I. Khám phá vai trò tái sinh lỗ trống rừng HIA2 tại Thượng Tiến
Nghiên cứu về tái sinh lỗ trống trong các hệ sinh thái rừng nhiệt đới cung cấp những hiểu biết sâu sắc về động lực và khả năng phục hồi tự nhiên. Tại Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến, trạng thái rừng HIA2, một kiểu rừng thứ sinh đang trong quá trình phục hồi, cho thấy rõ vai trò của các khoảng trống tán cây trong việc thúc đẩy diễn thế sinh thái. Các lỗ trống, hay canopy gap, được hình thành do sự đổ ngã tự nhiên của cây gỗ già, tạo ra những "cửa sổ" ánh sáng xuống tầng dưới. Điều này làm thay đổi đột ngột điều kiện vi khí hậu, bao gồm nhiệt độ, độ ẩm đất, và đặc biệt là cường độ ánh sáng dưới tán rừng. Sự thay đổi này kích hoạt một cuộc cạnh tranh sinh tồn mạnh mẽ của lớp cây con, định hình lại cấu trúc rừng trong tương lai. Hiểu rõ cơ chế này không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà còn là nền tảng để xây dựng các chiến lược quản lý rừng bền vững. Nghiên cứu tại Thượng Tiến tập trung vào việc định lượng và phân tích các đặc điểm của quá trình tái sinh tự nhiên này. Mục tiêu là xác định các loài cây có tiềm năng, đánh giá mật độ và chất lượng của cây gỗ tái sinh, từ đó làm cơ sở khoa học cho các biện pháp can thiệp lâm sinh. Quá trình này giúp đẩy nhanh tốc độ phục hồi rừng và nâng cao đa dạng sinh học cho toàn bộ hệ sinh thái, góp phần vào mục tiêu bảo tồn tài nguyên thiên nhiên của khu vực.
1.1. Hiểu đúng về lỗ trống tán cây và diễn thế sinh thái rừng
Lỗ trống tán cây (canopy gap) là những khoảng trống trong tán rừng, được hình thành khi một hoặc nhiều cây lớn chết đứng hoặc đổ ngã. Theo định nghĩa của Renato (2004), đây là những khu vực tạo ra sự khác biệt rõ rệt về môi trường so với dưới tán rừng kín. Chúng không phải là sự suy thoái, mà là một phần tất yếu của diễn thế sinh thái, khởi động quá trình trẻ hóa và tái cấu trúc rừng. Khi một lỗ trống xuất hiện, lượng ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp xuống mặt đất tăng lên đáng kể, tạo điều kiện cho các loài cây tiên phong ưa sáng nảy mầm và phát triển nhanh chóng. Quá trình này tạo ra một "bức khảm tái sinh" theo lý luận của Obervin (1938), nơi các mảng rừng ở những giai đoạn phát triển khác nhau cùng tồn tại, làm tăng tính phức tạp và đa dạng sinh học của toàn bộ hệ sinh thái rừng HIA2.
1.2. Tổng quan hệ sinh thái rừng HIA2 tại KBT Thượng Tiến
Trạng thái rừng HIA2 tại Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến Hòa Bình là đối tượng chính của nghiên cứu. Đây là kiểu rừng thứ sinh nghèo, đã trải qua tác động khai thác trong quá khứ và đang trong giai đoạn phục hồi. Cấu trúc rừng đặc trưng bởi tầng tán không liên tục, với sự hiện diện của những cây gỗ sót lại và tầng cây giữa đang vươn lên. Mặc dù vậy, hệ sinh thái này vẫn duy trì được sự phong phú về loài, là nơi cư trú của nhiều loài thực vật quý hiếm. Việc nghiên cứu tái sinh lỗ trống trong bối cảnh này đặc biệt quan trọng, vì nó phản ánh khả năng phục hồi hệ sinh thái một cách tự nhiên. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng cho ban quản lý khu bảo tồn trong việc đưa ra các quyết sách về bảo tồn và phát triển rừng.
II. Thách thức phục hồi rừng HIA2 và vai trò của lỗ trống tán cây
Quá trình phục hồi rừng thứ sinh như trạng thái HIA2 đối mặt với nhiều thách thức. Chất lượng lâm phần thường không cao, với sự chiếm ưu thế của các loài cây gỗ ưa sáng, sinh trưởng nhanh nhưng giá trị kinh tế thấp. Khả năng phục hồi hệ sinh thái phụ thuộc lớn vào nguồn giống sẵn có và các điều kiện thuận lợi cho cây con phát triển. Tuy nhiên, việc thiếu cơ sở khoa học về động lực tái sinh tự nhiên gây khó khăn cho các hoạt động lâm sinh. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Kha (2009) chỉ ra rằng chất lượng sinh trưởng của rừng thứ sinh ở Việt Nam còn kém. Trong bối cảnh đó, việc nghiên cứu đặc điểm tái sinh lỗ trống trở thành một hướng đi chiến lược. Các lỗ trống hoạt động như những "vườn ươm tự nhiên", nơi các loài cây bản địa có giá trị có cơ hội cạnh tranh và phát triển. Phân tích mật độ cây tái sinh và thành phần loài tái sinh trong các lỗ trống giúp các nhà khoa học dự báo chiều hướng phát triển của rừng. Từ đó, các biện pháp kỹ thuật có thể được áp dụng để điều tiết quá trình này theo hướng có lợi, vừa đảm bảo mục tiêu bảo tồn đa dạng sinh học, vừa nâng cao giá trị của tài nguyên rừng.
2.1. Thực trạng cấu trúc rừng HIA2 và khả năng tái sinh tự nhiên
Rừng HIA2 tại Thượng Tiến có cấu trúc rừng phức tạp nhưng không đồng đều. Tầng cây cao bao gồm các loài như Chân chim, Dẻ, Re bầu, Đỏ ngọn, phần lớn là các loài ưa sáng, giá trị kinh tế không cao. Theo kết quả điều tra, tỷ lệ cây có phẩm chất xấu (cong queo, sâu bệnh) còn chiếm một lượng đáng kể (22,1%). Điều này cho thấy tiềm năng phục hồi rừng tự nhiên gặp nhiều trở ngại nếu không có sự can thiệp. Quá trình tái sinh tự nhiên diễn ra nhưng chịu sự cạnh tranh gay gắt từ thảm thực vật xâm lấn, làm giảm cơ hội sống sót của cây gỗ tái sinh có giá trị. Do đó, việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến tái sinh là vô cùng cấp thiết.
2.2. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu thành phần loài tái sinh
Thành phần loài tái sinh là chỉ báo quan trọng nhất cho tương lai của một lâm phần. Nghiên cứu này cho phép dự đoán liệu rừng có đang diễn thế theo hướng bền vững hay không. Trong các lỗ trống, sự cạnh tranh giữa các loài ưa sáng và chịu bóng quyết định tổ thành của rừng trong nhiều thập kỷ tới. Việc xác định được thành phần loài tái sinh và so sánh với tầng cây mẹ giúp đánh giá mức độ kế thừa và sự xuất hiện của các loài mới. Thông tin này là cơ sở khoa học không thể thiếu để đề xuất các biện pháp làm giàu rừng, chẳng hạn như trồng bổ sung các loài cây mục tiêu, nhằm định hướng diễn thế sinh thái theo hướng tích cực, phục vụ cho quản lý rừng bền vững.
III. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên trong lỗ trống
Để đánh giá chính xác đặc điểm tái sinh lỗ trống, một phương pháp luận khoa học và chặt chẽ đã được áp dụng. Nghiên cứu được thực hiện trên 20 lỗ trống có diện tích từ 105 m² đến 165 m², lựa chọn ngẫu nhiên trên các tuyến điều tra hệ thống. Phương pháp xác định diện tích lỗ trống được cải tiến từ Jans và cộng sự (1993), đảm bảo độ chính xác cao. Bên trong mỗi lỗ trống và khu vực đối chứng (dưới tán rừng kín), các ô dạng bản (ODB) có diện tích 4 m² được thiết lập để thu thập dữ liệu chi tiết. Các chỉ tiêu chính được ghi nhận bao gồm: thành phần loài tái sinh, mật độ cây tái sinh, chiều cao, đường kính gốc của cây con, chất lượng và nguồn gốc (tái sinh hạt hay chồi). Đồng thời, các yếu tố ảnh hưởng như đặc điểm tầng cây cao xung quanh và độ che phủ của lớp cây bụi, thảm tươi cũng được định lượng. Cách tiếp cận này cho phép so sánh và phân tích một cách có hệ thống, làm rõ ảnh hưởng của ánh sáng dưới tán rừng và các yếu tố vi khí hậu khác đến quá trình tái sinh tự nhiên.
3.1. Thiết lập ô điều tra và thu thập số liệu cây con cây mạ
Quy trình thu thập số liệu được tiêu chuẩn hóa để đảm bảo tính nhất quán. Tại mỗi lỗ trống, 5 ô dạng bản (ODB) được bố trí: một ở trung tâm và bốn ở bốn góc. Để đối chứng, 5 ODB tương tự cũng được lập dưới tán rừng kín, cách mép lỗ trống 10 mét. Trong mỗi ODB, tất cả cây con và cây mạ của các loài cây gỗ đều được định danh, đếm số lượng, đo chiều cao vút ngọn (Hvn) và đường kính gốc (Doo). Chất lượng cây được phân thành 3 cấp (tốt, trung bình, xấu) và nguồn gốc được xác định là từ hạt hay từ chồi. Phương pháp này cung cấp một bộ dữ liệu chi tiết, cho phép phân tích sâu về cấu trúc rừng ở giai đoạn khởi đầu.
3.2. Phân tích ảnh hưởng của diện tích lỗ trống và thảm thực vật
Nghiên cứu không chỉ mô tả mà còn phân tích các yếu tố ảnh hưởng. Mối quan hệ giữa diện tích lỗ trống và số lượng cây gỗ tái sinh được kiểm tra bằng hệ số tương quan Pearson. Kết quả cho thấy mối tương quan dương mạnh (r = 0.95), khẳng định diện tích lỗ trống càng lớn, số lượng cây tái sinh càng nhiều. Bên cạnh đó, ảnh hưởng của lớp cây bụi thảm tươi được đánh giá thông qua chiều cao trung bình và độ che phủ. Dữ liệu cho thấy, độ che phủ của thảm tươi trung bình là 61%, là một yếu tố cạnh tranh đáng kể về ánh sáng và dinh dưỡng đối với cây con, đặc biệt là những cây có chiều cao dưới 0.7m.
IV. Kết quả phân tích đặc điểm tái sinh rừng tại KBT Thượng Tiến
Kết quả nghiên cứu tại Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến đã cung cấp những bằng chứng định lượng rõ ràng về quá trình tái sinh lỗ trống. Phân tích cho thấy mật độ cây tái sinh cao nhất ở trung tâm lỗ trống (trung bình 8.125 cây/ha), cao hơn đáng kể so với khu vực mép lỗ trống (7.775 cây/ha) và dưới tán rừng (7.750 cây/ha). Điều này khẳng định vai trò then chốt của ánh sáng trong việc thúc đẩy tái sinh. Về thành phần loài tái sinh, có sự khác biệt rõ rệt: trung tâm lỗ trống ưu thế bởi các loài ưa sáng như Chân chim, Vang anh, Ba soi; trong khi dưới tán rừng lại là nơi phát triển của các loài chịu bóng có giá trị kinh tế cao hơn như Dẻ, Chẹo tía, Dung đen. Đáng chú ý, mức độ kế thừa của lớp cây tái sinh so với tầng cây mẹ là rất cao, với chỉ số tương đồng Sorensen luôn lớn hơn 0.75. Điều này cho thấy rừng HIA2 có một khả năng phục hồi hệ sinh thái tiềm tàng mạnh mẽ, nếu được tác động một cách hợp lý.
4.1. So sánh cấu trúc tổ thành loài cây gỗ tái sinh và mật độ
Cấu trúc tổ thành cây tái sinh thể hiện rõ sự phân hóa theo vị trí. Trung tâm lỗ trống có 35 loài, với 11 loài tham gia vào công thức tổ thành, chủ yếu là cây tiên phong ưa sáng. Ngược lại, dưới tán rừng có 39 loài, nhưng chỉ 7 loài tham gia công thức tổ thành, đa số là cây chịu bóng. Vị trí mép lỗ trống là vùng chuyển tiếp, kết hợp đặc điểm của cả hai khu vực. Về mật độ, sự chênh lệch khẳng định ánh sáng dưới tán rừng là nhân tố chi phối chính. Tỷ lệ cây con có triển vọng (chiều cao lớn hơn chiều cao thảm tươi) cũng cao nhất ở trung tâm lỗ trống (67,38%), cho thấy điều kiện sinh trưởng thuận lợi hơn.
4.2. Đánh giá chất lượng và nguồn gốc của cây gỗ tái sinh
Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, nguồn gốc cây gỗ tái sinh có sự khác biệt. Tỷ lệ cây tái sinh từ hạt chiếm đa số ở cả ba vị trí, nhưng cao nhất ở dưới tán rừng (89,69%), nơi môi trường ổn định hơn. Trong khi đó, ở trung tâm lỗ trống, nơi có nhiều ánh sáng và biến động môi trường, tỷ lệ cây tái sinh từ chồi cao hơn đáng kể (39,68%). Về chất lượng, tỷ lệ cây phẩm chất tốt (loại A) và trung bình (loại B) chiếm phần lớn, tuy nhiên số lượng cây phẩm chất xấu (loại C) vẫn còn chiếm khoảng 15-20%. Điều này cho thấy cần có các biện pháp chăm sóc để nâng cao chất lượng thế hệ rừng tương lai.
V. Giải pháp lâm sinh xúc tiến tái sinh lỗ trống rừng bền vững
Dựa trên các kết quả nghiên cứu thực nghiệm, một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh được đề xuất nhằm xúc tiến tái sinh tự nhiên và hướng tới quản lý rừng bền vững tại hệ sinh thái rừng HIA2. Giải pháp trọng tâm là điều tiết mối quan hệ giữa tầng cây mẹ và lớp cây tái sinh. Cần ưu tiên nuôi dưỡng những loài cây có giá trị kinh tế và sinh thái cao như Dung đen, Chẹo tía, Trám, đồng thời tỉa thưa những cây phi mục đích, phẩm chất xấu ở tầng cây cao để tạo thêm các lỗ trống nhân tạo. Đối với lớp cây tái sinh, cần thực hiện các biện pháp chăm sóc như phát dọn dây leo, giảm độ che phủ của cây bụi thảm tươi ở những nơi có mật độ quá dày. Việc này giúp giảm cạnh tranh, tạo điều kiện cho cây con có triển vọng sinh trưởng tốt hơn. Trồng bổ sung các loài cây bản địa có giá trị vào những lỗ trống lớn có mật độ tái sinh thấp cũng là một giải pháp cần thiết. Áp dụng đồng bộ các biện pháp này không chỉ đẩy nhanh quá trình phục hồi rừng mà còn góp phần quan trọng vào việc bảo tồn tài nguyên thiên nhiên và đa dạng sinh học.
5.1. Đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động vào cấu trúc rừng
Các biện pháp kỹ thuật cần tập trung vào hai đối tượng chính: tầng cây cao và lớp cây tái sinh. Với tầng cây cao, cần thực hiện tỉa thưa có chọn lọc, loại bỏ những cây kém chất lượng để mở rộng tán, mô phỏng quá trình hình thành lỗ trống tán cây tự nhiên. Với lớp cây gỗ tái sinh, cần thực hiện chăm sóc, phát quang cây bụi, dây leo xung quanh các cây con có triển vọng, đặc biệt là các loài mục tiêu. Ở những nơi mật độ tái sinh tự nhiên của cây mục tiêu không đủ (dưới 1000 cây/ha), cần tiến hành trồng bổ sung. Các biện pháp này giúp điều chỉnh cấu trúc rừng theo hướng tích cực, nâng cao chất lượng và giá trị lâm phần.
5.2. Hướng tới quản lý rừng bền vững tại Khu bảo tồn Thượng Tiến
Các giải pháp đề xuất cần được lồng ghép vào kế hoạch quản lý rừng bền vững tổng thể của Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến. Việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh dựa trên cơ sở khoa học về tái sinh lỗ trống sẽ mang lại hiệu quả kép: vừa phục hồi hệ sinh thái, vừa nâng cao giá trị bảo tồn. Cần tăng cường công tác bảo vệ, ngăn chặn các tác động tiêu cực từ con người, đồng thời theo dõi, đánh giá định kỳ hiệu quả của các biện pháp can thiệp. Việc lồng ghép kiến thức bản địa của cộng đồng địa phương vào công tác quản lý cũng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo sự thành công lâu dài, góp phần bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển sinh kế bền vững.
