Tổng quan nghiên cứu

Tại Việt Nam, tốc độ đô thị hóa nhanh chóng đã đẩy nhu cầu khai thác vật liệu xây dựng tăng trưởng mạnh mẽ, kéo theo những áp lực sinh thái nghiêm trọng tại các vùng đồi núi đá vôi phía Bắc. Tỉnh Ninh Bình là địa phương sở hữu nguồn tài nguyên khoáng sản dồi dào, song hoạt động khai khoáng tại huyện Nho Quan đang đối mặt với mâu thuẫn gay gắt giữa bài toán phát triển kinh tế và yêu cầu bảo tồn môi trường. Đề tài tập trung nghiên cứu khu vực mỏ đá vôi núi Thung Chuông, xã Đức Long với diện tích cấp phép khai thác 12,3 ha, nơi có địa hình vách đá dựng đứng với độ cao đỉnh đạt +138,5m và chiều dày vỉa đá vôi lên tới khoảng 400m.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là sự phá vỡ cấu trúc cảnh quan tự nhiên, biến dạng địa mạo và suy thoái nghiêm trọng nơi cư trú của các quần xã sinh vật do hoạt động bóc đất tầng phủ, khoan nổ mìn và chế biến khoáng sản. Mục tiêu nghiên cứu hướng tới việc kiểm kê toàn diện thành phần loài động vật, thực vật; đánh giá định lượng mức độ suy giảm đa dạng sinh học; đồng thời đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật cải tạo, phục hồi môi trường và quy hoạch sử dụng đất hợp lý sau khai thác.

Phạm vi thời gian nghiên cứu thực địa được triển khai liên tục từ tháng 3 đến tháng 11 năm 2018. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi cung cấp bộ dữ liệu sinh thái nền tảng, làm cơ sở khoa học để thiết lập các chỉ số phục hồi môi trường, hạn chế xói mòn sạt lở và hướng tới mục tiêu phát triển bền vững cho các mỏ khai thác đá vôi khu vực Bắc Trung Bộ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Đề tài vận dụng lý thuyết sinh thái phát sinh quần thể thực vật của Thái Văn Trừng (1978) kết hợp với thang phân loại cấu trúc ngoại mạo thảm thực vật theo tiêu chuẩn của UNESCO (1973). Khung phân tích này cho phép nhận diện chính xác các trạng thái diễn thế sinh thái thoái hóa từ rừng nhiệt đới nguyên sinh sang các quần xã trảng cây bụi và trảng cỏ thứ sinh do áp lực nhân tác. Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp hệ thống phân loại phổ dạng sống Raunkiaer (1934) nhằm đo lường mức độ thích nghi sinh học và phản ứng của thảm thực vật trước sự thay đổi vi khí hậu khu vực mỏ. Bốn khái niệm then chốt được chuẩn hóa bao gồm: quần xã thực vật thứ sinh, bậc taxon phân loại học, phổ dạng sống sinh thái và chỉ thị sinh học môi trường.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được tổng hợp từ các đợt khảo sát thực địa trong năm 2017 và 2018 kết hợp giải đoán ảnh vệ tinh viễn thám và kế thừa các tài liệu đa dạng sinh học đã công bố tại khu vực lân cận. Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, nghiên cứu đã thiết lập 6 tuyến khảo sát thực địa cắt ngang qua toàn bộ các sinh cảnh đặc trưng từ chân núi, sườn dốc đến thung lũng, kết hợp bố trí 18 ô tiêu chuẩn diện tích 100 m² đến 500 m² để đo đạc mật độ, độ tàn che và cấu trúc tầng tán thực vật.

Đối với khu hệ động vật, phương pháp điều tra theo tuyến ghi nhận dấu vết bằng định vị vệ tinh GPS được kết hợp với phỏng vấn sâu bảng hỏi đối với 45 người dân bản địa và kiểm lâm viên địa phương. Lý do lựa chọn phương pháp định loại hình thái so sánh kết hợp phân tích cấu trúc taxon họ, chi, loài là nhằm xác lập chính xác danh lục phân loại học theo tiêu chuẩn Sách Đỏ Việt Nam năm 2007 và Danh lục Đỏ IUCN năm 2016. Quy trình này phản ánh chân thực mức độ xáo trộn sinh cảnh, tạo căn cứ định lượng xác đáng cho các can thiệp sinh thái phục hồi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra tại khu vực mỏ đá vôi núi Thung Chuông ghi nhận 431 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 273 chi, 104 họ của 4 ngành thực vật, trong đó ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) chiếm ưu thế áp đảo với 404 loài (chiếm 93,74% tổng số loài), tiếp đến là ngành Dương xỉ chiếm 5,34%, Thông đất chiếm 0,70% và Thông hạt trần chiếm 0,23%. Khi đối chiếu với hệ sinh thái nguyên vẹn tại Vườn quốc gia Cúc Phương, hệ thực vật Thung Chuông đã mất đi khoảng 2/3 số loài (tương đương mức suy giảm 70%), số họ giảm 40% và số chi giảm gần 50%.

Cấu trúc phổ dạng sống Raunkiaer đạt tỷ lệ: 52,82% cây chồi trên (Ph), 37,78% nhóm cây chồi sát đất, nửa ẩn và chồi ẩn (Cha + He + Cry) và 9,4% cây một năm (The). Đáng chú ý, nhóm cây chồi trên nhỏ (Microphanerophytes) chiếm tỷ lệ cao nhất với 23,31%, minh chứng cho tình trạng thảm thực bì chỉ còn ở dạng tái sinh bụi thấp. Giá trị bảo tồn ghi nhận 02 loài thực vật quý hiếm thuộc nhóm Sẽ nguy cấp (VU) là Bổ cốt toái (Drynaria fortunei) và Lát hoa (Chukrasia tabularis).

Về khu hệ động vật, nghiên cứu chỉ thống kê được 7 loài thú nhỏ, 21 loài chim, 9 loài lưỡng cư và 3 loài bò sát (chỉ bằng 5% độ phong phú loài so với Cúc Phương), trong đó có 01 loài bò sát quý hiếm thuộc bậc Nguy cấp (EN) theo Sách Đỏ Việt Nam là Rắn cạp nong (Bungarus fasciatus). Hệ sinh thái thủy vực ghi nhận 63 loài thực vật nổi và 63 loài động vật nổi, trong đó có 57 loài động vật nổi phân bố tập trung tại các vùng nước đứng.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm đa dạng sinh học đột biến bắt nguồn trực tiếp từ việc bóc tách trắng lớp đất mặt và thảm phủ thực vật trên diện tích 12,3 ha thuộc phụ hệ tầng Đồng Giao. Tiếng ồn và chấn động từ hoạt động nổ mìn khai thác định kỳ đã triệt tiêu môi trường sống của các loài thú lớn và chim săn mồi, biến đổi cấu trúc rừng kín thường xanh thành các trảng bụi thoái hóa như cây Bùm bụp, Cỏ lào và cỏ Tranh.

Các dữ liệu nghiên cứu được mô tả trực quan và chi tiết thông qua các biểu đồ hình tròn thể hiện tỷ lệ phổ dạng sống và các bảng thống kê cấu trúc taxon họ, chi, loài so sánh giữa Thung Chuông và các vùng đệm tự nhiên. Điều này khẳng định mức độ phân mảnh sinh cảnh đã vượt ngưỡng chịu tải của hệ sinh thái cục bộ, đòi hỏi các giải pháp can thiệp kỹ thuật khẩn cấp để ngăn chặn đà thoái hóa đất đá vôi.

Đề xuất và khuyến nghị

Để khôi phục chất lượng môi trường và ổn định cân bằng sinh thái tại khu vực mỏ đá Thung Chuông, nghiên cứu đưa ra 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể:

  • San gạt và hoàn thổ theo mô hình bậc thang: Doanh nghiệp khai thác phối hợp chặt chẽ với Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Ninh Bình tiến hành bạt thoải góc dốc sườn tầng về mức dưới 35 độ, trải thảm đất màu dày tối thiểu 0,3-0,5m trên diện tích hoàn nguyên và hoàn thành trong vòng 12 đến 24 tháng sau khi kết thúc khai thác từng moong mỏ.
  • Phục hồi lớp phủ thực vật bằng loài bản địa: Đơn vị quản lý dự án tiến hành trồng phủ xanh 100% diện tích bãi thải và sườn dốc hoàn thổ bằng các loài cây gỗ bản địa có khả năng cố định đất và chịu hạn như Lát hoa, Keo, Tre nứa, nâng mật độ che phủ sinh thái đạt trên 65% trong giai đoạn 2020-2025.
  • Xây dựng hệ thống thu gom và lắng đọng nước mưa chảy tràn: Ban điều hành mỏ triển khai thi công 3 hố lắng bậc hai với tổng dung tích từ 500-1.000 m³ trước quý 3 năm 2019, giúp loại bỏ 85-90% hàm lượng bùn cát lơ lửng (TSS) trước khi xả ra các cánh đồng canh tác lúa của xã Đức Long.
  • Tăng cường cơ chế giám sát và thực thi ký quỹ môi trường: Ủy ban nhân dân huyện Nho Quan và Chi cục Bảo vệ môi trường thực hiện kiểm tra định kỳ 6 tháng/lần, áp dụng nghiêm ngặt Thông tư 38/2015/TT-BTNMT, đồng thời yêu cầu nâng mức ký quỹ dự phòng thêm 15-20% đối với các hạng mục có nguy cơ sạt lở cao.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị tham khảo và ứng dụng thực tiễn cho 4 nhóm đối tượng chính:

  • Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường: Cán bộ chuyên trách tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Ninh Bình, Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Nho Quan sử dụng tài liệu để thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) và nghiệm thu đề án đóng cửa mỏ khoáng sản trên địa bàn.
  • Chủ đầu tư và doanh nghiệp khai thác khoáng sản: Các đơn vị khai thác đá vôi và vật liệu xây dựng tham khảo quy trình kỹ thuật hoàn thổ bạt dốc, thiết kế hố lắng và lập dự toán ký quỹ phục hồi môi trường theo đúng khung pháp luật quy định.
  • Học viên, nghiên cứu sinh và giảng viên: Giới học thuật thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Sinh thái học ứng dụng sử dụng khung phân tích phổ dạng sống Raunkiaer và phương pháp điều tra taxon để phát triển các nghiên cứu đánh giá biến động hệ sinh thái.
  • Các tổ chức bảo tồn đa dạng sinh học: Các chuyên gia bảo tồn thiên nhiên khai thác cơ sở dữ liệu để xây dựng chiến lược khoanh vùng bảo vệ các loài nguy cấp như Rắn cạp nong, Lát hoa và Bổ cốt toái tại vùng karst nhiệt đới.

Câu hỏi thường gặp

Hoạt động khai thác đá vôi tại mỏ Thung Chuông đã làm suy giảm hệ thực vật ở mức độ nào?
Nghiên cứu chỉ ra hệ thực vật tại mỏ Thung Chuông chỉ còn 431 loài thực vật bậc cao có mạch, suy giảm tới 70% số loài so với hệ thực vật nguyên vẹn cùng điều kiện thổ nhưỡng tại Vườn quốc gia Cúc Phương. Số lượng họ thực vật giảm 40% và số lượng chi giảm gần 50%.

Những loài động thực vật quý hiếm nào còn sót lại tại khu vực nghiên cứu?
Luận văn ghi nhận 02 loài thực vật quý hiếm nằm trong Sách Đỏ Việt Nam 2007 gồm Bổ cốt toái (Drynaria fortunei) và Lát hoa (Chukrasia tabularis) cùng 01 loài bò sát nguy cấp được bảo vệ nghiêm ngặt theo Nghị định 32/2006/NĐ-CP là Rắn cạp nong (Bungarus fasciatus).

Tại sao phổ dạng sống Raunkiaer phản ánh rõ sự thoái hóa của hệ sinh thái mỏ?
Phổ dạng sống chỉ ra nhóm cây chồi trên chiếm 52,82%, nhưng phần lớn là cây chồi trên nhỏ dạng bụi (23,31%) và dây leo (12,87%), trong khi cây gỗ lớn chỉ chiếm 0,62%. Điều này phản ánh cấu trúc rừng nhiều tầng tán đã biến mất hoàn toàn, chỉ còn thảm cây bụi tái sinh non trẻ.

Những rào cản lớn nhất trong công tác phục hồi môi trường sau khai thác mỏ hiện nay là gì?
Theo thống kê từ Bộ Tài nguyên và Môi trường, dù đã phê duyệt hơn 1.420 đề án với 1.360 tỷ đồng tiền ký quỹ, nhiều doanh nghiệp vẫn né tránh hoàn thổ do thiếu hướng dẫn kỹ thuật chi tiết theo từng loại khoáng sản và thủ tục hoàn trả tiền ký quỹ còn nhiều phức tạp.

Giải pháp kỹ thuật nào quan trọng nhất để phục hồi vách đá sau khai thác?
Giải pháp cốt lõi là bạt thoải góc dốc tầng khai thác về mức dưới 35 độ, tạo bậc thang phủ đất màu dày 0,3-0,5m và gieo trồng các loài thực vật tiên phong bản địa như Keo, Tre, Lát hoa giúp cố định nền đất và phục hồi thảm thực vật bền vững.

Kết luận

Công trình nghiên cứu đã giải quyết trọn vẹn các mục tiêu khoa học đặt ra với những đóng góp nổi bật:

  • Kiểm kê chi tiết 431 loài thực vật bậc cao có mạch và nhận diện 7 loài thú, 21 loài chim, 9 loài lưỡng cư, 3 loài bò sát hiện hữu tại mỏ đá Thung Chuông.
  • Lượng hóa chính xác mức độ thoái hóa sinh thái khi hệ thực vật mất 70% số loài và khu hệ bò sát chỉ còn tương đương 5% so với sinh cảnh nguyên sinh lân cận.
  • Xác định vị trí phân bố của 03 loài nguy cấp cần ưu tiên bảo tồn gồm Bổ cốt toái, Lát hoa và Rắn cạp nong.
  • Đề xuất quy trình kỹ thuật hoàn thổ sườn dốc dưới 35 độ kết hợp hệ thống 3 hố lắng giúp loại bỏ 85-90% cặn lơ lửng.
  • Cung cấp cơ sở khoa học phục vụ công tác thanh tra, đóng cửa mỏ và nghiệm thu ký quỹ môi trường theo đúng tinh thần Thông tư 38/2015/TT-BTNMT.

Trong lộ trình từ năm 2019 đến năm 2025, các cơ quan quản lý và doanh nghiệp cần xúc tiến ngay việc triển khai mô hình thử nghiệm phục hồi 5 ha thảm thực vật bản địa trên nền khai trường cũ. Doanh nghiệp và cộng đồng hãy chung tay thực hiện khai thác khoáng sản gắn liền với hoàn nguyên sinh thái vì mục tiêu phát triển bền vững.