Luận văn: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng phòng hộ đầu nguồn tại tỉnh Gia Lai

• Tác giả: Vũ Văn Dũng
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Văn Con
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Lâm Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Điểm Cấu Trúc Rừng Phòng Hộ Đầu Nguồn Tại Tỉnh Gia Lai
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ
• Năm xuất bản: 2013
• 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 hình
• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Một số khái niệm cơ bản
• 1.2. Các nghiên cứu ngoài nước
• 1.2.1. Các nghiên cứu về khả năng giữ nước
• 1.2.2. Khả năng chống xói mòn
• 1.2.3. Suy thoái rừng đầu nguồn
• 1.2.4. Tiếp cận quản lý
• 1.2.5. Kỹ thuật phục hồi rừng
• 1.2.6. Nghiên cứu cấu trúc
• 1.3. Các nghiên cứu trong nước
• 1.3.1. Nghiên cứu về khả năng điều tiết nước
• 1.3.2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng
• 1.3.3. Nguyên nhân suy thoái RPHĐN
• 1.3.4. Một số nghiên cứu liên quan đến RPHĐN Tây Nguyên
• 1.4. Thảo luận, xác định vấn đề nghiên cứu
• 2. Chương 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Nội dung và giới hạn nghiên cứu
• 2.1.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.1.2. Giới hạn nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Cách tiếp cận
• 2.2.2. Các phương pháp cụ thể cho từng nội dung nghiên cứu
• 3. Chương 3: ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 3.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.1.1. Vị trí địa lý
• 3.1.2. Tài nguyên thiên nhiên
• 3.2. Đặc điểm kinh tế-xã hội
• 3.2.1. Đặc điểm kinh tế
• 3.2.2. Điều kiện xã hội
• 4. Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Hiện trạng và phân bố của rừng PHĐN ở Gia Lai
• 4.2. Các đặc điểm cấu trúc
• 4.2.1. Đa dạng loài và cấu trúc tổ thành
• 4.2.2. Cấu trúc tầng tán
• 4.3. Định hướng các giải pháp phục hồi và quản lý RPHĐN
• 4.3.1. Giải pháp về kỹ thuật
• 4.3.2. Giải pháp về tổ chức
• 4.3.3. Giải pháp về chính sách
• KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Khám phá đặc điểm cấu trúc rừng phòng hộ đầu nguồn Gia Lai

Rừng phòng hộ đầu nguồn Gia Lai, một bộ phận quan trọng của hệ thống rừng Tây Nguyên, đóng vai trò chiến lược trong việc bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế - xã hội. Hệ thống này có chức năng cốt lõi trong việc điều tiết nguồn nước cho các lưu vực sông lớn, bảo vệ đất, chống xói mòn và duy trì cân bằng sinh thái. Nằm ở vị trí địa lý đặc biệt, Gia Lai là nơi khởi nguồn của các hệ thống sông quan trọng như lưu vực sông Ba và lưu vực sông Sê San, cung cấp nước cho các công trình thủy điện và đời sống của hàng triệu người dân. Tuy nhiên, dưới áp lực của các hoạt động kinh tế và biến đổi khí hậu, hiện trạng và đặc điểm cấu trúc rừng phòng hộ đầu nguồn Gia Lai đang đối mặt với nhiều thách thức. Việc nghiên cứu sâu về cấu trúc của các lâm phần này không chỉ là một yêu cầu khoa học mà còn là cơ sở thực tiễn để đề xuất các giải pháp quản lý hiệu quả. Nghiên cứu của Vũ Văn Dũng (2013) đã cung cấp một cái nhìn toàn diện về các đặc trưng lâm học, từ thành phần loài cây, cấu trúc tầng tán, đến khả năng tái sinh tự nhiên, tạo tiền đề cho các hoạt động phục hồi và quản lý rừng bền vững trong khu vực.

1.1. Vai trò chiến lược của hệ sinh thái rừng Gia Lai

Hệ sinh thái rừng Gia Lai có vai trò không thể thay thế. Chức năng chính của rừng phòng hộ đầu nguồn là điều tiết dòng chảy, giúp giảm thiểu nguy cơ lũ lụt trong mùa mưa và cung cấp nước ổn định trong mùa khô. Lớp thảm thực vật đa tầng, đặc biệt là lớp thảm mục và độ che phủ tán lá dày đặc, hoạt động như một lớp bọt biển tự nhiên, tăng cường khả năng giữ nước của đất. Bên cạnh đó, hệ rễ của cây rừng bám chặt vào đất, góp phần quan trọng vào việc chống xói mòn đất, hạn chế sạt lở và bồi lắng lòng sông, lòng hồ. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các công trình thủy điện trên sông Ba và Sê San. Rừng còn là nơi cư trú của nhiều loài động thực vật quý hiếm, duy trì đa dạng sinh học và cung cấp các lâm sản ngoài gỗ, góp phần cải thiện sinh kế cho cộng đồng địa phương.

1.2. Vị trí và hiện trạng rừng tại lưu vực sông Ba Sê San

Gia Lai là nơi có hai hệ thống sông lớn, tạo thành các lưu vực có tầm quan trọng quốc gia. Lưu vực sông Ba bắt nguồn từ phía bắc tỉnh, chảy theo hướng đông nam, cung cấp nước cho tỉnh Phú Yên trước khi đổ ra biển. Lưu vực sông Sê San bắt nguồn từ các dãy núi phía bắc, chảy về phía tây sang Campuchia. Hiện trạng rừng phòng hộ tại các lưu vực này không đồng đều. Nhiều khu vực, đặc biệt là tại các vùng giáp ranh với đất nông nghiệp, đã bị suy giảm về diện tích và chất lượng. Các khu vực được bảo vệ tốt như Vườn quốc gia Kon Ka Kinh và Khu bảo tồn thiên nhiên Kon Chư Răng vẫn giữ được cấu trúc rừng nguyên sinh tương đối tốt. Tuy nhiên, phần lớn diện tích còn lại đang ở các trạng thái từ rừng trung bình đến rừng nghèo và rừng phục hồi, đòi hỏi các biện pháp can thiệp kỹ thuật lâm sinh kịp thời.

II. Thách thức lớn từ suy thoái rừng phòng hộ đầu nguồn Gia Lai

Vấn đề suy thoái rừng phòng hộ tại Gia Lai là một thách thức nghiêm trọng, đe dọa trực tiếp đến các chức năng sinh thái và sự phát triển bền vững của khu vực. Quá trình suy thoái này diễn ra dưới tác động tổng hợp của nhiều yếu tố, bao gồm cả tự nhiên và nhân sinh. Các hoạt động như khai thác gỗ trái phép, chuyển đổi đất rừng sang canh tác nông nghiệp, đặc biệt là trồng cây công nghiệp như cà phê, cao su, và việc xây dựng các công trình thủy điện đã làm giảm đáng kể diện tích và chất lượng rừng. Khi cấu trúc rừng bị phá vỡ, khả năng phòng hộ cũng suy giảm theo. Mật độ lâm phần thưa thớt, cấu trúc tầng tán bị xé lẻ, và lớp thảm mục mỏng đi làm giảm khả năng cản dòng chảy và giữ nước. Hậu quả trực tiếp là gia tăng xói mòn, sạt lở đất, lũ lụt diễn biến phức tạp hơn vào mùa mưa và hạn hán gay gắt hơn vào mùa khô. Việc nhận diện đúng các nguyên nhân và đánh giá mức độ ảnh hưởng là bước đi tiên quyết để xây dựng chiến lược phục hồi hiệu quả cho hệ thống rừng phòng hộ đầu nguồn Gia Lai.

2.1. Phân tích nguyên nhân chính gây suy thoái rừng phòng hộ

Nguyên nhân chính dẫn đến suy thoái rừng phòng hộ ở Gia Lai rất đa dạng. Áp lực từ gia tăng dân số và di dân tự do đã dẫn đến nhu cầu mở rộng đất canh tác, lấn chiếm vào đất rừng. Việc chuyển đổi rừng nghèo, rừng tre nứa sang trồng cây công nghiệp, dù có thể mang lại lợi ích kinh tế trước mắt, nhưng đã làm mất đi thảm thực vật bản địa có khả năng phòng hộ tốt. Hoạt động khai thác lâm sản bất hợp pháp, không chỉ lấy đi những cây gỗ lớn có giá trị mà còn phá vỡ cấu trúc và hệ sinh thái rừng. Thêm vào đó, cháy rừng trong mùa khô và các phương thức canh tác nương rẫy không bền vững cũng góp phần làm suy giảm chất lượng rừng. Các yếu tố chính sách và quản lý chưa thực sự hiệu quả cũng là một nguyên nhân sâu xa, tạo ra các kẽ hở cho các hoạt động xâm hại tài nguyên rừng.

2.2. Hậu quả lên khả năng giữ nước và chống xói mòn đất

Khi rừng bị suy thoái, các chức năng phòng hộ cốt lõi bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Khả năng giữ nước của lưu vực giảm sút do độ che phủ tán lá giảm, khiến lượng nước mưa rơi trực tiếp xuống mặt đất lớn hơn, gây ra dòng chảy bề mặt mạnh. Lớp thảm mục bị bào mòn làm mất đi khả năng thấm và giữ ẩm của đất. Kết quả là, nguy cơ lũ quét và xói mòn tăng cao trong mùa mưa. Ngược lại, vào mùa khô, nguồn nước ngầm không được bổ sung đầy đủ, dẫn đến khô hạn, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt. Về lâu dài, quá trình chống xói mòn đất bị suy yếu dẫn đến đất đai bạc màu, sa mạc hóa, và làm giảm tuổi thọ của các hồ chứa thủy điện do bị bồi lắng nhanh chóng, gây thiệt hại kinh tế lớn.

III. Phân tích cấu trúc rừng Gia Lai Đa dạng thành phần loài

Việc phân tích đặc điểm cấu trúc rừng phòng hộ đầu nguồn Gia Lai cho thấy sự đa dạng và phức tạp về thành phần loài cây. Đây là một trong những yếu tố quyết định đến sự ổn định và khả năng thực hiện chức năng phòng hộ của hệ sinh thái. Nghiên cứu tại khu vực đã xác định được một danh lục các loài thực vật phong phú, phân bố khác nhau theo các trạng thái rừng, từ rừng giàu, trung bình, nghèo đến rừng phục hồi. Mức độ đa dạng sinh học được thể hiện qua các chỉ số như Shannon-Wiener (H'), cho phép so sánh sự phong phú và độ đồng đều của các loài giữa các lâm phần. Kết quả cho thấy rừng lá rộng thường xanh giàu có chỉ số đa dạng cao nhất, phản ánh một hệ sinh thái ổn định. Ngược lại, các khu rừng đã bị tác động hoặc đang trong quá trình phục hồi có tổ thành loài đơn giản hơn. Việc hiểu rõ về tổ thành loài không chỉ giúp đánh giá chất lượng rừng mà còn là cơ sở để lựa chọn các loài cây bản địa phù hợp cho công tác trồng bổ sung, làm giàu rừng, hướng tới mục tiêu phục hồi một cấu trúc rừng bền vững và đa chức năng.

3.1. Đặc trưng về tổ thành loài cây và các chỉ số đa dạng

Tổ thành loài của rừng phòng hộ Gia Lai mang đặc trưng của rừng nhiệt đới gió mùa, với sự tham gia của nhiều họ thực vật khác nhau. Trong các trạng thái rừng lá rộng thường xanh, các họ như Dầu (Dipterocarpaceae), Đậu (Fabaceae), Dẻ (Fagaceae) thường chiếm ưu thế. Theo kết quả điều tra của Vũ Văn Dũng (2013), hệ số hỗn loài và chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H') có sự khác biệt rõ rệt giữa các trạng thái rừng. Rừng giàu có H' cao, cho thấy sự đa dạng về loài và sự phân bố cá thể đồng đều. Trong khi đó, rừng nghèo và rừng phục hồi có H' thấp hơn, thường xuất hiện một vài loài tiên phong chiếm ưu thế. Các chỉ số này là công cụ định lượng quan trọng để đánh giá mức độ suy thoái và tiềm năng phục hồi của hệ sinh thái rừng Gia Lai.

3.2. Xác định các loài cây ưu thế trong lâm phần rừng

Việc xác định các loài cây ưu thế thông qua chỉ số giá trị quan trọng (IV%) cho phép nhận diện những loài đóng vai trò chủ chốt trong cấu trúc lâm phần. Tại các ô nghiên cứu, một số loài thường có chỉ số IV% cao bao gồm các loài thuộc chi Dầu, Sến, Táu. Những loài này thường là các cây gỗ lớn, tạo nên tầng vượt tán và tầng tán chính, quyết định đến độ che phủ tán lá và vi khí hậu dưới tán rừng. Ở những khu rừng phục hồi, các loài cây ưa sáng, mọc nhanh như Ba bét, Sòi, hay các loài thuộc họ Tre nứa có thể chiếm ưu thế. Việc nắm bắt danh sách các loài ưu thế giúp định hướng các biện pháp lâm sinh, chẳng hạn như bảo vệ các cây mẹ để cung cấp nguồn giống cho tái sinh tự nhiên hoặc loại bỏ các loài không mong muốn trong quá trình nuôi dưỡng rừng.

IV. Đánh giá cấu trúc rừng phòng hộ Tầng tán và mật độ cây

Cấu trúc vật lý của rừng, bao gồm cấu trúc tầng tán và mật độ lâm phần, là yếu tố trực tiếp ảnh hưởng đến khả năng phòng hộ. Một cấu trúc rừng lý tưởng cho chức năng đầu nguồn cần có hệ thống tán lá nhiều tầng, liên tục và mật độ cây hợp lý để tối ưu hóa việc cản trở và phân phối lại lượng mưa, cũng như bảo vệ mặt đất. Các nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng phòng hộ đầu nguồn Gia Lai đã tập trung vào việc phân tích quy luật phân bố số cây theo đường kính (N/D) và chiều cao (N/H). Kết quả cho thấy phân bố N/D của rừng tự nhiên thường có dạng đường cong giảm (dạng chữ J ngược), nghĩa là số lượng cây ở cấp đường kính nhỏ rất lớn và giảm dần ở các cấp đường kính lớn hơn. Điều này phản ánh một quần thể rừng có sức tái sinh tự nhiên tốt. Tuy nhiên, ở các khu rừng bị suy thoái, đường cong này có thể bị biến dạng, cho thấy sự thiếu hụt cây ở một số cấp kính nhất định. Việc phân tích các quy luật này cung cấp thông tin quý giá để đánh giá sức khỏe và tính bền vững của lâm phần.

4.1. Cấu trúc tầng tán và mức độ che phủ tán lá thực tế

Cấu trúc tầng tán của rừng phòng hộ tự nhiên ở Gia Lai thường phân hóa thành nhiều tầng rõ rệt: tầng vượt tán (A1), tầng tán chính (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi và thảm tươi. Rừng càng giàu, cấu trúc tầng càng phức tạp và liên tục, tạo ra độ che phủ tán lá cao, có thể đạt trên 80-90%. Lớp tán lá dày đặc này có vai trò quan trọng trong việc giữ lại một phần nước mưa (tổn thất do tán), làm giảm động năng của hạt mưa trước khi chúng rơi xuống đất, từ đó hạn chế xói mòn. Ngược lại, ở những khu rừng nghèo hoặc rừng mới phục hồi, cấu trúc tầng thường đơn giản, tán lá không liên tục, tạo ra nhiều khoảng trống, làm giảm hiệu quả phòng hộ.

4.2. Quy luật phân bố mật độ lâm phần theo đường kính N D

Phân bố số cây theo đường kính (N/D) là một chỉ số quan trọng phản ánh cấu trúc và động thái của quần thể. Tại rừng phòng hộ Gia Lai, các lâm phần rừng tự nhiên chưa bị tác động mạnh thường tuân theo quy luật phân bố dạng giảm. Điều này cho thấy số lượng cây con, cây non dồi dào, đảm bảo cho sự thay thế liên tục các thế hệ cây già, duy trì sự ổn định của rừng. Các mô hình toán học như hàm Meyer hay Weibull thường được sử dụng để mô phỏng quy luật phân bố này. Khi mật độ lâm phần ở các cấp kính nhỏ bị thiếu hụt, đó là dấu hiệu cho thấy quá trình tái sinh tự nhiên đang gặp trở ngại, có thể do thiếu cây mẹ, điều kiện lập địa khắc nghiệt hoặc do sự cạnh tranh của cỏ dại, cây bụi.

V. Kết quả Tái sinh tự nhiên và tiềm năng trữ lượng carbon

Đánh giá khả năng tái sinh tự nhiên và ước tính sinh khối rừng là hai nội dung quan trọng để hiểu rõ hơn về sức khỏe và giá trị của hệ sinh thái rừng Gia Lai. Tái sinh tự nhiên là chìa khóa cho sự bền vững của rừng, đảm bảo rằng quần thể cây có thể tự duy trì và phục hồi sau các tác động. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng mật độ và chất lượng cây tái sinh tại Gia Lai biến động mạnh tùy thuộc vào trạng thái rừng và mức độ che phủ của tán cây mẹ. Một lớp cây tái sinh phong phú về thành phần loài và phân bố đều về chiều cao là dấu hiệu của một hệ sinh thái khỏe mạnh. Bên cạnh vai trò phòng hộ, rừng còn là một bể chứa carbon khổng lồ. Việc xác định sinh khối rừng và trữ lượng carbon không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mở ra cơ hội tham gia vào các cơ chế tài chính carbon, tạo thêm nguồn lực cho công tác bảo vệ và phát triển rừng, hướng tới quản lý rừng bền vững.

5.1. Hiện trạng tái sinh tự nhiên và vai trò của lớp thảm mục

Kết quả điều tra về tái sinh tự nhiên cho thấy mật độ cây tái sinh dưới tán rừng phòng hộ Gia Lai khá cao, đặc biệt ở các trạng thái rừng giàu và trung bình. Tuy nhiên, chất lượng cây tái sinh (cây tốt, triển vọng) lại là một vấn đề cần quan tâm. Nhiều cây tái sinh có nguồn gốc từ chồi, khả năng phát triển thành cây gỗ lớn bị hạn chế. Lớp thảm mục đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình này. Nó không chỉ giữ ẩm, cung cấp dinh dưỡng cho cây con mà còn tạo môi trường thuận lợi cho hạt nảy mầm. Ở những nơi đất bị xói mòn, lớp thảm mục mỏng, quá trình tái sinh gặp rất nhiều khó khăn. Do đó, bảo vệ lớp thảm mục là một biện pháp lâm sinh thiết yếu để thúc đẩy tái sinh tự nhiên.

5.2. Ước tính sinh khối rừng và tiềm năng trữ lượng carbon

Sinh khối rừng là tổng khối lượng vật chất hữu cơ sống của cây rừng trên một đơn vị diện tích. Đây là chỉ số phản ánh năng suất và sức sống của hệ sinh thái. Rừng phòng hộ đầu nguồn Gia Lai, đặc biệt là các khu rừng lá rộng thường xanh, có trữ lượng sinh khối lớn, tập trung chủ yếu ở thân cây gỗ. Từ sinh khối, có thể ước tính trữ lượng carbon mà rừng đang lưu giữ (thường chiếm khoảng 50% sinh khối khô). Việc lượng hóa được giá trị này là cơ sở để Việt Nam tham gia các chương trình giảm phát thải khí nhà kính từ mất rừng và suy thoái rừng (REDD+), mang lại lợi ích kép: vừa bảo vệ môi trường, vừa tạo nguồn thu nhập bền vững cho cộng đồng và các chủ rừng.