5. Đó ng góp mới của luâ ̣n án
1.4.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng
1.4.2.1. Trên Thế giới
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 như: Dưới tán rừng, lỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nương rẫy. Vai trò lịch sử của lớp cây tái sinh là thay thế thế hệ cây già cỗi. Vì vậy, tái sinh rừng được hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng chủ yếu là tầng cây gỗ [49].
Quá trình tái sinh tự nhiên ở rừng tự nhiên vô cùng phức tạp và còn ít được quan tâm nghiên cứu. Phần lớn tài liệu nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của rừng mưa chỉ tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế dưới điều kiện rừng ít nhiều đã bị biến đổi.
J. Van Steenis (1956) đã căn cứ vào đặc điểm của quá trình tái sinh để phân biệt hai kiểu tái sinh phổ biến đó là kiểu tái sinh phân tán, liên tục dưới tán rừng của các loài cây chịu bóng và kiểu tái sinh theo vệt trên các lỗ trống của các loài cây ưa sáng [128].
Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới được thảo luận nhiều nhất là hiệu quả các cách xử 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 Walton, A. B. Bernard, R. C - Wyatt Smith (1950) [129] với phương thức rừng đồng tuổi ở Mã Lai; Nội dung hiệu quả của từng phương thức đối với tái sinh đã được G. N. Baur (1976) [4] tổng kết trong tác phẩm cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng.
Các công trình nghiên cứu về phân bố tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới đáng chú ý là công trình nghiên cứu của P.W. Richards (1952), Bernard Rollet (1974) tổng kết các kết quả nghiên cứu về phân bố số cây tái sinh tự nhiên đã nhận xét: Trong các ô có kích thước nhỏ (1m x 1m; 1m x 1,5m) cây tái sinh tự nhiên có dạng phân bố cụm, một số ít có phân bố Poisson. Ở Châu Phi trên cơ sở các số liệu thu thập Tayloer (1954), Barnard (1955) xác định số lượng cây tái sinh trong rừng nhiệt đới thiếu hụt cần thiết phải bổ sung bằng trồng rừng nhân tạo. Ngược lại, các tác giả nghiên cứu về tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới Châu á như Budowski (1956), Bava (1954), Atinot (1965) lại nhận định dưới tán rừng nhiệt đới nhìn chung có đủ số lượng cây tái sinh có giá trị kinh tế, do vậy các biện pháp lâm sinh đề ra cần thiết để bảo vệ và phát triển cây tái sinh có sẵn dưới tán rừng (dẫn theo Nguyễn Duy Chuyên, 1995) [16].
Saldarriaga (1991) khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy 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, 2000) [2].
Tóm lại: Kết quả nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng trên thế giới cho chúng ta những hiểu biết các phương pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự
nhiên ở một số nơi. Đặc biệt, sự vận dụng các hiểu biết về quy luật tái sinh để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý nhằm quản lý tài nguyên rừng một cách bền vững.
1.4.2.2. Ở Việt Nam
Vấn đề tái sinh rừng đã được Viện điều tra qui hoạch rừng tiến hành nghiên cứu từ những năm 60 (thế kỷ XX) tại một số địa bàn thuộc tỉnh Quảng Ninh, Yên Bái, Nghệ An (Quỳnh Châu, Nghĩa Đàn), Hà Tĩnh (Hương Sơn, Hương Khê), Quảng Bình... Các kết quả nghiên cứu đã được Nguyễn Vạn Thường tổng kết và bước đầu đưa ra kết luận về tình hình tái sinh tự nhiên của một số khu rừng miền Bắc Việt Nam, hiện tượng tái sinh dưới tán rừng của các loài cây gỗ đã tiếp diễn liên tục, không mang tính chất chu kỳ [95].
Trần Ngũ Phương (1970) 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” [66].
Phùng Ngọc Lan (1984) khi bàn về vấn đề đảm bảo tái sinh trong khai thác rừng 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[48].
Phạm Đình Tam (1987) đã làm sáng tỏ hiện tượng tái sinh lỗ trống ở rừng thứ sinh Hương Sơn, Hà Tĩnh. 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 [74]. Từ đó tác giả đề xuất phương thức khai thác chọn, tái sinh tự nhiên cho đối tượng rừng khu vực này.
Theo Vũ Tiến Hinh (1991) khi nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên tại Hữu Lũng (Lạng Sơn) và vùng Ba Chẽ (Quảng Ninh) đã nhận thấy rằng, hệ số tổ thành tính theo % số cây của tầng tái sinh và tầng cây cao có liên quan chặt chẽ với nhau. Các loài có hệ số tổ thành ở tầng cây cao càng lớn thì hệ số tổ thành ở tầng tái sinh
cũng vậy [36].
Theo Trần Xuân Thiệp (1995) khi nghiên cứu về tái sinh tự nhiên trong rừng chặt chọn ở Lâm trường Hương Sơn - Hà Tĩnh đã định lượng các cây tái sinh tự nhiên trong các trạng thái rừng khác nhau. Theo tác giả, rừng thứ sinh có số lượng cây tái sinh lớn hơn rừng nguyên sinh. Tác giả còn thống kê các cây tái sinh theo 6 cấp chiều cao, cây tái sinh triển vọng có chiều cao h > 1,5 m [88].
Thái Văn Trừng (2000) 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 [102].
Trần Ngũ Phương (2000) 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” [67].
Năm 1995, Đỗ Hữu Thư và cộng sự khi nghiên cứu về lớp cây tái sinh tự nhiên ở núi Phan xi phăng - Sa Pa - Lao Cai đã xác định quy luật phân bố cây tái sinh ở vùng này [94].
Lê Đồng Tấn (1995, 1998, 1999, 2003) và cộng sự đã nghiên cứu quá trình phục hồi tự nhiên ở một số quần xã thực vật sau nương rẫy tại Sơn La. Tác giả đã 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 ba cấp độ dốc là khác nhau, sự khác nhau chính là tổ thành các loài trong tổ hợp đó [79], [80], [81], [83].
phục hồi sau nương rẫy tại hai tỉnh Thái Nguyên và Bắc Kạn đã cho thấy khả năng tái sinh của thảm thực vật trên đất rừng còn nguyên trạng có số lượng loài cây gỗ tái sinh nhiều nhất, chỉ số đa dạng loài của thảm cây gỗ là khá cao [96], [97], [98].
1.4.3. Nghiên cứu về diễn thế thảm thực vật
1.4.3.1. Trên thế giới
Khái niệm diễn thế (Succession) đã có từ thế kỷ thứ XIX. Năm 1860, Henry David Thoreau đã công bố bài báo về “diễn thế cây rừng”, trong đó ông mô tả diễn thế của rừng Oak – Pine [114].
Năm 1899, H. C. Cowles., ở trường đại học Chicago (Mỹ) đã phát triển khái niệm diễn thế bằng những nghiên cứu cơ bản về diễn thế thảm thực vật trên những diện tích đất đã bị rút nước ở hồ Michigan [114].
Khái niệm diễn thế tiếp tục được phát triển nhờ những nghiên cứu của Fredric Clements. Năm 1916, Clements đã viết về diễn thế của những hồ và bãi lầy được bồi tụ ở Ai Len. Theo ông, diễn thế là sự phát triển của thảm thực vật qua các giai đoạn tiến lên quần xã đỉnh cực [113].
Năm 1952, Richards P. W., đã nghiên cứu về rừng mưa nhiệt đới ở Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ. Ông đã mô tả quá trình diễn thế nguyên sinh, diễn thế thứ sinh ở trên cạn và ở dưới nước [122].
Năm 1968, Bazzaz F. A., nghiên cứu quá trình diễn thế phục hồi thảm thực vật trên đất sau trồng trọt bị bỏ hoang ở vùng núi Shawnee, Illions (Mỹ) [109].
Năm 1983, Hibbs E.D., đã nghiên cứu và đưa ra số liệu về sự thay đổi thành phần, cấu trúc, tính đa dạng của các quần xã thực vật trong chuỗi diễn thế phục hồi rừng thông (Pinus strobus) bị phá hủy do cơn bão mạnh năm 1938 ở Harvard – New England. Theo tác giả, thì đa số các loài cây xuất hiện ở tuổi 40 (tính từ khi rừng bị bão phá hủy) đều là những loài cây xuất hiện trước tuổi 10. Phần lớn các loài cây này đều có số lượng tăng lên ở giai đoạn đầu và giảm xuống ở giai đoạn sau, về quá trình tỉa thưa tác giả cho rằng liên quan đến tuổi thọ của các loài cây [116].
Năm 1993, Yucheng. L., Shili. M., khi nghiên cứu diễn thế thứ sinh phục hồi rừng lá rộng thường xanh ở vùng núi cao Jing un (Trung Quốc) đã phân chia các loài cây thành 3 nhóm: Loài diễn thế tiên phong, loài tiên phong đỉnh cực, loài cực đỉnh [132].
vật thứ sinh trên đất sau nương rẫy ở Mengla – XiSuang banna (Trung Quốc) đã cho thấy, sau 10 năm rừng phục hồi có 3 tầng: Tầng cây gỗ ưu thế, tầng cây bụi, dưới cùng là tầng cỏ, quyết [117].
Tóm lại, trên thế giới đã có nhiều tác giả nghiên cứu về diễn thế thảm thực vật, đã hình thành những lý thuyết về diễn thế và xác định các giai đoạn cơ bản của diễn thế ở những vùng đất khác nhau trên trái đất.
1.4.3.2. Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, Dương Hữu Thời đã có nhiều công trình nghiên cứu về sinh thái học. Năm 1960, ông đã nghiên cứu các hệ sinh thái rừng ở Cúc Phương. Năm 1961, ông nghiên cứu những quần hợp thực vật trên bãi cát sông Hồng. Khi nghiên cứu diễn thế đồng cỏ trong hệ thống thực bì miền Bắc Việt Nam, ông đã chỉ ra quá trình diễn thế của chúng. Theo ông, đồng cỏ miền Bắc Việt Nam là kết quả của sự tác động thường xuyên không có kế hoạch của con người như chặt đốt rừng, chăn thả quá mức làm cho đất thoái hóa mà hình thành [91].
Năm 1970, Trần Ngũ Phương nghiên cứu về rừng miền Bắc Việt Nam đã đưa ra sơ đồ diễn thế suy thoái và tiến hóa của một số kiểu rừng ở miền Bắc Việt Nam. Theo tác giả, diễn thế là một quá trình lâu dài, gồm nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn là một mắt xích, tập hợp các mắt xích đó thành một chuỗi diễn thế. Đất càng thoái hóa thì mắt xích đó càng dài, đất ít thoái hóa thì các mắt xích đó sẽ ngắn hơn [66].
Phan Nguyên Hồng (1991) đã nghiên cứu về sinh thái rừng ngập mặn Việt Nam. Ông mô tả các hệ sinh thái rừng ngập mặn và các loại diễn thế sinh thái rừng ngập mặn ven biển nước ta. Theo ông, mỗi giai đoạn của quá trình diễn thế đều gắn với sự thay đổi về môi trường, về địa mạo, địa chất và thổ nhưỡng. Ở các quần xã thực vật nội địa, trong điều kiện môi trường khác nhau, diễn thế xảy ra theo hai hướng: Tiến hóa và thoái hóa. Còn đối với quần xã thực vật ngập mặn thì nhiều khi hai quá trình này xảy ra trên cùng một vị trí và nối tiếp nhau [42].
Năm 1994, Lê Trần Chấn, Huỳnh Nhung khi nghiên cứu về diễn thế thứ sinh ở vùng Lương Sơn (Hòa Bình) đã mô tả sự thay đổi của thành phần thực vật, và cấu trúc (phổ dạng sống) của các quần xã rừng thứ sinh [10].
Lê Trọng Cúc (1996) đã tổng kết các xu hướng diễn thế trên nương rẫy bị bỏ hoang ở vùng núi phía Bắc Việt Nam. Trên các diện tích này hình thành các quần xã
thực vật như: rừng thứ sinh với các loài tiên phong, rừng tre, trảng cỏ cao và trảng cỏ thấp [28].
Năm 1997, Trần Đình Lý và các cộng sự khi nghiên cứu diễn thế thảm thực vật sau cháy rừng ở núi Phan Xi Phăng – Sa Pa – Lao Cai, cho rằng quá trình diễn thế xảy ra ở đây rất chậm, có thể kéo dài từ 200- 300 năm [59].
Năm 2004, Lê Ngọc Công nghiên cứu về quá trình phục hồi rừng bằng khoanh nuôi trên một số thảm thực vật ở Thái Nguyên, đã có nhận xét: Quá trình diễn thế phục hồi rừng diễn ra chậm chạp trên đất rừng bị thoái hoá nặng và nguồn giống ít do phải trải qua giai đoạn trảng cỏ cao. Trong giai đoạn đầu của diễn thế phục hồi rừng bằng khoanh nuôi, số lượng loài cây và mật độ cây tái sinh giảm từ chân đồi lên sườn đồi tới đỉnh đồi [26].
Ma Thị Ngọc Mai (2007), khi nghiên cứu về diễn thế đi lên của thảm thực vật ở trạm Đa dạng Sinh học Mê Linh – Vĩnh Phúc đã kết luận: Quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật ở vùng nghiên cứu diễn ra qua 4 giai đoạn: Thảm cỏ - thảm cây bụi - rừng thứ sinh - rừng thành thục. Quá trình diễn thế tự nhiên ở khu vực nghiên cứu diễn ra chậm, nguyên nhân chủ yếu do đất rừng đã bị thoái hoá và thiếu nguồn gieo giống. Đây chính là hậu quả của các hoạt động khai thác gỗ củi quá mức diễn ra trước đây [63].
1.4.4. Nghiên cứu về phục hồi rừng
1.4.4.1. Phục hồi bằng trồng rừng
Theo Phùng Ngọc Lan (1991), việc trồng rừng thuần loại mà chúng xuất hiện trong các chuỗi diễn thế thứ sinh như rừng Mỡ, rừng Bồ Đề là không hợp lý vì về phương diện sinh thái học thì đó là mô hình cấu trúc của rừng ôn đới, do vậy cần phải trở lại mô hình hỗn loài, nhưng không phải là mô hình hỗn loài phức tạp như của tự nhiên và mô hình nông – lâm kết hợp [50].
Theo Lâm Phúc Cố (1994) khi nghiên cứu về phục hồi rừng đầu nguồn Sông Đà tại Mù Cang Chải đã kết luận: Ở những nơi đất khó có khả năng tái sinh tự nhiên thì trồng rừng là giải pháp kỹ thuật lâm sinh cần thiết, nên chọn phương thức trồng rừng hỗn giao nhiều loài với những cây thích nghi với điều kiện đồi núi trọc [23].
rừng nhiệt đới bằng các loài cây bản địa để duy trì bảo vệ nguồn gen và tạo ra được