Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Nghiên cứu động thái cấu trúc và tái sinh quần xã thực vật rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại một số vùng sinh thái ở Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:99

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của luận văn gồm: Động thái tầng cây cao: Động thái tổ thành loài cây; động thái nhân tố cấu trúc hình thái theo mặt phẳng ngang (N/D); động thái nhân tố cấc trúc hình thái theo mặt phẳng đứng ( N/H); động thái D, H, G, M; Động thái tái sinh rừng: Động thái tổ thành loài cây; sự dịch chuyển cỡ kính; sự dịch chuyển chiều cao; biến đổi phẩm chất cây; biến đổi về chất lượng cây. Mời các bạn cùng tham khảo!

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 động thái cấu trúc và tái sinh quần xã thực vật rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại một số vùng sinh thái ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP -------------------- LÊ THỊ HẠNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI CẤU TRÚC VÀ TÁI SINH QUẦN XÃ THỰC VẬT RỪNG TỰ NHIÊN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH TẠI MỘT SỐ VÙNG SINH THÁI Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN KHOA HỌC THẠC SỸ Hà Nội - 2009
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP -------------------- LÊ THỊ HẠNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI CẤU TRÚC VÀ TÁI SINH QUẦN XÃ THỰC VẬT RỪNG TỰ NHIÊN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH TẠI MỘT SỐ VÙNG SINH THÁI Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. TRẦN HỮU VIÊN 2. TS. PHẠM VĂN ĐIỂN Hà Nội – 2009
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng tự nhiên lá rộng thường xanh thuộc rừng sản xuất là nguồn chủ yếu cung cấp gỗ lớn cho sản xuất công nghiệp, đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Hiện nay và trong tương lai nhu cầu gỗ lớn ngày một tăng nhanh và luôn ở mức vượt khả năng cung cấp hiện có của rừng tự nhiên. Mặc dù vậy, nguồn cung cấp gỗ lớn trong rừng tự nhiên lá rộng thường xanh thuộc rừng sản xuất vẫn đang có nguy cơ bị suy giảm cả về diện tích, sản lượng và chất lượng trong khi Nhà nước đã giảm lượng khai thác gỗ hàng năm xuống mức tối thiểu. Để ngành Lâm nghiệp có thể góp phần tích cực vào chiến lược phát triển kinh tế quốc gia, ngoài nhiệm vụ quan trọng là nhanh chóng ổn định các lâm phần rừng sản xuất còn phải nâng cao năng suất và sử dụng rừng bền vững. Cơ sở quan trọng cho hoạt động quản lý và sử dụng rừng bền vững là những hiểu biết về hệ sinh thái rừng, đặc biệt là những hiểu biết về cấu trúc và tái sinh rừng, bởi vì cấu trúc và tái sinh là những chỉ tiêu trung thực biểu thị cả hình thái bên ngoài và nội dung bên trong của hệ sinh thái rừng. Vì vậy, những kết quả nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh rừng luôn giữ vai trò như là nền tảng của bất kỳ biện pháp kỹ thuật lâm sinh nào nhằm không ngừng nâng cao sản lượng, chất lượng và các chức năng có lợi của rừng. Việc nghiên cứu cấu trúc rừng thường được gắn liền với nghiên cứu về tái sinh rừng. Bởi vì, một trong những vấn đề then chốt nhất trong kinh doanh rừng bền vững là xác định được phương thức tái sinh rừng có hiệu quả. Muốn đề xuất được phương thức tái sinh rừng có hiệu quả thì cần xác định được hiện trạng rừng, tiềm năng tái sinh rừng cũng như xu hướng biến động của nó dưới ảnh hưởng của những nhân tố chủ yếu. Tái sinh tự nhiên là quá trình tái sinh do tự nhiên tiến hành, nhưng giá trị kinh tế và các giá trị khác của rừng hiện tại cũng như trong tương lai lại là mục đích của con người. Vì vậy, vấn đề đặt ra là cần phải định hướng và dẫn dắt tái sinh rừng vừa hợp với mục đích kinh doanh vừa tuân thủ quy luật tự nhiên, nhằm duy trì và nâng cao tính ổn định của hệ sinh thái rừng, sử dụng tài nguyên rừng bền vững. 1
2 Thấy rõ được hiện trạng và tiềm năng phát triển của rừng trong tương lai, nắm vững được các quy luật về động thái cấu trúc và tái sinh sẽ giúp ích lớn cho việc thực hiện các mục đích khác nhau của con người. Nghiên cứu về động thái cấu trúc và tái sinh là một trong những cơ sở khoa học quan trọng để xây dựng một phương án điều chế rừng hợp lý, nâng cao hiệu quả của hoạt động bảo vệ rừng, điều chỉnh quá trình tái sinh tự nhiên theo hướng bền vững cả về mặt kinh tế, môi trường và đa dạng sinh học. Nhằm góp phần bổ sung thêm vào xây dựng phương án điều chế rừng tự nhiên lá rộng thường xanh, đề tài “Nghiên cứu động thái cấu trúc và tái sinh quần xã thực vật rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại một số vùng sinh thái ở Việt Nam” đã được lựa chọn nghiên cứu. Đề tài được thực hiện tại các địa điểm: Bắc Giang, Hoà Bình, Nghệ An và Kon Tum. 2
3 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu về động thái cấu trúc rừng a. Nghiên cứu về động thái cấu trúc rừng Nghiên cứu về động thái cấu trúc rừng trên thế giới gần đây rất được quan tâm, và được tập trung cho nhiều đối tượng rừng. Cụ thể có các tác giả: Boerner (1981), nghiên cứu động thái cấu trúc rừng Thông New Jrersey sau xử lý các thảm vật liệu cháy. Mark Cowell and James J, nghiên cứu cấu trúc, lịch sử và động thái rừng Sồi trưởng thành ở tây Ấn độ [60]. Nghiên cứu động thái rừng ở vùng đất thấp Bolivia, chỉ ra tính đa dạng các loài thực vật, sự hợp thành cấu trúc theo những điều kiện hoàn cảnh chính. Nghiên cứu hướng vào những nhân tố điều khiển tính đa dạng, sự phong phú và phân bố các loài trong quần thể rừng trên những vùng rộng. (1989) nghiên cứu động thái cấu trúc tuổi rừng rụng lá ở vườn Quốc gia Tongario [59]. Nakashizuka, T. (1991), Tầm quan trọng của nghiên cứu lâu dài động thái rừng trong lô lớn. Năm 1992, tiếp tục nghiên cứu dài hạn về lịch sử và đời sống động thái cây rừng. Nghiên cứu cấu trúc và động thái trong thời kì 16 năm (1982 -1998) loài Tùng bách với những cây có chiều cao 2m trở lên dưới rừng hỗn giao Bắc Nhật Bản của viện nghiên cứu ôn đới, Đại học Hokkaido, Sapporo 060 0819 Nhật Bản, … Tổng mật độ năm 1982 thấp hơn 651 cây/ha và được so sánh với các khu rừng khác ở trong nước. Nghiên cứu cấu trúc và động thái trên 1 ha rừng phía tây nam Nhật Bản tiến hành điều tra trên những cây có đường kính ngang ngực trên 5cm vào năm 1998 và 2001. Số lượng cây mất đi hàng năm chiếm 1.54% và cao hơn lượng cây được bổ sung (1,32%). Với khu rừng tốt thì cho kết quả ngược lại, sự phân bố tần số lớp cây có đường kính được kì vọng đảm bảo số lượng trong quần thể và chiếm ưu thế trong tương lai. 3
4 Đóng góp chính tới sự nghiên cứu động thái rừng bởi việc xem xét ba đề tài quan trọng: - Ảnh hưởng tổng hợp của các nhân tố chính: gió, lửa, động vật ăn cỏ lên xu hướng diễn thế và những cấu trúc đặc trưng của rừng. - Sự tương tác của loài rụng lá hàng năm và những loài thường xanh tới sự hình thành thảm rừng, ảnh hưởng tới môi trường và sự biến động. - Ý nghĩa của hệ thống không gian và thời gian với đánh giá toàn bộ những biến động. Nghiên cứu quan trọng về cấu trúc rừng là việc mô tả bằng phương pháp định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học, trong đó việc mô hình hóa cấu trúc rừng, xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng đã được nhiều tác giả nghiên cứu có kết quả. Vấn đề về cấu trúc không gian và thời gian của rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất. Có thể kể đến một số tác giả tiêu biểu như: B.Rollet (1971) đã biểu diễn quan hệ chiều cao - đường kính ngang ngực, đường kính tán - đường kính ngang ngực bằng các hàm hồi quy; phân bố đường kính tán, đường kính thân cây dưới dạng các phân bố xác suất; Balley (1973) mô hình hóa cấu trúc thân cây với phân bố số cây theo đường kính (N/D) bằng hàm Weibull. Nhiều tác giả khác dùng hàm Schumacher, hyperbol, hàm mũ, Poison, Charlier,… để mô hình hóa cấu trúc rừng ( dẫn theo Trần Văn Con, 2001, [5]). Một vấn đề liên quan đến nghiên cứu cấu trúc rừng đó là việc phân loại rừng theo cấu trúc ngoại mạo hay ngoại mạo sinh thái [12]. Cở sở phân loại rừng theo xu hướng này là đặc điểm phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ và một số đặc điểm hình thái khác của quần xã thực vật rừng. Tiêu biểu cho hệ thống phân loại rừng theo xu hướng này khi nghiên cứu ngoại mạo của quần xã thực vật đã không tách rời khỏi hoàn cảnh của nó và do vậy hình thành một hướng phân loại theo ngoại mạo sinh thái. Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo chủ yếu mô tả rừng ở trạng thái tĩnh. Trên cơ sở nghiên cứu rừng ở trạng thái động Melekhov [12] đã nhấn mạnh sự biến đổi của rừng theo thời gian, đặc biệt là sự biến đổi của tổ thành loài cây trong lâm phần qua các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát sinh và phát triển của rừng. Các kiến thức về không gian và thời gian là cơ sở để xây 4
5 dựng mô hình cấu trúc định hướng và đề xất giải pháp xử lý lâm sinh để hướng rừng đến cấu trúc định hình đó. b. Nghiên cứu về tăng trưởng rừng Về nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng: đã có nhiều nghiên cứu về sinh trưởng và tăng trưởng nhưng hầu hết tập trung chủ yếu nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng cho lâm phần thuần loài đều tuổi, phần lớn các nghiên cứu đều xây dựng thành mô hình toán học chặt chẽ, có thể điểm qua một số công trình: Meyer (1952), Meyer, Stevenson (1943), Schumacher& Coile (1960), Fao (1980)… Các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc và tăng trưởng rừng nói chung và cho rừng nhiệt đới nói riêng đã có nhiều kết quả khả quan, đặt nền móng vững chắc cho những nghiên cứu tiếp theo về lĩnh vực này. Tuy nhiên trong số các nghiên cứu này, chỉ có một số công trình nào đi sâu vào nghiên cứu cấu trúc về tăng trưởng để phục vụ kinh doanh, về nghiên cứu tăng trưởng chủ yếu tập trung vào đối tượng là rừng thuần loài đều tuổi, do đó đề tài này sẽ giúp cho việc định hướng, xác định một số nội dung nghiên cứu cơ bản nhằm đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh cho đối tượng cụ thể. 1.1.2. Nghiên cứu về động thái tái sinh rừng Lịch sử nghiên cứu tái sinh rừng tự nhiên trên thế giới đã trải qua hàng trăm năm nhưng đối với rừng nhiệt đới mới chỉ đề cập đến từ những năm 1930 trở lại đây. Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, biểu hiện của nó là sự xuất hiện của một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng: dưới tán rừng, chỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nương rẫy. Vai trò lịch sử của lớp cây con này là thay thế thế hệ cây già cỗi. Vì vậy tái sinh từng hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu hiệu quả tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố. 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 Mibbread, 1930; Richards, 1933; 1939; 5
6 Aubreville, 1938; Beard, 1946; Lebrun và Gilbert, 1954; Jones, 1955-1956; Schultz, 1960; Baur, 1964; Rollet, 1969) [56, 57, 60]. Do tính chất phức tạp về tổ thành loài cây, trong đó chỉ có một số loài có giá trị nên trong thực tiễn người ta chỉ khảo sát những loài cây có ý nghĩa nhất định. Quá trình tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới rất phức tạp và còn ít được nghiên cứu. Phần lớn tài liệu nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của rừng mưa thường chỉ tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế dưới điều kiện rừng đã ít nhiều bị biến đổi. Van Steenis (1956) đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng mưa nhiệt đới là tái sinh phân tán liên tục của các loài cây chịu bóng và tái sinh vệt của các loài cây ưa sáng. Một số công trình nghiên cứu về động thái tái sinh như: DF Greene, JC Zasada, L Sirois, D Kneeshaw, H …( 1999) nghiên cứu động thái tái sinh rừng ở Bắc Mỹ. Griffiths, Megan nghiên cứu ảnh hưởng những chỗ trống đến động thái tái sinh lớp cây tầng dưới rừng cồn cát ven biển cận nhiệt đới. Lars Lundqvist A nghiên cứu động thái tái sinh trong rừng vân sam khác tuổi ở phía Bắc Thụy Điển (2002). Động thái tái sinh rừng rậm thứ sinh sau khai thác tại Vale lµm Rio Doce S.A Brazil [58]. Đóng góp lớn trong nghiên cứu động thái tái sinh rừng là nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng, phát triển của lớp cây tái sinh. Có rất nhiều công trình đã đề cập đến những nguyên nhân ảnh hưởng tới tái sinh tự nhiên và có thể chia thành 2 nhóm tác động chính: a/ Nhóm nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến tái sinh rừng không có sự can thiệp của con người Nhân tố sinh thái được nhiều tác giả quan tâm và tìm hiểu là sự thiếu hụt ánh sáng của cây con dưới tán rừng. Trong rừng mưa nhiệt đới, sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng chủ yếu đến sự phát triển của cây con, còn đối với sự nảy mầm và phát triển mầm non thường không rõ, Baur G, N (1962) [56] . Cấu trúc của quần thụ ảnh hưởng đến tái sinh rừng đã được Anden, S (1981) chứng minh độ dày đầy đủ tối ưu cho sự phát triển bình thường cây gỗ là 0,6 - 0,7. Độ khép tán của quần thụ có quan hệ với mật độ và mức sống của cây con. Trong 6
7 sự cạnh tranh giữa thực vật về dinh dưỡng, khoáng, ánh sáng, ẩm độ, thì mức độ cạnh tranh tuỳ thuộc vào đặc tính sinh vật học, tuổi của mỗi loài và điều kiện sinh thái của quần thể thực vật. b/ Nhóm nhân tố ảnh hưởng đến tái sinh có sự can thiệp của con người Hiệu quả xử lý lâm sinh trong rừng nhiệt đới được đánh giá cao. Xử lý lâm sinh tác động vào cây mục đích, tái sinh theo ý muốn. Qua đó các nhà lâm học đã xây dựng thàng công nhiều phương thức chặt tái sinh. Theo tổng kết của FAO (1989) đã đưa ra một số kết quả: Wayatt Smith (1961-1963) với phương thức chặt rừng đều tuổi ở Mã Lai. Donis Maudouz (1951-1954) với phương thức đồng nhất hoá tầng trên ở Zava. Kennedy (1935), Taylor (1954), Jones (1960), Ayleffe (1952) với phương thức chặt dần nhiệt đới ở Trinidat. Grifith (1947), Benmerfi (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andaman. Đối với rừng mưa nhiệt đới có khá nhiều công trình nghiên cứu cách thức xử lý lâm sinh tại Châu Phi, Châu Mỹ, Châu Úc,... Riêng khu vực Đông Nam Á chưa được nghiên cứu nhiều. Kết quả các phương thức xử lý lâm sinh đã được Baur G, N (1962) tổng kết và đánh giá tỉ mỉ trong cuốn "Cơ sở sinh thái học của kinh doanh rừng mưa" [56]. Như vậy, các công trình nghiên cứu được đề cập ở trên đã phần nào làm sáng tỏ việc đặc điểm tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Đó là cơ sở để xây dựng các phương thức lâm sinh hợp lý. Kết quả nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng trên thế giới cho chúng ta những hiểu biết các phương pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự nhiên ở một số nơi. Đặc biệt, sự vận dụng các hiểu biết về quy luật tái sinh để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm quản lý tài nguyên rừng bền vững. 1.1.3. Nghiên cứu ứng dụng động thái cấu trúc và tái sinh Các nghiên cứu động thái cấu trúc và tái sinh rừng nhằm tạo cơ sở cho các nghiên cứu ứng dụng. Các xử lý lâm sinh trên cơ sở nghiên cứu cấu trúc và tái sinh rừng được nghiên cứu ở nhiều tác giả, chủ yếu là cách thức xử lý tác động vào cây mục đích, tái sinh theo ý muốn. Qua đó các nhà lâm học đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh. Theo tổng kết của FAO (1989) đã đưa ra một số kết quả: Wayatt smith (1961-1963) với phương thức chặt rừng đều tuổi ở Mã Lai. Donis Maudouz (1951-1954) với phương thức đồng nhất hoá tầng trên ở Zava. 7
8 Kennedy (1935), Taylor (1954), Jones (1960), Ayleffe (1952) với phương thức chặt dần nhiệt đới ở Trinidat. Grifith (1947), Benmerfi (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andaman.. Khẳng định sản lượng rừng như là vấn đề kỹ thuật quan trọng nhất trong kinh doanh rừng, D.Alder (1980, 1992... ), J. Vanclay (1994, 1998... ) đã xây dựng nhiều phương pháp nghiên cứu, dự tính, dự báo sản lượng rừng tự nhiên làm cơ sở xác định các giải pháp lỹ thuật kinh doang bền vững tài nguyên rừng. 1.2. Trong nước Sự đa dạng của rừng lá rộng thường xanh nhiệt đới nước ta đã gây nhiều khó khăn phức tạp cho công tác nghiên cứu nhưng trong những năm gần đây nhiều tác giả đã nghiên cứu quy luật kết cấu lâm phần theo nhiều phương pháp khác nhau với mục đích khác nhau. 1.2.1.Nghiên cứu về động thái cấu trúc rừng a. Nghiên cứu về động thái cấu trúc rừng Trong vòng vài chục năm qua, nghiên cứu về cấu trúc rừng là một trong những nội dung quan trọng nhằm đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp. Thái Văn Trừng (1978), Trần Ngũ Phương (1970) cũng đã nghiên cứu cấu trúc sinh thái để làm căn cứ phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam. Ở Việt Nam công trình nghiên cứu về động thái cấu trúc rừng còn rất hạn chế [6], các nhà lâm nghiệp chủ yếu nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc trên cơ sở hiện trạng rừng mà chưa đi sâu vào quá trình biến đối của cấu trúc rừng cả trong quá khứ. Một số nghiên cứu cụ thể như: Trần Ngũ Phương (1970) đã chỉ ra những đặc điểm cấu trúc của các thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam trên cơ sở kết quả điều tra tổng quát về tình hình rừng miền Bắc Việt Nam từ 1961 đến 1965. Nhân tố cấu trúc đầu tiên được nghiên cứu là tổ thành và thông qua đó một số quy luật phát triển của các hệ sinh thái rừng được phát hiện và ứng dụng vào thực tiễn sản xuất [36]. Lê Trọng Cúc (1981): nghiên cứu động thái quần xã cỏ đồng Digitaria decumbense ở Nông trường Ba Vì, Hà Nội. Lê Trọng Cúc, Phạm Hồng Ban (1996): Động thái thảm thực vật rừng sau nương rẫy ở huyện Con Cuông [7]. Đề tài nghiên cứu ứng dụng tiến 8
9 bộ khoa học kỹ thuật và các giải pháp nhằm xây dựng mô hình quản lý bền vững rừng tự nhiên ở Tây Nguyên của Viện khoa học lâm nghiệp (2004 - 2006) đã đưa ra các chỉ tiêu động thái, biểu đồ N-G ( N-Y) để phân tích động thái rừng qua đó mô phỏng động thái cấu trúc rừng tự nhiên trong quá khứ xuất phát từ lâm phần hiện tại [6]. Vũ Đình Phương, Đào Công Khanh [38] thử nghiệm phương pháp nghiên cứu một số quy luật cấu trúc, sinh trưởng phục vụ điều chế rừng lá rộng, hỗn loài thường xanh ở Kon Hà Nừng - Gia Lai cho rằng đa số loài cây có cấu trúc đường kính và chiều cao giống với cấu trúc tương ứng của lâm phần, đồng thời cấu trúc của loài cũng có những biến động. Về nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng, việc mô hình hóa cấu trúc đường kính D1.3 được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu và biểu diễn chúng theo các dạng hàm phân bố xác suất khác nhau, nổi bật là các công trình của các tác giả: Đồng Sĩ Hiền (1974) [17] dùng hàm Mayer và hệ đường cong Poison để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ kính cho rừng tự nhiên làm cơ sở cho việc lập biểu độ thon cây đứng ở Việt Nam. Nguyễn Văn Trương (1983) [48], đã thử nghiệm dùng các hàm mũ, logarit, phân bố Poison và Pearson để biểu thị cấu trúc số cây - cấp kính của rừng tự nhiên hỗn loài. Trần Văn Con (1991) [3], dùng phân bố Weibull để mô phỏng cấu trúc đường kính cho rừng khộp ở Tây Nguyên. Lê Minh Trung (1991) [47] thử nghiệm mô phỏng phân bố N/D rừng tự nhiên ở Gia Nghĩa - Đắc Nông bằng bốn dạng hàm: Poison, weibbull Hyperpol và Mayer. Bảo Huy (1993) [25] thử nghiệm mô phỏng phân bố thực nghiệm N/D cho rừng ưu thế bằng lăng ở Đắc Lắc theo các dạng phân bố: Poison, khoảng cách, hình học, weibull và Mayer. Lê Sáu (1996) [40] đã sử dụng hàm weibul để mô phỏng các quy luật phân bố đường kính, chiều cao tại khu vực Kon Hà Nừng, Tây Nguyên… Các nghiên cứu phân bố N/H cũng được nhiều tác giả đề cập. Một số tác giả sử dụng phân bố weibull mô phỏng tốt cho phân bố N/H như: Bảo Huy (1993) , Lê Sáu (1996), qua nghiên cứu phân bố N/H để tìm tầng tích tụ tán cây trong các kiểu rừng thường xanh và rừng hỗn loài Bằng lăng chiếm ưu thế ở Kon Hà Nừng và Đắc Lắc. Trần Xuân Thiệp (1996) [43], mô phỏng kết cấu N/D và N/H cho rừng Hương Sơn - 9
10 Hà Tĩnh đã nhận định: sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết và thực tế cho phép dựa vào hàm weibull để điều tiết rừng trong giai đoạn quá độ chuyển hóa về rừng chuẩn cũng như trong quá trình kinh doanh bền vững rừng. Huỳnh Văn Kéo, Lê Doãn Anh, Phạm Ngọc Giao (2003) [26] mô phỏng phân bố N/H cho cá trạng thái rừng IIIA1, IIIA2 của lâm phần cây Hoàng đàn giả thuộc vườn Quốc gia Bạch Mã. Đào Công Khanh (1996) [27] đã dùng hàm sinh trưởng Schumacher để mô phỏng phân bố thực nghiệm N/D và N/H (thông qua tần số tích lũy) cho rừng hỗn loài ở Hương Sơn - Hà Tĩnh, với kết quả khả quan hơn so với phân bố weibull. Nghiên cứu mối quan hệ giữa các nhân tố điều tra, điển hình là: Đồng Sỹ Hiền (1974) [17] đề nghị sử dụng phương trình logarit hai chiều hoặc hàm mũ để biểu thị tương quan H/D cho rừng tự nhiên Việt Nam. Vũ Tiến Hinh (1988) [18] và một số tác giả đã lựa chọn phương trình LogH = a +blogD để biểu thị mối quan hệ H và D. b. Nghiên cứu tăng trưởng rừng Nghiên cứu sinh trưởng cá thể, lâm phần và định lượng bằng các mô hình toán học đã được Nguyễn Ngọc Lung (1987) tổng kết. Rất nhiều tác giả đã mô hình hóa quá trình sinh trưởng cho từng loài cây ở các kiểu rừng khác nhau. Một trong những nghiên cứu đáng quan tâm là nghiên cứu của tác giả Vũ Tiến Hinh (1987- 1988- 1999) đã xây dựng phương pháp xác định quy luật sinh trưởng cho từng loài cây rừng tự nhiên và mô phỏng động thái phân bố đường kính trên cơ sở tăng trưởng định kỳ về đường kính, làm cơ sở dự báo tăng trưởng cho lâm phần hỗn loài khác tuổi [18,19]. Bảo Huy (1992, 1993, 1997) xác lập quan hệ giữa tăng trưởng bình quân định kỳ với các nhân tố điều tra để dự đoán tăng trưởng định kỳ về trữ lượng cho từng đơn vị khảo sát và xác định vốn rừng tối thiểu để lại đảm bảo rừng phục hồi nhanh nhất [25]. Gần đây nhất Vũ Đình Phương, Đào Công Khanh (2001) [38] nghiên cứu sinh trưởng, tăng trưởng theo loài, nhóm loài cây và lập biểu tăng trưởng cho loài và nhóm loài theo đường kính cho rừng lá rộng thường xanh ở Kon Hà Nừng. Để lập biểu cho loài và nhóm loài các tác giả đã xây dựng các phương trình riêng cho từng loài, sau 10
11 đó tiến hành kiểm tra sự thuần nhất của các tham số phương trình để tiến hành gộp thành phương trình chung, loài nào không có sự thuần nhất thì lập riêng. Ngô Kim Khôi (2002): dùng phương pháp xác định ZM thông qua mối quan hệ giữa nó với các nhân tố điều tra cấu thành bằng các mô hình toán làm cơ sở xây dựng mô hình dự đoán tăng trưởng thường xuyên về trữ lượng ZM cho lâm phần: ZM = N.ZV Trong đó: N là mật độ lâm phần. ZM là tăng trưởng thường xuyên về trữ lượng lâm phần. ZV là tăng trưởng thường xuyên về thể tích cây tiêu chuẩn bình quân. Về phương pháp thống kê sinh học: Thống kê toán học là công cụ mạnh để nghiên cứu định lượng các quy luật sinh trưởng, phát triển của rừng …làm nền tảng để tính toán các thông số kỹ thuật trong điều chế rừng đồng thời làm cơ sở để đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh có tính thuyết phục cao đã được Nguyễn Hải Tuất (1975, 1982), Vũ Tiến Hinh (1995). Ngô Kim Khôi (1998), Lê Văn Tiến (1995)… trình bày trong các tài liệu của mình. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ máy tính, các chương trình xử lý thống kê ứng dụng trên Excel cũng như các chương trình xử lý thống kê khác: SPSS, Stagraphic,… đã mở ra một hướng mới trong việc ứng dụng toán sinh học vào nghiên cứu về rừng. 1.2.2 Nghiên cứu về động thái tái sinh rừng. Rừng nhiệt đới Việt Nam mang những đặc điểm tái sinh của rừng nhiệt đới nói chung, nhưng do phần lớn là rừng thứ sinh bị tác động của con người nên những quy luật tái sinh đã bị xáo trộn nhiều. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về tái sinh rừng nhưng tổng kết thành qui luật tái sinh cho từng loại rừng thì còn rất ít. Một số kết quả nghiên cứu về tái sinh thường được đề cập trong các công trình nghiên cứu về thảm thực vật, trong các báo cáo khoa học và một phần công bố trên các tạp chí. Nhiều nghiên cứu tái sinh khác nhằm khoanh nuôi phục hồi rừng của các tác giả Vũ Đình Huề (1975), Ngô Văn Trai (1995), đã nghiên cứu quá trình tái sinh tự nhiên thảm thực vật rừng thông qua việc nghiên cứu số lượng cây tái sinh. Trong một công trình nghiên cứu về cấu trúc, tăng trưởng trữ lượng và tái sinh tự nhiên rừng thường xanh lá rộng hỗn loài ở ba vùng kinh tế (Sông Hiếu, Yên 11
12 Bái và Lạng Sơn), Nguyễn Duy Chuyên (1988) đã khái quát đặc điểm phân bố của nhiều loài cây có giá trị kinh doanh và biểu diễn bằng các hàm lý thuyết. Từ đó làm cơ sở định hướng các giải pháp lâm sinh cho các vùng sản xuất nguyên liệu [8]. Khi nghiên cứu quy luật phân bố cây tái sinh tự nhiên rừng lá rộng thường xanh hỗn loại vùng Quỳ Châu Nghệ An. Nguyễn Duy Chuyên (1995) đã nghiên cứu phân bố cây tái sinh theo chiều cao, phân bố tổ thành cây tái sinh, số lượng cây tái sinh. Trên cơ sở phân tích toán học về phân bố cây tái sinh cho toàn lâm phần tác giả cho rằng loại rừng trung bình (IIIa2) cây tái sinh tự nhiên có dạng phân bố Poisson, ở các loại rừng khác cây tái sinh có phân bố cụm [9]. Nghiên cứu về tái sinh tự nhiên trong rừng chặt chọn ở Lâm trường Hương Sơn - Hà Tĩnh, Trần Xuân Thiệp (1995) [43] đã định lượng các cây tái sinh tự nhiên trong các trạng thái rừng khác nhau. Theo tác giả, rừng thứ sinh có số lượng cây tái sinh lớn hơn rừng nguyên sinh. Tác giả còn thống kê các cây tái sinh theo 6 cấp chiều cao, cây tái sinh triển vọng có chiều cao >1,5m. Khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên sau khai thác chọn tại Lâm trường Hương Sơn - Hà Tĩnh, Trần Cẩm Tú (1998) cho rằng: áp dụng phương thức xúc tiến tái sinh tự nhiên có thể đảm bảo khôi phục vốn rừng, đáp ứng mục tiêu sử dụng tài nguyên rừng bền vững. Tuy nhiên, các biện pháp kỹ thuật tác động phải có tác dụng thúc đẩy cây tái sinh mục đích sinh trưởng và phát triển tốt, khai thác rừng phải đồng nghĩa với tái sinh rừng, phải chú trọng điều tiết tầng tán của rừng; đảm bảo cây tái sinh phân bố đều trên toàn bộ diện tích rừng; trước khi khai thác, cần thực hiện các biện pháp mở tán rừng, chặt cây gieo giống, phát dọn dây leo cây bụi và sau khai thác phải tiến hành dọn vệ sinh rừng. Nguyễn Văn Thường (1991) đã tổng kết và đưa ra kết luận về tình hình tái sinh tự nhiên ở một số khu rừng miền Bắc Việt Nam như sau: Hiện tượng tái sinh dưới tán rừng của những loài cây gỗ đã tiếp diễn liên tục, không mang tính chu kỳ. Sự phân bố cây tái sinh rất không đồng đều, số cây mạ chiếm ưu thế rõ rệt so với số cây ở cấp tuổi khác. Lê Trọng Chúc và Phạm Hồng Ban (1996) [7] nghiên cứu động thái thảm thực vật rừng sau nương rẫy ở huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An chọn đối tượng là 12
13 rừng tái sinh tự nhiên sau nương rẫy 1 năm, 2 năm, 4 năm, đã khẳng định trên cả ba khu rừng tái sinh tự nhiên sau nương rẫy từ 1 đến 4 năm có tổ thành các lớp tái sinh tự nhiên khá phong phú. Ngoài ra do ảnh hưởng của canh tác nương rẫy nên một số loài gặp ở chân đồi nhiều hơn và càng lên cao càng có xu hướng giảm dần. Tuy nhiên khả năng tái sinh của các loài sau nương rẫy rất chậm, đó là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự suy thái thảm thực vật rừng ở tỉnh Nghệ An. Ngoài ra tác giả còn đưa ra một số kiến nghị nhằm hạn chế việc phát nương làm rẫy của đồng bào các dân tộc miền núi. Nghiên cứu sự biến động về mật độ và tổ thành loài tái sinh trong các trạng thái thực bì ở tỉnh Quảng Ninh, Nguyễn Thế Hưng (2003) [24] nhận xét trong lớp cây tái sinh tự nhiên ở rừng non phục hồi thành phần loài cây ưa sáng cực đoan giảm nhường chỗ cho nhiều loài cây ưa sáng sống định cư và có đời sống dài chiếm tỉ lệ lớn, thậm chí trong tổ thành cây tái sinh đã xuất hiện một số loài chịu bóng sống dưới tán rừng như Bứa, Ngát. Sự có mặt với tần số khá cao của một số loài ưa sáng định cư và một số loài chịu bóng là dấu hiệu chuyển biến tích cực của diễn thế rừng. Tác giả kết luận khả năng tái sinh tự nhiên của các trạng thái thực vật có liên quan nhiều đến độ che phủ, mức độ thoái hoá của thảm thực vật, phương thức tác động của con người và tổ thành loài trong quần xã. Ở Quảng Ninh rừng thứ sinh có mức độ tái sinh trung bình với các loài khá phong phú. Những dạng thảm mới phục hồi hoặc ở mức độ thái hoá chưa cao có khả năng tái sinh tự nhiên rất tốt bằng các hình thức tái sinh phong phú. Tuy nhiên, cây có triển vọng thuộc nhóm loài ưa sáng còn chiếm tỉ lệ cao trong các quần xã này. Nghiên cứu về mối quan hệ giữa lớp cây tái sinh với các nhân tố ảnh hưởng, Thái Văn Trừng (1963, 1970, 1978) khi nghiên cứu về thảm thực vật rừng Việt Nam, đã kết luận: ánh sáng là nhân tố sinh thái khống chế và điều khiển quá trình tái sinh tự nhiên trong thảm thực vật rừng. Nếu các điều kiện khác của môi trường như đất rừng, nhiệt độ, độ ẩm dưới tán rừng chưa thay đổi thì tổ hợp các loài cây tái sinh không có những biến đổi lớn và cũng không diễn thế một cách tuần hoàn trong không gian và theo thời gian mà diễn thế theo những phương thức tái sinh có qui luật nhân quả giữa sinh vật và môi trường. 13
14 Mối quan hệ giữa cấu trúc rừng với lớp cây tái sinh trong rừng hỗn loài cũng đã được đề cập trong công trình nghiên cứu của Nguyễn Văn Trương (1983). Theo tác giả, cần phải thay đổi cách khai thác rừng cho hợp lý vừa cung cấp được gỗ, vừa nuôi dưỡng và tái sinh được rừng. Muốn đảm bảo cho rừng phát triển liên tục trong điều kiện quy luật đào thải tự nhiên hoạt động thì rõ ràng là lớp cây dưới phải nhiều hơn lớp cây kế tiếp nó ở phía trên. Điều kiện này không thực hiện được trong rừng tự nhiên ổn định mà chỉ có trong rừng chuẩn có hiện tượng tái sinh liên tục đã được sự điều tiết khéo léo của con người [48]. Thực tế cho thấy, với điều kiện nước ta hiện nay, nhiều khu vực vẫn phải trông cậy vào tái sinh tự nhiên còn tái sinh nhân tạo mới chỉ được triển khai trên quy mô hạn chế. Vì vậy, những nghiên cứu đầy đủ về tái sinh tự nhiên cho từng đối tượng rừng cụ thể là hết sức cần thiết nếu muốn đề xuất biện pháp kỹ thuật chính xác. 1.2.3. Nghiên cứu ứng dụng động thái cấu trúc và tái sinh Cũng như các nghiên cứu về cấu trúc, tái sinh rừng, nghiên cứu ứng dụng mới chủ yếu dựa trên đặc điểm hiện trạng rừng mà đưa ra các biện pháp kĩ thuật lâm sinh trong quá trình phục hồi rừng ở nước ta. Các nghiên cứu ứng dụng trên cơ sở nghiên cứu sâu về động thái rừng nhằm có những dự báo trong tương lai và có những biện pháp kĩ thuật hiệu quả còn chưa nhiều. Nghiên cứu về điều tiết tái sinh phục hồi rừng Tập trung nghiên cứu các vấn đề cơ bản của quá trình phục hồi rừng tự nhiên. Điển hình trong số đó là các đề tài của Viện Sinh thái và tài nguyên sinh vật (1992) về “Khả năng tái sinh diễn thế, quá trình sinh trưởng và phát triển của thảm thực vật trên đất rừng thứ sinh sau nương rẫy tại Kon Hà Nừng”; Trường Đại học Lâm nghiệp (1993) về “Quá trình tái sinh tự nhiên thảm thực vật rừng và ứng dụng phương thức khoanh nuôi phục hồi rừng ở Quảng Ninh”; Đỗ Hữu Thư cùng các cộng sự (1994) về “Quá trình phục hồi tự nhiên của thảm thực vật rừng trong các trạng thái thảm thực bì khác nhau”; Viện Điều tra quy hoạch rừng (1991-1995) [56] về “Đặc điểm sinh thái Lâm học rừng cây họ Dầu (Dipterocarpaceae) ở Đông Nam Bộ và một số định hướng bảo vệ khôi phục rừng” và đề tài “Một số loài cây bản địa có thể sử dụng trong khoanh nuôi phục hồi rừng ở Việt Nam của Viện Sinh thái và tài nguyên sinh vật (1994). 14
15 Tập trung nghiên cứu triển khai bao gồm việc phân loại đối tượng, đề xuất các biện pháp cũng như các quy trình kỹ thuật nhằm phục hồi rừng bằng khoanh nuôi; điển hình trong số đó là ba đề tài: + “Nghiên cứu phân loại đối tượng và đề xuất biện pháp phục hồi rừng bằng khoanh nuôi, xúc tiến, tái sinh vùng lưu vực Sông Đà”, chương trình lâm nghiệp tổng hợp, mã số 04.01, giai đoạn 1986-1990. + “Nghiên cứu xác định diện tích và hệ thống biện pháp kỹ thuật cho việc khoanh nuôi phục hồi rừng”, mã số KN 03.11, chương trình khôi phục và phát triển rừng, giai đoạn 1991-1995. + “Nghiên cứu các giải pháp phục hồi rừng bằng khoanh nuôi tại một số tỉnh miền núi phía Bắc, chương trình phát triển Nông nghiệp và nông thôn, giai đoạn 2001 -2005”. Gần đây, một số công trình nghiên cứu được các nhà Lâm nghiệp quan tâm là việc xây dựng các mô hình cấu trúc rừng ổn định, rừng định hướng trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết nhằm áp dụng mô hình rừng ổn định trong việc đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh. Có các tác giả như: Phạm Văn Điển 2006, (2007), phương án chọn hiện trường xây dựng mô hình cấu trúc rừng ổn định ở 10 tỉnh trọng điểm; CICFD – FUV (2007), Hồ sơ kĩ thuật xây dựng mô hình cấu trúc rừng ổn định ở 10 tỉnh trọng điểm; Nguyễn Hồng Quân (2007), Hướng dẫn xây dựng cấu trúc rừng ổn định. Trong dự án Chương trình thí điểm lâm nghiệp cộng đồng cuối năm 2007, Cục Lâm nghiệp cũng đề cập đến thuật ngữ rừng mong muốn để chỉ rừng có cấu trúc nhất định trong từng giai đoạn diễn thế. Trần Hữu Viên, Phạm Văn Điển (2009), đề xuất mô hình cấu trúc rừng định hướng tại một số vùng sinh thái ở Viện Nam [55]. Những nghiên cứu này đã nhận định, các giải pháp lâm sinh áp dụng cho từng lô rừng tự nhiên của cộng đồng thường thuộc một trong ba trường hợp sau: (i)- khai thác - nuôi dưỡng rừng; (ii)- kết hợp khai thác - nuôi dưỡng với phục hồi rừng; (iii)- phục hồi rừng là chính kết hợp với khai thác - nuôi dưỡng rừng ở mức độ hạn chế. Các thuật ngữ rừng ổn định, rừng định hướng ít nhiều cũng đã được đề cập ở các đề tài của một số tác giả trước đây với các cách hiểu khác nhau như: Rừng tiêu chuẩn/ rừng chuẩn (của Henry Bioley, 1921); cấu trúc mẫu (Nguyễn Văn Trương 15
16 1973, 1986), (Phùng Ngọc Lan, 1986); xây dựng mô hình cấu trúc cho các kiểu rừng (Nguyễn Hồng Quân, 1983); kết cấu chuẩn (Vũ Biệt Linh, 1985); mẫu chuẩn tự nhiên (Nguyễn Ngọc Lung, 1985; Sản lượng ổn định (Bảo Huy, 2002); Cấu trúc rừng lý tưởng (Nguyễn Hồng Quân, 2004)... Tổng hợp lại các công trình nghiên cứu ở trên có thể thấy rằng cách hiểu về thuật ngữ cấu trúc rừng định hướng luôn phụ thuộc vào mục đích, yêu cầu kinh doanh và tình hình thực tiễn (Bảng 1.1). Bảng 1.1. Cách hiểu về mô hình cấu trúc rừng định hướng theo mục đích kinh doanh rừng Mục đích Thuật ngữ Cách hiểu quản lý Rừng đặc dụng Rừng chuẩn, – Bảo tồn Là rừng tốt nhất trong tự nhiên, có thể đath cao đỉnh rừng mẫu. nguyên vẹn hệ khí hậu, đã được khắc phục nhược điểm rừng lý tưởng sinh thái rừng (1)- Là mô hình rừng có tăng trưởng trữ lượng cao nhất. Nói cách khác, có năng suất cao nhất. Rừng định (2)- Là mô hình chỉ rõ cấu trúc của rừng cần đạt đến Rừng sản xuất hướng, rừng ở một thời điểm nào đó trong quá trình phát triển/diễn (gỗ) ổn định, rừng thế đi lên của rừng mà việc tác động vào rừng cần mong muốn phải căn cứ vào cấu trúc này để dẫn dắt rừng phát triển liên tục, không bị suy giảm về số lượng và chất lượng. Rừng định hướng, rừng Là mô hình chỉ rõ cấu trúc rừng cần đạt đến để đáp Rừng phòng hộ ổn định, rừng ứng được các yêu cầu phòng hộ-kinh tế. mong muốn 16
17 Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu. - Xác định được một số đặc điểm biến đổi về cấu trúc và tái sinh rừng lá rộng thường xanh ở một số vùng sinh thái của Việt Nam. - Phân chia được các loại rừng theo động thái và tái sinh. - Đề xuất các giải pháp điều tiết cấu trúc và thúc đẩy tái sinh rừng thành công. 2.2. Đối tượng nghiên cứu. Rừng gỗ tự nhiên thuộc nhóm trạng thái II, III. 2.3. Giới hạn nghiên cứu. - Về địa bàn nghiên cứu: Đề tài triển khai nghiên cứu tại 4 tỉnh: Xã Do Nhân- Huyện Tân Lạc tỉnh Hoà Bình. Lâm trường Mai Sơn tỉnh Bắc Giang. Lâm trường Con Cuông tỉnh Nghệ An. Lâm trường Măng Đen tỉnh Kon Tum. - Về phạm vi nghiên cứu: Đề tài mới chỉ giới hạn nghiên cứu cấu trúc tầng cây cao, tầng cây tái sinh trong hai trạng thái rừng. Động thái của rừng thể hiện qua một số chỉ tiêu động thái, xu hướng biến đổi của tổ thành, phân bố N/D, không đi sâu nghiên cứu các động thái khác. 2.4. Nội dung nghiên cứu. - Động thái tầng cây cao: Động thái tổ thành loài cây; động thái nhân tố cấu trúc hình thái theo mặt phẳng ngang (N/D); động thái nhân tố cấc trúc hình thái theo mặt phẳng đứng ( N/H); động thái D, H, G, M. - Động thái tái sinh rừng: Động thái tổ thành loài cây; sự dịch chuyển cỡ kính; sự dịch chuyển chiều cao; biến đổi phẩm chất cây; biến đổi về chất lượng cây. - Phân chia rừng theo động thái cấu trúc và tái sinh. - Đề xuất giải pháp điều tiết cấu trúc và thúc đẩy tái sinh rừng thành công. 17