Tổng quan nghiên cứu

Rừng tự nhiên là nguồn tài nguyên quý giá, đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường. Việt Nam nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, sở hữu hệ thực vật rừng phong phú đa dạng. Tuy nhiên, diện tích và chất lượng rừng tự nhiên đã suy giảm nghiêm trọng trong những thập kỷ qua. Cụ thể, độ che phủ rừng giảm từ 43% năm 1945 xuống còn 33,2% năm 1999, nhưng nhờ nỗ lực bảo vệ, đến năm 2009 đã tăng lên 39,1%. Mặc dù diện tích rừng tăng, chất lượng rừng còn thấp và sự tăng trưởng không bền vững, trong khi nhu cầu khai thác gỗ tự nhiên ngày càng tăng. Do đó, việc điều tra chính xác trữ lượng và chất lượng tài nguyên rừng là yêu cầu cấp thiết để quy hoạch và phát triển bền vững.

Nghiên cứu tập trung vào xác định biến động trữ lượng và tổng tiết diện ngang cho ô điều tra hệ thống rừng tự nhiên, nhằm hoàn thiện phương pháp điều tra trữ lượng rừng tự nhiên tại Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các tỉnh có diện tích rừng tự nhiên lớn, đại diện cho các kiểu và trạng thái rừng phổ biến. Mục tiêu cụ thể là xác định biến động tổng tiết diện ngang và trữ lượng theo diện tích ô mẫu hệ thống, tỷ lệ diện tích điều tra cho từng trạng thái rừng, và số ô tiêu chuẩn cần thiết cho điều tra. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong nâng cao độ chính xác điều tra, hỗ trợ quản lý và phát triển rừng bền vững, đồng thời giảm thiểu chi phí và thời gian điều tra.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Phân loại trạng thái rừng theo Loeschau (1960): Phân chia rừng thành các trạng thái IIB, IIIA1, IIIA2, IIIA3, IIIB dựa trên tổng tiết diện ngang, trữ lượng, độ tàn che và mật độ cây, phản ánh mức độ tác động và phục hồi của rừng.
  • Mối quan hệ giữa chiều cao vút ngọn (Hvn) và đường kính ngang ngực (D1.3): Mối quan hệ này được mô hình hóa bằng các phương trình toán học dạng logarit và hàm mũ, giúp ước lượng chiều cao cây dựa trên đường kính, từ đó xác định trữ lượng chính xác hơn.
  • Phương pháp điều tra ô mẫu hệ thống: Bố trí ô mẫu theo tuyến song song cách đều, giúp tăng tính đại diện và dễ thực hiện ngoài thực địa. Diện tích ô mẫu và số lượng ô được xác định dựa trên biến động các chỉ tiêu điều tra và sai số ước lượng cho phép.
  • Kiểm định phân bố chuẩn bằng phương pháp Kolmogorov-Smirnov: Để xác nhận giả thuyết phân bố chuẩn của trữ lượng và tổng tiết diện ngang, đảm bảo tính hợp lý của các phương pháp thống kê áp dụng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ 35 ô tiêu chuẩn có diện tích 1 ha, bố trí tại các tỉnh Hòa Bình, Phú Thọ, Bắc Kạn, đại diện cho các trạng thái rừng phổ biến. Mỗi ô tiêu chuẩn được chia thành 16 ô hệ thống diện tích 0,05 ha, bố trí trên 4 tuyến song song cách đều. Đối tượng điều tra là cây gỗ tầng cao có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Tính toán tổng tiết diện ngang và trữ lượng theo ô mẫu hệ thống dựa trên biểu thể tích hai nhân tố, sử dụng chiều cao ước lượng từ phương trình Hvn/D1.3.
  • Xác định biến động (hệ số biến động %) của tổng tiết diện ngang và trữ lượng theo từng trạng thái rừng.
  • Tính toán tỷ lệ diện tích điều tra và số ô tiêu chuẩn cần thiết dựa trên biến động và sai số ước lượng cho trước (∆ = 10%) với độ tin cậy 95%.
  • Kiểm định giả thuyết phân bố chuẩn của trữ lượng theo trạng thái bằng phương pháp Kolmogorov-Smirnov.
  • Sử dụng phần mềm SPSS 11.5 và Excel 2003 để xử lý số liệu, lập phương trình tương quan và phân tích thống kê.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong nhiều năm, tập trung vào thu thập và xử lý số liệu thực địa, đảm bảo tính đại diện và độ chính xác cao.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân loại trạng thái rừng: Nghiên cứu xác định 5 trạng thái rừng chính gồm IIB, IIIA1, IIIA2, IIIA3 và IIIB. Mật độ cây dao động từ 214 đến 1002 cây/ha, tổng tiết diện ngang từ 5,07 đến 70,62 m²/ha, trữ lượng từ 15,93 đến 505,83 m³/ha tùy trạng thái. Trạng thái IIIB có trữ lượng và mật độ cao nhất, trạng thái IIB thấp nhất.

  2. Quan hệ chiều cao - đường kính: Mối quan hệ Hvn/D1.3 được mô hình hóa bằng các phương trình logarit và hàm mũ với hệ số xác định (R²) từ 0,76 đến 0,81, cho phép ước lượng chiều cao cây chính xác dựa trên đường kính, hỗ trợ tính toán trữ lượng hiệu quả.

  3. Biến động tổng tiết diện ngang (SG%): Biến động trung bình theo trạng thái rừng là 16,69% (IIB), 18,76% (IIIA1), 23,77% (IIIA2), 25,81% (IIIA3), 22,75% (IIIB). Biến động tăng theo mức độ phục hồi và tác động của rừng, trạng thái rừng phục hồi có biến động thấp hơn rừng thứ sinh.

  4. Biến động trữ lượng (SM%): Biến động trung bình là 18,68% (IIB), 25,67% (IIIA1), 28,80% (IIIA2), 28,17% (IIIA3), 26,04% (IIIB). Tương tự tổng tiết diện ngang, biến động trữ lượng tăng theo mức độ tác động và phục hồi.

  5. Tỷ lệ diện tích điều tra và số ô tiêu chuẩn: Tỷ lệ diện tích điều tra giảm khi diện tích lô rừng tăng, và tỷ lệ này tỷ lệ thuận với biến động các chỉ tiêu. Ví dụ, với lô rừng 10 ha, tỷ lệ diện tích điều tra tổng tiết diện ngang là khoảng 16,4% (IIB) và 22,95% (rừng thứ sinh). Số ô điều tra cần thiết dao động từ 10-21 ô (tổng tiết diện ngang) và 12-28 ô (trữ lượng) tùy trạng thái và diện tích lô.

  6. Mối quan hệ giữa biến động trữ lượng và tổng tiết diện ngang: Có mối quan hệ chặt chẽ, cho phép sử dụng tổng tiết diện ngang làm chỉ tiêu thay thế để ước lượng trữ lượng nhanh chóng trong điều kiện thực tế.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp bố trí ô mẫu hệ thống với diện tích ô 0,05 ha là phù hợp để điều tra trữ lượng và tổng tiết diện ngang rừng tự nhiên tại Việt Nam. Biến động các chỉ tiêu tăng theo mức độ tác động và phục hồi của rừng, phản ánh sự đa dạng cấu trúc và sinh trưởng của các trạng thái rừng khác nhau. Việc gộp các trạng thái rừng thứ sinh (IIIA1, IIIA2, IIIA3, IIIB) thành một nhóm giúp đơn giản hóa quy trình điều tra mà vẫn đảm bảo độ chính xác.

So với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về mối quan hệ Hvn/D1.3 và biến động trữ lượng. Việc kiểm định phân bố chuẩn bằng Kolmogorov-Smirnov xác nhận tính hợp lý của các phương pháp thống kê áp dụng. Kết quả cũng cho thấy ô mẫu hình tròn diện tích cố định được ưu tiên sử dụng do tính đơn giản và độ chính xác cao.

Các biểu đồ biến động tổng tiết diện ngang và trữ lượng theo trạng thái rừng minh họa rõ sự khác biệt về biến động giữa các trạng thái, hỗ trợ việc lựa chọn diện tích ô mẫu và số lượng ô điều tra phù hợp. Bảng tổng hợp số ô điều tra cần thiết theo diện tích lô và trạng thái rừng giúp tối ưu hóa chi phí và thời gian điều tra.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng phương pháp điều tra ô mẫu hệ thống diện tích 0,05 ha cho các lô rừng tự nhiên tại Việt Nam nhằm đảm bảo tính đại diện và độ chính xác cao trong xác định trữ lượng và tổng tiết diện ngang. Thời gian thực hiện: ngay trong các đợt điều tra rừng tiếp theo. Chủ thể thực hiện: các cơ quan điều tra quy hoạch rừng và quản lý tài nguyên rừng.

  2. Xây dựng quy trình chuẩn thống nhất cho việc xác định diện tích ô mẫu và số lượng ô điều tra dựa trên biến động trữ lượng và tổng tiết diện ngang theo từng trạng thái rừng, nhằm giảm sai số và tăng tính so sánh kết quả giữa các khu vực. Thời gian: 1-2 năm. Chủ thể: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp với Viện Lâm nghiệp.

  3. Phát triển phần mềm hỗ trợ tính toán và phân tích số liệu điều tra rừng, tích hợp các phương trình mô hình hóa chiều cao - đường kính và các công thức tính biến động, giúp nâng cao hiệu quả xử lý số liệu và ra quyết định. Thời gian: 1 năm. Chủ thể: các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành lâm nghiệp.

  4. Đào tạo chuyên môn cho cán bộ điều tra và quản lý rừng về phương pháp điều tra ô mẫu hệ thống, kỹ thuật đo đạc và xử lý số liệu, nhằm nâng cao năng lực và chất lượng điều tra. Thời gian: liên tục. Chủ thể: các trường đại học, trung tâm đào tạo lâm nghiệp.

  5. Khuyến khích áp dụng phương pháp điều tra nhanh dựa trên mối quan hệ giữa tổng tiết diện ngang và trữ lượng trong các trường hợp cần thiết để tiết kiệm thời gian và chi phí, đặc biệt tại các vùng miền núi khó khăn. Chủ thể: các đơn vị quản lý rừng và hộ dân làm nghề rừng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý tài nguyên rừng và quy hoạch lâm nghiệp: Sử dụng kết quả để xây dựng chính sách, quy trình điều tra và quản lý rừng hiệu quả, đảm bảo phát triển bền vững.

  2. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành lâm nghiệp: Tham khảo để phát triển nghiên cứu sâu hơn về phương pháp điều tra trữ lượng, mô hình sinh trưởng rừng và ứng dụng công nghệ trong quản lý rừng.

  3. Doanh nghiệp và tổ chức phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực bảo vệ và phát triển rừng: Áp dụng phương pháp điều tra và phân tích để đánh giá hiện trạng rừng, lập kế hoạch bảo vệ và khai thác hợp lý.

  4. Hộ dân và cộng đồng làm nghề rừng: Nắm bắt phương pháp điều tra nhanh và các chỉ tiêu trữ lượng để quản lý, bảo vệ rừng khoán khoanh hiệu quả, góp phần nâng cao thu nhập và bảo vệ môi trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Phương pháp điều tra ô mẫu hệ thống có ưu điểm gì so với phương pháp ngẫu nhiên?
    Phương pháp hệ thống giúp bố trí ô mẫu trải đều trên diện tích, tăng tính đại diện và dễ xác định vị trí ngoài thực địa. Trong khi đó, phương pháp ngẫu nhiên có thể gây bố trí không đều, khó xác định ranh giới và vị trí ô mẫu.

  2. Tại sao cần xác định mối quan hệ giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực?
    Mối quan hệ này giúp ước lượng chiều cao cây dựa trên đường kính dễ đo hơn, từ đó tính toán trữ lượng chính xác mà không cần đo chiều cao toàn bộ cây, tiết kiệm thời gian và chi phí.

  3. Diện tích ô mẫu 0,05 ha có phù hợp cho tất cả các trạng thái rừng không?
    Diện tích ô mẫu 0,05 ha được nghiên cứu là phù hợp với các trạng thái rừng tự nhiên phổ biến tại Việt Nam, đảm bảo độ chính xác và tính đại diện. Tuy nhiên, với các trạng thái rừng đặc thù hoặc biến động lớn, có thể cần điều chỉnh diện tích ô mẫu.

  4. Làm thế nào để xác định số ô điều tra cần thiết cho một lô rừng?
    Số ô điều tra được tính dựa trên biến động của chỉ tiêu điều tra (trữ lượng hoặc tổng tiết diện ngang), diện tích lô rừng và sai số ước lượng cho phép, sử dụng công thức thống kê với độ tin cậy 95%.

  5. Có thể áp dụng phương pháp điều tra nhanh trong điều kiện thực tế như thế nào?
    Phương pháp điều tra nhanh dựa trên mối quan hệ giữa tổng tiết diện ngang và trữ lượng, sử dụng các công cụ đo đường kính và ước lượng chiều cao qua phương trình mô hình, phù hợp với các vùng khó khăn về trang thiết bị và nhân lực.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định được biến động tổng tiết diện ngang và trữ lượng theo diện tích ô mẫu hệ thống cho các trạng thái rừng tự nhiên phổ biến tại Việt Nam, với biến động trung bình từ 16,69% đến 28,80% tùy trạng thái.
  • Phương trình mô hình hóa mối quan hệ chiều cao vút ngọn - đường kính ngang ngực được lựa chọn phù hợp, giúp ước lượng chiều cao chính xác và hỗ trợ tính toán trữ lượng.
  • Tỷ lệ diện tích điều tra và số ô tiêu chuẩn cần thiết được xác định rõ ràng theo từng trạng thái rừng và diện tích lô, giúp tối ưu hóa chi phí và thời gian điều tra.
  • Kết quả kiểm định phân bố chuẩn của trữ lượng và tổng tiết diện ngang đảm bảo tính hợp lý của phương pháp thống kê áp dụng.
  • Đề xuất áp dụng phương pháp điều tra ô mẫu hệ thống diện tích 0,05 ha và xây dựng quy trình chuẩn thống nhất cho công tác điều tra trữ lượng rừng tự nhiên tại Việt Nam.

Next steps: Triển khai áp dụng quy trình điều tra chuẩn trong các đợt điều tra rừng tiếp theo, đồng thời phát triển phần mềm hỗ trợ và đào tạo cán bộ chuyên môn.

Call to action: Các cơ quan quản lý, viện nghiên cứu và đơn vị điều tra rừng cần phối hợp triển khai áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả quản lý và phát triển bền vững tài nguyên rừng Việt Nam.