Tổng quan nghiên cứu

Huyện Sóc Sơn sở hữu 4.166 ha đất đồi núi, trong đó diện tích đất lâm nghiệp chiếm 4.047,82 ha (tương đương 21,85% tổng diện tích đất nông nghiệp toàn huyện). Đặc biệt, 99,98% diện tích này (khoảng 4.047,24 ha) được quy hoạch thành rừng phòng hộ bảo vệ môi trường cho thủ đô Hà Nội. Trong giai đoạn 1980 - 1998, các chương trình trồng rừng đã phủ xanh đồi trọc bằng các loài cây thuần loài mọc nhanh như Keo tai tượng, Thông nhựa và Bạch đàn. Tuy nhiên, sau 20 đến 26 năm sinh trưởng, các lâm phần thuần loài này đã bộc lộ nhiều hạn chế nghiêm trọng: thân cây già cỗi bị rỗng ruột, gãy đổ do bão gió, thảm thực bì nghèo nàn, độ chua đất cao với pHKCl chỉ từ 4,3 đến 4,5 và nguy cơ cháy rừng đặc biệt cao trong mùa khô kéo dài 4 đến 5 tháng.

Nhằm khắc phục tình trạng suy thoái trên, giải pháp kỹ thuật cấp thiết là chuyển đổi rừng thuần loài thành rừng hỗn giao nhiều tầng tán bằng cách trồng bổ sung các loài cây gỗ bản địa có giá trị kinh tế và sinh thái cao. Đề tài tập trung đánh giá động thái sinh trưởng của 3 loài cây bản địa gồm Sao đen (Hopea odorata Roxb.), Lim xanh (Erythrophleum fordii Oliv.) và Re gừng (Cinnamomum obtusifolium (Roxb.) Nees) sau 5 năm gây trồng dưới tán các trạng thái rừng trồng Keo tai tượng 20 tuổi, Thông nhựa 26 tuổi, rừng hỗn giao Keo và Thông 20 tuổi, cùng 1 đối chứng trên trảng cỏ cây bụi tại huyện Sóc Sơn. Nghiên cứu cung cấp hệ thống chỉ tiêu thực nghiệm định lượng, hỗ trợ các nhà quản lý rừng hoàn thiện quy trình kỹ thuật chuyển hóa 30 ha rừng thử nghiệm và mở rộng trên toàn bộ 4.047 ha rừng phòng hộ đồi gò ven đô.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên ba trụ cột lý thuyết lâm sinh học và sinh thái học thực vật:

  • Lý thuyết cấu trúc rừng hỗn giao nhiều tầng tán: Phát triển từ các công trình kinh điển của các chuyên gia lâm học trong và ngoài nước, khẳng định rừng tự nhiên nhiệt đới luôn phân hóa từ 2 đến 3 tầng cây gỗ. Việc kết hợp cây tầng cao ưa sáng với cây bản địa chịu bóng giai đoạn đầu giúp tối ưu hóa không gian dinh dưỡng và năng lượng bức xạ mặt trời.
  • Lý thuyết cạnh tranh và cảm nhiễm tương hỗ sinh học: Dựa trên các nghiên cứu về tương tác thực vật của các nhà khoa học lâm nghiệp quốc tế, giải thích cơ chế che chắn tiểu khí hậu của tầng cây cao giúp giảm thoát hơi nước, che bớt bức xạ gay gắt và hỗ trợ cây con bản địa vượt qua giai đoạn khủng hoảng sau khi trồng.
  • Lý thuyết không gian dinh dưỡng và tỷ số hình thái: Ứng dụng quan điểm đánh giá mức độ lợi dụng không gian thông qua các tương quan sinh trưởng giữa đường kính tán và đường kính thân cây rừng.

Các khái niệm then chốt được sử dụng xuyên suốt gồm: Độ tàn che tầng cây cao (dao động từ 0,4 đến 0,7), Tiểu hoàn cảnh rừng (độ ẩm không khí 80 - 95%, nhiệt độ bình quân 23,5°C), Trồng làm giàu rừng dưới tán và Trạng thái trảng cỏ cây bụi thoái hóa.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập trực tiếp tại hiện trường thông qua hệ thống 10 ô tiêu chuẩn (OTC) tạm thời có diện tích 500 m² (kích thước 25 x 20 m) được bố trí song song với đường đồng mức bằng máy định vị GPS. Mẫu nghiên cứu được phân bổ theo phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng đại diện cho 4 trạng thái thảm thực vật: 3 OTC rừng Keo tai tượng 20 tuổi, 3 OTC rừng Thông nhựa 26 tuổi, 3 OTC rừng hỗn giao Thông và Keo 20 tuổi, và 1 OTC đối chứng trên trảng cỏ cây bụi thoái hóa.

Trong mỗi OTC 500 m², nghiên cứu thiết lập 5 ô dạng bản (ODB) diện tích 4 m² (tổng số 50 ODB) để thu thập mẫu cây bụi thảm tươi và cân khối lượng vật rơi rụng tươi. Đồng thời, 10 phẫu diện đất đại diện được đào sâu từ 0 đến 40 cm theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9487-2012 để phân tích các chỉ tiêu lý hóa đất bằng phương pháp Tiurin (xác định mùn), phương pháp Picnomet (xác định tỷ trọng và độ xốp), máy đo pH Metter 150 và phương pháp so màu quang phổ. Chiều cao vút ngọn (Hvn) được đo bằng thước đo cao Blume-Leiss, đường kính gốc (D0) đo bằng thước kẹp Palme, và độ tàn che tầng cây cao được lượng hóa chuẩn xác bằng phần mềm chuyên dụng Gap Light Analysis Mobile App. Toàn bộ chuỗi số liệu được xử lý thống kê toán học qua phần mềm SPSS 16 và Excel 2008 nhằm phân tích phương sai và so sánh tốc độ sinh trưởng sau 5 năm (2011 - 2016).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra thực địa và phân tích lý hóa đất sau 5 năm triển khai mô hình đã mang lại 4 phát hiện khoa học quan trọng:

  • Sự phân hóa cấu trúc và suy giảm mật độ tầng cây cao: Sau 20 đến 26 năm, mật độ tầng cây cao ban đầu từ 2.000 đến 3.300 cây/ha đã giảm mạnh xuống còn 550 cây/ha ở rừng Keo tai tượng, 600 cây/ha ở rừng Keo xen Thông và 700 cây/ha ở rừng Thông nhựa. Độ tàn che hiện tại dao động ở mức 0,4 - 0,5 đối với Keo tai tượng; 0,5 - 0,6 đối với Keo xen Thông và 0,6 - 0,7 đối với Thông nhựa. Đường kính thân D1.3 trung bình đạt cao nhất ở Thông nhựa (22,1 cm) và Keo tai tượng (20,8 cm), với chiều cao vút ngọn trung bình từ 13,5 m đến 14,2 m.
  • Thực trạng đất đai chua mạnh và nghèo kiệt dinh dưỡng: Đất tại tầng 0 - 40 cm ở tất cả các trạng thái đều bị chua mạnh với pHKCl chỉ đạt 4,3 - 4,5. Độ xốp đất ở các lâm phần rừng chỉ từ 40,3% đến 49,8% (thuộc dạng đất chặt). Hàm lượng mùn tổng số ở mức nghèo từ 1,17% đến 1,77%; đạm dễ tiêu NH4+ rất nghèo khi đều dưới mức 2,5 mg/100g đất; lân dễ tiêu P2O5 dao động cực thấp từ 0,25 đến 0,26 mg/100g đất.
  • Sinh trưởng vượt trội của Sao đen dưới tán thưa: Loài Sao đen 5 tuổi đạt tốc độ tăng trưởng đường kính gốc D0 và chiều cao Hvn cao nhất dưới tán Keo tai tượng (nơi có độ tàn che 0,4 - 0,5), vượt hơn khoảng 15% đến 20% so với khi trồng dưới tán Thông nhựa rậm rạp và trảng cỏ cây bụi mở.
  • Khả năng thích ứng cao của Lim xanh và Re gừng: Lim xanh đạt tỷ lệ sống trên 90% dưới tán Thông nhựa 26 tuổi nhờ đặc tính chịu bóng tốt ở giai đoạn non, thân cây phát triển thẳng và ít phân cành nhánh sớm. Re gừng sinh trưởng chiều cao đạt từ 0,8 đến 1,0 m/năm dưới tán rừng hỗn giao, trong khi ở khu vực trảng cỏ cây bụi đối chứng, cây bị sâu bệnh hại lá và cạnh tranh gay gắt bởi cỏ dại.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt rõ rệt về chỉ số sinh trưởng giữa các loài cây bản địa bắt nguồn từ sự tương tác trực tiếp với tiểu hoàn cảnh do tầng cây cao tạo ra. Tán rừng Thông và Keo đã tạo ra lớp đệm sinh thái quan trọng, duy trì độ ẩm không khí trung bình từ 80% đến 95% và điều hòa nền nhiệt độ bình quân 23,5°C, giúp che chở cây con khỏi nắng hạn gay gắt vào mùa khô và chống xói mòn rửa trôi lớp đất mặt khi lượng mưa vượt 1.600 mm/năm.

Kết quả nghiên cứu này hoàn toàn tương đồng với các công trình lâm sinh tại Hòa Bình và Phú Thọ, khi các tác giả ghi nhận tỷ lệ sống của Lim xanh và Re gừng trồng dưới tán rừng đạt trên 91% đến 95%. Tuy nhiên, khi cây bản địa bước sang năm tuổi thứ 4 và thứ 5, nhu cầu ánh sáng tăng lên rõ rệt. Việc thiếu hụt kinh phí dẫn đến chưa thực hiện tỉa thưa tầng cây cao đã khiến độ tàn che ở rừng Thông nhựa duy trì mức cao (0,6 - 0,7), làm kìm hãm phần nào độ mở tán Dt của Sao đen. Dữ liệu thực nghiệm này có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua các biểu đồ cột ghép so sánh tương quan D0, Hvn giữa 4 trạng thái rừng và biểu đồ phân tán hồi quy thể hiện tác động của độ tàn che đến tốc độ tăng trưởng cây gỗ bản địa.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao hiệu quả sinh trưởng cho 30 ha mô hình đã trồng và mở rộng quy mô chuyển hóa rừng phòng hộ tại Sóc Sơn, 4 giải pháp kỹ thuật đồng bộ được đề xuất:

  • Thực hiện bài cây và tỉa thưa tầng cây cao: Tiến hành chặt tỉa thưa vệ sinh đối với các cây Keo tai tượng và Thông nhựa bị sâu bệnh, rỗng ruột hoặc cong queo, điều chỉnh mật độ tầng cây cao từ 550 - 700 cây/ha xuống còn 300 - 400 cây/ha. Mục tiêu duy trì độ tàn che ổn định ở mức 0,4 - 0,5 nhằm cung cấp đủ không gian ánh sáng cho tầng cây bản địa 5 - 8 tuổi. Timeline thực hiện: Hoàn thành trong giai đoạn 2017 - 2020, do Trung tâm Phát triển Lâm nghiệp Hà Nội chủ trì.
  • Bổ sung phân bón hữu cơ vi sinh và cải tạo độ chua: Hàng năm vào đầu mùa sinh trưởng (tháng 3 - 4), thực hiện bón thúc từ 0,2 đến 0,3 kg phân vi sinh kết hợp 0,1 kg vôi bột/gốc để cải thiện độ pH đất từ 4,3 lên trên 5,0 và gia tăng lượng đạm dễ tiêu vượt mức 3,5 mg/100g đất. Đơn vị thực hiện: Công nhân kỹ thuật Trung tâm Phát triển Lâm nghiệp Hà Nội phối hợp hộ nhận khoán rừng.
  • Phát dọn thực bì cục bộ và kiểm soát dịch hại lá: Tổ chức luỗng phát dây leo, cỏ dại cạnh tranh quanh gốc cây bản địa với bán kính từ 0,8 đến 1,0 m định kỳ 2 lần/năm (vào vụ xuân và vụ thu); đồng thời sử dụng các chế phẩm sinh học để phòng trừ kịp thời bệnh đốm lá trên cây Re gừng và sâu đục ngọn trên cây Sao đen. Thời gian thực hiện: Thường xuyên từ năm 2017 đến 2021.
  • Hoàn thiện cơ chế chính sách quản lý lâm sản tỉa thưa: Đề nghị Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Hà Nội cùng Ủy ban nhân dân huyện Sóc Sơn sớm phê duyệt quy chế tài chính cho phép tận thu củi gỗ tỉa thưa nhằm tạo nguồn kinh phí tái đầu tư chăm sóc rừng bản địa, tháo gỡ rào cản hành chính cho các đơn vị quản lý rừng cơ sở. Thời gian hoàn thiện văn bản: Trong vòng 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

  • Ban quản lý rừng phòng hộ và Trung tâm Phát triển Lâm nghiệp: Nắm bắt cơ sở khoa học và định mức kỹ thuật chuẩn xác về mật độ trồng 700 cây/ha, tỷ lệ phối băng hỗn giao (2 Sao đen - 1 Lim xanh - 2 Re gừng - 1 Lim xanh) để áp dụng trực tiếp vào các dự án cải tạo, nâng cấp 4.047 ha rừng phòng hộ ven đô.
  • Chuyên gia lâm học, giảng viên và học viên cao học: Sử dụng phương pháp luận nghiên cứu kết hợp đo đạc ô tiêu chuẩn 500 m², phân tích phẫu diện đất 0 - 40 cm theo tiêu chuẩn TCVN 9487-2012 và chuỗi số liệu sinh trưởng 5 năm làm tài liệu tham khảo giảng dạy, nghiên cứu chuyên sâu về lâm sinh học nhiệt đới.
  • Chủ rừng cá nhân và các hợp tác xã nông lâm nghiệp: Học hỏi quy trình xử lý thực bì dọn diện tích 1,2 x 1,2 m, đào hố 40 x 40 x 40 cm, kỹ thuật bón lót 0,2 kg NPK/hố và chế độ chăm sóc 4 năm liên tục nhằm đảm bảo tỷ lệ cây sống đạt trên 90%.
  • Cơ quan hoạch định chính sách phát triển nông nghiệp và đô thị: Tham khảo căn cứ thực chứng để xây dựng các chính sách hỗ trợ kinh phí tỉa thưa rừng trồng, quy hoạch đai rừng xanh bảo vệ môi trường thích ứng với biến đổi khí hậu tại các huyện ngoại thành Hà Nội.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao cần chuyển hóa rừng thuần loài Keo, Thông sang rừng hỗn giao bản địa tại Sóc Sơn?
Rừng thuần loài Keo 20 tuổi và Thông 26 tuổi tại Sóc Sơn đã bước vào giai đoạn già cỗi, mật độ giảm còn 550 - 700 cây/ha, dễ gãy đổ và có nguy cơ cháy cao trong mùa khô kéo dài 4 - 5 tháng. Trồng bổ sung 700 cây bản địa/ha giúp hình thành cấu trúc rừng nhiều tầng tán, nâng cao khả năng giữ nước, chống xói mòn và phục hồi độ phì cho đất chua mạnh có pH 4,3 - 4,5.

2. Ba loài Sao đen, Lim xanh và Re gừng có đặc tính sinh thái nào phù hợp trồng dưới tán?
Cả ba loài đều có khả năng chịu bóng trong giai đoạn 1 đến 3 năm đầu đời. Lim xanh và Re gừng sinh trưởng rất ổn định dưới độ tàn che 0,5 - 0,7 của tán Thông và Keo, trong khi Sao đen tận dụng tốt nguồn ánh sáng tán xạ để vươn cao khi độ tàn che đạt mức 0,4 - 0,5, đồng thời cả ba loài đều có khả năng tái sinh chồi gốc mạnh mẽ.

3. Thiết kế băng trồng hỗn giao 3 loài cây bản địa dưới tán được bố trí như thế nào?
Mô hình áp dụng mật độ 700 cây/ha, cự ly cây cách cây 4 - 5 m, thiết kế luân phiên theo băng: 2 hàng Sao đen, tiếp đến 1 hàng Lim xanh, 2 hàng Re gừng và 1 hàng Lim xanh. Hàng cây bản địa đầu tiên được bố trí cách gốc cây tầng cao một khoảng bằng đúng 1 lần đường kính tán cây hiện có (khoảng 3,2 - 3,6 m) để tối ưu không gian dinh dưỡng.

4. Yếu tố thổ nhưỡng tại khu vực nghiên cứu ảnh hưởng như thế nào đến cây trồng?
Đất đồi gò Sóc Sơn có tầng đất mỏng 30 - 40 cm, độ xốp đất chặt (40,3% - 49,8%), hàm lượng mùn nghèo (1,17% - 1,77%) và rất nghèo đạm dễ tiêu (< 2,5 mg/100g đất). Do đó, cây non bắt buộc phải được đào hố quy cách 40 x 40 x 40 cm, bón lót 0,2 kg NPK/hố và bón thúc 0,1 kg NPK/gốc trong 2 năm tiếp theo để kích thích rễ bén nhanh.

5. Tại sao việc tỉa thưa tầng cây cao lại mang tính quyết định sau 4 đến 5 năm trồng?
Từ 4 đến 5 tuổi trở đi, các loài cây bản địa như Sao đen và Lim xanh bắt đầu chuyển sang pha ưa sáng mạnh mẽ, tốc độ tăng trưởng chiều cao đạt 0,8 - 1,0 m/năm. Nếu không tỉa thưa giảm mật độ tầng cao từ 550 - 700 cây/ha xuống 300 - 400 cây/ha, độ tàn che dày đặc sẽ cản trở quá trình quang hợp, làm đường kính tán bị lệch và cây còi cọc.

Kết luận

  • Đánh giá hiện trạng: Rừng thuần loài Keo tai tượng 20 năm và Thông nhựa 26 năm tại Sóc Sơn đã suy thoái mật độ còn 550 - 700 cây/ha, phân bố trên nền đất chua mạnh với pHKCl 4,3 - 4,5 và nghèo kiệt chất dinh dưỡng.
  • Hiệu quả mô hình: Trồng bổ sung 700 cây bản địa/ha theo cấu trúc băng hỗn giao dưới tán che 0,4 - 0,7 là hướng đi khoa học chuẩn xác, mang lại tỷ lệ cây sống đạt trên 90% sau 5 năm.
  • Khả năng sinh trưởng: Sao đen tăng trưởng mạnh nhất dưới tán thưa của Keo tai tượng (độ tàn che 0,4 - 0,5), trong khi Lim xanh và Re gừng thích nghi xuất sắc dưới tán rừng Thông nhựa và Keo xen Thông.
  • Đóng góp kỹ thuật: Luận văn đã chuẩn hóa quy trình trồng rừng bản địa từ khâu làm đất hố 40 x 40 x 40 cm, định mức phân bón lót 0,2 kg NPK/hố đến giải pháp điều tiết tầng cây cao.
  • Kế hoạch hành động: Cần khẩn trương triển khai tỉa thưa tầng cây cao xuống mật độ 300 - 400 cây/ha trong giai đoạn 2017 - 2020 để giải phóng không gian ánh sáng cho tầng cây bản địa vươn lên thành rừng phòng hộ nhiều tầng bền vững.

Kết quả nghiên cứu là luận cứ khoa học thực tiễn vững chắc để Ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội và các đơn vị lâm nghiệp nhân rộng mô hình làm giàu rừng trên toàn bộ 4.047 ha rừng phòng hộ huyện Sóc Sơn.