Tổng quan nghiên cứu

Thực trạng suy thoái tài nguyên rừng tự nhiên tại Việt Nam là vấn đề cấp bách, ảnh hưởng trực tiếp đến an ninh môi trường và đa dạng sinh học. Theo số liệu thống kê giai đoạn 1945 - 1975, cả nước mất khoảng 3 triệu ha rừng tự nhiên với tốc độ trung bình 100.000 ha/năm, và tiếp tục giảm 2,8 triệu ha trong giai đoạn 1975 - 1990. Mặc dù diện tích rừng tự nhiên duy trì ổn định quanh mức 10,2 - 10,3 triệu ha, nhưng chất lượng rừng sụt giảm nghiêm trọng khi diện tích rừng nghèo kiệt chiếm tới 66,8%, trong khi rừng giàu chỉ còn 8,7%. Tại tỉnh Bắc Giang, theo Quyết định 2372/QĐ-UBND, tổng diện tích đất có rừng tự nhiên đạt 59.274,87 ha nhưng có đến 42.295,19 ha là rừng nghèo và nghèo kiệt, chiếm tỷ lệ 71,35%. Hoạt động khai thác chọn thô bạo kéo dài đã phá vỡ cấu trúc không gian, làm suy giảm trữ lượng và chức năng phòng hộ đầu nguồn.

Nhằm thực thi Thông báo 511/TB-VPCP về việc dừng khai thác gỗ rừng tự nhiên, nhu cầu phục hồi hệ sinh thái rừng đòi hỏi các biện pháp kỹ thuật lâm sinh can thiệp có cơ sở khoa học vững chắc thay vì chỉ khoanh nuôi thuần túy. Luận văn tập trung nghiên cứu đặc điểm cấu trúc không gian và tái sinh của 3 trạng thái rừng tự nhiên điển hình gồm IIB, IIIA2 và IIIA3 tại huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang trong giai đoạn 2018 - 2020. Mục tiêu trọng tâm là định lượng hóa các chỉ tiêu sinh trưởng, cấu trúc tầng thứ, tổ thành loài và quy luật phân bố số cây theo đường kính ngang ngực để xác lập mô hình quản lý rừng bền vững. Kết quả nghiên cứu cung cấp luận cứ thực tiễn giúp nâng cao năng suất sinh khối, bảo tồn nguồn gen bản địa quý hiếm và phục hồi hệ sinh thái rừng nhiệt đới tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết diễn thế sinh thái học rừng nhiệt đới của Thái Văn Trừng và các nguyên lý cấu trúc lâm phần kinh điển của Richards. Khung lý thuyết xem cấu trúc rừng là biểu hiện không gian và thời gian của các mối quan hệ tương hỗ giữa thực vật với môi trường sống. Hệ thống phân loại trạng thái rừng áp dụng phương pháp của Loeschau kết hợp tiêu chí của Viện Điều tra Quy hoạch Rừng, phân định rõ trạng thái IIB (rừng phục hồi sau khai thác kiệt với trữ lượng dưới 100 m3/ha) và trạng thái IIIA (rừng qua khai thác chọn với trữ lượng trung bình từ 110 đến 180 m3/ha).

Nghiên cứu ứng dụng 4 khái niệm cốt lõi:

  1. Chỉ số giá trị quan trọng (IV%) theo phương pháp Curtis McIntosh nhằm định lượng mức độ ưu thế sinh thái của từng loài qua 3 thành phần: tỷ lệ số cây (Ni%), tỷ lệ tiết diện ngang (Gi%) và tần suất xuất hiện (Fi%).
  2. Cấu trúc tầng thứ thẳng đứng chia thành 3 tầng: tầng vượt tán (chiều cao lớn hơn chiều cao trung bình lâm phần), tầng tán chính (dải liên tục ở mức chiều cao trung bình) và tầng dưới tán (nhóm cây chịu bóng).
  3. Quy luật phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D) và cấp chiều cao (N/H) mô phỏng động thái tích lũy sinh khối.
  4. Mạng hình phân bố cá thể trên mặt phẳng nằm ngang phản ánh tính chất cạnh tranh không gian sinh dưỡng.

Phương pháp nghiên cứu

Dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua hệ thống 9 ô tiêu chuẩn định hình tạm thời (mỗi trạng thái rừng lập 3 ô tiêu chuẩn sơ cấp với diện tích 2.500 m2/ô). Tại mỗi ô sơ cấp, phương pháp nghiên cứu chia tách thành 25 ô thứ cấp diện tích 100 m2 (kích thước 10 m x 10 m) để đo đếm toàn bộ tầng cây cao có đường kính ngang ngực D1.3 từ 6 cm trở lên, xác định chiều cao vút ngọn (Hvn), đường kính tán (Dt) và phân cấp phẩm chất thân cây (cấp A, B, C). Đồng thời, 4 ô dạng bản diện tích 25 m2 (kích thước 5 m x 5 m) được thiết lập tại 4 góc để điều tra tầng cây tái sinh có đường kính nhỏ hơn 6 cm theo 4 cấp chiều cao và đánh giá nguồn gốc chồi hoặc hạt.

Phương pháp chọn mẫu điển hình có đại diện được áp dụng nhằm đảm bảo phản ánh chính xác cấu trúc lâm phần đặc trưng tại xã Lục Sơn, huyện Lục Nam trong giai đoạn 2018 - 2020. Dữ liệu thực nghiệm được xử lý thống kê sinh học trên nền tảng SPSS và Excel. Quy luật phân bố N/D1.3 được mô hình hóa toán học qua hàm số Mayer dạng mũ và phân bố khoảng cách, sau đó kiểm định độ phù hợp bằng tiêu chuẩn Chi bình phương (χ2) ở mức ý nghĩa 5%. Mạng hình phân bố không gian được định lượng bằng chỉ số khoảng cách Clark và Evans thông qua kiểm định tiêu chuẩn U.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Mật độ tầng cây cao tại khu vực nghiên cứu đạt mức khá cao, dao động từ 827 đến 1.044 cây/ha. Cụ thể, trạng thái IIB có mật độ thấp nhất đạt 827 cây/ha với trữ lượng 68,4 m3/ha; trạng thái IIIA2 đạt mật độ cao nhất với 1.044 cây/ha và trữ lượng 124,3 m3/ha; trạng thái IIIA3 đạt mật độ 1.009 cây/ha nhưng có trữ lượng và tổng tiết diện ngang cao nhất lần lượt là 159,6 m3/ha và 22,7 m2/ha. Các chỉ tiêu sinh trưởng đường kính bình quân tăng dần theo cấp diễn thế: trạng thái IIB đạt 12,6 cm, trạng thái IIIA2 đạt 13,9 cm và trạng thái IIIA3 đạt 14,9 cm. Chất lượng lâm phần thể hiện triển vọng tốt khi tỷ lệ cây phẩm chất A và B chiếm tới 87,3% - 92,9%, trong khi tỷ lệ cây sâu bệnh, cong queo (cấp C) chỉ chiếm từ 7,1% đến 12,7%.

Bảng tổng hợp chỉ tiêu sinh trưởng lâm phần tầng cây cao:
- Trạng thái IIB:   Mật độ 827 cây/ha  | D1.3 = 12,6 cm | Hvn = 10,9 m | G = 12,1 m2/ha | M = 68,4 m3/ha
- Trạng thái IIIA2: Mật độ 1044 cây/ha | D1.3 = 13,9 cm | Hvn = 11,7 m | G = 19,3 m2/ha | M = 124,3 m3/ha
- Trạng thái IIIA3: Mật độ 1009 cây/ha | D1.3 = 14,9 cm | Hvn = 12,4 m | G = 22,7 m2/ha | M = 159,6 m3/ha

Về tính đa dạng loài, tổng số loài cây gỗ ghi nhận biến động từ 43 đến 92 loài/ô tiêu chuẩn, bình quân cao nhất ở trạng thái IIIA3 với 79 loài, tiếp đến là IIIA2 với 73 loài và IIB đạt 50 loài. Mặc dù thành phần loài phong phú, số loài tham gia vào công thức tổ thành (IV% ≥ 5%) chỉ dao động từ 0 đến 8 loài. Một số loài gỗ quý như Lim xanh, Xoan đào, Táu mặt quỷ và Dẻ đã xuất hiện với trị số IV% từ 5,1% đến 12,8%, nhưng ưu thế quần xã vẫn thuộc về các loài tiên phong ưa sáng mọc nhanh như Ba bét trắng, Thẩu tấu, Trám chim và Thành ngạnh.

Mô hình hóa cấu trúc tầng tán thẳng đứng:
- Tầng vượt tán (Hvn: 16,7 - 17,5m): IIB (13,7%) -> IIIA2 (21,1%) -> IIIA3 (25,2%)
- Tầng tán chính (Hvn: 12,4 - 12,6m): IIB (38,1%) -> IIIA2 (40,1%) -> IIIA3 (40,1%)
- Tầng dưới tán  (Hvn: 8,2 - 8,5m):   IIB (48,2%) -> IIIA2 (31,4%) -> IIIA3 (34,8%)

Thảo luận kết quả

Sự biến động cấu trúc giữa 3 trạng thái phản ánh rõ nét tác động lịch sử của phương thức khai thác chọn thiếu kiểm soát. Khi biểu diễn mối quan hệ cấu trúc qua các đường cong phân bố thực nghiệm, hàm Mayer và phân bố khoảng cách thể hiện sự tương thích hoàn hảo đối với trạng thái IIIA2 và IIIA3 khi 100% ô tiêu chuẩn đều có giá trị χ2 tính toán nhỏ hơn χ2 chuẩn. Phân bố N/D1.3 của 2 trạng thái này có dạng đường cong giảm hình chữ J ngược lật nghiêng, chứng minh lâm phần đã thiết lập lại tính ổn định tương đối với số lượng cây đường kính nhỏ chiếm tỷ lệ áp đảo để kế thừa tầng trên. Ngược lại, tại trạng thái IIB, 66,7% ô điều tra không tương thích với mô hình toán học do cấu trúc lâm phần non đang trong giai đoạn phân hóa mạnh sau khai thác kiệt.

Phân tích cấu trúc đứng cho thấy bất cập lớn trong tỷ lệ phân bổ tầng thứ. Ở trạng thái IIIA2 và IIIA3, tỷ lệ cây ở tầng tán chính (38,8% - 40,1%) lại vượt trội so với tầng dưới tán (31,4% - 34,8%), trái ngược với quy luật hình tháp tự nhiên như ở trạng thái IIB (tầng dưới tán chiếm 48,2%). Hiện tượng ứ đọng tán ở tầng giữa ngăn cản ánh sáng truyền xuống mặt đất, hạn chế khả năng sinh trưởng của lớp cây tái sinh có triển vọng và báo hiệu nguy cơ thiếu hụt nguồn cây bổ sung chất lượng trong chu kỳ kế tiếp.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các chỉ số cấu trúc định lượng, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh đồng bộ:

  1. Điều tiết mật độ và nuôi dưỡng lâm phần tầng cây cao: Thực hiện chặt tỉa thưa cục bộ đối với 7,1% - 12,7% số cây phẩm chất kém (cấp C) và các loài cây tiên phong có giá trị kinh tế thấp ở tầng tán chính nhằm giảm độ tàn che xuống khoảng 0,6 - 0,7. Giải pháp này giúp mở rộng không gian dinh dưỡng cho các loài mục đích như Lim xanh, Xoan đào phát triển với mục tiêu tăng trưởng đường kính đạt trên 0,5 cm/năm. Chủ thể thực hiện là các Ban Quản lý rừng phòng hộ và chủ rừng cơ sở, triển khai định kỳ trong giai đoạn 1 - 3 năm đầu.
  2. Xúc tiến tái sinh tự nhiên kết hợp làm giàu rừng: Tại các khoảng trống tán có diện tích trên 300 m2, áp dụng kỹ thuật phát dọn dây leo, xới xáo đất cục bộ và trồng bổ sung từ 300 đến 500 cây/ha các loài cây bản địa có giá trị thương phẩm cao như Lim xanh, Dẻ đỏ và Re hương. Mục tiêu nâng tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng (chiều cao trên 2 m) đạt trên 70% trong vòng 3 - 5 năm dưới sự hướng dẫn kỹ thuật của Hạt Kiểm lâm Lục Nam.
  3. Thiết lập mạng lưới ô tiêu chuẩn định vị theo dõi động thái rừng: Xây dựng 9 ô giám sát cố định tại các trạng thái IIB, IIIA2 và IIIA3 nhằm đo đếm định kỳ 2 năm/lần các chỉ tiêu tiết diện ngang G và mật độ N. Chỉ số kiểm soát mục tiêu là duy trì tổng tiết diện ngang ổn định ở mức 16 - 22 m2/ha cho trạng thái IIIA. Cơ quan chủ trì là Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bắc Giang phối hợp cùng các viện nghiên cứu lâm nghiệp.
  4. Hoàn thiện cơ chế giao khoán và chi trả dịch vụ môi trường rừng: Điều chỉnh mức hỗ trợ kinh phí khoanh nuôi bảo vệ rừng tự nhiên cho các cộng đồng địa phương vùng đệm, gắn quyền lợi khai thác lâm sản ngoài gỗ bền vững với trách nhiệm bảo vệ hiện trạng rừng nghèo phục hồi. Tiến độ hoàn thành khung chính sách cấp tỉnh trong giai đoạn 2026 - 2030 do Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Giang chỉ đạo thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật sâu sắc, phục vụ thiết thực cho 4 nhóm đối tượng:

  • Cơ quan quản lý nhà nước về lâm nghiệp: Chi cục Kiểm lâm và Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn các tỉnh trung du miền núi phía Bắc có thể sử dụng số liệu tổ thành và mật độ để xây dựng quy hoạch phân loại rừng, cấp hạn ngạch khai thác lâm sản ngoài gỗ và ban hành sổ tay hướng dẫn phục hồi rừng tự nhiên sau khai thác kiệt.
  • Chủ rừng, Ban Quản lý rừng phòng hộ và doanh nghiệp lâm nghiệp: Ứng dụng trực tiếp quy trình kỹ thuật bài cây tỉa thưa, điều tiết tầng tán và lựa chọn mật độ cây trồng bổ sung phù hợp cho từng lô trạng thái rừng IIB hoặc IIIA nhằm tối ưu hóa chi phí đầu tư lâm sinh.
  • Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên chuyên ngành Lâm học: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp lập ô tiêu chuẩn sơ cấp - thứ cấp, kỹ thuật mô hình hóa phân bố đường kính N/D bằng hàm Mayer, hàm khoảng cách và ứng dụng chỉ số đa dạng Curtis McIntosh trong nghiên cứu sinh thái rừng.
  • Các tổ chức phi chính phủ và dự án bảo tồn thiên nhiên: Sử dụng các chỉ số đa dạng loài cây gỗ (43 - 92 loài/OTC) và mô hình liên kết ưu hợp thực vật làm cơ sở dữ liệu tham chiếu để thiết kế các dự án phục hồi cảnh quan rừng và hấp thụ tín chỉ carbon bền vững.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Tại sao hàm phân bố Mayer phù hợp mô tả phân bố N/D ở trạng thái IIIA2 và IIIA3 nhưng lại không khớp với trạng thái IIB?
Đáp: Rừng trạng thái IIIA2 và IIIA3 đã trải qua thời gian phục hồi đủ dài để thiết lập lại thế cân bằng sinh thái tương đối, với số cây nhỏ chiếm ưu thế tuyệt đối tạo nên đường cong giảm đều dạng chữ J. Ngược lại, trạng thái IIB là rừng non phục hồi sau khai thác kiệt, quần xã chịu sự cạnh tranh khốc liệt của cây tiên phong khiến cấu trúc bị phân hóa gián đoạn, làm giá trị kiểm định χ2 vượt ngưỡng tiêu chuẩn ở 66,7% số ô điều tra.

Hỏi: Tỷ lệ cây có phẩm chất tốt trong khu vực nghiên cứu đạt mức bao nhiêu?
Đáp: Chất lượng lâm phần tại khu vực nghiên cứu được đánh giá ở mức rất khả quan. Tổng tỷ lệ cây đạt phẩm chất A (thân thẳng, tán đều, khỏe mạnh) và phẩm chất B (khuyết tật nhỏ, có khả năng phát triển thành cây trưởng thành) chiếm từ 87,3% đến 92,9%. Cây phẩm chất xấu cấp C chỉ dao động từ 7,1% ở trạng thái IIB đến 12,7% ở trạng thái IIIA2.

Hỏi: Hiện tượng bất hợp lý lớn nhất trong cấu trúc tầng thứ thẳng đứng của rừng Lục Nam là gì?
Đáp: Điểm bất thường thể hiện ở sự chênh lệch giữa tầng tán chính và tầng dưới tán tại hai trạng thái IIIA2 và IIIA3. Tỷ lệ cây tập trung ở tầng tán chính (chiếm 38,8% - 40,1%) cao hơn tầng dưới tán (chỉ chiếm 31,4% - 34,8%), dẫn đến sự ứ đọng tán che sáng, cản trở thế hệ cây con kế cận phát triển và gây nguy cơ gián đoạn tái sinh trong tương lai.

Hỏi: Chỉ số giá trị quan trọng IV% phản ánh điều gì về thành phần loài cây gỗ tại Bắc Giang?
Đáp: Mặc dù mức độ đa dạng loài rất phong phú với 50 đến 79 loài bình quân mỗi trạng thái, số loài đạt IV% ≥ 5% tham gia vào công thức tổ thành chỉ dao động từ 0 đến 8 loài. Các loài cây gỗ quý như Lim xanh, Xoan đào chiếm tỷ trọng từ 5,1% đến 12,8%, trong khi phần lớn diện tích vẫn bị chi phối bởi các loài tiên phong như Ba bét trắng, Thẩu tấu và Trám chim.

Hỏi: Mật độ và trữ lượng rừng giữa các trạng thái có sự biến động như thế nào?
Đáp: Mật độ và trữ lượng tăng tỷ lệ thuận theo cấp phục hồi diễn thế sinh thái. Trạng thái IIB có mật độ 827 cây/ha và trữ lượng 68,4 m3/ha; trạng thái IIIA2 đạt mật độ 1.044 cây/ha với trữ lượng 124,3 m3/ha; trạng thái IIIA3 đạt mật độ 1.009 cây/ha và trữ lượng cao nhất đạt 159,6 m3/ha cùng tổng tiết diện ngang 22,7 m2/ha.

Kết luận

  • Nghiên cứu định lượng hóa toàn diện đặc điểm cấu trúc lâm phần 3 trạng thái rừng tự nhiên IIB, IIIA2, IIIA3 tại huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang, khẳng định mật độ dao động từ 827 đến 1.044 cây/ha và trữ lượng đạt từ 68,4 đến 159,6 m3/ha.
  • Xác lập cơ sở toán học chứng minh phân bố số cây theo đường kính N/D1.3 của trạng thái IIIA tuân theo quy luật hàm Mayer và phân bố khoảng cách với mức tương thích 100%.
  • Phát hiện hiện tượng mất cân đối tầng thứ thẳng đứng khi số cây tầng tán chính chiếm tới 40,1%, cao hơn tầng dưới tán (31,4%), gây ứ đọng không gian dinh dưỡng.
  • Đánh giá chất lượng lâm phần đạt tỷ lệ cây tốt và trung bình (loại A và B) từ 87,3% đến 92,9%, tạo tiền đề lý tưởng cho các biện pháp nuôi dưỡng làm giàu rừng.
  • Đề xuất gói giải pháp kỹ thuật lâm sinh có mục tiêu cụ thể gồm tỉa thưa 7,1% - 12,7% cây kém phẩm chất, trồng bổ sung 300 - 500 cây/ha gỗ quý bản địa và thiết lập hệ thống 9 ô tiêu chuẩn định vị theo dõi định kỳ.

Đóng góp cốt lõi của luận văn là lấp đầy khoảng trống dữ liệu định lượng về quy luật cấu trúc rừng tự nhiên sau khai thác tại Bắc Giang, cung cấp căn cứ khoa học trực tiếp phục vụ chương trình quản lý và bảo vệ rừng bền vững. Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2026 đến năm 2030, các đơn vị quản lý cần khẩn trương số hóa dữ liệu ô tiêu chuẩn và mở rộng thử nghiệm mô hình làm giàu rừng trên toàn bộ 42.295,19 ha rừng nghèo kiệt của tỉnh. Hãy áp dụng ngay các giải pháp kỹ thuật lâm sinh từ công trình nghiên cứu này để nâng cao giá trị kinh tế và bảo vệ nguồn tài nguyên rừng đầu nguồn quý báu.