Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Khái niệm và định nghĩa về tái sinh rừng Tái sinh (Regeneration) là một thuật ngữ dùng để chỉ khả năng tự tái tạo, hay tự hồi sinh từ mức độ tế bào đến mức độ mô, cơ quan, cá thể và thậm chí cả một quần lạc sinh vật trong tự nhiên. Cùng với thuật ngữ này, còn có nhiều thuật ngữ khác đang được sử dụng rộng rãi hiện nay. Jordan, Peter và Allan (1998) sử dụng thuật ngữ “ Restoration” để diễn tả sự hoàn trả, sự lặp lại của toàn bộ quần xã sinh vật giống như nó đã xuất hiện trong tự nhiên.
Schereckenbeg, Hadley và Dyer (1990) sử dụng thuật ngữ: “Rehabitilation” để chỉ sự phục hồi lại bằng biện pháp quản lý, điều chế rừng đã bị suy thoái. Tái sinh rừng (forestry regeneration) là một thuật ngữ được nhiều nhà khoa học sử dụng để mô tả sự tái tạo (phục hồi) của lớp cây con dưới tán rừng. Căn cứ vào nguồn giống, người ta phân chia 3 mức độ tái sinh như sau: - Tái sinh nhân tạo: nguồn giống do con người tạo ra bằng cách gieo giống trực tiếp. - Tái sinh bán nhân tạo: nguồn giống được con người tạo ra bằng cách trồng bổ sung các cây giống, sau đó chính cây giống sẽ tạo ra nguồn hạt cho quá trình tái sinh tiếp theo.
- Tái sinh tự nhiên: nguồn hạt (nguồn giống) hoàn toàn tự nhiên. Theo Phùng Ngọc Lan (1986) [20], tái sinh là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng. Biểu hiện đặc trưng của tái sinh rừng là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở nơi còn hoàn cảnh rừng. Theo ông vai trò lịch sử của thế hệ cây con là thay thế thế hệ cây gỗ già cỗi.
Vì vậy, tái sinh rừng hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Ông cũng khẳng định tái sinh rừng có thể hiểu theo nghĩa rộng là sự tái sinh của một hệ sinh thái rừng. n 5 Bàn về vai trò của lớp cây tái sinh, Trần Xuân Thiệp (1996) [44] cho rằng nếu thành phần loài cây tái sinh giống với thành phần cây đứng thì đó là quá trình thay thế một thế hệ cây này bằng thế hệ cây khác. Ngược lại, nếu thành phần loài cây tái sinh khác với thành phần cây đứng thì quá trình diễn thế xảy ra.
Như vậy, tái sinh rừng là một khái niệm chỉ khả năng và quá trình thiết lập lớp cây con dưới tán rừng. Đặc điểm cơ bản của quá trình này là lớp cây con được thiết lập đều có nguồn gốc từ hạt và chồi có sẵn, kể cả trong trường hợp tái sinh nhân tạo thì cây con cũng phải mọc từ nguồn hạt do con người gieo trước đó. Nó được phân biệt với các khái niệm khác (như trồng rừng) là sự thiết lập lớp cây con bằng việc trồng cây giống đã được chuẩn bị trong vườn ươm. Vì đặc trưng đó nên tái sinh là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của các hệ sinh thái rừng.
Các nghiên cứu về tái sinh rừng 1. Trên thế giới Lịch sử nghiên cứu tái sinh rừng trên thế giới đã trải qua hàng thế kỷ, nhưng với rừng nhiệt đới vấn đề này mới được tiến hành chủ yếu từ những năm 30 của thế kỷ XX trở lại đây. Từ những năm giữa thế kỷ XIX, do sự phát triển của ngành công nghiệp hoá giấy, cho phép sử dụng một cách tổng hợp các sản phẩm gỗ tự nhiên nên nhiều diện tích rừng đã bị khai thác trắng để làm nguyên liệu. Để phục hồi lại thảm thực vật và đáp ứng nhu cầu về gỗ đang ngày càng gia tăng, trong Lâm nghiệp đã hình thành xu hướng thay thế rừng tự nhiên bằng rừng trồng nhân tạo cho năng xuất cao.
Nhưng sau thất bại trong tái sinh nhân tạo ở Đức và một số nước ở vùng nhiệt đới, nhiều nhà khoa học đã nêu khẩu hiệu: “Hãy quay trở lại với tái sinh tự nhiên” (Nguyễn Văn Thêm, 1982) [41]. Đã có nhiều nghiên cứu hướng vào phân tích ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến quá trình tái sinh rừng như: ánh sáng, độ ẩm đất, thảm mục, độ n 6 dày rậm của thảm tươi, khả năng phát tán hạt. Trong đó ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng) là nhân tố được đề cập nhiều nhất và được coi là nhân tố chủ đạo đóng vai trò điều khiển quá trình tái sinh tự nhiên [2], [33], [61]. Richards [33] đưa ra nhận xét rằng ở rừng nhiệt đới có sự phân bố số lượng cây trong các tầng rất khác nhau.
Phần lớn các loài cây ưu thế ở tầng trên trong rừng nguyên sinh thường có rất ít thậm chí vắng mặt ở những tầng thấp hay cấp thể tích nhỏ. Ngược lại, ở những rừng đơn ưu như rừng Mora gongifi ở Guana, rừng Mora exelsa ở Guana và Trinidat, rừng Eusdezoxylon ở Borneo lại có đầy đủ đại diện ở các lớp kích thước. Theo tác giả thì sự phân bố này là do đặc tính di truyền của các loài cây, được thể hiện ở khả năng sinh sản và tập tính của chúng trong các giai đoạn phát triển. Ông cũng cho rằng, sự thiếu hụt ánh sáng trong rừng mưa nhiệt đới ảnh hưởng chủ yếu đến sự phát triển của cây con, còn đối với sự nảy mầm và phát triển của mầm non thường không rõ.
Lamprecht (1989) [61] căn cứ vào nhu cầu sử dụng ánh sáng trong suốt đời sống của các loài cây, ông đã phân chia rừng nhiệt đới thành các nhóm cây ưa sáng, nhóm cây nửa chịu bóng và nhóm cây chịu bóng. Trong nghiên cứu tái sinh rừng, người ta đều nhận thấy rằng: tầng cỏ và cây bụi qua thu nhận ánh sáng, độ ẩm và các nhân tố dinh dưỡng khoáng của tầng đất mặt đã ảnh hưởng xấu đến cây con tái sinh của các loài cây gỗ. Những quần thụ kín tán, đất khô và nghèo dinh dưỡng khoáng, do đó thảm cỏ và thảm cây bụi sinh trưởng kém nên ảnh hưởng của nó đến các cây gỗ tái sinh không đáng kể. Ngược lại, những lâm phần thưa, rừng đã qua khai thác thì thảm cỏ có điều kiện phát sinh mạnh mẽ.
Trong điều kiện này chúng là nhân tố gây trở ngại rất lớn cho tái sinh rừng (Nguyễn Văn Thêm, 1992) [41]. Phân chia các giai đoạn trong tái sinh tự nhiên đã được đa số các nhà nghiên cứu thống nhất cho rằng, cần phải nghiên cứu quá trình tái sinh rừng n 7 và các nhân tố ảnh hưởng từ khi hình thành cơ quan sinh sản, sự hình thành hoa, quả, các nhân tố phát tán hạt, sự phù hợp của mùa vụ hạt giống với điều kiện khí hậu và sự phá hoại của động vật côn trùng cho đến khi cây con phát triển ổn định. Đa số các nhà Lâm học của Liên Xô cũ đề nghị trong lâm học chỉ nghiên cứu quá trình tái sinh rừng bắt đầu từ khi cây có hoa, quả, thậm chí từ giai đoạn cây mạ trở đi (Đinh Quang Diệp, 1993) [11]. Đối với rừng nhiệt đới, quá trình tái sinh tự nhiên có nhiều điểm khác biệt.
Căn cứ vào đặc điểm tái sinh Van Steenis (1956) [64] đã phân biệt hai kiểu tái sinh tự nhiên phổ biến: đó là tái sinh phân tán liên tục dưới tán của các loài cây chịu bóng và kiểu tái sinh theo vệt trên các lỗ trống của các loài cây ưa sáng. Ông gọi những loài cây tiên phong là các loài cây tạm cư, còn những loài cây mọc sau là những loài cây định cư hay định vị. Các công trình nghiên cứu về phân bố tái sinh tự nhiên trong rừng nhiệt đới, đáng chú ý là công trình nghiên cứu của P. Richards (1952) [33], tác giả cuốn “Rừng mưa nhiệt đới”.
Nhận định về khả năng phục hồi rừng tự nhiên ông cho rằng tất cả các quần xã thực vật do rừng mưa nhiệt đới sinh ra, từ thảm cỏ, thảm cây bụi, đến rừng thứ sinh. nếu được bảo vệ, không chặt phá, đốt lửa và chăn thả, theo thời gian, qua một số giai đoạn trung gian, chúng đều có thể phục hồi lại rừng cao đỉnh. cũng đã đưa ra nhận xét tương tự. Những kết quả nghiên về thảm thực vật tái sinh trên đất sau nương rẫy cũng như trên đất rừng sau khai thác đều cho thấy tiềm năng tái sinh tự nhiên trên đất rừng nhiệt đới là rất lớn và khả năng phục hồi tự nhiên thảm thực vật là hiện thực [23], [26], [38], [39], [40], [45], [54].
Bernard Rollet (1974) có nhận xét: trong các ô tiêu chuẩn có kích thước nhỏ (1x1m, 1x1,5m) cây tái sinh tự nhiên có dạng phân bố cụm, một số ít có phân bố Poisson. n 8 Ở Châu Phi, trên cơ sở các số liệu thu thập Taylor (1954), Barnard (1955) xác định số lượng cây tái sinh trong rừng nhiệt đới thiếu hụt, cần thiết bổ xung bằng trồng rừng nhân tạo. Ngược lại, các tác giả nghiên cứu về tái sinh rừng nhiệt đới Châu Á như Budowski (1956), Bava (1954), Atinot (1965) lại nhận định dưới tán rừng nhiệt đới nhìn chung có đủ số lượng cây tái sinh có giá trị kinh tế, do vậy phải đề ra các biện pháp lâm sinh cần thiết để bảo vệ và phát triển cây tái sinh có sẵn dưới tán rừng (Nguyễn Duy Chuyên, 1995) [10]. Trong nghiên cứu tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới, nhiều nhà lâm học còn đặc biệt quan tâm tới các phương thức tái sinh của các loài cây mục đích.
Thứ tự của các bước xử lý cũng như hiệu quả của từng phương thức đối với tái sinh rừng tự nhiên được G. Các nhà nghiên cứu đều có chung một quan điểm thống nhất là: Các chỉ tiêu đánh giá tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài, cấu trúc tuổi, đặc điểm phân bố và thời kỳ tái sinh rừng. Sự tương đồng hay khác biệt giữa tổ thành lớp cây tái sinh và tầng cây gỗ lớn đã được nhiều nhà khoa học quan tâm (Mibbre-ad, 1930; Richards, 1933; 1939; Aubréville, 1938; Beard, 1946; Lebrun và Gilbert,1954; Joné, 1955 - 1956; Schultz, 1960; Baur, 1946; Rollet, 1969). Do tính chất phức tạp về tổ thành loài cây, trong đó chỉ có một số loài cây có giá trị nên trong thực tiễn lâm sinh người ta chỉ tập trung khảo sát những loài cây mục đích có giá trị kinh tế nhất định.
Để xác định mật độ cây tái sinh người ta dùng các phương pháp khác nhau. Lowdermilk (1927) đề xuất phương pháp điều tra theo ô dạng bản (có diện tích từ 1 - 4m2, hoặc ô có kích thước lớn từ 10 - 100m2), điều tra theo dải ô hẹp với ô có kích thước từ 10 - 100m2.