Nghiên cứu cấu trúc, tái sinh rừng tự nhiên vùng đệm VQG Xuân Sơn - Phú Thọ

• Tác giả: Lương Thị Thúy Ngần
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Anh Tuân
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Lâm học
• Đề tài: Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc và tái sinh rừng tự nhiên tại vùng đệm Vườn quốc gia Xuân Sơn - Phú Thọ
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Lời cam đoan
• Lời cảm ơn
• Danh mục các từ viết tắt
• Danh mục các bảng
• Danh mục các biểu đồ
• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu cấu trúc và tái sinh rừng trên thế giới
• 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng
• 1.1.2. Nghiên cứu về tái sinh
• 1.2. Tình hình nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh rừng ở Việt Nam
• 1.2.1. Về cấu trúc rừng
• 2. Chương 2: MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.3.1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao
• 2.3.2. Đặc điểm tái sinh rừng
• 2.3.3. Ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái đến tái sinh rừng
• 2.3.4. Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật để cải thiện cấu trúc và tái sinh rừng trong khu vực nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp luận
• 2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu
• 2.4.3. Phương pháp nội nghiệp
• 3. Chương 3: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 3.1. Điều kiện tự nhiên:
• 3.1.1. Vị trí địa lý, ranh giới Vườn quốc gia
• 3.1.2. Địa hình địa mạo
• 3.1.3. Khí hậu thuỷ văn
• 3.1.4. Địa chất, Thổ nhưỡng
• 3.2. Hệ sinh thái và thảm thực vật rừng
• 3.2.1. Hệ thực vật rừng
• 3.2.2. Khu hệ động vật
• 3.3. Đặc điểm kinh tế xã hội
• 3.3.1. Dân số, dân tộc và phân bố dân cư
• 3.3.2. Kinh tế và đời sống
• 3.3.3. Cơ sở hạ tầng
• 4. Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao
• 4.1.1. Tổ thành tầng cây cao
• 4.1.2. Kết quả nghiên cứu quy luật kết cấu mật độ
• 4.1.3. Vẽ phẫu đồ rừng của tầng cây cao
• 4.1.4. Quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính thân cây (Hvn/D1.3)
• 4.2. Kết quả nghiên cứu đặc điểm tái sinh
• 4.2.1. Tổ thành cây tái sinh
• 4.2.2. Mật độ và tỷ lệ cây tái sinh triển vọng
• 4.2.3. Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh
• 4.2.4. Phân bố cây tái sinh theo chiều cao
• 4.2.5. Phân bố cây tái sinh theo mặt phẳng nằm ngang
• 4.3. Ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái đến tái sinh rừng
• 4.4. Đề xuất một số giải pháp phục hồi và phát triển rừng trong khu vực nghiên cứu
• 4.4.1. Các giải pháp khoanh nuôi, bảo vệ
• KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Khám phá cấu trúc và tái sinh rừng tự nhiên VQG Xuân Sơn

Vườn quốc gia Xuân Sơn, thuộc tỉnh Phú Thọ, là một trong những khu vực có giá trị đa dạng sinh học cao nhất miền Bắc Việt Nam. Nơi đây sở hữu hệ sinh thái rừng Xuân Sơn độc đáo, đặc biệt là các kiểu rừng trên núi đá vôi. Tuy nhiên, dưới tác động của con người, đặc biệt tại vùng đệm Vườn quốc gia Xuân Sơn, nhiều diện tích rừng đã suy thoái và đang trong quá trình phục hồi chậm. Việc nghiên cứu sâu về cấu trúc và khả năng tái sinh của rừng tự nhiên tại đây không chỉ là một yêu cầu cấp thiết về mặt khoa học mà còn là cơ sở để xây dựng các chiến lược quản lý rừng bền vững. Bài viết này sẽ phân tích chi tiết các đặc điểm lâm học quan trọng, từ tổ thành loài cây, cấu trúc tầng tán, đến mật độ và chất lượng cây tái sinh, dựa trên các số liệu nghiên cứu thực địa. Mục tiêu là cung cấp một cái nhìn toàn diện về thực trạng, tiềm năng và thách thức trong công tác phục hồi rừng tự nhiên, từ đó đề xuất những giải pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp nhằm bảo tồn và phát triển nguồn tài nguyên quý giá này, góp phần duy trì sự cân bằng của hệ thực vật Phú Thọ.

1.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu hệ sinh thái rừng

Nghiên cứu hệ sinh thái rừng Xuân Sơn giữ vai trò nền tảng trong việc hoạch định các chính sách bảo tồn. Hiểu rõ cấu trúc rừng, bao gồm sự phân bố của các loài, mật độ và cấu trúc tầng tán, cho phép các nhà quản lý đánh giá được sức khỏe của hệ sinh thái. Các quy luật về tái sinh tự nhiên, chẳng hạn như mật độ cây tái sinh và chất lượng của chúng, là chỉ số quan trọng phản ánh khả năng tự phục hồi của rừng sau tác động. Những dữ liệu này cung cấp cơ sở khoa học vững chắc để áp dụng các biện pháp can thiệp lâm sinh như khoanh nuôi xúc tiến tái sinh, làm giàu rừng, hoặc trồng bổ sung. Hơn nữa, việc phân tích sâu về diễn thế sinh thái giúp dự báo xu hướng phát triển của rừng trong tương lai, từ đó xây dựng các kịch bản ứng phó với biến đổi khí hậu và áp lực từ hoạt động kinh tế - xã hội.

1.2. Tổng quan VQG Xuân Sơn và các trạng thái rừng nghiên cứu

VQG Xuân Sơn có diện tích vùng lõi 15.048 ha và vùng đệm 18.369 ha. Điểm đặc trưng nhất là sự tồn tại của rừng nguyên sinh trên núi đá vôi duy nhất ở Việt Nam, tạo nên một cảnh quan và hệ sinh thái khác biệt. Nghiên cứu của Lương Thị Thúy Ngần (2014) tập trung vào các trạng thái rừng IIIA1, IIIA2 và IIIA3 tại vùng đệm, là những khu vực rừng thứ sinh đã chịu tác động của con người và đang trong các giai đoạn phục hồi khác nhau. Trạng thái IIIA1 là rừng nghèo, IIIA2 là rừng trung bình và IIIA3 là rừng phục hồi tốt hơn. Việc lựa chọn các trạng thái này cho phép so sánh, đánh giá quá trình phục hồi và xác định các yếu tố ảnh hưởng, làm cơ sở đề xuất biện pháp kỹ thuật phù hợp cho từng đối tượng cụ thể, hướng tới mục tiêu bảo tồn đa dạng sinh học VQG Xuân Sơn.

II. Thách thức trong công tác phục hồi rừng tự nhiên VQG Xuân Sơn

Công tác phục hồi rừng tự nhiên tại VQG Xuân Sơn, đặc biệt là vùng đệm, đối mặt với nhiều thách thức đáng kể. Quá trình phục hồi diễn ra chậm, chất lượng rừng còn thấp và cấu trúc chưa ổn định. Một trong những nguyên nhân chính là sự tác động kéo dài của con người thông qua các hoạt động khai thác lâm sản và canh tác nương rẫy trước đây. Điều này đã làm thay đổi cấu trúc đất, giảm độ phì và phá vỡ cấu trúc quần xã thực vật nguyên sinh. Lớp cây bụi, thảm tươi phát triển mạnh mẽ, cạnh tranh gay gắt về ánh sáng và dinh dưỡng với cây tái sinh, đặc biệt là các loài cây gỗ có giá trị kinh tế. Bên cạnh đó, sự kế thừa tổ thành loài từ tầng cây mẹ đến lớp cây tái sinh không phải lúc nào cũng thuận lợi, nhiều loài cây tiên phong, ưa sáng, giá trị thấp chiếm ưu thế. Thách thức lớn nhất là làm sao để can thiệp một cách hợp lý nhằm thúc đẩy diễn thế sinh thái theo hướng tích cực, tái lập lại một cấu trúc rừng đa tầng, hỗn loài và bền vững như trạng thái nguyên sinh, góp phần vào mục tiêu bảo tồn đa dạng sinh học lâu dài.

2.1. Tác động của con người đến thảm thực vật rừng

Hoạt động khai thác và làm nương rẫy trong quá khứ đã để lại những hậu quả sâu sắc lên thảm thực vật rừng tại vùng đệm VQG Xuân Sơn. Rừng bị chia cắt, manh mún, tạo điều kiện cho các loài thực vật ngoại lai và cây bụi xâm lấn. Cấu trúc rừng từ đa tầng, phức tạp bị đơn giản hóa, nhiều cây gỗ lớn VQG Xuân Sơn đã bị khai thác. Sự suy giảm độ tàn che làm thay đổi tiểu khí hậu dưới tán rừng, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng nảy mầm và sinh trưởng của hạt cây gỗ bản địa. Theo tài liệu nghiên cứu, các trạng thái rừng phục hồi (IIIA1, IIIA2) có cấu trúc không đồng đều, mật độ cây gỗ lớn thấp, phản ánh một quá trình phục hồi còn nhiều gian nan. Việc cân bằng giữa nhu cầu sinh kế của người dân địa phương và mục tiêu bảo tồn là một bài toán khó, đòi hỏi các giải pháp đồng bộ và bền vững.

2.2. Sự cạnh tranh từ cây bụi và thảm tươi

Một trong những rào cản lớn nhất đối với quá trình tái sinh tự nhiên là sự phát triển mạnh của lớp cây bụi, thảm tươi. Tại các khu vực rừng bị tác động, ánh sáng mặt trời chiếu xuống mặt đất nhiều hơn, tạo điều kiện lý tưởng cho các loài cây bụi, cỏ dại, dây leo phát triển. Chúng hình thành một lớp phủ dày đặc, cản trở hạt giống cây gỗ tiếp cận đất ẩm để nảy mầm. Những cây con đã mọc cũng phải đối mặt với sự cạnh tranh khốc liệt về không gian, ánh sáng và dinh dưỡng. Nghiên cứu cho thấy, ở những nơi có độ che phủ của cây bụi, thảm tươi cao, mật độ cây tái sinh có triển vọng thường rất thấp. Việc kiểm soát và xử lý lớp thực bì này là một trong những biện pháp kỹ thuật lâm sinh quan trọng hàng đầu để giải phóng không gian cho cây tái sinh phát triển.

III. Phương pháp phân tích đặc điểm cấu trúc rừng VQG Xuân Sơn

Để hiểu rõ thực trạng hệ sinh thái rừng Xuân Sơn, việc phân tích các đặc điểm lâm học của cấu trúc rừng là bước đi không thể thiếu. Nghiên cứu đã tập trung vào ba khía cạnh chính: tổ thành loài, cấu trúc tầng và quy luật phân bố. Phương pháp đánh giá tổ thành loài cây dựa trên chỉ số mức độ quan trọng (IV%), cho phép xác định các loài ưu thế và mức độ đa dạng của quần xã. Cấu trúc tầng đứng được phân tích thông qua việc vẽ phẫu đồ rừng và mô hình hóa phân bố số cây theo chiều cao (N/Hvn). Quy luật phân bố số cây theo đường kính (N/D1.3) cũng được mô hình hóa bằng các hàm toán học như hàm Weibull, giúp phản ánh quy luật đào thải tự nhiên và giai đoạn phát triển của lâm phần. Các kết quả này cho thấy rừng tự nhiên tại Xuân Sơn có cấu trúc hỗn loài, nhiều tầng đặc trưng của rừng nhiệt đới, tuy nhiên ở các trạng thái phục hồi, cấu trúc này bị phá vỡ ở các mức độ khác nhau. Việc định lượng hóa các đặc điểm này là cơ sở khoa học để đề xuất các biện pháp tác động phù hợp, chẳng hạn như điều chỉnh mật độ, giải phóng không gian cho các loài cây mục tiêu, nhằm tái lập cấu trúc tầng tán rừng lý tưởng.

3.1. Phân tích tổ thành loài cây và nhóm loài ưu thế

Kết quả phân tích tổ thành loài cây gỗ tại các trạng thái rừng cho thấy sự đa dạng cao, một đặc trưng của rừng nhiệt đới. Bằng việc sử dụng chỉ số IV%, nghiên cứu đã xác định được các loài chiếm ưu thế về mặt sinh thái. Ví dụ, trong một số ô tiêu chuẩn, các loài như Sồi, Dẻ, Re được xác định là những loài ưu thế, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc tầng tán rừng. Tuy nhiên, sự tham gia của các loài cây gỗ có giá trị kinh tế cao chưa nhiều, đặc biệt ở trạng thái rừng nghèo (IIIA1). Sự khác biệt về tổ thành loài giữa các trạng thái rừng phản ánh quá trình diễn thế sinh thái sau tác động. Hiểu rõ thành phần và vai trò của từng loài là tiền đề để lựa chọn loài cây mục tiêu cho các hoạt động làm giàu rừng và thúc đẩy phục hồi.

3.2. Đánh giá cấu trúc tầng thứ và quy luật phân bố

Cấu trúc tầng thứ là một chỉ số quan trọng về độ ổn định của hệ sinh thái. Rừng tự nhiên ở VQG Xuân Sơn, đặc biệt ở trạng thái gần nguyên sinh, thể hiện rõ cấu trúc nhiều tầng. Tuy nhiên, ở các trạng thái rừng phục hồi, sự phân tầng không rõ ràng, tầng vượt tán và tầng ưu thế sinh thái bị suy giảm. Nghiên cứu sử dụng hàm phân bố Weibull để mô tả quy luật phân bố số cây theo đường kính (N/D1.3). Kết quả cho thấy phân bố này thường có dạng giảm, đặc trưng cho rừng hỗn loài khác tuổi. Dạng phân bố này khẳng định tiềm năng phục hồi của rừng, với số lượng cây ở cấp kính nhỏ chiếm số lượng lớn, sẵn sàng thay thế các cây lớn tuổi. Đây là cơ sở để áp dụng các biện pháp tỉa thưa, nuôi dưỡng nhằm thúc đẩy sinh trưởng của các cây có triển vọng, hướng tới một sinh khối rừng lớn hơn trong tương lai.

IV. Cách đánh giá mật độ và chất lượng cây tái sinh rừng tự nhiên

Khả năng tái sinh là yếu tố quyết định sự tồn tại và phát triển bền vững của một hệ sinh thái rừng. Việc đánh giá tái sinh tại VQG Xuân Sơn được thực hiện một cách toàn diện, không chỉ dừng lại ở việc đếm số lượng mà còn phân tích sâu về chất lượng, nguồn gốc và sự phân bố. Mật độ cây tái sinh được xác định trên các ô dạng bản, qua đó tính toán số cây trung bình trên một hecta. Chất lượng cây tái sinh được phân thành các cấp tốt, trung bình, xấu dựa trên hình thái thân, ngọn và tình trạng sâu bệnh. Nguồn gốc (từ hạt hay từ chồi) cũng được xác định để đánh giá tiềm năng phát triển lâu dài. Một chỉ số quan trọng là tỷ lệ cây tái sinh triển vọng, tức là những cây tốt, nguồn gốc từ hạt và có chiều cao vượt qua lớp cây bụi thảm tươi. Kết quả cho thấy mặc dù mật độ tái sinh chung khá cao, nhưng tỷ lệ cây triển vọng còn thấp, cho thấy sự cạnh tranh khốc liệt và sự cần thiết phải có các biện pháp hỗ trợ để đảm bảo quá trình phục hồi rừng tự nhiên diễn ra thành công.

4.1. Hiện trạng mật độ và tỷ lệ cây tái sinh triển vọng

Nghiên cứu chỉ ra rằng, mật độ cây tái sinh tổng thể trong các trạng thái rừng ở vùng đệm VQG Xuân Sơn là khá cao, có thể đạt hàng nghìn đến hơn chục nghìn cây/ha. Điều này chứng tỏ nguồn giống trong đất và từ cây mẹ còn dồi dào, là một tín hiệu tích cực cho khả năng phục hồi. Tuy nhiên, khi phân tích sâu hơn, tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng (TSTV) lại không tương xứng. Ở trạng thái rừng nghèo (IIIA1), tỷ lệ này rất thấp. Nguyên nhân là do phần lớn cây con có chất lượng xấu (cong queo, cụt ngọn) hoặc bị lớp cây bụi, thảm tươi chèn ép. Tỷ lệ TSTV tăng dần ở các trạng thái rừng tốt hơn (IIIA2, IIIA3), nơi điều kiện ánh sáng và cạnh tranh ít khắc nghiệt hơn. Những con số này nhấn mạnh rằng, chỉ khoanh nuôi bảo vệ là chưa đủ, cần phải có các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động trực tiếp để nâng cao chất lượng lớp cây kế cận.

4.2. Các nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến diễn thế sinh thái

Quá trình tái sinh và diễn thế sinh thái chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố. Nghiên cứu tại VQG Xuân Sơn đã làm rõ hai yếu tố chính: độ tàn che và lớp cây bụi thảm tươi. Độ tàn che của tầng cây cao ảnh hưởng đến lượng ánh sáng xuống mặt đất. Ở những nơi có độ tàn che quá cao, cây tái sinh của các loài ưa sáng không thể phát triển. Ngược lại, nơi có độ tàn che quá thấp (lỗ trống lớn), cây bụi và dây leo lại phát triển mạnh, lấn át cây gỗ. Lớp cây bụi thảm tươi, như đã phân tích, là một yếu tố cản trở lớn. Bên cạnh đó, mức độ kế thừa tổ thành loài từ cây mẹ cũng là một nhân tố quan trọng. Kết quả cho thấy hệ số tương đồng giữa tầng cây tái sinh và tầng cây gỗ chưa cao, cho thấy sự ngẫu nhiên và phức tạp trong quá trình phục hồi, đòi hỏi các giải pháp quản lý rừng bền vững và linh hoạt.

V. Giải pháp quản lý rừng bền vững VQG Xuân Sơn hiệu quả

Dựa trên kết quả phân tích chi tiết về cấu trúc và tái sinh, các giải pháp kỹ thuật lâm sinh được đề xuất nhằm thúc đẩy quá trình phục hồi và hướng tới quản lý rừng bền vững tại VQG Xuân Sơn. Các giải pháp này được xây dựng dựa trên cơ sở sinh thái, tôn trọng quy luật tự nhiên nhưng có sự can thiệp hợp lý để đẩy nhanh tốc độ phục hồi. Giải pháp trọng tâm là áp dụng các biện pháp khoanh nuôi kết hợp xúc tiến tái sinh. Cụ thể, cần phát dọn dây leo, cây bụi xâm lấn tại những khu vực có mật độ cây tái sinh mục tiêu cao nhưng đang bị chèn ép. Đối với những khu vực rừng nghèo, kiệt, mật độ tái sinh thấp, cần áp dụng biện pháp làm giàu rừng bằng cách trồng bổ sung các loài cây gỗ lớn bản địa, có giá trị kinh tế và sinh thái cao. Việc lựa chọn loài cây trồng bổ sung phải dựa trên đặc điểm tổ thành loài cây nguyên sinh và điều kiện lập địa cụ thể. Các hoạt động này cần được thực hiện đồng bộ với công tác bảo vệ, phòng chống cháy rừng và nâng cao nhận thức cho cộng đồng sống tại vùng đệm Vườn quốc gia Xuân Sơn.

5.1. Biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho phục hồi rừng tự nhiên

Các biện pháp kỹ thuật lâm sinh cụ thể được đề xuất bao gồm: (1) Khoanh nuôi, bảo vệ nghiêm ngặt để rừng tự phục hồi ở những nơi có cấu trúc tương đối tốt và mật độ cây tái sinh triển vọng cao. (2) Xúc tiến tái sinh có trồng bổ sung: Tại các khu vực rừng nghèo, cần phát dọn thực bì theo đám hoặc theo băng, tạo không gian và ánh sáng cho cây tái sinh hiện có phát triển, đồng thời trồng bổ sung các loài cây bản địa như Lát hoa, Sến mật, Nghiến. (3) Nuôi dưỡng rừng: Đối với các khu rừng phục hồi đã có trữ lượng khá (trạng thái IIIA3), cần tiến hành tỉa thưa, loại bỏ những cây cong queo, sâu bệnh để tập trung dinh dưỡng cho các cây mục tiêu sinh trưởng, tăng nhanh sinh khối rừng và giá trị của lâm phần.

5.2. Bảo tồn đa dạng sinh học tại vùng đệm Vườn quốc gia

Công tác bảo tồn đa dạng sinh học VQG Xuân Sơn không thể tách rời khỏi việc quản lý hiệu quả vùng đệm Vườn quốc gia Xuân Sơn. Các giải pháp phục hồi rừng phải gắn liền với việc cải thiện sinh kế cho người dân địa phương để giảm áp lực lên tài nguyên. Cần xây dựng các mô hình nông-lâm kết hợp, phát triển kinh tế dưới tán rừng với các loài cây dược liệu, lâm sản ngoài gỗ. Đồng thời, tăng cường công tác tuyên truyền, giáo dục môi trường, nâng cao nhận thức của cộng đồng về vai trò của rừng và tầm quan trọng của việc bảo vệ hệ thực vật Phú Thọ. Sự tham gia của cộng đồng vào các hoạt động bảo vệ và phục hồi rừng không chỉ giúp tăng hiệu quả mà còn đảm bảo tính bền vững lâu dài của các nỗ lực bảo tồn.