Tổng quan nghiên cứu

Thực trạng tài nguyên rừng tự nhiên tại Việt Nam ghi nhận khoảng 10,4 triệu hecta trên tổng số 12,8 triệu hecta đất có rừng trên toàn quốc, chiếm tỷ lệ 81,21%. Trong cơ cấu lâm nghiệp tại vùng trung du và miền núi phía Bắc, diện tích rừng thứ sinh chiếm tỷ trọng áp đảo với trên 61% thuộc đối tượng khoanh nuôi bảo vệ, điển hình như tại Bắc Giang chiếm 68,4% và Phú Thọ chiếm 55,2%. Tuy nhiên, sức ép từ việc chuyển đổi sang trồng rừng nguyên liệu giấy sợi cùng áp lực khai thác quá mức trong giai đoạn 1976 - 1989 đã khiến diện tích rừng tự nhiên suy thoái nghiêm trọng. Tại khu vực Cầu Hai thuộc tỉnh Phú Thọ, đến năm 1990 chỉ còn lại khoảng 30 hecta rừng nghèo kiệt trạng thái IIIA1 với tầng cây cao phẩm chất kém, số lượng loài cây gỗ giảm mạnh từ trên 100 loài xuống còn khoảng 40 loài, vắng bóng các loài cây bản địa quý hiếm như Giổi xanh, Re gừng, Lõi thọ, Gội nếp.

Trước yêu cầu cấp thiết về phục hồi hệ sinh thái bền vững thông qua các Chương trình 327 và 661, đề tài nghiên cứu được triển khai nhằm làm sáng tỏ quy luật động thái phục hồi của rừng thứ sinh sau 14 năm tác động lâm sinh (từ năm 1990 đến năm 2004 - 2008). Nghiên cứu tập trung vào hai đối tượng phục hồi phổ biến là rừng khoanh nuôi tái sinh và rừng làm giàu tại khu vực trắc địa 21°40’ vĩ độ Bắc và 105°20’ kinh độ Đông trên địa bàn huyện Thanh Ba và Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ. Ý nghĩa cốt lõi của công trình là cung cấp luận cứ khoa học định lượng về sự chuyển dịch thảm thực vật, cấu trúc lâm phần và động thái lý hóa tính, sinh vật đất, làm nền tảng cho công tác quản lý, khai thác và phục hồi rừng bền vững khu vực Trung tâm Bắc Bộ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết diễn thế sinh thái nhiệt đới và quan điểm phục hồi hệ sinh thái rừng. Các quan điểm đương đại của Cairns, Jordan và Egan nhấn mạnh việc đưa hệ sinh thái tiếp cận trạng thái bền vững tự nhiên thông qua tác động hỗ trợ có kiểm soát. Khái niệm nội cân bằng sinh thái của Eugene Odum chỉ rõ cơ chế tự duy trì, khả năng chống chịu biến đổi và đặc tính tái sinh lấp lỗ trống của rừng mưa nhiệt đới khi có cây già cỗi đổ ngã.

Lý thuyết phân chia cấu trúc thảm thực vật của Thái Văn Trừng xác lập mô hình 5 tầng tán điển hình cho rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới gồm tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi (B) và tầng cỏ quyết (C). Đồng thời, hệ thống phân loại quần thể được định vị qua các khái niệm quần hợp (1-2 loài chiếm 90% số cá thể), ưu hợp (nhóm dưới 10 loài ưu thế chiếm 40% - 50% tổng số cá thể) và phức hợp. Mô hình toán học ứng dụng các phân bố giảm Meyer và phân bố xác suất liên tục Weibull nhằm lượng hóa cấu trúc số cây theo cấp đường kính (N/D) và cấp chiều cao (N/H).

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu kết hợp kế thừa chuỗi dữ liệu theo dõi liên tục từ năm 2004 đến 2008 trên 02 ô định vị cố định diện tích 10.000 m² (01 ô rừng khoanh nuôi và 01 ô rừng làm giàu) cùng 06 ô tiêu chuẩn tạm thời diện tích 1.000 m² lập mới năm 2007 (mỗi đối tượng 03 ô). Toàn bộ cây thân gỗ có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên được đo đếm chuẩn xác bằng thước vanh và máy đo cao quang học Vertex chuyên dụng.

Điều tra cây tái sinh được thực hiện trên 100 ô dạng bản diện tích 10 m² cho mỗi ô định vị 10.000 m² (chiếm 10% tổng diện tích) và 10 ô dạng bản 10 m² cho mỗi ô tiêu chuẩn 1.000 m². Về động thái đất, mẫu được lấy tại phẫu diện đất sâu 1,0 m ở 3 tầng độ sâu gồm 0 - 10 cm, 10 - 20 cm và 40 - 60 cm theo 16 hướng khác nhau. Lượng vật rơi rụng được thu thập định kỳ 2 tháng một lần bằng hệ thống 3 máng xi măng diện tích 4 m² trên mỗi lâm phần. Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng SPSS và Excel, ứng dụng chỉ số giá trị quan trọng IV% của Daniel Marmillod, chỉ số đa dạng Shannon-Wiener và tiêu chuẩn kiểm định Chi-bình phương nhằm bảo đảm tính khách quan, chuẩn xác tuyệt đối.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Sau 14 năm phục hồi và nuôi dưỡng, cấu trúc tổ thành thảm thực vật tại Cầu Hai đã có sự thay đổi căn bản về chất lượng và độ đa dạng sinh học.

Thứ nhất, tổ thành loài cây tầng cao chuyển biến tích cực khi các loài cây gỗ mục đích có giá trị kinh tế và sinh thái cao như Ràng ràng mít, Lim xanh, Re gừng, Dẻ cau, Sòi phẳng, Trám trắng, Xoan đào và Giổi xanh đã vươn lên chiếm vị trí ưu thế. Loài cây tiên phong kém giá trị là Ngát từng chiếm tỷ lệ 35,7% năm 1990 đã giảm mạnh xuống dưới 10%, nhường chỗ cho Ràng ràng mít với hệ số tổ thành dao động từ 2,1 đến 4,6 trong các công thức tổ thành lâm phần.

Thứ hai, tiềm năng tái sinh tự nhiên đạt mức rất cao với mật độ trung bình từ 3.917 cây/ha đến 8.421 cây/ha trên các trạng thái rừng. Trong đó, mật độ cây tái sinh mục đích đạt từ 2.750 đến 5.921 cây/ha, chiếm tỷ lệ trên 65% tổng số cây tái sinh. Cây tái sinh có phẩm chất tốt và phân bố đều khắp mặt bằng tán rừng.

Thứ ba, tốc độ sinh trưởng của các loài cây bản địa trồng làm giàu rừng đạt kết quả vượt bậc. Sau 10 năm theo dõi, cây Re gừng đạt tăng trưởng đường kính bình quân 1,98 cm/năm với chiều cao vút ngọn 9,1 m; Xoan đào đạt tăng trưởng đường kính 1,55 cm/năm và chiều cao 12,6 m; trong khi Giổi cau và cây tái sinh tự nhiên đạt mức tăng trưởng đường kính ổn định từ 1,19 đến 1,23 cm/năm.

Thứ tư, tính chất lý hóa và sinh vật học đất rừng được cải thiện rõ rệt. Hàm lượng mùn tổng số tầng đất mặt tăng từ 1,4% lên mức 2,6%, độ xốp đất nâng cao, hàm lượng lân dễ tiêu gia tăng theo thời gian phục hồi. Hoạt tính sinh học đất ghi nhận mật độ vi khuẩn hiếu khí phát triển mạnh mẽ, gấp từ 159 đến 241 lần so với vi khuẩn kỵ khí.

Thảo luận kết quả

Khi mô tả cấu trúc lâm phần qua các biểu đồ trắc diện đứng Richards cải tiến và bảng phân bố tần số N/D theo hàm Weibull, kết quả cho thấy lâm phần phục hồi đã hình thành rõ rệt 3 đến 4 tầng tán liên tục. Sự phân bố số cây theo cấp đường kính tuân theo quy luật giảm tiệm tiến tự nhiên, phản ánh cấu trúc rừng nhiều tầng tuổi có tính kế thừa ổn định. Các dữ liệu kiểm định Chi-bình phương với bậc tự do xác định đều khẳng định độ phù hợp cao giữa phân bố lý thuyết và thực nghiệm.

So sánh với các công trình nghiên cứu diễn thế thoái hóa của Thái Văn Trừng và Trần Ngũ Phương tại vùng Vĩnh Phú - Tuyên Quang, kết quả thực tế tại Cầu Hai chứng minh rằng rừng thứ sinh hoàn toàn có khả năng tái thiết lại cấu trúc gần với rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới. Việc kết hợp triệt để cơ chế tái sinh lỗ trống tự nhiên với các can thiệp lâm sinh hợp lý như mở rạch 2 m đến 4 m đã rút ngắn đáng kể chu kỳ phục hồi thảm thực vật từ hàng chục năm xuống còn khoảng 14 - 15 năm.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm tối ưu hóa hiệu quả quản lý và phục hồi tài nguyên rừng thứ sinh tại khu vực miền núi phía Bắc, các giải pháp kỹ thuật cần được triển khai đồng bộ:

  1. Áp dụng quy trình khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên kết hợp luỗng phát dây leo, tỉa thưa cây phi mục đích chèn ép cây tái sinh định kỳ 1 đến 2 lần mỗi năm. Đặt mục tiêu duy trì mật độ cây tái sinh mục đích trên 1.500 cây/ha trong chu kỳ 3 - 5 năm đầu, giao Chi cục Kiểm lâm và Ban Quản lý rừng phòng hộ địa phương chịu trách nhiệm giám sát.

  2. Mở rộng mô hình làm giàu rừng theo rạch đối với trạng thái rừng nghèo kiệt IIIA1. Thực hiện mở rạch rộng 2 m đến 4 m luân phiên rạch chừa 3 m, trồng hỗn giao các loài cây bản địa có triển vọng cao như Re gừng, Giổi xanh, Xoan đào với mật độ 480 đến 660 cây/ha. Thời gian kiến thiết hoàn thành trong giai đoạn 2026 - 2030 dưới sự thực hiện của các công ty lâm nghiệp và chủ rừng hộ gia đình.

  3. Dừng hoàn toàn việc đưa các loài cây Lim xét và Ràng ràng mít vào trồng thuần loài làm giàu rừng nghèo do khả năng cạnh tranh kém và tỷ lệ gãy ngọn cao sau năm thứ hai. Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cần phê duyệt cơ cấu giống ưu tiên các loài cây gỗ lớn đa mục đích bản địa.

  4. Thiết lập hệ sinh thái giám sát đất lâm nghiệp định kỳ 3 năm một lần tại các ô tiêu chuẩn cố định, theo dõi các chỉ tiêu độ xốp, hàm lượng mùn trên 2,5% và tốc độ phân giải vật rơi rụng qua hệ thống máng xi măng tiêu chuẩn, do Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Lâm sinh phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn cung cấp nguồn tư liệu khoa học chuẩn xác cho các nhóm đối tượng chuyên môn:

  1. Các nhà hoạch định chính sách và cán bộ quản lý lâm nghiệp tại Chi cục Kiểm lâm, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn: ứng dụng luận cứ để hoàn thiện các quy định kỹ thuật về khoanh nuôi, làm giàu rừng và phân bổ ngân sách các chương trình phát triển lâm nghiệp bền vững.

  2. Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên chuyên ngành Lâm học, Quản lý Tài nguyên Rừng, Sinh thái học: sử dụng làm tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp thiết lập ô định vị dài hạn, giải tích cấu trúc thảm thực vật và ứng dụng mô hình toán học trong lâm nghiệp.

  3. Chủ rừng, doanh nghiệp lâm nghiệp và các ban quản lý rừng đặc dụng, phòng hộ: áp dụng trực tiếp hướng dẫn kỹ thuật mở rạch, chọn loài cây bản địa và khoảng cách trồng làm giàu rừng thứ sinh nghèo kiệt.

  4. Các tổ chức phi chính phủ và dự án phát triển nông thôn: tham khảo bài học thực tiễn về gắn kết kỹ thuật lâm sinh với điều kiện kinh tế xã hội vùng trung du để nâng cao sinh kế bền vững cho người dân địa phương.

Câu hỏi thường gặp

Rừng thứ sinh Cầu Hai sau 14 năm phục hồi có thể đạt lại trạng thái rừng nguyên sinh ban đầu hay không?

Lâm phần phục hồi đạt được cấu trúc thảm thực vật 3 đến 4 tầng tán và tính chất đất tiếp cận tương đương rừng tự nhiên ban đầu. Tuy nhiên, để đạt trạng thái cực đỉnh ổn định hoàn toàn về tổ thành loài cây gỗ lớn nguyên sinh như Lim xanh cổ thụ, hệ sinh thái cần tiếp tục quá trình diễn thế tự nhiên được bảo vệ thêm nhiều thập kỷ.

Loài cây bản địa nào đạt tốc độ sinh trưởng và hiệu quả cao nhất khi làm giàu rừng tại khu vực Cầu Hai?

Cây Re gừng và Xoan đào đạt tốc độ tăng trưởng vượt trội nhất trong các mô hình thử nghiệm. Sau 10 năm, Re gừng đạt tăng trưởng đường kính bình quân 1,98 cm/năm và Xoan đào đạt 1,55 cm/năm, đồng thời thể hiện khả năng thích nghi tốt dưới các rạch làm giàu có độ tán che thích hợp.

Vì sao không nên sử dụng Lim xét và Ràng ràng mít để trồng thuần trong cải tạo rừng nghèo kiệt?

Thực nghiệm lâm sinh qua 17 năm theo dõi cho thấy Ràng ràng mít trồng thuần sinh trưởng kém và thường xuyên bị sâu hại làm chết ngọn. Trong khi đó, cây Lim xét chỉ tăng trưởng tốt trong vài năm đầu rồi suy giảm nghiêm trọng, không thể tham gia vào tầng tán chính của rừng.

Phương pháp phân tích động thái vi sinh vật đất trong nghiên cứu được triển khai như thế nào?

Phương pháp pha loãng tới hạn theo tiêu chuẩn Sinclair và Dhingra được ứng dụng để phân lập các nhóm vi khuẩn, nấm nội cộng sinh và vi sinh vật phân giải lân. Mẫu đất được lấy ở 3 tầng độ sâu theo 16 hướng, tiến hành nuôi cấy trên môi trường thạch chuyên dụng để đếm số lượng khuẩn lạc.

Quy luật phân bố số cây theo cấp kính N/D của lâm phần phục hồi tuân theo mô hình toán học nào?

Phân bố số cây theo cấp đường kính của rừng khoanh nuôi và làm giàu tuân theo quy luật giảm dạng hàm Meyer và phân bố Weibull. Kết quả kiểm định Chi-bình phương với mức ý nghĩa 0,05 đều khẳng định sự tương thích chặt chẽ giữa số liệu thực nghiệm với đường cong phân bố lý thuyết.

Kết luận

  • Rừng thứ sinh tại Cầu Hai sau 14 năm khoanh nuôi và làm giàu đã phục hồi mạnh mẽ về cấu trúc 5 tầng tán, khôi phục thành công các loài cây gỗ bản địa có giá trị cao.
  • Mật độ tái sinh tự nhiên đạt mức lý tưởng từ 3.917 đến 8.421 cây/ha với tỷ lệ cây mục đích chiếm trên 65%, đảm bảo khả năng tự duy trì và phát triển bền vững của quần xã.
  • Mô hình làm giàu rừng theo rạch 2 m đến 4 m bằng các loài Re gừng, Xoan đào và Giổi xanh khẳng định tính ưu việt với tốc độ tăng trưởng đường kính đạt từ 1,23 đến 1,98 cm/năm.
  • Tính chất vật lý, hóa học và hoạt tính sinh học đất mặt phục hồi rõ rệt, thể hiện qua hàm lượng mùn tăng lên 2,6% cùng sự chiếm ưu thế tuyệt đối của vi sinh vật hiếu khí.
  • Các cơ quan quản lý và chủ rừng cần đẩy mạnh ứng dụng quy trình kỹ thuật khoanh nuôi xúc tiến tái sinh và làm giàu rừng theo rạch bằng cây bản địa giai đoạn 2026 - 2030 nhằm bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển kinh tế lâm nghiệp bền vững.