Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Tài nguyên rừng Việt Nam trải qua quá trình suy thoái nghiêm trọng trong nhiều thập kỷ, từ diện tích 14,3 triệu ha với độ che phủ 43% vào năm 1943 giảm xuống mức thấp nhất là 9,2 triệu ha tương ứng độ che phủ 21%. Sự suy giảm diện tích rừng tự nhiên làm gia tăng các tác động tiêu cực của thiên tai như lũ lụt, bão hạn và xói mòn đất. Trước thực trạng đó, các chương trình phục hồi rừng và phủ xanh đất trống đồi núi trọc (điển hình như Dự án trồng mới 5 triệu ha rừng - Dự án 661) đã được triển khai rộng rãi trên quy mô toàn quốc. Tuy nhiên, phần lớn các chương trình này tập trung chủ yếu vào các loài cây nhập nội sinh trưởng nhanh, chóng khép tán như Keo (Acacia) hay Bạch đàn (Eucalyptus), trong khi diện tích các loài cây bản địa có giá trị cao bị thu hẹp, làm hạn chế tính bền vững và chức năng phòng hộ của lâm phần.

Nhằm khắc phục nhược điểm trên, ngành Lâm nghiệp đã định hướng bảo tồn và phát triển các loài cây bản địa thông qua các mô hình phục hồi rừng có sự hỗ trợ của tầng cây phù trợ. Tại xã Tử Nê, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình, Dự án 661 đã triển khai các mô hình trồng cây bản địa Trám trắng kết hợp với cây phù trợ Keo lá tràm và Cốt khí từ giai đoạn 2004 - 2005. Tuy vậy, các mô hình này chưa được đánh giá định lượng về mặt lâm sinh và lập địa sau một thời gian gây trồng. Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lê Thị Thu Hà được thực hiện nhằm cung cấp cơ sở khoa học và đánh giá khách quan về hiệu quả của các mô hình này.

Mục tiêu nghiên cứu được xác định theo hệ thống văn bản:

  1. Mục tiêu tổng quát (Mục 3.1.1): Đánh giá hiệu quả của mô hình phục hồi rừng bằng cây bản địa nhằm đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động phù hợp.
  2. Mục tiêu cụ thể (Mục 3.1.2):
    • Đánh giá tình hình sinh trưởng của loài cây bản địa (Trám trắng) ở 2 mô hình nghiên cứu (Trám trắng + Cốt khí và Trám trắng + Keo lá tràm).
    • Đánh giá một số tính chất lý hóa của đất dưới hai mô hình.
    • Đánh giá ảnh hưởng của tầng cây phù trợ đến tầng cây bản địa mục đích.
    • Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động nhằm nâng cao hiệu quả mô hình.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hai mô hình trồng rừng phục hồi gồm:
    • Mô hình I: Cây bản địa Trám trắng (Canarium album) trồng dưới tán rừng Keo lá tràm (Acacia auriculiformis).
    • Mô hình II: Cây bản địa Trám trắng (Canarium album) trồng xen với cây Cốt khí (Tephrosia candida) được gieo thẳng làm cây phù trợ.
  • Phạm vi không gian: Các lâm phần trồng rừng thuộc Dự án 661 tại xã Tử Nê, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình.
  • Phạm vi thời gian: Số liệu ngoại nghiệp được thu thập tập trung từ tháng 2 đến tháng 5 năm 2008 trên các mô hình trồng từ vụ hè thu các năm 2004 và 2005 (thời điểm đánh giá lâm phần đạt 3 năm tuổi đối với tầng cây bản địa).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu được thiết lập dựa trên lý thuyết phục hồi rừng nhiệt đới bằng phương thức hỗn giao cây bản địa với cây phù trợ cải tạo đất, dựa trên đặc tính sinh vật học và sinh thái học của các loài cây:

  • Cây bản địa mục đích - Trám trắng (Canarium album): Cây gỗ lớn, phân bố tự nhiên rộng, ưa sáng khi trưởng thành nhưng có nhu cầu che bóng nhẹ ở giai đoạn cây con; sinh trưởng trên đất Feralit, tái sinh chồi và hạt tốt, có giá trị kinh tế về gỗ, quả và nhựa thơm.
  • Cây phù trợ tầng cao - Keo lá tràm (Acacia auriculiformis): Cây họ Đậu mọc nhanh, chịu hạn và đất nghèo dinh dưỡng, có khả năng cố định đạm sinh học, tạo lập nhanh môi trường rừng và lớp vật rơi rụng.
  • Cây phù trợ tầng thấp - Cốt khí (Tephrosia candida): Cây bụi họ Đậu, sinh trưởng nhanh, khả năng che phủ đất trống và cải tạo dinh dưỡng bề mặt tốt.

Phương pháp nghiên cứu thực địa và xử lý số liệu bao gồm:

Hạng mục điều tra Phương pháp và dung lượng mẫu Chỉ tiêu và thiết bị đo
Tầng cây bản địa (Trám trắng) 03 ô tiêu chuẩn (OTC) cố định diện tích $1.000\text{ m}^2$ ($n = 3$) cho mỗi mô hình; tổng số 06 OTC Đo đường kính gốc ($D_{00}$), đường kính tán ($D_t$), chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) bằng thước kẹp kính, thước đo cao và thước dây
Tầng cây Keo lá tràm Điều tra toàn bộ cây trong 03 OTC ($1.000\text{ m}^2$) ở Mô hình I Đo đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$), $H_{vn}$, chiều cao dưới cành ($H_{dc}$), $D_t$; đo độ tàn che theo tuyến và cho điểm
Tầng cây Cốt khí Lập 09 ô dạng bản (ODB) diện tích $25\text{ m}^2$/OTC phân bố đều trên lâm phần Đếm mật độ cây, đo chiều cao hàng ($H$) và đường kính hàng ($D$) bằng sào chia độ
Cây bụi thảm tươi Lập 05 ODB diện tích $25\text{ m}^2$/OTC (4 góc và 1 tâm) Định danh loài chủ yếu, đo chiều cao trung bình ($H_{tb}$) và ước lượng độ che phủ (%)
Tính chất đất Đào 01 phẫu diện đất/mô hình; lấy mẫu ở 2 độ sâu: $10 - 20\text{ cm}$ và $20 - 30\text{ cm}$ Mô tả hình thái phẫu diện (độ dày, độ chặt, kết cấu); phân tích hóa tính ($pH_{KCl}$, $pH_{H_2O}$, mùn %, $NH_4^+$, $P_2O_5$, $K_2O$, dung tích hấp phụ $V%$)

Phương pháp xử lý thống kê toán học:

  • Tính toán các đại lượng đặc trưng mẫu: Giá trị trung bình ($\bar{X}$), độ lệch chuẩn ($S$), hệ số biến động ($S%$), lượng tăng trưởng bình quân hàng năm ($\Delta$).
  • Kiểm định tính thuần nhất giữa các OTC trong cùng một mô hình bằng tiêu chuẩn $\chi^2$ của Kruskal-Wallis thông qua phần mềm SPSS.
  • Kiểm định so sánh sự sai khác giữa hai mô hình độc lập bằng tiêu chuẩn $U$ (với ngưỡng giới hạn $\alpha = 0,05$, trị số tiêu chuẩn $U = 1,96$): $$U = \frac{|\bar{X}_1 - \bar{X}_2|}{\sqrt{\frac{S_1^2}{n_1} + \frac{S_2^2}{n_2}}}$$

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm số liệu đo đếm thực tế ngoại nghiệp, hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công Dự án 661 tại địa phương và số liệu khí tượng thủy văn, hiện trạng kinh tế - xã hội của Ủy ban nhân dân xã Tử Nê.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Đặt vấn đề

Chương này phân tích bối cảnh suy giảm diện tích và chất lượng rừng tại Việt Nam từ năm 1943 đến nay. Tác giả chỉ ra hạn chế của các chương trình trồng rừng đơn loài cây mọc nhanh và nhấn mạnh tính cấp thiết của việc bảo tồn, phát triển cây bản địa có giá trị kinh tế kết hợp cây phù trợ. Từ đó, xác định lý do thực hiện đề tài nhằm đánh giá lâm sinh và lập địa của mô hình Dự án 661 tại xã Tử Nê.

Chương II: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Tổng thuật các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về cấu trúc rừng, kỹ thuật khoanh nuôi xúc tiến tái sinh và trồng rừng hỗn giao. Tác giả điểm lại các nghiên cứu kinh điển về cấu trúc rừng mưa nhiệt đới của Richards (1952), Catinot (1965), Rollet (1979); các thử nghiệm phục hồi rừng hỗn loài tại Việt Nam của Maurand, Trần Nguyên Giảng, Nguyễn Xuân Tiếp, Lê Xuân Tám, cũng như các nghiên cứu tái sinh của Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. Đồng thời, chương này tổng hợp chi tiết đặc điểm hình thái, sinh thái học, phân bố và giá trị kinh tế của hai loài cây chính là Trám trắng (Canarium album) và Keo lá tràm (Acacia auriculiformis).

Chương III: Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày cụ thể mục tiêu tổng quát, 4 mục tiêu cụ thể, đối tượng nghiên cứu và hệ thống phương pháp luận. Chi tiết hóa quy trình lập ô tiêu chuẩn $1.000\text{ m}^2$, ô dạng bản $25\text{ m}^2$, phương pháp đào mô tả phẫu diện đất, lấy mẫu phân tích và các công thức toán xác suất thống kê (Kruskal-Wallis, tiêu chuẩn $U$) ứng dụng trên phần mềm SPSS và Excel.

Chương IV: Điều kiện cơ bản khu vực nghiên cứu

Trình bày điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của xã Tử Nê, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình. Xã có diện tích tự nhiên $1.681\text{ ha}$, trong đó đất lâm nghiệp chiếm $1.175,26\text{ ha}$ (69,96%), đất rừng trồng là $696,2\text{ ha}$ (chiếm 59,24% đất lâm nghiệp). Khí hậu có nhiệt độ trung bình năm $23^\circ\text{C}$, mùa mưa chiếm 80% lượng mưa cả năm. Đất đai chủ yếu là đất Feralit phát triển trên đá sa thạch ($F_p$), đá sét ($F_s$) và đá vôi ($F_v$) có tầng dày $>100\text{ cm}$, $pH_{H_2O}$ từ 4,0 đến 5,5, hàm lượng mùn $>2%$.

Biểu 4.1: Hiện trạng sử dụng đất xã Tử Nê

Chương V: Kết quả và phân tích kết quả

Tập trung phân tích 5 nhóm kết quả nghiên cứu chính:

  1. Lịch sử và kết cấu mô hình: Mô hình I trồng Keo lá tràm vụ hè thu 2004 (mật độ $2.400\text{ cây/ha}$, cự ly $4\text{ m} \times 1\text{ m}$) và trồng Trám trắng dưới tán vào vụ hè thu 2005 (mật độ $600\text{ cây/ha}$, cự ly $4\text{ m} \times 4\text{ m}$). Mô hình II trồng Trám trắng vụ hè thu 2005 ($600\text{ cây/ha}$, cự ly $4\text{ m} \times 4\text{ m}$) xen kẽ các hàng Cốt khí gieo thẳng cách hàng cây bản địa $1\text{ m}$.
  2. Sinh trưởng tầng cây phù trợ: Rừng Keo lá tràm đạt chiều cao trung bình $H_{vn} = 7,0\text{ m}$, đường kính ngang ngực $D_{1.3} = 7,77\text{ cm}$, đường kính tán $D_t = 2,8\text{ m}$, độ tàn che 0,75. Cây Cốt khí đạt chiều cao $H_{vn} = 2,42\text{ m}$, $D_t = 1,8\text{ m}$, độ tàn che 0,44.
  3. Sinh trưởng của cây Trám trắng: Đánh giá qua các chỉ tiêu $H_{vn}$, $D_{00}$, $D_t$ và kiểm định $U$.
  4. Đặc điểm thảm tươi và lý - hóa tính đất: Mô hình I không có thảm tươi do tán keo quá dày (tàn che 0,75), nhưng hàm lượng mùn và dinh dưỡng khoáng ($K_2O$, $NH_4^+$) cao hơn Mô hình II nhờ lượng cành lá rơi rụng lớn. Mô hình II có thảm tươi phát triển mạnh (độ che phủ 81%), giữ ẩm tầng đất mặt tốt hơn.
  5. Mối quan hệ giữa độ tàn che và sinh trưởng cây bản địa: Phân tích tương quan giữa độ tàn che tầng phù trợ với sự tăng trưởng chiều cao và đường kính gốc của Trám trắng.

Chương VI: Kết luận - Khuyến nghị

Tổng kết các phát hiện cốt lõi về mặt lâm sinh và đề xuất biện pháp kỹ thuật tỉa thưa, điều chỉnh mật độ tán che phù hợp với từng giai đoạn phát triển sinh lý của cây Trám trắng.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng lâm sinh và lập địa

Số liệu so sánh sinh trưởng của cây bản địa Trám trắng ở hai mô hình được tổng hợp chi tiết qua bảng sau:

Chỉ tiêu sinh trưởng Mô hình I (Dưới tán Keo lá tràm) Mô hình II (Xen Cốt khí) Trị số kiểm định $U$ Kết luận sai khác
Chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) $2,98\text{ m}$ ($\Delta H = 0,99\text{ m/năm}$) $2,71\text{ m}$ ($\Delta H = 0,90\text{ m/năm}$) $U = 5,27 > 1,96$ Sai khác rõ rệt có ý nghĩa thống kê
Đường kính gốc ($D_{00}$) $4,14\text{ cm}$ ($\Delta D = 1,38\text{ cm/năm}$) $4,99\text{ cm}$ ($\Delta D = 1,66\text{ cm/năm}$) $U = 0,50 < 1,96$ Sai khác chưa có ý nghĩa thống kê
Đường kính tán ($D_t$) $1,77\text{ m}$ ($\Delta D_t = 0,59\text{ m/năm}$) $1,90\text{ m}$ ($\Delta D_t = 0,63\text{ m/năm}$) $U = 0,24 < 1,96$ Không có sự sai khác rõ rệt

Đặc điểm tầng cây bụi thảm tươi và tính chất lý - hóa tính đất giữa 2 mô hình:

Chỉ tiêu đất và thảm tươi Mô hình I (Keo lá tràm + Trám trắng) Mô hình II (Cốt khí + Trám trắng)
Độ che phủ thảm tươi (%) $0%$ (không phát triển) $81%$ (Cỏ lào, xấu hổ, cỏ tranh, cây ké)
Chiều cao thảm tươi ($H_{tb}$) $0\text{ cm}$ $17,7\text{ cm}$
Độ ẩm đất tầng A ($0 - 10\text{ cm}$) Hơi ẩm Ẩm (nhờ thảm tươi giữ ẩm)
Hàm lượng mùn tổng số (%) $5,6%$ $5,0%$ (thấp hơn MH I $0,6%$)
Độ chua ($pH_{KCl}$ / $pH_{H_2O}$) $5,0$ / $6,1$ $4,8$ / $5,9$
Dung tích hấp phụ ($V%$) $45,1%$ $54,2%$
Chất dễ tiêu $NH_4^+$ / $K_2O$ $4,3\text{ mg}/100\text{g}$ / $21,4\text{ mg}/100\text{g}$ $3,3\text{ mg}/100\text{g}$ / $13,5\text{ mg}/100\text{g}$
Lân dễ tiêu ($P_2O_5$) $1,2\text{ mg}/100\text{g}$ $1,2\text{ mg}/100\text{g}$

Giải pháp và khuyến nghị tác giả đề xuất

  • Điều chỉnh tán che của Keo lá tràm (Mô hình I): Cần tiến hành tỉa thưa cục bộ hoặc chặt tỉa cành tầng cây Keo lá tràm khi Trám trắng bước vào giai đoạn 3 - 4 tuổi. Do ở giai đoạn này Trám trắng chuyển dần từ nhu cầu chịu bóng sang ưa sáng mạnh, việc duy trì độ tàn che quá cao ($0,75$) sẽ kìm hãm sinh trưởng đường kính thân và phân cành tự nhiên.
  • Phát dọn và điều tiết thảm tươi (Mô hình II): Ở mô hình trồng xen Cốt khí, cần phát dọn thảm cỏ dại lấn át (cỏ tranh, cỏ lào) quanh gốc Trám trắng với bán kính $1\text{ m}$ để hạn chế sự cạnh tranh dinh dưỡng và ánh sáng ở tầng sát mặt đất.

Đóng góp của đề tài

Khóa luận đã lượng hóa được mối tương quan giữa độ tàn che tầng phù trợ với sự phát triển lâm sinh của cây Trám trắng trong điều kiện cụ thể tại Hòa Bình. Đề tài chứng minh được rằng tầng cây phù trợ Keo lá tràm mật độ cao ($2.400\text{ cây/ha}$) tuy cung cấp nguồn mùn và khoáng chất vượt trội cho đất ($K_2O$ đạt $21,4\text{ mg}/100\text{g}$ so với $13,5\text{ mg}/100\text{g}$ ở Cốt khí), nhưng cần can thiệp lâm sinh kịp thời để không cản trở sinh trưởng đường kính của cây bản địa.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Khóa luận được thực hiện trong khung thời gian ngắn (tháng 2 đến tháng 5 năm 2008), chỉ đánh giá được lâm phần ở giai đoạn đầu (cây Trám trắng 3 năm tuổi).
    • Dung lượng phẫu diện đất còn hạn chế (01 phẫu diện mô tả cho mỗi mô hình), chưa phản ánh hết sự biến thiên vi lập địa trên toàn bộ diện tích đồi núi phức tạp của xã Tử Nê.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tiếp tục theo dõi động thái tăng trưởng đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$), thể tích thân cây và cấu trúc tầng tán khi rừng bước vào giai đoạn khép tán hoàn toàn.
    • Nghiên cứu xác định cường độ và thời điểm tỉa thưa tầng cây Keo lá tràm tối ưu nhằm tối đa hóa tốc độ sinh trưởng của cây Trám trắng.

Giá trị tham khảo

Công trình là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên chuyên ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên rừng và Sinh thái rừng khi thực hiện các khóa luận, luận văn về kỹ thuật gây trồng rừng hỗn giao bản địa.
  • Cán bộ kỹ thuật lâm nghiệp tại các ban quản lý dự án trồng rừng (Dự án 661, các chương trình phát triển lâm nghiệp bền vững) trong việc thiết kế mật độ, bố trí cự ly phối trí giữa cây bản địa và cây phù trợ.
  • Phần đáng tham khảo nhất là phương pháp bố trí ô tiêu chuẩn, biểu mẫu điều tra ngoại nghiệp phân tầng và quy trình sử dụng kiểm định phi tham số Kruskal-Wallis kết hợp tiêu chuẩn $U$ để so sánh các chỉ tiêu sinh trưởng cây rừng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cây Trám trắng ở Mô hình I có chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) lớn hơn Mô hình II?

Ở Mô hình I, tầng Keo lá tràm có độ tàn che trung bình cao ($0,75$) và mật độ dày ($>2.000\text{ cây/ha}$). Trong điều kiện ánh sáng bị hạn chế ở tầng dưới, cây Trám trắng có hiện tượng vươn cao để đón ánh sáng, dẫn đến $H_{vn}$ đạt $2,98\text{ m}$, cao hơn có ý nghĩa thống kê ($U = 5,27 > 1,96$) so với $2,71\text{ m}$ ở Mô hình II (độ tàn che $0,44$).

2. Sự khác biệt về lớp cây bụi thảm tươi giữa hai mô hình là do đâu?

Ở Mô hình I, độ tàn che tầng cao lớn ($0,75$) cùng lớp vật rơi rụng của keo quá dày đã triệt tiêu ánh sáng và ngăn cản sự nảy mầm của hạt cỏ dại, khiến độ che phủ thảm tươi là $0%$. Ngược lại, ở Mô hình II, hàng Cốt khí thông thoáng hơn (tàn che $0,44$), đủ ánh sáng chiếu xuống mặt đất giúp lớp cây bụi thảm tươi (cỏ lào, xấu hổ, cỏ tranh) phát triển với độ che phủ đạt $81%$.

3. Đất ở mô hình nào có hàm lượng dinh dưỡng và độ phì cao hơn?

Mô hình I (Trám trắng + Keo lá tràm) có tính chất hóa học đất tốt hơn: Hàm lượng mùn đạt $5,6%$ (so với $5,0%$ ở Mô hình II), hàm lượng kali dễ tiêu $K_2O$ đạt $21,4\text{ mg}/100\text{g}$ (gần gấp 1,5 lần mức $13,5\text{ mg}/100\text{g}$ của Mô hình II) và $NH_4^+$ đạt $4,3\text{ mg}/100\text{g}$ (so với $3,3\text{ mg}/100\text{g}$) nhờ khối lượng vật rơi rụng dồi dào từ tầng cây Keo lá tràm.

4. Sơ đồ bố trí cự ly hàng và mật độ của hai mô hình được thiết kế như thế nào?

Cả hai mô hình đều trồng Trám trắng với mật độ $600\text{ cây/ha}$ (cự ly $4\text{ m} \times 4\text{ m}$, hố $60\text{ cm} \times 60\text{ cm} \times 60\text{ cm}$). Ở Mô hình I, Keo lá tràm được trồng trước 1 năm với mật độ $2.400\text{ cây/ha}$ ($4\text{ m} \times 1\text{ m}$), Trám trắng đặt chính giữa 2 hàng keo. Ở Mô hình II, Trám trắng được trồng lệch về một phía, cách hàng Cốt khí gieo thẳng gần nhất $1\text{ m}$.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Lê Thị Thu Hà đã đánh giá định lượng thành công thực trạng sinh trưởng và biến đổi thổ nhưỡng của hai mô hình phục hồi rừng bằng Trám trắng kết hợp cây phù trợ tại xã Tử Nê, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình. Kết quả nghiên cứu khẳng định tầng cây Keo lá tràm mang lại hiệu quả cải tạo hàm lượng mùn và dinh dưỡng đất vượt trội so với Cốt khí, đồng thời thúc đẩy chiều cao cây bản địa ở giai đoạn non. Tuy nhiên, việc tỉa thưa điều chỉnh độ tàn che của tầng keo từ năm thứ 3 trở đi là can thiệp kỹ thuật bắt buộc để đảm bảo sự phát triển bền vững về đường kính và tán lá cho cây bản địa mục đích.