+ Hệ sinh thái rừng (Forest ecosystem) là một hệ sinh thái mà thành phần nghiên cứu chủ yếu là sinh vật rừng (các loài cây gỗ, cây bụi, thảm tươi, hệ động
vật và vi sinh vật rừng) và môi trường vật lý của chúng (khí hậu, đất). Nội dung nghiên cứu hệ sinh thái rừng bao gồm cả cá thể, quần thể, quần xã và hệ sinh thái, về mối quan hệ ảnh hưởng lẫn nhau giữa các cây rừng và giữa chúng với các sinh vật khác trong quần xã đó, cũng như mối quan hệ lẫn nhau giữa những sinh vật này với hoàn cảnh xung quanh tại nơi mọc của chúng (E.P. Odum 1986, G. Stephan 1980).
+ Thành phần cây gỗ: Đây là thành phần chủ yếu của hệ sinh thái rừng.
Đối với rừng nhiệt đới nói chung thành phần cây gỗ được chia thành 3 tầng: tầng vượt tán, tầng ưu thế sinh thái và tầng dưới tán. Dựa vào thành phần và tỷ lệ giữa các loài mà người ta chia ra thành rừng thuần loài và rừng hỗn loài. Về nguyên tắc, rừng thuần loài là rừng chỉ có một loài. Tuy nhiên trên thực tế, rừng có một số loài khác nhưng số lượng các loài khác này không vượt quá 10% thì vẫn được coi là rừng thuần loài (rừng thuần loài tương đối). Với rừng hỗn loài, để biểu thị mức độ tham gia của các loài người ta dùng công thức tổ thành. Thành phần cây gỗ là bộ phận chính và chủ yếu tạo nên độ khép tán (được biểu diễn thông qua độ tán che), độ đầy và trữ lượng lâm phần.
+ Thành phần cây bụi: Là những cây thân gỗ, song chiều cao không quá 5m, phân cành sớm. Cây bụi là một thành phần quan trọng trong hệ sinh thái rừng. Trong kinh doanh rừng hiện đại, lớp cây bụi mang lại rất nhiều lợi ích – đó là những lợi ích phi gỗ (NTFPs).
+ Thành phần thảm tươi: Bao gồm những loài thực vật thân thảo (không có cấu tạo gỗ), chúng thường sống dưới tán rừng. Cũng như cây bụi, nhiều loài cây thảo đem lại lợi ích kinh tế khá cao. Đứng trên quan điểm sinh thái, lớp cây bụi và lớp thảm tươi có ý nghĩa quan trọng, chúng góp phần bảo vệ đất, chống
nhiên, chúng cũng có thể là tác nhân cản trở tái sinh gây những khó khăn trong công tác trồng rừng, phục hồi rừng.
+ Phục hồi rừng
Phục hồi rừng được hiểu là quá trình tái tạo lại rừng trên những diện tích đã bị mất rừng. Theo quan điểm sinh thái học thì phục hồi rừng là một quá trình tái tạo lại một hệ sinh thái mà trong đó cây gỗ là yếu tố cấu thành chủ yếu. Đó là một quá trình sinh địa phức tạp gồm nhiều giai đoạn và kết thúc bằng sự xuất hiện một thảm thực vật cây gỗ bắt đầu khép tán (Trần Đình Lý; 1995) [2]. Để tái tạo lại rừng người ta có thể sử dụng các giải pháp khác nhau tuỳ theo mức độ tác động của con người là: Phục hồi nhân tạo (trồng rừng), phục hồi tự nhiên và phục hồi tự nhiên có tác động của con người (xúc tiến tái sinh).
+ Cấu trúc rừng
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.
2.2.2. Những nghiên cứu trên Thế giới
Quy luật 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 thời gian. Nó là cơ sở khoa học chủ yếu để xây dựng các phương pháp thống kê dự đoán trữ lượng, sản lượng và đề xuất các biện pháp lâm sinh phù hợp.
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 tác động vào rừng, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trường của rừng.
Ngay từ những năm đầu thế kỷ XX đã có nhiều nghiên cứ về cấu trúc rừng, những nghiên cứu trước đây chủ yếu mang tính định tính, mô tả thì nay đã đi sâu vào nghiên cứu định lượng chính xác. Việc nghiên cứu quy luật cấu trúc là để tìm ra dạng tối ưu theo quan điểm kinh tế, nghĩa là các kiểu cấu trúc cho năng suất gỗ cao nhất, chất lượng phù hợp nhất, với nhu cầu sử dụng gỗ và bảo vệ môi trường. Trên cơ sở quy luật cấu trúc, các nhà lâm sinh học có thể xây dựng phương pháp khai thác hợp lý như: Chặt trắng, chặt chọn, chặt dần. Các phương pháp kinh doanh rừng đều tuổi hay nhiều thế hệ tuổi.
A Schiffel (1902 – 1908), Hohenadl (1921 – 1922), A.V.Chiurin (1923 – 1927), V.K.Zakharov (1961) đều có chung kết luận là các quy luật phân bố về chiều cao, đường kính, thể tích hoàn toàn ổn định đối với lâm phần cùng loài, đều tuổi.
Balley (1973) sử dụng hàm weibull, Schiffel biểu thị đường cong cộng dồn phần trăm số cây bằng đa thức bậc ba.
Naslund (1936 – 1937) đã xác lập quy luật phân bố Charlier cho phân bố đường kính của lâm phần cùng loài, đều tuổi.
Diatchenco, Z.N sử dụng phân bố Gamma khi biểu thị phân bố số cây theo đường kính lâm phần rừng Thông ôn đới.
Đặc biệt để tăng thêm tính mềm dẻo, một số tác giả còn hay sử dụng họ hàm khác nhau, Loetsh sử dụng họ hàm Beta, một số tác giả dùng hàm họ Hyperbol, họ đường cong Poisson, hàm Charlier A, hàm Charlier B...
Baur, G.N (1976) [11] 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 đã 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.
Odum E.P (1971) [12] đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley, A.P (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.
Bên cạnh đó các công trình của các tác giả Richards; Baur; Catinot;
Odum; Van Stennis...; được coi là nền tảng cho những nghiên cứu về cấu trúc rừng.
Khi nghiên cứu sự biến đổi theo tuổi của quan hệ giữa chiều cao và đường kính ngang ngực, Tourin, A.V đã rút ra kết luận: "Đường cong chiều cao thay đổi và luôn dịch chuyển lên phía trên khi tuổi tăng lên". Kết luận này cũng được Vagui, A.B (1935) khẳng định. Prodan, M (1965); Haller, K.E (1973) cũng phát hiện ra quy luật: "Độ dốc đường cong chiều cao có xu hướng giảm dần khi tuổi tăng lên".
Kennel (1971) đã đề nghị: "Để mô phỏng sự biến đổi của quan hệ chiều cao với đường kính theo tuổi trước hết tìm phương trình thích hợp cho lâm phần, sau đó xác lập mối quan hệ của các tham số theo tuổi".
Như vậy, để biểu thị chiều cao và đường kính thân cây có thể sử dụng nhiều dạng phương trình, việc sử dụng dạng phương trình nào cho đối tượng nào là thích hợp nhất thì chưa được nghiên cứu đầy đủ. Nói chung, để biểu thị đường cong chiều cao thì phương trình parabol và phương trình logarit được dùng nhiều nhất.
2.2.3. Những nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam trong những thập kỷ vừa qua, vấn đề trồng rừng và kinh doanh rừng trồng ngày càng được quan tâm. Bên cạnh những cây bản địa được gây trồng thành công như: Mỡ, tre luồng, thông nhựa...; thì một số loài cây mọc nhanh như: Keo, bạch đàn với nhiều xuất xứ cũng được tham gia vào cơ cấu cây trồng trong lâm nghiệp.
Trồng rừng công nghiệp cũng đã có nhiều tác giả nghiên cứu và đạt được nhiều thành tựu khác nhau:
Theo Vũ Đình Phương (1987) [3] quy luật cấu trúc bao gồm nhiều quy luật tồn tại khách quan trong lâm phần nhưng quan trọng nhất là các quy luật:
Cấu trúc đường kính, cấu trúc chiều cao lâm phần, quan hệ giữa đường kính tán ( Dt) và đường kính ngang ngực (D1.3).
Đồng Sỹ Hiền (1974) khi nghiên cứu cho đối tượng rừng tự nhiên đã thử nghiệm 5 dạng phương trình tương quan thường được nhiều tác giả nước ngoài sử dụng là:
h= a + b.d + c.d2 (1)
h = a + b.d + c.d2 + e.d3 (2)
h = a + b.d + c.logd (3)
h = a + b.logd (4)
logh = a + b.logd (5)
Tác giả đã kết luận rằng phương trình (4) thích hợp nhất với đối tượng nghiên cứu trên.
Những năm 1973 – 1975, Phạm Quang Minh và các cộng sự đã có những khảo nghiệm về làm đất và bón phân cho bạch đàn Liễu ở Đại Lải – Vĩnh Phúc.
bạch đàn Liễu ở Đại Lải, tiếc rằng sau đú khụng được tiếp tục theo dừi và tổng kết đầy đủ.
Nguyễn Hải Tuất (1986) [4] đã sử dụng phân bố khoảng cách mô tả phân bố thực nghiệm của dạng hình chữ J có một đỉnh ngay sát cỡ đường kính bắt đầu đo.
Với thông đuôi ngựa ở khu vực Đông Bắc, kết quả nghiên cứu bước đầu của Vũ Nhâm (1988) về việc xây dựng mô hình chiều cao lâm phần.
Phạm Ngọc Giao (1995) đã khẳng định tương quan H/D của những lâm phần thông đuôi ngựa tồn tại chặt chẽ dưới dạng phương trình logarit một chiều:
h = a + b.logd.
Trong những năm gần đây, cấu trúc rừng ở nước ta đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Sở dĩ như vậy vì cấu trúc là cơ sở cho việc định hướng phát triển rừng, đề ra biện pháp lâm sinh hợp lý.
Đào Công Khanh (1996) [5], Bảo Huy (1993) [6] đã căn cứ vào tổ thành loài cây mục đích để phân loại rừng phục vụ cho việc xây dựng các biện pháp lâm sinh.
Lê Sáu (1996) [7] dựa vào hệ thống phân loại của Thái Văn Trừng kết hợp với hệ thống phân loại của Loeschau, chia rừng ở khu vực Kon Hà Nừng thành 6 trạng thái.
Phần 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH