Những Nghiên Cứu Về Cấu Trúc Rừng

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. Từ đó tác giả này đã đưa ra ra những tổng kết hết sức phong phú về các nguyên lý tác động xử lý lâm sinh nhằm đem lại rừng cơ bản là đều tuổi, rừng không đều tuổi và các phương thức xử lý cải thiện rừng mưa.

Tác giả Odum E.P (1971) [10] đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley A.P, năm 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.

- Về mô tả hình thái cấu trúc rừng:

Hiện tượng thành tầng là sự sắp xếp không gian phân bố của các thành phần sinh vật rừng trên cả mặt bằng và theo chiều đứng. Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do Davit và P.W. Richards (1933 - 1934) đềxướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan đến nay vẫn là phương pháp có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng của rừng. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là chỉ minh hoạ được cách sắp xếp theo hướng thẳng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích có hạn. Cusen (1951) đã khắc phục bằng cách vẽ một số giải kề bên nhau và đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều.

Richards P.W (1952) [18] đã phân biệt tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản, trong những lập địa đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây.

Cũng theo tác giả này thì rừng mưa thường có nhiều (thường có 3 tầng, trừ tầng cây bụi và tầng cây thân cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đới, ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loài thân cỏ còn có nhiều loài cây leo đủ hình dáng và kích thước, cùng nhiều thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây.

Kraft (1884), lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, ông chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng. 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.

Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà được chấp nhận rộng rãi. Sampion Gripfit (1948), khi nghiên cứu rừng tự nhiên Richards (1952) [18] phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng dựa vào chiều cao cây rừng.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 95 trang tài liệu này.

Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu về tầng thứ thuờng đưa ra những nhận xét mang tính định tính, việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính cơ giới nên chưa phản ánh được sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới.

- 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 hỗ trợ của thống kê toán học và tin học, trong đó việc mô hình hoá cấu trúc rừng, xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng đã được nhiều tác giả nghiên cứu có kết quả. Vấn đề về cấu trúc không gian và thời gian của rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất. Rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu cấu trúc không gian và thời gian của rừng theo hướng định lượng và dùng các mô hình toán để mô phỏng các qui luật cấu trúc (dẫn theo Trần Văn Con (2001) [3]. 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.

Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo chủ yếu mô tả rừng ở trạng thái tĩnh. Trên cơ sở nghiên cứu rừng ở trạng thái động Melekhov đã nhấn mạnh sự biến đổi của rừng theo thời gian, đặc biệt là sự biến đổi của tổ thành loài cây trong lâm phần qua các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát sinh và phát triển của rừng.

Tóm lại, trên thế giới, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, đa dạng, có nhiều công trình nghiên cứu công phu và đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên phục hồi sau nương rẫy còn rất ít.

2.2.1.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng

Vấn đề tái sinh đã được Viện điều tra quy hoạch rừng tiến hành nghiên cứu từ những năm 60 (thế kỷ XX) tại địa bàn một số tỉnh Quảng Ninh, Yên Bái, Nghệ An, Hà Tĩnh (Hương Sơn, Hương Khê), Quảng Bình....các kết quả nghiên cứu bước đầu đã được Nguyễn Vạn Thường (1991) [14] tổng kết và kết luận về tình hình tái sinh tự nhiên của một số khu rừng miền Bắc Việt Nam, hiện tượng tái sinh dưới tán rừng của các loài cây gỗ đã tiếp diễn liên tục, không mang tính chất chu kỳ.

Phùng Ngọc Lan (1984) [7] khi bàn về vấn đề đảm bảo tái sinh trong khai thác rừng đã nêu kết quả tra dặm hạt Lim xanh dưới tán rừng ở lâm trường Hữu Lũng, Lạng Sơn. Ngay từ giai đoạn nảy mầm, bọ xít là nhân tố gây ảnh hưởng đáng kể đến tỷ lệ nảy mầm.

Phạm Đình Tam (1987) [11] đã làm sáng tỏ hiện tượng tái sinh lỗ trống ở rừng thứ sinh Hương Sơn, Hà Tĩnh. Theo tác giả, số lượng cây tái sinh xuất hiện khá nhiều dưới các lỗ trống khác nhau. Lỗ trống càng lớn, cây tái sinh càng nhiều và hơn hẳn những nơi kín tán. Từ đó tác giả đề xuất phương thức khai thác chọn, tái sinh tự nhiên cho đối tượng rừng khu vực này.

Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới được thảo luận nhiều nhất là hiệu quả các cách thức sử 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) [18] 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) [2] tổng kết trong tác phẩm: Cơ sở sinh thái học của kinh doanh rừng mưa.

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 Nguyễn Duy Chuyên (1996) [4].

Như vậy, các công trình nghiên cứu được đề cập ở trên đã phần nào làm sáng tỏ việc đặc điểm tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Đó là cơ sở để xây dựng các phương thức lâm sinh hợp lý. 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 Xishuangbannatỉnh 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. Phạm Hồng Ban (2000) [1].

Tóm lại, qua những kết quả nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng trên thế giới chỉ ra cho chúng ta thấy đ ược các p h ươn g pháp nghiên cứu của một số tác giả cũng như những quy luật tái sinh ở một số nơi. Đồng thời các tác giả đã chỉ ra được một số biện pháp lâm sinh phù hợp tác động vào đó nhằm thúc đẩy quá trình tái sinh theo chiều hướng có lợi.

2.2.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam

Những năm gần đây việc đi vào nghiên cứu rừng tự nhiên ở Việt Nam ngày một nhiều, bởi đằng sau những hệ sinh thái rừng còn rất nhiều điều bí ẩn. Điều đó đã thu hút rất nhiều các tác giả quan tâm tới.

2.2.2.1. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng

Việc nghiên cứu cấu trúc rừng ở Việt nam cũng đã đ ược rất nhiều tác giả đề cập tới nhằm đưa ra giải pháp lâm sinh phù hợp, song tiêu biểu phải kể đến một số công trình nghiên cứu sau:

Theo kết quả nghiên của tác giả Trần Ngũ Phương (1970)[9] đã chỉ ra những đặc điểm cấu trúc của các thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam trên cơ sở kết quả dt tổng quát về tình hình rừng miền Bắc Việt Nam từ năm 1961 đến 1965. Nhân tố cấu trúc đầu tiên mà tác giả nghiên cứu là tổ thành và thông qua đó một số quy luật phát triển của hệ sinh thái rừng được phát hiện và ứng dụng vào thực tiễn sản xuất.

Với tác giả Thái Văn Trừng (1963, 1970, 1978)[15] đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng như: Tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi (B) và tầng cỏ quyết (C). Ông đã vận dụng và cải tiến bổ sung phương pháp biểu đồ, mặt cắt đứng của Davit - Risa để nghiên cứu cấu trúc rừng Việt Nam, trong đó tầng cây bụi và thảm tươi được vẽ phóng đại với tỉ lệ nhỏ hơn và có ký hiệu thành phần loài cây của quần thể đối với những đặc trưng sinh thái và vật hậu cùng biểu đồ khí hậu, vị trí địa lý, địa hình.

Van Steenis (1956) [19] 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 ưu sáng. Ông gọi các loài cây tiên phong là các loài cây tạm cư, còn các loài cây mọc sau là những loài định cư hay định vị. Cách tái sinh để hàn gắn các lỗ trống trong tán rừng được ví như cách hàn gắn những vết thương ở cơ thể con người, mà loài cây tạm thời thì giữ vai trò của bạch huyết làm đông máu. Mangenot lại gọi những loài cây đó là những loài “làm liền vết sẹo”.

Tóm lại, hầu hết các công trình nghiên cứu rừng gần đây thường thiên về việc mô hình hoá các quy luật kết cấu lâm phần và việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động vào rừng t h ường ít đề cập đến yếu tố sinh thái nên chưa thực sự áp dụng vào kinh doanh rừng đáp ứng mục tiêu ổn định lâu dài. Bởi vậy muốn đề xuất được một giải pháp lâm sinh đòi hỏi phải nghiên cứu cấu trúc rừng một cách chuyên sâu và phải dựa trên quan điểm tổng hợp về sinh thái học, lâm học, sản l ượng và điều quan trọng hơn cả phải phân tích được các quy luật tự nhiên mà nó tồn tại trong hệ sinh thái rừng.

2.2.2.2. Những nghiên cứu về tái sinh rừng

Nghiên cứu quy luật phát sinh, tái sinh tự nhiên và diễn thế thứ sinh của các xã hợp thực vật rừng nhiệt đới Thái Văn Trừng (1963, 1970, 1978)

[16] đã nhận định.

Nguyễn Thị Thoa (2003) [13] tái sinh là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, mà biểu hiện là sự xuất hiện của một thế hệ cây con của những loài cây gỗ. Hiểu theo nghĩa hẹp tái sinh rừng là một quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ.

Đặng Kim Vui (2002) [16] khi nghiên cứu cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy ở huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên với đối tượng là rừng phục hồi tự nhiên ở các giai đoạn tuổi khác nhau, đã nghiên cứu về cấu trúc tổ thành loài, cấu trúc dạng sống, cấu trúc hình thái, mật độ, độ phủ,... của các trạng thái rừng và kết luận: Tổng số loài cây của hệ sinh thái rừng phục hồi giảm dần khi giai đoạn tuổi tăng lên, đồng thời số loài cây gỗ tăng dần, số loài cây cỏ, cây bụi giảm nhanh. Theo quá trình phục hồi, trạng thái rừng có sự thay đổi về tầng thứ và thành phần thực vật ở các tầng, ở giai đoạn cuối của quá trình phục hồi (từ 10 - 15 tuổi) rừng có cấu trúc 5 tầng rõ rệt. Trên cơ sở đó tác giả đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả phục hồi rừng sau nương rẫy.

Nghiên cứu về rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên trên đất sau nương rẫy ở tỉnh Sơn La tác giả Lê Đồng Tấn (2003) [12] cho biết kết cấu tổ thành rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy khá đơn giản. Được thể hiện ở hệ số tổ thành của tổ hợp loài ưu thế cao, nhiều nơi chỉ 2 đến 3 loài đã chiếm ưu thế tuyệt đối. Phân bố cây trên mặt đất là phân bố ngẫu nhiên, nhưng đối với từng loài cây thì là phân bố cụm.

Vũ Tiến Hinh (1991) [6] Nghiên cứu đặc điểm quá trình tái sinh của rừng tự nhiên ở Hữu Lũng (Lạng Sơn) và vùng Ba Chẽ (Quảng Ninh) đã nhận xét: hệ số tổ thành tính theo % số cây của tầng tái sinh và tầng cây cao có liên

hệ chặt chẽ. Đa phần các loài có hệ số tổ thành tầng cây cao càng lớn thì hệ số tổ thành tầng tái sinh cũng vậy.

Tóm lại, trong quá trình tái sinh tự nhiên của các xã hợp tự nhiên nguyên sinh hay thứ sinh, có hai cách tái sinh: Thứ nhất là cách tái sinh liên tục dưới tán kín rậm, của những loại chịu bóng, sự tái sinh này t h ư ờ n g t h ư a thớt và yếu ớt vì thiếu ánh sáng nên chỉ có một số ít cây thoát khỏi hai giai đoạn nguy hiểm trong đời sống: Một giai đoạn ở vào một đến hai năm đầu và một giai đoạn ức chế kéo dài chờ cơ hội v ươn lên tầng trên cao cho thích hợp với nhu cầu sinh thái, thứ hai là cách tái sinh theo vệt để hàn gắn những lổ trống trong tán rừng do cây già đổ rụi hay gió bão làm đổ gẫy, ở đó trước hết mọc lên loài cây tiên phong ưa sáng mọc nhanh. Dưới tán kín hay thưa của chúng, những loài cây định vị trong thành phần xã hợp cũ thường đòi hỏi bóng trong một đến hai năm đầu, sẽ mọc sau và dần dần vươn lên thay thế những loài cây tiên phong tạm thời có tuổi thọ ngắn. những cây tiên phong sẽ tự tiêu vong sau khi “hoàn thành nhiệm vụ”, hoặc sẽ bị tiêu diệt bởi tán kín rậm của các loài cây định vị mọc sau, chỉ trừ một số ít loài cây tiên phong định cư có tuổi thọ dài, có thể tồn tại trong thành phần của các xã hợp đã tái sinh tự nhiên.

2.3. Tổng quan khu vực nghiên cứu

2.3.1. Điều kiện tự nhiên

2.3.1.1. Vị trí địa lý, địa hình

* Xã Yên Lạc:

Yên Lạc là một xã thuộc huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên, Việt Nam. Xã có địa hình kéo dài theo chiều bắc-nam và giáp với xã Văn Lãng thuộc huyện Đồng Hỷ ở phía đông bắc, xã Phú Đô ở phía đông, xã Tức Tranh ở phía đông nam và nam, một đoạn nhỏ giáp với xã Phấn Mễ ở phía tây nam, giáp với xã Động Đạt, Phú Lương ở phía tây và với hai xã Yên Ninh và Yên