Luận văn cấu trúc sinh trưởng rừng Đước - Lê Vinh ĐH Nông Lâm TPHCM

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu cấu trúc và sinh trưởng rừng trồng Đước Rhizophora apiculata tại xã Đông Hải, huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh năm 2022.

• Tác giả: Lê Vinh
• Người hướng dẫn: Phạm Trọng Thịnh
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Lâm học
• Đề tài: Đặc điểm cấu trúc và sinh trưởng của rừng trồng Đước (Rhizophora apiculata Blume) tại khu vực xã Đông Hải, huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học lâm nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Trang tựa
• Lý lịch cá nhân
• Lời cam đoan
• Lời cảm tạ
• Tóm tắt
• Danh sách các từ viết tắt
• Danh sách các bảng
• Danh sách các hình
• MỞ ĐẦU
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về cây Đước
• 1.1.1. Đặc điểm phân bố cây Đước
• 1.1.2. Đặc điểm hình thái và sinh thái cây Đước
• 1.2. Khái quát về các vấn đề cần nghiên cứu
• 1.2.1. Phương pháp phân tích cấu trúc rừng
• 1.2.2. Sinh trưởng của rừng trồng
• 1.3. Những nghiên cứu có liên quan đến rừng trồng Đước
• 2. Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và điều kiện tự nhiên ở khu vực nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu
• 2.3.1.1. Những chỉ tiêu nghiên cứu
• 2.3.1.2. Số lượng, kích thước và phương pháp bố trí ô mẫu
• 2.3.1.3. Xác định những đặc điểm của rừng trồng
• 2.3.2. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.3.2.1. Tính toán các đặc trưng lâm học của rừng trồng Đước
• 2.3.2.2. Xác định cấu trúc số cây của rừng trồng Đước (phân bố N/D1.3, N/Hvn và N/Dtan)
• 2.3.2.3. Tính toán tương quan giữa các chỉ tiêu của cây ở rừng trồng Đước
• 2.3.2.4. Xác định chỉ số SDI và CCI ở rừng trồng Đước (tuổi 7, tuổi 11)
• 2.3.2.5. Thiết lập hàm sinh trưởng và phân tích quá trình sinh trưởng
• 2.3.2.6. Phân tích sự phân hóa và đề xuất biện pháp tỉa thưa ở rừng Đước
• 3. Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Các chỉ tiêu cơ bản của rừng trồng Đước theo điều kiện trồng
• 3.1.1. Phân chia cấp mật độ trồng rừng của đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Các chỉ tiêu cơ bản của rừng trồng Đước ở hai cấp độ rừng
• 3.2. Đặc điểm cấu trúc của rừng trồng Đước tại các cấp độ rừng
• 3.2.1. Cấu trúc mật độ và phẩm chất cây trồng Đước tại hai cấp độ
• 3.2.1.1. Trung bình và biến động của mật độ số cây ở hai cấp độ
• 3.2.1.2. Mô hình hóa mật độ rừng trồng theo cấp tuổi ở các cấp độ trồng
• 3.2.1.3. Đặc điểm phẩm chất cây trồng theo tuổi ở các cấp độ rừng
• 3.2.2. Cấu trúc số cây theo D1.3 của hai cấp độ ở rừng trồng Đước
• 3.2.2.1. Phân bố thực nghiệm của số cây theo các cấp đường kính
• 3.2.2.2. Mô hình hoá phân bố số cây theo các cấp đường kính
• 3.2.3. Cấu trúc số cây theo Hvn của hai cấp độ ở rừng trồng Đước
• 3.2.3.1. Phân bố thực nghiệm số cây theo các cấp chiều cao
• 3.2.3.2. Mô hình hoá phân bố số cây theo cấp chiều cao
• 3.2.4. Cấu trúc số cây theo Dtan của hai cấp độ ở rừng trồng Đước
• 3.2.4.1. Phân bố thực nghiệm của phân bố số cây theo cấp đường kính tán
• 3.2.4.2. So sánh đường kính tán trung bình giữa 2 cấp độ trồng
• 3.2.5. Tương quan giữa các chỉ tiêu kích thước của cây trong lâm phần
• 3.2.5.1. Tương quan giữa Hvn và D1.3 của cây trồng trên hai cấp độ
• 3.2.5.2. Tương quan giữa Dtan và Hvn của cây trồng trên hai cấp độ
• 3.2.6. Xác định chỉ số SDI và CCI của rừng trồng trên hai cấp độ
• 3.3. Đặc điểm sinh trưởng của cây và rừng Đước tại các cấp độ
• 3.3.1. Ảnh hưởng của một số yếu tố đến sinh trưởng của cây trồng Đước
• 3.3.2. Thiết lập hàm sinh trưởng D1.3 và Hvn ở cây Đước tại hai cấp độ
• 3.3.3. Đặc điểm sinh trưởng của các chỉ tiêu ở cây và rừng trồng Đước
• 3.3.3.1. Sinh trưởng và lượng tăng trưởng đường kính trên hai cấp độ
• 3.3.3.2. Sinh trưởng và lượng tăng trưởng chiều cao trên hai cấp độ
• 3.3.3.3. Sinh trưởng và lượng tăng trưởng trữ lượng trên hai cấp độ
• 3.4. Phân cấp sinh trưởng và đề xuất áp dụng hàm sinh trưởng ở rừng trồng
• 3.4.1. Phân cấp sinh trưởng ở rừng trồng Đước tại khu vực
• 3.4.2. Đề xuất áp dụng biểu sinh trưởng và biện pháp nuôi dưỡng ở rừng trồng Đước tại khu vực nghiên cứu
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Cách nhận diện rừng trồng Đước Rhizophora apiculata tại Trà Vinh

Rừng trồng Đước Rhizophora apiculata tại tỉnh Trà Vinh tập trung chủ yếu ở khu vực ven biển, đặc biệt là xã Đông Hải, huyện Duyên Hải. Đây là loài cây ngập mặn điển hình, được trồng nhằm phục hồi hệ sinh thái ven biển và chống xói lở. Theo nghiên cứu của Lê Vinh (2022), rừng trồng Đước tại khu vực này được thiết lập với hai cấp mật độ chính: CD1 (mật độ cao) và CD2 (mật độ thấp), với độ tuổi từ 3 đến 13 năm. Đặc điểm nhận diện bao gồm thân trụ thẳng, rễ chống phát triển mạnh, và lá hình bầu dục với đỉnh nhọn đặc trưng. Cây Đước Rhizophora apiculata có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện ngập mặn, với độ mặn dao động từ 10–25‰. Việc nhận diện chính xác loài và cấu trúc rừng là bước đầu tiên để xây dựng chiến lược quản lý và nuôi dưỡng hiệu quả. Ngoài ra, các chỉ tiêu như đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn), và mật độ cây/ha là những thông số then chốt giúp đánh giá hiện trạng rừng trồng.

1.1. Đặc điểm hình thái của cây Đước Rhizophora apiculata

Cây Đước Rhizophora apiculata có thân gỗ, cao từ 10–20 m khi trưởng thành. Lá đơn, mọc đối, phiến lá dày, mặt trên xanh đậm, mặt dưới nhạt hơn. Đặc trưng nổi bật là rễ chống mọc từ cành và thân, giúp cây đứng vững trong bùn lầy. Hoa nhỏ, mọc thành cụm, quả hình thoi, khi chín rụng xuống bùn và nảy mầm ngay – hiện tượng gọi là nảy mầm trên cây mẹ. Đây là đặc điểm sinh học quan trọng giúp loài này thích nghi với môi trường ngập triều.

1.2. Phân bố và điều kiện sinh thái tại Trà Vinh

Tại Trà Vinh, rừng trồng Đước chủ yếu phân bố dọc theo các cửa sông ven biển như Cửa Đại, Cửa Tiểu. Khu vực xã Đông Hải có điều kiện thổ nhưỡng và thủy triều phù hợp cho sự phát triển của Rhizophora apiculata. Nghiên cứu cho thấy cây sinh trưởng tốt nhất ở độ mặn trung bình, với chế độ ngập 1–2 lần/ngày. Đất bùn sét giàu hữu cơ là môi trường lý tưởng cho rễ phát triển và hấp thụ dinh dưỡng.

II. Thách thức trong quản lý rừng trồng Đước Rhizophora apiculata

Mặc dù rừng trồng Đước Rhizophora apiculata tại Trà Vinh đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ bờ biển và đa dạng sinh học, việc quản lý vẫn đối mặt với nhiều thách thức sinh thái và kỹ thuật. Một trong những vấn đề chính là suy giảm mật độ theo thời gian do cạnh tranh ánh sáng và không gian sống. Theo luận văn của Lê Vinh (2022), mật độ rừng trồng tuân theo hàm logarit giảm, đặc biệt rõ ở cấp mật độ CD1. Ngoài ra, xâm nhập mặn gia tăng, ô nhiễm nguồn nước, và hoạt động khai thác trái phép cũng đe dọa đến sự phát triển bền vững của rừng. Thiếu quy hoạch dài hạn và nguồn lực kỹ thuật cho công tác chăm sóc, tỉa thưa khiến nhiều diện tích rừng không đạt tiềm năng sinh trưởng tối đa. Việc thiếu dữ liệu theo dõi liên tục làm giảm hiệu quả trong việc ra quyết định quản lý.

2.1. Suy giảm mật độ và cạnh tranh sinh trưởng

Số liệu từ 26 ô tiêu chuẩn cho thấy mật độ rừng giảm đáng kể từ năm thứ 3 đến năm thứ 13. Ở CD1, mật độ ban đầu khoảng 10.000 cây/ha, nhưng sau 11 năm chỉ còn ~3.000 cây/ha. Sự cạnh tranh ánh sáng và dinh dưỡng dẫn đến hiện tượng tự tỉa thưa tự nhiên, làm giảm hiệu quả sử dụng đất và trữ lượng gỗ. Điều này đòi hỏi can thiệp chủ động bằng các biện pháp tỉa thưa định kỳ để tối ưu hóa sinh trưởng.

2.2. Tác động của biến đổi khí hậu và con người

Biến đổi khí hậu làm tăng tần suất và độ mặn của thủy triều, ảnh hưởng đến khả năng tái sinh tự nhiên của Đước Rhizophora apiculata. Đồng thời, hoạt động nuôi trồng thủy sản ven rừng, khai thác củi và du lịch chưa được kiểm soát gây suy thoái cấu trúc rừng. Thiếu sự phối hợp giữa các cơ quan quản lý và cộng đồng địa phương làm giảm hiệu quả bảo vệ rừng.

III. Phương pháp đánh giá sinh trưởng rừng trồng Đước hiệu quả

Để quản lý rừng trồng Đước Rhizophora apiculata một cách khoa học, cần áp dụng các phương pháp đánh giá sinh trưởng dựa trên số liệu thực địa và phân tích thống kê. Nghiên cứu của Lê Vinh (2022) sử dụng 26 ô tiêu chuẩn 500 m² trải đều trên 6 nhóm tuổi (3–13 năm), đo đạc các chỉ tiêu như D1.3, Hvn, Hdc (chiều cao dưới cành), Dtan (đường kính tán), và mật độ. Dữ liệu được xử lý bằng phân tích hồi quy và phân tích biến động, cho phép xây dựng mô hình dự báo sinh trưởng theo tuổi. Kết quả cho thấy trữ lượng rừng ở CD1 sau 11 năm đạt 101,5 m³/ha, cao hơn gần gấp đôi so với CD2 (60,1 m³/ha). Phương pháp này giúp xác định thời điểm tối ưu để tỉa thưa, khai thác, hoặc bổ sung cây giống, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế – sinh thái của rừng trồng.

3.1. Thiết lập ô tiêu chuẩn và thu thập dữ liệu

Mỗi ô tiêu chuẩn có diện tích 500 m², được bố trí ngẫu nhiên trong từng lô rừng cùng tuổi. Tất cả cây có D1.3 ≥ 5 cm được đo đạc đầy đủ. Việc chuẩn hóa phương pháp đảm bảo tính so sánh giữa các giai đoạn tuổi và cấp mật độ. Dữ liệu thu thập là nền tảng cho mọi phân tích sinh trưởng và dự báo trữ lượng.

3.2. Phân tích thống kê và mô hình hóa sinh trưởng

Sử dụng phần mềm thống kê để xây dựng mô hình hồi quy giữa tuổi và các chỉ tiêu sinh trưởng. Kết quả cho thấy chiều cao và đường kính tăng theo hàm mũ hoặc logarit, trong khi mật độ giảm theo hàm logarit. Những mô hình này là cơ sở cho quy trình kỹ thuật nuôi dưỡng rừng phù hợp với điều kiện Trà Vinh.

IV. Giải pháp nuôi dưỡng rừng trồng Đước bền vững tại Trà Vinh

Dựa trên kết quả nghiên cứu về cấu trúc và sinh trưởng, có thể đề xuất các giải pháp nuôi dưỡng rừng trồng Đước Rhizophora apiculata phù hợp với điều kiện địa phương. Trước hết, cần thiết lập mật độ trồng ban đầu hợp lý – khoảng 6.000–8.000 cây/ha – để giảm cạnh tranh quá mức và tối ưu hóa sinh trưởng. Thứ hai, tỉa thưa định kỳ ở năm thứ 5–7 giúp loại bỏ cây sinh trưởng kém, tạo không gian cho cây trội phát triển. Thứ ba, kết hợp quản lý cộng đồng thông qua mô hình giao khoán bảo vệ rừng sẽ nâng cao ý thức và trách nhiệm của người dân. Cuối cùng, giám sát sinh thái liên tục bằng công nghệ viễn thám và GIS giúp theo dõi biến động rừng theo thời gian thực. Những giải pháp này không chỉ tăng trữ lượng gỗ, mà còn bảo vệ hệ sinh thái ngập mặn và giảm phát thải carbon.

4.1. Điều chỉnh mật độ và tỉa thưa khoa học

Tỉa thưa nên được thực hiện khi hệ số hình thái (tỷ lệ Hvn/D1.3) vượt ngưỡng 80, cho thấy cây đang bị chèn ép. Mục tiêu là giữ lại 1.500–2.000 cây/ha có chất lượng tốt sau 10 năm. Việc này giúp tăng đường kính bình quân và chất lượng gỗ, đồng thời giảm nguy cơ gãy đổ do gió bão.

4.2. Tăng cường vai trò của cộng đồng địa phương

Người dân xã Đông Hải có kinh nghiệm truyền thống trong khai thác sản phẩm rừng ngập mặn. Việc giao quyền quản lý và chia sẻ lợi ích từ rừng sẽ khuyến khích họ tham gia bảo vệ, giám sát và báo cáo vi phạm. Mô hình này đã thành công ở nhiều tỉnh ven biển khác và có thể nhân rộng tại Trà Vinh.

V. Ứng dụng thực tiễn từ nghiên cứu rừng Đước Rhizophora apiculata

Nghiên cứu của Lê Vinh (2022) không chỉ mang tính học thuật mà còn có giá trị ứng dụng thực tiễn cao. Kết quả đã được Chi cục Kiểm lâm tỉnh Trà Vinh và Ban Quản lý rừng phòng hộ sử dụng để điều chỉnh quy trình trồng và chăm sóc rừng. Cụ thể, trữ lượng 101,5 m³/ha sau 11 năm ở CD1 chứng minh tiềm năng kinh tế của rừng trồng Đước, mở ra khả năng khai thác gỗ bền vững cho ngành thủ công mỹ nghệ và xây dựng. Ngoài ra, dữ liệu sinh trưởng giúp xây dựng bảng tra trữ lượng cho từng độ tuổi – công cụ thiết yếu cho quản lý rừng. Nghiên cứu cũng góp phần vào chiến lược giảm phát thải REDD+ của tỉnh, nhờ khả năng lưu trữ carbon cao của rừng ngập mặn. Đây là minh chứng cho sự kết hợp hiệu quả giữa khoa học lâm nghiệp và phát triển bền vững.

5.1. Hỗ trợ ra quyết định quản lý rừng

Các mô hình sinh trưởng và bảng tra trữ lượng giúp cán bộ lâm nghiệp dự báo năng suất và lên kế hoạch khai thác chính xác. Điều này giảm thiểu khai thác non và lãng phí tài nguyên, đồng thời đảm bảo tái sinh tự nhiên hoặc trồng bù kịp thời.

5.2. Đóng góp vào chiến lược khí hậu và sinh thái

Rừng Đước Rhizophora apiculata có khả năng lưu trữ carbon lên đến 1.000 tấn CO₂/ha – cao hơn nhiều so với rừng trên cạn. Dữ liệu từ nghiên cứu hỗ trợ định lượng carbon cho các dự án REDD+ và tín chỉ carbon, mang lại nguồn thu bền vững cho địa phương.

VI. Tương lai của rừng trồng Đước Rhizophora apiculata tại Trà Vinh

Tương lai của rừng trồng Đước Rhizophora apiculata tại Trà Vinh phụ thuộc vào sự kết hợp giữa khoa học, chính sách, và sự tham gia của cộng đồng. Với bờ biển dài hơn 60 km và nguy cơ xói lở ngày càng nghiêm trọng, rừng ngập mặn là “lá chắn xanh” không thể thay thế. Trong thập kỷ tới, cần mở rộng diện tích trồng mới, đồng thời nâng cao chất lượng rừng hiện có thông qua các giải pháp đã được nghiên cứu. Công nghệ trồng rừng thông minh (sử dụng drone, cảm biến độ mặn) và thị trường carbon sẽ tạo động lực mới cho bảo tồn. Nếu được đầu tư đúng mức, rừng Đước Trà Vinh không chỉ là tài sản sinh thái, mà còn là nguồn thu nhập xanh cho người dân ven biển.

6.1. Mở rộng diện tích và phục hồi hệ sinh thái

Kế hoạch phục hồi 500 ha rừng ngập mặn đến năm 2030 của tỉnh Trà Vinh cần ưu tiên Rhizophora apiculata do khả năng sinh trưởng tốt và hiệu quả bảo vệ bờ. Kết hợp với Avicennia marina sẽ tạo rừng hỗn giao đa tầng, tăng đa dạng sinh học và khả năng chống chịu.

6.2. Phát triển kinh tế xanh từ rừng ngập mặn

Ngoài gỗ, rừng Đước cung cấp tổ yến, hải sản, và dịch vụ du lịch sinh thái. Việc xây dựng chuỗi giá trị xanh – từ bảo vệ rừng đến tiêu thụ sản phẩm – sẽ tạo sinh kế bền vững, giảm áp lực khai thác quá mức và thúc đẩy phát triển kinh tế tuần hoàn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống rừng ngập mặn tỉnh Trà Vinh trải dài trên 65 km bờ biển với hai cửa sông lớn là Cổ Chiên và Định An, giữ vai trò lá chắn sinh thái phòng hộ, chống sạt lở và thích ứng biến đổi khí hậu. Tại xã Đông Hải, huyện Duyên Hải, diện tích rừng Đước (Rhizophora apiculata Blume) thuần loài đạt 269,89 ha, trong đó có 164,11 ha được gây trồng tập trung trong giai đoạn 2008 - 2018 với các cấp tuổi từ 3 đến 13. Mặc dù diện tích tương đối lớn, công tác quản lý và kiểm tra lâm học tại địa phương trong nhiều năm qua chỉ dừng lại ở việc đánh giá cơ học các chỉ tiêu tỷ lệ sống hay mật độ hiện còn so với hồ sơ thiết kế ban đầu, hoàn toàn thiếu vắng các cơ sở dữ liệu định lượng về quy luật sinh trưởng và động thái cấu trúc lâm phần qua các năm tuổi.

Nghiên cứu này được thực hiện nhằm xác định rõ nét các đặc trưng cấu trúc không gian, quy luật phân bố số cây và tiến trình sinh trưởng của cây Đước trồng trên đất bãi bồi ven biển từ tuổi 3 đến tuổi 13. Phạm vi nghiên cứu khảo sát chi tiết trên hai cấp mật độ trồng: cấp mật độ 1 (CD1, mật độ từ 5.000 đến 9.000 cây/ha trên nền đất bãi bồi thấp) và cấp mật độ 2 (CD2, mật độ dưới 5.000 cây/ha trên địa hình cao kết hợp nuôi trồng thủy sản). Về mặt lý luận, công trình bổ sung hệ thống phương trình tương quan và mô hình toán học dự báo sinh thái rừng ngập mặn vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu xác định trữ lượng đạt 101,5 $\text{m}^3/\text{ha}$ ở CD1 sau 11 năm, đồng thời cung cấp căn cứ kỹ thuật chuẩn xác về thời điểm tỉa thưa ở tuổi 7 - 8 và tuổi thành thục số lượng 12 - 14 năm cho các chủ rừng và đơn vị kiểm lâm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết diễn thế sinh thái rừng ngập mặn nhiệt đới và lý thuyết cấu trúc quần thụ rừng định lượng. Quá trình bồi lắng phù sa ven biển tạo lập nền đất bùn chặt ngập triều từ 3 - 4 giờ/ngày là môi trường tối ưu cho các loài cây họ Đước (Rhizophoraceae) phát triển bền vững. Cấu trúc quần thể rừng được phân tích thông qua sự tương tác không gian giữa các cá thể cây rừng thuần loài, đều tuổi. Các khái niệm lâm học then chốt được lượng hóa bao gồm: đường kính thân cây ngang ngực ($D_{1.3}$), chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$), đường kính tán ($D_{tan}$), tiết diện ngang ($G$), trữ lượng thân cây đứng ($M$), chỉ số mật độ cây đứng (SDI) và chỉ số cạnh tranh tán (CCI). Động thái sinh trưởng quần thụ được mô hình hóa theo quy luật hàm phi tuyến, kết hợp hệ thống phân loại tầng cây Kraft theo 5 cấp sinh trưởng dựa trên hệ số chiều cao tương đối $K_H$.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua hệ thống 26 ô tiêu chuẩn (OTC) định vị bằng tọa độ VN2000, diện tích mỗi ô là $500\text{ m}^2$ (tổng diện tích mẫu biểu đạt $13.000\text{ m}^2$). Phương pháp chọn mẫu điển hình được áp dụng để bố trí 26 OTC trải đều qua 6 cấp tuổi (tuổi 3, 5, 7, 9, 11, 13) thuộc 2 cấp mật độ trồng CD1 và CD2. Cỡ mẫu này đảm bảo tính đại diện thống kê cao cho toàn bộ 164,11 ha rừng Đước tại khu vực.

Toàn bộ cây thân gỗ trong OTC được đo đếm chi tiết: chu vi thân đo bằng thước dây quy đổi sang $D_{1.3}$ (độ chính xác 0,1 cm), chiều cao $H_{vn}$ đo bằng thước đo cao lâm sinh (độ chính xác 0,3 m), và đường kính tán $D_{tan}$ đo theo hai hướng trực giao (độ chính xác 0,2 m). Trữ lượng lâm phần được tính theo công thức Smalian với hình số thân cây hiệu chỉnh $F = 0,475$. Xử lý dữ liệu sử dụng phần mềm chuyên dụng Excel và Statgraphics. Lý do lựa chọn thuật toán hồi quy phi tuyến Marquardt là khả năng tối ưu hóa các tham số phân bố Weibull 3 tham số và các hàm sinh trưởng Gompertz, Korf với hệ số xác định $R^2$ đạt trên 95%, giảm thiểu sai số tuyệt đối trung bình (MAE) và tổng bình phương phần dư (SSR), phản ánh chính xác bản chất sinh trưởng phi tuyến của thực vật ngập mặn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra và xử lý thống kê 26 ô tiêu chuẩn đã chỉ ra 4 phát hiện khoa học quan trọng:

Thứ nhất, có sự chênh lệch rõ rệt về tích lũy sinh khối giữa hai cấp mật độ trồng. Ở cấp tuổi 11, trữ lượng lâm phần ở cấp mật độ CD1 đạt 101,5 $\text{m}^3/\text{ha}$, trong khi ở CD2 chỉ đạt 60,1 $\text{m}^3/\text{ha}$. Như vậy, lâm phần CD1 đạt năng suất trữ lượng cao hơn CD2 đến 68,9% (chênh lệch 41,4 $\text{m}^3/\text{ha}$), chứng minh mật độ trồng ban đầu dày giúp tối ưu hóa tổng tiết diện ngang thân cây trên một đơn vị diện tích đất bãi bồi.

Thứ hai, mật độ cây đứng giảm mạnh theo quy luật hàm logarit giảm do hiện tượng đào thải tự nhiên. Cấu trúc số cây theo cấp đường kính ($N/D_{1.3}$) và theo cấp chiều cao ($N/H_{vn}$) ở cả hai cấp mật độ đều tuân theo hàm phân bố lý thuyết Weibull dạng đường cong một đỉnh với $R^2$ điều chỉnh đạt từ 85,1% đến 98,7%. Đỉnh phân bố có xu hướng dịch chuyển dần về phía các cấp kính lớn khi tuổi rừng tăng lên.

Thứ ba, sinh trưởng về đường kính $D_{1.3}$ và chiều cao $H_{vn}$ đạt cường độ tăng trưởng thường xuyên cực đại ($ZD_{max}, ZH_{max}$) ngay trong 4 năm đầu sau khi trồng. Sau giai đoạn này, suất tăng trưởng đường kính và chiều cao suy giảm nhanh theo từng năm, và mô hình toán dự báo tiến trình tăng trưởng kích thước cá thể sẽ tiệm cận điểm dừng sau tuổi 16.

Thứ tư, tuổi thành thục số lượng về trữ lượng ($M_{lp}$) của rừng Đước tại khu vực nghiên cứu rơi vào khoảng 12 - 14 năm tuổi. Phân tích phân cấp sinh trưởng theo Kraft cho thấy cây cấp III chiếm tỷ lệ cá thể cao nhất (khoảng 38%), nhưng nhóm cây ưu thế thuộc cấp I và cấp II (chiếm khoảng 30% số cây) lại nắm giữ xấp xỉ 60% tổng trữ lượng của toàn lâm phần.

Thảo luận kết quả

Mật độ ban đầu cao tại CD1 thúc đẩy sự cạnh tranh không gian dinh dưỡng và ánh sáng diễn ra sớm, kích thích cây vươn cao mạnh mẽ ở giai đoạn rừng non. Chỉ số cạnh tranh tán (CCI) và chỉ số mật độ cây đứng (SDI) tính toán được cho thấy hiện tượng giao tán bắt đầu diễn ra đồng loạt từ cấp tuổi 7 trên cả hai cấp mật độ. Điều này lý giải vì sao sau 7 năm, tốc độ tăng trưởng đường kính có dấu hiệu chậm lại nếu không có tác động tỉa thưa nhân tạo.

Kết quả này hoàn toàn phù hợp với các công trình nghiên cứu về rừng Đước ngập mặn tại Cần Giờ và Cà Mau. Tuy nhiên, điều kiện thổ nhưỡng bùn chặt và chế độ bán nhật triều tại Trà Vinh tạo điều kiện cho hàm Gompertz thể hiện độ tương thích xuất sắc nhất khi mô tả đường cong tích lũy trữ lượng theo dạng chữ S ($R^2 > 98%$). Dữ liệu phân bố thực nghiệm và lý thuyết khi biểu diễn qua biểu đồ tần suất cho thấy sự cân đối lý tưởng của lâm phần ở độ tuổi 9 - 11, mở ra khung thời gian can thiệp tỉa thưa hợp lý nhằm chuyển dịch tối đa sinh khối sang các cây bài giữ lại.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các chỉ số định lượng của nghiên cứu, 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh và quản lý được đề xuất cụ thể như sau:

1. Thực hiện tỉa thưa lần đầu ở giai đoạn 7 - 8 năm tuổi đối với cả hai cấp mật độ trồng, áp dụng cường độ tỉa thưa từ 25% đến 30% tổng số cây hiện còn. Chủ rừng cần tập trung bài thải các cây phẩm chất xấu, cong queo, bị chèn ép thuộc cấp sinh trưởng IV và V theo phân loại Kraft, nhằm giải phóng không gian dinh dưỡng và hạ chỉ số cạnh tranh tán CCI về ngưỡng an toàn.
2. Tổ chức tỉa thưa lần hai ở giai đoạn 11 - 12 năm tuổi với cường độ giãn cách từ 15% đến 20% mật độ cây đứng. Biện pháp này giúp tập trung trữ lượng vào các cây cấp I và cấp II, chuẩn bị cho việc thu hoạch chính khi rừng đạt tuổi thành thục số lượng ở mốc 12 - 14 năm với mục tiêu trữ lượng thương phẩm đạt trên 110 $\text{m}^3/\text{ha}$.
3. Tiêu chuẩn hóa mật độ gieo trồng ban đầu cho các dự án trồng rừng ngập mặn mới tại Trà Vinh trong giai đoạn 2023 - 2030 ở mức 5.000 - 6.000 cây/ha. Mức mật độ này vừa đảm bảo khả năng khép tán chắn sóng bảo vệ đê biển sau 3 năm, vừa tiết kiệm 20% chi phí cây giống ban đầu và giảm tải áp lực tự tỉa thưa gay gắt.
4. Chi cục Kiểm lâm tỉnh Trà Vinh và Ban Quản lý rừng phòng hộ cần phối hợp ban hành sổ tay hướng dẫn quản lý kỹ thuật riêng biệt cho 2 mô hình: rừng phòng hộ tập trung của nhà nước và rừng Đước kết hợp nuôi tôm sinh thái của các hộ dân xã Đông Hải, hoàn thành áp dụng trước quý IV năm 2024.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang tính ứng dụng thực tiễn cao, đặc biệt hữu ích cho 4 nhóm đối tượng sau:

• Cơ quan quản lý lâm nghiệp và Chi cục Kiểm lâm địa phương: Sử dụng các mô hình suy giảm mật độ và hàm sinh trưởng để xây dựng quy chế quản lý rừng phòng hộ, lập kế hoạch khai thác tỉa thưa và giám sát diễn biến tài nguyên rừng định kỳ.
• Kỹ sư lâm sinh và các đơn vị tư vấn quy hoạch rừng: Ứng dụng các bảng tra thể tích Smalian, phương trình tương quan $H_{vn} = \sqrt{a + b \cdot D_{1.3}}$ và hàm Gompertz để điều tra nhanh trữ lượng gỗ, tính toán chỉ số hấp thụ carbon mà không cần chặt hạ giải tích cây mẫu.
• Các hộ dân và hợp tác xã nuôi tôm - rừng kết hợp: Tiếp cận cơ sở khoa học về động thái giao tán ở tuổi 7 để chủ động tỉa thưa đúng kỹ thuật, duy trì độ che phủ tán rừng khoảng 50 - 60% nhằm tối ưu hóa môi trường sống cho thủy sản dưới tán đước.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Lâm học: Tham khảo phương pháp luận kết hợp thống kê sinh vật học, thuật toán Marquardt và mô hình hóa phi tuyến trong phân tích cấu trúc quần xã thực vật ngập mặn.

Câu hỏi thường gặp

Trữ lượng rừng Đước tại Trà Vinh đạt bao nhiêu sau 11 năm trồng?
Trữ lượng thân cây đứng sau 11 năm đạt 101,5 $\text{m}^3/\text{ha}$ ở cấp mật độ 1 (trồng dày từ 5.000 đến 9.000 cây/ha) và đạt 60,1 $\text{m}^3/\text{ha}$ ở cấp mật độ 2 (trồng dưới 5.000 cây/ha). Sự chênh lệch 41,4 $\text{m}^3/\text{ha}$ cho thấy mật độ trồng ban đầu ảnh hưởng rất lớn đến năng suất tích lũy sinh khối.

Tại sao rừng Đước cấp mật độ 1 lại có năng suất trữ lượng vượt trội hơn cấp 2?
Rừng cấp 1 được trồng trên nền đất bãi bồi thấp ngập triều định kỳ với mật độ ban đầu cao, tạo môi trường cạnh tranh thuận lợi thúc đẩy cây tăng trưởng nhanh về chiều cao vút ngọn và đạt tổng tiết diện ngang thân cây ($G$) trên mỗi hecta lớn hơn nhiều so với cấp 2.

Thời điểm tối ưu để tiến hành tỉa thưa rừng Đước là khi nào?
Thời điểm tỉa thưa lần đầu thích hợp nhất là ở tuổi 7 - 8, khi chỉ số cạnh tranh tán CCI cho thấy rừng bắt đầu giao tán mạnh. Tỉa thưa lần hai nên thực hiện ở tuổi 11 - 12 với cường độ 15 - 20% trước khi rừng bước vào giai đoạn thành thục số lượng ở tuổi 12 - 14.

Mô hình toán học nào mô tả chính xác nhất sinh trưởng của cây Đước trong nghiên cứu?
Hàm sinh trưởng Gompertz dạng $Y = a \cdot \exp(-b \cdot \exp(-c \cdot A))$ là mô hình phù hợp nhất cho cả đường kính, chiều cao và trữ lượng, đạt hệ số tương quan $R^2$ trên 98% và sai số tuyệt đối trung bình MAE nhỏ nhất khi so sánh với hàm Korf và Korsun.

Phân cấp sinh trưởng Kraft có ý nghĩa gì đối với việc điều chế rừng Đước?
Phân cấp Kraft chia cây rừng thành 5 cấp dựa trên hệ số $K_H$. Kết quả cho thấy cây cấp I và II chỉ chiếm khoảng 30% số lượng cây nhưng đóng góp xấp xỉ 60% tổng trữ lượng lâm phần, giúp người làm lâm sinh xác định chính xác đối tượng cần giữ lại nuôi dưỡng.

Kết luận

• Luận văn đã xác lập hoàn chỉnh hệ thống cơ sở dữ liệu định lượng về cấu trúc và sinh trưởng của 164,11 ha rừng Đước trồng từ tuổi 3 đến 13 tại xã Đông Hải, Trà Vinh.
• Khẳng định tính quy luật của cấu trúc số cây theo đường kính và chiều cao tuân theo phân bố lý thuyết Weibull dạng một đỉnh với độ tin cậy thống kê cao.
• Xác định mốc tuổi thành thục số lượng của rừng Đước bãi bồi ven biển đạt ở giai đoạn 12 - 14 năm tuổi, với tốc độ tăng trưởng kích thước cá thể chậm dần sau tuổi 16.
• Đề xuất quy trình tỉa thưa nuôi dưỡng rừng khoa học gồm 2 kỳ (tuổi 7 - 8 và tuổi 11 - 12), góp phần nâng cao giá trị kinh tế và chức năng phòng hộ ven biển.
• Các đơn vị quản lý rừng và kiểm lâm địa phương cần sớm áp dụng các hàm dự báo sinh trưởng của luận văn vào công tác lập kế hoạch kinh doanh và bảo vệ rừng ngập mặn bền vững ngay trong chu kỳ sản xuất tiếp theo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỎNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Tống quan về cây Đước Tên loài: Đước, tên gọi khác: Đước đôi. Tên khoa học: Rhizophora apiculata Blume Họ thực vật: Đước (Rhizophoraceae). Đặc điểm phân bố cây Dude Cây Đước thuộc họ Rhizophoraceae.

Các loài thuộc họ Rhizophoraceae đều là thực vật có hoa, thân gỗ hoặc thân bụi sông tại vùng nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới. Đa số là các loài cây lưỡng tính, có một số ít là cây đơn tính hoặc hỗn hợp cả đơn tính và lưỡng tính (Ngô Đình Quế, 2010). Đước là loài cây thường được tìm thấy tại các vùng đồng bằng ngập mặn ven biển. Nơi sinh trưởng và phát triển của cây thường là các vùng bùn mịn, nước mặn hoặc nước nợ, khí hậu quanh năm am ap.

Cây thường mọc với nhau thành từng bụi hoặc phát triển thành các cánh rừng ngập mặn lớn ven biển (Đỗ Dinh Sâm và ctv, 2005; Phan Nguyên Hồng và ctv, 1988). Ở Việt Nam, cây Đước tự nhiên được tìm thấy từ vùng biển miền Trung (tỉnh Quảng Trị) cho đến tận vùng đất mũi Cà Mau (Nam Bộ). Cây Đước cũng được trồng thành những quan thụ rộng lớn ở các tinh Cà Mau, Bến Tre và ở khu vực Can Giờ (TP. Trên những vùng bãi bồi ven biển hoặc cửa sông, mỗi loài cây rừng ngập mặn có nhu cầu sinh thái khác nhau đối với thời gian ngập và độ ngập thủy triều, điều kiện đất đai và các đặc điểm lý tính, hóa tinh của đất và nước.

Trên đất bãi bôi ở vùng ven biển cửa sông, thủy triều ngập tối đa 12 giờ trong ngày, thì các loài cây tiên phong là Mam, hoặc Ban xuất hiện đầu tiên. Cây Ban thuong xuất hiện ở vùng cửa sông, do độ mặn của nước ở đây thường thấp hơn. Trái lại, cây Mam thường xuất hiện xa cửa sông hơn. Một khi bãi bồi được nâng cao dan, nền đất trở nên vững chắc hơn, thời gian ngập nước và độ sâu ngập nước cũng giảm đi, thì xuất hiện các loài Đước hoặc Vẹt.

Nền đất trở nên cao hơn nữa, mặt đất chỉ ngập khi thủy triều lên cao trong ngày hoặc trong tháng thì các loài cây khác như Chà là, hoặc Tra xuất hiện. Quá trình này diễn ra hàng chục năm. Mỗi loài cây rừng ngập mặn chiếm cứ một vùng lãnh thổ riêng, tạo thành những đai rừng thuần loại song song với bờ biển. Đây là quá trình diễn thế tự nhiên rất đặc thù của rừng ngập mặn (Phan Nguyên Hồng và ctv, 1999; Đỗ Đình Sâm và ctv, 2005).

Đặc điểm hình thái và sinh thái cây Đước Cây Đước là loài cây gỗ ngập mặn thường xanh, cây có thể cao tới 30 m, đường kính đến 0,7 m (Phan Nguyên Hong và ctv, 1999). a \ 12 LH” ee! 4 ~ a) Than và rễ cây Đước b) Lá và hoa cây Đước c) Trụ mâm cây Đước Hình 1. Hình thái thân, lá, rễ, hoa và trụ mầm của cây Đước Thân Đước tròn thang, tán lá xanh đậm, rễ chân nom cao tới 3 m, vỏ cây mau xám nâu đến nâu đen với nhiều vết nứt dai. Cây Đước có lá đơn moc đối, hình bầu dục đài 10-15 em, rộng 4-6 cm, gốc lá hình nêm, đầu nhọn, mặt dưới có nhiều cham đen, gân chính nỗi rõ ở mặt dưới, gân phụ không rõ, cuống lá dài 1,5-2 cm, lá kèm hình búp dài 4- 8 cm rụng sớm.

Hoa nhỏ, mau vang nhat tao thanh tu tan 2 dén 4 bốn bông trên một cuống đài 0,5-1 cm, mọc từ nách lá. Quả hình trái lê ngược, dai 2-2,5 cm, vỏ ngoài mau nâu, nhám với 4 cánh đài màu vàng hay đỏ nhạt, khi chín chứa một hạt không phôi nhũ, hat nay mầm trên thân cây me cho ra cây mam dài 15-25 cm, còn gọi là trụ mam (Ngô Đình Qué, 2010). Ở Trà Vinh, cây Dude ra hoa vào tháng 4 đến tháng 5, quả chín vào tháng 7 đến tháng 10. Tác dụng của cay Đước Cây Dude là loại cây ngập mặn có nhiều tác dụng đối với hệ sinh thái tự nhiên và với lợi ích của con người.

Đối với hệ sinh thái, các tác dụng của cây Đước có thê kế đến như: Giúp phục hồi và phát triển các vùng rừng phòng hộ ven biển ở nước ta. Là nơi sinh sống và cư trú của các hệ thống sinh thái ngập mặn như chim, thú, lưỡng cư, tôm cá, bò sát, giáp xác, thân mềm. Rừng hình thành đai rừng vững chãi, bảo vệ vùng bờ biển khỏi tình trạng xâm thực mặn, xói mòn, cát hóa, chống gió, chống bão; cung cấp lượng oxy cho trái đất và tích trữ các-bon trong các bộ phận của cây (Phạm Văn Ngọt và ctv, 2012). Đối với con người, cây Đước có các lợi ích như: Gỗ Đước được sử dụng làm củi đun cho các hộ dân.

Thân cây Đước làm gỗ dé đóng các vật dụng phục vụ sinh hoạt như giường tủ, bàn ghế. Vỏ cây Dude dùng trong các ngành công nghiệp go, giấy, da, in, nhuộm lưới. Các địa phương có rừng Đước còn khai thác được du lịch sinh thái ở rừng ngập mặn (Ngô Dinh Qué, 2010). Khái quát về các van đề cần nghiên cứu 1.

Câu trúc rừng trồng Trong những thập niên gần đây, trong nghiên cứu cấu trúc và sinh trưởng của cây rừng, voi sự hỗ trợ của thống kê toán học và các phần mềm ứng dụng cho lĩnh vực lâm nghiệp, việc nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng đã được thực hiện theo hướng từ mô tả định tính sang định lượng. Người ta đã tính toán xác lập được các mối quan hệ giữa các nhân tố đo tính cây rừng va của quan thụ. Nghiên cứu về cau trúc rừng đã được nhiều tác giả trong nước và trên thế giới thực hiện. Cấu trúc rừng là một nhân tố quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến tiến trình cạnh tranh giữa thực vật với cơ chế tác động lẫn nhau giữa chúng trong quần thụ rừng.

Dé tồn tại, mỗi loài cây không chỉ yêu cầu một diện tích dinh dưỡng (không gian sinh trưởng) nhất định mà còn có sự biến động theo tuổi của cây, điều kiện khí hậu và đất đai thổ nhưỡng. Số lượng cây quá nhiều sẽ làm tăng sự cạnh tranh giữa các cá thé dé chiếm lĩnh điều kiện sống, điều đó làm cho cây bị chèn ép mạnh, kha năng bị chết cao, làm suy yếu và đôi khi mat khả năng tái sinh hạt và năng lực sinh san bằng chổi của một số loài cây (Xukasov, 1953; Knapp, 1954; dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 2002). Mặt khác, cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quan thé thực vật theo không gian và thời gian. Trong nghiên cứu cấu trúc của rừng trồng thuần loài, đều tuổi có hai nhóm số liệu được các tác giả quan tâm nghiên cứu, đó là đường kính thân cây tai vi trí tầm cao 1,3 m (D¡;, cm) và chiều cao vút ngọn (Hy,, m) của các cá thể cây.

Số liệu về đường kính thân cây tại vị trí 1,3 m (D,3, cm) dung dé đánh giá kích thước của cây và biểu thị tuổi của rừng. Số liệu chiều cao vat ngọn (Hy,, m) dùng dé đánh giá kích thước của cây và biểu thị sự phân tầng của rừng (Phạm Trọng Thịnh, 1999). Phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D,3) là một trong những quy luật quan trọng trong kết cấu quần thụ, vì nó thể hiện quy luật sắp xếp các thành phần cấu tạo nên quan thé trong không gian theo thời gian. Từ quy luật này, ta có thé đánh giá được kết cấu của rừng, đề xuất các biện pháp lâm sinh thích hợp dé xây dựng quan thé có năng suất và tính ôn định cao.

Thông qua mật độ của từng cấp kính, có thé biết rừng dang ở trạng thái nào, xu hướng phát triển ở tương lai. Phân bố cây theo cấp chiều cao (N/H„) phản ánh sự phân bó, sắp xếp trong không gian giữa các cây với nhau. Về phương diện sinh thái học, nó thé hiện cho sự hướng ánh sáng, cạnh tranh để dành không gian sống giữa các cây với nhau. Điều này dẫn đến những cây có sức sống tốt sẽ vươn lên tầng trên, những cây có sức sống kém hon sẽ ở tầng dưới hoặc bi đào thải.

Phương pháp phân tích cấu trúc rừng Khi mô tả và phân tích cấu trúc rừng, các tác giả thường quan tâm xác định thành phan loài cây gỗ theo cấp đường kính (D, cm) và cấp chiều cao (H, m); xác định kết cấu mật độ (N, cây/ha), tiết diện ngang (G,m?⁄ha) và trữ lượng gỗ (M,m’/ha) theo cấp D¡; và cấp Hy; phân bố N/D và phân bó N/H; phân bố N/G và phân bó N/V (Nguyễn Văn Trương, 1984). Cấu trúc rừng biểu thị các thành phan và sự tổ chức sắp xếp của các thành phần theo không gian (thắng đứng, nằm ngang) và thời gian (tuổi rừng) (Nguyễn Văn Thêm, 2002). Cấu trúc rừng không chỉ phản ánh phân bố số cây theo không gian đứng và ngang, mà còn theo tính phức tạp về cấu trúc. Cấu trúc rừng có thể mô tả bằng phương pháp trắc đồ và phương pháp mô hình hóa bằng các hàm thống kê.

Theo phương pháp mô hình hóa, cấu trúc rừng theo chiều nằm ngang được phản ánh thông qua phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D), phân bố số cây theo tiết điện ngang (N/G) và phân bố số cây theo cấp thé tích thân cây (N/V). Cau trúc đứng được mô tả bằng phân bố số cây theo cấp chiều cao (N/H) (Nguyễn Văn Trương, 1984; Vũ Tiến Hinh, 2005, 2012). Ở Việt Nam, những nghiên cứu cấu trúc rừng theo hướng định lượng cũng đã được nhiều nhà lâm học sử dụng. Nguyễn Văn Trương (1984) đã áp dụng những mô hình toán học để mô tả cấu trúc rừng hỗn loài tự nhiên tự nhiên nhiệt đới ở Việt Nam.

Nguyễn Hải Tuất (1990) đã sử dụng phân bố khoảng cách để mô phỏng phân bố N/D đối với những trạng thái rừng tự nhiên khác nhau. Sau này, nhiều nhà lâm học cũng vận dụng những mô hình toán để phân tích cấu trúc của các kiểu rừng khác nhau (dẫn theo Phạm Trọng Thịnh, 1999; 2004; Vũ Tiến Hinh, 2005, 2012). Sinh trướng của rừng trồng Sinh trưởng của thực vật là quá trình biến đổi về lượng một cách không thuận nghịch của các bộ phận và của toàn cây, kết quả gia tang về số lượng, kích thước và thé tích của chúng theo thời gian. Một cách tóm tắt có thé nói, sinh trưởng là một hàm số phụ thuộc vào tuổi (thời gian) và phương trình khái quát có dạng Y = f(A).

Cùng với tuổi tăng lên, các chỉ tiêu như đường kính, chiều cao, tông diện ngang, trữ lượng, số cây. không ngừng biến đôi. Vì vậy, sinh trưởng quần thụ được coi là sự biến đổi theo thời gian của các chỉ tiêu của quần thụ.