Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam được ghi nhận là một trong 16 quốc gia có tính đa dạng sinh học cao nhất thế giới, sở hữu hệ sinh thái rừng phong phú và là nơi lưu giữ nguồn gen sinh vật quan trọng của khu vực Đông Nam Á. Tuy nhiên, trước sức ép từ việc gia tăng dân số, tập quán du canh du cư, việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất và khai thác lâm sản bất hợp lý, diện tích cũng như chất lượng rừng tự nhiên đang suy giảm nghiêm trọng, kéo theo sự suy thoái đa dạng sinh học và làm gia tăng nguy cơ tuyệt chủng của nhiều loài sinh vật quý hiếm.

Xã Phù Lưu là một xã miền núi thuộc huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang, có diện tích nằm trong khu vực Rừng đặc dụng Cham Chu. Mặc dù diện tích rừng tự nhiên tại địa phương còn lại không lớn, khu hệ thực vật nơi đây đóng vai trò xung yếu đối với việc duy trì chức năng phòng hộ đầu nguồn, bảo tồn nguồn gen bản địa và cân bằng sinh thái khu vực. Thực tế cho thấy, dù chịu sự quản lý bảo vệ nghiêm ngặt của lực lượng kiểm lâm và chính quyền địa phương, các hoạt động khai thác trộm gỗ củi, thu hái lâm sản ngoài gỗ (đặc biệt là cây thuốc và rau rừng) vẫn lén lút diễn ra, trực tiếp đe dọa sinh cảnh sống của nhiều loài thực vật có giá trị. Trước thời điểm nghiên cứu, trên địa bàn xã Phù Lưu chưa từng có công trình khoa học nào điều tra toàn diện về số lượng loài, cấu trúc taxon, phổ dạng sống hay giá trị tài nguyên thực vật.

Khóa luận được xác định mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:

  1. Mục tiêu chung: Xây dựng cơ sở khoa học phục vụ công tác quản lý, bảo tồn và phát triển bền vững tài nguyên thực vật tại xã Phù Lưu.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Đánh giá được các đặc trưng cơ bản của hệ thực vật tại khu vực nghiên cứu (tính đa dạng thành phần loài, cấu trúc phân loại học, dạng sống, mối quan hệ thực vật và giá trị sử dụng).
    • Đề xuất các giải pháp khả thi nhằm quản lý, bảo tồn và phát triển tài nguyên hệ thực vật tại địa phương.
  3. Nội dung nghiên cứu: Đánh giá tính đa dạng của hệ thực vật; phân tích phổ dạng sống; phân tích quan hệ với các hệ thực vật khác; đề xuất giải pháp quản lý và phát triển hệ thực vật.
  • Đối tượng nghiên cứu: Các loài thực vật bậc cao có mạch phân bố tự nhiên tại khu vực nghiên cứu.
  • Phạm vi không gian: Các tuyến điều tra thực địa trên địa bàn xã Phù Lưu, huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang.
  • Phạm vi thời gian: Quá trình điều tra thực địa ngoại nghiệp được thực hiện từ ngày 15 tháng 01 năm 2018 đến ngày 04 tháng 05 năm 2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận vận dụng hệ thống lý thuyết, tiêu chuẩn và khung phân loại thực vật học đã được công nhận trong các nghiên cứu lâm nghiệp và sinh thái học thực vật:

  • Hệ thống phân loại: Bảng danh lục các loài thực vật được sắp xếp theo hệ thống phân loại thực vật bậc cao có mạch của Brummitt (1992).
  • Phân loại dạng sống: Sử dụng thang phân loại dạng sống của Raunkiaer (1934) đã được Thái Văn Trừng (1999) hoàn thiện và áp dụng phù hợp với điều kiện rừng nhiệt đới theo hai mùa thuận lợi và khó khăn.
  • Phân loại nhóm công dụng: Dựa trên tiêu chí phân chia 10 nhóm giá trị sử dụng của Trần Minh Hợi (2013).
  • Đánh giá mức độ giàu loài và đa dạng phân loại: Vận dụng tiêu chí đánh giá tỷ lệ các họ giàu loài ở vùng nhiệt đới của Tolmachev A.I. và phương pháp đánh giá tính đa dạng thực vật của Nguyễn Nghĩa Thìn (1997, 2004).
  • Xác định cấp độ đe dọa bảo tồn: Căn cứ vào Sách Đỏ Việt Nam (Phần Thực vật, 2007), Danh lục Đỏ các loài bị đe dọa của IUCN (2016) và Nghị định số 32/2006/NĐ-CP của Chính phủ.
  • Phân tích quan hệ hệ thực vật: Sử dụng chỉ số tương đồng hệ thực vật Sørensen (theo Anne E. Magurran, 1983): $$S = \frac{2c}{a + b}$$ (Trong đó: $S$ là hệ số tương đồng; $a$ là số loài của hệ thực vật A; $b$ là số loài của hệ thực vật B; $c$ là số loài chung của cả hai hệ thực vật).

Phương pháp nghiên cứu thực địa và nội nghiệp bao gồm:

  • Phương pháp ngoại nghiệp: Tiến hành điều tra sơ bộ để nhận diện ranh giới địa hình, sau đó lập các tuyến điều tra tỷ mỷ đi xuyên qua các dạng sinh cảnh đại diện. Trên mỗi tuyến, ghi nhận toàn bộ các loài thực vật tự nhiên, mô tả đặc điểm hình thái thân, vỏ, lá, nhựa mủ, hoa, quả vào biểu điều tra. Thu thập từ 3 đến 5 mẫu/cây gỗ hoặc thu nguyên cây đối với thân thảo, gắn nhãn etiket ghi số hiệu mẫu (theo cấu trúc: tháng - ngày - số thứ tự) bằng bút chì nén và chụp ảnh tư liệu mẫu vật trên phông nền đồng nhất.
  • Phương pháp nội nghiệp: Phân loại và giám định tên khoa học của mẫu vật bằng phương pháp hình thái so sánh, đối chiếu mẫu thu thập với bộ mẫu tiêu bản lưu trữ tại Trung tâm Đa dạng sinh học và Bộ môn Thực vật rừng (Trường Đại học Lâm nghiệp); tham vấn ý kiến chuyên gia phân loại thực vật học kết hợp tra cứu các bộ thực vật chí và tài liệu chuyên khảo.
  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu sơ cấp được lập từ kết quả khảo sát thực địa trong thời gian từ tháng 01 đến tháng 05 năm 2018; dữ liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, dân sinh, kinh tế - xã hội được thu thập từ báo cáo thống kê của Ủy ban nhân dân xã Phù Lưu.

Nội dung chính theo từng chương

Đặt vấn đề và Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương này tổng kết bức tranh lịch sử nghiên cứu hệ thực vật từ cổ đại đến hiện đại trên bình diện quốc tế và tại Việt Nam. Trên thế giới, tác giả điểm qua các công trình từ thời Theophrastus, Aristote đến hệ thống thực vật chí thế kỷ XIX - XX (Lecomte, Brummitt, Takhtajan, Engler). Tại Việt Nam, tác giả lược sử từ các tài liệu y dược cổ truyền của Tuệ Tĩnh đến các công trình đồ sộ thời cận - hiện đại: Thực vật chí Đông Dương (Lecomte et al.), các công trình của Thái Văn Trừng (1978), bộ Cây cỏ Việt Nam của Phạm Hoàng Hộ (1991-2000), cùng các nghiên cứu về hệ thực vật và yếu tố địa lý của Phan Kế Lộc, Nguyễn Nghĩa Thìn, Nguyễn Tiến Bân, Pócs Tamás. Đối với tỉnh Tuyên Quang và Rừng đặc dụng Cham Chu, các ghi nhận trước đó mới dừng lại ở các đợt sưu tập mẫu ban đầu của Hạt kiểm lâm (thu thập được 220 mẫu tiêu bản gồm 30 loài quý hiếm, 190 loài thông thường) trên sinh cảnh núi đá vôi, chưa từng có nghiên cứu định lượng chi tiết nào cho khu vực xã Phù Lưu.

Mục tiêu, nội dung, đối tượng, phương pháp nghiên cứu

Nội dung chương trình bày cụ thể hóa 2 mục tiêu nghiên cứu, 4 nội dung điều tra phân tích chính, xác định đối tượng thực vật bậc cao có mạch tại các tuyến thực địa xã Phù Lưu trong thời gian từ 15/01/2018 đến 04/05/2018. Chương cũng chuẩn hóa các quy trình kỹ thuật ngoại nghiệp (chuẩn bị thiết bị GPS, biểu mẫu, cách thức lấy mẫu vật, ghi nhãn etiket, chụp ảnh) và nội nghiệp (kỹ thuật phân tích hình thái so sánh, tra cứu khóa phân loại, cấu trúc lập bảng danh lục theo Brummit 1992, công thức Raunkiaer và Sorenson).

Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội

Địa bàn xã Phù Lưu nằm ở phía Tây Bắc huyện Hàm Yên, cách trung tâm huyện 15 km, tổng diện tích tự nhiên là 8.653,69 ha. Trong đó, đất lâm nghiệp chiếm 6.799,83 ha (gồm 3.912,95 ha rừng tự nhiên; 1.033,02 ha rừng trồng; 1.853,86 ha đất chưa có rừng), đất khác chiếm hơn 2.000 ha. Địa hình khu vực chủ yếu là đồi núi đá hiểm trở với độ dốc trung bình 30°, mạng lưới sông ngòi chia cắt mạnh gây khó khăn cho việc di chuyển nguồn nước phục vụ chữa cháy rừng. Khí hậu thuộc vùng nhiệt đới gió mùa phân hóa 4 mùa và chia làm hai mùa mưa - khô rõ rệt (mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau); nhiệt độ trung bình năm đạt 22,49°C, độ ẩm không khí trung bình 87%, lượng mưa trung bình ghi nhận 180 mm. Về mặt dân sinh, xã có 24 thôn bản với 2.765 hộ/khẩu, gồm 7 dân tộc cùng chung sống (người Tày chiếm 64%, Dao 17%, Kinh 14%, Hoa 3,3%, Nùng 0,7%, Cao Lan 0,4%, dân tộc khác 0,6%). Kinh tế địa phương phụ thuộc chủ yếu vào nông - lâm nghiệp, kinh tế trang trại trồng keo, cam sành và chăn nuôi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này phản ánh toàn bộ kết quả phân tích số liệu điều tra thu được:

  • Đa dạng bậc ngành và lớp: Đã ghi nhận 228 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 172 chi và 83 họ, phân bố trong 3 ngành: Thông đất (Lycopodiophyta), Dương xỉ (Polypodiophyta) và Ngọc lan (Magnoliophyta). Ngành Ngọc lan áp đảo tuyệt đối với 72 họ (86,75%), 160 chi (93,02%) và 214 loài (93,86%). Tỷ lệ giữa hai lớp Magnoliopsida (60 họ, 131 chi, 183 loài) và Liliopsida (12 họ, 29 chi, 31 loài) đạt mức 5,00 về họ; 4,52 về chi và 5,90 về loài, khẳng định đặc trưng nhiệt đới điển hình.
  • Đa dạng taxon dưới ngành: Xác định 10 họ giàu loài nhất (chiếm 59 chi và 97 loài, tương đương 42,54% tổng số loài của hệ), dẫn đầu là họ Đậu - Fabaceae (10 chi, 21 loài) và họ Long não - Lauraceae (9 chi, 16 loài). Tỷ lệ 42,54% nằm trong biên độ 40-50% theo nguyên lý Tolmachev A.I., chứng minh tính đa dạng cao ở cấp độ họ. Có 13 chi giàu loài nhất với 46 loài (chiếm 20,18% số loài toàn hệ), tiêu biểu là chi Ficus (7 loài) và Bauhinia (5 loài). Đáng chú ý, hệ thực vật ghi nhận tới 44 họ đơn loài mang ý nghĩa bảo tồn cao.
  • Loài nguy cấp và giá trị sử dụng: Ghi nhận 3 loài quý hiếm nằm trong Sách Đỏ Việt Nam (2007) gồm Dần toòng (Gynostemma pentaphyllum - cấp EN), Gù hương (Cinnamomum balansae - cấp VU) và Rau sắng (Melientha suavis - cấp VU B1+2e). Thống kê nhóm công dụng cho thấy 147 loài làm thuốc (64,47%), 85 loài làm cảnh và bóng mát (37,28%), 61 loài cho gỗ (26,75%), 47 loài làm thực phẩm (20,61%), cùng các nhóm tinh dầu, tre trúc, dầu béo.
  • Phổ dạng sống: Thiết lập phổ sinh học đạt $SB = 87,72Ph + 5,26Ch + 3,07Hm + 2,63Cr + 1,32T$. Nhóm chồi trên (Ph) chiếm ưu thế áp đảo 87,72%, trong đó chồi trên lùn (Na) đạt 24,56%, chồi trên nhỡ (Me) đạt 18,42% và dây leo gỗ (Lp) chiếm 17,11%.
  • Phân tích quan hệ hệ thực vật: So sánh với hệ thực vật xã Lục Sơn (tỉnh Bắc Giang), chỉ số tương đồng Sørensen chỉ đạt $S = 0,13$ (có 37 loài chung trên tổng số 228 loài ở Phù Lưu và 348 loài ở Lục Sơn), cho thấy mối quan hệ tương đồng thành phần loài tương đối thấp. Chỉ số đa dạng phân loại của Phù Lưu đạt 6,15 (loài/họ: 2,75; chi/họ: 2,07; loài/chi: 1,33), thấp hơn Lục Sơn (6,92), Phong Quang (8,45) và Vườn quốc gia Pù Mát (19,64).
  • Tác động và giải pháp: Nhận diện sức ép từ khai thác lâm sản ngoài gỗ trái phép, tình trạng chăn thả gia súc tự do và chuyển đổi đất rừng sang trồng cây ăn quả; từ đó xây dựng hệ thống 4 nhóm giải pháp: kỹ thuật, quản lý, tuyên truyền và kinh tế.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã tổng hợp và lượng hóa chi tiết các thông số của hệ thực vật xã Phù Lưu thông qua các bảng dẫn liệu thống kê:

Nhóm taxon / Phân hạng Số họ Tỷ lệ họ (%) Số chi Tỷ lệ chi (%) Số loài Tỷ lệ loài (%)
Ngành Thông đất (Lycopodiophyta) 1 1,20 1 0,58 1 0,44
Ngành Dương xỉ (Polypodiophyta) 10 12,05 11 6,40 13 5,70
Ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) 72 86,75 160 93,02 214 93,86
-- Lớp Ngọc lan (Magnoliopsida) 60 72,29 131 76,16 183 80,26
-- Lớp Loa kèn (Liliopsida) 12 14,46 29 16,86 31 13,60
Tổng cộng 83 100,00 172 100,00 228 100,00

Cơ cấu công dụng của 228 loài thực vật ghi nhận 376 lượt sử dụng, thể hiện rõ tính đa dụng của hệ thực vật địa phương:

TT Nhóm công dụng Ký hiệu Số loài Tỷ lệ trên tổng số loài (%)
1 Cây làm thuốc I 147 64,47
2 Cây có hoa, làm cảnh và bóng mát D 85 37,28
3 Cây lấy gỗ A 61 26,75
4 Cây dùng làm thức ăn cho người và gia súc G 47 20,61
5 Cây cho tinh dầu K 22 9,65
6 Cây trồng rừng và phụ trợ nông lâm nghiệp B 6 2,63
7 Các loài tre trúc C 3 1,32
8 Cây có dầu béo F 2 0,88
9 Cây song mây E 2 0,88
10 Cây cho tannin và chất tạo màu H 1 0,44

Dựa trên kết quả khảo sát, tác giả đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp quản lý và bảo tồn:

  • Giải pháp kỹ thuật: Khoanh vùng bảo vệ nghiêm ngặt các sinh cảnh có loài quý hiếm và 44 họ đơn loài; triển khai nghiên cứu nhân giống, gây trồng phát triển nguồn gen đối với các loài cây có giá trị cao gồm Dần toòng, Gù hương và Rau sắng nhằm phục hồi độ che phủ và cung cấp dược liệu bền vững.
  • Giải pháp tuyên truyền: Vận động cộng đồng thông qua các cuộc họp thôn lồng ghép nội dung Luật Bảo vệ và Phát triển rừng; cắm biển báo ranh giới phân bố các loài quý hiếm để người dân cùng tham gia giám sát.
  • Giải pháp kinh tế: Xây dựng mô hình trồng cây phân tán nhằm giải quyết nhu cầu gỗ củi sinh hoạt; nghiên cứu chuỗi liên kết tiêu thụ cây thuốc bản địa để tạo sinh kế thay thế; hỗ trợ kinh phí trực tiếp cho các hộ dân tham gia nhận khoán bảo vệ rừng và bảo tồn nguồn gen tại chỗ.
  • Giải pháp quản lý: Nghiêm cấm triệt để các hành vi khai thác, mua bán động thực vật rừng; bổ sung biên chế và trang thiết bị tuần tra cho lực lượng kiểm lâm địa bàn; ban hành quy ước thôn bản về việc cấm chăn thả gia súc tự do trong các phân khu rừng đặc dụng.

Về mặt đóng góp khoa học, đề tài là công trình đầu tiên xác lập danh lục thực vật có dẫn liệu mẫu vật cụ thể cho xã Phù Lưu. Việc xác định phổ dạng sống nhiệt đới, chứng minh sự hiện diện của 3 loài nguy cấp và 44 họ đơn loài đã cung cấp căn cứ định lượng quan trọng cho công tác quy hoạch bảo tồn của Rừng đặc dụng Cham Chu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Tác giả tự nhìn nhận năng lực, kinh nghiệm bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học còn hạn chế và nguồn kinh phí nghiên cứu hạn hẹp. Do địa hình núi đá vôi hiểm trở và điều kiện thời gian chỉ tập trung trong 4 tháng (từ tháng 01 đến tháng 05 năm 2018), các tuyến điều tra chưa thể bao quát toàn bộ diện tích rừng tự nhiên của xã Phù Lưu, dẫn đến chỉ số đa dạng phân loại đạt mức 6,15 (thấp hơn so với các khu bảo tồn lân cận như Phong Quang hay Pù Mát) do có khả năng bỏ sót một số loài thực vật nở hoa vào mùa thu hoặc mùa đông.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần mở rộng các tuyến điều tra vào các thời điểm khác nhau trong năm để hoàn thiện bộ tiêu bản và danh lục các taxon; tiến hành các nghiên cứu chuyên sâu về đặc điểm sinh thái cá thể, cấu trúc quần thể và thử nghiệm các biện pháp kỹ thuật nhân giống vô tính/hữu tính đối với 3 loài thực vật quý hiếm (Gù hương, Dần toòng, Rau sắng) tại địa phương.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực đối với:

  • Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu chuyên ngành Quản lý tài nguyên rừng, Lâm học, Sinh thái thực vật học và Bảo tồn đa dạng sinh học trong việc học tập phương pháp điều tra thực địa theo tuyến, phương pháp phân tích phổ dạng sống Raunkiaer và phương pháp xử lý so sánh các chỉ số đa dạng phân loại.
  • Ban quản lý Rừng đặc dụng Cham Chu, Hạt kiểm lâm huyện Hàm Yên và Ủy ban nhân dân xã Phù Lưu sử dụng danh lục 228 loài thực vật, danh sách 44 họ đơn loài và vị trí phân bố của 3 loài Sách Đỏ làm cơ sở dữ liệu nền để xây dựng kế hoạch tuần tra, kiểm soát khai thác lâm sản và lập phương án khoanh nuôi bảo tồn nguồn gen thực vật trên núi đá vôi.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thực vật xã Phù Lưu ghi nhận được bao nhiêu loài thực vật và phân bố ở các ngành nào?
Nghiên cứu đã ghi nhận được 228 loài thực vật bậc cao có mạch, thuộc 172 chi và 83 họ, phân bố trong 3 ngành: ngành Thông đất (1 họ, 1 chi, 1 loài), ngành Dương xỉ (10 họ, 11 chi, 13 loài) và ngành Ngọc lan (72 họ, 160 chi, 214 loài).

Tỷ lệ giữa lớp Ngọc lan và lớp Loa kèn trong khóa luận thể hiện đặc trưng sinh thái gì?
Tỷ lệ giữa lớp Ngọc lan (Magnoliopsida) và lớp Loa kèn (Liliopsida) đạt mức 5,00 về họ; 4,52 về chi và 5,90 về loài. Các chỉ số này đều lớn hơn 3, khẳng định hệ thực vật khu vực nghiên cứu mang bản chất nhiệt đới gió mùa điển hình.

Những loài thực vật nguy cấp nào được ghi nhận tại địa bàn nghiên cứu?
Có 3 loài thực vật quý hiếm nằm trong Sách Đỏ Việt Nam (2007) gồm: Dần toòng (Gynostemma pentaphyllum (Thunb.) Makino) thuộc cấp Nguy cấp (EN); Gù hương (Cinnamomum balansae Lecomte) thuộc cấp Sẽ nguy cấp (VU); và Rau sắng (Melientha suavis Pierre) thuộc cấp Sẽ nguy cấp (VU B1+2e).

Phổ dạng sống của hệ thực vật xã Phù Lưu được xác định như thế nào?
Phổ sinh học của hệ thực vật tuân theo công thức: $SB = 87,72Ph + 5,26Ch + 3,07Hm + 2,63Cr + 1,32T$. Nhóm cây chồi trên (Ph) chiếm ưu thế tuyệt đối với 87,72% (200 loài), phản ánh điều kiện khí hậu ẩm ướt, nhiệt độ thuận lợi quanh năm cho thực vật sinh trưởng mà không cần cơ chế bảo vệ chồi ngầm phức tạp.

Mức độ tương đồng giữa hệ thực vật xã Phù Lưu và xã Lục Sơn (Bắc Giang) ra sao?
Chỉ số tương đồng Sørensen giữa hai hệ thực vật đạt mức $S = 0,13$ với 37 loài chung (trên tổng số 228 loài tại Phù Lưu và 348 loài tại Lục Sơn). Trị số này ở mức thấp, phản ánh sự khác biệt rõ rệt về thành phần loài do điều kiện lập địa và phạm vi điều tra giữa hai khu vực.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Đinh Thị Phương Ngoan đã khảo sát và đánh giá hệ thống đặc điểm hệ thực vật bậc cao có mạch tại xã Phù Lưu, huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang với 228 loài thuộc 172 chi và 83 họ. Công trình đã làm rõ tính chất nhiệt đới gió mùa của khu hệ qua phổ sinh học ưu thế chồi trên (87,72%), đồng thời chỉ ra tính đa dạng về công dụng với 147 loài cây thuốc và sự hiện diện của 3 loài nguy cấp có tên trong Sách Đỏ Việt Nam. Các kết quả điều tra và hệ thống giải pháp kỹ thuật, quản lý, kinh tế được đề xuất trong công trình là luận cứ thực tiễn quan trọng, phục vụ trực tiếp cho công tác bảo tồn nguồn gen thực vật tại Rừng đặc dụng Cham Chu.