giáo trình tài NGUYÊN RỪNG

- Mối quan hệ dinh dưỡng trong hệ sinh thái rừng: Cây xanh tự dưỡng sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời và các chất vô cơ tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ đây là nguồn thức ăn cung cấp

NGUYỄN XUÂN CỰ - ĐỖ ĐÌNH SÂM

TÀI NGUYÊN RỪNG

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Chịu trách nhiệm xuất bản:

Giám đốc: PHÙNG QUỐC BẢO Tổng biên tập PHẠM THÀNH HƯNG Chịu trách nhiệm nội dung

Hội đồng nghiệm thu giáo trình Trường ĐHKHTN - Đại học Quốc gia Hà Nội

MỞ ĐẦU

Rừng là một trong những bộ phận quan trọng nhất cấu thành nên sinh quyển Ngoài ý nghĩa về nguồn tài nguyên sinh vật

Rừng còn là một yếu tố địa lý không thể thiếu được trong từ

nhiên Nó có vai trò cực kỳ quan trọng tạo nên cảnh quan vi có tác động mạnh mẽ đến các yếu tố khí hậu, đất đai Chính vì vậy, rừng không chi có chức năng trong phát triển kinh tế - xã hội mà

nó còn có ý nghĩa đác biệt trong việc bảo vệ môi trường sinh thái

Ngay từ buổi đầu tiên trong lịch sử phát triển nhân loại Rừng

đã có những đóng góp cực kỳ quan trọng đối với đời sống con người Rừng cung cấp nơi cư trú, lương thực, thực phẩm, nguyên liệu, nhiên liệu cho sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người

Sự phát triển ngày càng cao của kinh tế - xã hội, đặc biệt là trong giai đoạn hiện đại dựa trên nền tảng sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã làm đa dạng hơn quá trình sử dụng tài nguyên thiên nhiên và làm thay đổi sự phụ thuộc của con người vào rừng Con người đã rời bỏ từng phần hoặc toàn bộ sự lệ thuộc

vào rừng di chuyển xuống sông ở các lưu vực sông Nơi có các

điều kiện dễ dàng hơn và có năng suất cây trồng cao hơn Các

cộng đồng dân cư đã phân bố rộng khắp từ những vùng đô thị

đến các vùng nông thôn ven biển Tuy nhiên một bộ phận quan trọng gồm nhiều công đồng dân cư khác nhau vẫn sống trong rừng hoặc ở các vùng ven rừng Họ tiếp tục nền sản xuất nông nghiệp truyền thống tự cung tự cấp, sử dụng đất rừng để canh tác nông nghiệp và khai thác các tài nguyên rừng phục vụ trực tiếp cho cuộc sống của họ

Ngày nay do dân số tăng nhanh nhu cầu về tài nguyên ngày càng lớn Quá trình sản xuất phát triển dựa trên một nền khoa học công nghệ cao đã gáy sức ép ngày càng lớn đối với các

nguồn tài nguyên nói chung Trong đó, tài nguyên rừng được huy động ngày càng nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về lương thực,thực phẩm, nhu cầu gò củi và các nguyên liệu cho sự phát triển kinh tế xã hội của loài người Điều này đã dẫn dấn làm suy giảm đáng kể nguồn tài nguyên rừng, đặc biệt

là ở các nước đang phát triển Rừng bị suy giảm do bất kỳ một nguyên nhân nào cũng đều có thể gây ra các vấn đề về sinh thái, môi trường như: Gây hạn hán, lũ lụt, ảnh hưởng đến khí hậu toàn cầu, làm giảm đa dạng sinh học, gây xói mòn đất và có nguy cơ dẫn đến sa mạc hóa các vùng đất Cuối cùng chúng sẽ gây hậu quả về kinh tế, xã hội và dẫn đến đói nghèo

Rừng không chỉ có ý nghĩa trong phát triển kinh tế xã hội của từng địa phương mà nó đồng thời cũng là bộ phận cấu thành quan trọng trong sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia Những nguyên nhân làm giảm diện tích rừng ít nhiều có sự thay đổi theo từng vùng nhưng trước hết đều có liên quan trực tiếp đến các cộng đồng người sống trong rừng hoặc ở các vùng ven rừng

Do vậy, để bảo vệ và phát triển rừng Chính phủ và các tồ chức

có liên quan cần ủng hộ, trợ giúp các quá trình sản xuất nhằm phát triển đời sống các cộng đồng dân cư địa phương

Việt Nam cũng như nhiều nước dang phát triển khác đang đứng trước những vấn đề cấp bách về môi nhường Tài nguyên rừng đất nước, khoáng sản đang được huy động mạnh mẽ cho quá trình phát triển kinh tế và bị suy giảm nhanh chóng nhiều loài động thực vật quý hiếm đang có nguy cơ bị tuyệt chủng môi trường đang bị đe dọa bởi sự ô nhiễm Bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng sẽ có vai trò đặc biệt quan trọng nhằm giữ ổn định cân bẵng sính thái trong sinh quyển."Chính vì vậy bảo vệ tài nguyên rừng đã được xác định là một trong những mục tiêu lớn trong chiến lược hành động cho sự phát triển bền vững ở nước ta nói riêng và trên toàn thế giới nới chung

Là một bộ phận cấu thành của chương trình đào tạo cử nhân

khoa học môi trường, giáo trình "Tài nguyên rừng" nhằm trang

bị những kiến thức cơ bản về rừng và tài nguyên rừng, về vai trò của rừng trong sự nghiệp phát triển kinh tế, xã hội và bao vệ môi

trường cho sinh viên khoa Môi trường Đồng thời được dùng

làm tài liệu tham khảo cho các ngành khoa học có liên quan Với mục đích đó, giáo trình "Tài nguyên rừng" đề cập cái những nội dung chính có liên quan đến các khái niệm, các quá trình cơ bản của rừng, vai trò của rừng những vấn đề xe tài nguyên rừng cũng như việc tổ chức quản lý và sử dụng tài nguyên rừng cho

sự phát triển bền vững

Các tác giả mong nhận được những ý kiến đóng góp của các chuyên gia và các nhà khoa học để sửa chửa bổ sung và hoàn chỉnh nội dung nhằm đáp ứng ngày một tốt hơn yêu cầu của quá trình đào tạo

Chương I:

NHỮNG KHÁI NIÊM CƠ BẢN VÀ Ý NGHĨA SINH THÁI CỦA RỪNG

1.1 KHÁI NIỆM VỀ RỪNG

Rừng là bộ phận cấu thành quan trọng nhất của sinh quyển và

có ý nghĩa lớn trong sự phát triển kinh tế xã hội, sinh thái và môi trường Trên thực tế, rừng đã có lịch sử phát triển lâu dài nhưng những hiểu biết về rừng chỉ mới thức sự có được từ thế kỷ XIX Cùng với sự ra đời của sinhthái học, các khái niệm về rừng và khoa học rừng dần dần được sáng to: Theo quan điểm học thuyết về hệ sinh thái rừng được xem như là hệ sinh thái điển hình trong sinh quyển (Temslay, 1935; Vili, 1997; Odum, 1966) Mặt khác trên cơ sở học thuyết về rừng của morodov, Sukasov

thì rừng được coi là một sinh địa quần lạc (Biogeocenose)

Thực ra thì hai học thuyết này là không khác nhau về bản chất, nhung mỗi học thuyết nhấn mạnh về một khía cạnh đặc trưng riêng của rừng Cả hai học thuyết đều sử dụng các nguyên

lý cơ bản của sinh thái học khi nghiên cứu một đơn vị tự nhiên trong sinh quyển Chung đều được thừa nhận và sử dụng trong khoa học nghiên cứu về rừng

1.1.1 Rừng là một hệ sinh thái

Vili (1957) đã khái niệm hệ sinh thái là một đơn vị tự nhiên bao gồm các yếu tố sống và không sống, giữa chúng có sự trao đổi vật chất và năng lượng tạo nên một hệ thống ổn định Nói cách khác, hệ sinh thái là một hệ thống bao gồm quần xã sinh vật và các yếu tố môi trường vật lý, trong đó có sự tương tác giữa chúng vôi nhau

Các yếu tố môi trường vật lý trong hệ sinh thái bao gồm khí hậu (như nhiệt độ, độ ẩm), ánh sáng, không khí và các yếu tố dinh dưỡng (như N, P, K, Ca, Mg, Mo, H2O)

Quần xã sinh vật bao gồm các loài thực vật, động vật, vi sinh vật Đây là thành phần sống và biến động nhất trong hệ sinh thái Xét về quan hệ dinh dưỡng, người ta chia các sinh vật ra làm 2 nhóm: (l) Sinh vật tự dưỡng hay sinh vật sản xuất, chủ yếu

là các cây xanh có khả năng chuyển hóa năng lượng mặt trời nhờ quá trình quang hợp; (2) Sinh vật dị dưỡng bao gồm sinh vật tiêu thụ (chủ yếu là các loại động vật) và các sinh vật phân hủy (nấm và các vi sinh vật) Các sinh vật tiêu thụ lại được chia

thành sinh vật tiêu thụ bậc 1, tiêu thụ bậc 2, tiêu thụ bậc 3,

Chức năng cơ bản của hệ sinh thái là thực hiện vòng tuần hoàn vật hất và dòng năng lượng Bắt đầu từ các thực vật, chúng

sử dụng các chất khoáng, CO2 và H2O dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ Một phần

các chất hữu cơ này sẽ được chuyển sang các sinh vật tiêu thụ

thông qua chuỗi thức ăn và cuối cùng chúng bị phân hủy trả lại các hợp chất vô cơ cho môi trường, khép kín chu trình vật chất trong hệ sinh thái Dòng năng lượng từ bức xạ mặt trời được thức vật cố định cũng được vận chuyển trong hệ sinh thái thông qua chuỗi thức ăn Tuy nhiên, năng lượng là dòng hở, nó bị tiêu hao dần qua các bậc dinh dưỡng Có thể biểu diễn vòng tuần hoàn dinh dưỡng và dòng năng lượng trong hệ sinh thái bằng sơ

đồ đơn giản như hình 1 Tùy theo phạm vi nghiên cửu, hệ sinh thái có thể có giới hạn rộng hẹp khác nhau khác nhau: Một khi rừng, một đồng cỏ, một vùng biển, hoặc có thể nhỏ chỉ là một cái ao, thậm chí chỉ là một bể cá nhỏ Cả hành tinh của chúng ta dược coi là một hệ sinh thái khổng lồ Do có đa dạng sinh học

cao và cấu trúc phức tạp nên rừng được xem là hệ sinh thái phức

tạp nhất trong các hệ sinh thái trên cạn

- Mối quan hệ dinh dưỡng trong hệ sinh thái rừng:

Cây xanh tự dưỡng sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời và các chất vô cơ tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ đây là nguồn thức ăn cung cấp trực tiếp cho các sinh vật tiêu thụ bậc 1 là các động vật ăn thực vật như trâu, bò, ngựa, hươu, nai, thỏ, chuột đồng, sóc và nhiều loài chim ăn hạt như chim bồ câu, gà lôi

(Gaulus gtandarins) Côn trùng lấy phấn hoa và mật (ong, ruồi

hoa, các loài bướm) có vai trò quan trọng trong việc truyền phấn hoa cho các cây rừng như phong lan, anh đào Côn trùng ăn và phá hoại các loài thực vật như ong xinip, sâu cuốn lá, một sâu ăn

lá, ăn chồi Các côn trùng ăn thực vật tuy có khối lượng không lớn nhưng có tác động rõ rệt đến hệ sinh thái rừng Các động vật

ăn thịt bậc 1: Ăn các loại động vật ăn thực vật như cáo, chồn Nhiều loại chim như chim chích, gõ kiến và một số động vật nhỏ hơn như nhện ăn sâu bọ Đến lượt mình, chính các động vật ăn thịt bậc 1 lại bị các động vật khác ăn thịt (ăn thịt bậc 2) Ví dụ như cú ăn thịt, diều hâu chuyên săn bắt các loại chuột, gà

Cuối cùng trên đỉnh tháp dinh dưỡng thể hiện mối tác động tương hỗ về thức ăn trong hệ sinh thái gồm các vật ký sinh trên động vật ăn thịt bậc 1 và bậc 2 như ve, bét Trên thực tế mối quan hệ thức ăn trong hệ sinh thái rừng là rất phức tạp Mỗi một sinh vật tiêu thụ có thể đồng thời tham gia một số chuỗi dinh dưỡng khác nhau Tập hợp tất cả các mối quan hệ thức ăn (các chuỗi thức ăn) sẽ tạo thành một mạng lưới dinh dưỡng (mạng lưới thức ăn) nhiều nhánh

Các sinh vật sản xuất và tiêu thụ ở mức độ dinh dưỡng khác

nhau khi chết đi trả lại cho đất một khối lượng lớn các chất hữu

cơ Đây là nguồn thức ăn nuôi sống một số lượng lớn các động vật hoại sinh sống trong đất và trên mặt đất thuộc các nhóm

khác nhau như bộ cánh cổng, bộ hai đuôi (Diptera), bộ nhiều chân (Scolopendromorpha), giun tròn, giun đất Sự phân hủy

cuối cùng các chết hữu cơ để trả lại chất vô cơ cho đất là do nấm, xạ khuẩn và vi khuẩn đảm nhận

Sinh khối của các nhóm sinh vật trong:hệ sinh thái rừng là khác nhau phụ thuộc vào các điều kiện sinh thái, đặc biệt lả Loài cây ưu thế Ví dụ như trong 1ha rừng sồi và dẻ 120 tuổi ở châu

Âu có thành phần sinh khối của các nhóm sinh vật chủ yếu như sau:

Nhìn chung trong hệ sinh thái rừng, khối lượng, động vật chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ so với sinh khối thực vật Tuy nhiên về

số lượng cá thể thì lại rất lớn Ước tính số lượng các cá thể động

vật trên 1 ha rừng cũng nhiều gấp 20 lần so với dân số trên trái đất Trong quẩn xã sinh vật rừng, tỉ lệ giữa các nhóm sinh vật

luôn có sự biến động và điều chỉnh nhằm thiết lập sự cân bằng động giữa chúng với nhau và với môi trường tạo nên sự ổn định

của hệ sinh thái

Năng suất hệ sinh thái rừng

Năng suất sơ cấp của rừng bao gồm tổng lượng vật chất hoặc năng lượng tích lũy được do các sinh vật sản xuất sơ cấp tích luỹ được hệ sinh thái rừng và được tính bằng lượng chất hữu cơ (hay C ) hoặc năng lượng được tích lũy trong 1 đơn vị thời gian trên 1 đơn vị diện tích Năng suất rừng phụ thuộc chủ yếu vào khả năng quang hợp của cây xanh Tuy nhiên một phần lớn năng lượng cố định được lại bị tiêu hao cho các hoạt động của hệ sinh thái nên phần tích lũy lại trong thực vật (bao gồm cả thân, lá, hoa, quả và rễ) là không lớn lắm Nhiều nghiên cứu ở vùng rừng Trung Âu cho thấy khoảng 45% sản phẩm đồng hóa được sử dụng cho quá trình hô hấp của thực vật, gần 16 % mất đi do cành lá rụng, 3% mất đi qua hệ thống rễ, 1% do quả, 3% do rễ chết và 8% do các nguyên nhân khác Chỉ có khoảng 29% là mô

gỗ có thể sử dụng trong thực tiễn Theo tính toán như vậy thì lượng chất hữu cơ tổng hợp trong quá trình quang hợp ở rừng châu Âu có thể đạt 8-23 tấn/ha năm tương ửng với 2-8 tấn gỗ Kết quả này là phù hợp với lượng gỗ khai thác được trên thực tế, dao động trong khoảng 1-7 tấn/năm

Năng suất cây rừng cũng phụ thuộc rất lớn vào các điều kiện khí hậu, đất đai Ở Tây âu có thể đạt tới 12 m3/ha/năm, trong khi ở vùng cực Bắc chỉ vào khoảng 0,5 m3/ha/năm Do vậy chu

kỳ khai thác rừng ở Tây âu vào khoảng 6 - 9 năm, còn ở cực Bắc thì chu kỳ này kéo dài tới 30 - 40 năm Hiện nay, việc biểu thị

năng suất cây rừng thường dược biểu thị bằng thể tích gỗ (m3) thực ra không phản ánh đầy đủ lượng vật chất thực tích lũy được của hệ sinh thái rừng, vì chất lượng các loại gỗ khác nhau là rất khác nhau Các cây gỗ nhẹ có độ xốp lớn thường có mức tăng trưởng nhanh nhưng thực tế lượng vật chất tích luỹ được không cao Ví dụ như 1 ha rừng thông tăng dược 18 m3 gỗ và rừng dẻ tăng lượng gỗ trong một năm Nhưng thực chất lượng nhất khô tích luỹ được ở loại rừng này có sự khác nhau không nhiều vì gỗ thông có độ hổng là 10% trong khi gỗ dẻ chỉ là 63%

Thực tế cho thấy tâng, nếu trong các diều kiện có tiềm năng cho năng suất như nhau và các cây rừng đều thích ứng với khí hậu và đất đai thì rừng cây lá kim thường có, tăng trưởng gỗ về thể tích lớn hơn so với các rừng cây lá rộng, gỗ cứng Tuy nhiên, xét về thực chất từ khối lượng vật hất sản xuất được tỷ lệ sai khác ít hơn nhiều Ví dụ như rừng cây vân sam có mức tăng trưởng là 11,1 m3/ha/năm còn rừng cây lá rộng chỉ là 3,8

m3/ha/năm Trong khi xét về trọng lượng chất khô tương ứng là 2,7 và 1,4 tấn chất khô/năm

Việc tính toán năng suất của hệ sinh thái rừng là một vấn đề quan trọng, nhưng thường gặp nhiều khó khăn nên các chỉ số ước tính về năng suất rừng còn khác nhau khá nhiều Schroeder (1919) lấy năng suất 2,5 tấn C ha/năm làm cơ sở để tính thì năng suất rừng trên toàn trái đất (44 triệu km2) sẽ là 11 tỷ tấn C hay

22 tỷ tấn chất hữu cơ trong một năm Theo Ovington và Pẹrsal, thì năng suất ở rừng cây lá rộng ở Anh là 2,55 tấn C/ha/năm Còn năng suất trung bình ở rừng thường xanh nhiệt đới là 4,8 tấn C/ha/năm tương ứng với hiệu suất quang hợp là 1% (Foog, 1958)

Một tính toán khác vào năm 1955, trên trái đất có 11,4 triệu

km2 rừng được khai thác, cung cấp 2,390 triệu m3/năm hay 2,1

m3 gỗ/ha tương ứng gõ tan C (nếu tính cả cành và lá thì lượng C

sẽ là 1triệu) Trên cơ sở này người ta ước tính năng suất rừng trên toàn thế giới sẽ là 8,3 tỷ tấn gỗ hoặc 4,1 tỷ tấn chẩt khô, hay 2,08 tỷ tấn C Nếu tính cả cành lá và rễ cây thì hàng năm rừng

trên thế giới có khả năng tích lũy khoảng 4 tỷ tấn C hay 8 tỷ tấn

chất hữu cơ

Hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới:

Nhờ có điều kiện khí hậu, đất dai thuận lợi khu hệ thực vật của rừng mưa nhiệt đới rất phong phú và được xem là khu bảo tồn thiên nhiên đầy đủ nhất trên lục địa Do có lượng bức xạ dồi dào và lượng ẩm khá lớn, quátrình trao đổi chất và năng lượng xảy ra mạnh tạo điều kiện cho các loài cây ưa ẩm thường xanh chiếm ưu thế Với lịch sử phát triển lâu dài và sự đa dạng sinh học cao của mình, rừng mưa nhiệt đới được xem là trung tâm tiến hóa của giới thực vật

Cấu trúc của rừng mưa nhiệt đới thường rất phức tạp kín tán các với loài cây gỗ chiếm ưu thế khác tuổi, nhiều tầng dày rậm, phong phú về dây leo và thực vật phụ sinh Bánh rễ và hiện tượng ra hoa quả trực tiếp trên thân là những đặc trưng chỉ có ở rừng mưa nhiệt đới Ngoài ra trong rừng mưa nhiệt đới còn có nhiều loài cây gỗ quý có ý nghĩa kinh tế và giá trị sử dụng cao Tuy nhiên do điều kiện khí hậu thuận lợi, sự sinh trưởng và phát triển của thực vật diễn ra quanh năm đã làm cho thành phần loài cây và quá trình tái sinh rừng mưa nhiệt đới diễn ra rất phức tạp Rừng thường bao gồm nhiều loài cây sống hỗn giao, thành phần và tuổi cây cũng không đồng nhất nên gây khó khăn trong quản lý, khai thác cũng như chăm sóc rừng Nhìn chung, rừng nhiệt đới có các loài cây tia sáng có hiệu suất quang hợp cao, nhưng cường độ hô hấp lớn nên tiêu hao nhiều sản phẩm hữu cơ

và năng lượng đã tích luỹ dược

Phần lớn diện tích rừng nước ta mang đặc trưng của rừng mưa nhiệt đới Rừng có sự đa dạng sinh học cao và nhiều loài gỗ quý Đặc biệt là còn có nhiều loại động thực vật đượẫtem là đặc

trưng ít gặp ở các khu rừng khác trên thế giới

1.1.2 Rừng là một quần lạc sinh địa

Học thuyết về "Quần lạc sinh địa" được Sukasov đưa ra vào năm 1964 Theo Sukasov quần lạc sinh địa là tổng hợp trên mặt đất nhất định các hiện tượng tự nhiên đồng nhất (khí quyển, đá

mẹ, đất, thảm thực vật, thế giới động vật, vi sinh vật và các điều kiện thủy văn) có đặc thù riêng về sự tương tác giữa các hợp phần tổ thành Chúng là một thể thốn ơ nhất biện chứng giữa các mâu thuẫn nội tại, và luôn vận động phát triển không ngừng Theo nghĩa chung, quần lạc sinh địa là một khái niệm rộng bao gồm cả quần lạc sinh địa rừng và quần lạc sinh địa đồng cỏ Một quần lạc sinh địa bao gồm các thành phần chủ yếu như sinh cảnh (ánh sáng, khí hậu, đất) và các quần lạc sinh vật (quần lạc thực vật, quần lạc động vật, quần lạc vi sinh vật) Bản chất của mối quan hệ giữa các hợp phần trong quần lạc sinh địa là quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng Sukasov gọi đây là quá trình sinh địa quần lạc, nó quyết định quá trình phát triển và diễn thế rừng Mỗi một kiểu rừng có một quá trình sinh địa quần lạc đặc trưng do tổ thành tầng cây cao giữ vai trò quyết định Trong đó loài cây lập quần ưu thế sinh thái) có vai trò chủ đạo trong việc hình thành nặn hoàn cảnh bên trong của quần thể (tiểu hoàn cảnh rừng) Chỉ có quần thể thực vật rừng mới có khả năng tạo nên "nội cảnh" riêng biệt khác với môi trường ba ngoài Do vậy, đặc trưng cơ bản nhất của rừng là trong tô thành thực vật, loài cây cao phải chiếm ưa thế Chúng có một mật độ nhất định mọc chung với nhau trên một diện tích nhất định luôn có sự tác động tương hô giữa các cây rừng với nhau và với môi trường tạo nên

một tiểu hoàn cảnh riêng biệt

Quần lạc sinh địa rừng dược hiểu là một khoảng rừng nhất định có sự đồng nhất về tổ thành cấu trúc và đặc tính của các thành phần hợp thành Nghĩa là đồng nhất về thảm thực vật, thế giới động vật, thế giới vi sinh vật, các điều kiện về khí hậu, đất đai Trong đó có sự đồng nhất về các quá trình tác động qua lại lẫn nhau, có cùng một kiểu trao đổi vật chất và nặng lượng giữa các hợp phần trong quần lạc và với môi trường (Sukasov, 1964)

1.2 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ĐẾN RỪNG

1.2.1 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự hình thành và phân bố rừng

Môi trường bao gồm nhiều yếu tố khác nhau (khí hậu, đất đai; sinh vật), chúng luôn tác động đồng thời tạo thành một tổ hợp sinh thái ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng phát triển của các loài thực vật Mỗi vùng địa lý khác nhau có một điều kiện sinh thái nhất định và cũng có một kiểu rừng đặc trưng với một cảnh quan địa lý riêng biệt Ở vùng ôn đới có đặc trưng cơ bản của cấu trúc rừng cây lá kim thuần loài, đều tuổi Còn rừng mưa vùng nhiệt đới được đặc trưng bởi các cây lá rộng thường xanh, có cấu trúc phức tạp về thành phần loài, khác tuổi Khả năng tập hợp các loài cây thành các quần hợp khác nhau là một

sự kiện trong thực tế thiên nhiên đây không phải là sự ngẫu nhiên Trong điều kiện môi trường của vùng nhiệt đới với lượng mưa dồi dào) lượng nhiệt và ánh sáng đầy đủ và chênh lệch không lớn trong năm là thích hợp với biên độ sinh thái hẹp của nhiều loài cây đã tạo ra thảm thực vật phong phú riêng của rừng nhiệt đới Sự đấu tranh sinh tồn ở Tây Âu tuy vẫn xảy ra nhưng không gay gắt, do đó mà các cá thể của nhiều loài có thể cùng tồn tại bên nhau Tuy nhiên trong những điều kiện khí hậu, đất đai nhất định có những loài cây thích hợp sẽ chiếm ưu thế trong từng sinh thái của quần thể: Theo Thái Văn Trừng (1970), số loài cây ưu thế trong một hệ sinh thái rừng thường 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 tầng tập quần của quần thể trên một đơn vị diều ra Khí hậu được xem là yếu tố quyết định sự hình thành các đai rừng theo vĩ độ khác nhau trên thế giới Trong các yếu tố khí hậu thì nhiệt đó và độ ẩm có ý nghĩa quyết định nhất tạo nên sự phân bố rừng theo vĩ độ và theo độ cao (Hình 2) Trong cùng

một diều kiện khí hậu thì đất đai sẽ có vai trò quan trọng hình thành nên các thực vật khác nhau Như đất ngập mặn ven biến hình thành các rừng ngập mặn, đất đối núi hình thành từ các loại

đá mẹ khác nhau sẽ hình thành những quần thể thực vật tương ứng

Ngày nay, con người cũng có tác động không nhỏ làm thay đổi sự phân bố của các loại cây rừng Nhiều khu rừng tự nhiên

đã bị biến mất hoặc thay vào đó là các khu rừng trồng với những loài cây không phải là khu vực phân bố tự nhiên của chúng, như các rừng bạch đàn hay keo đang được trồng khá nhiều ở vùng đồi núi phía bắc nước ta

1.2.2 Ảnh hưởng của khí hậu đến sinh trưởng và phát triển của rừng

Các yêu tố khí hậu có liên quan chặt chẽ với nhau và có ảnh hưởng đồng thời đến đời sống của sinh vất Các yếu tố về bức xạ mặt trời, nhiệt, nước, thành phần và sự chuyển động của không khí có ảnh hưởng rất lớn đến sự phân bố, cấu trúc, sinh trưởng, phát triển và năng suất của rừng Paeson(1956) đã mô hình hóa các mối quan hệ giữa khả năng tăng trưởng của cây gỗ với những nhân tố cơ bản cửa khí hậu bằng phươngtrình sau:

G

X200

E

Trong đó: CVP chỉ một quan hệ giữa khí hậu (C), thực vật (V) và sản lượng (P), T là nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất (oc), T là biên độ nhiệt trung bình tháng nóng nhất vả tháng lạnh

nhất (oc), G là thời gian sinh trưởng (tháng) và là lượng bức xạ

mặt trời, P là năng suất

Trên cơ sở phương pháp của paleson, Pado (1964) đã xác lập mối quan hệ tuyến tính giữa lượng tăng trưởng và chỉ số cuả Paleson dưới dạng phương trình:

Y = A +B x CVP

Bức xạ mặt trời

Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng chủ yếu cung cấp cho toàn bộ hoạt động của hệ sinh thái rừng và có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất của rừng Nhìn chung cường độ quang hợp có quan hệ tỉ lệ thuận với cường độ chiếu sáng Trong điều kiện vùng nhiệt đới, thực vật rừng có khả nẫng quang hợp cao tạo ra nhiều sản phản chất hữu cơ Tuy nhiên cũng do điều kiện nhiệt

độ cao và độ ẩm lớn mà quá trình hô hấp cũng xảy ra mạnh làm têu hao một lượng đáng kể năng lượng đã tích lũy được dẫn đến làm cho năng suất thực tế bị hạn chế một phần Theo các tính toán của VanTo cho thấy không có sự khác nhau rõ rệt giữa sản

lượng của rừng nhiệt đới nguyên thủy và rừng Fagus slvatica

Rừng nguyên thủy nhiệt

Rừng Fagus savatil 23,5 10,0 13,5

Một trong những nguyên nhân của hiện tượng trên là do rừng nhiệt đới bao gồm cấu trúc nguyên sơ với các cây lá rộng nhiều tầng, nhiều cành nhánh Những cây ở tầng dưới do bị che bóng nên có năng suất quang hợp thấp Trong khi ở rừng ôn đới đã được con người chọn lọc với những cây trồng có khả năng sinh trưởng nhanh, phần gỗ kinh tế chiếm tỉ lệ cao hơn ánh sáng không chỉ làm tăng khả năng sinh trưởng mà còn có ảnh hưởng mạnh đến quá trình ra hoa kết quả của cây rừng Do khả năng tiếp nhận ánh sáng khác nhau mà ngày trên cùng một cây phần tán lá nhận được nhiều ánh sáng sẽ ra hoa kết quả nhiều hơn phần tán lá bị che bóng (Phùng Ngọc Lan, 1986)

Trên thực tế, các cây sống dưới bóng rừng không hoàn toàn

là các cây ưa bóng mà trong đó có rất nhiều cây chịu bóng Khi điều kiện ánh sáng được cải thiện thì khả năng sinh trưởng của chúng sẽ tăng mạnh Khả năng chịu bóng của cả , rừng chỉ thể hiện rõ rệt trong giai đoạn cây còn nhỏ, khi tuổi tăng lên khả năng chịu bóng sẽ giảm đi

Dựa vào nhu cầu ánh sáng có thể chia cây rừng làm hai nhóm

cơ bản là cây ưa sáng và cây chịu bóng Cây ưa sáng là loại cây

không có khả năng sống dưới bóng rợp như bồ đề (Stvrax tonkinensis), thông (Pinus sụp), sau sau (Liquydamba formosama) Cây chịu bóng là các cây có khả năng sống dưới bóng rợp như hồi (il1cium ve rum), dọc (Garcinia sụp) Các cây

chịu bóng lại có thể chia ra cây rất chịu bóng, cây chịu bóng cây chịu bóng vừa và cây chịu bóng ít Nhu cầu về ánh sáng là nguyên nhân cơ bản dẫn đến sự phân bố không gian của quần thể thực vật rừng

Nhiệt độ

Nhiệt độ là nhân tố sinh thái quan trọng đối với cây rừng

Nhiệt độ ảnh hưởng đến nhiều yếu tố sinh lý của cây như khả năng quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước, khá năng hấp thụ dinh dưỡng Trên thực tế sự biến đổi của nhiệt độ thường đi kèm cùng các yếu tố ánh sáng và độ ẩm sẽ có ý nghĩa quyết định đến

sự hình thành và phân bố các đai rừng khác nhau trên thế giới

(Hình 3)

Nước:

Ảnh hướng của nước đến cây rừng được thể hiện dưới 3 dạng

cơ bản là lượng mưa, độ ẩm không khí và độ ẩm đất Lượng mưa và sự phân bố trong năm có ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng, cấu trúc và trạng mùa của quần thể thực vật rừng Mưa

là nguồn cung cấp nước chính cho cây rừng

Độ ẩm đất là nguồn cung cấp nước trực tiếp cho thực vật rừng và có tính quyết định đến thành phần loài, số lượng cá thể của quần thể thực vật rừng Độ ẩm đất thích hợp sẽ tạo điều kiện cho cây rừng phát triển tốt Khi đất quá khô sẽ hạn chế sinh trưởng của lớp thảm thực vật rừng

Thành phân và sự chuyển động của không khí

Thành phần chủ yếu của không khí bao gồm 3 loại khí là N2

(78%), O2 (21%), CO2 (0,03%) Đây là những chất khí có ý nghĩa sống còn đối với đời sống của các loài sinh vật CO2 và O2

rất cần cho quá trình quang hợp và hô hấp của cây xanh Giả sử nếu không có chu trình tuần hoàn C trong tự nhiên thì chi sau 30 năm toàn bộ lượng CO2 trong khí quyển sẽ bị cây xanh sử dụng hết Lượng CO2 được trả lại cho khí quyển chủ yếu là do quá trình phân hủy các chất hữu cơ Theo Ludogo, đất cát ít mùn có khả năng giải phóng CO2), còn ở đất cát pha hay sét pha nhiều mùn giải phóng khoảng 4 kg CO2/ha trong 1 giờ

Hàm lượng N2 trong khí quyển tuy nhiều, nhưng nhìn chung thực vật không sử dụng được một cách trực tiếp Chỉ có một số

loài vi sinh vật sống tự do như Azotobacter, Clostridium, các

loài tảo như Anbaena, Nostoc và các loài vi khuẩn cố định N2

sống cộng sinh ở rễ cây họ đậu mới có khả năng sử dụng trực tiếp N2 từ khí quyển Do vậy, lượng nitơ bổ sung cho đất rừng phụ thuộc chủ yếu vào sự có mặt của các nhóm sinh vật này Một phần khác nitơ dinh dưỡng của cây rừng còn được bổ sung

từ các trận mưa dông

Bên cạnh các yếu tố có lợi, trong không khí cũng có chứa

nhiều yếu tố độc hại có ảnh hưỏng xấu đến đời sống cây rừng,

như các khí SO2, H2S, CO, F2 NO2 Bụi trong khí quyển cũng

có ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống cây rừng thông qua ảnh hưởng của chúng đến bức xạ mặt trời làm giảm khả năng quang hợp và trao đổi chất giữa cây với khí quyển

Sự chuyển động của không khí cũng trực tiếp hoặc gián tiếp ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của rừng Gió làm thay đổi thành phần không khí, nhiệt độ, độ ẩm Gió cũng có vai trò quan trọng trong truyền phấn hoa, phát tán hạt giống mở rộng sự phân bố của cây rừng Ngoài ra, gió còn có ảnh hưởng dấn hình thái cây rừng Gió mạnh làm cây bị va đập và bị tổn thương, đặc biệt có thể làm cây bị đổ gãy

1.2.3 Ảnh hưởng của dải đất đến sự sinh trưởng và phát triển của cây rừng

Đất là bộ phận cấu thành quan trọng của hệ sinh thái rừng Trong những điều kiện khí hậu nhất định đất có vai trò quyết định đến việc hình thành thảm thực vật, sinh trưởng phát triển và

năng suất của rừng Ví dụ như ở nước ta trên các núi đá vôi ở

Bắc Cạn, Thái Nguyên, Lạng Sơn tổ thành rừng chủ yếu gồm

các loài cây như đinh (Markhtzmia spp), nghiến (Bureliodendron toninens), trai (Garcinia fagraeodes) Rừng thông (Pinus spp) phân bố chủ yếu trên đá mẹ sa thạch Trên

phiến thạch miền ở vùng núi trung tâm phía Bắc là các loài cây

mỡ (Mangliata glanca), vầu (Phylostachys spp.), dẻ (Quercus spp ) Cây phi lao (Casuarina equysetifolia) thích hợp ỏ đất cát

thoát nước Cây tếch (Tectonạ grandis) sinh trưởng tốt ở đất ẩm,

độ phi cao và tầng dày khá

Đối với cây rừng, các tính chất vật lý đất như tầng dày, độ

ẩm, thành phần cơ giới, cấu trúc, độ thoáng khí có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự phân hóa thành phần thức vát trong rừng (Ham, 1936; Risa 1952) Trong khi đó, các tính chất hóa học đất như thành phần dinh dưỡng và phản ứng của dung dịch đất lại có ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và năng suất cây rừng Đặc biệt

là các cây non rất mẫn cảm với sự thiếu hụt các chất dinh dưỡng Thiếu sắt cây sẽ mắc bệnh vàng lá, thiếu kim ]á cây bị nhăn nheo và xoăn lại, thiếu càn xi chồi đỉnh và rễ cây dễ bị chết thiếu canxi và phátpho cây rừng sinh trưởng chậm, ra hoa ít thậm chí không có khả năng ra hoa kết quả Các cây bụi thảm tươi cũng rất mân cảm với độ chua của đất nhiều cây có tác dụng chỉ thị cho điều kiện của môi trường đất như sim

(Rhodomyrtus onentosa) mua (Melasloma candidull) là chỉ thị

cho đất chua có pa khoảng 4-5; các loài cây họ nước

(Rhlzophoracae) đặc trưng cho đất ngập mặn ven biển

Khu hệ sinh vật đất (động vật, nấm và vi sinh vật) tham gia tích cực trong quá trình phân giải chất hữu cơ và chuyển hóa các chất trong đất, làm khép kín vòng tuần hoàn dinh dưỡng giữa đất cây trồng Đặc biệt trong đất rừng còn có nhiều loại nấm sống cộng sinh trên rễ giúp cây có khả năng huy động nguồn dinh

dưỡng và nước từ ngoài vùng rễ

1.3 ẢNH HƯỞNG CỦA RỪNG ĐẾN KHÍ HẬU VÀ ĐẤT ĐAI

1.3.1 Ảnh hưởng của rừng đến các yếu tố khí hậu

Ảnh hưởng của rừng đến gió

Rừng là vật cản trên đường vận chuyển của gió Nó không chỉ ảnh hưởng đến vận tốc (Bảng 2) mà lên thay đổi hướng gió

và thông quạ đó làm thay đổi các nhân tố khác của hoàn cảnh

sinh thái

B

ảng 2: Ảnh hưởng của rừng đến tốc độ gió (theo Nesterop)

Chỉ số theo dõi Mặt đón gió : Mặt khuất gió

Cự ly cách bia

lửng (m)

117 81 3 0 0 64 170 256 470 Tốc độ gió (%) 100 82 98 85 23 28 30 l98 100

Nhìn chung nếu gọi h là chiều cao của dải rừng thì phạm vi ảnh hưởng của rừng giảm tốc độ gió rõ rệt trong phạm vi 5-10 h

ở mặt đón gió và 20-30 h ở mặt khuất gió Ở các vùng ven biển thường trồng các dải rừng chắn gió và chần cát báy có tác dụng làm tăng năng suất cây trồng nông nghiệp Như các rừng chắn

tăng năng suất lúa tăng 10 %, đặc biệt năm có bão có thể tăng

gấp 2-3 lần so với nơi trống gió (Phùng Ngọc Lan, 1986)

Ảnh hưởng của rừng nên thành phần khí quyển:

Rừng không chỉ chăn gió mà nó còn làm sạch không khí và

có ảnh hưởng lớn đến vòng tuần hoàn các bon trong tự nhiên Trên thực tế, rừng được xem như những nhà máy lọc bụi không

lồ Theo Mendan (1956) thì trong một năm, 1 ha rừng thông có khả năng hút 36,4 tấn bụi trong không khí, lá cây có khả năng hấp thụ 50% lượng ion phóng xạ trong không khí: Nhiều nghiên cứu cho thấy, nước mưa ở nơi không có rừng chứa các chất phóng xạ cao hơn 39 lần so với nước mưa trong rừng Bên cạnh

đó rừng cũng góp phần làm giảm đáng kể tiếng ồn Ví dụ như một dải cây rộng 50 m ở cạnh đường giao thông có khả năng làm giảm tiếng ồn 20-30 dB Khả năng làm giảm tiếng ồn cũng phụ thuộc vào cấu trúc rừng Rừng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng làm cân bằng hàm lượng O2và CO2 trong khí quyển Hàng năm có khoảng 100 tỉ tấn CO2 được cố định bởi quá trình quang hợp do cây xanh và một lượng tương tự được trả lại khí quyển

do quá trình hô hấp của sinh vật Tuy nhiên do tác động của con

người đã có ảnh hưởng xấu đến cân bằng CO2 trong khí quyển Nếu chỉ tính từ năm 1958 đến nay lượng CO2 trong khí quyển tăng hơn 5% với tốc độ gia tăng 1,5 ppm/năm (Woodwell 1978) Nếu toàn bộ sinh khối của rừng mưa nhiệt đới được đốt trong vòng 50 năm tới, và lượng CO2 giải phóng ra không được thay thế bằng các nguồn hấp thụ khác thì CO2 sẽ được giải phóng với tốc độ gấp đôi hiện nay

Trên lục địa, hầu hết lượng cácbon được tích luỹ trong cây rừng, đặc biệt là ở rừng mưa nhiệt đới Một phần ít hơn nhiều được tích trữ ở trong đất Woodwell và Pecan (1973) đã ước tính lượng cácbon tích trữ ở các hợp pháp khác nhau trên lục địa như sau (tỉ tấn C):

Rừng mưa nhiệt đới 340

Rừng nhiệt đới gió mùa : 12

Rừng thường xanh ôn đới: 80

Rừng Phương Bắc: 108

Đất trồng trọt: 7

Tổng cácbon ở lục địa: 827

Ảnh hưởng của rừng đến khí hậu

Rừng có ảnh hưởng đến thành phần khí quyển và do vậy nó

có ảnh hưởng lớn đến khí hậu vùng cũng như toàn cầu Rừng có ảnh hưởng mạnh đến nhiệt độ trái đất thông qua việc phát thải

và làm điều hòa các chất khí đặc biệt là các khí nhà kính Khi nhiệt độ trung bình trên Trái đất tăng làm CO2 hòa tan trong đại dương giảm cung dẫn đến làm tăng lượng CO2 trong khí quyển Người ta dự đoán rằng, nếu cứ tốc độ như hiện nay thì vào năm

2050 nồng độ CO2 trong khí quyển tăng gấp đôi và nhiệt độ Trái đất tăng 2oc Lúcđó, các khối băng tan làm mực nước biển

có thể dâng cao l-3m vào cuối thế kỷ XXI

Hiện tượng thoát hơi nước sinh học từ cây rừng có tác dụng

điều tiết khí hậu Số lượng nước thoát ra ở thực vật là rất lớn và phụ thuộc vào độ ẩm của đất Ở Thụy Điển, 1 ha rừng vân sâm trên đất khô lượng nước thoát vào khoảng 2100 m3/năm; tương

ứng với lượng mưa 210 mm, trong khi 1 ha rừng loại này trên

đất xám sẽ thoát ra gần 4000 mm nước/năm tương ứng lượng mưa 378 mm Nhìn chung lượng thoát hơi nước từ thực vật ở rừng lá kim trung bình đạt 2-8 nghìn tấn/ha/năm, còn ở rừng

thường xanh có thể đạt 4-6 nghìn tấn/ha/năm Sự bốc hơi nước

vật lý xa lưới tán rừng lâu hơn nhiều so với nơi đất trống thường chỉ vào khoảng 100 tấn/ha trong một năm ở rừng Trung Âu Rừng còn tạo ra một môi trường tiểu khí hậu có tác dụng tốt đến sức khỏe con người Rừng làm giảm nhiệt độ và làm tăng độ

ẩm không khí Đặc biệt nhiều loài cây có khả năng tiết ra các

chất phytonxit có tác dụng diệt khuẩn như thông (Pinus spp) long não (Cinamomum camphora), bạch đàn (Eucaltus spp ): quế (Cinallollunl cassia) Cũng cần phải chú ý rằng ở rừng nhiệt

đới do quá ẩm ướt, nước trong xác hữu cơ thối rùa tạo điều kiện thuận lợi cho các vi khuẩn gây bệnh, ruồi muỗi phát triển và gây

ô nhiễm nguồn nước

1.3.2 Ảnh hưởng của rừng đến đất đai

Thảm thực vật có chức năng quan trọng trong việc ngăn cản một phần nước mưa rơi xuống đất và có vai trò phân phối lại lượng nước này Các nghiên cứu ở vùng ôn đới cho thấp nước mưa được thực vật rừng giữ lại là 25% tổng lượng mưa Lượng nước đước tán cây giữ lại sẽ chạy từ tán lá qua cành, theo thân cây rồi thấm vào dết hoặc đổ vào dòng chảy trên mặt; một phần khác sẽ bay hơi trở lại khí quyển Một phần nước mưa thấm vào đất được giữ lại trong đất lại được rễ cây hút lên và một phần thoát hơi nước vào khí quyển

Tán rừng có khả năng giảm sức công phá của nước mưa đối

với tầng đất mặt Rừng còn làm tăng khả năng thẩm và giữ nước

của đất hạn chế dòng chạy trên mặt Tầng thảm mục rừng có khả

năng giữ lại lượng nước bằng 100-900 % trọng lượng của nó Chính vì vậy đã làm giảm đáng kể lượng đất bị xói mòn Nhiều

nghiên cứu cho thấy ở nơi có rừng lượng đất xói mòn hàng năm

chỉ vào khoảng 1- 1,5 tấn/ha, trong khi đó ở nơi không có rừng

có thể lên tới 100 -150 tấn/ha và dòng chảy mặt tăng 3- 4 lần Fraisơ (1936) nghiên cứu tình hình ngăn đón nước mưa của rừng thường xanh ở Brasil cho thấy kết quả như sau:

+ Nước lọt qua tán lá được do ở độ cao 1,5 m 33%

+ Bốc hơi trực tiếp từ tán cây 21%

+ Chảy xuống theo thân cây 46%

Hiện nay việc chặt phá rừng cho sản xuất nông nghiệp hoặc khai thác gỗ đang diễn ra với tốc độ rất lớn dã dẫn đến phá vỡ

chu trình vật chất và làm nghèo kiệt tài nguyên trong hệ sinh

thái rừng ở nhiều nơi Nhìn chung trong các kiểu rừng khác nhau, canxi luôn bị cây trồng sử dụng nhiều nhất Theo tính toán của Rennie (1957) thì trong mỗi ha rừng cây lá rộng chứa một lượng canxi nhiều gấp 4 lần so với rừng thông, và gấp lần với rừng lá kim khác Trong khi đó lượng kim và photpho hấp thụ bởi thực vật ở rừng lá rộng và lá kim không thuộc họ thông có

sự khác nhau không đáng kể Còn ở rừng thông, lượng canxi, phốtpho, kim chứa trong thực vật là ít hơn nhiều (Bảng 3)

Bảng 3 Hàm lượng các chết chứa trong thân lá và rễ cây

dinh dưỡng khoáng, mùn và ảnh hưởng lớn đến độ phì nhiêu của đất Đây cũng là nơi cư trú và cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh

vật, nhiều loài côn trùng và động vật đất Tạo môi trường thuận lợi cho động vật và hi sinh vật đất phát triển và có ảnh hưởng đến các quá trình xây ra trong dết Hệ rễ cây có ảnh hưởng lớn đến tính chất ly hóa dết từ đó tạo cho đất rừng khác với sản xuất nông nghiệp Rễ cây ăn sâu vào trong lòng đất nó trở nên tơi xốp, tăng khả năng thấm nước và giữ đất chống lại quá trình xói mòn

Sự phân bố các chất hữu cơ ở các hệ phán khác nhau trong hệ sinh thái rừng là rất khác nhau phụ thuộc vào kiểu rừng Nhìn chung rừng nhiệt đới, chất hữu cơ phân bố chủ yếu ở phần trên mặt đất (đặc biệt là lớp phủ thực vật) trong khi ở rừng ôn đới phần hữu cơ tích lũy ở trong dết lại chiếm ưu thế (Bảng 4, theo

Kha và Sidai, 1967)

Bảng 4 Sự phân bố các ion hữu cơ ở trên và trong đất trong hệ

sinh thái rừng

Nơi Phân bố Cácbon hữu cơ (%)

Rừng nhiệt đối Rừng ôn đới

5)

Bảng 5 Tích luỹ mùn và nitơ tổng số trong đất (0-100cm)

dưới các loại rừng khác nhau (tấn/ha)

254 1

57

14.0 7,2

216 11.5

Các chất khoáng được cây rừng hút từ đất do xây dựng cơ thể Một mặt khác cây rừng không ngừng trả lại vát chất cho đất dưới dạng các hợp chất hữu cơ bằng các sản phẩm rơi rụng lá trao đổi qua rễ Các chất hữu cơ khi rơi vào đất lại bị phân hủy (khoáng hóa) trả lại các chất vô cơ cho đất Quá trình này tạo điều kiện làm khép kín vòng tuần hoàn dinh dưỡng khoáng trong rừng Trên thực tế, vòng tuần hoàn này không hoàn toàn khép kín, một phần vật chất đi ra khỏi hệ sinh thái do quá trình khai thác gỗ hoặc rửa trôi và xói mòn đất (Hình 4) Theo Sanchez (1976) thì trong điều kiện của rừng tự nhiên nhiệt đới có tới 80

% các chất dinh dưỡng tham gia vào cứu trình vật chất khép kín, còn 20 % bị mất đi do các quá trình xảy ra trong đất Trong hệ sinh' thái rừng mưa nhiệt đới vòng tuần hoàn dinh dưỡng khoáng diễn ra với cường độ lớn Các chất hữu cơ bị phân giải nhanh, quá trình rủa trôi và xói mòn xảy ra mạnh làm cho đất bị nghèo kiệt Chỉ nhờ có thảm thực vật phong phú mới có khả năng chống lại xu thế nghèo kiệt của đất rừng Nghiên cứu về

vấn đề này Vanto (1936), Ham (1936), Mino (1937) đã có chung nhận xét là đất dưới thảm thực vật tự nhiên của rừng mưa nhiệt đới đã đạt đến trạng thái cân bằng trong đó tự nghèo kiệt về đất đai nếu không phải là hoàn toàn dừng lại thì nó cũng diễn ra cực

kỳ chậm chạp Hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới là hệ sinh thái cân bằng đồng mỏng manh, dễ bị phá vỡ Những thay đổi về thảm thực vật rừng sẽ dẫn đun phá hủy toàn bộ cân bằng vật chất trong hệ sinh thái rừng Đất nhanh chóng bị xói mòn, rửa trôi làm nghèo liệt các chất dinh dưỡng và hệ sinh thái rừng khó lập lại trạng thái ban đầu

1.4 QUÁ TRÌNH TÁI SINH VÀ DIỄN THỂ RỪNG

1.4.1 Tái sinh rừng

1.4.1.1 Khái niệm

Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang đặc thù của hệ sinh thái rừng Đó là sự xuất hiện các thế hệ cây con của những loài cây gô ở những nơi còn hoàn cảnh rừng như dưới tán rừng, khoảng trống trong rừng, trên dết rừng sau khi khai thác hoặc sau khi làm nương rẫy, các cây con sẽ thay thế các cây già cỗi Theo nghĩa hẹp, tái sinh rừng là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ

Sự xuất hiện lớp cây con mới làm phong phú thêm số lượng

và thành phần loài trong quần thể sinh vật Động vật, thực vật, vi sinh vật đóng góp vào việc làm thay đổi cả quá trình trao đổi vật chất và năng lượng trong hệ sinh thái Do đó theo nghĩa rộng tái sinh rừng là sự tái sinh nhằm bảo đảm cho sự tồn tại liên tục của một hệ sinh thái rừng Tái sinh rừng có thể diễn ra theo các cách thức khác nhau

Xét về mặt sinh học thì tái sinh rừng diễn ra theo 3 hình thức: Tái sinh hạt, tái sinh chồi và tái sinh thân ngầm Trong đó tái sinh hạt là quá trình mà thế hệ các cây rừng mới được hình :

thành từ các hạt giống như thông, lim, bạch đàn, bồ đề Quá trình tái sinh hạt phải trải qua 3 giai đoạn: Ra hoa kết quả; phân tán hạt giống; hạt giống nảy mầm và sinh trưởng của cây tái sinh Tái sinh chồi là quá trình vô tính cây con được phát triển từ một phần cua cây mẹ như bạch đàn xoan, mỡ Tái sinh thân ngầm là trường hợp các cây con được phát triển từ thân ngầm như tre nứa

Trên quan điểm triết học tái sinh rừng dược xem như một quá trình phủ định biện chứng, cây non thay thế cây già trên cơ sở được thừa hưởng hoàn cảnh thuận lợi do thế hệ rừng ban đầu tạo nên Về mặt kinh tế có thể coi tái sinh rừng là quá trình tái sản xuất mở rộng

Các rừng tái sình sẽ có xu hướng phát triển thích ứng ngày càng tốt hơn với các điều kiện ngoại cảnh Trong kinh doanh rừng, một trong những vấn đề then chốt là cần phải xác định được phương thức tái sinh rừng có hiệu quả Trên thực tế tùy theo điều kiện tự nhiên, kinh tế và kỹ thuật có thể tiến hành tái sinh rừng theo các phương thức thích hợp Có 3 phương thức cơ bản để tái sinh rừng là tái sinh tự nhiên, tái sinh nhân tạo và xúc

tiến tái sinh tự nhiên Tái sinh tự nhiên là quá trình tạo thành thế

hệ cây rừng giới bằng con đường tự nhiên, về cơ bản không có

sử tác động của con người Kết quả rừng tái sinh phụ thuộc hoàn toan vào các quy luật và điều kiện tự nhiên ưu điểm của tái sinh

tử nhiên là lợi dụng được nguồn giảng tại chỗ và hoàn cảnh rừng hiện có Điều kiện để áp dụng tái sinh tự nhiên là phải có nguồn tương tự nhiên và hoàn cảnh sinh thái thích ép cho sinh trưởng của cây tái sinh Trong điều kiện rừng nhiệt đới, quá trình tái sinh tự nhiên ít đạt được kết quả mong muốn Tái sinh rừng tự nhiên se không điều tiết được thành phần loài cũng như mật độ cây phù hợp với yêu cầu kinh doanh và sử dụng rừng Tái sinh nhân tạo là phương thức tái sinh có tác động trực tiếp của con người từ gieo trồng chăm sóc để tạo rừng mới trên đất có rừng

ưu điểm của phương thức này là chủ động chọn loại cây trồng, điều khiển được tổ thành, mật độ cây thích hợp cho mục đích

của con người: Nhược điểm chính của nó là đòi hỏi có điều kiện kinh tế kĩ thuật và nhân lực nên khó triển khai trên diện tích lớn Xúc tiến tái sinh tự nhiên là phương thức trung gian giữa tái sinh nhân tạo và tái sinh tự nhiên Trong đó tận dụng triệt đi những ưu điểm của tái sinh tự nhiên với tự tham gia tích cực của con người để tái sinh rừng đạt hiệu quả cao hơn Con người có thể can thiệp ở mức hướng dẫn tái sinh tự nhiên theo mục đích mong muốn

1.4.1.2 Đặc điểm tái sinh rừng nhiệt đới

Nhìn chung, tái sinh rừng nhiệt đới diễn ra rất phức tạp, các nghiên cứu còn ít và phần lớn tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế Tái sinh rừng nhiệt đới có một số đặc trưng chính như sau:

- Tái sinh phân tán liên tục, vì trong điều kiện khí hậu thích hợp với tổ hợp các loài cây phức tạp nhiều loài khác tuổi nên thời kỳ tái sinh diễn ra quanh năm Tuy nhiên chỉ có cây non của những loài nào chịu được bóng trong giai đoạn nhỏ mới có khả năng tồn tại dưới tán cây rừng Trong giai đoạn này cây con thường yếu ớt, sinh trưởng chậm Khi gặp điều kiện thuận lợi nó mới vượt lên tầng cao và sinh trưởng, phát triển nhanh chóng

- Tái sinh vệt, đặc biệt là đối với cây ưa sáng và thường gặp ở rừng nguyên sinh già Khi cây gỗ lớn bị tàn lụi chết đi hình thành những khoảng trống có đủ ánh sáng sẽ tạo điều kiện cho quá trinh tái sinh diễn ra mạnh Các cây tái sinh chủ yếu gồm các cây ưa sáng, có khả năng sinh trưởng nhanh, đời sống ngắn,

gỗ mềm hoặc có hạt giống lưu tồn sẵn trong đất, hoặc do đưa từ nơi khác đến Những cây này là các cây tiên phong hàn gắn những lỗ hổng trong rừng Sau khi tạo được tầng tán thì các cây chịu bóng trong thành phần rừng nguyên sinh mới xuất hiện và phát triển, dần dần chúng lấn át và tiêu diệt thế hệ cây tiên

phong để tham gia vào thành phấn cây rừng

- Ở Việt Nam; táì sinh rừng cũng mang đặc trưng chung của

Vùng rừng nhiệt đới, nhưng thường bị xáo trôn khá phức tạp do tác động mạnh mẽ của con người Quá trình tái sinh phân tán liên tục không chỉ xảy ra ở rừng nguyên sinh mà cả ở rừng thứ

sinh Nhiều vùng có hiện tượng nảy mầm "đồng thời” tạo ra thế

hệ rừng cây tiên phong tương đối thuần loài như rừng bồ đề, rừng sau sau Sau đó, tổ hợp cây rừng khá phức tạp dần và có xu

hướng trở lại tổ thành của thế hệ rừng ban đầu nếu điều kiện

sinh trưởng của cây rừng là thích hợp Hiện tượng tái sinh tự nhiên cũng diễn ra ngay cả ở rừng trồng nhất là ở nơi đất còn

tốt như rừng mỡ ở Phú Thọ Tổ thành các loài cây tái sinh có liên hệ chặt chẽ với tổ thành các loài cây củ rừng trước đây vì :

1.4.2 Diễn thế rừng

1.4.2 1 Khcái niệm

Diễn thế rừng là sự thay thế thế hệ cây rừng thay bằng thế hệ

cây rừng khác mà trong đó tổ thành các loài cây gỗ nhất là loại cây ưu thế sinh thái, có sự thay đổi cơ bản Nơi rộng hơn diễn thế rừng là sự thay thế hệ sinh thái rừng này bằng hệ sinh thái rừng khác Theo Odum (1956), diễn thế là quá trình phát triển theo thứ bậc của các quần thể liên quan tới những biến đổi về cấu trúc của các loài và của các quá trình tiến triển trong quần

thể theo thời gian Mọi quy trình diễn thế đều có liên hệ cơ bản

của dòng năng lượng nhằm duy trì một hệ thống ổn định (Dolam

và Pinketop, 1955; Magalep, 1968) Diễn thế rừng có thể xảy ra thế 2 chiều hướng tiến bộ hoặc thoái hoá Diễn thế tiến hoá lạ sự thay thế hệ sinh thái rừng cũ bằng hệ sinh hái rừng mới có cấu trúc phức tạp dẫn tới tính ổn đỉnh cao hơn, có khả năng tận dụng các điều kiện hoàn cảnh tốt hơn và có năng suất; sinh khối cao hơn Diễn thế thoái hóa là quá trình đơn giản hóa cấu trúc, khả năng tận dựng điều kiện ngoại cảnh bị hãng chế và do vậy năng suất, sinh khố giảm: Diễn thế rừng là quá trình liên lục và có tính kế thừa

1.4.2.2 Nguyên nhân diễn thế rừng

Có nhiều nguyên nhân làm cho rừng bị biến đổi dẫn đến các quá trình diễn thế khác nhau Những nguyên nhân do các mâu thuẫn nảy sinh ngay bên trong hệ sinh thái được gọi là nguyên nhân nội hạt Ví dụ như do sức cạnh tranh các điều kiện sống giữa các loài cây bên trong hệ sinh thái Sự cạnh tranh này có thể dẫn đến làm thay đổi hoàn cảnh bên trong của hệ sinh thái cớ thể là lợi cho loài cây này nhưng bất lợi cho loại cậy khác Cuối

cùng các loài cây gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển lấn át c8c

loài cây khác dẫn đến diễn thế của rừng Những nguyên nhân

bên ngoài là sự biến đổi của các điều kiện khí hậu, đất đai vượt qứa khả năng chịu đựng của hệ sinh thái cũng dẫn đến quá trình diễn thế rừng Các loài thích ứng tốt với sự thay đổi tuỳ sẽ phát

triển còn những loài không có khả năng thích ứng sẽ bị tiêu diệt Quá trình diễn thế rừng trong tự nhiên diễn ra rất chấm thường gán liền với các biến đổi của khí hậu, đất đai Ngày nay, con người cũng được xem như là một nguyên nhân quan trọng của diễn thế rừng Tác động của con người làm quá trình diễn thế xảy ra nhanh chóng hơn nhiều so với các quá trình tự nhiên, và cũng theo 2 hướng tích cực hoặc tiêu cực Trên thực tế, quá trình diễn thế rừng xảy ra thường là đo những uyên nhân tổng hợp bao gồm cả nguyên nhân bên trong và bên ngoài luôn tác động một cách đồng thời

1.4.2.3 Quá trình diễn thế nguyên sinh

Diễn thế nguyên sinh là quá trình diễn thế dẫn đến hình thành một: hệ sinh thái rừng tương đối ổn định trên đất chưa từng có rừng Ngày nạy, quá trình này có thể gặp ở vùng đất mới được thành tạo như các đảo mọi hình thành, các bãi bồi hoặc trên tro núi lửa Quá trình diễn thế nguyên sinh bao gồm 4 giai đoạn chính: (l) Di cư của các mầm mống thực vật đến vùng đất mới, (2) Định cư và sinh trưởng của các loại thực vật đơn lẻ; (3) quần

tụ và tái sinh hình thành các nhóm cậy con xung quanh cây mẹ; (4) Xâm nhập của nhóm thực vật này vào nhóm thực vật khác

Khi các mối quan hệ qua lại bữa các loài thực vật với nhau và với một trường được thiết lập đạt tới trạng,thái cân bằng thông

đôi thì các sinh thái trở nên ổn định

Quá trình diễn thế rừng ngập mặn (Mangrwe) là ví dụ điển

hình cho diễn thế nguyên sinh của thảm thực vật ven biển nhiệt đới Có thể tôm tắt 4 giai đoạn của diễn thế nguyên sinh hình thành rừng ngập mặn ở vùng bờ biển Quảng Ninh như sau (Phan Nguyên Hồng, 1970):

- Giai đoạn tiên phong cây mắm đen (avicenna marna): Mắm

đen được coi là cây tiên phong lấn biển nhờ khả năng sinh trưởng nhanh, tái sinh tốt trên lớp phù sa ngập mặn ven biển ở dạng bùn nhão

- Giai đoạn hỗn hợp: Khi bãi lầy lược nâng cao dần và bùn

chặt lại, các loại cây khác như sú (Aegiceras majzls), vẹt dù (Bruguiera gymnerhiza), trang (Kandelia - candel), được (Rhizophora stylosa) phân tán đều và được rễ cây mắm giữ lại

Gặp điều kiện thuận lợi nảy mầm và phát triển Do cây mắm ưa sáng thích bùn mềm nên quần thể cây mắm không còn thích hợp, sinh trưởng chậm lại Trong khi đó sú, đước vẹt, trạng phát:triển nhánh đào thải đần cây mắm ra khỏi quần xã

- Giai đoạn vẹt dù chiếm ưu thế Khi bãi bồi ổn định và nâng

cao, vẹt dù là cây có bộ rễ khỏe cạnh tranh tốt lấn át các loài khác (trừ một số cây được) và vươn lên chiếm ưu thế trong quần thể Cây sú có khả năng chịu mặn cao hơn phân bố ở các lạch nước mặn và phát triển thành các đai rừng sú thuần loài

- Giai đoạn diễn thế cuối cùng: Giai đoạn này có diễn thế phức tạp phụ thuộc địa hình Nơi còn chịu ảnh hưởng của thủy triều thì còn ít cây vẹt sống sót, còn các cây khác chết dần do đất

rắn chắc lại: Lúc này các loài cây như cúc biển (Heritiera litoralis), tra (Hibiscus tiliaceus), giá (Excoecaria agallocha): đậu tím (Pongagria glabru) xuất hiện tham gia hình thành tập

đoàn các cây gỗ ưa thắn không chịu ảnh hưởng của nước thủy

triều

1 4.2.4 Quá trình diễn thế thứ sinh

Diễn thế thứ sinh xảy ra trên cơ sở diễn thế nguyên sinh bắt đầu từ giai đoạn hệ sinh thái rừng bị phá hủy hết hoặc từng phần:dọ chặt phá, cháy rừng, chăn thả gia súc Tập quán làm nương đốt rãy, phá huỷ tài nguyên rừng là nhưng nguyên nhân chủ yếu dẫn tới quá trình diễn thế thứ sinh của rừng nhiệt đới

Do tác động tái diễn nhiều lần tính cân bằng ổn định của hệ sinh thái rừng luôn bị phá vỡ do vậy xu hướng diễn thế của quán thể thực vật cũng trở nên rất khó xác dinh Quá trình diễn thế thứ sinh phụ thuộc vào tính chất quy mô và phạm vi tác động của các yêu tốbễn ngoài:

Trong tự nhiên quá trình diễn thế thử sinh là hướng tới sự phục hồi lại quần thể nguyên sinh ban đầu Tuy nhiên do tác động của con người và các yếu tố môi trường thay đổi làm quá trình diễn thế bị chệch hướng với các quần thể gồm các loài cỏ chiếm ưu thế Hệ sinh thái rừng ban đầu không được tái lập lại

Ví dụ diễn thế rừng tìm xanh diễn ra ở các vùng khác nhau được Trần Ngũ Phương (1970) mô tả như sau (Hình 5 a,b)

Ở nước ta thường gặp 2 loại diễn thế thứ sinh chính như sau (Thái Văn Trừng, 1970, 1978): Diễn thế trên đất rừng còn nguyên trạng có xu hướng phục hồi hệ sinh thái rừng nguyên sinh ban đầu xảy ra trong trường hợp khi con người một tác động vào quần thể thực vật, đất vẫn giữ nguyên tính chất đất rừng ban đầu Tuy nhiên do tác động lặp lại nhiều lần đã dẫn đến hình thành rừng thứ sinh có cấu trúc đơn giản hơn nhiều so với rừng nguyên sinh Diễn thế trên đất rừng đã bị thoái hóa ở các mức độ khác nhau dẫn đến hình thành các trảng cỏ, trảng cỏ cây bụi thấp hoặc cây bụi gai

Chương 2 PHÂN LOẠI RỪNG

2.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Rừng được hiểu là một hệ sinh thái hoặc một quần lạc sinh địa, là sự thống nhất trong mối quan hệ biện chứng và phát triển giữa sinh vật, đất và môi trường Với một đối tượng rừng rộng lớn, để tiến hành nghiên cứu cũng như các hoạt động kinh doanh rừng ổn định bền vững trước hết phải phân loại rừng thành những đơn vị cơ bản có những đặc điểm tự nhiên giống nhau Những đơn vị cơ bản đó được gọi là các kiểu rừng

Trong phân loại rừng không chỉ dựa vào một thành phần riêng biệt như chỉ dựa vào các tầng cây gỗ, lớp thảm tươi của rừng mà còn phải đề cập đến các yếu tố môi trường và những ảnh hưởng tương hỗ giữa rừng với môi trường Hiện nay có nhiều trường phái phân loại rừng áp dụng cho các vùng ôn đới nhiệt đới và các khu vực khác nhau trên thế giới

2.2 PHÂN LOẠI RỪNG ÔN ĐỚI

Có nhiều quan điểm khác nhau trong cách phân chia rừng ở vùng ôn đới Ở châu âu mà chủ yếu là Liên Xô cũ có 2 trường

phái phân loại theo sakasov và Pogrepnhiac

Phân loại rừng theo Sukasov:

Đơn vị cơ bản trong hệ thống phân loại rừng của Sukasov (1964) là kiểu rừng Kiểu rừng lả một loại hình quần lạc sinh địa, hay tập hợp những khu rừng giống nhau về thành phần loài câyĩớn và có chung những đặc điểm qua các tầng thực vật, khu

hệ động vật và phức hệ tổng hợp của các điều kiện sinh trưởng của rừng (khí hậu, thổ nhưỡng, thủy văn), cũng như về quá trình