Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Quan điểm về cấu trúc quần xã thực vật rừng Theo quan điểm của các nhà lâm sinh, cấu trúc rừng ( forest structure) là sự sắp xếp tổ chức nội bộ của các thành phần trong hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc tính sinh thái khác nhau có thể chung sống hài hòa và đạt tới sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên [26]. Cũng theo quan điểm này, Phùng Ngọc Lan (1986) [22] cho rằng: cấu trúc rừng là một khái niệm dùng để chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian. Còn trên quan điểm sản lượng, Husch, B.
(1982) [12], cấu trúc là sự phân bố kích thước của loài và cá thể trên diện tích rừng. Như vậy, cấu trúc lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, là sản phẩm của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Do đó, cấu trúc phản ánh mối quan hệ giữa sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trường. Trên q uan điểm sinh thái thì cấu trúc chính là hình thức bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh thái.
Trên quan điểm sản lượng thì cấu trúc rừng phản ánh sức sản xuất của rừng theo điều kiện lập địa. Cấu trúc quần xã thực vật rừng bao gồm cấu trúc t ổ thành, cấu trúc tầng thứ, cấu trúc tuổi, cấu trúc mật độ, cấu trúc theo mặt phẳng nằm ngang… Nhìn chung, nghiên cứu cấu trúc đã chuyển từ mô tả định tính sang phân tích định lượng dưới dạng mô hình toán học nhằm khái quát hoá các quy luật của tự nhiên. Trong đó, các quy luật phân bố, tương quan của một số nhân tố điều tra được quan tâm nghiên cứu. Nghiên cứu về cấu trúc rừng 1.
Trên thế giới 1. Phân loại rừng phục vụ kinh doanh Các nhà địa thực vật đã chứng minh rằng các điều kiện địa lý khác nhau có ảnh hưởng sâu sắc đến sự phân bố từng kiểu rừng, tới đặc trưng cấu trúc, sinh trưởng , tổ thành,… của rừng và hình thành nên các xã hợp thực vật khác nhau. Mỗi một xã hợp thực vật là đại diện tiêu biểu phản ánh khách quan của các điều kiện địa lý. 4 Phân loại rừng theo điều kiện tự nhiên nhằm xác định các đơn vị kinh doanh rừng, tạo điều kiện các hoạt động kinh doanh lợi dụng rừng đạt mục đích với hiệu quả cao.
Trên thế giới có nhiều trường phái phân loại rừng khác nhau như: Trường phái của các nước thuộc Liên Xô cũ và một số nước Đông Âu [ 50] trường phái Bắc Âu, trường phái Mỹ và Canada. Mỗi trường phái tuỳ thuộc vào kiểu rừng và mục đích kinh doanh mà lựa chọn các nhân tố chủ đạo phân loại khác nhau, Phùng Ngọc Lan (1986) [22] 1. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N-D1.3) Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính là quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian. Đây là quy luật cơ bản nhất của kết cấu lâm phần.
Hầu hết các tác giả đều sử dụng hàm toán học để mô phỏng cho quy luật phân bố này. Có thể điểm qua một số công trình tiêu biểu như sau: Meyer (1934), sử dụng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục để mô tả phân bố số cây theo cỡ đường kính, về sau gọi là phư ơng trình Meyer hay hàm Meyer (dẫn theo Hoàng Thị Phương Lan, 2004 [21]).N sử dụng phân bố Gamma để biểu thị phân bố số cây theo cỡ đường kính lâm phần Thông ôn đới. Ngoài ra, một số tác giả sử dụng các hàm Hyperbol, họ đường cong Poisson, phân bố Poisson, hàm charlier A, hàm charlier B,… để mô phỏng qui luật phân bố này. Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N- Hvn) Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao dùng để biểu thị quy luật kết cấu lâm phần theo chiều thẳng đứng.
Phương pháp kinh điển được nhiều nhà khoa học sử dụng là vẽ phẫu đồ đứng mà điển hình là công trình của Richards (1952) [35]. Quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực (Hvn/D1.3) Giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt và tuân theo qui luật: khi tuổi tăng thì đường kính và chiều cao tăng theo và giữa chúng tồn tại mối quan hệ theo dạng đường cong. Và cùng với tuổi tăng lên thì đường cong có xu hướng dịch chuyển lên trên (Tiurin D. Ngoài ra thì độ dốc của đường cong chiều cao giảm theo tuổi (Prodan, 1965) [12].
Một số tác giả đã sử dụng các hàm toán học khá c nhau để biểu thị mối quan hệ này. Có thể điểm qua một vài công trình nghiên cứu điển hình sau: Tovstolesse, DI (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ Hvn/D1. Mỗi cấp đất tác giả lập một đường cong chiều cao bình quân ứng với mỗi cỡ đường kính để có dãy tương quan cho loài và cấp chiều cao. Sau đó dùng phương pháp biểu đồ để nắn dãy tương quan theo dạng đường thẳng của Gehrhardt và Kopetxki (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]).A (1952) khi nghiên cứu quan hệ H/D đã đề nghị các dạng phương trình: Michailov, Holler woger.4) Krauter, G (1958) và Tiurin, A.
V (1931) theo Phạm Ngọc Giao (1995) [9], nghiên cứu tương quan Hvn/D1.3 dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi. Kết quả cho thấy: 6 Khi dãy phân hoá hình thành các cấp chiều cao thì mối quan hệ này không cần xét đến cấp đất hoặc cấp tuổi, cũng không cần xét đến các tác động của hoàn cảnh và tuổi đến sinh trưởng của cây rừng và lâm ph ần, vì những nhân tố này đã được phản ánh trong kích thước của cây, nghĩa là giữa đường kính và chiều cao trong mối quan hệ đã bao hàm tác động của hoàn cảnh và tuổi. Petterson, H (1955) (dẫn theo Nguyễn Trọng Bình, 1996 [15]) đề xuất sử dụng phương trình: 1 b a (1.5) 3 h 1,3 d Kennel, R (1971) (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9], ứng dụng các quan hệ này để lập biểu cấp chiều cao cho lâm phần và khuyến nghị: Để mô phỏng sự biến đổi của quan hệ Hvn/D1.3 theo tuổi trước hết tìm phương trình thích hợp cho lầm phần, sau đó xác lập mối quan hệ của các tham số theo tuổi.O (1967) (dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [7]) đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao với đường kính và tuổi theo dạng phương trình: 1 1 1 Log h d b1 .A Như vậy, để biểu thị quan hệ tương quan giữa đường kính và chiều cao có thể sử dụng nhiều dạng phương trình. Nhìn chung, để biểu thị đường cong chiều cao thì phương trình Parabol và phương trình Logarit được dùng nhiều nhất.
Tương quan giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực (Dt/D1.3) Tán cây là chỉ tiêu biểu thị không gian dinh dưỡng của cây và là chỉ tiêu quan trọng để xây dựng mô hình mật độ tối ưu cho lâm phần. Giữa tán cây và đường kính luôn tồn tại mối quan hệ. Qua nghiên cứu, các tác giả Erich (1928), Ahken.F (1954),…(dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [7]) đều cho rằng, phương trình thể hiện tốt nhất mối qua n hệ này là phương trình đường thẳng: 7 Dt a b. Hình thái phân bố cây trên mặt đất Đây là vấn đề rất được nhiều nhà sinh thái và lâm học quan tâm trong nghiên cứu sinh thái quần thể, cụ thể là một số công trình sau: Các phương pháp được tiến hành với mẫu là những ô vuông có độ lớn xác định.
Nói chung, đây là những phương pháp đơn giản nhưng độ chính xác lại phụ thuộc vào độ lớn của các ô vuông. Mức độ phù hợp theo tiêu chuẩn 2 thường phụ thuộc vào hệ số gộp tổ đối của các tổ có tần số lý thuyết nh ỏ hơn 5. Như trong công trình Greig-Smith (1957) đã đề cập đến một s ố phương pháp hình vuông và khoảng cách. Blackman (1935) và một số tác giả khác thì sử dụng phân bố 2 để so sánh phân bố thực nghiệm.
Moore (1953) sử dụng tiêu chuẩn I -Test. Tiêu chuẩn này dựa vào tần số của tổ thứ nhất và thứ 3 trong bảng phân bố thực nghiệm. David và Moore (1954) đề nghị sử dụng chỉ số nhóm (Idex of Clumping). Tiêu chuẩn này chủ yếu phụ thuộc vào hệ số biến động (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 2007 [46]).
Mc Ginneig (1936) sử dụng tỷ số bình phương chênh lệch giữ a mật độ lý thuyết và thực tế với bình phương của mật độ lý thuyết. Clack và Evans (1954) vận dụng phương pháp khoảng cách thứ nhất đến các cây làm chuẩn để kiểm tra hình thái phân bố thực vật trên diện tích sống của chúng. Phương pháp này được Morisita (1957) và Thompson (1956) phát triển cho trường hợp khoảng cách thứ i từ cây chuẩn. Sau đó là phương pháp của Mawson (1968) áp dụng cho trường hợp khoảng cách thứ i từ các điểm chuẩn.
Ông đã chỉ ra rằng phương sai của trung bình mẫu là đặc trưng cho kiểu phân bố, trung bình cộng khoảng cách là tham số mật độ tổng thể (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 2007 [46]). Hopkin (1854) sử dụng quan hệ giữa bình phương trung bìn h khoảng cách từ những điểm chọn xác định đến cây bên cạnh và trung bình bình phương khoảng cách 8 từ cây chọn ngẫu nhiên đến cây bên lân cận. Những phương pháp này tương đối đơn giản và chủ yếu là dựa vào mẫu các ô quan sát ngẫu nhiên hoặc khoảng cách giữa các cây trong quần thể, một số nhà lâm học nước ta đã vận dụng phương pháp này để kiểm tra hình thái phân bố nhiều loại rừng khác nhau (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 2007 [46]). Phân loại rừng Năm 1960, Loestchau đã đưa hệ thống phân loại rừng theo trạng thái hiện tại để đáp ứng các khâu điều tra rừng gỗ nhỏ ở Quảng Ninh.
Năm 1966 công trình đã được chính tác giả bổ sung mang tên: Phân chia kiểu trạng thái và phương hướng kinh doanh rừng hỗn giao thường xanh lá rộng nhiệt đới. Sau khi được s ử dụng phổ biến, Viện Điều Tra quy hoạch rừng đã có những cải tiến hệ thống phân loại phù hợp hơn với đặc điểm rừng nước ta.