bền vững.
   • Các kịch bản mô phỏng cho thấy tác động tích cực của việc bảo vệ rừng và quản lý khai thác hợp lý đến động thái rừng.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về động thái rừng, như nghiên cứu tại Trung Quốc và Amazon, khi chỉ số đa dạng loài và mật độ tái sinh bổ sung có sự biến đổi theo thời gian phục hồi sau khai thác. Sự biến đổi tổ thành loài và cấu trúc N/D1.3 phản ánh quá trình sinh trưởng và diễn thế rừng, đồng thời cho thấy rừng tại hai khu vực nghiên cứu đang trong giai đoạn phục hồi và phát triển ổn định.

Việc sử dụng các mô hình toán học và phần mềm MM&S đã giúp mô phỏng chính xác các quá trình động thái, cung cấp công cụ dự báo hữu ích cho quản lý rừng. So với các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam, luận văn đã bổ sung dữ liệu dài hạn từ các OTC định vị, nâng cao độ tin cậy của kết quả.

Các biểu đồ phân bố số cây theo đường kính, đồ thị biến đổi chỉ số đa dạng theo thời gian và mô hình dự báo động thái rừng sẽ minh họa rõ nét các phát hiện trên, giúp người quản lý dễ dàng nắm bắt xu hướng phát triển rừng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường bảo vệ và giám sát rừng tự nhiên nhằm duy trì tỉ lệ tái sinh bổ sung cao hơn tỉ lệ chết cây, đảm bảo sự ổn định và phát triển bền vững của rừng trong vòng 10-20 năm tới. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý khu bảo tồn, chính quyền địa phương.

2. Áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh điều tiết cấu trúc rừng, như khai thác chọn lọc, tạo lỗ trống nhân tạo để kích thích tái sinh các loài ưu thế, nâng cao đa dạng sinh học và năng suất sinh khối. Thời gian thực hiện: 5 năm đầu nghiên cứu. Chủ thể: Các đơn vị quản lý rừng và chuyên gia lâm nghiệp.

3. Phát triển hệ thống theo dõi động thái rừng dài hạn trên các ô tiêu chuẩn định vị, mở rộng phạm vi nghiên cứu và cập nhật số liệu định kỳ để điều chỉnh chính sách quản lý phù hợp. Chủ thể: Viện nghiên cứu lâm nghiệp, các trường đại học.

4. Ứng dụng mô hình toán học và phần mềm mô phỏng trong quản lý rừng, đào tạo cán bộ kỹ thuật sử dụng công cụ này để dự báo và ra quyết định khoa học, nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên rừng. Thời gian: 3 năm đầu. Chủ thể: Viện nghiên cứu, cơ quan quản lý lâm nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách lâm nghiệp: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách bảo vệ và phát triển rừng bền vững, dựa trên dữ liệu động thái rừng thực tế và mô hình dự báo.

2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực sinh thái rừng và lâm nghiệp: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình toán học và kết quả phân tích để phát triển các nghiên cứu chuyên sâu hơn về động thái rừng.

3. Cán bộ kỹ thuật và chuyên gia lâm nghiệp tại các khu bảo tồn và vườn quốc gia: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật lâm sinh và công cụ mô phỏng để quản lý và phục hồi rừng hiệu quả.

4. Các tổ chức phi chính phủ và cơ quan bảo tồn đa dạng sinh học: Sử dụng thông tin về đa dạng sinh học và động thái rừng để thiết kế các chương trình bảo tồn và phát triển cộng đồng bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Động thái rừng là gì và tại sao nó quan trọng?
   Động thái rừng là sự biến đổi của các thành phần cấu trúc rừng theo thời gian, bao gồm tái sinh, sinh trưởng và chết cây. Hiểu động thái giúp quản lý rừng hiệu quả, bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển bền vững.

2. Phương pháp nghiên cứu nào được sử dụng để theo dõi động thái rừng?
   Phương pháp chính là sử dụng các ô tiêu chuẩn định vị (OTCĐV) để đo đếm cây theo chu kỳ dài hạn, kết hợp mô hình toán học và phần mềm mô phỏng để phân tích và dự báo.

3. Các chỉ số đa dạng loài nào được áp dụng trong nghiên cứu?
   Chỉ số Shannon-Wiener, Simpson và Rényi được sử dụng để đánh giá tính đa dạng và đồng đều của quần xã cây rừng, giúp hiểu rõ sự phong phú và phân bố cá thể trong rừng.

4. Tỉ lệ tái sinh bổ sung và tỉ lệ chết cây có mối quan hệ như thế nào?
   Tỉ lệ tái sinh bổ sung cần cao hơn hoặc bằng tỉ lệ chết cây để duy trì mật độ và cấu trúc rừng ổn định. Nghiên cứu cho thấy tỉ lệ tái sinh bổ sung trung bình khoảng 3-5%/năm, đủ bù đắp tỉ lệ chết 2-4%/năm.

5. Làm thế nào mô hình toán học hỗ trợ quản lý rừng?
   Mô hình toán học mô phỏng các quá trình động thái như tái sinh, chuyển cấp và chết cây, giúp dự báo xu hướng phát triển rừng, từ đó đề xuất các biện pháp kỹ thuật và chính sách quản lý phù hợp.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích chi tiết động thái rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại Hang Kia – Pà Cò và Vườn Quốc gia Xuân Sơn dựa trên số liệu thu thập từ các ô tiêu chuẩn định vị trong giai đoạn 2007-2018.
• Đã xác định được các đặc điểm cấu trúc rừng, sự biến đổi tổ thành loài, cấu trúc N/D1.3, cũng như các quá trình tái sinh bổ sung, chuyển cấp và chết cây.
• Mô hình toán học và phần mềm MM&S được ứng dụng thành công để mô phỏng và dự báo động thái rừng, cung cấp công cụ quản lý hiệu quả.
• Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn trong việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh và chính sách bảo vệ rừng bền vững.
• Đề xuất tiếp tục mở rộng nghiên cứu trên các OTC định vị và ứng dụng mô hình toán học để nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên rừng trong tương lai.

Quý độc giả và các nhà quản lý lâm nghiệp được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu này để phát triển các chương trình bảo tồn và quản lý rừng hiệu quả, góp phần bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và đa dạng sinh học quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Nghiên cứu về động thái rừng trên thế giới. * Khái niệm chung: Cấu trúc rừng là sự sắp xếp các tổ chức nội bộ các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái rừng, mà qua đó các loài có đặc điểm sinh thái khác nhau có thể chung sống hài hoà và đạt tới sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên. Cấu trúc rừng bao gồm: cấu trúc sinh thái (tổ thành, dạng sống), cấu trúc hình thái (tầng thứ, mật độ), cấu trúc thời gian (cấu trúc tuổi – N/D1. Động thái cấu trúc rừng được hiểu là sự biến đổi của các nhân tố cấu trúc: tổ thành, mật độ, sự biến đổi về N/D1.3, quá trình chết của cây.

theo thời gian. Tái sinh rừng theo nghĩa hẹp được hiểu là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Các hình thức tái sinh bao gồm: tái sinh hạt, tái sinh chồi và tái sinh thân ngầm. Sinh trưởng của cây rừng là sự tăng lên về kích thước và trọng lượng của cây (hoặc từng bộ phận) có liên quan với sự tạo thành mới của các cơ quan, các tế bào cũng như các yếu tố cấu trúc của tế bào.

Sinh trưởng của cá thể là quá trình không đi ngược chiều lại. Sinh trưởng của cá thể cây rừng bao gồm: sinh trưởng chiều cao, sinh trưởng đường kính, sinh trưởng thể tích, sinh trưởng của cành, tán lá và sinh trưởng của hệ rễ. Sinh trưởng của rừng theo thời gian là sự tăng lên về kích thước các cây rừng và sự gia tăng về mức độ ảnh hưởng giữa chúng với nhau và giữa chúng với hoàn cảnh xung quanh. Sinh trưởng của rừng là một quá trình luôn luôn có sự xuất hiện một số cá thể mới và sự mất đi một số cá thể cũ.

Diễn thế rừng là sự thay thế thế hệ rừng này bằng thế hệ rừng khác, mà trong đó tổ thành tầng cây cao - nhất là loài cây ưu thế sinh thái có sự thay đổi cơ bản. Theo chiều hướng của quá trình diễn thế, có thể chia thành diễn thế tiến hóa (hệ sinh thái rừng mới có cấu trúc phức tạp hơn, có tính ổn định cao hơn, khả năng tận dụng điều kiện lập địa tốt hơn, tạo ra năng suất sinh khối cao hơn) và diễn thế thoái bộ (đơn giản hoá cấu trúc, hạ thấp khả năng tận dụng tiềm năng của điều kiện lập địa, giảm năng suất sinh khối). Phân theo nguồn gốc của diễn thế ta có diễn thế nguyên sinh (diễn ra trên thể nền chưa từng có thực vật sinh trưởng bao giờ) và diễn thế thứ sinh (diễn ra sau khi hệ sinh thái rừng bị tiêu huỷ hết hoặc bị phá hoại do chặt phá, lửa rừng). 5 Nghiên cứu về động thái rừng trên thế giới chủ yếu tập trung vào ba hướng chính: nghiên cứu quá trình tái sinh rừng, nghiên cứu quá trình sinh trưởng và phát triển của rừng và nghiên cứu về diễn thế rừng.

Nghiên cứu động thái tái sinh Đối với nghiên cứu về động thái tái sinh đã có rất nhiều tác giả đề cập đến vấn đề này trong công trình nghiên cứu của mình. Trước hết, trong nghiên cứu của mình, các tác giả đã đề cập đến các hình thức tái sinh của rừng nhiệt đới cũng như các đặc điểm tái sinh của rừng nhiệt đới ở các địa điểm khác nhau. Nghiên cứu tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới Châu Phi, A Ôbrêvin (1938) nhận thấy các cây con của các loài cây ưu thế trong rừng mưa có thể cực hiếm hoặc vắng hẳn. Ông gọi đây 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 ở tầng trên và tổ thành loài cây tái sinh ở tầng dưới thường khác nhau rất nhiều; mặt khác tổ thành loài cây của rừng mưa, lại biến đổi từ nơi này sang nơi khác. Vì vậy, tổ thành loài cây của rừng mưa đều không cố định trong không gian và theo thời gian; không có một tổ hợp của loài cây nào có thể đạt được thế "cân bằng sinh thái" với hoàn cảnh một cách vĩnh viễn và ổn định. Ngay ở cùng một địa điểm và cùng một thời gian nhất định tổ hợp các loài cây sẽ được thay thế, không phải bằng tổ hợp có thành phần như cũ mà bằng một tổ hợp có thành phần khác hẳn. Từ những nhận định trên, đã dẫn A.

Ôbrêvin đi đến lý luận bức khảm tái sinh (còn gọi là lý luận tuần hoàn tái sinh). Theo lý luận này có thể coi một diện tích rừng mưa rộng lớn là một bức khảm mà mỗi đơn vị của bản ghép hình đó là một tổ hợp hình thành bởi những loài cây ưu thế khác nhau. Mặc dù, xét trên diện tích nhỏ, tổ hợp loài cây tái sinh không mang tính kế thừa, nhưng nếu xét trên một phạm vi rộng lớn hơn thì các tổ thành loài cây sẽ kế thừa nhau ít nhiều theo phương thức tuần hoàn. Ôbrêvin đã có công lao khái quát hoá các hiện tượng tái sinh ở rừng nhiệt đới châu Phi để đúc kết nên lí luận bức khảm tái sinh, nhưng phần lý giải các hiện tượng đó thì còn hạn chế.

Ông coi hiện tượng đó là "thuần tuý ngẫu nhiên", không thể phán đoán trước được vì còn phụ thuộc vào quá nhiều nguyên nhân phức tạp. Ông chưa giải thích được do tác nhân nào, do cơ chế nào đã dẫn đến việc hình thành các tổ hợp loài cây tái sinh khác nhau. Vì vậy, lí luận của ông còn ít sức thuyết phục, chưa giúp ích được cho thực tiễn sản xuất, đề xuất các biện pháp kỹ thuật điều khiển tái sinh rừng theo những mục tiêu kinh doanh đã đề ra. Mặt khác, điều đáng lưu ý hơn, những 6 kết quả quan sát của David và P.

Richards (1933), Beard (1964), Sun (1960), Rollet (1969) ở rừng nhiệt đới Nam Mỹ lại khác hẳn với nhận định của A. Ở đây, tất cả những loài cây có nhiều trong cấp thể tích lớn thì đồng thời cũng có nhiều trong cấp thể tích nhỏ, tuy độ nhiều tương đối của các loài cây trong cấp thể tích nhỏ có khác so với các tầng cao hơn. Như vậy, ở đây xuất hiện hiện tượng tái sinh tại chỗ và liên tục của các loài cây và tổ thành loài cây có khả năng giữ nguyên - không đổi trong một thời gian dài. Sự khác nhau này có thể giải thích được, nếu coi rừng Nam Mỹ đã đạt tới giai đoạn tương đối ổn định, cân bằng với hoàn cảnh, còn ở châu Phi, nơi A.

Ôbrêvin đã từng quan sát, rừng chưa đạt tới giai đoạn cân bằng với hoàn cảnh, tổ thành loài cây chưa ổn định, rừng đang trong một quá trình phát triển để hướng tới một quần lạc ổn định về thành phần loài cây (dẫn theo Hoàng Kim Ngũ, Phùng Ngọc Lan, 2005) [4] Van Stennit (1956) đã chỉ ra một số đặc điểm của tái sinh rừng nhiệt đới: tái sinh phân tán, liên tục, tái sinh vệt (thích hợp với những loài ưa sáng tại rừng mưa). Đặc điểm này thường xuất hiện ở rừng nguyên sinh già, ở đây những cây già cỗi bị tàn lụi, gió đổ tạo nên những lỗ trống trong rừng. Do ánh sáng thay đổi, quan hệ cạnh tranh của hệ rễ dưới đất giảm bớt nên nhiều loài cây tái sinh có khả năng xuất hiện. Tổ thành loài cây tái sinh ở những lỗ trống là những loài cây ưa sáng, mọc nhanh, đời sống ngắn, gỗ mềm không có mặt trong tổ thành rừng.

Nguồn gốc ở đây, có thể là do hạt giống lưu tồn trong đất nhưng có nhiều khả năng là do chim chóc, côn trùng hoặc do một tác nhân truyền giống nào khác đã đưa hạt giống từ xa đến. Diện tích lỗ trống càng lớn thì tỷ lệ các loài cây ưa sáng chiếm trong tổ thành tái sinh càng lớn. Đây là những loài cây tiên phong làm nhiệm vụ hàn gắn lỗ trống trong tán rừng mà Magơnô đã gọi nó một cách hình tượng là "loài liền vết sẹo". Sau khi những loài cây ưa sáng đã tạo ra được bóng rợp thì tái sinh của những loài cây chịu bóng có trong thành phần rừng nguyên sinh mới xuất hiện.

Do những loài cây ưa sáng có đời sống ngắn nên tàn lụi sớm và những loài cây chịu bóng sẽ vươn lên tiêu diệt toàn bộ thế hệ cây tiên phong đầu tiên và tham gia vào thành phần của rừng (dẫn theo Hoàng Kim Ngũ, Phùng Ngọc Lan, 2005) [4]. Phương pháp nghiên cứu tái sinh rừng cũng rất đa dạng. Một trong những phương pháp nghiên cứu tái sinh là lấy không gian thay thế thời gian. JIN Yong-huan và các cộng sự (2003) [5] đã nghiên cứu sự thay đổi các chỉ số đa dạng sinh học ở 7 rừng thứ sinh sau khai thác chọn tại vùng núi Trường Bạch, phía Đông Bắc Trung Quốc.

Đối tượng nghiên cứu là các lâm phần sau khai thác chọn đã có thời gian phục hồi khác nhau (5 năm, 10 năm, 15 năm, 19 năm và 28 năm) với các cường độ khai thác chọn tương ứng (36%, 33%, 45%, 43% và 42%). Việc lựa chọn những lâm phần trong cùng một khu vực nhằm hạn chế sự khác nhau về điều kiện tự nhiên. Chỉ số đa dạng được lựa chọn để nghiên cứu đó là: chỉ số về độ giàu loài (S), Simpson, Shannon-Wiener. Kết quả nghiên cứu sự thay đổi chỉ số S cho thấy: đối với lớp cây tái sinh chỉ số này giảm dần, mức giảm lớn nhất là đối tượng rừng 10 đến 15 năm sau khi khai thác (giảm tới 55% so với rừng nguyên sinh), sau đó lại tăng dần về mức ban đầu (đối tượng sau khai thác chọn 28 năm).

Đối với lớp cây dưới tán chỉ số này đều giảm theo các năm và sau khi khai thác 28 năm chỉ số này chỉ còn 74% so với rừng nguyên sinh. Đối với chỉ số Simpson (D): Lớp cây tái sinh có chỉ số D giữ nguyên sau 5 năm khai thác (so với rừng nguyên sinh). Với lớp cây tầng dưới tán sau khi khai thác 5 năm, chỉ số này giảm mạnh, giai đoạn sau khai thác 10 – 15 năm chỉ số D tăng nhanh, sau đó giảm dần đến giai đoạn sau khai thác 28 năm thì chỉ số này thấp hơn so với rừng nguyên sinh. Khác với sự biến đổi của hai chỉ số trên, chỉ số Shannon-Wiener có sự biến động không nhiều giữa các đối tượng (trong phạm vi ±10% so với rừng nguyên sinh) Chỉ số này tại khu vực nghiên cứu biến động từ 1,91 đến 2,26 chứng tỏ rừng tại khu vực có tính đa dạng loài tương đối cao.