Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới 1. Một số nghiên cứu về họ Dẻ (Fagacea) và chi Dẻ gai (Castanopsis) trên thế giới Theo hệ thống phân loại của Takhtajan, 1996 [71] họ Dẻ được chia thành 7 chi: Castanea, Castanopsis, Fagus, Lithocarpus, Chrysolepis, Trigonobalanus và Quercus. Trong đó những loài Dẻ có hạt ăn được chủ yếu thuộc chi Castanea và Castanopsis.
Chi Dẻ gai - Castanopsis bao gồm 120 loài và được phân bố từ Đông Bắc Ấn Độ dọc theo khu vực phía Tây của Trung Quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản, qua các nước Đông Dương, Thái Lan và bắt gặp ở khắp nơi tại Malaysia trừ phía Đông của đảo Java và Lesser Sunda. Một vài loài đơn lẻ bắt gặp ở Tây Nam của Bắc Mỹ. Các mẫu hóa thạch cho thấy có thể chi này có nguồn gốc từ châu Âu, Bắc Mỹ, Úc và phía Đông của nước Nga. Soerianegara and và W.
Chi Castanopsis bao gồm các loài cây gỗ từ trung bình đến lớn, phân bố ở các khu vực từ thấp, thường xuyên ẩm ướt đến các vùng núi cao, thông thường ở độ cao dưới 2500m, phân bố phổ biến ở độ cao từ 1000m – 1500m, một số loài chỉ xuất hiện ở độ cao dưới 500m, trong khi đó một số loài xuất hiện hỗn giao với các loài cây khác ở độ cao từ 1000m – 1500m. Chi Dẻ gai thích hợp với nhiều loại đất khác nhau trừ đất núi đá vôi. H (1929, 1931) [60] khi nghiên cứu về thực vật Đông Dương cho thấy đa số các loài trong họ Dẻ thường phân bố ở những vùng cao, khí hậu mát hoặc lạnh quanh năm, ở những vùng cực thấp có rất ít loài phân bố. Theo Xaydala Khamleck (2004) [80] họ Dẻ có phân bố khá rộng, khoảng 900 loài phát hiện ở các vùng ôn đới của Bắc bán cầu, nhiệt đới và á nhiệt đới, tập trung nhiều nhất ở châu Á.
Thứ tự lần lượt là: Việt Nam 216 loài (chiếm 25,9%), Thái Lan 106 loài (12,7%), Campuchia 105 loài, tiếp đến là Lào,Trung Quốc, Myanmar là những nước có số loài trong họ Dẻ cao. 5 Hầu hết các loài Dẻ có vùng phân bố hẹp, trong 15 loài có giá trị thương mại thuộc họ Dẻ ở Việt Nam đều không gặp ở Malaysia. Đối với loài Dẻ ăn quả - Castanopsis boisii có phân bố trong kiểu rừng lá rộng thường xanh ở độ cao từ 1500m trở xuống. Trên thế giới phân bố tự nhiên ở Quảng Đông, Tây Nam Quảng Tây, Hải Nam, Đông Nam của Tây Nam Trung Quốc và ở Đông Bắc Việt Nam.
(Flora of China -http://flora.edu /china//PDF/PDF04/castanopsis) [81]. Hạt của một số loài có thể ăn sống, nấu chín hoặc rang để ăn, làm sô cô la và bánh ngọt. Vỏ có thể khai thác tananh, thân và cành được sử dụng để gây trồng nấm, tận dụng hoa để nuôi ong (R. Lemmens và các cộng sự, 1995) [66].
Dẻ ăn quả là một trong những loài thuộc chi Castanopsis cho hạt làm thực phẩm ăn được với những nhiều giá trị dinh dưỡng (Lecomte, 1931) [60]. Hạt Dẻ có giá trị dinh dưỡng cao, hàm lượng tinh bột đạt 40 - 60% tùy theo từng loại, đường 10-22%, Protein 5-11%, chất béo 2-7,4% đặc biệt hạt Dẻ chứa nhiều vitamin A, B1, B2, C và khoáng chất. Nghiên cứu về mối liên hệ giữa cấu trúc rừng và tái sinh rừng Cấu trúc và quá trình tái sinh rừng có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Ou Zy và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của cấu trúc rừng đến tái sinh tự nhiên của loài Nghiến ở Tây Nam, Quảng Đông Trung Quốc cho thấy: Cấu trúc thẳng đứng của rừng ảnh hưởng không đáng kể đến mật độ của các cây Nghiến con tái sinh dưới tán nhưng lại có ảnh hưởng rõ rệt đến đường kính và chiều cao của chúng.
Nhóm nghiên cứu cũng chỉ ra rằng trong các chỉ tiêu cấu trúc rừng thì yếu tố có ảnh hưởng rõ rệt nhất đến chiều cao của cây tái sinh đó là chỉ số tán lá. Chỉ số tán lá có liên quan mật thiết với độ tàn che. Độ tàn che của rừng ảnh hưởng đến cường độ ánh sáng dưới tán, từ đó có ảnh hưởng to lớn đến tái sinh rừng. Trước tiên ánh sáng có ảnh hưởng đến khả năng sống sót và sự sinh tồn lâu dài của cây tái sinh.
Một cây để tồn tại dưới tán rừng không chỉ phụ thuộc tốc độ sinh trưởng mà còn phụ thuộc vào khả năng tồn tại lâu dài dưới điều kiện thiếu ánh sáng. 6 Một cây có thể đường kính thân chỉ đạt 1cm sau khi tồn tại dưới tán rừng đã khép tán 20 năm thậm chí là hơn 20 năm. Tính trung bình tuổi của các cây con dưới tán rừng ở Panamanian ở Costa Rica là 16,6 tuổi. Tuổi của các cây con dưới tán rừng này thậm chí có thể đạt 80 năm (Hubbell 1998).
Như vậy có thể thấy thời gian sống sót lâu dài dưới tán rừng còn quan trọng hơn sự sinh trưởng ban đầu để quyết định cây đó có tồn tại dưới tán rừng hay không. Những nghiên cứu để chỉ ra với cường độ bức xạ dưới tán rừng tối thiểu là bao nhiêu để cây có thể sống sót được trở nên vô cùng quan trọng (R. Ngay từ rất sớm V. Alecxeep (1975) cho rằng ánh sáng dưới tán rừng là một trong những yếu tố chủ yếu để xác định tình trạng cây tái sinh, bao gồm xác định mật độ, phân bố cây tái sinh và sinh trưởng của cây tái sinh.
Thông thường khi tuổi cây tái sinh tăng lên thì yêu cầu ánh sáng của nó cũng tăng theo. Một số loài cây ưa sáng, cây tái sinh có thể chết ở điều kiện ánh sáng 10%-12% (ở tuổi dưới 2) và 25%-30% ở tuổi lớn hơn 5 - 10 tuổi (Hoàng Kim Ngũ và Phùng Ngọc Lan, 2005) [25]. Nhiều nhà khoa học khi nghiên cứu yêu cầu ánh sáng của một số loài cây gỗ bằng việc xác định độ tàn che tối ưu. Như vậy, thông qua nghiên cứu một cách gián tiếp độ tàn che, các tác giả đã chỉ ra yêu cầu ánh sáng cho sự phát triển bình thường của đa số loài cây gỗ.
Min Zhang cùng các cộng sự đã nghiên cứu sự thích nghi của cây con hai loài Thông (Pinus koraiensis Sieb.& Zucc và Dẻ (Quercus mongolica Fisch…) trong 5 mức chiếu sáng khác nhau 100%, 20%, 10%, 5% và 1% dưới điều kiện rừng thứ sinh ôn đới trong hai năm liên tục tại rừng thực nghiệm ở Qingyuan, tỉnh Liaoning, Đông Bắc Trung Quốc. Sự thích nghi thể hiện thông qua tỷ lệ sống sót và tỷ lệ sinh trưởng tương đối (relative growth rate). Kết quả cho thấy ở cả hai loài, tỷ lệ sống sót và tỷ lệ sinh trưởng cao nhất ở mức ánh sáng 100%. Cả hai loài đều không thể sống sót ở mức ánh sáng 1%.
Đây là mức ánh sáng có thể tìm thấy ở dưới tán rừng lá rộng đã khép tán vào mùa sinh trưởng. Kết quả nghiên cứu đã khẳng 7 định ánh sáng là yếu tố sinh tồn của hai loài cây nghiên cứu. Năm đầu tiên, tỷ lệ sinh trưởng của rễ cây Thông không thay đổi đáng kể khi mức độ chiếu sáng thay đổi ở 5 mức khác nhau, điều này tương tự đối với sinh trưởng ở thân ở cả hai loài. Trong khi đó, vào năm thứ 2 tỷ lệ sinh trưởng và số chồi giảm khi cường độ ánh sáng giảm.
Tỷ lệ sống sót và sinh trưởng của hai loài không khác biệt đáng kể khi mức ánh sáng giảm từ 20% xuống 5%. Kết quả nghiên cứu này đã chỉ ra rằng cả hai loài cây có khả năng chịu đựng được điều kiện ánh sáng 5% ít nhất là trong 2 năm. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu này, các nhà khoa học đã đưa ra những gợi ý sau đây: 1. Bức xạ mặt trời đầy đủ là điều kiện môi trường tốt nhất để cây con có thể sống sót và sinh trưởng đối với loài Thông và loài Dẻ này.
Ánh sáng yếu gây ra sự thiếu hụt về carbohydrate, đây có thể là yếu tố then chốt dẫn đến cây con bị chết dưới tán rừng. Cũng theo nghiên cứu này chỉ ra, hầu hết các nghiên cứu (Kim, 1989; Zhou và các cộng sự, 2004; Sun và các cộng sự, 2009) đều thử nghiệm kiểm tra sự sống sót và sinh trưởng của cây tái sinh dưới điều kiện chiếu sáng lớn hơn 1% (Min Zhang và các cộng sự, 2013) [64]. Nhiều nghiên cứu đã khẳng định vai trò của ánh sáng cho sự tồn tại của cây con dưới tán rừng. Ngay từ rất sớm, Oliver và Larson (1990) đã khẳng định các khoảng trống trong rừng là điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của lớp cây tái sinh và sự mở rộng tán của những cây xung quanh.
Tuy nhiên, trong không ít trường hợp sự mở rộng tán của những cây xung quanh vào khoảng trống thường diễn ra chậm chạp hơn nhiều so với sự phát triển của cây tái sinh, nhất là các loài cây tiên phong ưa sáng trong quá trình lấp kín khoảng trống đó. Ngoài ra, sự cạnh tranh giữa các loài cây tái sinh và lớp cây bụi thảm tươi dưới tán rừng có thể rất quyết liệt và đây chính là một trong những nguyên nhân cơ bản làm tăng tỷ lệ chết của cây tái sinh (Bi và cộng sự, 2007 [49]). Mặc dù tiểu hoàn cảnh rừng chịu ảnh hưởng nhiều bởi các lỗ trống trong rừng. Sự tăng cường độ ánh sáng đến mặt đất là một trong những điều kiện quan trọng nhất ảnh hưởng tới sự nẩy mầm của hạt giống và sự sinh trưởng của cây tái sinh.
Tuy nhiên, cần thấy rằng trong cả 2 trường hợp: quá nhiều ánh sáng cũng như sự che bóng quá mức đều không có lợi cho sinh trưởng của cây non (Girma và 8 cộng sự, 2010 [70]). Vì vậy, điều chỉnh độ tàn che của rừng là một trong những tác nghiệp lâm sinh quan trọng nhất đảm bảo tái sinh diễn ra theo đúng yêu cầu đã được xác định trước. Ánh sáng dưới tán rừng thay đổi rất lớn theo không gian phụ thuộc vào cấu trúc rừng (cả theo chiều ngang, theo chiều thẳng đứng) và thay đổi theo thời gian, thay đổi đến từng giây, từng ngày, từng tháng và từng năm (Chazdon & Fetcher 1984). Vì vậy, những thông tin về ánh sáng dưới tán rừng là rất cần thiết trong những nghiên cứu về rừng nói chung và đặc biệt quan trọng trong nghiên cứu rừng nhiệt đới.
Đánh giá điều kiện ánh sáng dưới tán rừng trong một thời gian dài là một công việc khó khăn. Việc đo đếm ánh sáng trực tiếp tốn nhiều công sức, tiền của và thường chỉ làm được điều này trong một thời gian ngắn, ở một vài địa điểm nhất định.