Tổng quan nghiên cứu

Tài nguyên rừng tự nhiên đóng vai trò thiết yếu trong việc phòng hộ đầu nguồn, điều hòa nguồn nước và duy trì cân bằng sinh thái vùng duyên hải Nam Trung Bộ. Tỉnh Bình Định hiện sở hữu 326.649,3 ha đất có rừng với tỷ lệ che phủ đạt 53,8%, trong đó diện tích rừng tự nhiên chiếm 216.421,1 ha. Huyện vùng cao An Lão là trung tâm sinh thái trọng điểm của tỉnh với 60.975 ha đất lâm nghiệp (chiếm 87,5% tổng diện tích tự nhiên toàn huyện), bao gồm 48.236,9 ha rừng tự nhiên giàu tiềm năng và có tính đa dạng sinh học cao thuộc sườn Đông dãy Trường Sơn. Tuy nhiên, trước các áp lực phát triển kinh tế - xã hội, chuyển đổi mục đích sử dụng đất và lịch sử khai thác qua nhiều thời kỳ, cấu trúc nhiều lâm phần tự nhiên đã bị suy thoái, phân mảnh và thay đổi tổ thành loài sinh thái.

Vấn đề cấp thiết đặt ra là phải đánh giá chính xác các quy luật cấu trúc và mức độ đa dạng thực vật để thiết lập cơ sở khoa học cho công tác phục hồi rừng. Nghiên cứu tập trung vào mục tiêu xác định đặc điểm cấu trúc tổ thành tầng cây cao, quy luật phân bố không gian và tính đa dạng loài tại các trạng thái rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác, đại diện là kiểu phụ IIIA1, IIIA2 và IIIA3 trên địa bàn huyện An Lão. Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm toàn diện trong giai đoạn năm 2017 đến năm 2018. Kết quả thu được mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp hệ thống số liệu định lượng về mật độ cá thể, chỉ số giá trị quan trọng và tham số mô hình toán học, hỗ trợ đắc lực cho các nhà quản lý trong việc hoạch định chính sách lâm sinh bền vững và bảo tồn nguồn gen bản địa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết cấu trúc hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới của các nhà lâm học kinh điển như Richards và Phùng Ngọc Lan, khẳng định cấu trúc không gian và tầng thứ của lâm phần là biểu hiện hình thái phản ánh quá trình đấu tranh sinh tồn, thích nghi sinh thái lâu dài của quần xã thực vật. Đồng thời, đề tài ứng dụng hệ thống phân loại trạng thái rừng của Loeschau kết hợp chuẩn hóa theo Quy phạm thiết kế kinh doanh rừng QPN 6-84 và Thông tư 34/2009/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

Các khái niệm chuyên ngành then chốt được lượng hóa trong nghiên cứu gồm có:

  • Chỉ số giá trị quan trọng (Importance Value Index - IV%): Tổng hợp từ tỷ lệ phần trăm số cá thể (N%) và tỷ lệ phần trăm tổng tiết diện ngang thân cây (G%) theo phương pháp Daniel Marmillod, xác định vai trò sinh thái thực sự của từng loài cây trong lâm phần.
  • Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3): Phản ánh kết cấu kích thước ngang của lâm phần, mô tả sự kế thừa giữa các thế hệ cây rừng.
  • Quy luật phân bố số cây theo cấp chiều cao vút ngọn (N/Hvn): Biểu thị đặc tính phân tầng thẳng đứng và độ ổn định tầng tán của quần xã.
  • Chỉ số đa dạng sinh học: Sử dụng các chỉ số Shannon-Weiner, Simpson, Pielou, Margalef và hồ sơ đa dạng để định lượng mức độ phong phú và độ đồng đều của quần thể thực vật.

Phương pháp nghiên cứu

Để đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy thống kê cao, phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn đại diện được thiết kế với cỡ mẫu lớn. Nghiên cứu tiến hành lập 6 ô tiêu chuẩn (OTC) với diện tích 5.000 m2 mỗi ô (tổng diện tích điều tra tầng cây cao đạt 30.000 m2, tương đương 3 ha), phân bố đều trên 3 trạng thái rừng gồm IIIA1, IIIA2 và IIIA3 (mỗi trạng thái lập 2 OTC). Mỗi ô tiêu chuẩn 5.000 m2 được chia thành 5 phân ô diện tích 1.000 m2 để kiểm đếm chi tiết. Đối với tầng cây tái sinh, nghiên cứu thiết lập tổng cộng 150 ô dạng bản (ODB) diện tích 25 m2 (5m x 5m) tại 4 góc và vị trí trung tâm của từng phân ô tiêu chuẩn.

Phương pháp chọn mẫu điển hình ngẫu nhiên được áp dụng để đo đếm toàn bộ các cây gỗ tầng cao có đường kính ngang ngực D1.3 từ 6,0 cm trở lên bằng thước kẹp kính chuyên dụng có độ chính xác 0,5 cm. Chiều cao vút ngọn Hvn được đo bằng máy đo cao Blumeleiss sai số 0,5 m. Việc giám định mẫu tiêu bản thực vật chưa rõ loài được thực hiện thông qua hội đồng chuyên gia phân loại thực vật. Dữ liệu thực nghiệm được xử lý bằng phần mềm SPSS và các thuật toán hồi quy phi tuyến tính để mô phỏng theo hàm Weibull, hàm Meyer và phân bố khoảng cách. Lý do lựa chọn hàm Weibull và hàm Meyer là nhờ tính mềm dẻo và khả năng mô tả chính xác các dạng phân bố lệch trái hoặc phân bố giảm liên tục đặc trưng của rừng tự nhiên nhiệt đới hỗn giao. Độ phù hợp giữa lý thuyết và thực tế được kiểm định nghiêm ngặt qua tiêu chuẩn Chi bình phương của Pearson trong suốt timeline thực hiện 2017 - 2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra thực nghiệm tại 6 ô tiêu chuẩn và 150 ô dạng bản đã xác định rõ nét các quy luật cấu trúc và trạng thái sinh thái của thảm thực vật tầng cây cao tại huyện An Lão:

Thứ nhất, cấu trúc tổ thành và độ khép tán có sự chuyển biến rõ rệt giữa các trạng thái rừng. Trạng thái IIIA1 sau thời gian bị tác động mạnh có mật độ cây tạp và cây tiên phong ưa sáng cao, tán rừng bị phân rã từng mảng lớn. Trạng thái IIIA2 cho thấy sự phục hồi tầng giữa mạnh mẽ với đại bộ phận cây rừng đạt cấp đường kính 20 cm đến 30 cm. Trạng thái IIIA3 thể hiện tính ổn định cao nhất, hình thành cấu trúc đa tầng tán khép kín liên tục và xuất hiện nhiều cây gỗ lớn có đường kính trên 35 cm chiếm tỷ trọng trên 15% tổng trữ lượng lâm phần.

Thứ hai, quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính N/D1.3 và chiều cao N/Hvn ở cả ba trạng thái đều tuân theo dạng đường cong giảm một đỉnh lệch trái. Kết quả kiểm định thống kê cho thấy hàm phân bố Weibull mô phỏng sát nhất với tần số thực nghiệm, với giá trị Chi bình phương tính toán luôn nhỏ hơn giá trị Chi bình phương tra bảng ở mức ý nghĩa 0,05. Tương quan sinh trưởng giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực thể hiện mối quan hệ hàm số chặt chẽ dạng logarit và đa thức bậc hai với hệ số xác định R2 đạt trên 0,75.

Thứ ba, mật độ và chất lượng lớp cây tái sinh dưới tán rừng diễn ra rất thuận lợi. Mật độ cây tái sinh trung bình đạt mức cao, trong đó tỷ lệ cây có nguồn gốc từ hạt chiếm áp đảo từ 75% đến 82%, cây sinh trưởng tốt chiếm trên 65%. Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao tập trung mật độ cao nhất ở cấp dưới 1,5 m (chiếm khoảng 60% đến 70% tổng số cây tái sinh) và giảm dần ở các cấp chiều cao lớn hơn do quy luật cạnh tranh tự nhiên về không gian dinh dưỡng và ánh sáng.

Thứ tư, khu vực nghiên cứu sở hữu mức độ đa dạng thực vật phong phú, ghi nhận sự hiện diện của nhiều loài cây gỗ quý hiếm được bảo vệ theo Nghị định 32 của Chính phủ, Sách đỏ Việt Nam và Danh lục đỏ IUCN. Quần thể các loài đặc hữu phân bố tập trung chủ yếu tại các khu rừng tự nhiên phòng hộ và vùng đệm giáp ranh Khu bảo tồn thiên nhiên An Toàn với diện tích 22.545 ha.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt về cấu trúc giữa ba trạng thái phụ bắt nguồn trực tiếp từ cường độ can thiệp lâm sinh và thời gian phục hồi sau khai thác. Ở trạng thái IIIA1, sự mở tán đột ngột đã kích thích các loài cây tiên phong mọc nhanh xâm lấn, làm suy giảm tạm thời tính đa dạng của nhóm loài bản địa giá trị cao. Ngược lại, tại trạng thái IIIA2 và IIIA3, cấu trúc lâm phần đã dần lấy lại sự cân bằng nhờ quá trình tái sinh tự nhiên từ hạt và sự bổ sung liên tục từ tầng cây dưới.

Khi so sánh với các công trình nghiên cứu tại vùng rừng Tây Nguyên như Kon Hà Nừng hay vùng Đông Nam Bộ như Mã Đà, quy luật phân bố Weibull và tính chất tái sinh tầng dưới tại An Lão cho thấy tính tương đồng cao về quy luật động thái rừng mưa nhiệt đới thứ sinh. Dữ liệu thực nghiệm này có thể được trình bày một cách trực quan qua hệ thống biểu đồ đường cong lý thuyết kết hợp cột tần số thực nghiệm của phân bố N/D1.3, bảng ma trận so sánh chỉ số IV% giữa các loài ưu thế, và biểu đồ tròn thể hiện cơ cấu nguồn gốc hạt so với chồi của tầng cây tái sinh. Điều này chứng minh rằng thảm rừng tự nhiên An Lão đang trong giai đoạn phục hồi sinh thái tích cực và hoàn toàn có thể tự tái tạo nếu được bảo vệ nghiêm ngặt.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm phục hồi, bảo tồn và phát triển bền vững tài nguyên thực vật rừng tại huyện An Lão, hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và cơ chế quản lý được đề xuất cụ thể như sau:

  • Áp dụng biện pháp lâm sinh nuôi dưỡng và làm giàu rừng: Đối với trạng thái IIIA1 và IIIA2, cần thực hiện khoanh nuôi xúc tiến tái sinh kết hợp trồng bổ sung các loài cây bản địa có giá trị kinh tế và sinh thái cao. Tiến hành chặt tỉa vệ sinh cây sâu bệnh, phát dọn dây leo bụi rậm chèn ép cây tái sinh mục đích, hướng tới mục tiêu nâng độ tàn che lên trên 65% và gia tăng tỷ lệ loài mục đích lên trên 50% trong khung thời gian 3 đến 5 năm tới.
  • Hoàn thiện chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng và khoán bảo vệ: Đẩy mạnh thực hiện chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng trên toàn bộ 26.308,43 ha đất rừng phòng hộ và 22.450 ha rừng đặc dụng. Tăng cường hạn mức khoán và giải ngân kịp thời tiền công bảo vệ rừng cho các cộng đồng dân cư địa phương, đặc biệt là đồng bào dân tộc thiểu số Ba Na và Hre, nhằm tạo sinh kế ổn định và giảm thiểu triệt để tình trạng chặt phá rừng trước năm 2025.
  • Xây dựng trạm định vị và giám sát diễn thế lâm phần lâu dài: Ban Quản lý rừng phòng hộ và Kiểm lâm huyện An Lão cần duy trì 6 ô tiêu chuẩn cố định đã lập, ứng dụng công nghệ định vị GPS và phần mềm GIS để theo dõi định kỳ 3 năm một lần sự biến động về trữ lượng, đường kính D1.3 và cấu trúc tầng tán, đặc biệt là theo dõi nghiêm ngặt các loài thực vật nguy cấp trong Sách đỏ Việt Nam.
  • Tăng cường tuyên truyền và thực thi quy ước bảo vệ rừng cấp thôn xã: Chính quyền 10 xã, thị trấn trên địa bàn huyện phối hợp chặt chẽ với lực lượng kiểm lâm tổ chức các đợt tập huấn nâng cao nhận thức cộng đồng. Đưa các điều khoản bảo vệ lâm phần tự nhiên trạng thái IIIA vào hương ước, quy ước thôn bản, gắn trách nhiệm của từng hộ gia đình nhận khoán với công tác phòng cháy chữa cháy rừng và ngăn chặn săn bắt, khai hoang trái phép.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và dữ liệu thực chứng của công trình này mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm sau:

  • Cơ quan quản lý nhà nước về lâm nghiệp và Chi cục Kiểm lâm: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bình Định có thể khai thác các công thức tổ thành, chỉ số IV% và tham số phân bố trữ lượng làm căn cứ quy hoạch, phân loại rừng và xây dựng phương án điều chế rừng bền vững cho 48.236,9 ha rừng tự nhiên toàn huyện.
  • Ban quản lý rừng phòng hộ và các Khu bảo tồn thiên nhiên: Ban quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên An Toàn với diện tích 22.545 ha cùng các đơn vị quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn có thể ứng dụng trực tiếp quy trình lập 150 ô dạng bản và phương pháp đánh giá tầng cây tái sinh để triển khai các biện pháp khoanh nuôi phục hồi rừng hiệu quả.
  • Các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học ngành Lâm học, Sinh thái học: Công trình là nguồn tài liệu học thuật giá trị cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về mô hình hóa toán học bằng hàm Weibull, hàm Meyer và các kỹ thuật xử lý số liệu định lượng trong nghiên cứu cấu trúc quần xã thực vật rừng.
  • Các tổ chức phi chính phủ và doanh nghiệp phát triển dự án tín chỉ carbon: Các số liệu đo đếm chi tiết về đường kính ngang ngực D1.3, chiều cao Hvn và tiết diện ngang G% thân cây là nguồn tham số đầu vào đáng tin cậy để tính toán sinh khối rừng, phục vụ việc xây dựng hồ sơ tín chỉ carbon và các chứng chỉ quản lý rừng quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

Trạng thái rừng IIIA theo phân loại của Loeschau có đặc trưng lâm học như thế nào?
Trạng thái IIIA đại diện cho rừng tự nhiên lá rộng thường xanh đã qua khai thác lợi dụng nhưng vẫn duy trì cấu trúc nhiều tầng tán. Trạng thái này được phân thành ba kiểu phụ gồm IIIA1 (rừng bị khai thác kiệt, tán vỡ mảng), IIIA2 (rừng phục hồi tốt, cây chiếm ưu thế có đường kính 20 cm đến 30 cm) và IIIA3 (rừng đã hình thành nhiều cây gỗ lớn có đường kính trên 35 cm).

Vì sao hàm phân bố Weibull lại được ưu tiên lựa chọn để mô phỏng cấu trúc lâm phần?
Hàm Weibull sở hữu tính mềm dẻo vượt trội với các tham số hình dạng và tỷ lệ, cho phép mô phỏng chính xác cả dạng phân bố giảm liên tục lẫn dạng phân bố một đỉnh lệch trái. Khi kiểm định trên 6 ô tiêu chuẩn bằng tiêu chuẩn Chi bình phương của Pearson, hàm Weibull luôn đạt độ tương thích thống kê rất cao so với các hàm toán học khác.

Đặc điểm tầng cây tái sinh tại các trạng thái rừng IIIA ở An Lão có đáp ứng khả năng tự phục hồi không?
Kết quả khảo sát 150 ô dạng bản khẳng định tầng cây tái sinh có tiềm năng phục hồi rất lớn. Tỷ lệ cây tái sinh có nguồn gốc từ hạt đạt trên 75%, cây có phẩm chất tốt đạt trên 65% và phân bố mật độ dày đặc ở cấp chiều cao dưới 1,5 m, tạo nguồn kế thừa vững chắc thay thế cho tầng cây cao sau này.

Chỉ số giá trị quan trọng (IV%) có ý nghĩa gì khác biệt so với tỷ lệ phần trăm số cây đơn thuần?
Tỷ lệ phần trăm số cây (N%) chỉ phản ánh số lượng cá thể, trong khi chỉ số IV% kết hợp cả mật độ tương đối và tiết diện ngang tương đối (G%). Nhờ đó, IV% phản ánh chính xác vị thế chiếm lĩnh không gian dinh dưỡng, độ che phủ tầng tán và tầm quan trọng sinh thái thực sự của từng loài cây gỗ trong cấu trúc quần xã.

Cần ưu tiên giải pháp kỹ thuật nào để phục hồi nhanh trạng thái rừng IIIA1 bị suy thoái nặng?
Đối với trạng thái IIIA1, cần ưu tiên áp dụng biện pháp khoanh nuôi có xúc tiến tái sinh và trồng bổ sung loài cây bản địa mục đích. Đồng thời, kết hợp chặt tỉa cây phẩm chất xấu, phát quang dây leo chèn ép để tạo khoảng trống ánh sáng thuận lợi cho lớp cây tái sinh triển vọng vươn lên tầng trên.

Kết luận

Công trình nghiên cứu đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu khoa học đề ra và đúc kết được những đóng góp cốt lõi sau:

  • Định lượng hóa chi tiết cấu trúc tổ thành và đặc tính sinh thái của tầng cây cao tại 3 trạng thái phụ IIIA1, IIIA2 và IIIA3 ở huyện An Lão.
  • Chứng minh tính tối ưu của mô hình phân bố Weibull trong việc mô tả quy luật số cây theo đường kính N/D1.3 và chiều cao N/Hvn của rừng tự nhiên nhiệt đới.
  • Xác nhận tiềm năng phục hồi tự nhiên mạnh mẽ của quần xã với trên 75% cây tái sinh có nguồn gốc từ hạt và phẩm chất sinh trưởng tốt.
  • Ghi nhận và lập danh lục bảo tồn các loài thực vật nguy cấp, quý hiếm phân bố trong khu vực nghiên cứu theo Sách đỏ Việt Nam và Danh lục IUCN.
  • Đề xuất đồng bộ hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh, cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng và quy ước quản lý cộng đồng cho giai đoạn 2020 - 2030.

Nghiên cứu là căn cứ khoa học vững chắc giúp các nhà quản lý và nghiên cứu triển khai ngay các bước tiếp theo trong công tác quy hoạch, phục hồi thảm thực vật rừng tự nhiên. Hãy chủ động liên hệ và ứng dụng các giải pháp thực nghiệm của luận văn vào công tác quản lý tài nguyên rừng bền vững tại địa phương ngay hôm nay.