Tổng quan nghiên cứu

Khu dự trữ sinh quyển quần đảo Cát Bà, Hải Phòng, với diện tích tự nhiên gần 30.000 ha, trong đó có khoảng 9.800 ha rừng trên núi đá vôi, là một hệ sinh thái đặc thù và đa dạng sinh học cao. Theo báo cáo quy hoạch bảo tồn đến năm 2020, khu vực này ghi nhận 1.585 loài thực vật trên cạn, 343 loài động vật có xương sống, cùng nhiều loài thực vật và động vật quý hiếm, trong đó có loài Voọc Cát Bà đặc hữu. Tuy nhiên, rừng trên núi đá vôi tại đây đang chịu áp lực khai thác quá mức, dẫn đến suy thoái nghiêm trọng về số lượng và chất lượng rừng, ảnh hưởng đến đa dạng sinh học và nguồn nước. Tốc độ phục hồi rừng trên núi đá vôi được đánh giá là rất chậm, với trữ lượng gỗ chỉ bằng khoảng một nửa so với rừng trên đất thường.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định đặc điểm lâm học cơ bản của bốn kiểu quần xã thực vật (QXTV) rừng tự nhiên trên núi đá vôi tại khu dự trữ sinh quyển Cát Bà, từ đó đề xuất các giải pháp phục hồi và phát triển rừng bền vững. Nghiên cứu tập trung vào các chỉ tiêu sinh trưởng như đường kính ngang ngực, chiều cao vút ngọn, đường kính tán lá; cấu trúc rừng bao gồm tổ thành tầng cây cao, mật độ, độ tàn che, phân bố cây theo mặt phẳng nằm ngang; cũng như đặc điểm tái sinh tự nhiên và ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến tái sinh. Thời gian nghiên cứu chủ yếu trong năm 2018, tại khu vực thuộc vùng lõi và vùng đệm của khu dự trữ sinh quyển.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học để quản lý, bảo vệ và phục hồi rừng trên núi đá vôi, góp phần duy trì đa dạng sinh học, ổn định hệ sinh thái và phát triển kinh tế - xã hội địa phương. Các chỉ số sinh trưởng và cấu trúc rừng được đánh giá chi tiết sẽ giúp xác định các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả phục hồi rừng trong điều kiện địa hình và khí hậu đặc thù của khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sinh thái rừng, trong đó có:

  • Lý thuyết hệ sinh thái của Tansley: Nhấn mạnh mối quan hệ chặt chẽ giữa các sinh vật và môi trường xung quanh, làm cơ sở cho việc phân tích cấu trúc và chức năng của rừng trên núi đá vôi.
  • Mô hình cấu trúc rừng theo Marmillod: Sử dụng chỉ số quan trọng (IV%) để xác định tổ thành loài trong quần xã, phản ánh vai trò sinh thái và mức độ ưu thế của các loài cây trong rừng.
  • Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3): Mô hình hóa phân bố cây theo đường kính thân, thường được mô phỏng bằng hàm Weibull hoặc hàm khoảng cách, giúp đánh giá cấu trúc và mật độ rừng.
  • Lý thuyết tái sinh rừng tự nhiên: Đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái như độ tàn che, cây bụi, thảm tươi đến mật độ và chất lượng cây tái sinh, dựa trên các nghiên cứu về rừng nhiệt đới và rừng trên núi đá vôi.

Các khái niệm chính bao gồm: tổ thành tầng cây cao, mật độ cây, độ tàn che, phân bố cây theo mặt phẳng nằm ngang, chất lượng và mật độ tái sinh tự nhiên.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp điều tra ngoại nghiệp kết hợp với phân tích số liệu thống kê toán học:

  • Nguồn dữ liệu: Kế thừa số liệu từ đề tài cấp quốc gia về bảo tồn đa dạng sinh học khu dự trữ sinh quyển Cát Bà, kết hợp thu thập số liệu ngoại nghiệp năm 2018 tại 12 ô tiêu chuẩn (OTC) đại diện cho bốn kiểu QXTV rừng trên núi đá vôi. Mỗi ô tiêu chuẩn có diện tích 1 ha, được lựa chọn theo phương pháp ô tiêu chuẩn điển hình, đảm bảo đại diện về điều kiện sinh thái và cấu trúc rừng.
  • Phương pháp thu thập số liệu: Đo đạc các chỉ tiêu sinh trưởng (đường kính ngang ngực D1.3, chiều cao vút ngọn Hvn, đường kính tán Dt), xác định thành phần loài, mật độ, độ tàn che bằng phương pháp cho điểm, đo khoảng cách cây, điều tra cây tái sinh trong các ô dạng bản (ODB) diện tích 25 m2 với 9 ô mỗi OTC, phân loại chất lượng cây tái sinh theo ba mức (tốt, trung bình, xấu).
  • Phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm Excel để tính toán các đặc trưng mẫu như trị số trung bình, phương sai, hệ số biến động, hệ số chính xác. Mô hình hóa quy luật phân bố số cây theo đường kính và chiều cao bằng hàm Weibull và hàm khoảng cách. Xác định tổ thành loài theo chỉ số quan trọng IV%. Phân tích ảnh hưởng của độ tàn che, cây bụi, thảm tươi đến mật độ và chất lượng tái sinh bằng phương pháp thống kê so sánh.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập số liệu ngoại nghiệp trong năm 2018, xử lý và phân tích số liệu trong cùng năm, hoàn thiện luận văn trong quý cuối năm.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khoa học, chính xác và phù hợp với đặc điểm sinh thái phức tạp của rừng trên núi đá vôi tại khu dự trữ sinh quyển Cát Bà.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Đặc điểm sinh trưởng cây rừng:

    • Sinh trưởng đường kính ngang ngực (D1.3) trung bình dao động từ 0,3 đến 0,5 cm/năm tùy trạng thái rừng, thấp hơn khoảng 50% so với rừng trên đất thường.
    • Chiều cao vút ngọn (Hvn) tăng trung bình 0,4 m/năm, phản ánh tốc độ sinh trưởng chậm đặc trưng của rừng trên núi đá vôi.
    • Đường kính tán lá (Dt) trung bình đạt 1,2 m, cho thấy tán lá rừng khá thưa thớt, ảnh hưởng đến khả năng che phủ và điều hòa vi khí hậu.

  2. Cấu trúc rừng và tổ thành tầng cây cao:

    • Bốn kiểu QXTV rừng nghiên cứu có tổ thành loài đa dạng, với 12-18 loài cây chính tham gia công thức tổ thành, trong đó các loài ưu thế có IV% từ 5% đến 20%.
    • Mật độ cây trung bình đạt khoảng 300-450 cây/ha, trong đó tầng vượt tán chiếm 15-20%, tầng chính 50-60%, tầng dưới tán 20-30%.
    • Độ tàn che trung bình dao động từ 0,45 đến 0,61, thấp hơn so với rừng nguyên sinh trên đất thường, cho thấy rừng có cấu trúc mở và khả năng chịu hạn cao.
    • Phân bố cây theo mặt phẳng nằm ngang chủ yếu là phân bố cụm (chiếm trên 60%), chỉ một số ô tiêu chuẩn có phân bố ngẫu nhiên, chưa đạt phân bố cách đều lý tưởng.

  3. Tái sinh rừng tự nhiên:

    • Mật độ cây tái sinh trung bình khoảng 8.000 cây/ha, trong đó tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng chiếm khoảng 30-40%.
    • Chất lượng cây tái sinh chủ yếu ở mức trung bình, với chiều cao tập trung ở nhóm 0,5-1,5 m.
    • Tái sinh tập trung nhiều ở các khu vực có độ tàn che trung bình (0,4-0,6), mật độ cây bụi và thảm tươi vừa phải, cho thấy ánh sáng và điều kiện vi khí hậu ảnh hưởng tích cực đến tái sinh.
    • Ảnh hưởng của cây bụi và thảm tươi đến tái sinh là rõ rệt, mật độ cây bụi cao làm giảm mật độ và chất lượng cây tái sinh do cạnh tranh dinh dưỡng và ánh sáng.

Thảo luận kết quả

Kết quả sinh trưởng chậm của cây rừng trên núi đá vôi phù hợp với các nghiên cứu trước đây cho thấy trữ lượng gỗ chỉ bằng khoảng một nửa so với rừng trên đất thường, do điều kiện thổ nhưỡng nghèo dinh dưỡng và địa hình dốc, đá vôi cứng. Độ tàn che thấp và phân bố cây rừng chủ yếu theo dạng cụm phản ánh sự cạnh tranh không gian và nguồn lực trong môi trường khắc nghiệt, đồng thời ảnh hưởng đến khả năng tái sinh tự nhiên.

So sánh với các nghiên cứu tại vùng núi đá vôi khác ở Việt Nam và quốc tế, mật độ tái sinh và chất lượng cây tái sinh tại Cát Bà tương đối thấp, cho thấy cần có các biện pháp kỹ thuật tác động để cải thiện khả năng phục hồi rừng. Độ tàn che vừa phải và mật độ cây bụi hợp lý được xác định là điều kiện thuận lợi cho tái sinh, phù hợp với lý thuyết sinh thái về ảnh hưởng của ánh sáng và cạnh tranh sinh học.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phân bố chiều cao cây tái sinh, biểu đồ mật độ cây theo trạng thái rừng, bảng tổng hợp chỉ số IV% của các loài ưu thế, và biểu đồ phân bố cây theo mặt phẳng nằm ngang để minh họa rõ ràng các đặc điểm cấu trúc và tái sinh.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Khoanh nuôi bảo vệ rừng tái sinh:

    • Thực hiện khoanh vùng các khu vực có mật độ tái sinh cao để bảo vệ, hạn chế khai thác và tác động cơ giới.
    • Mục tiêu tăng mật độ cây tái sinh lên ít nhất 15% trong vòng 3 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Ban quản lý khu dự trữ sinh quyển phối hợp với chính quyền địa phương.

  2. Xúc tiến tái sinh kết hợp trồng bổ sung:

    • Áp dụng kỹ thuật trồng bổ sung các loài cây ưu thế, có khả năng sinh trưởng nhanh và thích nghi tốt với điều kiện núi đá vôi như Lát Hoa, Lát Mê hi cô.
    • Mục tiêu nâng cao tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng lên trên 50% trong 5 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Viện nghiên cứu lâm sinh, các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư.

  3. Quản lý độ tàn che và cây bụi:

    • Điều chỉnh độ tàn che bằng biện pháp làm giàu rừng, cắt tỉa cây bụi và thảm tươi để tạo điều kiện ánh sáng phù hợp cho cây tái sinh phát triển.
    • Mục tiêu duy trì độ tàn che trong khoảng 0,4-0,6 và giảm mật độ cây bụi không phù hợp xuống dưới 20% diện tích rừng trong 2 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Ban quản lý rừng, lực lượng bảo vệ rừng.

  4. Nâng cao nhận thức và tham gia cộng đồng:

    • Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn về bảo vệ và phục hồi rừng cho cộng đồng dân cư địa phương.
    • Mục tiêu tăng cường sự tham gia của cộng đồng trong công tác bảo vệ rừng lên 70% trong 3 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Các tổ chức chính quyền địa phương, các tổ chức phi chính phủ.

Các giải pháp trên cần được triển khai đồng bộ, có giám sát và đánh giá định kỳ để điều chỉnh phù hợp với thực tế, đảm bảo phục hồi rừng trên núi đá vôi bền vững và phát huy các giá trị kinh tế, sinh thái của khu dự trữ sinh quyển Cát Bà.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý và hoạch định chính sách lâm nghiệp:

    • Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách bảo vệ và phục hồi rừng trên núi đá vôi, đặc biệt trong các khu dự trữ sinh quyển và vùng đệm.
    • Áp dụng các giải pháp kỹ thuật phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên rừng.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành lâm học, sinh thái học:

    • Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình phân tích cấu trúc rừng và tái sinh tự nhiên trong điều kiện đặc thù của núi đá vôi.
    • Phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo về phục hồi rừng và đa dạng sinh học.

  3. Cộng đồng dân cư và các tổ chức phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực bảo tồn:

    • Nắm bắt các biện pháp kỹ thuật và vai trò của cộng đồng trong bảo vệ và phục hồi rừng, từ đó tham gia tích cực vào các chương trình bảo tồn.
    • Áp dụng các mô hình quản lý rừng dựa vào cộng đồng để phát triển sinh kế bền vững.

  4. Các doanh nghiệp lâm nghiệp và du lịch sinh thái:

    • Tận dụng thông tin về đặc điểm sinh trưởng và cấu trúc rừng để phát triển các mô hình kinh doanh lâm sản bền vững.
    • Phát triển du lịch sinh thái dựa trên giá trị đa dạng sinh học và cảnh quan rừng núi đá vôi.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao rừng trên núi đá vôi có tốc độ sinh trưởng chậm hơn so với rừng trên đất thường?
    Do điều kiện thổ nhưỡng nghèo dinh dưỡng, đất mỏng và địa hình dốc, đá vôi cứng làm hạn chế khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng của cây, dẫn đến tốc độ sinh trưởng chậm hơn khoảng 50% so với rừng trên đất thường.

  2. Độ tàn che ảnh hưởng như thế nào đến tái sinh tự nhiên?
    Độ tàn che vừa phải (khoảng 0,4-0,6) tạo điều kiện ánh sáng phù hợp cho cây tái sinh phát triển, trong khi độ tàn che quá cao hoặc quá thấp đều làm giảm mật độ và chất lượng tái sinh do thiếu ánh sáng hoặc điều kiện khắc nghiệt.

  3. Phân bố cây rừng theo mặt phẳng nằm ngang có ý nghĩa gì trong quản lý rừng?
    Phân bố cây theo dạng cụm thường gây cạnh tranh không gian và dinh dưỡng, làm giảm hiệu quả sinh trưởng. Mục tiêu quản lý là điều chỉnh phân bố cây đến dạng cách đều để tối ưu hóa sử dụng không gian và tăng trữ lượng rừng.

  4. Các biện pháp kỹ thuật nào được đề xuất để phục hồi rừng trên núi đá vôi?
    Bao gồm khoanh nuôi bảo vệ rừng tái sinh, xúc tiến tái sinh kết hợp trồng bổ sung các loài ưu thế, quản lý độ tàn che và cây bụi, cùng với nâng cao nhận thức và sự tham gia của cộng đồng địa phương.

  5. Vai trò của cộng đồng dân cư trong bảo vệ và phục hồi rừng là gì?
    Cộng đồng dân cư là lực lượng trực tiếp tác động và hưởng lợi từ rừng, do đó sự tham gia tích cực của họ trong quản lý, bảo vệ và phục hồi rừng là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả và bền vững của các chương trình bảo tồn.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định được đặc điểm sinh trưởng chậm, cấu trúc rừng mở với mật độ cây trung bình 300-450 cây/ha và độ tàn che thấp tại bốn kiểu QXTV rừng trên núi đá vôi khu dự trữ sinh quyển Cát Bà.
  • Tái sinh tự nhiên có mật độ khoảng 8.000 cây/ha, chất lượng trung bình, tập trung ở độ tàn che vừa phải và chịu ảnh hưởng rõ rệt của cây bụi, thảm tươi.
  • Phân bố cây rừng chủ yếu theo dạng cụm, chưa đạt dạng cách đều, ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và phát triển bền vững của rừng.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật gồm khoanh nuôi bảo vệ, xúc tiến tái sinh kết hợp trồng bổ sung, quản lý độ tàn che và cây bụi, cùng nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm phục hồi và phát triển rừng bền vững.
  • Các bước tiếp theo cần triển khai thực nghiệm các giải pháp đề xuất, giám sát hiệu quả và điều chỉnh phù hợp trong vòng 3-5 năm, đồng thời mở rộng nghiên cứu sang các khu vực núi đá vôi khác.

Luận văn mong muốn đóng góp thiết thực cho công tác quản lý và bảo tồn rừng trên núi đá vôi, đồng thời kêu gọi sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học, quản lý và cộng đồng để phát huy tối đa giá trị hệ sinh thái đặc thù này.