Tổng quan nghiên cứu

Bách vàng (danh pháp khoa học: Xanthocyparis vietnamensis Farjon & Hiep) là loài cây thân gỗ đặc hữu quý hiếm thuộc họ Hoàng đàn (Cupressaceae), lớp Thông (Pinopsida), được phát hiện lần đầu tại vùng núi đá vôi phía Bắc Việt Nam. Theo Sách đỏ Việt Nam và Danh lục đỏ IUCN, loài này được xếp ở cấp bảo tồn Cực kỳ nguy cấp (CR B1+2b,c,e và CR B2ab(v)), đồng thời thuộc nhóm IA trong danh mục thực vật rừng nguy cấp, quý hiếm theo Nghị định 06/2019/NĐ-CP và Nghị định 32/2006/NĐ-CP, bị nghiêm cấm triệt để mọi hành vi khai thác vì mục đích thương mại. Do gỗ có mùi thơm đặc trưng, thớ mịn, không cong vênh và kháng mối mọt vượt trội, quần thể Bách vàng trong tự nhiên đã bị khai thác kiệt quệ trong nhiều thập kỷ. Hiện nay, loài chỉ còn phân bố cục bộ trên các đỉnh núi đá vôi cheo leo ở độ cao từ 1.285 m đến 1.330 m so với mực nước biển tại tỉnh Hà Giang và Cao Bằng.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ thực trạng suy giảm sinh thái nghiêm trọng: số lượng cá thể trưởng thành còn lại rất ít, tái sinh tự nhiên dưới tán rừng vô cùng hạn chế với mật độ chỉ đạt khoảng 0,65 cây con trên mỗi gốc cây mẹ, trong khi các nỗ lực nhân giống bằng hạt đại trà vẫn chưa đạt hiệu quả do hạt nhẹ và khó nảy mầm. Mục tiêu cụ thể của luận văn nhằm xác định các đặc điểm lâm học cơ bản (hình thái, sinh thái, phân bố và tái sinh tự nhiên), đồng thời hoàn thiện quy trình kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom cành tại xã Ca Thành, huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng. Nghiên cứu được thực hiện tại sinh cảnh núi cao trên 600 m thuộc xã Ca Thành và Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén trong giai đoạn 2018 - 2020. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc xây dựng luận cứ khoa học định lượng giúp bảo tồn nguồn gen 34 cá thể phân bố hẹp, mở rộng tỷ lệ ra rễ của hom cành lên tới 78% - 100%, đóng góp thiết thực vào chiến lược quản lý 6.228,91 ha đất lâm nghiệp tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng lý thuyết cấu trúc quần xã thực vật rừng của Phùng Ngọc Lan và Rollet, kết hợp nguyên lý sinh thái học tái sinh tự nhiên của Richards và Van Steenis. Cấu trúc rừng được xem xét như sự biểu hiện không gian và thời gian của quá trình tương tác sinh thái giữa các loài cây thân gỗ với hoàn cảnh lập địa núi đá vôi. Để định lượng mối quan hệ tổ thành, nghiên cứu áp dụng mô hình chỉ số giá trị quan trọng (Importance Value Index - IV%) của Daniel Marmillod, kết hợp các quy luật phân bố toán học Meyer và Weibull nhằm mô phỏng cấu trúc tầng tán và đường kính thân cây.

Bốn khái niệm cốt lõi được hệ thống hóa xuyên suốt đề tài gồm:

  1. Cấu trúc tổ thành tầng cây cao (phản ánh vai trò ưu thế sinh thái của các loài cây gỗ thông qua chỉ số IV% lớn hơn 5%);
  2. Tái sinh tự nhiên triển vọng (nhóm cây con có phẩm chất sinh trưởng từ trung bình trở lên và đã vượt khỏi tầng cây bụi thảm tươi);
  3. Sinh lý nhân giống vô tính bằng chất điều hòa sinh trưởng auxin (cơ chế phân hóa tế bào và kích thích hình thành rễ bất định từ cành hom bánh tẻ);
  4. Bảo tồn chuyển chỗ (Ex-situ) và bảo tồn tại chỗ (In-situ) đối với các loài thực vật hạt trần nguy cấp.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập từ hệ thống điều tra thực địa kết hợp dữ liệu kế thừa có chọn lọc. Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, đề tài thiết lập 8 tuyến điều tra thực địa với tổng chiều dài 39,5 km chạy qua các dạng địa hình phức tạp từ 600 m đến trên 1.300 m. Trên các tuyến, 8 ô tiêu chuẩn (OTC) tạm thời có diện tích 1.000 m2 mỗi ô được bố trí theo phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng đại diện cho 3 trạng thái rừng: rừng lá rộng thường xanh nghèo kiệt núi đá (TXDK: 2 OTC), rừng lá rộng thường xanh nghèo núi đá (TXDN: 3 OTC), và rừng lá rộng thường xanh trung bình núi đá (TXDB: 3 OTC).

Để khảo sát cây tái sinh, 32 ô dạng bản (ODB) diện tích 25 m2 (5m x 5m) được lập tại 4 góc của các OTC. Tầng cây bụi và thảm tươi được theo dõi qua 40 ODB (5 ODB mỗi OTC). Đối với vật hậu, đề tài theo dõi định kỳ 4 mùa trên 5 cây mẹ tiêu chuẩn. Đối với thực nghiệm nhân giống, 1.050 cành hom bánh tẻ (dài 15 - 20 cm, đường kính 0,3 - 0,5 cm) được bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCBD) với 10 công thức (gồm 3 chất kích thích NAA, IBA, IAA ở các nồng độ 500 ppm, 750 ppm, 1000 ppm và công thức đối chứng không xử lý thuốc), mỗi công thức lặp lại 3 lần với 35 hom trên mỗi ô thí nghiệm.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích toán học lâm nghiệp và khối ngẫu nhiên là nhằm loại bỏ tối đa các sai số môi trường, bảo đảm tính khách quan khi đánh giá ảnh hưởng của độ tàn che, cấu trúc thảm tươi đến khả năng tái sinh, cũng như xác định chính xác công thức auxin tối ưu cho việc ra rễ. Thời gian nghiên cứu thực nghiệm được triển khai từ tháng 2/2019 đến tháng 4/2020 tại vườn ươm Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra lâm học đã xác lập bộ số liệu chi tiết về đặc điểm hình thái và phân bố của Bách vàng tại khu vực nghiên cứu:

Thứ nhất, về hình thái lâm phần, Bách vàng là loài cây gỗ lớn với đường kính ngang ngực (D1.3) trung bình đạt 21,17 cm (dao động từ 6,0 cm đến 45,0 cm), chiều cao vút ngọn (Hvn) trung bình đạt 8,63 m (dao động từ 5,0 m đến 15,0 m), chiều cao dưới cành trung bình là 2,38 m và đường kính tán trung bình đạt 5,82 m (biến thiên từ 2,5 m đến 11,0 m). Vỏ thân dày từ 1,5 đến 3,0 cm, nứt dọc sâu, tiết nhựa thơm màu hồng nhạt. Cây trưởng thành mang đặc điểm hình thái độc đáo với sự tồn tại đồng thời của 3 dạng lá: lá non hình kim, lá chuyển tiếp và lá vảy xếp vòng 4 chiếc đối xứng chữ thập.

Thứ hai, về phân bố sinh thái, Bách vàng có vùng phân bố cực kỳ hẹp, chỉ xuất hiện trên các chóp núi đá vôi ở độ cao từ 1.285 m đến 1.328 m với độ dốc lớn, thổ nhưỡng feralit đỏ nâu phát triển trên đá vôi có tầng đất mỏng. Quần thể tự nhiên tại Ca Thành ghi nhận tổng số 34 cá thể, bao gồm 25 cây trưởng thành và 9 cây tái sinh phát hiện trong đợt khảo sát ban đầu, cùng 29 cây trưởng thành đo đếm chi tiết trên các tuyến lập ô.

Thứ ba, về thực trạng tái sinh tự nhiên, khả năng tự phục hồi của loài ở mức báo động. Trong 33 cây tái sinh đo đếm được tại 8 tuyến, 100% cá thể đều có chiều cao dưới 50 cm. Phẩm chất cây tái sinh rất kém: có tới 75,76% (25/33 cây) thuộc cấp chất lượng xấu, 24,24% (8/33 cây) ở mức trung bình, và không có bất kỳ cá thể nào đạt chất lượng tốt hoặc trở thành cây triển vọng vượt tán bụi. Mật độ tái sinh bình quân chỉ đạt 2,5 cây trên một tuyến điều tra và 0,65 cây trên một gốc cây mẹ.

Thứ tư, về kết quả nhân giống vô tính bằng hom, thí nghiệm trên 1.050 cành hom khẳng định Bách vàng có khả năng phát sinh rễ phụ rất tốt. Xử lý hom bằng chất kích thích IBA và NAA ở nồng độ 500 ppm, 750 ppm và 1000 ppm đem lại tỷ lệ ra rễ vượt trội từ 78% đến 100%, cao hơn đáng kể so với chất IAA (đạt 70% - 80%) và công thức đối chứng. Rễ giâm hom phát triển khỏe mạnh với chiều dài rễ trung bình đạt từ 3,5 cm đến 6,8 cm sau 180 ngày chăm sóc trong giá thể cát mịn xử lý thuốc tím KMnO4 0,5%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng tái sinh hạt kém trong tự nhiên là do hạt Bách vàng rất nhỏ, khối lượng 1.000 hạt chỉ nặng 5,5 gam, cánh mỏng nên dễ bị gió cuốn rơi vào các khe đá khô hạn hoặc bị giữ lại trên thảm mục dày, không tiếp xúc được với đất khoáng. Bên cạnh đó, các trạng thái rừng có độ tàn che vượt quá 0,7 tạo môi trường thiếu sáng, cản trở sự sinh trưởng của cây mầm vốn là loài ưa sáng ở giai đoạn sau nảy mầm. Áp lực khai thác gỗ trong quá khứ của người dân bản địa cũng làm đứt gãy cấu trúc cây mẹ có khả năng cho hạt giống chất lượng.

So sánh với các nghiên cứu của các tác giả tại Khu bảo tồn Bát Đại Sơn (Hà Giang), đặc tính sinh thái và sinh trưởng chậm của Bách vàng tại Cao Bằng có tính tương đồng cao. Tuy nhiên, khả năng nhân giống vô tính của loài tại Cao Bằng đạt kết quả khả quan hơn nhờ kiểm soát độ ẩm phun sương 2 - 3 lần mỗi ngày và duy trì lưới đen che 50% ánh sáng.

Trong báo cáo chuyên môn, các dữ liệu về cấu trúc lâm phần có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua biểu đồ phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D1.3) dạng đường cong giảm liên tục phỏng theo hàm Meyer. Đồng thời, kết quả thí nghiệm nhân giống 10 công thức được thể hiện tường minh qua bảng ma trận so sánh các chỉ tiêu: tỷ lệ hom sống (%), tỷ lệ ra rễ (%), số lượng rễ trung bình trên hom (3 - 7 rễ/hom) và chiều dài rễ cực đại (đạt trên 8 cm).

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm bảo tồn bền vững và phát triển nguồn gen quý hiếm của loài Bách vàng tại Cao Bằng, 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý được đề xuất cụ thể như sau:

  1. Thực hiện bảo tồn tại chỗ (In-situ): Tiến hành định vị GPS, cắm biển bảo vệ nghiêm ngặt đối với 34 cá thể Bách vàng tự nhiên tại xã Ca Thành. Thành lập khu bảo vệ nghiêm ngặt diện tích 50 ha sinh cảnh núi cao trước quý II/2021, do Hạt Kiểm lâm huyện Nguyên Bình phối hợp với Ban Quản lý Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén trực tiếp tuần tra, kiểm soát 100% các hoạt động xâm hại rừng.

  2. Triển khai bảo tồn chuyển chỗ (Ex-situ): Xây dựng vườn lưu giữ và nhân giống nguồn gen Bách vàng với quy mô từ 2.000 đến 3.000 cây con tại vườn ươm Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén trong giai đoạn 2021 - 2023. Đơn vị chủ trì thực hiện là Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Cao Bằng cùng các viện nghiên cứu lâm nghiệp chuyên ngành.

  3. Ứng dụng biện pháp kỹ thuật lâm sinh hỗ trợ tái sinh: Áp dụng kỹ thuật phát dọn dây leo, cây bụi cục bộ trong bán kính 10 - 15 m xung quanh các cây mẹ trưởng thành; xới nhẹ đất để lộ lớp đất khoáng và điều chỉnh độ tàn che tán rừng về ngưỡng tối ưu 0,5 - 0,6 nhằm nâng tỷ lệ nảy mầm tự nhiên của hạt lên trên 20% bắt đầu từ mùa quả chín tháng 1 và tháng 2 năm 2021.

  4. Phát triển sinh kế cộng đồng và truyền thông nâng cao nhận thức: Tổ chức 6 đợt tuyên truyền lâm nghiệp cho 614 hộ dân thuộc 11 xóm của xã Ca Thành, lồng ghép chính sách giao khoán quản lý 6.228,91 ha đất lâm nghiệp gắn với chi trả dịch vụ môi trường rừng. Mục tiêu đặt ra là chấm dứt 100% tình trạng khai thác gỗ Bách vàng trái phép trong vòng 12 tháng, do Ủy ban nhân dân xã Ca Thành phối hợp cùng các tổ chức xã hội thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn cho 4 nhóm đối tượng cụ thể:

  1. Các nhà nghiên cứu, giảng viên và sinh viên ngành Lâm học, Sinh thái học thực vật: Cung cấp nguồn tư liệu chuẩn xác về đặc điểm sinh trắc học, tổ thành loài IV% và đặc tính sinh học của một chi thực vật hạt trần đơn loài đặc hữu, phục vụ trực tiếp cho công tác giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu về thực vật rừng Việt Nam.

  2. Ban quản lý các Vườn quốc gia và Khu bảo tồn thiên nhiên vùng núi đá vôi phía Bắc: Tiếp cận hướng dẫn thực hành về kỹ thuật điều tra tuyến, khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên và giải pháp quản lý quần thể thực vật cực kỳ nguy cấp trong điều kiện địa hình chia cắt phức tạp.

  3. Kỹ sư lâm nghiệp và cán bộ kỹ thuật tại các trung tâm giống cây trồng: Ứng dụng trọn vẹn quy trình giâm hom vô tính với chất kích thích IBA và NAA ở nồng độ 500 - 1000 ppm trên giá thể cát khử trùng, giúp nhân nhanh số lượng lớn cây giống Bách vàng đạt tỷ lệ ra rễ 78% - 100% để phục vụ trồng phục hồi rừng.

  4. Các nhà hoạch định chính sách lâm nghiệp và cơ quan quản lý nhà nước tại Cao Bằng: Sử dụng các số liệu thực tế về kinh tế - xã hội của 614 hộ dân tại Ca Thành để xây dựng các dự án bảo tồn đa dạng sinh học gắn liền với cải thiện sinh kế bền vững cho đồng bào dân tộc thiểu số vùng cao.

Câu hỏi thường gặp

  1. Vì sao Bách vàng được xếp vào nhóm thực vật Cực kỳ nguy cấp (CR) trong Sách đỏ? Bách vàng được xếp ở cấp CR do diện tích phân bố cực kỳ hẹp trên các đỉnh núi đá vôi từ 1.285 m đến 1.330 m tại Hà Giang và Cao Bằng, với số lượng cá thể trưởng thành còn lại rất ít (tại Ca Thành chỉ ghi nhận 34 cá thể). Quần thể đối mặt nguy cơ suy giảm liên tục do khai thác gỗ trái phép và khả năng tái sinh tự nhiên bằng hạt rất thấp.

  2. Điểm đặc trưng hình thái khác biệt nhất của loài Bách vàng là gì? Điểm độc đáo nhất của Bách vàng là sự hiện diện đồng thời của 3 dạng lá trên cùng một cây trưởng thành: lá non hình kim mọc đối chéo chữ thập, lá chuyển tiếp và lá vảy trưởng thành xếp áp sát cành. Thân cây có đường kính trung bình 21,17 cm, nứt dọc sâu, vỏ tiết nhựa màu hồng nhạt có mùi thơm tinh dầu đặc trưng.

  3. Những yếu tố nào khiến Bách vàng tái sinh tự nhiên rất kém dưới tán rừng? Khối lượng 1.000 hạt Bách vàng chỉ đạt 5,5 gam, hạt nhẹ và mỏng nên dễ mất sức nảy mầm trên thảm mục dày hoặc rơi vào hốc đá khô cằn. Thêm vào đó, độ tàn che rừng dày đặc trên 0,7 khiến 100% cây con điều tra đều cao dưới 50 cm, trong đó 75,76% bị cong queo, kém phẩm chất do thiếu ánh sáng.

  4. Nồng độ chất kích thích ra rễ nào cho tỷ lệ sống và ra rễ cao nhất khi giâm hom? Thực nghiệm trên 1.050 cành hom tại vườn ươm Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén chứng minh rằng hai chất điều hòa sinh trưởng IBA và NAA ở nồng độ từ 500 ppm đến 1000 ppm cho hiệu quả cao nhất với tỷ lệ ra rễ đạt từ 78% đến 100%, vượt trội hơn hẳn so với IAA (70% - 80%) và nhóm đối chứng.

  5. Luận văn đã đề xuất giải pháp kỹ thuật nào có tính đột phá để phục hồi loài? Giải pháp đột phá là kết hợp nhân giống vô tính hàng loạt bằng hom cành tại vườn ươm có mái che 50% ánh sáng với biện pháp lâm sinh điều chỉnh độ tàn che tán rừng về mức 0,5 - 0,6 quanh gốc cây mẹ bán kính 10 - 15 m, giúp chủ động nguồn cây giống phục hồi sinh thái mà không phụ thuộc vào nguồn hạt giống tự nhiên.

Kết luận

  • Luận văn đã xác lập bộ số liệu định lượng toàn diện về đặc tính lâm học của loài Bách vàng tại xã Ca Thành, huyện Nguyên Bình, với đường kính thân D1.3 trung bình 21,17 cm và chiều cao vút ngọn Hvn trung bình 8,63 m.
  • Khảo sát thực địa đã phản ánh trung thực mức độ nguy cấp của quần thể khi chỉ ghi nhận 34 cá thể phân bố hẹp ở độ cao từ 1.285 m đến 1.328 m, với 100% cây tái sinh dưới 50 cm có chất lượng xấu và trung bình.
  • Nghiên cứu đã làm chủ thành công công nghệ nhân giống vô tính bằng hom cành với tỷ lệ ra rễ đạt từ 78% đến 100% khi xử lý bằng IBA và NAA nồng độ 500 - 1000 ppm.
  • Hệ thống hóa các giải pháp bảo tồn đồng bộ kết hợp in-situ, ex-situ và các tác động kỹ thuật lâm sinh điều chỉnh độ tàn che quanh gốc cây mẹ.
  • Đóng góp luận cứ khoa học thực tiễn giúp tỉnh Cao Bằng và Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén quy hoạch vùng bảo tồn nguồn gen thực vật nguy cấp trên diện tích 6.228,91 ha đất lâm nghiệp.

Đóng góp lớn nhất của công trình là mở ra phương pháp bảo tồn thực nghiệm hiệu quả cao cho một loài cây lá kim đặc hữu quý hiếm bậc nhất Việt Nam. Trong lộ trình 2021 - 2024, việc đưa 2.000 cây con giâm hom vào trồng phục hồi rừng tự nhiên tại Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén là bước đi then chốt. Hãy chủ động ứng dụng quy trình kỹ thuật này vào thực tiễn quản lý rừng để bảo vệ và phát triển bền vững nguồn gen Bách vàng cho tương lai.