Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu hệ sinh thái rừng nhiệt đới phong phú với độ che phủ thảm thực vật đạt 40,84% diện tích tự nhiên, tương đương trên 14 triệu hecta rừng. Tuy nhiên, áp lực khai thác gỗ trong quá khứ, tác động chiến tranh và biến đổi khí hậu đã làm suy giảm nghiêm trọng diện tích rừng tự nhiên cũng như tính đa dạng sinh học. Tại Khu Bảo tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai, nơi có tổng diện tích tự nhiên 100.304 ha (trong đó đất quy hoạch lâm nghiệp chiếm 67.904 ha), nhiều loài cây gỗ bản địa quý hiếm đang đối mặt với nguy cơ suy thoái cục bộ do khả năng tái sinh tự nhiên suy giảm.

Trong số các loài thực vật nguy cấp, cây Huỷnh (Heritiera javanica (Blume) Kosterm) thuộc họ Trôm (Sterculiaceae) là loài cây gỗ lớn nhóm III có giá trị kinh tế và sinh thái vượt trội, nằm trong danh mục ưu tiên bảo tồn của Sách Đỏ Việt Nam và Khu bảo tồn. Dù sở hữu khả năng thích nghi tốt và tăng trưởng đường kính đạt 0,9 - 1,0 cm/năm ở điều kiện lập địa thuận lợi, các quần thể Huỷnh tự nhiên tại đây lại có mật độ phân bố thưa thớt và tái sinh kém ổn định dưới tán rừng nghèo kiệt (trạng thái IIIA1 chiếm 17.670 ha, tương đương 26% diện tích lâm phận).

Đề tài luận văn thạc sĩ lâm nghiệp của tác giả Nguyễn Mạnh Điệp, thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Phạm Minh Toại trong giai đoạn từ tháng 11/2016 đến tháng 4/2017, tập trung giải quyết mục tiêu: xác định các đặc trưng lâm học, cấu trúc lâm phần, quy luật tái sinh tự nhiên của loài Huỷnh và đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh đồng bộ nhằm nâng cao hiệu quả bảo tồn tại chỗ (in-situ) và phát triển bền vững nguồn gen quý này.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh thái học cá thể và quần thể của E. Odum (1975), kết hợp quan điểm phương pháp luận của Thái Văn Trừng (1999) về cấu trúc phân tầng thảm thực vật rừng nhiệt đới. Hệ thống lý thuyết tiếp cận theo hướng trung hòa sinh thái học, kết hợp khảo sát chi tiết đặc tính sinh học cá thể với việc phân tích mối quan hệ tương hỗ giữa các loài trong quần xã thực vật rừng.

Ba khái niệm học thuật cốt lõi được áp dụng xuyên suốt bao gồm:

  1. Chỉ số giá trị quan trọng (Important Value Index - IVI%): Được lượng hóa theo phương pháp Daniel Marmillod và Curtis McIntosh để xác định mức độ ưu thế sinh thái của loài cây gỗ qua tỷ lệ mật độ (N%), tỷ lệ tiết diện ngang (G%) và tần suất xuất hiện (F%).
  2. Quy luật phân bố cấu trúc lâm phần: Mô hình hóa phân bố số cây theo đường kính ngang ngực ($N/D_{1.3}$) và chiều cao vút ngọn ($N/H_{vn}$) bằng các hàm phân bố xác suất toán học (Weibull, Meyer, khoảng phân chia cấp kính).
  3. Đặc trưng cấu trúc tầng thứ: Đánh giá 5 tầng cấu trúc thảm thực vật rừng (tầng vượt tán A1, tầng ưu thế sinh thái A2, tầng dưới tán A3, tầng cây bụi B và tầng cỏ quyết C) theo phân loại sinh thái học rừng nhiệt đới.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp "lấy không gian thay thế thời gian" kết hợp giữa điều tra thực địa và xử lý thống kê sinh trắc lâm nghiệp. Dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua thiết lập 3 tuyến điều tra thực địa với tổng chiều dài 11 km, bề rộng tuyến 20m, chạy qua các dạng địa hình có cao trình từ 20m đến 368m so với mực nước biển.

Cỡ mẫu và phương pháp bố trí ô tiêu chuẩn (OTC) được thực hiện như sau:

  • Điều tra tầng cây cao: Lập 27 ô tiêu chuẩn tạm thời đại diện (kích thước 1.000 $m^2$ - 2.000 $m^2$), gồm 16 OTC tại trạng thái rừng phục hồi sau nương rẫy (trạng thái IIb) và 11 OTC tại trạng thái rừng nghèo kiệt (trạng thái IIIA1). Đo đếm toàn bộ các cây gỗ có $D_{1.3} \ge 6$ cm.
  • Điều tra cây tái sinh: Bố trí 5 ô dạng bản (ODB) kích thước $5m \times 5m$ ($25 m^2$) tại 4 góc và tâm của mỗi OTC (tổng số 135 ODB) để đo đếm cây tái sinh có $H_{vn} \ge 30$ cm và $D_{1.3} < 6$ cm.
  • Điều tra quan hệ không gian và loài đi kèm: Áp dụng phương pháp ô tròn 6 cây của Thomasius (1973) tại 14 vị trí có cây Huỷnh làm tâm để đánh giá loài đồng hành. Khảo sát 42 ô dạng bản quanh 14 cây mẹ (3 ô/cây mẹ: trong tán, mép tán, ngoài tán).
  • Nghiên cứu đất: Đào 5 phẫu diện đất đại diện (2 phẫu diện tại IIb và 3 phẫu diện tại IIIA1) ở độ sâu 0 - 17 cm, phân tích thành phần cơ giới, pH và dinh dưỡng khoáng (N, P, K dễ tiêu) tại Phòng phân tích đất Viện Lâm sinh.

Dữ liệu được xử lý bằng các phần mềm chuyên dụng gồm Excel, SPSS 10.0, Statgraphics Plus 4.0 và Primer 6.0 nhằm kiểm định phân phối chuẩn, hồi quy tương quan đa biến và tính toán độ đa dạng loài.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra thực địa và xử lý dữ liệu sinh trắc học đã mang lại những phát hiện quan trọng về đặc điểm sinh thái và lâm học của loài cây Huỷnh:

  1. Điều kiện lập địa và phân bố tự nhiên: Cây Huỷnh phân bố chủ yếu ở đai cao từ 60m đến 180m, độ dốc 8 - 15 độ, tập trung tại nhóm đất đỏ vàng trên sa phiến thạch và phù sa cổ (nhóm đất chiếm 64,9% diện tích khu bảo tồn). Tầng đất mặt dày từ 40 - 80 cm, độ chua pH từ 4,2 - 4,8, hàm lượng mùn tổng số đạt mức trung bình từ 2,15% đến 2,85%.
  2. Cấu trúc tổ thành tầng cây cao: Tại trạng thái rừng IIIA1, mật độ lâm phần đạt bình quân 465 cây/ha, Huỷnh chỉ tham gia vào tổ thành với chỉ số $IVI% = 4,2 - 6,8%$, xếp sau các loài ưu thế như Bằng lăng (Lagerstroemia calyculata chiếm $18,4%$) và Dầu song nàng (Dipterocarpus dyeri chiếm $12,1%$). Tại trạng thái rừng IIb, mật độ cây gỗ đạt 520 cây/ha nhưng Huỷnh chỉ xuất hiện rải rác với $IVI% < 3,5%$.
  3. Quy luật cấu trúc đường kính và chiều cao: Phân bố số cây theo cấp đường kính ($N/D_{1.3}$) của quần thể có Huỷnh tuân theo quy luật giảm liên tục dạng hàm mũ giảm hoặc Weibull với độ lệch $Sk > 0$, chứng minh lâm phần có cấu trúc rừng tự nhiên nhiều tầng tuổi. Cây Huỷnh trưởng thành đạt đường kính lớn nhất $D_{1.3} = 78,5$ cm, chiều cao vút ngọn $H_{vn} = 28,4$ m. Tương quan giữa $H_{vn}$ và $D_{1.3}$ biểu diễn qua hàm logarit có hệ số tương quan chặt $R^2 = 0,72 - 0,81$.
  4. Tiềm năng tái sinh tự nhiên: Mật độ cây tái sinh loài Huỷnh dưới tán rừng tự nhiên đạt trung bình 180 - 240 cây/ha, chiếm khoảng 3,8% tổng số cây tái sinh toàn lâm phần (4.800 - 6.200 cây/ha). Khảo sát xung quanh 14 cây mẹ cho thấy mật độ cây tái sinh tập trung cao nhất ở cự ly cách gốc 5 - 12m (đạt 45 - 60 cây tái sinh/ODB $25 m^2$), trong đó cây chất lượng tốt (loại A) chiếm 58,3%, nguồn gốc 100% từ hạt.

Thảo luận kết quả

Các dữ liệu nghiên cứu có thể được trực quan hóa rõ nét thông qua biểu đồ phân bố tần số cấp kính $N/D$ và đồ thị hồi quy tương quan tương hỗ giữa đường kính tán lá ($D_t$) và đường kính thân cây ($D_{1.3}$). Đám mây tương quan thực nghiệm chỉ ra rằng khi cây Huỷnh đạt cấp kính $D_{1.3} > 40$ cm, đường kính tán lá mở rộng mạnh từ 8,5m đến 14,2m, đòi hỏi nhu cầu không gian dinh dưỡng và ánh sáng trực tiếp rất lớn ở tầng vượt tán A1.

So sánh với các công trình nghiên cứu trên loài cây họ Trôm ở khu vực Đông Nam Á, loài Huỷnh tại Đồng Nai thể hiện tính thích ứng sinh thái cao nhưng gặp trở ngại lớn trong quá trình chuyển hóa từ cây tái sinh dưới 1m sang cây gỗ tầng cao. Nguyên nhân chính là do độ tàn che của tầng tán rừng IIIA1 quá dày đặc ($0,6 - 0,8$) kết hợp với tầng cây bụi dây leo chèn ép mạnh, làm giảm lượng bức xạ tán xạ tới mặt đất dưới 15%. Điều này dẫn đến tỷ lệ thâm hụt số lượng cá thể ở cấp chiều cao $H_{vn} > 1,5$ m lên tới 68,4% so với giai đoạn cây mầm. Kết quả này củng cố nhận định của van Steenis về đặc tính tái sinh vệt sáng của các loài cây gỗ ưa sáng nhiệt đới.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các đặc trưng lâm học đã được kiểm chứng, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm phục hồi và bảo tồn bền vững loài cây Huỷnh tại Khu bảo tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai:

  1. Áp dụng kỹ thuật nuôi dưỡng và điều chỉnh tán che lâm phần:

    • Thực hiện phát dọn dây leo, cây bụi xâm lấn và chặt tỉa vệ sinh quanh các cá thể cây Huỷnh tái sinh triển vọng trong bán kính 3 - 5m.
    • Điều chỉnh độ tán che tầng trên duy trì ở mức 0,4 - 0,5 nhằm tăng cường chế độ ánh sáng cho cây Huỷnh sinh trưởng, đặt mục tiêu nâng tỷ lệ sống của cây tái sinh giai đoạn cao trên 1,5m đạt trên 75% trong giai đoạn 2018 - 2022. Trách nhiệm thực hiện thuộc về Phòng Kỹ thuật Lâm sinh Khu bảo tồn.
  2. Quy hoạch và bảo tồn nguồn gen tại chỗ (In-situ):

    • Thiết lập ranh giới bảo vệ nghiêm ngặt cho 14 cây mẹ giống ưu trội đã được định vị tọa độ GPS, cấm mọi tác động cơ giới trong bán kính 30m quanh gốc.
    • Thu hái hạt giống đạt độ chín sinh lý (vào tháng 6 - 7 hàng năm) với chỉ tiêu thu gom đạt 80 - 100 kg hạt giống chất lượng/năm phục vụ công tác gieo ươm. Hạt kiểm lâm cơ sở phối hợp cùng viên chức trạm bảo tồn chủ trì thực hiện.
  3. Triển khai trồng rừng làm giàu và phục hồi sinh thái (Ex-situ):

    • Áp dụng phương thức trồng hỗn giao Huỷnh với các loài cây bản địa đi kèm có tính tương hỗ cao như Dầu song nàng, Gõ đỏ, Sao đen với mật độ 400 - 500 cây/ha.
    • Đưa cây Huỷnh vào cơ cấu cây trồng chính của phân khu phục hồi sinh thái trên diện tích 500 ha trong kế hoạch 5 năm tới, do Ban quản lý Khu bảo tồn điều hành.
  4. Xây dựng hệ thống giám sát đa dạng sinh học định kỳ:

    • Thiết lập 10 ô tiêu chuẩn cố định diện tích 1.000 $m^2$ để theo dõi động thái tăng trưởng đường kính, chiều cao và độ tàn che theo chu kỳ 2 năm/lần.
    • Đào tạo nâng cao năng lực định danh loài và kỹ thuật lâm sinh cho 100% cán bộ kiểm lâm địa bàn trước năm 2020.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị học thuật và thực tiễn cao, đặc biệt hữu ích cho 4 nhóm đối tượng sau:

  1. Ban quản lý các khu bảo tồn thiên nhiên và vườn quốc gia: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng phương án quản lý rừng bền vững, quy hoạch phân khu bảo tồn nghiêm ngặt và lập hồ sơ bảo tồn nguồn gen thực vật quý hiếm.
  2. Cán bộ kỹ thuật lâm nghiệp và chuyên viên kiểm lâm: Hướng dẫn chi tiết quy trình điều tra sinh trắc rừng, kỹ thuật xử lý số liệu cấu trúc lâm phần bằng phần mềm SPSS/Excel và phương pháp xúc tiến tái sinh tự nhiên.
  3. Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên sau đại học chuyên ngành Lâm học: Tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp luận nghiên cứu sinh thái học thực vật nhiệt đới, phương pháp điều tra ô 6 cây Thomasius và mô hình hóa toán học cấu trúc thảm thực vật.
  4. Các tổ chức phi chính phủ và cơ quan tài trợ dự án bảo tồn: Cung cấp số liệu định lượng chi tiết về hiện trạng sinh thái rừng vùng Đông Nam Bộ làm căn cứ phê duyệt tài trợ cho các dự án bảo tồn đa dạng sinh học và thích ứng biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

Cây Huỷnh có những đặc điểm hình thái và sinh thái nổi bật nào? Huỷnh (Heritiera javanica) là cây gỗ lớn cao tới 30m, đường kính trên 1m, gốc có bạnh vè, vỏ màu trắng bạc chứa nhựa trong. Lá kép chân vịt gồm 3 - 7 lá chét, mặt dưới phủ vảy bạc đặc trưng. Cây thuộc loài ưa sáng, tái sinh hạt mạnh ở nơi đất ẩm, sâu dày và có độ tán che mở từ 0,3 - 0,5.

Tại sao cây Huỷnh tái sinh nhiều quanh gốc cây mẹ nhưng ít phát triển thành cây trưởng thành? Cây con giai đoạn dưới 0,5m chịu bóng tốt và nảy mầm nhiều quanh gốc mẹ (đạt 45 - 60 cây/ô). Tuy nhiên, khi đạt chiều cao trên 1m, cây chuyển sang giai đoạn đòi hỏi ánh sáng mạnh. Nếu tán rừng giữ độ che phủ cao ($> 0,7$) kết hợp dây leo cạnh tranh, cây con sẽ bị thui chột và chết dần.

Chỉ số IVI% của loài Huỷnh phản ánh điều gì trong cấu trúc rừng tại Đồng Nai? Chỉ số $IVI%$ của Huỷnh chỉ dao động từ 3,5% đến 6,8% tại các trạng thái rừng điều tra. Điều này chứng minh Huỷnh không phải là loài ưu thế tuyệt đối mà chỉ tham gia vào tầng vượt tán hoặc đồng ưu thế với tỷ lệ cá thể thấp, phân bố rải rác trong quần xã rừng kín thường xanh.

Phương pháp điều tra ô tròn 6 cây của Thomasius được ứng dụng thế nào trong nghiên cứu này? Phương pháp này lấy cây Huỷnh làm tâm, xác định 6 cây gỗ lân cận gần nhất ($D_{1.3} \ge 6$ cm) để đo đếm cự ly, chiều cao và tiết diện ngang. Kết quả giúp xác định chính xác các loài cây gỗ bản địa đi kèm tương thích nhất như Dầu song nàng, Bằng lăng, làm cơ sở bố trí mô hình trồng rừng hỗn giao.

Gỗ Huỷnh có giá trị kinh tế và công dụng thực tế ra sao? Gỗ Huỷnh thuộc nhóm III, tỷ trọng 0,65 - 0,72, giác nâu lõi đỏ, thớ thẳng, chịu lực va đập và chịu nước mặn rất tốt. Gỗ không bị mối mọt, ít cong vênh, rất được ưa chuộng để đóng tàu thuyền đi biển, dựng khung nhà gỗ và sản xuất đồ mộc cao cấp.

Kết luận

  • Công trình đã làm sáng tỏ toàn diện các đặc tính lâm học, sinh thái học và quy luật cấu trúc tầng cây cao của loài Huỷnh (Heritiera javanica) tại Khu Bảo tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai.
  • Xác định được mối tương quan chặt chẽ giữa sự phát triển của cây Huỷnh với các nhân tố lập địa như nhóm đất đỏ vàng sa phiến thạch (chiếm 64,9% diện tích), độ dốc 8 - 15 độ và chế độ ánh sáng tán rừng.
  • Chỉ ra mắt xích nghẽn trong chu trình tái sinh tự nhiên là giai đoạn chuyển tiếp chiều cao $H_{vn} > 1,5$ m do thiếu hụt ánh sáng và bị thực bì cạnh tranh gay gắt.
  • Hệ thống 4 giải pháp lâm sinh đề xuất mang tính ứng dụng thực tiễn cao, kết hợp hài hòa giữa tỉa thưa mở tán, khoanh nuôi xúc tiến tái sinh quanh 14 cây mẹ và trồng bổ sung 500 ha rừng hỗn giao.
  • Luận văn là tài liệu khoa học giá trị, cung cấp dữ liệu nền tảng phục vụ công tác quy hoạch, bảo tồn nguồn gen thực vật bản địa quý hiếm và phát triển bền vững tài nguyên rừng nhiệt đới tại vùng Đông Nam Bộ.