Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới 1. Nghiên cứu về cấ u trúc rừng Cấu trúc rừng là một khái niệm dùng để chỉ quy luật sắ p xế p tổ hợp của các thành phầ n cấ u ta ̣o nên quầ n xã thực vâ ̣t rừng theo không gian và thời gian (Phùng Ngọc Lan, 1986) [21]. Cấu trúc rừng bao gồm cấ u trúc sinh thái, cấ u trúc hình thái và cấ u trúc tuổ i.
- Về cơ sở sinh thái của cấ u trúc rừng: Rừng tự nhiên là mô ̣t hệ sinh thái cực kỳ phức ta ̣p bao gồ m nhiề u thành phần với các qui luâ ̣t sắ p xếp khác nhau trong không gian và thời gian. Trong nghiên cứu cấu trúc rừng người ta chia thành ba da ̣ng cấu trúc là cấ u trúc sinh thái, cấ u trúc không gian và cấ u trúc thời gian. Cấ u trúc của lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình cho ̣n lo ̣c tự nhiên, là sản phẩ m của quá trình đấ u tranh sinh tồn giữa thực vâ ̣t với thực vâ ̣t và giữa thực vâ ̣t với hoàn cảnh sống. Trên quan điể m sinh thái thì cấu trúc rừng chính là hình thức bên ngoài phản ánh nô ̣i dung bên trong của hệ sinh thái rừng.
Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiê ̣t đới đã được Richards P. Các nghiên cứu này thường nêu lên quan điểm, khái niệm và mô tả đinh ̣ tính về tổ thành, da ̣ng số ng và tầ ng phiến của rừng. (1962), theo Vương Tấ n Nhi ̣dich ̣ đã nghiên cứu các vấ n đề về cơ sở sinh thái ho ̣c nói chung và về cơ sở sinh thái ho ̣c trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó đã đi sâu nghiên cứu các nhân tố cấ u trúc rừng, các kiể u xử lý về mă ̣t lâm sinh áp du ̣ng cho rừng mưa tự nhiên. Từ đó tác giả này đã đưa ra những tổ ng kế t hế t sức phong phú về các nguyên lý tác đô ̣ng xử lý lâm sinh nhằ m đem la ̣i rừng cơ bản là đề u tuổ i, rừng không đề u tuổ i và các phương thức xử lý cải thiêṇ rừng mưa [2].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn 5 Catinot (1965), Vương Tấ n Nhi ̣ dich ̣ đã biể u diễn cấ u trúc hình thái rừng bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các nhân tố cấ u trúc sinh thái thông qua viê ̣c mô tả phân loa ̣i theo các khái niê ̣m da ̣ng số ng, tầ ng phiế n. Khái niê ̣m hê ̣ sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấ u trúc trên quan điể m sinh thái ho ̣c [58]. - Về mô tả hình thái cấu trúc rừng: Hiê ̣n tượng thành tầng là mô ̣t trong những đă ̣c trưng cơ bản về cấ u trúc hình thái của quần thể thực vật và là cơ sở để ta ̣o nên cấ u trúc tầ ng thứ. Phương pháp vẽ biểu đồ mă ̣t cắ t đứng của rừng do Davit và P.
Risa (1933 - 1934) đề xướng và sử du ̣ng lần đầ u tiên ở Guyan đến nay vẫn là phương pháp có hiê ̣u quả để nghiên cứu cấu trúc tầ ng của rừng. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là chỉ minh hoa ̣ được cách sắ p xế p theo hướng thẳ ng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích có ha ̣n. Cusen (1951) đã khắ c phu ̣c bằ ng cách vẽ mô ̣t số giải kề bên nhau và đưa la ̣i mô ̣t hình tượng về không gian ba chiề u. Phương pháp biể u đồ trắ c diê ̣n do Davit và Richards (1933 - 1934) đề xuấ t trong khi phân loại và mô tả rừng nhiê ̣t đới phức tạp về thành phầ n loài và cấ u trúc thảm thực vâ ̣t theo chiề u nằm ngang và chiề u thẳ ng đứng.W (1952) đã phân biê ̣t tổ thành thực vâ ̣t của rừng mưa thành hai loa ̣i rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức ta ̣p và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản, trong những lâ ̣p điạ đă ̣c biê ̣t thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồ m mô ̣t vài loài cây.
Cũng theo tác giả này thì rừng mưa thường có nhiề u tầ ng (thường có 3 tầ ng, trừ tầ ng cây bu ̣i và tầ ng cây thân cỏ). Trong rừng mưa nhiê ̣t đới, ngoài cây gỗ lớn, cây bu ̣i và các loài thân cỏ còn có nhiề u loài cây leo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn 6 đủ hình dáng và kích thước, cùng nhiề u thực vâ ̣t phu ̣ sinh trên thân hoă ̣c cành cây [59]. Hiện nay, nhiều hệ thố ng phân loa ̣i thảm thực vâ ̣t rừng đã dựa vào các đă ̣c trưng như cấu trúc và da ̣ng sống, đô ̣ ưu thế , kế t cấ u hệ thực vâ ̣t hoă ̣c năng xuấ t thảm thực vật. Ngay từ nửa đầ u thế kỷ 19, Humboldt và Grisebach đã sử dụng dạng sinh trưởng (toàn bô ̣ hình thái hoặc cấ u trúc và tra ̣ng thái của thực vâ ̣t) của các loài cây ưu thế và kiể u môi trường số ng của chúng để biể u thị cho các nhóm thực vâ ̣t.
Phương pháp hình thái của Humboldt và Grisebach được các nhà sinh thái học Đan Mạch (Warming, 1904; Raunkiaer, 1934) tiế p tu ̣c phát triển. Raunkiaer đã phân chia các loài cây hình thành thảm thực vâ ̣t thành các da ̣ng số ng và các phổ sinh học (phổ sinh học là tỉ lê ̣ phầ n trăm các loài cây trong mô ̣t quần xã có các dạng sống khác nhau). Tuy nhiên, nhiều nhà sinh thái ho ̣c cho rằng phân loại hình thái, các phổ da ̣ng sống của Raunkiaer kém ý nghiã hơn các da ̣ng sinh trưởng của Humboldt và Grisebach. Trong các phương pháp phân loại rừng dựa theo cấu trúc và da ̣ng số ng của thảm thực vâ ̣t, phương pháp dựa vào hình thái bên ngoài của thảm thực vâ ̣t được sử du ̣ng nhiề u nhấ t.
Kraft (1884) lầ n đầ u tiên đưa ra hê ̣ thố ng phân cấ p cây rừng, ông chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng. Phân cấ p của Kraft phản ánh được tình hình phân hoá cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản và dễ áp du ̣ng nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài đề u tuổ i [12]. Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiê ̣t đới tự nhiên là mô ̣t vấ n đề phức ta ̣p, cho đế n nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấ p cây rừng cho rừng nhiê ̣t đới tự nhiên mà được chấ p nhâ ̣n rô ̣ng raĩ. Sampion Gripfit (1948), khi nghiên cứu rừng tự nhiên Ấn Đô ̣ và rừng ẩ m nhiê ̣t đới Tây Phi có kiế n nghị phân cấ p cây rừng thành 5 cấ p cũng dựa vào kích thước và chất lượng cây rừng.
Như vâ ̣y, hầ u hế t các tác giả khi nghiên cứu về tầ ng thứ thường đưa ra những nhâ ̣n xét mang tính đinh ̣ tính, viê ̣c phân chia tầ ng thứ theo chiề u cao Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn 7 mang tính cơ giới nên chưa phản ánh được sự phân tầ ng phức ta ̣p của rừng tự nhiên nhiê ̣t đới. - Nghiên cứu đi ̣nh lượng cấ u trúc rừng: Viê ̣c nghiên cứu cấ u trúc rừng đã có từ lâu và được chuyể n dần từ mô tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thố ng kê toán ho ̣c và tin ho ̣c, trong đó việc mô hình hoá cấ u trúc rừng, xác lâ ̣p mố i quan hê ̣ giữa các nhân tố cấ u trúc rừng đã được nhiều tác giả nghiên cứu có kế t quả. Vấ n đề về cấ u trúc không gian và thời gian của rừng được các tác giả tâ ̣p trung nghiên cứu nhiề u nhấ t. Có thể kể đến một số tác giả tiêu biể u như: Rollet B (1971), Brung (1970), Loeth et al (1967).
rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu cấ u trúc không gian và thời gian của rừng theo hướng đinh ̣ lượng và dùng các mô hình toán để mô phỏng các qui luâ ̣t cấ u trúc (dẫn theo Trầ n Văn Con, 2001). B (1971) đã mô tả mối quan hệ giữa chiề u cao và đường kính bằ ng các hàm hồ i qui, phân bố đường kính bằng các dạng phân bố xác suấ t. Nhiề u tác giả còn sử du ̣ng hàm Weibull để mô hình hoá cấ u trúc đường kính loài thông theo mô hình của Schumarcher và Coil (Belly, 1973). Bên cạnh đó các dạng hàm Meyer, Hyperbol, hàm mũ, Pearson, Poisson,.
cũng được nhiề u tác giả sử du ̣ng để mô hình hoá cấ u trúc rừng [5]. Mô ̣t vấ n đề nữa có liên quan đế n nghiên cứu cấ u trúc rừng đó là viê ̣c phân loa ̣i rừng theo cấ u trúc và ngoa ̣i ma ̣o hay ngoa ̣i ma ̣o sinh thái. Cơ sở phân loa ̣i rừng theo xu hướng này là đă ̣c điểm phân bố , da ̣ng số ng ưu thế , cấ u trúc tầ ng thứ và mô ̣t số đă ̣c điể m hình thái khác của quầ n xã thực vâ ̣t rừng. Đa ̣i diê ̣n cho hê ̣ thống phân loại rừng theo hướng này có Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949), UNESCO (1973).
Trong nhiều hệ thố ng phân loa ̣i rừng theo xu hướng này khi nghiên cứu ngoa ̣i ma ̣o của quầ n xã thực vâ ̣t đã không tách rời khỏi hoàn cảnh của nó và do vậy hình thành mô ̣t hướng phân loa ̣i theo ngoa ̣i ma ̣o sinh thái [12]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn 8 Khác với xu hướng phân loa ̣i rừng theo cấ u trúc và ngoa ̣i ma ̣o chủ yế u mô tả rừng ở tra ̣ng thái tiñ h. Trên cơ sở nghiên cứu rừng ở tra ̣ng thái đô ̣ng Melekhov đã nhấn mạnh sự biến đổ i của rừng theo thời gian, đă ̣c biệt là sự biế n đổ i của tổ thành loài cây trong lâm phầ n qua các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát sinh và phát triể n của rừng [12].