Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.2. Khái quát vấn đề nghiên cứu
1.2.2. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng
Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và theo thời gian. Đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới tiến hành nghiên cứu nhằm xây dựng cơ sở khoa học và lí luận phục vụ cho công tác kinh doanh rừng. Có thể điểm qua một số nghiên cứu liên quan đến các nhân tố cấu trúc rừng như sau:
1.2.2.1. Về cấu trúc tổ thành
Sự phong phú của hệ thực vật rừng mưa nhiệt đới được nhiều nhà khoa học ghi nhận. Theo Richards P.W (1952), trong rừng mưa nhiệt đới, trên mỗi
hécta không mấy khi có ít hơn 40 loài cây gỗ, mà có trường hợp còn đến trên 100 loài, (Richards, P.W, 1952) [15].
Baur.G.N (1962) [1], khi nghiên cứu rừng mưa ở khu vực gần Belem trên sông Amazôn, trên một ô tiêu chuẩn diện tích khoảng hai hecta đã thống kê được 36 họ thực vật và trên ô tiêu chuẩn diện tích hơn bốn hecta ở phía Bắc New South Wales cũng đã ghi nhận được sự hiện diện của 31 họ chưa kể cây leo, cây thân cỏ và thực vật phụ sinh.
1.2.2.2. Về cấu trúc tầng thứ
Hiện tượng phân tầng là một đặc trưng quan trọng của rừng nhiệt đới. Một trong những cơ sở định lượng để phân chia tầng là quy luật phân bố số cây theo cấp chiều cao. Đã có một số tác giả đề xuất các phương pháp nghiên cứu tầng thứ của rừng nhiệt đới, điển hình như phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do Davit và P.W. Risa (1933 - 1934) đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan vẫn là phương pháp có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng của rừng.
Chevalier (1917), Mildbraed (1922) đã ngụ ý rằng mọi phương pháp dựa vào chiều cao của cây để phân cây cối thành tầng đều có tính chất tùy tiện và các "tầng" đó không có một thực tế khách quan. Booberg (1932) đã lập đồ thị chiều cao của tất cả các cây gỗ đo được trong các “ khu rừng bảo vệ” ở Java, và đi đến kết luận là không thể nhận ra có mấy tầng cây như các tác giả khác đã mô tả. Ngược lại, nhiều tác giả khác cho rằng rừng mưa thường có từ ba đến năm tầng: Brown (1919) khi nghiên cứu rừng cây họ Dầu tại Philippin, đã cho biết là các cây gỗ lớn sắp xếp thành ba tầng khá rõ rệt.
Kraft (1884), lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp của Kraft là: khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng trồng. Theo phân cấp Kraft, cây rừng được chia làm hai nhóm: nhóm cây thống trị và nhóm cây bị chèn ép, tiếp đó ông phân chia cây rừng
thành năm cấp dựa vào tình hình sinh trưởng của chúng. 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. Cho đến nay phân cấp này vẫn được sử dụng rộng rãi trong kinh doanh rừng trồng. Tóm lại, sự phân tầng trong rừng mưa nhiệt đới mặc dù có các ý kiến trái ngược, nhưng quan điểm có sự phân tầng rõ rệt trong rừng mưa nhiệt đới được nhiều nhà khoa học xác nhận.
1.2.2.3. Về cấu trúc tuổi
Richards P.W (1952) [15], trong rừng nhiệt đới có mùa khô hạn thật rõ, dựa vào vòng năm đôi khi có thể xác định được tuổi cây gỗ đại khái gần đúng và có thể dùng phương pháp này đối với một số ít loài cây trong rừng phân mùa thường xanh, nhưng trong rừng mưa điển hình với khí hậu tương đối không phân thành mùa thì vòng sinh trưởng hình thành hàng năm không phân biệt rõ rệt.
1.2.2.4. Về cấu trúc mật độ
Richards P.W (1952) [15], trong rừng mưa nhiệt đới ở Nam Mỹ và Châu Phi, mật độ lâm phần (cây có đường kính ngang ngực từ 10 cm trở lên) biến động từ 390 - 1.710 cây/ha, trong đó mật độ của những cây có đường kính từ 41 cm trở lên khoảng 39 - 60 cây/ha. Baur G.N (1962), cũng cho biết: trong rừng mưa nguyên sinh ở Mã Lai trên diện tích một hecta có khoảng 550 cây có đường kính từ 10 cm trở lên, trong đó những cây có đường kính trên 48 cm từ 42 - 65 cây/ha.
Về mật độ tối ưu lâm phần, H. Thomasius (1972) đã xây dựng lí thuyết khoảng sống và hằng số không gian sinh trưởng liên quan tới chiều cao, mật độ và tuổi. Kairukstis (1980) xác định mật độ tối ưu lâm phần theo diện tích tán lá và mức độ che phủ. Chiabera (1982) mô hình hóa mật độ tối ưu theo tuổi và lấy mật độ tại tuổi 100 làm gốc (dẫn theo Nguyễn Ngọc Lung). Nhưng
các phương pháp này chỉ thích hợp cho nghiên cứu rừng thuần loài đều tuổi. Đối với rừng hỗn loài khác tuổi, việc xác định tuổi lâm phần rất khó khăn, cho nên khó áp dụng đối với rừng nhiệt đới hỗn loài khác tuổi.
1.2.2.5. Về nghiên cứu định lượng
Vấn đề về cấu trúc không gian và thời gian của rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất. B.Rollet (1971) đã biểu diễn các quan hệ chiều cao - đường kính ngang ngực, đường kính tán - đường kính ngang ngực bằng các hàm hồi quy; phân bố đường kính tán, đường kính thân cây dưới dạng các phân bố xác suất. Balley (1973) mô hình hoá cấu trúc thân cây với phân bố số cây theo cỡ kính (N - D) bằng hàm Weibull. Nhiều tác giả khác dùng hàm Schumacher, hyperbol, hàm mũ, Poisson, Charlier, v.v... (Ngô Kim Khôi,1998) [5].
Ngoài ra, từ các kết quả nghiên cứu định lượng cấu trúc, Bruce E.B và Ray A.S (1978), David Lenhart .J (1987), đã xây dựng các mô hình cấu trúc rừng, làm cơ sở khoa học cho công tác kinh doanh 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. Tiêu biểu 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.