Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống rừng tự nhiên tại Vườn quốc gia Ba Vì có tổng diện tích 7.082,00 ha, trải dài trên dải độ cao từ 100 m đến 1.296 m và đóng vai trò như lá phổi xanh điều hòa vi khí hậu cho toàn bộ khu vực phía Tây thủ đô Hà Nội. Trong bối cảnh nóng lên toàn cầu, nhiệt độ bề mặt Trái Đất liên tục gia tăng do nồng độ khí nhà kính tăng vọt, trong đó lượng khí carbon dioxide đã vượt ngưỡng 379 ppm và khí methane tăng hơn 151% so với thời kỳ tiền công nghiệp. Tại Việt Nam, nhiệt độ trung bình năm đã tăng khoảng 0,7°C và mực nước biển dâng xấp xỉ 20 cm trong vòng nửa thế kỷ qua. Tuy nhiên, phần lớn các công trình khoa học trong nước mới chỉ tập trung đánh giá tác động sinh thái tại dải ven biển và hệ sinh thái rừng ngập mặn, trong khi các kiểu rừng tự nhiên trên núi cao nội địa chịu nhiều tổn thương vẫn chưa được đánh giá đầy đủ.

Nghiên cứu được triển khai nhằm mục tiêu ghi nhận, lượng hóa các biểu hiện cực đoan của biến đổi khí hậu tại vùng núi Ba Vì qua chuỗi số liệu quan trắc 45 năm từ năm 1971 đến năm 2015. Đề tài tập trung phân tích mức độ mẫn cảm và khả năng chống chịu của thảm thực vật tự nhiên, đặc biệt là nhóm 5 loài cây gỗ bản địa quý hiếm thông qua phương pháp đánh giá sinh thái học chuyên sâu. Phạm vi khảo sát bao gồm phân khu bảo vệ nghiêm ngặt trên cốt 400 m, phân khu phục hồi sinh thái dưới cốt 400 m và khu vực vùng đệm trải rộng trên địa bàn 16 xã thuộc thành phố Hà Nội và tỉnh Hòa Bình trong khung thời gian từ tháng 09/2017 đến tháng 12/2018. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi xác lập cơ sở khoa học để quản lý, bảo tồn 2.181 loài thực vật bậc cao có mạch, bảo vệ 8 loài đặc hữu hẹp và 896 loài cây dược liệu quý bản địa trước áp lực khắc nghiệt của thời tiết cực đoan.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng hệ thống lý thuyết phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam của Thái Văn Trừng (1978, 1999) dựa trên quan điểm sinh thái phát sinh quần xã, kết hợp với khung phân loại quốc tế của UNESCO (1973) để phân định các quần thể rừng rậm thường xanh mưa mùa nhiệt đới đất thấp và á nhiệt đới núi thấp. Đề tài tích hợp phương pháp đánh giá độ nhạy cảm của loài trước biến đổi khí hậu do Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN, 2008) ban hành và mô hình đánh giá tính dễ bị tổn thương sinh thái theo hướng tiếp cận đa biến.

Nghiên cứu tập trung vào 5 khái niệm cốt lõi:

  • Tính dễ bị tổn thương sinh thái của quần xã thực vật.
  • Biên độ chống chịu sinh lý của loài chỉ thị.
  • Động thái dịch chuyển đai cao của sinh cảnh nhiệt đới và á nhiệt đới.
  • Hiện tượng bất thường về khí hậu cực đoan.
  • Tiếp cận thích ứng dựa vào hệ sinh thái.

Theo báo cáo đánh giá lần thứ tư của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu, ước tính có khoảng 10% số loài sinh vật phải đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng rất cao khi nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng thêm 1,5°C, đồng thời các hệ sinh thái rừng tự nhiên đang lưu giữ trên 50% tổng trữ lượng carbon trên cạn của toàn cầu.

Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện đánh giá toàn diện, nghiên cứu thu thập và kế thừa danh mục 2.181 loài thực vật bậc cao có mạch từ các công trình kiểm kê thực vật của Lê Trần Chấn và Trần Minh Tuấn, kết hợp phân tích chuỗi dữ liệu khí tượng thủy văn giai đoạn 1971-2015 tại Trạm Khí tượng Ba Vì và Kịch bản Biến đổi khí hậu, nước biển dâng phiên bản năm 2016 do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành.

Phương pháp điều tra thực địa được thực hiện thông qua việc thiết lập các tuyến khảo sát đại diện cắt qua 2 đai độ cao chính: đai dưới 700 m và đai trên 700 m lên đến đỉnh Vua cao 1.296 m. Cỡ mẫu đánh giá chuyên sâu bao gồm 5 loài thực vật chỉ thị tiêu biểu mọc tự nhiên, có tên trong Sách Đỏ Việt Nam và có giá trị bảo tồn nguồn gen gồm Bách xanh, Thông tre, Sam bông, Sến mật và Phỉ ba mũi. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng nhằm đảm bảo mỗi loài khảo sát đều còn ít nhất một quần thể tự nhiên đang sinh trưởng ổn định trong khu vực vườn quốc gia.

Lý do lựa chọn phương pháp thang đo đánh giá đồ họa và ma trận tác động của IUCN là khả năng lượng hóa chi tiết các tác động tiềm tàng của nhiệt độ cực trị, lượng mưa suy giảm và tính mùa vụ đến chu kỳ sinh sản, phân bố và sinh lý của từng loài cây. Bên cạnh đó, đề tài thực hiện các cuộc phỏng vấn bán cấu trúc với lực lượng kiểm lâm và chuyên viên điều tra rừng tại địa phương nhằm đối chiếu hiện trạng thực tế. Toàn bộ tiến trình nghiên cứu được triển khai đồng bộ trong thời gian 16 tháng, từ tháng 09/2017 đến tháng 12/2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, hệ thực vật tại Vườn quốc gia Ba Vì có tính đa dạng sinh học vượt trội với 2.181 loài, thuộc 958 chi và 207 họ của 6 ngành thực vật bậc cao có mạch. Trong đó, ngành Ngọc lan chiếm ưu thế tuyệt đối với 2.002 loài, chiếm tỷ lệ 91,79% tổng số loài và 171 họ, chiếm 82,61% tổng số họ. Ngành Dương xỉ đứng thứ hai với 142 loài, chiếm 6,51% và ngành Thông đóng góp 19 loài, chiếm 0,87%. Toàn khu hệ sở hữu 8 loài thực vật đặc hữu hẹp như Mua Ba Vì, Thu hải đường Ba Vì, Cau rừng Ba Vì, Xương cá Ba Vì, đồng thời ghi nhận 1.692 loài cây có giá trị kinh tế, trong đó nhóm cây dược liệu chiếm tới 896 loài, tương đương 41,0% và nhóm cây lấy gỗ gồm 244 loài, tương đương 11,0%.

Thứ hai, chuỗi số liệu 45 năm cho thấy nhiệt độ trung bình năm tại Ba Vì tăng từ 23,1°C trong thập kỷ 1971-1980 lên mức 23,8°C trong giai đoạn 2001-2015, tương ứng mức tăng 0,7°C. Nhiệt độ mùa đông trong tháng 1 tăng 0,7°C và nhiệt độ mùa hè trong tháng 7 tăng 0,4°C. Số ngày xuất hiện nhiệt độ cực cao trên 39°C được dự báo tăng từ 1,4 đến 3,7 ngày vào giữa thế kỷ 21, song song với sự xuất hiện của các đợt rét hại kỷ lục kéo dài tới 40 ngày vào năm 2008 và hiện tượng băng tuyết dưới 0°C xuất hiện vào tháng 01/2016.

Thứ ba, lượng mưa trung bình năm tại khu vực có xu hướng suy giảm rõ rệt. Lượng mưa năm giảm từ mức cao nhất 2.309 mm ở giai đoạn 1971-1975 xuống mức đáy 1.582 mm ở giai đoạn 2005-2010, tương đương mức giảm sút 31,5% trước khi phục hồi lên mức 1.972 mm trong giai đoạn 2011-2014. Độ chênh lệch lượng mưa trung bình giữa thời kỳ 1961-1999 so với giai đoạn gần đây lên tới hơn 250 mm, làm gia tăng chu kỳ khô hạn gay gắt trong các tháng 1 và tháng 12 với lượng mưa nhiều thời điểm ghi nhận bằng 0 mm.

Thứ tư, đai rừng á nhiệt đới trên cốt 700 m chịu tổn thương nặng nề nhất. Nhóm 5 loài cây gỗ quý tàn dư cổ gồm Bách xanh, Thông tre, Sam bông, Sến mật và Phỉ ba mũi chịu tác động tiêu cực mạnh mẽ về mặt sinh lý, làm suy giảm nghiêm trọng khả năng đậu quả, tỷ lệ nảy mầm của hạt và cản trở mật độ cây tái sinh dưới tán rừng.

Thảo luận kết quả

Diễn biến biến đổi khí hậu tại Vườn quốc gia Ba Vì phản ánh sự gia tăng biên độ nhiệt cực trị và sự phân hóa mùa mưa - khô sâu sắc. Sự sụt giảm hơn 250 mm lượng mưa kết hợp với nền nhiệt độ cao làm giảm độ ẩm tầng đất mặt mùn feralit trên đai cao 600 m, làm phá vỡ cơ chế tự làm mát của thảm thực vật rừng thường xanh. Khi mùa khô kéo dài từ 3 đến 4 tháng, các loài cây lá kim tàn dư Kỷ Đệ Tam như Bách xanh và Sam bông vốn có vùng phân bố hẹp ở đỉnh núi cao không thể thích nghi kịp với tình trạng thoát hơi nước quá mức, dẫn đến hiện tượng khô ngọn và suy thoái tầng vượt tán.

So sánh với các nghiên cứu tại Vườn quốc gia Cát Bà và vùng núi Hoàng Liên Sơn, tính dễ tổn thương của thảm thực vật Ba Vì có sự tương đồng lớn về nguy cơ suy giảm các loài thực vật quý hiếm bản địa dưới tác động của nhiệt độ cực đoan và bão lũ. Báo cáo đánh giá của Quỹ Quốc tế Bảo vệ Thiên nhiên cũng khẳng định chỉ số rủi ro nhiệt độ tại khu vực Ba Vì ở mức rất cao.

Dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa qua biểu đồ đường thể hiện xu thế gia tăng liên tục của nhiệt độ tối cao và tối thấp từ 0,1°C đến 0,6°C qua các thập kỷ. Đồng thời, bảng ma trận đối chiếu mức độ tác động đa yếu tố của IUCN chỉ ra rõ ràng rằng các yếu tố cực đoan như nắng nóng kéo dài, hạn hán mùa đông và dịch chuyển ranh giới tiểu khí hậu đã trực tiếp làm suy giảm trên 60% chỉ số an toàn sinh thái của 5 loài cây đặc hữu quý hiếm tại khu bảo tồn.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, nâng cao năng lực giám sát và quan trắc sinh thái dài hạn. Ban Quản lý Vườn quốc gia Ba Vì cần chủ trì phối hợp cùng các viện nghiên cứu thiết lập mạng lưới 10 ô tiêu chuẩn định vị cố định tại đai cao trên 700 m trong giai đoạn 2020-2025. Hoạt động này nhằm theo dõi liên tục các chỉ số sinh thái học của 18 loài cây gỗ quý hiếm, ghi nhận sự thay đổi về chu kỳ ra hoa, đậu quả và mật độ tái sinh tự nhiên với tần suất đo đạc định kỳ 3 tháng một lần.

Thứ hai, đẩy mạnh giải pháp bảo tồn chuyển chỗ và phục hồi sinh cảnh bản địa. Hạt Kiểm lâm Vườn quốc gia Ba Vì cần triển khai xây dựng vườn ươm giống cây lâm nghiệp bản địa với công suất ươm tạo 5.000 cây giống mỗi năm cho các loài Bách xanh, Thông tre và Sến mật. Đơn vị cần thực hiện mục tiêu trồng bổ sung làm giàu rừng trên diện tích 50 ha rừng thứ sinh nghèo kiệt hàng năm trong khung thời gian 2021-2030, hướng tới mục tiêu nâng độ che phủ rừng chất lượng cao đạt trên 85% vào năm 2030.

Thứ ba, đầu tư hệ thống công nghệ cảnh báo sớm và phòng cháy chữa cháy rừng tự động. Chi cục Kiểm lâm Hà Nội cần phối hợp cùng Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn hoàn thiện việc lắp đặt 2 trạm quan trắc vi khí hậu tự động tích hợp cảm biến nhiệt - ẩm chuyên dụng trong giai đoạn 2020-2022. Ứng dụng công nghệ ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý nhằm phát hiện sớm các điểm cháy rừng trong mùa khô hanh, kiểm soát mục tiêu giảm thiểu số vụ cháy rừng và diện tích rừng bị thiệt hại xuống 0 ha mỗi năm.

Thứ tư, xây dựng mô hình sinh kế bền vững dựa vào hệ sinh thái cho cộng đồng vùng đệm. Ủy ban Nhân dân huyện Ba Vì cùng chính quyền 16 xã lân cận cần tổ chức tập huấn kỹ thuật nhân giống và chuyển giao mô hình trồng dược liệu dưới tán rừng cho hơn 1.000 hộ dân, đặc biệt là đồng bào dân tộc Dao tại xã Ba Vì đang chiếm 4% dân số khu vực. Dự án hướng tới mục tiêu phát triển 100 ha vùng chuyên canh cây thuốc bản địa vào năm 2025, giúp gia tăng thu nhập bình quân của người dân lên 20%, qua đó triệt tiêu triệt để tình trạng vào rừng khai thác trộm gỗ quý và dược liệu tự nhiên.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất là các nhà quản lý lâm nghiệp, lãnh đạo các ban quản lý rừng đặc dụng và khu bảo tồn thiên nhiên trên toàn quốc. Công trình cung cấp mô hình thực chứng và phương pháp luận rõ ràng trong việc đánh giá mức độ tổn thương của thảm thực vật, giúp nhà quản lý xây dựng phương án quản lý rừng bền vững và kế hoạch ứng phó biến đổi khí hậu cấp cơ sở.

Nhóm thứ hai là các chuyên gia nghiên cứu, giảng viên và nghiên cứu sinh thuộc các chuyên ngành Sinh thái học, Lâm nghiệp, Khoa học Môi trường và Quản lý Tài nguyên Thiên nhiên. Luận văn cung cấp bộ cơ sở dữ liệu phong phú về 2.181 loài thực vật có mạch cùng chuỗi số liệu khí hậu 45 năm để phục vụ phân tích đối sánh và mô hình hóa sinh khí hậu rừng núi cao nhiệt đới.

Nhóm thứ ba là học viên cao học và sinh viên ngành Sinh học và Môi trường đang chuẩn bị đề cương nghiên cứu khoa học. Người học có thể tham khảo phương pháp tiếp cận thích ứng dựa vào hệ sinh thái, kỹ thuật điều tra thực địa theo ô tiêu chuẩn và cách thức xử lý số liệu thống kê sinh thái học đạt chuẩn mực học thuật cao.

Nhóm thứ tư là các nhà hoạch định chính sách, cán bộ thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cùng các tổ chức phi chính phủ quốc tế hoạt động trong lĩnh vực bảo tồn đa dạng sinh học. Báo cáo cung cấp các luận cứ khoa học sắc bén để xây dựng các chương trình hành động giảm thiểu phát thải, bảo tồn nguồn gen 896 loài cây thuốc quý và phát triển kinh tế sinh thái bền vững cho cộng đồng miền núi.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao Vườn quốc gia Ba Vì được chọn làm địa bàn nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu? Ba Vì là dãy núi cao độc lập tiêu biểu nhất tại Hà Nội với độ cao đạt 1.296 m, sở hữu tính đa dạng sinh học cao gồm 2.181 loài thực vật và nhiều kiểu thảm thực vật từ nhiệt đới đến á nhiệt đới. Đây là mô hình sinh thái thu nhỏ lý tưởng để đánh giá sự dịch chuyển đai cao và tính dễ tổn thương của các loài thực vật núi cao nội địa.

Ngành thực vật nào chiếm ưu thế tuyệt đối trong cấu trúc hệ thực vật tại Ba Vì? Ngành Ngọc lan chiếm vị trí áp đảo nhất với 2.002 loài, chiếm tỷ lệ 91,79% tổng số loài của toàn hệ thực vật, phân bố trong 884 chi và 171 họ. Sự thống trị của ngành Ngọc lan định hình cấu trúc tầng tán chính của cả hai đai rừng thường xanh mưa mùa nhiệt đới đất thấp và á nhiệt đới núi thấp tại khu bảo tồn.

Các thông số khí hậu tại trạm Ba Vì đã biến đổi như thế nào trong giai đoạn 1971-2015? Nhiệt độ trung bình năm tại khu vực đã tăng 0,7°C, trong đó nhiệt độ trung bình mùa đông tháng 1 tăng 0,7°C và mùa hè tháng 7 tăng 0,4°C. Ngược lại, lượng mưa trung bình năm có xu hướng giảm sút hơn 250 mm so với thời kỳ nền, ghi nhận các đợt khô hạn kéo dài cùng các hiện tượng rét hại dưới 0°C và nắng nóng cực đoan trên 39°C.

Những loài thực vật nào chịu tác động tiêu cực nặng nề nhất trước biến đổi khí hậu tại Ba Vì? Nhóm 5 loài cây gỗ quý chỉ thị gồm Bách xanh, Thông tre, Sam bông, Sến mật và Phỉ ba mũi chịu ảnh hưởng tiêu cực nặng nhất. Do là các loài thực vật cổ tàn dư ưa ẩm mát, phân bố hẹp ở đai cao trên 700 m, sự gia tăng nhiệt độ và hạn hán mùa đông làm suy giảm mạnh tỷ lệ nảy mầm tự nhiên và thu hẹp sinh cảnh sống của chúng.

Phương pháp thích ứng dựa vào hệ sinh thái mang lại giải pháp cốt lõi gì cho khu bảo tồn? Phương pháp tiếp cận thích ứng dựa vào hệ sinh thái giúp nâng cao tính chống chịu tự nhiên của rừng thông qua việc phục hồi 50 ha rừng suy thoái bằng cây bản địa mỗi năm. Giải pháp này kết hợp hài hòa giữa bảo tồn nguồn gen tại chỗ với việc phát triển sinh kế trồng cây thuốc dưới tán rừng cho cộng đồng 16 xã vùng đệm.

Kết luận

  • Luận văn đã xác lập bức tranh tổng thể về khu hệ thực vật phong phú tại Vườn quốc gia Ba Vì gồm 2.181 loài thuộc 207 họ, ghi nhận 8 loài đặc hữu hẹp và 896 loài cây dược liệu có giá trị kinh tế - sinh thái cao.
  • Phân tích và lượng hóa chuẩn xác xu thế biến đổi khí hậu 45 năm với nhiệt độ trung bình tăng 0,7°C và lượng mưa năm sụt giảm hơn 250 mm qua các thập kỷ quan trắc.
  • Xác định đai rừng á nhiệt đới núi thấp trên độ cao 700 m cùng 5 loài cây gỗ quý hiếm gồm Bách xanh, Thông tre, Sam bông, Sến mật, Phỉ ba mũi là đối tượng dễ bị tổn thương sinh học sâu sắc nhất.
  • Đặt nền móng khoa học vững chắc bằng việc tích hợp phương pháp đánh giá mức độ mẫn cảm của IUCN và khung thích ứng sinh thái nhằm giải quyết các tác động tiêu cực của thời tiết cực đoan.
  • Kiến nghị đồng bộ 4 nhóm giải pháp khả thi kết hợp giữa thiết lập 10 ô tiêu chuẩn quan trắc định vị, nhân giống 5.000 cây bản địa mỗi năm, ứng dụng công nghệ giám sát viễn thám và nâng cao sinh kế cho người dân 16 xã vùng đệm.

Công trình đóng góp luận cứ khoa học quan trọng và bộ cơ sở dữ liệu thực nghiệm tiên phong về biến đổi khí hậu tác động lên hệ sinh thái rừng núi cao miền Bắc Việt Nam. Trong giai đoạn 2025-2030, việc mở rộng mô hình quan trắc sinh thái tự động và quy hoạch vùng bảo tồn nguồn gen loài cây lá kim cổ là yêu cầu cấp thiết. Các cơ quan quản lý nhà nước, viện nghiên cứu và tổ chức quốc tế cần tiếp tục đầu tư nguồn lực triển khai các dự án bảo tồn thích ứng sinh thái, chung tay gìn giữ và phục hồi bền vững kho tàng đa dạng sinh học quý báu tại Vườn quốc gia Ba Vì.