Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khu bảo tồn thiên nhiên (KBTTN) Na Hang thuộc tỉnh Tuyên Quang được thành lập theo Quyết định số 274/UB-QĐ ngày 09 tháng 05 năm 1994 của Ủy ban nhân dân tỉnh Tuyên Quang. Khu bảo tồn nằm trên địa giới hành chính của 4 xã gồm Khâu Tinh, Côn Lôn, Sơn Phú và Thanh Tương (huyện Na Hang), tại tọa độ địa lý từ 22°16’ đến 22°31’ vĩ độ Bắc và từ 105°22’ đến 105°29’ kinh độ Đông. Đây là hệ sinh thái rừng trên núi đá vôi điển hình của miền Bắc Việt Nam, có tính đa dạng sinh học cao và là nơi lưu giữ nhiều nguồn gen thực vật quý hiếm như Trai (Garcinia fragraeoides), Nghiến (Burretiodendron hsienmu), Mun (Diospyros mollis), Lát hoa (Chukrasia tabularis), Đinh (Markhamia stipulata), Thông tre (Podocarpus neriifolius).

Tuy nhiên, tài nguyên sinh vật tại khu bảo tồn đang chịu nhiều sức ép từ các hoạt động dân sinh của cộng đồng địa phương (chủ yếu là dân tộc Tày chiếm 47,5%, Dao chiếm 35,7%, H'mông chiếm 11,5%), bao gồm việc khai thác lâm sản trái phép và tập quán chăn thả gia súc tự do trong rừng. Loài cây Trai (Garcinia fragraeoides) là loài cây gỗ lớn mọc trên núi đá vôi có giá trị cao về mặt khoa học và sinh thái. Kể từ khi được công bố và mô tả, loài này chưa có các nghiên cứu chuyên sâu về phân bố, vật hậu, sinh thái học cũng như đặc điểm tái sinh tự nhiên.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

  • Mục tiêu chung: Cung cấp thông tin về một số đặc điểm lâm học cơ bản của loài cây Trai tại KBTTN Na Hang, tỉnh Tuyên Quang làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp bảo tồn loài tại địa phương và Việt Nam.
  • Mục tiêu cụ thể:
    1. Xác định những đặc điểm cơ bản về hình thái và vật hậu của loài cây Trai.
    2. Xác định một số đặc điểm sinh thái, phân bố và tái sinh của loài cây Trai tại khu vực nghiên cứu.
    3. Đề xuất các giải pháp bảo tồn loài cây này ở tỉnh Tuyên Quang và Việt Nam.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Loài cây Trai (Garcinia fragraeoides) mọc tự nhiên trong rừng.
  • Phạm vi không gian: Các trạng thái rừng có độ cao từ 1.000 m trở xuống tại KBTTN Na Hang, tỉnh Tuyên Quang.
  • Phạm vi thời gian: Thu thập số liệu, điều tra thực địa và tổng hợp nội nghiệp từ tháng 01/2015 đến tháng 05/2015.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu vận dụng lý luận về cấu trúc quần xã thực vật rừng, sinh thái học cá thể và quần thể (Walter, 1978; Richards, 1952), lý thuyết tái sinh rừng tự nhiên cùng hệ thống phân loại thực vật hạt kín đối với họ Măng cụt (Clusiaceae Lindl).

Phương pháp điều tra thực địa

  • Điều tra sơ thám và bố trí tuyến: Thiết lập 6 tuyến điều tra trên bản đồ và thực địa; lựa chọn 3 tuyến đại diện đi qua các đai độ cao và trạng thái rừng có cây Trai phân bố.
  • Điều tra ô tiêu chuẩn (OTC): Tại mỗi vị trí chênh lệch độ cao 100 m, lập 1 OTC tạm thời diện tích 1.000 m² (tổng cộng 6 OTC). Trong OTC, tiến hành đo đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$) bằng thước kẹp hoặc thước dây; chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) và chiều cao dưới cành ($H_{dc}$) bằng thước đo cao; đường kính tán ($D_t$) theo hai hướng Đông - Tây và Nam - Bắc.
  • Nghiên cứu hình thái và vật hậu: Thu thập 3 mẫu tiêu bản thực vật, so sánh và giám định theo phương pháp của Nguyễn Nghĩa Thìn (1997, 2007). Quan sát, mô tả trực tiếp các biến đổi cơ quan sinh dưỡng và cơ quan sinh sản trên 2 cây mẫu tại hiện trường từ tháng 1 đến tháng 5/2015 theo giáo trình Cây rừng Việt Nam (1966).
  • Điều tra tầng cây bụi và thảm tươi: Lập 5 ô dạng bản (ODB) diện tích 25 m² ($5\text{ m} \times 5\text{ m}$) tại 4 góc và 1 ô ở trung tâm mỗi OTC để xác định thành phần loài, số lượng khóm, chiều cao trung bình và độ che phủ.
  • Điều tra nhóm loài cây đi kèm: Sử dụng phương pháp ô hình tròn 6 cây, lấy cây Trai làm tâm và đo đếm 6 cây gỗ lân cận gần nhất.
  • Đánh giá tác động nhân sinh: Thiết lập các ô điều tra diện tích 400 m² (cứ 500 m lập 1 ô dọc tuyến khảo sát) để đánh giá tác động của con người (chặt phá, khai thác gỗ, lâm sản ngoài gỗ) và vật nuôi (gặm lá, giẫm đạp) theo thang điểm 4 cấp (từ 0: Không tác động đến 3: Tác động mạnh/thường xuyên).

Phương pháp xử lý số liệu nội nghiệp

  • Chỉ số giá trị quan trọng ($IV%$): Xác định tổ thành tầng cây cao theo công thức của Daniel Marmillod: $$IV_i% = \frac{N_i% + G_i%}{2}$$ (Trong đó $N_i%$ là tỷ lệ phần trăm số cây của loài $i$; $G_i%$ là tỷ lệ phần trăm tiết diện ngang của loài $i$).
  • Mật độ cá thể ($N$): Tính toán theo công thức: $$N = \frac{n}{s} \times 10.000 \text{ (cây/ha)}$$
  • Mức độ thường gặp ($Mtg%$): $$Mtg% = \frac{r}{R} \times 100$$
  • Chỉ số thân thuộc ($q$) của Sorensen (1948): $$q = \frac{2c}{2c + a + b}$$ (Trong đó $a, b$ là số lần lấy mẫu chỉ gặp loài A hoặc B; $c$ là số lần gặp cả hai loài).
  • Nguồn dữ liệu: Số liệu điều tra thực địa kết hợp dữ liệu lưu trữ từ Hạt Kiểm lâm rừng đặc dụng Na Hang. Công cụ xử lý thống kê gồm phần mềm Excel và SPSS.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày cơ sở khoa học và tính cấp thiết của việc bảo tồn đa dạng sinh học tại KBTTN Na Hang. Tác giả nhấn mạnh thực trạng suy giảm tài nguyên rừng trên núi đá vôi và sự thiếu hụt thông tin nghiên cứu lâm học về loài cây Trai (Garcinia fragraeoides), từ đó xác định mục tiêu, đối tượng, phạm vi và ý nghĩa thực tiễn của đề tài.

Phần 2: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Tổng hợp các công trình nghiên cứu về hình thái, phân loại học thực vật, cấu trúc và tái sinh rừng nhiệt đới trên thế giới (công trình thực vật chí Ấn Độ, Malaysia, Trung Quốc; nghiên cứu của Tolmachev, Richards, Cusen) và tại Việt Nam (các công trình của H. Lecomte, Phạm Hoàng Hộ, Lê Khả Kế, Thái Văn Trừng). Đồng thời, tác giả khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và hiện trạng tài nguyên rừng KBTTN Na Hang.

Chỉ tiêu hiện trạng Diện tích (ha) Tỷ lệ so với đất lâm nghiệp (%)
Tổng diện tích đất lâm nghiệp 32.749,88 100,00%
- Rừng đặc dụng 22.392,73 68,38%
- Rừng sản xuất 5.464,94 16,69%
- Rừng phòng hộ 4.892,21 14,94%
Hiện trạng che phủ Diện tích (ha) Tỷ lệ so với đất có rừng (%)
- Diện tích đất có rừng 30.730,12 100,00%
- Rừng tự nhiên 29.981,21 97,27%
- Rừng trồng 748,91 2,44%
- Đất trống đồi núi trọc 2.019,76 6,17% (so với đất lâm nghiệp)

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

Quy định chi tiết các bước nghiên cứu thực địa và nội nghiệp. Thiết lập các tiêu chuẩn đo đếm kích thước cây gỗ, tiêu bản thực vật, phương pháp theo dõi vật hậu cơ quan sinh dưỡng/sinh sản, quy cách bố trí 6 OTC diện tích 1.000 m², các ODB $25\text{ m}^2$, ô tròn 6 cây và hệ thống công thức toán học phân tích cấu trúc quần xã ($IV%$, $N$, $Mtg%$, $q$).

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Trình bày toàn bộ số liệu điều tra thực địa về đặc điểm phân loại, hình thái thân, rễ, cành, lá, hoa, các giai đoạn vật hậu; đặc điểm lập địa (địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng); phân tích chi tiết cấu trúc tổ thành tầng cây cao tại 6 OTC, cấu trúc tầng thứ, mật độ và thành phần loài cây đi kèm với cây Trai.

Phần 5: Kết luận, tồn tại và khuyến nghị

Tổng kết các kết quả định lượng đạt được về đặc tính lâm học của loài cây Trai; nêu rõ những hạn chế do điều kiện thời gian thực tập ngắn (chưa theo dõi trọn vẹn chu kỳ ra quả chín và tái sinh); kiến nghị các giải pháp quản lý bảo tồn nguồn gen tại chỗ.


Kết quả và đóng góp

1. Đặc điểm phân loại và hình thái học của cây Trai

  • Vị trí phân loại: Loài Trai (Garcinia fragraeoides) thuộc ngành Hạt kín (Magnoliophyta), lớp Ngọc lan (Magnoliopsida), họ Măng cụt (Clusiaceae Lindl).
  • Thân, vỏ, rễ: Cây gỗ lớn, thân thẳng, gốc có bạnh nhỏ, vỏ xám nâu hoặc nâu đen, nứt dọc, vết đẽo vỏ màu trắng chảy nhựa vàng. Phân cành ngang, cành non hơi vuông cạnh, màu xanh lục. Rễ cọc ăn sâu vào đất kết hợp hệ rễ bám phát triển mạnh len lỏi vào các khe, hốc đá vôi.
  • Kích thước thân cây ($n$ điều tra thực địa):
    • Đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$): Trung bình 37,2 cm (dao động từ 25 cm đến 60 cm).
    • Chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$): Trung bình 21,0 m (dao động từ 16 m đến 25 m).
Vị trí lá trên tán Chiều dài lá (cm) Chiều rộng lá (cm)
Lá trên ngọn TB: 12,75 (Min: 10,0 - Max: 15,5) TB: 5,25 (Min: 5,0 - Max: 5,5)
Lá giữa tán TB: 13,25 (Min: 10,5 - Max: 16,0) TB: 5,50 (Min: 5,0 - Max: 6,0)
Lá dưới tán TB: 13,75 (Min: 10,5 - Max: 17,0) TB: 5,50 (Min: 5,0 - Max: 6,0)
  • Đặc điểm lá và hoa: Lá đơn mọc đối không có lá kèm, phiến lá hình trái xoan đầu có mũi nhọn, 2 mặt nhẵn, gân bên 6-8 đôi nổi rõ, gân nhỏ vuông góc với gân chính, giữa phiến lá có các đường ranh nứt chằng chịt, lá non màu đỏ thắm. Hoa mọc lẻ hoặc cụm xim viên chùy, hoa đơn tính (ít khi tạp tính hoặc lưỡng tính); đài 2-6 cánh xếp lợp hoặc vặn; nhị nhiều rời hoặc hợp thành bó; bầu nhiều ô dính noãn trung trụ.

2. Đặc điểm vật hậu học (Theo dõi từ tháng 1 đến tháng 5)

Thời gian (Dương lịch) Hiện tượng vật hậu Cơ quan Đặc điểm ghi nhận
Tháng 1 - Tháng 2 Ra chồi, lá non Sinh dưỡng Chồi và lá non xuất hiện, màu xanh lục
Tháng 2 - Tháng 3 Ra nụ hoa Sinh sản Bắt đầu hình thành nụ ở nách cành
Tháng 3 - Tháng 4 Ra hoa rộ Sinh sản Hoa nở đơn lẻ hoặc thành cụm xim
Tháng 4 - Tháng 5 Đậu quả non Sinh sản Hình thành quả non dạng hình trái xoan thuôn

(Thời kỳ quả chín diễn ra vào khoảng tháng 8 - tháng 9 theo tài liệu kế thừa).

3. Đặc điểm sinh thái và lập địa phân bố

  • Địa hình: Cây Trai phân bố tại đai độ cao dưới 800 m, trên sườn dốc lớn từ 20° đến 60°, thuộc khối núi đá vôi karst dạng tai mèo hiểm trở, vách đứng, vực sâu; hướng phơi chủ yếu là hướng Đông - Bắc.
  • Khí hậu: Nhiệt độ trung bình năm từ 22°C - 24°C (tối cao 38°C, tối thấp 4°C); lượng mưa trung bình năm đạt 1.780 mm/năm (biên độ dao động từ 1.295 mm đến 2.266 mm/năm).
  • Thổ nhưỡng: Đất hình thành trên núi đá vôi; tầng thảm mục ($A_0$) mỏng từ 0,3 - 0,6 cm; tầng mặt ($A_1$) sâu trung bình 70 cm, màu xám, thành phần cơ giới thịt nhẹ, xốp, ẩm, tỷ lệ đá lẫn 6%, tỷ lệ rễ cây 7%; tầng dưới ($B$) sâu trung bình 65 cm, màu vàng xám, thịt nhẹ, hơi chặt, ẩm, tỷ lệ đá lẫn 10%, tỷ lệ rễ cây 5%.

4. Cấu trúc tổ thành tầng cây cao nơi có Trai phân bố

OTC Công thức tổ thành tầng cây cao ($IV% \ge 5%$) Tổng số loài trong OTC
OTC 1 $30,87\text{ Ng} + 14,38\text{ Lm} + 12,92\text{ Or} + 11,67\text{ Tr} + 10,89\text{ Kh} + 8,30\text{ Mt} + 5,49\text{ S} + 5,49\text{ Vr}$ 8 loài
OTC 2 $26,59\text{ Ng} + 23,05\text{ Ga} + 20,49\text{ Kh} + 13,11\text{ Or} + 12,26\text{ S} + 10,18\text{ Dd} + 7,19\text{ Tr} + 6,82\text{ Rh} + 6,16\text{ Tc} + 6,01\text{ Vr} + 5,35\text{ Đa}$ 12 loài
OTC 3 $30,44\text{ Ng} + 11,39\text{ Kh} + 11,91\text{ Tc} + 11,30\text{ Or} + 8,71\text{ Tr} + 7,52\text{ Mt} + 6,63\text{ Tđ} + 5,44\text{ Dd}$ 11 loài
OTC 4 $23,05\text{ Ng} + 18,84\text{ Dd} + 10,28\text{ Or} + 9,87\text{ Kh} + 6,38\text{ Mt} + 5,73\text{ So} + 5,38\text{ Sh} + 5,38\text{ Tr}$ 12 loài
OTC 5 $26,16\text{ Ng} + 11,04\text{ Tr} + 9,09\text{ Or} + 8,56\text{ Tđ} + 7,89\text{ Tc} + 7,89\text{ Go} + 7,71\text{ Kh} + 6,76\text{ Mt} + 5,76\text{ Lm}$ 11 loài
OTC 6 $25,31\text{ Ng} + 15,12\text{ Or} + 10,29\text{ Mt} + 10,05\text{ So} + 7,87\text{ Kh} + 7,27\text{ Tc} + 7,27\text{ Đa} + 7,27\text{ Tr} + 5,46\text{ Go}$ 11 loài

(Ký hiệu loài: Ng: Nghiến; Lm: Lòng mang; Vr: Vải rừng; Or: Ô rô; Mt: Mạy tèo; Kh: Kháo/Kháo đá; Tr: Trai; Đa: Đa/Đa lá xoài; Ga: Gạo; Rh: Re hương; Tc: Táo cong; S/So: Sơn; Dd: Dâu da xoan; Tđ: Thị đá; Sh: Sến hôi; Go: Gội).

  • Nhận xét cấu trúc: Loài Nghiến (Burretiodendron hsienmu) giữ vai trò ưu thế sinh thái vượt trội nhất trong tất cả các OTC ($IV%$ đạt từ 23,05% đến 30,87%). Loài Trai xuất hiện ở toàn bộ 6 OTC với chỉ số $IV%$ dao động từ 5,29% đến 11,67%, cho thấy Trai tham gia thường xuyên vào tầng cây ưu thế nhưng mật độ cá thể tương đối thấp và phân bố rải rác.

5. Đề xuất giải pháp bảo tồn và đóng góp của đề tài

  • Giải pháp: Tăng cường tuần tra, quản lý nghiêm ngặt các tiểu khu có Trai phân bố tự nhiên; khoanh vùng bảo vệ chống chặt phá và hạn chế chăn thả gia súc tự do vào rừng núi đá; đẩy mạnh tuyên truyền nâng cao nhận thức cho người dân các xã vùng đệm; nghiên cứu thu hái hạt giống vào tháng 8-9 để thử nghiệm gieo ươm nhân tạo.
  • Đóng góp của tác giả: Cung cấp hệ thống dẫn liệu thực địa định lượng và cập nhật đầu tiên về hình thái kích thước, chu kỳ vật hậu nửa đầu năm, đặc điểm lý hóa đất và vị trí của loài Trai trong công thức tổ thành lâm phần tại KBTTN Na Hang.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Thời gian thực địa ngắn (từ tháng 1 đến tháng 5/2015), chỉ theo dõi trực tiếp được 2 cây mẫu trong giai đoạn ra chồi, ra hoa và hình thành quả non, chưa thể theo dõi trực tiếp thời kỳ quả chín (tháng 8 - 9) cũng như hiện tượng phát tán, rụng hạt.
    • Phạm vi điều tra bị giới hạn ở các đai độ cao dưới 1.000 m do địa hình núi đá vôi hiểm trở, chưa đánh giá toàn diện mật độ cây tái sinh dưới tán rừng.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng phạm vi và thời gian theo dõi vật hậu trọn vẹn cả năm để ghi nhận đầy đủ chu kỳ sinh sản.
    • Nghiên cứu sâu về đặc điểm sinh thái tái sinh tự nhiên từ hạt, thử nghiệm các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhân giống vô tính và hữu tính phục vụ gây trồng phục hồi nguồn gen loài Trai.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên và nghiên cứu sinh các ngành Quản lý tài nguyên rừng, Lâm học, Sinh thái học và Đa dạng sinh học tham khảo về phương pháp điều tra thực vật rừng núi đá vôi, phương pháp lập ô tiêu chuẩn 6 cây và ứng dụng chỉ số Daniel Marmillod ($IV%$) trong phân tích tổ thành rừng.
  • Cán bộ quản lý, kiểm lâm tại KBTTN Na Hang và các khu bảo tồn thiên nhiên có sinh cảnh núi đá vôi tương tự tại miền Bắc trong việc xây dựng kế hoạch giám sát đa dạng sinh học và bảo tồn nguồn gen thực vật nguy cấp.

Câu hỏi thường gặp

1. Loài cây Trai trong nghiên cứu có tên khoa học và vị trí phân loại học cụ thể như thế nào?

Loài Trai có tên khoa học là Garcinia fragraeoides, thuộc ngành Hạt kín (Magnoliophyta), lớp Ngọc lan (Magnoliopsida), họ Măng cụt (Clusiaceae Lindl).

2. Kích thước thân cây Trai trưởng thành ghi nhận tại khu bảo tồn Na Hang đạt bao nhiêu?

Theo số liệu điều tra tại các ô tiêu chuẩn, cây Trai có đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$) trung bình đạt 37,2 cm (nhỏ nhất là 25 cm, lớn nhất là 60 cm) và chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) trung bình đạt 21,0 m (dao động từ 16 m đến 25 m).

3. Diễn biến các pha vật hậu của cây Trai từ tháng 1 đến tháng 5 diễn ra như thế nào?

Cây Trai bắt đầu ra chồi và lá non vào tháng 1 - 2, hình thành nụ hoa vào tháng 2 - 3, ra hoa rộ vào tháng 3 - 4 và bắt đầu đậu quả non vào tháng 4 - 5.

4. Chỉ số giá trị quan trọng ($IV%$) của cây Trai và loài chiếm ưu thế nhất trong các OTC là bao nhiêu?

Trong 6 ô tiêu chuẩn khảo sát, loài Nghiến (Burretiodendron hsienmu) chiếm ưu thế cao nhất với $IV%$ từ 23,05% đến 30,87%. Cây Trai tham gia vào công thức tổ thành của cả 6 ô với chỉ số $IV%$ dao động từ 5,29% đến 11,67%.

5. Đặc điểm đất đai nơi cây Trai phân bố tại khu vực nghiên cứu có tính chất gì nổi bật?

Đất có tầng thảm mục $A_0$ mỏng (0,3 - 0,6 cm), tầng $A_1$ sâu 70 cm màu xám, tơi xốp, nhiều mùn, ẩm ướt, thành phần cơ giới thịt nhẹ với tỷ lệ đá lẫn khoảng 6% và tỷ lệ rễ cây khoảng 7%.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Ma Duy Ba đã xác định một cách có hệ thống các đặc tính lâm học cơ bản của loài cây Trai (Garcinia fragraeoides) tại Khu bảo tồn thiên nhiên Na Hang, tỉnh Tuyên Quang. Kết quả nghiên cứu đã cung cấp dẫn liệu cụ thể về hình thái thân lá, chu kỳ vật hậu từ tháng 1 đến tháng 5, điều kiện lập địa sườn núi đá vôi dốc và vai trò của loài trong cấu trúc tổ thành lâm phần tầng cây cao ($IV%$ từ 5,29% đến 11,67%). Công trình là cơ sở khoa học thực chứng phục vụ công tác quản lý, khoanh nuôi xúc tiến tái sinh và bảo tồn nguồn gen thực vật quý hiếm tại hệ sinh thái rừng núi đá vôi phía Bắc Việt Nam.