Tổng quan nghiên cứu

Rừng nhiệt đới trên thế giới chiếm khoảng 52% tổng diện tích rừng toàn cầu nhưng đang đối mặt với nguy cơ suy thoái nghiêm trọng với tốc độ suy giảm từ 1% đến 4% mỗi năm do các hoạt động khai thác thiếu kiểm soát. Tại Việt Nam, tổng diện tích đất có rừng đạt khoảng 13,7 triệu hecta, tương ứng độ che phủ 41,45%, trong đó diện tích rừng tự nhiên chiếm 10,2 triệu hecta và diện tích rừng sản xuất do các công ty lâm nghiệp nhà nước quản lý chiếm khoảng 4,15 triệu hecta. Việc duy trì tính ổn định sinh thái và bảo tồn đa dạng sinh học của hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh nhiệt đới trước áp lực khai thác gỗ thương mại là một thách thức cấp thiết.

Vấn đề cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá sự biến đổi cấu trúc lâm phần, thành phần loài và tính đa dạng sinh học dưới tác động của hai phương thức: khai thác tác động thấp và khai thác truyền thống. Mục tiêu cụ thể của luận văn là lượng hóa các chỉ số cấu trúc không gian, xác định mức độ ưu thế loài và phân tích động thái phục hồi tầng cây con nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản trị rừng tự nhiên. Nghiên cứu được thực hiện tại Lâm trường Trường Sơn thuộc Công ty Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Lâm công nghiệp Long Đại, tỉnh Quảng Bình, trên quy mô quản lý 26.490,13 hecta rừng tự nhiên trong năm 2019.

Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn lớn khi xác lập các chỉ số định lượng cụ thể: phương thức khai thác tác động thấp duy trì trữ lượng 107,02 mét khối trên hecta (thuộc trạng thái rừng trung bình), cao hơn 30,4% so với mức 82,04 mét khối trên hecta của khai thác truyền thống (rừng nghèo). Đây là cơ sở then chốt giúp các đơn vị chủ rừng hoàn thiện tiêu chí chứng chỉ quản lý rừng bền vững quốc tế và nâng cao giá trị tài nguyên rừng tự nhiên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết cấu trúc và động thái rừng nhiệt đới của Richards và Whitmore, kết hợp mô hình phân bố kích thước cá thể nhằm đánh giá tiềm năng tái sinh quần xã thực vật sau can thiệp lâm sinh. Bên cạnh đó, luận văn ứng dụng lý thuyết đa dạng sinh học quần xã của Pielou và Magurran để phân tích tương quan giữa mức độ phong phú loài và độ đồng đều cá thể.

Bốn khái niệm chuyên ngành nền tảng được làm rõ gồm:

  • Khai thác tác động thấp: Kỹ thuật khai thác gỗ có kế hoạch nhằm giảm thiểu tối đa tổn thất lên tầng cây tái sinh và đất rừng, duy trì tỷ lệ cây bị tổn thương ở mức 30,5% so với mức 48,0% của phương thức cũ.
  • Khai thác truyền thống: Phương thức khai thác tập trung lấy gỗ thương mại nhưng thiếu các biện pháp định hướng hướng đổ và bảo vệ cây non, gây phá vỡ cấu trúc tầng tán.
  • Chỉ số giá trị quan trọng (IVI%): Thước đo tổng hợp mức độ ưu thế sinh thái của từng loài thực vật thông qua tổng của mật độ tương đối và tiết diện ngang tương đối.
  • Hàm cấu trúc không gian Ripley: Công cụ toán học sinh thái mô tả quy luật phân bố vị trí không gian của các cá thể cây theo các thang khoảng cách cụ thể.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thực địa thu thập từ hai ô tiêu chuẩn định vị có diện tích 0,5 hecta (kích thước 100 mét nhân 50 mét, chia thành 50 ô thứ cấp 10 mét nhân 10 mét) tại Lâm trường Trường Sơn, ở đai cao từ 134 đến 160 mét so với mực nước biển và độ dốc bình quân 25 độ. Phương pháp chọn mẫu điển hình được áp dụng nhằm đại diện cho hai trạng thái rừng đã qua khai thác trước năm 2010 từ cơ sở dữ liệu đề tài nghiên cứu số 106-NN.

Cỡ mẫu khảo sát gồm toàn bộ 2.079 cá thể cây gỗ thuộc 61 loài có đường kính ngang ngực từ 2,5 centimet trở lên. Toàn bộ cây được đo đếm đường kính, chiều cao vút ngọn và định vị tọa độ không gian hai chiều bằng máy đo khoảng cách laser Leica Disto D5 kết hợp địa bàn lâm nghiệp. Các cá thể được phân chia thành ba giai đoạn sống: cây con (đường kính dưới 10 centimet), cây non (đường kính từ 10 đến 30 centimet) và cây trưởng thành (đường kính từ 30 centimet trở lên).

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Nghiên cứu sử dụng phần mềm thống kê sinh vật PAST phiên bản 3.20 và Microsoft Excel để tính toán các chỉ số đa dạng sinh học Shannon-Wiener, Simpson, Pielou, kết hợp hàm chuyển đổi không gian Ripley L(r) với khoảng tin cậy 95% nhằm loại bỏ sai lệch do mật độ và xác định chính xác kiểu phân bố cụm, phân bố ngẫu nhiên hoặc phân bố đều ở các quy mô khoảng cách từ 0 đến 25 mét.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả thực nghiệm đem lại bốn phát hiện trọng tâm:

Thứ nhất, về mật độ và trữ lượng lâm phần: Lâm phần khai thác tác động thấp đạt mật độ 2.248 cây trên hecta (1.124 cá thể trên ô 0,5 hecta), cao hơn 17,7% so với lâm phần khai thác truyền thống đạt 1.910 cây trên hecta (955 cá thể). Tổng trữ lượng gỗ của ô khai thác tác động thấp đạt 107,02 mét khối trên hecta, cao hơn 30,4% so với mức 82,04 mét khối trên hecta của ô khai thác truyền thống, xếp vào trạng thái rừng trung bình theo tiêu chuẩn ngành.

Thứ hai, về tiết diện ngang và quy luật phân bố cấp kính: Tổng tiết diện ngang thân cây ở ô khai thác tác động thấp đạt 14,38 mét vuông trên hecta, vượt 27,7% so với ô khai thác truyền thống đạt 11,26 mét vuông trên hecta. Đường cong phân bố cá thể theo cấp kính ở cả hai ô đều có dạng chữ J ngược lệch trái, tập trung 73,4% số cây ở cấp kính 5 centimet (500 cây ở ô tác động thấp và 420 cây ở ô truyền thống). Tuy nhiên, cây gỗ lớn có đường kính trên 80 centimet chỉ xuất hiện tại ô khai thác tác động thấp, trong khi ô truyền thống chỉ đạt tối đa 70 centimet.

Thứ ba, về cấu trúc giai đoạn sống và loài ưu thế: Ở tầng cây trưởng thành, ô khai thác tác động thấp có 57 cây trên 0,5 hecta tích lũy 65,32 mét khối trữ lượng, cao hơn mức 39 cây tích lũy 48,51 mét khối ở ô truyền thống. Loài Chẹo tía chiếm ưu thế lớn nhất tại ô tác động thấp với chỉ số IVI đạt 9,81%, trong khi loài Cà dừa chiếm ưu thế nhất tại ô truyền thống với chỉ số IVI đạt 9,87%. Bảy loài ưu thế hàng đầu ở mỗi ô đóng góp trên 51% tổng giá trị quan trọng của toàn lâm phần.

Thứ tư, về chỉ số đa dạng sinh học: Ô khai thác truyền thống có 50 loài với chỉ số Shannon đạt 3,36 và chỉ số Simpson đạt 0,95; trong khi ô tác động thấp có 43 loài, chỉ số Shannon đạt 3,22 và chỉ số Simpson đạt 0,94. Tuy nhiên, độ đồng đều Simpson của ô tác động thấp đạt 0,82, cao hơn 41,4% so với mức 0,58 của ô truyền thống do trạng thái khai thác truyền thống xuất hiện nhiều loài đơn lẻ chỉ có duy nhất 1 cá thể.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt cấu trúc bắt nguồn từ mức độ can thiệp cơ giới. Khai thác truyền thống mở các khoảng trống tán rừng quá lớn, kích thích các loài cây tiên phong ưa sáng tái sinh ồ ạt, dẫn đến hiện tượng gia tăng số lượng loài biểu kiến nhưng làm mất cân bằng độ đồng đều quần xã. Ngược lại, kỹ thuật khai thác tác động thấp giữ độ mở tán ở mức khoảng 11%, bảo vệ tầng cây con và cây non dưới tán, duy trì cấu trúc ổn định và đẩy nhanh tốc độ tích lũy sinh khối.

Dữ liệu cấu trúc lâm phần được thể hiện rõ ràng qua biểu đồ phân bố tần số đường kính dạng hàm số giảm liên tục, kết hợp đồ thị đường hàm Ripley L(r) với dải tin cậy 95% mô tả xu hướng: cây con phân bố cụm ở cự ly dưới 8 mét do ảnh hưởng phát tán hạt quanh cây mẹ, sau đó chuyển sang phân bố ngẫu nhiên ở cự ly trên 13,5 mét do quá trình cạnh tranh sinh tồn và tự tỉa thưa tự nhiên.

So sánh với các nghiên cứu thực địa quốc tế tại rừng nhiệt đới Amazon, phát hiện này tương đồng khi chứng minh phương thức tác động thấp giúp giảm 36,5% tỷ lệ tổn thất cây rừng so với khai thác truyền thống, khẳng định tính tất yếu của việc chuẩn hóa kỹ thuật lâm sinh bền vững.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và phục hồi tài nguyên rừng tự nhiên tại Lâm trường Trường Sơn, bốn giải pháp cụ thể được đề xuất:

Thứ nhất, rà soát và điều chỉnh quy hoạch phân loại rừng sản xuất: Ban Giám đốc Công ty Lâm nghiệp Long Đại cần tái cấu trúc diện tích 82.058,85 hecta rừng sản xuất, ưu tiên mở rộng tỷ lệ rừng gỗ lớn đạt trên 65% tổng diện tích trước năm 2030, đồng thời phân định ranh giới bảo vệ nghiêm ngặt 9.775,30 hecta rừng phòng hộ đầu nguồn.

Thứ hai, chuẩn hóa kỹ thuật nuôi dưỡng và tỉa thưa rừng tự nhiên theo Thông tư số 29/2018/TT-BNNPTNT: Đội ngũ cán bộ kỹ thuật lâm sinh thực hiện phát dọn dây leo, chặt bỏ cây sâu bệnh và cây bụi lấn át từ 1 đến 3 lần trong chu kỳ từ 3 đến 7 năm. Mục tiêu kỹ thuật là duy trì mật độ cây mục đích đạt trên 500 cây trên hecta và cây tái sinh triển vọng cao trên 1 mét đạt trên 1.000 cây trên hecta, bảo đảm độ tàn che lâm phần đạt tối thiểu 0,4 trong giai đoạn 2024 đến 2028.

Thứ ba, áp dụng quy trình khai thác tác động thấp và quy định giới hạn đường kính tối thiểu: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Quảng Bình phối hợp với lực lượng Kiểm lâm ban hành quy chuẩn khai thác chọn, nâng giới hạn đường kính khai thác tối thiểu lên mức đường kính từ 40 centimet trở lên đối với các loài gỗ quý như Lim xanh, Huỳnh và Vạng trắng, phấn đấu đạt 100% diện tích rừng sản xuất có chứng chỉ quản lý rừng bền vững quốc tế FSC trước năm 2027.

Thứ tư, mở rộng chính sách tín dụng xanh và hỗ trợ sinh kế cộng đồng vùng đệm: Ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Bình cần triển khai các gói vốn ưu đãi từ quỹ bảo vệ và phát triển rừng, hỗ trợ sinh kế cho 9.551 lao động địa phương, đặc biệt là nhóm đồng bào dân tộc Vân Kiều chiếm 21,2% dân số khu vực, nhằm giảm áp lực khai thác gỗ trái phép trong giai đoạn 2025 đến 2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu cung cấp hệ thống số liệu định lượng và giải pháp thực tiễn chuyên sâu cho bốn nhóm đối tượng chính:

Thứ nhất, cán bộ quản lý doanh nghiệp lâm nghiệp và giám đốc các lâm trường quốc doanh: Ứng dụng quy trình khai thác tác động thấp và kỹ thuật tỉa thưa để nâng trữ lượng rừng nghèo từ 82,04 mét khối trên hecta lên trạng thái rừng trung bình trên 100 mét khối trên hecta, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn đánh giá cấp chứng chỉ rừng FSC.

Thứ hai, cơ quan quản lý nhà nước và lực lượng kiểm lâm: Sử dụng dữ liệu thực chứng phục vụ công tác rà soát phân loại rừng theo Thông tư số 34/2009/TT-BNNPTNT, hỗ trợ xây dựng phương án quản lý rừng bền vững và thiết lập hệ thống giám sát suy thoái rừng tự nhiên tại khu vực Bắc Trung Bộ.

Thứ ba, giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên rừng và Sinh thái thực vật: Tham khảo phương pháp điều tra định vị tọa độ cây rừng, ứng dụng phần mềm PAST 3.20 và mô hình toán học không gian Ripley trong việc giải mã cấu trúc quần xã thực vật nhiệt đới.

Thứ tư, các tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế và quỹ môi trường: Khai thác bộ số liệu sinh thái về 61 loài thực vật thân gỗ và 2.079 cây đo đếm tại vùng đệm Vườn quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng để thiết kế các chương trình phục hồi sinh thái rừng bản địa thích ứng với biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

Khai thác tác động thấp khác biệt như thế nào so với khai thác truyền thống về mặt cấu trúc lâm phần? Khai thác tác động thấp áp dụng kỹ thuật chặt hạ định hướng giúp kiểm soát độ mở tán ở mức 11% và giữ tỷ lệ tổn thương cây con dưới 30,5%. Trái lại, khai thác truyền thống gây tổn hại cơ giới lên đến 48,0% tầng cây con và làm suy giảm 30,4% tổng trữ lượng gỗ của lâm phần.

Tại sao chỉ số đa dạng loài Shannon ở ô khai thác truyền thống lại cao hơn ô khai thác tác động thấp? Hiện tượng này xảy ra do khai thác truyền thống phá vỡ tầng tán tạo nên các khoảng trống lớn, tạo điều kiện cho các loài cây tiên phong ưa sáng xâm nhập nhanh chóng khiến số lượng loài tăng lên 50 loài. Tuy nhiên, độ đồng đều của trạng thái này chỉ đạt 0,58, thấp hơn nhiều so với mức 0,82 của ô tác động thấp.

Quy luật phân bố đường kính hình chữ J ngược phản ánh điều gì về tiềm năng phục hồi của rừng? Đường cong phân bố chữ J ngược với 73,4% số cá thể tập trung ở cấp kính 5 centimet chứng minh lâm phần có khả năng tái sinh tự nhiên liên tục và sở hữu nguồn cây kế cận dồi dào. Đây là dấu hiệu cho thấy rừng có khả năng tự phục hồi sinh khối nhanh chóng nếu được bảo vệ nghiêm ngặt.

Ý nghĩa của việc ứng dụng hàm không gian Ripley trong quản lý rừng tự nhiên là gì? Hàm Ripley L(r) xác định chính xác quy luật phân bố cụm của cây con ở cự ly dưới 8 mét và phân bố ngẫu nhiên ở cự ly trên 13,5 mét. Căn cứ vào thông số khoảng cách này, kỹ sư lâm sinh có thể điều chỉnh mật độ chặt tỉa thưa hợp lý, tránh tác động cơ giới làm gián đoạn chu trình tái sinh.

Văn bản pháp luật nào quy định tiêu chuẩn kỹ thuật nuôi dưỡng rừng tự nhiên sau khai thác tại Việt Nam? Thông tư số 29/2018/TT-BNNPTNT ngày 16 tháng 11 năm 2018 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn quy định cụ thể các biện pháp lâm sinh nuôi dưỡng rừng tự nhiên, bao gồm việc duy trì mật độ cây mục đích trên 500 cây trên hecta và cây tái sinh triển vọng trên 1.000 cây trên hecta.

Kết luận

  • Phương thức khai thác tác động thấp duy trì mật độ 2.248 cây trên hecta và trữ lượng 107,02 mét khối trên hecta, vượt trội 30,4% so với trạng thái khai thác truyền thống chỉ đạt 82,04 mét khối trên hecta.
  • Cấu trúc đường kính lâm phần tuân theo quy luật chữ J ngược với cấp kính dưới 10 centimet chiếm ưu thế tuyệt đối, bảo đảm tiềm năng tái sinh liên tục cho các chu kỳ kinh doanh tiếp theo.
  • Khai thác tác động thấp bảo tồn độ đồng đều quần xã đạt 0,82 và lưu giữ được các cây gỗ lớn có đường kính vượt trên 80 centimet, duy trì cấu trúc vi khí hậu ổn định cho hệ sinh thái rừng.
  • Phân bố không gian của các loài cây ưu thế mang đặc trưng phân bố cụm ở cự ly hẹp dưới 2,5 mét và chuyển dần sang phân bố ngẫu nhiên ở quy mô khoảng cách trên 10 mét.
  • Luận văn cung cấp cơ sở khoa học thực tiễn vững chắc phục vụ việc chuẩn hóa quy trình nuôi dưỡng rừng theo Thông tư số 29/2018/TT-BNNPTNT và định hướng mở rộng diện tích đạt chứng chỉ FSC trong lộ trình 2024 đến 2030.

Để hiện thực hóa các giải pháp bảo tồn và phát triển bền vững tài nguyên rừng tự nhiên, các cơ quan quản lý và doanh nghiệp lâm nghiệp cần sớm áp dụng quy trình khai thác tác động thấp kết hợp công nghệ số hóa điều tra không gian ngay trong mùa vụ lâm sinh hiện tại.