Tổng quan nghiên cứu

Cây Ươi (Scaphium macropodum (Miq.) Heyne) là loài cây gỗ lớn bản địa đa tác dụng thuộc họ Trôm (Sterculiaceae), đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái rừng tự nhiên và kinh tế lâm nghiệp Việt Nam. Hạt Ươi là nguồn dược liệu quý chứa hàm lượng chất nhầy cao, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc và hỗ trợ điều trị gai cột sống, với sản lượng thu hái tự nhiên ước tính đạt khoảng 235 tấn hạt khô mỗi năm trên phạm vi cả nước. Giá trị kinh tế của hạt Ươi trên thị trường dao động từ 100.000 đến 450.000 đồng/kg tùy theo chất lượng và thời điểm mùa vụ. Tuy nhiên, chu kỳ sai quả của Ươi cách quãng từ 3 đến 4 năm một lần kết hợp với tập quán khai thác mang tính hủy diệt như chặt hạ cả cây gỗ lớn để lấy quả đã làm suy thoái nghiêm trọng cấu trúc quần thể. Hàng loạt lâm phần tự nhiên bị suy giảm mạnh về số lượng cá thể thành thục, đưa loài này vào danh mục cần bảo tồn trong Sách đỏ Việt Nam năm 2007.

Khu vực Nam Trung Bộ, tiêu biểu là hai tỉnh Quảng Nam và Quảng Ngãi, là địa bàn phân bố trọng điểm của cây Ươi nhưng cũng chịu áp lực khai thác nặng nề nhất. Mục tiêu của luận văn là làm sáng tỏ các đặc điểm phân bố sinh thái, cấu trúc tầng cây cao và đặc điểm tái sinh tự nhiên của loài Ươi trong các trạng thái rừng tự nhiên giàu, trung bình và nghèo tại Quảng Nam và Quảng Ngãi trong giai đoạn 2018 - 2020. Nghiên cứu cung cấp hệ thống dữ liệu định lượng về mật độ, trữ lượng, tổ thành loài và tính chất lý hóa học đất, tạo cơ sở khoa học xác đáng nhằm hoàn thiện các quy trình kỹ thuật lâm sinh, phục hồi nguồn gen và phát triển kinh tế bền vững cho cộng đồng địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng hệ thống lý thuyết sinh thái học quần xã và lâm sinh học nhiệt đới hiện đại, tập trung vào các quy luật phân tầng, động thái cấu trúc không gian và thời gian của hệ sinh thái rừng tự nhiên. Nền tảng lý luận kế thừa các công trình nghiên cứu kinh điển về cấu trúc rừng mưa nhiệt đới của Richards, Baur, cùng lý thuyết biến đổi tổ thành loài qua các giai đoạn diễn thế của Melekhov và Thái Văn Trừng.

Khung lý thuyết của luận văn tích hợp bốn khái niệm cốt lõi:

  1. Chỉ số mức độ quan trọng sinh thái (IV% - Important Value Index) theo Curtis và McIntosh nhằm xác định vị thế sinh thái và mức độ ưu thế của các loài cây gỗ trong lâm phần.
  2. Cấu trúc phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D1.3) và cấp chiều cao (N/Hvn), phản ánh trạng thái động thái và tính ổn định của lâm phần.
  3. Chỉ số phân bố không gian ngẫu nhiên, cách đều hoặc cụm của Clark và Evans (chỉ số U).
  4. Khái niệm tầng cây tái sinh triển vọng (cây có chiều cao từ 1,0 m trở lên, sinh trưởng tốt, không sâu bệnh và có tiềm năng gia nhập tầng tán chính).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phương pháp điều tra lâm học thực nghiệm trên hệ thống ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình tạm thời tại hai tỉnh Quảng Nam và Quảng Ngãi theo tiêu chí phân loại trạng thái rừng quy định tại Thông tư 34/2009/TT-BNNPTNT. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 18 OTC sơ cấp (kích thước 50 m x 50 m, diện tích 2.500 m2/ô, tương đương tổng diện tích điều tra tầng cây cao là 4,5 ha), chia đều cho 3 trạng thái rừng (giàu, trung bình, nghèo) tại mỗi tỉnh (9 OTC/tỉnh). Phương pháp chọn mẫu điển hình được lựa chọn nhằm đảm bảo tính đại diện cao nhất cho cấu trúc quần xã thực vật có loài Ươi phân bố.

Trong mỗi OTC sơ cấp, thiết lập 5 ô dạng bản diện tích 25 m2 (5 m x 5 m) tại 4 góc và 1 tâm (tổng cộng 90 ô dạng bản) để thu thập số liệu tầng tái sinh. Tại mỗi trạng thái rừng, đào 1 phẫu diện đất kích thước 0,8 m x 1,2 m x 1,0 m để lấy 12 mẫu đất ở 2 tầng độ sâu (0 - 20 cm và 30 - 50 cm) nhằm phân tích các chỉ tiêu lý tính (dung trọng, thành phần cơ giới) và hóa tính (pHKCl, Nts, P2O5 dễ tiêu, K2O dễ tiêu, dung tích hấp thu CEC) theo hệ thống Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN). Dữ liệu được xử lý bằng toán thống kê sinh học trên phần mềm SPSS và Excel, ứng dụng các mô hình phân bố giải tích như hàm Weibull và hàm Meyer để mô phỏng quy luật cấu trúc cây rừng. Timeline thực hiện điều tra thực địa và phân tích trong phòng thí nghiệm diễn ra tập trung từ năm 2018 đến năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, về phân bố sinh thái và điều kiện lập địa, cây Ươi tại Nam Trung Bộ phân bố chủ yếu ở đai cao từ 300 đến 500 m so với mực nước biển, trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa có nhiệt độ trung bình năm từ 24,5°C đến 26,5°C và lượng mưa dồi dào từ 2.198,0 mm đến 2.248,0 mm/năm. Đất dưới các lâm phần có Ươi phân bố phần lớn là đất feralit phát triển trên đá phiến hoặc đá vôi, có độ dày tầng đất trên 70 cm. Phân tích lý hóa tính cho thấy đất có thành phần cấp hạt cát chiếm ưu thế (57,32% - 73,63%), dung trọng tầng đất mặt biến động từ 1,007 đến 1,184 g/cm3. Đất có phản ứng rất chua với độ pHKCl dao động từ 3,52 đến 3,99. Hàm lượng đạm tổng số đạt mức trung bình đến giàu (0,075% - 0,240%), nhưng 100% mẫu đất đều ở mức rất nghèo lân dễ tiêu (21,24 - 39,13 mg/kg) và rất nghèo kali dễ tiêu (5,03 - 38,02 mg/kg).

Thứ hai, về cấu trúc tầng cây cao, mật độ và trữ lượng cá thể Ươi có sự phân hóa rõ nét giữa các trạng thái rừng. Tại Quảng Ngãi, mật độ Ươi tăng dần từ rừng nghèo (17 cây/ha, trữ lượng 5,18 m3/ha) đến rừng giàu (123 cây/ha, trữ lượng 28,90 m3/ha). Ngược lại, tại Quảng Nam, mật độ Ươi tập trung cao ở rừng nghèo (33 cây/ha) và rừng giàu (43 cây/ha). Đường kính bình quân (D1.3) của cây Ươi tại Quảng Nam đạt giá trị cao nhất ở trạng thái rừng trung bình (30,8 cm) và rừng nghèo (25,8 cm), vượt trội so với đường kính trung bình của toàn lâm phần (13,3 - 15,5 cm). Chiều cao vút ngọn (Hvn) của cây Ươi dao động từ 11,0 đến 19,8 m.

Thứ ba, về tổ thành và tầng cây tái sinh, tỷ lệ cây Ươi đạt phẩm chất tốt (loại A) chiếm tỷ lệ áp đảo từ 66,67% đến 100% trên các ô điều tra. Ươi tham gia vào công thức tổ thành tầng cây cao với chỉ số IV% dao động từ 5,1% đến 17,7%. Cây tái sinh chủ yếu có nguồn gốc từ hạt, sinh trưởng mạnh tại các khoảng trống tán rừng nghèo và rừng trung bình, thể hiện đặc tính của loài cây tiên phong ưa sáng.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt về sinh trưởng đường kính và chiều cao của cây Ươi giữa các trạng thái rừng phản ánh rõ quy luật cạnh tranh ánh sáng và không gian dinh dưỡng. Tại trạng thái rừng nghèo và trung bình sau khai thác chọn, sự xuất hiện của các khoảng trống tán tạo điều kiện chiếu sáng thuận lợi, giúp cây Ươi phát huy tốc độ sinh trưởng vượt tán. Việc số lượng cây Ươi tại rừng nghèo ít hơn nhưng kích thước thân cây lớn hơn là hệ quả của việc địa hình hiểm trở, dây leo bụi rậm dày đặc đã ngăn cản sự xâm nhập chặt phá của con người đối với những cá thể này trong quá khứ.

Kết quả nghiên cứu này tương đồng với các phát hiện sinh thái học của Yamada, Suzuki và Lê Quốc Huy, khẳng định Ươi là loài có phản ứng nhạy cảm với chế độ ánh sáng, có khả năng thích nghi trên đất chua nghèo dinh dưỡng nhưng đòi hỏi tầng đất dày và thoát nước tốt. Dữ liệu thực nghiệm về mối quan hệ giữa phân bố số cây theo cấp kính (N/D1.3) và cấp chiều cao (N/Hvn) được mô phỏng phù hợp nhất qua đường cong phân bố Weibull dạng giảm một đỉnh lệch trái. Các số liệu về hóa tính đất (độ chua, Nts, P2O5, K2O) có thể được trực quan hóa hiệu quả thông qua biểu đồ cột so sánh hai tầng phát sinh (0 - 20 cm và 30 - 50 cm), chứng minh sự sụt giảm nghiêm trọng của hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu theo độ sâu.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các bằng chứng khoa học thu được, nghiên cứu đề xuất bốn nhóm giải pháp lâm sinh trọng tâm nhằm bảo tồn và phát triển cây Ươi tại khu vực Nam Trung Bộ:

  1. Quy hoạch vùng trồng và lựa chọn lập địa phù hợp: Chi cục Kiểm lâm và Sở Nông nghiệp & PTNT các tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi cần khoanh vùng các khu vực gây trồng tối ưu ở độ cao từ 300 đến 500 m, độ dốc dưới 25 độ, nơi có độ dày tầng đất trên 70 cm và độ ẩm cao. Mục tiêu hoàn thiện bản đồ lập địa vùng trồng Ươi trong vòng 12 tháng.
  2. Áp dụng kỹ thuật trồng làm giàu rừng theo băng: Thiết kế các băng chặt rộng từ 3,0 đến 4,0 m xen kẽ các băng chừa rộng 3,0 m nhằm tạo chế độ che sáng từ 40% đến 50% trong 20 tháng đầu đời của cây con. Mật độ trồng duy trì từ 160 đến 500 cây/ha. Do đất tự nhiên rất nghèo lân và kali, bắt buộc phải bón lót từ 150 đến 200 g NPK kết hợp 20 kg phân chuồng hoai mục cho mỗi hố trồng để nâng cao tỷ lệ sống trên 85%.
  3. Thực hiện xúc tiến tái sinh tự nhiên có hỗ trợ: Các Ban quản lý rừng phòng hộ và đặc dụng cần tiến hành phát dọn dây leo, cây bụi chèn ép xung quanh các gốc cây Ươi tái sinh triển vọng trong bán kính 1,5 đến 2,0 m. Điều chỉnh độ tàn che của tán rừng xung quanh đạt mức 0,5 - 0,6 nhằm cung cấp đủ ánh sáng cho cây tái sinh vươn lên tầng ưu thế. Hoạt động chăm sóc thực hiện định kỳ 2 lần/năm trong 3 năm đầu.
  4. Ban hành quy chế thu hái hạt bền vững và bảo tồn nguồn gen: Ủy ban nhân dân các huyện vùng núi cần ban hành chế tài nghiêm cấm tuyệt đối hành vi chặt hạ cây hoặc đốn cành lớn để thu gom quả Ươi. Chuyển đổi sang hình thức thu nhặt quả rụng tự nhiên hoặc sử dụng lưới căng dưới tán vào mùa chín (tháng 6 đến tháng 8), kết hợp tuyển chọn các cây mẹ ưu trội để xây dựng rừng giống chuyển hóa phục vụ cung ứng hạt giống chất lượng cao.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về lâm nghiệp (Sở Nông nghiệp & PTNT, Chi cục Kiểm lâm): Sử dụng các dữ liệu về điều kiện lập địa, hiện trạng trữ lượng và phân bố để xây dựng quy hoạch phát triển lâm sản ngoài gỗ và ban hành các chính sách bảo tồn nguồn gen cây Ươi cấp tỉnh.
  2. Ban quản lý các Vườn quốc gia, Khu bảo tồn thiên nhiên và Ban quản lý rừng phòng hộ: Ứng dụng các thông số kỹ thuật về độ mở tán, mật độ băng chặt và công thức bón phân để triển khai các dự án làm giàu rừng và khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên đạt hiệu quả sinh học cao.
  3. Các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học ngành Lâm học, Sinh thái học: Khai thác nguồn tài liệu thực nghiệm phong phú về cấu trúc tổ thành, phương pháp mô phỏng toán học phân bố lâm phần và đặc điểm hóa lý đất rừng nhiệt đới phục vụ công tác nghiên cứu chuyên sâu.
  4. Các hợp tác xã lâm nghiệp và hộ nông dân miền núi: Tiếp cận các hướng dẫn kỹ thuật trồng xen, trồng vườn rừng và phương pháp thu hái hạt bền vững nhằm tạo sinh kế ổn định, nâng cao thu nhập gia đình từ cây Ươi.

Câu hỏi thường gặp

Cây Ươi phân bố chủ yếu ở những điều kiện lập địa và khí hậu nào tại Nam Trung Bộ? Cây Ươi phân bố thích hợp nhất ở đai cao từ 300 đến 500 m so với mực nước biển, nơi có nhiệt độ trung bình năm từ 24,5°C đến 26,5°C và lượng mưa trên 2.100 mm/năm. Loài này ưa lập địa có độ dày tầng đất trên 70 cm, đất feralit pha cát hoặc thịt nhẹ, thoát nước tốt và có độ dốc đa dạng từ chân đồi đến các sườn núi dốc.

Tại sao việc bón phân lân lại đóng vai trò quyết định khi gây trồng cây Ươi? Kết quả phân tích 100% mẫu đất tại Quảng Nam và Quảng Ngãi đều chỉ ra đất có hàm lượng lân dễ tiêu rất nghèo, chỉ dao động từ 21,24 đến 39,13 mg/kg. Để cây con sinh trưởng nhanh, rễ phát triển tốt và sớm bước vào giai đoạn phân cành, việc bón bổ sung phân lân (150 - 200 g NPK/hố) là biện pháp kỹ thuật bắt buộc giúp khắc phục tình trạng thiếu hụt dinh dưỡng tự nhiên.

Cấu trúc tầng cây cao của lâm phần có cây Ươi phân bố có đặc điểm gì nổi bật? Tầng cây cao có mật độ dao động từ 650 đến 1.167 cây/ha tùy theo trạng thái rừng. Cây Ươi thường đóng vai trò là loài cây vượt tán với đường kính trung bình đạt từ 17 đến 30,8 cm và chiều cao đạt từ 11 đến 19,8 m. Phân bố số cây theo cấp kính và cấp chiều cao của lâm phần tuân theo quy luật giảm một đỉnh, mô phỏng tốt nhất bằng hàm giải tích Weibull.

Tập quán khai thác hạt Ươi hiện nay gây ảnh hưởng tiêu cực như thế nào đến nguồn tài nguyên? Do quả Ươi chín ở vị trí cành cao từ 15 đến 25 m, người dân thường đốn hạ toàn bộ thân cây để thu hoạch hạt nhanh chóng. Hành vi này làm suy giảm nghiêm trọng số lượng cây mẹ cho hạt, phá vỡ cấu trúc tuổi của lâm phần và làm mất đi nguồn phát tán hạt giống tự nhiên, đẩy nhiều quần thể Ươi đến bờ vực suy thoái di truyền.

Chế độ ánh sáng tối ưu cho cây Ươi con trong giai đoạn vườn ươm và làm giàu rừng là bao nhiêu? Trong giai đoạn dưới 20 tháng tuổi, cây Ươi là loài chịu bóng nhẹ, cần chế độ che sáng ở mức khoảng 50% (hoặc độ mở sáng 40,2% - 50% trong các băng chặt làm giàu rừng). Sau giai đoạn này, cây chuyển sang đặc tính ưa sáng mạnh và cần được giải phóng tán che để thúc đẩy tăng trưởng chiều cao và đường kính thân cây.

Kết luận

  • Luận văn đã xác lập đầy đủ cơ sở khoa học về phân bố sinh thái của cây Ươi tại Quảng Nam và Quảng Ngãi, khẳng định vùng sinh thái tối ưu ở đai cao 300 - 500 m trên đất feralit dày trên 70 cm và có phản ứng rất chua (pHKCl 3,52 - 3,99).
  • Làm rõ thực trạng lý hóa tính đất với đặc tính rất nghèo lân và kali dễ tiêu, cung cấp luận cứ cho việc bổ sung phân khoáng khi gây trồng.
  • Phân tích định lượng cấu trúc lâm phần và khẳng định Ươi là loài cây gỗ lớn ưu thế có phẩm chất tốt (tỷ lệ phẩm chất A đạt 66,67% - 100%), tham gia ổn định vào cấu trúc tổ thành rừng tự nhiên.
  • Chứng minh tiềm năng tái sinh hạt mạnh mẽ của cây Ươi tại các khoảng trống tán rừng nghèo và trung bình, mở ra giải pháp xúc tiến tái sinh tự nhiên chi phí thấp.
  • Đề xuất hệ thống quy trình kỹ thuật lâm sinh đồng bộ từ khâu chọn đất, trồng làm giàu rừng theo băng 3 - 4 m đến kỹ thuật thu hái hạt bền vững.

Lộ trình tiếp theo trong giai đoạn 2021 - 2025 cần tập trung xây dựng các mô hình khảo nghiệm thực địa trồng làm giàu rừng quy mô 10 - 20 ha tại các lâm trường Nam Trung Bộ và hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật nhân giống phục vụ sản xuất đại trà. Các cơ quan quản lý và chủ rừng cần nhanh chóng áp dụng ngay các khuyến nghị kỹ thuật của luận văn vào thực tiễn quản lý rừng nhằm bảo tồn bền vững nguồn gen cây Ươi quý giá của Việt Nam.