Tổng quan nghiên cứu

Khu vực xã Văn Lăng, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên sở hữu tổng diện tích tự nhiên 6.100 ha, trong đó diện tích đất lâm nghiệp chiếm tới 4.594,71 ha, tương đương 75,32% diện tích toàn xã. Toàn địa bàn có khoảng 5.200 nhân khẩu phân bố tại 16 xóm với hơn 98% số hộ sinh sống phụ thuộc vào sản xuất nông lâm nghiệp. Áp lực mưu sinh kéo dài cùng tập quán khai thác gỗ, củi, đốt nương làm rẫy và chăn thả gia súc tự do đã làm biến đổi sâu sắc lớp phủ thực bì nguyên sinh, chuyển dịch phần lớn diện tích rừng tự nhiên thành các trạng thái thảm thực vật thứ sinh với mức độ thoái hóa khác nhau.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Sinh thái học của tác giả Ngô Thị Thu Hà, dưới sự hướng dẫn khoa học của Phó Giáo sư Lê Ngọc Công tại Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Thái Nguyên, tập trung giải quyết bài toán cấp thiết về đánh giá cấu trúc và động thái thảm thực vật. Mục tiêu cụ thể của công trình là xác định chính xác hiện trạng các trạng thái thảm thực vật thứ sinh đặc trưng, phân tích thành phần loài, phổ dạng sống, cấu trúc hình thái và quy luật tái sinh tự nhiên của các loài cây gỗ bản địa, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp lâm sinh mang tính khả thi cao.

Phạm vi nghiên cứu được triển khai toàn diện từ tháng 7 năm 2016 đến tháng 12 năm 2016 tại xã Văn Lăng, tập trung khảo sát trên diện tích rừng thứ sinh 80 ha cùng hệ thống thảm cây bụi, thảm cỏ và rừng trồng Keo tai tượng 6 tuổi. Kết quả công trình mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở dữ liệu thực chứng gồm 409 loài thực vật bậc cao có mạch để địa phương quản lý hiệu quả 3.086,36 ha rừng phòng hộ và 1.508,35 ha rừng sản xuất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng hệ thống phân loại thảm thực vật quốc tế của UNESCO năm 1973 kết hợp với quan điểm phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam theo sinh thái học của Thái Văn Trừng năm 1978. Phổ dạng sống thực vật được phân tích theo hệ thống chuẩn mực của Raunkiaer năm 1934, phân chia thảm thực vật thành 5 nhóm sinh thái dựa vào vị trí chồi ngủ qua mùa bất lợi: cây chồi trên, cây chồi sát đất, cây chồi nửa ẩn, cây chồi ẩn và nhóm cây một năm. Độ nhiều và độ che phủ tầng tươi được lượng hóa qua thang phân cấp của Drude năm 1913 từ mức khép tán trên 90% đến mức mọc rải rác dưới 10%.

Khung khái niệm trọng tâm bao gồm: thảm thực vật (toàn bộ lớp phủ thực vật tại một không gian sinh thái xác định), thảm thực vật thứ sinh (các quần hệ hình thành sau khi rừng nguyên sinh bị phá vỡ cấu trúc do tác động nhân tác hoặc thiên tai), độ tàn che (tỷ lệ che phủ của tán cây tầng trên từ 0,3 đến trên 0,6), và quá trình tái sinh tự nhiên (khả năng tự phục hồi cá thể cây gỗ thông qua nguồn hạt hoặc chồi rễ dưới tán rừng).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phương pháp tuyến điều tra kết hợp lập ô tiêu chuẩn theo hướng dẫn của Nguyễn Nghĩa Thìn năm 2008 và Hoàng Chung năm 2008. Tuyến điều tra được thiết lập vuông góc với đường đồng mức, chiều rộng quan sát 4 m, cự ly giữa các tuyến từ 50 m đến 100 m. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 5 ô tiêu chuẩn cho mỗi trạng thái thảm thực vật:

  • Rừng thứ sinh và rừng trồng Keo 6 tuổi: lập 5 ô tiêu chuẩn diện tích 100 m2 (10 m x 10 m), bên trong mỗi ô bố trí 9 ô dạng bản diện tích 4 m2 (2 m x 2 m) tại 4 góc, tâm và đường chéo để điều tra cây tái sinh.
  • Thảm cây bụi: lập 5 ô tiêu chuẩn diện tích 16 m2 (4 m x 4 m).
  • Thảm cỏ: lập 5 ô tiêu chuẩn diện tích 1 m2 (1 m x 1 m).

Chiều cao vút ngọn cây rừng được đo bằng thước đo cao lâm nghiệp Blumeleis theo nguyên tắc lượng giác với độ chính xác cao. Phân bố không gian của cây gỗ tái sinh được đánh giá thông qua chỉ số kiểm định U của Clark và Evans dựa trên mô hình phân bố xác suất Poisson với cỡ mẫu quan sát n = 36 điểm. Lý do lựa chọn mô hình Poisson vì đây là công cụ định lượng chính xác nhất để phân biệt kiểu phân bố ngẫu nhiên, đều hay phân bố cụm của cây con trên mặt đất rừng mà không bị thiên lệch bởi mật độ cá thể. Toàn bộ dữ liệu được thu thập liên tục trong 6 tháng thực địa (tháng 7 đến tháng 12 năm 2016) và xử lý thống kê bằng phần mềm chuyên dụng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Công trình điều tra đã ghi nhận tổng cộng 409 loài, 277 chi thuộc 93 họ của 5 ngành thực vật bậc cao có mạch. Sự phân bố giữa các taxon thể hiện tính ưu thế tuyệt đối của ngành Mộc lan (Magnoliophyta) với 392 loài (chiếm 95,84% tổng số loài), 264 chi (chiếm 95,31%) và 84 họ (chiếm 90,32%). Bốn ngành còn lại chiếm tỷ trọng rất nhỏ: ngành Dương xỉ có 9 loài (2,20%), ngành Thông đất có 3 loài (0,73%), ngành Thông có 3 loài (0,73%) và ngành Cỏ tháp bút chỉ có 2 loài (0,49%). Trong nội bộ ngành Mộc lan, lớp Mộc lan (Magnoliopsida) chiếm ưu thế áp đảo với 346 loài (88,3%), cao gấp 7,5 lần về số loài so với lớp Hành (Liliopsida) với 46 loài (11,7%).

Mức độ đa dạng sinh học phân hóa rõ rệt qua 4 trạng thái thảm thực vật:

  • Rừng thứ sinh có độ đa dạng cao nhất với 367 loài (chiếm 89,73% tổng số loài khu vực), 258 chi (93,14%) và tập hợp đủ 93 họ (100%).
  • Thảm cây bụi đứng thứ hai với 278 loài (67,97%), 202 chi (72,92%) và 80 họ (86,02%).
  • Rừng trồng Keo tai tượng 6 tuổi ghi nhận 86 loài (21,03%), 81 chi (29,24%) và 46 họ (49,46%).
  • Thảm cỏ có độ phong phú thấp nhất với 41 loài (10,02%), 39 chi (14,07%) và 21 họ (22,58%).

Xét về tổ thành loài trong rừng thứ sinh, họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) phong phú nhất với 30 loài đặc trưng cho thực vật nhiệt đới ưa sáng. Đứng thứ hai là họ Dâu tằm (Moraceae) và họ Cà phê (Rubiaceae) đều có 13 loài, họ Đậu (Fabaceae) có 12 loài, họ Long não (Lauraceae) và họ Hòa thảo (Poaceae) cùng đạt 11 loài. Về khả năng tái sinh, mật độ cây gỗ tái sinh phân bố không đồng đều, tập trung chủ yếu ở cấp chiều cao dưới 1,5 m và có nguồn gốc chồi kết hợp hạt với chất lượng sinh trưởng ở mức trung bình khá.

Thảo luận kết quả

Sự phân hóa số lượng loài giữa các trạng thái phản ánh trực tiếp mức độ tác động nhân sinh và lịch sử diễn thế sinh thái. Rừng thứ sinh đạt độ che phủ 90% và thảm cây bụi có số loài vượt trội do hoạt động khai thác gỗ chọn lọc trước đây đã tạo ra nhiều khoảng trống tán rừng, kích thích các loài thực vật ưa sáng sinh trưởng nhanh như các đại diện thuộc họ Thầu dầu và họ Đậu xâm nhập mạnh mẽ. Trong khi đó, thảm cỏ chịu áp lực gặm tàn phá và dẫm đạp liên tục từ đàn gia súc 2.200 con trâu bò của địa phương, dẫn đến sự suy giảm nghiêm trọng về thành phần loài, chỉ còn sót lại các loài cỏ thân ngầm chịu chịu hạn tốt thuộc họ Hòa thảo.

So sánh với các nghiên cứu của Đặng Kim Vui năm 2002 tại huyện Đồng Hỷ và Nguyễn Văn Tường năm 2011 tại huyện Đại Từ, cấu trúc ưu thế của họ Thầu dầu, họ Cà phê và họ Dâu tằm thể hiện tính quy luật nhất quán của quá trình phục hồi rừng sau nương rẫy tại vùng đồi núi thấp tỉnh Thái Nguyên.

Các dữ liệu nghiên cứu này có thể được mô hình hóa trực quan thông qua biểu đồ hình tròn thể hiện tỷ lệ taxon giữa 5 ngành thực vật, biểu đồ cột nhóm so sánh tương quan số họ, chi, loài giữa 4 trạng thái thảm thực vật, và bảng ma trận đối chiếu mật độ cây gỗ tái sinh theo 7 cấp chiều cao vút ngọn.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm phục hồi tài nguyên rừng và phát triển kinh tế sinh thái bền vững tại xã Văn Lăng, công trình đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm:

  1. Thực hiện khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên kết hợp tra dặm bổ sung cây bản địa: Hạt Kiểm lâm huyện Đồng Hỷ phối hợp với Ban Quản lý rừng địa phương triển khai trồng dặm các loài cây gỗ bản địa có giá trị cao như Lim xanh, Re hương, Kháo vàng với mật độ 500 đến 800 cây/ha tại 80 ha rừng thứ sinh nghèo kiệt. Mục tiêu nâng độ tàn che của rừng lên trên 95% và tăng mật độ cây tái sinh mục đích đạt 2.500 cây/ha trong giai đoạn 2017 - 2022.

  2. Tăng cường tuần tra, kiểm soát và bảo vệ nghiêm ngặt diện tích rừng hiện có: Ủy ban nhân dân xã Văn Lăng chỉ đạo Tổ tuần tra liên ngành thực hiện kiểm tra định kỳ 2 lần/tháng tại 16 xóm bản nhằm phát hiện và ngăn chặn triệt để hành vi chặt phá rừng, khai thác gỗ trái phép và lấn chiếm đất rừng đầu nguồn. Mục tiêu giảm 90% các vụ vi phạm lâm luật trên toàn địa bàn trước năm 2020.

  3. Chuyển đổi mô hình kinh tế nông lâm kết hợp nâng cao sinh kế: Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn huyện Đồng Hỷ hỗ trợ người dân mở rộng diện tích thâm canh chè cành chất lượng cao từ 206 ha lên 300 ha, kết hợp trồng thâm canh 263 ha rừng Keo tai tượng theo chu kỳ gỗ lớn và trồng xen cây dược liệu dưới tán rừng. Mục tiêu nâng mức thu nhập bình quân đầu người của xã lên trên 25 triệu đồng/người/năm trong vòng 3 năm.

  4. Tổ chức đào tạo kỹ thuật lâm sinh và truyền thông nâng cao nhận thức cộng đồng: Đoàn Thanh niên và Hội Nông dân xã tổ chức định kỳ 12 lớp tập huấn kỹ thuật chăm sóc rừng và tuyên truyền Luật Lâm nghiệp hàng năm cho 1.200 hộ dân, đặc biệt chú trọng đồng bào dân tộc thiểu số tại các xóm khó khăn như Bản Tèn ở độ cao 1.200 m. Mục tiêu vận động 100% hộ dân ký cam kết bảo vệ rừng và phòng cháy chữa cháy rừng giai đoạn 2017 - 2020.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cán bộ quản lý lâm nghiệp và lực lượng kiểm lâm địa bàn: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực địa chuẩn xác về 409 loài thực vật và 4 trạng thái thảm phục vụ công tác quy hoạch, quản lý bền vững 4.594,71 ha đất lâm nghiệp và phân vùng bảo vệ 3.086,36 ha rừng phòng hộ tại huyện Đồng Hỷ.

  2. Giảng viên, nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành Sinh học, Sinh thái học, Quản lý tài nguyên rừng: Sử dụng như một tài liệu tham khảo khoa học bài bản về phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn, phân tích phổ dạng sống Raunkiaer và ứng dụng thống kê Poisson trong đánh giá tái sinh rừng nhiệt đới.

  3. Cơ quan hoạch định chính sách và chính quyền địa phương: Làm căn cứ khoa học để phê duyệt kế hoạch chuyển đổi cơ cấu cây trồng nông lâm kết hợp, phân bổ ngân sách chi trả dịch vụ môi trường rừng và lồng ghép các chương trình giảm nghèo cho đồng bào vùng sâu vùng xa.

  4. Các tổ chức phi chính phủ và ban quản lý dự án bảo tồn đa dạng sinh học: Tham khảo mô hình diễn thế thảm thực vật thứ sinh để thiết kế các dự án phục hồi sinh thái rừng đầu nguồn và phát triển chuỗi giá trị lâm sản ngoài gỗ dựa vào cộng đồng bản địa.

Câu hỏi thường gặp

  1. Luận văn đã ghi nhận bao nhiêu loài thực vật có mạch tại xã Văn Lăng? Nghiên cứu đã thống kê chính xác 409 loài, 277 chi thuộc 93 họ của 5 ngành thực vật bậc cao có mạch. Trong đó, ngành Mộc lan chiếm ưu thế vượt trội với 392 loài (95,84%), trong khi ngành Cỏ tháp bút chỉ ghi nhận 2 loài (0,49%).

  2. Trạng thái thảm thực vật nào sở hữu mức độ đa dạng loài cao nhất? Rừng thứ sinh là trạng thái có độ đa dạng sinh học cao nhất, tập trung 367 loài (chiếm 89,73% tổng số loài khu vực) và hiện diện đầy đủ 93 họ (100%). Ngược lại, thảm cỏ nghèo nàn nhất với 41 loài (10,02%) và 21 họ do chịu áp lực chăn thả gia súc liên tục.

  3. Những họ thực vật nào chiếm ưu thế lớn nhất trong khu vực nghiên cứu? Họ Thầu dầu dẫn đầu danh mục đa dạng với 30 loài thuộc các đại diện ưa sáng. Kế tiếp là họ Dâu tằm và họ Cà phê đều có 13 loài, họ Đậu có 12 loài, họ Long não và họ Hòa thảo cùng ghi nhận 11 loài.

  4. Phương pháp nào được ứng dụng để đánh giá sự phân bố của cây gỗ tái sinh? Nghiên cứu ứng dụng chỉ số tiêu chuẩn U của Clark và Evans dựa trên mô hình phân bố xác suất Poisson với dung lượng mẫu n = 36 điểm quan sát. Phương pháp này giúp phân định rành mạch các kiểu phân bố cụm, đều hay ngẫu nhiên của cây tái sinh dưới tán rừng.

  5. Rừng trồng Keo tai tượng 6 tuổi có đặc điểm thảm tươi và cấu trúc ra sao? Rừng Keo 6 tuổi có độ tàn che đạt khoảng 70%, ghi nhận 86 loài thực vật thuộc 46 họ dưới tán. Tầng thảm tươi chủ yếu là các loài cỏ ưa sáng thuộc họ Hòa thảo và họ Dương xỉ do ánh sáng xuyên qua tán keo còn khá dồi dào.

Kết luận

  • Xác lập danh mục toàn diện hệ thực vật bậc cao có mạch tại xã Văn Lăng gồm 409 loài, 277 chi, 93 họ thuộc 5 ngành thực vật, minh chứng cho sự đa dạng sinh thái đặc thù của vùng núi Đông Bắc tỉnh Thái Nguyên.
  • Phân loại và làm rõ các đặc trưng sinh thái của 4 trạng thái thảm thực vật thứ sinh, chỉ ra sự phân hóa đa dạng từ rừng thứ sinh (chiếm 89,73% số loài), thảm cây bụi (67,97%), rừng trồng keo (21,03%) đến thảm cỏ (10,02%).
  • Khẳng định vai trò ưu thế tuyệt đối của ngành Mộc lan (95,84% loài) và cấu trúc thống trị của họ Thầu dầu với 30 loài trong thành phần thực bì nhiệt đới thứ sinh.
  • Đánh giá định lượng quy luật tái sinh tự nhiên của cây gỗ, xác định mật độ phân bố tập trung ở cấp chiều cao dưới 1,5 m và cấu trúc chồi rễ kết hợp nguồn hạt.
  • Hoàn thiện hệ thống 4 giải pháp lâm sinh và kinh tế xã hội đồng bộ nhằm quản lý, bảo vệ và phục hồi hiệu quả 4.594,71 ha đất lâm nghiệp địa phương.

Đóng góp chính của luận văn là cung cấp cơ sở dữ liệu thực chứng và phương pháp luận chuẩn mực về cấu trúc thảm thực vật thứ sinh phục hồi sau khai thác tại khu vực miền núi khó khăn. Trong lộ trình 2017 - 2020, địa phương cần ưu tiên khoanh nuôi bảo vệ 3.086,36 ha rừng phòng hộ và tiếp tục mở rộng mô hình làm giàu rừng bằng cây bản địa giai đoạn 2021 - 2025. Các cơ quan ban ngành, viện nghiên cứu và cộng đồng địa phương cần phối hợp chặt chẽ để ứng dụng ngay kết quả nghiên cứu vào thực tiễn quy hoạch lâm nghiệp và phát triển bền vững.