Tổng quan nghiên cứu
Khu Bảo tồn thiên nhiên Bình Châu - Phước Bửu thuộc tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu sở hữu tổng diện tích tự nhiên 10.880 ha, trong đó diện tích đất có rừng đạt 9.310 ha (chiếm tỷ lệ 85,5%) và diện tích rừng tự nhiên chiếm 8.280 ha. Đây là khu vực duy nhất còn lưu giữ thảm rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới ven biển nguyên vẹn của vùng Đông Nam Bộ, nơi các loài cây thuộc họ Sao Dầu (Dipterocarpaceae) đóng vai trò ưu thế sinh thái cốt lõi. Tuy nhiên, trước tác động của biến đổi khí hậu và áp lực phát triển kinh tế ven biển, tính ổn định cấu trúc và khả năng tự tái sinh của các quần xã thực vật bản địa đang đối mặt với nhiều nguy cơ suy thoái nghiêm trọng, đòi hỏi phải có cơ sở dữ liệu định lượng chính xác để phục vụ công tác quy hoạch bảo tồn.
Luận văn thạc sĩ lâm học tập trung giải quyết vấn đề cốt lõi: xác định đặc điểm lâm học, kết cấu loài cây gỗ, cấu trúc không gian quần thụ, đa dạng sinh học và động thái tái sinh tự nhiên của ưu hợp Sến cát (Shorea roxburghii G. Don). Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm toàn diện trong giai đoạn từ tháng 6/2018 đến tháng 11/2018 tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Bình Châu - Phước Bửu. Kết quả nghiên cứu cung cấp hệ thống thông số định lượng chuẩn xác với mật độ quần thụ trung bình 864 cây/ha, tiết diện ngang 31,9 m2/ha và trữ lượng gỗ bình quân 223,8 m3/ha, hỗ trợ đắc lực cho các nhà quản lý rừng xác lập phương án bảo tồn theo tiêu chuẩn của Thông tư số 34/2009/TT-BNNPTNT.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng thuyết sinh thái phát sinh quần thể thảm thực vật rừng Việt Nam của Thái Văn Trừng (1999), kết hợp mô hình phân tầng phẫu diện đứng Davis - Richards (1934 - 1936) và các mô hình toán học mô tả cấu trúc lâm phần của Nguyễn Hải Tuất và Nguyễn Văn Trương (1984). Trong hệ thống phân loại thảm thực vật nhiệt đới, 5 khái niệm chuyên ngành then chốt được vận dụng xuyên suốt gồm:
- Ưu hợp thực vật (Domination): Quần xã thực vật có nhóm loài cây ưu thế chiếm tỷ trọng 40 - 50% tổng số lượng cá thể hoặc thể tích lâm phần.
- Chỉ số giá trị quan trọng (IVI%): Thước đo tổng hợp biểu thị độ ưu thế sinh thái của loài cây gỗ, tính bằng trung bình cộng của mật độ tương đối (N%), tiết diện ngang tương đối (G%) và thể tích thân cây tương đối (V%).
- Quy luật phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D) và cấp chiều cao (N/H): Mô hình toán học phản ánh trạng thái cân bằng động và mức độ ổn định sinh thái của lâm phần.
- Chỉ số phức tạp về cấu trúc (SCI): Chỉ số của Holdridge (1967) tích hợp giữa số loài, mật độ, chiều cao bình quân và tổng tiết diện ngang.
- Chỉ số cạnh tranh tán (CCI): Tỷ lệ giữa tổng diện tích tán cây với diện tích mặt đất lâm phần, phản ánh mức độ giao tán và cạnh tranh không gian dinh dưỡng.
Phương pháp nghiên cứu
Dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua hệ thống 9 ô tiêu chuẩn điển hình có diện tích 0,25 ha (2.500 m2/ô, tổng diện tích khảo sát 2,25 ha) và 90 ô dạng bản có kích thước 16 m2 (4 m x 4 m) phân bố đều trong các ô tiêu chuẩn. Cỡ mẫu 9 ô tiêu chuẩn được lựa chọn theo phương pháp rút mẫu điển hình phân tầng dựa trên 3 dải ưu thế của loài Sến cát: nhóm dưới 25% (UhSencat25%), nhóm từ 25% đến 35% (UhSencat25-35%) và nhóm trên 35% (UhSencat35%). Việc chọn kích thước ô 0,25 ha hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn điều tra rừng mưa nhiệt đới của Thái Văn Trừng (1999) nhằm phản ánh đầy đủ độ phong phú loài trong trạng thái rừng có trữ lượng trên 200 m3/ha. Đồng thời, nghiên cứu đo đếm chi tiết 30 cây mẫu có đường kính thân từ 6 cm đến 60 cm để thiết lập phương trình tương quan hình học tán cây DT = f(D, H).
Phương pháp xử lý số liệu sử dụng hàm phân bố mũ và phân bố Beta để mô phỏng quy luật N/D dựa trên tiêu chuẩn tối thiểu hóa tổng bình phương sai số (SSR min). Phân bố N/H được kiểm định bằng hàm khoảng cách. Các chỉ số đa dạng sinh học Alpha và Beta như Shannon-Weiner (H'), Pielou (J'), Margalef (d) và Gini-Simpson (1-λ) được tính toán trên phần mềm Primer 5.0, SPSS 10.0 và Statgraphics Plus 4.0 trong suốt timeline từ tháng 6/2018 đến tháng 11/2018.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Thứ nhất, về kết cấu loài cây gỗ, kết quả điều tra trên 2,25 ha đã ghi nhận tổng cộng 37 loài cây gỗ. Nhóm 5 loài cây ưu thế và đồng ưu thế gồm Sến cát, Sao đen, Dầu cát, Cầy và Cám chiếm tới 43,0% về mật độ (371 cây/ha), 57,6% về tiết diện ngang (18,4 m2/ha) và 60,9% về tổng trữ lượng gỗ (136,5 m3/ha). Trong đó, Sến cát giữ vai trò ưu thế tuyệt đối với chỉ số IVI đạt 30,4%, mật độ 200 cây/ha, tiết diện ngang 10,5 m2/ha và trữ lượng đạt 78,6 m3/ha.
Thứ hai, cấu trúc phân bố đường kính (N/D) của cả ba nhóm ưu hợp đều tuân theo đường cong giảm dạng hình chữ "J" ngược. Số lượng cá thể tập trung áp đảo ở nhóm cây có đường kính nhỏ D < 20 cm, chiếm tỷ lệ 73,3% mật độ toàn lâm phần (đạt 657 cây/ha ở nhóm UhSencat25%). Cấu trúc phân bố chiều cao (N/H) có dạng phân bố một đỉnh lệch trái rõ rệt, với mật độ cá thể tập trung cao nhất ở cấp chiều cao H = 8 m (dao động trong khoảng 6 m đến 10 m).
Thứ ba, sự gia tăng mức độ ưu thế của loài Sến cát tạo ra sự biến đổi rõ nét trong cấu trúc quần thể. Khi độ ưu thế của Sến cát tăng từ nhóm UhSencat25% lên UhSencat35%, số lượng loài cây gỗ suy giảm từ 34 loài xuống còn 32 loài, mật độ quần thụ dao động từ 897 cây/ha xuống 853 cây/ha, trong khi trữ lượng gỗ tăng từ 203,9 m3/ha lên 252,1 m3/ha (tăng 23,6%). Sự áp đảo này đồng thời kéo theo sự sụt giảm của chỉ số hỗn giao HG và chỉ số phức tạp cấu trúc SCI.
Thứ tư, về động thái tái sinh tự nhiên, mật độ cây tái sinh dưới tán rừng diễn ra tương đối thuận lợi với nguồn gốc từ hạt chiếm tỷ lệ vượt trội trên 85% và chất lượng sinh trưởng tốt. Tuy nhiên, hơn 70% lượng cây tái sinh hiện chỉ tập trung ở cấp chiều cao H < 100 cm. Mặc dù vậy, mật độ cây tái sinh có triển vọng đạt chiều cao H > 200 cm vẫn đạt mức ổn định, đủ khả năng thay thế tầng cây mẹ trong tương lai.
Thảo luận kết quả
Quy luật phân bố đường kính giảm hình chữ "J" ngược và phân bố chiều cao lệch trái thể hiện đặc tính điển hình của rừng nguyên sinh nhiệt đới đang ở giai đoạn thành thục và ổn định sinh thái cao. Các dữ liệu thực nghiệm này khi được mô phỏng qua bảng phân bố tần số kết hợp biểu đồ trắc đồ không gian đứng (Profile Diagram) 30 m x 10 m cho thấy rõ sự phân tầng 5 lớp rõ rệt: tầng vượt tán A1 và tầng ưu thế sinh thái A2 do các loài họ Sao Dầu chiếm lĩnh, trong khi các loài như Cầy, Cám, Dền đỏ phân bố chủ yếu ở tầng dưới tán A3 và tầng cây bụi B.
Khi so sánh với các công trình nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới của Thái Văn Trừng (1999) và các nghiên cứu tại vườn quốc gia Nam Cát Tiên của các nhà khoa học lâm nghiệp gần đây, kết quả này hoàn toàn tương đồng về tính chất ổn định nội tại của ưu hợp họ Sao Dầu tại miền Nam Việt Nam. Nguyên nhân Sến cát chiếm ưu thế sinh thái xuất phát từ biên độ thích nghi rộng trên nền đất cát ven biển nghèo dinh dưỡng. Tuy nhiên, việc Sến cát đạt độ ưu thế quá cao (IVI > 35%) sẽ gây hiện tượng che bóng tầng trên, làm suy giảm nguồn ánh sáng tán xạ xuống mặt đất, từ đó kìm hãm tốc độ sinh trưởng của các loài cây đồng ưu thế và cây tái sinh tầng dưới.
Đề xuất và khuyến nghị
Thứ nhất, thiết lập mạng lưới 9 ô tiêu chuẩn định vị cố định với diện tích 0,25 ha/ô nhằm thực hiện quan trắc lâm học định kỳ 6 tháng/lần. Mục tiêu theo dõi liên tục động thái biến động mật độ trong khoảng 800 đến 900 cây/ha và trữ lượng gỗ dao động từ 220 m3/ha đến 260 m3/ha. Thời gian thực hiện liên tục trong giai đoạn 2024 - 2026, do Ban Quản lý Khu Bảo tồn thiên nhiên Bình Châu - Phước Bửu chủ trì thực hiện.
Thứ hai, áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh xúc tiến tái sinh tự nhiên và nuôi dưỡng rừng tại những phân khu có độ ưu thế Sến cát vượt ngưỡng 35% (UhSencat35%). Mục tiêu kỹ thuật là nâng tỷ lệ sống và phát triển của nhóm cây tái sinh triển vọng có chiều cao H > 200 cm đạt trên 60% vào năm 2025 thông qua việc phát dọn dây leo, điều tiết độ tàn che tán rừng duy trì ở mức tối ưu 0,7 đến 0,8. Đơn vị phụ trách triển khai là Hạt Kiểm lâm kết hợp Phòng Kỹ thuật Lâm sinh.
Thứ ba, xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu số hóa và bản đồ phân vùng ưu hợp Sến cát tỷ lệ 1/10.000 trên toàn bộ 8.280 ha rừng tự nhiên. Tích hợp các hàm hồi quy phân bố N/D và N/H vào phần mềm quản lý lâm nghiệp nhằm cảnh báo sớm các hiện tượng suy giảm đa dạng loài cây gỗ. Thời gian hoàn thành trong quý IV/2025 dưới sự chỉ đạo của Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.
Thứ tư, triển khai dự án thu hái hạt giống và bảo tồn nguồn gen ngoại vi (ex-situ) cho các loài cây gỗ đồng ưu thế có nguy cơ suy giảm như Sao đen, Dầu cát, Cám. Phấn đấu gieo ươm và trồng bổ sung phục hồi 50 ha thảm thực vật rừng ven biển trong giai đoạn 2025 - 2030, do Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cấp ngân sách thực hiện.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Thứ nhất, các nhà nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Lâm học, Sinh thái học và Quản lý tài nguyên rừng. Luận văn cung cấp bộ cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về 12 chỉ tiêu lâm học và quy trình kiểm định toán học các hàm phân bố sinh thái, đóng vai trò là tài liệu tham khảo giá trị cho các công trình nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới ven biển.
Thứ hai, ban quản trị và cán bộ kỹ thuật tại các Khu bảo tồn thiên nhiên, Vườn quốc gia và các khu rừng đặc dụng khu vực Nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ. Các đơn vị có thể vận dụng trực tiếp phương pháp phân tích chỉ số phức tạp SCI và chỉ số cạnh tranh tán CCI để đánh giá sức khỏe hệ sinh thái và lập đề án quản lý rừng bền vững.
Thứ ba, các cơ quan quản lý nhà nước như Chi cục Kiểm lâm, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tại các tỉnh ven biển. Các cấp quản lý có thể sử dụng các ngưỡng ưu thế IVI (dưới 25%, 25 - 35%, trên 35%) làm căn cứ kỹ thuật để phân cấp bảo vệ nghiêm ngặt và xây dựng định mức kinh tế kỹ thuật lâm sinh theo Thông tư số 34/2009/TT-BNNPTNT.
Thứ tư, các tổ chức phi chính phủ và đơn vị tư vấn môi trường triển khai các dự án trồng rừng bản địa, phục hồi sinh thái và phát triển bể hấp thụ carbon ven biển. Báo cáo cung cấp các đặc tính thích ứng đất cát của loài Sến cát trên quy mô 8.280 ha rừng tự nhiên để thiết kế các mô hình lâm sinh chống biến đổi khí hậu.
Câu hỏi thường gặp
Ưu hợp Sến cát tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Bình Châu - Phước Bửu có đặc điểm mật độ và trữ lượng như thế nào?
Dữ liệu khảo sát trên 9 ô tiêu chuẩn (2,25 ha) cho thấy mật độ trung bình đạt 864 cây/ha, tiết diện ngang 31,9 m2/ha và trữ lượng gỗ đạt 223,8 m3/ha. Trong đó, 5 loài ưu thế (Sến cát, Sao đen, Dầu cát, Cầy, Cám) đóng góp 43,0% mật độ và 60,9% trữ lượng, khẳng định lâm phần thuộc trạng thái rừng giàu ổn định.
Quy luật phân bố đường kính N/D phản ánh trạng thái phát triển gì của lâm phần?
Quy luật phân bố N/D giảm theo dạng hình chữ "J" ngược với 73,3% số cây tập trung ở cấp D < 20 cm (đạt 657 cây/ha ở nhóm UhSencat25%). Dạng đường cong này chứng minh quần thể thực vật có cấu trúc cân bằng động tự nhiên, nguồn cây tầng dưới dồi dawf và đảm bảo tính kế thừa liên tục qua các thế hệ.
Mức độ ưu thế của Sến cát tăng cao ảnh hưởng như thế nào đến tính đa dạng loài cây gỗ?
Khi chỉ số ưu thế IVI của Sến cát tăng từ dưới 25% lên trên 35%, số lượng loài cây gỗ bắt gặp giảm từ 34 loài xuống 32 loài, đồng thời chỉ số hỗn giao HG và chỉ số phức tạp SCI đều giảm. Điều này chỉ ra rằng sự phát triển quá mức của một loài ưu thế sẽ chèn ép không gian sinh tồn của các loài đi kèm.
Khả năng tái sinh tự nhiên dưới tán rừng có bảo đảm thay thế lớp cây mẹ già cỗi không?
Khảo sát từ 90 ô dạng bản (16 m2) cho thấy cây tái sinh xuất hiện đều đặn với trên 85% có nguồn gốc từ hạt và chất lượng sinh trưởng tốt. Dù hơn 70% cây tái sinh có chiều cao H < 100 cm, số cây tái sinh triển vọng (H > 200 cm) vẫn đạt mật độ thích hợp để thay thế lớp cây mẹ khi thành thục.
Phương pháp nào được sử dụng để lượng hóa mức độ cạnh tranh không gian giữa các cây gỗ?
Nghiên cứu ứng dụng chỉ số cạnh tranh tán CCI kết hợp đo đạc thực nghiệm 30 cây mẫu có đường kính từ 6 cm đến 60 cm để lập phương trình phi tuyến Marquartz DT = f(D, H). Phương pháp này giúp tính toán chính xác diện tích tán và mức độ giao tán giữa các tầng cây theo từng cấp chiều cao.
Kết luận
- Hệ thống hóa bộ dữ liệu lâm học định lượng hoàn chỉnh cho ưu hợp Sến cát với mật độ trung bình 864 cây/ha, tiết diện ngang 31,9 m2/ha và trữ lượng gỗ 223,8 m3/ha trên diện tích khảo sát 2,25 ha.
- Xác định quy luật cấu trúc ổn định của quần thể thông qua mô hình phân bố đường kính hình chữ "J" ngược và phân bố chiều cao đỉnh lệch trái tại cấp H = 8 m.
- Chứng minh mối quan hệ tác động của độ ưu thế Sến cát (từ dưới 25% đến trên 35%) làm biến đổi cấu trúc thành phần loài và suy giảm chỉ số phức tạp cấu trúc SCI.
- Khẳng định tiềm năng tái sinh tự nhiên bền vững từ nguồn gốc hạt, với mật độ cây tái sinh triển vọng (H > 200 cm) đáp ứng đầy đủ yêu cầu kế thừa sinh thái rừng.
- Đề xuất khung giải pháp quản lý kỹ thuật lâm sinh, khoanh nuôi xúc tiến tái sinh và số hóa giám sát theo lộ trình chiến lược 2024 - 2030 cho hệ sinh thái rừng ven biển.
Về lộ trình tiếp theo, các đơn vị quản lý cần tiếp tục duy trì hoạt động quan trắc dài hạn tại các ô định vị trong giai đoạn 2025 - 2028 nhằm ghi nhận chu kỳ biến động diễn thế rừng dưới tác động của biến đổi khí hậu. Các nhà quản lý tài nguyên và nghiên cứu sinh thái hãy áp dụng ngay quy trình đánh giá định lượng và mô hình cấu trúc này vào thực tiễn quản trị rừng bền vững tại đơn vị.