Tổng quan nghiên cứu

Hàng năm trên phạm vi toàn cầu có khoảng 11 triệu hecta rừng tự nhiên bị tàn phá, trong đó khu vực Châu Á - Thái Bình Dương mất đi 1,8 triệu hecta, tương đương với tốc độ suy thoái 5.000 hecta rừng nhiệt đới mỗi ngày. Tại Việt Nam, đặc biệt là vùng Tây Nguyên trong giai đoạn 2005 - 2010, diện tích rừng tự nhiên đã suy giảm nghiêm trọng tới 93.256 hecta, tỷ lệ mất rừng cao nhất ghi nhận tại Đắk Nông với 5,9% và Đắk Lắk với 2,5%. Thực trạng khai thác chọn không theo quy hoạch kỹ thuật đã phá vỡ cấu trúc nguyên sinh, làm cạn kiệt nguồn tài nguyên gỗ quý và suy thoái chức năng phòng hộ đầu nguồn.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là sự thiếu hụt cơ sở khoa học định lượng về động thái phục hồi của lâm phần sau các mức độ can thiệp khai thác khác nhau. Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá biến động cấu trúc tầng cây đứng, tổ thành loài cây gỗ, cấu trúc tầng cây tái sinh và mức độ đa dạng sinh học theo từng cường độ khai thác chọn (thấp, trung bình, mạnh); từ đó đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh phục hồi rừng bền vững.

Nghiên cứu được thực hiện tại cao nguyên Kon Hà Nừng, huyện K’Bang, tỉnh Gia Lai – địa bàn có tổng diện tích tự nhiên 184.523 hecta với 105.650 hecta rừng tự nhiên, chiếm 72,6% diện tích rừng toàn huyện. Luận văn mang giá trị thực tiễn to lớn khi xác lập các bộ chỉ tiêu định lượng chuẩn xác về mật độ lâm phần dao động từ 774 đến 872 cây/ha và trữ lượng biến thiên từ 469,51 đến 659,30 m3/ha, cung cấp nền tảng kỹ thuật trực tiếp cho công tác điều chế rừng và quản lý tài nguyên bền vững theo tiêu chuẩn quốc tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng nền tảng thuyết cấu trúc và phân tầng hệ sinh thái rừng nhiệt đới do Thái Văn Trừng xác lập, phân chia lâm phần thành 5 tầng rõ rệt gồm tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi (B) và tầng cỏ quyết (C). Đồng thời, luận văn kết hợp thuyết diễn thế thứ sinh của Trần Ngũ Phương nhằm giải thích xu hướng phục hồi và thoái hóa của thảm thực vật sau can thiệp cơ giới.

Về mô hình hóa định lượng, đề tài áp dụng lý thuyết phân bố xác suất hàm Weibull và hàm Meyer để mô phỏng quy luật phân bố số cây theo đường kính (N/D1.3) và theo chiều cao (N/Hvn). Mối tương quan sinh trưởng chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực được lượng hóa qua phương trình logarit một chiều có dạng LogHvn = a + b*LogD1.3.

Hệ thống phân loại trạng thái rừng được chuẩn hóa theo phương pháp Loeschau cải tiến trong Quy phạm Điều tra Quy hoạch Rừng (QPN 6-84), phân định trạng thái dựa trên tổng tiết diện ngang (từ dưới 10 m2/ha đến trên 26 m2/ha), trữ lượng (từ dưới 80 m3/ha đến trên 250 m3/ha) và độ tàn che (từ dưới 0,3 đến trên 0,7). Đề tài ứng dụng chỉ số giá trị quan trọng (Important Value Index - IV%) của Daniel Marmillod với công thức IV% = (N% + G%)/2 để xác định nhóm loài ưu thế sinh thái (khi IV% > 5%), cùng các chỉ số đa dạng sinh học Shannon-Wiener (H') và Simpson (D).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu được kế thừa và thu thập từ đề tài khoa học cấp quốc gia mã số 106-NN.06-2015.22 do Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) tài trợ. Cỡ mẫu điều tra thực địa bao gồm các ô tiêu chuẩn (OTC) cố định tạm thời với diện tích chuẩn 1 hecta (kích thước 100m x 100m) đại diện cho 3 mức độ tác động khai thác: tác động thấp, tác động trung bình và tác động mạnh. Phương pháp chọn mẫu điển hình vãng thám được áp dụng nhằm đảm bảo tính đại diện cao nhất cho từng trạng thái rừng sau khai thác chọn.

Toàn bộ 100% cây gỗ có đường kính ngang ngực D1.3 từ 6 cm trở lên trong ô tiêu chuẩn 1 ha đều được đo đếm chi tiết về đường kính, chiều cao vút ngọn và tên loài. Tầng cây tái sinh được điều tra thông qua hệ thống ô dạng bản bố trí lồng ghép, ghi nhận toàn bộ cây có đường kính từ 2,5 đến 6 cm, phân chia thành 7 cấp chiều cao (từ dưới 0,5 m đến trên 5,0 m) và đánh giá nguồn gốc phát sinh (chồi hoặc hạt).

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thống kê toán học sinh học và hàm phân bố Weibull là bởi tính mềm dẻo vượt trội trong việc mô tả phân bố lệch của rừng hỗn loài bất đẳng tuổi. Việc áp dụng chỉ số IV% giúp phản ánh toàn diện cả mật độ cá thể lẫn ưu thế về diện tích chiếm lĩnh không gian dinh dưỡng, tránh hiện tượng đánh giá thiên lệch nếu chỉ dựa vào số lượng cây đơn thuần. Toàn bộ tiến trình thu thập số liệu, chỉnh lý và nghiệm thu được hoàn tất vào năm 2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, cường độ khai thác chọn tạo ra sự phân hóa sâu sắc về mật độ, tổng tiết diện ngang và trữ lượng gỗ của lâm phần. Mật độ lâm phần bình quân dao động trong khoảng 774 - 872 cây/ha. Khu vực chịu tác động thấp đạt mật độ 868 cây/ha, tổng tiết diện ngang 42,79 m2/ha và trữ lượng cao nhất đạt 659,30 m3/ha. Khu vực chịu tác động trung bình có mật độ 872 cây/ha, tổng tiết diện ngang 45,48 m2/ha và trữ lượng đạt 659,06 m3/ha. Ngược lại, khu vực chịu tác động mạnh bị suy thoái rõ rệt với mật độ giảm xuống 774 cây/ha (thấp hơn 11,2% so với tác động trung bình), tổng tiết diện ngang đạt 35,76 m2/ha và trữ lượng chỉ còn 469,51 m3/ha (giảm 28,8% so với khu vực tác động thấp).

Thứ hai, thành phần loài cây gỗ biến động mạnh theo cấp kính và cường độ tác động. Tổng số loài ghi nhận trên diện tích 1 ha dao động từ 77 đến 100 loài. Khu vực tác động trung bình có thành phần loài phong phú nhất với 100 loài/ha, tiếp đến là tác động mạnh với 79 loài/ha và tác động thấp với 77 loài/ha. Số lượng cây tập trung áp đảo ở cấp kính nhỏ 6 - 15 cm với 453 - 542 cây/ha (chiếm 58,5% - 62,4% tổng số cây toàn lâm phần) và giảm mạnh ở cấp kính lớn D > 45 cm với chỉ 20 - 29 cây/ha.

Thứ ba, cấu trúc tầng cây tái sinh bộc lộ sự suy thoái nghiêm trọng về chất lượng giống loài. Tổng mật độ cây tái sinh ghi nhận đạt 454 cây/ha ở khu vực tác động thấp, 594 cây/ha ở tác động trung bình và 665 cây/ha ở tác động mạnh. Tuy nhiên, các loài cây tái sinh thuộc nhóm gỗ quý I, II và III gần như biến mất; nhóm I chỉ xuất hiện duy nhất 2 cây/ha (chiếm 0,34%) tại khu vực tác động thấp và 0 cây/ha ở khu vực tác động trung bình. Hơn 70% mật độ cây tái sinh thuộc về các nhóm gỗ tạp VII và VIII.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm chất lượng rừng là do tập quán khai thác chọn tập trung chặt hạ triệt để các cây gỗ lớn có giá trị kinh tế cao thuộc nhóm I và nhóm II như Pơ mu, Trắc, Hương, Cẩm lai, Sến mủ và Giổi nhung. Việc mất đi các cây mẹ gieo giống kết hợp với việc tán rừng bị mở rộng đột ngột đã tạo điều kiện cho các loài cây tiên phong ưa sáng, gỗ tạp mọc nhanh như Trường sâng, Kháo lá nhỏ, Dung lụa, Cò ke, Đẻn 3 lá và Ngát chiếm lĩnh không gian sinh sống.

Dữ liệu thực nghiệm khi được biểu diễn qua biểu đồ phân bố tần số N/D theo hàm Weibull thể hiện rõ cấu trúc dạng đường cong giảm có đỉnh lệch trái, phản ánh tính chất điển hình của rừng tự nhiên đang trong quá trình phục hồi sau can thiệp. Khi phân tích biểu đồ tương quan trữ lượng theo cấp kính, nhóm cây có đường kính D > 45 cm ở khu vực tác động mạnh dù chỉ chiếm 9,0% về mật độ (70 cây/ha) nhưng lại đóng góp tới 83,0% tổng trữ lượng lâm phần (389,9 m3/ha trên tổng số 469,51 m3/ha). Bảng ma trận tổ thành IV% chỉ ra sự chuyển dịch ưu thế rõ nét từ các loài bản địa cao cấp sang các loài gỗ thứ cấp giá trị thấp.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, thực hiện biện pháp lâm sinh làm giàu rừng bằng cách trồng dặm bổ sung các loài cây bản địa gỗ lớn có giá trị cao thuộc nhóm I và nhóm II như Giổi nhung, Pơ mu, Cẩm lai, Sến mủ dưới tán rừng và tại các khoảng trống sau khai thác. Mục tiêu nâng tỷ lệ cây tái sinh mục đích lên tối thiểu 25 - 30% tổng số cây tái sinh trong vòng 5 năm. Thời gian thi công tập trung vào đầu mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 8 hàng năm; chủ thể thực hiện là Ban Quản lý rừng phòng hộ và các Công ty Lâm nghiệp trên địa bàn huyện K’Bang.

Thứ hai, chuyển đổi toàn diện phương thức khai thác truyền thống sang quy trình khai thác tác động thấp (Reduced Impact Logging - RIL). Khống chế cường độ khai thác chọn nghiêm ngặt dưới mức 20% tổng trữ lượng lâm phần, kéo dài luân kỳ khai thác từ 25 lên 30 năm để đảm bảo rừng có đủ thời gian tích lũy trữ lượng đạt trên 600 m3/ha trước chu kỳ khai thác tiếp theo. Đơn vị chủ trì là Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Gia Lai phối hợp với Chi cục Kiểm lâm vùng.

Thứ ba, đẩy mạnh kỹ thuật nuôi dưỡng rừng và xúc tiến tái sinh tự nhiên thông qua việc phát dọn dây leo, cây bụi xâm lấn, loại bỏ cây cong queo sâu bệnh, giải phóng tán che cho các cây tái sinh triển vọng có chiều cao trên 1,5 mét. Mục tiêu duy trì mật độ cây tái sinh mục đích đạt trên 500 cây/ha sau 3 năm can thiệp; lực lượng thực hiện là các hộ gia đình và cộng đồng nhận khoán bảo vệ rừng.

Thứ tư, hoàn thiện thể chế quản lý rừng cộng đồng thông qua việc phát huy vai trò của Hội đồng già làng người Bahnar tại các thôn buôn vùng đệm Kon Hà Nừng. Xây dựng phương án quản lý rừng bền vững gắn liền với lộ trình cấp chứng chỉ rừng quốc tế FSC cho 105.650 hecta rừng tự nhiên của huyện trong giai đoạn 2020 - 2030; chủ thể điều hành là Ủy ban nhân dân huyện K’Bang.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất là các nhà khoa học, giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Lâm học, Sinh thái thực vật và Quản lý tài nguyên rừng. Luận văn cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về ứng dụng hàm phân bố Weibull, chỉ số giá trị quan trọng IV% và bộ số liệu thực nghiệm 1 ha tại Kon Hà Nừng làm tư liệu so sánh cho các công trình nghiên cứu cấu trúc rừng nhiệt đới.

Nhóm thứ hai là cán bộ quản lý, kỹ sư lâm sinh tại các Ban Quản lý rừng phòng hộ, Vườn Quốc gia Kon Ka Kinh, Khu Bảo tồn Thiên nhiên Kon Chư Răng và các Công ty TNHH Một thành viên Lâm nghiệp tại Gia Lai. Bộ số liệu định lượng về tiết diện ngang 35,76 - 45,48 m2/ha và trữ lượng 469,51 - 659,30 m3/ha là căn cứ kỹ thuật trực tiếp để xây dựng phương án điều chế và thiết kế bài cây khai thác.

Nhóm thứ ba là các tổ chức quốc tế và tổ chức phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực bảo tồn đa dạng sinh học và thẩm định chứng chỉ rừng bền vững như FSC, PEFC, WWF và GIZ. Tài liệu cung cấp bức tranh chi tiết về hiện trạng đa dạng loài (77 - 100 loài/ha) và mức độ suy thoái tầng cây tái sinh phục vụ công tác đánh giá tác động môi trường.

Nhóm thứ tư là sinh viên ngành lâm nghiệp và kỹ thuật viên điều tra rừng thực địa. Luận văn là tài liệu hướng dẫn trực quan về quy trình lập ô tiêu chuẩn 1 ha, kỹ thuật phân chia 7 cấp chiều cao điều tra tái sinh và phương pháp xử lý dữ liệu lâm sinh trên máy tính.

Câu hỏi thường gặp

Khai thác chọn cường độ mạnh làm biến đổi trữ lượng rừng Kon Hà Nừng như thế nào? Khai thác mạnh làm suy giảm nghiêm trọng trữ lượng lâm phần xuống còn 469,51 m3/ha, thấp hơn 28,8% so với khu vực tác động thấp (659,30 m3/ha). Tổng tiết diện ngang giảm từ 42,79 m2/ha xuống 35,76 m2/ha do phần lớn cây gỗ lớn có đường kính trên 45 cm đã bị khai thác kiệt.

Vì sao mật độ cây tái sinh nhóm gỗ quý lại suy thoái nghiêm trọng sau khai thác? Việc tập trung chặt hạ các cây mẹ gieo giống thuộc nhóm I và II khiến nguồn hạt giống tự nhiên bị triệt tiêu. Trong 454 - 665 cây tái sinh/ha điều tra, nhóm I chỉ chiếm dưới 0,34% (tối đa 2 cây/ha), trong khi nhóm gỗ tạp VII và VIII ưa sáng chiếm trên 70%.

Chỉ số giá trị quan trọng IV% đóng vai trò gì trong đánh giá cấu trúc rừng? Chỉ số IV% tính bằng trung bình cộng giữa tỷ lệ số cây N% và tỷ lệ tiết diện ngang G%. Chỉ số này giúp xác định chính xác các loài có ưu thế sinh thái thực sự như Trường sâng, Kháo lá nhỏ, Trâm đỏ thay vì chỉ căn cứ vào số lượng cá thể đơn thuần.

Quy luật phân bố số cây theo cấp đường kính của rừng sau khai thác diễn ra ra sao? Phân bố số cây theo cấp kính tuân theo quy luật giảm mô phỏng bằng hàm Weibull. Cây gỗ tập trung dày đặc ở cấp kính nhỏ 6 - 15 cm với 453 - 542 cây/ha (khoảng 60% tổng số cây) và giảm nhanh xuống chỉ còn 20 - 29 cây/ha ở cấp kính trên 45 cm.

Biện pháp kỹ thuật nào là cấp thiết nhất để phục hồi rừng tự nhiên tại khu vực? Biện pháp cấp bách nhất là trồng bổ sung làm giàu rừng bằng các loài cây bản địa như Giổi nhung, Sến mủ, Pơ mu để đạt tỷ lệ tái sinh mục đích trên 25%. Đồng thời, phải áp dụng khai thác tác động thấp RIL khống chế cường độ dưới 20% trữ lượng.

Kết luận

  • Xác lập hệ thống dữ liệu định lượng khoa học về cấu trúc rừng tự nhiên sau khai thác chọn tại Kon Hà Nừng với mật độ từ 774 đến 872 cây/ha và trữ lượng biến động từ 469,51 đến 659,30 m3/ha.
  • Chứng minh khai thác cường độ mạnh làm sụt giảm 28,8% trữ lượng lâm phần và khiến tầng cây tái sinh gỗ quý nhóm I, II suy thoái nghiêm trọng, chỉ còn dưới 0,34%.
  • Ứng dụng thành công hàm phân bố xác suất Weibull và chỉ số giá trị quan trọng IV% để định lượng hóa quy luật cấu trúc tầng cây cao và tầng cây tái sinh.
  • Đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh đồng bộ gồm làm giàu rừng bản địa, áp dụng khai thác tác động thấp (RIL), nuôi dưỡng xúc tiến tái sinh và quản lý rừng dựa vào cộng đồng.
  • Xây dựng lộ trình quản lý rừng bền vững giai đoạn 2020 - 2030 hướng tới mục tiêu đạt chứng chỉ rừng FSC cho 105.650 hecta rừng tự nhiên huyện K’Bang.

Các cơ quan quản lý lâm nghiệp và chủ rừng tại Tây Nguyên cần khẩn trương đưa các chỉ tiêu định lượng và giải pháp kỹ thuật của luận văn vào thực tiễn quy hoạch, điều chế rừng nhằm khôi phục và bảo tồn nguồn tài nguyên rừng bền vững.