Tổng quan nghiên cứu

Hệ sinh thái rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới tại khu vực núi Minh Đạm, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu hiện có tổng diện tích 617,15 ha, chiếm tỷ lệ che phủ khoảng 2,32% so với tổng diện tích đất tự nhiên toàn vùng. Trải qua giai đoạn khai thác với cường độ cao trong thập niên 1980 - 1990, thảm thực vật nguyên sinh tại đây đã bị suy giảm nghiêm trọng về cấu trúc tầng tán và trữ lượng gỗ, hiện tồn tại chủ yếu dưới hai trạng thái phục hồi thứ sinh là IIA (rừng phục hồi có cây gỗ rải rác xen cây bụi) và IIB (rừng phục hồi đã hình thành tán khép kín) theo bảng phân chia trạng thái rừng của Loeschau năm 1966.

Vấn đề then chốt đặt ra cho ngành lâm nghiệp địa phương là sự thiếu hụt các dữ liệu định lượng chi tiết về kết cấu loài cây gỗ, động thái cấu trúc quần thụ và khả năng tái sinh tự nhiên, dẫn đến khó khăn trong việc xây dựng các quy trình kỹ thuật lâm sinh chuẩn xác. Mục tiêu của đề tài là phân tích chuyên sâu các đặc trưng lâm học cơ bản của hai trạng thái rừng IIA và IIB, làm cơ sở khoa học vững chắc phục vụ công tác quản lý bảo tồn, xúc tiến tái sinh và phục hồi rừng phòng hộ ven biển bền vững.

Nghiên cứu được triển khai thực địa tại tiểu khu 6 và tiểu khu 13 thuộc khu vực núi Minh Đạm (nằm trên địa giới hành chính xã Long Mỹ và thị trấn Phước Hải, huyện Đất Đỏ) trong thời gian từ tháng 7 đến tháng 11 năm 2018. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình được định lượng hóa thông qua việc xác lập hệ thống 12 chỉ tiêu lâm học trọng yếu như mật độ cá thể, tiết diện ngang thân cây, trữ lượng gỗ, chỉ số cạnh tranh tán và chỉ số phức tạp cấu trúc, tạo bước đột phá trong việc tối ưu hóa các biện pháp nuôi dưỡng rừng tự nhiên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết diễn thế sinh thái và cấu trúc thảm thực vật nhiệt đới của Thái Văn Trừng (năm 1999) kết hợp với hệ thống phân loại trạng thái rừng phục hồi của Loeschau (năm 1966). Để lượng hóa vai trò sinh thái của từng loài cây gỗ trong quần xã thực vật, đề tài ứng dụng phương pháp xác định chỉ số giá trị quan trọng (IVI%) dựa trên giá trị trung bình cộng của ba tham số cơ bản: mật độ tương đối (N%), tiết diện ngang thân cây tương đối (G%) và thể tích thân cây tương đối (V%), trong đó thể tích cây cá lẻ được tính theo công thức hình số với hệ số hình quy chuẩn là 0,45.

Bên cạnh đó, đề tài tích hợp lý thuyết mô hình hóa toán học trong lâm học để mô tả quy luật cấu trúc không gian của quần thụ. Phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D) được kiểm định qua hàm phân bố mũ Meyer và hàm phân bố xác suất Beta nhằm tìm ra mô hình có sai số nhỏ nhất. Phân bố số cây theo cấp chiều cao (N/H) được mô tả qua hàm phân bố khoảng cách của Nguyễn Hải Tuất. Mức độ hỗn giao loài được tính theo chỉ số của Nguyễn Văn Trương (năm 1983), tính phức tạp cấu trúc quần thụ (SCI) theo mô hình của Holdridge (năm 1967), và chỉ số cạnh tranh tán lá (CCI) biểu thị tỷ lệ giữa tổng diện tích hình chiếu tán cây với diện tích mặt đất. Đa dạng sinh học được đánh giá toàn diện qua khung lý thuyết của Magurran (năm 2004) với các chỉ số Margalef, Shannon-Wiener, Pielou và Simpson.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực địa được thu thập thông qua phương pháp lập ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời trên các tuyến điều tra song song cách nhau 200 - 300 m. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 6 ô tiêu chuẩn điển hình có diện tích 0,20 ha mỗi ô (kích thước 40 m x 50 m, tương đương 2.000 m2/ô, tổng diện tích khảo sát là 1,2 ha), chia đều cho hai trạng thái rừng IIA (3 ô) và IIB (3 ô). Phương pháp chọn mẫu điển hình được lựa chọn vì tính ưu việt trong việc phản ánh chính xác các đặc trưng điển hình của từng trạng thái lập địa đồi núi dốc ven biển, nơi đất vàng đỏ phong hóa từ đá macma axit có tầng đất mỏng và nhiều đá lộ đầu.

Trong mỗi ô tiêu chuẩn, toàn bộ cây gỗ trưởng thành có đường kính ngang ngực từ 6,0 cm trở lên được đo đạc chu vi thân bằng thước dây chuyên dụng (độ chính xác 0,10 cm) để quy đổi ra đường kính D, đo chiều cao vút ngọn H bằng thước Blume - Leise với độ chính xác 0,5 m, đồng thời đo tán cây theo 4 hướng Đông - Tây và Nam - Bắc. Điều tra tầng cây tái sinh được thực hiện trên hệ thống 30 ô dạng bản diện tích 16 m2 (kích thước 4 m x 4 m) bố trí tại 4 góc và vị trí trung tâm của các ô tiêu chuẩn. Dữ liệu tái sinh được phân loại chi tiết theo 6 cấp chiều cao từ dưới 50 cm đến trên 250 cm, xác định rõ nguồn gốc chồi hoặc hạt cùng chất lượng sinh trưởng (tốt, trung bình, xấu). Toàn bộ dữ liệu được số hóa và xử lý bằng phần mềm Statgraphics Plus 4.0 và Primer 5.0 nhằm tối thiểu hóa tổng bình phương sai lệch (SSR) và sai số tuyệt đối trung bình (MAE).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích cấu trúc thực vật đã ghi nhận tổng cộng 52 loài cây gỗ thuộc 43 chi và 29 họ thực vật bậc cao tại khu vực núi Minh Đạm. Số lượng loài và họ ở trạng thái IIA (51 loài thuộc 32 họ) cao hơn so với trạng thái IIB (49 loài thuộc 27 họ). Họ Sao Dầu (Dipterocarpaceae) giữ vị thế ưu thế tuyệt đối trong quần xã, đóng góp chỉ số IVI đạt 41,4% ở trạng thái IIA và 38,3% ở trạng thái IIB. Loài Dầu cát (Dipterocarpus costatus) giữ vị trí ưu thế số một với chỉ số IVI đạt 16,5% ở trạng thái IIA và tăng vọt lên 20,7% ở trạng thái IIB, kế tiếp là các loài đồng ưu thế như Làu táu (15,7% ở IIA), Trâm mốc (10,7% ở IIB), Máu chó lá nhỏ, Kơ nia và Sến cát.

Trạng thái rừng IIA có mật độ quần thụ trung bình đạt 895 cây/ha, tổng tiết diện ngang thân cây là 6,8 m2/ha và trữ lượng gỗ bình quân đạt 42,8 m3/ha. Trong đó, nhóm cây có đường kính nhỏ dưới 10 cm chiếm tỷ trọng áp đảo với 84,4% về mật độ (755 cây/ha) và đóng góp 52,8% về tiết diện ngang. Ngược lại, trạng thái rừng IIB có mật độ 802 cây/ha nhưng tổng tiết diện ngang đạt 16,6 m2/ha (cao hơn 144,1% so với IIA) và trữ lượng gỗ đạt tới 94,2 m3/ha (tăng 120,1% so với IIA). Điểm nổi bật ở trạng thái IIB là nhóm cây có đường kính trên 20 cm dù chỉ chiếm 18,9% mật độ (152 cây/ha) nhưng chiếm tới 55,7% tiết diện ngang và 69,3% tổng trữ lượng gỗ toàn lâm phần (đạt 65,2 m3/ha).

Quy luật phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D) của cả hai trạng thái đều tuân theo dạng đường cong giảm liên tục, được mô phỏng tối ưu bằng hàm phân bố mũ. Phân bố số cây theo cấp chiều cao (N/H) thể hiện dạng một đỉnh lệch trái với mật độ tập trung cao nhất ở cấp chiều cao H = 8 m. Chỉ số phức tạp cấu trúc quần thụ (SCI) ở trạng thái IIB đạt 1,6, cao hơn đáng kể so với mức 0,9 ở trạng thái IIA. Chỉ số cạnh tranh tán lá (CCI) tăng từ 0,739 ở trạng thái IIA lên 0,932 ở trạng thái IIB, phản ánh độ khép tán và giao tán ngày càng chặt chẽ của tầng tán trên.

Về đặc điểm tái sinh tự nhiên, mật độ cây tái sinh ở trạng thái IIA đạt 3.667 cây/ha, cao hơn mức 3.208 cây/ha của trạng thái IIB. Phần lớn cây tái sinh ở cả hai trạng thái chỉ tồn tại ở các cấp chiều cao dưới 100 cm (chiếm trên 70% tổng số cây tái sinh). Hệ số tương đồng Sorensen (CS) về thành phần loài giữa tầng cây tái sinh và tầng cây mẹ vượt trên 50%, khẳng định tính kế thừa loài rất bền vững. Đa dạng loài cây gỗ theo chỉ số Shannon-Wiener (H') đạt 2,87 ở trạng thái IIA và tăng lên 2,99 ở trạng thái IIB.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng mạnh mẽ của trữ lượng gỗ (từ 42,8 m3/ha ở trạng thái IIA lên 94,2 m3/ha ở trạng thái IIB) cùng sự tích lũy vượt trội về tiết diện ngang phản ánh tiến trình diễn thế phục hồi tích cực của thảm thực vật sau gần ba thập kỷ được khoanh nuôi bảo vệ. Việc các loài thuộc họ Sao Dầu chiếm trên 80% trữ lượng ở nhóm đường kính lớn (D > 20 cm) tại trạng thái IIB chứng minh đây là nhóm loài ưu thế sinh thái đỉnh cực của kiểu rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới vùng Đông Nam Bộ.

Khi chỉ số cạnh tranh tán CCI tăng từ 0,739 lên 0,932, tầng tán rừng khép kín dần làm giảm lượng ánh sáng lọt xuống mặt đất. Điều này giải thích nguyên nhân mật độ cây tái sinh giảm từ 3.667 cây/ha xuống 3.208 cây/ha, đồng thời tạo nên hiện tượng thắt cổ chai sinh trưởng khi đa số cây con bị kìm hãm ở cấp chiều cao dưới 100 cm do thiếu hụt ánh sáng tán xạ và cạnh tranh dinh dưỡng trên nền đất dốc nhiều sỏi đá.

Để trực quan hóa các quy luật sinh thái này, dữ liệu nghiên cứu có thể được trình bày thông qua biểu đồ đường cong phân bố N/D dạng hàm số mũ giảm dần, kết hợp đồ thị phân bố tần số N/H dạng phân bố một đỉnh lệch trái. Đồng thời, bảng ma trận đối sánh 12 chỉ tiêu lâm học giữa trạng thái IIA và IIB sẽ cung cấp bức tranh toàn cảnh trực quan, giúp người đọc dễ dàng nhận diện bước chuyển dịch về chất lượng lập địa và cấu trúc lâm phần qua từng giai đoạn phục hồi.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, Ban Quản lý Rừng phòng hộ tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu cần triển khai kỹ thuật điều tiết tán rừng thông qua biện pháp tỉa thưa vệ sinh và chặt nuôi dưỡng định kỳ tại trạng thái rừng IIB. Biện pháp này tập trung chặt bỏ các cây cong queo, sâu bệnh, cây bụi chèn ép nhằm hạ chỉ số cạnh tranh tán CCI từ 0,932 xuống khoảng 0,75 - 0,80, tạo khoảng trống ánh sáng hợp lý cho tầng dưới tán với chu kỳ thực hiện 3 năm một lần.

Thứ hai, áp dụng các biện pháp lâm sinh xúc tiến tái sinh tự nhiên kết hợp làm giàu rừng cho trạng thái IIA. Đơn vị quản lý cần tiến hành phát dọn dây leo, cỏ dại và cây bụi cạnh tranh cục bộ quanh gốc các cây con tái sinh mục đích thuộc họ Sao Dầu (như Dầu cát, Làu táu, Vên vên), đặt mục tiêu nâng tỷ lệ cây tái sinh đạt chiều cao trên 200 cm lên mức tối thiểu 35 - 40% trong lộ trình 24 tháng theo dõi.

Thứ ba, thiết lập hệ thống ranh giới bảo vệ nghiêm ngặt và xây dựng mạng lưới đường băng cản lửa rộng 10 - 15 m bao quanh toàn bộ 617,15 ha rừng kín thường xanh núi Minh Đạm. Ban Quản lý cần phối hợp chặt chẽ với Ủy ban nhân dân huyện Đất Đỏ và Chi cục Kiểm lâm nhằm ngăn chặn dứt điểm tình trạng chặt phá rừng cục bộ và chăn thả gia súc tự do trong suốt giai đoạn 2024 - 2030.

Thứ tư, duy trì hệ sinh thái nghiên cứu lâu dài bằng cách chuyển đổi 6 ô tiêu chuẩn điều tra thành các ô định vị cố định diện tích 0,20 ha. Hoạt động này cho phép đo đếm định kỳ hàng năm các chỉ tiêu sinh trưởng đường kính (D), chiều cao (H) và trữ lượng (M), cung cấp chuỗi dữ liệu phục vụ chuyển đổi số và quản lý rừng bền vững theo tiêu chuẩn quốc gia.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, Ban Quản lý Rừng phòng hộ và Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu: Sử dụng trọn bộ cơ sở dữ liệu định lượng về 12 chỉ tiêu lâm học và các chỉ số cấu trúc để lập phương án quản lý rừng bền vững, phân vùng chức năng bảo vệ và thiết kế các hạng mục kỹ thuật lâm sinh phù hợp với điều kiện địa hình ven biển.

Thứ hai, Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Lâm học, Sinh thái thực vật và Quản lý tài nguyên rừng: Khai thác phương pháp luận mô hình hóa cấu trúc không gian qua các hàm phân bố toán học (hàm mũ, hàm Beta, hàm khoảng cách) và hệ phương pháp đánh giá đa dạng sinh thái của 52 loài cây gỗ bản địa làm tài liệu tham khảo học thuật giá trị.

Thứ ba, Các cơ quan hoạch định chính sách lâm nghiệp và Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn: Ứng dụng dẫn chứng thực tiễn về sự phục hồi trữ lượng từ 42,8 m3/ha lên 94,2 m3/ha để xây dựng các định mức kinh tế kỹ thuật, phê duyệt dự toán đầu tư cho các chương trình khoanh nuôi xúc tiến tái sinh rừng phòng hộ tại vùng Đông Nam Bộ.

Thứ tư, Các tổ chức phi chính phủ và đơn vị điều hành dự án bảo tồn đa dạng sinh học: Tham khảo kết quả đánh giá chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (2,87 - 2,99) cùng danh mục các loài cây họ Sao Dầu nguy cấp để xây dựng các chương trình tài trợ phục hồi cảnh quan rừng tự nhiên thích ứng với biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

Điểm khác biệt cốt lõi về cấu trúc giữa trạng thái rừng IIA và trạng thái rừng IIB tại núi Minh Đạm là gì? Trạng thái IIB có trữ lượng gỗ đạt 94,2 m3/ha và tiết diện ngang 16,6 m2/ha, cao gấp hơn 2,2 lần so với trạng thái IIA (trữ lượng 42,8 m3/ha và tiết diện ngang 6,8 m2/ha). Trong khi trạng thái IIA tập trung 84,4% mật độ ở nhóm cây nhỏ đường kính dưới 10 cm, thì trạng thái IIB đã hình thành tầng tán vượt trội với nhóm cây đường kính trên 20 cm đóng góp tới 69,3% tổng trữ lượng gỗ.

Họ thực vật nào giữ vai trò chi phối cấu trúc sinh thái tại khu vực nghiên cứu? Họ Sao Dầu (Dipterocarpaceae) giữ vai trò thống trị tuyệt đối với chỉ số giá trị quan trọng IVI đạt 41,4% ở trạng thái IIA và 38,3% ở trạng thái IIB. Trong đó, hai loài đại diện ưu thế nhất là Dầu cát (chỉ số IVI từ 16,5% đến 20,7%) và Làu táu (chỉ số IVI từ 4,9% đến 15,7%), đóng vai trò quyết định cấu trúc sinh thái và diện mạo thảm thực vật toàn khu vực.

Thực trạng tái sinh tự nhiên dưới tán rừng có đảm bảo triển vọng phục hồi bền vững không? Mật độ cây tái sinh đạt mức rất khả quan với 3.667 cây/ha ở trạng thái IIA và 3.208 cây/ha ở trạng thái IIB, đi kèm hệ số tương đồng thành phần loài với tầng cây mẹ đạt trên 50%. Tuy nhiên, phần lớn cây tái sinh đang bị kìm hãm ở cấp chiều cao dưới 100 cm, đòi hỏi phải can thiệp phát dọn thực bì cạnh tranh để giúp cây con tiếp tục vươn lên tầng cao.

Tại sao phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D) lại tuân theo quy luật hàm mũ giảm? Quy luật hàm mũ giảm phản ánh đúng bản chất sinh thái của rừng tự nhiên đang trong quá trình phục hồi mạnh mẽ sau tác động khai thác. Số lượng cá thể tập trung áp đảo ở các cấp đường kính nhỏ từ 6 đến 10 cm và giảm dần đều ở các cấp đường kính lớn hơn do quá trình đào thải tự nhiên liên tục và cạnh tranh không gian sinh dưỡng gay gắt.

Ý nghĩa thực tiễn của việc đánh giá chỉ số cạnh tranh tán (CCI) trong công tác lâm sinh là gì? Chỉ số CCI đạt 0,739 ở trạng thái IIA và tăng lên 0,932 ở trạng thái IIB cho phép định lượng mức độ che bóng của tầng tán trên. Dữ liệu này giúp các kỹ sư lâm sinh xác định chính xác thời điểm và cường độ tỉa thưa hợp lý, tránh việc mở tán quá mức gây xói mòn đất hoặc để tán quá rậm rạp làm triệt tiêu nguồn sáng của cây tái sinh.

Kết luận

  • Luận văn đã cung cấp hệ thống dữ liệu khoa học định lượng chuẩn xác về 52 loài cây gỗ, khẳng định vị thế ưu thế tuyệt đối của họ Sao Dầu tại 617,15 ha rừng kín thường xanh núi Minh Đạm.
  • Làm sáng tỏ quy luật phục hồi sinh khối với sự gia tăng trữ lượng ấn tượng từ 42,8 m3/ha ở trạng thái IIA lên 94,2 m3/ha ở trạng thái IIB.
  • Xác định quy luật phân bố số cây theo cấp đường kính tuân theo hàm mũ giảm và phân bố chiều cao tập trung đỉnh ở cấp 8 m.
  • Đánh giá tiềm năng tái sinh dồi dào đạt trên 3.200 cây/ha nhưng nhận diện chính xác điểm nghẽn kìm hãm sinh trưởng ở cấp chiều cao dưới 100 cm.
  • Đề xuất đồng bộ 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh từ điều tiết tán che, xúc tiến tái sinh đến bảo vệ nghiêm ngặt phục vụ quy hoạch giai đoạn 2024 - 2030.

Công trình là đóng góp học thuật và thực tiễn đặc biệt quan trọng cho công tác phục hồi rừng phòng hộ ven biển vùng Đông Nam Bộ. Các cơ quan quản lý và đơn vị nghiên cứu hãy chủ động ứng dụng ngay kết quả này vào thực tiễn quản lý rừng bền vững tại địa phương.