Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam được ghi nhận là một trong 10 trung tâm đa dạng sinh học hàng đầu thế giới về các loài thuộc ngành Thông (Pinophyta) với khoảng 33 loài bản địa. Tuy nhiên, theo các đánh giá khoa học, có tới 40% số loài Thông tại Việt Nam bị đe dọa tuyệt chủng ở quy mô toàn cầu và gần 90% bị đe dọa ở cấp độ quốc gia, bao gồm 9% ở mức rất nguy cấp (CR), 33% nguy cấp (EN) và 45% sẽ nguy cấp (VU). Trong số đó, Thiết sam giả lá ngắn (Pseudotsuga brevifolia W.C.Cheng & L.K.Fu) là loài hạt trần đặc biệt quý hiếm thuộc họ Thông (Pinaceae), được xếp ở bậc Sẽ nguy cấp (VU) trong Sách đỏ Việt Nam và thuộc Nhóm IIA theo Nghị định 06/2019/NĐ-CP của Chính phủ.

Huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng sở hữu diện tích đất lâm nghiệp lên tới 71.876,67 ha, chiếm 85,65% tổng diện tích tự nhiên toàn huyện, trong đó diện tích rừng phòng hộ đạt 50.038,63 ha. Mặc dù loài Thiết sam giả lá ngắn từng được ghi nhận phân bố tại địa phương, các dữ liệu về hiện trạng lâm học, cấu trúc quần thể và khả năng tái sinh tự nhiên vẫn chưa được kiểm chứng đầy đủ. Luận văn thạc sĩ tập trung giải quyết vấn đề cấp bách này thông qua việc khảo sát chi tiết hiện trạng phân bố, đánh giá các đặc trưng hình thái, cấu trúc sinh thái và tổ thành tầng cây tái sinh của loài tại 2 xã Ca Thành và Triệu Nguyên trong khung thời gian từ tháng 8/2019 đến tháng 8/2020.

Mục tiêu cụ thể của công trình là xác lập cơ sở dữ liệu định lượng về mật độ, tầng thứ lâm phần và đặc điểm vật hậu học của loài trên hệ sinh thái núi đá vôi ở độ cao từ 838 m đến 1.400 m. Đồng thời, nghiên cứu đề xuất hệ thống giải pháp bảo tồn có tính khả thi cao, đóng góp cơ sở lý luận và thực tiễn trực tiếp cho công tác quản lý tài nguyên rừng bền vững tại vùng Đông Bắc Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết sinh thái học quần xã thực vật rừng và lý thuyết bảo tồn sinh học các loài thực vật nguy cấp. Trọng tâm lý thuyết là mối quan hệ tương hỗ giữa cấu trúc lâm phần với các nhân tố sinh thái phi sinh vật (địa hình, vi khí hậu, thổ nhưỡng núi đá vôi) và sinh vật (sự cạnh tranh tầng thứ, độ tàn che, tổ thành loài đi kèm). Cấu trúc quần xã được phân tích thông qua các mô hình toán học lâm nghiệp kinh điển, tập trung vào các khái niệm chính:

  • Chỉ số giá trị quan trọng (IVI%): Thể hiện vị thế sinh thái và mức độ ưu thế của loài trong quần xã thông qua trung bình cộng của tỷ lệ số cá thể (Ni%) và tỷ lệ tiết diện ngang (Gi%).
  • Cấu trúc tầng thứ và tổ thành loài: Đánh giá sự phân bố không gian thẳng đứng của các cá thể gỗ có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên, qua đó phản ánh mức độ thích nghi và cạnh tranh dinh dưỡng.
  • Động thái tái sinh tự nhiên: Phân tích mật độ cây con, phân cấp chất lượng sinh trưởng (tốt, trung bình, xấu) và xác định tỷ lệ cây tái sinh triển vọng (chiều cao trên 1 m, sinh trưởng tốt và vượt qua tầng thảm tươi).
  • Vật hậu học thực vật hạt trần: Xem xét chu kỳ ra chồi non, nở hoa, thụ phấn và quá trình phát triển của quả nón trong mối tương quan với chu kỳ khí hậu hàng năm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp điều tra lâm học thực địa kết hợp điều tra xã hội học có sự tham gia của người dân (PRA) theo quy trình chuẩn hóa:

  • Quy mô và phương pháp chọn mẫu: Thiết lập tổng cộng 30 ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình với diện tích 200 m² mỗi ô (tổng diện tích điều tra tầng cây gỗ đạt 6.000 m²), phân bổ đều gồm 15 OTC tại xã Ca Thành và 15 OTC tại xã Triệu Nguyên. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng dựa trên khảo sát tuyến sơ bộ và kinh nghiệm của kiểm lâm địa phương nhằm bao quát các trạng thái rừng trên sườn và đỉnh núi đá vôi dốc từ 30° đến trên 45°.
  • Điều tra tầng tái sinh và thảm tươi: Trong mỗi OTC bố trí 4 ô dạng bản (ODB) diện tích 25 m² (5 m x 5 m) tại 4 góc, hình thành tổng cỡ mẫu 120 ODB (tổng diện tích 3.000 m²). Tiến hành đo đếm toàn bộ cây tái sinh theo 3 cấp chiều cao: dưới 50 cm, từ 50 cm đến 100 cm và trên 100 cm; phân định rõ nguồn gốc tái sinh từ hạt hay chồi.
  • Nguồn dữ liệu và phân tích: Dữ liệu đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$) đo bằng thước dây chuyên dụng, chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) và chiều cao dưới cành ($H_{dc}$) đo bằng máy đo cao điện tử Laser độ chính xác cao. Dữ liệu khí tượng 3 năm liên tiếp (2017–2019) được kế thừa từ trạm khí tượng thủy văn huyện Nguyên Bình. Dữ liệu xã hội học thu thập qua phỏng vấn 60 hộ dân bản địa sống gần rừng và 10 cán bộ kiểm lâm địa phương.
  • Xử lý số liệu: Toàn bộ số liệu thực địa được tổng hợp và phân tích thống kê sinh học trên phần mềm Excel chuyên ngành nhằm xác định các chỉ tiêu mật độ, tiết diện ngang và công thức tổ thành tầng cây gỗ cũng như tầng tái sinh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra thực địa trên 30 ô tiêu chuẩn đã mang lại các phát hiện cốt lõi về hiện trạng loài Thiết sam giả lá ngắn tại huyện Nguyên Bình:

  • Mật độ cá thể và phân bố theo đai cao: Ghi nhận tổng cộng 184 cá thể cây trưởng thành trên tổng diện tích 6.000 m² điều tra. Phân bố có sự chênh lệch rõ nét giữa hai khu vực: xã Ca Thành ghi nhận 112 cá thể (chiếm 60,87% tổng số cây điều tra, mật độ trung bình đạt khoảng 7,47 cây/OTC) ở dải đai cao từ 1.329 m đến 1.400 m; xã Triệu Nguyên ghi nhận 72 cá thể (chiếm 39,13%, mật độ trung bình 4,80 cây/OTC) ở đai cao thấp hơn từ 838 m đến 954 m.
  • Đặc trưng kích thước và sinh trưởng hình thái: Tại xã Ca Thành, đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$) trung bình đạt 13,6 cm (biến động từ 6,0 cm đến giá trị cực đại 31,0 cm), chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) trung bình đạt 6,4 m (tối đa đạt 12,0 m) và đường kính tán trung bình 4,1 m. Tại xã Triệu Nguyên, các chỉ số có phần thấp hơn với $D_{1.3}$ trung bình đạt 11,8 cm (tối đa 20,0 cm), $H_{vn}$ trung bình đạt 6,5 m (tối đa 12,0 m) và đường kính tán trung bình 3,7 m.
  • Đặc điểm vật hậu và đặc tính nón - hạt: Loài là cây gỗ thường xanh, không rụng lá đồng loạt. Chồi sinh dưỡng bắt đầu bung vào cuối tháng 2 đến đầu tháng 3, phát triển cành non vào tháng 4 với chiều dài chồi non đạt từ 10 cm đến 22 cm. Nón cái trưởng thành có kích thước dài tới 6,0 cm, đường kính 5,0 cm, chín rải rác vào cuối tháng 11. Hạt có kích thước 0,5–0,7 cm x 1,3–1,5 cm, mang cánh mỏng hình bán nguyệt chứa nhiều tinh dầu thơm dính, gây trở ngại cho việc lưu trữ tự nhiên lâu dài.
  • Thực trạng lớp cây tái sinh: Tái sinh tự nhiên diễn ra 100% từ nguồn gốc hạt. Mật độ cây tái sinh tập trung chủ yếu ở cấp chiều cao dưới 50 cm (chiếm trên 65% tổng số cây tái sinh bắt gặp), trong khi tỷ lệ cây tái sinh triển vọng đạt cấp chiều cao trên 100 cm chỉ chiếm khoảng 12% đến 15% do sự hạn chế về tầng mùn và cạnh tranh ánh sáng dưới tán rừng.

Thảo luận kết quả

Khi so sánh với các số liệu nghiên cứu của các tác giả trước đây tại tỉnh Hà Giang, kích thước đường kính và chiều cao của quần thể Thiết sam giả lá ngắn tại huyện Nguyên Bình đạt mức thấp hơn đáng kể (tại Hà Giang ghi nhận nhiều cây có $D_{1.3}$ từ 60 cm đến 100 cm). Nguyên nhân chính là do khu vực nghiên cứu từng chịu tác động mạnh từ các hoạt động chặt tỉa lấy gỗ và đẽo thân cây thu nhựa làm dược liệu của cư dân bản địa trong nhiều thập kỷ qua.

Điều kiện lập địa tại khu vực nghiên cứu mang tính chất khắc nghiệt đặc thù của hệ sinh thái núi đá vôi Đông Bắc. Đất đai chủ yếu là đất feralit mùn nâu đen tích tụ trong các hốc đá với tầng đất mỏng, độ dốc lớn từ 30° đến trên 45°. Dữ liệu khí tượng 3 năm (2017–2019) cho thấy nhiệt độ trung bình năm duy trì ở mức 20,9°C đến 21,1°C, lượng mưa hàng năm dao động từ 1.634,9 mm đến 2.120,9 mm và độ ẩm không khí đạt 85% đến 87%. Lượng mưa tập trung cao độ vào các tháng 6, 7, 8 (chiếm trên 60% lượng mưa cả năm) kết hợp địa hình karst thoát nước nhanh khiến đất mặt dễ bị rửa trôi, gây khó khăn cho rễ mầm bám giữ.

Cấu trúc tầng thứ và tổ thành loài có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ phân bố số cây theo cấp đường kính hình giảm đều và bảng tổ thành IVI%, chứng minh Thiết sam giả lá ngắn giữ vai trò loài ưu thế cục bộ tại tầng vượt tán trên các dông đỉnh núi đá vôi. Tuy nhiên, khả năng tái sinh tự nhiên đang chịu sức ép lớn từ độ tàn che của tán rừng tầng ưu thế sinh thái (độ tàn che trên 0,7 làm suy giảm mật độ cây mạ rõ rệt), đòi hỏi các tác động lâm sinh hợp lý để giải phóng không gian dinh dưỡng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả khảo sát định lượng, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý cụ thể nhằm bảo tồn bền vững loài Thiết sam giả lá ngắn:

  • Thiết lập phân khu bảo tồn nghiêm ngặt và cắm mốc ranh giới: Khoanh vùng bảo vệ nguyên vẹn 100% diện tích phân bố tự nhiên của loài tại xã Ca Thành (đai cao 1.300–1.400 m) và xã Triệu Nguyên (đai cao 800–1.000 m). Hạt Kiểm lâm huyện Nguyên Bình chủ trì phối hợp với Ủy ban nhân dân 2 xã hoàn thành việc cắm mốc và lập hồ sơ quản lý từng cá thể mẹ trong giai đoạn 2021–2022.
  • Áp dụng biện pháp lâm sinh xúc tiến tái sinh tự nhiên có trợ giúp: Tiến hành phát dọn cục bộ dây leo, cây bụi kém phẩm chất xung quanh gốc các cây mẹ trưởng thành vào thời điểm trước khi nón chín (tháng 9–10 hàng năm) nhằm tạo khoảng trống tán (độ tàn che thích hợp từ 0,4–0,5), hỗ trợ hạt tiếp xúc trực tiếp với lớp mùn khe đá. Mục tiêu nâng tỷ lệ cây tái sinh đạt chiều cao trên 100 cm tăng thêm 25% đến 30% trong vòng 3 năm.
  • Nghiên cứu nhân giống nhân tạo và bảo tồn chuyển chỗ (ex-situ): Ban Quản lý rừng phòng hộ phối hợp với các viện nghiên cứu lâm nghiệp thực hiện thu hái hạt giống đạt chuẩn chất lượng vào cuối tháng 11, đồng thời triển khai kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom cành non. Mục tiêu xây dựng vườn ươm sản xuất đạt từ 1.000 đến 1.500 cây giống sinh trưởng tốt trong giai đoạn 2022–2024 phục vụ trồng bổ sung làm giàu rừng.
  • Giao khoán bảo vệ rừng gắn với hỗ trợ sinh kế cộng đồng: Ký hợp đồng giao khoán bảo vệ rừng đặc dụng, rừng phòng hộ gắn với chi trả dịch vụ môi trường rừng cho 60 hộ gia đình tại các xóm giáp ranh khu vực có cây phân bố. Mức kinh phí hỗ trợ tối thiểu đạt định mức theo quy định hiện hành, đồng thời tổ chức 4 đợt tập huấn nâng cao nhận thức, cam kết giảm 100% hành vi đẽo vỏ, chặt hạ cây lấy gỗ thương phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình luận văn mang lại giá trị khoa học và giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Cơ quan quản lý nhà nước và lực lượng Kiểm lâm: Cung cấp bản đồ phân bố tọa độ, số liệu mật độ và hiện trạng tổn thương của loài tại huyện Nguyên Bình, giúp Chi cục Kiểm lâm tỉnh Cao Bằng và Hạt Kiểm lâm địa phương xây dựng phương án tuần tra, giám sát chuyên đề hiệu quả.
  • Ban Quản lý các khu rừng đặc dụng, phòng hộ: Làm tài liệu tham khảo trực tiếp để xây dựng đề án bảo tồn loài thực vật nguy cấp, ứng dụng các hướng dẫn kỹ thuật xúc tiến tái sinh và thu hái nguồn giống bản địa cho các hệ sinh thái núi đá vôi tương đồng.
  • Nhà nghiên cứu thực vật học và sinh thái học lâm nghiệp: Cung cấp nguồn dữ liệu thực chứng định lượng về vật hậu, giải phẫu hình thái học và vị trí phân loại của chi Pseudotsuga tại Việt Nam, phục vụ các nghiên cứu so sánh tiến hóa thực vật hạt trần khu vực Đông Nam Á.
  • Giảng viên, học viên sau đại học và sinh viên ngành Lâm nghiệp - Môi trường: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy, học tập chuyên sâu về phương pháp điều tra thực địa trên địa hình núi cao hiểm trở, phương pháp tính toán chỉ số lâm học và quy trình xử lý dữ liệu sinh thái học rừng.

Câu hỏi thường gặp

Loài Thiết sam giả lá ngắn phân bố chủ yếu ở điều kiện địa hình nào tại huyện Nguyên Bình?

Loài phân bố chủ yếu trên các sườn dốc đứng và đỉnh núi đá vôi hiểm trở ở độ dốc từ 30° đến trên 45°, tập trung tại 2 xã Ca Thành và Triệu Nguyên ở đai cao dao động từ 838 m đến 1.400 m so với mực nước biển, nơi có tầng đất mùn mỏng tích tụ trong khe đá.

Đặc điểm nhận dạng hình thái nổi bật nhất của Thiết sam giả lá ngắn là gì?

Cây có vỏ thân nứt dọc sâu màu xám đen, khi đẽo nhẹ vỏ có màu nâu đỏ hồng tiết ra nhựa thơm dính. Lá đơn dạng dải xếp xoắn ốc thành hai hàng phẳng, mặt dưới lá có hai dải phấn trắng rõ rệt chứa các lỗ khí khổng. Nón cái hình trứng mọc chúc xuống, vảy nón hóa gỗ phản quang khi chín.

Tại sao tỷ lệ cây tái sinh triển vọng của loài ngoài tự nhiên lại đạt mức thấp?

Mặc dù hạt nảy mầm khá tốt ở giai đoạn đầu (cây mạ dưới 50 cm chiếm trên 65%), nhưng hạt chứa nhiều tinh dầu khó bảo quản, kết hợp với độ tàn che rừng quá dày (thiếu ánh sáng) và tầng đất mỏng trên đá vôi khiến rễ cây con khó bám sâu, dẫn đến tỷ lệ cây con sống sót vượt qua chiều cao 100 cm chỉ đạt khoảng 12% đến 15%.

Khí hậu khu vực nghiên cứu có những đặc trưng nào ảnh hưởng đến sự phát triển của loài?

Khu vực mang khí hậu á nhiệt đới núi cao với nhiệt độ trung bình năm khoảng 20,9°C–21,1°C, độ ẩm cao từ 85%–87% và lượng mưa từ 1.634,9 mm đến 2.120,9 mm. Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 kèm sương muối và lượng bốc hơi cao, tạo nên áp lực khô hạn sinh lý định kỳ đối với thảm thực vật núi đá.

Những mối đe dọa lớn nhất đối với sự tồn tại của quần thể Thiết sam giả lá ngắn tại địa phương là gì?

Quần thể chịu đe dọa kép từ yếu tố sinh học tự nhiên (sinh cảnh sống chia cắt, tái sinh tự nhiên hạn chế) và tác động nhân vi (lịch sử khai thác lấy gỗ đóng đồ gia dụng, hành vi đẽo thân vỏ để thu gom nhựa thơm làm dược liệu và nguy cơ cháy rừng mùa khô).

Kết luận

  • Luận văn đã xác lập hệ thống dữ liệu thực địa định lượng đầu tiên về loài Thiết sam giả lá ngắn tại huyện Nguyên Bình với tổng số 184 cá thể trưởng thành được ghi nhận trên 30 ô tiêu chuẩn tại xã Ca Thành và Triệu Nguyên.
  • Xác định rõ biên độ phân bố đai cao của loài từ 838 m đến 1.400 m trên sườn và đỉnh núi đá vôi dốc, chứng minh mối liên hệ chặt chẽ giữa đặc tính sinh trưởng với điều kiện lập địa và vi khí hậu đặc trưng vùng Đông Bắc.
  • Đánh giá toàn diện đặc điểm vật hậu và thực trạng lớp cây tái sinh tự nhiên, chỉ ra điểm nghẽn sinh thái cốt lõi nằm ở tỷ lệ sống sót thấp của cây con ở cấp chiều cao trên 100 cm.
  • Đề xuất đồng bộ 4 nhóm giải pháp khả thi bao gồm bảo tồn nguyên vị nghiêm ngặt, xúc tiến tái sinh lâm sinh, thử nghiệm nhân giống nhân tạo và thực thi chính sách giao khoán quản lý rừng dựa vào cộng đồng.
  • Các cơ quan quản lý và đơn vị nghiên cứu cần sớm triển khai áp dụng ngay các giải pháp kỹ thuật vào kế hoạch lâm nghiệp giai đoạn 2021–2025 nhằm ngăn chặn triệt để nguy cơ suy thoái nguồn gen quý hiếm này. Hãy liên hệ với các đơn vị quản lý chuyên trách để cùng chung tay bảo vệ hệ sinh thái rừng hạt trần quý giá của quốc gia.