Tài liệu Nghiên cứu một số đặc điểm rừng phòng hộ tại hồ núi cốc, tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRỊNH THỊ NGỌC LAN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM RỪNG PHÒNG HỘ HỒ NÚI CỐC, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRỊNH THỊ NGỌC LAN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM RỪNG PHÒNG HỘ HỒ NÚI CỐC, TỈNH THÁI NGUYÊN Ngành: Sinh thái học Mã ngành: 8.42.01.20 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. Đinh Thị Phượng THÁI NGUYÊN - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng công bố. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2018 Tác giả Trịnh Thị Ngọc Lan i LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến TS. Đinh Thị Phượng - người đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu để tôi có thể hoàn thành được luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo Khoa Sinh học, Khoa Sau đại học, Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn tới Uỷ ban nhân dân xã Phúc Trìu, Ban quản lý rừng phòng hộ và bảo vệ môi trường Hồ Núi Cốc đã cung cấp cho tôi những tài liệu cần thiết, tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt thời gian qua. Trong quá trình thực hiện luận văn do còn hạn chế về thời gian, kinh phí cũng như trình độ chuyên môn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến quý báu của các thầy cô giáo, các nhà khoa học, bạn bè và đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 4 năm 2018 Tác giả Trịnh Thị Ngọc Lan ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii MỤC LỤC ..........................................................................................................iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................. iv DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. v DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................. vi MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................ 2 3. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 3 Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................ 4 1.1. Một số khái niệm liên quan .......................................................................... 4 1.1.1. Khái niệm về thảm thực vật....................................................................... 4 1.1.2. Khái niệm về rừng ..................................................................................... 4 1.1.3. Tái sinh rừng .............................................................................................. 5 1.2. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng ............................................................. 8 1.2.1. Trên thế giới .............................................................................................. 8 1.2.2. Ở Việt Nam .............................................................................................. 12 1.3. Những nghiên cứu về tái sinh rừng ............................................................ 15 1.3.1. Trên thế giới ............................................................................................ 15 1.3.2. Ở Việt Nam .............................................................................................. 19 1.4. Những nghiên cứu ở Thái Nguyên về cấu trúc rừng và tái sinh rừng ........ 24 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................................................. 26 2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 26 2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 26 iii 2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 27 2.3.1. Phương pháp điều tra theo tuyến và ô tiêu chuẩn (OTC) ........................ 27 2.3.2. Phương pháp thu mẫu thực vật ................................................................ 28 2.3.3. Phương pháp phân tích mẫu .................................................................... 28 2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu ....................................................................... 31 Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................. 32 3.1. Điều kiện tự nhiên ...................................................................................... 32 3.1.1. Vị trí địa lý, ranh giới .............................................................................. 32 3.1.2. Địa hình ................................................................................................... 32 3.1.3. Đất đai ...................................................................................................... 33 3.1,4. Khí hậu, thủy văn..................................................................................... 34 3.1.5. Tài nguyên thiên nhiên ............................................................................ 35 3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ........................................................................... 36 3.2.1. Dân tộc, dân số ........................................................................................ 36 3.2.2. Hoạt động sản xuất nông, lâm nghiệp ..................................................... 36 3.2.3. Hoạt động công nghiệp ............................................................................ 38 3.2.4. Giao thông ............................................................................................... 38 3.2.5. Văn hóa, giáo dục, y tế ............................................................................ 38 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 41 4.1. Sự đa dạng các taxon thực vật trong khu vực nghiên cứu.......................... 41 4.2. Đa dạng về thành phần thực vật trong khu vực nghiên cứu ....................... 44 4.2.1. Đa dạng về thành phần loài ..................................................................... 44 4.2.2. Đa dạng về thành phần dạng sống ........................................................... 48 4.3. Đặc điểm về hình thái và cấu trúc của quần xã thực vật trong KVNC ...... 54 4.3.1. Cấu trúc phân tầng của quần xã............................................................... 54 4.3.2. Đặc điểm cấu trúc tổ thành và mật độ cây gỗ tái sinh ............................. 57 4.3.3. Phân bố cây gỗ tái sinh theo cấp chiều cao ............................................. 59 iv 4.3.4. Phân bố cây gỗ tái sinh theo mặt phẳng nằm ngang ............................... 60 4.4. Nguồn gốc và chất lượng cây tái sinh ........................................................ 61 4.4.1. Nguồn gốc cây gỗ tái sinh ....................................................................... 62 4.4.2. Chất lượng cây gỗ tái sinh ....................................................................... 63 4.5. Đề xuất một số giải pháp lâm sinh nhằm thúc đẩy nhanh quá trình phục hồi rừng ở KVNC ............................................................................................. 64 4.5.1. Giải pháp về chính sách ........................................................................... 64 4.5.2. Giải pháp về kỹ thuật ............................................................................... 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 67 1. Kết luận .......................................................................................................... 67 2. Kiến nghị ....................................................................................................... 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 69 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết đầy đủ Chữ viết tắt OTC Ô tiêu chuẩn ODB Ô dạng bản TĐT Tuyến điều tra Hvn Chiều cao vút ngọn KVNC Khu vực nghiên cứu Nxb Nhà xuất bản UBND Ủy ban nhân dân PHBVMT Phòng hộ bảo vệ môi trường iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1. Số lượng và tỷ lệ % các họ, chi, loài trong các ngành thực vật ở KVNC ................................................................................................ 41 Bảng 4.2. Các họ có từ 3 chi trở lên ở KVNC................................................... 43 Bảng 4.3. Thành phần dạng sống thực vật trong KVNC .................................. 49 Bảng 4.4. Thành phần dạng sống thực vật của các ngành trong KVNC ........... 53 Bảng 4.5. Cấu trúc phân tầng của quần xã rừng thứ sinh trong KVNC ............ 54 Bảng 4.6. Cấu trúc tổ thành và mật độ các loài cây gỗ tái sinh ở KVNC ......... 57 Bảng 4.7. Phân bố cây gỗ tái sinh theo cấp chiều cao của quần xã ở KVNC ...... 59 Bảng 4.8. Nguồn gốc và chất lượng cây gỗ tái sinh ở KVNC .......................... 62 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ bố trí ô dạng bản (ODB).......................................................... 28 Hình 4.1. Biểu đồ tỷ lệ % số họ, chi, loài trong các ngành thực vật ở KVNC . 42 Hình 4.2. Biểu đồ tỷ lệ % các nhóm dạng sống của thực vật ở KVNC ............ 49 Hình 4.3. Biểu đồ phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao của quần xã ở KVNC ................................................................................................ 60 Hình 4.4. Biểu đồ tỷ lệ % chất lượng cây gỗ tái sinh ........................................ 63 vi MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Rừng là tài nguyên quý giá của quốc gia. Rừng không những là tài nguyên có khả năng tự tái tạo và phục hồi mà rừng còn có chức năng vô cùng quan trọng. Rừng là thành phần quan trọng nhất của sinh quyển, là nguồn vật chất và tinh thần cơ bản thoả mãn nhu cầu của con người. Rừng là lá phổi xanh điều hòa khí hậu, hạn chế thiên tai bão lũ, là nơi cư trú và cung cấp thức ăn cho con người và động vật. Tất cả mọi đời sống xã hội, nhiều quá trình hoạt động sản xuất kinh doanh của con người đều có liên quan đến rừng. Rừng là nguồn cung cấp lương thực và thực phẩm, cung cấp gỗ xây dựng, chất đốt, cung cấp thuốc chữa bệnh,tinh dầu, làm cảnh và nhiều giá trị sử dụng khác. Rừng là một hệ sinh thái vô cùng phong phú và phức tạp bao gồm nhiều thành phần và các quy luật sắp xếp khác nhau theo không gian và thời gian. Để duy trì và ổn định được hệ sinh thái này đòi hỏi con người cần nghiên cứu, tìm hiểu rất sâu về hệ sinh thái rừng và từ đó có những biện pháp tác động hợp lý. Ở nước ta, rừng tự nhiên còn rất ít, chủ yếu là rừng thứ sinh ở những mức độ thoái hoá khác nhau. Nguyên nhân chủ yếu là do tác động bất hợp lý của con người như đốt nương làm rẫy, khai thác lạm dụng quá mức cho phép hay nói đúng hơn là sự đói nghèo và thiếu hiểu biết của người dân. Ngày nay chỉ còn khoảng hơn 9 triệu ha rừng tự nhiên trong đó rừng giàu chiếm khoảng 30%, rừng trung bình khoảng 35%, còn lại là rừng phục hồi. Trong những năm gần đây, do được bảo vệ và khoanh nuôi phục hồi nên diện tích rừng tự nhiên tăng lên đáng kể. Song song với đó là diện tích rừng trồng tăng lên mạnh mẽ trong đó có cả rừng sản xuất và rừng trồng đặc dụng, rừng trồng phòng hộ. Để nhằm giảm thiểu các thiên tai, hạn hán, lũ lụt, duy trì sự cân bằng của hệ sinh thái, rừng trồng phòng hộ ở nước ta đã và đang đóng một vai trò quan trọng. Muốn nâng cao tính phòng hộ của rừng đòi hỏi phải có những biện pháp lâm sinh tác động hợp lý nhằm tạo ra rừng trồng có cấu trúc gần giống cấu trúc của rừng tự nhiên. 1 Rừng phòng hộ bảo vệ môi trường Hồ Núi Cốc có tổng diện tích là 11.283 ha, trong đó rừng trồng là 3.683,5 ha, rừng tự nhiên 339,3 ha và còn lại là rừng tái sinh, cây bụi, trảng cỏ. Rừng phòng hộ Hồ Núi Cốc có một vị trí vô cùng quan trọng trong công tác phòng chống xói mòn, bồi lấp lòng hồ, bảo vệ đất, bảo vệ nước, tạo cảnh quan môi trường du lịch sinh thái… Rừng phòng hộ Hồ Núi Cốc đã và đang phát huy vai trò chức năng của khu rừng phòng hộ đem lại lợi ích kinh tế một cách gián tiếp rất cao. Ngoài việc cung cấp nước sinh hoạt, nước sản xuất cho thành phố Thái Nguyên và các huyện lân cận, một phần phía Tây Nam của tỉnh Bắc Giang thì nó còn đang mang lại lợi ích về cảnh quan môi trường sinh thái, thu hút hàng vạn khách du lịch thăm quan nghỉ mát. Thực tế để cải tạo rừng trồng bằng cách trồng mới một số loài cây bản địa tạo ra hệ sinh thái bền vững là khó khăn và hết sức tốn kém. Nguồn kinh phí phục vụ cho công tác bảo vệ và phát triển, trồng rừng hạn hẹp. Sức thu hút người dân vào việc trồng rừng còn hạn chế. Qua tìm hiểu thấy hiện nay trong khu vực rừng tự nhiên hiện còn là rừng phục hồi, rừng trồng cơ cấu đơn giản (chủ yếu là Keo), chưa phát huy hiệu quả phòng hộ bảo vệ môi trường và đặc biệt chưa tạo nên hệ thống rừng cảnh quan đẹp. Nhằm cung cấp thêm những cơ sở khoa học để chuyển hoá rừng trồng thành rừng gần giống với rừng tự nhiên, có tính bền vững của hệ sinh thái đáp ứng mục tiêu quan trọng của rừng phòng hộ gằn liền mục tiêu du lịch sinh thái, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu một số đặc điểm rừng phòng hộ tại Hồ Núi Cốc, tỉnh Thái Nguyên”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được tính đa dạng về thành phần, dạng sống các loài thực vật và cấu trúc rừng thứ sinh trong khu vực rừng phòng hộ Hồ Núi Cốc. - Đề xuất được một số giải pháp đẩy nhanh quá trình phục hồi rừng phục vụ cho công tác bảo vệ của rừng phòng hộ. 2 3. Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu đặc điểm về thành phần loài, thành phần dạng sống, đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên của rừng thứ sinh trong khu vực rừng phòng hộ Hồ Núi Cốc ở xã Phúc Trìu, TP. Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên. Thời gian nghiên cứu: đề tài được thực hiện từ 6 - 2017 đến 6 - 2018. 3 Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Một số khái niệm liên quan 1.1.1. Khái niệm về thảm thực vật Thảm thực vật (Vegetation) là khái niệm phổ biến được nhiều nhà khoa học đưa ra các định nghĩa khác nhau. Thảm thực vật (Vegetation) là khái niệm rất quen thuộc, có nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước đưa ra các định nghĩa khác nhau. Theo J.Schmithusen (1967) [40] thì thảm thực vật là lớp thực bì của trái đất và các bộ phận cấu thành khác nhau của nó. Thái Văn Trừng (1978) [55] cho rằng thảm thực vật là các quần hệ thực vật phủ trên mặt đất như một tấm thảm xanh. Trần Đình Lý (1998) [29] cho rằng thảm thực vật là toàn bộ lớp phủ thực vật ở một vùng cụ thể hay toàn bộ lớp phủ thảm thực vật trên toàn bộ bề mặt Trái Đất. Thảm thực vật là một khái niệm chung chưa chỉ rõ đối tượng cụ thể nào. Nó chỉ có ý nghĩa và giá trị cụ thể khi có định nghĩa kèm theo như: thảm thực vật cây bụi, thảm thực vật rừng ngập mặn, thảm thực vật tỉnh Thái Nguyên… Thảm thực vật thứ sinh là các trạng thái thảm thực vật xuất hiện sau khi thảm thực vật nguyên sinh bị tác động làm thay đổi hoặc bị phá hoại. Thảm thực vật thứ sinh thường bao gồm các trạng thái sau: thảm cỏ, thảm cây bụi, rừng tái sinh tự nhiên ở các giai đoạn khác nhau. Thảm thực vật thứ sinh sẽ khác biệt so với thảm thực vật nguyên sinh ở thành phần thực vật, cấu trúc tầng tán, năng lực phát triển, sinh khối và nhiều yếu tố khác. 1.1.2. Khái niệm về rừng Trải qua quá trình phát triển của lịch sử, khái niệm về rừng được tích lũy, hoàn thiện thành những học thuyết về rừng. Có nhiều khái niệm về rừng được đưa ra bởi các tác giả khác nhau. Năm 1817, H.Cotta (người Đức) đã xuất bản tác phẩm những chỉ dẫn về lâm học, đã trình bày tổng hợp những khái niệm về rừng. Ông có công xây 4 dựng học thuyết về rừng có ảnh hưởng đến nước Đức và châu Âu trong thế kỷ 19. Năm 1912, G.F.Morozov công bố tác phẩm Học thuyết về rừng. Sự phát triển hoàn thiện của học thuyết này về rừng gắn liền với những thành tựu về sinh thái học. Theo Morozov (1930), rừng là một tổng thể cây gỗ, có mối liên hệ lẫn nhau, nó chiếm một phạm vi không gian nhất định ở mặt đất và trong khí quyển. Rừng chiếm phần lớn bề mặt Trái Đất và là một bộ phận của cảnh quan địa lý. Theo Tcachenco M.E (1952), rừng là một bộ phận của cảnh quan địa lý, trong đó bao gồm một tổng thể cây gỗ, cây bụi, cây cỏ, động vật và vi sinh vật. Trong quá trình phát triển của mình chúng có mối quan hệ sinh học và ảnh hưởng lẫn nhau và với hoàn cảnh bên ngoài. Năm 1974, I.S. Mê-lê-khôp cho rằng: Rừng là sự hình thành phức tạp của tự nhiên, là thành phần cơ bản của sinh quyển địa cầu. Theo Sukhachep V.N: “ Rừng là một quần lạc sinh địa. Quần lạc sinh địa là tổ hợp các yếu tố thiên nhiên đồng nhất trên vùng đất xác định (đất, đá, khí hậu, nước, động vật, thực vật, vi sinh vật). Các yếu tố tự nhiên có vai trò thiết lập ra các mối quan hệ cùng với các nhóm vi sinh vật hình thành nên kiểu trao đổi chất và năng lượng đặc trưng giữa chúng với nhau và với các yếu tố tự nhiên, nó là một thể thống nhất đang biến động và phát triển” (dẫn theo Hoàng Chung, 2008 [7]). 1.1.3. Tái sinh rừng Tái sinh rừng (Forestry regeneration) là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, biểu hiện ở sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ dưới tán rừng. Tái sinh rừng là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Theo Nguyễn Xuân Lâm (2000) [25] “ Tái sinh rừng là sự xuất hiện một 5 thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở dưới tán rừng hoặc trên đất rừng (sau khi làm nương rẫy), thế hệ cây tái sinh này sẽ lớn dần lên thay thế thế hệ cây già”. Biểu hiện đặc trưng của tái sinh rừng là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh hệ sinh thái rừng (hoặc mất đi chưa lâu): dưới tán rừng, lỗ trống trong rừng, rừng sau khai thác, trên đất rừng sau đốt nương làm rẫy,…Vai trò lịch sử của thế hệ cây con là kế tục cây gỗ già cỗi. Vì vậy hiểu theo nghĩa hẹp, tái sinh rừng là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của hệ sinh thái rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Lớp cây con xuất hiện là nhân tố mới làm phong phú thêm số lượng và thành phần loài trong quần lạc sinh vật (động vật, thực vật, vi sinh vật), đóng góp vào việc hình thành tiểu hoàn cảnh rừng và làm thay đổi cả quá trình trao đổi vật chất và năng lượng diễn ra trong hệ sinh thái. Do đó có thể hiểu theo nghĩa rộng, tái sinh rừng là sự tái sinh của một hệ sinh thái rừng. Ở các vùng tự nhiên khác nhau, tái sinh rừng diễn ra theo các quy luật khác nhau. Những kiến thức về sinh thái, tái sinh rừng bao gồm mối quan hệ giữa loài cây với hoàn cảnh sinh thái, đặc biệt là tiểu hoàn cảnh rừng có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu quy luật tái sinh, trong từng loại rừng cụ thể và là cơ sở khoa học quan trọng cho việc đề xuất các biện pháp tái sinh rừng hiệu quả. Tái sinh hệ sinh thái rừng không chỉ là một hiện tượng sinh học mà còn là một hiện tượng địa lý, muốn nghiên cứu đặc điểm và quy luật tái sinh cần phải gắn liền với từng loại rừng cụ thể. Xét về bản chất sinh học, tái sinh rừng diễn ra dưới ba hình thức: tái sinh hạt, tái sinh chồi và tái sinh thân ngầm (các loài tre nứa). Mỗi hình thức tái sinh lại có những quy luật riêng và trải qua nhiều giai đoạn khác nhau. Trong đó, tái sinh hạt là quá trình mà thế hệ các cây rừng mới được hình thành từ các hạt giống phải trải qua ba giai đoạn: Ra hoa kết quả, phân tán hạt giống, hạt giống nảy mầm và sinh trưởng của cây tái sinh. Tái sinh chồi là quá trình vô tính cây con 6 được phát triển từ một phần của cây mẹ. Tái sinh thân ngầm là trường hợp các cây con được phát triển từ thân ngầm. Mỗi hình thức tái sinh trên có quy luật riêng và trải qua nhiều giai đoạn khác nhau. Căn cứ vào nguồn giống, có 3 mức độ tái sinh: - Tái sinh tự nhiên: Nguồn hạt giống hoàn toàn tự nhiên. - Tái sinh nhân tạo: Nguồn giống do con người tạo ra bằng cách gieo giống trực tiếp. - Tái sinh bán nhân tạo: Nguồn giống do con người tạo ra bằng cách trồng bổ sung các cây giống, sau đó chính cây giống sẽ tạo ra nguồn hạt cho quá trình tái sinh tiếp theo. Đứng trên quan điểm triết học, tái sinh rừng là một quá trình phủ định biện chứng: Rừng non thay thế rừng già trên cơ sở được thừa hưởng hoàn cảnh thuận lợi do thế hệ rừng ban đầu tạo nên. Đứng trên quan điểm chính trị kinh tế học, tái sinh rừng là quá trình tái sản xuất mở rộng tài nguyên rừng. Đương nhiên điều kiện này chỉ có thể trở thành hiện thực khi nắm chắc được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh chính xác nhằm điều hòa và định hướng các quá trình tái sinh phục vụ mục tiêu đã đề ra. Như vậy, tái sinh rừng không còn chỉ là tự nhiên, kỹ thuật mà còn là vấn đề kinh tế - xã hội (Hoàng Kim Ngũ, Phùng Ngọc Lan, 1998 [32]. Tái sinh rừng là một khái niệm chỉ khả năng và quá trình thiết lập lớp cây con dưới tán rừng. Đặc điểm cơ bản của quá trình này là lớp cây con đều có nguồn gốc từ hạt và chồi có sẵn, kể cả trong trường hợp tái sinh nhân tạo thì cây con cũng phải mọc từ nguồn hạt con người gieo trước đó. Nó được phân biệt với các khái niệm khác như trồng rừng là sự thiết lập lớp cây con bằng việc trồng cây giống đã được chuẩn bị trong vườn ươm. Vì đặc trưng đó nên tái sinh là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng. Ở Việt Nam tái sinh rừng được hiểu theo nghĩa rộng là sự tái sinh của cả 7 hệ sinh thái rừng. Tái sinh rừng được hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng chủ yếu là tầng gỗ. 1.2. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng Cấu trúc rừng là một khái niệm chung để chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian (Phùng Ngọc Lan, 1986 [24]). Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi. 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 chung sống hài hòa và đạt tới sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên. Cấu trúc của rừng vừa là kết quả vừa là sự thể hiện quan hệ đấu tranh và thích ứng lẫn nhau giữa các sinh vật rừng với môi trường sinh thái và giữa các sinh vật với nhau. 1.2.1. Trên thế giới 1.2.1.1. Cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng Quy luật về cấu trúc rừng là cơ sở quan trọng để nghiên cứu sinh thái học, sinh thái rừng và đặc biệt là để xây dựng những mô hình lâm sinh cho hiệu quả sản xuất cao. Trong nghiên cứu cấu trúc rừng người ta chia ra làm 3 dạng cấu trúc là: cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. Cấu trúc của thảm thực vật là kết quả của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc rừng chính là hình thức bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh thái rừng, thực tế cấu trúc rừng nó có tính quy luật và theo trật tự của quần xã. Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiệt đới đã được Richards P.W (1933 - 1934), Baur G.N (1962), Odum E.P (1971)…tiến hành. Những nghiên cứu này đã nêu lên quan điểm, các khái niệm và mô tả định tính về tổ thành, dạng sống và tầng phiến của rừng. Baur G.N (1976) [1] đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái nói chung 8 và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng nói riêng, trong đó 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 đưa ra 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. Odum E.P (1971) [65] đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley (1935). Khái niệm sinh thái học được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học. Công trình nghiên cứu của Catinot. R (1965) [5], Plaudy. J (1987) [36] đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các cấu trúc sinh thái thông qua mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến. 1.2.1.2. Mô tả về 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 thẳng đứng. Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do Davit và Richards P.W (1952) [66] đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guam cho đến nay đây vẫn là phương pháp có 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 thẳng đứng của các loài cây gỗ trong diện tích có hạn. Cusen (1953) đã khắc phục bằng cách vẽ một số giải kề bên nhau và đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều. Phương pháp biểu đồ trắc diện do Davit và Richards (1933 - 1934) đề xuất trong khi phân loại và mô tả rừng nhiệt đới phức tạp về thành phần loài và cấu trúc thảm thực vật theo chiều nằm ngang và chiều thẳng đứng. Richards (1964, 1967, 1968) [38] đã phân biệt tổ thành rừng mưa nhiệt đới làm hai loại là rừng mưa hỗn loài có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản, cũng theo tác giả, rừng mưa thường 9 có nhiều tầng (thường có 3 tầng, trừ tầng cây bụi và tầng cây cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đới, ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loài thân thảo còn có nhiều loại dây leo cùng nhiều loài thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây. Raunkiaer (1934) [67] đã phân chia các loài cây hình thành thảm thực vật thành các dạng sống và các phổ sinh học (phổ sinh học là tỉ lệ phần trăm các loài cây trong quần xã có các dạng sống khác nhau). Tuy nhiên, nhiều nhà sinh thái học cho rằng phân loại hình thái, các phổ dạng sống của Raunkiaer kém ý nghĩa hơn các dạng sinh trưởng của Humboldt và Grisebach. Trong các loại rừng dựa theo cấu trúc và dạng sống của thảm thực vật, phương pháp dựa vào hình thái bên ngoài của thảm thực vật được sử dụng nhiều nhất. Kraft (1884), lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, ông phân chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng cây rừng. Phân cấp của ông phản ánh được tình hình phân hóa cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ rãng, đơn giản và dễ áp dụng nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài đều tuổi (dẫn theo Thái Văn Trừng, 1978 [59]). Sampion Gripfit (1948), khi nghiên cứu rừng tự nhiên Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới Tây Phi có kiến nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp cũng dựa vào kích thước và chất lượng cây rừng. Richards (1968) phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng dựa vào chiều cao cây. Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu hình thái cấu trúc rừng thường 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 đầy đủ thực trạng sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới. 1.2.1.3. Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng Để kết quả nghiên cứu cấu trúc rừng mang tính chính xác, thực tế, nhiều nhà nghiên cứu đã chuyển dần từ mô tả định tính sang nghiên cứu định lượng với sự hỗ trợ của toán học và tin học. Trong đó việc mô hình hoá cấu trúc rừng 10