Tổng quan nghiên cứu

Tài nguyên rừng đóng vai trò sống còn đối với an ninh môi trường và phát triển kinh tế bền vững. Tại tỉnh Quảng Ninh, tổng diện tích đất lâm nghiệp đạt 433.370 ha, chiếm 70% diện tích tự nhiên toàn tỉnh, trong đó diện tích rừng tự nhiên tập trung lớn nhưng đang đối mặt với nguy cơ suy thoái nghiêm trọng do khai thác quá mức và canh tác nương rẫy không kiểm soát. Riêng tại huyện Hoành Bồ, diện tích đất lâm nghiệp có rừng đạt 54.622,39 ha (chiếm 66,32% diện tích tự nhiên của huyện), bao gồm 44.801,55 ha rừng tự nhiên và 9.820,04 ha rừng trồng. Theo đánh giá của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO), tỷ lệ rừng thứ sinh nghèo tại Việt Nam dao động từ 45% đến 55% trên tổng diện tích 9,2 triệu ha rừng tự nhiên. Tình trạng suy thoái cấu trúc lâm phần đã làm giảm trữ lượng gỗ có giá trị, suy giảm tính đa dạng sinh học và hạ thấp năng lực phòng hộ đầu nguồn.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là bổ sung cơ sở khoa học về đặc điểm cấu trúc lâm phần và quá trình tái sinh tự nhiên của ba trạng thái rừng thứ sinh nghèo, bao gồm trạng thái phục hồi sau nương rẫy (IIA), trạng thái rừng phục hồi non (IIB) và trạng thái rừng nghèo kiệt sau khai thác chọn (IIIA1) theo thang phân loại lâm học. Đồng thời, đề tài tiến hành đánh giá thực trạng cấu trúc tầng tán, mật độ cây gỗ, chất lượng tái sinh và đặc tính thổ nhưỡng tại huyện Hoành Bồ trong giai đoạn nghiên cứu. Ý nghĩa thực tiễn của công trình là xác lập hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh có tính khả thi cao nhằm phục hồi hệ sinh thái rừng, hướng tới mục tiêu nâng độ tàn che từ mức dưới 0,30 lên 0,60 - 0,70, gia tăng trữ lượng gỗ lớn mục đích và bảo vệ bền vững nguồn tài nguyên đất và nước.

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 Thái Văn Trừng và các quy luật phát triển rừng tự nhiên của Năm Ngũ Phương. Các học thuyết này chỉ ra rằng hệ sinh thái rừng thứ sinh là sản phẩm của quá trình phục hồi sau các gián đoạn sinh thái do con người gây ra, trong đó tầng cây tiên phong ưa sáng sẽ dần nhường chỗ cho các loài cây gỗ bản địa có tuổi thọ cao và khả năng chịu bóng ở giai đoạn đầu. Đồng thời, luận văn vận dụng lý thuyết cấu trúc lâm phần của Đồng Sỹ Hiển và phương pháp trắc đồ không gian thẳng đứng của Davis và Richards nhằm lượng hóa các mối quan hệ nội tại giữa các tầng tán thực vật.

Hệ thống khái niệm chính được sử dụng xuyên suốt công trình bao gồm:

  • Cấu trúc tổ thành loài (Species Composition): Chỉ số phản ánh mức độ tham gia của từng loài cây gỗ trong lâm phần dựa trên tỷ lệ phần mười số cây.
  • Quy luật phân bố số cây theo đường kính thân (N/D1.3) và chiều cao vút ngọn (N/Hvn): Mô hình toán học mô tả cấu trúc không gian và động thái phát triển của quần xã thực vật.
  • Tái sinh tự nhiên (Natural Regeneration): Quá trình sinh học xuất hiện và phát triển của lớp cây con dưới tán rừng nhằm thay thế thế hệ cây gỗ thành thục.
  • Độ tàn che và phân tầng sinh thái: Tỷ lệ che phủ của vòm lá tầng cây cao so với bề mặt đất rừng, quyết định chế độ ánh sáng và vi khí hậu dưới tán.
  • Khung quy phạm kỹ thuật: Quy phạm phục hồi rừng bằng khoanh nuôi xúc tiến tái sinh kết hợp trồng bổ sung (QPN 21-98) do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm số liệu thứ cấp thu thập từ Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Quảng Ninh, Chi cục Kiểm lâm Quảng Ninh, Phòng Nông nghiệp huyện Hoành Bồ và số liệu sơ cấp điều tra thực địa. Phương pháp chọn mẫu điển hình có tính đại diện cao được áp dụng trên toàn bộ phạm vi huyện Hoành Bồ. Tổng quy mô mẫu nghiên cứu gồm 27 ô tiêu chuẩn (OTC) tạm thời với diện tích mỗi ô là 1.000 m² (kích thước 40m x 25m), được bố trí đồng đều cho 3 trạng thái rừng (IIA, IIB, IIIA1). Tại mỗi trạng thái rừng, 9 OTC được phân bổ theo 3 vị trí địa hình đặc trưng: 3 OTC ở chân đồi, 3 OTC ở sườn đồi và 3 OTC ở đỉnh đồi nhằm kiểm soát biến số lập địa.

Trong mỗi OTC, đề tài thiết lập 5 ô dạng bản (ODB) có diện tích 16 m² (4m x 4m) tại 4 góc và tâm ô để điều tra chi tiết lớp cây tái sinh, thảm tươi và cây bụi. Toàn bộ cây gỗ có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên được đo đếm đường kính (D1.3) bằng thước kẹp kính theo hai hướng trực giao và chiều cao vút ngọn (Hvn) bằng thước đo cao chuyên dụng Blume-Leiss. Đề tài tiến hành đào phẫu diện đất chuẩn kích thước 1,2m x 0,8m x 1,0m tại trung tâm OTC để lấy mẫu phân tích lý hóa tính ở các tầng sâu 0 - 10 cm, 10 - 40 cm và 40 - 90 cm. Phương pháp phân tích dữ liệu sử dụng các hàm phân bố xác suất toán học như hàm Weibull và hàm Meyer. Lý do lựa chọn hàm Weibull là vì hàm số này có tính linh hoạt cao trong việc mô phỏng các dạng phân bố lệch trái, đối xứng hoặc giảm liên tục của cấu trúc lâm phần hỗn loài nhiệt đới. Độ phù hợp giữa phân bố lý thuyết và thực nghiệm được kiểm định nghiêm ngặt qua tiêu chuẩn Chi-bình phương ($\chi^2$) ở mức ý nghĩa $\alpha = 0,05$. Tiến trình điều tra và xử lý số liệu được hoàn thành đồng bộ trong chu kỳ đào tạo thạc sĩ lâm nghiệp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra thực địa và xử lý dữ liệu thống kê sinh học đã làm sáng tỏ các đặc trưng cấu trúc cơ bản của ba trạng thái rừng thứ sinh nghèo tại huyện Hoành Bồ qua các phát hiện nổi bật sau:

Thứ nhất, tính đa dạng tổ thành loài có sự phân hóa rõ nét giữa các trạng thái và giảm dần theo độ cao địa hình. Tại trạng thái IIA, số lượng loài cây gỗ xuất hiện đạt 48 loài, mật độ bình quân tầng cây cao đạt 681 cây/ha, số loài tham gia vào công thức tổ thành dao động từ 4 đến 9 loài. Trạng thái IIB ghi nhận 45 loài với mật độ tầng cây cao đạt 500 cây/ha và tổng tiết diện ngang thân cây nhỏ hơn 10 m²/ha. Trạng thái IIIA1 có số lượng loài thấp nhất với 38 loài và mật độ chỉ đạt 327 cây/ha. Ở cả ba trạng thái, số loài có xu hướng giảm mạnh từ vị trí chân đồi (15 - 25 loài) lên sườn đồi (12 - 18 loài) và đỉnh đồi (10 - 15 loài).

Thứ hai, cấu trúc phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3) và chiều cao (N/Hvn) tuân theo quy luật toán học xác định. Kiểm định Chi-bình phương cho thấy 26 trên tổng số 27 trường hợp của phân bố đường kính và toàn bộ 27 trên 27 trường hợp của phân bố chiều cao đều tương thích với hàm phân bố Weibull dạng một đỉnh lệch trái ở mức ý nghĩa $\alpha = 0,05$. Tham số hình dạng $\alpha$ biến động từ 1,6 đến 2,7. Đường kính thân cây tại trạng thái IIA tập trung chủ yếu ở cấp kính 7 - 12 cm; trạng thái IIB tập trung ở cấp kính 8 - 14 cm; trong khi trạng thái IIIA1 có đường kính phân tán ở cấp 14 - 19 cm. Chiều cao tầng cây ưu thế tập trung ở mức 6 - 9 m đối với trạng thái IIA, 7 - 11 m đối với trạng thái IIB và 10 - 15 m đối với trạng thái IIIA1.

Thứ ba, cấu trúc phân tầng thẳng đứng và độ tàn che lâm phần bị phá vỡ nghiêm trọng do tác động nhân vi. Trạng thái IIA chủ yếu tồn tại một tầng cây ưu thế sinh thái với độ tàn che đạt 0,50. Trạng thái IIB bước đầu phân hóa thành hai tầng cây rõ rệt nhưng độ tàn che duy trì ở mức 0,47. Đặc biệt, trạng thái IIIA1 do trải qua nhiều chu kỳ khai thác chọn kiệt quệ nên tầng tán chính bị xáo trộn mạnh, xuất hiện nhiều khoảng trống lớn, khiến độ tàn che sụt giảm nghiêm trọng xuống chỉ còn bình quân 0,28.

Thứ tư, quá trình tái sinh tự nhiên diễn ra không đồng đều và mang tính chất cụm. Mật độ cây tái sinh triển vọng dưới tán rừng thứ sinh chịu sự chi phối trực tiếp của độ tàn che và thảm thực bì. Ở các ô có độ tàn che thưa, lớp cây tái sinh chiếm ưu thế bởi các loài tiên phong ưa sáng như Thấu tấu, Nanh chuột, Thành ngạnh và Na hồng (chiếm trên 40% tổng số cây tái sinh). Ngược lại, các loài cây gỗ lớn bản địa có giá trị kinh tế như Trám trắng, Lim xẹt, Táu duối và Dẻ gai xuất hiện với tỷ lệ thấp hơn và phân bố rải rác.

Thảo luận kết quả

Sự biến động về cấu trúc mật độ, tổ thành loài và độ tàn che phản ánh tác động can thiệp sâu sắc của con người trong quá khứ. Trạng thái IIIA1 có mật độ cây gỗ thấp nhất (327 cây/ha) và độ tàn che suy giảm xuống 0,28 là hậu quả trực tiếp của việc khai thác chọn cây gỗ lớn có giá trị thương phẩm cao mà không áp dụng các biện pháp nuôi dưỡng hay xúc tiến tái sinh đi kèm. Khi tầng tán bị phá vỡ, thảm cỏ lá tre, dương xỉ và bụi rậm phát triển mạnh mẽ, cạnh tranh gay gắt về ánh sáng và dinh dưỡng khoáng trong tầng đất mặt có độ dày 40 - 60 cm, gây cản trở sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt giống cây gỗ mục đích.

Khi so sánh với các công trình nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên của Vũ Đình Huế tại miền Bắc và Nguyễn Duy Chuyên tại vùng nhiệt đới hỗn loài, kết quả mô hình hóa hàm Weibull một đỉnh lệch trái tại Hoành Bồ cho thấy sự tương đồng cao về quy luật tích tụ số lượng cá thể ở các cỡ kính và cấp chiều cao nhỏ. Dữ liệu thực nghiệm này có thể được biểu diễn trực quan thông qua hệ thống biểu đồ đường cong tần số Weibull và bảng ma trận tổ thành loài, cung cấp cơ sở tin cậy để xác định chính xác số lượng cây cần tỉa thưa hoặc trồng dặm bổ sung nhằm đưa cấu trúc rừng trở lại trạng thái cân bằng sinh thái.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu định lượng về cấu trúc lâm phần và đặc điểm lập địa, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh trọng tâm nhằm phục hồi bền vững diện tích rừng thứ sinh nghèo tại huyện Hoành Bồ:

  1. Áp dụng kỹ thuật khoanh nuôi bảo vệ kết hợp tỉa thưa vệ sinh đối với trạng thái IIA: Tiến hành phát dọn dây leo, cây bụi chèn ép và chặt loại bỏ cây cong queo, sâu bệnh trong giai đoạn 3 - 5 năm đầu. Điều tiết mật độ tầng cây cao để duy trì độ tàn che tối ưu trong khoảng 0,60 - 0,70, giữ lại các loài cây tiên phong có tán rộng nhằm bảo vệ đất dốc và tạo điều kiện tiểu khí hậu che bóng cho cây tái sinh mục đích như Trám chim, Dẻ gai và Chẹo tía phát triển.

  2. Triển khai biện pháp làm giàu rừng và nuôi dưỡng đối với trạng thái IIB: Thực hiện trồng dặm bổ sung các loài cây bản địa có giá trị kinh tế cao như Lim xanh, Xoan đào, Táu duối và Kháo vàng với mật độ thiết kế từ 300 đến 500 cây/ha. Lộ trình thực hiện kéo dài từ 5 đến 8 năm, kết hợp điều chỉnh không gian dinh dưỡng thông qua việc loại bỏ các cây phẩm chất kém để tập trung trữ lượng cho các cây gỗ lớn mục đích.

  3. Áp dụng quy trình phục hồi sinh thái nghiêm ngặt cho trạng thái IIIA1 theo Quy phạm QPN 21-98: Nghiêm cấm tuyệt đối mọi hoạt động khai thác gỗ trong thời hạn tối thiểu 10 đến 15 năm. Tiến hành các biện pháp xới đất cục bộ dưới tán cây mẹ gieo giống để kích thích hạt nảy mầm, đồng thời mở các băng trồng bổ sung cây gỗ lớn nhằm nâng độ tàn che từ 0,28 lên trên 0,60, tái lập hoàn chỉnh cấu trúc hai tầng tán ổn định.

  4. Nâng cao năng lực quản lý rừng cộng đồng và hoàn thiện cơ chế sinh kế: Ủy ban nhân dân huyện Hoành Bồ cùng Chi cục Kiểm lâm tỉnh Quảng Ninh cần đẩy mạnh công tác giao đất giao rừng lâu dài cho các hộ gia đình và cộng đồng thôn bản. Hỗ trợ phát triển các mô hình nông lâm kết hợp dưới tán rừng nhằm tạo nguồn thu nhập ổn định cho 55,34% lực lượng lao động nông nghiệp địa phương, giảm thiểu áp lực xâm hại tài nguyên rừng tự nhiên.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn cao cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Kỹ sư lâm sinh và cán bộ quy hoạch phát triển rừng: Cung cấp tài liệu tra cứu chuẩn xác về định mức kỹ thuật, phương pháp lập ô tiêu chuẩn 1.000 m², kỹ thuật phân tích phẫu diện đất feralit và quy trình áp dụng mô hình toán học trong đánh giá hiện trạng rừng thứ sinh nghèo.
  • Học viên cao học và nhà nghiên cứu chuyên ngành Lâm học, Sinh thái học: Sử dụng số liệu thực nghiệm và phương pháp kiểm định phân bố Weibull làm tư liệu tham khảo, đối sánh trong các nghiên cứu về động thái diễn thế thảm thực vật rừng nhiệt đới gió mùa.
  • Các ban quản lý rừng phòng hộ, công ty lâm nghiệp và chủ rừng tại vùng Đông Bắc: Tiếp cận hướng dẫn kỹ thuật chi tiết về khoanh nuôi xúc tiến tái sinh, làm giàu rừng và các biện pháp can thiệp lâm sinh phù hợp với từng trạng thái đất dốc và lập địa đồi núi.
  • Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách lâm nghiệp cấp tỉnh, huyện: Có thêm luận cứ thực tiễn vững chắc để xây dựng đề án phân bổ vốn ngân sách bảo vệ môi trường, quy hoạch mạng lưới rừng phòng hộ đầu nguồn và triển khai chính sách giao khoán rừng gắn với an sinh xã hội.

Câu hỏi thường gặp

Hàm phân bố Weibull có ưu điểm gì vượt trội khi mô phỏng cấu trúc rừng thứ sinh Hoành Bồ? Hàm Weibull thể hiện tính tương thích sinh học xuất sắc khi mô tả chính xác dạng phân bố lệch trái của các lâm phần đang phục hồi. Với tham số hình dạng $\alpha$ dao động từ 1,6 đến 2,7, mô hình phản ánh trung thực số lượng cây tập trung lớn ở các cỡ kính nhỏ (7 - 14 cm) và giảm dần ở các cấp kính lớn, đạt độ tin cậy thống kê tại 26 trên 27 ô tiêu chuẩn kiểm định.

Tại sao trạng thái rừng IIIA1 lại có độ tàn che sụt giảm nghiêm trọng xuống mức 0,28? Độ tàn che tại trạng thái IIIA1 suy giảm do lâm phần trải qua các đợt khai thác chọn thiếu kiểm soát, lấy đi phần lớn cây gỗ lớn thành thục ở tầng trên. Tầng tán chính bị phá vỡ tạo nên các khoảng trống lớn, mật độ cây cao chỉ còn 327 cây/ha, khiến khả năng liên kết vòm lá suy giảm và đất trống bị ánh sáng hun nóng cục bộ.

Quy phạm QPN 21-98 đóng vai trò như thế nào trong định hướng phục hồi rừng tại khu vực nghiên cứu? Quy phạm QPN 21-98 cung cấp khung pháp lý và kỹ thuật chuẩn mực để chuyển đổi từ biện pháp khoanh nuôi bảo vệ thụ động sang khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tích cực có trồng bổ sung. Quy phạm này xác định rõ tiêu chí đối tượng rừng nghèo kiệt, thời gian tác động và định mức trồng bổ sung các loài cây bản địa có giá trị.

Vị trí địa hình ảnh hưởng như thế nào đến sự phân bố tổ thành loài cây gỗ? Địa hình đồi núi tại Hoành Bồ tạo ra sự phân hóa vi khí hậu và độ dày tầng đất rõ rệt. Vị trí chân đồi có tầng đất dày, ẩm ướt nên số loài cây xuất hiện phong phú (15 - 25 loài). Càng lên cao về phía đỉnh đồi, đất bị xói mòn và khô hạn hơn, dẫn đến số loài tham gia tổ thành suy giảm xuống chỉ còn 10 - 15 loài.

Biện pháp lâm sinh nào giúp giải quyết hài hòa giữa bảo vệ rừng và tạo sinh kế cho người dân? Giải pháp cốt lõi là kết hợp khoanh nuôi phục hồi rừng với phát triển mô hình kinh tế dưới tán rừng. Việc giao khoán bảo vệ 54.622,39 ha đất lâm nghiệp cho 55,34% lao động địa phương, đi kèm hỗ trợ kỹ thuật trồng bổ sung cây dược liệu và cây lâm sản ngoài gỗ, giúp đảm bảo thu nhập ổn định mà không làm suy hại tán rừng phòng hộ.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích toàn diện đặc điểm cấu trúc lâm phần và động thái tái sinh tự nhiên trên 27 ô tiêu chuẩn đại diện cho 3 trạng thái rừng thứ sinh nghèo (IIA, IIB, IIIA1) tại huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh.
  • Chứng minh tính quy luật chặt chẽ của phân bố số cây theo đường kính và chiều cao tuân theo hàm toán học Weibull một đỉnh lệch trái với độ tin cậy cao trên toàn bộ các vị trí lập địa chân, sườn và đỉnh đồi.
  • Xác định rõ nguyên nhân suy giảm độ tàn che từ 0,50 ở trạng thái IIA xuống 0,28 ở trạng thái IIIA1 là do phương thức khai thác chọn kiệt quệ và áp lực canh tác nương rẫy kéo dài.
  • Xây dựng hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh chuyên biệt cho từng trạng thái rừng, kết hợp hài hòa giữa khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên, tỉa thưa nuôi dưỡng và trồng dặm bổ sung cây gỗ lớn bản địa.
  • Đề xuất khung cơ chế quản lý rừng bền vững gắn liền với chính sách giao đất giao rừng và tạo sinh kế ổn định cho cộng đồng dân cư địa phương.

Đóng góp khoa học lớn nhất của luận văn là cung cấp luận cứ định lượng chính xác phục vụ công tác quy hoạch, nuôi dưỡng và phục hồi hệ sinh thái rừng thứ sinh nghèo kiệt tại vùng Đông Bắc Việt Nam. Trong giai đoạn 2026 - 2030, các cơ quan lâm nghiệp và chính quyền địa phương cần khẩn trương đưa các giải pháp kỹ thuật này vào kế hoạch hành động thực tế nhằm khôi phục toàn diện thảm thực vật rừng tự nhiên, bảo vệ môi trường sinh thái và thúc đẩy kinh tế lâm nghiệp phát triển bền vững.