1 ĐẶT VẤN ĐỀ Đã từ lâu người ta nghiên cứu xem rừng hệ sinh thái có đặc điểm cấu trúc đặc biệt Lịch sử phát triển, khái niệm rừng tích luỹ, hoàn thiện thành học thuyết rừng Có nhiều nghiên cứu rừng, nghiên cứu cấu trúc rừng nói chung cấu trúc rừng tự nhiên nói riêng nhiều nhà nghiên cứu quan tâm Cấu trúc rừng xếp tổ chức nội thành phần sinh vật hệ sinh thái rừng mà qua loài có đặc tính sinh thái khác chung sống hài hòa đạt tới ổn định tương đối giai đoạn phát triển định tự nhiên Cấu trúc rừng vừa kết vừa thể quan hệ đấu tranh thích ứng lẫn sinh vật rừng với môi trường sinh thái sinh vật rừng với (Ngô Quang Đê 1992) Mục tiêu quan trọng việc nghiên cứu cấu trúc rừng tìm giải pháp lâm sinh tác động phù hợp vào rừng nhằm nâng cao suất hiệu rừng Cấu trúc mặt không gian thời gian rừng tự nhiên thường phức tạp, đa dạng phong phú Đặc biệt với rừng Việt Nam tính phức tạp rừng thể rõ cấu trúc tổ thành loài cây, tầng thứ Việc nghiên cứu cấu trúc rừng nhằm trì rừng hệ sinh thái ổn định, có hài hoà nhân tố cấu trúc, lợi dụng tối đa tiềm điều kiện lập địa phát huy bền vững chức có lợi rừng kinh tế, xã hội môi trường Vì vậy, vấn đề cần nghiên cứu tìm hiểu quy luật cấu trúc rừng làm sở đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý nhằm sử dụng phát triển tài nguyên rừng bền vững Kon Tum tỉnh thuộc vùng Tây Nguyên Trong năm qua tỷ lệ rừng cao, độ che phủ thấp đạt 66,6% (theo Kết điều tra đánh giá theo dõi diến biến rừng tự nhiên toàn quốc – 2009) Hơn nữa, điều kiện tự nhiên tương đối khắc nghiệt, tập quán sản xuất đồng bào dân tộc nhiều lạc hậu đốt nương làm rẫy, du canh du cư… Diện tích rừng Kon Tum giảm đáng kể tình trạng phá rừng làm nương rẫy, lấn chiếm đất rừng, cháy rừng khai thác gỗ lậu dẫn tới khả phòng hộ rừng bị suy giảm, ảnh hưởng xấu đến môi trường đời sống người dân Do đó, để phục hồi nâng cao chất lượng rừng cần có tác động người cách tích cực, chủ động hiệu Để đạt mục đích trên, cần có hiểu biết sâu cấu trúc rừng để từ đề xuất giải pháp lâm sinh cách hợp lý, đồng Xuất phát từ thực tiễn đề tài “Xác định đặc điểm cấu trúc số trạng thái rừng tự nhiên Đăk Tô - Kon Tum” thực nhằm góp phần bổ sung sở lý luận cấu trúc rừng tự nhiên Đồng thời, kết nghiên cứu sở đề xuất biện pháp kỷ thuật lâm sinh tác động hợp lý vào rừng khu vực nghiên cứu nói riêng vùng sinh thái Việt Nam nói chung Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Trên giới 1.1.1 Nghiên cứu cấu trúc rừng 1.1.1.1 Về sở sinh thái cấu trúc rừng Quy luật cấu trúc rừng sở quan trọng để nghiên cứu sinh thái học, hệ sinh thái rừng đặc biệt để xây dựng mô hình lâm sinh cho hiệu sản xuất cao Trong nghiên cứu cấu trúc rừng người ta chia thành ba dạng cấu trúc cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian cấu trúc thời gian Cấu trúc lớp thảm thực vật kết trình chọn lọc tự nhiên, sản phẩm trình đấu tranh sinh tồn thực vật với thực vật thực vật với hoàn cảnh sống Trên quan điểm sinh thái cấu trúc rừng hình thức bên phản ánh nội dung bên hệ sinh thái rừng Thực tế cấu trúc rừng có tính trật tự theo quy luật quần xã Các nghiên cứu cấu trúc sinh thái rừng mưa nhiệt đới Richards P.W (1933 - 1934), Baur G.N (1962), ODum (1971) tiến hành Các nghiên cứu thường nêu lên quan điểm, khái niệm mô tả định tính tổ thành, dạng sống tầng phiến rừng Khi sâu nghiên cứu nhân tố cấu trúc rừng, kiểu xử lý mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên Tác giả Baur G.N (1962) [2] đưa tổng kết phong phú nguyên lý tác động xử lý lâm sinh nhằm đem lại rừng tuổi, rừng không tuổi phương thức xử lý cải thiện rừng mưa Công trình nghiên cứu tác giả Catinot (1965); Plaudy J biểu diễn cấu trúc hình thái rừng phẫu đồ rừng, nghiên cứu nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo khái niệm dạng sống, tầng phiến Tác giả Odum E.P (1971) [21] hoàn chỉnh học thuyết hệ sinh thái sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) Tansley A.P, năm 1935 Khái niệm hệ sinh thái làm sáng tỏ sở để nghiên cứu nhân tố cấu trúc quan điểm sinh thái học 1.1.1.2 Về mô tả hình thái cấu trúc rừng Hiện tượng thành tầng xếp không gian phân bố thành phần sinh vật rừng mặt theo chiều đứng Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng rừng Davit P.W Richards (1933 - 1934) đề xướng sử dụng lần Guyan đến phương pháp có hiệu để nghiên cứu cấu trúc tầng rừng Tuy nhiên, phương pháp có nhược điểm minh hoạ cách xếp theo hướng thẳng đứng loài gỗ diện tích có hạn Cusen (1951) khắc phục cách vẽ số giải kề bên đưa lại hình tượng không gian ba chiều Phương pháp biểu đồ trắc diện Davit Richards (1933 - 1934) đề xuất phân loại mô tả rừng nhiệt đới phức tạp thành phần loài cấu trúc thảm thực vật theo chiều nằm ngang chiều thẳng đứng Richards.P.W (1952) [26] sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới mặt hình thái Theo tác giả, đặc điểm bật rừng mưa nhiệt đới tuyệt đại phận thực vật thuộc thân gỗ tác giả phân biệt tổ thành thực vật rừng mưa thành hai loại, rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài phức tạp rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài đơn giản Trong điều kiện đặc biệt rừng mưa đơn ưu bao gồm vài loài Rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có tầng, ngoại trừ tầng bụi tầng thân cỏ) Trong rừng mưa nhiệt đới gỗ lớn, bụi loài thân cỏ có nhiều loài leo đủ hình dáng kích thước, nhiều thực vật phụ sinh thân cành "Rừng mưa thực quần lạc hoàn chỉnh cầu kỳ mặt cấu tạo phong phú mặt loài cây" Kraft (1884), lần đưa hệ thống phân cấp rừng, ông chia rừng lâm phần thành cấp dựa vào khả sinh trưởng, kích thước chất lượng rừng Phân cấp Kraft phản ánh tình hình phân hoá rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản dễ áp dụng phù hợp với rừng loài tuổi Việc phân cấp rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên vấn đề phức tạp, chưa có tác giả đưa phương án phân cấp rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà chấp nhận rộng rãi Sampion Gripfit (1948), nghiên cứu rừng tự nhiên ấn Độ rừng ẩm nhiệt đới Tây Phi có kiến nghị phân cấp rừng thành cấp dựa vào kích thước chất lượng rừng Richards (1952) [26] phân rừng Nigeria thành tầng dựa vào chiều cao rừng Như vậy, hầu hết tác giả nghiên cứu tầng thứ thường đưa nhận xét mang tính định tính, việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính giới nên chưa phản ánh phân tầng phức tạp rừng tự nhiên nhiệt đới 1.1.1.3 Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng Việc nghiên cứu cấu trúc rừng có từ lâu chuyển dần từ mô tả định tính sang định lượng với hỗ trợ thống kê toán học tin học, việc mô hình hoá cấu trúc rừng, xác lập mối quan hệ nhân tố cấu trúc rừng nhiều tác giả nghiên cứu có kết Vấn đề cấu trúc không gian thời gian rừng tác giả tập trung nghiên cứu nhiều Có thể kể đến số tác giả tiêu biểu như: Rollet B (1971), Brung (1970), Loeth et al (1967) nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu cấu trúc không gian thời gian rừng theo hướng định lượng dùng mô hình toán để mô qui luật cấu trúc (dẫn theo Trần Văn Con, 2001) [6] Rollet B (1971) mô tả mối quan hệ chiều cao đường kính hàm hồi qui, phân bố đường kính dạng phân bố xác suất Nhiều tác giả sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính loài thông theo mô hình Schumarcher Coil (Belly, 1973) Bên cạnh dạng hàm Meyer, Hyperbol, hàm mũ, Pearson, Poisson, nhiều tác giả sử dụng để mô hình hoá cấu trúc rừng Một vấn đề có liên quan đến nghiên cứu cấu trúc rừng việc phân loại rừng theo cấu trúc ngoại mạo hay ngoại mạo sinh thái [10] Cơ sở phân loại rừng theo xu hướng đặc điểm phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ số đặc điểm hình thái khác quần xã thực vật rừng Đại diện cho hệ thống phân loại rừng theo hướng có Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949), UNESCO (1973) Trong nhiều hệ thống phân loại rừng theo xu hướng nghiên cứu ngoại mạo quần xã thực vật không tách rời khỏi hoàn cảnh hình thành hướng phân loại theo ngoại mạo sinh thái Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc ngoại mạo chủ yếu mô tả rừng trạng thái tĩnh Trên sở nghiên cứu rừng trạng thái động Melekhov nhấn mạnh biến đổi rừng theo thời gian, đặc biệt biến đổi tổ thành loài lâm phần qua giai đoạn khác trình phát sinh phát triển rừng Công trình nghiên cứu R Catinot (1965) [3], Plaudy.J (1987) [22] biểu diễn cấu trúc hình thái rừng phẫu đồ rừng, nghiên cứu cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo khái niệm dạng sống, tầng phiến 1.1.2 Về đa dạng tầng gỗ Về đa dạng hệ thực vật, giới có nhiều công trình nghiên cứu, đặc biệt công trình có giá trị vào kỷ XIX – XX, Thực vật chí Ấn Độ gồm tập (1872), Thực vật chí Hải Nam (1973 – 1977), Thực vật chí Vân Nam (1997),… Tất công trình nêu lên mức độ phong phú đa dạng hệ thực vật rừng vùng định Tiêu biểu công trình Tolmachop Liên Xô (cũ) (Nguyễn Bá Thụ, 1995 [32]) Tác giả đưa nhận định, hệ thực vật cụ thể vùng nhiệt đới ẩm thường có tới 1500 – 2000 loài Ngày nay, đa dạng sinh học nhiều nhà khoa học quan tâm, đặc biệt việc bảo vệ đa dạng sinh học trở thành vấn đề quốc tế mà quốc gia đặt vào vị trí quan trọng Quan trọng lĩnh vực công ước bảo tồn đa dạng sinh học thông qua Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu Rio De Janeiro (1992) (Nguyễn Bá Thụ, 1995) Tại đây, định nghĩa đa dạng sinh học nêu cách đầy đủ là: Đa dạng sinh học gồm yếu tố đa dạng hệ sinh thái, đa dạng loài đa dạng di truyền 1.1.3 Nghiên cứu tái sinh rừng Tái sinh rừng trình sinh học mang tính đặc thù hệ sinh thái rừng, biểu xuất hệ loài gỗ nơi hoàn cảnh rừng: tán rừng, chỗ trống rừng, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nương rẫy Vai trò lịch sử lớp thay thế hệ già cỗi Vì tái sinh hiểu theo nghĩa hẹp trình phục hồi thành phần rừng, chủ yếu tầng gỗ Theo quan điểm nhà nghiên cứu hiệu tái sinh rừng xác định mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng con, đặc điểm phân bố Sự tương đồng hay khác biệt tổ thành lớp tái sinh tầng gỗ lớn nhiều nhà khoa học quan tâm (Mibbre-ad, 1930; Richards, 1933; 1939; Aubreville, 1938; Beard, 1946; Lebrun Gilbert, 1954; Joné, 1955-1956; Schultz, 1960; Baur, 1964; Rollet, 1969) Do tính chất phức tạp tổ thành loài cây, có số loài có giá trị nên thực tiễn, người ta khảo sát loài có ý nghĩa định Quá trình tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới vô phức tạp nghiên cứu Phần lớn tài liệu nghiên cứu tái sinh tự nhiên rừng mưa thường tập trung vào số loài có giá trị kinh tế điều kiện rừng nhiều bị biến đổi Van steenis (1956) [40] nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến rừng mưa nhiệt đới tái sinh phân tán liên tục loài chịu bóng tái sinh vệt loài ưa sáng Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới thảo luận nhiều hiệu cách thức sử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh loài mục đích kiểu rừng Từ nhà lâm sinh học xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh Công trình Bernard (1954, 1959); Wyatt Smith (1961, 1963) [39] với phương thức rừng tuổi Mã Lai; Nicholson (1958) Bắc Borneo; Donis Maudoux (1951, 1954) với công thức đồng hoá tầng Zaia; Taylor (1954), Jones (1960) với phương thức chặt dần tái sinh tán Nijêria Gana; Barnarji (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm Andamann Nội dung chi tiết bước hiệu phương thức tái sinh Baur (1964) tổng kết tác phẩm: Cơ sở sinh thái học kinh doanh rừng mưa Nghiên cứu tái sinh rừng nhiệt đới Châu Phi, A.Obrevin (1938) nhận thấy loài ưu rừng mưa A.Obrevin khái quát hoá tượng tái sinh rừng nhiệt đới Châu Phi để đúc kết nên lý luận khảm tái sinh, phần lý giải tượng bị hạn chế Vì lý luận ông sức thuyết phục, chưa giúp ích cho thực tiễn sản xuất biện pháp kỹ thuật điều khiển tái sinh rừng theo mục tiêu kinh doanh đề Tuy nhiên, kết quan sát Davit P.W Richards (1933), Bơt (1946), Sun (1960), Role (1969) [20] rừng nhiệt đới Nam Mỹ lại khác hẳn với nhận định A.Obrevin Đó tượng tái sinh chỗ liên tục loài tổ thành loài có khả giữ nguyên không đổi thời gian dài Về phương pháp điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống Lowdermilk (1927), với diện tích ô đo đếm thông thường từ đến m2 Diện tích ô đo đếm nhỏ nên thuận lợi điều tra số lượng ô phải đủ lớn phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng Để giảm sai số thống kê tái sinh tự nhiên, Barnard (1950) đề nghị phương pháp "điều tra chẩn đoán" mà theo kích thước ô đo đếm thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển tái sinh trạng thái rừng khác H Lamprecht (1989) [38] vào nhu cầu ánh sáng loài suốt trình sống để phân chia rừng nhiệt đới thành nhóm ưa sáng, nhóm bán chịu bóng nhóm chịu bóng Kết cấu quần thụ lâm 10 phần có ảnh hưởng đến tái sinh rừng I.D Yurkevich (1960) chứng minh độ tàn che tối ưu cho phát triển bình thường đa số loài gỗ 0,6 - 0,7 Các công trình nghiên cứu phân bố tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới đáng ý công trình nghiên cứu Richards, P.W (1952), Bernard Rollet (1974), tổng kết kết nghiên cứu phân bố số tái sinh tự nhiên nhận xét: ô có kích thước nhỏ (1 x 1m, x 1.5m) tái sinh tự nhiên có dạng phân bố cụm, số có phân bố Poisson Châu Phi sở số liệu thu thập Tayloer (1954), Barnard (1955) xác định số lượng tái sinh rừng nhiệt đới thiếu hụt cần thiết phải bổ sung trồấp Điều cho thấy trạng thái rừng gỗ đa dạng * Phân bố số theo cỡ đường kính (N-D1.3) Phân bố số theo cỡ đường kính mô phân bố khoảng cách hợp lý Số theo cỡ kính ô tiêu chuẩn có dạng đỉnh lệch trái Phần lớn rừng ÔTC tập trung nhiều cỡ kính từ - 16 cm sau gảm dần cỡ đường kính tăng lên * Phân bố số theo chiều cao (N/HVN) Phân bố số theo chiều cao vút N/HVN hàm Weibull phù hợp Số theo cấp chiều cao chủ yếu tập trung cỡ chiều cao 10 - 16 m Phân bố thực nghiệm có dạng đỉnh lệch trái * Quy luật tương quan đường kính chiều cao (HVN/ D1.3) Hệ số tương quan R2 địa điểm nghiên cứu tính từ 0,8411 đến 0,9656 thể mối quan hệ chặt chẽ HVN D1.3 Hai dạng phương trình Power Logarithmic biểu thị tốt mối quan hệ HVN D1.3 ... hiểu biết sâu cấu trúc rừng để từ đề xuất giải pháp lâm sinh cách hợp lý, đồng Xuất phát từ thực tiễn đề tài Xác định đặc điểm cấu trúc số trạng thái rừng tự nhiên Đăk Tô - Kon Tum thực nhằm... Trong nghiên cứu cấu trúc rừng người ta chia thành ba dạng cấu trúc cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian cấu trúc thời gian Cấu trúc lớp thảm thực vật kết trình chọn lọc tự nhiên, sản phẩm... cảnh sống Trên quan điểm sinh thái cấu trúc rừng hình thức bên phản ánh nội dung bên hệ sinh thái rừng Thực tế cấu trúc rừng có tính trật tự theo quy luật quần xã Các nghiên cứu cấu trúc sinh thái