Tổng quan nghiên cứu
Khu hệ thực vật tại Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc duy trì cân bằng sinh thái của khu vực Bắc Trường Sơn với 2.952 loài thực vật đã được ghi nhận trên tổng diện tích 123.326 ha. Tuy nhiên, trước áp lực suy giảm đa dạng sinh học và các hoạt động dân sinh vùng đệm, việc đánh giá định lượng và cập nhật cấu trúc thảm thực vật tại các phân khu trọng yếu trở thành nhiệm vụ cấp thiết. Đề tài tập trung nghiên cứu tính đa dạng thực vật bậc cao có mạch tại Vườn Thực vật thuộc Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng nhằm thiết lập cơ sở dữ liệu khoa học tin cậy cho công tác quản lý tài nguyên rừng.
Mục tiêu cụ thể của luận văn bao gồm: kiểm kê và lập danh lục hoàn chỉnh các loài thực vật bậc cao có mạch; phân tích cấu trúc taxon từ cấp ngành đến cấp chi; đánh giá tính đa dạng theo dạng sống và công dụng; xác định công thức tổ thành, mật độ lâm phần và các chỉ số sinh thái học của tầng cây cao, cây tái sinh và lâm sản ngoài gỗ; từ đó đề xuất hệ thống giải pháp bảo tồn nguồn gen quý hiếm.
Phạm vi nghiên cứu được triển khai trên toàn bộ diện tích 77,1 ha của Vườn Thực vật (bao gồm 41,8 ha ban đầu và 35,3 ha mở rộng năm 2018) thuộc địa giới hành chính xã Sơn Trạch, huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình trong khung thời gian từ tháng 6 năm 2019 đến tháng 8 năm 2020. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc chứng minh một phân khu chỉ chiếm 0,06% diện tích toàn vườn quốc gia nhưng lưu giữ tới 513 loài thực vật (chiếm 17,38% tổng số loài của di sản), cung cấp luận cứ thực tiễn để tích hợp hiệu quả giữa công tác bảo tồn chuyển chỗ và du lịch sinh thái diễn giải môi trường.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng học thuyết Đa dạng sinh học ba cấp độ theo định nghĩa của Di Castri (1995) và Công ước Đa dạng sinh học (WRI, IUCN, UNEP 1992), bao gồm đa dạng di truyền, đa dạng loài và đa dạng hệ sinh thái. Trong đó, trọng tâm luận văn phân tích sâu hai cấp độ: đa dạng thành phần loài (đo lường độ giàu có loài - species richness và độ phong phú tương đối) và đa dạng hệ sinh thái rừng trên nền karst nhiệt đới.
Khung phân loại học thực vật áp dụng hệ thống phân loại của Brummitt (1992) kết hợp hệ thống Engler, sắp xếp các bậc taxon từ thấp đến cao theo trật tự tiến hóa. Mô hình cấu trúc quần xã thực vật nhiệt đới của Thái Văn Trừng (1999) và phương pháp xác định chỉ số quan trọng sinh thái (Important Value Index - IVI%) của Daniel Marmillod được sử dụng làm cơ sở đánh giá vai trò sinh thái, mức độ ưu thế của từng loài trong quần xã rừng tự nhiên. Nghiên cứu cũng vận dụng các khái niệm tiêu chuẩn về phân cấp tình trạng nguy cấp của sinh vật dựa theo Sách Đỏ Việt Nam (2007) và Danh lục đỏ IUCN.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập thông qua quy trình điều tra thực địa kết hợp kế thừa tài liệu chuyên ngành trong thời gian từ tháng 6/2019 đến tháng 8/2020. Phương pháp chọn mẫu điển hình được thiết lập trên hai hệ thống quan trắc:
- Hệ thống tuyến điều tra: Thiết lập 8 tuyến khảo sát với tổng chiều dài 7.629 m, phân bổ theo 2 hướng chính gồm 5 tuyến ngang cắt vuông góc đường đồng mức từ chân đồi lên đỉnh đồi (chiều dài từ 227 m đến 803 m) và 3 tuyến dọc theo sinh cảnh đặc trưng (tuyến ven suối 1.851 m, tuyến sống dông 1.578 m và tuyến ranh giới 1.839 m). Tầm quan sát mở rộng 10 m đến 15 m mỗi bên để ghi nhận toàn diện các dạng sống và thu mẫu tiêu bản.
- Hệ thống ô tiêu chuẩn: Bố trí 3 ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình có diện tích 2.000 m² (40 m x 50 m, tổng diện tích mẫu 6.000 m²) đại diện cho 3 dạng lập địa: sườn núi đất (trạng thái IIIa2), đỉnh núi đất (trạng thái IIIa2) và sườn núi đá vôi (trạng thái IIIa1). Trong mỗi OTC, lập 5 ô dạng bản (ODB) diện tích 25 m² (5 m x 5 m, tổng số 15 ODB) ở 4 góc và tâm ô để điều tra tầng cây tái sinh và lâm sản ngoài gỗ.
Cỡ mẫu cây gỗ tầng cao được đo đếm chi tiết đối với tất cả cá thể có đường kính ngang ngực $D_{1.3} \ge 6\text{ cm}$ và chiều cao vút ngọn $H_{vn} > 5\text{ m}$. Cây tái sinh được điều tra với tiêu chí $H_{vn} \le 5\text{ m}$ và $D_{1.3} < 6\text{ cm}$. Phương pháp phân tích số liệu sử dụng công thức Marmillod để tính tỷ lệ tổ thành $IVI% = (Ni% + Gi%)/2$, xác định mật độ lâm phần quy đổi trên 1 ha, đồng thời đo lường cấu trúc quần xã qua chỉ số đa dạng Shannon - Weiner ($H'$) và chỉ số ưu thế Simpson ($Cd$).
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Kết quả điều tra thực địa đã ghi nhận hệ thực vật tự nhiên tại Vườn Thực vật có 513 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 327 chi và 122 họ, đại diện cho 4 ngành thực vật:
- Ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) chiếm ưu thế áp đảo với 481 loài (chiếm 93,76% tổng số loài), 306 chi (93,58%) và 107 họ (87,70%). Trong ngành này, Lớp 2 lá mầm (Magnoliopsida) chiếm ưu thế vượt trội với 391 loài (81,29%), 237 chi (77,45%) và 86 họ (80,37%); Lớp 1 lá mầm (Liliopsida) có 90 loài (18,71%), 69 chi (22,55%) và 21 họ (19,63%).
- Ngành Dương xỉ (Polypodiophyta) đứng thứ hai với 30 loài (chiếm 5,85%), 19 chi (5,81%) và 13 họ (10,66%).
- Ngành Thông đất (Lycopodiophyta) và ngành Hạt trần (Pinophyta) có mức độ đa dạng thấp nhất, mỗi ngành chỉ ghi nhận 1 họ (0,82%), 1 chi (0,31%) và 1 loài (0,19%).
Tính đa dạng tập trung rõ nét ở 10 họ giàu loài nhất thuộc ngành Ngọc lan với tổng cộng 210 loài, chiếm tới 40,94% tổng số loài thực vật tại khu vực. Dẫn đầu là họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) với 45 loài (chiếm 8,77%), tiếp theo là họ Cà phê (Rubiaceae) với 34 loài (6,63%), họ Cúc (Asteraceae) với 22 loài (4,29%), họ Dâu tằm (Moraceae) với 20 loài (3,90%), họ Hòa bản (Poaceae) với 18 loài (3,51%), họ Re (Lauraceae) với 17 loài (3,31%), họ Lan (Orchidaceae), họ Cỏ roi ngựa (Verbenaceae) và họ Dẻ (Fagaceae) cùng có 14 loài (2,73%), họ Na (Annonaceae) có 12 loài (2,34%). Ở cấp chi, 10 chi phong phú nhất sở hữu 58 loài (chiếm 11,41% tổng số loài), trong đó chi Ficus (họ Dâu tằm) có số lượng lớn nhất với 14 loài (2,75%) và chi Lithocarpus (họ Dẻ) đứng thứ hai với 10 loài (1,96%).
Thảo luận kết quả
Sự phong phú cao về thành phần loài trên một đơn vị diện tích nhỏ (77,1 ha) xuất phát từ điều kiện lập địa và vi khí hậu đặc thù của vùng đệm chuyển tiếp giữa núi đất (chiếm 77% diện tích) và núi đá vôi (chiếm 23% diện tích). Khu vực có độ cao biến thiên từ 150 m đến 250 m, lượng mưa bình quân đạt 2.500 mm/năm và mạng lưới khe suối duy trì độ ẩm thường xuyên từ 83% đến 84%.
Hiện trạng tài nguyên rừng tại khu vực phân hóa thành hai trạng thái cấu trúc rõ rệt:
- Rừng phục hồi trạng thái IIb chiếm ưu thế với diện tích 29,8 ha (75% diện tích tự nhiên), phân bố tại vùng chân và sườn núi. Trữ lượng lâm phần đạt dưới 70 m³/ha, độ tàn che 0,2 - 0,3 nhưng có mật độ tái sinh tự nhiên rất tích cực, dao động từ 2.500 đến 3.200 cây/ha với các loài chủ lực như Huỷnh, Gụ lau, Táu xanh, Lim xanh và Ràng ràng.
- Rừng nghèo trạng thái IIIa1 có diện tích 10 ha (25% diện tích tự nhiên), tập trung ở đỉnh dông với độ tàn che 0,4 - 0,5. Mật độ tầng cây gỗ đạt 380 cây/ha và mật độ cây tái sinh đạt khoảng 2.800 cây/ha.
Khi trình bày các số liệu này, các phát hiện về tỷ lệ thành phần ngành và phân bố dạng sống có thể được minh họa trực quan thông qua biểu đồ tròn cấu trúc ngành thực vật và biểu đồ cột biểu diễn số lượng loài của 10 họ ưu thế. Sự vượt trội của họ Thầu dầu và Cà phê hoàn toàn tương đồng với đặc trưng của các hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới gió mùa tại khu vực Bắc Trung Bộ, nơi các loài cây bụi và gỗ nhỏ của hai họ này thích nghi mạnh với tầng đất mặt mỏng từ 30 cm đến 80 cm.
Đề xuất và khuyến nghị
Dựa trên kết quả đánh giá thực trạng cấu trúc và mức độ đa dạng thực vật, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm:
- Thiết lập hệ thống giám sát định kỳ và số hóa cơ sở dữ liệu định danh cho toàn bộ 513 loài thực vật đã phát hiện dọc theo 8 tuyến điều tra cố định. Mục tiêu hoàn thành số hóa 100% hồ sơ loài trong giai đoạn 2021-2023, do Phòng Khoa học và Hợp tác Quốc tế phối hợp Ban Quản lý Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng chủ trì thực hiện.
- Mở rộng diện tích và nâng cao năng lực khu bảo tồn chuyển chỗ (Ex-situ) tại 9 phân khu sưu tập chuyên đề. Nâng số lượng loài bảo tồn từ 132 loài lên tối thiểu 200 loài quý hiếm thuộc danh mục Sách Đỏ Việt Nam và Nghị định 06/2019/NĐ-CP trước năm 2025, do Trung tâm Cứu hộ, Bảo tồn và Phát triển sinh vật trực tiếp quản lý.
- Tăng cường khoanh nuôi phục hồi và tuần tra bảo vệ nghiêm ngặt trên 29,8 ha rừng trạng thái IIb và 10 ha rừng trạng thái IIIa1. Giảm thiểu ít nhất 90% các vụ vi phạm chặt trộm củi, chăn thả gia súc và thu hái thực vật rừng của cư dân từ 3 thôn lân cận (Phong Nha, Hà Lời, Cù Lạc), thông qua việc tổ chức lực lượng Kiểm lâm phối hợp tuần tra liên ngành hàng tháng cùng chính quyền xã Sơn Trạch.
- Tối ưu hóa chuỗi giá trị du lịch sinh thái gắn liền diễn giải môi trường trên tổng thể 77,1 ha. Trích tối thiểu 15% đến 20% doanh thu bán vé tham quan hàng năm (nguồn thu đã đạt trên 5 tỷ đồng trong giai đoạn 2015-2019) để tái đầu tư ngân sách trực tiếp cho các công trình nghiên cứu nhân giống loài bản địa và bảo dưỡng hệ thống biển bảng thực vật.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
- Ban Quản lý các Vườn quốc gia và Khu bảo tồn thiên nhiên: Ứng dụng quy trình thiết lập 8 tuyến điều tra thực địa và phương pháp tính toán chỉ số $IVI%$ để xây dựng đề án kiểm kê, theo dõi diễn thế tài nguyên thực vật định kỳ.
- Các nhà nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành Lâm nghiệp, Sinh thái học: Sử dụng bộ số liệu 513 loài thực vật bậc cao tại vùng đệm núi đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng làm tư liệu đối sánh trong các công trình nghiên cứu khu hệ thực vật karst nhiệt đới Việt Nam và Đông Nam Á.
- Học viên cao học và sinh viên ngành Quản lý tài nguyên rừng, Lâm học, Khoa học môi trường: Tham khảo khung phương pháp luận chuẩn xác về điều tra ô tiêu chuẩn kết hợp định danh phân loại học theo hệ thống Brummitt và đánh giá chỉ số Shannon - Weiner.
- Đơn vị quy hoạch và phát triển du lịch sinh thái: Vận dụng mô hình tích hợp 9 phân khu sưu tập loài và hệ thống đường mòn diễn giải môi trường phục vụ giáo dục thiên nhiên và thiết kế tour du lịch học tập bền vững.
Câu hỏi thường gặp
Vườn Thực vật Phong Nha - Kẻ Bàng ghi nhận được bao nhiêu loài thực vật bậc cao?
Nghiên cứu đã ghi nhận chính xác 513 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 327 chi, 122 họ của 4 ngành thực vật. Con số này chiếm 17,38% tổng số 2.952 loài thực vật đã công bố trên toàn bộ diện tích Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng.
Họ thực vật nào chiếm số lượng loài ưu thế nhất tại khu vực nghiên cứu?
Họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) dẫn đầu với 45 loài, chiếm 8,77% tổng số loài tại Vườn Thực vật. Đứng vị trí thứ hai là họ Cà phê (Rubiaceae) với 34 loài (chiếm 6,63%), phản ánh cấu trúc đặc trưng của thảm thực vật rừng nhiệt đới thứ sinh.
Phương pháp điều tra thực địa của luận văn được thiết kế với dung lượng mẫu ra sao?
Nghiên cứu bố trí 8 tuyến khảo sát có tổng chiều dài 7.629 m, kết hợp lập 3 ô tiêu chuẩn điển hình diện tích 2.000 m² (tổng diện tích điều tra cây gỗ 6.000 m²) và 15 ô dạng bản diện tích 25 m² nhằm thu thập đầy đủ chỉ tiêu tầng cao và tầng tái sinh.
Mức độ đóng góp về diện tích của Vườn Thực vật so với toàn bộ Vườn Quốc gia là bao nhiêu?
Vườn Thực vật có diện tích 77,1 ha, chỉ chiếm khoảng 0,06% tổng diện tích 123.326 ha của Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng, nhưng sở hữu mật độ tập trung loài rất cao và đóng vai trò làm vườn ươm nguồn gen thu nhỏ.
Mô hình du lịch sinh thái tại Vườn Thực vật hỗ trợ công tác bảo tồn như thế nào?
Trong giai đoạn 2015-2019, điểm du lịch đã thu hút hơn 135.000 lượt khách tham quan và đạt doanh thu trên 5 tỷ đồng. Nguồn thu này tạo nguồn tài chính tự chủ vững chắc để tái đầu tư cho các hoạt động cứu hộ sinh vật và bảo dưỡng cơ sở hạ tầng bảo tồn.
Kết luận
- Đã thống kê và lập danh mục hoàn chỉnh 513 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 327 chi, 122 họ và 4 ngành thực vật tại Vườn Thực vật.
- Khẳng định giá trị bảo tồn vượt trội khi một phân khu 77,1 ha (chiếm 0,06% diện tích VQG) lưu giữ tới 17,38% tổng số loài thực vật của toàn vùng di sản Phong Nha - Kẻ Bàng.
- Xác lập cấu trúc ưu thế với 10 họ giàu loài nhất chiếm 40,94% hệ thực vật, trong đó họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) và Cà phê (Rubiaceae) giữ vai trò chủ đạo.
- Đánh giá hiện trạng 29,8 ha rừng phục hồi IIb và 10 ha rừng IIIa1, cung cấp luận cứ cho việc khoanh nuôi xúc tiến tái sinh đạt mật độ 2.500 - 3.200 cây/ha.
- Đề xuất 4 giải pháp đồng bộ kết hợp giám sát bảo tồn nguyên vị (In-situ), mở rộng bảo tồn chuyển chỗ (Ex-situ) lên 200 loài quý hiếm và tái đầu tư từ nguồn thu du lịch sinh thái.
Công trình đóng góp nguồn dữ liệu thực địa chuẩn xác cho khoa học lâm nghiệp và công tác quản lý di sản thiên nhiên thế giới. Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2021 đến 2025, các cơ quan quản lý cần ưu tiên triển khai số hóa hệ thống dữ liệu loài và mở rộng các lô sưu tập thực vật chuyên đề. Quý độc giả, các nhà quản lý và nhà nghiên cứu quan tâm có thể liên hệ thư viện chuyên ngành hoặc cơ quan chủ quản để khai thác toàn văn tài liệu và ứng dụng vào thực tiễn quản lý rừng bền vững.