Tổng quan nghiên cứu

Khu vực tỉnh Ninh Bình sở hữu nguồn tài nguyên khoáng sản đá vôi vô cùng phong phú, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp vật liệu xây dựng và nguyên liệu sản xuất xi măng cho khu vực kinh tế trọng điểm phía Bắc. Tại huyện Nho Quan, hoạt động khai thác đá vôi tại núi Thung Chuông thuộc xã Đức Long được quy hoạch với diện tích lên tới 12,3 ha. Tuy nhiên, hoạt động khai thác lộ thiên quy mô lớn đã và đang tạo ra những xung đột gay gắt giữa phát triển kinh tế và bảo tồn thiên nhiên. Quá trình bạt núi, nổ mìn bốc xúc đất đá làm biến dạng địa hình karst đặc trưng ở cao độ đỉnh cao nhất tới +138,5 mét, triệt hạ thảm phủ thực vật và làm suy thoái nghiêm trọng sinh cảnh sống của các loài động vật hoang dã bản địa.

Nghiên cứu được triển khai nhằm mục tiêu đánh giá toàn diện hiện trạng đa dạng sinh học các quần xã thực vật, động vật và các hệ sinh thái đặc trưng tại khu vực mỏ đá vôi núi Thung Chuông; phân tích chi tiết mức độ ảnh hưởng của các công đoạn khai thác vật liệu xây dựng đến môi trường; từ đó đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật cải tạo, phục hồi môi trường và sử dụng hợp lý quỹ đất sau khai khoáng.

Phạm vi không gian nghiên cứu tập trung toàn bộ khu vực mỏ đá vôi núi Thung Chuông và vùng phụ cận thung lũng tích tụ thuộc xã Đức Long, huyện Nho Quan, tỉnh Ninh Bình. Phạm vi thời gian nghiên cứu được thực hiện xuyên suốt từ tháng 3 đến tháng 11 năm 2018, kết hợp khảo sát thực địa mùa khô và mùa mưa.

Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc xây dựng bộ cơ sở dữ liệu định lượng gồm 431 loài thực vật bậc cao có mạch và 184 loài động vật, côn trùng; đồng thời cung cấp phương án kỹ thuật phục hồi sinh thái khả thi cho 12,3 ha khai trường, hỗ trợ cơ quan quản lý và doanh nghiệp thực thi hiệu quả quy định ký quỹ cải tạo môi trường theo Nghị định 19/2015/NĐ-CP và Thông tư 38/2015/TT-BTNMT.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng lý thuyết sinh thái phát sinh quần thể thực vật của Thái Văn Trừng (1978, 1999), khẳng định tổ thành loài, cấu trúc và hình thái rừng nhiệt đới chịu sự chi phối quyết định của các nhân tố sinh thái môi trường và tác động nhân tác. Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp hệ thống phân loại thảm thực vật theo cấu trúc ngoại mạo của UNESCO (1973) cùng khung phân tích phổ dạng sống Raunkiaer (1937) để lượng hóa mức độ biến động sinh thái.

Các khái niệm chuyên ngành then chốt được làm rõ bao gồm:

  • Hệ sinh thái núi đá vôi (karst ecosystem): Hệ sinh thái đặc thù hình thành trên nền địa hình đá cacbonat, có tính phân hóa cao và rất nhạy cảm trước các tác động ngoại cảnh.
  • Diễn thế sinh thái thứ sinh: Quá trình biến đổi của quần xã sinh vật sau khi thảm thực vật nguyên sinh bị tàn phá bởi hoạt động khai khoáng.
  • Phổ dạng sống (life-form spectrum): Tỷ lệ phần trăm giữa các nhóm thích nghi sinh thái phản ánh điều kiện sống của hệ thực vật.
  • Cải tạo và phục hồi môi trường mỏ: Chuỗi giải pháp công nghệ đưa địa hình, đất đai và thảm thực vật khu vực khai thác về trạng thái an toàn, ổn định sinh thái.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập thông qua hệ thống 15 tuyến khảo sát thực địa và 30 điểm quan sát chuẩn bao phủ toàn bộ diện tích 12,3 ha mỏ và các sinh cảnh thung lũng lân cận. Tọa độ các điểm điều tra được xác định chuẩn xác bằng thiết bị định vị GPS kết hợp bản đồ địa hình và tư liệu viễn thám vệ tinh. Nghiên cứu tiến hành thu thập và định danh 63 mẫu thực vật nổi, 63 mẫu động vật nổi tại các thủy vực tự nhiên, cùng 45 phiếu phỏng vấn bán cấu trúc với cán bộ kiểm lâm và thợ săn bản địa.

Phương pháp phân tích dựa trên sự kết hợp giữa phương pháp so sánh hình thái học truyền thống và phương pháp chuyên gia. Mẫu thực vật bậc cao được đối chiếu theo bộ chuyên khảo Cây cỏ Việt Nam của Phạm Hoàng Hộ và Danh lục các loài thực vật Việt Nam. Động vật có xương sống được định loại theo tài liệu phân loại chuẩn của Võ Quý, Đào Văn Tiến và Lê Vũ Khôi. Việc lựa chọn phương pháp này đảm bảo tính xác thực khoa học cao nhất trong việc nhận diện taxon và đánh giá bậc đe dọa tuyệt chủng theo Sách Đỏ Việt Nam và Danh lục Đỏ IUCN.

Timeline nghiên cứu được triển khai chặt chẽ qua hai giai đoạn: giai đoạn khảo sát thực địa, thu thập mẫu vật diễn ra từ tháng 4 đến tháng 6 năm 2018; giai đoạn giám định phân loại trong phòng thí nghiệm, xử lý số liệu thống kê và xây dựng báo cáo tổng hợp hoàn thành từ tháng 7 đến tháng 11 năm 2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Hệ thực vật bậc cao có mạch tại khu vực mỏ Thung Chuông ghi nhận 431 loài thuộc 273 chi, 104 họ của 4 ngành thực vật, trong đó ngành Ngọc lan chiếm tỷ trọng áp đảo với 404 loài (tương đương 93,74%), ngành Dương xỉ có 24 loài (chiếm 5,57%), ngành Thông đất có 3 loài (0,70%) và ngành Thông chỉ có 1 loài duy nhất (0,23%). So sánh với Vườn quốc gia Cúc Phương – khu vực có điều kiện địa chất và địa lý đồng nhất, hệ thực vật Thung Chuông đã sụt giảm tới 67% tổng số loài (chỉ còn khoảng 30% số loài so với Cúc Phương), số chi giảm gần 50% và số họ suy giảm 40%.

Phổ dạng sống của hệ thực vật phản ánh sự thoái hóa sinh thái nghiêm trọng theo công thức: 52,82% Ph + 37,78% (Cha + He + Cry) + 9,4% The. Trong nhóm cây chồi trên, nhóm cây chồi trên nhỏ (Microphanerophytes) chiếm ưu thế với 140 loài (đạt 23,31%), dây leo chiếm 12,87%, cây chồi trên trung bình chiếm 8,91%, trong khi cây gỗ lớn (Megaphanerophytes) sụt giảm mạnh chỉ còn 0,62%. Điều này chứng minh cấu trúc tầng tán rừng nguyên sinh đã hoàn toàn biến mất, thay thế vào đó là các trảng cây bụi và dây leo tái sinh nghèo nàn.

Khu hệ động vật có xương sống bị suy giảm trầm trọng do mất sinh cảnh cư trú. Nghiên cứu chỉ ghi nhận được 7 loài thú nhỏ (như Chuột chù nhà, Dơi muỗi nâu, Chuột đồng lớn), 21 loài chim thuộc 14 họ, 9 loài lưỡng cư thuộc 6 họ, 10 loài cá nước ngọt phổ biến và 3 loài bò sát. Đáng chú ý, nghiên cứu phát hiện 3 loài sinh vật quý hiếm có giá trị bảo tồn cao gồm 1 loài động vật là Rắn cạp nong (Bungarus fasciatus) xếp cấp Nguy cấp (EN) trong Sách Đỏ Việt Nam 2007 và thuộc Nhóm IIB theo Nghị định 32/2006/NĐ-CP; cùng 2 loài thực vật quý hiếm là Bổ cốt toái (Drynaria fortunei) và Lát hoa (Chukrasia tabularis) đều nằm ở mức Sẽ nguy cấp (VU).

Hợp phần thủy sinh và côn trùng ghi nhận 63 loài thực vật nổi (trong đó Tảo lam chiếm ưu thế với 17 loài), 63 loài động vật nổi thuộc 24 họ (tập trung chủ yếu tại 57 điểm sinh cảnh nước đứng) và 64 loài côn trùng thuộc 36 họ của 11 bộ, đóng vai trò duy trì chức năng thụ phấn và chuỗi thức ăn phân hủy cục bộ.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến sự suy giảm đa dạng sinh học là tác động cơ học trực tiếp từ công nghệ nổ mìn cắt tầng, bốc xúc đất đá làm vỡ vụn cấu trúc địa tầng Đồng Giao dày 400 mét. Quá trình vận chuyển phát sinh bụi mịn, tiếng ồn vượt ngưỡng và nước thải rửa đá làm đục các thủy vực thung lũng, phá hủy triệt để nơi làm tổ của chim và đường di chuyển của thú nhỏ.

Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các công bố quốc tế của Albert K. Mensah (2015) khi nghiên cứu tác động khai mỏ tại Ghana và Báo cáo của Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Khai khoáng Úc (2002), khẳng định khai thác đá lộ thiên luôn gây đứt gãy chuỗi dinh dưỡng sinh thái và xóa sổ thảm thực vật bản địa nhanh gấp nhiều lần so với các loại hình biến động môi trường khác.

Dữ liệu của luận văn được cấu trúc trực quan thông qua bảng danh mục taxon chi tiết và biểu đồ so sánh độ phong phú loài giữa Thung Chuông với các khu bảo tồn lân cận, giúp các nhà quản lý dễ dàng nhận diện mức độ suy thoái thực tế của từng nhóm sinh cảnh.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm phục hồi hệ sinh thái và quản lý bền vững khu vực mỏ đá vôi núi Thung Chuông, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và cơ chế trọng tâm:

  1. Kỹ thuật tái tạo địa hình và an toàn vách dốc: Thực hiện bạt thoải các vách đá dựng đứng sau khai thác về góc dốc ổn định dưới 45 độ, san gạt mặt bằng đáy moong và tạo gờ chắn an toàn chống sạt lở. Doanh nghiệp khai thác phải chịu trách nhiệm hoàn thổ lớp đất mặt màu mỡ dày từ 0,5 đến 1,0 mét trên toàn bộ 12,3 ha khai trường trong thời hạn 12 tháng kể từ khi kết thúc khai thác.
  2. Phục hồi sinh học và tái thiết thảm thực vật bản địa: Ứng dụng mô hình trồng rừng đa tầng tán, ưu tiên tuyển chọn ít nhất 15 loài cây bản địa có khả năng bám đá và chịu khô hạn cao như Lát hoa (Chukrasia tabularis), Lim vàng Bắc bộ (Peltophorum dasyrrhachis), Dâu da xoan (Allospondias lakonensis), kết hợp phủ xanh bề mặt bằng cỏ Tranh và cỏ Voi. Mục tiêu hướng tới đạt tỷ lệ che phủ xanh trên 75% trong khung thời gian 24 đến 36 tháng, dưới sự hướng dẫn chuyên môn của Chi cục Kiểm lâm Ninh Bình.
  3. Thiết lập mạng lưới quan trắc chất lượng môi trường: Lắp đặt 6 trạm giám sát định kỳ chất lượng không khí, độ ồn và chất lượng nước mặt tại các thung lũng tích tụ quanh mỏ; duy trì tần suất quan trắc tối thiểu 3 tháng một lần để kịp thời ngăn chặn tình trạng ô nhiễm rửa trôi bùn đá vào ruộng lúa của người dân; cơ quan chủ trì thực hiện là Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Nho Quan.
  4. Siết chặt chế tài pháp lý và cơ chế ký quỹ phục hồi: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Ninh Bình cần tăng cường thanh tra, kiểm toán kinh phí ký quỹ cải tạo môi trường theo Thông tư 38/2015/TT-BTNMT; kiên quyết không cấp mới hoặc gia hạn giấy phép đối với các doanh nghiệp chưa hoàn thành nghiệm thu đề án đóng cửa mỏ; đảm bảo 100% diện tích mỏ mãn hạn được hoàn nguyên sinh thái đúng quy chuẩn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị tham khảo thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và khoáng sản (Sở TN&MT tỉnh Ninh Bình, UBND huyện Nho Quan): Sử dụng tài liệu làm cơ sở khoa học để thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM), phê duyệt phương án cải tạo phục hồi môi trường và kiểm tra nghiệm thu đề án đóng cửa mỏ đá vôi.
  2. Doanh nghiệp và chủ đầu tư khai thác vật liệu xây dựng: Tham khảo quy trình kỹ thuật hoàn thổ tầng đất phủ, các giải pháp giảm thiểu bụi nổ mìn và danh mục cây trồng phục hồi sinh thái trên núi đá vôi nhằm tối ưu hóa chi phí cải tạo và đáp ứng tiêu chuẩn rút tiền ký quỹ môi trường.
  3. Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học chuyên ngành Môi trường, Sinh thái học: Kế thừa khung phương pháp luận điều tra thực địa, phương pháp phân tích phổ dạng sống Raunkiaer và bộ dữ liệu định lượng 431 loài thực vật, 184 loài động vật cho các công trình nghiên cứu hệ sinh thái karst nhiệt đới.
  4. Các tổ chức bảo tồn thiên nhiên và phi chính phủ: Khai thác dẫn liệu về phân bố của các loài quý hiếm như Rắn cạp nong, Bổ cốt toái để thiết kế các dự án bảo tồn đa dạng sinh học cộng đồng và giám sát độc lập tác động khai khoáng.

Câu hỏi thường gặp

Hoạt động khai thác mỏ đá Thung Chuông làm suy giảm đa dạng thực vật ở mức độ nào?

Nghiên cứu chỉ ra hệ thực vật bậc cao tại mỏ Thung Chuông hiện chỉ còn 431 loài, suy giảm tới 67% số loài so với hệ thực vật nguyên sinh tại Vườn quốc gia Cúc Phương. Sự mất mát lớn nhất thuộc về các loài cây thân gỗ lớn tầng ưu thế, làm biến đổi hoàn toàn sinh cảnh rừng rậm thường xanh thành các trảng bụi thứ sinh thoái hóa.

Những loài sinh vật nguy cấp nào được ghi nhận tại khu vực mỏ Thung Chuông?

Khảo sát thực địa ghi nhận 3 loài quý hiếm cần ưu tiên bảo tồn gồm 1 loài động vật là Rắn cạp nong (Bungarus fasciatus) xếp cấp Nguy cấp (EN) theo Sách Đỏ Việt Nam và thuộc Nhóm IIB của Nghị định 32/2006/NĐ-CP, cùng 2 loài thực vật có giá trị bảo tồn là Bổ cốt toái (Drynaria fortunei) và Lát hoa (Chukrasia tabularis) ở cấp Sẽ nguy cấp (VU).

Phổ dạng sống của hệ thực vật phản ánh tình trạng sinh thái như thế nào?

Phổ dạng sống đạt tỷ lệ 52,82% Ph + 37,78% (Cha + He + Cry) + 9,4% The cho thấy hệ sinh thái đang trong giai đoạn thoái hóa mạnh. Nhóm cây chồi trên nhỏ chiếm tỷ lệ cao nhất với 23,31%, trong khi cây gỗ lớn chỉ chiếm 0,62%, phản ánh sự áp đảo của các loài cây bụi thấp và thảm cỏ thứ sinh sau khi rừng bị phá hủy.

Đâu là rào cản lớn nhất trong công tác cải tạo phục hồi môi trường mỏ hiện nay?

Thực tế trên toàn quốc ghi nhận hơn 1.420 dự án đã duyệt ký quỹ trên 1.360 tỷ đồng nhưng nhiều mỏ vẫn chưa thực hiện nghiêm túc do thiếu các hướng dẫn kỹ thuật lâm sinh chuyên biệt trên nền đá vôi, thủ tục nghiệm thu rút tiền ký quỹ theo Thông tư 38/2015/TT-BTNMT còn phức tạp và chế tài xử phạt chưa đủ sức răn đe.

Loài cây nào phù hợp nhất để phục hồi thảm phủ thực vật trên nền mỏ đá vôi?

Các loài cây gỗ bản địa có khả năng chịu hạn và bám rễ sâu vào kẽ đá như Lát hoa, Lim vàng Bắc bộ, Hu đay dại và Dâu da xoan là lựa chọn tối ưu. Khi kết hợp hoàn thổ 0,5 mét đất màu và gieo cỏ che phủ tiên phong, thảm thực vật có thể đạt độ che phủ trên 75% sau 3 năm.

Kết luận

  • Luận văn đã kiểm kê và định danh toàn diện 431 loài thực vật bậc cao có mạch và 184 loài động vật, côn trùng tại khu vực mỏ đá vôi núi Thung Chuông.
  • Định lượng chính xác mức độ suy giảm đa dạng sinh học với sự mất mát 67% số loài thực vật và sự biến dạng địa hình ở cao độ +138,5 mét.
  • Xác định phổ dạng sống biến động mạnh sang trạng thái thứ sinh nghèo nàn với 23,31% cây chồi nhỏ và chỉ 0,62% cây gỗ lớn.
  • Ghi nhận và định vị các nguồn gen quý hiếm cần bảo vệ khẩn cấp gồm Rắn cạp nong (EN), Bổ cốt toái (VU) và Lát hoa (VU).
  • Xây dựng hệ thống giải pháp kỹ thuật hoàn thổ, trồng cây bản địa và cơ chế quản lý môi trường khả thi cho 12,3 ha diện tích mỏ.

Công trình đóng góp luận cứ khoa học thực tiễn vững chắc cho công tác quản lý tài nguyên khoáng sản gắn liền với bảo tồn đa dạng sinh học tại vùng núi đá vôi phía Bắc. Trong thời gian tới, các cơ quan chức năng cần nhanh chóng đưa quy trình phục hồi sinh thái 24-36 tháng vào áp dụng thực tế tại các mỏ hết hạn khai thác. Độc giả quan tâm có thể liên hệ tra cứu toàn văn luận văn tại Thư viện Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội để ứng dụng các mô hình kỹ thuật vào thực tiễn quản lý môi trường mỏ.