Tổng quan nghiên cứu

Sự suy giảm diện tích rừng nhiệt đới tự nhiên đang đặt ra thách thức lớn đối với công tác bảo tồn đa dạng sinh học và phòng hộ đầu nguồn. Thống kê từ các tổ chức bảo tồn quốc tế cho thấy mỗi năm thế giới mất khoảng 20 triệu ha rừng tự nhiên, trong khi tại Việt Nam độ che phủ rừng từng ghi nhận sụt giảm nghiêm trọng với hơn 3,5 triệu ha bị mất đi qua các thời kỳ khai thác trước đây. Đến năm 2010, diện tích rừng toàn quốc đạt trên 13 triệu ha với độ che phủ 39,5%, song chất lượng rừng tự nhiên tại nhiều vùng sinh thái vẫn còn nghèo kiệt, cấu trúc tầng tán bị phân cắt mạnh mẽ.

Nghiên cứu được thực hiện tại Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến, huyện Kim Bôi, tỉnh Hòa Bình – khu vực có tổng diện tích tự nhiên 7.308 ha, trong đó diện tích rừng tự nhiên là 4.657 ha nằm trên dải núi đá hiểm trở với đỉnh Cốt Ca cao 1.073 m. Đối tượng nghiên cứu trọng tâm là trạng thái rừng thứ sinh IIIA2 phục hồi sau khai thác, nơi xuất hiện nhiều khoảng trống tán rừng do các quá trình tự nhiên như cây đổ, cây chết hoặc tác động chọn lọc trước đây. Tổng diện tích điều tra đạt 81.600 m2 trên 4 tuyến đại diện, ghi nhận 20 lỗ trống tự nhiên với tổng diện tích 2.700 m2, chiếm tỷ lệ 3,31% diện tích lâm phần.

Mục tiêu cốt lõi của đề tài là đánh giá toàn diện các đặc trưng sinh thái học của lớp cây tái sinh trong lỗ trống, so sánh với môi trường dưới tán rừng khép tán, đồng thời xác định mối tương quan giữa quy mô lỗ trống với mật độ và tổ thành loài cây con. Kết quả nghiên cứu cung cấp hệ thống luận cứ khoa học định lượng, phục vụ trực tiếp cho việc xây dựng các giải pháp kỹ thuật lâm sinh, khoanh nuôi xúc tiến tái sinh và phục hồi bền vững hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới vùng Tây Bắc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý luận bức khảm tuần hoàn tái sinh rừng nhiệt đới của Aubréville và Richards, kết hợp học thuyết về hai phương thức tái sinh điển hình của van Steenis: tái sinh vệt của nhóm loài ưa sáng tiên phong và tái sinh phân tán liên tục của nhóm loài chịu bóng định cư. Quá trình động thái rừng diễn ra qua các pha khép tán, đổ gãy tạo lỗ trống và lấp đầy khoảng trống nhờ thế hệ cây con kế cận.

Ba khái niệm học thuật cơ bản được vận dụng xuyên suốt gồm:

  • Lỗ trống tán rừng: Khoảng không gian hình thành khi một hoặc nhiều cây tầng trên bị chết hoặc gãy đổ, có diện tích tối thiểu lớn hơn 25 m2, nơi chiều cao của đa số cây con thấp hơn 5 m và dưới 50% chiều cao trung bình của tầng cây cao xung quanh.
  • Cây tái sinh có triển vọng: Những cá thể cây con sinh trưởng tốt, thân thẳng, không sâu bệnh và có chiều cao vượt qua tầng cây bụi thảm tươi (chiều cao lớn hơn 0,9 m đến 1,0 m), có tiềm năng tham gia vào tầng tán chính của lâm phần trong tương lai.
  • Chỉ số giá trị quan trọng (IV%): Đại lượng phản ánh vai trò sinh thái của loài cây trong quần xã, được xác định thông qua trung bình cộng của tỷ lệ phần trăm số cá thể và tỷ lệ phần trăm tổng tiết diện ngang thân cây.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp điều tra thực địa kết hợp xử lý thống kê toán học sinh thái. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 20 lỗ trống tự nhiên có diện tích từ 105 m2 đến 165 m2, được chọn lọc ngẫu nhiên trên 4 tuyến điều tra có chiều rộng 40 m trải đều trên trạng thái rừng IIIA2.

Phương pháp đo đạc diện tích lỗ trống áp dụng kỹ thuật cải tiến của Jans và cộng sự cùng Naaf và Wulf: Từ tâm lỗ trống xác định 8 điểm mép rừng theo các góc phương vị cố định (0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°), dùng thước đo khoảng cách và tính tổng diện tích của 8 hình tam giác bằng công thức Heron.

Tại mỗi lỗ trống, hệ thống ô dạng bản (ODB) có kích thước 2m x 2m (diện tích 4 m2/ô) được bố trí theo 3 vị trí sinh thái: 5 ô ở trung tâm lỗ trống, 5 ô ở mép lỗ trống và 5 ô đối chứng dưới tán rừng cách mép 10 m (tổng cộng 300 ô dạng bản). Dữ liệu được đo đếm chi tiết về tên loài, đường kính gốc (D00), đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn), phẩm chất cây (cấp A, B, C) và nguồn gốc (hạt hoặc chồi).

Quy luật phân bố cây tái sinh trên mặt đất được kiểm định bằng mô hình phân bố Poisson thông qua tỷ số K giữa phương sai và số trung bình. Mối quan hệ tương quan giữa diện tích lỗ trống và mật độ cây con được đánh giá bằng hệ số tương quan tuyến tính Pearson (r) trên phần mềm chuyên dụng, đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy thống kê cao.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích số liệu từ 20 lỗ trống tự nhiên tại trạng thái IIIA2 mang lại các phát hiện khoa học quan trọng:

Thứ nhất, mật độ cây tái sinh đạt giá trị cao nhất tại trung tâm lỗ trống với 8.125 cây/ha (tương đương 325 cây điều tra trong các ô dạng bản), tại mép lỗ trống đạt 7.775 cây/ha (311 cây) và dưới tán rừng đối chứng đạt 7.750 cây/ha (310 cây). Tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng tại trung tâm lỗ trống đạt 67,38% (5.475 cây/ha) và tại mép lỗ trống đạt 63,67% (4.950 cây/ha), cao hơn đáng kể so với khu vực dưới tán rừng.

Thứ hai, cấu trúc tổ thành loài phân hóa rõ nét theo điều kiện chiếu sáng. Vị trí trung tâm lỗ trống ghi nhận 35 loài, trong đó 11 loài tham gia công thức tổ thành (chiếm 31,43% tổng số loài), dẫn đầu là các loài ưa sáng tiên phong như Chân chim (hệ số tổ thành Ki = 0,92), Vàng anh (Ki = 0,74), Ba soi (Ki = 0,68), Đỏ ngọn (Ki = 0,58), Sung cao (Ki = 0,58) và Trẩu (Ki = 0,58). Ngược lại, khu vực dưới tán rừng ghi nhận 35 loài nhưng chỉ 7 loài tham gia tổ thành (chiếm 20,00%), ưu thế thuộc về các loài chịu bóng có giá trị cao như Dẻ (Ki = 0,71), Côm tầng (Ki = 0,68), Chẹo tía (Ki = 0,65), Dung đen (Ki = 0,55) và Nghiến (Ki = 0,55). Vị trí mép lỗ trống mang tính giao thoa sinh thái với 42 loài (8 loài vào công thức tổ thành, chiếm 19,05%), có sự hiện diện đồng thời của Dẻ (Ki = 0,87), Chân chim (Ki = 0,58) và Sau sau (Ki = 0,51).

Thứ ba, quy mô diện tích lỗ trống có mối tương quan thuận rất chặt chẽ với số lượng cây tái sinh, thể hiện qua hệ số tương quan Pearson r = 0,95. Lỗ trống nhỏ nhất có diện tích 105 m2 ghi nhận 84 cây tái sinh, trong khi lỗ trống lớn nhất đạt 165 m2 có tới 144 cây tái sinh.

Thứ tư, nguồn gốc cây tái sinh chủ yếu phát triển từ hạt (chiếm 65% đến 75%), tăng dần từ trung tâm lỗ trống ra vùng dưới tán rừng. Phân bố không gian của cây con tuân theo quy luật phân bố đều với hệ số phân tán Poisson K < 1, và cấu trúc số cây theo cấp chiều cao có dạng đường cong giảm (cây có chiều cao dưới 1,3 m chiếm tỷ trọng áp đảo).

Thảo luận kết quả

Sự biến động mật độ và tổ thành loài phản ánh trực tiếp sự thay đổi của chế độ ánh sáng và vi khí hậu đất. Khi tầng tán bị phá vỡ, lượng bức xạ xuyên qua tán tăng vọt, nhiệt độ đất tại tâm lỗ trống cao hơn kích thích hạt giống của các loài tiên phong nảy mầm nhanh chóng. Tầng cây cao xung quanh lỗ trống có chiều cao bình quân 16,4 m và đường kính bình quân 18,6 cm, trong đó cây tốt (cấp A) chiếm 39,13%, cây trung bình (cấp B) chiếm 38,77% và cây xấu (cấp C) chiếm 22,10%, đóng vai trò là nguồn tán phát hạt giống chủ đạo cho các lỗ trống.

Khi so sánh với các nghiên cứu tương tự tại Vườn quốc gia Bạch Mã hay Công ty Lâm nghiệp Mai Sơn, kết quả tại Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến có sự tương đồng về xu hướng chiếm ưu thế của cây ưa sáng ở trung tâm khoảng trống. Tuy nhiên, biên độ diện tích lỗ trống tại Thượng Tiến dao động hẹp hơn (105 m2 đến 165 m2, trung bình 135 m2 với phương sai 307,93), cho thấy lâm phần đang trong giai đoạn ổn định cấu trúc sau thời gian dài phục hồi tự nhiên.

Mối tương quan tuyến tính giữa diện tích lỗ trống và số cây tái sinh có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua biểu đồ phân tán (scatter plot) kết hợp đường hồi quy thực nghiệm. Bên cạnh đó, sự chuyển dịch cấu trúc loài giữa 3 vị trí sinh thái có thể được minh họa sinh động qua biểu đồ cột chồng tỷ lệ phần trăm các nhóm loài sinh thái, giúp các nhà quản lý dễ dàng nhận diện pha diễn thế của lâm phần.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các quy luật sinh thái đã phát hiện, hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh được đề xuất nhằm nâng cao chất lượng rừng trạng thái IIIA2:

  • Tiến hành phát dọn dây leo, cỏ dại và điều tiết tầng cây bụi thảm tươi có chiều cao vượt 0,7 m tại các lỗ trống trong giai đoạn 12 đến 24 tháng đầu nhằm giảm áp lực cạnh tranh dinh dưỡng, bảo đảm mật độ cây tái sinh mục đích đạt trên 1.000 cây/ha (Ban Quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến chủ trì thực hiện).
  • Thực hiện tỉa thưa vệ sinh đối với 22,10% số cây tầng cao có phẩm chất xấu (cấp C), tán lệch, sâu bệnh xung quanh mép lỗ trống; đồng thời bảo vệ nghiêm ngặt 39,13% cây mẹ gieo giống phẩm chất tốt (cấp A) như Re bầu, Dẻ, Chẹo tía và Trám trắng theo định kỳ hàng năm.
  • Triển khai làm giàu rừng bằng biện pháp trồng bổ sung các loài cây bản địa có giá trị bảo tồn và kinh tế cao như Lát hoa, Vàng tâm, Nghiến tại các lỗ trống có diện tích lớn hơn 150 m2 với mật độ từ 300 đến 500 cây/ha trong lộ trình giai đoạn 2026 - 2028 (Hạt Kiểm lâm huyện Kim Bôi phối hợp các trạm bảo vệ rừng).
  • Áp dụng triệt để phương thức khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên kết hợp bảo vệ rừng phòng hộ đầu nguồn trên toàn bộ diện tích 4.657 ha rừng tự nhiên; xây dựng quy chế phối hợp cộng đồng với 2.089 hộ dân vùng đệm thuộc các xã Thượng Tiến, Kim Tiến để ngăn chặn chăn thả gia súc và chặt phá rừng tái sinh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

  • Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Lâm học, Sinh thái học thực vật và Quản lý tài nguyên rừng: Sử dụng tài liệu làm cơ sở tham khảo về phương pháp điều tra ô dạng bản theo hướng phương vị, tính toán chỉ số IV% và phân tích động thái tái sinh khoảng trống tán rừng nhiệt đới.
  • Ban Giám đốc và cán bộ kỹ thuật tại các Ban Quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên, Vườn quốc gia: Vận dụng quy trình phân loại cây tái sinh có triển vọng và kỹ thuật điều tiết tầng cây bụi nhằm bảo tồn nguồn gen các loài thực vật quý hiếm trong Sách Đỏ Việt Nam.
  • Đội ngũ kỹ sư lâm nghiệp tại các Công ty Lâm nghiệp, Ban Quản lý rừng phòng hộ: Ứng dụng các thông số về mật độ 8.125 cây/ha và tương quan diện tích r = 0,95 để lập kế hoạch thiết kế biện pháp xúc tiến tái sinh, làm giàu rừng thứ sinh nghèo kiệt một cách hiệu quả.
  • Cơ quan quản lý nhà nước như Chi cục Kiểm lâm và Phòng Nông nghiệp các địa phương: Tham khảo số liệu thực địa để xây dựng chính sách giao khoán quản lý bảo vệ rừng gắn với sinh kế của đồng bào dân tộc thiểu số tại vùng đệm.

Câu hỏi thường gặp

Lỗ trống tán rừng hình thành do những nguyên nhân chủ yếu nào?

Tại Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến, 20 lỗ trống điều tra được hình thành từ 3 nguồn gốc chính: cây đổ do mưa bão chiếm 40% (8 lỗ trống), cây chết tự nhiên do già cỗi hoặc sâu bệnh chiếm 30% (6 lỗ trống), và 30% còn lại (6 lỗ trống) không xác định được nguyên nhân cụ thể do dấu vết gốc cây đã mục nát qua thời gian.

Vì sao mật độ cây tái sinh ở trung tâm lỗ trống lại cao hơn khu vực dưới tán rừng?

Trung tâm lỗ trống nhận lượng ánh sáng trực xạ dồi dào và nhiệt độ mặt đất cao hơn, kích thích hạt giống của các loài tiên phong nảy mầm mạnh mẽ. Mật độ tại trung tâm đạt 8.125 cây/ha, cao hơn mức 7.750 cây/ha dưới tán rừng khép tán – nơi điều kiện thiếu sáng hạn chế sự xuất hiện của nhóm loài cây ưa sáng.

Tiêu chí xác định một cây con là cây tái sinh có triển vọng là gì?

Cây tái sinh có triển vọng là cá thể sinh trưởng tốt (cấp A hoặc B), thân tròn thẳng, không bị cụt ngọn hay sâu bệnh, và có chiều cao vút ngọn lớn hơn chiều cao trung bình của tầng cây bụi thảm tươi tại khu vực điều tra (thường đạt từ 0,9 m trở lên), bảo đảm khả năng cạnh tranh không gian dinh dưỡng.

Cấu trúc tổ thành loài thay đổi ra sao từ trung tâm lỗ trống ra dưới tán rừng?

Có sự hoán đổi sinh thái rõ nét: Trung tâm lỗ trống bị chi phối bởi 11 loài ưa sáng mọc nhanh như Chân chim, Vàng anh, Ba soi; trong khi dưới tán rừng chỉ có 7 loài tham gia tổ thành và hoàn toàn thuộc nhóm cây chịu bóng, gỗ lớn có giá trị cao như Dẻ, Côm tầng, Chẹo tía, Dung đen, Nghiến. Mép lỗ trống là vùng giao thoa với 42 loài.

Quy mô diện tích lỗ trống ảnh hưởng như thế nào đến số lượng cây con tái sinh?

Diện tích lỗ trống và số lượng cây con có mối quan hệ tương quan thuận rất chặt chẽ với hệ số Pearson r = 0,95. Khi diện tích khoảng trống mở rộng từ 105 m2 lên 165 m2, số cây tái sinh ghi nhận tăng tương ứng từ 84 cây lên 144 cây/lỗ trống nhờ không gian dinh dưỡng và điều kiện chiếu sáng thuận lợi hơn.

Kết luận

  • Cấu trúc tổ thành loài phong phú với 35 đến 42 loài cây tái sinh, phản ánh tiềm năng đa dạng sinh học cao của trạng thái rừng phục hồi IIIA2 tại Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến.
  • Mật độ tái sinh tự nhiên đạt mức dồi dào từ 7.750 đến 8.125 cây/ha, trong đó tỷ lệ cây con có triển vọng vượt trên 60% ở tất cả các vị trí điều tra.
  • Quy mô diện tích lỗ trống tỷ lệ thuận chặt chẽ với số lượng cây tái sinh (hệ số tương quan Pearson r = 0,95) trên biên độ diện tích từ 105 m2 đến 165 m2.
  • Phân bố không gian của lớp cây con tuân theo quy luật phân bố đều trên mặt đất (K < 1) và nguồn giống tái sinh từ hạt đóng vai trò chủ đạo (trên 65%).
  • Đề tài đã cung cấp cơ sở định lượng vững chắc để thiết kế các giải pháp kỹ thuật lâm sinh như điều tiết tán che, phát dọn cây bụi thảm tươi và trồng bổ sung cây bản địa giai đoạn 2026 - 2028.

Các đơn vị quản lý tài nguyên rừng và chính quyền địa phương cần nhanh chóng thể chế hóa các khuyến nghị kỹ thuật này vào kế hoạch hành động hàng năm, nhằm bảo tồn bền vững hệ sinh thái rừng tự nhiên quý giá tại tỉnh Hòa Bình.