Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc (huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn) được thành lập theo Quyết định số 342/QĐ-UB ngày 17/03/2004 của Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Kạn với tổng diện tích 1.788,0 ha. Khu bảo tồn nằm trong hệ thống rừng đặc dụng của Việt Nam, giữ vị trí xung yếu là hành lang sinh thái kết nối Vườn quốc gia Ba Bể (tỉnh Bắc Kạn) với Khu bảo tồn thiên nhiên Nà Hang (tỉnh Tuyên Quang). Địa bàn này lưu giữ hệ sinh thái rừng trên núi đá vôi tương đối nguyên vẹn cùng nhiều loài động, thực vật nguy cấp như Voọc mũi hếch, Voọc đen má trắng, Vạc hoa, Trai lý, Nghiến, Đinh, lan hài và các loài thông.

Tuy nhiên, tài nguyên thực vật tại khu bảo tồn đang chịu sức ép lớn từ hoạt động dân sinh của cộng đồng địa phương ở vùng đệm và vùng lõi. Tình trạng canh tác nương rẫy, chăn thả rông gia súc, khai thác gỗ trái phép, săn bắn động vật hoang dã và thu hái củi đun (trung bình 300 - 350 kg củi khô/hộ/tháng) diễn ra thường xuyên. Dù đã có một số đợt điều tra tổng quát, khu bảo tồn vẫn thiếu các công trình nghiên cứu có hệ thống về phân loại học, cấu trúc thảm thực vật thân gỗ, công dụng và mức độ nguy cấp của các loài trên núi đá vôi. Trước bối cảnh đó, khóa luận tốt nghiệp ngành Lâm nghiệp của tác giả Phan Văn Thắng tập trung vào đề tài: "Nghiên cứu sự đa dạng loài của tầng cây gỗ tại Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc, Chợ Đồn, Bắc Kạn".

Khóa luận xác định mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:

  1. Xác định được sự đa dạng của các kiểu thảm thực vật rừng về thành phần loài và yếu tố địa lý.
  2. Đề xuất các biện pháp bảo vệ và phục hồi mức độ đa dạng của các loài thực vật, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội của địa phương.

Về đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các thảm thực vật rừng, trọng tâm là tầng cây gỗ tại Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc.
  • Phạm vi không gian: Toàn bộ diện tích 1.788,0 ha của Khu bảo tồn thuộc địa giới hành chính xã Xuân Lạc, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn (tọa độ địa lý từ 22°17' đến 22°19' vĩ độ Bắc và 105°28' đến 105°33' kinh độ Đông).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài thu thập dữ liệu và khảo sát thực địa từ ngày 15/08/2014 đến ngày 30/12/2014.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận vận dụng khung lý thuyết về đa dạng sinh học theo định nghĩa của Norse và McManus (1980) cùng Công ước về Đa dạng sinh học (CBD, 1992), tiếp cận sự đa dạng ở 3 cấp độ: di truyền, loài và hệ sinh thái. Cấu trúc và phân loại thảm thực vật rừng được xác định theo hệ thống phân loại của Thái Văn Trừng (1978) với các cấp: Kiểu thảm thực vật, Kiểu phụ, Ưu hợp (dominion) và Phức hợp (complexion). Tên khoa học và hệ thống phân loại thực vật được hiệu chỉnh, hệ thống hóa theo cơ sở dữ liệu của Brummitt (1992) và Luật Danh pháp Thực vật Quốc tế (Tokyo Code, 1994). Tiêu chuẩn đánh giá mức độ đe dọa và giá trị bảo tồn dựa vào Sách đỏ Việt Nam (2007), Danh lục đỏ IUCN (2006) và Nghị định số 32/2006/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý thực vật rừng, động vật rừng nguy cấp, quý, hiếm.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa kế thừa tài liệu sẵn có và điều tra thực địa theo quy trình lâm học:

  • Phương pháp kế thừa tài liệu: Thu thập số liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, quy hoạch tài nguyên rừng từ Ủy ban nhân dân các xã Bản Thi, Xuân Lạc, Đồng Lạc và Ban quản lý Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc.
  • Phương pháp điều tra thực địa: Thiết lập các tuyến điều tra định vị vuông góc và song song với đường đồng mức, dải quan sát rộng 20 - 40 m (10 - 20 m mỗi bên tuyến). Dọc theo các tuyến, bố trí các ô định vị diện tích cố định 1 ha (100 m x 100 m). Trong ô định vị, lập các ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình tạm thời với kích thước linh hoạt tùy trạng thái rừng: 100 m² (10 m x 10 m), 400 m² (20 m x 20 m), 1.600 m² (40 m x 40 m) và 2.500 m² (50 m x 50 m).
  • Thu thập chỉ tiêu lâm học: Sử dụng GPS định vị tọa độ và độ cao; thước kẹp kính đo đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$, độ chính xác đến mm theo hai hướng Đông - Tây và Nam - Bắc); thước Blumeleiss đo chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) và chiều cao dưới cành ($H_{dc}$, chính xác đến dm); thước dây đo đường kính tán ($D_t$). Thu hái mẫu lá, hoa, quả hoặc chụp ảnh đối với các loài chưa định danh tại hiện trường để giám định qua chuyên gia.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Ứng dụng thống kê toán học trong lâm nghiệp trên phần mềm Microsoft Excel để tính toán:
    • Tỷ lệ hỗn loài: $H_l = \frac{S}{N}$ (với $S$ là số loài, $N$ là tổng số cá thể).
    • Tỷ lệ tổ thành và chỉ số quan trọng theo Daniel Marmillod: $IV% = \frac{N_i% + G_i%}{2}$ (trong đó $N_i%$ là tỷ lệ số cây, $G_i%$ là tỷ lệ tiết diện ngang).
    • Các chỉ số đa dạng loài: Chỉ số Simpson ($D$), chỉ số Shannon-Wiener ($H'$), chỉ số Margalef ($d_1$), chỉ số Menhinick ($d_2$) và chỉ số Odum ($d_3$).

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả nêu bật tầm quan trọng của hệ sinh thái rừng nhiệt đới nói chung và rừng trên núi đá vôi miền Bắc nói riêng trong việc duy trì chu trình vật chất, bảo vệ nguồn gen và điều hòa khí hậu. Văn bản phân tích thực trạng suy thoái rừng tại Việt Nam: dù độ che phủ đạt 38,2% (theo công bố năm 2008 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn), nhưng 2/3 diện tích là rừng nghèo hoặc rừng phục hồi, rừng giàu và kín chỉ chiếm tỷ lệ thấp (khoảng 4,6% năm 2004). Phần này xác lập rõ mục đích cung cấp luận cứ khoa học cho công tác bảo tồn lớp thực vật dưới tán và cây gỗ tại Khu bảo tồn Nam Xuân Lạc, đồng thời trình bày ý nghĩa học tập, nghiên cứu và giá trị thực tiễn của khóa luận.

Phần 2: Tổng quan nghiên cứu

Chương này tổng hợp các công trình nghiên cứu về đa dạng sinh học trong nước và quốc tế. Tác giả điểm qua các nghiên cứu về hệ thực vật núi đá vôi của Viện Điều tra - Quy hoạch rừng (1965, 1968), Bùi Thế Đồi (2001), Hoàng Kim Ngũ (1990 - 1998) và các nghiên cứu tại Vườn quốc gia Cúc Phương, Yok Đôn, Ba Vì.

Về điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu, văn bản cung cấp các số liệu:

  • Địa hình phân hóa thành vùng núi đất (độ cao 400 - 600 m) và vùng núi đá vôi (độ cao trung bình 400 - 800 m, đỉnh Tam Sao cao nhất 1.159 m, độ dốc phổ biến 25 - 30°, cục bộ tới 45°).
  • Khí hậu nhiệt đới gió mùa: nhiệt độ trung bình năm 21°C (tối cao 30°C, tối thấp 4°C); lượng mưa năm tập trung vào tháng 6 - 7 (tháng cao nhất trên 320 mm); độ ẩm dao động 75 - 82%; số giờ nắng trung bình 1.450 giờ/năm.
  • Thủy văn gồm hệ thống suối Tả Han và suối chính dài khoảng 9 km đổ ra hồ Ba Bể, tồn tại nhiều dòng chảy ngầm do hiện tượng Karst.

Về kinh tế - xã hội, vùng đệm có diện tích 7.508 ha thuộc 9 thôn của 3 xã (Xuân Lạc, Đồng Lạc, Bản Thi) với 410 hộ và 1.709 nhân khẩu. Tỷ lệ dân tộc thiểu số chiếm 89,5% (chủ yếu là người Dao, Tày, Mông). Có 6 hộ (32 nhân khẩu, đều là người Dao) sinh sống trực tiếp trong phân khu bảo vệ nghiêm ngặt. Sản xuất nông nghiệp mang tính tự cung tự cấp, phụ thuộc vào lúa nước và nương rẫy với quỹ đất hoa màu rất thấp (bình quân dưới 0,2 ha/người; đất lúa màu đạt 383 m²/khẩu).

Về hiện trạng rừng, tổng diện tích tự nhiên 1.788,0 ha được chia làm 2 phân khu: Phân khu bảo vệ nghiêm ngặt (1.646,0 ha) và Phân khu phục hồi sinh thái (142,0 ha). Rừng nguyên sinh chưa bị tác động có trữ lượng trên 200 m³/ha, mật độ 15 - 20 cây gỗ lớn/ha ($D_{1.3}$ từ 70 - 80 cm đến trên 100 cm, chiều cao trên 30 m). Rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác có trữ lượng 80 - 110 m³/ha; rừng phục hồi sau nương rẫy có mật độ 500 - 600 cây/ha, đường kính nhỏ 10 - 15 cm.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung chương mô tả chi tiết phương thức thiết lập tuyến khảo sát thực địa, quy cách bố trí ô tiêu chuẩn và kỹ thuật đo đếm tầng cây cao (cây gỗ cao trên 7 m và cây bụi cao trên 1 m). Văn bản quy định rõ phương thức dùng thước kẹp kính đo $D_{1.3}$, đo chiều cao bằng thước Blumeleiss và đo đường kính tán bằng thước dây. Chương này cũng thiết lập phiếu điều tra tầng cây cao (Mẫu biểu 01) và trình bày tường minh các công thức toán học tính toán chỉ số ưu thế $IV%$, hệ số tổ thành $K_i$ và các chỉ số đa dạng sinh học ($H'$, $D$, $d_1$, $d_2$).

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 4 là phần nội dung thực nghiệm trọng tâm của khóa luận:

  • Đa dạng thành phần loài thực vật thân gỗ: Xác định được 125 loài cây gỗ hiện diện trong khu bảo tồn. Danh lục thực vật liệt kê chi tiết các loài đặc trưng như Nghiến (Burretiodendron hsienmu), Trai lý (Garcinia fragraeoides), Thông Pà Cò (Pinus kwangtungensis), Sến mật (Madhuca pasquieri), Re hương (Cinnamomum iners), Kim giao (Nageia fleuryi), Chò nâu (Dipterocarpus retusus), Kẹn (Aesculus chinensis), Dổi (Manglietia faveolata)...
  • Cấu trúc và chỉ số đa dạng loài: Kết quả điều tra trên 13 ô tiêu chuẩn ghi nhận số loài dao động từ 8 đến 46 loài/ô; số cá thể dao động từ 21 đến 98 cá thể/ô. Chỉ số đa dạng Shannon-Wiener ($H'$) biến động từ 1,07 đến 4,53, đạt giá trị trung bình là 2,79. Mức độ ưu thế Simpson ($D$) dao động từ 0,74 đến 0,98, đạt trung bình 0,89. Có 6/13 ô tiêu chuẩn (chiếm 46,15%) đạt chỉ số $H'$ cao hơn mức trung bình.
  • Đa dạng về dạng sống: Thảm thực vật phân hóa thành các nhóm cây gỗ lớn (chiếm ưu thế ở tầng vượt tán và tầng tán chính), cây gỗ trung bình, cây gỗ nhỏ, cây bụi và dây leo thân gỗ (như Dây gắm Gnetum gnemon).
  • Đa dạng về giá trị sử dụng: Nhóm cây cho gỗ quý bền chắc (Nghiến, Trai, Đinh, Dẻ, Sến); nhóm cây làm dược liệu (Kim giao, Ba kích, Hoàng đằng, Huyết đằng, Chân chim, Mò hoa trắng); nhóm cây ăn quả (Dâu da đất, Nhãn rừng, Sấu, Bép); nhóm cây lấy nhựa, tinh dầu (Bồ đề, Trám, Re hương); và nhóm cây bóng mát, phong cảnh.
  • Giá trị bảo tồn: Ghi nhận nhiều loài nguy cấp nằm trong Sách đỏ Việt Nam và Danh lục đỏ IUCN, tiêu biểu là Nghiến, Trai lý, Thông Pà Cò, Sến mật.
  • Đề xuất giải pháp bảo tồn: Tác giả xây dựng 4 nhóm giải pháp: Nâng cao nhận thức bảo tồn đa dạng sinh học; Quy hoạch, tổ chức và tăng cường năng lực tuần tra kiểm lâm; Thực hiện chính sách sinh kế vùng đệm (hỗ trợ chuyển đổi cây trồng, cấp phát bếp đun cải tiến giảm phụ thuộc củi, giao đất khoán rừng); Ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật trong phục hồi rừng núi đá vôi.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tác giả tổng kết lại các phát hiện về tính đa dạng loài của tầng cây gỗ và mức độ phong phú sinh thái tại Nam Xuân Lạc. Đồng thời, kiến nghị chính quyền địa phương và các cơ quan lâm nghiệp đẩy nhanh tiến độ đo đạc cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất vùng đệm, hỗ trợ các mô hình nông - lâm kết hợp, di dời hoặc ổn định sản xuất cho các hộ dân trong vùng lõi nhằm giảm áp lực khai thác rừng tự nhiên.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã cung cấp số liệu thực nghiệm định lượng về hệ sinh thái tầng cây gỗ trên núi đá vôi tại Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc.

Hiện trạng phân bố diện tích rừng của khu bảo tồn được tổng hợp tại bảng dưới đây:

TT Trạng thái rừng Diện tích (ha) Tỉ lệ (%)
1 Rừng nghèo ($IIIA_1$) 680,4 38,1
2 Rừng hỗn giao (Gỗ + nứa/vầu) 381,4 21,3
3 Rừng phục hồi ($IIB$) 295,6 16,5
4 Rừng phục hồi ($IIA$) 231,6 13,0
5 Rừng trên núi đá 199,0 11,1
Tổng Toàn bộ khu bảo tồn 1.788,0 100,0

Về cấu trúc đa dạng tầng cây gỗ, kết quả phân tích tại 13 ô tiêu chuẩn thực địa được thể hiện qua bảng sau:

Ô tiêu chuẩn (OTC) Số lượng loài Số lượng cá thể Mức độ chiếm ưu thế ($D$) Chỉ số đa dạng loài ($H'$)
OTC 1 10 21 0,98 1,07
OTC 2 15 69 0,74 1,93
OTC 3 22 51 0,93 2,85
OTC 4 25 61 0,91 2,85
OTC 5 46 98 0,97 3,59
OTC 6 35 79 0,96 3,41
OTC 7 13 35 0,90 2,43
OTC 8 8 39 0,75 1,61
OTC 9 16 94 0,91 4,53
OTC 10 10 38 0,84 4,05
OTC 11 17 39 0,92 2,67
OTC 12 14 43 0,92 2,57
OTC 13 17 21 0,93 2,78
Trung bình - 52 0,89 2,79

Đóng góp của khóa luận gồm:

  • Đóng góp học thuật: Xác lập danh mục 125 loài thực vật thân gỗ tại một khu bảo tồn mới thành lập trên núi đá vôi; bổ sung dẫn liệu định lượng về các chỉ số Shannon-Wiener và Simpson cho cấu trúc rừng Đông Bắc Việt Nam.
  • Đóng góp thực tiễn: Làm rõ áp lực sinh kế của 410 hộ dân vùng đệm và 6 hộ dân vùng lõi lên tài nguyên rừng; đề xuất 4 nhóm giải pháp trực tiếp phục vụ công tác quản lý của Ban quản lý khu bảo tồn và lực lượng kiểm lâm địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra một số hạn chế do điều kiện nghiên cứu:

  • Thời gian khảo sát thực địa ngắn (chỉ kéo dài hơn 4 tháng, từ giữa tháng 8 đến cuối tháng 12 năm 2014), chưa bao quát hết chu kỳ ra hoa, kết quả theo mùa của toàn bộ hệ thực vật.
  • Địa hình karst núi đá vôi chia cắt hiểm trở, độ dốc lớn (từ 25° đến 45°) gây khó khăn cho việc định vị và thiết lập các ô tiêu chuẩn diện tích lớn liên tục.
  • Một số loài thực vật thân gỗ chỉ ghi nhận được tên chi hoặc tên địa phương, việc định loại tên khoa học phải phụ thuộc vào mẫu tiêu bản gửi chuyên gia hỗ trợ.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được văn bản đề cập:

  • Tiếp tục điều tra bổ sung vào các mùa khác nhau trong năm để hoàn thiện danh lục đầy đủ cho toàn bộ các ngành thực vật bậc cao tại khu bảo tồn.
  • Thiết lập các ô định vị lâu dài nhằm theo dõi động thái diễn thế, quá trình tái sinh tự nhiên của các loài cây gỗ quý hiếm (Nghiến, Trai lý, Thông Pà Cò) phục vụ công tác phục hồi rừng đặc dụng.

Giá trị tham khảo

Tài liệu có giá trị tham khảo chuyên môn đối với:

  • Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Lâm nghiệp, Quản lý tài nguyên rừng, Sinh thái học và Bảo tồn đa dạng sinh học.
  • Cán bộ kỹ thuật, lực lượng kiểm lâm thuộc Ban quản lý Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc cùng Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bắc Kạn trong công tác quy hoạch, tuần tra bảo vệ rừng.
  • Các nhà nghiên cứu quan tâm đến phương pháp lập ô tiêu chuẩn điều tra thực vật trên địa hình núi đá vôi Karst và công thức tính toán các chỉ số sinh thái tầng cây gỗ ($IV%$, Simpson, Shannon-Wiener).

Câu hỏi thường gặp

1. Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc được thành lập khi nào và có cơ cấu diện tích như thế nào?
Khu bảo tồn được thành lập theo Quyết định số 342/QĐ-UB ngày 17/03/2004 của UBND tỉnh Bắc Kạn với tổng diện tích 1.788,0 ha đất lâm nghiệp có rừng (thuộc xã Xuân Lạc, huyện Chợ Đồn). Diện tích này chia thành hai phân khu: Phân khu bảo vệ nghiêm ngặt rộng 1.646,0 ha và Phân khu phục hồi sinh thái rộng 142,0 ha.

2. Mức độ đa dạng loài thực vật thân gỗ tại khu bảo tồn được phản ánh qua các chỉ số định lượng nào?
Nghiên cứu xác định được 125 loài thực vật thân gỗ. Kết quả khảo sát trên 13 ô tiêu chuẩn ghi nhận chỉ số đa dạng loài Shannon-Wiener ($H'$) biến động từ 1,07 đến 4,53 với giá trị trung bình là 2,79. Mức độ chiếm ưu thế Simpson ($D$) dao động từ 0,74 đến 0,98 với giá trị trung bình là 0,89. Số cá thể trung bình đạt 52 cây/ô.

3. Hoạt động dân sinh nào gây áp lực lớn nhất đối với hệ sinh thái rừng tại đây?
Áp lực bắt nguồn từ 410 hộ dân ở 9 thôn vùng đệm và 6 hộ người Dao (32 nhân khẩu) sống trong vùng lõi. Các hoạt động chính gồm: khai thác củi khô đun nấu và sưởi ấm (trung bình 300 - 350 kg/hộ/tháng), phá rừng làm nương rẫy (riêng thôn Nà Dạ có 53 hộ canh tác nương rẫy trong rừng), chăn thả rông trâu bò và tình trạng lén lút khai thác các loài cây gỗ quý như Nghiến, Trai.

4. Trạng thái rừng nào chiếm diện tích lớn nhất trong Khu bảo tồn Nam Xuân Lạc?
Theo thống kê hiện trạng năm 2012 của Ban quản lý khu bảo tồn, trạng thái rừng nghèo ($IIIA_1$) chiếm diện tích lớn nhất với 680,4 ha (tương ứng 38,1% tổng diện tích), tiếp theo là rừng hỗn giao gỗ và nứa/vầu với 381,4 ha (21,3%). Rừng trên núi đá vôi thuần túy chiếm 199,0 ha (11,1%).

5. Các văn bản pháp lý và tài liệu nào được sử dụng để đánh giá mức độ nguy cấp của các loài cây gỗ trong đề tài?
Tác giả căn cứ vào ba hệ thống phân hạng gồm: Sách đỏ Việt Nam (phần Thực vật, năm 2007), Danh lục đỏ của Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN, năm 2006) và Danh mục thực vật rừng, động vật rừng nguy cấp, quý, hiếm ban hành kèm theo Nghị định số 32/2006/NĐ-CP của Chính phủ.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phan Văn Thắng đã hệ thống hóa điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và đánh giá định lượng sự đa dạng của 125 loài thực vật thân gỗ tại Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc, Bắc Kạn. Nghiên cứu xác lập dữ liệu thực nghiệm về cấu trúc thảm thực vật và các chỉ số sinh thái ($H' = 2,79$; $D = 0,89$) qua 13 ô tiêu chuẩn trên núi đá vôi. Các phát hiện về mối liên hệ giữa sinh kế người dân bản địa và tài nguyên rừng là cơ sở thực tiễn để đề xuất 4 nhóm giải pháp quản lý, bảo tồn bền vững nguồn gen thực vật tại khu vực này.