Tổng quan nghiên cứu

Khu bảo tồn thiên nhiên Phu Canh thuộc tỉnh Hòa Bình có tổng diện tích tự nhiên 5.647 ha, trong đó diện tích có rừng chiếm 4.213,9 ha (đạt tỷ lệ che phủ 74,6%). Hệ sinh thái rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới và á nhiệt đới núi thấp tại đây đóng vai trò phòng hộ xung yếu đầu nguồn cho hồ thủy điện Sông Đà, đồng thời bảo tồn nguồn gen quý giá với 52 loài thực vật nguy cấp (44 loài ghi trong Sách đỏ Việt Nam) và 27 loài thú quý hiếm. Mặc dù vậy, hệ sinh thái đang đứng trước nguy cơ suy thoái nghiêm trọng do áp lực từ các loài côn trùng cánh cứng đục thân, điển hình là họ Xén tóc (Cerambycidae). Ấu trùng xén tóc sống ẩn sinh bên trong thân cây gỗ, đục rỗng giác gỗ và lõi gỗ, làm suy giảm chất lượng và đe dọa trực tiếp trữ lượng 363.343 m³ gỗ tự nhiên của khu bảo tồn.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là xác định thành phần loài, đánh giá đặc điểm sinh học, sinh thái, phân tích các chỉ số đa dạng quần xã, từ đó thiết lập các giải pháp quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) bền vững. Phạm vi nghiên cứu được triển khai toàn diện trên địa bàn 4 xã vùng đệm và vùng lõi gồm Đoàn Kết, Tân Pheo, Đồng Chum và Đồng Ruộng thuộc huyện Đà Bắc trong mốc thời gian từ tháng 5/2016 đến tháng 10/2016. Kết quả nghiên cứu đóng góp dữ liệu nền tảng cho công tác bảo tồn đa dạng sinh học vùng Tây Bắc, giúp cơ quan quản lý rừng dự báo sớm nguy cơ bùng phát dịch hại và ước tính giảm thiểu từ 25% đến 35% thiệt hại sinh khối gỗ rừng tự nhiên do côn trùng gây ra.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết sinh thái học quần xã côn trùng rừng và nguyên lý quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) trong hệ sinh thái nhiệt đới. Cơ sở phân loại học dựa trên các công trình định loại kinh điển họ Cerambycidae của Linnaeus (1758), Serville (1830), kết hợp khóa định loại thực vật học và côn trùng học lâm nghiệp của Trần Thế Tương (1959) và Lê Văn Nông (1999).

Khung nghiên cứu tập trung vào 4 khái niệm trung tâm:

  • Ổ sinh thái dinh dưỡng của ấu trùng ăn gỗ (xylophagous larvae).
  • Sự biến động mật độ cá thể theo trạng thái diễn thế rừng.
  • Cấu trúc thành phần loài theo phân họ cánh cứng.
  • Cân bằng sinh thái và mức độ phong phú loài.

Mô hình phân tích toán sinh thái sử dụng 4 chỉ số chuẩn mực quốc tế: chỉ số độ phong phú Margalef (Dv), chỉ số đa dạng Shannon-Weaver (H'), chỉ số ưu thế Simpson (1-D) và chỉ số độ đồng đều Pielou (J') nhằm phản ánh khách quan mức độ ổn định của quần xã côn trùng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thiết lập hệ thống 5 tuyến điều tra thực địa với tổng chiều dài 25 km (mỗi tuyến kéo dài từ 4,0 đến 6,0 km gồm: Lóng Cỏ Kháu, Cửa Chông, Tràng Ngàn, Dốc Dài và Tiêng Luộng). Trên 5 tuyến, tác giả bố trí 25 ô tiêu chuẩn định lượng cố định với diện tích 100 m² mỗi ô (kích thước 10m x 10m), đặt cách nhau cự ly 1,0 km dọc theo biến thiên độ cao từ 300m đến 1.349m so với mực nước biển.

Phương pháp lấy mẫu phân tầng ngẫu nhiên được lựa chọn nhằm bao phủ 5 trạng thái rừng khác nhau: rừng phục hồi sau nương rẫy (Ic), rừng thứ sinh nghèo (IIa), rừng thứ sinh trung bình (IIb), rừng giàu phục hồi (IIIa1) và rừng nguyên sinh gỗ lớn (IIIa2). Phương pháp này giúp phản ánh chính xác cấu trúc sinh cảnh và loại bỏ các sai số không gian do tính chất phân cắt phức tạp của địa hình vùng núi đá vôi và sa thạch.

Quy trình thu thập dữ liệu kết hợp 4 kỹ thuật: điều tra cây đứng, bóc vỏ thân cây đổ, rà soát tán cây bụi và sử dụng vợt bắt mẫu sống. Mẫu vật được xử lý cố định trong cồn 70° đến 90°, sau đó cắm kim định hình tiêu bản và soi mẫu dưới kính lúp độ phóng đại cao để giám định hình thái. Dữ liệu thực địa được thu thập qua 4 đợt khảo sát chuyên sâu (10 ngày mỗi đợt) vào cuối các tháng 6, 7, 8 và 9 năm 2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra thực địa đã thu thập được 122 cá thể và xác định chính xác 25 loài thuộc họ Xén tóc (Cerambycidae), phân bổ trong 3 phân họ chính. Trong đó, phân họ Lamiinae chiếm tỷ trọng cao nhất với 12 loài (đạt 48,0% tổng số loài), phân họ Cerambycinae ghi nhận 8 loài (chiếm 32,0%) và phân họ Prioninae có 5 loài (chiếm 20,0%).

Về phân bố theo sinh cảnh, trạng thái rừng nguyên sinh gỗ lớn (IIIa2) tập trung mật độ cá thể và số loài cao nhất, đạt trung bình 8,5 cá thể mỗi điểm (chiếm 31,1% tổng số cá thể) và 5,5 loài mỗi điểm (chiếm 35,6% tổng số loài). Ngược lại, trạng thái rừng nghèo phục hồi (Ic) có mật độ thấp nhất với 4,0 cá thể mỗi điểm (chiếm 14,6%) và 1,8 loài mỗi điểm (chiếm 11,7%).

Các chỉ số đa dạng sinh học phản ánh cấu trúc quần xã đang trong giai đoạn phát triển ổn định:

  • Chỉ số Shannon-Weaver trung bình đạt H' = 2,4703 (cao nhất ở trạng thái IIa với H' = 2,7938; thấp nhất ở trạng thái Ic với H' = 2,1548).
  • Chỉ số phong phú Margalef trung bình đạt Dv = 3,81 (dao động từ 2,67 đến 4,54).
  • Độ đồng đều Pielou đạt mức cao vượt trội với J' trung bình = 0,967 (thấp nhất 0,952 và cao nhất 0,986).
  • Chỉ số Simpson trung bình đạt 1-D = 0,8999, chứng tỏ không có hiện tượng một loài độc tôn lấn át sinh thái.

Về mặt thời gian, quần thể xén tóc trưởng thành xuất hiện rộ nhất từ tháng 6 (15 loài) đến tháng 8 (17 loài), sau đó giảm sâu vào tháng 9 (chỉ còn 6 loài). Đáng chú ý, 3 loài nguy hại gồm Batocera rubus, Anoplophora chinensis và Apriona germari xuất hiện liên tục trong cả 4 đợt điều tra. Hình thái kích thước các loài có sự phân hóa mạnh, dao động từ 15 mm ở loài Miccolamia glabricula đến 70 mm ở loài Strongylaspis boliviana, phân chia thành 16 nhóm màu sắc cánh cứng khác nhau.

Thảo luận kết quả

Mật độ xén tóc tập trung dày đặc tại trạng thái rừng IIIa2 được lý giải bởi sự hiện diện dồi dào của các loài cây gỗ bản địa đường kính lớn như Sến, Táu, Nghiến cùng lượng cành cây gãy đổ tự nhiên. Điều kiện vi khí hậu ẩm ướt với độ ẩm không khí 83% đến 87% là môi trường lý tưởng để ấu trùng đục thân sinh trưởng. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu côn trùng học lâm nghiệp tại vùng Đông Bắc Việt Nam, khẳng định mối quan hệ cộng sinh mật thiết giữa độ che phủ tán rừng già và mật độ sâu hại gỗ.

Số liệu trong nghiên cứu có thể được trực quan hóa hiệu quả thông qua biểu đồ cột đa trục biểu diễn mối tương quan giữa độ tàn che rừng và mật độ cá thể, kết hợp biểu đồ nhiệt (heatmap) thể hiện biến động số loài theo chu kỳ 4 tháng. Việc trình bày kết hợp bảng dữ liệu ma trận và đồ thị không gian giúp lực lượng kiểm lâm dễ dàng khoanh vùng các điểm nóng có nguy cơ bùng phát dịch hại để can thiệp kịp thời.

Đề xuất và khuyến nghị

Để quản lý bền vững quần thể họ Xén tóc tại Khu bảo tồn thiên nhiên Phu Canh, nghiên cứu đưa ra 4 giải pháp cụ thể:

  • Ứng dụng công nghệ bẫy bả sinh học IPM: Triển khai lắp đặt hệ thống bẫy đèn quang học kết hợp bẫy dẫn dụ Pheromone sinh học chuyên biệt tại các khu rừng phòng hộ xung yếu trong giai đoạn vũ hóa rộ từ tháng 5 đến tháng 8; hướng tới mục tiêu giảm 40% mật độ xén tóc trưởng thành gây hại gỗ trong vòng 12 tháng, do Ban quản lý Khu bảo tồn và Đội Kiểm lâm cơ động chủ trì thực hiện.
  • Biện pháp vệ sinh lâm sinh cơ giới: Tổ chức thu dọn cây đổ mục, chặt tỉa và tiêu hủy cơ học cành cây chết có ổ sâu non trên 4.213,9 ha diện tích rừng tự nhiên; mục tiêu loại trừ 80% mầm mống ấu trùng đục thân từ quý 4/2016 đến quý 2/2017, do lực lượng kiểm lâm địa bàn phối hợp với các tổ tuần tra rừng thôn bản thực hiện.
  • Nâng cao năng lực chuyên môn cán bộ: Tổ chức 04 khóa đào tạo chuyên sâu về kỹ năng nhận dạng hình thái 25 loài xén tóc và phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn cho 100% cán bộ kiểm lâm và nhân viên lâm nghiệp trước tháng 6/2017, do Chi cục Kiểm lâm tỉnh Hòa Bình phối hợp các chuyên gia Trường Đại học Lâm nghiệp tổ chức.
  • Phát triển sinh kế và đồng quản lý rừng: Mở rộng diện tích khoán bảo vệ 7.000 ha rừng gắn với quy hoạch 364 ha rừng trồng tre luồng kinh tế tại 4 xã vùng đệm; đặt mục tiêu nâng thu nhập bình quân của người dân từ 3,0 triệu đồng/năm lên 6,5 triệu đồng/năm trong giai đoạn 2017-2020 nhằm chấm dứt tình trạng chặt phá rừng tự nhiên làm nương rẫy, do Ủy ban nhân dân huyện Đà Bắc điều phối cùng Ban quản lý Khu bảo tồn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho 4 nhóm đối tượng:

  • Ban quản lý các Vườn quốc gia và Khu bảo tồn thiên nhiên: Khai thác quy trình thiết lập 25 ô tiêu chuẩn và mô hình đánh giá diễn thế rừng để chuẩn hóa hệ thống giám sát đa dạng sinh học và dịch hại lâm nghiệp trên quy mô 5.647 ha diện tích tự nhiên.
  • Nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học ngành Lâm nghiệp: Sử dụng nguồn dẫn liệu thực chứng về khóa định loại 3 phân họ Cerambycidae và bộ chỉ số sinh thái học (Margalef, Shannon, Simpson, Pielou) làm tài liệu giảng dạy và đối sánh sinh thái học côn trùng khu vực miền núi phía Bắc.
  • Cán bộ Chi cục Kiểm lâm và Trạm Khuyến nông: Ứng dụng bảng mô tả hình thái và vòng đời của 4 loài xén tóc nguy hại (Batocera rubus, Aphrodisium sauteri, Apriona germari, Anoplophora chinensis) để thiết kế cẩm nang hướng dẫn phòng trừ sâu hại cây rừng và cây ăn quả thân gỗ.
  • Các tổ chức phi chính phủ (NGO) và nhà hoạch định chính sách: Sử dụng các số liệu điều tra kinh tế - xã hội tại 4 xã vùng cao làm cơ sở xây dựng các dự án tài trợ phát triển sinh kế cộng đồng gắn liền với giảm thiểu áp lực khai thác rừng đặc dụng.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao sâu non họ Xén tóc lại gây nguy hiểm nghiêm trọng đến tài nguyên rừng Phu Canh? Sâu non xén tóc sống ẩn sinh hoàn toàn trong thân gỗ suốt 1 đến 2 năm, gặm thủng các mạch dẫn dinh dưỡng của cây gỗ lớn. Hoạt động này làm suy kiệt sức sống của các loài cây quý như Sến, Táu trên diện tích 4.106,5 ha rừng tự nhiên, tạo điều kiện cho nấm bệnh xâm nhập khiến cây bị gãy đổ khi có gió bão.

Phân họ Xén tóc nào chiếm ưu thế lớn nhất tại khu vực nghiên cứu? Phân họ Lamiinae chiếm ưu thế tuyệt đối với 12 loài, tương đương 48,0% tổng số loài xén tóc được phát hiện. Đây là phân họ tập trung các loài có kích thước lớn, khả năng đục khoét gỗ mạnh và tần suất bắt gặp cao nhất tại các điểm điều tra thực địa.

Mật độ cá thể và số loài xén tóc phân bố nhiều nhất ở trạng thái rừng nào? Trạng thái rừng nguyên sinh gỗ lớn (IIIa2) tập trung mật độ cao nhất với trung bình 8,5 cá thể mỗi điểm (chiếm 31,1%) và 5,5 loài mỗi điểm (chiếm 35,6%). Nguyên nhân do sinh cảnh này có tầng tán che phủ cao, nhiều cây cổ thụ và thân cây đổ mục cung cấp nguồn thức ăn dồi dào.

Thời điểm nào trong năm xuất hiện nhiều xén tóc trưởng thành nhất? Xén tóc trưởng thành xuất hiện tập trung vào mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 8 với 15 đến 18 loài xuất hiện mỗi tháng. Độ ẩm không khí cao từ 83% đến 87% và nhiệt độ ấm áp trong giai đoạn này kích hoạt quá trình vũ hóa đồng loạt của côn trùng.

Các chỉ số sinh thái Shannon và Pielou trong nghiên cứu nói lên điều gì? Chỉ số Shannon trung bình H' = 2,4703 và độ đồng đều Pielou J' = 0,967 phản ánh quần xã Cerambycidae tại Khu bảo tồn Phu Canh có cấu trúc đa dạng sinh học ổn định. Số lượng cá thể phân bố tương đối đồng đều giữa các loài và chưa xảy ra tình trạng mất cân bằng sinh thái do loài ngoại lai.

Kết luận

Luận văn đã giải quyết trọn vẹn các mục tiêu nghiên cứu với 5 đóng góp nổi bật:

  • Thiết lập danh lục phân loại học gồm 25 loài Xén tóc thuộc 3 phân họ cánh cứng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Phu Canh.
  • Xác định rõ quy luật phân bố của xén tóc qua 5 trạng thái rừng và 4 chu kỳ thời gian thực địa.
  • Mô tả chi tiết đặc điểm sinh học và hình thái nhận diện của 4 loài xén tóc đục thân nguy hiểm nhất.
  • Đo lường chính xác các chỉ số đa dạng sinh học (H' = 2,4703; J' = 0,967; 1-D = 0,8999) bằng mô hình toán sinh thái chuẩn mực.
  • Xây dựng 4 nhóm giải pháp tích hợp từ kỹ thuật IPM, lâm sinh đến phát triển sinh kế cộng đồng 4 xã vùng đệm.

Về lộ trình tiếp theo, các đơn vị quản lý cần mở rộng tuyến điều tra bổ sung vào mùa khô trong quý 1/2017 và đưa hệ thống bẫy bả sinh học vào thử nghiệm thực địa trong quý 2/2017. Các nhà khoa học lâm nghiệp và cơ quan quản lý rừng hãy tiếp cận ngay nguồn tư liệu này để áp dụng vào công tác bảo tồn đa dạng sinh học và bảo vệ tài nguyên rừng bền vững.