Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng non phục hồi tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm góp phần bổ sung cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu cấu trúc và làm cơ sở đề xuất giải pháp kỹ thuật nuôi dưỡng rừng non phục hồi tự nhiên ở nước ta nói chung và Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên, tỉnh Thanh Hóa nói riêng.

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 một số đặc điểm cấu trúc rừng non phục hồi tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ------------------ LÊ VĂN MẠNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC RỪNG NON PHỤC HỒI TẠI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN XUÂN LIÊN, TỈNH THANH HÓA kh«ng ®-îc Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60620201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS. VŨ TIẾN HINH Hà Nội, 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ------------------ LÊ VĂN MẠNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC RỪNG NON PHỤC HỒI TẠI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN XUÂN LIÊN, TỈNH THANH HÓA nguån h-ëng lîi trong qu¶n lý réng kh«ng ®-îc LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2013
i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian được học tập tại Khoa sau đại học Trường Đại học Lâm nghiệp, được sự nhất trí của trường Đại học Lâm nghiệp và Khoa đào tạo sau đại học, tôi đã tiến hành thực hiện luận văn Thạc sỹ Khoa học Lâm nghiệp. Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã nhận dược sự giúp đỡ tận tình của các Thầy cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp, Ban quản lý Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên, chính quyền các xã Xuân Cẩm, Lương Sơn huyện Thường Xuân, gia đình và bạn bè. Cho phép tôi xin bày tỏ long biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Vũ Tiến Hinh người đã hướng dẫn trực tiếp, chỉ bảo tận tình, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu, những ý tưởng trong nghiên cứu khoa học và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo cùng bạn đồng nghiệp Khoa sau đại học, Trường Đại học Lâm nghiệp; Văn phòng Đoàn đại biểu Quốc hội và Hội đồng nhân dân tỉnh Thanh Hoá, Chi cục Kiểm lâm Thanh Hoá, Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên, chính quyền các xã Xuân Cẩm, Lương Sơn huyện Thường Xuân đã quan tâm, giúp đỡ, động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và viết luận văn. Do còn nhiều hạn chế về mặt thời gian, kinh phí cũng như kinh nghiệm trong nghiên cứu khoa học nên bản luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, tồn tại. Tôi rất mong nhận được những ý kiến kiến đóng góp của các thầy cô giáo, các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn thiện hơn./. Hà Nội, ngày 10 tháng 03 năm 2013 Tác giả
ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn ......................................................................................................... i Mục lục .............................................................................................................. ii Danh mục các từ viết tắt................................................................................... iv Danh mục các bảng ........................................................................................... v Danh mục các hình ........................................................................................... vi ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 3 1.1. Trên thế giới ............................................................................................... 3 1.1.1. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng ........................................................ 3 1.1.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng .................................................................... 6 1.2. Ở Việt Nam ................................................................................................ 8 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng ................................................................... 9 1.2.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng .................................................................. 14 1.3. Thảo luận .................................................................................................. 17 Chương 2 MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 18 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 18 2.1.1. Về lý luận .............................................................................................. 18 2.1.2. Về thực tiễn ........................................................................................... 18 2.2. Giới hạn nghiên cứu ................................................................................. 18 2.2.2. Về đối tượng nghiên cứu ....................................................................... 18 2.2.3. Giới hạn về nội dung nghiên cứu .......................................................... 18 2.3. Nội dung nghiên cứu: ............................................................................... 18 2.3.1. Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc tầng cây cao ............................. 18 2.3.2. Nghiên cứu một số đặc điểm tái sinh của rừng non phục hồi .............. 19 2.3.3. Ứng dụng kết quả nghiên cứu để đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh thích hợp .................................................................................................. 19 2.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 19
iii 2.4.1. Phương pháp luận .................................................................................. 19 2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu ................................................................ 20 2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu................................................................... 22 Chương 3 ĐIỀU KIỆN CƠ BẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ...................... 28 3.1. Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu ................................................... 28 3.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................ 28 3.1.2. Địa hình ................................................................................................. 28 3.1.4. Khí hậu, thuỷ văn .................................................................................. 29 3.1.5. Đặc điểm khu hệ thực vật rừng tại KBTTN Xuân Liên ...................... 29 3.2. Điều kiện dân sinh, kinh tế và văn hoá xã hội ......................................... 31 3.2.1. Dân sinh, kinh tế ................................................................................... 31 3.2.2. Cơ sở hạ tầng, y tế, giáo dục, văn hoá thông tin ................................... 32 Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................ 33 4.1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao rừng non phục hồi ............................... 33 4.1.1. Tổ thành tầng cây cao. .......................................................................... 33 4.1.2. Cấu trúc tầng tán và độ tàn che của tầng cây cao ................................. 38 4.1.3. Phân bố số loài theo cỡ đường kính (NL - D) ....................................... 39 4.1.4. Phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1,3) ....................................... 43 4.1.5. Phân bố số cây theo cỡ chiều cao.......................................................... 47 4.2. Đặc điểm cấu trúc tầng cây tái sinh ......................................................... 50 4.2.1. Tổ thành tầng cây tái sinh ..................................................................... 50 4.2.2. Mật độ tái sinh và mật độ cây tái sinh triển vọng ................................. 53 4.2.3. Phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao ........................................... 55 4.2.4. Chất lượng cây tái sinh ở các cỡ chiều cao ........................................... 58 4.2.5. Nguồn gốc tái sinh ................................................................................ 60 4.2.6. Hình thái phâ.n bố cây tái sinh trên mặt đất ......................................... 61 4.3. Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho các trạng thái rừng ...... 63 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................... 66
iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, Viết đầy đủ, giải nghĩa viết tắt Hvn Chiều cao vút ngọn D1,3 Đường kính thân cây tại vị trí 1,3 m HVN Chiều cao vút ngọn trung bình OTC Ô tiêu chuẩn ODB Ô dạng bản N/ha Mật độ cây/ha N% Tỷ lệ mật độ G/ha Tiết diện ngang/ha G% % tiết diện ngang IVI Chỉ số tổ thành sinh thái tầng cây gỗ SI Chỉ số tương đồng về thành phần loài cây TTV Thảm thực vật
v DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên hình Trang 4.1 Một số nhân tố điều tra cơ bản của tầng cấy cao....................... 34 4.2 Công thức tổ thành tầng cây cao theo IV% ............................... 35 4.3 Kết quả mô phỏng phân bố (NL/D1.3) bằng các hàm lý thuyết 41 4.4 Kết quả mô phỏng phân bố N/D1.3 bằng các hàm Weibull ...... 45 4.5 Kết quả mô phỏng phân N/Hvn bằng hàm Weibull .................. 47 4.6 Công thức tổ thành cây tái sinh khu vực nghiên cứu ................ 51 4.7 Mật độ tái sinh và mật độ cây tái sinh triển vọng ..................... 54 4.8 Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao .................................... 55 4.9 Nắn phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao bằng hàm Meyer 56 4.10 Đánh giá chất lượng cây tái sinh theo phân cấp chiều cao........ 59 4.11 Nguồn gốc cây tái sinh .............................................................. 61 4.12 Hình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất ............................... 62
vi DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 4.1 Phân bố thực nghiệm số loài cây theo cỡ kính (Nl /D1.3) ............ 40 4.2 Biểu đồ mô phỏng phân bố số lượng loài cây theo cỡ đường kính (Nl /D1.3) bằng hàm Weibull ............................................... 43 4.3 Phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ kính .................................. 44 4.4 Phân bố N /D thực nghiệm và phân bố lý thuyết nắn theo hàm Weibull ...................................................................... 46 4.5 Phân bố thực nghiêm và phân bố lý thuyết N/H nắn theo hàm Weibull ..................................................................... 49 4.6 Biểu đồ mô phỏng phân bố N /H cây tái sinh trạng thái IIA bằng hàm Meyer ......................................................................... 57 4.7 Biểu đồ mô phỏng phân bố N /H cây tái sinh trạng thái IIB bằng hàm Meyer ......................................................................... 58
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng là tài nguyên có khả năng tái tạo, rừng không những là cơ sở của sự phát triển kinh tế mà còn giữ chức năng sinh thái quan trọng. Song nó là một hệ sinh thái phức tạp, bao gồm nhiều thành phần với các quy luật sắp xếp khác nhau theo không gian và thời gian. Sự cân bằng và ổn định của rừng được duy trì bởi nhiều yếu tố mà con người hiểu biết còn rất hạn chế. Rừng tự nhiên ở nước ta hiện nay hầu hết đều là rừng thứ sinh ở những mức độ thoái hoá khác nhau. Nguyên nhân chủ yếu là do con người khai thác lạm dụng, đốt nương làm rẫy, làm tăng các ảnh hưởng bất lợi đến môi trường sống đối với con người như bão, lũ, hạn hán, ô nhiễm không khí. Trong những năm qua, diện tích rừng có chiều hướng tăng lên. Diện tích rừng bị mất làm cho chất lượng rừng suy giảm cả về tổ thành các loài cây quý hiếm có giá trị cũng như cấu trúc, trữ lượng gỗ cũng bị thay đổi. Ngoài ra, mất rừng diễn ra liên tục trong nhiều thập kỷ qua đã làm cho nhiều khu rừng lớn bị chia cắt thành từng mảng nhỏ hoặc bị khai thác quá mức làm mất cấu trúc, hoặc cấu trúc của rừng đã biến đổi theo chiều hướng xấu. Việc nghiên cứu cấu trúc rừng nhằm duy trì rừng như một hệ sinh thái ổn định, có sự hài hoà của các nhân tố cấu trúc, lợi dụng tối đa mọi tiềm năng của điều kiện lập địa và phát huy bền vững các chức năng có lợi của rừng về kinh tế, xã hội và môi trường là rất cần thiết. Vì vậy, một trong những vấn đề cần được nghiên cứu là tìm hiểu quy luật cấu trúc của rừng làm cơ sở đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý nhằm sử dụng và phát triển tài nguyên rừng bền vững. Rừng phục hồi ở các giai đoạn đầu thường có cấu trúc đơn giản hơn, chủ yếu là những cây ưa sáng mọc nhanh, chịu chua, chịu hạn, tỷ lệ cây có giá trị kinh tế thấp, khả năng phục hồi tái sinh chậm. Sự cạnh tranh khốc liệt về ánh sáng và không gian dinh dưỡng dẫn đến sinh trưởng kém, nhiều cây sâu bệnh.
2 Lượng tăng trưởng trong thời gian đầu rất cao nhưng giảm dần ở các giai đoạn về sau. Do cấu trúc tổ thành và khả năng tăng trưởng của rừng thay đổi theo giai đoạn phát triển nên sức sản xuất của nó không có tính bền vững cả về mặt số lượng và chất lượng sản phẩm, hạn chế khả năng cung cấp ổn định sản phẩm theo yêu cầu của thị trường. Do đó rừng tự nhiên phục hồi chỉ rất hạn chế hoặc thậm chí hoàn toàn không phù hợp cho sản xuất lâm nghiệp theo quan điểm bền vững, nếu không có sự tác động có định hướng của con người. Khu BTTN Xuân Liên có diện tích 26.303,6 ha, nằm trên địa bàn của huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá. Rừng ở đây có vai trò rất quan trọng trong việc bảo tồn đa dạng sinh học, phòng hộ, bảo vệ môi trường sinh thái.., vì vậy trong những năm gần đây đã được khoanh nuôi, bảo vệ để phục hồi tự nhiên. Song những nghiên cứu về cấu trúc rừng phục hồi ở đây còn rất ít và thiếu tập trung. Vấn đề phải làm thế nào để xây dựng một mô hình cấu trúc phù hợp với sự phát triển vốn rừng và nâng cao hiệu quả của rừng phục hồi đang là mối quan tâm đối với những người làm công tác bảo tồn tại Khu BTTN Xuân Liên. Xuất phát từ những vấn đề của thực tiễn, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng non phục hồi tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa” Đề tài luận văn được thực hiện nhằm góp phần bổ sung cơ sở lý luận về nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên. Đồng thời, kết quả nghiên cứu cũng là tiền đề đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh cũng như giải pháp quản lý thích hợp cho đối tượng rừng phục hồi Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên nói riêng và ở các vùng sinh thái của Việt Nam nói chung.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiệt đới đã được P. W. Richards (1952), G. N. Baur (1964), E. P. Odum (1971)… tiến hành. Những nghiên cứu này đã nêu lên quan điểm, các khái niệm và mô tả định tính về tổ thành, dạng sống và tầng phiến của rừng. G. N. Baur (1964) [64] đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng nói riêng, trong đó đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng, các kiểu xử lý lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Từ đó tác giả đưa ra các nguyên lý tác động xử lý lâm sinh cải thiện rừng. P. Odum (1971) [70] đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley (1935). Khái niệm sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học. R. Catinot (1965) [5], J. Plaudy (1987) [34] đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến. Nói chung, các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng đều có chung một hướng là nhằm xây dựng cơ sở có tính khoa học và lý luận phục vụ công tác kinh doanh rừng hiệu quả, đáp ứng mục tiêu ngày càng đa dạng. Những nghiên cứu này bước đầu chủ yếu là định tính, sau dần chuyển sang định lượng. *Cấu trúc tầng thứ Có nhiều tác giả cho rằng, rừng lá rộng thường xanh có từ 3 đến 5 tầng. Có tác giả phân tầng thứ theo hướng định tính với các tầng sinh thái khác nhau và đưa ra giới hạn độ cao của các tầng như: Richards P.W
4 (1952) [39] phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng với cự ly chiều cao giữa các tầng là 6m. L.j. Webb (1956) [59] thống nhất với quan điểm của Richards và đã phân chia rừng thành 3 - 4 tầng, trong đó có tầng trội hoặc không, nhưng lại cho rằng việc phân chia tầng thứ là tùy ý mà thôi. *Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N-D1.3) Việc mô phỏng phân bố số cây theo đường kính là quy luật kết cấu cơ bản của lâm phần đã được nhiều tác giả quan tâm. Phân bố số cây theo đường kính thường được biểu diễn dưới dạng hàm toán học rất phong phú. Meyer (1934) đã mô tả phân bố N - D1.3 bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục và được gọi là phương trình Meyer. Pierlot (1966) cho rằng, việc nắn đường thực nghiệm bằng phương trình mũ sẽ mất đi những sai số ở những cỡ kính nhỏ và đề xuất nên dùng hàm Hyperbol để nắn đường thực nghiệm là tốt hơn cả. Balley (1973) [55] sử dụng hàm Weibull, Schiffel biểu thị đường cong cộng dồn phần trăm số cây bằng đa thức bậc ba. J.L.F Batista và H.T.Z Docouto (1992) trong khi nghiên cứu 19 ô tiêu chuẩn với 60 loài của rừng nhiệt đới ở Maranhoo-Brazin đã dùng hàm Weibull để nắn phân bố số cây theo đường kính và nhận xét rằng: Hàm Weibull mô phỏng rất tốt phân bố này. *Quy luật phân bố số cây theo chiều cao (N-Hvn) P.W.Richards (1952) [39] đã dùng phương pháp vẽ các phẫu diện đồ đứng với các kích thước khác nhau tùy theo mục đích nghiên cứu. Các phẫu đồ đã mang lại hình ảnh khái quát về cấu trúc tầng tán, phân bố số cây theo chiều thẳng đứng, từ đó rút ra các nhận xét và đề xuất ứng dụng thực tế. Việc mô phỏng phân bố N-H bằng hàm toán học cũng đã được nhiều tác giả nghiên cứu, song việc sử dụng hàm nào tuỳ thuộc vào kinh nghiệm của từng tác giả và đối tượng cụ thể.
5 Nhìn chung, các nghiên cứu về cấu trúc theo hướng định lượng trên cơ sở thống kê sinh học vẫn tập trung vào phân bố số cây theo đường kính và chiều cao. Các hàm toán học được sử dụng để mô phỏng rất đa dạng và phong phú, nhưng khi kiểm tra bằng tiêu chuẩn phù hợp của thống kê toán học thường chỉ đạt ở mức trung bình. *Tương quan giữa chiều cao với đường kính (Hvn – D1.3) Tiurin.Đ.V (1927) đã phát hiện hiện tượng chiều cao tương ứng với mỗi cỡ kính cho trước luôn tăng theo tuổi, đó là kết quả tự nhiên của phân cấp sinh trưởng; đường cong biểu thị quan hệ giữa H - D có thể thay đổi dạng và luôn dịch chuyển lên phía trên khi tuổi lâm phần tăng lên, khi ông xác lập đường cong chiều cao các cấp tuổi khác nhau. Tiourin.A.V (1932) và Krauter.G. (1958) nghiên cứu tương quan giữa chiều cao với đường kính ngang ngực dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi. Kết quả cho thấy, khi dãy phân hóa thành các cấp chiều cao thì mối quan hệ này không cần xét đến cấp đất hay cấp tuổi, cũng như không cần xét đến tác động của hoàn cảnh và tuổi, vì những nhân tố này đã được phản ánh trong kích thước của cây, nghĩa là đường kính và chiều cao trong quan hệ đã bao hàm tác động của hoàn cảnh và tuổi. Petterson.H (1955) (Nguyễn Trọng Bình, 1996), đề xuất phương trình tương quan: 1 b a (1.1) 3 h  1.3 d Curtis.R.O (1967) [60] đã mô phỏng quan hệ H - D và tuổi (A) theo dạng phương trình: LogH = D + b1* + b2* + b3* (1.2) Trong đó: bi là các tham số của phương trình Sau đó, tác giả nắn theo từng định kỳ 5 năm, tương ứng với định kỳ kiểm tra tài nguyên rừng Linh sam.
6 Tại từng tuổi nhất định phương trình có dạng: LogH = b0 + b1* (1.3) R.Kennel.R (1971) [61] kiến nghị một cách khác mô phỏng tương quan H - D là: tìm một phương trình thích hợp cho lâm phần, sau đó xác lập mối liên hệ giữa các tham số phương trình với tuổi. *Tương quan đường kính tán với đường kính thân cây (Dt-D1.3) Zieger [65] , Ilvessalo [57], Willing qua nghiên cứu đã đi đến kết luận là, có mối quan hệ mật thiết giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực. Tùy theo loài cây và điều kiện sống, mối liên hệ này được thể hiện khác nhau nhưng phổ biến nhất là dạng phương trình đường thẳng: DT = a + b.D1.3 (1.4) 1.1.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu lâm học, hiệu quả của tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố. Vai trò của cây con là thay thế cây già cỗi, vì vậy hiểu theo nghĩa hẹp, tái sinh rừng là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. 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. Kết quả nghiên cứu được tóm tắt như sau: Richards.P.W (1952) [39] đã nghiên cứu tái sinh ở rừng mưa nhiệt đới. Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong các ô dạng bản, thế hệ cây tái sinh có tổ thành giống hoặc khác biệt cây mẹ. 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; Aubresville, 1938; Beard, 1946; Lebrun và Gilbert, 1954; Jones, 1955-1956; Schultz, 1960; Baur, 1964; Rollet, 1969). Do tính chất phức tạp
7 về tổ thành loài cây, trong đó chỉ có một số loài có giá trị nên trong thực tiễn lâm sinh người ta chỉ tập trung khảo sát những loài cây có ý nghĩa nhất định. Van Steenis (1956) [64] khi nghiên cứu về rừng mưa đã nhận xét, đặc điểm hỗn loài của rừng mưa nhiệt đới là nguyên nhân dẫn đến đặc điểm tái sinh phân tán liên tục. Ngược lại, tái sinh phân tán liên tục ở rừng mưa lại là tiền đề để tạo thành một rừng mưa hỗn loài khác tuổi. Tổ thành những loài cây tái sinh mọc ở lỗ trống là những loài cây ưa sáng mọc nhanh, đời sống ngắn, không có mặt trong tổ thành rừng, mà nguồn gốc có thể là do chim, những động vật từ xa mang tới… Tỉ lệ cây ưa sáng tỉ lệ thuận với kích thước lỗ trống, tức là kích thước lỗ trống càng lớn, thì tỉ lệ cây ưa sáng càng nhiều. Đây là loài cây tiên phong làm nhiệm vụ hàn gắn các lỗ trống ở trong rừng. Sau khi các loài cây ưa sáng đã tạo ra bóng, cây tái sinh của những loài cây chịu bóng có trong thành phần của rừng nguyên sinh xuất hiện, vươn lên thay thế các loài cây ưa sáng. Khi nghiên cứu rừng nhiệt đới ở Châu Á, tác giả cho thấy có hai đặc điểm tái sinh phổ biến, đó là tái sinh vệt và tái sinh phân tán liên tục. Khi nghiên cứu ở Châu Phi, A.Obrevin (1938) nhận thấy: Cây con của những loài cây ưu thế trong rừng có thể cực hiếm hoặc vắng hẳn. Đây là hiện tượng không sinh con đẻ cái của cây mẹ trong rừng mưa. Mặt khác, trong rừng mưa tổ thành rừng thường thay đổi theo không gian và thời gian, ngay cả trong cùng một địa điểm, cùng một thời gian nhất định, tổ hợp các loài cây sẽ được thay thế bằng tổ hợp loài cây khác hẳn. Nếu xét trên diện tích nhỏ, tổ hợp loài cây tái sinh không mang tính chất thừa kế. Nhưng nếu xét trên một phạm vi rộng, thì tổ hợp các loài cây sẽ thừa kế nhau theo phương thức tuần hoàn. Thành công của A.Obrevin đã khái quát được hiện tượng bức khảm tái sinh. Ông coi đó là “Hiện tượng thuần tuý ngẫu nhiên”. M.Loeschau (1977) [20] đã đưa ra một số đề nghị để đánh giá một khu rừng có tái sinh đạt yêu cầu hay không phải áp dụng phương pháp điều tra
8 ngẫu nhiên, trừ trường hợp đặc biệt có thể dựa vào những nhận xét tổng quát về mật độ tái sinh như nơi có lượng cây tái sinh rất lớn. H. Lamprecht (1969) [56] căn cứ vào nhu cầu ánh sáng của các loài cây trong suốt quá trình sinh sống để phân chia cây rừng nhiệt đới thành các nhóm cây ưa sáng, nhóm cây bán chịu bóng và nhóm cây chịu bóng. Đối với rừng nhiệt đới thì các nhân tố sinh thái như nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi, thảm tươi là những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tái sinh rừng. G. N. Baur (1976) [1] cho rằng, sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến phát triển của cây con còn đối với sự nảy mầm và phát triển của cây mầm ảnh hưởng này thường không rõ và thảm cỏ, cây bụi có ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây tái sinh. Ở những quần thụ kín tán, thảm cỏ và cây bụi kém phát triển nhưng chúng vẫn có ảnh hưởng đến cây tái sinh. Nhìn chung ở rừng nhiệt đới, tổ thành và mật độ cây tái sinh thường khá lớn nhưng số lượng loài cây có giá trị kinh tế thường không nhiều và được chú ý hơn, còn các loài cây có giá trị kinh tế thấp thường ít được nghiên cứu, đặc biệt là đối với tái sinh ở các trạng thái rừng phục hồi sau nương rẫy. Tóm lại, trên thế giới có nhiều phương pháp nghiên cứu tái sinh, nhưng đều dựa trên cơ sở thu thập số liệu tái sinh trên ô dạng bản để phân tích, đánh giá. Đa số các nhà nghiên cứu đều cho rằng phải dùng cả ba chỉ tiêu: mật độ, sức sống, khả năng sinh trưởng của cây con để đánh giá. Thực chất chỉ tiêu mật độ mới chỉ phản ánh số lượng cây con của các loài ở các tuổi khác nhau tồn tại ở một thời điểm nhất định, mà chưa phản ánh được khả năng tồn tại, sinh trưởng ở giai đoạn tiếp theo. Do vậy, cần kết hợp cả ba chỉ tiêu trong một thể thống nhất, khi phân tích có thể tách riêng. 1.2. Ở Việt Nam Ở nước ta, đã có nhiều công trình khoa học của nhiều tác giả tập trung vào các đặc điểm cấu trúc của các kiểu rừng tự nhiên, rừng trồng nhằm phục
9 vụ cho việc kinh doanh rừng lâu dài và ổn định, nhiều tác giả đã đi sâu mô phỏng các cấu trúc rừng từ đơn giản đến phức tạp bằng các mô hình toán học. 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Nghiên cứu về cấu trúc rừng chính là cơ sở để quản lý và sử dụng rừng bền vững. Vì thế trong những năm gần đây, việc nghiên cứu về cấu trúc rừng ở nước ta đã được nhiều tác giả quan tâm. *Cấu trúc tầng thứ Trần Ngũ Phương (1970) [33] 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. Rừng tự nhiên có nhiều tầng, khi tầng trên già cỗi, tàn lụi rồi tiêu vong thì tầng kế tiếp thay thế…Trong mỗi chuỗi diễn thế tự nhiên như vậy, số lần thay thế tối đa cũng chỉ có thể là 3, vì rừng nhiều tầng tối đa cũng chỉ có thể có 3 tầng cây gỗ. Thái Văn Trừng (1978) [46] đã phân rừng nhiệt đới nước ta thành 5 tầng: tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi (B) và tầng cỏ quyết (C) và chỉ ra độ cao giới hạn cho các tầng nhưng cũng chỉ mang tính chất định tính. Nguyễn Văn Trương (1973, 1983, 1984) [47, 48, 49] khi nghiên cứu cấu trúc rừng hỗn loài cũng xem xét sự phân tầng theo hướng định lượng. Tác giả đã phân tầng theo cấp chiều cao một cách cơ giới. Vũ Đình Phương (1988) [32] , xuất phát từ các kết quả nghiên cứu của các tác giả đi trước nhận định rằng: việc xác định tầng thứ của rừng lá rộng thường xanh là hoàn toàn hợp lý và cần thiết. Nhưng bằng phương pháp định lượng để xác định giới hạn của các tầng này chỉ có thể làm được khi có sự phân tầng “rõ rệt”, có nghĩa là khi rừng đã phát triển ổn định và theo tác giả thì rừng lá rộng thường xanh ở miền Bắc nước ta ở vào giai đoạn ổn định thường có 3 tầng.
10 Lê Minh Trung (1991) [50] cũng xuất phát từ quan điểm của Vũ Đình Phương, áp dụng phân chia tầng thứ cho các lâm phần phục hồi ổn định ở Gia Nghĩa – Đắk Nông và đã đi đến kết quả là xác định tầng thứ cho 3 dạng ưu hợp: Giổi xanh, Dầu đỏ và Bằng lăng. *Phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3) Thống kê các công trình nghiên cứu về rừng tự nhiên ở Việt Nam cho thấy, phân bố N/D1.3 của tầng cây cao (D6cm) có 2 dạng chính sau:  Dạng giảm liên tục và có nhiều đỉnh phụ hình răng cưa.  Dạng một đỉnh hình chữ J. Với mỗi dạng cụ thể, các tác giả chọn những mô hình toán học thích hợp để mô phỏng. Khi lập biểu thể tích cây đứng rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam, Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] đã nghiên cứu nhiều lâm phần trên các địa phương khác nhau và đi đến kết luận chung là: Dạng tổng quát của phân bố N/D là phân bố giảm nhưng do quá trình khai thác chọn thô không theo quy tắc, nên đường thực nghiệm thường có dạng hình răng cưa. Với kiểu phân bố thực nghiệm như vậy, tác giả đã dùng hàm Meyer và họ đường cong Pearson để mô phỏng quy luật cấu trúc đường kính cây rừng. Nguyễn Văn Trương (1983) [48] đã thử nghiệm dùng các hàm mũ, logarit, phân bố Poisson và phân bố Pearson để biểu thị cấu trúc N/D của rừng tự nhiên hỗn loài. Nguyễn Hải Tuất (1982, 1986) [50, 51] đã sử dụng hàm phân bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và áp dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể rừng. Trần Văn Con (1991) [6] đã sử dụng phân bố Weibull để mô phỏng cấu trúc đường kính cho rừng khộp ở Tây Nguyên. Lê Minh Trung (1991) [50] thử nghiệm mô phỏng phân bố N/D rừng tự nhiên ở Gia Nghĩa – Đắk Nông bằng 4 dạng hàm: Poisson, Weibull, Hyperbol và Meyer và đã cho nhận xét là: Phân bố Weibull là thích hợp nhất.
11 Bảo Huy (1993) [14] thử nghiệm mô phỏng phân bố thực nghiệm N/D cho rừng ưu thế Bằng lăng ở Đắk Lắk theo các dạng phân bố: Poisson, Khoảng cách, Hình học, Weibull và Meyer và đã rút ra nhận xét: So với các phân bố khác thì phân bố khoảng cách thích hợp hơn cả. Trần Xuân Thiệp (1995) [53], Lê Sáu (1996) [40] đã khẳng định phân bố Weibull là tốt hơn hẳn các phân bố khác trong việc mô tả phân bố N/D cho tất cả các trạng thái rừng tự nhiên, cho dù phân bố thực nghiệm có dạng giảm liên tục hay một đỉnh. Đào Công Khanh (1996) [19] thì cho rằng, mô tả phân bố N/D theo dạng tần số lũy tích thích hợp hơn, vì biến động của đường thực nghiệm này nhỏ hơn rất nhiều so với biến động số cây hay % số cây ở các cỡ kính. *Phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/Hvn) Những nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] cho thấy phân bố số cây theo chiều cao (N/H) ở các lâm phần tự nhiên hay trong từng loài cây thường có nhiều đỉnh, phản ánh kết cấu tầng phức tạp của rừng chặt chọn. Một số tác giả khác như Bảo Huy (1993) [14], Đào Công Khanh (1996) [19], Lê Sáu (1996) [40] đã nghiên cứu phân bố N/H để tìm tầng tích tụ tán cây. Các tác giả đều đi đến nhận xét chung là, phân bố N/H có dạng một đỉnh, nhiểu đỉnh phụ hình răng cưa và mô tả thích hợp nhất bằng hàm Weibull. Trần Xuân Thiệp (1996) [53] sau khi thử nghiệm các hàm Meyer, Weibull để mô phỏng kết cấu N/H cho rừng Hương Sơn – Hà Tĩnh cũng 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 rừng bền vững. *Xây dựng mô hình cấu trúc mẫu Nguyễn Văn Trương (1973, 1983, 1984) [47, 48, 49] đã đề xuất mô hình cấu trúc mẫu định lượng bằng toán học phục vụ công tác khai thác, nuôi dưỡng rừng. Theo tác giả, mô hình cấu trúc mẫu là những mô hình hoàn thiện
12 nhất đã có trong thiên nhiên và trên cơ sở khắc phục những tồn tại lớn mà sự ngẫu nhiên của thiên nhiên mang lại. Nguyễn Hồng Quân (1982, 1983,1984) [36, 37, 38] đã xây dựng mô hình cấu trúc cho các kiểu rừng trên cơ sở sử dụng hàm mũ theo dạng Meyer để phân cấp các lâm phần chặt chọn bằng cách thay đổi hệ số góc của phương trình khi điều kiện hoàn cảnh thay đổi. Lê Minh Trung (1991) [50] đã vận dụng phương pháp này để xây dựng cấu trúc mẫu trên 3 cấp năng suất cho rừng tự nhiên hỗn loài ở Đắk Nông, làm cơ sở đề xuất hướng khai thác và nuôi dưỡng rừng. Vũ Biệt Linh (1984) [23] đưa ra kết cấu chuẩn và coi đó là kết cấu được lấy làm mức cần phải đạt được trong mục tiêu tạo rừng cho mỗi loại rừng mục đích ở các giai đoạn phát triển khác nhau của mỗi loại rừng đó và đặc biệt là ở giai đoạn đưa vào sử dụng. Nguyễn Ngọc Lung (1985) [24] đã cho rằng, trong thực tiễn sản xuất, sau khi phân chia rừng ra các loại, mỗi loại thuần nhất về một số mặt nào đó như tổ thành, tầng thứ, phân bố số cây theo kích cỡ có thể chọn được một loại trong lô tốt nhất, có trữ lượng cao, năng suất cao, sinh trưởng tốt, tổ thành hợp lý nhất, có đủ thế hệ cây gỗ và cho sản lượng ổn định, ta coi là mẫu chuẩn tự nhiên. Và đây cũng chính là cái mà con người cần hướng tới trong quá trình kinh doanh rừng. Xuất phát từ lý thuyết mẫu chuẩn tự nhiên của Nguyễn Ngọc Lung, Bảo Huy (1993) [14] đã lựa chọn và xác lập các mô hình N/D mẫu cho từng đơn vị phân loại của rừng Bằng lăng ở Tây Nguyên. Từ đó, tác giả đã đề xuất điều chỉnh cấu trúc N/D theo cấu trúc mẫu hoặc đồng dạng trong phạm vi bé hơn đường kính giới hạn khai thác. Phùng Ngọc Lan (1986) [25] đã quan niệm: Mô hình cấu trúc mẫu là mô hình có khả năng tận dụng tối đa tiềm năng của điều kiện lập địa, có sự phối hợp hài hoà giữa các nhân tố cấu trúc để tạo ra một quần thể rừng có sản lượng, tính ổn định và chức năng phòng hộ cao nhất, nhằm đáp ứng mục tiêu