Tổng quan nghiên cứu

Rừng tự nhiên tại Việt Nam từng trải qua giai đoạn suy giảm nghiêm trọng về cả diện tích lẫn chất lượng, giảm mạnh từ 14,3 triệu hecta với độ che phủ 43% vào năm 1943 xuống còn 9,3 triệu hecta với độ che phủ chỉ 28,4% vào năm 1990. Phần lớn diện tích rừng hiện nay là rừng thứ sinh nghèo kiệt sau nương rẫy và khai thác quá mức. Tại huyện miền núi Vân Canh, tỉnh Bình Định, tổng diện tích đất lâm nghiệp chiếm tới 69.400,94 hecta (tương đương 86,7% diện tích tự nhiên toàn huyện), trong đó diện tích đất có rừng năm 2014 đạt 55.498,12 hecta. Mặc dù công tác khoanh nuôi phục hồi đã được triển khai, thảm thực vật nơi đây vẫn đối mặt với tình trạng thoái hóa cấu trúc, thiếu vắng các loài cây gỗ mục đích có giá trị kinh tế và sinh thái cao.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là sự thiếu hụt các nghiên cứu định lượng chuyên sâu về quy luật cấu trúc và động thái tái sinh của từng trạng thái rừng phục hồi, dẫn đến việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh chưa thực sự sát với thực tiễn. Đề tài luận văn thạc sĩ tập trung giải quyết bài toán này với mục tiêu bổ sung cơ sở lý luận về cấu trúc thảm thực vật, phân tích định lượng quy luật phân bố lâm phần và đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp nhằm phục hồi bền vững tài nguyên rừng.

Nghiên cứu được triển khai thực địa trọng tâm tại xã Canh Liên, huyện Vân Canh, tỉnh Bình Định trong khoảng thời gian từ tháng 6 năm 2015 đến tháng 12 năm 2015. Đối tượng khảo sát là 3 trạng thái rừng phục hồi thứ sinh gồm trạng thái IIA, IIB và IIIA1. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi cung cấp luận cứ khoa học để phục hồi trữ lượng từ mức nghèo kiệt 20,80 m3/ha ở trạng thái IIA lên trên 72,58 m3/ha ở trạng thái IIIA1, đồng thời bảo tồn hiệu quả hơn 47 loài cây gỗ bản địa 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 học thuyết về kiểu lâm phần của Morozov kết hợp quan điểm phân loại lập địa của Pogrebnyak, khẳng định rừng là một thể thống nhất giữa sinh vật và hoàn cảnh môi trường. Cơ sở phục hồi rừng thứ sinh dựa trên lý thuyết diễn thế sinh thái nhiệt đới của Richards và khung hành động đảo ngược suy thoái rừng của Lamb và Gilmour, phân định rõ ba cấp độ tác động gồm cải tạo, khôi phục và phục hồi.

Để đánh giá định lượng hiện trạng lâm phần, đề tài áp dụng Quy phạm các giải pháp kỹ thuật lâm sinh phục hồi rừng tự nhiên mã hiệu QPN 6-84 ban hành kèm theo hệ thống phân loại trạng thái rừng cải tiến. Nghiên cứu vận dụng 4 khái niệm chuyên ngành then chốt:

  • Trạng thái rừng phục hồi: Thảm thực vật thứ sinh hình thành sau nương rẫy hoặc sau khai thác kiệt đang trong quá trình diễn thế tự nhiên.
  • Chỉ số quan trọng: Tỷ lệ tổ thành sinh thái xác định theo phương pháp Daniel Marmillod, phản ánh ưu thế sinh thái của loài khi đạt giá trị từ 5% trở lên.
  • Phân bố lý thuyết Weibull: Mô hình xác suất ba tham số mô phỏng cấu trúc tần số số cây và số loài theo cấp kính và cấp chiều cao.
  • Hệ số tương đồng Sorensen: Thước đo định lượng mối liên hệ thành phần loài giữa tầng cây mẹ và tầng cây tái sinh.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu ngoại nghiệp được thu thập thông qua hệ thống 9 ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời có diện tích 2.000 m2 (kích thước 40m x 50m) phân bố đại diện tại 3 vị trí lập địa gồm chân đồi, sườn đồi và đỉnh đồi cho cả 3 trạng thái rừng IIA, IIB và IIIA1 với tổng diện tích điều tra 1,8 hecta. Trong mỗi ô tiêu chuẩn, tiến hành thiết lập 5 ô dạng bản diện tích 25 m2 (5m x 5m) để đo đếm tầng cây tái sinh, nâng tổng số ô dạng bản toàn khu vực lên 45 ô. Cỡ mẫu đảm bảo tính đại diện thống kê cao cho toàn bộ các đai cao và dạng địa hình đặc trưng tại địa phương.

Phương pháp đo đếm lâm học ghi nhận toàn bộ cây gỗ tầng cao có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên, xác định chiều cao vút ngọn bằng thước đo cao chuyên dụng và đo đường kính tán theo hai hướng Đông Tây và Nam Bắc. Đối với tầng cây tái sinh, đề tài phân loại theo 5 cấp chiều cao, 3 cấp chất lượng và đo đếm 30 khoảng cách cây gần nhất trên mỗi trạng thái để xác định hình thái phân bố không gian theo chỉ tiêu U và Q của Clark và Evans. Toàn bộ số liệu thô được sàng lọc và xử lý trên phần mềm chuyên dụng, kiểm định độ phù hợp phân bố thực nghiệm bằng tiêu chuẩn Khi bình phương của Pearson tại mức ý nghĩa 5%.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra thực nghiệm đã xác định rõ sự khác biệt về cấu trúc và trữ lượng giữa ba trạng thái rừng phục hồi tại khu vực nghiên cứu:

  • Trữ lượng và mật độ lâm phần: Trữ lượng gỗ tăng dần theo các giai đoạn phục hồi, cụ thể trạng thái IIA đạt 20,80 m3/ha, trạng thái IIB đạt 24,63 m3/ha và trạng thái IIIA1 đạt 72,58 m3/ha (cao gấp 3,48 lần so với trạng thái IIA). Mật độ cây tầng cao duy trì ổn định nhưng có sự phân hóa mạnh mẽ về kích thước thân cây giữa các trạng thái.
  • Quy luật cấu trúc hình thái: Phân bố số cây theo cỡ đường kính và chiều cao ở cả 3 trạng thái đều tuân theo đường cong giảm liên tục dạng chữ J ngược. Trong các hàm toán học thử nghiệm, hàm Weibull thể hiện mức độ tương thích cao nhất với giá trị Khi bình phương tính toán luôn nhỏ hơn giá trị tra bảng ở bậc tự do tương ứng. Tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính thân cây mô tả chính xác nhất qua phương trình hàm mũ, trong khi tương quan giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực tuân theo hàm tuyến tính bậc nhất.
  • Đa dạng loài tầng cây cao: Tầng cây cao ghi nhận sự phong phú về thành phần thực vật với 42 loài ở trạng thái IIA, 46 loài ở trạng thái IIB và 47 loài ở trạng thái IIIA1. Chỉ số đa dạng sinh học Shannon-Wiener đạt giá trị cao nhất tại trạng thái IIIA1, phản ánh sự ổn định sinh thái tăng dần theo thời gian phục hồi.
  • Đặc điểm tầng cây tái sinh: Số lượng loài cây tái sinh ghi nhận được lần lượt là 21 loài (IIA), 28 loài (IIB) và 18 loài (IIIA1). Chỉ số tương đồng Sorensen giữa tầng cây mẹ và tầng cây tái sinh ở trạng thái IIA và IIB đạt mức cao từ 0,50 đến xấp xỉ 0,75, trong khi trạng thái IIIA1 chỉ đạt 0,46. Hình thái phân bố không gian chỉ ra rằng tầng cây cao phân bố ngẫu nhiên (chỉ số U nằm trong khoảng -1,96 đến +1,96), trong khi tầng cây tái sinh phân bố cụm rõ rệt (chỉ số U nhỏ hơn -1,96).

Thảo luận kết quả

Các phát hiện thực nghiệm phản ánh trung thực quy luật diễn thế phục hồi của rừng nhiệt đới thứ sinh. Dữ liệu cấu trúc số cây theo cấp kính có thể được trực quan hóa sinh động qua biểu đồ phân bố tần số kết hợp đường cong mô phỏng Weibull, làm nổi bật sự tập trung của phần lớn cá thể ở các cấp kính nhỏ từ 6 cm đến 14 cm (chiếm trên 65% tổng số cây). Hiện tượng này chứng minh lâm phần đang trong giai đoạn trẻ hóa mạnh mẽ, nguồn cây con dồi dào nhưng thiếu hụt nghiêm trọng các cây gỗ lớn thành thục có đường kính trên 30 cm do tác động khai thác chọn trong quá khứ.

Chỉ số tương đồng Sorensen giữa tầng cây mẹ và cây tái sinh giảm xuống 0,46 ở trạng thái IIIA1 có thể được giải thích qua cơ chế cạnh tranh ánh sáng. Khi rừng khép tán với độ tàn che đạt trên 0,7, điều kiện vi khí hậu dưới tán thay đổi, hạn chế sự nảy mầm của các loài cây tiên phong ưa sáng vốn chiếm đa số ở tầng cây mẹ. Ma trận tương đồng loài cho thấy tầng cây tái sinh ở trạng thái này đã bắt đầu xuất hiện các loài cây chịu bóng và trung tính, đánh dấu bước chuyển biến tích cực trong chu trình diễn thế tiến bộ của hệ sinh thái rừng tự nhiên.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các đặc trưng sinh thái và quy luật cấu trúc đã được định lượng, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh đồng bộ nhằm đẩy nhanh tốc độ phục hồi rừng tại huyện Vân Canh:

  • Thực hiện khoanh nuôi bảo vệ nghiêm ngặt kết hợp xúc tiến tái sinh tự nhiên: Hạt Kiểm lâm huyện Vân Canh phối hợp chặt chẽ với Ủy ban nhân dân xã Canh Liên ký cam kết bảo vệ rừng với 100% cộng đồng thôn bản, thiết lập ranh giới quản lý nhằm ngăn chặn hoàn toàn tình trạng đốt nương làm rẫy và chăn thả gia súc tự do trong giai đoạn 2016-2020.
  • Áp dụng kỹ thuật điều chỉnh tổ thành và tỉa thưa nuôi dưỡng rừng: Ban Quản lý rừng tiến hành bài cây, chặt tỉa cây cong queo, sâu bệnh, dây leo thắt nghẹt với cường độ tỉa thưa từ 15% đến 20% tiết diện ngang lâm phần cho trạng thái IIB và IIIA1. Mục tiêu duy trì mật độ cây mục đích đạt trên 500 cây/ha, tạo không gian dinh dưỡng tối ưu cho cây sinh trưởng trong vòng 3 đến 5 năm tới.
  • Triển khai trồng bổ sung và làm giàu rừng bằng cây bản địa: Thực hiện tra dặm các loài cây gỗ bản địa có giá trị kinh tế và sinh thái cao như Dầu, Giổi, Xoan đào và Lim xanh với mật độ từ 300 đến 500 cây/ha trên các khoảng trống tán ở trạng thái IIA và IIB trong khung thời gian 2 đến 4 năm.
  • Xây dựng hệ thống ô tiêu chuẩn định vị theo dõi diễn thế sinh thái: Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bình Định thiết lập mạng lưới 9 ô tiêu chuẩn cố định để giám sát định kỳ 12 tháng một lần về tăng trưởng trữ lượng, phấn đấu đạt tốc độ tăng trưởng bình quân từ 2,5 đến 3,5 m3/ha/năm, đảm bảo tiêu chí quản lý rừng bền vững theo tiêu chuẩn khu vực.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

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

  • Cơ quan quản lý nhà nước và lực lượng kiểm lâm: Cán bộ Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bình Định và Hạt Kiểm lâm cấp huyện có thể sử dụng dữ liệu định lượng của 9 ô tiêu chuẩn để xây dựng quy hoạch phân loại trạng thái rừng, quản lý hiệu quả 55.498,12 hecta rừng và lập phương án giao khoán bảo vệ rừng gắn với sinh kế người dân.
  • Ban quản lý rừng phòng hộ và các công ty lâm nghiệp: Các đơn vị quản lý trực tiếp có thể áp dụng ngay quy trình xác định chỉ số quan trọng IV% và công thức tổ thành loài để thiết kế biện pháp làm giàu rừng cho 34.669,42 hecta rừng tự nhiên nghèo kiệt, tối ưu hóa chi phí đầu tư phục hồi.
  • Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học: Giới học thuật chuyên ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên rừng và Sinh thái học có thể kế thừa bộ số liệu thực chứng, phương pháp nắn phân bố Weibull và phân tích phân bố không gian Clark - Evans để phát triển các đề tài nghiên cứu chuyên sâu về động thái rừng.
  • Các tổ chức phi chính phủ và dự án môi trường: Các chuyên gia phát triển dự án bảo tồn đa dạng sinh học có thể trích xuất dữ liệu về 47 loài cây gỗ và 7 dạng sống thực vật tại Vân Canh để thiết kế các can thiệp chi trả dịch vụ môi trường rừng và phục hồi cảnh quan thích ứng biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

  • Tại sao hàm Weibull được xem là mô hình tối ưu nhất cho cấu trúc rừng tại Vân Canh? Hàm phân bố Weibull sở hữu 3 tham số linh hoạt, phản ánh chính xác độ lệch và độ nhọn của tần số số cây ở các lâm phần hỗn giao không đều tuổi. Kết quả kiểm định Khi bình phương trên cả 9 ô tiêu chuẩn đều cho thấy giá trị thực nghiệm phù hợp tuyệt đối với đường cong Weibull ở mức ý nghĩa 5%, vượt trội hoàn toàn so với hàm Meyer và hàm khoảng cách.

  • Chỉ số tương đồng Sorensen Cs phản ánh điều gì về tương lai của lâm phần? Chỉ số Sorensen đo lường mức độ kế thừa thành phần loài giữa tầng cây mẹ và tầng cây tái sinh. Tại trạng thái IIA và IIB, chỉ số này đạt xấp xỉ 0,75, chứng tỏ nguồn giống tại chỗ rất dồi dào và rừng có khả năng tự phục hồi thành phần loài gốc ban đầu mà không cần tác động nhân tạo quá tốn kém.

  • Sự khác biệt về trữ lượng giữa trạng thái IIA và IIIA1 nói lên điều gì? Trữ lượng trạng thái IIA chỉ đạt 20,80 m3/ha trong khi trạng thái IIIA1 đạt tới 72,58 m3/ha, chênh lệch hơn 3,48 lần. Khoảng cách 51,78 m3/ha phản ánh rõ nét sự tích lũy sinh khối vượt bậc qua các giai đoạn diễn thế phục hồi, khẳng định tiềm năng sinh trưởng to lớn nếu rừng được bảo vệ nghiêm ngặt.

  • Nguyên nhân nào khiến tầng cây tái sinh luôn có dạng phân bố cụm? Cây tái sinh phân bố cụm do hạt giống rụng tập trung quanh gốc cây mẹ và phát triển mạnh tại các vệt sụp tán có đủ ánh sáng và độ ẩm. Giá trị kiểm định thống kê cho thấy chỉ số U luôn nhỏ hơn -1,96 và Q nhỏ hơn 1, đòi hỏi các biện pháp điều chỉnh mật độ phải can thiệp theo từng đám cụ thể.

  • Biện pháp kỹ thuật nào cần ưu tiên hàng đầu cho trạng thái rừng IIA? Trạng thái rừng IIA có trữ lượng thấp và tán chưa khép kín, do đó biện pháp ưu tiên số một là khoanh nuôi xúc tiến tái sinh kết hợp trồng bổ sung từ 300 đến 500 cây bản địa/ha. Cần tập trung các loài có tốc độ sinh trưởng khá và giá trị phòng hộ cao nhằm nhanh chóng nâng cao độ tàn che trong vòng 3 năm đầu.

Kết luận

  • Luận văn đã xác lập đầy đủ hệ thống dữ liệu định lượng về trữ lượng, mật độ và cấu trúc của 3 trạng thái rừng phục hồi tại huyện Vân Canh với trữ lượng dao động từ 20,80 m3/ha đến 72,58 m3/ha.
  • Đã chứng minh một cách khoa học rằng quy luật phân bố số cây và số loài theo cấp kính và cấp chiều cao tuân theo mô hình phân bố Weibull, trong khi quan hệ chiều cao và đường kính tuân theo phương trình hàm mũ.
  • Đã ghi nhận sự phong phú của hệ thực vật với 47 loài cây gỗ tầng cao, 28 loài cây tái sinh cùng 7 dạng sống sinh thái đặc trưng tại khu vực xã Canh Liên.
  • Đã chỉ ra mối quan hệ sinh thái chặt chẽ giữa tầng cây mẹ và tầng tái sinh với hệ số Sorensen đạt từ 0,46 đến 0,75, làm cơ sở phân loại mức độ can thiệp lâm sinh cho từng trạng thái.
  • Đã đề xuất lộ trình 4 giải pháp lâm sinh khả thi gồm khoanh nuôi bảo vệ, tỉa thưa nuôi dưỡng, trồng bổ sung 300-500 cây bản địa/ha và thiết lập 9 ô định vị giám sát diễn thế định kỳ 12 tháng/lần giai đoạn 2016-2020.

Để hiện thực hóa mục tiêu quản lý rừng bền vững và gia tăng trữ lượng gỗ cho địa phương, các cấp quản lý lâm nghiệp và cộng đồng dân cư cần nhanh chóng áp dụng đồng bộ các giải pháp kỹ thuật đã được đề xuất trong luận văn vào thực tiễn sản xuất.