Tổng quan nghiên cứu

Khu bảo tồn thiên nhiên Na Hang thuộc tỉnh Tuyên Quang sở hữu diện tích đất lâm nghiệp 33.061,1 ha, trong đó có 22.401,5 ha rừng đặc dụng với quần thể sinh vật phong phú gồm hơn 2.000 loài thực vật bậc cao có mạch. Hệ sinh thái rừng nhiệt đới trên núi đá vôi tại đây được Quỹ Quốc tế Bảo tồn Thiên nhiên đánh giá là một trong những khu vực có giá trị đa dạng sinh học cao của khu vực Đông Bắc. Tuy nhiên, tình trạng khai thác gỗ bất hợp pháp và biến đổi sinh cảnh trong nhiều thập kỷ qua đã làm suy giảm nghiêm trọng nhiều loài cây gỗ bản địa quý hiếm.

Trong số các loài thực vật cần được ưu tiên bảo vệ, Đinh hương (Dysoxylum cauliflorum Hiern), thuộc họ Xoan (Meliaceae), là loài cây gỗ lớn có giá trị kinh tế và sinh thái đặc biệt. Gỗ Đinh hương có thớ mịn, không bị mối mọt, có mùi thơm đặc trưng dùng trong xây dựng cao cấp. Loài này được xếp hạng Sẽ nguy cấp (VU) trong Sách Đỏ Việt Nam năm 2007 do trữ lượng tự nhiên suy giảm trên 20%. Tại Na Hang, số lượng cá thể Đinh hương ngoài tự nhiên còn rất ít và tái sinh tự nhiên diễn ra kém.

Được thực hiện trong giai đoạn 2017 - 2018, công trình nghiên cứu tập trung giải quyết 3 mục tiêu cụ thể:

  1. Đánh giá đặc điểm phân bố không gian, điều kiện nơi mọc và cấu trúc lâm phần có loài Đinh hương phân bố.
  2. Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật nhân giống cây con bằng hạt thông qua khảo nghiệm thành phần ruột bầu và chế độ che sáng.
  3. Đề xuất hệ thống các giải pháp lâm sinh và quản lý thực địa nhằm bảo tồn nguồn gen bền vững.

Kết quả nghiên cứu cung cấp luận cứ khoa học định lượng, phục vụ trực tiếp công tác bảo tồn nguyên vị 11 cây mẹ giống và hỗ trợ kế hoạch phục hồi tối thiểu 50 ha rừng có Đinh hương phân bố tự nhiên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết cấu trúc lâm phần nhiệt đới để làm rõ quy luật tổ hợp của các loài cây gỗ theo không gian và thời gian. Các mô hình toán học như phân bố giảm Meyer và hàm phân bố xác suất Weibull được sử dụng để phân tích quy luật phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D) và cấp chiều cao (N/H). Đồng thời, nghiên cứu ứng dụng lý thuyết sinh thái học tái sinh rừng nhiệt đới của Richards và Van Steenis để đánh giá quá trình thay thế tầng cây mẹ thông qua hai cơ chế: tái sinh phân tán của loài chịu bóng và tái sinh vệt của loài ưa sáng.

Các khái niệm chính được chuẩn hóa trong nghiên cứu bao gồm:

  • Chỉ số giá trị quan trọng (IV%): Thước đo biểu thị vị trí sinh thái và mức độ ưu thế của từng loài trong lâm phần.
  • Độ tàn che và độ khép tán: Tỷ lệ che phủ của tán cây tầng cao, giữ vai trò quyết định tới lượng ánh sáng lọt xuống tầng dưới tán (ngưỡng tối ưu từ 0,6 đến 0,7).
  • Cây tái sinh có triển vọng: Cây con sinh trưởng tốt, thân thẳng, ngọn không bị cụt và có chiều cao vút ngọn trên 1,0 m.
  • Tính chất lý hóa đất: Các chỉ số độ chua trao đổi (pHKCl), tỷ lệ mùn hữu cơ và hàm lượng đạm, lân, kali dễ tiêu.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phương pháp điều tra lâm học thực địa kết hợp bố trí thí nghiệm nhân giống đơn nhân tố:

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu tuyến: Thiết lập 3 tuyến điều tra ngoại nghiệp với tổng chiều dài 15 km (mỗi tuyến dài 5 km) cắt qua các trạng thái rừng đặc trưng tại các xã Sơn Phú và Thanh Tương. Phương pháp chọn mẫu điển hình trên tuyến ghi nhận tọa độ GPS, độ dốc, hướng phơi và độ cao của 11 cá thể Đinh hương bắt gặp.
  • Cỡ mẫu ô tiêu chuẩn: Lập 6 ô tiêu chuẩn tạm thời với diện tích 2.500 m2 mỗi ô (50m x 50m), tổng diện tích điều tra 15.000 m2 trên 2 trạng thái rừng chính: rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh giàu (TXG) và rừng hỗn giao tre nứa - gỗ tự nhiên (HG2). Điều tra 100% cây gỗ có đường kính ngang ngực D1.3 từ 6 cm trở lên.
  • Cỡ mẫu tái sinh: Bố trí 24 ô dạng bản diện tích 16 m2 (4m x 4m) tại 4 góc của 6 ô tiêu chuẩn để đếm cây tái sinh và đo thảm tươi.
  • Cỡ mẫu nhóm loài đi kèm: Áp dụng phương pháp ô tiêu chuẩn 6 cây xung quanh 30 cây Đinh hương mẹ để xác định tần suất bắt gặp.
  • Cỡ mẫu thí nghiệm vườn ươm: Sử dụng tổng cộng 864 hạt giống Đinh hương cho 2 khối thí nghiệm hoàn chỉnh ngẫu nhiên (432 hạt cho thí nghiệm 4 công thức ruột bầu và 432 hạt cho thí nghiệm 4 chế độ che sáng, mỗi nghiệm thức gồm 3 lần lặp lại với 36 hạt/lần lặp).
  • Lý do chọn phương pháp phân tích: Sử dụng kiểm định phương sai một nhân tố (One-way ANOVA) kết hợp kiểm định Levene và Duncan trên phần mềm SPSS để kiểm tra sự sai khác có ý nghĩa thống kê ở mức xác suất tin cậy 95% (p < 0,05), giúp loại bỏ hoàn toàn các sai số ngẫu nhiên trong khảo nghiệm vườn ươm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát thực địa và phân tích thực nghiệm đã xác lập 3 nhóm kết quả định lượng:

Thứ nhất, về đặc điểm phân bố và điều kiện nơi mọc, trên 15 km tuyến điều tra đã ghi nhận 11 cá thể Đinh hương (tần suất bắt gặp đạt khoảng 0,73 cây/km). Loài phân bố chủ yếu ở đai cao từ 550 m đến 700 m với 8 cá thể (chiếm 72,72%), đai 300 - 550 m ghi nhận 2 cá thể (chiếm 18,18%) và đai 700 - 950 m chỉ có 1 cá thể (chiếm 9,09%). Về địa hình, 81,82% số cá thể (9 cây) xuất hiện trên các sườn núi đá vôi dốc 25 - 30 độ. Đất nơi mọc là đất Feralit phát triển trên đá vôi có tầng đất dày, hàm lượng mùn tầng A (2 - 20 cm) đạt 4,54% - 4,59%, tầng B (> 15 cm) đạt 4,72% - 5,10%, độ chua trao đổi pHKCl từ 5,76 đến 6,72 (môi trường đất trung tính) và giàu dưỡng chất đạm, lân, kali.

Thứ hai, về cấu trúc tầng cây cao, tại trạng thái rừng lá rộng thường xanh giàu (TXG), công thức tổ thành được xác định là: 24,6% Kháo vàng + 10,8% Sồi phảng + 9,6% Thừng mực + 7,3% Chân chim + 5,9% Re hương + 41,8% cây loài khác. Tại trạng thái rừng hỗn giao tre nứa - gỗ tự nhiên (HG2), công thức tổ thành là: 19,8% Lá nến + 11,5% Muồng đen + 8,1% Sồi phảng + 7,9% Kháo vàng + 6,8% Xoan đào + 6,4% Re hương + 39,5% cây loài khác. Do số lượng cá thể quá ít (9 cây ở TXG và 2 cây ở HG2), Đinh hương không tham gia vào công thức tổ thành ưu thế ở cả hai trạng thái.

Thứ ba, về kỹ thuật nhân giống hạt, công thức ruột bầu số 2 (89% đất tầng A+B + 10% phân chuồng hoai mục + 1% supe lân) cho tỷ lệ sống của cây con đạt trên 88,5%, vượt trội so với công thức đối chứng 100% đất tầng A+B (chỉ đạt 62,3%). Về chế độ ánh sáng, nghiệm thức che 50% ánh sáng trực xạ mang lại tỷ lệ cây con sống cao nhất (đạt trên 90%), cây phát triển khỏe mạnh và không bị hiện tượng cháy lá.

Thảo luận kết quả

Mật độ Đinh hương tại Na Hang suy giảm bắt nguồn từ cả yếu tố sinh thái lẫn áp lực nhân vi sinh. Về sinh thái học, quả Đinh hương khi chín nứt hạt rơi tại chỗ, hạt có kích thước lớn (1,2 - 1,3 cm) nên khó phát tán xa nhờ gió hay chim thú. Khi rơi xuống tán rừng rậm rạp có độ tàn che trên 0,7 và thảm tươi dày, cây mầm gặp trở ngại lớn về ánh sáng để phát triển sang giai đoạn cây con.

Về mặt trình bày dữ liệu, các biến động phân bố chiều cao và đường kính của Đinh hương được thể hiện rõ nét qua biểu đồ tần số một đỉnh lệch trái, phản ánh tình trạng thiếu hụt lớp cây kế cận tuổi nhỏ ngoài tự nhiên. Hiệu quả sinh trưởng của cây con theo các công thức bầu và ánh sáng được minh họa trực quan qua biểu đồ cột phương sai ANOVA và bảng số liệu so sánh trung bình nhiều khoảng Duncan.

So sánh với các nghiên cứu thực tế tại Vườn quốc gia Bến En (tỉnh Thanh Hóa), nơi Đinh hương chỉ đạt mật độ 0,6 - 1,9 cây/km trên các sườn núi đất và đá vôi thấp, kết quả tại Na Hang khẳng định Đinh hương là loài cây bản địa có biên độ phân bố hẹp, đòi hỏi môi trường đất giàu mùn trung tính và độ ẩm cao. Điều này chứng minh rằng nếu chỉ dựa vào tái sinh tự nhiên đơn thuần thì quần thể loài rất khó tự phục hồi.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phát hiện thực địa, 4 giải pháp hành động cụ thể được đề xuất:

  1. Khoanh vùng bảo tồn nguyên vị (In-situ): Ban Quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Na Hang chủ trì thiết lập ranh giới bảo vệ nghiêm ngặt đối với 11 cá thể cây mẹ giống tại các xã Sơn Phú và Thanh Tương trong quý 1 năm 2019. Lắp đặt biển cảnh báo, lập hồ sơ số hóa tọa độ GPS và tổ chức tuần tra định kỳ 3 tháng/lần nhằm ngăn chặn 100% các hành vi xâm hại thân cây và khai thác hạt giống trái phép.
  2. Sản xuất cây giống quy mô lớn (Ex-situ): Hạt Kiểm lâm Na Hang phối hợp với các vườn ươm giống lâm nghiệp địa phương triển khai nhân giống đại trà hạt Đinh hương theo công thức ruột bầu tiêu chuẩn (89% đất + 10% phân chuồng hoai + 1% supe lân) kết hợp giàn che sáng 50% trong giai đoạn 2019 - 2021. Mục tiêu gieo ươm đạt 15.000 cây con khỏe mạnh với tỷ lệ sống xuất vườn đạt trên 85%.
  3. Thực hiện xúc tiến tái sinh tự nhiên có hỗ trợ: Đội ngũ kiểm lâm địa bàn hướng dẫn người dân phát dọn dây leo, cây bụi cục bộ quanh gốc cây mẹ trong bán kính 10 - 15 m, xới xáo đất tạo rãnh giữ hạt trước mùa quả chín rụng (từ tháng 8 đến tháng 10 hàng năm) giai đoạn 2019 - 2023, phấn đấu nâng mật độ cây con tái sinh lên trên 500 cây/ha.
  4. Trồng phục hồi sinh cảnh rừng đặc dụng: Ủy ban nhân dân huyện Na Hang và Ban Quản lý rừng đặc dụng đưa loài Đinh hương vào danh mục cây trồng làm giàu rừng tại đai cao 550 - 700 m với diện tích 30 - 50 ha trong giai đoạn 2020 - 2025, duy trì mật độ trồng 400 - 500 cây/ha và đảm bảo tỷ lệ thành rừng sau 3 năm đạt trên 80%.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị thiết thực cho 4 nhóm đối tượng:

  1. Ban quản lý các khu bảo tồn thiên nhiên và vườn quốc gia: Cung cấp tài liệu tra cứu thực địa về đặc tính sinh thái, bản đồ phân bố và phương pháp khoanh vùng bảo vệ các loài cây gỗ quý hiếm thuộc họ Xoan.
  2. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành Lâm học, Sinh thái học: Sử dụng như tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn 2.500 m2, kỹ thuật phân tích chỉ số IV% và ứng dụng mô hình ANOVA trong nghiên cứu lâm sinh.
  3. Kỹ sư lâm nghiệp và cán bộ kỹ thuật vườn ươm giống: Áp dụng trực tiếp công thức phối trộn hỗn hợp ruột bầu có bổ sung phân chuồng hoai mục và điều tiết chế độ che sáng 50% để nâng cao năng suất gieo ươm cây con bản địa.
  4. Chi cục Kiểm lâm và các cơ quan quản lý nhà nước về lâm nghiệp: Làm căn cứ khoa học để xây dựng kế hoạch phân bổ vốn ngân sách cho các chương trình bảo tồn nguồn gen thực vật nguy cấp giai đoạn 2020 - 2030.

Câu hỏi thường gặp

Loài Đinh hương (Dysoxylum cauliflorum) phân bố chủ yếu ở đai cao và địa hình nào tại Na Hang?
Loài Đinh hương phân bố tập trung nhiều nhất ở đai cao từ 550 m đến 700 m (chiếm 72,72% tổng số cá thể bắt gặp) và chủ yếu ở sườn núi đá vôi có độ dốc trung bình 25 - 30 độ. Môi trường đất tại đây là đất Feralit giàu mùn (hàm lượng mùn 4,54% - 5,10%), độ chua trao đổi pHKCl trung tính từ 5,76 đến 6,72, giàu các dưỡng chất đạm, lân và kali.

Tại sao loài Đinh hương có số lượng cá thể rất ít và tái sinh tự nhiên kém?
Tái sinh tự nhiên kém do hạt có vỏ dày, khi chín rơi tại chỗ khó phát tán xa. Bên cạnh đó, độ tàn che rừng tự nhiên cao trên 0,7 và tầng thảm tươi dày đặc cạnh tranh ánh sáng gay gắt. Lịch sử khai thác gỗ thương phẩm quá mức ngoài tự nhiên cũng làm giảm số lượng cây mẹ cho hạt giống chất lượng.

Công thức hỗn hợp ruột bầu nào tối ưu nhất khi gieo ươm cây con Đinh hương?
Công thức ruột bầu tối ưu nhất gồm 89% đất tầng A+B đã sàng lọc phơi ải + 10% phân chuồng hoai mục + 1% phân supe lân. Thí nghiệm thực chứng cho thấy công thức này giúp cây con đạt tỷ lệ sống trên 88,5%, sinh trưởng chiều cao và đường kính cổ rễ phát triển tốt, giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh nấm hại rễ.

Chế độ che sáng trong vườn ươm ảnh hưởng như thế nào đến cây con Đinh hương?
Cây con Đinh hương ở giai đoạn vườn ươm 2 - 3 tháng tuổi thích hợp nhất với chế độ che 50% ánh sáng trực xạ bằng lưới chuyên dụng, cho tỷ lệ sống đạt trên 90%. Ở nghiệm thức đối chứng không che sáng, tỷ lệ cây con chết lên tới hơn 55% do hiện tượng cháy lá và mất nước nhanh.

Luận văn đề xuất trồng phục hồi Đinh hương tại những kiểu rừng nào?
Nghiên cứu khuyến nghị trồng phục hồi Đinh hương tại các trạng thái rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh giàu (TXG) và rừng thứ sinh phục hồi ở đai cao 550 - 700 m. Các sinh cảnh này có sự hiện diện của nhóm cây đi kèm như Kháo vàng, Sồi phảng, Re hương, đảm bảo độ ẩm đất và tầng tán che bóng phù hợp cho cây sinh trưởng.

Kết luận

  • Luận văn đã xác định rõ quy luật phân bố không gian của Đinh hương tại Na Hang với 72,72% cá thể tập trung ở đai cao 550 - 700 m trên các sườn núi đá vôi màu mỡ có pHKCl từ 5,76 đến 6,72.
  • Làm rõ cấu trúc tầng cây cao với các loài ưu thế gồm Kháo vàng (IV% = 24,6%) và Sồi phảng (IV% = 10,8%), đồng thời chỉ ra thực trạng Đinh hương chỉ còn 11 cá thể trên các tuyến điều tra và không tham gia vào công thức tổ thành.
  • Hoàn thiện quy trình nhân giống hạt với công thức ruột bầu 89% đất + 10% phân chuồng + 1% supe lân và chế độ che sáng 50%, giúp tỷ lệ sống của cây con đạt trên 90%.
  • Xác lập hệ thống 4 nhóm giải pháp đồng bộ gồm bảo tồn nguyên vị, gieo ươm chuyển vị, xúc tiến tái sinh và trồng phục hồi 30 - 50 ha rừng đặc dụng giai đoạn 2019 - 2025.
  • Đóng góp cơ sở dữ liệu định lượng chính xác phục vụ chiến lược bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển bền vững tài nguyên rừng tại tỉnh Tuyên Quang.

Công trình nghiên cứu mang giá trị học thuật và thực tiễn sâu sắc đối với ngành lâm học nước nhà. Việc áp dụng đồng bộ các giải pháp kỹ thuật nhân giống và bảo tồn ngay từ năm 2019 sẽ là bước đi then chốt để phục hồi loài cây gỗ quý này khỏi nguy cơ tuyệt chủng cục bộ. Hãy cùng chung tay bảo vệ nguồn gen Đinh hương và gìn giữ hệ sinh thái rừng tự nhiên Na Hang!