Tổng quan nghiên cứu

Phát triển rừng trồng gỗ lớn bằng các loài cây bản địa là định hướng chiến lược của ngành lâm nghiệp Việt Nam nhằm thay thế các mô hình rừng trồng thuần loài vốn tiềm ẩn nhiều rủi ro về dịch bệnh và suy thoái đất. Trong thực tế, nhiều diện tích rừng trồng thuần loài keo hoặc bạch đàn sau 2 đến 3 chu kỳ canh tác đã làm giảm sút độ phì nhiêu của đất và gia tăng nguy cơ bùng phát sâu bệnh trên quy mô lớn. Nhằm khắc phục những hạn chế đó, phương thức trồng rừng hỗn giao cây lá rộng bản địa đã được triển khai rộng rãi theo các chương trình trọng điểm như Chương trình 327 và Dự án 661 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

Nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm Khoa học Lâm nghiệp vùng Trung tâm Bắc Bộ thuộc huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ, với tọa độ địa lý 21°40' vĩ Bắc và 105°20' kinh Đông. Mục tiêu trọng tâm của luận văn là đánh giá toàn diện tình hình sinh trưởng, tỷ lệ sống, phẩm chất thân cây, khả năng tái sinh và diễn biến lập địa của 4 loài cây lá rộng bản địa gồm Sồi phảng, Re gừng, Vạng trứng và Trám trắng ở giai đoạn 14 tuổi. Thí nghiệm được thiết lập trên diện tích 5 ha với mật độ ban đầu 1.100 cây/ha, đánh giá so sánh giữa mô hình hỗn giao có cây phù trợ là Cốt khí hoặc Keo tai tượng và mô hình đối chứng thuần loài. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học xác thực với các chỉ số định lượng rõ ràng, giúp các nhà quản lý lâm nghiệp hoàn thiện quy trình kỹ thuật chuyển hóa rừng gỗ nhỏ sang rừng gỗ lớn có năng suất đạt trên 4,4 m3/ha/năm và nâng cao tính bền vững sinh thái cho khu vực trung du phía Bắc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh thái rừng và quan hệ tương tác quần xã thực vật. Trước hết, lý thuyết cảm nhiễm tương hỗ và cạnh tranh sinh học của Kharitonovis và Encova khẳng định rằng sự tương tác giữa các loài trong lâm phần hỗn giao diễn ra thông qua việc chia sẻ không gian dinh dưỡng và tác động của các hoạt chất sinh học phitonxit. Khi kết hợp các loài cây có đặc tính sinh thái bổ trợ, lâm phần sẽ tối ưu hóa khả năng hấp thụ ánh sáng và chất dinh dưỡng.

Thứ hai, lý thuyết cấu trúc rừng nhiều tầng tán của Bernar Dupuy và công trình phân chia tầng tán rừng nhiệt đới của Trần Ngũ Phương được áp dụng để phân tích sự phân tầng thẳng đứng giữa tầng cây phù trợ và tầng cây bản địa mục đích. Các khái niệm then chốt được vận hành trong nghiên cứu bao gồm: cây phù trợ đóng vai trò che bóng và cải tạo đất trong giai đoạn đầu; không gian sinh dưỡng đại diện cho diện tích dinh dưỡng đất và tán lá; trữ lượng lâm phần phản ánh tổng thể tích thân cây gỗ đứng trên một đơn vị diện tích; và độ tàn che biểu thị mức độ che phủ của tán rừng đối với bề mặt đất.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp bố trí thí nghiệm theo khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 công thức thí nghiệm chính trên diện tích 5 ha: Công thức 1 trồng hỗn giao xen cây phù trợ Cốt khí gieo trước 6 tháng; Công thức 2 trồng hỗn giao xen Keo tai tượng trồng trước 1 năm; Công thức 3 là các ô đối chứng trồng thuần loài từng loài bản địa. Cỡ mẫu nghiên cứu được thiết lập trên các ô tiêu chuẩn định vị có diện tích 1.000 m2 cho mỗi công thức thí nghiệm, dung lượng mẫu đo đếm đạt trên 30 cây cho mỗi loài nhằm đảm bảo tính đại diện thống kê. Trong mỗi ô tiêu chuẩn, 5 ô dạng bản diện tích 16 m2 được bố trí ở 4 góc và trung tâm để thu thập dữ liệu cây bụi, thảm tươi và mật độ cây tái sinh. Mẫu đất tầng mặt từ 0 đến 30 cm được lấy tại 3 vị trí ngẫu nhiên trong mỗi ô rồi trộn đều để phân tích các chỉ tiêu hóa học tại phòng thí nghiệm chuyên ngành.

Phương pháp chọn mẫu định vị ngẫu nhiên kết hợp ô dạng bản được lựa chọn vì tính chính xác cao trong việc theo dõi liên tục động thái sinh trưởng qua 14 năm (2001 đến 2015). Toàn bộ số liệu sơ cấp về đường kính ngang ngực D1.3, chiều cao vút ngọn Hvn, đường kính tán lá Dt, điểm phẩm chất thân cây theo thang điểm Lê Đình Khả và tỷ lệ sâu hại được tổng hợp và phân tích phương sai ANOVA một nhân tố trên phần mềm SPSS 20 và Excel. Kiểm nghiệm Duncan với độ tin cậy 95% (p < 0,05) được áp dụng để xác định sự sai khác có ý nghĩa thống kê giữa các công thức thí nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra thực nghiệm ở tuổi 14 đã ghi nhận những khác biệt rõ rệt về khả năng sinh trưởng và phát triển của các loài cây bản địa giữa các công thức thí nghiệm:

  • Về tỷ lệ sống: Loài Sồi phảng và Re gừng đạt tỷ lệ sống rất cao ở công thức hỗn loài xen Cốt khí với lần lượt là 90,2% và 88,5%. Ngược lại, loài Vạng trứng và Trám trắng có tỷ lệ sống giảm mạnh ở công thức xen Keo tai tượng, chỉ đạt tương ứng 55,5% và 50,3%, thấp hơn đáng kể so với ô đối chứng thuần loài của Vạng trứng đạt 83,2%.
  • Về tăng trưởng đường kính và chiều cao: Sồi phảng trong công thức xen Keo tai tượng thể hiện ưu thế vượt trội với đường kính trung bình D1.3 đạt 23,2 cm, chiều cao Hvn đạt 14,6 m và đường kính tán Dt đạt 7,2 m, cao hơn hẳn so với công thức xen Cốt khí (D1.3 đạt 19,3 cm; Hvn đạt 13,7 m) và đối chứng (D1.3 đạt 20,6 cm; Hvn đạt 14,3 m). Trái lại, Trám trắng sinh trưởng rất kém trong mô hình xen Cốt khí với D1.3 chỉ đạt 5,2 cm và Hvn đạt 7,6 m do bị che bóng quá mức.
  • Về trữ lượng và năng suất: Lâm phần Sồi phảng ở công thức xen Keo tai tượng đạt trữ lượng cao nhất với 69,53 m3/ha, mang lại lượng tăng trưởng bình quân 4,4 m3/ha/năm. Re gừng đạt trữ lượng cao nhất ở ô đối chứng thuần loài với 28,31 m3/ha, trong khi Trám trắng và Vạng trứng trong các công thức hỗn giao chỉ đạt trữ lượng dưới 1,1 m3/ha.
  • Về khả năng tái sinh và phẩm chất thân cây: Sồi phảng ở công thức xen Keo đạt tỷ lệ ra hoa quả lên tới 81,4% và mật độ cây tái sinh đạt 111 cây trên 80 m2 ô dạng bản, đồng thời đạt tổng điểm chất lượng thân cây cao nhất là 10,9 điểm với độ thẳng thân đạt 4,4 điểm. Tỷ lệ sâu đục thân hại Re gừng ở ô đối chứng lên tới 65,7%, nhưng giảm xuống còn 47,3% ở công thức xen Cốt khí.

Thảo luận kết quả

Sự phân hóa sinh trưởng giữa các loài phản ánh rõ quy luật sinh thái về nhu cầu ánh sáng và tính cạnh tranh không gian sinh dưỡng. Sồi phảng là loài cây có biên độ sinh thái rộng, sức cạnh tranh mạnh mẽ, khi trồng xen Keo tai tượng đã tận dụng tốt hiệu ứng thúc đẩy vươn cao của tầng cây phù trợ để gia tăng chiều cao và độ thẳng thân mà không bị ức chế phát triển ngọn. Ngược lại, Trám trắng và Vạng trứng là các loài cây ưa sáng hoàn toàn, do không được tiến hành tỉa thưa cây phù trợ kịp thời sau giai đoạn khép tán từ năm thứ 4 trở đi nên đã bị tầng tán của Keo tai tượng che phủ nặng nề, dẫn đến hiện tượng suy giảm tỷ lệ sống và còi cọc về đường kính.

Kết quả này hoàn toàn nhất quán với các nghiên cứu của Hoàng Văn Thắng tại Cầu Hai và dự án RENFODA do JICA tài trợ tại Hòa Bình, khẳng định rằng cây phù trợ họ Đậu và Keo chỉ phát huy tác dụng bảo vệ trong 2 đến 3 năm đầu. Dữ liệu thực nghiệm có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ cột nhóm so sánh sinh trưởng đường kính và chiều cao giữa 3 công thức, kết hợp cùng bảng ma trận tương quan giữa độ tàn che tầng trên và mật độ tái sinh tự nhiên dưới tán. Về mặt lập địa, sự xuất hiện của thảm mục từ cây họ Đậu và thảm thực bì dày dưới tán rừng hỗn giao đã cải thiện rõ rệt lượng mùn và tính chất cơ giới của đất Feralit vàng đỏ phát triển trên đá Gnai, tạo nền tảng vững chắc cho việc duy trì năng suất rừng lâu dài.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm 14 năm, 4 giải pháp kỹ thuật lâm sinh then chốt được đề xuất nhằm nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng hỗn loài cây bản địa cung cấp gỗ lớn:

  • Tiến hành chặt tỉa thưa điều chỉnh tầng tán cây phù trợ Keo tai tượng với cường độ chặt từ 50% đến 60% số cây ở giai đoạn 3 đến 5 năm tuổi, giải phóng không gian ánh sáng cho các loài cây bản địa sinh trưởng, mục tiêu nâng tốc độ tăng trưởng đường kính của cây bản địa lên trên 1,5 cm/năm trong giai đoạn tiếp theo. Hoạt động này cần được các Ban quản lý rừng phòng hộ và chủ rừng thực hiện theo chu kỳ kỹ thuật định kỳ.
  • Áp dụng kỹ thuật gieo trồng cây Cốt khí làm cây che bóng ban đầu thay thế cho các loài keo mọc nhanh đối với các mô hình trồng mới Sồi phảng và Re gừng, đảm bảo tỷ lệ sống ban đầu đạt trên 88%, giảm thiểu áp lực cạnh tranh không gian sinh dưỡng trong 2 năm đầu. Chi cục Kiểm lâm và Trung tâm Khuyến nông các tỉnh miền núi phía Bắc cần đưa biện pháp này vào hướng dẫn kỹ thuật trồng rừng từ năm 2016.
  • Thực hiện các biện pháp luân tán và nuôi dưỡng cây tái sinh tự nhiên của loài Sồi phảng, duy trì mật độ tái sinh hạt trên 100 cây trên 100 m2, đồng thời tiến hành tỉa cành nhánh tầm thấp cho Re gừng ở độ tuổi 5 đến 8 để hạn chế phân cành sớm, nâng tổng điểm chất lượng thân cây thương phẩm đạt trên 10 điểm. Doanh nghiệp lâm nghiệp và các hộ nhận khoán rừng chủ động triển khai hàng năm.
  • Triển khai quy trình quản lý dịch hại tổng hợp đối với sâu đục thân trên cây Re gừng và sâu ăn lá trên cây Sồi phảng, tiến hành kiểm tra mật độ sâu hại định kỳ vào đầu mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 6, phấn đấu kiểm soát tỷ lệ sâu bệnh hại Re gừng xuống dưới 20%. Đơn vị thực hiện là Trạm Khuyến nông - Lâm nghiệp địa phương phối hợp với các tổ đội bảo vệ rừng cơ sở.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật sâu sắc, đặc biệt hữu ích cho 4 nhóm đối tượng cụ thể:

  • Các nhà khoa học, nghiên cứu viên và giảng viên ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên rừng và Sinh thái học: Luận văn cung cấp chuỗi dữ liệu thực nghiệm định vị liên tục 14 năm trên diện tích 5 ha, làm tài liệu tham khảo chuẩn xác để nghiên cứu quy luật tương tác sinh thái và cấu trúc rừng hỗn giao bản địa.
  • Cán bộ quản lý và chuyên viên kỹ thuật tại Sở Nông nghiệp và PTNT, Chi cục Kiểm lâm, Ban quản lý rừng phòng hộ và đặc dụng: Nghiên cứu là cơ sở khoa học trực tiếp để xây dựng quy hoạch chuyển đổi cơ cấu cây trồng, chuyển hóa rừng keo thuần loài sang rừng hỗn loài gỗ lớn có chu kỳ kinh doanh dài hạn.
  • Các chủ rừng, công ty lâm nghiệp và trang trại lâm nghiệp tư nhân: Luận văn cung cấp hướng dẫn thực hành chi tiết về lựa chọn loài cây trồng triển vọng như Sồi phảng với năng suất 4,4 m3/ha/năm, đi kèm mật độ trồng tối ưu 1.100 cây/ha và kỹ thuật điều tiết cây phù trợ để tối đa hóa giá trị kinh tế.
  • Học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Nông lâm nghiệp: Đây là tài liệu mẫu mực về phương pháp bố trí ô tiêu chuẩn định vị, kỹ thuật đo đếm sinh trắc học rừng và quy trình xử lý thống kê nâng cao bằng phần mềm SPSS 20 phục vụ việc thực hiện các đề tài tốt nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

Mô hình rừng trồng hỗn loài mang lại lợi thế vượt trội nào so với rừng trồng thuần loài?
Rừng trồng hỗn loài giúp thiết lập cấu trúc tầng tán bền vững, hạn chế nguy cơ lây lan dịch bệnh diện rộng và nâng cao độ phì nhiêu của đất nhờ thảm mục hữu cơ phong phú. Dữ liệu thực nghiệm tại Cầu Hai chứng minh mô hình hỗn loài có cây phù trợ giúp Sồi phảng đạt trữ lượng 69,53 m3/ha, vượt trội so với các mô hình độc canh truyền thống.

Nên lựa chọn Cốt khí hay Keo tai tượng làm cây phù trợ cho rừng trồng bản địa?
Cốt khí gieo trước 6 tháng phù hợp nhất để duy trì tỷ lệ sống cao cho Sồi phảng (90,2%) và Re gừng (88,5%) nhờ đặc tính tán thấp và cố định đạm. Keo tai tượng giúp kích thích cây bản địa vươn cao về chiều cao và thẳng thân nhưng bắt buộc phải tỉa thưa sau 3 đến 5 năm để tránh chèn ép ánh sáng.

Vì sao Trám trắng và Vạng trứng lại có sinh trưởng kém trong mô hình hỗn giao?
Trám trắng và Vạng trứng là các loài cây ưa sáng mạnh. Trong mô hình thí nghiệm, do thiếu sự can thiệp tỉa thưa cây phù trợ Keo tai tượng sau giai đoạn khép tán, tầng tán dày đặc đã làm suy giảm nghiêm trọng cường độ ánh sáng, khiến đường kính Trám trắng chỉ đạt 5,2 cm và trữ lượng Vạng trứng tụt xuống 0,78 m3/ha.

Loài cây nào được đánh giá là triển vọng nhất để trồng rừng gỗ lớn tại khu vực nghiên cứu?
Sồi phảng là loài cây bản địa có triển vọng cao nhất nhờ khả năng sinh trưởng nhanh với D1.3 đạt 23,2 cm, Hvn đạt 14,6 m ở tuổi 14, độ thẳng thân đạt 4,4 điểm, tỷ lệ ra hoa quả 81,4% và mật độ tái sinh tự nhiên đạt 111 cây trên 80 m2 ở công thức trồng xen Keo tai tượng.

Giải pháp kỹ thuật quan trọng nhất khi chăm sóc rừng trồng hỗn loài là gì?
Giải pháp cốt lõi là điều tiết kịp thời độ che phủ của tầng cây phù trợ theo từng giai đoạn phát triển. Cần mở dần tán che từ năm thứ 3 để cung cấp đầy đủ không gian dinh dưỡng và ánh sáng cho cây bản địa mục đích, đồng thời kiểm soát sâu đục thân trên Re gừng để giảm tỷ lệ hại từ 65,7% xuống mức an toàn.

Kết luận

  • Đánh giá toàn diện 4 loài cây lá rộng bản địa 14 tuổi trên diện tích 5 ha tại Phú Thọ, khẳng định tính khả thi cao của mô hình trồng rừng hỗn giao cung cấp gỗ lớn.
  • Xác định Sồi phảng là loài cây mục đích vượt trội với trữ lượng 69,53 m3/ha, tăng trưởng bình quân đạt 4,4 m3/ha/năm và khả năng tái sinh hạt mạnh mẽ dưới tán rừng.
  • Chứng minh vai trò quan trọng của cây phù trợ Cốt khí trong việc nâng cao tỷ lệ sống của cây bản địa lên trên 88%, đồng thời chỉ rõ sự cần thiết phải tỉa thưa Keo tai tượng để tránh cạnh tranh ánh sáng.
  • Đóng góp hệ thống dữ liệu sinh trắc học rừng và phương pháp đánh giá phẩm chất cây theo thang điểm chuẩn mực, bổ sung cơ sở khoa học cho quy trình lâm sinh cây bản địa Việt Nam.
  • Khuyến nghị các địa phương và chủ rừng triển khai ngay biện pháp tỉa thưa điều chỉnh tán che và áp dụng mô hình Sồi phảng xen Cốt khí nhằm nhân rộng diện tích rừng gỗ lớn bền vững trong giai đoạn 2016 đến 2025.