Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Trường Sơn Bắc là một trong những trung tâm đa dạng sinh học trọng yếu với độ che phủ rừng tự nhiên cao hàng đầu cả nước, trong đó tỉnh Thanh Hóa ghi nhận tỷ lệ che phủ đạt 46,7%. Nằm cách thành phố Thanh Hóa 70 km về phía Tây Nam, Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên sở hữu quy mô 26.303,6 ha rừng đặc dụng, lưu giữ 752 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 440 chi và 130 họ, bao gồm 38 loài có tên trong Sách Đỏ Việt Nam và thế giới. Trong hệ thực vật phong phú này, các loài thuộc ngành Hạt trần (Gymnospermae) như Pơ mu (Fokienia hodginsii), Sa mộc dầu (Cunninghamia konishii), Bách xanh (Calocedrus macrolepis) và Dẻ tùng sọc trắng (Amentotaxus argotaenia) giữ vai trò hạt nhân về mặt tiến hóa cổ thực vật học cũng như giá trị kinh tế lâm sản.

Tuy nhiên, nguồn tài nguyên di truyền quý giá này đang đối mặt với nguy cơ suy thoái nghiêm trọng do áp lực khai thác gỗ trong giai đoạn trước năm 2000, sinh cảnh bị chia cắt bởi công trình hạ tầng hồ thủy điện Cửa Đạt quy mô 2.828,6 ha, cùng tập quán thu hái của cộng đồng địa phương. Bên cạnh đó, tình trạng thiếu hụt dữ liệu định lượng về đặc tính phân bố sinh thái và rào cản tái sinh tự nhiên khiến việc bảo tồn gặp nhiều trở ngại. Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Quản lý bảo vệ tài nguyên rừng của tác giả Mai Văn Chuyên, dưới sự hướng dẫn của Phó Giáo sư Trần Minh Hợi tại Trường Đại học Lâm nghiệp (2010), được thực hiện nhằm khảo sát toàn diện hiện trạng phân bố, đặc điểm sinh thái học, khả năng tái sinh và cấu trúc cạnh tranh của 7 loài Hạt trần tại các tiểu khu 484, 489, 497 và 516. Nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu xác thực phục vụ quy hoạch bảo tồn nội vi, chuẩn hóa kỹ thuật nhân giống vô tính và đề xuất chính sách sinh kế hỗ trợ cho 14 thôn vùng đệm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng hệ thống lý thuyết sinh thái học quần xã và cấu trúc thảm thực vật rừng nhiệt đới theo phân loại của Thái Văn Trừng (1998), tập trung vào kiểu phụ rừng kín thường xanh á nhiệt đới núi thấp tại đai cao 800 - 1.600m. Để lượng hóa mối quan hệ sinh thái giữa các loài thực vật gỗ trong lâm phần, đề tài ứng dụng mô hình tương tác không gian dinh dưỡng và chỉ số cạnh tranh cá thể cây rừng do Hegyi (1974) phát triển. Khung đánh giá hiện trạng bảo tồn được chuẩn hóa dựa trên các tiêu chí định lượng của Danh lục Đỏ IUCN (2000), Sách Đỏ Việt Nam (2007) và khung pháp lý tại Nghị định số 32/2006/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý thực vật, động vật rừng nguy cấp, quý, hiếm.

Năm khái niệm chuyên ngành cốt lõi làm nền tảng phân tích gồm: ngành Hạt trần (Gymnospermae - nhóm thực vật cổ có hạt không được bọc trong quả), Tái sinh tự nhiên (quá trình phục hồi số lượng cá thể qua hạt hoặc chồi dưới tán rừng), Chỉ số cạnh tranh (Competition Index - CI, phản ánh áp lực không gian dinh dưỡng từ các cây lân cận lên cây mục tiêu), Tầng vượt tán (tầng trên cùng của rừng kín với chiều cao vượt trội từ 25 - 50m), cùng hai chiến lược Bảo tồn nội vi (in-situ) và Bảo tồn ngoại vi (ex-situ).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp nguồn dữ liệu thứ cấp từ các báo cáo đánh giá của Viện Điều tra Quy hoạch Rừng và Tổ chức Bảo tồn Chim Quốc tế (BirdLife International) với chuỗi số liệu sơ cấp thu thập thực địa trong giai đoạn 2008 - 2010. Phương pháp điều tra theo tuyến vạch sẵn trên bản đồ địa hình được thiết lập với 15 tuyến chính có tổng chiều dài 34,167 km cắt qua các dạng địa hình phức tạp, cùng 2 tuyến phụ bổ sung dài 1,445 km.

Cỡ mẫu điều tra lâm học tầng cây cao bao gồm 100% các cá thể Hạt trần có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên, đo đếm trực tiếp chiều cao vút ngọn, chiều cao dưới cành và đường kính tán. Để đánh giá khả năng tái sinh tự nhiên, đề tài thiết lập 48 ô dạng bản diện tích 4 m² (2m x 2m) bố trí đối xứng theo 4 hướng trong và ngoài tán của 6 cây mẹ Pơ mu thành thục sinh sản. Chỉ số cạnh tranh không gian được tính toán thông qua việc xác lập bán kính ô đo bằng đường kính tán tối đa của cây trung tâm. Thể tích thân cây thương phẩm được xác định qua công thức lâm nghiệp kết hợp hệ số hình thon f = 0,45. Về khía cạnh kinh tế - xã hội, nghiên cứu triển khai phương pháp đánh giá nhanh nông thôn (RRA) và đánh giá có sự tham gia của người dân (PRA), tiến hành phỏng vấn bán cấu trúc đại diện các hộ gia đình tại 14 thôn vùng đệm thuộc 5 xã tiếp giáp khu bảo tồn (nơi có 8.643 hộ dân và tỷ lệ hộ nghèo chiếm 60,5%). Kỹ thuật nhân giống vô tính bằng giâm hom được thử nghiệm trên nền cát sạch khử trùng Benlate 15%, sử dụng các chất điều hòa sinh trưởng ABT, NAA cho Pơ mu và TTG (chứa 1% IBA) cho Sa mộc dầu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã điều tra và định danh chính xác 7 loài thực vật thuộc ngành Hạt trần tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên, phân bố trên 14/15 tuyến khảo sát. Tuyến Đỉnh Trại Keo - Trại Keo ghi nhận độ phong phú cao nhất với 5 loài (chiếm 71,4% tổng số loài phát hiện, bao gồm 41 cá thể). Trong khi đó, loài Kim giao núi đất (Nageia wallichiana) có số lượng cực kỳ khan hiếm, chỉ phát hiện duy nhất 01 cá thể tại lô 1, khoảnh 2, tiểu khu 516 thuộc xã Vạn Xuân.

Thứ hai, các loài Hạt trần phân bố theo đai cao nghiêm ngặt từ 807 m đến 1.543 m trên đất Feralit mùn núi trung bình. Pơ mu và Sa mộc dầu tập trung chủ yếu ở độ cao trên 1.000 m tại các đỉnh núi và đường dông sắc nhọn. Các cá thể Pơ mu cổ thụ có đường kính ngang ngực đạt 150 - 200 cm, chiều cao từ 25 - 30 m; cá thể Sa mộc dầu đạt chiều cao lên tới 50 m và đường kính tới 2,5 m, đóng vai trò cây vượt tán thống trị lâm phần.

Thứ ba, khả năng tái sinh tự nhiên có sự phân hóa rõ rệt giữa các loài. Pơ mu tái sinh tự nhiên theo tuyến đạt mật độ 2 cây/ha, ghi nhận 57 cây con trên 15 tuyến điều tra. Khảo sát 48 ô dạng bản quanh 6 cây mẹ Pơ mu cho thấy mật độ tái sinh đạt 1.302 cây/ha, trong đó 88% cá thể xuất hiện ở ngoài tán và 12% ở trong tán. Tuy nhiên, 76% số cây tái sinh có chiều cao dưới 50 cm và không có cá thể nào vượt quá 100 cm. Đối với loài Sa mộc dầu, kết quả điều tra tại tất cả các ô dạng bản ghi nhận tỷ lệ tái sinh tự nhiên đạt 0%, hoàn toàn không tìm thấy cây con hoặc cây mạ dưới tán rừng.

Thứ tư, phân tích tương tác sinh thái theo chỉ số Hegyi xác định loài Dẻ (Quercus sp.) là đối thủ cạnh tranh không gian sinh dưỡng lớn nhất đối với cả Pơ mu (chỉ số CI = 2,326) và Sa mộc dầu (chỉ số CI = 1,185).

Thảo luận kết quả

Dữ liệu phân bố và động thái sinh trưởng của các loài Hạt trần có thể được trực quan hóa thông qua ma trận bảng biểu đối chiếu cấp độ đai cao và biểu đồ cột thể hiện tần số phân bố chiều cao cây con. Nguyên nhân khiến Sa mộc dầu hoàn toàn không thể tái sinh tự nhiên xuất phát từ đặc tính cơ lý của tầng thảm mục hữu cơ dày từ 30 cm đến 50 cm dưới tán rừng kín thường xanh. Hạt giống Sa mộc dầu sau khi rụng bị giữ lại trên lớp lá khô, không thể tiếp xúc với tầng đất khoáng để hút ẩm nảy mầm, dẫn đến hiện tượng thối rữa sinh học. Đối với Pơ mu, cấu trúc tái sinh hình tháp đáy rộng (61,4% cây con dưới 50 cm, giảm xuống 28,1% ở cấp 51 - 100 cm và chỉ còn 10,5% ở cấp trên 100 cm) phản ánh tỷ lệ chết tự nhiên rất cao khi cây non bước vào giai đoạn cạnh tranh ánh sáng gay gắt với tầng cây bụi.

Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các công bố khoa học tại vùng rừng Tây Nguyên và Vườn quốc gia Ba Vì, khẳng định các loài lá kim cổ thường chịu bất lợi lớn trước sự cạnh tranh của cây lá rộng họ Dẻ (Fagaceae) và họ Long não (Lauraceae). Về phương pháp nhân giống, các thử nghiệm xử lý hom bằng chế phẩm ABT và TTG nồng độ thích hợp chứng minh tiềm năng đạt tỷ lệ ra rễ từ 85% đến 90%, mở ra hướng đi bền vững cho công tác bảo tồn ngoại vi thay vì chỉ phụ thuộc vào bảo vệ nguyên vị.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, thiết lập phân khu bảo vệ nghiêm ngặt đối với 4 tiểu khu trọng điểm gồm tiểu khu 484, 489, 497 (xã Bát Mọt) và tiểu khu 516 (xã Vạn Xuân), với tổng diện tích rừng nguyên sinh 1.050,5 ha. Ban Quản lý Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên cần chủ trì lắp đặt mốc ranh giới, tăng cường các đợt tuần tra rừng định kỳ nhằm mục tiêu giảm 100% các vụ vi phạm chặt trộm gỗ Pơ mu và Sa mộc dầu trong giai đoạn 2011 - 2015.

Thứ hai, áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh hỗ trợ tái sinh tự nhiên. Phòng Khoa học Kỹ thuật của khu bảo tồn cần triển khai phát dọn cục bộ tầng thực bì, xới dọn lớp thảm mục hữu cơ dày thành các băng đất khoáng rộng 1,5 - 2,0 m xung quanh gốc các cây mẹ Sa mộc dầu và Pơ mu vào đầu mùa hạt rụng. Đồng thời, tiến hành tỉa thưa hợp lý các cây bụi cạnh tranh thuộc chi Dẻ (có chỉ số cạnh tranh CI trên 2,0) nhằm nâng tỷ lệ sống sót của cây con đạt chiều cao trên 1 m lên tối thiểu 40% trong lộ trình 3 năm (2011 - 2013).

Thứ ba, xây dựng vườn ươm sản xuất giống cây lâm nghiệp quý hiếm ứng dụng kỹ thuật giâm hom. Phối hợp với Trường Đại học Lâm nghiệp sử dụng các chất kích thích ra rễ ABT, NAA và TTG để nhân giống vô tính 5.000 - 10.000 cây giống Pơ mu, Bách xanh và Sa mộc dầu, đảm bảo tỷ lệ ra rễ đạt trên 85% để phục vụ tái nhập nội và làm giàu rừng giai đoạn 2012 - 2015.

Thứ tư, triển khai chương trình sinh kế gắn với chi trả dịch vụ môi trường rừng cho 8.643 hộ dân (chủ yếu là đồng bào dân tộc Thái chiếm 82,33%) tại 14 thôn vùng đệm. Ủy ban nhân dân huyện Thường Xuân cùng Chi cục Kiểm lâm tỉnh Thanh Hóa cần hoàn thành giao khoán ổn định 6.450,32 ha đất lâm nghiệp còn tồn đọng, phát triển mô hình trồng cây lâm đặc sản dưới tán rừng nhằm kéo giảm tỷ lệ hộ nghèo từ 60,5% xuống dưới 35% trước năm 2015.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất là các nhà nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng và Sinh thái học thực vật. Luận văn cung cấp bộ dữ liệu thực địa chuẩn mực về phương pháp điều tra theo tuyến 34,167 km và quy trình tính toán chỉ số cạnh tranh không gian sinh thái Hegyi.

Nhóm thứ hai là Ban quản lý các vườn quốc gia và khu bảo tồn thiên nhiên trên toàn quốc có hệ sinh thái rừng lá kim tương đồng. Cán bộ quản lý có thể ứng dụng trực tiếp các giải pháp kỹ thuật dọn thảm mục trợ sinh và công thức giâm hom vô tính vào công tác bảo tồn các loài nguy cấp như Sa mộc dầu, Pơ mu và Bách xanh.

Nhóm thứ ba là cơ quan quản lý nhà nước về kiểm lâm, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Thanh Hóa. Tài liệu là căn cứ khoa học xác đáng để rà soát quy hoạch phân khu chức năng rừng đặc dụng, xây dựng phương án thực thi Nghị định số 32/2006/NĐ-CP và Quyết định số 74/2008/QĐ-BNN về quản lý thực vật hoang dã nguy cấp.

Nhóm thứ tư là các tổ chức phi chính phủ quốc tế và các quỹ tài trợ bảo tồn đa dạng sinh học. Báo cáo cung cấp hiện trạng kinh tế - xã hội cụ thể của 14 thôn vùng đệm, hỗ trợ thiết kế các dự án phát triển sinh kế cộng đồng bền vững kết hợp giảm thiểu áp lực tài nguyên rừng.

Câu hỏi thường gặp

Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên hiện có bao nhiêu loài Hạt trần và những loài nào có giá trị bảo tồn cao nhất? Nghiên cứu đã ghi nhận 7 loài thuộc 4 họ thực vật Hạt trần. Trong đó, Pơ mu (Fokienia hodginsii) và Bách xanh (Calocedrus macrolepis) được xếp hạng Nguy cấp (EN), Sa mộc dầu (Cunninghamia konishii) xếp hạng Sẽ nguy cấp (VU) theo Sách Đỏ Việt Nam năm 2007 và đều thuộc nhóm IIA hạn chế khai thác theo Nghị định số 32/2006/NĐ-CP.

Vì sao loài Sa mộc dầu hoàn toàn không ghi nhận được cá thể tái sinh tự nhiên dưới tán rừng? Nguyên nhân chủ yếu do lớp thảm mục hữu cơ tại độ cao trên 1.000 m rất dày (đạt từ 30 cm đến 50 cm). Hạt giống Sa mộc dầu có kích thước nhỏ, khi rụng bị mắc kẹt trên thảm lá khô mục, không tiếp xúc được với đất khoáng để hấp thụ dinh dưỡng và nước, dẫn đến tỷ lệ nảy mầm tự nhiên đạt 0%.

Chỉ số cạnh tranh Hegyi được ứng dụng như thế nào trong nghiên cứu lâm học tại Xuân Liên? Chỉ số Hegyi (1974) đo lường áp lực sinh thái từ tỷ lệ đường kính và khoảng cách giữa các cây lân cận với cây trung tâm. Kết quả chỉ ra loài Dẻ (Quercus sp.) gây sức ép cạnh tranh mạnh nhất lên Pơ mu với chỉ số CI đạt 2,326 và lên Sa mộc dầu với chỉ số CI đạt 1,185.

Phương pháp nhân giống vô tính đem lại giải pháp gì cho việc phát triển các loài Hạt trần quý hiếm? Nhân giống bằng giâm hom cành xử lý qua thuốc kích thích ABT, NAA hoặc TTG (nguồn gốc IBA 1%) giúp vượt qua rào cản khan hiếm hạt giống tự nhiên. Thử nghiệm chứng minh tỷ lệ ra rễ đạt từ 85% đến 95%, cung cấp đủ nguồn cây giống khỏe mạnh phục vụ công tác phục hồi rừng ngoại vi.

Tình trạng kinh tế - xã hội của cư dân vùng đệm tác động như thế nào đến nguồn tài nguyên Hạt trần? Vùng đệm có 8.643 hộ gia đình với tỷ lệ hộ nghèo lên tới 60,5% và thu nhập bình quân từ nông nghiệp chỉ khoảng 73.000 đồng/người/năm. Đời sống khó khăn buộc một bộ phận người dân lén lút vào rừng khai thác trộm gỗ quý có giá trị thương mại cao như Pơ mu để mưu sinh.

Kết luận

  • Hoàn thành điều tra, định danh và xác lập danh mục 7 loài thuộc ngành Hạt trần trên 15 tuyến khảo sát thực địa với tổng chiều dài 34,167 km tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên.
  • Xác định cấu trúc phân bố không gian theo đai cao từ 807 m đến 1.543 m, khẳng định vai trò cây vượt tán ưu thế của Pơ mu và Sa mộc dầu trong kiểu rừng kín thường xanh á nhiệt đới.
  • Làm sáng tỏ rào cản tái sinh tự nhiên, chỉ ra tỷ lệ cây con Pơ mu suy giảm mạnh theo chiều cao và tình trạng 0% tái sinh của Sa mộc dầu do lớp thảm mục dày.
  • Lượng hóa áp lực cạnh tranh không gian sinh dưỡng bằng mô hình Hegyi, phát hiện loài Dẻ là đối thủ sinh thái lớn nhất của các loài lá kim quý hiếm.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp toàn diện gồm khoanh vùng 1.050,5 ha rừng nguyên sinh, can thiệp lâm sinh dọn thảm mục, nhân giống vô tính đạt tỷ lệ ra rễ trên 85% và phát triển sinh kế cho 8.643 hộ dân vùng đệm.

Các nhà quản lý lâm nghiệp và nhà khoa học cần sớm đưa các giải pháp kỹ thuật vào kế hoạch hành động giai đoạn 2011 - 2015 nhằm ngăn chặn nguy cơ tuyệt chủng nguồn gen thực vật cổ quý giá này. Hãy khai thác trọn vẹn cơ sở dữ liệu của luận văn để nâng cao hiệu quả bảo tồn đa dạng sinh học tại vùng Trường Sơn Bắc.