Bước đầu nghiên cứu một số quá trình động trong rừng lá rộng thường xanh ở Kon Hà Nừng trên cơ sở phân tích các tài liệu thu thập được từ 10 ô tiêu chuẩn định vị từ năm 2004-2008

tương đồng hay khác biệt giữa tổ thành lớp cây tái sinh và tầng cây gỗ lớn đã được nhiều

nhà khoa học quan tâm (Mibbre-ad, 1930; Richards, 1933; 1939; Aubreville, 1938; Beard,

1946; Lebrun và Gilbert, 1954; Joné, 1955-1956; Schultz, 1960; Baur, 1964; Rollet, 1969). Do tính chất phức tạp về tổ thành loài cây, trong đó chỉ có một số loài có giá trị nên trong thực tiễn, người ta chỉ khảo sát những loài cây có ý nghĩa nhất định.

Quá trình tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới vô cùng phức tạp và còn ít được nghiên cứu. Phần lớn tài liệu nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của rừng mưa thường chỉ tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế dưới điều kiện rừng đã ít nhiều bị biến đổi. Van steenis (1956) đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng mưa nhiệt đới là tái sinh phân tán liên tục của các loài cây chịu bóng và tái sinh vệt của các loài cây ưa sáng.

Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới được thảo luận nhiều nhất là hiệu quả các cách thức 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 Bernard (1954, 1959); Wyatt Smith (1961, 1963) với phương thức rừng đều tuổi ở Mã Lai; Nicholson (1958) ở Bắc Borneo; Donis và Maudoux (1951, 1954) với công thức đồng nhất hoá tầng trên ở Zaia; Taylor (1954), Jones (1960) với phương thức chặt dần tái sinh dưới tán ở Nijêria và Gana; Barnarji (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andamann. Nội dung chi tiết các bước và hiệu quả của từng phương thức đối với tái sinh đã được Baur (1964) tổng kết trong tác phẩm: Cơ sở sinh thái học của kinh doanh rừng mưa.

Nghiên cứu tái sinh ở rừng nhiệt đới Châu Phi, A.Obrevin (1938) nhận thấy cây con của các loài cây ưu thế trong rừng mưa là rất hiếm. A.Obrevin đã khái quát hoá các hiện tượng tái sinh ở rừng nhiệt đới Châu Phi để đúc kết nên lý luận bức khảm tái sinh, nhưng phần lý giải các hiện tượng đó còn bị hạn chế chưa đưa ra được những đề xuất cụ thể. Vì vậy, lý luận của ông còn ít sức thuyết phục, chưa giúp ích cho thực tiễn sản xuất để điều khiển tái sinh rừng theo những mục tiêu kinh doanh đã đề ra.

Tuy nhiên, những kết quả quan sát của Davit và P.W Risa (1933), Bơt (1946),

Sun (1960), Role (1969) ở rừng nhiệt đới Nam Mỹ lại khác hẳn với nhận định của

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 108 trang tài liệu này.

A.Obrevin. Đó là hiện tượng tái sinh tại chỗ và liên tục của các loài cây và tổ thành loài cây có khả năng giữ nguyên không đổi trong một thời gian dài.

Các công trình nghiên cứu về phân bố tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới đáng chú ý là công trình nghiên cứu của Richards, P.W (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 (1 x 1m, 1 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) .

Đối với rừng nhiệt đới thì các nhân tố sinh thái như nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi, thảm tươi là những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tái sinh rừng, cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu, đề cập đến vấn đề này. Baur G.N. (1962) cho rằng, sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến phát triển của cây con còn đối với sự nảy mầm và phát triển của cây mầm, ảnh hưởng này thường không rõ ràng. Thảm cỏ, cây bụi có ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây tái sinh. Ở những quần thụ kín tán, thảm cỏ và cây bụi kém phát triển nhưng chúng vẫn có ảnh hưởng đến cây tái sinh. Nhìn chung ở rừng nhiệt đới, tổ thành và mật độ cây tái sinh thường khá lớn. Nhưng số lượng loài cây có giá trị kinh tế thường không nhiều và được chú ý hơn, còn các loài cây có giá trị kinh tế thấp thường ít được nghiên cứu, đặc biệt là đối với tái sinh ở các trạng thái rừng phục hồi sau nương rẫy.

H. Lamprecht (1989) căn cứ vào nhu cầu ánh sáng của các loài cây trong suốt quá trình sống để phân chia cây rừng nhiệt đới thành nhóm cây ưa sáng, nhóm cây bạn chịu bóng và nhóm cây chịu bóng. Kết cấu của quần thụ lâm phần có ảnh hưởng đến

tái sinh rừng. I.D.Yurkevich (1960) đã chứng minh độ tàn che tối ưu cho sự phát triển

bình thường của đa số các loài cây gỗ là 0,6 - 0,7.

Độ khép tán của quần thụ ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và sức sống của cây con. Trong công trình nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa cây con và quần thụ, V.G.Karpov (1969) đã chỉ ra đặc điểm phức tạp trong quan hệ cạnh tranh về dinh dưỡng khoáng của đất, ánh sáng, độ ẩm và tính chất không thuần nhất của quan hệ qua lại giữa các thực vật tuỳ thuộc đặc tính sinh vật học, tuổi và điều kiện sinh thái của quần thể thực vật (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992).

Trong nghiên cứu tái sinh rừng người ta nhận thấy rằng tầng cỏ và cây bụi qua thu nhận ánh sáng, độ ẩm và các nguyên tố dinh dưỡng khoáng của tầng đất mặt đã ảnh hưởng xấu đến cây con tái sinh của các loài cây gỗ. Những quần thụ kín tán, đất khô và nghèo dinh dưỡng khoáng do đó thảm cỏ và cây bụi sinh trưởng kém nên ảnh hưởng của nó đến các cây gỗ tái sinh không đáng kể. Ngược lại, những lâm phần thưa, rừng đã qua khai thác thì thảm cỏ có điều kiện phát sinh mạnh mẽ. Trong điều kiện này chúng là nhân tố gây trở ngại rất lớn cho tái sinh rừng (Xannikov, 1967; Vipper, 1973) (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992) .

Như vậy, các công trình nghiên cứu được đề cập ở trên đã phần nào làm sáng tỏ đặc điểm tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Đó là cơ sở để xây dựng các phương thức lâm sinh hợp lý.

Tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy được một số tác giả nghiên cứu. Saldarriaga (1991) nghiên cứu 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). Kết quả nghiên cứu của các tác giả Lambert et al (1989), Warner (1991), Rouw (1991) đều cho thấy quá trình diễn thế sau nương rẫy như sau: đầu tiên đám nương rẫy được các loài cỏ xâm chiếm, nhưng sau một năm loài cây gỗ tiên phong được gieo giống từ vùng lân cận hỗ trợ cho việc hình thành quần thụ các loài cây gỗ, tạo ra tiểu hoàn cảnh thích

hợp cho việc sinh trưởng của cây con. Những loài cây gỗ tiên phong chết đi sau 5-10 năm và được thay thế dần bằng các loài cây rừng mọc chậm, ước tính cần phải mất hàng trăm năm thì nương rẫy cũ mới chuyển thành loại hình rừng gần với dạng nguyên sinh ban đầu.

Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy từ 1-20 năm ở vùng Tây Bắc Ấn Độ, Ramakrishnan (1981, 1992) đã cho biết chỉ số đa dạng loài rất thấp. Chỉ số loài ưu thế đạt đỉnh cao nhất ở pha đầu của quá trình diễn thế và giảm dần theo thời gian bỏ hoá. Long Chun và cộng sự (1993) đã nghiên cứu đa dạng thực vật ở hệ sinh thái nương rẫy tại Xishuangbanna tỉnh Vân Nam, Trung Quốc nhận xét: tại Baka khi nương rẫy bỏ hoá được 3 năm thì có 17 họ, 21 chi, 21 loài thực vật. Bỏ hoá 19 năm thì có 60 họ, 134 chi, 167 loài (dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000).

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 nhằm quản lý tài nguyên rừng bền vững.

1.2.2. Các nghiên cứu về sinh trưởng rừng

Người ta đã dùng nhiều cách để mô tả sinh trưởng của cây và sản lượng lâm phần. Cách truyền thống mà các nhà lâm học cổ điển thường dùng là bảng sản lượng. Từ những năm 1960 trở lại đây ngày càng xuất hiện nhiều công trình dùng mô hình toán để nghiên cứu quá trình sinh trưởng của cây rừng. Ngày nay đã có hàng loạt các hàm sinh trưởng có thể diễn tả chính xác đường cong sinh trưởng của cây rừng phụ thuộc vào thời gian. Vấn đề bây giờ vì thế là ở chỗ hiểu sâu hơn cơ sở lý thuyết của quá trình sinh trưởng, có nhiều cách để thực hiện việc này, ví dụ:

- Nhận thức các quy luật vật lý và ảnh hưởng của nó vào quá trình sinh

trưởng cho phép mô tả được các hàm toán.

- Mô tả quá trình sinh trưởng thông qua mô hình điều khiển.

- Mô tả quá trình sinh trưởng như là sự kiện ngẫu nhiên (Wenk, 1978).

Backman (1962) đã chỉ ra rằng: Suất tăng trưởng của một lâm phần là một hàm phụ thuộc vào tuổi, loài cây, lập địa và mật độ. Clutter (1963) đã dùng phương

trình vi phân để dự báo năng suất của rừng thuần loài đều tuổi, còn Moser và Hau (1962) thì dùng phương pháp này để nghiên cứu rừng lá rộng khác tuổi. Các nghiên cứu về sau đã bổ sung thêm nhiều yếu tố mới. Moser (1972) đã định lượng ba thành phần chủ yếu của quá trình sinh trưởng: Tái sinh (ingrowth); chết (mortality); tăng trưởng cây sống (Survior growth), ông đã phát triển một mô hình gồm các hệ phương trình phi tuyến để dự báo sinh trưởng của rừng cho các cấp đất và cỡ đường kính khác nhau. Leary (1970) cũng tiến hành những nghiên cứu tương tự, ông đã thảo luận sâu hơn về các luận điểm lý thuyết của các mô hình mô phỏng sinh trưỏng và đưa ra những nguyên tắc, để ước lượng các tham số.

Ek (1974) đã dùng hệ phương trình phi tuyến để nghiên cứu nhiều lâm phần

rừng lá rộng khác tuổi.

Người ta cũng có thể dùng các quá trình ngẫu nhiên để mô tả sinh trưởng của lâm phần. Burner và Moser (1973) đã dùng quá trình Markov để mô phỏng sự chuyển hoá cấp kính theo thời gian. Stephen và Waggoner (1970) cho rằng có thể dùng mô hình Markov để mô phỏng sự biến đổi thành phần loài của một lâm phần trong vòng 40 năm. Suzuki và Umemura (1974). Kouba, J. (1976) đã dùng chuỗi Markov để dự báo phân bố số cây theo cấp kính trong tương lai và quá trình thay đổi cấu trúc tuổi trong khi điều chế.

Bên cạnh mô hình lâm phần người ta cũng có thể xây dựng các mô hình trên cơ sở của từng cây cá thể. Về phương pháp luận thì cách làm này dễ và chính xác hơn phương pháp mô tả chung cho lâm phần; tuy nhiên nó đòi hỏi một khối lượng thông tin và tính toán lớn hơn nhiều. Ưu điểm nổi bật của mô hình từng cây là có thể dễ dàng kết hợp với quá trình đào thải (tự nhiên, nhân tạo) hoặc sự tái sinh thêm; và cũng thích hợp hơn để mô tải rừng hỗn loài. Do đó xu hướng sử dụng mô hình từng cây đang tăng lên.

Người ta còn phân biệt mô hình phụ thuộc khoảng cách và mô hình không phụ thuộc khoảng cách, ở loại mô hình phụ thuộc khoảng cách người ta đưa thêm chỉ số cạnh tranh để đánh giá mức độ phụ thuộc giữa các các cá thể với nhau.

Cho dù sử dụng phương pháp nghiên cứu mô tả thực nghiệm, phương pháp biểu đồ hay phương pháp mô hình hoá toán, thì điều quan trong nhất vẫn phụ thuộc

vào phương pháp thu thập số liệu. Phương pháp thu thập số liệu chính xác nhất là thiết lập một hệ thống ô tiêu chuẩn định vị để theo dõi lâu dài các nhân tố tạo thành cấu trúc của rừng. Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi phải có thời gian nghiên cứu lâu dài và tốn nhiều công sức để theo dõi định kỳ. Trong một số trường hợp, người nghiên cứu cần phải rút ngắn thời gian nghiên cứu để đưa ra những cơ sở khoa học đáp ứng ngay yêu cầu sản xuất và người ta đã sử dụng hệ thống các ô tiêu chuẩn tạm thời được thiết lập theo các cách rút mẫu khác nhau tuỳ theo mục tiêu nghiên cứu. Cách cách rút mẫu chủ yếu là: hệ thống, ngẫu nhiên, điển hình hoặc phối hợp giữa các phương pháp rút mẫu với nhau.

Tóm lại, việc mô hình hoá quá trình sinh trưởng của cây rừng được tiến hành bằng nhiều hướng khác nhau, nhưng có thể xếp thành hai xu hướng chính. Xu hướng thứ nhất tập trung mô tả sinh trưởng chung của lâm phần có chú ý đến các đặc trưng động thái như quá trình sinh trưởng, tái sinh và quá trình chết tự nhiên, hướng này về sau đã chi tiết đến các cấp kích thước và nhóm loài. Xu hướng thứ hai là mô hình từng cây, là những mô hình rất chi tiết với một khối lượng tính toán lớn, phức tạp, tuy nhiên nó đã trở thành hiện thực thông qua các tiến bộ của kỹ thuật máy tính điện tử.

1.3. Các nghiên cứu về động thái rừng ở trong nước

1.3.1. Các nghiên cứu về tái sinh và diễn thế rừng

Tái sinh rừng mưa nhiệt đới có đặc điểm phân tán liên tục, ngoài ra còn có tái sinh theo vệt. Rừng nhiệt đới Việt Nam thích hợp với cả hai kiểu tái sinh trên, ngoài ra còn có hiện tượng nảy mầm đồng thời tạo ra một thế hệ rừng tiên phong thuần loài, như rừng Sau Sau (Hữu Lũng - Lạng Sơn), rừng Bồ Đề (Phú Thọ)...

Tái sinh tự nhiên là qúa trình chủ yếu để phục hồi rừng qua các pha diến thế.

Có hai cách tái sinh tự nhiên:

1. Cách tái sinh liên lục dưới tán kín rậm của những loài chịu bóng thường thưa thớt và yếu ớt vì thiếu áng sáng nên chỉ có một số ít cây thoát khỏi giai đoạn

nguy hiểm, ức chế kéo dài để chò cơ hội vươn lên tầng cao cho thích hợp với nhu

cầu sinh thái;

2. Cách tái sinh theo vệt để hàn gắn những lỗ trống trong tán rừng do cây già đỏ rụi hay gió bão làm đổ gãy. Trên lỗ trống đó, trước hết sẽ mọc lên các loài cây tiên phong ưa sang, mọc nhanh. Dưới tán của các cây tiên phong, các loài cây định vị trong thành phần quần thụ cũ thường đòi hỏi che bóng trong 1-2 năm đầu, sẽ mọc sau và dần dần vươn lên thay thế những loài tiên phong tạm thời có tuổi thọ ngắn.

Quá trình tái sinh và diễn thế của rừng tự nhiên là những vấn đề hết sức quan trọng trong nghiên cứu sinh thái rừng nhiệt đới. Mỗi sự phá hoại rừng nguyên sinh đều dẫn đến quá trình diễn thế theo xu hướng trở lại trạng thái ban đầu. Sự thay đổi như vậy thường được gọi là quá trính diễn thế thứ sinh, đây là một quá trình hết sức phức tạp vì các hình thức, mức độ và thời kỳ phá hoại quần thể thực vật cũng như sự thoái hoá của đất rừng cũng hết sức phức tạp. Theo Thái Văn Trừng (1970) thì có thể phân ra hai loại trong quá trình diễn thế thứ sinh:

1. Trên đất rừng nguyên trạng.

2. Trên đất rừng thoái hoá.

Trên đất rừng nguyên trạng, nếu thảm thực vật chỉ bị phá hoại một lần thì các kiểu thảm thực vật sẽ phục hồi gần giống như các quần thể nguyên hay thứ sinh tự nhiên ở một số khu vực nhất định. Nếu bị tác động nhiều lần trong quá trình diễn thế thứ sinh thì tuỳ loại hình quần thụ nhưng thường là không biến đổi mấy về hình dạng, còn về cấu trúc sẽ đơn giản và thành phần cây tái sinh gồm chủ yếu là những loài cây tiên phong tạm cư hay tiên phong định cư và có rất loài định vị nên không thể đạt độ ưu thế tương đối của rừng nguyên sinh. Trên loại đất rừng thoái hoá, môi trường đã biến đổi, nhiều khi thảm thực vật rừng không phục hồi nguyên trạng được nên sẽ phát sinh những kiểu thảm thực vật ở bậc thấp hơn kiểu khí hậu, hay kiểu khí hậu thổ nhưỡng. Đầy là loại diễn thế đi xuống, muốn rừng trở lại nguyên trạng thì phải chờ thời gian dài để cải thiện chất lượng về mặt thổ nhưỡng.

Nghiên cứu tái sinh 9 loài cây giỗ có giá trị kinh tế (Táu mật, Dẻ, Re, Lim

xanh, Cà ổi, Sến, Xoay, Vàng tâm, Giổi) trên các trạng thái rừng khác nhau so với

rừng giàu chưa bị tác động nhận thấy số lượng cây tái sinh giảm rõ rệt: ở rừng nguyên sinh, tổng số cây tái sinh mục đích đạt 2594 cây/ha, trong khi đó rừng IIIA2 số lượng giảm xuống còn 1481 cây/ha, ở rừng IIIA1 chỉ còn là 750 cây/ha; trong đó có một số loài hầu như rất ít gặp như Lim xanh, Re, Vàng tâm, Xoay, Sến. Tỷ lệ % so với tổng số các loài cây tái sinh cũng giảm rõ rệt. Tuy nhiên, rừng ở Kon Hà Nừng còn có trữ lượng cao và khai thác chọn mới được diễn ra trong vòng 10 năm thì sự thay đổi trong tái sinh chưa xẩy ra mạnh.

Hoàng Văn Tuấn (2007), khi nghiên cứu về đặc điểm tái sinh và động thái tái sinh của hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh vùng Tây bắc đã chỉ ra rằng: có một sự tích luỹ số loài ở các lớp cây có kích thước lớn hơn so với các lớp cây dưới đó. Thực tế này phản ánh kết quả của sự khác nhau về tốc độ sinh trưởng của các loài cây tái sinh và tuỳ vào kích thước của lỗ trống được tạo ra trong tán rừng làm tiền đề cho quá trình tái sinh. Trần Văn Con và cộng sự (2006) đã chỉ ra rằng, động thái rừng có thể được nghiên cứu bằng theo dõi các ô định vị qua nhiều năm. Kết quả phân tích tài liệu thu thập được trong ba năm từ các ô tiêu chuẩn định vị ở Kon Hà Nừng đã cho thấy qui luật động thái của rừng. Biến động về số cây ở lớp cây tái sinh rất lớn, tỷ lệ chết và tỷ lệ tái sinh vào cấp kính nhỏ nhất khá cao. Tỷ lệ chết cao nhất là ở lớp cây tái sinh có D1,3 từ 1 đến 10cm (64%); chứng tỏ có một sự cạnh tranh rất lớn trong lớp cây tái sinh này. Trong thời gian quan sát 3 năm, số cây chết trong tầng cây cao là 25 cây (chiếm 6%), trong đó chết chủ yếu ở cấp kính từ 10 - 20cm. Số cây từ lớp cây tái sinh chuyển lên tầng cây cao là 28 cây. Số cây trong tầng cây cao chuyển lên các cỡ kính cao hơn là 56 cây.

1.3.2. Các nghiên cứu về tăng trưởng rừng

Ở Việt Nam, nghiên cứu tăng trưởng rừng mới được bắt đầu từ những năm đầu thập niên 50 của thế kỷ trước. Từ 1958-1960, các chuyên gia Đức đã tiến hành giải tích và nghiên cứu sinh trưởng cho một số loài cây rừng tự nhiên phục vụ công tác điều tra và phân loại rừng một số vùng trọng điểm: Thanh Hoá, Thái Nguyên, Bắc Giang, Quảng Ninh. Từ 1960 – 1965, các chuyên gia Trung Quốc và cán bộ điều tra rừng Việt Nam phối hợp nghiên cứu tăng trưởng và sinh trưởng trên 20 loài cây phổ