Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tính đa dạng loài thực vật rừng phục hồi sau nương rẫy với thời gian khác nhau tại huyện thường xuân, tỉnh thanh hóa

Nghiên cứu về tái sinh rừng 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 g

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành theo chương trình đào tạo Cao học Khóa 17 Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam và đánh giá kết quả học tập của khoá học Được sự đồng ý của Khoa Sau đại học, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Hoàng Kim

Ngũ, tôi thực hiện đề tài: "Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tính đa dạng loài thực vật rừng phục hồi SNR với thời gian khác nhau tại huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá"

Tôi xin chân Thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm Nghiệp, Khoa sau Đại học, các thầy cô giáo Đặc biệt cảm ơn PGS.TS Hoàng Kim Ngũ, người trực tiếp hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và giành những tình cảm tốt đẹp cho tôi trong thời gian học tập cũng như quá trình hoàn thành luận văn

Nhân dịp này tôi xin chân thành cảm ơn Ban quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn sông Chu, đã nhiệt tình giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi thu thập số liệu tại cơ sở và thời gian học tập nghiên cứu Xin cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè

đã giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành đề tài này

Mặc dù đã làm việc rất nỗ lực nhưng do hạn chế về thời gian nghiên cứu, nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những ý

kiến đóng góp của các thầy cô, các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp

Tôi xin cam đoan số liệu thu thập, kết quả tính toán là trung thực và được trích dẫn rõ ràng

Xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, tháng 9 năm 2011

Tác giả

Nguyễn Văn Thắng

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa ………

Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh mục các từ viết tắt và ký hiệu v

Danh mục các bảng vi

Danh mục các hình viii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 3

1.1.1 Nghiên cứu về cấu trúc rừng 3

1.1.2 Nghiên cứu về tái sinh rừng 7

1.1.3 Nghiên cứu về tính đa dạng loài thực vật trong quá trình phục hồi rừng 12

1.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 15

1.2.1 Nghiên cứu về cấu trúc rừng 15

1.2.2 Nghiên cứu về tái sinh rừng 17

1.2.3 Nghiên cứu về tính đa dạng thực vật trong quá trình phục hồi rừng 21 1.2.4 Một số nghiên cứu về rừng phục hồi sau nương rẫy ở Việt Nam 22

Chương 2: MỤC TIÊU - GIỚI HẠN - NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 29

2.1.1 Về mặt lý luận 29

2.1.2 Về mặt thực tiễn 29

2.2 Giới hạn nghiên cứu 29

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 29

2.2.2 Khu vực nghiên cứu 29

2.3 Nội dung nghiên cứu 29

2.3.1 Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao rừng phục hồi sau nương rẫy với thời gian khác nhau 30

2.3.2 Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên của các giai đoạn phục hồi

rừng 30

2.3.3 Đặc điểm tính đa dạng loài thực vật rừng phục hồi SNR với thời gian khác nhau 30

2.3.4 Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho các giai đoạn phục hồi rừng sau nương rẫy 30

2.4 Phương pháp nghiên cứu 30

2.4.1 Quan điểm và phương pháp luận 30

2.4.2 Phương pháp điều tra thu thập số liệu 33

Chương 3: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 42

3.1 Điều kiện tự nhiên 42

3.1.1 Vị trí địa lý và diện tích 42

3.1.2 Địa hình 42

3.1.3 Khí hậu, thuỷ văn 43

3.2 Điều Kiện kinh tế - xã hội 44

3.2.1 Dân số và lao động 44

3.2.2 Hạ tầng cơ sở và dịch vụ 45

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 49

4.1 Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao QXTVR có thời gian phục hồi khác nhau 49

4.1.1 Cấu trúc tổ thành và mâ ̣t đô ̣ 49

4.1.2 Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che tầng cây gỗ của các giai đoạn phục hồi rừng khác nhau 58

4.1.3 Phân bố số cây theo đường kính (n/D1.3) và chiều cao (n/Hvn) 60

4.2 Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên QXTVR có thời gian phục hồi khác nhau 70

4.2.1 Đă ̣c điểm cấu trúc tổ thành lớp cây tái sinh 70

4.2.2 Ngiên cứu đă ̣c điểm cấu trúc mâ ̣t đô ̣ và tỷ lê ̣ lớp cây tái sinh triển vọng 73

4.2.3 Chất lượng và nguồn gốc lớp cây tái sinh tự nhiên các QXTVR có thời gian phục hồi khác nhau 78

4.2.4 Phân bố lớp cây tái sinh theo cấp chiều cao ở các Tiểu khu 81

4.2.5 Ảnh hưở ng của một số nhân tố đến tái sinh phục hồi rừng sau nương rẫy 83

4.3 Đặc điểm tính đa dạng loài thực vật trong các QXTVR có thời gian phục hồi khác nhau 86

4.3.1 Chỉ số độ phong phú loài 87

4.3.2 Chỉ số tính đa dạng loài 87

4.3.3 Chỉ số độ đồng đều của loài 89

4.4 Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho các giai đoạn phục hồi rừng phục hồi sau nương rẫy 91

KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 94

1 Kết luận 94

2 Tồn tại 95

3 Kiến nghị 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

[1] Số hiệu tài liệu tham khảo

IUCN Hiệp hội tổ chức quốc tế

n/D1.3 Phân bố cây theo đường kính

n/Hvn Phân bố cây theo chiều cao vút ngọn

QXTVR Quần xã thực vật rừng

UNEP Chương trình môi trường liên hợp quốc WWF Quỹ bảo tồn và bảo vệ thiên nhiên

DANH MỤC CÁC BẢNG

4.1 Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 4-7 năm Tiểu khu 478 50

4.2 Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 8-11 năm Tiểu khu 478 51

4.3 Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 12-15 năm Tiểu khu 478 52

4.4 Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 4-7 năm Tiểu khu 490 54

4.5 Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 8-11 năm Tiểu khu 490 55

4.6 Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 12-15 năm Tiểu khu 490 56

4.7 Phân bố số cây theo đường kính (n/D1.3) rừng phục hồi Tiểu khu 478 61

4.8 Kết quả mô phỏng và kiểm tra về quy luật phân bố N/D1.ở Tiểu khu 490 64

4.9 Kết quả mô phỏng và kiểm tra về quy luật phân bố n/D1.ở Tiểu khu 478 66

4.10 Kết quả mô phỏng và kiểm tra về quy luật phân bố n/D1.ở Tiểu khu 490 68

4.11 Tổ thành lớp cây tái sinh rừng phục hồi ở Tiểu khu 478 71

4.12 Tổ thành lớp cây tái sinh rừng phục hồi ở Tiểu khu 490 72

4.13 Mật độ và tỷ lệ lớp cây tái sinh triển vọng ở Tiểu khu 478 74

4.14 Mật độ lớp cây tái sinh rừng phục hồi sau nương rẫy ở Tiểu khu 490 76

4.15 Chất lượng và nguồn gốc lớp cây tái sinh ở Tiểu khu 478 78

4.16 Tổng hợp mật độ lớp cây tái sinh theo cấp chiều cao Tiểu khu 478 79

4.17 Chất lượng và nguồn gốc lớp cây tái sinh ở Tiểu khu 490 81

4.18 Tổng hợp mật độ lớp cây tái sinh theo cấp chiều cao ở Tỉểu khu 490 82

4.19 Ảnh hưởng của độ tàn che đến tái sinh tự nhiên Tiểu khu 490 83

4.20 Ảnh hưởng của độ tàn che đến tái sinh tự nhiên Tiểu khu 478 84

4.21 Chỉ số độ phong phú loài ở các giai đoạn phục hồi rừng theo công

4.22 Chỉ số tính đa dạng loài ở các giai đoạn phục hồi 87

4.23 Chỉ số tính đa dạng loài các giai đoạn phục hồi rừng theo công thức

4.24 Chỉ số độ đồng đều loài của một số giai đoạn phục hồi rừng theo công

4.25 Chỉ số độ đồng đều loài của giai đoạn phục hồi rừng khác nhau theo

ĐẶT VẤN ĐỀ

Thường Xuân là huyện miền núi của tỉnh Thanh Hoá, nơi có diện tích rừng tự nhiên và rừng trồng thuộc loại lớn nhất của tỉnh (90.417,96ha), cũng là nơi phân bố rừng nhiệt đới điển hình Nhưng do hoạt động sản xuất và khai thác, sử dụng quá mức của người dân địa phương và những công trình xây dựng của Nhà nước Bên cạnh đó công tác quản lý bảo vệ rừng kém hiệu quả làm cho rừng giảm sút nhanh chóng cả về

số lượng lẫn chất lượng Những tác động này đã ảnh hưởng lớn đến khả năng tồn tại của rừng, làm xáo trộn các quy luật cấu trúc và tái sinh tự nhiên của rừng, diễn thế rừng

đi theo chiều hướng tiêu cực, đất đai bị thoái hoá, rừng có sức sản xuất thấp và kém ổn định, tuy nhiên việc khôi phục nó không dễ dàng và nhanh chóng được

Trong 10 năm trở lại đây, thực hiện chủ trương chuyển đổi từ nền lâm nghiệp Nhà nước tập trung sang nền lâm nghiệp xã hội, Chính phủ đã giao quyền sử dụng đất lâm nghiệp cho các tổ chức, cá nhân và hộ gia đình để trồng rừng, khoanh nuôi, bảo vệ Các chủ trương, chính sách này đã có tác động tích cực đến tài nguyên đất và rừng Từ đó rừng được bảo vệ và dần dần phục hồi trở lại, diện tích rừng ngày càng tăng, đất trống đồi núi trọc giảm Qua thống kê độ che phủ đã giảm từ 43% năm 1943 xuống 28,4% năm 1990, làm tăng các ảnh hưởng bất lợi của 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 Theo kết quả của chương trình "Tổng kiểm kê toàn quốc, tháng 1/2001", tính đến năm 2000, nước ta có khoảng 10,9 triệu ha rừng, trong

đó bao gồm 9,4 triệu ha rừng tự nhiên kể cả những rừng nghèo đã được phục hồi và 1,5 triệu ha rừng trồng, với độ che phủ chung của cả nước là 33,2% đất tự nhiên Các giải pháp kỹ thuật dựa trên cơ sở lợi dụng triệt để khả năng tái sinh, diễn thế tự nhiên của thảm thực vật cùng với các giải pháp đúng đắn về chính sách đất đai, vốn, lao động đã góp phần nâng cao độ che phủ rừng của cả nước Tuy nhiên, do những nghiên cứu về cấu trúc rừng phục hồi còn ít, thiếu tính hệ thống nên người ta không dám tác động vào rừng bằng bất kỳ biện pháp kỹ thuật nào, hoặc nếu có thì hiệu quả của các biện pháp tác động không cao gây nhiều hậu quả tiêu cực đối với rừng

Diện tích rừng tự nhiên của huyện Thường Xuân là 90.417,96ha, trong đó rừng phục hồi sau nương rẫy là 38.203,15ha Nhìn chung rừng tự nhiên vẫn ở tình trạng suy thoái, còn xa mức ổn định và chưa đạt hiệu quả bảo vệ môi trường Trong thời gian qua, việc khai thác và sử dụng quá mức, công tác quản lý bảo vệ rừng kém hiệu quả; sự xuất hiện thi công công trình thủy điện - thủy lợi Hồ Cửa Đạt huyện Thường Xuân; tuyến đường vành đai phía Tây Thanh Hóa đã làm cho rừng giảm sút nhanh chóng cả về số lượng lẩn chất lượng Những tác động này đã ảnh hưởng lớn đến khả năng tồn tại của rừng, làm xáo trộn các quy luật cấu trúc

và tái sinh tự nhiên của rừng, diễn thế rừng đi theo chiều hướng tiêu cực, đất đai bị thoái hoá, rừng có sức sản xuất thấp và kém ổn định, tuy nhiên việc khôi phục nó không dễ dàng và nhanh chóng được

Thực tiễn đó chứng minh rằng các giải pháp nhằm phục hồi rừng, quản lý rừng bền vững chỉ có thể giải quyết thoả đáng một khi có sự hiểu biết đầy đủ về bản chất quy luật sống của hệ sinh thái rừng và mối quan hệ giữa rừng và hoàn cảnh sinh thái

Do đó nghiên cứu các giải pháp phục hồi rừng được xem là cơ sở quan trọng nhất, giúp các nhà lâm sinh có thể chủ động trong việc xác lập các kế hoạch và biện pháp kỹ thuật tác động chính xác vào rừng, góp phần quản lý và kinh doanh rừng bền vững

Ở nước ta, các công trình nghiên cứu về phục hồi rừng nói chung còn ít và chưa toàn diện, còn thiếu cơ sở khoa học Đặc biệt ở huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá, một trong những khu vực miền núi trước đây có nhiều rừng Song chưa có đề tài nào nghiên cứu một cách có hệ thống về các biện pháp phục hồi rừng

Xuất phát từ những vấn đề của thực tiễn đặt ra, tôi thực hiện đề tài:

"Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tính đa dạng loài thực vật rừng phục hồi SNR với thời gian khác nhau tại huyện Thường Xuân - Tỉnh Thanh Hoá"

làm cơ sở cho việc đề xuất các phương pháp phục hồi rừng có hiệu quả cao tại địa phương

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu về rừng tự nhiên đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước quan tâm Song nhìn chung những nghiên cứu này mới chỉ dừng lại ở việc xây dựng các mô hình chuẩn làm cơ sở khoa học và lý luận cho công tác kinh doanh rừng hiệu quả đáp ứng yêu cầu về kinh tế, xã hội và sinh thái Những nghiên cứu về cấu trúc bước đầu là định tính, mô tả, nay chuyển sang nghiên cứu định lượng chính xác với sự ứng dụng của toán thống kê và tin học

Tuy vậy, đối tượng rừng tự nhiên rất đa dạng, phong phú và phức tạp về tổ thành loài cây, tầng tán, v.v mỗi vùng địa lý khác nhau hình thành nên một kiểu rừng riêng Cho nên vấn đề nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng còn gặp rất nhiều khó khăn, trở ngại Dưới đây tôi xin đề cập đến một số nghiên cứu có liên quan đến nội dung đề tài

1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.1.1 Nghiên cứu về cấu trúc rừng

Trên thế giới, việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã được tiến hành từ lâu nhằm xác định cơ sở khoa học cho việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động vào rừng, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trường của rừng Các công trình của các tác giả Richards, Baur, Catinot, Odum, Van Stennis v.v được coi là nền tảng cho những nghiên cứu về cấu trúc rừng, đặc biệt là ở rừng tự nhiên nhiệt đới

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: Rollet B (1971), Brung (1970), Loeth et al (1967), Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi

a Nghiên cứu về cấu trúc sinh thái

Cấu trúc rừng là một hình thức biểu hiện bên ngoài của những mối quan

hệ qua lại bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trường sống Nghiên cứu cấu trúc rừng để biết được những mối quan hệ sinh thái bên

trong của quần xã, từ đó có cơ sở để đề xuất các biện pháp tác động, các biện pháp kỹ thuật phù hợp

Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiệt đới đó được Richards P.W (1952), Baur.G.N (1962), ODum (1971) tiến hành Các nghiên cứu này thường nêu lên quan điểm, khái niệm và mô tả định tính về tổ thành, dạng sống

và tầng phiến của rừng

Richard P.W (1952) [59], trong tác phẩm rừng mưa nhiệt đới đã nghiên cứu và phân biệt tổ thành cây rất phức tạp và cây rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản, trong những điều kiện lập địa đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây

Baur G.N (1967) [2], đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái học nói

chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó đi sâu

nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên Từ đó ông đã đưa ra những tổng kết hết sức phong phú về các nguyên lý tác động xử lý lâm sinh nhằm đem lại rừng cơ bản là đều tuổi, rừng không đều tuổi và các phương thức xử lý cải thiện rừng mưa

Catinot R (1965, 1967) [5], đã biểu diễn các đặc trưng cấu trúc rừng mưa và hình thái của chúng bằng những phẫu đồ rừng, nghiên cứu những cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại và đưa ra những khái niệm dạng sống, tầng phiến…

Odum E.P (1971) [58], đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở

thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley A.P, năm 1935 Khái niệm hệ sinh

thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học

b Nghiên cứu về cấu trúc hình thái

Rừng mưa nhiệt đới đã được nhiều nhà khoa học đi sâu nghiên cứu, như: Rollet (1971) đã mô tả cấu trúc hình thái rừng mưa bằng các phẫu đồ, tác giả cũng nghiên cứu tương quan giữa chiều cao và đường kính, tương quan giữa đường kính tán với D1,3 và biểu diễn chúng bằng các hàm hồi quy

Richards P.W (1952) [59], đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới

về mặt hình thái Tác giả đã phân biệt tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại

rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản, trong những lập địa đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây Cũng theo tác giả thì rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng, ngoại trừ tầng cây bụi và tầng cây thân cỏ) Trong rừng mưa nhiệt đới, ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loài cây thân cỏ còn có nhiều loài cây leo đủ hình dạng

và kích thước, cùng nhiều thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây "Rừng mưa thực sự là một quần lạc hoàn chỉnh và cầu kỳ nhất về mặt cấu tạo và cũng phong phú nhất về loài cây"

Hệ thống phân loại thảm thực vật rừng đã dựa vào các đặc trưng như cấu trúc

và dạng sống, độ ưu thế, kết cấu hệ thực vật hoặc năng xuất thảm thực vật Ngay từ nửa đầu thế kỷ XIX, Humboldt và Grisebach đã sử dụng dạng sinh trưởng (toàn bộ hình thái hoặc cấu trúc và giai đoạn phục hồi của thực vật) của các loài cây ưu thế

và kiểu môi trường sống của chúng để biểu thị cho các nhóm thực vật Phương pháp hình thái của Humboldt và Grisebach được các nhà sinh thái học Đan Mạch (Warming, 1904; Raunkiaer, 1934) tiếp tục phát triển Raunkiaer đã phân chia các loài cây hình thành thảm thực vật thành các dạng sống và các phổ sinh học (phổ sinh học là tỷ lệ phần trăm các loài cây trong một quần xã có các dạng sống khác nhau) Tuy nhiên, nhiều nhà sinh thái học cho rằng phân loại hình thái, các phổ dạng sống của Raunkiaer kém ý nghĩa hơn các dạng sinh trưởng của Humboldt và Grisebach Trong các phương pháp phân loại rừng dựa theo cấu trúc và dạng sống của thảm thực vật, phương pháp dựa vào hình thái bên ngoài của thảm thực vật được sử dụng nhiều nhất

Kraft (1884) lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, ông chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng Phân cấp của Kraft phản ánh được tình hình phân hoá cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản và dễ áp dụng nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài đều tuổi

Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà được chấp nhận rộng rãi Sampion Gripfit

(1948) khi nghiên cứu rừng tự nhiên Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới Tây Phi có kiến

nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp cũng dựa vào kích thước và chất lượng cây rừng Richards (1952) [59], phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng dựa vào chiều cao cây rừng

Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu về tầng thứ thường đưa ra những nhận xét mang tính định tính, việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính cơ giới nên chưa phản ánh được sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới

c Nghiên cứu định lượng về cấu trúc rừng

Việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã có từ lâu và được chuyển dần từ mô tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học, trong đó việc

mô hình hoá 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: Rollet B (1971), Brung (1970), Loeth et al (1967), rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu cấu trúc không gian và thời gian của rừng theo hướng định lượng và dùng các mô hình toán để mô phỏng các qui luật cấu trúc (dẫn theo Trần Văn Con, 2001) [12] Rollet B (1971) đã mô tả mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi qui, phân bố đường kính bằng các dạng phân

bố xác suất Nhiều tác giả còn sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính loài thông theo mô hình của Schumarcher và Coil (Belly, 1973) Bên cạnh đó các dạng hàm Meyer, Hyperbol, hàm mũ, Pearson, Poisson, cũng được nhiều tác giả sử dụng để mô hình hoá cấu trúc rừng

Một vấn đề nữa có liên quan đến nghiên cứu cấu trúc rừng đó là việc phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo hay ngoại mạo sinh thái Cơ 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 Đại diện cho hệ thống phân

loại rừng theo hướng này có Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949), UNESCO (1973), Trong nhiều 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 giai đoạn phục hồi tĩnh Trên cơ sở nghiên cứu rừng ở giai đoạn phục hồi

động Melekhov 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

Tóm lại, trên thế giới, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, đa dạng, có nhiều công trình nghiên cứu công phu và đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên phục hồi sau nương rẫy còn rất ít

1.1.2 Nghiên cứu về tái sinh rừng

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 của lớp cây con này là thay thế thế hệ cây già cỗi, và chỗ trống nơi còn hoàn cảnh rừng… Vì vậy, tái sinh rừng 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 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 Trên thế giới, tái sinh rừng đã được nghiên cứu từ hàng trăm năm trước đây, nhưng từ năm 1930, bước đầu nghiên cứu tái sinh rừng nhiệt đới Do đặc điểm của rừng nhiệt đới là thành phần loài rất phức tạp, nên

trong quá trình nghiên cứu, hầu như các tác giả chỉ tập trung vào các loài cây gỗ

có ý nghĩa nhất định

Quá trình tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới vô cùng 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 J (1956) [60] 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

Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới được thảo luận nhiều nhất là hiệu quả các cách thức sử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loài cây mục đích ở các kiểu rừng

Từ đó các nhà lâm sinh học đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh Công trình của Bernard (1954, 1959); Wyatt Smith (1961, 1963) [61] với phương thức rừng đều tuổi ở Mã Lai; Nicholson (1958) ở Bắc Borneo; Donis và Maudoux (1951, 1954) với công thức đồng nhất hoá tầng trên ở Zaia; Taylor (1954), Jones (1960) với phương thức chặt dần tái sinh dưới tán ở Nijêria và Gana; Barnarji (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andamann Nội dung chi tiết các bước và hiệu quả của từng phương thức đối với tái sinh đã được Baur (1967) [2]tổng kết trong tác phẩm: Cơ sở sinh thái học của kinh doanh rừng mưa

Richards P.W (1952) [59] tổng kết quá trình nghiên cứu tái sinh cho thấy, cây tái sinh có dạng phân bố cụm, một số có dạng phân bố Poisson Van Steenis (1956) đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng nhiệt đới đó là tái sinh phân tán liên tục và tái sinh vệt (tái sinh lỗ trống) Hai đặc điểm này không chỉ thấy ở rừng nguyên sinh mà còn thấy ở rừng thứ sinh - một đối tượng rừng khá phổ biến ở rừng nhiệt đới

Nghiên cứu tái sinh ở rừng nhiệt đới Châu Phi, A Obrevin (1938) nhận thấy, cây con của các loài ưu thế trong rừng mưa là rất hiếm, ông gọi là hiện tượng "không bao giờ sinh con đẻ cái" của cây mẹ trong thành phần tầng cây gỗ của rừng mưa Tổ thành loài cây mẹ tầng trên và cây con tầng dưới thường khác

nhau rất nhiều, biến đổi không giống nhau giữa các vùng Vì vậy, tổ thành loài cây trong rừng mưa không ổn định trong không gian và thời gian Tác giả đưa ra

lý luận bức khảm tái sinh, nhưng phần lý giải các hiện tượng đó còn hạn chế, ít sức thuyết phục, chưa giúp ích cho thực tiễn sản xuất, nhất là khi muốn đưa ra biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm điều khiển tái sinh theo mục đích kinh doanh

đã đề ra (dẫn theo Thái Văn Trừng - 1978) [49]

Tuy nhiên, những kết quả quan sát của Davit và P.W Risa (1933), Bơt (1946), Sun (1960), Role (1969) ở rừng nhiệt đới Nam Mỹ lại khác hẳn với nhận

định của A.Obrevin Đó là hiện tượng tái sinh tại chỗ và liên tục của các loài cây và

tổ thành loài cây có khả năng giữ nguyên không đổi trong một thời gian dài

Dawkins (1958) đã nói "Dù cho kinh doanh được đưa vào như thế nào, điều suy xét đầu tiên về lâm sinh phải là tái sinh,…" Như vậy có thế nói, vấn đề tái sinh được bàn nhiều, nhất là cách thức xử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loài cây mục đích ở các kiểu rừng Từ đó các nhà lâm học đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh Công trình của Bernard (1954, 1959), Wyatt Smith (1961, 1963) với phương thức rừng đều tuổi ở Mã Lai, Barnarji (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andamann Nội dung từng phương thức được Baur G.N (1964) [2] tổng kết trong tác phẩm của mình

Về phương pháp điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk (1927), với diện tích ô đo đếm dao động từ 1-4m2 Diện tích ô đo đếm nhỏ nên thuận lợi trong điều tra nhưng số lượng

ô phải đủ lớn mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng Để giảm sai số trong khi thống kê tái sinh tự nhiên, Barnard (1950) đã đề nghị một phương pháp "điều tra chẩn đoán" mà theo đó kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh ở các giai đoạn phục hồi rừng khác nhau

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,

cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu, đề cập đến vấn đề này Baur G.N (1967) [2] 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 hởng này thường không rõ ràng và thảm cỏ, cây bụi có ảnh hởng 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 giai đoạn phục hồi rừng phục hồi sau nương rẫy

H Lamprecht (1989) [64] căn cứ vào nhu cầu ánh sáng của các loài cây

trong suốt quá trình sống để phân chia cây rừng nhiệt đới thành nhóm cây ưa sáng, nhóm cây bán chịu bóng và nhóm cây chịu bóng Kết cấu của quần thụ lâm phần có ảnh hưởng đến tái sinh rừng I.D.Yurkevich (1960) đã chứng minh độ tàn che tối ưu cho sự phát triển bình thường của đa số các loài cây gỗ là 0,6 - 0,7

Độ khép tán của quần thụ ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và sức sống của cây con Trong công trình nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa cây con và quần thụ, V.G.Karpov (1969) đã chỉ ra đặc điểm phức tạp trong quan hệ cạnh tranh về dinh dưỡng khoáng của đất, ánh sáng, độ ẩm và tính chất không thuần nhất của quan hệ qua lại giữa các thực vật tuỳ thuộc đặc tính sinh vật học, tuổi và điều kiện sinh thái

của quần thể thực vật (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992) [41]

Trong nghiên cứu tái sinh rừng người ta nhận thấy tầng cỏ và tầng cây bụi qua quá trình sinh trưởng thu nhận ánh sáng, độ ẩm và các nguyên tố dinh dưỡng khoáng của tầng đất mặt đã ảnh hưởng xấu đến cây con tái sinh của các loài cây gỗ Những quần thụ kín tán, đất khô và nghèo dinh dưỡng khoáng do đó thảm cỏ và cây bụi sinh trưởng kém nên ảnh hưởng của nó đến các cây gỗ tái sinh không đáng kể Ngược lại, những lâm phần thưa, rừng bị khai thác nhiều, tạo ra nhiều khoảng trống lớn thì tạo điều kiện cho cây bụi thảm tươi phát triển mạnh mẽ Trong điều kiện đó,

chúng sẽ là nhân tố cản trở sự phát triển và khả năng sinh tồn của cây tái sinh Nếu lâm phần kín, đất khô, nghèo dinh dưỡng cây bụi thảm tươi phát triển chậm tạo điều kiện cho cây tái sinh vươn lên ( Xannikow, 1967: Vipper, 1973) (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992) [41]

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

Tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy được một số tác giả nghiên cứu Saldarriaga (1991) nghiên cứu tại rừng nhiệt đới ở Colombia và Venezuela nhận xét: Sau khi bỏ hoá số lượng loài thực vật tăng dần từ ban đầu đến rừng thành thục Thành phần của các loài cây trưởng thành phụ thuộc vào tỷ lệ các loài nguyên thuỷ mà nó được sống sót từ thời gian đầu của quá trình tái sinh, thời gian phục hồi khác nhau phụ thuộc vào mức độ, tần số canh tác của khu vực đó

(dẫn theo Phạm Hồng Ban) [1] Kết quả nghiên cứu của các tác giả Lambert et al (1989), Warner (1991), Rouw (1991) [64] đều cho thấy quá trình diễn thế sau

nương rẫy như sau: đầu tiên đám nương rẫy được các loài cỏ xâm chiếm, nhưng sau một năm loài cây gỗ tiên phong được gieo giống từ vùng lân cận hỗ trợ cho việc hình thành quần thụ các loài cây gỗ, tạo ra tiểu hoàn cảnh thích hợp cho việc sinh trưởng của cây con Những loài cây gỗ tiên phong chết đi sau 5-10 năm và được thay thế dần bằng các loài cây rừng mọc chậm, ước tính cần phải mất hàng trăm năm thì nương rẫy cũ mới chuyển thành loại hình rừng gần với dạng nguyên sinh ban đầu

Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy từ

20 năm ở vùng Tây Bắc Ấn Độ, Ramakrishnan (1981, 1992) đã cho biết chỉ số

đa dạng loài rất thấp Chỉ số loài ưu thế đạt đỉnh cao nhất ở pha đầu của quá trình diễn thế và giảm dần theo thời gian bỏ hoá Long Chun và cộng sự (1993) đã nghiên cứu đa dạng thực vật ở hệ sinh thái nương rẫy tại Xishuangbanna tỉnh Vân Nam, Trung Quốc nhận xét: tại Baka khi nương rẫy bỏ hoá được 3 năm thì

có 17 họ, 21 chi, 21 loài thực vật, bỏ hoá 19 năm thì có 60 họ, 134 chi, 167 loài

(dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000) [1]

1.1.3 Nghiên cứu về tính đa dạng loài thực vật trong quá trình phục hồi rừng

Loài là một bậc phân loại cơ bản, là một nhóm các cá thể sinh vật có đặc điểm sinh học tương đối giống nhau và có khả năng giao phối

Theo WWF(1989), đã định nghĩa về ĐDSH: “Đa dạng sinh học là sự phồn thịnh của sự sống trên Trái đất, là hàng triệu loài thực vật, động vật và vi sinh vật, là những gen chứa đựng trong các loài và là những hệ sinh thái vô cùng phức tạp cùng tồn tại trong môi trường”

Tính đa dạng loài là hình thức biểu hiện của tính đa dạng sinh vật chung, nó

là độ lượng về tính phức tạp của cấu trúc và chức năng quần xã, nó bao gồm có mấy hàm ý như sau:

Tính đa dạng loài của một khu vực địa lý nhất định, là tính đa dạng loài nghiên cứu trong phạm vi khu vực đó; Là tổng số loài trong khu vực nhất định, chủ yếu theo góc độ phân loại học, hệ thống học và địa lý học đối với việc nghiên cứu tình hình loài động, thực vật trong một khu vực nhất định Cũng còn được gọi là tính đa dạng loài khu vực

Tính đa dạng loài động thực vật của quần xã hay hệ sinh thái rừng, là nghiên cứu cấu trúc theo chiều nằm ngang - theo góc độ sinh thái học Ở đây chú trọng ý nghĩa sinh thái học của tính đa dạng loài Là chỉ trình độ đồng đều về sự phân bố các loài trên phương diện sinh thái học Thường được nghiên cứu trên một bộ phận diện tích của quần xã hoặc trên các ÔTC, ÔDB, v.v

Từ năm 1943, Wilianms đã đề xuất khái niệm về “Tính đa dạng loài vật“ và Fisher đề xuất khái niệm về chỉ số tính đa dạng loài, cho đến nay cũng đã không ngừng được hoàn thiện thêm về phương pháp xác định tính đa dạng loài của quần

xã Đối với phương pháp xác định không chỉ có phương pháp Magurran, được đánh giá là tương đối tỷ mỉ và chính xác, mà còn có phương pháp của Whaitaker - Xác

định tính đa dạng loài của quần xã hoặc tính đa dạng hệ sinh thái Theo ông thì nên phân ra tính đa dạng α-, tính đa dạng β- , tính đa dạng γ và các chỉ số của nó

Tính đa dạng loài của một hệ tiến hóa hoặc của một không gian tiến hóa nhất định, từ góc độ diễn hóa của sinh vật để xem xét nghiên cứu thì qui luật biến hóa về tính đa dạng loài cũng tùy theo thời gian và không gian khác nhau, mà có sự biến hóa không giống nhau, không chỉ bản thân loài vật, mà còn có cả nguồn gốc, sự phát triển, quá trình thoái hóa và tiêu vong chính là qui luật diễn hóa của một chỉnh thể tính đa dạng loài vật và nó cũng có đặc thù riêng

Xác định các chỉ số tính đa dạng loài sinh vật cũng tùy theo tính chất mà có thể phân thành 4 loại chỉ số sau:

- Chỉ số độ phong phú loài

- Chỉ số tính đa dạng loài

- Chỉ số độ đồng đều

- Chỉ số độ ưu thế sinh thái

Chỉ số độ phong phú loài chủ yếu là xác định mức độ phong phú về loài sinh vật được biển hiện về mặt số lượng loài vật trong một phạm vi không gian nhất định Thường sử dụng có các chỉ số như: Chỉ số Patrick, chỉ số Margalef và chỉ số Menhinick

Chỉ số tính đa dạng loài sẽ là hàm số của sự kết hợp giữa độ nhiều loài và độ phong phú loài sinh vật mà thành Trong đó thường sử dụng chỉ số Shannon - Weinerr, chỉ số Simpson và chỉ số Pie

Chỉ số độ đồng đều loài là sự kết hợp giữa độ phong phú và độ đồng đều mà thành một lượng thống kê đơn nhất Số loài trong quần xã nghiên cứu và tổng số cá thể, khi số lượng cá thể bình quân của các loài, quần xã có sẵn tính đa dạng cao nhất

- cực đại Chỉ số độ đồng đều thường được dùng là: Chỉ số Hurlrrt, chỉ số pielou E1, chỉ số Sheldon E2, chỉ số Heip E3, chỉ số Hill E4 và chỉ số Hill E5 (Alatalo), v.v Trong đó có chỉ số Pielous và chỉ Alatalo là ứng dụng có hiệu quả tương đối tốt

Chỉ số độ ưu thế sinh thái là do ứng dụng kết hợp với chỉ số khác mà thành,

có người sử dụng bằng cách so sánh tương đối

Hiện nay vấn đề ĐDSH và bảo tồn ĐDSH đã trở thành một chiến lược toàn cầu, có nhiều tổ chức ra đời để giúp đỡ, hướng dẫn và tổ chức đánh giá, bảo tồn, phát triển đa dạng sinh học trên phạm vi toàn thế giới: Hiệp hội tổ chức Quốc tế bảo

vệ thiên nhiên (IUCN), Chương trình môi trường liên hợp quốc (UNEP), Quỹ bảo tồn và bảo vệ thiên nhiên (WWF)… Nhu cầu cơ bản và sự sống còn của chúng ta phụ thuộc vào tài nguyên của trái đất, nếu nguồn tài nguyên đó giảm sút thì cuộc sống của nhân loại sẽ bị đe doạ Để tránh hiểm họa đó chúng ta phải tôn trọng tài nguyên của trái đất, mọi sự phát triển đều phải theo hướng phát triển bền vững Theo hội nghị thưởng đỉnh bàn về vấn đề môi trường và đa dạng sinh học tổ chức tại Rio de Janerio (Brazil-1992), 150 nước đã ký công ước về đa dạng và bảo vệ chúng Năm 1990 WWF đã xuất bản quấn sách nói về tầm quan trọng của ĐDSH, IUCN, UNEP và WWF đưa ra chiến lược bảo tồn thế giới… tất cả các quấn sách đó đều nhằm hướng dẫn và đề ra các phương pháp bảo tồn ĐDSH, làm nền tảng cho công tác bảo tồn và nền tảng trong tương lai (dẫn theo Nguyễn Nghĩa Thìn)

Ở vùng nhiệt đới, có lẽ Schimper (1918) là người đầu tiên đưa ra hệ thống phân loại thảm thực vật rừng nhiệt đới Trong hệ thống này Schimper đã phân chia thảm thực vật thành quần hệ khí hậu, quần hệ thổ nhưỡng và quần hệ vùng núi Trong quần hệ khí hậu lại được phân chia thành 4 kiểu: Rừng thưa, rừng gió mùa, rừng trảng, rừng gai Ngoài ra còn có thêm 2 kiểu là: Thảo nguyên nhiệt đới và hoang mạc nhiệt đới (theo Thái Văn Trừng)

Rubel, Ilinski, Burt, Aubreville chỉ căn cứ vào độ tán che trên mặt đất của tầng ưu thế sinh thái để phân biệt các kiểu quần thể thưa thành: Rừng thưa

và trảng chuông (dẫn theo Thái Văn Trừng 1978)[49]

Hiện nay vấn đề đa dạng sinh học và bảo tồn đã trở thành chiến lược toàn cầu Đã có rất nhiều các tổ chức ra đời để giúp đỡ, hướng dẫn và tổ chức việc đánh giá, bảo tồn, phát triển đa dạng sinh học trên phạm vi toàn thế giới

Việc nghiên cứu các hệ thực vật và thảm thực vật trên thế giới với nhiều bộ thực vật chí của các nước đã hoàn thành, những công trình nghiên cứu có giá trị xuất hiện vào đầu thế kỷ XIX - XX như: Thực vật chí Hồng Kông (1981); Thực vật chí Australia (1866); Thực vật chí Ấn Độ (1872-1897); Thực vật chí Miễn Điện (1877); Thực vật chí Malayxia (1892-1925) Đây là những đóng góp quan trọng để đánh giá tính đa dạng sinh học của hệ thực vật trên thế giới

Bên cạnh đó có nhiều công trình khoa học khác nhau ra đời và hàng ngàn cuộc hội thảo được tổ chức nhằm thảo luận về quan điểm, phương pháp luận và thông báo các kết quả đã đạt được ở khắp nơi trên toàn thế giới

Tóm lại, các công trình nghiên cứu về tái sinh rừng trên thế giới cho chúng ta những hiểu biết về phương pháp nghiên cứu và quy luật tái sinh tự nhiên của hệ sinh thái rừng Từ đó vận dụng các hiểu biết về quy luật tái sinh để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý nhằm quản lý rừng bền vững Đây là những phương pháp và kết quả cần tham khảo khi nghiên cứu tái sinh rừng Việt Nam

1.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

1.2.1 Nghiên cứu về cấu trúc rừng

Rừng tự nhiên ở nước ta thuộc kiểu rừng nhiệt đới, rất phong phú và đa dạng

về thành phần loài và phức tạp về cấu trúc 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 lâm sinh phù hợp Thái Văn Trừng (1978)[49], Trần Ngũ Phương (1970) cũng đã nghiên cứu cấu trúc sinh thái để làm căn cứ phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam

Trần Ngũ Phương (1970)[26], 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

Khi nghiên cứu kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới ở nước ta Thái Văn Trừng (1963, 1970, 1978)[49], đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng như: tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi (B) và tầng cỏ quyết (C) Thái Văn Trừng đã vận dụng và cải tiến, bổ sung phương pháp biểu đồ mặt cắt đứng của Davit - Risa để nghiên cứu cấu trúc rừng Việt Nam, trong đó tầng cây bụi và thảm tươi được vẽ phóng đại với tỷ lệ nhỏ hơn và có ghi ký hiệu thành phần loài cây của quần thể đối với những đặc trưng sinh thái và vật hậu cùng biểu

đồ khí hậu, vị trí địa lý, địa hình Bên cạnh đó, tác giả này còn dựa vào 4 tiêu chuẩn

để phân chia kiểu thảm thực vật rừng Việt Nam, đó là dạng sống ưu thế của những thực vật trong tầng cây lập quần, độ tàn che của tầng ưu thế sinh thái, hình thái sinh thái của nó và trạng mùa của tán lá Với những quan điểm trên Thái Văn Trừng đã phân chia thảm thực vật rừng Việt Nam thành 14 kiểu Như vậy, các nhân tố cấu trúc rừng được vận dụng triệt để trong phân loại rừng theo quan điểm sinh thái phát sinh quần thể

Nguyễn Văn Trương (1983) [50] khi nghiên cứu cấu trúc rừng hỗn loài đã xem xét sự phân tầng theo hướng định lượng, phân tầng theo cấp chiều cao một cách cơ giới Từ những kết quả nghiên cứu của các tác giả đi trước, Vũ Đình Phương (1987) [28] đã nhận định, việc xác định tầng thứ của rừng lá rộng thường xanh là hoàn toàn hợp lý và cần thiết, nhưng chỉ trong trường hợp rừng có sự phân tầng rõ rệt có nghĩa là khi rừng đã phát triển ổn định mới sử dụng phương pháp định lượng để xác định giới hạn của các tầng cây

Về nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng thì việc mô hình hoá cấu trúc đường kính D1.3 được nhiều người 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 sau: Đồng Sĩ Hiền (1974) [15] dùng hàm Meyer và hệ đường cong Poisson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ đường kính cho rừng tự nhiên làm cơ sở cho việc lập biểu độ thon cây đứng ở Việt Nam Nguyễn Hải Tuất (1982, 1986) [51, 52] 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) [11] đã áp dụng hàm Weibull để mô phỏng cấu trúc đường kính cho rừng khộp ở Đăklăk, Lê Sáu (1996) [29] đã sử dụng hàm Weibull để mô phỏng các quy luật phân bố đường kính, chiều cao tại khu vực Kon Hà Nừng, Tây Nguyên, Bùi Văn Chúc (1996) [6] đã nghiên cứu cấu trúc rừng phòng hộ đầu nguồn Lâm trường sông Đà ở các giai đoạn phục hồi rừng IIA, IIIA1 và rừng trồng, làm cơ sở cho việc lựa chọn loài cây,

Nhìn chung, các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng gần đây thường thiên

về việc mô hình hoá các quy luật kết cấu lâm phần và việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động vào rừng thường ít đề cập đến các yếu tố sinh thái nên chưa thực sự đáp ứng mục tiêu kinh doanh rừng ổn định lâu dài Muốn đề xuất được các biện pháp

kỹ thuật lâm sinh chính xác, đòi hỏi phải nghiên cứu cấu trúc rừng một cách đầy đủ

và phải đứng trên quan điểm tổng hợp về sinh thái học, lâm học và sản lượng

1.2.2 Nghiên cứu về tái sinh rừng

Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, mà biểu hiện là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ Hiểu theo nghĩa hẹp, tái sinh rừng là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ Phục hồi rừng bằng khoanh nuôi có nghĩa là lợi dụng tái sinh tự nhiên kết hợp với tác động hợp lý của con người tạo ra một thế hệ mới có thành phần loài cây đáp ứng mục đích kinh doanh và phù hợp với điều kiện tự nhiên, tạo ra hệ sinh thái rừng ổn định, bền vững hơn hệ sinh thái ban đầu đã bị tác động Tái sinh rừng mưa nhiệt đới có đặc điểm là phân tán liên tục, ngoài ra còn có tái sinh theo vệt, tái sinh lổ trống

Trong thời gian từ năm 1962 đến năm 1969, Viện Điều tra - Quy hoạch rừng (1995) [54] đã điều tra tái sinh tự nhiên theo các "loại hình thực vật ưu thế" rừng thứ sinh ở Yên Bái (1965), Hà Tĩnh (1966), Quảng Bình (1969) và Lạng Sơn (1969) Đáng chú ý là kết quả điều tra tái sinh tự nhiên ở vùng sông Hiếu (1962-1964) Với sự trợ giúp của chuyên gia Trung Quốc, Ô tiêu chuẩn được lập với diện

tích 2000m2 cho từng giai đoạn phục hồi Đo đếm tái sinh trên ô dạng bản có diện tích từ 100 - 125m2, kết hợp điều tra theo tuyến Từ đó tiến hành phân chia giai đoạn phục hồi rừng và đánh giá tái sinh Từ kết quả điều tra tái sinh, dựa vào mật độ cây tái sinh, Vũ Đình Huề (1969)[18], đã phân chia khả năng tái sinh rừng thành 5 cấp: rất tốt, tốt, trung bình, xấu và rất xấu Nhìn chung nghiên cứu này mới chỉ chú trọng đến số lượng mà chưa đề cập đến chất lượng cây tái sinh Cũng từ kết quả điều tra trên, Vũ Đình Huề (1975)[19], đã tổng kết và rút ra nhận xét, tái sinh tự nhiên rừng miền Bắc Việt Nam mang những đặc điểm tái sinh của rừng nhiệt đới Dưới tán rừng nguyên sinh, tổ thành loài cây tái sinh tương tự như tầng cây gỗ dưới tán rừng thứ sinh tồn tại nhiều loài cây gỗ mềm kém giá trị và hiện tượng tái sinh theo đám được thể hiện rõ nét tạo nên sự phân bố số cây không đồng đều trên mặt đất rừng Với những kết quả đó, tác giả đã xây dựng biểu đánh giá tái sinh áp dụng cho các đối tượng rừng lá rộng, miền Bắc nước ta

Nguyễn Vạn Thường (1991)[45], 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

Khi bàn về vấn đề đảm bảo tái sinh trong khai thác rừng, Phùng Ngọc Lan (1984) [22], đã nêu kết quả tra dặm hạt Lim xanh dưới tán rừng ở lâm trường Hữu Lũng, Lạng Sơn Ngay từ giai đoạn nảy mầm, bọ xít là nhân tố gây ảnh hưởng đáng

kể đến tỷ lệ nảy mầm Hoàng Kim Ngũ, Phùng Ngọc Lan (1998, 2005) [25], đã nêu lên rất rõ trong sinh thái rừng

Thái Văn Trừng (1963, 1970, 1978) [49] 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

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)[50], 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

Vũ Tiến Hinh (1991)[16], nghiên cứu đặc điểm quá trình tái sinh của rừng tự nhiên ở Hữu Lũng (Lạng Sơn) và vùng Ba Chẽ (Quảng Ninh) đã nhận xét: hệ số tổ thành tính theo (%) số cây của tầng tái sinh và tầng cây cao có liên hệ chặt chẽ Đa phần các loài có hệ số tổ thành tầng cây cao càng lớn thì hệ số tổ thành tầng tái sinh cũng vậy

Hiện tượng tái sinh lỗ trống ở rừng thứ sinh Hương Sơn, Hà Tĩnh đã được Phạm Đình Tam (1987)[33], làm sáng tỏ Theo tác giả, số lượng cây tái sinh xuất hiện khá nhiều dưới các lỗ trống khác nhau Lỗ trống càng lớn, cây tái sinh càng nhiều và hơn hẳn những nơi kín tán Từ đó tác giả đề xuất phương thức khai thác chọn, tái sinh tự nhiên cho đối tượng rừng khu vực này

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 Bái và Lạng Sơn), Nguyễn Duy Chuyên (1988) [7], 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

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 (1996)[8], 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

Đánh giá vai trò tái sinh và phục hồi rừng tự nhiên ở các vùng miền Bắc, Trần Xuân Thiệp (1995) [42, 43], nghiên cứu tập trung vào sự biến đổi về lượng, chất lượng của tái sinh tự nhiên và rừng phục hồi Qua đó, tác giả kết luận: Rừng phục hồi vùng Đông Bắc chiếm trên 30% diện tích rừng hiện có, lớn nhất so với các vùng khác Khả năng phục hồi hình thành các rừng vườn, trang trại rừng đang phát triển ở các tỉnh trong vùng Rừng Tây Bắc phần lớn diện tích rừng phục hồi sau nương rẫy, diễn thế rừng ở nhiều vùng xuất hiện nhóm cây ưa sáng chịu hạn hoặc rụng lá, kích thước nhỏ và nhỡ là chủ yếu và nhóm cây lá kim rất khó tái sinh phục hồi trở lại do thiếu lớp cây mẹ

Trần Ngũ Phương (1970) [26], khi nghiên cứu về kiểu rừng nhiệt đới mưa mùa lá rộng thường xanh đã có nhận xét: “Rừng tự nhiên dưới tác động của con người khai thác hoặc làm nương rẫy, lặp đi lặp lại nhiều lần thì kết quả cuối cùng là

sự hình thành đất trống, đồi núi trọc Nếu chúng ta để thảm thực vật hoang dã tự nó phát triển lại thì sau một thời gian dài trảng cây bụi, trảng cỏ sẽ chuyển dần lên những dạng thực bì cao hơn thông qua quá trình tái sinh tự nhiên và cuối cùng rừng khí hậu sẽ có thể phục hồi dưới dạng gần giống rừng khí hậu ban đầu”

Trần Ngũ Phương (2000)[27], khi nghiên cứu các quy luật phát triển rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam đã nhấn mạnh quá trình diễn thế thứ sinh của rừng tự nhiên như sau: “Trường hợp rừng tự nhiên có nhiều tầng khi tầng trên già cỗi, tàn lụi rồi tiêu vong thì tầng kế tiếp sẽ thay thế; trường hợp nếu chỉ có một tầng thì trong khi nó già cỗi một lớp cây con tái sinh xuất hiện và sẽ thay thế nó sau khi nó tiêu vong, hoặc cũng có thể một thảm thực vật trung gian xuất hiện thay thế, nhưng

về sau dưới lớp thảm thực vật trung gian này sẽ xuất hiện một lớp cây con tái sinh lại rừng cũ trong tương lai và sẽ thay thế thảm thực vật trung gian này, lúc bấy giờ rừng cũ sẽ được phục hồi”

Tái sinh rừng tự nhiên nhiên nhiệt đới là một vấn đề rất đa dạng và phong phú Quá trình này bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố, như vị trí địa lí, đất đai thổ nhưỡng, khí hậu thủy văn và các biện pháp tác động đến tầng cây cao, nguồn gốc hình thành rừng, v.v Chính vì thế cho dù quá trình tái sinh có những qui luật nhất định, vốn có tồn tại khách quan, nhưng do các tác động trên làm cho chúng trở nên rất phức tạp 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

Những kết luận trên đây có thể sử dụng để tham khảo cho những đề xuất biện pháp kỹ thuật tác động vào rừng khi nghiên cứu phân bố cây tái sinh theo chiều cao và phân bố cây tái sinh trên mặt đất 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 hợp lí

1.2.3 Nghiên cứu về tính đa dạng thực vật trong quá trình phục hồi rừng

Công trình đầu tiên, hoàn chỉnh nhất trong nghiên cứu thực vật ở Việt Nam

là công trình “Thảm thực vật rừng Việt Nam” của cố GS.TS Thái Văn Trừng (1963-1978) Dựa trên các công trình đã có trước đây kết hợp với nghiên cứu riêng của mình, tác giả đã thống kê được ở Việt Nam có 7004 loài thực vật bậc cao có mặt thuộc 1850 chi và 189 họ Đồng thời, tác giả cũng đã khẳng định ưu thế ngành hạt kín trong hệ thực vật Việt Nam với 6336 loài (90,9%), 1727 chi (93,4%), và 239

họ (82,7%) trong tổng số các taxon mỗi bậc

Theo Nguyễn Nghĩa Thìn (2004), vấn đề nghiên cứu đa dạng sinh học ở Việt Nam cũng như trên thế giới được bắt đầu từ những công trình phân loại về động vật, thực vật, nấm đã được bắt đầu từ rất sớm

Nguyễn Nghĩa Thìn (2005) [48] cùng các tác giả khác đã công bố nhiều bài báo về đa dạng sinh học của Vườn quốc gia Cúc Phương, vùng núi đá vôi Hòa Bình, khu bảo tồn Na Hang, vùng núi Sapa, vùng ven biển Nam Trung Bộ, vùng núi Quảng Ninh, lưu vực Sông Đà và các vườn khác như Cát Bà, Bến En, Cát Tiên, Pù Mát, Phong Nha, Ba Bể, Yôk Đôn, Vườn quốc gia Hoàng Liên Sơn Qua quá trình nghiên cứu tác giả đã công bố cuốn cẩm nang nghiên cứu đa dạng sinh học nhằm hướng dẫn cách đánh giá tính đa dạng thực vật của vùng nghiên cứu cho các Vườn quốc gia và khu bảo tồn trong cả nước

Viện điều tra quy hoạch rừng Việt Nam (1971-1988) đã công bố 7 tập

“Cây gỗ rừng Việt Nam” giới thiệu khá chi tiết cùng với tranh vẽ minh họa nhằm phục vụ cho khai thác tài nguyên rừng

Như vậy, có thể thấy các công trình nghiên cứu về hệ thực vật và thảm thực vật ở Việt Nam giai đoạn nửa đầu và cuối thế XX chỉ dừng lại ở việc thống

kê thành phần loài trên phạm vi một vùng, khu vực nào đó Việc nghiên cứu ĐDSH, nhất là đa dạng thực vật bằng phương pháp định lượng còn là vấn đề rất mới mẻ ở nước ta, tới nay chưa có công trình nào nổi bật Một phần bởi đây là vấn đề phức tạp, hơn nữa lại chưa có hệ thống lý luận hoàn chỉnh được đưa ra

1.2.4 Một số nghiên cứu về rừng phục hồi sau nương rẫy ở Việt Nam

Canh tác nương rẫy là hoạt động canh tác truyền thống của nhiều dân tộc sống ở vùng cao của nước ta, hiện nay nó vẫn đang tồn tại, nhưng đã có nhiều thay đổi so với trước đây Ở nước ta, tài liệu nghiên cứu về canh tác nương rẫy còn rất ít, tuy nhiên có thể kể đến một số công trình như:

Viện khoa học Lâm nghiệp (2001)[55], xây dựng chuyên đề về canh tác

nương rẫy Chuyên đề đã giới thiệu các công trình nghiên cứu về đánh giá hiện trạng canh tác nương rẫy ở Tây Nguyên (1998-1999) (Đỗ Đình Sâm và cộng sự), canh tác nương rẫy của một số dân tộc thiểu số ở Tây Nguyên (Võ Đại Hải, Trần Văn Con, Nguyễn Xuân Quát và cộng sự), kết quả nghiên cứu xây dựng mô hình canh tác nương rẫy theo hướng sử dụng đất bền vững ở Tây Bắc (Ngô Đình Quế và

cộng sự) Các tác giả đã phân tích khá sâu sắc về tập quán canh tác nương rẫy ở Tây Nguyên và các chính sách, giải pháp sử dụng hợp lý đất rừng Giới thiệu kết quả bước đầu khảo nghiệm 4 mô hình sử dụng cây họ đậu để làm tăng độ che phủ, phục hồi nhanh độ phì đất bỏ hoá và làm tăng năng suất cây trồng nông nghiệp

Công trình nghiên cứu của Hà Văn Tuế, Đỗ Hữu Thư, Lê Đồng Tấn (1985)[53], nghiên cứu khả năng tái sinh và quá trình sinh trưởng phát triển thảm thực vật rừng trên đất sau nương rẫy ở Lâm trường Sơ Pai đã kết luận: tái sinh sau nương rẫy có số lượng loài nhiều ở năm thứ nhất giảm ở năm thứ hai, thứ ba

và ổn định từ năm thứ tư trở đi Thảm thực vật tái sinh sau nương rẫy nếu không

bị tàn phá chắc chắn sẽ hình thành một thảm thực vật rừng đạt được những yêu cầu kinh tế và sinh thái

Đỗ Hữu Thư, Trần Đình Lý, Lê Đồng Tấn (1994)[44], dựa vào các giai

đoạn phục hồi thực bì đã được phân chia trên cơ sở bảng phân loại của Loeschau (1966) và Quy phạm thiết kế kinh doanh rừng của Bộ Lâm Nghiệp và theo phương pháp của Thái Văn Trừng đã nghiên cứu các giai đoạn phục hồi thực bì kiểu IA, IB, IC, IIA, IIB đa ra nhận xét, trong suốt quá trình phục hồi tự nhiên thảm thực vật rừng trước khi đạt tới giai đoạn thuần thục, thành phần loài và số lượng cây gỗ trên một diện tích nhất định có xu hướng giảm dần, đơn giản hoá

để tái ổn định Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu của quá trình tự phục hồi thảm thực vật rừng, quy luật này biểu hiện chưa rõ ràng và có thể có những xáo trộn

Lâm Phúc Cố (1994, 1996) [9, 10], nghiên cứu diễn thế rừng thứ sinh sau nương rẫy ở Púng Luông, Mù Cang Chải, tỉnh Yên Bái đã phân chia thành 5 giai đoạn và kết luận: diễn thế thứ sinh sau nương rẫy theo hướng đi lên tiến tới rừng cao đỉnh Tổ thành loài tăng dần theo các thời gian phát triển từ 4 loài (dưới 5 năm) tăng dần lên 5 loài (trên 25 năm) Rừng phục hồi có một tầng cây gỗ giao tán ở thời gian 10 tuổi và đạt độ tàn che 0,4

Lê Đồng Tấn (1993, 1999)[35, 39] nghiên cứu quá trình phục hồi tự nhiên

một số quần xã thực vật sau nương rẫy tại Sơn La theo phương pháp kết hợp

điều tra ô tiêu chuẩn 400m2 cho các đối tượng là thảm thực vật phục hồi sau nương rẫy và theo dõi ô định vị 2000m2 Tác giả kết luận: mật độ cây tái sinh giảm dần từ chân đồi lên đỉnh đồi Tổ hợp loài cây ưu thế trên ba vị trí địa hình

và 3 cấp độ dốc là giống nhau Sự khác nhau chính là hệ số tổ thành các loài trong tổ hợp đó

Lê Đồng Tấn, Đỗ Hữu Thư (1998)[37], nghiên cứu thảm thực vật tái sinh trên đất sau nương rẫy tại Sơn La qua 3 giai đoạn phát triển: giai đoạn I (tuổi từ 4 đến 5), giai đoạn II (tuổi 9 đến 10), giai đoạn III (tuổi 14 đến 15) và nhận xét: Trong 15 năm đầu, thảm thực vật tái sinh trên đất sau nương rẫy có số lượng loài đều tăng lên qua các giai đoạn phát triển Sau 3 giai đoạn phát triển thảm thực vật tái sinh trên đất sau nương rẫy thể hiện một quá trình thay thế tổ thành rất rõ ràng, lượng tăng trưởng của thảm thực vật không cao

Qua điều tra đánh giá thực trạng canh tác nương rẫy các tỉnh Tây Nguyên,

Đỗ Đình Sâm, Phạm Đình Tam, Nguyễn Trọng Khôi (2000) [31], nhận thấy

rằng: sau khi bỏ hoá 1 năm thảm thực vật đã phục hồi đạt độ che phủ trên 50%

và sau 8 năm nếu không có tác động đốt phá thì độ che phủ đạt 85% có nơi 95% Đặc biệt là một số dạng rẫy trồng đậu xanh có thời gian đất nghỉ 1 năm là 8-9 tháng thì cây cỏ phục hồi cũng đạt độ che phủ 40% Sau khi bỏ hoá từ 3 năm trở lên cây tái sinh mục đích đạt 1500 cây/ha Độ tàn che của những cây gỗ tái sinh cao trên 3m, đạt từ 0,2 ở đối tượng bỏ hoá 3-5 năm, đạt 0,3 ở đối tượng bỏ hoá trên 5 năm và đạt 0,4 ở đối tượng bỏ hoá trên 8 năm Như vậy ở dạng bỏ hoá trên

5 năm đã có khả năng đạt được mức độ rừng thưa và nếu có biện pháp bảo vệ thì

độ tàn che có thể càng tăng lên

Phạm Hồng Ban (2000)[1], nghiên cứu tính đa dạng sinh học của hệ

sinh thái sau nương rẫy ở vùng Tây Nam Nghệ An, tác giả đã xác định thành phần loài, mật độ cá thể và phổ dạng sống của thảm thực vật phục hồi sau nương rẫy theo thời gian bỏ hoá Theo tác giả, hệ thực vật sau nương rẫy ở

vùng đệm Pù Mát (Nghệ An) khá đa dạng về thành phần loài, gồm 586 loài thuộc 334 chi, 105 họ thực vật bậc cao có mạch

Đặng Kim Vui (2002)[57], khi nghiên cứu cấu trúc rừng phục hồi sau

nương rẫy ở huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên với đối tượng là rừng phục hồi

tự nhiên ở các giai đoạn tuổi khác nhau, đã nghiên cứu về cấu trúc tổ thành loài, cấu trúc dạng sống, cấu trúc hình thái, mật độ, độ phủ, của các giai đoạn phục hồi rừng và kết luận: Tổng số loài cây của hệ sinh thái rừng phục hồi giảm dần khi giai đoạn tuổi tăng lên, đồng thời số loài cây gỗ tăng dần, số loài cây cỏ, cây bụi giảm nhanh Theo quá trình phục hồi, giai đoạn phục hồi rừng có sự thay đổi

về tầng thứ và thành phần thực vật ở các tầng, ở giai đoạn cuối của quá trình phục hồi (từ 10-15 tuổi) rừng có cấu trúc 5 tầng rõ rệt Trên cơ sở đó tác giả đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả phục hồi rừng sau nương rẫy

Nghiên cứu sự biến động về mật độ và tổ thành loài tái sinh trong các giai đoạn phục hồi thực bì ở tỉnh Quảng Ninh, Nguyễn Thế Hưng (2003)[20], 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 giai đoạn phục hồi 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

Tìm hiểu đặc điểm quá trình tái sinh, diễn thế tự nhiên của thảm thực vật cây gỗ trên đất bỏ hoá sau canh tác nương rẫy ở Bắc Kạn Tác giả Phạm Ngọc

Thường (2003)[47], cho rằng: Tổ thành cây gỗ phụ thuộc vào mức độ thoái hoá đất Phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao có dạng một đỉnh, từ giai đoạn II (3-6 năm), đến giai đoạn V (12-15 năm) được mô tả bởi phân bố Weibull Phân

bố số cây theo mặt phẳng ngang dưới 7 năm là phân bố cụm, từ 7-15 năm là phân bố ngẫu nhiên và có xu hướng tiến dần đến phân bố đều Mật độ tái sinh giảm dần theo thời gian phục hồi Từ kết quả trên tác giả cho biết nếu sau nương rẫy thảm thực vật tái sinh không bị phá hoại thì rừng thứ sinh được phục hồi thông qua con đường tái sinh tự nhiên là thuận lợi Tuy nhiên, do tổ thành loài đơn giản nên trong điều kiện cho phép cần xúc tiến tái sinh tự nhiên bằng biện pháp tra dặm hạt giống, phát dây leo bụi dậm, kết hợp trồng bổ sung cây có giá trị kinh tế để nâng cao năng suất chất lượng rừng

Nghiên cứu về rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên trên đất sau nương rẫy ở tỉnh Sơn La tác giả Lê Đồng Tấn (2003)[39], cho biết kết cấu tổ thành rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy khá đơn giản Được thể hiện ở hệ số tổ thành của tổ hợp loài ưu thế cao, nhiều nơi chỉ 2 đến 3 loài đã chiếm ưu thế tuyệt đối Phân bố cây trên mặt đất là phân bố ngẫu nhiên, nhưng đối với từng loài cây thì là phân bố cụm

Kết quả nghiên cứu về diễn thế tại khu vực Đông Nam Vườn Quốc Gia Tam

Đảo và Xã Ngọc Thanh, huyện Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc, Lê Đồng Tấn (2003)[40],

kết luận: Quá trình diễn thế phục hồi rừng bao gồm các giai đoạn từ trảng cỏ đến trảng cây bụi, rừng thứ sinh, rừng thứ sinh trưởng thành và cuối cùng là rừng cực đỉnh hay rừng khí hậu Tốc độ của quá trình phụ thuộc vào mức độ thoái hoá của đất và nguồn gieo giống Ở giai đoạn đầu quá trình diễn ra nhanh Tuy nhiên cũng phải sau 10 năm (trên đất tốt) thảm thực vật mới đạt được giai đoạn phục hồi rừng thứ sinh Nếu đất đã bị suy thoái thì quá trình diễn ra chậm Đặc biệt trên những diện tích không được bảo vệ, thường xuyên bị chặt gỗ củi, chăn thả và lửa cháy thì quá trình diễn ra rất chậm

Phạm Ngọc Thường (2001)[46], lựa chọn đối tượng là thảm thực vật rừng phục hồi sau nương rẫy ở các giai đoạn khác nhau xây dựng mô hình phục hồi

rừng với quy mô 0,5 ha/ô mẫu, 5-10 ô mẫu/mô hình/địa điểm Và tìm kiếm các

mô hình sử dụng đất bỏ hoá sau nương rẫy có hiệu quả ở địa phương để tìm hiểu các biện pháp tác động Kết quả điều tra, theo dõi một số mô hình, tác giả kết luận: Mô hình khoanh nuôi tái sinh kết hợp trồng bổ sung, làm giàu rừng là mô hình dựa trên cơ sở triệt để lợi dụng tái sinh, diễn thế tự nhiên của thực vật chi phí ban đầu thấp, góp phần rút ngắn thời gian phục hồi rừng, cải thiện cấu trúc tổ thành, mật độ theo hướng làm tăng giá trị phòng hộ và kinh tế của rừng trong hiện tại cũng như trong tương lai Một số loài cây như: Hồi, Lát hoa, Quế là những cây có giá trị kinh tế, phù hợp với điều kiện tự nhiên của địa phương, được người dân lựa chọn, đó là những cây có triển vọng phù hợp với biện pháp

kỹ thuật khoanh nuôi tái sinh kết hợp trồng bổ sung và làm giàu rừng

Cũng theo tác giả Phạm Ngọc Thường (2003) [47], thì đất bỏ hoá sau canh tác nương rẫy bị rửa trôi mạnh nên nghèo dinh dưỡng, độ chua cao Thực vật chỉ thị là nhóm loài cây sim, mua, thành ngạnh, Thảm thực vật rừng phục hồi tự nhiên là thành phần quan trọng nhất để biến đổi tính chất đất sau canh tác nương rẫy Cùng với thời gian phục hồi thảm thực vật thì các đặc tính lý, hoá đất, số lượng vi sinh vật đất thay đổi theo chiều hướng tăng độ phì, cải thiện thành phần

cơ giới đất

Các công trình nghiên cứu về thoái hoá và phục hồi đất sau canh tác nương rẫy còn hạn chế, một số tác giả như: Bùi Quang Toản (1990)[48], nghiên cứu xói mòn trên đất canh tác nương rẫy ở Tây Bắc, Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên (1999) [32], trên nhiều vùng đất đồi ở miền Bắc (1965, 1986, 1995, 1998) Nhìn chung các nghiên cứu trên đã khẳng định xói mòn, rửa trôi là nguy cơ căn bản làm cho đất dốc ở Việt Nam nói chung và đất canh tác nương rẫy nói riêng nhanh chóng bị thoái hoá Vì vậy, trong sử dụng đất bền vững phải có biện pháp chống xói mòn, rửa trôi Phục hồi đất sau canh tác nương rẫy còn ít được quan tâm nghiên cứu Phục hồi đất sau canh tác nương rẫy còn ít được quan tâm nghiên cứu Lê Đồng Tấn (1999)[38], đã nghiên cứu một số tính chất hoá học và

dinh dưỡng của đất qua các giai đoạn diễn thế phục hồi rừng tự nhiên trên đất sau nương rẫy ở Sơn La Tác giả nhận xét: tính chất hoá học và dinh dưỡng đất được cải thiện dần qua các giai đoạn diễn thế từ trảng cỏ đến rừng thứ sinh, hàm lượng mùn tăng, độ chua giảm và các chất dễ tiêu được tích luỹ nhưng chậm

Qua các nghiên cứu về canh tác nương rẫy ở Việt Nam cho thấy điều kiện canh tác nương rẫy hiện nay đã khác xa so với trước đây Tập quán canh tác nương rẫy của các dân tộc khác nhau liên quan đến sự thoái hoá đất nên ảnh hưởng khác nhau đến quá trình phục hồi rừng

Tóm lại, trong thời gian qua đã có nhiều kết quả nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tái sinh rừng, những công trình đề cập ở trên là những định hướng quan trọng cho việc giải quyết các vấn đề nghiên cứu của đề tài Cho đến nay, vấn đề nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy còn ít, đặc biệt là ở huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa chưa có đề tài nghiên cứu

Chương 2 MỤC TIÊU - GIỚI HẠN - NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

2.1.1 Về mặt lý luận

Góp phần bổ sung và hoàn thiện những kết quả nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy, làm cơ sở đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh nuôi dưỡng rừng tại huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa

2.1.2 Về mặt thực tiễn

- Xác định được hiện trạng cấu trúc thực bì rừng tự nhiên phục hồi sau nương rẫy

- Xác định được đặc điểm tính đa dạng thực vật rừng trong quá trình phục hồi sau nương rẫy

- Đề xuất được một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh trong nuôi dưỡng rừng theo hướng phát triển bền vững và phát huy tốt chức năng phòng hộ và các chức năng khác của rừng

2.2 Giới hạn nghiên cứu

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các giai đoạn phục hồi rừng phục hồi tự nhiên sau nương rẫy ở các giai đoạn tuổi 4-7 năm, 8-11 năm, 12-15 năm, chưa bị tác động của các yếu tố bên ngoài

2.2.2 Khu vực nghiên cứu

Rừng đưa vào khoanh nuôi phục hồi sau nương rãy trên các tiểu khu 478

và 490 (Căn cứ vào bản đồ Dự án quy hoạch và phát triển rừng, giai đoạn 2005 - 2015; Ban quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn sông Chu) nằm trên địa giới hành chính xã Yên Nhân, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa

2.3 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đặt ra, luận văn thực hiện một số nội dung nghiên cứu sau:

2.3.1 Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao rừng phục hồi sau nương rẫy với thời gian khác nhau

- Cấu trúc tổ thành và mật độ tầng cây cao

- Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che

- Phân bố số cây theo đường kính (n/D1.3) và số cây theo chiều cao (n/Hvn)

2.3.2 Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên của các giai đoạn phục hồi rừng

- Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tổ thành lớp cây tái sinh

- Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc mật độ và tỷ lệ lớp cây tái sinh triển vọng

- Chất lượng và nguồn gốc lớp cây tái sinh

- Phân bố lớp cây tái sinh theo cấp chiều cao

- Ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên

2.3.3 Đặc điểm tính đa dạng loài thực vật rừng phục hồi SNR với thời gian khác nhau

- Tính đa dạng loài thực vật rừng phục hồi SNR với thời gian khác nhau

- Biến động tính đa dạng loài thực vật trong quá trình phục hồi rừng

2.3.4 Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho các giai đoạn phục hồi rừng sau nương rẫy

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Quan điểm và phương pháp luận

Vận dụng quan điểm về “sinh thái phát sinh quần xã’’ trong thảm thực vật

rừng nhiệt đới của Thái Văn Trừng (1978)[49]: Thảm thực vật rừng là tấm gương phản chiếu một cách trung thành nhất, mà lại tổng hợp được các điều kiện của hoàn cảnh tự nhiên, đã thông qua sinh vật để hình thành những quần thể thực vật Thảm thực vật tái sinh sau nương rẫy phản ánh ảnh hưởng tổng hợp của các nhân tố sinh thái đến qúa trình phục hồi rừng thứ sinh Vì diễn thế quá trình phục hồi rừng là từ đất trống, đồi trọc cho đến khi hình thành rừng tương đối ổn định, nó phải trải qua một thời gian lâu dài, phức tạp không thể theo dõi thường xuyên được Do vậy vận dụng phương pháp dãy phát triển tự nhiên, lấy không gian thay thế thời gian để

nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng Đề tài vận dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp: kết hợp nghiên cứu những cái mới, kế thừa kết quả đã có và tổng kết thực tiễn sản xuất tại địa phương để đề xuất giải pháp kỹ thuật có hiệu quả và có tính khả thi

Cấu trúc quần xã thực vật rừng là một khái niệm dùng để chỉ qui luật sắp xếp

tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian Cấu trúc là một trong những nội dung nghiên cứu quan trọng về hình thái quần thể thực vật Tuy nhiên, khái niệm về cấu trúc không chỉ bao gồm những nhân

tố cấu trúc về hình thái mà cả những nhân tố cấu trúc về sinh thái Giữa cấu trúc và sinh thái rừng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Bất kỳ một quy luật cấu trúc quần thể nào cũng đều có nội dung sinh thái học bên trong của nó Không quán triệt quan điểm sinh thái trong khi nghiên cứu cấu trúc rừng thì sẽ không có cơ sở khoa học để giải thích những quy luật cấu trúc của quần thể thực vật Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi

Cấu trúc của lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, là sản phẩm của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống Do đó, cấu trúc rừng phản ánh mối quan hệ giữa sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trường, ở đây là mối quan hệ giữa cây rừng với cây rừng và giữa cây rừng với hoàn cảnh rừng Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc rừng chính là hình thức bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh thái rừng Trên quan điểm sản lượng thì cấu trúc rừng phản ánh sức sản xuất của rừng theo điều kiện lập địa

Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng Biểu hiện đặc trưng của tái sinh rừng 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 Tái sinh rừng thúc đẩy việc hình thành cân bằng sinh học trong rừng bảo đảm cho rừng tồn tại liên tục

Đặc điểm tái sinh tự nhiên của thảm thực vật phản ánh tác động tổng hợp của điều kiện hoàn cảnh trong quá khứ và hiện tại Trong mối quan hệ biện chứng, chính sự phục hồi của thảm thực vật sẽ tác động tích cực đến sự phục hồi các thành phần khác của hệ sinh thái rừng

Nghiên cứu cấu trúc và tái sinh rừng nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc

đề xuất các biện pháp lâm sinh tác động vào rừng đáp ứng mục tiêu kinh doanh Vì vậy việc nghiên cứu các nhân tố cấu trúc cũng như ảnh hưởng của chúng đến lớp cây tái sinh là việc làm cần thiết Mọi sự can thiệp của con người thông qua các biện pháp kỹ thuật lâm sinh chỉ có thể đạt được khi giải quyết hài hoà quy luật sinh tồn của hệ sinh thái rừng và lợi ích con người

Sơ đồ tiến trình nghiên cứu

THU THẬP THÔNG TIN CƠ BẢN

- Điều kiện khí hậu - Thổ nhưỡng

- Điều kiện kinh tế - Xã hội

- Thông tin về diện tích đất đai, rừng phục hồi

ĐIỀU TRA KHẢO SÁT TỔNG THỂ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

CHỌN ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

PHÂN CHIA

THEO THỜI

GIAN PHỤC HỒI

ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC & TÍNH

ĐA DẠNG TV

ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP KTLS