5. Đó ng góp mới của luâ ̣n án
1.4.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng
1.4.1.1. Trên thế giới
Cấu trúc rừng là sự sắp xếp tổ chức nội bộ của các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc điểm sinh thái khác nhau có thể cùng sinh sống hoà thuận trong một khoảng không gian nhất định trong một giai đoạn phát triển của rừng. Cấu trúc rừng vừa là kết quả vừa là sự thể hiện các mối quan hệ đấu tranh sinh tồn và thích ứng lẫn nhau giữa các thành phần trong hệ sinh thái với nhau và với môi trường sinh thái. Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi.
* Cơ sở sinh thái về cấu trúc rừng
Quy luật về cấu trúc rừng là cơ sở quan trọng để nghiên cứu sinh thái học, sinh thái rừng và đặc biệt là để xây dựng những mô hình lâm sinh cho hiệu quả sản xuất cao. Trong nghiên cứu cấu trúc rừng người ta chia ra làm 3 dạng cấu trúc là: Cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. Cấu trúc của thảm thực vật là kết quả của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. 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, thực tế cấu trúc rừng nó có tính quy luật và theo trật tự của quần xã.
Theo tác giả G. N. Baur (1964) đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng nói riêng, trong đó đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Từ đó tác giả đưa ra các nguyên lý tác động xử lý lâm sinh cải thiện rừng [108].
hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley (1935). Khái niệm sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học [120].
Công trình nghiên cứu của R. Catinot (1965) [9], J. Plaudy (1987) [65] đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến.
* Mô tả về hình thái cấu trúc rừng
Hiện tượng rừng được phân thành tầng là sự sắp xếp không gian phân bố của các thành phần sinh vật rừng trên cả mặt bằng và theo chiều thẳng đứng. Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do P.W. Richards (1952) đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guam đến nay vẫn là phương pháp có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng thứ của rừng. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là chỉ minh họa được cách sắp xếp theo chiều thẳng đứng của các loài cây gỗ trong diện tích có hạn [122].
P. W. Richards (1964, 1967, 1968) [72] đã phân biệt tổ thành rừng mưa nhiệt đới làm hai loại là rừng mưa hỗn hợp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản. Cũng theo tác giả thì rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng, trừ tầng cây bụi và tầng cây cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đới, ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loài thân thảo còn có nhiều loại dây leo cùng nhiều loài thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây.
* Nghiên cứu định lượng 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 thống kê của toán học và tin học, trong đó việc mô hình hoá cấu trúc rừng xác lập giữa các nhân tố cấu trúc đã được nhiều tác giả nghiên cứu có kết quả. Vấn đề về cấu trúc không gian và thời gian được các tác giả tập trung nhiều nhất như: Rollet B (1971), Brung (1970), Loeth et al (1976). Rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu cấu trúc không gian và thời gian của rừng theo định lượng và dùng các mô hình toán học để mô phỏng các quy luật cấu trúc (dẫn theo Trần Văn Con, 2001) [22].
Các tác giả F. X. Schumarcher và T. X. Coil (1960) đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính loài. Bên cạnh đó các hàm Meyer, Hyperbol,
hàm mũ, Peason, Poisson... cũng đã được nhiều tác giả sử dụng để mô hình hoá cấu trúc rừng [123].
Một vấn đề nữa có liên quan đến cấu trúc rừng đó là việc phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo hay ngoại mạo sinh thái. Cơ sở phân loại 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 hướng phân loại này có Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949). 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 theo ngoại mạo sinh thái [49].
Phương pháp phân tích lâm sinh đã được H. Lamprecht (1969) [119] mô tả chi tiết. Các tác giả nghiên cứu rừng tự nhiên vùng nhiệt đới sau đó đã vận dụng phương pháp này và mở rộng thêm những chỉ tiêu định lượng mới cho phân tích cấu trúc rừng tự nhiên như Nguyen Van Sinh (2000) [134], Kammesheidt (1994) [133].
Tóm lại, trên Thế giới có rất nhiều các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng, trong đó có nhiều công trình nghiên cứu đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng.
1.4.1.2. Ở Việt Nam
Tại Việt Nam, đã có nhiều công trình khoa học của các tác giả tập trung vào các đặc điểm cấu trúc của các kiểu rừng tự nhiên, rừng trồng nhằm phục vụ cho việc kinh doanh rừng lâu dài và ổn định, nhiều tác giả đã đi sâu vào mô phỏng các cấu trúc rừng từ đơn giản đến phức tạp bằng các mô hình.
Theo tác giả Trần Ngũ Phương (1970), ông đã đề cập tới một hệ thống phân loại, trong đó rất chú ý tới việc nghiên cứu quy luật diễn thế rừng [66].
Thái Văn Trừng (1978) khi nghiên cứu kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới nước ta đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng vượt tán, tầng ưu thế sinh thái, tầng dưới tán, tầng cây bụi và tầng cỏ quyết [101].
Đối với hệ sinh thái rừng nhiệt đới ở Việt Nam, Thái Văn Trừng (2000) đã dựa vào sự ghép nối của 2 hệ thống phân loại: Hệ thống phân loại đặc điểm cấu trúc ngoại mạo làm tiêu chuẩn và hệ thống phân loại thảm thực vật dựa trên yếu tố hệ thực vật làm tiêu chuẩn đã phân chia thảm thực vật Việt Nam thành 5 nhóm kiểu thảm (gọi là 5 nhóm quần hệ) với 14 kiểu quần hệ (gọi là 14 quần hệ) [102]. Mặc dù
còn một số điểm cần bàn luận và chỉnh lý bổ sung thêm nhưng bảng phân loại thảm thực vật Việt Nam của ông từ bậc quần hệ trở lên gần phù hợp với hệ thống phân loại của UNESCO (1973).
Nguyễn Văn Trương (1983) 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 [103].
Các tác giả Vũ Đình Phương, Đào Công Khanh (2001) thử nghiệm phương pháp nghiên cứu một số quy luật cấu trúc, sinh trưởng phục vụ điều chế rừng lá rộng, hỗn loại thường xanh ở Kon Hà Nừng - Gia Lai cho rằng đa số loài cây có cấu trúc đường kính và chiều cao giống với cấu trúc tương ứng của lâm phần, đồng thời cấu trúc của loài cũng có những biến động [68].
Theo Nguyễn Nghĩa Thìn (1997), thống kê thành phần loài của Vườn Quốc Gia Tam Đảo có khoảng 2.000 loài thực vật, trong đó có 904 loài cây có ích ở Tam Đảo thuộc 478 chi, 213 họ thuộc 3 ngành Dương xỉ, ngành Hạt trần và ngành Hạt kín [89].
Như vậy, có nhiều tác giả trong nước cũng như nước ngoài đều cho rằng việc phân chia loại hình rừng ở Việt Nam là rất cần thiết đối với nghiên cứu cũng như trong sản xuất. Nhưng tùy từng mục tiêu đề ra mà xây dựng các phương pháp phân chia khác nhau nhưng đều nhằm mục đích làm rõ thêm các đặc điểm của đối tượng cần quan tâm.