Tổng quan nghiên cứu
Việt Nam được công nhận là một trong những trung tâm đa dạng sinh học đặc biệt của thế giới với khoảng 12.000 loài thực vật bậc cao có mạch, trong đó trên 40% là các loài đặc hữu. Tuy nhiên, áp lực suy thoái sinh cảnh và khai thác quá mức đã khiến 882 loài sinh vật ngoài tự nhiên bị đe dọa, bao gồm 464 loài thực vật được ghi nhận trong Sách đỏ Việt Nam 2007 (với 45 loài ở mức rất nguy cấp). Phần lớn các công trình nghiên cứu trước đây chủ yếu dừng lại ở phương pháp mô tả định tính danh lục, thiếu hụt các cơ sở dữ liệu định lượng dài hạn về động thái và cấu trúc rừng.
Nghiên cứu được triển khai tại Rừng Thực nghiệm Cơ sở 2 – Đại học Lâm nghiệp thuộc Tiểu khu 121, Khu Bảo tồn thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai với tổng diện tích 1.857,2 ha. Trọng tâm nghiên cứu là kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới thuộc trạng thái rừng IIIA-2 (diện tích 30,4 ha). Mục tiêu cốt lõi của đề tài là ứng dụng phương pháp định lượng hiện đại để đánh giá đa dạng sinh học thực vật thân gỗ, xác lập vị trí không gian các loài quý hiếm và xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu số hóa trên phần mềm BioMon 32.
Phạm vi nghiên cứu được thực hiện thông qua việc thiết lập 1 ô định vị cố định diện tích 1 ha (100 m x 100 m), chia nhỏ thành 25 ô đo đếm diện tích 400 m² (20 m x 20 m). Ý nghĩa của đề tài thể hiện rõ qua việc cung cấp các chỉ số định lượng chuẩn xác (chỉ số phong phú Margalef, đa dạng Shannon-Wiener, đồng đều Pielou, ưu thế Simpson và chỉ số quan trọng IV), tạo lập mô hình thực nghiệm lâm sinh chuẩn mực và đặt nền móng khoa học vững chắc cho công tác theo dõi, giám sát diễn biến tài nguyên rừng bền vững.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Đề tài vận dụng lý thuyết cấu trúc và động thái thảm thực vật nhiệt đới của Thái Văn Trừng (1978), kết hợp với lý luận phân tích định lượng đa dạng sinh học dài hạn của Dallmeier (1992) và Heywood (1995). Hệ thống nghiên cứu tích hợp 3 khái niệm sinh thái nền tảng:
- Chỉ số giá trị quan trọng (Important Value Index - IV) của Bray - Curtis (1951) và Curtis - McIntosh (1951): Đánh giá trật tự ưu thế của loài trong quần xã dựa trên tổng trung bình của mật độ tương đối (RD), tần suất xuất hiện tương đối (RF) và diện tích tiết diện ngang tương đối (RBA). Các loài có IV > 5% được xác định là loài ưu thế sinh thái.
- Chỉ số hiếm (Rarity Index - IR) theo phương pháp của Guarino và Napolitano (2006): Được tính bằng công thức IR = (1 - n/N) x 100%, phân loại loài hiếm (IR từ 78,08% đến 95%), rất hiếm (IR từ 95% đến 97%) và cực kỳ hiếm (IR > 97%).
- Hệ thống chỉ số đa dạng sinh học cổ điển: Bao gồm chỉ số phong phú loài Margalef (d), chỉ số đa dạng loài Shannon - Weiner (H'), chỉ số đồng đều Pielou (J') và chỉ số ưu thế Simpson (D) nhằm lượng hóa toàn diện cấu trúc quần xã.
Phương pháp nghiên cứu
Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Đề tài thiết lập 1 ô định vị điển hình diện tích 1 ha (100 m x 100 m) tại trạng thái rừng IIIA-2, sau đó phân chia có hệ thống thành 25 ô đo đếm thứ cấp diện tích 400 m² (20 m x 20 m). Để phân tích cấu trúc phân tầng và phân bố không gian, ô định vị tiếp tục được chia thành 5 dải đo đếm có diện tích 2.000 m² (100 m x 20 m).
Quy trình thu thập dữ liệu ngoại nghiệp: Toàn bộ cây gỗ có đường kính ngang ngực D1.3 ≥ 8 cm trong 25 ô đo đếm được đo chu vi thân, chiều cao vút ngọn (Hvn) bằng thước Blume - Leiss, định vị tọa độ mặt phẳng X-Y và gắn số hiệu cố định bằng thẻ kim loại kết hợp đánh dấu sơn màu. Tọa độ tâm các ô được xác lập bằng máy định vị GPS cầm tay, độ tàn che tán rừng được ghi nhận qua ảnh số học và xử lý bằng phần mềm ImageJ.
Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Dữ liệu được quản lý đồng bộ qua phần mềm chuyên ngành BioMon 32 (Jim Comiskey) nhằm xây dựng bản đồ vị trí cá thể cây gỗ. Đề tài ứng dụng phần mềm PRIMER 6 (Clarke và Warwick, 2005) và BioDiversity Pro 2.0 để tính toán ma trận tương đồng Bray - Curtis, vẽ sơ đồ phân nhóm Cluster, phân tích tọa độ đa chiều phi tham số NMDS, phân tích thành phần chính PCA và kiểm định Chi-square dạng phân bố không gian. Timeline nghiên cứu được thực hiện thực địa và xử lý dữ liệu hoàn chỉnh trong giai đoạn 2011 - 2012.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Qua điều tra thực địa 25 ô đo đếm, đề tài đã thống kê và định danh được 1.291 cá thể thực vật thân gỗ, thuộc 49 loài của 32 họ thực vật khác nhau.
Nghiên cứu ghi nhận 4 loài thực vật có tên trong Sách đỏ Việt Nam 2007 ở mức Nguy cấp (EN) gồm: Lòng mức (Wrightia kontumensis), Cẩm lai (Dalbergia bariaensis), Gõ đỏ (Afzelia xylocarpa) và Gõ mật (Sindora siamensis). Đồng thời, có 3 loài thuộc Danh mục thực vật rừng nguy cấp, quý, hiếm Nhóm IIA theo Nghị định số 32/2006/NĐ-CP là Cẩm lai, Gõ đỏ và Gõ mật.
Về cấu trúc họ thực vật, họ Dầu (Dipterocarpaceae) chiếm ưu thế áp đảo về cả số loài và số cá thể với 7 loài (chiếm 14,29% tổng số loài) và 452 cá thể (chiếm 34,98% tổng số cá thể). Tiếp theo là họ Lộc vừng (Lecythidaceae) với 219 cá thể (16,95%) và họ Nhãn (Sapindaceae) với 108 cá thể (8,36%). Ngược lại, có 24 họ chỉ xuất hiện duy nhất 1 loài (chiếm 2,04%/họ), trong đó các họ Bàng, Chè và Sổ chỉ ghi nhận 1 cá thể duy nhất (chiếm 0,08%).
Về phân bố không gian, có 15 loài phân bố theo đám (chiếm 30,61%) với tiềm năng tái sinh mạnh mẽ, trong khi 34 loài phân bố ngẫu nhiên (chiếm 69,49%) phản ánh trạng thái sinh trưởng ổn định. Đường cong tích lũy loài đạt trạng thái bão hòa ổn định ở mức 49 loài từ ô đo đếm thứ 22 đến 25, khẳng định dung lượng mẫu 1 ha là hoàn toàn mang tính đại diện.
Thảo luận kết quả
Mức độ đa dạng loài trong khu vực nghiên cứu đạt mức trung bình khá qua các chỉ số đo đếm cụ thể: Chỉ số phong phú Margalef đạt trung bình d = 28,04 ± 0,08 (biến động từ 26,7 ở ô 1 đến 28,9 ở ô 16); chỉ số đa dạng Shannon - Weiner đạt trung bình H' = 1,024 ± 0,004 (cao nhất tại ô 20, 22 và 25 với H' = 1,16; thấp nhất tại ô 11 với H' = 0,81); chỉ số đồng đều Pielou đạt giá trị cao với J' = 0,865 ± 0,001 (đạt cực đại 0,93 ở ô 22). Ngược lại, chỉ số ưu thế Simpson có giá trị trung bình thấp D = 0,113 ± 0,001, trong đó ô 20 có tính đa dạng cao nhất (D = 0,06) và ô 9, ô 14 có tính đa dạng thấp nhất do ưu thế loài cao (D = 0,21).
Cấu trúc ưu thế sinh thái được biểu thị rõ qua chỉ số quan trọng IV: Có 22 loài đạt chỉ số IV > 5%, chiếm tới 77,98% tổng giá trị quan trọng của toàn lâm phần. Các loài chiếm vị trí thống trị tầng tán rừng gồm Chò chai (IV = 28,22%, mật độ tương đối RD = 20,36%), Chiếc tam lang (IV = 24,26%, RD = 16,95%), Làu táu trắng (IV = 16,83%), Trường (IV = 15,52%) và Dầu song nàng (IV = 15,38%). Đáng chú ý, loài Cám có mật độ thấp nhưng sở hữu tiết diện ngang tương đối cao nhất (RBA = 10,4%), nâng chỉ số IV lên 11,38%.
Về mức độ quý hiếm, phân tích chỉ số hiếm IR đã xác định 11 loài ở cấp rất hiếm (IR = 96%) như Gõ đỏ, Sao đen, Bằng lăng ổi, Chiêu liêu lông, Sổ trai, Vên vên... do chỉ xuất hiện 1 lần duy nhất trong toàn bộ 25 ô đo đếm.
Các dữ liệu này có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua sơ đồ nhánh Cluster ở mức tương đồng 35% (phân tách thành 17 nhóm loài sinh thái), biểu đồ tọa độ không gian NMDS và biểu đồ đường cong phân bố ưu thế - đa dạng nhằm làm sáng tỏ mối quan hệ tương hỗ giữa các loài trong hệ sinh thái.
Đề xuất và khuyến nghị
- Thiết lập hệ thống giám sát định kỳ dài hạn: Tiến hành tái đo đếm định kỳ 100% trong số 1.291 cá thể cây gỗ tại 25 ô đo đếm với chu kỳ 3-5 năm một lần để xác định tốc độ tăng trưởng đường kính D1.3, tỷ lệ chết tự nhiên và trữ lượng sinh khối; giao Ban Quản lý Rừng Thực nghiệm chủ trì thực hiện trong giai đoạn 2026 - 2030.
- Bảo vệ nghiêm ngặt các loài thực vật có nguy cơ tuyệt chủng: Thiết lập ranh giới định vị vệ tinh và gắn biển kiểm soát cho 4 loài thuộc Sách đỏ Việt Nam và 11 loài có chỉ số rất hiếm (IR = 96%); ngăn chặn 100% các hành vi tác động xâm hại cơ học từ dân cư lân cận do Hạt Kiểm lâm phối hợp Ban Quản lý Khu bảo tồn thực hiện thường xuyên.
- Chuẩn hóa và chia sẻ cơ sở dữ liệu số: Hoàn thiện dữ liệu không gian của 49 loài trên nền tảng phần mềm BioMon 32 và MapSource, tích hợp vào cổng thông tin khoa học của Trường Đại học Lâm nghiệp Cơ sở 2 để phục vụ tối thiểu 500 lượt sinh viên và học viên cao học thực tập lâm sinh mỗi năm.
- Áp dụng các giải pháp lâm sinh nuôi dưỡng rừng: Tác động điều tiết tầng tán tại các ô đo đếm có chỉ số ưu thế cao và độ đa dạng thấp (như ô số 9 và 14 có D = 0,21), tạo khoảng trống ánh sáng thúc đẩy tái sinh tự nhiên cho 15 loài phân bố theo đám nhằm nâng tỷ lệ che phủ hữu hiệu thêm 15% trong vòng 5 năm tới.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
- Học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Quản lý tài nguyên rừng, Lâm học: Cung cấp khung phương pháp luận chuẩn mực về quy trình thiết lập ô định vị 1 ha và phương pháp xử lý dữ liệu sinh thái đa biến trên phần mềm PRIMER và BioMon.
- Cán bộ quản lý tại các Vườn quốc gia và Khu bảo tồn thiên nhiên: Ứng dụng mô hình cơ sở dữ liệu 49 loài và phương pháp đánh giá chỉ số hiếm IR để xây dựng chiến lược khoanh nuôi, bảo tồn các quần xã thực vật nhiệt đới đặc trưng.
- Giảng viên và sinh viên các trường đại học khối ngành Nông - Lâm nghiệp: Sử dụng nguồn tư liệu thực chứng về 1.291 cá thể cây gỗ và bản đồ số hóa 25 ô đo đếm làm giáo trình thực địa, mô hình mẫu phục vụ đào tạo môn Điều tra rừng và Đa dạng sinh học.
- Các chuyên gia quy hoạch môi trường và tổ chức bảo tồn quốc tế: Khai thác các dẫn liệu định lượng về sinh thái rừng thường xanh IIIA-2 tại Đông Nam Bộ nhằm phục vụ việc xây dựng hồ sơ công nhận Khu Dự trữ sinh quyển thế giới và các dự án bảo tồn đa dạng sinh học.
Câu hỏi thường gặp
-
Luận văn đã điều tra bao nhiêu cá thể và định danh được bao nhiêu loài thực vật thân gỗ?
Nghiên cứu đã thực hiện đo đếm chi tiết 1.291 cá thể cây gỗ có D1.3 ≥ 8 cm trên diện tích 1 ha (chia thành 25 ô 400 m²). Tổng cộng định danh được 49 loài thuộc 32 họ thực vật, trong đó họ Dầu (Dipterocarpaceae) chiếm ưu thế lớn nhất với 7 loài và 452 cá thể (chiếm 34,98%).
-
Những loài thực vật nguy cấp, quý hiếm nào được phát hiện trong khu vực nghiên cứu?
Nghiên cứu phát hiện 4 loài thuộc Sách đỏ Việt Nam 2007 ở mức Nguy cấp (EN) là Cẩm lai, Gõ đỏ, Gõ mật và Lòng mức. Trong đó có 3 loài thuộc Nhóm IIA Nghị định số 32/2006/NĐ-CP và 11 loài đạt chỉ số rất hiếm (IR = 96%) chỉ xuất hiện 1 lần trong ô định vị.
-
Vì sao nghiên cứu lại áp dụng phương pháp lập ô định vị cố định 1 ha thay vì ô tiêu chuẩn tạm thời?
Ô định vị cố định 1 ha với cây gỗ được đóng số hiệu kim loại và định vị tọa độ X-Y cho phép theo dõi chính xác các động thái sinh thái theo thời gian thực (sinh trưởng, chết, tái sinh bổ sung), khắc phục hoàn toàn nhược điểm thiếu ổn định và khó truy xuất của ô tạm thời.
-
Các chỉ số đa dạng sinh học phản ánh đặc điểm gì của lâm phần rừng thực nghiệm?
Chỉ số Margalef trung bình đạt 28,04, Shannon-Wiener đạt 1,024 và Pielou đạt 0,865 cho thấy độ phong phú loài khá cao và phân bố tương đối đồng đều. Chỉ số ưu thế Simpson trung bình 0,113 chứng minh lâm phần có cấu trúc đa dạng loài bền vững, ít bị chi phối đơn lẻ.
-
Phần mềm BioMon đóng vai trò gì trong việc quản lý cơ sở dữ liệu của luận văn?
BioMon 32 giúp số hóa toàn diện thuộc tính của 1.291 cây gỗ (tên khoa học, đường kính, chiều cao, tọa độ không gian), cho phép tự động xuất bản đồ phân bố cá thể và thiết lập hệ thống cơ sở dữ liệu chuẩn quốc tế phục vụ quan trắc rừng dài hạn.
Kết luận
- Thiết lập thành công ô định vị cố định diện tích 1 ha với 25 ô đo đếm 400 m², số hóa vị trí và đo đếm đầy đủ 1.291 cá thể thực vật thân gỗ.
- Định danh chính xác 49 loài thuộc 32 họ, xác định 4 loài Sách đỏ Việt Nam 2007 (cấp EN) và 11 loài ở mức rất hiếm (IR = 96%).
- Làm rõ cấu trúc ưu thế với họ Dầu chiếm 34,98% cá thể và xác định 22 loài ưu thế sinh thái (IV > 5%) chiếm 77,98% tổng giá trị quan trọng toàn lâm phần.
- Lượng hóa chi tiết hệ thống chỉ số đa dạng sinh học chuẩn mực (d = 28,04; H' = 1,024; J' = 0,865; D = 0,113) và xác định 69,49% số loài phân bố ngẫu nhiên.
- Xây dựng hoàn chỉnh cơ sở dữ liệu số trên phần mềm BioMon 32, cung cấp mô hình thực nghiệm chuẩn cho đào tạo và nghiên cứu khoa học lâm nghiệp.
Đóng góp then chốt của luận văn là chuyển đổi phương thức nghiên cứu từ mô tả định tính truyền thống sang phân tích định lượng hiện đại, thiết lập cơ sở dữ liệu số hóa nền tảng cho Tiểu khu 121.
Kế hoạch tiếp theo trong giai đoạn 2026 - 2030 là mở rộng mạng lưới ô định vị sang các trạng thái rừng phục hồi IIB và triển khai chu kỳ đo đếm lặp lại 5 năm/lần.
Các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và giảng viên quan tâm hãy khai thác nguồn cơ sở dữ liệu này để phục vụ công tác đào tạo và xây dựng các giải pháp bảo tồn đa dạng sinh học rừng bền vững.