Tổng quan nghiên cứu

Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu có tổng diện tích tự nhiên 10.880,33 ha, trong đó đất có rừng chiếm 9.309,81 ha bao gồm 8.017,27 ha rừng tự nhiên và 1.292,54 ha rừng trồng, cùng 1.570,52 ha đất chưa có rừng. Trước áp lực khai thác gỗ, săn bắt lâm sản ngoài gỗ, mở rộng đất canh tác nông nghiệp và biến động bất động sản cục bộ, tài nguyên rừng tại tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu đã chịu nhiều tác động tiêu cực, dẫn đến suy giảm diện tích và suy thoái chất lượng lâm phần. Nhằm phục hồi các hệ sinh thái rừng nghèo kiệt, địa phương đã triển khai trồng mới và trồng bổ sung nhiều mô hình rừng cây gỗ lớn bản địa có giá trị kinh tế và bảo tồn cao từ năm 1985 đến nay.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung đánh giá định lượng các chỉ tiêu sinh trưởng, cấu trúc phân bố lâm phần và động thái tầng cây tái sinh tự nhiên dưới tán của 7 mô hình rừng trồng cây gỗ lớn trên 10 năm tuổi. Nghiên cứu được thực hiện tại phân khu phục hồi sinh thái thuộc các tiểu khu 22, 23 và 24 của Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu trên địa bàn huyện Xuyên Mộc trong thời gian từ tháng 3 đến tháng 9 năm 2018. Kết quả nghiên cứu cung cấp hệ thống luận cứ khoa học thực tiễn với các số liệu then chốt như trữ lượng gỗ đạt 137 m3/ha, tỷ lệ sống duy trì từ 84,4% đến 87,0%, mật độ cây tái sinh đạt 978 đến 1.526 cây/ha, hỗ trợ đắc lực cho Kế hoạch bảo vệ và phát triển rừng tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu giai đoạn 2016 – 2020 và chiến lược lâm nghiệp bền vững quốc gia.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết phân cấp sinh trưởng cây rừng của Kraft (1884), hệ thống phân chia lâm phần thành 5 cấp ưu thế nhằm xác định không gian dinh dưỡng và độ cạnh tranh ánh sáng trong quần xã thực vật đồng tuổi. Nghiên cứu kế thừa lý thuyết cấu trúc và mô hình điều chế rừng nhiệt đới của Meyer (1934), Richards (1939) và Rollet (1969), kết hợp quy luật diễn thế phục hồi sinh thái tự nhiên sau tác động của Richards (1933), Baur (1964) và Đồng Sỹ Hiền (1974).

Các mô hình toán học chuyên ngành được sử dụng bao gồm: hàm phân bố xác suất Weibull nhằm mô phỏng quy luật phân bố số cây theo đường kính và chiều cao; hàm phân bố khoảng cách hình chữ J mô tả cấu trúc rừng tự nhiên; chỉ số giá trị quan trọng IVI xác định công thức tổ thành loài. Khung lý thuyết tích hợp 5 khái niệm cốt lõi: Đường kính ngang ngực D1.3, Chiều cao vút ngọn Hvn, Cây tái sinh triển vọng (cây có Hvn lớn hơn 100 cm, phẩm chất tốt hoặc trung bình), Chỉ số đa dạng thực vật (Shannon – Weiner H', Gini – Simpson 1-λ, Pielou J', Margalef d), cùng Hệ số phân tán C và Chỉ số tụ hợp I để kiểm định không gian phân bố lâm phần.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thứ cấp được kế thừa từ hồ sơ thiết kế trồng rừng lưu trữ các năm 1985, 2001, 2002, 2003, 2005, 2006 và cơ sở dữ liệu kiểm kê rừng tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu năm 2016. Dữ liệu sơ cấp được thu thập thực địa trên 7 mô hình rừng trồng bằng phương pháp chọn mẫu điển hình tạm thời, đại diện cho 2 phương thức trồng mới và trồng bổ sung. Dung lượng mẫu bao gồm 23 ô tiêu chuẩn (OTC) diện tích 1.000 m2 (kích thước 25m x 40m), trong đó mô hình 1 bố trí 6 OTC, các mô hình từ 2 đến 7 bố trí 3 OTC mỗi mô hình. Tại mỗi OTC, thiết lập 3 dải điều tra song song với 9 ô dạng bản (ODB) diện tích 25 m2 (5m x 5m), nâng tổng số mẫu điều tra tầng tái sinh lên 207 ODB.

Phương pháp chọn mẫu điển hình tạm thời được lựa chọn vì đảm bảo tính đại diện cho các trạng thái lập địa cát ven biển và độ tuổi rừng trên 10 năm. Việc ứng dụng phân bố Weibull giúp mô phỏng linh hoạt cả dạng đường cong đối xứng và lệch. Mức độ phù hợp giữa phân bố thực nghiệm và lý thuyết được kiểm định qua tiêu chuẩn Khi bình phương (Chi-square) ở mức ý nghĩa 0,05. Sự khác biệt về đa dạng loài thực vật tái sinh giữa các mô hình được phân tích phương sai ANOVA và kiểm nghiệm Duncan thông qua các phần mềm SPSS version 19, Statgraphics Centurion XIV, Primer 6 và SigmaPlot 10 trong khung thời gian nghiên cứu từ tháng 3 đến tháng 9 năm 2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, về tỷ lệ sống và biến động mật độ, phương thức trồng bổ sung ghi nhận tỷ lệ cây sống trung bình đạt 87,0%, cao hơn 3,1% so với phương thức trồng mới trên đất trống (đạt 84,4%). Mật độ hiện tại của mô hình 1 (Sao đen 33 năm tuổi) đạt 418 cây/ha với trữ lượng gỗ đạt 137 m3/ha. Mô hình 4 (Sao đen xen Muồng đen) duy trì mật độ 440 cây/ha, trong đó Sao đen chiếm 53% với 233 cây/ha. Các mô hình trồng bổ sung duy trì mật độ ổn định từ 257 cây/ha (mô hình 5) đến 310 cây/ha (mô hình 6).

Thứ hai, về động thái tăng trưởng đường kính và chiều cao, tốc độ tăng trưởng đường kính giảm dần theo tuổi lâm phần. Mô hình 7 (Gõ đỏ 12 năm tuổi) có tăng trưởng đường kính bình quân hàng năm cao nhất đạt 0,97 cm/năm, trong khi mô hình 1 (Sao đen 33 năm tuổi) đạt mức tăng trưởng bình quân 0,45 cm/năm. Ở mô hình 3, Giáng hương đạt kích thước vượt trội với D1.3 trung bình 15,8 cm và Hvn đạt 10,6 m, cao hơn so với Dầu con rái cùng tuổi (D1.3 đạt 12,8 cm, Hvn đạt 9,5 m, trữ lượng 13,6 m3/ha).

Thứ ba, về quy luật cấu trúc lâm phần, toàn bộ 7 mô hình rừng trồng đều có đường cong phân bố số cây theo đường kính N-D tuân theo hàm phân bố Weibull dạng 1 đỉnh lệch trái (Sk > 0). Phân bố số cây theo chiều cao N-H cũng phù hợp với hàm Weibull dạng 1 đỉnh lệch phải, phản ánh trạng thái rừng trồng đang sinh trưởng tích cực.

Thứ tư, về đặc điểm tái sinh tự nhiên, nguồn gốc cây tái sinh từ hạt chiếm ưu thế tuyệt đối, dao động từ 91,6% (mô hình 7) đến 94,5% (mô hình 1). Mật độ cây tái sinh dao động từ 978 cây/ha (mô hình 1) đến 1.526 cây/ha (mô hình 5). Mô hình 1 có mật độ cây tái sinh triển vọng cao nhất đạt 240 cây/ha. Tầng tái sinh dưới tán mô hình 7 ghi nhận độ đa dạng cao nhất với 21 loài và chỉ số Simpson (1-λ) cao nhất, trong khi mô hình 1 có 16 loài với Sao đen chiếm 45%. Toàn bộ các mô hình đều có hệ số phân tán C > 0 và chỉ số tụ hợp I > 0, phản ánh phân bố không gian cây tái sinh ở dạng cụm.

Thảo luận kết quả

Tỷ lệ sống của nhóm rừng trồng bổ sung cao hơn mô hình trồng mới bắt nguồn từ điều kiện tiểu khí hậu thuận lợi dưới tán rừng tự nhiên nghèo kiệt, giúp che chắn bức xạ nhiệt gay gắt và hạn chế thoát hơi nước mặt trong mùa khô khi lượng bốc hơi chiếm gần 60% tổng lượng cả năm. Việc trồng hỗn loài (Sao đen phối hợp Giáng hương hoặc Muồng đen) tạo ra sự tương hỗ sinh thái, giảm cạnh tranh dinh dưỡng khoáng và rễ cây phát triển sâu hơn trên nền đất cát xám phù sa cổ.

So sánh với các nghiên cứu của Hoàng Phú Mỹ tại vùng duyên hải Nam Trung Bộ và Nguyễn Thanh Tiến tại miền Bắc, tăng trưởng đường kính của Giáng hương và Muồng đen (1,1 đến 1,4 cm/năm) tại Bình Châu – Phước Bửu đạt mức tương đương hoặc cao hơn. Kết quả hàm Weibull mô phỏng cấu trúc N-D và N-H củng cố kết luận của Phạm Ngọc Giao và Trần Văn Con về quy luật động thái rừng gỗ lớn bản địa nhiệt đới.

Dữ liệu thực nghiệm của luận văn có thể được trực quan hóa tối ưu qua biểu đồ phân bố tần số N-D lý thuyết Weibull kết hợp phân bố thực tế (với trục hoành chia cấp kính cự ly 2 cm và trục tung thể hiện mật độ cây/ha), cùng bảng ma trận tổng hợp các chỉ số đa dạng loài Margalef, Pielou, Shannon – Weiner và kết quả kiểm định ANOVA đa biến.

Đề xuất và khuyến nghị

Thực hiện bài cây tỉa thưa nuôi dưỡng rừng định kỳ: Ban Quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu cần tiến hành bài cây tỉa thưa vệ sinh và tỉa thưa cơ giới tại mô hình thuần loài Sao đen (mô hình 1) với cường độ 15% đến 20% số cây bị chèn ép, sâu bệnh; điều chỉnh mật độ lâm phần về mức tối ưu 350 đến 380 cây/ha nhằm thúc đẩy tăng trưởng trữ lượng đạt trên 150 m3/ha vào năm 2022.

Xúc tiến tái sinh tự nhiên và giải phóng cây tái sinh triển vọng: Đội Quản lý bảo vệ rừng cơ sở cần tổ chức phát dọn dây leo, cây bụi xâm lấn quanh các gốc cây tái sinh triển vọng có chiều cao trên 100 cm tại các mô hình 5, 6 và 7; phấn đấu nâng tỷ lệ cây triển vọng từ mức 12% lên trên 25% trong giai đoạn 2019 – 2021 nhằm tạo tầng cây thay thế vững chắc.

Mở rộng diện tích trồng bổ sung hỗn loài bản địa: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu cần ưu tiên phê duyệt các dự án phục hồi rừng theo phương thức trồng bổ sung hỗn loài (Gõ đỏ, Giáng hương, Dầu con rái) với mật độ 300 đến 350 cây/ha trên 373,49 ha đất trống thuộc phân khu phục hồi sinh thái trước năm 2025, thay thế dần phương thức trồng thuần loài.

Kiểm soát hoạt động nông lâm kết hợp dưới tán: Hạt Kiểm lâm huyện Xuyên Mộc cần phối hợp chính quyền địa phương khoanh vùng, giám sát chặt chẽ diện tích trồng xen cây ngắn ngày (sắn, mì) tại mô hình 2, 3 và 4; định hướng chuyển đổi sang cây họ đậu cải tạo đất hoặc cây dược liệu bản địa để chống thoái hóa đất và phòng chống cháy rừng mùa khô, đảm bảo độ che phủ tán rừng đạt trên 70% vào năm 2023.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Cơ quan quản lý nhà nước và Ban quản lý rừng đặc dụng (Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, Ban quản lý Khu bảo tồn Bình Châu – Phước Bửu): Ứng dụng số liệu định lượng về tăng trưởng và trữ lượng lâm phần để quy hoạch phục hồi 10.366,18 ha đất lâm nghiệp và hoàn thiện phương án quản lý rừng bền vững giai đoạn 2021 – 2030.

Các nhà khoa học, giảng viên và nghiên cứu sinh chuyên ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng: Khai thác phương pháp luận thiết lập 23 OTC điều tra lâm học, ứng dụng hàm Weibull và hệ thống chỉ số IVI, Shannon – Weiner làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu cấu trúc rừng trồng ven biển nhiệt đới.

Doanh nghiệp lâm nghiệp và các chủ rừng kinh doanh gỗ lớn: Tiếp cận quy trình kỹ thuật bố trí mật độ 300 đến 500 cây/ha, quy cách 6m x 3,3m, kỹ thuật xử lý thực bì theo dải và phương thức hỗn loài bản địa nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và hướng tới chứng chỉ rừng bền vững FSC.

Học viên cao học và sinh viên các trường đại học lâm nghiệp: Sử dụng luận văn như một công trình mẫu chuẩn mực về kỹ thuật điều tra hiện trường, thu thập dữ liệu cây tái sinh trên 207 ODB và xử lý thống kê sinh thái chuyên sâu bằng SPSS, Primer 6.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao phương thức trồng bổ sung cây gỗ lớn đạt tỷ lệ sống cao hơn mô hình trồng mới? Kết quả thực nghiệm cho thấy tỷ lệ sống của mô hình trồng bổ sung đạt 87,0%, cao hơn 3,1% so với trồng mới (84,4%). Tầng tán rừng tự nhiên còn sót lại đã tạo bóng che mát, giảm bức xạ mặt trời trực tiếp và hạn chế tình trạng bốc hơi nước mặt (vốn chiếm gần 60% tổng bốc hơi năm), giúp cây con bản địa chịu hạn tốt hơn trên đất cát.

Quy luật phân bố số cây theo đường kính N-D của các mô hình có đặc điểm gì nổi bật? Toàn bộ 7 mô hình rừng trồng đều tuân theo phân bố Weibull dạng một đỉnh lệch trái với hệ số Sk > 0. Dạng phân bố này chỉ ra mật độ cây tập trung chủ yếu ở các cấp kính nhỏ và trung bình, chứng minh lâm phần đang trong giai đoạn tích lũy sinh khối mạnh mẽ và còn nhiều tiềm năng gia tăng trữ lượng.

Tầng cây tái sinh tự nhiên dưới tán rừng có nguồn gốc và chất lượng ra sao? Cây tái sinh có nguồn gốc từ hạt chiếm ưu thế vượt trội từ 91,6% đến 94,5% trên cả 7 mô hình, chứng minh nguồn giống tự nhiên dồi dào. Tỷ lệ cây có phẩm chất tốt chiếm đa số, trong đó mô hình 1 đạt mật độ cây tái sinh triển vọng cao nhất với 240 cây/ha, tạo nền tảng vững chắc để thay thế tầng cây thành thục.

Những loài cây gỗ lớn bản địa nào sinh trưởng thích nghi tốt nhất tại khu vực nghiên cứu? Sao đen, Giáng hương và Gõ đỏ là những loài thể hiện tính thích nghi sinh thái vượt trội trên nền đất cát phù sa cổ huyện Xuyên Mộc. Gõ đỏ ở mô hình trồng bổ sung đạt tăng trưởng đường kính bình quân lên tới 0,97 cm/năm, trong khi Sao đen thuần loài đạt trữ lượng 137 m3/ha sau 33 năm sinh trưởng.

Biện pháp lâm sinh nào cần ưu tiên để thúc đẩy tầng cây tái sinh chuyển sang phân bố đều? Cần thực hiện phát dọn dây leo, cây bụi cạnh tranh ánh sáng và tỉa thưa 15% đến 20% mật độ tầng cây cao ở các lâm phần đã khép tán như mô hình 1 (418 cây/ha), giúp phân bổ đều nguồn ánh sáng xuống mặt đất và tạo không gian cho cây con phân tán rộng hơn.

Kết luận

  • Rừng trồng cây gỗ lớn bản địa từ 12 đến 33 năm tuổi tại Bình Châu – Phước Bửu sinh trưởng tốt, duy trì tỷ lệ sống từ 84,4% đến 87,0% và đạt trữ lượng tối đa 137 m3/ha.
  • Quy luật phân bố số cây theo đường kính N-D và chiều cao N-H của 7 mô hình đều tuân thủ chặt chẽ hàm phân bố xác suất Weibull, phản ánh quá trình sinh trưởng và phân hóa tự nhiên bình thường.
  • Tầng cây tái sinh tự nhiên phát triển mạnh mẽ với mật độ từ 978 đến 1.526 cây/ha, trên 91% bắt nguồn từ hạt và ghi nhận 21 loài xuất hiện dưới tán mô hình trồng bổ sung Gõ đỏ.
  • Phương thức trồng bổ sung thể hiện tính ưu việt rõ rệt về tỷ lệ sống, khả năng xúc tiến tái sinh tự nhiên và chỉ số đa dạng sinh học Simpson so với phương thức trồng thuần loài trên đất trống.
  • Hệ thống giải pháp lâm sinh gồm tỉa thưa nuôi dưỡng rừng, giải phóng cây tái sinh triển vọng và chấm dứt sản xuất nông nghiệp xâm lấn là điều kiện then chốt để duy trì hệ sinh thái rừng bền vững.

Luận văn đã đóng góp hệ thống cơ sở dữ liệu thực nghiệm định lượng toàn diện về sinh trưởng và diễn thế tái sinh của 7 mô hình rừng gỗ lớn, hoàn thiện cơ sở khoa học cho công tác phục hồi rừng đặc dụng ven biển tại Việt Nam.

Kế hoạch hành động tiếp theo cần tập trung hoàn thiện các quy trình kỹ thuật tỉa thưa và chăm sóc cây tái sinh trong giai đoạn 2019 – 2022, hướng tới nâng cao chất lượng toàn diện cho 1.292,54 ha rừng trồng của Khu bảo tồn trước năm 2025. Các cơ quan quản lý nhà nước và đơn vị nghiên cứu cần phối hợp chặt chẽ để thể chế hóa các giải pháp lâm sinh này vào đề án bảo tồn đa dạng sinh học cấp tỉnh.