Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc thuộc huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn được thành lập theo Quyết định số 342/QĐ-UB ngày 17/3/2004 của Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Kạn với tổng diện tích 1.788 ha rừng đặc dụng và vùng đệm 7.884 ha, trải rộng trên địa bàn ba xã Xuân Lạc, Bản Thi và Đồng Lạc. Khu vực này sở hữu hệ sinh thái rừng trên núi đá vôi đặc trưng của miền Bắc Việt Nam, lưu giữ nguồn gen thực vật và động vật quý hiếm. Trước thời điểm thành lập khu bảo tồn, tình trạng chặt phá rừng và khai thác gỗ diễn ra thường xuyên khiến chất lượng rừng suy giảm nghiêm trọng. Sau năm 2004, dù công tác bảo vệ được tăng cường, các hoạt động khai thác trộm gỗ quý (Nghiến, Trai lý, Dâu rừng), thu hái lâm sản ngoài gỗ (măng, nấm, mộc nhĩ) và đào bới các loài dược liệu bản địa (Ba kích, Sâm cau, Khúc khắc, Hoàng đằng) vẫn tiếp diễn. Lớp thực vật dưới tán rừng (gồm cây tái sinh và tầng cây bụi) đóng vai trò quyết định đến cấu trúc, chức năng phòng hộ và khả năng phục hồi tự nhiên của thảm thực vật nhưng chưa được đánh giá định lượng đầy đủ.
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hứa Văn Lam (chuyên ngành Quản lý Tài nguyên rừng, Khoa Lâm nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên) thực hiện đề tài "Nghiên cứu sự đa dạng của lớp thực vật dưới tán rừng tại Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc - Chợ Đồn - Bắc Kạn" nhằm giải quyết hai mục tiêu cụ thể:
- Xác định được mức độ đa dạng của các kiểu thảm thực vật dưới tán rừng về thành phần loài và giá trị sử dụng.
- Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm bảo vệ, phục hồi mức độ đa dạng của các loài thực vật dưới tán, gắn liền với nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của địa phương.
Về phạm vi và đối tượng:
- Đối tượng nghiên cứu: Tầng cây tái sinh mục đích (cây gỗ non) và tầng cây bụi mọc dưới tán rừng tự nhiên.
- Phạm vi không gian: Các kiểu trạng thái rừng tại Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc (tọa độ địa lý từ 22º17’ đến 22º19’ vĩ độ Bắc và 105º28’ đến 105º33’ kinh độ Đông), nằm trên địa bàn các xã Xuân Lạc, Bản Thi, Đồng Lạc, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn.
- Phạm vi thời gian: Số liệu điều tra thực địa được thu thập từ ngày 15/08/2014 đến ngày 30/12/2014.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khóa luận xây dựng hệ thống cơ sở lý luận dựa trên các tiêu chuẩn phân loại sinh thái học và bảo tồn sinh học chính thống:
- Khung phân loại thảm thực vật: Ứng dụng hệ thống phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam của Thái Văn Trừng (1978) xây dựng trên học thuyết hệ sinh thái của A.G. Tansley (1935) và sinh địa quần học của V.N. Sukachev (1957) theo nguyên lý "sinh thái phát sinh thảm thực vật". Hệ thống sử dụng 4 tiêu chuẩn chẩn đoán: dạng sống ưu thế, độ tàn che, hình thái sinh thái của lá và trạng thái rụng lá theo mùa.
- Đánh giá mức độ đe dọa bảo tồn: Căn cứ theo Danh lục Đỏ của Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN 1994, 2000, 2006), Sách Đỏ Việt Nam (2007) 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 thực địa và xử lý số liệu lâm học bao gồm:
- Điều tra theo tuyến và lập ô tiêu chuẩn (OTC): Thiết lập các tuyến điều tra cắt ngang các dạng địa hình, song song với đường đồng mức, quan sát dải thực bì rộng 20–40 m. Trên các tuyến, lập các ô định vị diện tích 1 ha ($100 \times 100\text{ m}$), sau đó bố trí 21 ô tiêu chuẩn tạm thời điển hình với diện tích linh hoạt tùy trạng thái địa hình ($100\text{ m}^2$, $400\text{ m}^2$, $1.600\text{ m}^2$, $2.500\text{ m}^2$).
- Thu thập số liệu tầng dưới tán trên ô dạng bản (ODB): Trên mỗi OTC, bố trí 5 ODB có diện tích $25\text{ m}^2$ ($5 \times 5\text{ m}$) tại 4 góc và 1 ở tâm ô.
- Điều tra cây tái sinh: Đo đếm tên loài, nguồn gốc tái sinh (chồi/hạt), cấp chất lượng (Tốt, Trung bình, Xấu) và phân cấp chiều cao ($0–50\text{ cm}$, $50–100\text{ cm}$, $>100\text{ cm}$) bằng sào đo khắc vạch.
- Điều tra tầng cây bụi: Ghi nhận tên loài, số lượng khóm/bụi, chiều cao vút ngọn bình quân và độ che phủ trung bình (%).
- Xử lý số liệu và tính toán chỉ số sinh thái: Ứng dụng phần mềm Microsoft Excel và các thuật toán thống kê sinh thái lâm học:
- Mật độ cá thể ($N/\text{ha}$): $N = \frac{10.000 \times n}{S_{\text{đt}}}$ (với $n$ là số cá thể điều tra, $S_{\text{đt}}$ là tổng diện tích các ODB).
- Tỷ lệ tổ thành ($n_i%$) và hệ số tổ thành ($K_i$): $K_i = \frac{N_i}{N} \times 10$; loài có $n_i \ge 5%$ được đưa vào công thức tổ thành (CTTT).
- Giá trị quan trọng ($IV%$): Tính theo công thức của Daniel Marmillod: $IV_i% = \frac{N_i% + G_i%}{2}$.
- Các chỉ số đa dạng loài: Chỉ số Shannon-Wiener ($H' = -\sum P_i \ln P_i$), chỉ số Simpson ($D_1 = 1 - \sum P_i^2$), chỉ số phong phú Margalef ($d_1 = \frac{S - 1}{\ln N}$), và chỉ số Menhinik ($d_2 = \frac{S}{\sqrt{N}}$).
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Mở đầu
Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ vai trò của hệ sinh thái rừng nhiệt đới trên núi đá vôi và áp lực khai thác của con người tại vùng đệm. Xác định rõ mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong công tác quản lý tài nguyên rừng tại tỉnh Bắc Kạn.
Phần 2: Tổng quan nghiên cứu
- Tổng thuật các công trình nghiên cứu về đa dạng sinh học và thảm thực vật rừng trên núi đá vôi tại Việt Nam (Thái Văn Trừng, Trần Ngũ Phương, Nguyễn Nghĩa Thìn, Bùi Thế Đồi, Hoàng Kim Ngũ) và trên thế giới (E.P. Odum, R.H. MacArthur, E.O. Wilson, P.W. Richards).
- Tổng hợp điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu: Địa hình núi đá vôi karst chia cắt mạnh, độ cao trung bình $400–800\text{ m}$ (đỉnh cao nhất $1.159\text{ m}$); khí hậu nhiệt đới gió mùa có nhiệt độ trung bình năm $21,1^\circ\text{C}$, lượng mưa bình quân $1.530\text{ mm}$ (tập trung cao nhất vào tháng 6 và 7 đạt $340\text{ mm}$); mạng lưới thủy văn có suối Tà Han dài 9 km chảy ngầm và nổi qua các thung lũng đổ ra hồ Ba Bể.
- Phân tích hiện trạng kinh tế - xã hội vùng đệm gồm 3 xã: Tổng số 1.732 hộ với 7.618 nhân khẩu (chủ yếu là dân tộc Tày, Dao, H'Mông). Tỷ lệ hộ nghèo bình quân là 30,4%, trong đó xã Xuân Lạc có tỷ lệ hộ nghèo cao nhất đạt 50,2% (388 hộ nghèo). Đất canh tác nông nghiệp khan hiếm (bình quân $383\text{ m}^2/\text{khẩu}$), phương thức chăn nuôi gia súc thả rông và mức tiêu thụ chất đốt từ rừng đạt $300–350\text{ kg}$ củi khô/hộ/tháng tạo sức ép trực tiếp lên lâm phần.
Phần 3: Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chi tiết hóa quy trình thiết lập tuyến điều tra, tiêu chuẩn lập OTC, phương pháp bố trí ODB $25\text{ m}^2$, các biểu mẫu ghi nhận số liệu dã ngoại cho cây tái sinh và cây bụi, kỹ thuật thu hái tiêu bản thực vật và hệ thống công thức toán học đo lường chỉ số cấu trúc lâm phần.
Phần 4: Kết quả nghiên cứu
- Khái quát tài nguyên sinh vật của Khu bảo tồn: Ghi nhận 515 loài thực vật bậc cao có mạch (trong đó có 30 loài thuộc Sách Đỏ Việt Nam 2007) và 373 loài động vật thuộc 70 họ, 22 bộ (gồm 29 loài thú, 47 loài chim, 12 loài bò sát).
- Phân tích định lượng tầng thực vật dưới tán qua 21 OTC: Tính toán mật độ, công thức tổ thành, các chỉ số đa dạng loài ($H', d_1, d_2, D_1$) của lớp cây tái sinh và tầng cây bụi trên toàn bộ diện tích khảo sát.
- Đặc điểm tái sinh theo các kiểu thảm thực vật:
- Kiểu rừng kín thường xanh mưa mùa á nhiệt đới ở độ cao trên $800\text{ m}$: Phân bố tại đỉnh Tam Sao, cấu trúc 3 tầng đơn giản; loài tái sinh ưu thế gồm Trai đỏ, Thích bắc bộ, Thổ mật tù, Kháo lá nhỏ, Nhọc đá, Chân chim; cây bụi gồm Chân chim, Lộc mại lá dài, Trọng đũa, Lấu núi, Thường sơn.
- Kiểu rừng kín thường xanh nhiệt đới núi thấp từ $600–800\text{ m}$: Phân bố tại Lũng Lì, Thưa Tèo, Khuổi Lịa, Nặm Phiêng; cấu trúc 4 tầng điển hình; cây tái sinh ưu thế gồm Nghiến, Trai lý, Trâm, Mán đỉa, Dẻ gai, Kim giao, Thôi ba; cây bụi gồm các loài Họ Cà phê và Họ Trúc đào.
- Các trạng thái rừng phục hồi sau nương rẫy, trạng thái IIIA1 và IIIA2: Phân tích động thái thay đổi cấu trúc tổ thành và độ ưu thế loài theo diễn thế phục hồi.
- Đề xuất 4 nhóm giải pháp quản lý: Cơ chế chính sách vùng đệm, tuyên truyền giáo dục môi trường, đào tạo nhân lực kiểm lâm và chế tài kiểm soát vi phạm lâm luật.
Phần 5: Kết luận và kiến nghị
Tổng kết các tham số lâm học cốt lõi của lớp cây tái sinh và cây bụi tại Nam Xuân Lạc; kiến nghị cơ quan chức năng tăng cường đầu tư trang thiết bị tuần tra và tiếp tục nghiên cứu động thái sinh thái rừng dài hạn.
Kết quả và đóng góp
Số liệu định lượng về cấu trúc và độ đa dạng thực vật dưới tán
Khóa luận đã tổng hợp toàn diện các chỉ số cấu trúc và đa dạng sinh học tầng dưới tán qua 21 ô tiêu chuẩn điều tra thực địa:
| Hạng mục điều tra |
Mật độ bình quân (cây/ha) |
Biên độ dao động mật độ (cây/ha) |
Shannon-Wiener ($H'$) |
Margalef ($d_1$) |
Menhinik ($d_2$) |
Simpson ($D_1$) |
| Tầng cây tái sinh |
4.042 |
2.240 (OTC 15) – 7.840 (OTC 9) |
1,836 |
4,290 |
1,188 |
0,804 |
| Tầng cây bụi |
3.973 |
2.080 (OTC 16) – 6.960 (OTC 3) |
1,172 |
1,803 |
0,582 |
0,640 |
Biến thiên công thức tổ thành cây tái sinh ghi nhận sự tham gia của các loài cây gỗ bản địa có giá trị kinh tế và sinh thái cao:
- Tại các OTC vùng núi đá (OTC 1, 3, 9, 10, 21), Nghiến (Burretiodendron hsienmu), Trai lý (Garcinia fagraeoides), Nhọc (Polyalthia sp.), Nhãn rừng (Dimocarpus sp.), Găng Việt Nam xuất hiện với hệ số tổ thành cao (chiếm từ $2,38$ đến $4,08$ trong công thức tổ thành 10 phần).
- Tại các trạng thái rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy và đai núi thấp (OTC 2, 11, 13, 14), các loài tiên phong ưa sáng chiếm ưu thế như Mán đỉa, Côm (Elaeocarpus sp.), Xoan nhừ (Choerospondias axillaris), Dẻ gai (Castanopsis sp.), Thôi ba (Alangium chinense).
Danh lục các loài thực vật quý hiếm ghi nhận tại khu bảo tồn
Tác giả thống kê 20 loài thực vật có giá trị bảo tồn cao thuộc Danh lục Đỏ IUCN và Sách Đỏ Việt Nam (2007):
| Tên khoa học |
Tên Việt Nam |
Cấp bảo tồn (Sách Đỏ VN 2007) |
| Cinnamomum parthenoxylon |
Re hương |
CR (Rất nguy cấp) |
| Paphiopedilum henryanum |
Hài henry |
CR (Rất nguy cấp) |
| Acanthopanax trifoliatus |
Ngũ gia bì gai |
EN (Nguy cấp) |
| Garcinia fagraeoides |
Trai lý |
EN (Nguy cấp) |
| Guihaia grossfibrosa |
Hèo sợi to |
EN (Nguy cấp) |
| Anamocarya sinensis |
Chò đãi |
EN (Nguy cấp) |
| Flickingeria vietnamensis |
Lan phích |
EN (Nguy cấp) |
| Anoectochilus calcareous |
Lan Kim tuyến đá vôi |
EN (Nguy cấp) |
| Morinda officinalis |
Ba kích |
EN (Nguy cấp) |
| Madhuca pasquieri |
Sến mật |
EN (Nguy cấp) |
| Camellia pleurocarpa |
Chè hoa vàng |
EN (Nguy cấp) |
| Aquilaria crassna |
Trầm hương |
EN (Nguy cấp) |
| Lithocarpus finetii |
Sồi đấu đứng |
EN (Nguy cấp) |
| Nageia fleuryi |
Kim giao |
EN (Nguy cấp) |
| Anoectochilus setaceus |
Kim tuyến |
EN (Nguy cấp) |
| Nervilia fordii |
Thanh thiên quỳ |
EN (Nguy cấp) |
| Gynostemma pentaphyllum |
Dần toòng (Giảo cổ lam) |
EN (Nguy cấp) |
| Lysimachia chenii |
Trân châu chen |
EN (Nguy cấp) |
| Cycas balansae |
Thiên tuế |
VU (Sẽ nguy cấp) |
| Manglietia fordiana |
Vàng tâm |
VU (Sẽ nguy cấp) |
Các nhóm giải pháp đề xuất từ tác giả
- Cơ chế chính sách hỗ trợ sinh kế: Đảm bảo quyền lợi và đời sống của người dân sinh sống tại vùng đệm; giao đất lâm nghiệp, chuyển đổi cơ cấu cây trồng nông nghiệp để giảm phụ thuộc vào việc khai thác gỗ và chất đốt tự nhiên trong khu bảo tồn.
- Tuyên truyền và giáo dục nâng cao nhận thức: Tổ chức các đợt phổ biến Luật Bảo vệ và Phát triển rừng đến các thôn bản vùng cao (Nà Dạ, Bản Khang, Bản Thi), nâng cao ý thức giữ gìn nguồn tài nguyên cây thuốc và gỗ quý.
- Phát triển nguồn nhân lực quản lý: Bổ sung biên chế và nâng cao năng lực chuyên môn lâm học, kỹ năng điều tra thực địa cho lực lượng kiểm lâm và cán bộ Ban quản lý khu bảo tồn.
- Tăng cường chế tài và kiểm tra thực địa: Thiết lập các trạm kiểm soát lưu động tại các cửa rừng xung yếu; xử lý nghiêm các hành vi khai thác, thu gom và buôn bán trái phép lâm sản ngoài gỗ (đặc biệt là các đường dây thu mua dược liệu xuất khẩu).
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế của khóa luận: Thời gian thu thập số liệu thực địa chỉ kéo dài trong một giai đoạn ngắn (từ tháng 8/2014 đến tháng 12/2014), chưa theo dõi được biến động mùa vụ sinh trưởng và động thái ra hoa, kết quả, rụng hạt của tầng cây tái sinh qua các mùa trong năm. Do địa hình núi đá vôi hiểm trở, việc lập ô tiêu chuẩn gặp nhiều cản trở kỹ thuật, dung lượng ô mẫu chưa phủ kín được toàn bộ các sinh cảnh đặc thù.
- Hướng nghiên cứu tiếp theo: Cần thiết lập hệ thống ô định vị cố định (Permanent Sample Plots) để theo dõi động thái diễn thế, tỷ lệ sống sót và tốc độ tăng trưởng đường kính/chiều cao của các loài cây gỗ quý hiếm (Nghiến, Trai lý, Kim giao) theo thời gian nhiều năm.
Giá trị tham khảo
- Đối tượng sử dụng: Sinh viên, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Lâm sinh, Quản lý Tài nguyên rừng, Sinh thái học, Bảo tồn Đa dạng sinh học; cán bộ kỹ thuật tại Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bắc Kạn và Ban quản lý Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc.
- Các phần nội dung có giá trị tham khảo cao:
- Quy trình kỹ thuật điều tra tầng dưới tán trên địa hình núi đá vôi karst thông qua hệ thống ô tiêu chuẩn và ô dạng bản $25\text{ m}^2$.
- Dữ liệu định lượng chi tiết về công thức tổ thành, mật độ và 4 chỉ số đa dạng sinh thái ($H', d_1, d_2, D_1$) của 21 OTC đại diện cho các đai cao và trạng thái rừng.
- Danh lục kiểm kê các loài thực vật nguy cấp, quý, hiếm làm căn cứ xây dựng kế hoạch quản lý nguồn gen thực vật tại địa phương.
Câu hỏi thường gặp
Mật độ cây tái sinh và cây bụi trung bình tại Khu bảo tồn Nam Xuân Lạc đạt giá trị bao nhiêu?
Theo kết quả điều tra trên 21 ô tiêu chuẩn, mật độ cây tái sinh bình quân của toàn khu bảo tồn đạt $4.042\text{ cây/ha}$ (dao động từ $2.240\text{ cây/ha}$ tại OTC 15 đến $7.840\text{ cây/ha}$ tại OTC 9). Mật độ tầng cây bụi bình quân đạt $3.973\text{ cây/ha}$ (dao động từ $2.080\text{ cây/ha}$ tại OTC 16 đến $6.960\text{ cây/ha}$ tại OTC 3).
Những loài cây gỗ nào chiếm tỷ lệ ưu thế trong công thức tổ thành cây tái sinh ở vùng núi đá?
Tại các ô tiêu chuẩn vùng núi đá vôi (như OTC 1, 3, 9, 10), loài Nghiến (Burretiodendron hsienmu) và Trai lý (Garcinia fagraeoides) chiếm ưu thế vượt trội trong công thức tổ thành, đạt hệ số tổ thành từ $2,10$ đến $4,08$ (trên thang 10), đi kèm với các loài phụ thuộc như Nhọc, Mọ, Thôi ba, Thích bắc bộ và Găng Việt Nam.
Chỉ số đa dạng Shannon-Wiener ($H'$) của tầng thực vật dưới tán biến thiên như thế nào giữa các kiểu rừng?
Chỉ số đa dạng Shannon-Wiener của cây tái sinh dao động từ $1,508$ đến $2,157$ (trung bình toàn khu vực đạt $1,836$), đạt giá trị cao nhất tại kiểu rừng kín thường xanh mưa mùa á nhiệt đới trên đỉnh Tam Sao ($H' = 2,157$). Đối với tầng cây bụi, chỉ số $H'$ dao động từ $0,410$ đến $1,916$ (trung bình đạt $1,172$), đạt mức cao nhất tại khu vực Lũng Trang ($H' = 1,916$).
Cộng đồng dân cư vùng đệm tạo ra những tác động trực tiếp nào lên thảm thực vật khu bảo tồn?
Khu vực vùng đệm có 1.732 hộ dân với tỷ lệ nghèo $30,4%$ (riêng xã Xuân Lạc nghèo $50,2%$). Áp lực khai thác bao gồm việc sử dụng bình quân $300–350\text{ kg}$ củi khô/hộ/tháng, chặt hạ cây tươi phục vụ nhu cầu chất đốt và làm nhà, cùng tình trạng thu hái thương mại các loài cây thuốc quý (Ba kích, Sâm cau, Hoàng đằng, Giảo cổ lam) để bán cho thương lái.
Có bao nhiêu loài thực vật nguy cấp thuộc cấp CR và EN ghi nhận trong khu bảo tồn?
Theo Sách Đỏ Việt Nam (2007), khu bảo tồn ghi nhận 2 loài ở cấp Rất nguy cấp (CR) gồm Re hương (Cinnamomum parthenoxylon) và Hài henry (Paphiopedilum henryanum); 16 loài ở cấp Nguy cấp (EN) gồm Ngũ gia bì gai, Trai lý, Hèo sợi to, Chò đãi, Lan phích, Lan Kim tuyến đá vôi, Ba kích, Sến mật, Chè hoa vàng, Trầm hương, Sồi đấu đứng, Kim giao, Kim tuyến, Thanh thiên quỳ, Dần toòng và Trân châu chen.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hứa Văn Lam đã phản ánh chân thực hiện trạng lâm học và mức độ đa dạng sinh thái của lớp thực vật dưới tán tại Khu bảo tồn loài và sinh cảnh Nam Xuân Lạc thông qua hệ thống số liệu định lượng 21 ô tiêu chuẩn. Nghiên cứu đã chứng minh khả năng tái sinh tự nhiên tốt của các loài cây gỗ bản địa quý hiếm (Nghiến, Trai lý, Kim giao) đồng thời chỉ rõ sự phân hóa cấu trúc thực bì theo đai cao và trạng thái rừng. Các phát hiện thực địa và hệ thống giải pháp đề xuất cung cấp cơ sở khoa học tin cậy phục vụ công tác quy hoạch, bảo tồn nguồn gen và quản lý bền vững tài nguyên rừng tại tỉnh Bắc Kạn.
