Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ chuyên ngành Lâm sinh (mã số 9 62 02 05) của nghiên cứu sinh Phan Minh Xuân, bảo vệ tại Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh năm 2019, mang tiêu đề: "Đa dạng thực vật thân gỗ trong rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới ở Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu". Công trình được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Trần Hợp và PGS.TS Nguyễn Văn Thêm.

Về tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu, tác giả trình bày rằng Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu là khu bảo tồn thiên nhiên ven biển duy nhất còn lại ở khu vực Nam Bộ, nằm trên địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Kiểu rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới (Rkx) tại đây phân bố ven biển và ở độ cao dưới 300 m so với mực nước biển, có vai trò phòng hộ bờ biển, chống cát bay, duy trì nguồn nước ngọt và bảo tồn nguồn gen các loài thực vật thân gỗ quý, hiếm. Trước thời điểm nghiên cứu, các công trình tại khu vực chủ yếu dừng lại ở mức độ điều tra sơ bộ hệ thực vật, kiểm kê tài nguyên hoặc tính toán trữ lượng gỗ đơn thuần. Khoảng trống nghiên cứu thực tế là chưa có các công trình phân tích định lượng đầy đủ về kết cấu loài cây gỗ, cấu trúc quần thụ theo chiều đứng và chiều ngang, động thái tái sinh tự nhiên và định lượng chi tiết các chỉ số đa dạng sinh học theo các trạng thái rừng và điều kiện lập địa khác nhau. Sự thiếu hụt số liệu định lượng này gây khó khăn cho công tác quy hoạch, điều chế rừng và xây dựng các giải pháp kỹ thuật lâm sinh thích hợp.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định rõ:

  • Mục tiêu chung: Phân tích đa dạng loài cây gỗ đối với kiểu rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới để làm cơ sở cho quản lý rừng và bảo tồn đa dạng sinh vật.
  • Mục tiêu cụ thể:
    1. Xác định kết cấu loài cây gỗ, cấu trúc quần thụ và tình trạng tái sinh tự nhiên đối với những trạng thái rừng khác nhau.
    2. Phân tích đa dạng loài cây gỗ và những yếu tố ảnh hưởng.

Luận án tập trung giải quyết 4 câu hỏi nghiên cứu cụ thể được đánh số trong văn bản:

  1. Kiểu Rkx ở khu vực nghiên cứu có kết cấu loài cây gỗ như thế nào?
  2. Cấu trúc quần thụ của kiểu Rkx ở khu vực nghiên cứu như thế nào?
  3. Tình trạng tái sinh tự nhiên có đảm bảo cho kiểu Rkx ở khu vực nghiên cứu tồn tại ổn định theo thời gian hay không?
  4. Đa dạng loài cây gỗ và những yếu tố ảnh hưởng đến đa dạng loài cây gỗ của kiểu Rkx ở khu vực nghiên cứu như thế nào?

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các trạng thái rừng khác nhau thuộc kiểu rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới (gồm trạng thái rừng nghèo, trạng thái rừng trung bình và trạng thái rừng giàu). Dạng sống khảo sát giới hạn ở cây thân gỗ.
  • Phạm vi không gian: Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, có tọa độ địa lý từ 10°37'57'' đến 10°37'46'' vĩ độ Bắc và từ 107°24'31'' đến 107°36'07'' kinh độ Đông. Tổng diện tích khu bảo tồn là 10.880,3 ha (rừng tự nhiên chiếm 8.017,27 ha; rừng trồng chiếm 1.292,54 ha; độ che phủ 85,6%). Địa bàn nghiên cứu phân bố trên 3 nhóm đất chính: đất nâu đỏ phát triển trên đá bazan, đất nâu vàng phát triển trên phù sa cổ và đất vàng nhạt phát triển trên đá macma-granit và trầm tích.
  • Phạm vi thời gian: Quá trình thu thập dữ liệu và theo dõi thực địa được tiến hành trong giai đoạn từ năm 2013 đến năm 2018.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Trong chương tổng quan, tác giả hệ thống hóa các hướng nghiên cứu lý luận và thực nghiệm trong và ngoài nước liên quan đến đa dạng sinh học và cấu trúc lâm phần:

Về khái niệm và hệ số đo lường đa dạng sinh vật: Tác giả điểm lại các định nghĩa từ Norse và McManus (1980; trích dẫn bởi Kimmins), Gaston (2000), Magurran (1988, 2004), Jost (2006). Khái niệm phân bậc đa dạng được Whittaker (1972, 1977) phân chia thành đa dạng alpha, đa dạng beta và đa dạng gamma. Hệ thống các chỉ số đo lường sự giàu có về loài được khảo cứu gồm chỉ số Margalef (1958), Menhinick; các phương pháp tham số và phi tham số ước lượng số loài tích lũy theo Fisher (1943), Pielou (1975), Burnham và Overton (1978, 1979) với Jackknife 1, Jackknife 2, và Chao (1984) với mô hình Chao 1, Chao 2 (Chazdon và cs, 1998). Các thước đo mức độ đa dạng và tính đồng đều được khảo sát gồm chỉ số Shannon – Weiner (1948, 1949), Simpson (1949), McIntosh (1951), Berger – Parker (1970), Hill (1973), Caswell (1976), Brillouin, cùng chỉ số đồng đều Pielou (1969, 1975) và chỉ số hiếm (IR) theo Viên Ngọc Nam (2009).

Về nghiên cứu đa dạng thực vật nhiệt đới: Tác giả dẫn chứng các công trình quốc tế như Connell (1978), He và cs (1996) khảo sát không gian tại Malaysia qua 1.250 ô mẫu, Gimaret-Carpentier và cs (1998), McIntosh và cs (2001) nghiên cứu rừng ngập mặn Ranong (Thái Lan), Matthew và cs (2002) tại Borneo (Indonesia), Okuda và cs (2003) nghiên cứu tác động khai thác ở Malaysia, Tripathi và cs (2004) tại quần đảo Andaman, Wang và cs (2008) tại Đông Bắc Trung Quốc, Suratman (2012) tại Pahang (Malaysia). Tại Việt Nam, các công trình về phương pháp luận và kiểm kê hệ thực vật của Nguyễn Nghĩa Thìn (1997, 2004, 2008), Phạm Nhật (2001), Nguyễn Nghĩa Thìn và Vũ Quang Nam (2004), Nguyễn Nghĩa Thìn và Vũ Anh Tài (2004) được điểm lại. Các nghiên cứu định lượng cấu trúc và đa dạng của Đỗ Hữu Thư và Trịnh Minh Quang (2007) tại M'Drak Đắk Lắk, Cao Thị Lý (2008) tại Tây Nguyên, Viên Ngọc Nam và cs (2008) tại Cần Giờ, Vũ Mạnh (2017) tại Nam Cát Tiên, và Nguyễn Minh Cảnh (2018) tại Núi Ông (Bình Thuận) cũng được phân tích.

Về phương pháp phân tích kết cấu, cấu trúc và tái sinh rừng: Luận án phân tích phương pháp trắc diện tầng tán của Davis và Richards (1934 - 1936), mô hình hóa phân bố đường kính (N/D) bằng hàm phân bố mũ Meyer (1952) được Nguyễn Hải Tuất (1982) và Nguyễn Văn Trương (1984) ứng dụng tại Việt Nam, hàm phân bố xác suất Beta (Nguyễn Văn Thêm và Vũ Mạnh, 2017), chỉ số quan trọng IVI của Curtis và McIntosh (1951), phương pháp xác định ưu hợp thực vật của Thái Văn Trừng (1999), chỉ số phức tạp cấu trúc (SCI) của Holdridge và cs (1967; dẫn theo Cintrón và cs, 1984), chỉ số hỗn giao HG của Nguyễn Văn Trương (1984), cùng các quan điểm tái sinh rừng của Baur (1964), Richards (1969), Ashton (1992), Whitmore (1998), Nguyễn Văn Thêm (1992, 2002), Lima và cs (2008). Đồng thời, tác giả điểm lại các khung phân loại trạng thái rừng của Loschau (1966), Quy phạm thiết kế kinh doanh rừng của Bộ Lâm nghiệp (1984), và Thông tư số 34/2009/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

Khoảng trống nghiên cứu được lựa chọn giải quyết: Phần lớn các tài liệu trước đây tại Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu (như khảo sát của Phân viện Điều tra – Quy hoạch rừng II năm 2000) dừng ở việc lập danh lục 750 loài thực vật bậc cao mà chưa thiết lập tương quan giữa cấu trúc lập thể của lâm phần với các chỉ số đa dạng toán học, chưa kiểm định định lượng sự sai khác về đa dạng giữa các trạng thái trữ lượng, các ưu hợp thực vật, các dạng lập địa đất và khoảng cách ly đối với bờ biển. Luận án lựa chọn giải quyết trực tiếp khoảng trống này bằng phương pháp mô hình hóa toán học kết hợp điều tra định lượng thực địa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích:

  • Hệ sinh thái học lâm nghiệp: Vận dụng nguyên lý "Sinh thái phát sinh quần thể trong thảm thực vật" của Thái Văn Trừng (1999) để xác định kiểu rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới và phân chia các quần xã thực vật thành các ưu hợp thực vật dựa trên giá trị ưu thế trung bình của ba tham số: tỷ lệ số cá thể ($N%$), tỷ lệ tiết diện ngang ($G%$) và tỷ lệ thể tích ($V%$).
  • Phân loại trạng thái rừng: Ứng dụng tiêu chuẩn phân chia theo cấp trữ lượng của Thông tư số 34/2009/TT-BNNPTNT:
    • Trạng thái rừng nghèo: Trữ lượng từ 10 đến 100 $\text{m}^3/\text{ha}$.
    • Trạng thái rừng trung bình: Trữ lượng từ 101 đến 200 $\text{m}^3/\text{ha}$.
    • Trạng thái rừng giàu: Trữ lượng từ 201 đến 300 $\text{m}^3/\text{ha}$.
  • Khung toán học sinh thái học: Ứng dụng các hàm mật độ phân bố lý thuyết gồm hàm phân bố mũ Meyer ($N = m \cdot e^{-b \cdot D}$) và hàm phân bố xác suất Beta để mô phỏng cấu trúc $N/D$; ứng dụng hàm khoảng cách mô phỏng cấu trúc $N/H$; sử dụng chỉ số phức tạp cấu trúc ($SCI = N \cdot S \cdot G \cdot H / 10.000$), chỉ số hỗn giao ($HG = S/N$), chỉ số cạnh tranh tán ($CCI$), chỉ số tương đồng Sorensen, các chỉ số đa dạng Margalef ($d$), Pielou ($J'$), Shannon – Weiner ($H'$), Simpson, Caswell ($V$), chỉ số hiếm ($IR$), và các mô hình ước lượng phi tham số (Jackknife, Chao).

Phương pháp thực tế và thu thập dữ liệu:

  • Phương pháp điều tra: Bố trí ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình theo hiện trạng rừng. Tổng số có 89 ô tiêu chuẩn được thiết lập, mỗi ô có diện tích 0,20 ha (kích thước hình chữ nhật). Tổng diện tích điều tra trực tiếp là 17,8 ha.
  • Dữ liệu thu thập tầng cây gỗ: Đo đếm toàn bộ các cây thân gỗ có đường kính tại vị trí 1,3 m ($D_{1,3}$) từ 5,0 cm trở lên; đo chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$), đường kính tán ($DT$). Nhận dạng tên loài cây gỗ tại thực địa và giám định mẫu tiêu bản theo các tài liệu phân loại học của Trần Hợp (2002), Trần Hợp và Nguyễn Bội Quỳnh (2003), Võ Văn Chi (2003, 2004).
  • Dữ liệu tầng cây tái sinh: Thiết lập các ô dạng bản bên trong ô tiêu chuẩn để theo dõi cây con có khả năng tái sinh; ghi nhận số lượng cá thể, tên loài, đo chiều cao ($H$), xác định nguồn gốc (chồi hoặc hạt) và đánh giá phẩm chất (tốt, trung bình, xấu).

Phương pháp xử lý số liệu:

  • Sử dụng các phần mềm thống kê chuyên ngành để tính toán các đặc trưng mẫu: giá trị trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn, hệ số biến động ($CV%$), sai lệch tuyệt đối trung bình ($MAE$), sai lệch tuyệt đối trung bình theo phần trăm ($MAPE$), sai số chuẩn ($SEE$), hệ số xác định ($R^2$).
  • Kiểm định thống kê: Phân tích phương sai một nhân tố (ANOVA) và các kiểm định phi tham số để so sánh sự sai khác về số loài, mật độ, và các chỉ số đa dạng giữa ba trạng thái rừng, ba ưu hợp thực vật, ba nhóm đất và ba khoảng cách ly biển.

Nguồn tư liệu:

  • Nguồn số liệu sơ cấp: Dữ liệu đo đếm trực tiếp trên 89 ô tiêu chuẩn tại Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu trong giai đoạn 2013 – 2018.
  • Nguồn số liệu thứ cấp: Bản đồ hiện trạng rừng, bản đồ đất, bản đồ địa hình do Ban quản lý Khu bảo tồn cung cấp; số liệu khí tượng thủy văn khu vực nghiên cứu; các văn bản quy phạm pháp luật (Luật Đa dạng sinh học 2008, Nghị định 32/2006/NĐ-CP, Thông tư 34/2009/TT-BNNPTNT, Quyết định 1976/QĐ-TTg).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu

Chương này dành 27 trang để tổng hợp cơ sở lý luận và các kết quả nghiên cứu trong nước và quốc tế. Tác giả trình bày các khái niệm về đa dạng sinh học từ cấp độ gen, loài đến hệ sinh thái; phân tích bản chất toán học của các chỉ số entropy sinh thái và lý giải sự cần thiết phải chuyển đổi entropy thành đa dạng thực (theo quan điểm của Jost, 2006). Khảo cứu chi tiết các mô hình đường cong tích lũy loài, các tham số đo độ giàu loài (Menhinick, Margalef, Jackknife 1-2, Chao 1-2), các chỉ số đa dạng cấu trúc (Shannon – Weiner, Simpson, Brillouin, Hill) và chỉ số mức độ hỗn giao, cạnh tranh tán. Đánh giá ưu điểm và hạn chế của các phương pháp nghiên cứu trắc đồ rừng, phân tích quy luật phân bố số cây theo cấp đường kính ($N/D$) và cấp chiều cao ($N/H$). Tác giả cũng tổng thuật hệ thống phân loại rừng tại Việt Nam, qua đó chỉ ra tính phù hợp của việc phối hợp hệ thống phân loại thảm thực vật sinh thái phát sinh của Thái Văn Trừng (1999) với hệ thống tiêu chuẩn phân chia trạng thái theo trữ lượng gỗ của Thông tư 34/2009/TT-BNNPTNT.

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày khung phương pháp luận hệ thống sinh thái, các giả thuyết khoa học và quy trình kỹ thuật thực hiện. Luận án chia nội dung nghiên cứu thành 4 nhóm vấn đề: kết cấu họ và loài, cấu trúc quần thụ, đặc điểm tái sinh tự nhiên, và đa dạng thực vật kèm các yếu tố ảnh hưởng. Chi tiết hóa phương pháp điều tra 89 ô tiêu chuẩn 0,20 ha; mô tả các công thức tính toán: phương trình hồi quy phân bố thực nghiệm mũ và Beta đối với cấu trúc $N/D$, hàm phân bố đối với cấu trúc $N/H$, công thức xác định chỉ số phức tạp cấu trúc ($SCI$), hệ số hỗn giao ($HG$), chỉ số cạnh tranh tán ($CCI$), chỉ số hiếm ($IR$). Thiết lập quy trình phân tích phương sai để kiểm tra ảnh hưởng của 4 nhóm nhân tố sinh thái: trạng thái rừng (nghèo, trung bình, giàu), kiểu quần xã thực vật (ưu hợp), loại đất (nâu đỏ, nâu vàng, vàng nhạt), và khoảng cách cự ly biển (<1.500 m, 1.500 – 3.000 m, >3.000 m).

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày toàn bộ số liệu thu thập và thảo luận khoa học qua các mục cụ thể:

Kết cấu họ và loài cây gỗ: Tổng số cây gỗ ghi nhận tại khu vực nghiên cứu là 109 loài, thuộc 76 chi của 41 họ thực vật (thuộc 17 bộ). Có sự phân hóa rõ rệt về thành phần họ và loài giữa ba trạng thái rừng: trạng thái rừng nghèo có 32 họ và 103 loài; trạng thái rừng trung bình có 32 họ và 89 loài; trạng thái rừng giàu có 31 họ và 83 loài. Các loài cây chiếm ưu thế và đồng ưu thế chủ yếu thuộc họ Sao Dầu (Dipterocarpaceae), họ Sim (Myrtaceae) và họ Máu chó (Myristicaceae). Về độ hiếm, áp dụng chỉ số hiếm ($IR$), kiểu rừng này ghi nhận 22 loài cây gỗ ở mức cực kỳ hiếm ($IR > 97%$), 6 loài ở mức rất hiếm ($IR = 95 - 97%$) và 34 loài ở mức hiếm ($IR = 78 - 95%$).

Chỉ tiêu kết cấu Rừng nghèo Rừng trung bình Rừng giàu Toàn khu vực
Số họ ghi nhận 32 32 31 41
Số loài ghi nhận 103 89 83 109
Số chi ghi nhận - - - 76
Mật độ tầng cây cao ($N$, cây/ha) 806 846 954 -
Chỉ số hỗn giao ($HG$) 0,20 0,17 0,17 -
Chỉ số phức tạp cấu trúc ($SCI$) 1,6 2,2 4,7 -

Cấu trúc quần thụ:

  • Mật độ quần thụ tầng cây cao tăng dần theo cấp trữ lượng: trạng thái rừng nghèo đạt 806 cây/ha, trạng thái rừng trung bình đạt 846 cây/ha, và trạng thái rừng giàu đạt 954 cây/ha.
  • Cấu trúc đường kính ($N/D$): Phân bố số cây theo cấp đường kính ở cả ba trạng thái rừng đều tuân theo quy luật phân bố giảm dạng chữ J ngược, biểu thị số cây tập trung lớn nhất ở các cấp đường kính nhỏ và giảm dần ở các cấp đường kính lớn. Hàm phân bố mũ (Meyer) và hàm phân bố xác suất Beta đều mô phỏng phù hợp phân bố $N/D$ thực nghiệm. Cây thuộc họ Sao Dầu phân bố đều khắp ở tất cả các cấp đường kính.
  • Cấu trúc chiều cao ($N/H$): Phân bố số cây theo cấp chiều cao ở cả ba trạng thái rừng có dạng đường cong một đỉnh lệch trái. Cây họ Sao Dầu cũng xuất hiện ở mọi cấp chiều cao, thể hiện tính ưu thế sinh thái của họ này trong cấu trúc tầng tán.
  • Chỉ số hỗn giao ($HG$): Đạt 0,20 ở trạng thái rừng nghèo, sau đó giảm xuống 0,17 ở trạng thái rừng trung bình và trạng thái rừng giàu.
  • Tính phức tạp về cấu trúc ($SCI$): Tăng dần từ trạng thái rừng nghèo (1,6) lên trạng thái rừng trung bình (2,2) và đạt cao nhất ở trạng thái rừng giàu (4,7).

Đặc điểm tái sinh tự nhiên:

  • Cả ba trạng thái rừng đều có khả năng tái sinh tự nhiên liên tục.
  • Mật độ cây tái sinh dưới tán rừng có chiều hướng nghịch với mật độ tầng cây cao và trữ lượng: rừng nghèo có mật độ tái sinh cao nhất đạt 15.313 cây/ha, rừng trung bình đạt 9.962 cây/ha, và rừng giàu đạt 9.087 cây/ha.
  • Phân bố chiều cao của cây tái sinh: Chiếm tỷ lệ áp đảo là những cây ở cấp chiều cao $H < 100$ cm, trong khi các cấp chiều cao lớn hơn có số lượng giảm mạnh.
  • Nguồn gốc và thành phần: Cây tái sinh chủ yếu có nguồn gốc từ hạt. Thành phần loài cây tái sinh có mức độ tương đồng cao so với thành phần tầng cây mẹ bên trên (chỉ số tương đồng đạt trên 65%).
Trạng thái rừng Mật độ tái sinh (cây/ha) Phân bố chiều cao ưu thế Độ tương đồng với tầng cây mẹ
Rừng nghèo 15.313 Tập trung ở cấp $H < 100\text{ cm}$ $> 65%$
Rừng trung bình 9.962 Tập trung ở cấp $H < 100\text{ cm}$ $> 65%$
Rừng giàu 9.087 Tập trung ở cấp $H < 100\text{ cm}$ $> 65%$

Đa dạng họ và loài cây gỗ cùng các yếu tố ảnh hưởng:

  • Các chỉ số đa dạng bình quân toàn khu vực: Chỉ số phong phú loài Margalef ($d$) trung bình đạt 5,69; chỉ số đồng đều Pielou ($J'$) đạt 0,83; chỉ số đa dạng Shannon – Weiner ($H'$) đạt 2,82.
  • Kiểm định phương sai thống kê cho thấy: Số loài cây gỗ và mật độ quần thụ có sự khác biệt rõ rệt giữa ba trạng thái rừng và giữa các điều kiện môi trường; tuy nhiên, các chỉ số đa dạng sinh học ($d, J', H'$) lại có sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê giữa các nhân tố này.
Nhân tố sinh thái Nhóm phân loại Chỉ số phong phú Margalef ($d$) Chỉ số đồng đều Pielou ($J'$) Chỉ số Shannon – Weiner ($H'$)
Trạng thái rừng Rừng nghèo 5,77 0,83 2,84
Rừng trung bình Số liệu ghi nhận ổn định 0,83 Biến thiên tương đồng
Rừng giàu Số liệu ghi nhận ổn định 0,83 Biến thiên tương đồng
Quần xã thực vật Ưu hợp Dầu cát, Sến cát, Trâm mốc 6,04 0,84 2,89
Loại đất Đất nâu đỏ, đất nâu vàng, đất vàng nhạt 5,81 0,84 2,85
Khoảng cách gần biển Khoảng cách $< 1.500\text{ m}$ 5,71 0,83 2,80
  • Ảnh hưởng của cấu trúc quần thụ đến đa dạng: Luận án chứng minh số loài cây gỗ, mật độ cá thể, chỉ số phong phú Margalef và chỉ số đa dạng Shannon $H'$ đều giảm rõ rệt theo sự gia tăng của nhóm đường kính ($D$) và lớp chiều cao ($H$).
  • Mô hình hóa toán học: Tác giả xây dựng thành công phương trình hồi quy ước lượng chỉ số đa dạng Shannon ($H'$) và chỉ số đa dạng $\beta$-Whittaker dựa trên 2 biến số độc lập là mật độ ($N$) và số loài bắt gặp ($S$) trong quần thụ.

Đề xuất áp dụng kết quả nghiên cứu: Đưa ra sơ đồ ứng dụng các số liệu về cấu trúc $N/D$, $N/H$, phân cấp chỉ số đa dạng và năng lực tái sinh tự nhiên vào việc quy hoạch phân khu chức năng bảo tồn nghiêm ngặt, lựa chọn các loài cây mục đích thuộc họ Sao Dầu để xúc tiến tái sinh tự nhiên và làm giàu rừng tại khu bảo tồn.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học:

  1. Xác lập số liệu định lượng về tính đa dạng phân loại học của kiểu rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới ven biển: Chứng minh số họ và số loài cây gỗ ở trạng thái rừng nghèo (32 họ, 103 loài) cao hơn so với trạng thái rừng trung bình (32 họ, 89 loài) và trạng thái rừng giàu (31 họ, 83 loài).
  2. Định lượng mức độ quý hiếm của hệ thực vật thân gỗ tại khu vực nghiên cứu: Xác định được 22 loài ở mức cực kỳ hiếm ($IR > 97%$), 6 loài ở mức rất hiếm ($IR = 95 - 97%$) và 34 loài ở mức hiếm ($IR = 78 - 95%$) theo thước đo chỉ số hiếm $IR$.
  3. Xác định quy luật biến thiên của các chỉ số cấu trúc lâm phần: Chỉ số phức tạp cấu trúc ($SCI$) tăng rõ rệt từ rừng nghèo (1,6) lên rừng trung bình (2,2) và rừng giàu (4,7). Ngược lại, chỉ số hỗn giao ($HG$) có xu hướng giảm từ rừng nghèo (0,20) xuống rừng trung bình và rừng giàu (0,17).
  4. Khẳng định quy luật thống kê về tính đồng nhất của các chỉ số đa dạng sinh học: Mặc dù số loài và mật độ cá thể có sự biến động rõ rệt giữa các trạng thái rừng, ưu hợp thực vật, loại đất và khoảng cách ly biển, nhưng các chỉ số đa dạng sinh thái ($d, J', H'$) có sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê giữa các nhân tố này.
  5. Thiết lập công cụ toán học: Xây dựng hàm mô hình ước lượng chính xác chỉ số đa dạng Shannon ($H'$) và chỉ số $\beta$-Whittaker dựa trên hai biến số cơ bản của cấu trúc lâm phần là mật độ quần thụ ($N$) và số loài ($S$).

Kiến nghị và giải pháp đề xuất từ luận án:

  • Áp dụng kết quả phân tích kết cấu và cấu trúc tầng tán để xác định các loài cây ưu thế sinh thái (đặc biệt là các loài thuộc họ Sao Dầu như Dầu cát, Vên vên; họ Sim như Trâm mốc; họ Máu chó) làm loài mục đích trong các phương thức lâm sinh nuôi dưỡng rừng.
  • Sử dụng mô hình ước lượng chỉ số đa dạng $H'$ từ biến số $S$ và $N$ để nhanh chóng chẩn đoán mức độ đa dạng sinh học trong quá trình điều tra, kiểm kê tài nguyên mà không cần các tính toán entropy phức tạp.
  • Do mật độ cây tái sinh tập trung chủ yếu ở cấp chiều cao dưới 100 cm và suy giảm mạnh ở các cấp chiều cao lớn hơn, cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phát dọn dây leo, mở tán cục bộ hợp lý nhằm hỗ trợ cây tái sinh triển vọng vượt qua tầng cây bụi để tham gia vào tầng ưu thế sinh thái.
  • Tăng cường các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt đối với 22 loài cây gỗ ở mức cực kỳ hiếm và 6 loài rất hiếm được ghi nhận tại khu bảo tồn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Phạm vi đối tượng chỉ giới hạn nghiên cứu trên các loài cây thân gỗ ($D_{1,3} \ge 5\text{ cm}$) và cây tái sinh của chúng; chưa khảo cứu các dạng sống khác như dây leo thân gỗ, cây phụ sinh, thảo mộc và thực vật biểu sinh.
  • Các khảo sát thực địa được thực hiện trong phạm vi địa giới hành chính của Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu, chưa mở rộng thu mẫu đối chứng tại các dải rừng kín thường xanh ven biển lân cận thuộc các tỉnh Bình Thuận hoặc Ninh Thuận.
  • Mẫu tái sinh tự nhiên mới phản ánh cấu trúc tĩnh tại các thời điểm đo đếm định kỳ trong giai đoạn 2013 – 2018, chưa thiết lập các ô định vị cố định theo dõi liên tục dài hạn qua hàng chục năm để lượng hóa chính xác tỷ lệ đào thải tự nhiên qua từng cấp tuổi.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng phạm vi đối tượng khảo sát sang các nhóm thực vật biểu sinh, dây leo thân gỗ và mối quan hệ tương hỗ giữa đa dạng thực vật với động vật rừng trong kiểu rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới ven biển.
  • Thiết lập hệ thống ô định vị sinh thái học lâu dài để tiếp tục giám sát động thái diễn thế rừng, sự biến đổi của các chỉ số đa dạng sinh học dưới tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu và sự xâm nhập mặn vùng ven biển.
  • Nghiên cứu sâu hơn về đặc tính sinh lý, sinh thái và phương pháp nhân giống đối với 22 loài cây gỗ cực kỳ hiếm được phát hiện nhằm phục vụ công tác bảo tồn nguồn gen chuyển chỗ (ex-situ).

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng và Sinh thái học: Luận án cung cấp một khung phương pháp luận hoàn chỉnh từ khâu điều tra ô tiêu chuẩn 0,20 ha, kỹ thuật thu thập tiêu bản thực vật thân gỗ, đến việc áp dụng các mô hình toán học (phân bố Meyer, Beta, chỉ số $SCI$, $CCI$, $IR$) và các chỉ số entropy sinh thái học thực nghiệm.
  • Đối với giảng viên và các nhà nghiên cứu: Cung cấp nguồn số liệu thực địa chi tiết về rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới ven biển – một kiểu rừng có phân bố hẹp và mang tính đặc thù cao ở Việt Nam; là cơ sở so sánh đa dạng thực vật thân gỗ ở quy mô vùng Đông Nam Bộ và quốc gia.
  • Đối với các nhà quản lý, hoạch định chính sách và lực lượng kiểm lâm tại Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu: Luận án cung cấp danh lục cụ thể các loài cây gỗ quý, hiếm (phân chia theo mức độ $IR$), bản đồ hiện trạng phân bố các ưu hợp thực vật, trữ lượng gỗ, và hiện trạng tái sinh tự nhiên, hỗ trợ trực tiếp cho việc xây dựng phương án quản lý rừng bền vững và bảo tồn đa dạng sinh học giai đoạn tiếp theo.

Các phần đáng tham khảo nhất trong luận án gồm: Phương pháp luận và kỹ thuật tính toán chỉ số hiếm $IR$ (Chương 2); Các bảng phân tích chi tiết về kết cấu loài và cấu trúc phân bố $N/D$, $N/H$ của họ Sao Dầu (Chương 3); Hệ thống phương trình hồi quy tương quan ước lượng chỉ số đa dạng Shannon và $\beta$-Whittaker (Chương 3 và Phụ lục 42).

Câu hỏi thường gặp

1. Tổng số loài cây thân gỗ được ghi nhận trong nghiên cứu là bao nhiêu và phân bố như thế nào giữa các trạng thái rừng? Nghiên cứu ghi nhận tổng cộng 109 loài cây thân gỗ thuộc 76 chi của 41 họ (17 bộ). Trong đó, số họ và số loài có xu hướng giảm dần khi trữ lượng rừng tăng lên: trạng thái rừng nghèo ghi nhận 32 họ và 103 loài; trạng thái rừng trung bình ghi nhận 32 họ và 89 loài; trạng thái rừng giàu ghi nhận 31 họ và 83 loài.

2. Các loài cây gỗ ưu thế sinh thái tại Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu thuộc những họ thực vật nào? Các loài cây gỗ chiếm vị trí ưu thế và đồng ưu thế trong kiểu rừng này tập trung chủ yếu ở 3 họ thực vật: họ Sao Dầu (Dipterocarpaceae), họ Sim (Myrtaceae) và họ Máu chó (Myristicaceae). Trong đó, các ưu hợp thực vật chủ yếu được xác lập gồm ưu hợp Dầu cát – Sến cát – Cườm thị; ưu hợp Sến cát – Vên vên – Trâm mốc; và ưu hợp Trâm mốc – Sến cát – Vên vên.

3. Mật độ cá thể tầng cây cao và mật độ cây tái sinh biến đổi như thế nào giữa các trạng thái rừng? Mật độ tầng cây cao và mật độ cây tái sinh biến đổi theo hai chiều hướng trái ngược nhau giữa ba trạng thái rừng:

  • Mật độ tầng cây cao tăng dần từ rừng nghèo đến rừng giàu: rừng nghèo đạt 806 cây/ha, rừng trung bình đạt 846 cây/ha, rừng giàu đạt 954 cây/ha.
  • Mật độ tầng cây tái sinh giảm dần từ rừng nghèo đến rừng giàu: rừng nghèo đạt 15.313 cây/ha, rừng trung bình đạt 9.962 cây/ha, rừng giàu đạt 9.087 cây/ha.

4. Quy luật cấu trúc đường kính ($N/D$) và chiều cao ($N/H$) của lâm phần được mô phỏng bằng những mô hình nào? Quy luật phân bố số cây theo cấp đường kính ($N/D$) thực nghiệm ở cả ba trạng thái rừng đều có dạng phân bố giảm (chữ J ngược) và được mô phỏng phù hợp bằng hàm phân bố mũ Meyer và hàm phân bố xác suất Beta. Quy luật phân bố số cây theo cấp chiều cao ($N/H$) thực nghiệm có dạng một đỉnh lệch trái. Cây thuộc họ Sao Dầu có mặt ở tất cả các cấp đường kính và cấp chiều cao.

5. Các chỉ số đa dạng loài cây gỗ ($d, J', H'$) có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các điều kiện sinh thái khác nhau không? Các chỉ số đa dạng loài cây gỗ trung bình toàn khu vực gồm: chỉ số phong phú Margalef ($d$) là 5,69; chỉ số đồng đều Pielou ($J'$) là 0,83; chỉ số Shannon – Weiner ($H'$) là 2,82. Mặc dù số loài và mật độ cây gỗ có sự khác biệt rõ rệt, kết quả kiểm định thống kê cho thấy các chỉ số đa dạng ($d, J', H'$) khác biệt không có ý nghĩa thống kê giữa ba trạng thái rừng, giữa ba ưu hợp thực vật, giữa ba loại đất và giữa các cấp khoảng cách cự ly gần biển.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Phan Minh Xuân đã cung cấp hệ thống dữ liệu định lượng về kết cấu họ, loài, cấu trúc không gian và động thái tái sinh của kiểu rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới tại Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu dựa trên điều tra 89 ô tiêu chuẩn. Nghiên cứu đã chứng minh số loài và mật độ cá thể có sự sai khác rõ rệt theo trạng thái trữ lượng, nhưng các chỉ số đa dạng sinh học lại duy trì mức độ ổn định cao trên các dạng lập địa khác nhau. Các phát hiện về quy luật cấu trúc lâm phần cùng mô hình toán học ước lượng chỉ số đa dạng Shannon và $\beta$-Whittaker là căn cứ khoa học trực tiếp phục vụ công tác quy hoạch, quản lý rừng bền vững và bảo tồn nguồn gen thực vật thân gỗ tại vùng ven biển Nam Bộ.