Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của một số trạng thái rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác tại Mai Châu, tỉnh Hòa Bình

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm 2 mục tiêu: Xác định được một số đặc điểm cấu trúc tầng cây cao và cây tái sinh của các trạng thái rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác tại Mai Châu, Hòa Bình; đề xuất được một số biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của một số trạng thái rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác tại Mai Châu, tỉnh Hòa Bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP CÙ THỊ THANH LỘC CÙ THỊ THANH LỘC NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ TRẠNG THÁI RỪNG TỰ NHIÊN PHỤC HỒI SAU KHAI THÁC TẠI HUYỆN MAI CHÂU, TỈNH HÒA BÌNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ TRẠNG THÁI RỪNG TỰ NHIÊN PHỤC HỒI SAU KHAI THÁC TẠI Chuyên ngành : Lâm học HUYỆN MAI CHÂU, TỈNH HÒA BÌNH Mã số: 60.62.02.01 Chuyên ngành : Lâm học LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Mã số: 60.62.02.01 Người hướng dẫn khoa học: TS. Hoàng Văn Thắng LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP TS. Nguyễn Minh Thanh Người hướng dẫn khoa học: Hà Nội, 2017
i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, luận văn được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Hoàng Văn Thắng và TS. Nguyễn Minh Thanh. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác, nếu có gì sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, Ngày 2 tháng 10 năm 2017 Tác giả luận văn Cù thị Thanh Lộc
ii LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành theo chương trình đào tạo Thạc sĩ giai đoạn 2015-2017 chuyên ngành Lâm học, hệ chính quy tại trường Đại học Lâm Nghiệp. Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự hỗ trợ và giúp đỡ của Ban Giám hiệu trường Đại học Lâm nghiệp, quý thầy cô giáo khoa Lâm học, Phòng Đào tạo sau đại học. Ngoài ra, tôi còn nhận được sự giúp đỡ tận tình của một số cán bộ của Viện Khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam, đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này. Nhân dịp này, tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu trường Đại học Lâm nghiệp, Khoa Lâm học, Phòng Đào tạo sau đại học, Quý thầy cô giáo giảng dạy lớp Cao học Khoá 2015-2017 và cán bộ Viện Khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam. Đặc biệt tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS. Hoàng Văn Thắng và TS. Nguyễn Minh Thanh đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Chân thành cảm ơn cán bộ và ban quản lý rừng cộng đồng xã Khăm Xòe, huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình đã tạo điều kiện cho tôi khảo sát, thu thập số liệu thực hiện luận văn này. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới người thân trong gia đình, bạn bè gần xa đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Xuân Mai, ngày 2 tháng 10 năm 2017 Tác giả Cù Thị Thanh Lộc
iii MỤC LỤC Lời cam đoan………………………………………………………………….i Lời cảm ơn……………………………………………………………………ii Mục lục……………………………………………………………………..iii Danh mục các từ viết tắt…………………………………………………….v Danh mục các bảng………………………………………………………….vi Danh mục các hình………………………………………………………….vii ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.................................... 3 1.1. Trên thế giới ............................................................................................ 3 1.1.1. Các nghiên cứu về cấu trúc tầng cây cao .......................................... 3 1.1.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng .............................................................. 7 1.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam .................................................................... 9 1.2.1 Các nghiên cứu về cấu trúc tầng cây cao ......................................... 10 1.2.2 Nghiên cứu về tái sinh rừng ............................................................. 15 1.3. Nhận xét chung ...................................................................................... 17 Chƣơng 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................ 20 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 20 2.1.2. Mục tiêu nghiên cứu: ...................................................................... 20 2.2. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu ........................................................ 20 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu: .................................................................... 20 2.2.2. Giới hạn nghiên cứu: ...................................................................... 20 2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 20 2.3.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao .................................. 20 2.3.2. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây tái sinh ............................ 20 2.3.3. Đề xuất các biện pháp tác động phù hợp ....................................... 21 2.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 21
iv 2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu ......................................................... 21 2.4.2. Phương pháp xử lý số liệu .............................................................. 25 Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 29 3.1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao ............................................................ 29 3.1.1. Mật độ và các chỉ tiêu sinh trưởng của lâm phần .......................... 29 3.1.2. Cấu trúc tổ thành loài ..................................................................... 33 3.1.3. Cấu trúc tầng thứ ............................................................................ 37 3.1.4. Phân bố N/D1.3 ................................................................................ 40 3.1.5. Kiểu phân bố tầng cây cao ............................................................. 46 3.2. Đặc điểm cấu trúc tầng cây tái sinh………………………………….46 3.2.1. Mật độ và các chỉ tiêu sinh trưởng tầng cây tái sinh ..................... 47 3.2.2. Cấu trúc tổ thành loài của tầng tái sinh ......................................... 49 3.2.3. Đặc điểm phân bố cấp chiều cao cây tái sinh ................................ 51 3.2.4. Đặc điểm phân bố tầng cây tái sinh ............................................... 54 3.3. Đề xuất các biện pháp tác động phù hợp .............................................. 55 3.3.1. Đề xuất các biện pháp tác động vào tầng cây cao ......................... 55 3.3.2. Đề xuất các biện pháp tác động vào tầng cây tái sinh ................... 56 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ .................................................. 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 61 PHỤ BIỂU
v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Từ viết tắt Giải nghĩa D1.3 Đường kính thân cây ở vị trí chiều cao 1,3 m Dt Đường kính tán Hvn Chiều cao vút ngọn IV% Chỉ số mức độ quan trọng của loài LK Loài khác N% Hệ số tổ thành loài theo số cây N/ha Mật độ cây trên đơn vị diện tích 1 ha OTC Ô tiêu chuẩn
vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Mật độ và các chỉ tiêu sinh trưởng của ba trạng thái rừng. ............ 29 Bảng 3.2: Bảng phẩm chất cây trong các trạng thái rừng ở khu vực nghiên cứu31 Bảng 3.3: Bảng tổ thành loài tầng cây gỗ trong các ô tiêu chuẩn của các trạng thái rừng phục hồi trong khu vực nghiên cứu. ................................................ 34 Bảng 3.4: Phân bố cấu trúc tầng cây cao của các trạng thái rừng ở khu vực nghiên cứu ....................................................................................................... 38 Bảng 3.5: Kết quả mô phỏng phân bố N/D1.3 của các trạng thái rừng ở khu vực nghiên cứu. ............................................................................................... 40 Bảng 3.6: Kiểm tra luật phân bố N/Hvn của ba trạng thái rừng tự nhiên ........ 45 Bảng 3.7: Kiểu phân bố của tầng cây của các trạng thái rừng trong khu vực nghiên cứu. ...................................................................................................... 46 Bảng 3.8: Mật độ và một số chỉ tiêu sinh trưởng của tầng cây tái sinh trong các trạng thái rừng tự nhiên ở khu vực nghiên cứu. ....................................... 48 Bảng 3.9: Tổ thành tầng cây tái sinh trong các trạng thái rừng tự nhiên ở khu vực nghiên cứu. ............................................................................................... 49 Bảng 3.10: Phân cấp cây tái sinh theo cấp chiều cao của các......................... 52 trạng thái rừng ................................................................................................. 52 Bảng 3.11: Kiểu phân bố trên mặt đất của tầng cây tái sinh trong các trạng thái rừng ở khu vực nghiên cứu ...................................................................... 54
vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1. Biểu đồ trữ lượng các ô tiêu chuẩn của 3 trạng thái rừng ............... 30 Hình 3.2: Biểu đồ tỷ lệ phẩm chất loại A của tầng cây cao các ô tiêu chuẩn của 3 trạng thái ................................................................................................ 32 Hình 3.3: Biểu đồ tỷ lệ phẩm chất loại B của tầng cây cao các ô tiêu chuẩn của 3 trạng thái ................................................................................................ 32 Hình 3.4: Biểu đồ tỷ lệ phẩm chất loại C của tầng cây cao các ô tiêu chuẩn của 3 trạng thái. ............................................................................................... 33 Hình 3.5: Rừng phục hồi sau nương rẫy (IIB1) tại khu vực nghiên cứu ......... 35 Hình 3.6: Rừng phục hồi sau khai thác chọn (IIIA3) tại khu vực ................... 36 nghiên cứu ....................................................................................................... 36 Hình 3.7: Biểu đồ phân bố N/D1.3 theo hàm khoảng cách trạng thái tại khu vực nghiên cứu ................................................................................................ 42 Hình 3.8: Phân bố thực nghiệm phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/Hvn) ... 44 Hình 3.9: Phân bố lý thuyết và phân bố thực nghiệm N/Hvn .......................... 45
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng vàng biển bạc - câu nói quá quen thuộc với nhiều người trong chúng ta. Song ngày nay, do nhu cầu phát triển của nền kinh tế mà kéo theo nhu cầu về gỗ ngày càng tăng của con người đã đẩy áp lực này lên cả ngành Lâm nghiệp phải đối mặt, đó là những cánh rừng dần bị khai thác kiệt, những khu rừng tự nhiên ngày càng suy giảm về chất và lượng. Theo số liệu thống kê, tính đến ngày 31/12/2016 tổng diện tích rừng của nước ta còn khoảng 14.377.682 ha, trong đó rừng tự nhiên có 10.242.141 ha chiếm 71,24%, rừng trồng là 4.135.541 ha chiếm khoảng 28,76% và có độ che phủ đạt 41,19% (Bộ NNPTNT, 2016) [2]. Tuy nhiên, phần lớn các diện tích rừng tự nhiên hiện có đã bị khai thác và sử dụng quá mức dẫn đến các lâm phần trở nên nghèo kiệt. Những hệ lụy do mất rừng gây ra trong những năm gần đây là vô cùng to lớn không chỉ thiệt hại về vật chất và con người mà cả môi trường sinh thái. Mất rừng gây ra xói mòn, rửa trôi đất màu, lũ lụt, hạn hán, giảm đa dạng sinh học, gia tăng hiệu ứng nhà kính … Nhận thấy những tác hại to lớn đó, Nhà nước ta đã có nhiều chương trình, dự án được triển khai nhằm nâng cao chất lượng của các loại rừng này.Tuy nhiên, các nghiên cứu đánh giá chất lượng của các đối tượng rừng phục hồi còn ít được quan tâm, đặc biệt là rừng tự nhiên phục hồi ở Mai Châu, Hòa Bình. Mai Châu là huyện miền núi nằm ở phía Tây của tỉnh Hòa Bình, có tổng diện tích tự nhiên là 56.982,51 ha, trong đó diện tích rừng và đất rừng chiếm tới 85,22 % tổng diện tích tự nhiên của huyện. Rừng Mai Châu thuộc dãy Bắc Trường Sơn có hệ thống động thực vật rất phong phú và đa dạng, nằm ở thượng nguồn của sông Đà và sông Mã. Do đó rừng tự nhiên ở Mai Châu có vai trò rất quan trọng trong việc phòng hộ đầu nguồn, chống xói mòn, bảo vệ đất, bảo vệ công trình thủy điện, thủy lợi. Đồng thời cung cấp gỗ
2 và lâm sản phục vụ nhu cầu sản xuất và tiêu dùng của người dân địa phương, góp phần phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường sinh thái. Để góp phần làm cơ sở đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động nhằm nâng cao chất lượng các trạng thái rừng tự nhiên nghèo ở Mai Châu, Hòa Bình thì đề tài luận văn “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của một số trạng thái rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác tại Mai Châu, tỉnh Hòa Bình” được thực hiện là cần thiết.
3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Các nghiên cứu về cấu trúc tầng cây cao Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và theo thời gian. Cấu trúc rừng là hình thức thể hiện bên ngoài của những mối quan hệ qua lại bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trường sống, từ đó có thể hiểu được mối quan hệ sinh thái bên trong quần xã, làm cơ sở đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp. - Cấu trúc mật độ và tổ thành loài Theo Richards P.W (1952) [44], trong rừng mưa nhiệt đới ở Nam Mỹ và châu Phi, mật độ lâm phần (cây có đường kính ngang ngực từ 10 cm trở lên) dao động từ 390-1710 cây/ha, trong đó mật độ của những cây có đường kính từ 41 cm trở lên khoảng 39-60 cây/ha. Baur G.N (1962) [1], cũng cho biết: trong rừng mưa nguyên sinh ở Mã Lai trên diện tích một hecta có khoảng 550 cây có đường kính từ 10 cm trở lên, trong đó những cây có đường kính trên 48 cm từ 42-65 cây/ha. Về mật độ tối ưu lâm phần, tác giả H. Thomasius (1972) đã xây dựng lý thuyết khoảng cách sống và hằng số không gian sinh trưởng liên quan tới chiều cao, mật độ và tuổi. Kairukstis (1980) xác định mật độ tối ưu lâm phần theo diện tích tán lá và mức độ che phủ. Chiabera (1982) xác định mật độ tối ưu lâm phần theo tuổi và lấy mật độ tại tuổi 100 làm gốc (dẫn theo Nguyễn Ngọc Lung, 1987) [17]. Nhưng các phương pháp này chỉ thích hợp cho nghiên cứu rừng thuần loài đều tuổi. Đối với rừng hỗn loài khác tuổi, việc xác định tuổi lâm phần rất khó khăn, cho nên khó áp dụng đối với rừng nhiệt đới hỗn loài khác tuổi.
4 Nghiên cứu của Joost E. Duivenvoorden (1995) [47] tại vùng Amazon thuộc Colombia cho thấy, trong 95 ô tiêu chuẩn, với diện tích 0,1 ha, phân bố ở các vị trí địa hình khác nhau có 1077 loài với đường kính ngang ngực (DBH) ≥ 10 cm. Các loài này thuộc 271 giống của 60 họ, trong đó các họ Leguminosae và họ Sapotaceae có nhiều loài có giá trị nhất. Khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành loài rừng tự nhiên nhiệt đới thành thục (về sinh thái), Evans, J. (1984) xác định, có tới 70-100 loài cây gỗ trên 1ha, nhưng hiếm có loài nào chiếm hơn 10% tổ thành loài (dẫn theo Ngô Út, 2010) [40]. Theo Tolmachop A.L. (1974) [41] ở vùng nhiệt đới thành phần thực vật rất đa dạng thể hiện ở chỗ rất ít họ chiếm tỷ lệ 10% tổng số loài của hệ thực vật đó và tổng tỷ lệ phần trăm của 10 họ có số loài lớn nhất chỉ đạt 40-50% tổng số loài (dẫn theo Viện Điều tra quy hoạch rừng, 2006). Trong rừng hỗn giao, nhiều loài cây gỗ lớn phân bố theo tỷ lệ khá cân bằng. Tuy nhiên, phần lớn trong một quần thụ thường có 1-2 loài chiếm ưu thế. Schimper (1935) khi nghiên cứu rừng vùng Bắc Mỹ cho thấy có 25-30 loài thực vật thuộc nhóm cây cho gỗ lớn (dẫn theo Ngô Út, 2010) [40]. Laura Klappenbach (2001) [48] cho rằng thành phần loài cây liên quan đến các loại rừng, một số khu rừng chứa đựng hàng trăm loài cây, trong khi đó một số khu rừng chỉ có một ít loài. Rừng luôn luôn biến đổi và phát triển thông qua một chuỗi diễn thế, trong thời gian đó thành phần loài cây trong các khu rừng có sự thay đổi. Theo Baur G.N (1962), khi nghiên cứu rừng mưa ở khu vực gần Belem trên sông Amazon, trên một ô tiêu chuẩn diện tích khoảng 2 hecta đã thống kê được 36 họ thực vật và trên ô tiêu chuẩn diện tích hơn 4 hecta ở phía bắc New South Wales cũng đã ghi nhận được sự hiện diện của 31 họ chưa kể cây leo, cây thân cỏ và thực vật phụ sinh (dẫn theo Ngô Út, 2010) [40].
5 Theo tác giả Catinot. R (1965) [3] trong rừng ẩm nhiệt đới Châu Phi có đến vài trăm loài thực vật; và trong tổ thành thực vật rừng ẩm nhiệt đới ở Đông Nam Á thường có một nhóm loài ưu thế là nhóm họ Dầu, chiếm đến 50%. - Cấu trúc tầng thứ Rừng nhiệt đới hiện tượng phân tầng là một đặc trưng quan trọng dễ nhận biết. Một trong những cơ sở định lượng để phân chia tầng thứ là quy luật phân bố số cây theo cấp chiều cao. Đã có một số tác giả đề xuất các phương pháp nghiên cứu tầng thứ của rừng nhiệt đới, điển hình như phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng Davit và P.W. Risa (1933-1934) đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan vẫn là phương pháp có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng thứ của rừng. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là chỉ minh họa được cách sắp xếp theo hướng thẳng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích có hạn. Cusen (1951) đã khắc phục bằng cách vẽ một số giải kề bên nhau và đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều. Tuy nhiên, do tính chất phức tạp của nó nên nhiều tác giả có ý kiến trái chiều nhau trong cách phân chia tầng thứ. Chevalier (1917), Mildbraed (1922) đã ngụ ý rằng mọi phương pháp dựa vào chiều cao của cây để phân cây cối thành tầng đều có tính chất tùy tiện và các tầng đó không có một thực tế khách quan. Booberg (1932) đã lập đồ thị chiều cao của tất cả các cây gỗ đo được trong các “khu rừng bảo vệ” ở Java và đi đến kết luận là không thể nhận ra có mấy tầng cây như tác giả khác đã mô tả. Ngược lại, nhiều tác giả khác cho rằng rừng mưa thường có từ ba đến năm tầng: Brown (1919) khi nghiên cứu rừng cây họ Dầu tại Philippines, đã cho biết là các cây gỗ lớn sắp xếp thành ba tầng khá rõ rệt. Để nghiên cứu sự phân tầng trong rừng mưa ở Guana, Davis và Richards P.W (1933-1934) dùng phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng, phương pháp này được đánh giá có giá trị nhất về mặt nghiên cứu lí luận cũng như về thực tiễn sản xuất, kết quả đã phân rừng hỗn giao nguyên
6 sinh ở sông Moraballi tại Guana thành năm tầng với ba tầng cây gỗ (A, B, C) tầng cây bụi (D) và tầng mặt đất (E). Richards P.W 1936) cho biết trong rừng cây họ Dầu hỗn hợp nguyên sinh ở núi Dulit tại Borneo có 3 tầng cây gỗ nhưng tầng A phân biệt rõ ràng còn tầng B và C khó xác định rõ ranh giới, ngoài ra còn có một tầng cây bụi và tầng thực vật mặt đất. Năm 1939 ông cũng phân rừng hỗn hợp nguyên sinh ở Nigeria thành năm tầng với ba tầng cây gỗ. Vaughan và Weihe (1941) nhận thấy rằng trong rừng cao đỉnh tại Moritiut sự phân tầng là có thực và Bear (1946) cũng mô tả sự phân tầng rõ rệt trong rừng Trinidad, với ba tầng cây gỗ và tầng cây bụi, tầng mặt đất (theo Richards P.W (1952)). Catinot (1974) cho rằng: rừng ẩm nhiệt đới có sự phân hóa mạnh, những tầng trong quần thụ rõ nét, cụ thể là có một tầng vượt tán với những cây có chiều cao trên 40 m và những tầng bên dưới. Ngoài ra, khi liệt kê các nghiên cứu về cấu trúc hình thái rừng nhiệt đới còn phải kể đến các tác giả như Catinot. R (1965), Plandy. J (1978), đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng phẫu diện đồ ngang và đứng (dẫn theo Nguyễn Thanh Tiến, 2010) [31]. Richards (1952) [44] phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng với các giới hạn chiều cao là 6-12 m, 12-18 m, 24-30 m, 30-36 m và 36-42 m. Thực chất việc phân tầng này chỉ là phân chia rừng thành các lớp chiều cao khác nhau một cách cơ giới (mỗi tầng cách nhau 6 m). Odum E.P (1978) [8] chưa thống nhất với ý kiến cho rằng có sự phân tầng rừng rậm nơi có độ cao dưới 600 m ở Puecto Rico và cho rằng không có sự tập trung khối tấn ở một tầng riêng biệt nào cả. Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà được chấp nhận rộng rãi. Sampion Gripfit (1948) khi nghiên cứu rừng tự nhiên Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt
7 đới Tây Phi có kiến nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp cũng dựa vào kích thước và chất lượng cây rừng (dẫn theo Nguyễn Thanh Tiến, 2010) [31]. Như vậy, nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ của các tác giả trên mới chỉ đưa ra nhận xét mang tính định tính, phân chia tầng thứ dựa vào cấp chiều cao mang tính cơ giới nên phần nào chưa phản ánh đúng tính phức tạp của cấu trúc rừng nhiệt đới. Tóm lại, sự phân tầng trong rừng mưa nhiệt đới mặc dù có các ý kiến trái ngược, nhưng quan điểm có sự phân tầng rõ rệt trong rừng mưa nhiệt đới được nhiều nhà khoa học xác nhận. 1.1.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng Tái sinh rừng đóng vai trò rất quan trọng trong việc hình thành, duy trì và phát triển của thảm thực vật rừng. Do vậy, nghiên cứu về tái sinh rừng đã được nhiều tác giả trên thế giới thực hiện. Davis và Richards (1933-1934) nghiên cứu rừng mưa ở khu vực sông Moraballi, Guana, đã thống kê số cây thứ tự từ thấp đến cao, trước hết là số mầm non dưới 2 m, tiếp đến là số cây non có đường kính dưới 10 cm và chiều cao trên 4,6m; sau đó mới đến số cây gỗ có đường kính trên 10 cm với cỡ đường kính 10 cm. Cây tái sinh được thống kê dưới 2m đến chiều cao 4,6m, với đường kính dưới 10 cm. Tác giả Aubre’ville (1993) đã thống kê lớp cây non gồm những cây thuộc cấp đường kính nhỏ hơn 10 cm (dẫn theo Richards P.W,1970) [43]. Trong các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng và sinh trưởng của tái sinh thì ánh sáng được xác nhận là quan trọng. Balanford (1929) khi nghiên cứu tại vùng rừng thường xanh ở Malaixia nhận thấy tái sinh tốt nhất là tại những nơi có lỗ trống, ở đấy bề ngang không rộng quá 6 m; ở nơi có lỗ trống lớn hơn không thấy xuất hiện cây tái sinh ở giữa lỗ trống (theo Ngô Út, 2010) [40]. Theo Catinot R. (1978) [4] khi nghiên cứu về tái sinh cây họ Dầu (Dipterocarpaceae), trong các khu rừng ở vùng Đông Nam châu Á, thấy rằng tái sinh cây họ Dầu hình thành từng vệt sau khai thác.
8 Tuomela K. và các cộng sự (1995) [35] nghiên cứu tái sinh ở các ô trống có diện tích từ 406 đến 1242 m2 trong các khu rừng đã qua khai thác ở Kalimantan- Indonesia nhận thấy phân bố tần suất đường kính cây con ở các ô trống khác hẳn so với cây ở vùng rừng xung quanh. Điều đó cho thấy cây con họ Dầu bắt đầu phát triển mạnh sau khi mở tán, tốc độ sinh trưởng tỷ lệ nghịch với diện tích ô trống và đã xác định diện tích ô trống thích hợp là khoảng 500 m2, như vậy cây họ Dầu chịu ảnh hưởng lớn của nhân tố ánh sáng. Độ khép tán của quần thụ ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và sức sống của cây con. Trong công trình nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa cây con và quần thụ, V.G.Karpov (1969) đã chỉ ra đặc điểm phức tạp trong quan hệ cạnh tranh về dinh dưỡng khoáng của đất, ánh sáng, ẩm độ và tính chất không thuần nhất của quan hệ qua lại giữa các cá thể tùy thuộc đặc tính sinh vật học, tuổi và điều kiện sinh thái của quần thể thực vật. I.N.Nakhtenko (1973) cho rằng: sự trùng hợp cao của sự hấp thụ dinh dưỡng giữa hai loài có thể gây cho nhau sự kìm hãm sinh trưởng và làm tăng áp lực cạnh tranh giữa hai loài (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm,1992) [27]. Đối với rừng thuần loài cũng đã có nhiều tác giả nghiên cứu về khả năng tái sinh tự nhiên của loài rừng này. Mary L. Duryea (1981) [49] nghiên cứu về tái sinh của rừng thông thuần loài đã đề xuất 6 bước để thực hiện tái sinh tự nhiên, bao gồm: Lựa chọn cây làm giống; xây dựng kế hoạch để xác định mùa giống tốt; khai thác rừng thông; chuẩn bị hiện trường (có thể đốt hoặc cày xới đất, ….. để hạt dễ tiếp xúc, nẩy mầm); khai thác những cây còn chừa lại; kiểm soát các loài thực bì để cây thông con phát triển. Khi nghiên cứu về tái sinh và quản lý rừng mưa các tác giả Arturo Gomez-Pompa, Timothy Charles Whitmore and Malcolm Hedley (1991) [45] đã đề cập đến khả năng tái sinh cũng như những yêu cầu về quản lý đối với tái sinh rừng, những vấn đề liên quan chủ yếu là thành phần đa dạng sinh học,
9 các động lực tái sinh ở các tỷ lệ không gian khác nhau, sinh lý thực vật của các loài mọc nhanh, khả năng tái sản xuất và di truyền, quả và quan hệ sinh thái chất nuôi dưỡng với cây con và cuối cùng là những vấn đề liên quan đến quản lý rừng. Theo tổ chức nông lương liên hiệp quốc FAO tại Bangkok- Thái Lan đã tổng kết những tiến bộ trong việc hỗ trợ phục hồi tái sinh rừng tự nhiên vùng Châu Á- Thái Bình Dương, các tác giả Patrick C.Dugan, Patrick B. Durst, David J. Ganz và Philip J.McKenzie (2003) [50] đã tập hợp các nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tái sinh rừng tự nhiên tại các nước gồm: kiểm soát lửa rừng, hạn chế chăn thả, ngăn chặn sự phát triển của các loài cỏ tranh và một vấn đề quan trọng là thu hút cộng đồng địa phương cũng như chính sách của Chính phủ đối với phục hồi tái sinh rừng tự nhiên. Các nghiên cứu tại vùng Conecticut-Mỹ, các tác giả Jeffrey S.Ward, Thomas E.Worthley (2008) [46] đã đưa ra các nhân tố giới hạn ảnh hưởng tới sự phát triển của các loài cây tái sinh, bao gồm: ánh sáng và không gian dinh dưỡng; đất, độ ẩm đất, chất đất; sự cạnh tranh, sự phát triển của quần thụ, trong đó ánh sáng được xác định là nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới sự hình thành phát triển của cây tái sinh…v..v..v…. Tóm lại, kết quả nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng trên thế giới đã cung cấp các thông tin về phương pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự nhiên ở một số vùng và ở một số kiểu rừng khác nhau. Tuy vậy, thảm thực vật rừng nhiệt đới đa dạng và rất phức tạp, sự phát sinh và phát triển của nó gắn liền với điều kiện tự nhiên ở từng vùng địa lý. Vì thế, cần tiếp tục nghiên cứu làm cơ sở cho việc phân tích và đề xuất. 1.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam Từ những năm đầu thành lập ngành Lâm nghiệp, đã có nhiều công trình nghiên cứu về cơ sở khoa học và biện pháp kỹ thuật kinh doanh rừng tự nhiên ở nước ta.
10 1.2.1 Các nghiên cứu về cấu trúc tầng cây cao - Cấu trúc mật độ và tổ thành loài Cấu trúc mật độ là số lượng cây trên một đơn vị diện tích, cấu trúc này có ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng phát triển của lâm phần. Trong kinh doanh rừng, việc xác định mật độ thích hợp trong trồng rừng có ý nghĩa quan trọng. Nhằm mục đích xác định mật độ tối ưu cho lâm phần, Nguyễn Ngọc Lung (1987) [16] trong khi nghiên cứu trên đối tượng rừng thông ba lá Tây Nguyên, đã sử dụng 3 phương trình kinh nghiệm biểu thị nhu cầu không gian dinh dưỡng, trong đó dạng phương trình GT=a+p.A (GT là diện tích hình chiếu thẳng đứng tán lá, A là tuổi của lâm phần, a và p là các tham số) được chọn làm cơ sở để xây dựng mô hình mật độ hợp lí. Phương pháp này chỉ phù hợp cho đối tượng rừng thuần loài. Tác giả Trần Văn Con (1992) [6] đề nghị ứng dụng mô phỏng toán trong nghiên cứu động thái rừng tự nhiên dựa trên tương quan giữa tổng số cây và tiết diện ngang của lâm phần rừng khộp, tính toán các tham số phù hợp cho mỗi dạng cấu trúc để xác định mật độ tối ưu của lâm phần; qua đó cũng cho biết rằng rừng Khộp Tây Nguyên rất thưa, độ đầy chỉ đạt từ 0,4-0,7. Về nghiên cứu hình thái phân bố cây rừng trên mặt đất, Nguyễn Hải Tuất (1990) [36], Nguyễn Hải Tuất và Ngô Kim Khôi (1994) [37] bằng phương pháp kiểm tra mức độ sai khác giữa số trung bình khoảng cách từ một cây được chọn ngẫu nhiên đến cây gần nhất với trị số bình quân lí thuyết, kết hợp với sử dụng tiêu chuẩn U của phân bố chuẩn tiêu chuẩn đánh giá khi dung lượng mẫu đủ lớn, xác định hình thái phân bố cây rừng trên mặt đất cho các trạng thái rừng từ IIA đến IV. Vận dụng phương pháp trên, Bảo Huy (1990,1993) [9] dùng phân bố khoảng cách và kiểm tra bằng tiêu chuẩn U của phân bố chuẩn để xác định các kiểu phân bố cây rừng trên bề mặt cho các đơn vị phân loại của lâm phần Bằng lăng ở Đắk Lắk. Lê Sáu (1996) [25], khi áp dụng nghiên cứu phân bố
11 cây ở các lâm phần rừng tự nhiên Kon Hà Nừng. Trần Cẩm Tú (1999) [38] áp dụng cho đối tượng rừng tự nhiên ở Hương Sơn- Hà Tĩnh. Từ cự ly bình quân cây rừng tính toán theo phương pháp trên, kết hợp với việc xác định mô hình cấu trúc N/D định hướng, tính toán được mô hình cự ly bình quân tối ưu giữa các cây rừng theo cỡ kính phục vụ cho công tác bài cây khai thác, tỉa thưa nuôi dưỡng rừng, (Bảo Huy, 1993) [9]. Cấu trúc tổ thành thực chất là sự tham gia của các thành phần loài cây trong quần thể cây rừng. Nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên ở Việt Nam, trên quan điểm hệ sinh thái, Thái Văn Trừng (1963, 1978, 1999) [32] đã dựa trên số lượng tỷ lệ nhóm loài ưu thế trong rừng nhiệt đới ẩm Việt Nam để phân định các ưu hợp và phức hợp. Nhóm loài ưu thế trong các ưu hợp không quá 10 loài, tỉ lệ cá thể của mỗi loài ưu thế chiếm khoảng 5% và tổng số cá thể của 10 loài ưu thế đó phải chiếm 40-50% tổng số cá thể cây của các tầng lập quần trong quần thể trên đơn vị diện tích điều tra. Trường hợp độ ưu thế các loài cây không rõ ràng gọi là các phức hợp. Do đặc trưng khí hậu và đất thuận lợi cho nhiều loài cây cùng phát triển, cho nên trong rừng tự nhiên hỗn loài nhiệt đới hiếm khi chỉ có một loài ưu thế duy nhất tạo thành các quần hợp như vùng ôn đới. Theo tác giả Nguyễn Hồng Quân (1982) [24], trong rừng loại IVB ở Kon Hà Nừng, trên diện tích một hecta có khoảng 60 loài, nhưng các loài có tổ thành lớn nhất cũng không vượt quá 10%. Nguyễn Văn Trương (1983) [34], cho rằng: trong rừng tự nhiên hỗn loài, chỉ tính loài cây gỗ từ trạng thái rừng sào trở lên cũng có đến ba bốn chục loài trên một hecta, nhưng trong đó loài cây gỗ lớn có thể vươn đến lớp không gian cao 30 m chỉ từ 10-20%. Nguyễn Ngọc Lung (1991) [18] qua điều tra các dạng rừng khí hậu ở Hương Sơn, Kon Hà Nừng và một số địa phương khác, cũng cho biết: trên ô tiêu chuẩn diện tích một hecta thường có từ 23-25 loài, với số cây thấp nhất 317 cây và cao nhất đến 859 cây trên một hecta.
12 So sánh với khu vực khác trên thế giới, Phạm Hoàng Độ (1999) cho biết: nếu ở rừng Amazon, trung bình có khoảng 90 loài trên hecta, thì ở Đông Nam Á đến 160 loài [8]. Để đánh giá tổ thành rừng, nhiều tác giả đã sử dụng công thức tổ thành trên tỉ lệ phần mười theo số cây, tiết diện ngang, hoặc chỉ số IV%, trong đó phương pháp tính tỉ lệ tổ thành (IV%) theo phương pháp của Daniel Marmillod, Vũ Đình Huề (1975) [10] thường được các nhà khoa học vận dụng trong những công trình nghiên cứu cấu trúc rừng . Về nghiên cứu mối quan hệ sinh thái giữa các loài cây trong rừng tự nhiên, Nguyễn Hải Tuất (1991) [35], đã sử dụng phương pháp tương quan giữa hai sự kiện và phương pháp kiểm tra tính độc lập bằng mẫu biểu 2x2. Hạn chế của phương pháp trên là kết quả đánh giá phụ thuộc vào độ lớn của ô thu thập số liệu, và tác giả đã đề xuất có thể dùng phương pháp 6 cây để đánh giá sẽ khách quan hơn. Bùi Đoàn (2001) [7] đã áp dụng phương pháp phân tích định tính (dựa vào tổ thành ưu thế các loài tham gia lập quần và tầng ưu thế sinh thái) và phương pháp sinh thái định lượng của M. Gounot (1965), để phân các “nhóm sinh thái” phục vụ công tác điều chế rừng lá rộng thường xanh ở Kon Hà Nừng. Nguyễn Văn Thêm (1992), nghiên cứu sự kết nhóm giữa các loài trong rừng thường xanh ở Đồng Nai, đã sử dụng bảng chéo 2 x 2, kiểm định tính độc lập giữa các loài cây dùng tiêu chuẩn ; nếu hai loài có quan hệ với nhau sẽ tính cường độ liên hệ theo thống kê Lambda, Phi và Cramer’s.V; và khi có mặt nhiều loài cây trên ô, thì mối liên hệ giữa hai loài được xác định thông qua hệ số kết nhóm riêng phần. Thật ra phương pháp tính toán của hai tác giả này phức tạp, khó áp dụng hơn phương pháp mà các tác giả nêu trên đã sử dụng.