Tổng quan nghiên cứu

Khu vực quản lý của Công ty Trách nhiệm hữu hạn một thành viên Lâm nghiệp Con Cuông có tổng diện tích tự nhiên 8.605,2 ha, trong đó đất có rừng chiếm 98,3% với 7.605,2 ha rừng tự nhiên. Nằm trong vùng đệm của Vườn quốc gia Pù Mát - nơi lưu giữ 1.297 loài thực vật bậc cao và 938 loài động vật, khu hệ rừng tại đây giữ vai trò sống còn đối với phòng hộ đầu nguồn và bảo tồn nguồn gen quý hiếm Bắc Trường Sơn. Tuy nhiên, sau nhiều chu kỳ khai thác và áp lực sinh kế từ cộng đồng vùng đệm, cấu trúc rừng tự nhiên đã bị suy giảm đáng kể, đòi hỏi các giải pháp phục hồi sinh thái dựa trên quy luật tự nhiên thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào trồng rừng nhân tạo tốn kém.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá toàn diện các đặc trưng tái sinh tự nhiên dưới tán rừng tự nhiên thông qua các chỉ tiêu: mật độ, tổ thành loài, chất lượng cây con, phân bố không gian, cấp chiều cao và tiềm năng chuyển tiếp lên tầng tán chính. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại 10 tiểu khu thuộc địa bàn 3 xã Châu Khê, Yên Khê và Lục Dạ, huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An, theo dõi diễn thế liên tục trong giai đoạn 7 năm từ năm 2006 đến năm 2012.

Ý nghĩa của công trình thể hiện qua việc cung cấp luận cứ khoa học thực nghiệm để điều tiết tốc độ tăng trưởng trữ lượng lâm phần trung bình đạt 13,99 m³/ha/năm, đồng thời xây dựng quy trình kỹ thuật nuôi dưỡng và khoanh nuôi xúc tiến tái sinh nhằm duy trì mật độ cây tái sinh triển vọng đạt trên 1.000 cây/ha, hướng tới quản lý và kinh doanh rừng bền vững.

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 rừng nhiệt đới của giáo sư Thái Văn Trừng (1978), trong đó khẳng định ánh sáng là nhân tố sinh thái khống chế và điều khiển toàn bộ quá trình tái sinh tự nhiên ở cả rừng nguyên sinh lẫn rừng thứ sinh. Đồng thời, đề tài kết hợp luận điểm bức khảm tái sinh tuần hoàn của Aubréville (1938) và Richards (1956) nhằm phân tích sự thay thế giữa nhóm loài tiên phong ưa sáng với nhóm loài trung sinh chịu bóng theo thời gian.

Cấu trúc tổ thành lâm phần được lượng hóa qua công thức xác định loài ưu thế của Nguyễn Hữu Hiến (1970) với ngưỡng tham gia của loài thỏa mãn điều kiện số lượng cá thể lớn hơn hoặc bằng giá trị trung bình X0 = N/a (trong đó N là tổng số cây điều tra, a là tổng số loài).

Nghiên cứu vận dụng 4 khái niệm nền tảng:

  • Tái sinh tự nhiên: Quá trình phục hồi thế hệ cây con nhằm thay thế tầng cây già cỗi.
  • Cây tái sinh triển vọng: Những cá thể có chiều cao vút ngọn từ 2 m trở lên, thân thẳng, không sâu bệnh, có khả năng gia nhập tầng tán chính.
  • Mạng hình phân bố không gian: Hình thái phân bố của cây rừng trên bề mặt đất, được kiểm định qua chỉ số phân tán K.
  • Trữ lượng lâm phần (M, đơn vị m³/ha): Tổng thể tích thân cây gỗ đứng trên một đơn vị diện tích.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu sơ cấp thu thập thực địa kết hợp kế thừa bộ số liệu định vị năm 2006 thuộc chương trình điều chế rừng tự nhiên toàn quốc. Việc phân loại trạng thái rừng giàu, trung bình và nghèo tuân thủ nghiêm ngặt theo Thông tư 34/2009/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, nghiên cứu thiết lập 3 ô tiêu chuẩn định vị điển hình với diện tích 1.000 m² (kích thước 25 m x 40 m) đại diện cho 3 trạng thái rừng, chiều dài ô đặt song song với đường đồng mức. Trong mỗi ô tiêu chuẩn, các ô dạng bản diện tích nhỏ được bố trí theo hệ thống để đo đếm chi tiết 100% cây con tái sinh. Phương pháp lập ô tiêu chuẩn cố định được lựa chọn vì tính ưu việt trong việc theo dõi chính xác động thái tăng trưởng thực tế của cùng một quần xã thực vật qua chu kỳ 7 năm.

Toàn bộ dữ liệu thực nghiệm được xử lý bằng phương pháp thống kê toán học trong lâm nghiệp trên máy vi tính. Các đại lượng đường kính ngang ngực D1.3, chiều cao vút ngọn Hvn, tổng tiết diện ngang G và trữ lượng M được tính toán chi tiết. Mạng hình phân bố ngang được kiểm định qua tỷ số giữa phương sai và số trung bình K để xác định quy luật phân bố cụm, phân bố ngẫu nhiên Poisson hay phân bố đều. Đặc tính lập địa được phân tích thông qua độ ẩm đất bằng máy đo điện tử và hàm lượng mùn tổng số bằng phương pháp Chiurin tại phòng thí nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, cấu trúc và trữ lượng tầng cây cao có sự phục hồi rõ rệt sau 7 năm. Tại trạng thái rừng nghèo, mật độ tăng từ 698 lên 721 cây/ha (tăng 3,3%), trữ lượng tăng từ 56,91 m³/ha lên 87,48 m³/ha (tăng 53,7%). Rừng trung bình có trữ lượng tăng từ 160,94 m³/ha lên 205,30 m³/ha (tăng 27,6%) với tiết diện ngang đạt 29,41 m²/ha. Rừng giàu đạt trữ lượng cao nhất 349,83 m³/ha (tăng 7,0% so với mức 326,83 m³/ha năm 2006) và tổng tiết diện ngang đạt 43,67 m²/ha. Số lượng loài tham gia vào tầng cây cao dao động từ 63 đến 90 loài.

Thứ hai, mật độ và chất lượng cây tái sinh duy trì ở mức rất cao, dao động từ 1.660 đến 2.590 cây/ha. Nguồn gốc tái sinh từ hạt chiếm ưu thế tuyệt đối, dao động từ 87,37% đến 100% ở cả 3 trạng thái rừng, trong khi tái sinh chồi chỉ chiếm từ 0% đến 12,63%. Tỷ lệ cây có phẩm chất tốt và trung bình đạt trên 98%, tỷ lệ cây phẩm chất xấu giảm mạnh từ mức 7,01% năm 2006 xuống dưới 1,62% vào năm 2012.

Thứ ba, mạng hình phân bố cây tái sinh ở rừng nghèo (K = 1,14) và rừng trung bình (K = 1,16) tuân theo quy luật phân bố cụm, phản ánh giai đoạn đầu của diễn thế phục hồi sau khai thác. Ngược lại, rừng giàu đã tiến dần tới phân bố đều với chỉ số K giảm từ 0,18 xuống 0,85.

Thứ tư, lớp cây tái sinh triển vọng (chiều cao trên 2 m) chiếm tỷ lệ từ 25% đến 35% tổng số cây tái sinh. Số lượng cá thể gia nhập thành công vào tầng cây cao trong 7 năm đạt mức kỷ lục ở rừng nghèo với 56 cây/ha, cao gấp 2,9 lần so với rừng trung bình (19 cây/ha) và gấp 2,7 lần so với rừng giàu (21 cây/ha). Đồng thời, hàm lượng mùn đất tăng mạnh: rừng giàu tăng từ 2,48% lên 4,25%, rừng trung bình tăng từ 2,28% lên 3,73%, và rừng nghèo tăng từ 2,01% lên 2,18%.

Thảo luận kết quả

Hiện tượng rừng nghèo có số lượng cây tái sinh chuyển cấp lên tầng cây cao lớn nhất (56 cây/ha) xuất phát từ nguyên nhân độ tàn che của tầng tán chính còn thấp, tạo ra các lỗ trống ánh sáng thuận lợi cho các loài cây tiên phong ưa sáng sinh trưởng nhanh như Bồ đề, Rang ràng, Máu chó lá nhỏ, Sồi phảng vươn lên chiếm lĩnh không gian dinh dưỡng. Phát hiện này hoàn toàn tương đồng với các công trình nghiên cứu về tái sinh lỗ trống tại Hương Sơn của Phạm Đình Tam (1987) và nghiên cứu diễn thế rừng tự nhiên của Vũ Tiến Hinh (1991).

Ngược lại, ở trạng thái rừng giàu và trung bình, độ tàn che dày đặc khiến ánh sáng dưới tán suy giảm, chỉ những loài cây chịu bóng hoặc trung sinh như Táu mật, Sến, Trám trắng, Giổi xanh mới duy trì được sự sống bền bỉ ở tầng cây con. Mối quan hệ tương hỗ giữa hàm lượng mùn tăng cao (đạt tới 4,25%) và tỷ lệ cây con phẩm chất tốt (trên 58%) khẳng định thảm mục rừng đóng vai trò giữ ẩm và cung cấp dinh dưỡng khoáng quan trọng cho hệ rễ cây non.

Để minh họa trực quan các phát hiện này trong các báo cáo khoa học, dữ liệu biến động mật độ cây tái sinh theo 3 cấp đường kính gốc (dưới 2 cm, 2-4 cm, 4-6 cm) nên được trình bày dưới dạng biểu đồ cột chồng phân nhóm theo từng trạng thái rừng. Đồng thời, mối tương quan thuận giữa mức tăng trưởng trữ lượng lâm phần (Zm = 13,99 m³/ha/năm) và tốc độ tích lũy mùn hữu cơ có thể được thể hiện sinh động thông qua biểu đồ đường kết hợp trục tung kép.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, đối với trạng thái rừng nghèo kiệt (mật độ 721 cây/ha, trữ lượng 87,48 m³/ha), thực hiện ngay giải pháp khoanh nuôi xúc tiến tái sinh kết hợp làm giàu rừng. Ban Kỹ thuật Lâm sinh thuộc Công ty Lâm nghiệp Con Cuông cần chủ trì phát dọn dây leo, cây bụi chèn ép, tra dặm bổ sung các loài cây bản địa có giá trị kinh tế cao như Lim xanh, Táu mật, Vàng tâm với mật độ trồng dặm 300-500 cây/ha. Mục tiêu đưa độ tàn che đạt trên 0,6 và mật độ cây triển vọng đạt 1.200 cây/ha trong khung thời gian 2024 - 2026.

Thứ hai, đối với trạng thái rừng trung bình và rừng giàu (trữ lượng từ 205,30 đến 349,83 m³/ha), áp dụng kỹ thuật tỉa thưa nuôi dưỡng và vệ sinh rừng. Đội Khai thác và Đội Lâm sinh cần tiến hành chặt loại bỏ những cây cong queo, sâu bệnh, cây dây leo bám tán và các loài thân gỗ mềm kém giá trị (Mán địa, Nanh chuột), tạo không gian dinh dưỡng cho các loài mục đích (Trám trắng, Táu muối, Dẻ gai). Hoạt động này cần thực hiện định kỳ 3 năm một lần, đảm bảo mật độ cây triển vọng duy trì ổn định trên 1.000 cây/ha từ năm 2024 đến năm 2027.

Thứ ba, thiết lập hành lang bảo vệ nghiêm ngặt chống chăn thả gia súc tự do tại các tiểu khu 783, 785 và 806A có độ dốc bình quân trên 25 độ ven lưu vực Khe Mọi và Khe Choăng. Phòng Tổ chức Hành chính phối hợp với Ủy ban nhân dân 3 xã Châu Khê, Yên Khê, Lục Dạ ký cam kết bảo vệ rừng, ngăn chặn 100% tình trạng gia súc dẫm đạp cây con tái sinh, hoàn thành trong quý 2 năm 2024.

Thứ tư, xây dựng hệ thống 10 điểm quan trắc cố định giám sát hàm lượng mùn đất (mục tiêu duy trì trên 3,0%) và độ ẩm tầng mặt (trên 28%) hàng năm. Phòng Kế hoạch Kỹ thuật phối hợp cùng các viện nghiên cứu lâm nghiệp ứng dụng công nghệ GIS để theo dõi diễn thế cấu trúc rừng định kỳ 5 năm một lần trong giai đoạn 2025 - 2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, các kỹ sư lâm sinh và giám đốc kỹ thuật tại các công ty lâm nghiệp, ban quản lý rừng phòng hộ và ban quản lý rừng đặc dụng trên toàn quốc. Tài liệu cung cấp phương pháp tính toán công thức tổ thành và quy luật tỉa thưa điều tiết tầng tán chính xác để áp dụng vào xây dựng phương án quản lý rừng bền vững.

Thứ hai, giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên chuyên ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên rừng, Sinh thái học tại các trường đại học chuyên ngành. Công trình là tài liệu tham khảo giá trị về kỹ thuật điều tra ô tiêu chuẩn định vị và xử lý mô hình toán phân bố không gian K trong nghiên cứu diễn thế sinh thái nhiệt đới.

Thứ ba, cán bộ quản lý nhà nước tại Chi cục Kiểm lâm và Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn các tỉnh miền Trung. Dữ liệu thực nghiệm 7 năm giúp hoạch định chính sách phân bổ vốn ngân sách cho công tác khoanh nuôi phục hồi rừng tự nhiên và chi trả dịch vụ môi trường rừng đạt hiệu quả cao.

Thứ tư, các chuyên gia bảo tồn thuộc các tổ chức phi chính phủ và dự án phát triển vùng đệm Vườn quốc gia Pù Mát. Nghiên cứu cung cấp bức tranh chi tiết về 108 loài thực vật thân gỗ và động thái thảm mục đất, hỗ trợ thiết kế các mô hình sinh kế gắn liền với bảo vệ nguồn gen bản địa.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao tỷ lệ cây tái sinh có nguồn gốc từ hạt lại chiếm ưu thế tuyệt đối trong nghiên cứu?

Kết quả điều tra ghi nhận tỷ lệ cây tái sinh từ hạt đạt từ 87,37% đến 100%. Điều này xuất phát từ nguồn gieo giống tự nhiên dồi dào của 108 loài cây gỗ tầng trên kết hợp với sự hỗ trợ phát tán hạt của các loài chim, thú tại vùng đệm Vườn quốc gia Pù Mát, giúp cây con hình thành hệ rễ cọc khỏe mạnh và tăng khả năng sinh tồn.

Khái niệm cây tái sinh triển vọng được xác định dựa trên những tiêu chí nào?

Cây tái sinh triển vọng trong luận văn được định lượng là những cây có chiều cao vút ngọn từ 2 m trở lên, thân thẳng, tán cân đối, không cụt ngọn hay sâu bệnh. Nhóm cây này chiếm từ 25% đến 35% mật độ lâm phần và có khả năng cạnh tranh cao nhất để gia nhập tầng cây cao trong tương lai.

Chỉ số phân tán K phản ánh điều gì về phân bố không gian của cây con?

Chỉ số K là tỷ số giữa phương sai và số trung bình số cây trong ô đo đếm. Tại rừng nghèo (K = 1,14) và rừng trung bình (K = 1,16), K lớn hơn 1 phản ánh phân bố dạng cụm tập trung quanh các lỗ trống ánh sáng. Tại rừng giàu (K = 0,85), K tiệm cận phân bố đều nhờ sự ổn định của tán rừng.

Mối quan hệ giữa hàm lượng mùn đất và chất lượng cây tái sinh thể hiện như thế nào?

Hàm lượng mùn đất tỷ lệ thuận với phẩm chất cây non. Ở rừng giàu có hàm lượng mùn cao nhất (4,25%), tỷ lệ cây tái sinh đạt phẩm chất tốt và trung bình lên tới 99,56%. Mùn cung cấp dinh dưỡng khoáng N, P và tăng khả năng giữ ẩm đất từ 24,5% lên 33,4%, tạo điều kiện tối ưu cho cây con phát triển.

Vì sao số lượng cây tái sinh chuyển lên tầng cây cao ở rừng nghèo lại cao nhất?

Rừng nghèo ghi nhận 56 cây/ha chuyển lên tầng cây cao sau 7 năm (so với 19 cây/ha ở rừng trung bình). Lý do là tầng tán rừng nghèo mỏng, độ tàn che thấp, tạo điều kiện cho các loài cây ưa sáng sinh trưởng vượt bậc về chiều cao để nhanh chóng lấp đầy các khoảng trống sinh thái.

Kết luận

  • Tổ thành cây tầng cao và lớp cây tái sinh có tính đa dạng sinh học cao, dao động từ 63 đến 90 loài thân gỗ, biến đổi tích cực theo chiều hướng thay thế dần các loài tiên phong bằng các loài trung sinh có giá trị kinh tế.
  • Mật độ cây tái sinh duy trì dồi dào từ 1.660 đến 2.590 cây/ha với nguồn gốc hạt chiếm trên 87,37%, trong đó tỷ lệ cây triển vọng đạt từ 25% đến 35%.
  • Trữ lượng lâm phần phục hồi mạnh mẽ sau 7 năm với mức tăng trưởng thể tích trung bình đạt 13,99 m³/ha/năm, đưa trữ lượng rừng giàu đạt 349,83 m³/ha và rừng trung bình đạt 205,30 m³/ha.
  • Số lượng cây tái sinh gia nhập tầng cây cao đạt từ 19 đến 56 cây/ha, đi kèm với hàm lượng mùn đất tích lũy đạt từ 2,18% đến 4,25%.
  • Mạng hình phân bố cây tái sinh chuyển dịch từ phân bố cụm ở rừng thứ sinh nghèo kiệt sang phân bố đều ở rừng giàu thành thục.

Đóng góp lớn nhất của công trình là xây dựng thành công cơ sở dữ liệu định lượng 7 năm về động thái tái sinh tự nhiên, làm tiền đề vững chắc cho việc ban hành quy trình kỹ thuật lâm sinh tại vùng Bắc Trung Bộ. Bước tiếp theo trong giai đoạn 2024 - 2028 là mở rộng mạng lưới ô tiêu chuẩn giám sát trên toàn bộ 8.451 ha rừng của công ty. Các đơn vị quản lý rừng và viện nghiên cứu quan tâm có thể liên hệ trực tiếp với tác giả và Khoa Lâm học - Đại học Lâm nghiệp để tiếp nhận chuyển giao mô hình điều chế rừng bền vững.