1.1. Sơ lược về trạng thái rừng
Các nhà lâm học đã cô gắng phân chia các kiểu rừng nhằm hiểu biết, nhận thức đầy đủ về bản chất của một kiểu rừng thuộc một khu vực hay một lãnh thổ để tối ưu hóa các điều kiện hình thành rừng bằng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh (trồng rừng, nuôi dưỡng, sử dụng rừng, phục hồi, bảo vệ, bảo tồn, ...) nhằm nâng cao hiệu quả, chất lượng của rừng. Tuy nhiên, hạn chế của việc phân chia rừng như
trên là các tác giá chỉ dừng lại ở công tác phân chia theo vùng rộng lớn hay một
kiểu rừng tại một khu vực. Trong khi đó, mỗi một vùng khác nhau sẽ có kiểu thực vật khác nhau mặc dù các chỉ số về điều kiện khí hậu - đất đai là tương đối tương đồng. Các loại rừng nguyên sinh, thứ sinh, rừng phục hồi, rừng non trong một kiểu rừng chưa được xác định. Đây là cơ sở dé hình thành nên việc phân chia kiểu rừng chỉ tiết hơn, đó là chia theo trạng thái rừng.
Đối với việc phân chia các trạng thái rừng, trước đây Việt Nam áp dụng phân
loại trạng thái rừng dựa vào Quy phạm ngành 6-84, Quy phạm này được xây dựng dựa trên cơ sở phân loại rừng của Loeschau (1963). Sau đó là phân loại rừng theo
Thông tư 34/2009 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Đến nay, hai văn bản trên đã không còn hiệu lực và được thay thế bằng Thông tư 33/2018 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.
Theo Thông tư số 33/2018/TT-BNNPTNT về quy định tiêu chí xác định và phân loại rừng, các trạng thái rừng được phân chia dựa trên các tiêu chí về mục đích sử dụng, nguồn gốc hình thành, điều kiện lập địa, thành phần loài cây và trữ lượng rừng. Trong đề tài này, tác giả áp dụng cách phân chia theo loài cây, điều kiện lập địa và trữ lượng rừng. Kiểu rừng lá rộng thường xanh được quy định dựa trên thành
phần loài cây, trong đó thành phần chủ yếu là các loài thực vật thân gỗ lá rộng thường xanh với tỉ lệ trên 75% số cây.
Phân chia rừng dựa vào trữ lượng theo Thông tư số 33/2018/TT-BNNPTNT áp dụng với rừng gỗ, trạng thái rừng được chia thành 5 kiểu như sau:
- Rừng giàu: trữ lượng cây đứng lớn hơn 200 mÌ/ha.
- Rừng trung bình: trữ lượng cây đứng từ lớn hơn 100 đến 200 m*/ha.
- Rừng nghèo: trữ lượng cây đứng từ lớn hơn 50 đến 100 mÌ/ha.
- Rừng nghèo kiệt: trữ lượng cây đứng từ 10 đến 50 m”/⁄ha.
- Rừng chưa có trữ lượng: trữ lượng cây đứng dưới 10 m*/ha.
Theo phân loại trên thì đối tượng nghiên cứu của đề tài là trạng thái rừng trung bình có trữ lượng từ lớn hơn 100 đến 200 m”/ha và được ký hiệu là TXB.
Kiểu rừng kín thường xanh nhiệt đới phân bố tương đối rộng trên lãnh thổ Việt Nam. Ở miền Bắc phân bố ở độ cao dưới 700 m và ở miền Nam là dưới 1000 m so với mực nước biên. Kiểu rừng này xuất hiện tại những vùng khí hậu có nhiệt độ không khí trung bình hàng năm từ 20°C — 25°C, nhiệt độ không khí trung bình tháng lạnh nhất là 15°C — 20°C, nhiệt độ không khí trung bình tháng nóng nhất khoảng 30°C — 35°C; lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 1200 — 2500 mm và độ âm trung bình thấp nhất lớn hơn 85%, tình trạng mưa nhiều là đo những cơn bão, lượng bốc hơi thấp. Mùa hạn kéo dài 3 tháng với lượng mưa dưới 50 mm và một tháng có lượng mưa dưới 25 mm. Dat trong kiểu rừng này là đất đỏ vàng feralit, đất đỏ hung nhiệt đới, đất bồi tụ thung lũng dưới chân các dãy đá vôi, đất
đen macgalit (Thái Văn Trừng, 1999).
Với độ âm không khí và lượng mưa bình quân tương đối, phân bố trên địa hình có độ cao trên 700 m so với mực nước biển va chịu sự tác động của gió biển ít hơn nên quan hệ thực vật ở khu vực xã Công Hải rat cần đáng quan tâm. Nhiều van đề khoa học như quy luật tái sinh, diễn thé rừng, quy luật sinh trưởng của cây rừng và rừng nhiệt đới, ... vẫn cần được phát hiện và khám phá.
1.2. Những nghiên cứu về đặc điểm lâm học rừng tự nhiên trên thế giới 1.2.1. Cấu trúc tổ thành
Câu trúc tô thành khác nhau sẽ dẫn đến sự khác nhau tương ứng về các đặc trưng cấu trúc khác của rừng. Vì vậy, nghiên cứu cấu trúc tổ thành nhất là cấu trúc tô thành trong rừng tự nhiên nhiệt đới ầm được xem như công việc đầu tiên và quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc rừng.
Khi nghiên cứu về rừng, các tác giả đặc biệt quan tâm đến thành phần loài và vai trò của chúng trong quan xã, cau trúc một khu rừng bao gồm các thước đo về thành phần loài, tính đa dạng, chiều cao thân, đường kính thân, độ tàn che, mật độ cây, phân bố theo cấp tuổi và mô hình không gian của các loài thành phan trong rừng (Smith, 1993). Richards (1952) đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới về mặt hình thái. Theo tác giả, một đặc điểm nối bật của rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ và tác giả đã phân biệt tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại, đó là rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây. Rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng, ngoại trừ tầng cây bụi và tầng cây thân cỏ). Địa hình và loại đất cũng là những nhân tố có tác động mạnh đến kích thước thân cây, mật độ cây đứng và sự không đồng nhất trong không gian của thân cây. Vì vậy, kết quả của những công trình nghiên cứu này là cơ sở góp phần vào việc quản lý và kinh doanh
lâm nghiệp (Clark David B. và Deborah A Clark, 2000).
Và đáng chú ý nhất là tác giả Pappoe và các cộng sự (2010) nhận định điều tra thành phần thực vật và cấu trúc rừng là cần thiết dé cung cấp thông tin về sự phong phú của các loài thực vật và những thay đổi mà chúng trai qua có thé hữu ích cho mục đích quản lý và hỗ trợ công tác lâm sinh của rừng.
Trong nghiên cứu lâm học, van đề được quan tâm nghiên cứu là làm sáng tỏ vai trò của các loài cây gỗ trong quan thụ, các đặc trưng cấu trúc rừng, đặc điểm tái sinh rừng và đa dạng của các loài cây gỗ.
1.2.2. Cấu trúc ngang và cấu trúc đứng
Từ trước đến nay đã có nhiều nhà lâm học quan tâm đến phương pháp mô tả
và đánh giá cau trúc của rừng. 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 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 thắng đứng của các loài cây gỗ trong diện tích có hạn. Cusen (1953) đã khắc phục bằng cách vẽ một số dải kề bên nhau và đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều. Theo Rollet (1969), cấu trúc dùng dé chỉ rõ sự phân bố của thành phần cây gỗ theo cấp đường kính hoặc phân bồ theo tiết điện ngang thân cây theo cấp đường kính. Theo Golley và ctv (1969) thì cấu trúc là phân bố sinh khối theo gỗ, thân, lá, rễ, ... Theo T. A. Rabotnov (1978), thì cau trúc quần xã thực vật đó là đặc điểm phân bố của các cơ quan thành phần tạo nên quần xã theo không gian và thời gian (dẫn theo Thái Văn Trừng, 1999).
Cấu trúc rừng được nghiên cứu theo nhiều phương pháp khác nhau, nhưng chủ yếu vẫn theo hai hướng chính là nghiên cứu định tính và nghiên cứu định lượng. Trên thế giới, cấu trúc rừng là kết quả thể hiện mối quan hệ đấu tranh sinh tồn cũng như thích ứng lẫn nhau giữa các thành phần trong hệ sinh thái và môi trường. Việc nghiên cứu cấu trúc rừng trên thé giới đã được tiến hành từ rất lâu nhằm xác định cơ sở khoa học đề xuất các biện pháp tác động vào rừng, góp phần nâng cao hiệu quả trong sản xuất kinh doanh cũng như môi trường rừng.
1.2.2.1. Nghiên cứu về phân bố số cây theo đường kính (N/D;s)
Phân bố số cây theo đường kính là quy luật cau trúc cơ bản của lâm phan va được nhiều nhà lâm học quan tâm nghiên cứu. Các tác giả đã đưa ra nhiều hàm phân bố lý thuyết khác nhau dé mô phỏng dang phân bố thực nghiệm cho N/D,3.
Tuy nhiên, một dạng phân bố thực nghiệm chỉ có thể được mô phỏng phù hợp với một dạng hàm số ở mức xác suất cho phép.
Theo Prodan (1952), nghiên cứu quy luật phân bố rừng, chủ yêu theo đường
kính D,3 có liên hệ với giai đoạn phat dục và các biện pháp kinh doanh. Theo tác
giả, sự phân bố số cây theo đường kính có giá trị đặc trưng nhất cho rừng, đặc biệt là rừng hỗn loại, nó phan ánh các đặc diém lâm sinh của rừng. Kêt luận của ông về
phân bố đã được kiểm chứng ở nhiều nơi trên thế giới, đó là phân bố số cây theo cấp đường kính của rừng tự nhiên có dạng một đỉnh lệch trái. Số cây tập trung nhiều ở các lớp cây có đường kính nhỏ vì nhiều cây và nhiều loài cùng sống. Vì điều kiện cạnh tranh không gian sinh trưởng và đào thải tự nhiên nên số lượng cây sẽ giảm dần theo thời gian.
Theo Meyer (1952) đã mô tả phân bố số cây theo đường kính bằng phương
trình toán học, có dạng đường cong giảm liên tục. Baur (1964) đã nghiên cứu các
van đề về cơ sở sinh thái nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng nói riêng. Trong đó, tác giả đi sâu vào cau 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. Richards (1968), trong cuốn “Rừng mưa nhiệt đới” cũng đã dé cập đến phân bố số cây theo đường kính, ông nhận định dạng phân bố giảm là một dạng đặc trưng của rừng tự nhiên hỗn loài.
Balley (1973) đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa phân bố số cây theo đường kính (N/D,3). Nhiều tác giả cũng sử dụng các hàm toán học của Schumacher, Hyperpol, ham mũ, ... để mô hình hóa quy luật phân bồ số cây theo đường kính của rừng (dẫn theo Trần Văn Con, 2001).
Wenk (1995), khi nghiên cứu xác định cấu trúc của một loại hình rừng nhằm
mục đích không những đánh giá được hiện trạng và động thái sinh trưởng của rừng
qua các quy luật phân bố cây theo chiều cao (H„„) theo đường kính (D3), theo đường kính tán (Dyn), theo tổng tiết điện ngang (G¡›),... mà còn có thể xác định được kích thước bình quân của lâm phần phục vụ cho công tác điều tra quy hoạch rừng (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1995).
1.2.2.2. Nghiên cứu về phân bố số cây theo chiều cao (N/H„„)
Trước đây, khi nghiên cứu về cấu trúc theo chiều thắng đứng (chiều dọc) của rừng tự nhiên nhiệt đới, việc xác định tầng thứ đều mang tính mô tả, định tính.
Việc phân chia các tầng rừng theo chiều cao mang tính chất cơ giới nên chưa phản ánh cụ thé sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới.
Khi nghiên cứu cấu trúc rừng theo chiều thẳng đứng, phần lớn các tác giả
đã dựa vào phân bố số cây theo chiều cao. Phương pháp kinh điển là vẽ các phẫu đồ đứng với các kích thước khác nhau tùy theo mục đích nghiên cứu. Các phẫu đồ mang lại hình ảnh khái quát về cau trúc tang tán, phân bố số cây theo chiều thang đứng của rừng, từ đó rút ra các nhận xét và đề xuất ứng dụng thực tế. Phương pháp này được nhiều nhà nghiên cứu rừng nhiệt đới áp dụng như Meyer (1952), Rollet (1985), Schumacher (1986) ... trong đó tiêu biểu là công trình nghiên cứu của Richards (1959) (Giang Văn Thắng, 2003).
Nhìn chung, các phương trình toán học miêu tả về đặc điểm lâm học và cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú và đa dạng. Những kết luận của các tác giả trên đây sẽ được đề tài tham khảo có chọn lọc trong việc xử lý tính toán số liệu, xây dựng mô hình toán học và là cơ sở tham khảo quan trọng cho việc định hướng đề xuất những biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động phù hợp khi nghiên cứu đặc điểm lâm học rừng tự nhiên tại khu vực nghiên cứu.
1.2.3. Đa dạng loài cây gỗ
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu, đặc biệt những công trình có giá trị vào thế kỷ XIX — XX, như Thực vật chí An Độ gồm 7 tập (1872), Thực vật chí Hải Nam (1973 — 1977), Thực vật chí Vân Nam (1997), ... Tat cả các công trình đều đã nêu lên mức độ phong phú và đa dạng của hệ thực vật rừng ở từng vùng nhất định. Tiêu biểu là công trình của Tolmachop ở Liên Xô cũ, ông đã đưa ra nhận định, một hệ thực vật cụ thé ở vùng nhiệt đới âm thường có tới 1500 — 2000 loài. Ngày nay, da dang sinh học đang được nhiều nhà khoa học quan tâm, đặc biệt việc bảo vệ đa dạng sinh học đã trở thành vấn đề quốc tế mà mọi quốc gia đều đặt vào vị trí quan trọng. Quan trọng về lĩnh vực này là Công ước bảo tồn đa dạng sinh học được thông qua tại Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu ở Rio De Janeiro (1992). Tại đây, định nghĩa về đa dạng sinh học đã được nêu một cách đầy đủ và đa dạng sinh học gồm 3 yếu tố: đa dạng hệ sinh thái, đa dang loài và đa dang di truyền (dẫn theo
Phan Thanh Lâm, 2016).
Trước tình hình sự đa dạng sinh học trên thế giới ngày càng suy giảm
nghiêm trọng nên việc nghiên cứu dé bảo tôn da dạng sinh học trở nên cap thiệt, từ
đó có nhiều tổ chức và cá nhân đã đi sâu vào nghiên cứu đa dạng sinh học, bảo tồn đa dạng sinh học đã trở thành một vấn đề quan trọng bậc nhất hiện nay. Việc sử dụng các tư tưởng về quản lý tài nguyên truyền thống và các số lượng loài thực vật hiện nay để làm cơ sở bảo tồn da dang sinh học, lý giải cho các van đề suy giảm da dạng sinh học và giải pháp bảo tồn chúng.
Nghiên cứu đánh giá tài nguyên đa dạng sinh học là một hoạt động hết sức cần thiết nhằm tạo nên cơ sở đữ liệu cho các giải pháp bảo tồn, hoạch định chính sách và kế hoạch phát triển sử dụng bền vững tài nguyên. Khái niệm đánh giá đa dạng sinh học có thé hiểu với 2 hoạt động khác nhau, nhưng có liên quan quyết định lẫn nhau, thứ nhất là phân tích định lượng các chỉ số đa dạng sinh học (biodiversity
measurement) (IVI- Importance Value Index; H- Shannon - Weiner’s Index, Cd- Simpson’s index,...) thứ hai là đánh giá giá tri cua tai nguyên da dang sinh học, bao
gồm giá trị sử dụng trực tiếp, gián tiếp và giá trị không sử dụng, giá trị địa phương và toàn cầu (Vermeulen và Koziell, 2002).
Các nhà sinh thai hoc đã mô tả da dạng sinh vật của một khu vực nao đó
thông qua ba số do: sự giàu có về loài, da dang loài và tính đồng đều về độ phong phú hay độ ưu thé của loài (Magurran, 2004).
Hai thành phần cơ bản của đa dạng loài cây gỗ là chỉ số đa dạng và chỉ số đồng đều. Theo Magurran (2004), chỉ số đa dạng loài cây gỗ được xác định bằng chỉ số ưu thế của Simpson (1949) và chỉ số đa dạng Shannon-Weiner (1948, 1949).
Phân bố độ phong phú của các loài trong quan xã (chi số đồng đều) có thé được do đạc bằng các chỉ số Shannon-Weiner (1948), Simpson (1949), Pielou (1969)...;
trong đó hai chỉ số thông dụng nhất là Shannon-Weiner và Pielou.
1.2.4. Tái sinh rừng
Ở rừng mưa nhiệt đới, nhiều loài cây gỗ thường ra hoa vào mùa khô và quả chín vào đầu mùa mưa. Hạt giống thường phát tán theo trọng lực hoặc nhờ động vật và gió (Thái Văn Trừng, 1999; Daniel và ctv, 2006). Sau khi phát tán, hạt của nhiều loài cây gỗ ở rừng mưa nhiệt đới thường có giai đoạn ngủ kéo dài đến đầu mùa mưa năm tiếp theo. Đặc tính này cho phép hạt giống và cây con có khả năng sống sót cao
hơn. Mưa đến muộn hoặc thời tiết khô nóng trong một số tuần sau khi mưa đầu mùa là nhân tố hạn chế sự sống sót của cây mam và cây con. Những hạt giống và cây con hình thành vào giữa mùa mưa có khả năng sống sót cao. Tuy vậy, chúng có thê bị chết ở mùa khô năm tiếp theo vì hệ rễ phát triển chưa 6n định (Smith, 1986; Thái
Văn Trừng, 1999).
Tái sinh tự nhiên của rừng phụ thuộc vào nguồn hạt tạo ra hàng năm và nguồn hạt tồn trữ trong đất. Nhiều nghiên cứu (Richards, 1969; Thái Văn Trừng, 1999) cho thấy, nguồn hạt giống ở rừng mưa nhiệt đới phụ thuộc chặt chẽ vào số lượng cây mẹ, tuổi cây mẹ và lập dia. Sự phát tán hạt giống của cây gỗ ở rừng mưa
nhiệt đới chịu ảnh hưởng lớn của gió và động vật (Barot va ctv, 1999; Meiners va
ctv, 2002). Những cây gỗ ở rừng thường xanh phát tán quả và hạt theo định kỳ và hạt thường có giai đoạn ngủ. Những loài cây gỗ ưu thế ở tầng trên thường ra hoa vào đầu mùa khô và hạt giống nảy mầm vào đầu mùa mưa. Trái lại, những loài cây ở tầng dưới tán ra hoa và phát tán hạt giống vào hầu hết thời gian trong năm. Phần lớn cây gỗ ở rừng mưa nhiệt đới phát tán hạt giống ngay sau khi quả chín và sự nảy mam của hat giống phụ thuộc vào độ am môi trường đất. Giai đoạn hình thành cây con đưới tán rừng phụ thuộc vào tình trạng tán rừng, khả năng cung cấp ánh sáng và
nước.
Dự đoán tái sinh và sự sống sót của cây tái sinh cho đến giai đoạn trưởng thành cũng được nhiều nhà lâm học quan tâm, bởi vì dữ liệu về tái sinh rùng sẽ là
cơ sở xây dựng các phương thức xử lý lâm sinh có hiệu quả.
1.3. Những nghiên cứu về đặc điểm lâm học ở Việt Nam 1.3.1. Cấu trúc tổ thành
Cấu trúc rừng biểu thị thành phan và sự tổ chức, sắp xếp của các thành phan theo không gian và thời gian (Nguyễn Văn Thêm, 2002). Từ trước đến nay đã có nhiều nhà lâm học quan tâm đến phương pháp mô tả, đánh giá cấu trúc của rừng và đã mô tả cấu trúc rừng hỗn loài tự nhiên nhiệt đới bằng phương pháp biểu đồ rừng (biểu đồ phẫu diện rừng, trắc diện rừng và phẫu đồ rừng). Trắc diện đồ mô ta sự phân tang và vị trí của những loài cây trong tán rừng theo không gian đứng và theo