Tổng quan nghiên cứu
Khu Rừng quốc gia Yên Tử có tổng diện tích tự nhiên 2.783 ha, nằm trên địa bàn thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh, sở hữu hệ sinh thái rừng nhiệt đới và á nhiệt đới đặc trưng của vùng Đông Bắc Việt Nam. Khu vực này ghi nhận 830 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 509 chi và 171 họ, trong đó có 38 loài quý hiếm được ghi nhận trong Sách đỏ Việt Nam cần ưu tiên bảo tồn nghiêm ngặt. Về mặt địa hình, khu vực có sự phân hóa độ cao mạnh mẽ từ 50 m tại chân núi lên đến 1.068 m tại đỉnh Chùa Đồng, tạo nên sự chuyển tiếp sinh thái rõ rệt.
Vấn đề cốt lõi đặt ra là sự suy thoái thảm thực vật dưới sức ép từ 838 hộ dân sinh sống quanh vùng đệm, hoạt động khai thác than lân cận và áp lực từ hàng triệu lượt khách hành hương trong mùa lễ hội kéo dài 3 tháng đầu năm. Sau khi Thủ tướng Chính phủ ký Quyết định số 1671/QĐ-TTg ngày 26 tháng 9 năm 2011 thành lập Rừng quốc gia Yên Tử, công tác quản lý vẫn gặp nhiều khó khăn do thiếu dữ liệu định lượng về cấu trúc thảm rừng.
Nghiên cứu được triển khai trong giai đoạn 2013 - 2015 nhằm đánh giá toàn diện đặc điểm cấu trúc, tính đa dạng của các kiểu thảm thực vật, đồng thời phân tích ảnh hưởng của đai cao và hướng sườn tới quần xã thực vật thân gỗ. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học định lượng chuẩn xác, hỗ trợ Ban quản lý di tích và Rừng quốc gia Yên Tử xây dựng phương án phục hồi sinh thái, bảo tồn nguồn gen bản địa và quản lý tài nguyên rừng bền vững.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu ứng dụng hệ thống lý thuyết phân loại thảm thực vật sinh thái phát sinh của Thái Văn Trừng (1978), kết hợp khung phân loại quốc tế của UNESCO (1973) và học thuyết cực đỉnh khí hậu Climax của Clements. Quan điểm sinh thái phát sinh xác định rằng cấu trúc lâm phần được định hình bởi năm nhóm nhân tố: địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng, khu hệ thực vật và tác động của con người.
Năm khái niệm then chốt được chuẩn hóa trong nghiên cứu gồm:
- Thảm thực vật rừng: Lớp phủ thực vật thân gỗ nhiều tầng có vai trò điều tiết thủy văn và phòng hộ môi trường.
- Phân tầng cấu trúc rừng: Sự phân tầng không gian thẳng đứng từ tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3) đến tầng cây bụi và thảm tươi.
- Chỉ số giá trị quan trọng (IVI): Thước đo biểu thị vị thế sinh thái và mức độ ưu thế của từng loài trong lâm phần.
- Đa dạng sinh học Alpha và Beta: Đánh giá độ phong phú loài trong từng sinh cảnh và mức độ sai khác thành phần loài giữa các đai cao.
- Tái sinh tự nhiên: Động thái diễn thế và khả năng phục hồi của tầng cây gỗ non dưới tán rừng.
Mô hình định lượng áp dụng quy chuẩn của Daniel Marmillod, xác định những loài có chỉ số IVI lớn hơn 5% giữ vai trò quyết định cấu trúc sinh thái của quần xã.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua phương pháp điều tra thực địa theo tuyến và ô tiêu chuẩn (OTC) có kiểm soát tọa độ bằng thiết bị định vị GPS.
Phương pháp chọn mẫu và cỡ mẫu điều tra được thiết kế khoa học:
- Tuyến khảo sát: Thiết lập 10 tuyến điều tra đại diện với tổng chiều dài khoảng 16 km, đi qua các dạng sinh cảnh từ chân núi lên đỉnh Yên Tử.
- Ô tiêu chuẩn tầng cây cao: Thiết lập 16 OTC với diện tích 1.000 m2 mỗi ô (tổng diện tích điều tra 16.000 m2). Mẫu được phân bố theo hai đai cao gồm 12 OTC ở đai dưới 700 m và 4 OTC ở đai từ 700 m đến 1.068 m, cân đối đều giữa sườn Đông (8 OTC) và sườn Tây (8 OTC). Việc phân tầng mẫu theo độ cao và hướng phơi nhằm phản ánh đầy đủ tác động của vi khí hậu đến thảm thực vật.
- Ô dạng bản tầng tái sinh: Tại mỗi OTC, bố trí 5 ô dạng bản diện tích 25 m2 (5 m x 5 m) theo đường chéo (tổng số 80 ô với diện tích 2.000 m2) để đo đếm cây tái sinh có đường kính gốc dưới 6 cm.
Phương pháp phân tích số liệu áp dụng công thức tính toán đường kính ngang ngực D1.3 (cho cây gỗ D1.3 từ 6 cm trở lên), chiều cao vút ngọn (Hvn), chiều cao dưới cành (Hdc) bằng thước Blumeleiss. Mức độ đa dạng sinh học được lượng hóa qua chỉ số Shannon-Wiener (H'), chỉ số chiếm ưu thế Simpson (Cd), chỉ số đồng đều Pielou (E) và chỉ số tương đồng Sorensen (SI). Phần mềm MapInfo 10.5 được sử dụng để xây dựng bản đồ phân bố thảm thực vật trên nền bản đồ hiện trạng lâm nghiệp.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Phân tích định lượng từ 16 ô tiêu chuẩn và 10 tuyến điều tra cho thấy cấu trúc thảm thực vật Yên Tử có những đặc điểm nổi bật:
- Rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác kiệt chiếm diện tích lớn nhất với 934,0 ha, tương đương 45,3% tổng diện tích rừng tự nhiên. Trạng thái này có kết cấu phân tầng chưa ổn định, cấu trúc gồm 2 tầng cây gỗ với độ tàn che dao động từ 0,3 đến 0,5, chiều cao trung bình từ 7 đến 10 m, mật độ cây bụi thảm tươi bao phủ từ 35% đến 45%.
- Trạng thái rừng bị tác động mạnh (ký hiệu IIIA1) chiếm 573,3 ha, tương đương 27,8% diện tích rừng tự nhiên. Trữ lượng lâm phần nghèo kiệt, độ tàn che thấp từ 0,3 đến 0,4, đường kính thân cây bình quân nhỏ chỉ từ 15 đến 20 cm, dưới tán bị xâm lấn mạnh bởi dây leo gai và các loài tre nứa như Giang, Sặt với mật độ lên tới 5.000 đến 7.000 cây/ha.
- Diện tích rừng ít bị tác động (IIIA3) và rừng phục hồi tốt (IIIA2) chiếm 446,6 ha, tương đương 21,5% diện tích rừng tự nhiên, phân bố tập trung từ chùa Giải Oan lên chùa Bảo Sái và Am Hoa. Lâm phần đạt cấu trúc 5 tầng hoàn chỉnh, độ tàn che từ 0,6 đến 0,7, xuất hiện nhiều cây cổ thụ thuộc tầng vượt tán cao từ 20 đến 30 m như Hồng tùng, Sến mật, Lim xanh, Vù hương, Gụ lau.
- Cấu trúc tái sinh tự nhiên diễn ra mạnh mẽ nhưng không đồng đều: nguồn gốc tái sinh từ hạt chiếm trên 70% ở các trạng thái rừng phục hồi tốt, trong khi rừng sau khai thác kiệt có tỷ lệ chồi rễ chiếm hơn 40%. Đai cao dưới 700 m có chỉ số phong phú loài cao hơn 35% so với đai trên 700 m, nhưng đai trên 700 m lại là nơi cư trú độc bản của các loài đặc hữu như Trúc Yên Tử và Mai vàng Yên Tử.
Thảo luận kết quả
Nguyên nhân dẫn đến sự phân hóa cấu trúc rừng bắt nguồn từ lịch sử khai thác gỗ trụ mỏ trước đây kết hợp cùng tập quán canh tác của cư dân 5 thôn bản vùng đệm. Địa hình đồi núi dốc từ 20 đến 25 độ, có nơi trên 40 độ, khiến lớp đất mặt Feralit vàng đỏ phát triển trên sa thạch dễ bị rửa trôi khi thảm phủ bị phá vỡ.
Khi so sánh với các khu rừng đặc dụng khác ở miền Bắc như Vườn quốc gia Ba Vì hay Cúc Phương, Yên Tử có tính đa dạng riêng biệt nhờ sự giao thoa giữa hai luồng thực vật nhiệt đới và á nhiệt đới. Ở đai thấp dưới 700 m, ưu thế thuộc về các loài họ Đậu, họ Dầu, họ Re; trong khi lên đai cao trên 700 m, các loài thuộc họ Dẻ, họ Thông tre và Trầm chiếm vai trò lập quần chủ đạo.
Dữ liệu phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D1.3) thể hiện rõ quy luật hình chữ L giảm dần qua các biểu đồ phân bố thực nghiệm. Điều này phản ánh số lượng cây gỗ nhỏ chiếm ưu thế tuyệt đối (trên 65% tổng số cá thể), trong khi số cây tầng tán có đường kính trên 40 cm chỉ chiếm dưới 8%. Các bảng tổng hợp chỉ số Shannon-Wiener (H') dao động từ 2,85 đến 3,42 tại các kiểu thảm, chứng minh hệ sinh thái đang trong giai đoạn phục hồi tích cực nhưng vẫn rất nhạy cảm trước các tác động ngoại cảnh.
Đề xuất và khuyến nghị
Nhằm bảo tồn nguồn gen thực vật và nâng cao chất lượng rừng tại Rừng quốc gia Yên Tử, bốn nhóm giải pháp đồng bộ được đề xuất:
- Hoàn thiện thể chế và cắm mốc ranh giới bảo vệ: Ban quản lý Di tích và Rừng quốc gia Yên Tử cần phối hợp với chính quyền thành phố Uông Bí hoàn thành việc bàn giao 100% diện tích tiểu khu 36B từ Công ty Lâm nghiệp Uông Bí, tiến hành cắm mốc ranh giới cố định trên toàn bộ diện tích 2.783 ha trong giai đoạn 1 năm tới.
- Áp dụng biện pháp lâm sinh phục hồi sinh thái: Triển khai khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên có trồng bổ sung các loài cây bản địa (Lim xanh, Sến mật, Vù hương) trên diện tích 934,0 ha rừng sau khai thác kiệt và 573,3 ha rừng nghèo kiệt IIIA1. Mục tiêu nâng độ tàn che lâm phần từ 0,3-0,4 lên trên 0,65 trong lộ trình 5 năm do Hạt Kiểm lâm Yên Tử chủ trì.
- Phát triển sinh kế bền vững cho cộng đồng vùng đệm: Ủy ban nhân dân thành phố Uông Bí cần triển khai các dự án hỗ trợ kinh tế cho 838 hộ dân thuộc 5 thôn bản (Khe Sú 1, Khe Sú 2, Năm Mẫu A, Năm Mẫu B, Cửa Ngăn). Chuyển giao kỹ thuật nhân giống Trúc Yên Tử, Trầu tiên dưới tán rừng trồng, giảm 80% tình trạng người dân vào rừng đào măng và khai thác dược liệu trái phép trong vòng 3 năm.
- Thiết lập hệ thống giám sát đa dạng sinh học định kỳ: Duy trì mạng lưới 16 ô tiêu chuẩn định vị cố định để theo dõi diễn biến động thái của 38 loài thực vật quý hiếm trong Sách đỏ Việt Nam và biến động tái sinh tự nhiên, thực hiện báo cáo thường niên giai đoạn 2016 - 2020.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Nội dung và hệ thống dữ liệu của luận văn mang giá trị ứng dụng cao cho nhiều nhóm đối tượng chuyên môn:
- Ban quản lý các khu bảo tồn thiên nhiên và rừng đặc dụng: Cung cấp quy trình điều tra định lượng thảm thực vật, phương pháp phân tích chỉ số đa dạng sinh học Alpha và Beta, làm căn cứ xây dựng đề án quản lý rừng bền vững trên diện tích 2.783 ha hoặc các vùng sinh thái tương đồng.
- Học viên cao học, nghiên cứu sinh ngành Lâm học và Quản lý tài nguyên rừng: Cung cấp nguồn tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp bố trí 16 ô tiêu chuẩn, 80 ô dạng bản và quy trình xử lý dữ liệu lâm nghiệp thực địa theo mô hình toán thống kê.
- Doanh nghiệp và đơn vị phát triển du lịch sinh thái - tâm linh: Giúp đánh giá sức chịu tải của môi trường cảnh quan quanh quần thể chùa tháp Yên Tử, từ đó định hướng quy hoạch hạ tầng tuyến cáp treo và đường hành hương không xâm lấn diện tích 446,6 ha rừng nguyên sinh.
- Cơ quan quản lý nhà nước về kiểm lâm và tài nguyên môi trường tỉnh Quảng Ninh: Sử dụng cơ sở dữ liệu số liệu thực vật làm căn cứ phê duyệt các chương trình giao khoán bảo vệ rừng và quy hoạch vùng đệm cho 838 hộ dân địa phương.
Câu hỏi thường gặp
Rừng quốc gia Yên Tử có bao nhiêu kiểu thảm thực vật chính theo tiêu chuẩn sinh thái?
Khu vực nghiên cứu có hai kiểu rừng chính theo phân loại của Thái Văn Trừng: kiểu rừng kín thường xanh mưa nhiệt đới ở đai cao dưới 700 m và kiểu rừng kín lá rộng thường xanh mưa á nhiệt đới núi thấp ở đai cao từ 700 m đến 1.068 m. Trong đó, đai nhiệt đới bao gồm 4 kiểu phụ thảm thực vật khác nhau.
Đai cao ảnh hưởng như thế nào đến thành phần loài cây gỗ tại Yên Tử?
Đai cao tạo ra sự phân tầng sinh thái rõ rệt. Đai dưới 700 m có thành phần loài đa dạng, ưu thế bởi các loài cây họ Dầu, họ Đậu và họ Re. Ngược lại, đai trên 700 m có nền nhiệt thấp và độ ẩm cao quanh năm, tạo điều kiện cho các loài hạt trần cổ như Hồng tùng, Thông tre và họ Dẻ chiếm ưu thế sinh thái.
Trạng thái rừng nào chiếm diện tích lớn nhất trong khu bảo tồn?
Trạng thái rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác kiệt chiếm diện tích lớn nhất với 934,0 ha, tương đương 45,3% diện tích rừng tự nhiên. Trạng thái này có kết cấu 2 tầng cây gỗ chưa ổn định, đang trong quá trình tái sinh mạnh mẽ với mật độ cây tái sinh đạt trên 2.500 cây/ha.
Những loài thực vật quý hiếm nào có nguy cơ bị đe dọa cao nhất tại khu vực?
Có 38 loài thực vật được ghi nhận trong Sách đỏ Việt Nam tại Yên Tử. Trong đó, các loài chịu sức ép khai thác mạnh nhất là Trúc Yên Tử, Trầu tiên, Mai vàng Yên Tử, Hồng tùng, Vù hương và Sến mật do bị người dân thu hái làm cảnh hoặc dược liệu bán vào dịp lễ hội đầu năm.
Chỉ số nào được dùng để xác định vai trò sinh thái của từng loài cây trong lâm phần?
Nghiên cứu sử dụng chỉ số giá trị quan trọng (IVI) kết hợp giữa tỷ lệ phần trăm số cây (Ni%) và tỷ lệ phần trăm tiết diện ngang (Gi%). Theo tiêu chuẩn sinh thái, những loài có chỉ số IVI lớn hơn 5% được xác định là nhóm loài ưu thế định hình cấu trúc tầng tán rừng.
Kết luận
- Luận văn đã xác định rõ hai kiểu thảm thực vật chính và bốn kiểu phụ tại Rừng quốc gia Yên Tử, trong đó rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác kiệt chiếm tỷ lệ cao nhất với 45,3% diện tích rừng tự nhiên.
- Nghiên cứu đã kiểm kê và lượng hóa cấu trúc của 830 loài thực vật bậc cao có mạch, xác định 38 loài quý hiếm thuộc Sách đỏ Việt Nam cần được bảo vệ khẩn cấp.
- Đã chứng minh ảnh hưởng rõ rệt của độ cao và hướng phơi đến chỉ số đa dạng sinh học qua việc khảo sát 16 ô tiêu chuẩn và 80 ô dạng bản.
- Đóng góp bộ dữ liệu định lượng chính xác về mật độ, cấu trúc đường kính N/D và đặc tính tái sinh tự nhiên cho công tác lâm sinh học tại tỉnh Quảng Ninh.
- Đề xuất bốn nhóm giải pháp quản lý đồng bộ gắn liền lộ trình 3 đến 5 năm nhằm phục hồi sinh thái 1.507,3 ha rừng nghèo kiệt và ổn định sinh kế cho 838 hộ dân vùng đệm.
Các nhà quản lý lâm nghiệp, chuyên gia môi trường và nhà nghiên cứu quan tâm có thể khai thác toàn bộ hệ thống biểu mẫu điều tra thực địa và bản đồ thảm thực vật chi tiết trong công trình này để triển khai các dự án bảo tồn thiên nhiên tiếp theo.