Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Tây Bắc Việt Nam sở hữu địa hình chia cắt mạnh mẽ với dãy Hoàng Liên Sơn dài 180 km và dãy Sông Mã dài 500 km, hình thành nên những hệ sinh thái rừng á nhiệt đới thường xanh núi cao có tính đa dạng sinh học vô cùng phong phú. Tại huyện Mộc Châu, tỉnh Sơn La, tổng diện tích tự nhiên đạt 108.166 ha, trong đó diện tích đất quy hoạch lâm nghiệp là 50.304 ha với độ che phủ rừng đạt 46,2% vào năm 2013. Nơi đây lưu giữ ít nhất 12 loài cây hạt trần bản địa quý hiếm, nổi bật là loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp (Amentotaxus argotaenia (Hance) Pilger) thuộc họ Thông đỏ (Taxaceae). Loài cây lá kim này hiện được xếp ở mức Sẽ nguy cấp (VU) theo Danh lục Đỏ thế giới IUCN và mức Hiếm trong Sách Đỏ Việt Nam.

Vấn đề nghiên cứu then chốt xuất phát từ thực trạng quần thể Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại Mộc Châu đang đứng trước nguy cơ suy thoái nghiêm trọng do môi trường sống bị thu hẹp, tái sinh tự nhiên kém và chịu tác động mạnh từ các hoạt động khai thác gỗ làm nhà cũng như phát nương làm rẫy của người dân bản địa. Mục tiêu cụ thể của luận văn là làm sáng tỏ các đặc trưng phân bố sinh thái, cấu trúc lâm phần tầng cây cao và quy luật tái sinh tự nhiên của loài, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại hai xã trọng điểm là Tân Lập và Chiềng Sơn thuộc huyện Mộc Châu trong giai đoạn từ năm 2013 đến năm 2015. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài được khẳng định qua việc cung cấp các dẫn liệu định lượng chuẩn xác về mật độ tầng cây cao, chỉ số giá trị quan trọng (IV%) và tỷ lệ sống sót của lớp cây tái sinh, đóng vai trò nền tảng để cơ quan quản lý thiết lập chiến lược bảo tồn nguồn gen bền vững cho loài cây đặc hữu này.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng lý thuyết cấu trúc tầng thứ rừng nhiệt đới của Richards và Davids, kết hợp cùng quan điểm sinh thái phát sinh quần thể thực vật rừng của Thái Văn Trừng và Trần Ngũ Phương. Theo đó, cấu trúc rừng thể hiện mối quan hệ tương hỗ phức tạp giữa các loài thực vật thân gỗ với nhau và với môi trường lập địa qua không gian ba chiều. Về mặt toán học lâm nghiệp, nghiên cứu tích hợp lý thuyết mô hình hóa phân bố thực nghiệm bằng hàm xác suất Weibull và hàm khoảng cách nhằm mô tả quy luật kết cấu số cây theo đường kính và chiều cao.

Bốn khái niệm cốt lõi được chuẩn hóa xuyên suốt nghiên cứu gồm:

  • Chỉ số giá trị quan trọng (IV%): Chỉ số phản ánh mức độ ưu thế sinh thái của loài trong lâm phần dựa trên trung bình cộng của tỷ lệ mật độ tương đối và tỷ lệ tiết diện ngang tương đối.
  • Độ tàn che tán rừng: Tỷ lệ diện tích đất rừng được tán lá tầng cây cao che phủ, quyết định cường độ ánh sáng chiếu tới thảm thực vật dưới tán.
  • Tái sinh tự nhiên: Quá trình xuất hiện và phát triển của lớp cây con từ hạt hoặc chồi nhằm thay thế tầng cây mẹ già cỗi theo quy luật diễn thế sinh thái.
  • Tương quan sinh thái cặp loài: Chỉ số định lượng mức độ liên kết hỗ trợ hoặc cạnh tranh bài xích lẫn nhau giữa Dẻ tùng sọc trắng hẹp với các loài cây ưu thế cùng sinh cảnh.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thực nghiệm sơ cấp thu thập tại 3 đai cao gồm: đai 1 (từ 1.000 m đến 1.300 m), đai 2 (từ 1.300 m đến 1.600 m) và đai 3 (trên 1.600 m). Tổng quy mô mẫu điều tra gồm 9 ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình tạm thời có diện tích 2.500 m² mỗi ô (kích thước 50 m x 50 m, tổng diện tích 22.500 m²), được chia thành 225 ô thứ cấp diện tích 100 m² để đo đếm tầng cây cao. Đối với tầng cây tái sinh, 270 ô dạng bản (ODB) diện tích 4 m² (2 m x 2 m) được bố trí hệ thống trên các tuyến song song trong OTC. Đồng thời, 3 phẫu diện đất kích thước 0,8 m x 1,8 m x 1,0 m được đào tại 3 đai cao để phân tích các chỉ tiêu lý - hóa tính.

Phương pháp chọn mẫu điển hình trên các đai cao phân bố theo tuyến điều tra được áp dụng nhằm phản ánh chính xác tính chất phân bố cục bộ của loài trên địa hình núi đá dốc. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích mô hình hóa hàm Weibull và kiểm định Chi bình phương (với ngưỡng so sánh 3,84 ở bậc tự do k=1) kết hợp phần mềm chuyên dụng IBM SPSS Statistics 20.0 và Microsoft Excel là nhằm đảm bảo tính chuẩn xác, khách quan khi xác định quy luật kết cấu lâm phần và mối quan hệ sinh thái giữa các loài cây gỗ. Toàn bộ quá trình thu thập và xử lý số liệu được tiến hành liên tục từ tháng 10 năm 2013 đến tháng 11 năm 2015.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, về đặc điểm phân bố và lập địa: Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại Mộc Châu phân bố tập trung ở đai cao từ 1.000 m đến trên 1.600 m, xuất hiện trên các sườn núi đá vôi dốc từ 25 đến 35 độ. Đất nơi loài phân bố chủ yếu là Feralit mùn vàng đỏ trên núi, tầng đất mỏng từ 30 cm đến 50 cm, hàm lượng mùn tầng mặt đạt mức khá từ 4,2% đến 6,8%, đất có phản ứng chua với chỉ số pH dao động từ 4,5 đến 5,2.

Thứ hai, về cấu trúc tổ thành và mật độ tầng cây cao: Ở đai cao 1.000 - 1.300 m, mật độ lâm phần đạt 488 cây/ha và Dẻ tùng sọc trắng hẹp chỉ chiếm tỷ lệ IV% khoảng 4,8% đến 6,2%. Khi lên đai cao 1.300 - 1.600 m và trên 1.600 m, mật độ cây cao tăng lên mức 540 đến 612 cây/ha, chỉ số IV% của loài tăng mạnh lên mức 8,5% đến 12,4%, khẳng định vai trò tham gia vào nhóm loài cây ưu thế của lâm phần. Độ tàn che bình quân của rừng biến động trong khoảng 0,65 đến 0,78.

Thứ ba, về quy luật cấu trúc đường kính và chiều cao: Phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D1.3) và chiều cao (N/Hvn) đều phù hợp rất tốt với dạng đường cong giảm của hàm phân bố xác suất Weibull. Cấu trúc tầng thứ phân hóa thành 3 tầng rõ rệt (A1, A2, A3), trong đó Dẻ tùng sọc trắng hẹp chiếm lĩnh ưu thế ở tầng tán chính A2 với chiều cao vút ngọn phổ biến từ 8 m đến 14 m và đường kính thân bình quân từ 18 cm đến 32 cm.

Thứ tư, về hiện trạng tái sinh tự nhiên: Mật độ cây tái sinh đạt mức trung bình từ 3.850 đến 4.600 cây/ha. Tuy nhiên, cấu trúc chiều cao bộc lộ sự mất cân đối nghiêm trọng: cây mạ có chiều cao dưới 0,5 m chiếm tới 74,5% tổng số cây tái sinh; cấp chiều cao 0,5 - 1,0 m chiếm 18,2%; cấp 1,0 - 2,0 m chiếm 5,3% và cấp trên 2,0 m chỉ còn lại 2,0%. Về nguồn gốc, tái sinh từ hạt chiếm ưu thế với 81,4%, tái sinh chồi đạt 18,6%. Tỷ lệ cây tái sinh có phẩm chất tốt đạt 62,8%.

Thảo luận kết quả

Các phát hiện nghiên cứu được trực quan hóa thông qua hệ thống biểu đồ đường cong phân bố thực nghiệm N/D1.3 so sánh với hàm lý thuyết Weibull, biểu đồ hình cột thể hiện phân bố cây tái sinh theo 4 cấp chiều cao, cùng bảng ma trận kiểm định Chi bình phương phản ánh mối liên kết cặp loài. Bảng phân tích lý - hóa tính đất qua 3 đai cao cũng chỉ ra mối tương quan thuận giữa độ cao địa hình với độ dày thảm mục và hàm lượng mùn tích lũy.

Nguyên nhân dẫn tới hiện tượng suy giảm đột ngột số lượng cây tái sinh ở các cấp chiều cao lớn hơn 1 m (chỉ còn tổng cộng 7,3%) là do đặc tính sinh thái thay đổi theo giai đoạn phát triển: cây mạ ban đầu là cây chịu bóng dưới tán rừng rậm rạp có độ tàn che trên 0,75, nhưng khi lớn lên lại cần nhiều ánh sáng hơn để quang hợp. Sự cạnh tranh gay gắt về dinh dưỡng khoáng và việc thiếu hụt ánh sáng cục bộ khiến đại đa số cây con bị đào thải trước khi bước vào tầng tán chính.

Khi so sánh với các nghiên cứu tại Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên (Thanh Hóa), kết quả có sự tương đồng lớn khi tỷ lệ cây mạ dưới 0,5 m tại Xuân Liên chiếm tới 93,2% và tỷ lệ cây trên 1 m chỉ đạt 6,8%. Tuy nhiên, khả năng tái sinh chồi của loài tại Mộc Châu (18,6%) ghi nhận khả quan hơn tại Vườn quốc gia Ba Vì - nơi loài hầu như không thể tái sinh tự nhiên. Kết quả kiểm định Chi bình phương và hệ số tương quan V dương cũng chứng minh Dẻ tùng sọc trắng hẹp có mối quan hệ hỗ trợ sinh thái chặt chẽ với Thông tre lá ngắn và các loài thuộc họ Dẻ, mở ra cơ sở khoa học để thiết kế các mô hình rừng trồng hỗn giao bản địa.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm bảo tồn hiệu quả nguồn gen và phục hồi diện tích Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại Mộc Châu, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh cụ thể:

Thứ nhất, thực hiện điều chỉnh độ tàn che tán rừng kết hợp chăm sóc cây tái sinh: Ban quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Nha phối hợp với Hạt Kiểm lâm Mộc Châu tiến hành phát dọn dây leo, cây bụi chèn ép và tỉa thưa cục bộ tầng cây cao xung quanh các cụm cây con, điều chỉnh độ tàn che từ mức trên 0,75 xuống mức tối ưu 0,50 - 0,60. Mục tiêu là nâng tỷ lệ cây tái sinh sống sót ở cấp chiều cao trên 1 m từ 7,3% lên mức tối thiểu 25% trong giai đoạn 2016 - 2018.

Thứ hai, thiết lập hệ thống ô tiêu chuẩn định vị theo dõi diễn thế rừng: Hạt Kiểm lâm Mộc Châu chủ trì xây dựng 6 ô định vị cố định tại xã Chiềng Sơn và Tân Lập để giám sát chu kỳ ra hoa, kết hạt, biến động mật độ cá thể và tỷ lệ tái sinh chồi định kỳ 6 tháng một lần, bắt đầu triển khai từ quý 1 năm 2016.

Thứ ba, nghiên cứu nhân giống nhân tạo và bảo tồn chuyển vị: Trường Đại học Lâm nghiệp cùng Trung tâm Khoa học Lâm nghiệp Tây Bắc thực hiện các đề tài thử nghiệm giâm hom và gieo ươm hạt giống thu hái từ các cây mẹ ưu trội, hướng tới sản xuất từ 5.000 đến 10.000 cây giống đạt tiêu chuẩn kỹ thuật trong giai đoạn 2016 - 2020 nhằm phục vụ trồng bổ sung dưới tán rừng nghèo.

Thứ tư, giao khoán bảo vệ rừng gắn với phát triển sinh kế cộng đồng: Ủy ban nhân dân xã Chiềng Sơn và Tân Lập tiến hành rà soát, giao khoán 100% diện tích rừng tự nhiên có Dẻ tùng phân bố cho các hộ dân địa phương quản lý bảo vệ, kết hợp chi trả dịch vụ môi trường rừng và tổ chức tuyên truyền nhằm chấm dứt hoàn toàn tình trạng chặt phá rừng trước năm 2017.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý lâm nghiệp và Ban quản lý các khu bảo tồn thiên nhiên: Cán bộ Chi cục Kiểm lâm tỉnh Sơn La, Ban quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Nha và các khu bảo tồn lân cận sử dụng dữ liệu về vùng phân bố, tổ thành loài để xây dựng phương án phân khu bảo vệ nghiêm ngặt và lập quy hoạch bảo tồn loài thực vật nguy cấp.

  2. Nhà khoa học, giảng viên chuyên ngành Lâm học và Sinh thái học: Các nhà nghiên cứu khai thác phương pháp mô hình hóa phân bố Weibull, kỹ thuật phân tích phẫu diện đất và phương pháp đánh giá tương quan sinh thái cặp loài làm tài liệu tham khảo giảng dạy và phát triển các nghiên cứu chuyên sâu về thực vật hạt trần tại Việt Nam.

  3. Học viên cao học và sinh viên ngành Quản lý tài nguyên rừng: Sinh viên và học viên sau đại học có thể kế thừa quy trình điều tra ô tiêu chuẩn, phương pháp xử lý số liệu sinh trắc rừng bằng phần mềm chuyên dụng để áp dụng vào các đề tài nghiên cứu lâm sinh học thực nghiệm.

  4. Các tổ chức bảo tồn thiên nhiên và phi chính phủ: Các chuyên gia môi trường sử dụng các minh chứng định lượng về hiện trạng phân mảnh quần thể và rào cản tái sinh để xây dựng hồ sơ vận động tài trợ, triển khai các dự án nhân giống phục hồi nguồn gen thực vật quý hiếm tại vùng Tây Bắc.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại Mộc Châu lại đứng trước nguy cơ suy thoái quần thể? Quần thể suy thoái do loài chỉ phân bố hẹp ở các đai cao trên 1.000 m, số lượng cây mẹ ít, hạt có thời gian ngủ nghỉ dài và tỷ lệ cây con phát triển vượt qua chiều cao 1 m chỉ đạt 7,3%. Thêm vào đó, tác động khai thác gỗ và phát nương làm rẫy khiến môi trường sống bị phân mảnh nghiêm trọng.

  2. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao nơi loài phân bố có gì đặc biệt? Lâm phần phân hóa thành 3 tầng rõ rệt với mật độ từ 488 đến 612 cây/ha và độ tàn che từ 0,65 đến 0,78. Dẻ tùng sọc trắng hẹp chiếm ưu thế ở tầng tán chính A2 với chiều cao 8 - 14 m, đường kính thân 18 - 32 cm và chỉ số quan trọng IV% đạt từ 4,8% đến 12,4%.

  3. Những mô hình toán học nào được áp dụng để phân tích cấu trúc rừng? Luận văn đã ứng dụng thành công hàm phân bố xác suất Weibull và hàm khoảng cách để mô hình hóa quy luật phân bố số cây theo đường kính N/D1.3 và chiều cao N/Hvn. Ngoài ra, tiêu chuẩn Chi bình phương với ngưỡng so sánh 3,84 được dùng để kiểm định tương quan liên kết giữa các cặp loài.

  4. Tỷ lệ tái sinh tự nhiên của loài từ hạt và từ chồi có sự chênh lệch ra sao? Điều tra trên 270 ô dạng bản cho thấy cây tái sinh từ hạt chiếm tỷ lệ vượt trội với 81,4%, trong khi tái sinh từ chồi chiếm 18,6%. Mặc dù chiếm tỷ lệ thấp hơn, cây tái sinh chồi lại có ưu thế về tốc độ sinh trưởng ban đầu và khả năng chống chịu điều kiện lập địa khắc nghiệt.

  5. Giải pháp lâm sinh nào mang tính đột phá và cấp bách nhất hiện nay? Giải pháp cấp bách nhất là điều tiết độ tàn che tán rừng từ mức trên 0,75 xuống còn 0,50 - 0,60 bằng kỹ thuật phát dọn cây bụi, dây leo và tỉa thưa cục bộ quanh cây mẹ, tạo điều kiện ánh sáng thuận lợi giúp cây mạ vượt qua giai đoạn đào thải sinh thái tự nhiên.

Kết luận

  • Luận văn đã xác định rõ vùng phân bố sinh thái của Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại 3 đai cao trên 1.000 m trên đất Feralit mùn vàng đỏ tại Mộc Châu, Sơn La.
  • Định lượng chuẩn xác cấu trúc tổ thành tầng cây cao với mật độ 488 - 612 cây/ha và chỉ số quan trọng IV% của loài dao động từ 4,8% đến 12,4%.
  • Mô hình hóa thành công quy luật phân bố số cây theo đường kính và chiều cao thông qua hàm lý thuyết Weibull với độ tin cậy thống kê cao.
  • Phát hiện điểm nghẽn sinh thái trong quá trình tái sinh tự nhiên khi mật độ đạt 3.850 - 4.600 cây/ha nhưng tỷ lệ cây cao trên 1 m chỉ chiếm 7,3%.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật lâm sinh đồng bộ kết hợp điều chỉnh độ tàn che, lập ô định vị giám sát, nhân giống nhân tạo và giao khoán bảo vệ rừng.

Đóng góp nổi bật của công trình là cung cấp hệ thống số liệu lâm học thực nghiệm toàn diện, giải quyết khoảng trống dữ liệu về đặc tính cấu trúc và tái sinh của loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại Việt Nam. Trong giai đoạn 2016 - 2020, các cơ quan chức năng cần ưu tiên mở rộng thử nghiệm kỹ thuật giâm hom nhân giống vô tính và thiết lập mạng lưới giám sát sinh thái định kỳ. Hãy chung tay thúc đẩy sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học, lực lượng kiểm lâm và cộng đồng địa phương nhằm thực hiện hiệu quả các biện pháp bảo tồn, giữ gìn nguồn gen thực vật hạt trần vô giá cho tương lai.