Tổng quan nghiên cứu

Huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang sở hữu tổng diện tích tự nhiên đạt 59.816,55 ha, trong đó quỹ đất quy hoạch cho lâm nghiệp chiếm tới 25.215,91 ha, tương đương tỷ lệ che phủ khoảng 42,3%. Nguồn tài nguyên rừng tại địa phương phân bổ thành 9.402 ha rừng tự nhiên và 14.523 ha rừng trồng. Tuy nhiên, dưới sức ép từ khai thác kiệt và tập quán canh tác nương rẫy kéo dài trong lịch sử, diện tích rừng giàu nguyên sinh hầu như không còn tồn tại. Thay vào đó, phần lớn thảm thực vật hiện nay là các trạng thái rừng thứ sinh phục hồi với lớp cây tái sinh kém chất lượng và kết cấu tầng tán bị xáo trộn mạnh.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm đặt ra là đánh giá định lượng hiện trạng đa dạng sinh thái và động thái phục hồi cấu trúc của thảm thực vật thân gỗ bản địa. Mục tiêu cụ thể của công trình nhằm xác định các chỉ tiêu đa dạng loài, lượng hóa các đặc trưng phân bố lâm phần và đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp. Phạm vi nghiên cứu được triển khai tập trung tại các xã miền núi thuộc huyện Lục Nam trong giai đoạn 2015 - 2017, tập trung vào đối tượng thực vật bậc cao có mạch dạng thân gỗ.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp luận cứ khoa học thực chứng để nâng cao năng lực quản lý cho hơn 9.400 ha rừng tự nhiên. Kết quả lượng hóa trực tiếp hỗ trợ chính quyền địa phương kiểm soát độ tàn che, định hướng trồng bổ sung cây bản địa và bảo tồn nguồn gen quý hiếm trong mạng lưới sinh thái liên kết với Khu bảo tồn thiên nhiên Tây Yên Tử.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng nền tảng lý thuyết đa dạng sinh học theo tiêu chuẩn quốc tế và trường phái lâm học nhiệt đới. Hệ thống lý thuyết tiếp cận đa dạng sinh học qua 3 cấp độ cốt lõi: đa dạng di truyền, đa dạng loài và đa dạng hệ sinh thái. Cùng với đó, lý thuyết diễn thế sinh thái và cấu trúc thảm thực vật rừng nhiệt đới gió mùa giữ vai trò định hình việc phân tích mối tương quan giữa các tầng tán thực vật.

Mô hình nghiên cứu kết hợp lý thuyết phân bố kết cấu lâm phần theo không gian và thời gian. Các quy luật cấu trúc toán học được vận dụng bao gồm mô hình phân bố số cây theo cỡ đường kính ngang ngực dạng hàm giảm liên tục và mô hình đường cong tương quan giữa chiều cao vút ngọn với đường kính thân cây. Ba khái niệm trung tâm được chuẩn hóa xuyên suốt công trình gồm:

  • Đa dạng loài thực vật thân gỗ: Phản ánh mức độ phong phú về số lượng taxon, cấu trúc thành phần loài và độ đồng đều phân bố cá thể trong quần thể cây gỗ có đường kính từ 6 cm trở lên.
  • Chỉ số giá trị quan trọng: Thước đo sinh thái tích hợp biểu thị mức độ ưu thế, trật tự không gian và vị thế cấu trúc của từng loài trong quần xã.
  • Diễn thế phục hồi rừng tự nhiên: Quá trình tái thiết sinh địa phức tạp từ các diện tích đất sau nương rẫy, sau khai thác kiệt hoặc đất trống đồi trọc tiến tới thảm thực vật ổn định.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua hệ thống 9 ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời, mỗi ô có diện tích chuẩn 2.000 m² (kích thước 50m x 40m), tổng diện tích lấy mẫu thực địa đạt 18.000 m² (1,8 ha). Quy mô mẫu được phân bổ đồng đều cho 3 trạng thái rừng phục hồi:

  • Rừng kín thường xanh cây lá rộng phục hồi sau khai thác kiệt: 3 ô tiêu chuẩn.
  • Rừng kín thường xanh cây lá rộng phục hồi sau nương rẫy: 3 ô tiêu chuẩn.
  • Rừng phục hồi trên đất trống đồi trọc vùng thấp: 3 ô tiêu chuẩn.

Tại mỗi ô tiêu chuẩn, nghiên cứu bố trí 5 ô dạng bản kích thước 25 m² (5m x 5m) trên 2 đường chéo để đo đếm lớp thảm cây bụi và thực bì tái sinh. Tất cả cây gỗ có đường kính ngang ngực lớn hơn 6 cm đều được đo chu vi thân và đo chiều cao vút ngọn bằng thước đo chuyên dụng.

Phương pháp phân tích dựa trên tính toán chỉ số giá trị quan trọng theo công thức bình quân của mật độ tương đối, tần suất xuất hiện tương đối và độ tàn che tương đối. Độ phong phú loài và tính đồng đều được lượng hóa qua chỉ số đa dạng Shannon-Wiener và chỉ số đa dạng Simpson. Mức độ tương đồng thành phần loài giữa các trạng thái rừng được xác định bằng chỉ số Sorensen. Toàn bộ chuỗi số liệu được sàng lọc và xử lý thống kê trên phần mềm chuyên ngành trong suốt chu kỳ nghiên cứu từ năm 2015 đến năm 2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra thực địa và xử lý dữ liệu tại 3 trạng thái rừng phục hồi ở huyện Lục Nam đã ghi nhận 4 phát hiện quan trọng:

Mật độ tầng cây cao có sự phân hóa rõ rệt giữa các trạng thái sinh cảnh. Rừng phục hồi sau khai thác kiệt ghi nhận mật độ trung bình đạt khoảng 550 đến 750 cây/ha, cao hơn từ 25% đến 35% so với rừng phục hồi sau nương rẫy (đạt khoảng 400 đến 520 cây/ha). Trạng thái rừng phục hồi trên đất trống đồi trọc có mật độ thấp nhất, chỉ dao động từ 220 đến 320 cây/ha.

Cấu trúc phân bố số cây theo cấp đường kính tuân theo quy luật giảm liên tục dạng chữ J ngược. Số lượng cá thể tập trung áp đảo ở các cấp kính nhỏ từ 6 cm đến 14 cm, chiếm tỷ trọng từ 65% đến 75% tổng số cây điều tra. Cây gỗ lớn có đường kính trên 30 cm chiếm tỷ lệ rất thấp, chỉ đạt dưới 10% trong toàn bộ các ô tiêu chuẩn.

Thành phần loài cây gỗ thể hiện tính ưu thế của các họ thực vật bản địa nhiệt đới. Các họ chiếm vị trí hàng đầu về số loài và chỉ số giá trị quan trọng gồm họ Dẻ, họ Re, họ Thầu dầu, họ Đậu và họ Sim, chiếm trên 40% tổng số loài trong danh lục điều tra. Tỷ lệ giữa độ phong phú và tần suất của phần lớn các loài đạt trên mức 0,05, phản ánh kiểu phân bố cụm đặc trưng của thảm rừng tự nhiên.

Chỉ số đa dạng sinh học loài biến thiên tương ứng với mức độ thoái hóa của đất. Chỉ số Shannon-Wiener đạt giá trị cao nhất tại trạng thái rừng phục hồi sau khai thác (đạt mức 3,12 đến 3,45), xếp kế tiếp là rừng sau nương rẫy (đạt mức 2,45 đến 2,78), và thấp nhất ở rừng đất trống đồi trọc (đạt mức 1,65 đến 1,95). Chỉ số tương đồng Sorensen giữa trạng thái rừng sau khai thác và sau nương rẫy đạt mức 58,4%, cho thấy sự chia sẻ đáng kể về mặt thành phần loài cây gỗ tiên phong.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt về mật độ và chỉ số đa dạng sinh học giữa các trạng thái bắt nguồn từ lịch sử tác động nhân sinh và mức độ suy thoái của tầng đất mặt. Rừng sau khai thác kiệt vẫn bảo lưu được cấu trúc đất tơi xốp, tầng mùn mặt dày và ngân hàng hạt giống dồi dào, tạo điều kiện thuận lợi cho cây con tái sinh. Ngược lại, nương rẫy bị đốt dọn nhiều chu kỳ và đất trống đồi trọc bị xói mòn nghiêm trọng đã làm mất đi lớp đất mặt màu mỡ, khiến quá trình phục hồi diễn ra chậm chạp và nghèo nàn về loài.

Khi so sánh với các nghiên cứu cấu trúc rừng thứ sinh vùng Đông Bắc, kết quả này hoàn toàn tương thích với các quy luật diễn thế tự nhiên. Toàn bộ hệ thống dữ liệu có thể được mô hình hóa trực quan thông qua đồ thị đường cong phân bố số cây theo cấp kính, biểu đồ cột biểu diễn chỉ số quan trọng giữa các họ thực vật ưu thế, và bảng ma trận tương đồng sinh thái Sorensen. Việc lượng hóa chính xác các chỉ số này khẳng định vai trò quyết định của các biện pháp hỗ trợ lâm sinh nhằm rút ngắn thời gian phục hồi của thảm rừng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả đánh giá thực địa, 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh và quản lý được đề xuất nhằm nâng cao giá trị đa dạng sinh học và kinh tế cho rừng Lục Nam:

Áp dụng biện pháp khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên có trồng bổ sung loài cây bản địa. Tiến hành trồng dặm từ 300 đến 500 cây/ha bằng các loài cây gỗ lớn bản địa có giá trị kinh tế và sinh thái cao như Lim xanh, Re xanh, Giổi xương, Trám trắng. Mục tiêu nâng độ tàn che của lâm phần lên trên 0,6 trong lộ trình 3 đến 5 năm, do Hạt Kiểm lâm Lục Nam phối hợp cùng các chủ rừng cơ sở triển khai thực hiện.

Thực hiện kỹ thuật làm giàu rừng theo rạch và theo đám tại các diện tích rừng nghèo kiệt sau nương rẫy. Tiến hành tỉa thưa cây phụ trợ, chặt bỏ dây leo, phát dọn thực bì lấn át để tạo khoảng mở tán từ 25% đến 30%, giải phóng không gian dinh dưỡng cho tầng cây tái sinh mục đích. Thời gian hoàn thành trong giai đoạn 2018 - 2022 dưới sự giám sát kỹ thuật của Ban Quản lý rừng phòng hộ.

Hoàn thiện chính sách giao đất giao rừng gắn liền với đa dạng hóa mô hình sinh kế. Đẩy nhanh tiến độ giao 100% diện tích đất lâm nghiệp cho cộng đồng và hộ gia đình quản lý lâu dài; hỗ trợ người dân phát triển lâm sản ngoài gỗ dưới tán rừng kết hợp chuỗi du lịch sinh thái Suối Mỡ và Tây Yên Tử, phấn đấu nâng thu nhập kinh tế hộ thêm 15% đến 20%/năm. Cơ quan chủ trì là Ủy ban nhân dân huyện Lục Nam và Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

Tăng cường hệ thống phòng cháy chữa cháy rừng và kiểm soát khai thác thực địa. Thiết lập hệ thống băng cản lửa rộng từ 10m đến 15m tại các vùng đồi trọc trọng điểm, duy trì 100% các xã có tổ đội quản lý bảo vệ rừng thường trực, xử lý dứt điểm tình trạng lấn chiếm đất rừng trong chu kỳ quản lý 2020 - 2030, do lực lượng Kiểm lâm và chính quyền cấp xã chịu trách nhiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chuyên ngành:

Cán bộ quản lý ngành kiểm lâm và cơ quan quy hoạch nông lâm nghiệp địa phương. Dữ liệu thực địa từ 9 ô tiêu chuẩn cung cấp cơ sở để xây dựng quy hoạch phân vùng phục hồi cho 9.402 ha rừng tự nhiên trên địa bàn huyện Lục Nam và các địa phương lân cận thuộc tỉnh Bắc Giang.

Học viên cao học, nghiên cứu sinh và các nhà khoa học trong lĩnh vực Lâm học, Sinh thái học và Quản lý tài nguyên rừng. Luận văn là tài liệu tham khảo chuẩn mực về khung phương pháp luận điều tra ô tiêu chuẩn 2.000 m², quy trình tính toán chỉ số giá trị quan trọng và kỹ thuật mô hình hóa cấu trúc phân bố lâm phần.

Chủ rừng, các ban quản lý rừng phòng hộ và các công ty lâm nghiệp. Nhóm này có thể ứng dụng trực tiếp các chỉ tiêu kỹ thuật tỉa thưa, mở tán và mật độ trồng dặm cây bản địa từ 300 đến 500 cây/ha để nâng cao trữ lượng và chất lượng rừng sản xuất.

Các tổ chức phi chính phủ và quỹ bảo tồn thiên nhiên. Báo cáo cung cấp dữ liệu nền tảng về thành phần loài ưu thế và chỉ số đa dạng sinh học để thiết kế các dự án phục hồi sinh thái cảnh quan và bảo tồn nguồn gen thực vật tại vành đai Đông Bắc Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao trạng thái rừng phục hồi sau khai thác lại có độ đa dạng loài cao hơn rừng sau nương rẫy? Rừng sau khai thác vẫn bảo tồn được tầng đất mặt tơi xốp, hệ vi sinh vật và nguồn hạt giống nguyên thủy trong lòng đất. Trong thực tế, chỉ số Shannon-Wiener tại rừng sau khai thác đạt khoảng 3,12 đến 3,45, vượt trội so với mức 2,45 đến 2,78 của rừng sau nương rẫy vốn đã bị thiêu hủy tầng mùn và chịu tác động xói mòn nghiêm trọng.

Chỉ số giá trị quan trọng đóng vai trò gì trong đánh giá cấu trúc rừng? Chỉ số này là giá trị bình quân của ba thông số gồm mật độ tương đối, tần suất tương đối và độ tàn che tương đối. Khác với việc kiểm kê số lượng đơn thuần, chỉ số phản ánh toàn diện vị trí sinh thái và mức độ chiếm lĩnh không gian của từng loài, chứng minh ưu thế vượt trội của họ Dẻ và họ Re trong thảm rừng nghiên cứu.

Đặc trưng cấu trúc tầng cây gỗ tại khu vực Lục Nam phản ánh điều gì về chất lượng rừng? Phân bố số cây theo cấp kính tuân theo hàm giảm liên tục với hơn 70% cá thể nằm ở cấp đường kính nhỏ dưới 14 cm. Điều này khẳng định thảm thực vật địa phương đang trong pha phục hồi tái sinh tích cực nhưng vẫn trong tình trạng rừng nghèo kiệt, rất thiếu các cây gỗ lớn thành thục đạt chuẩn khai thác.

Cần áp dụng kỹ thuật lâm sinh nào để đẩy nhanh tốc độ phục hồi rừng nghèo? Giải pháp tối ưu là khoanh nuôi xúc tiến tái sinh kết hợp làm giàu rừng. Người quản lý cần phát dọn cây sâu bệnh, mở tán khoảng 25% đến 30% để tiếp nhận ánh sáng, đồng thời trồng bổ sung từ 300 đến 500 cây gỗ bản địa như Lim xanh hoặc Giổi trên mỗi hecta nhằm định hình tầng tán chất lượng cao.

Dữ liệu của luận văn có thể chuyển giao áp dụng cho các khu vực khác không? Toàn bộ quy trình điều tra 9 ô tiêu chuẩn diện tích 2.000 m² và phương pháp định lượng sinh thái hoàn toàn có thể nhân rộng tại các tỉnh miền núi phía Bắc có điều kiện tự nhiên tương đồng. Các chỉ số về độ tương đồng loài cung cấp căn cứ chuẩn xác để xây dựng chiến lược phục hồi rừng trên quy mô vùng.

Kết luận

  • Thảm thực vật thân gỗ tại Lục Nam đang trong tiến trình phục hồi tự nhiên mạnh mẽ nhưng chủ yếu tồn tại ở dạng rừng thứ sinh nghèo kiệt với trên 65% cây gỗ nhỏ.
  • Mức độ đa dạng loài phân hóa rõ rệt theo trạng thái, trong đó rừng phục hồi sau khai thác đạt chỉ số Shannon cao nhất (3,12 đến 3,45) và đất trống đồi trọc đạt thấp nhất (1,65 đến 1,95).
  • Các họ thực vật nhiệt đới như họ Dẻ, họ Re, họ Thầu dầu giữ vai trò cấu trúc ưu thế với kiểu phân bố cụm sinh thái bền vững.
  • Hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh trọng tâm bao gồm làm giàu rừng với mật độ 300 đến 500 cây bản địa/ha kết hợp mở tán 25% đến 30% và hoàn thiện chính sách giao đất lâm nghiệp.
  • Lộ trình giám sát và can thiệp kỹ thuật cần được duy trì thường xuyên theo chu kỳ 5 năm nhằm đảm bảo tính bền vững của hệ sinh thái.

Đóng góp chính của luận văn là bộ dữ liệu thực chứng định lượng về đa dạng sinh học và cấu trúc lâm phần trên tổng diện tích 18.000 m² ô tiêu chuẩn tại huyện Lục Nam. Kế hoạch tiếp theo đòi hỏi chính quyền địa phương và các cơ quan chuyên môn sớm triển khai chương trình giám sát định kỳ giai đoạn 2018 - 2025. Hãy chủ động ứng dụng các chỉ số sinh thái và hướng dẫn kỹ thuật lâm sinh từ nghiên cứu này để hoàn thiện phương án quản lý rừng bền vững và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên tại địa phương.