Tổng quan nghiên cứu

Rừng tự nhiên là nguồn tài nguyên quý giá, đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường và duy trì cân bằng sinh thái. Khu vực miền Trung Việt Nam với địa hình đa dạng, khí hậu phân hóa rõ rệt, sở hữu hệ sinh thái rừng phong phú, đặc biệt là rừng lá rộng thường xanh. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, diện tích và chất lượng rừng tại đây suy giảm nhanh chóng do tác động khai thác và biến đổi môi trường, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chức năng phòng hộ và phát triển bền vững. Nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài của rừng tự nhiên tại miền Trung là cần thiết để hiểu rõ quy luật phát triển, từ đó đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc xác định đặc điểm cấu trúc tầng cây cao, tính đa dạng loài và đặc điểm tái sinh rừng tự nhiên tại ba tỉnh Hà Tĩnh, Thừa Thiên Huế và Bình Định. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các trạng thái rừng khác nhau, từ rừng khai thác chọn kiệt đến rừng giàu trữ lượng, với dữ liệu thu thập từ các ô điều tra tiêu chuẩn trên diện tích 100 ha. Ý nghĩa nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho quản lý tài nguyên rừng bền vững, góp phần bảo tồn đa dạng sinh học và nâng cao hiệu quả kinh tế từ rừng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về cấu trúc rừng và đa dạng sinh học. Cấu trúc rừng được hiểu là sự sắp xếp tổ chức nội bộ của các thành phần trong hệ sinh thái rừng, bao gồm cấu trúc tổ thành, tầng cây, tuổi cây, mật độ, đường kính và chiều cao. Các mô hình toán học như phân bố Weibull, phân bố khoảng cách và hàm Meyer được sử dụng để mô phỏng quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính và chiều cao. Mối quan hệ giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực (HVN - D1.3) được mô tả bằng các phương trình toán học như logarith, bậc 2, giúp dự đoán chiều cao cây từ đường kính.

Về đa dạng loài, chỉ số Shannon-Wiener và Simpson được áp dụng để đánh giá mức độ phong phú và phân bố loài trong tầng cây cao. Mối quan hệ giữa số loài và diện tích được mô hình hóa bằng các hàm toán học nhằm hiểu rõ sự thay đổi đa dạng theo quy mô không gian. Ngoài ra, nghiên cứu tái sinh rừng tập trung vào mật độ, tổ thành loài, chất lượng và phân bố cây tái sinh theo chiều cao, sử dụng phân bố Poisson để đánh giá hình thái phân bố trên mặt đất.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ Viện Điều tra – Quy hoạch rừng, với cỡ mẫu gồm 3 ô đo đếm (ODD), mỗi ô diện tích 1 ha, nằm trong 3 khu rừng phòng hộ tại Hà Tĩnh, Thừa Thiên Huế và Bình Định. Mỗi ô được chia thành 25 phân ô nhỏ (20x20 m) để điều tra chi tiết. Cây tầng cao được đo đạc các chỉ tiêu như đường kính ngang ngực (D1.3 ≥ 6 cm), chiều cao vút ngọn (HVN), chiều cao dưới cành, đường kính tán và phẩm chất. Cây tái sinh được điều tra trong các ô dạng bản 25 m2, ghi nhận tên loài, chiều cao và phẩm chất.

Phân tích số liệu sử dụng các phần mềm SPSS và Excel, áp dụng các mô hình phân bố Weibull, Meyer, khoảng cách để mô phỏng quy luật phân bố. Kiểm định phù hợp mô hình bằng chi bình phương (χ²). Mối quan hệ HVN - D1.3 được xác định qua 9 dạng phương trình toán học, lựa chọn phương trình có hệ số xác định cao nhất. Chỉ số đa dạng sinh học được tính toán theo công thức Shannon-Wiener và Simpson. Mối quan hệ giữa số loài và diện tích được mô hình hóa bằng hàm mũ. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong giai đoạn 2015-2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân loại trạng thái rừng và đặc điểm lâm phần:

    • Trạng thái IIIA1 (Hà Tĩnh) có mật độ cây trung bình 437-457 cây/ha, đường kính trung bình 19,04-20,89 cm, chiều cao vút ngọn 11,07-15,36 m, tổng tiết diện ngang 18,558-19,536 m²/ha.
    • Trạng thái IIIA2 (Bình Định) có mật độ cây cao hơn, 989-1372 cây/ha, đường kính 16,01-18,21 cm, chiều cao 12,5-13,96 m, tiết diện ngang 35,606-36,873 m²/ha.
    • Trạng thái IIIB (Thừa Thiên Huế) có mật độ 929-1086 cây/ha, đường kính 17,08-18,24 cm, chiều cao 12,5-13,56 m, tiết diện ngang 36,435-37,765 m²/ha.

  2. Cấu trúc tổ thành tầng cây cao:

    • Trạng thái IIIA1 có 7 loài tham gia công thức tổ thành với hệ số tổ thành từ 0,37 đến 1,26, ưu thế là Cồng sữa, Ngát vàng, Lá nến.
    • Trạng thái IIIA2 có 7 loài với hệ số từ 0,36 đến 1,36, ưu thế là Chò chỉ, Kiền kiền, Trâm tía.
    • Trạng thái IIIB có 7 loài với hệ số từ 0,31 đến 0,80, ưu thế là Trám trắng, Trâm trắng, Trâm vỏ đỏ.

  3. Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3):

    • Phân bố số cây theo cỡ kính có dạng giảm, với đường kính tối thiểu 6 cm và tối đa lên đến 100 cm tùy trạng thái.
    • Độ lệch phân bố (Sk) dao động từ 1,63 đến 3,95, cho thấy sự phân bố không đối xứng, tập trung nhiều cây nhỏ.
    • Hệ số biến động (S%) từ 55,25% đến 71,93%, phản ánh sự đa dạng về kích thước cây trong rừng.

  4. Đa dạng loài và mối quan hệ loài - diện tích:

    • Chỉ số Shannon-Wiener và Simpson cho thấy mức độ đa dạng loài cao, với số loài trong các trạng thái rừng dao động từ 61 đến 102 loài.
    • Mối quan hệ giữa số loài và diện tích ô mẫu tuân theo hàm mũ, số loài tăng khi diện tích tăng, minh chứng cho sự phong phú đa dạng sinh học trong rừng tự nhiên miền Trung.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy sự khác biệt rõ rệt về cấu trúc và đa dạng loài giữa các trạng thái rừng, phản ánh mức độ tác động và phục hồi khác nhau. Trạng thái IIIA1 với mật độ cây thấp và đường kính lớn hơn cho thấy rừng đang trong giai đoạn phục hồi sau khai thác mạnh, trong khi trạng thái IIIA2 và IIIB có mật độ cây cao hơn, cấu trúc rừng phức tạp hơn, phù hợp với chức năng phòng hộ và kinh doanh bền vững.

Công thức tổ thành cho thấy các loài ưu thế đều có khả năng phòng hộ tốt, phù hợp với điều kiện lập địa và mục tiêu quản lý rừng. Phân bố số cây theo cỡ kính và chiều cao tuân theo các mô hình toán học phổ biến, phù hợp với các nghiên cứu trước đây trong và ngoài nước, khẳng định tính khoa học và thực tiễn của phương pháp nghiên cứu.

Đa dạng loài cao và mối quan hệ loài - diện tích rõ ràng cho thấy tiềm năng bảo tồn đa dạng sinh học tại miền Trung, đồng thời nhấn mạnh tầm quan trọng của việc duy trì cấu trúc rừng tự nhiên để bảo vệ hệ sinh thái. Các biểu đồ phân bố số cây theo cỡ kính và chiều cao, cũng như biểu đồ mối quan hệ loài - diện tích, sẽ minh họa trực quan cho các phát hiện này.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường bảo vệ và phục hồi rừng tự nhiên: Thực hiện các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt tại các khu vực rừng bị khai thác mạnh (trạng thái IIIA1), nhằm tăng mật độ cây và cải thiện cấu trúc rừng trong vòng 5 năm tới, do các cơ quan quản lý rừng phối hợp với chính quyền địa phương.

  2. Áp dụng kỹ thuật lâm sinh hợp lý: Điều chỉnh tỷ lệ các loài ưu thế trong công thức tổ thành bằng cách trồng bổ sung và quản lý cây tái sinh, nhằm nâng cao chất lượng rừng và chức năng phòng hộ, với mục tiêu tăng chỉ số IVI% của các loài có giá trị kinh tế và sinh thái trong 3-5 năm, do các đơn vị lâm nghiệp thực hiện.

  3. Phát triển hệ thống điều tra và giám sát đa dạng sinh học: Thiết lập mạng lưới quan trắc định kỳ để theo dõi sự thay đổi cấu trúc và đa dạng loài, đảm bảo dữ liệu cập nhật phục vụ quản lý bền vững, triển khai trong 2 năm đầu, do Viện Điều tra Quy hoạch rừng chủ trì.

  4. Nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo kỹ thuật: Tổ chức các chương trình đào tạo, tuyên truyền về vai trò của rừng và kỹ thuật quản lý rừng bền vững cho người dân địa phương, nhằm giảm tác động khai thác trái phép và tăng cường tái sinh tự nhiên, thực hiện liên tục, do các tổ chức phi chính phủ và chính quyền địa phương phối hợp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý tài nguyên rừng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách bảo vệ và phát triển rừng bền vững, điều chỉnh kế hoạch khai thác và phục hồi rừng phù hợp với đặc điểm cấu trúc và đa dạng sinh học.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên cao học ngành Lâm nghiệp: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình phân tích và kết quả thực nghiệm để phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo về cấu trúc rừng và đa dạng sinh học.

  3. Cơ quan bảo tồn đa dạng sinh học và môi trường: Áp dụng các chỉ số đa dạng và công thức tổ thành để đánh giá tình trạng rừng, đề xuất các biện pháp bảo tồn hiệu quả, đặc biệt tại các khu vực rừng phòng hộ miền Trung.

  4. Cộng đồng dân cư và các tổ chức phi chính phủ: Nắm bắt thông tin về vai trò và hiện trạng rừng, từ đó tham gia tích cực vào công tác bảo vệ rừng, phát triển các chương trình giáo dục môi trường và hỗ trợ kỹ thuật quản lý rừng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao nghiên cứu cấu trúc rừng lại quan trọng?
    Cấu trúc rừng phản ánh sự phân bố và tổ hợp các loài cây, giúp hiểu rõ quy luật phát triển và khả năng phục hồi của rừng. Ví dụ, biết được mật độ và đường kính cây giúp dự báo trữ lượng gỗ và chức năng phòng hộ.

  2. Phương pháp nào được sử dụng để mô phỏng phân bố cây theo cỡ kính?
    Phân bố Weibull và phân bố khoảng cách là hai mô hình phổ biến, được lựa chọn dựa trên độ phù hợp với dữ liệu thực nghiệm, giúp mô tả chính xác sự phân bố số cây theo kích thước.

  3. Chỉ số Shannon-Wiener và Simpson có ý nghĩa gì trong đánh giá đa dạng loài?
    Chỉ số Shannon-Wiener đo mức độ phong phú và đồng đều của loài, còn Simpson phản ánh xác suất hai cá thể ngẫu nhiên thuộc cùng một loài. Cả hai chỉ số càng cao thì đa dạng sinh học càng lớn.

  4. Làm thế nào để đánh giá chất lượng cây tái sinh?
    Chất lượng cây tái sinh được phân loại theo ba mức: khỏe, trung bình và yếu, dựa trên chiều cao và sức sống, giúp xác định khả năng phát triển và đóng góp vào cấu trúc rừng tương lai.

  5. Các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nào được đề xuất để quản lý rừng bền vững?
    Bao gồm bảo vệ nghiêm ngặt rừng bị suy thoái, điều chỉnh tỷ lệ loài ưu thế, phát triển hệ thống giám sát đa dạng sinh học và nâng cao nhận thức cộng đồng, nhằm duy trì chức năng sinh thái và kinh tế của rừng.

Kết luận

  • Đã xác định được đặc điểm cấu trúc tầng cây cao và đa dạng loài của ba trạng thái rừng tự nhiên miền Trung với mật độ cây dao động từ 437 đến 1372 cây/ha và số loài từ 61 đến 102.
  • Công thức tổ thành cho thấy các loài ưu thế có khả năng phòng hộ tốt, phù hợp với mục tiêu quản lý rừng bền vững.
  • Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính và chiều cao được mô phỏng thành công bằng các mô hình toán học như Weibull và phân bố khoảng cách.
  • Đa dạng sinh học được đánh giá qua chỉ số Shannon-Wiener và Simpson, đồng thời mối quan hệ loài - diện tích cho thấy sự phong phú đa dạng sinh học trong rừng tự nhiên miền Trung.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm bảo vệ, phục hồi và phát triển bền vững tài nguyên rừng, đồng thời nâng cao nhận thức cộng đồng và phát triển hệ thống giám sát.

Tiếp theo, cần triển khai các biện pháp kỹ thuật đã đề xuất, đồng thời mở rộng nghiên cứu để cập nhật dữ liệu và đánh giá hiệu quả quản lý rừng. Mời các nhà quản lý, nghiên cứu và cộng đồng cùng tham gia vào quá trình bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng miền Trung.