I. Tổng Quan Nghiên Cứu Cấu Trúc Rừng Phia Oắc Phia Đén
Nghiên cứu cấu trúc rừng và đa dạng thực vật ở Vườn Quốc Gia Phia Oắc - Phia Đén có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh suy giảm đa dạng sinh học. Cao Bằng, với diện tích rừng lớn, đặc biệt quan tâm đến VQG Phia Oắc - Phia Đén, nơi có tỷ lệ che phủ rừng cao. Tuy nhiên, các tác động tiêu cực như phá rừng, lấn chiếm đất và khai thác quá mức đang đe dọa hệ sinh thái rừng tại đây. Các nghiên cứu trước đây còn hạn chế, chưa đánh giá toàn diện tài nguyên thực vật. Do đó, nghiên cứu này nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc phục hồi và phát triển bền vững tài nguyên rừng tự nhiên, đặc biệt là thực vật thân gỗ. Theo Quyết định số 57/QĐ-TTg, VQG Phia Oắc - Phia Đén có tổng diện tích tự nhiên 10.593,5 ha, trong đó rừng gỗ tự nhiên chiếm 6.146,5 ha, rừng nghèo chiếm tỷ lệ lớn. Cần thiết phải có những nghiên cứu đầy đủ về đặc điểm lâm học để làm cơ sở khoa học cho những đề xuất các biện pháp kỹ thuật hợp lý.
1.1. Tính Cấp Thiết Nghiên Cứu Đa Dạng Sinh Học Phia Oắc
VQG Phia Oắc - Phia Đén đóng vai trò quan trọng trong việc bảo tồn đa dạng sinh học, điều hòa khí hậu và bảo vệ đất. Tình trạng phá rừng và suy giảm đa dạng thực vật đang diễn ra nghiêm trọng. Các công trình nghiên cứu trước đây mới chỉ dừng lại ở điều tra đánh giá sơ bộ, trên phạm vi hẹp, chưa đánh giá một cách đầy đủ, có hệ thống và toàn diện tài nguyên thực vật trong khu vực VQG Phia Oắc - Phia Đén. Vì vậy, để phục hồi và phát triển tài nguyên rừng tự nhiên tại VQG một cách bền vững cần thiết phải có những nghiên cứu đầy đủ về đặc điểm lâm học để làm cơ sở khoa học cho những đề xuất các biện pháp kỹ thuật hợp lý. Đến nay vẫn chưa có một công trình nghiên cứu đầy đủ nào được thực hiện để tìm hiểu về cấu trúc, tính đa dạng hệ sinh thái rừng nơi đây.
1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Thực Vật Chí Phia Oắc Phia Đén
Nghiên cứu này hướng đến việc xác định cơ sở khoa học cho việc phục hồi và phát triển các loài thực vật thân gỗ của rừng tự nhiên lá rộng thường xanh (LRTX) nghèo và nghèo kiệt. Cụ thể, nghiên cứu sẽ mô tả đặc điểm cấu trúc rừng LRTX, đánh giá tính đa dạng loài thực vật thân gỗ, xác định biến động cấu trúc trong giai đoạn 2015-2020 và đề xuất giải pháp phục hồi bền vững. Luận án đã xác định được một số đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài thực vật thân gỗ của rừng tự nhiên lá rộng thường xanh nghèo và nghèo kiệt tại Vườn quốc gia (VQG) Phia Oắc - Phia Đén giai đoạn 2015 - 2020.
II. Thách Thức Bảo Tồn Hệ Sinh Thái Rừng Phia Oắc Đén
Mặc dù VQG Phia Oắc - Phia Đén có tiềm năng lớn về đa dạng sinh học và tài nguyên rừng, nhưng vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Việc quản lý và bảo vệ rừng còn nhiều hạn chế, dẫn đến tình trạng phá rừng, khai thác trái phép và lấn chiếm đất. Biến đổi khí hậu cũng gây ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc rừng và sự phân bố của các loài thực vật. Các hoạt động du lịch chưa được kiểm soát chặt chẽ có thể gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường. Vì vậy, cần có các giải pháp quản lý và bảo tồn hiệu quả để bảo vệ hệ sinh thái rừng độc đáo này. Rừng tự nhiên trong khu vực VQG trở nên nghèo về trữ lượng, tổ thành khu hệ động - thực vật bị xâm hại một cách nghiêm trọng trong thời gian dài dẫn đến suy giảm mạnh về trữ lượng và chất lượng, đặc biệt là tầng cây gỗ.
2.1. Tác Động Từ Hoạt Động Phá Rừng Đến Thành Phần Loài
Phá rừng và khai thác gỗ trái phép là mối đe dọa lớn đối với đa dạng thực vật. Việc mất rừng dẫn đến mất môi trường sống của nhiều loài, làm suy giảm số lượng và thành phần loài. Tình trạng này cần được kiểm soát chặt chẽ thông qua các biện pháp tăng cường tuần tra, kiểm soát và xử lý vi phạm. Các nguyên nhân khác như lấn chiếm đất rừng làm nương rẫy, mở đường ô tô vào các bản làng càng làm gia tăng tốc độ phá rừng; đa dạng sinh học đã và đang bị suy giảm cả về số và chất lượng, nhiều loài động, thực vật quý hiếm, đặc hữu đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng.
2.2. Biến Đổi Khí Hậu Ảnh Hưởng Phân Bố Thực Vật Ra Sao
Biến đổi khí hậu gây ra những thay đổi về nhiệt độ, lượng mưa và các yếu tố thời tiết khác, ảnh hưởng đến phân bố thực vật. Một số loài có thể không thích nghi được với sự thay đổi này và có nguy cơ bị tuyệt chủng. Cần có các nghiên cứu để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và đề xuất các biện pháp thích ứng. Vì vậy, để phục hồi và phát triển tài nguyên rừng tự nhiên tại VQG một cách bền vững cần thiết phải có những nghiên cứu đầy đủ về đặc điểm lâm học để làm cơ sở khoa học cho những đề xuất các biện pháp kỹ thuật hợp lý.
III. Nghiên Cứu Cấu Trúc Tầng Tán Rừng Phia Oắc Phia Đén
Nghiên cứu cấu trúc rừng lá rộng thường xanh nghèo và nghèo kiệt tại VQG Phia Oắc-Phia Đén tập trung vào các yếu tố như mật độ cây, sinh khối rừng, tái sinh tự nhiên và cấu trúc tầng tán rừng. Các phương pháp điều tra và thu thập số liệu được thực hiện một cách khoa học để đảm bảo tính chính xác. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc rừng, giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định phù hợp trong công tác bảo tồn và phát triển. Nghiên cứu cấu trúc rừng là tìm hiểu quy luật sắp xếp, tổ hợp các thành phần của quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian [99]. Cấu trúc rừng theo không gian là sự liên quan đến vị trí và khoảng cách của cây, chủ yếu phản ánh sự phân bố theo chiều ngang, mức độ hỗn loài và sự khác biệt về kích thước cây. Và cấu trúc theo thời gian thường được liên kết với sự tái sinh, tăng trưởng và trồng rừng, thường bao gồm các yếu tố độc lập như tuổi cây, chiều cao, đường kính, mật độ, tiết diện ngang, sinh khối, chiều rộng tán, diện tích lá và sinh khối gỗ.
3.1. Phương Pháp Khảo Sát Thực Vật và Thu Thập Dữ Liệu
Nghiên cứu sử dụng các phương pháp khảo sát thực vật tiêu chuẩn để thu thập dữ liệu về thành phần loài, số lượng cây, đường kính và chiều cao. Các ô tiêu chuẩn được thiết lập để đảm bảo tính đại diện của mẫu. Dữ liệu thu thập được xử lý bằng các phần mềm thống kê chuyên dụng để phân tích và đánh giá. Cùng với các yếu tố như sự đa dạng sinh học và các yếu tố môi trường, thì cấu trúc lâm phần được coi là yếu tố quan trọng trong việc xác định năng suất của rừng [113].
3.2. Phân Tích Mật Độ Cây và Sinh Khối Rừng Phia Oắc Đén
Phân tích mật độ cây và sinh khối rừng giúp đánh giá khả năng phục hồi và phát triển của rừng. Mật độ cây cao cho thấy rừng có khả năng tái sinh tốt, trong khi sinh khối rừng cao cho thấy khả năng hấp thụ carbon lớn. Các thông tin này rất quan trọng trong việc xây dựng các chiến lược quản lý rừng bền vững. Để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc không gian của rừng ưu thế bởi loài Thông (Pinus tabulaeformis Carr) ở Trung Quốc, Zhang và cộng sự đã phân tích các đặc điểm cấu trúc không gian trong các mối quan hệ giữa các cây bằng cách sử dụng phân bố 4 chiều của các tham số cấu trúc không gian bao gồm: hệ số đồng góc (W); độ hỗn loài (M); độ ưu thế (U) và độ tàn che (C).
IV. Đánh Giá Đa Dạng Sinh Học Tầng Cây Gỗ VQG Phia Oắc
Nghiên cứu tính đa dạng loài thực vật thân gỗ tập trung vào việc xác định thành phần loài và tính đa dạng loài trong các kiểu rừng khác nhau. Các chỉ số đa dạng sinh học được sử dụng để so sánh tính đa dạng loài giữa các khu vực và đánh giá mức độ phong phú của thực vật thân gỗ. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho việc bảo tồn các loài quý hiếm và đặc hữu. Dựa trên một bộ dữ liệu lớn từ 600 ô kiểm kê rừng định vị trên khắp vùng cận nhiệt đới Trung Quốc, Ouyang & cộng sự đã kiểm tra ảnh hưởng của các thuộc tính cấu trúc đứng (mật độ cây/ha, độ tuổi và kích thước cây) và các yếu tố môi trường (khí hậu và điều kiện lập địa) tới năng suất rừng [113]. Kết quả cho thấy mật độ lâm phần và độ tuổi là những biến số quan trọng đối với năng suất rừng hơn là tính đa dạng và các yếu tố môi trường.
4.1. Xác Định Thành Phần Loài Thực Vật Thân Gỗ
Việc xác định thành phần loài thực vật thân gỗ giúp nhận diện các loài cây có giá trị kinh tế và bảo tồn. Các loài cây quý hiếm và đặc hữu cần được ưu tiên bảo vệ để duy trì đa dạng sinh học. Các đặc điểm cấu trúc rừng như cấu trúc ngang và dọc, đường kính ngang ngực (DBH) và đường kính tán cây đã được xem xét để phân tích. Kết quả cho thấy, tán của các loài thuộc họ Moraceae chiếm khoảng 16,43% tán cây phía trên trong các ô mẫu.
4.2. Sử Dụng Chỉ Số Đa Dạng Sinh Học Để So Sánh Các Khu Vực
Các chỉ số đa dạng sinh học như Shannon-Wiener, Simpson và Margalef được sử dụng để so sánh tính đa dạng loài giữa các khu vực nghiên cứu. Kết quả so sánh giúp xác định các khu vực có đa dạng sinh học cao và cần được bảo vệ đặc biệt. Những cây thuộc họ Moraceae có khả năng lưu trữ carbon theo sinh khối trên mặt đất dự kiến trên mỗi ha là 35,09 tấn/ha, trong đó loài Ficus cuatracasana Dugand là loài có khả năng thu giữ carbon trên mỗi ha dự kiến cao nhất, với 15,737 tấn/ha.
V. Giải Pháp Bảo Tồn Rừng và Phát Triển Bền Vững Phia Oắc
Dựa trên kết quả nghiên cứu, đề xuất các giải pháp bảo tồn rừng và phát triển bền vững tài nguyên thực vật thân gỗ. Các giải pháp bao gồm quản lý rừng bền vững, trồng rừng, giáo dục cộng đồng và phát triển du lịch sinh thái có trách nhiệm. Sự tham gia của cộng đồng địa phương là yếu tố quan trọng để đảm bảo tính hiệu quả và bền vững của các giải pháp. Vì vậy, để phục hồi và phát triển tài nguyên rừng tự nhiên tại VQG một cách bền vững cần thiết phải có những nghiên cứu đầy đủ về đặc điểm lâm học để làm cơ sở khoa học cho những đề xuất các biện pháp kỹ thuật hợp lý. Đến nay vẫn chưa có một công trình nghiên cứu đầy đủ nào được thực hiện để tìm hiểu về cấu trúc, tính đa dạng hệ sinh thái rừng nơi đây.
5.1. Quản Lý Rừng Bền Vững và Tái Sinh Tự Nhiên
Quản lý rừng bền vững bao gồm các biện pháp khai thác hợp lý, bảo vệ rừng và thúc đẩy tái sinh tự nhiên. Cần có các quy định chặt chẽ về khai thác gỗ để đảm bảo không gây ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc rừng và đa dạng sinh học. Cấu trúc không gian trực tiếp ảnh hưởng đến nhiều quá trình sinh thái trong hệ sinh thái rừng, chẳng hạn như sự phát triển của cây và năng suất cây trồng, độ ổn định cây trồng, hoặc khả năng tái sinh.
5.2. Giáo Dục Cộng Đồng về Giá Trị Tài Nguyên Thực Vật
Giáo dục cộng đồng về giá trị của tài nguyên thực vật giúp nâng cao nhận thức và trách nhiệm của người dân trong việc bảo vệ rừng. Các chương trình giáo dục cần tập trung vào việc truyền đạt kiến thức về đa dạng sinh học, vai trò của rừng trong đời sống và các biện pháp bảo tồn. Để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc không gian của rừng ưu thế bởi loài Thông (Pinus tabulaeformis Carr) ở Trung Quốc, Zhang và cộng sự đã phân tích các đặc điểm cấu trúc không gian trong các mối quan hệ giữa các cây bằng cách sử dụng phân bố 4 chiều của các tham số cấu trúc không gian bao gồm: hệ số đồng góc (W); độ hỗn loài (M); độ ưu thế (U) và độ tàn che (C).
VI. Hướng Nghiên Cứu Động Thực Vật Phia Oắc Trong Tương Lai
Nghiên cứu về cấu trúc rừng và đa dạng thực vật ở VQG Phia Oắc - Phia Đén cần được tiếp tục và mở rộng trong tương lai. Các hướng nghiên cứu tiềm năng bao gồm nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu, đánh giá hiệu quả của các biện pháp bảo tồn và phát triển các mô hình quản lý rừng cộng đồng. Kết quả của các nghiên cứu này sẽ góp phần quan trọng vào việc bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên rừng của VQG. Trong tổng số 6.146,5 ha rừng gỗ tự nhiên, rừng nghèo chiếm tỷ lệ lớn nhất với 4. Tuy nhiên, do những hạn chế trong công tác quản lý bảo vệ rừng, những tác động bất lợi tới rừng và tình trạng phá rừng diễn ra ngày một nghiêm trọng.
6.1. Nghiên Cứu Tác Động Của Biến Đổi Khí Hậu
Cần có các nghiên cứu sâu rộng về tác động của biến đổi khí hậu đến cấu trúc rừng, đa dạng thực vật và phân bố thực vật. Các nghiên cứu này sẽ giúp dự báo những thay đổi có thể xảy ra và đề xuất các biện pháp thích ứng. Các nguyên nhân khác như lấn chiếm đất rừng làm nương rẫy, mở đường ô tô vào các bản làng càng làm gia tăng tốc độ phá rừng; đa dạng sinh học đã và đang bị suy giảm cả về số và chất lượng, nhiều loài động thực vật quý hiếm, đặc hữu đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng.
6.2. Phát Triển Các Mô Hình Quản Lý Rừng Cộng Đồng Hiệu Quả
Phát triển các mô hình quản lý rừng cộng đồng hiệu quả là một giải pháp quan trọng để bảo tồn rừng và cải thiện sinh kế của người dân địa phương. Cần có sự tham gia tích cực của cộng đồng trong quá trình quản lý và bảo vệ rừng để đảm bảo tính bền vững. Các công trình nghiên cứu trước đây phần lớn mới dừng lại ở điều tra đánh giá sơ bộ, trên phạm vi hẹp, chưa đánh giá một cách đầy đủ, có hệ thống và toàn diện tài nguyên thực vật trong khu vực VQG Phia Oắc - Phia Đén.
