Tổng quan nghiên cứu
Rừng tự nhiên là nguồn tài nguyên quý giá, đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững. Tại các tỉnh Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên, diện tích rừng tự nhiên lá rộng thường xanh chiếm tỷ lệ lớn, tuy nhiên, tình trạng khai thác không hợp lý đã làm suy giảm chất lượng và trữ lượng rừng. Theo số liệu điều tra tại Công ty Lâm nghiệp Con Cuông (Nghệ An) và Công ty Đầu tư Phát triển Nông lâm công nghiệp Kon Rẫy (Kon Tum), mật độ cây rừng ở các trạng thái II và III dao động từ 244 đến 1088 cây/ha, với trữ lượng rừng trung bình khoảng 180-250 m³/ha. Vấn đề nghiên cứu đặt ra là xây dựng mô hình cấu trúc rừng định hướng nhằm duy trì vốn rừng ổn định, đảm bảo khả năng tái sinh và phát triển bền vững, đồng thời phục vụ khai thác rừng với sản lượng ổn định lâu dài.
Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là đề xuất hai kiểu mô hình cấu trúc rừng định hướng phù hợp với phương thức khai thác chọn thô và khai thác chọn tỷ mỷ tại từng tỉnh, đồng thời xây dựng hướng dẫn áp dụng mô hình vào các giải pháp kỹ thuật lâm sinh. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào rừng tự nhiên lá rộng thường xanh thuộc trạng thái II và III tại hai khu vực nghiên cứu chính, trong khoảng thời gian từ năm 2006 đến 2008. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho quản lý rừng bền vững, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường sinh thái tại các tỉnh Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về cấu trúc rừng chuẩn và rừng định hướng, trong đó cấu trúc số cây theo cỡ đường kính (N/D) là nhân tố chủ đạo phản ánh quy luật kết cấu rừng. Lý thuyết rừng tiêu chuẩn nhấn mạnh rằng vốn rừng đạt trạng thái ổn định với cấu trúc hợp lý sẽ đảm bảo sản lượng bền vững và khả năng tái sinh liên tục. Mô hình phân bố N/D theo hàm Meyer được sử dụng để mô phỏng cấu trúc rừng chuẩn, trong khi tỷ lệ phân bố thể tích giữa ba lớp cây dự trữ/kế cận/thành thục theo tỷ lệ 1/3/5 được áp dụng làm chuẩn mực sinh thái và kinh tế. Ngoài ra, các mô hình toán học như hàm Weibull, hàm Schumacher cũng được tham khảo để mô phỏng phân bố đường kính và chiều cao cây rừng.
Các khái niệm chính bao gồm:
- Cấu trúc rừng định hướng: mô hình cấu trúc rừng đảm bảo vốn rừng ổn định, khả năng tái sinh và phát triển bền vững, phù hợp với phương thức khai thác rừng.
- Phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D): biểu thị số lượng cây trong từng lớp cỡ kính, phản ánh sự kế tục liên tục của các thế hệ cây.
- Tỷ lệ phân bố thể tích rừng (1/3/5): tỷ lệ thể tích giữa các lớp cây dự trữ, kế cận và thành thục, làm cơ sở xác định cường độ khai thác và nuôi dưỡng rừng.
- Tổ thành loài cây: tỷ lệ đóng góp của các loài cây trong tầng cây cao và tầng tái sinh, ảnh hưởng đến cấu trúc sinh thái và giá trị kinh tế của rừng.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu chính được kế thừa từ đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, với hệ thống ô tiêu chuẩn định vị diện tích 10.000 m², ô thứ cấp 100 m² và ô dạng bản 25 m² được thiết lập tại hai khu vực nghiên cứu. Tổng cộng có 40 ô tiêu chuẩn được khảo sát, với số liệu thu thập gồm: tên loài, đường kính thân cây (D1.3), chiều cao cây, đường kính tán, mật độ cây, tổ thành loài, trữ lượng rừng, và đặc điểm tái sinh.
Phương pháp phân tích bao gồm:
- Phân tích cấu trúc tổ thành loài cây bằng chỉ số IV% (Important Value) để xác định các loài ưu thế.
- Mô phỏng phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D) sử dụng hàm Meyer và các hàm toán học khác để xây dựng mô hình cấu trúc rừng chuẩn và định hướng.
- Xác định tăng trưởng rừng qua các đại lượng tiết diện ngang (G), trữ lượng (M) và động thái phân bố N/D qua các năm.
- Phân tích mạng hình phân bố cây trên mặt đất để đánh giá sự phân bố không gian của cây rừng.
- Xác định mật độ và chất lượng cây tái sinh theo các cấp chiều cao và đường kính gốc, đánh giá khả năng phục hồi rừng.
- Thời gian nghiên cứu kéo dài 3 năm (2006-2008), với việc đo đạc định kỳ và theo dõi tăng trưởng cây.
Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 40 ô tiêu chuẩn đại diện cho các trạng thái rừng khác nhau, được chọn mẫu ngẫu nhiên có chủ đích nhằm đảm bảo tính đại diện cho khu vực nghiên cứu. Phương pháp phân tích số liệu sử dụng các hàm hồi quy, phân bố xác suất và các chỉ số sinh thái để đánh giá cấu trúc và tăng trưởng rừng.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Cấu trúc tổ thành loài cây tầng cao:
- Tại Nghệ An, các loài ưu thế gồm Chẹo, Táu, Dẻ, Máu chó, chiếm từ 43,58% đến 62,99% tổng số loài điều tra.
- Tại Kon Tum, các loài ưu thế là Chò sót, Giổi, Trâm, chiếm từ 29,73% đến 83,96%.
- Mật độ cây tầng cao dao động từ 244 đến 1088 cây/ha, tổng tiết diện ngang chiếm khoảng 45-52% diện tích rừng.
- Các loài cây mục đích có giá trị kinh tế cao chiếm tỷ lệ thấp, cần được ưu tiên phát triển qua các biện pháp nuôi dưỡng và xúc tiến tái sinh.
Tổ thành cây tái sinh:
- Số loài cây tái sinh đa dạng, từ 20 đến 42 loài, chủ yếu tái sinh từ hạt (85,4% - 95,1%).
- Loài tái sinh ưu thế tại Nghệ An gồm Trám, Táu, Dẻ, Sến, Kháo; tại Kon Tum gồm Dẻ, Trâm, Chò sót, Bình linh.
- Mật độ cây tái sinh dao động từ 780 đến 2190 cây/ha, phân bố chủ yếu theo dạng cụm, phản ánh giai đoạn đầu của quá trình tái sinh tự nhiên.
Mật độ và mạng hình phân bố cây trên mặt đất:
- Mật độ cây tầng cao từ 512 đến 1088 cây/ha tại Nghệ An và 244 đến 576 cây/ha tại Kon Tum.
- Phân bố cây tầng cao chủ yếu là dạng ngẫu nhiên, phù hợp với trạng thái rừng bị tác động và đang phục hồi.
- Cây tái sinh phân bố chủ yếu theo dạng cụm, mật độ và độ che phủ đạt mức trung bình, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển rừng bền vững.
Phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D):
- Phân bố N/D của 34/40 ô tiêu chuẩn tuân theo quy luật giảm tương đối, thể hiện sự kế tục liên tục của các lớp cây.
- Phân bố N/D không giảm ở một số ô do tác động khai thác và xáo trộn, tạo nhu cầu cấp thiết xây dựng mô hình rừng định hướng để điều chỉnh.
- Mô hình phân bố N/D được mô phỏng bằng hàm Meyer, với các tham số điều chỉnh phù hợp theo từng khu vực và trạng thái rừng.
Tăng trưởng rừng và động thái phân bố N/D:
- Tăng trưởng tiết diện ngang (G) và trữ lượng (M) trung bình hàng năm tại Nghệ An là khoảng 0,67 m²/ha và 3,61 m³/ha; tại Kon Tum là 0,07 m²/ha và 0,53 m³/ha.
- Tăng trưởng đường kính và chiều cao cây có xu hướng tăng nhẹ qua các năm, phản ánh khả năng phục hồi của rừng.
- Động thái phân bố N/D cho thấy sự chuyển dịch số cây từ lớp cỡ kính nhỏ lên lớp cỡ kính lớn, phù hợp với mô hình khai thác chọn thô và chọn tỷ mỷ.
Thảo luận kết quả
Kết quả nghiên cứu cho thấy cấu trúc rừng tại hai khu vực nghiên cứu còn giữ được tính trật tự tương đối, tuy nhiên đã bị xáo trộn do khai thác không hợp lý. Việc tổ thành loài cây mục đích chiếm tỷ lệ thấp là nguyên nhân chính làm giảm giá trị kinh tế và khả năng tái sinh của rừng. Mật độ cây tái sinh và phân bố dạng cụm phản ánh giai đoạn phục hồi ban đầu, cần có các biện pháp kỹ thuật để thúc đẩy sự phát triển của cây mục đích và cải thiện cấu trúc rừng.
So sánh với các nghiên cứu quốc tế và trong nước, mô hình cấu trúc rừng định hướng dựa trên phân bố N/D và tỷ lệ thể tích 1/3/5 là phù hợp với điều kiện rừng nhiệt đới Việt Nam, đồng thời đáp ứng yêu cầu khai thác bền vững. Việc sử dụng hàm Meyer để mô phỏng phân bố N/D cho phép điều chỉnh linh hoạt theo đặc điểm thực tế của từng khu vực, tạo điều kiện thuận lợi cho áp dụng trong quản lý và khai thác rừng.
Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phân bố N/D, biểu đồ tăng trưởng tiết diện ngang và trữ lượng theo cỡ đường kính, cũng như bảng tổng hợp chỉ số tổ thành loài cây và mật độ tái sinh, giúp minh họa rõ nét cấu trúc và động thái phát triển của rừng.
Đề xuất và khuyến nghị
Xây dựng và áp dụng mô hình cấu trúc rừng định hướng
- Thiết lập mô hình phân bố N/D theo hàm Meyer với tham số điều chỉnh phù hợp từng khu vực, đảm bảo tỷ lệ thể tích dự trữ/kế cận/thành thục là 1/3/5.
- Thời gian thực hiện: 1-2 năm, chủ thể: các công ty lâm nghiệp và cơ quan quản lý rừng địa phương.
Thực hiện khai thác chọn thô và khai thác chọn tỷ mỷ kết hợp nuôi dưỡng rừng
- Áp dụng phương thức khai thác phù hợp với mô hình rừng định hướng, duy trì trữ lượng rừng không thấp hơn 65% so với trữ lượng ban đầu.
- Thời gian: liên tục trong chu kỳ khai thác 5-7 năm, chủ thể: chủ rừng và đơn vị khai thác.
Tăng cường xúc tiến tái sinh và nuôi dưỡng cây mục đích
- Thực hiện các biện pháp kỹ thuật như tỉa thưa cây già cỗi, cây sâu bệnh, tạo điều kiện cho cây mục đích phát triển.
- Thời gian: 3-5 năm, chủ thể: cán bộ kỹ thuật lâm nghiệp và chủ rừng.
Giám sát và điều chỉnh mạng hình phân bố cây trên mặt đất
- Điều chỉnh phân bố cây rừng theo hướng phân bố đều để tối ưu hóa không gian dinh dưỡng và tăng trưởng rừng.
- Thời gian: theo dõi định kỳ hàng năm, chủ thể: các đơn vị quản lý rừng và nghiên cứu.
Đào tạo và nâng cao nhận thức cho cộng đồng và cán bộ quản lý
- Tổ chức các khóa tập huấn về mô hình rừng định hướng và kỹ thuật khai thác bền vững.
- Thời gian: hàng năm, chủ thể: cơ quan quản lý lâm nghiệp và các tổ chức đào tạo.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Cán bộ quản lý và kỹ thuật lâm nghiệp
- Lợi ích: Áp dụng mô hình cấu trúc rừng định hướng để xây dựng kế hoạch khai thác và nuôi dưỡng rừng bền vững.
- Use case: Lập phương án điều chế rừng tại các lâm trường và công ty lâm nghiệp.
Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên thiên nhiên
- Lợi ích: Nắm bắt kiến thức về mô hình cấu trúc rừng, phương pháp phân tích cấu trúc rừng nhiệt đới.
- Use case: Tham khảo để phát triển đề tài nghiên cứu hoặc luận văn chuyên ngành.
Chủ rừng và doanh nghiệp kinh doanh lâm sản
- Lợi ích: Hiểu rõ về mô hình khai thác bền vững, tăng hiệu quả kinh tế và bảo vệ tài nguyên rừng.
- Use case: Xây dựng chiến lược khai thác và phục hồi rừng phù hợp với điều kiện thực tế.
Cơ quan quản lý nhà nước về lâm nghiệp và môi trường
- Lợi ích: Cơ sở khoa học để hoàn thiện chính sách, quy định về khai thác và bảo vệ rừng.
- Use case: Xây dựng các văn bản pháp quy và hướng dẫn kỹ thuật quản lý rừng bền vững.
Câu hỏi thường gặp
Mô hình cấu trúc rừng định hướng là gì?
Mô hình cấu trúc rừng định hướng là mô hình cấu trúc số cây theo cỡ đường kính và tổ thành loài cây đảm bảo vốn rừng ổn định, khả năng tái sinh và phát triển bền vững, phù hợp với phương thức khai thác rừng bền vững. Ví dụ, mô hình sử dụng phân bố N/D theo hàm Meyer với tỷ lệ thể tích 1/3/5 giữa các lớp cây.Tại sao phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D) lại quan trọng?
Phân bố N/D phản ánh sự kế tục liên tục của các thế hệ cây trong rừng, giúp xác định cấu trúc rừng chuẩn và đánh giá mức độ khai thác hợp lý. N/D giảm dần theo cỡ kính là dấu hiệu của rừng ổn định và có khả năng tái sinh tốt.Làm thế nào để áp dụng mô hình rừng định hướng vào khai thác thực tế?
Áp dụng mô hình bằng cách duy trì trữ lượng rừng không thấp hơn 65% so với trữ lượng ban đầu, thực hiện khai thác chọn thô hoặc chọn tỷ mỷ kết hợp nuôi dưỡng, đồng thời theo dõi và điều chỉnh cấu trúc rừng theo mô hình đề xuất.Mật độ cây tái sinh ảnh hưởng thế nào đến phục hồi rừng?
Mật độ cây tái sinh cao (khoảng 900-3000 cây/ha) và đa dạng loài tạo điều kiện thuận lợi cho phục hồi rừng, giúp duy trì lớp cây kế cận ổn định và phát triển cấu trúc rừng bền vững.Những khó khăn chính trong việc xây dựng mô hình rừng định hướng là gì?
Khó khăn bao gồm sự biến động lớn của các nhân tố sinh thái, sự đa dạng về điều kiện lập địa, và việc cân bằng giữa mục tiêu kinh tế và bảo tồn sinh thái. Do đó, mô hình cần linh hoạt, dễ áp dụng và phù hợp với từng địa phương.
Kết luận
- Mô hình cấu trúc rừng định hướng dựa trên phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D) và tỷ lệ thể tích 1/3/5 giữa các lớp cây là công cụ hiệu quả để quản lý và khai thác rừng bền vững tại Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên.
- Cấu trúc tổ thành loài cây và mật độ tái sinh đa dạng, nhưng cần ưu tiên phát triển các loài mục đích có giá trị kinh tế cao để nâng cao chất lượng rừng.
- Tăng trưởng rừng và động thái phân bố N/D cho thấy rừng có khả năng phục hồi tốt nếu áp dụng các biện pháp kỹ thuật phù hợp.
- Đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh bao gồm khai thác chọn thô, khai thác chọn tỷ mỷ, nuôi dưỡng cây mục đích và điều chỉnh phân bố cây trên mặt đất.
- Tiếp tục nghiên cứu và giám sát mô hình rừng định hướng trong các chu kỳ khai thác tiếp theo để điều chỉnh và hoàn thiện mô hình, góp phần phát triển rừng bền vững.
Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và chủ rừng cần phối hợp triển khai áp dụng mô hình rừng định hướng, đồng thời tổ chức đào tạo nâng cao năng lực cho cán bộ kỹ thuật và cộng đồng địa phương nhằm đảm bảo hiệu quả lâu dài của công tác quản lý và khai thác rừng.