Tổng quan nghiên cứu

Hệ sinh thái rừng trên núi đá vôi tại Việt Nam đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc duy trì đa dạng sinh học, phòng hộ đầu nguồn và bảo vệ cảnh quan tự nhiên. Mặc dù diện tích núi đá vôi chiếm khoảng 3% diện tích đất liền toàn quốc, tương đương khoảng 1.100.000 ha, nhưng diện tích rừng che phủ thực tế chỉ còn lại 396.200 ha và tập trung chủ yếu từ khu vực miền Trung trở ra phía Bắc. Do áp lực khai thác lâm sản và tập quán canh tác nương rẫy kéo dài qua nhiều thập kỷ, diện tích rừng có trữ lượng gỗ trung bình trên núi đá vôi hiện nay chỉ còn chiếm khoảng 5%, phần lớn nằm tại các khu bảo tồn và vườn quốc gia xa xôi.

Vườn Quốc gia Xuân Sơn thuộc tỉnh Phú Thọ có tổng diện tích tự nhiên là 15.048 ha, xếp thứ 12 trong hệ thống 25 vườn quốc gia tại thời điểm nghiên cứu. Khu vực này sở hữu hệ sinh thái rừng núi đá vôi đặc sắc với tổng diện tích 2.432 ha, trong đó có 883 ha phân bố ở đai cao trên 700 m so với mực nước biển. Tuy nhiên, hệ sinh thái núi đá mang tính nhạy cảm sinh thái rất cao, tầng đất mỏng, dễ bị rửa trôi và cực kỳ khó tái tạo một khi cấu trúc bị phá vỡ.

Nghiên cứu được triển khai nhằm phân loại chính xác các trạng thái rừng hiện tại, định lượng hóa cấu trúc tổ thành tầng cây cao, quy luật phân bố không gian và mức độ đa dạng sinh học theo 4 đai độ cao từ 400 m đến 1000 m. Với việc khảo sát chi tiết trên 40.000 m2 ô tiêu chuẩn thực địa tại các khối núi Cẩn, núi Ngân và núi Voi, đề tài cung cấp luận cứ khoa học thực chứng để xây dựng các giải pháp kỹ thuật lâm sinh và phương án quản lý bền vững cho 2.432 ha rừng karst đặc dụng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết lâm học và sinh thái học quần xã rừng nhiệt đới:

  • Lý thuyết phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam của giáo sư Thái Văn Trừng (năm 1978), xác định rừng trên núi đá vôi thuộc kiểu phụ thổ nhưỡng kiệt nước trên đất đá vôi xương xẩu với các quần thể kín thường xanh nhiệt đới và á nhiệt đới.
  • Hệ thống phân chia trạng thái rừng theo Loetschau (năm 1960) được Viện Điều tra Quy hoạch rừng cải tiến (QPN 6-84), phân loại dựa trên các chỉ tiêu định lượng về tổng tiết diện ngang (G tính bằng m2/ha) và trữ lượng thân cây (M tính bằng m3/ha).
  • Mô hình cấu trúc lâm phần và quy luật phân bố số cây theo đường kính, chiều cao thông qua các hàm toán học kinh điển như hàm giảm Meyer, phân bố xác suất Weibull và hàm phân bố Khoảng cách.
  • Hệ thống tiêu chuẩn và chỉ số quản lý rừng bền vững của Tổ chức Gỗ Nhiệt đới Quốc tế (ITTO) và khung tiêu chí C&I ASEAN.

Các khái niệm then chốt được lượng hóa bao gồm: Tổ thành loài cây theo tỷ lệ số cá thể (Ni%), Chỉ số giá trị quan trọng (IV%) của Daniel Marmillod kết hợp Vũ Đình Huề, Mức độ phong phú loài R theo Kjayaraman, cùng các chỉ số đa dạng Shannon-Wiener và chỉ số Simpson.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua hệ thống 20 ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời, mỗi ô có diện tích 2.000 m2 (kích thước 50 m x 40 m), nâng tổng diện tích mẫu điều tra lên 40.000 m2 (tương đương 4 ha). Cỡ mẫu 20 ô tiêu chuẩn được phân bổ đồng đều tại 4 đai cao (400 m, 600 m, 800 m, 1000 m), trong đó núi Cẩn bố trí 8 ô, núi Ngân 8 ô và núi Voi 4 ô. Phương pháp chọn mẫu điển hình phân tầng theo đai độ cao được áp dụng nhằm phản ánh chính xác sự biến đổi của cấu trúc lâm phần theo độ dốc địa hình (bình quân 20 độ) và điều kiện vi khí hậu vùng núi đá.

Toàn bộ cây gỗ có đường kính ngang ngực D1.3 từ 6 cm trở lên được đo đếm các chỉ tiêu: đường kính D1.3 (đo bằng thước dây chính xác đến mm), chiều cao vút ngọn Hvn (đo bằng thước Blumeleiss chính xác đến dm) và đường kính tán Dt theo 2 hướng vuông góc.

Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng SPSS và Excel. Phương pháp kiểm định Chi bình phương Pearson được lựa chọn để đánh giá độ tương thích giữa phân bố thực nghiệm và phân bố lý thuyết, cũng như kiểm tra tính thuần nhất của các phương trình tương quan Hvn/D1.3 và Dt/D1.3. Phương pháp phi tham số Kolmogorov-Smirnov được dùng để so sánh phân bố số cây và số loài giữa các đai cao, trong khi kiểm định t-Student được sử dụng để xác định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về mức độ đa dạng loài Shannon-Wiener giữa các độ cao khác nhau. Toàn bộ chuỗi khảo sát thực địa và tổng hợp dữ liệu được hoàn thành trong giai đoạn 2008 - 2009.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  • Phân hóa trạng thái rừng theo đai cao: Rừng tại Vườn Quốc gia Xuân Sơn có sự phân tầng trạng thái rõ rệt. Ở đai thấp 400 m, rừng chịu tác động mạnh từ con người với sự xuất hiện của trạng thái IIA (G đạt 7,51 m2/ha, M đạt 27,22 m3/ha) và trạng thái IIIA1 (G đạt 10,28 m2/ha, M đạt 49,20 m3/ha). Ngược lại, từ đai 600 m lên đến 1000 m, rừng chỉ còn hai trạng thái phục hồi tốt là IIIA2 và IIIA3 với tổng tiết diện ngang dao động từ 18,16 đến 23,97 m2/ha, trữ lượng thân cây đạt từ 112,95 đến 156,58 m3/ha (trữ lượng cao gấp 5,75 lần so với trạng thái IIA ở đai thấp).
  • Biến động độ giàu loài và cấu trúc ưu thế: Số lượng loài cây gỗ tầng cao biến động từ 41 loài tại đai 1000 m đến 57 loài tại đai 400 m. Nhóm loài ưu thế tại đai 1000 m chiếm tới 56,9% tổng tổ thành (hệ số 5,69/10), bao gồm các loài thích nghi vùng cao như Mạy tèo (1,11/10), Trâm trắng (0,90/10), Chò xanh (0,72/10). Trong khi đó, tại đai 600 m, nhóm ưu thế chỉ chiếm 16,5% (1,65/10), phản ánh tính hỗn giao thực vật phân tán và mức độ chia sẻ không gian dinh dưỡng đồng đều hơn.
  • Mức độ suy giảm cá thể của các loài gỗ quý: Các loài cây gỗ bản địa có giá trị kinh tế và bảo tồn cao ghi nhận mật độ cá thể cực thấp. Cụ thể, loài Dẻ tùng sọc trắng và Sến mật chỉ chiếm tỷ lệ 0,1% (hệ số 0,01/10), Trai lý chiếm 0,6% (0,06/10), Đinh chiếm 0,9% (0,09/10), Chò chỉ chiếm 0,3% (0,03/10). Các loài này hoàn toàn không đủ tỷ lệ để tham gia vào công thức tổ thành chính mà bị lấn át bởi các loài cây gỗ thông thường như Trâm trắng, Trâm vỏ đỏ, Cà lồ.
  • Mật độ và sinh khối lâm phần: Mật độ cây tầng cao dao động từ 410 đến 545 cây/ha. Đai 400 m có mật độ cây đạt đỉnh 545 cây/ha ở trạng thái IIIA2 do lớp cây nhỏ phục hồi sau khai thác chiếm tỷ lệ lớn, trong khi đai 1000 m có mật độ cây thưa hơn (410 - 475 cây/ha) nhưng đường kính bình quân lớn hơn ở các hốc đá kín gió.

Thảo luận kết quả

Sự phân hóa cấu trúc rừng phản ánh rõ nét mối tương tác giữa điều kiện lập địa khắc nghiệt và lịch sử tác động nhân sinh. Tại đai dưới 600 m, áp lực canh tác nương rẫy và khai thác gỗ của 10 xóm dân cư bản địa trước đây đã làm phá vỡ tán rừng nhiệt đới, dẫn đến sự suy thoái trữ lượng và tạo điều kiện cho các loài cây tiên phong ưa sáng xâm lấn. Càng lên cao trên 700 m, địa hình vách đá dựng đứng, hiểm trở và khí hậu á nhiệt đới mát ẩm đã tạo thành rào cản tự nhiên hạn chế sự xâm nhập của con người, giúp duy trì cấu trúc rừng IIIA3 với trữ lượng đạt trên 156 m3/ha. Kết quả này tương đồng với các công trình nghiên cứu về rừng karst tại Vườn Quốc gia Cúc Phương và Phong Nha - Kẻ Bàng, khẳng định tính ổn định của các loài họ Dẻ và họ Re ở đai cao.

Toàn bộ dữ liệu thực nghiệm về trữ lượng thân cây (M/ha), tiết diện ngang (G/ha) và mật độ cá thể (N/ha) được tổng hợp trực quan qua hệ thống bảng đối chuẩn đa nhân tố và biểu đồ phân cấp trữ lượng theo 4 đai độ cao. Đồng thời, quy luật kết cấu tầng cây cao được mô tả sinh động qua các đường cong hàm Weibull và hàm Meyer, cho thấy phân bố số cây theo đường kính N/D1.3 đều có dạng đường cong giảm liên tục, chứng minh rừng tự nhiên núi đá vôi tại Xuân Sơn đang trong giai đoạn tái thiết cấu trúc tích cực.

Đề xuất và khuyến nghị

  • Thiết lập ranh giới bảo tồn nghiêm ngặt cho 883 ha rừng trên núi đá vôi ở độ cao trên 700 m: Áp dụng quy chế cấm tác động tuyệt đối trong giai đoạn 2024 - 2026 nhằm bảo vệ nguyên vẹn các quần xã thực vật á nhiệt đới trạng thái IIIA3, đặc biệt là quần thể cây Dẻ tùng sọc trắng và Trai lý quý hiếm; đơn vị chủ trì thực hiện là Ban Quản lý Vườn Quốc gia Xuân Sơn phối hợp cùng Hạt Kiểm lâm Tân Sơn.
  • Triển khai giải pháp lâm sinh làm giàu rừng trên 1.549 ha rừng suy thoái ở đai thấp: Tiến hành trồng bổ sung cây bản địa đặc hữu núi đá như Nghiến, Trai lý, Lát hoa, Giổi với mật độ từ 300 đến 500 cây/ha tại các diện tích rừng trạng thái IIA và IIIA1 (đai 400 m - 600 m) nhằm nâng độ tàn che lên trên 0,6 và tăng trữ lượng gỗ thêm 15% đến 20% sau chu kỳ 5 năm (giai đoạn 2024 - 2028).
  • Chuyển đổi mô hình sinh kế và giảm phụ thuộc vào tài nguyên rừng cho 100% hộ dân bản địa: Xây dựng các dự án phát triển du lịch sinh thái cộng đồng và thâm canh cây dược liệu dưới tán rừng cho 10 xóm thuộc xã Xuân Sơn, Kim Thượng, Đồng Sơn, phấn đấu nâng thu nhập bình quân từ dưới 700.000 đồng/tháng lên trên 3.500.000 đồng/tháng trước năm 2030; giao Ủy ban Nhân dân huyện Tân Sơn chủ trì phối hợp với Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.
  • Tăng cường hệ thống giám sát và giao khoán bảo vệ rừng bền vững: Hoàn thiện quy chế chi trả dịch vụ môi trường rừng cho 2.432 ha rừng núi đá vôi, huy động lực lượng 11 cán bộ chuyên trách thôn bản kết hợp 26 biên chế kiểm lâm tổ chức tuần tra tối thiểu 4 đợt mỗi tháng nhằm phát hiện và ngăn chặn kịp thời các hành vi chặt phá gỗ quý từ năm 2024 trở đi.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Ban lãnh đạo và cán bộ kỹ thuật các Vườn Quốc gia, Khu bảo tồn thiên nhiên vùng núi đá vôi: Cung cấp khung phân loại trạng thái lâm phần và tiêu chuẩn định lượng G, M để xây dựng phương án quản lý rừng bền vững cho 2.432 ha rừng đặc dụng tương đồng trên cả nước.
  • Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên rừng, Sinh thái học: Sử dụng nguồn tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp lập 20 ô tiêu chuẩn (40.000 m2) và kỹ thuật ứng dụng các mô hình toán học (Weibull, Meyer, Kolmogorov-Smirnov) trong nghiên cứu cấu trúc thảm thực vật.
  • Chuyên gia hoạch định chính sách bảo tồn và phát triển kinh tế vùng đệm: Ứng dụng các số liệu thực chứng về cơ cấu dân tộc (65,42% người Dao, 34,43% người Mường) và mức thu nhập dưới 700.000 đồng để thiết kế các chính sách giao khoán khoanh nuôi bảo vệ rừng phù hợp với tập quán địa phương.
  • Các tổ chức phi chính phủ và các quỹ tài trợ bảo tồn quốc tế: Khai thác danh mục điều tra thực vật gồm 726 loài có mạch và tình trạng nguy cấp của các loài bản địa (Sến mật, Trai lý, Dẻ tùng sọc trắng) làm căn cứ xây dựng hồ sơ dự án tài trợ bảo tồn đa dạng sinh học hệ sinh thái núi đá vôi Đông Nam Á.

Câu hỏi thường gặp

  • Vì sao hệ sinh thái rừng trên núi đá vôi tại Vườn Quốc gia Xuân Sơn lại rất dễ bị tổn thương? Rừng núi đá vôi phát triển trên địa hình dốc trung bình 20 độ với tầng đất phong hóa Rendzina mỏng và dễ bị rửa trôi kiệt nước. Khi tầng che phủ bị tác động (như trạng thái IIA ở đai 400 m trữ lượng chỉ còn 27,22 m3/ha), môi trường sống bị thoái hóa nhanh chóng khiến cây gỗ tái sinh cực kỳ khó khăn.

  • Cấu trúc tổ thành loài cây gỗ biến đổi như thế nào từ đai thấp lên đai cao? Tại đai 400 m ghi nhận 57 loài thực vật với nhóm loài ưu thế chỉ chiếm 2,71/10 (tiêu biểu là Lá nến, Trâm trắng). Càng lên cao (đai 1000 m với 41 loài), các loài thuộc họ Dầu hoàn toàn biến mất, thay thế bằng các loài á nhiệt đới như Mạy tèo, Sâng, Sồi, nâng tỷ lệ nhóm ưu thế lên 5,69/10.

  • Trữ lượng và mật độ cây gỗ ở các đai cao có sự chênh lệch ra sao? Trữ lượng rừng tăng dần theo độ cao, từ mức 27,22 m3/ha (trạng thái IIA tại đai 400 m) lên mức cực đại 156,58 m3/ha (trạng thái IIIA3 tại đai 1000 m). Mật độ cây tầng cao bình quân toàn lâm phần dao động từ 410 đến 545 cây/ha, tập trung dày ở các dải rừng non phục hồi.

  • Thực trạng số lượng của các loài cây gỗ quý hiếm được ghi nhận như thế nào? Trong hệ thực vật 726 loài của khu vực, các loài cây gỗ quý bản địa có tỷ lệ cá thể tầng cao rất thấp: Dẻ tùng sọc trắng chiếm hệ số 0,01/10, Sến mật 0,01/10, Trai lý 0,06/10 và Đinh 0,09/10, đòi hỏi các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt để tránh nguy cơ tuyệt chủng cục bộ.

  • Điều kiện kinh tế - xã hội địa phương gây ra những thách thức gì cho công tác quản lý rừng? Khu vực có 10 xóm với 65,42% dân tộc Dao và 34,43% dân tộc Mường, thu nhập bình quân hộ dưới 700.000 đồng/tháng và thường xuyên thiếu lương thực từ 1 đến 5 tháng. Đời sống khó khăn buộc người dân phải vào rừng khai thác lâm sản tự phát, tạo áp lực suy thoái lớn lên các vạt rừng dưới 600 m.

Kết luận

  • Luận văn đã định lượng hóa thành công đặc điểm cấu trúc lâm phần và đa dạng sinh học của 2.432 ha rừng trên núi đá vôi tại Vườn Quốc gia Xuân Sơn thông qua hệ thống điều tra 20 ô tiêu chuẩn đại diện (tổng diện tích 40.000 m2).
  • Phát hiện sự phân hóa rõ rệt về cấu trúc và trữ lượng thân cây theo 4 đai cao, từ trạng thái suy thoái IIA (27,22 m3/ha) ở đai 400 m đến trạng thái phục hồi tốt IIIA3 (156,58 m3/ha) ở đai 1000 m, cùng sự biến động số lượng từ 41 đến 57 loài thực vật thân gỗ.
  • Cảnh báo nguy cơ suy thoái nghiêm trọng của các loài cây gỗ quý hiếm bản địa (Dẻ tùng sọc trắng, Sến mật chỉ chiếm hệ số 0,01; Trai lý chiếm 0,06) trước áp lực sinh kế của 10 xóm dân cư có thu nhập dưới 700.000 đồng/tháng.
  • Đề xuất lộ trình hành động giai đoạn 2024 - 2030 với 4 nhóm giải pháp trọng tâm: bảo vệ nghiêm ngặt 883 ha rừng trên 700 m, làm giàu 1.549 ha rừng đai thấp, nâng cao sinh kế cộng đồng và kiện toàn lực lượng 26 kiểm lâm kết hợp 11 cán bộ địa phương.
  • Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và cơ quan lâm nghiệp hãy tham khảo và ứng dụng ngay cơ sở dữ liệu thực chứng của công trình này để hoàn thiện phương án quản lý rừng bền vững và bảo tồn đa dạng sinh học hệ sinh thái núi đá vôi trên toàn quốc.