Tổng quan nghiên cứu

Vườn quốc gia Cúc Phương được thành lập từ năm 1962 với tổng diện tích 22.200 ha, nằm trên địa bàn ba tỉnh Ninh Bình, Hòa Bình và Thanh Hóa. Nơi đây sở hữu hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới thường xanh trên núi đá vôi với tính đa dạng sinh học cao, lưu giữ gần 2.000 loài thực vật bậc cao có mạch. Trong đó, Chò chỉ (Parashorea chinensis H.Wang) thuộc họ Dầu (Dipterocarpaceae) là loài cây gỗ lớn thuộc nhóm III có giá trị kinh tế và sinh thái đặc biệt quan trọng. Loài cây này tham gia định hình cấu trúc tầng tán rừng nguyên sinh nhưng có biên độ sinh thái hẹp, tái sinh tự nhiên kém và đang chịu áp lực khai thác trái phép nghiêm trọng.

Mục tiêu cụ thể của công trình là làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc lâm phần tự nhiên nơi Chò chỉ phân bố, xác định cấu trúc sinh khối tươi trên mặt đất của loài trong rừng trồng thuần loài, đồng thời xây dựng hệ thống phương trình tương quan phục vụ định lượng hấp thụ carbon. Phạm vi nghiên cứu được triển khai thực địa tại các tiểu khu rừng tự nhiên và khu rừng thực nghiệm của Vườn quốc gia Cúc Phương trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 5 năm 2012.

Nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng chính xác với hệ số tương quan mô hình sinh khối đạt trên 0,98. Kết quả này hỗ trợ đắc lực cho công tác bảo tồn nguồn gen nguy cấp, đánh giá trữ lượng carbon rừng và thúc đẩy tiềm năng thương mại hóa tín chỉ carbon theo các cơ chế quốc tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên học thuyết sinh thái rừng kinh điển của Morozov và Pogrebnyak về mối quan hệ biện chứng giữa quần xã thực vật và hoàn cảnh lập địa. Bên cạnh đó, đề tài áp dụng lý thuyết cấu trúc phân tầng rừng mưa nhiệt đới của Richards và hệ thống phân loại thảm thực vật Việt Nam theo quan điểm sinh thái của Thái Văn Trừng.

Mô hình nghiên cứu sinh khối tiếp cận theo nguyên lý cân bằng vật chất và phương pháp giải tích hình thái sinh trưởng alometric của Whittaker và Cannell. Các khái niệm then chốt được vận dụng xuyên suốt gồm: tổ thành loài, chỉ số mức độ quan trọng (IV%), sinh khối tươi trên mặt đất, trắc đồ phẫu diện đứng và chỉ số phân bố không gian Clark - Evans.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu cấu trúc lâm phần được thu thập thông qua phương pháp chọn mẫu điển hình. Tác giả sử dụng ô định vị diện tích 1 ha được thiết lập cố định từ chương trình theo dõi diễn biến rừng quốc gia để bố trí 4 ô tiêu chuẩn điển hình, mỗi ô có diện tích 2.500 m2 (kích thước 50 m x 50 m). Tổng cỡ mẫu điều tra tầng cây cao gồm 392 cá thể có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên thuộc 61 loài thực vật. Phương pháp trắc đồ phẫu diện đứng được thực hiện trên dải tiêu chuẩn kích thước 10 m x 60 m tỷ lệ 1/200 nhằm mô tả tầng thứ rừng. Quan hệ cây bạn được đánh giá qua 30 ô tiêu chuẩn 6 cây với 180 cây lân cận. Dạng phân bố không gian được kiểm định bằng 5 ô tròn 30 cây theo tiêu chuẩn Clark - Evans.

Đối với nghiên cứu sinh khối, phương pháp thu thập mẫu chặt hạ toàn phần được áp dụng trên 10 cây tiêu chuẩn Chò chỉ thuộc 3 cấp đường kính tại khu rừng trồng thuần loài năm 1985. Cây sau khi hạ được cưa phân đoạn 2 m, cân khối lượng tươi riêng biệt từng thành phần thân, cành và lá ngay tại hiện trường để hạn chế sai số bốc hơi nước. Toàn bộ số liệu ngoại nghiệp được phân tích hồi quy tương quan phi tuyến dạng hàm lũy thừa trên phần mềm SPSS và Excel với độ tin cậy 95% (p < 0,05). Phương pháp này được lựa chọn vì phản ánh chính xác nhất quy luật sinh trưởng alometric phi tuyến tính trong lâm học thực nghiệm. Toàn bộ quy trình điều tra và phân tích được hoàn thành trong khung thời gian 3 tháng thực địa.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, về cấu trúc tổ thành, lâm phần tự nhiên có tính đa dạng cao với 61 loài xuất hiện, trong đó 13 loài chính tham gia công thức tổ thành theo số cây chiếm 79,85% tổng số cá thể. Chò chỉ chiếm 3,57% tổng số cây (đứng thứ 7), đóng góp 6,85% tổng tiết diện ngang (đạt 2,44 m2 trên tổng số 35,64 m2, xếp thứ 4) và đạt chỉ số mức độ quan trọng IV% là 5,21% (xếp thứ 5 sau Cà lồ, Nhò vàng, Vàng anh và Nang trứng).

Thứ hai, cấu trúc tầng thứ phân hóa rõ thành 3 tầng tán. Chò chỉ định vị vững chắc ở tầng vượt tán (chiều cao trên 30 m) với chiều cao vút ngọn trung bình đạt 36,2 m, vượt trội 53,72% so với chiều cao bình quân của cả lâm phần (23,55 m). Đường kính ngang ngực trung bình của Chò chỉ đạt 25,8 cm, cao hơn 9,57% so với mức trung bình của lâm phần (23,55 cm). Mật độ cây rừng đạt 420 cây/ha với khoảng cách trung bình giữa các cây là 11,13 m. Giá trị kiểm định U bình quân đạt 37,323 (vượt xa ngưỡng tiêu chuẩn 1,96), khẳng định lâm phần có dạng phân bố đều tuyệt đối của trạng thái rừng nguyên sinh ổn định.

Thứ ba, khảo sát 23 loài cây bạn đi kèm cho thấy Chò chỉ có mối quan hệ liên kết sinh thái mật thiết nhất với Sâng (tần số bắt gặp 85,7%), Sấu (71,4%), Cà lồ (42,9%) và Nhò vàng (42,9%). Đáng chú ý, Chò chỉ hoàn toàn không xuất hiện cùng loài trong các ô cây bạn, chứng minh tập tính phân bố phân tán cá thể và tính quần tụ loài rất thấp.

Thứ tư, cấu trúc sinh khối tươi trên mặt đất của cá thể Chò chỉ tập trung chủ yếu ở phần thân gỗ với tỷ trọng trung bình chiếm 85,58% (tương đương 200,65 kg/cây). Thành phần cành chiếm 9,48% (25,90 kg/cây) và lá chỉ chiếm 4,94% (13,00 kg/cây), nâng tổng sinh khối tươi bình quân lên 239,55 kg/cây.

Thảo luận kết quả

Các phát hiện nghiên cứu được trực quan hóa sinh động qua các sơ đồ trắc đồ đứng và hệ thống biểu đồ phân đoạn sinh khối. Biểu đồ giải tích thân cây theo từng đoạn 2 m chỉ rõ quy luật sinh khối giảm liên tục từ gốc lên ngọn: súc gỗ sát gốc chiếm tỷ trọng cao nhất (17,46%), giảm dần xuống vị trí dưới cành (chiếm 5,08% ở độ cao khoảng 12 m đến 14 m) và thấp nhất tại ngọn cây (4,16%).

Quy luật phân bổ sinh khối với thân gỗ chiếm ưu thế tuyệt đối (trên 85%) và tán lá hẹp (dưới 5%) phản ánh chính xác đặc điểm hình thái của loài cây gỗ lớn ưa sáng vượt tán, có khả năng tự tỉa cành cao nhằm cạnh tranh không gian chiếu sáng trong rừng nhiệt đới. Khi so sánh với mô hình của một số loài cây lá rộng bản địa khác, tỷ lệ tích lũy vật chất thân của Chò chỉ cao hơn đáng kể, tạo tiềm năng lưu trữ carbon lâu dài.

Nghiên cứu đã xây dựng thành công phương trình alometric tối ưu ước tính tổng sinh khối tươi trên mặt đất: SKtmd = 0,142*(D^2H)^0,929 với hệ số tương quan rất cao (R = 0,989), sai số chuẩn nhỏ (S = 0,085) và mức ý nghĩa p = 0,000. Mô hình tương quan giữa sinh khối thân và biến số kết hợp D^2H cũng đạt độ chính xác tương đương (R = 0,989; S = 0,088). Ngược lại, sinh khối cành và lá có mức tương quan trung bình đến yếu với các nhân tố điều tra (R dao động từ 0,442 đến 0,629), do cấu trúc tán cây chịu ảnh hưởng mạnh bởi vi khí hậu và mức độ giao tán cục bộ.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, thiết lập hệ thống giám sát định vị tọa độ GPS và gắn mã số quản lý cho 100% cá thể Chò chỉ thành thục trong phân khu bảo vệ nghiêm ngặt diện tích 20.745 ha nhằm triệt tiêu hoàn toàn nguy cơ xâm hại; giao Ban Quản lý Vườn quốc gia Cúc Phương chủ trì thực hiện thường xuyên trong giai đoạn 2026 - 2027.

Thứ hai, triển khai biện pháp xúc tiến tái sinh tự nhiên kết hợp trồng bổ sung cây con Chò chỉ với chỉ tiêu mật độ 200 đến 300 cây/ha tại các vùng phục hồi sinh thái. Kỹ thuật trồng làm giàu rừng cần áp dụng công thức hỗn giao với các loài cây bạn thuộc nhóm I như Sâng, Sấu và Vàng anh theo tỷ lệ 1:3 để tạo môi trường tương hỗ sinh thái; giao Trạm Thực nghiệm Lâm sinh phối hợp chính quyền địa phương hoàn thành trong khung thời gian 3 năm.

Thứ ba, ứng dụng phương trình alometric tích hợp SKtmd = 0,142*(D^2*H)^0,929 vào quy trình kiểm kê trữ lượng carbon định kỳ 5 năm một lần, bảo đảm nâng độ chính xác ước tính lâm phần lên trên 95% mà không cần chặt hạ cây mẫu; giao Phòng Quản lý Khoa học thực hiện và tích hợp vào cơ sở dữ liệu số hóa tài nguyên rừng.

Thứ tư, điều chỉnh mật độ gây trồng ban đầu ở mức thưa hợp lý (khoảng 400 đến 500 cây/ha) kết hợp tỉa thưa định kỳ nhằm mở rộng diện tích tán lá, hướng tới mục tiêu tăng tỷ trọng sinh khối lá từ 4,94% lên trên 8,00%, giúp gia tăng cường độ quang hợp và khả năng hấp thụ khí nhà kính của lâm phần; đội ngũ kỹ sư lâm sinh chịu trách nhiệm giám sát kỹ thuật trong chu kỳ 5 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, cán bộ quản lý và lực lượng kiểm lâm tại các vườn quốc gia, ban quản lý rừng đặc dụng: Tài liệu cung cấp cơ sở sinh thái học thực chứng về tập tính phân bố phân tán và danh mục loài cây bạn đồng hành, giúp xây dựng phương án tuần tra, bảo vệ và phục hồi quần thể cây họ Dầu nguy cấp hiệu quả.

Thứ hai, các chuyên gia tư vấn dự án tín chỉ carbon và chi trả dịch vụ môi trường rừng (REDD+): Cung cấp hệ thống phương trình toán học có độ chính xác cao giúp tính toán nhanh trữ lượng sinh khối và hệ số hấp thụ CO2 thương mại mà không gây tổn hại đến cấu trúc thảm thực vật.

Thứ three, các nhà khoa học, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Lâm học, Sinh thái học thực vật: Luận văn là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp lập ô tiêu chuẩn lớn, kỹ thuật trắc đồ phẫu diện đứng của Richards và quy trình giải tích sinh khối phân đoạn 2 m ngoài thực địa.

Thứ tư, sinh viên và giảng viên các trường đại học chuyên ngành Lâm nghiệp và Quản lý tài nguyên môi trường: Cung cấp case study thực tế trong việc xử lý số liệu điều tra rừng, kiểm định phân bố Clark - Evans và phân tích hồi quy phi tuyến tính nâng cao bằng phần mềm SPSS.

Câu hỏi thường gặp

Đặc điểm nổi bật nhất về vị trí sinh thái của Chò chỉ tại Vườn quốc gia Cúc Phương là gì? Chò chỉ là loài cây gỗ lớn định vị ưu thế ở tầng vượt tán A1 với chiều cao vút ngọn trung bình đạt 36,2 m, cao hơn 53,72% so với chiều cao trung bình của cả lâm phần (23,55 m). Loài giữ chỉ số quan trọng IV% đạt 5,21%, đóng vai trò then chốt trong việc tạo tán rừng mưa nhiệt đới.

Vì sao Chò chỉ không xuất hiện cùng loài trong các ô điều tra cây bạn xung quanh? Kết quả khảo sát 30 ô tiêu chuẩn 6 cây cho thấy Chò chỉ có tính quần tụ bằng 0. Trong tự nhiên, loài phân bố phân tán, mọc rải rác giữa các loài cây bạn ưu thế như Sâng (tần suất bắt gặp 85,7%) và Sấu (71,4%) để tận dụng tối đa không gian dinh dưỡng và hạn chế cạnh tranh cùng loài.

Cấu trúc sinh khối tươi trên mặt đất của Chò chỉ phân bổ như thế nào giữa các bộ phận? Sinh khối cá thể tập trung chủ yếu ở phần thân gỗ, chiếm tỷ trọng bình quân 85,58% (200,65 kg/cây). Các bộ phận tạo tán chiếm tỷ lệ khiêm tốn hơn với cành đạt 9,48% (25,90 kg/cây) và lá chỉ chiếm 4,94% (13,00 kg/cây), phản ánh đặc tính phân cành cao của cây gỗ vượt tán.

Phương trình alometric nào phản ánh chính xác nhất tổng sinh khối tươi của Chò chỉ? Phương trình dạng hàm lũy thừa kết hợp hai biến số SKtmd = 0,142*(D^2*H)^0,929 cho kết quả tối ưu nhất với hệ số tương quan R = 0,989, sai số chuẩn S = 0,085 và p = 0,000, cho phép tính toán nhanh sinh khối thông qua đường kính và chiều cao đo đếm tại rừng.

Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào phát triển thị trường tín chỉ carbon? Ban quản lý rừng có thể ứng dụng trực tiếp biểu tra và phương trình sinh khối đã xây dựng để quy đổi từ dữ liệu đo đếm cây đứng sang sinh khối tươi, từ đó tính toán trữ lượng carbon hấp thụ định kỳ cho các dự án thương mại carbon rừng mà không cần chặt hạ cây.

Kết luận

  • Luận văn đã xác định cấu trúc tổ thành lâm phần tự nhiên gồm 61 loài, trong đó Chò chỉ giữ vai trò quan trọng ở tầng vượt tán với chỉ số IV% đạt 5,21% và chiều cao trung bình 36,2 m.
  • Mạng hình phân bố của lâm phần đạt trạng thái phân bố đều với chỉ số kiểm định U = 37,323, phản ánh cấu trúc rừng nguyên sinh ổn định với mật độ 420 cây/ha.
  • Cấu trúc sinh khối tươi cá thể tập trung áp đảo ở thân cây (85,58%), trong khi cành và lá lần lượt chiếm 9,48% và 4,94% tổng khối lượng trên mặt đất.
  • Thiết lập thành công hệ thống phương trình tương quan alometric có độ chính xác cao (R = 0,989) giữa sinh khối tươi với tổ hợp biến số đường kính và chiều cao vút ngọn.
  • Cung cấp cơ sở khoa học định lượng vững chắc cho chiến lược bảo tồn nguồn gen bản địa và quản lý rừng theo định hướng thị trường carbon.

Trong lộ trình tiếp theo, các nghiên cứu cần mở rộng đánh giá hàm lượng sinh khối khô, tỷ lệ sinh khối rễ dưới mặt đất và sinh khối tầng cây bụi thảm tươi. Các nhà quản lý rừng, đơn vị tư vấn dự án carbon và các viện nghiên cứu lâm nghiệp hãy tích cực khai thác, ứng dụng bộ công cụ phương trình alometric này để tối ưu hóa công tác quản lý tài nguyên rừng bền vững.