Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Rừng tự nhiên tại Việt Nam đang đối mặt với tình trạng suy giảm nghiêm trọng về diện tích, cấu trúc và chất lượng do các hoạt động khai thác quá mức, đốt nương làm rẫy và chuyển đổi mục đích sử dụng đất. Tình trạng này khiến nhiều loài cây gỗ quý bản địa có giá trị kinh tế và sinh thái cao bị suy kiệt, suy giảm khả năng tái sinh tự nhiên hoặc mất dần quần thể ngoài thực địa. Mặc dù các chương trình phục hồi rừng đã được triển khai, tập đoàn cây trồng trong nước vẫn phụ thuộc nhiều vào các loài ngoại lai mọc nhanh mà chưa chú trọng đúng mức đến các loài bản địa có giá trị cao.

Đinh mật (Fernandoa brilletii Dop.), còn có tên gọi khác là Đinh thối, thuộc họ Núc nác (Bignoniaceae), là loài cây gỗ lớn đứng đầu trong nhóm gỗ quý ("Tứ thiết"). Gỗ Đinh mật có đặc tính nặng, chắc, mặt vân chun mịn đẹp, từng phân bố tại các hệ sinh thái núi đất và núi đá vôi miền Bắc như Thái Nguyên, Bắc Kạn, Lạng Sơn, Hòa Bình, Sơn La. Do bị khai thác triệt để phục vụ xây dựng và đồ mộc gia dụng, số lượng cá thể trưởng thành trong tự nhiên còn lại rất ít, phân bố rải rác và đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng. Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thái Kiên tập trung giải quyết bài toán điều tra thực trạng lâm học nhằm cung cấp luận cứ cho công tác bảo tồn và phục hồi loài cây này.

Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận được xác định cụ thể gồm:

  1. Xác định thực trạng phân bố và một số đặc điểm lâm học của cây Đinh mật tại khu vực nghiên cứu.
  2. Xác định ảnh hưởng của diện tích tán cây mẹ đến mật độ tái sinh, mật độ cây tái sinh có triển vọng của cây Đinh mật.
  3. Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm xúc tiến tái sinh, bảo tồn và phát triển loài cây Đinh mật.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Loài cây Đinh mật (Fernandoa brilletii Dop.).
  • Phạm vi không gian: Rừng tự nhiên tại xã Yên Lạc và xã Yên Trạch, huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên (độ cao địa hình từ 100 m đến 400 m so với mực nước biển).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai thực địa và thu thập số liệu từ tháng 1/2019 đến tháng 6/2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý luận về sinh thái học cá thể, sinh thái học quần xã và động thái tái sinh rừng nhiệt đới của Odum (1978), Richards (1959), Baur (1976) và Thái Văn Trừng (1978). Cơ sở phân loại học thực vật dựa trên Danh lục các loài thực vật Việt Nam (Nguyễn Tiến Bân và cs, 2005) và phương pháp giám định hình thái của Nguyễn Hoàng Nghĩa (2001).

Tác giả đã kết hợp các phương pháp điều tra thực địa và xử lý số liệu lâm học tiêu chuẩn:

  1. Phương pháp điều tra hình thái: Thu thập 100 mẫu lá và quả ở 3 vị trí tán cây (dưới tán, giữa tán, đỉnh tán). Đo đếm các chỉ tiêu kích thước (chiều dài lá kép, chiều rộng lá kép, kích thước lá chét, cuống lá, chiều dài và đường kính quả, khối lượng 1.000 hạt) bằng thước kẹp, thước dây, cân kỹ thuật và ống nhòm.
  2. Phương pháp điều tra tầng cây gỗ: Thiết lập 10 ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình tạm thời, mỗi ô có diện tích 1.000 m² (25 m x 40 m) trên các trạng thái rừng có Đinh mật phân bố. Đo đếm đường kính thân tại vị trí 1,3 m ($D_{1.3}$), chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$), chiều cao dưới cành ($H_{dc}$), đường kính tán ($D_t$) bằng thước Blum-Leiss và thước kẹp kính.
  3. Phương pháp điều tra tái sinh và thảm thực vật:
    • Lập 5 ô dạng bản (ODB) kích thước 5 m x 5 m (tổng 25 m²/ODB) tại tâm và 4 góc của mỗi OTC để theo dõi cây tái sinh, cây bụi, dây leo và thảm tươi.
    • Điều tra tái sinh xung quanh gốc cây mẹ theo các dải vòng tròn đồng tâm bán kính tăng dần 2 m, 4 m, 6 m... đến 16 m.
    • Phân cấp cây tái sinh theo chiều cao ($0 - 1\text{ m}$, $1 \le 2\text{ m}$, $\ge 2\text{ m}$), đánh giá chất lượng (Tốt, Trung bình, Xấu) và nguồn gốc (hạt, chồi). Cây tái sinh triển vọng được định nghĩa là cây cao $\ge 2\text{ m}$, sinh trưởng tốt.
  4. Phương pháp đo độ tàn che và độ che phủ: Sử dụng máy Spherical Densiometer Model-A đo tại 5 vị trí trong mỗi OTC; đo độ che phủ của cây bụi và thảm tươi theo 2 đường chéo vuông góc của ODB.
  5. Phương pháp phân tích lập địa: Đào phẫu diện mô tả lý tính đất (độ dày tầng đất, màu sắc, độ ẩm, độ xốp, tỷ lệ đá lẫn, thành phần cơ giới) và kế thừa kết quả phân tích hóa tính mẫu đất (pH, mùn, N, $\text{P}_2\text{O}_5$, $\text{K}_2\text{O}$) từ Viện Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc (Phiếu phân tích số 35/KQPT-MNPB ngày 28/4/2019).
  6. Phương pháp xử lý số liệu: Tính chỉ số giá trị quan trọng ($IVI%$) theo công thức của Đặng Kim Vui và cs: $$IVI_i (%) = \frac{N_i% + G_i%}{2}$$ Trong đó $N_i%$ là tỷ lệ số cá thể loài $i$, $G_i%$ là tỷ lệ tiết diện ngang loài $i$. Các loài có $IVI \ge 5%$ được đưa vào công thức tổ thành sinh thái. Mật độ tái sinh ($N/\text{ha}$) được tính theo công thức $N/\text{ha} = \frac{10.000 \times n}{S}$.

Nội dung chính theo từng phần của khóa luận

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ sự suy thoái tài nguyên rừng tự nhiên và sự cạn kiệt nguồn gen các loài cây gỗ quý bản địa nhóm I. Nêu rõ mục tiêu, đối tượng, phạm vi không gian, thời gian và ý nghĩa khoa học - thực tiễn của việc nghiên cứu lâm học loài Đinh mật tại huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên.

Phần 2: Tổng quan nghiên cứu

  • Tổng quan lý luận và tình hình nghiên cứu: Phân tích các nghiên cứu quốc tế và trong nước về bảo tồn nguồn gen in situ, ex situ, nhân giống sinh dưỡng họ Sao dầu, thông, bạch đàn và các quy luật cấu trúc tầng cây gỗ, tầng tái sinh rừng mưa nhiệt đới. Đánh giá tình hình nghiên cứu các loài cây bản địa tại Việt Nam và nhấn mạnh sự thiếu hụt các công trình nghiên cứu chuyên sâu về cây Đinh mật.
  • Tổng quan về loài Đinh mật: Hệ thống hóa vị trí phân loại của 5 loài thuộc chi Fernandoa ghi nhận tại Việt Nam (F. adenophylla, F. bracteata, F. brilletii, F. collignonii, F. serrata). Mô tả đặc tính sinh học, giá trị kinh tế của gỗ Đinh mật và vùng phân bố tự nhiên tại các tỉnh miền Bắc.
  • Tổng quan khu vực nghiên cứu: Khái quát điều kiện địa hình (độ dốc $>20^\circ$, độ cao $100 - 400\text{ m}$), khí hậu nhiệt đới gió mùa (nhiệt độ trung bình năm $22^\circ\text{C}$, tổng tích nhiệt $8.000^\circ\text{C}$, nhiệt độ thấp nhất mùa đông $3^\circ\text{C}$), ba nhóm đất chính (Feralit vàng đỏ trên phiến thạch sét, Feralit vàng nhạt trên đá cát, đất nâu đỏ trên đá mácma bazơ/trung tính) và cơ sở hạ tầng giao thông tại xã Yên Lạc và Yên Trạch.

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

Quy định chi tiết đối tượng khảo sát, các nội dung nghiên cứu (phân bố, hình thái, cấu trúc tổ thành, độ tàn che, đặc tính tái sinh, cây bụi - thảm tươi, lập địa) và chuẩn hóa quy trình điều tra thực địa, phương pháp lập OTC 1.000 m², ODB 25 m², phương pháp lấy mẫu phân tích đất và công thức tính toán toán học - sinh thái trên phần mềm Microsoft Excel.

Phần 4: Kết quả và phân tích kết quả

  • Đặc điểm phân bố: Phân tích sự hiện diện của Đinh mật theo trạng thái rừng và đai cao địa hình tại các xóm Đồng Xiền, Xóm Ó (xã Yên Lạc) và Khau Đu (xã Yên Trạch).
  • Đặc điểm hình thái học: Cung cấp số liệu đo đếm kích thước thân cây, lá kép, lá chét, hoa, quả nang và hạt của loài Đinh mật. So sánh giữa số liệu thực địa với tài liệu mô tả thực vật học kinh điển.
  • Cấu trúc lâm phần và sinh thái: Thiết lập công thức tổ thành tầng cây gỗ cho 10 OTC và công thức tổ thành chung; phân tích chỉ số độ tàn che tầng tán ($0,2 - 0,6$).
  • Động thái tái sinh tự nhiên: Đánh giá nguồn gốc tái sinh (hạt/chồi), chất lượng tái sinh, cấu trúc phân cấp chiều cao, mật độ tái sinh trong ODB và xung quanh gốc cây mẹ theo các cự ly bán kính; thống kê số lượng cây tái sinh triển vọng.
  • Mối quan hệ với cây bụi, thảm tươi và đất đai: Đánh giá độ che phủ trung bình của cây bụi ($13%$) và thảm tươi/dây leo ($25%$); mô tả lý - hóa tính đất nơi cây phân bố.
  • Biện pháp bảo tồn: Phân tích những thuận lợi, khó khăn tại địa phương và đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh, bảo tồn nguồn gen.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng hợp các kết luận chính về lâm học của loài Đinh mật tại khu vực nghiên cứu và đưa ra các kiến nghị đối với chính quyền địa phương, cơ quan kiểm lâm trong việc bảo vệ cây mẹ và phát triển cây con.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã thu thập và xử lý hệ thống số liệu thực địa chi tiết về lâm học của loài Đinh mật tại xã Yên Lạc và Yên Trạch, phản ánh qua các kết quả cụ thể sau:

Hạng mục chỉ tiêu Kết quả đo đếm / Phân tích thực địa
Phân bố theo trạng thái rừng Phân bố chủ yếu ở trạng thái Núi đá có rừng (16 cây tại Đồng Xiền, Xóm Ó) và Rừng IIB (4 cây tại Khau Đu, Yên Trạch); tổng số 20 - 21 cây phát hiện trong 10 OTC.
Đai cao phân bố Dao động từ $110\text{ m}$ đến $332\text{ m}$ so với mực nước biển (địa hình đồi núi thấp).
Kích thước thân cây ($D_{1.3}$, $H_{vn}$) $D_{1.3}$ dao động $6 - 43\text{ cm}$ (trung bình $25,5\text{ cm}$); $H_{vn}$ dao động $4 - 18\text{ m}$ (trung bình $12,0\text{ m}$). Cây lớn nhất ($D_{1.3}=43\text{ cm}, H_{vn}=18\text{ m}$) là cây trồng trên 10 năm.
Kích thước lá Lá kép dài trung bình $32\text{ cm}$, rộng $14,5\text{ cm}$ (nhỏ hơn mức $40 - 45\text{ cm}$ trong tài liệu lý thuyết). Lá chét dài trung bình $12\text{ cm}$, rộng $6,5\text{ cm}$, cuống lá chét ngắn $0,3\text{ cm}$.
Kích thước quả và hạt Quả nang dài trung bình $80\text{ cm}$ (nhỏ nhất $60\text{ cm}$), đường kính $1,5\text{ cm}$. Khối lượng 1.000 hạt đạt $201,3\text{ g}$. Hạt có cánh mỏng màu trắng, phát tán nhờ gió.
Tổ thành tầng cây gỗ Công thức tổ thành chung: $9,84\text{Duo} + 9,76\text{Map} + 8,49\text{Hav} + 5,01\text{Lah} + 66,89\text{Lk}$. Đinh mật chỉ tham gia vào công thức tổ thành tại OTC 1 ($8,24%$) và OTC 10 ($9,16%$).
Độ tàn che tán rừng Dao động $0,2 - 0,6$; giá trị trung bình toàn khu vực là $0,38$.
Độ che phủ tầng dưới tán Cây bụi đạt trung bình $13,0%$ (nứa, giang, cỏ lào); thảm tươi và dây leo đạt trung bình $25,0%$ (dây mật, ráy, dương xỉ, cỏ chít).

Về đặc điểm tái sinh tự nhiên và cây tái sinh triển vọng:

Chỉ tiêu tái sinh Quanh gốc cây mẹ (7 OTC có tái sinh) Trong ô dạng bản (ODB)
Tổng số cây tái sinh 89 cây 9 cây
Nguồn gốc tái sinh Hạt: 53 cây ($59,5%$); Chồi: 36 cây ($40,5%$) Hạt: 8 cây ($88,9%$); Chồi: 1 cây ($11,1%$)
Phân cấp chiều cao $0 - 1\text{ m}$: 41 cây ($46,1%$); $1 \le 2\text{ m}$: 25 cây ($28,1%$); $\ge 2\text{ m}$: 23 cây ($25,8%$) $0 - 1\text{ m}$: 4 cây ($44,5%$); $1 \le 2\text{ m}$: 2 cây ($22,2%$); $\ge 2\text{ m}$: 3 cây ($33,3%$)
Chất lượng cây con Tốt: 28 cây ($31,5%$); Trung bình: 30 cây ($33,7%$); Xấu: 31 cây ($34,8%$) Tốt: 2 cây ($22,2%$); Trung bình: 4 cây ($44,5%$); Xấu: 3 cây ($33,3%$)
Mật độ tái sinh trung bình $166\text{ cây/ha}$ (biến động $174 - 318\text{ cây/ha}$) $72\text{ cây/ha}$
Số cây tái sinh triển vọng 16 cây ($\ge 2\text{ m}$, sinh trưởng tốt) 2 cây ($\ge 2\text{ m}$, sinh trưởng tốt)

Các giải pháp và đóng góp của đề tài:

  • Đóng góp khoa học: Cung cấp dẫn liệu định lượng thực tế đầu tiên về hình thái kích thước quả, hạt, phân cấp tái sinh và vị trí sinh thái của cây Đinh mật tại huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên; chứng minh mật độ tái sinh tự nhiên của loài rất thấp, khả năng cạnh tranh kém và suy giảm nhanh theo cấp chiều cao.
  • Giải pháp đề xuất:
    1. Bảo vệ nghiêm ngặt các cây mẹ hiện còn tại xóm Đồng Xiền và xóm Ó, gắn biển bảo vệ và cấm tuyệt đối việc chặt phá, chăn thả gia súc trong khu vực có cây con tái sinh.
    2. Áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh: phát dọn dây leo, thảm tươi, xới xáo đất quanh gốc cây mẹ trong bán kính $8 - 16\text{ m}$ vào mùa hạt rụng (tháng 11 - 12) để kích thích hạt nảy mầm.
    3. Thu hái hạt giống từ cây mẹ thành thục để gieo ươm nhân tạo và tiến hành khảo nghiệm nhân giống sinh dưỡng (giâm hom), phục vụ trồng phục hồi rừng tại địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của nghiên cứu: Nghiên cứu chỉ được thực hiện trong phạm vi hẹp tại 2 xã (Yên Lạc, Yên Trạch) của huyện Phú Lương, thời gian theo dõi thực địa kéo dài 6 tháng (từ tháng 1 đến tháng 6/2019) nên chưa theo dõi được đầy đủ toàn bộ chu kỳ sinh thái quanh năm (đặc biệt là mùa hoa nở rộ từ tháng 9 đến tháng 11). Số lượng cây trưởng thành phát hiện được trong khu vực nghiên cứu còn quá ít do lịch sử khai thác quá mức.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo:
    1. Mở rộng điều tra phân bố của chi Fernandoa trên toàn bộ các vùng núi đá vôi lân cận thuộc tỉnh Thái Nguyên và Bắc Kạn.
    2. Nghiên cứu sâu về sinh lý hạt giống (khả năng nảy mầm, thời gian bảo quản hạt) và kỹ thuật nhân giống vô tính (giâm hom, nuôi cấy mô) cây Đinh mật.
    3. Xây dựng các mô hình thử nghiệm trồng rừng bổ sung loài Đinh mật dưới tán rừng tự nhiên nghèo kiệt.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên, học viên cao học ngành Quản lý tài nguyên rừng, Lâm học, Sinh thái và Đa dạng sinh học.

Các nội dung có giá trị tham khảo cao gồm:

  • Quy trình thiết kế ô tiêu chuẩn và phương pháp điều tra tái sinh theo dải vòng tròn đồng tâm quanh gốc cây mẹ.
  • Dữ liệu định lượng về đặc tính hình thái quả nang, hạt và chỉ số tổ thành sinh thái tầng cây gỗ ($IVI%$).
  • Nguồn tư liệu thực tế cho các cơ quan kiểm lâm và ban quản lý rừng phòng hộ/đặc dụng tại Thái Nguyên trong công tác lập kế hoạch bảo tồn loài cây gỗ quý hiếm ngoài thực địa.

Câu hỏi thường gặp

1. Loài Đinh mật tại khu vực nghiên cứu phân bố chủ yếu ở trạng thái rừng và độ cao nào? Tại xã Yên Lạc và Yên Trạch, Đinh mật phân bố chủ yếu ở trạng thái Núi đá có rừng (tập trung tại lũng Đinh xóm Đồng Xiền và Xóm Ó) và trạng thái Rừng phục hồi IIB (Khau Đu), với đai cao dao động từ $110\text{ m}$ đến $332\text{ m}$ so với mực nước biển.

2. Kích thước quả và hạt của cây Đinh mật điều tra thực tế đạt bao nhiêu? Quả nang của Đinh mật có chiều dài trung bình $80\text{ cm}$ (nhỏ nhất $60\text{ cm}$), đường kính trung bình $1,5\text{ cm}$. Khối lượng 1.000 hạt trung bình là $201,3\text{ g}$. Hạt dẹt, có cánh mỏng màu trắng ở hai bên và phát tán qua gió.

3. Cấu trúc tái sinh tự nhiên của cây Đinh mật có đặc điểm gì nổi bật? Tái sinh của Đinh mật chủ yếu có nguồn gốc từ hạt ($59,5%$), tái sinh chồi chiếm $40,5%$. Số lượng cây con giảm mạnh theo cấp chiều cao ($0 - 1\text{ m}$ chiếm $46,1%$; $1 \le 2\text{ m}$ chiếm $28,1%$; $\ge 2\text{ m}$ chỉ còn $25,8%$). Mật độ tái sinh quanh gốc cây mẹ đạt trung bình $166\text{ cây/ha}$, trong khi mật độ chung trong ô tiêu chuẩn chỉ đạt $72\text{ cây/ha}$.

4. Số lượng cây tái sinh có triển vọng của loài Đinh mật trong 10 OTC là bao nhiêu? Số lượng cây tái sinh triển vọng (cây cao $\ge 2\text{ m}$, sinh trưởng tốt, không cụt ngọn sâu bệnh) rất thấp: chỉ ghi nhận được 16 cây quanh gốc cây mẹ và 2 cây trong các ô dạng bản trên toàn bộ 10 ô tiêu chuẩn điều tra.

5. Đinh mật có vị trí như thế nào trong công thức tổ thành tầng cây gỗ tại địa phương? Đinh mật chiếm tỷ lệ rất nhỏ trong lâm phần và chỉ tham gia vào công thức tổ thành tại 2/10 OTC (OTC 1 đạt $8,24%$ và OTC 10 đạt $9,16%$). Trong công thức tổ thành chung của khu vực nghiên cứu ($9,84\text{Duo} + 9,76\text{Map} + 8,49\text{Hav} + 5,01\text{Lah} + 66,89\text{Lk}$), Đinh mật có chỉ số $IVI < 5%$ và bị xếp vào nhóm loài khác do trữ lượng cây mẹ bị suy giảm nghiêm trọng.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Nguyễn Thái Kiên đã cung cấp các dẫn liệu thực nghiệm xác thực về thực trạng phân bố, đặc điểm hình thái, cấu trúc tổ thành và động thái tái sinh của loài cây gỗ quý Đinh mật (Fernandoa brilletii Dop.) tại huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên. Kết quả cho thấy quần thể loài đang bị suy giảm nghiêm trọng về số lượng cây mẹ thành thục, mật độ tái sinh tự nhiên thấp ($72 - 166\text{ cây/ha}$) và số lượng cây triển vọng rất ít (16 cây quanh gốc mẹ/10 OTC). Các đề xuất về bảo vệ cây mẹ tại chỗ, xử lý thực bì trợ sản tái sinh và thu hái hạt giống nhân giống nhân tạo là những giải pháp kỹ thuật cần thiết nhằm bảo tồn và phục hồi nguồn gen loài cây này.