Tổng quan nghiên cứu

Trong chiến lược phát triển lâm nghiệp bền vững tại Việt Nam, Keo tai tượng (tên khoa học: Acacia mangium Willd) giữ vị thế là một trong ba loài cây trồng rừng chủ lực nhờ khả năng sinh trưởng nhanh, biên độ sinh thái rộng và năng lực cải tạo đất vượt trội. Với năng suất thâm canh trung bình đạt từ 30 đến 35 m3/ha/năm tại các vùng đất đồi thoái hóa, loài cây họ Đậu này đóng vai trò then chốt trong các chương trình phủ xanh đất trống đồi trọc, cung cấp nguyên liệu giấy và gỗ dăm xuất khẩu. Tuy nhiên, trước sự chuyển dịch mạnh mẽ của thị trường theo hướng gia tăng giá trị chuỗi cung ứng gỗ xẻ và gỗ mộc gia dụng, phương thức canh tác truyền thống với mật độ dày đặc và thiếu các biện pháp tỉa thưa nuôi dưỡng đã bộc lộ nhiều điểm nghẽn. Cây rừng thường bị phân cành sớm, đường kính thân nhỏ, tỷ lệ khuyết tật cao, làm sụt giảm nghiêm trọng hiệu quả kinh tế trên mỗi chu kỳ luân chuyển 5 đến 7 năm.

Nhằm giải quyết những hạn chế mang tính lý luận và thực tiễn trong kỹ thuật lâm sinh, đề tài tập trung nghiên cứu quy luật sinh trưởng của cây cá thể và lâm phần Keo tai tượng dưới tác động của các công thức mật độ và kỹ thuật tỉa thưa khác nhau. Mục tiêu cụ thể là xác định động thái tăng trưởng về đường kính ngang ngực, chiều cao vút ngọn và thể tích thân cây, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật tối ưu hóa cơ cấu thương phẩm theo từng mục đích kinh doanh.

Phạm vi nghiên cứu được triển khai toàn diện tại các vùng trọng điểm trồng rừng bao gồm huyện Đoan Hùng thuộc tỉnh Phú Thọ, huyện Tiên Yên thuộc tỉnh Quảng Ninh, cùng ba huyện Hiệp Đức, Quế Sơn và Phú Ninh thuộc tỉnh Quảng Nam trong giai đoạn 2009 đến 2011. Kết quả nghiên cứu là luận cứ khoa học định lượng giúp các đơn vị quản lý và chủ rừng nâng cao tỷ lệ thu hồi gỗ lớn có đường kính trên 20 cm, gia tăng giá trị kinh tế từ 25% đến 35% trên mỗi hecta đất canh tác.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng của hai học thuyết lâm sinh kinh điển: lý thuyết động thái sinh thái rừng và lý thuyết cạnh tranh không gian dinh dưỡng của E. Assmann và Catinot. Quá trình phát triển của lâm phần là một thể thống nhất hữu cơ, trong đó sự cạnh tranh về ánh sáng và độ phì đất giữa các cá thể quyết định trực tiếp đến hình thái thân cây và cấu trúc sản lượng. Bên cạnh đó, mô hình sinh trưởng cây rừng của Vũ Tiến Hinh và Abdalla được vận dụng để phản ánh mối tương quan phi tuyến giữa mật độ, tuổi cây và năng suất tích lũy sinh khối.

Khung phân tích tập trung vào bốn khái niệm học thuật cốt lõi:

  • Mật độ lâm phần: Đại lượng biểu thị mức độ tận dụng lập địa và độ che phủ không gian dinh dưỡng của quần thể cây rừng trên một đơn vị diện tích (N/ha, tổng tiết diện ngang G/ha hoặc độ đầy P).
  • Đường kính ngang ngực: Chỉ số đường kính thân cây đo tại vị trí tiêu chuẩn 1,3 m tính từ mặt đất (ký hiệu D1.3), là thông số quyết định đến thể tích và giá trị thương phẩm.
  • Chiều cao vút ngọn: Chiều cao tính từ gốc đến đỉnh ngọn cao nhất của cây (ký hiệu Hvn), phản ánh trực tiếp cấp đất và điều kiện lập địa.
  • Phân cấp đường kính thương phẩm: Cấu trúc phân loại sản phẩm gỗ sau khai thác, bao gồm gỗ lớn có đường kính trên 20 cm dùng cho xẻ hộp, gỗ trung bình từ 12 cm đến 20 cm làm bao bì coppha, và gỗ nhỏ dưới 12 cm phục vụ sản xuất ván dăm, bột giấy.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực chứng của luận văn được tổng hợp từ hệ thống 74 ô tiêu chuẩn tạm thời (OTC) lập mới và kế thừa tại các địa bàn nghiên cứu, trong đó bao gồm 46 OTC tại tỉnh Quảng Nam, 28 OTC tại tỉnh Quảng Ninh cùng các ô thí nghiệm kế thừa từ Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam tại huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ.

Phương pháp chọn mẫu điển hình vãng thấu được áp dụng trên các lâm phần có độ tuổi từ 1 đến 6 tuổi với dải mật độ trồng ban đầu biến động từ 1111 cây/ha đến 2500 cây/ha. Quy trình điều tra tuân thủ tiêu chuẩn của Bộ môn Điều tra Quy hoạch Rừng thuộc Trường Đại học Lâm nghiệp: tại mỗi ô tiêu chuẩn, tiến hành đo đếm toàn diện đường kính D1.3 bằng thước kẹp kính hai hướng vuông góc, đo chiều cao Hvn bằng sào chuyên dụng với sai số dưới 0,2 m và đo đường kính hình chiếu tán Dt bằng thước dây. Tại mỗi ô, tác giả chọn ngẫu nhiên 01 cây tiêu chuẩn có tiết diện ngang bình quân (Dg) để hạ ngả giải tích thân cây, cắt phân đoạn 1 m lấy thớt nhằm xác định quy luật sinh trưởng vòng năm và đo đếm thể tích thương phẩm tại các vị trí đường kính có vỏ 20 cm, 15 cm, 12 cm và 5 cm.

Phương pháp xử lý số liệu sử dụng công cụ phân tích phương sai một nhân tố (One-Way ANOVA) trên phần mềm thống kê SPSS 15.0 ở mức ý nghĩa alpha = 0,05 nhằm kiểm định mức độ ảnh hưởng của mật độ đến các chỉ tiêu sinh trưởng. Mô hình tương quan thể tích hai nhân tố dạng phương trình phi tuyến V = a*(D1.3^b)*(Hvn^c) được thiết lập với sai số tuyệt đối được khống chế chặt chẽ từ 1,1% đến 11,5%, đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy khoa học cao trong giai đoạn nghiên cứu từ năm 2009 đến năm 2011.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích dữ liệu thực nghiệm trên các lâm phần Keo tai tượng tại Phú Thọ, Quảng Ninh và Quảng Nam đã chỉ ra ba phát hiện quan trọng:

Thứ nhất, ở giai đoạn rừng non từ 1 đến 2 tuổi, mật độ trồng dày thể hiện ưu thế vượt trội về khả năng sinh trưởng chiều cao và tốc độ khép tán. Tại huyện Đoan Hùng (tỉnh Phú Thọ) ở giai đoạn 2 tuổi, lâm phần trồng mật độ 1660 cây/ha đạt đường kính D1.3 trung bình 5,2 cm, chiều cao Hvn 5,6 m và thể tích 0,0131 m3, vượt trội gấp 2,36 lần về đường kính và 2,8 lần về chiều cao so với mật độ 1300 cây/ha (D1.3 chỉ đạt 2,2 cm và Hvn đạt 2,0 m). Tương tự tại huyện Hiệp Đức (tỉnh Quảng Nam) ở 1 tuổi, mật độ 2500 cây/ha đạt D1.3 là 4,8 cm và Hvn là 4,8 m, cao hơn 17,1% so với công thức 2000 cây/ha (D1.3 đạt 4,1 cm và Hvn đạt 4,1 m).

Thứ hai, từ giai đoạn 3 tuổi trở đi khi rừng bước vào giai đoạn thành thục công nghệ, mật độ thấp tạo ra sự bứt phá rõ nét về đường kính và thể tích cây cá lẻ. Tại Đoan Hùng ở 6 tuổi, cây cá thể ở mật độ 1300 cây/ha đạt D1.3 là 13,8 cm, Hvn là 17,2 m và thể tích thân cây Vtb đạt 0,1322 m3, cao hơn 22,8% về thể tích so với mật độ 1660 cây/ha (Vtb đạt 0,1076 m3). Tại Tiên Yên (tỉnh Quảng Ninh) ở 4 tuổi, công thức mật độ 1111 cây/ha đạt D1.3 là 13,4 cm, vượt trội 17,5% so với mật độ 1666 cây/ha (D1.3 chỉ đạt 11,4 cm) với mức ý nghĩa kiểm định ANOVA Sig = 0,000.

Thứ ba, kỹ thuật điều chỉnh mật độ làm thay đổi căn bản cơ cấu thương phẩm của lâm phần. Tại huyện Quế Sơn (tỉnh Quảng Nam) ở 5 tuổi, lâm phần mật độ 2000 cây/ha đạt thể tích bình quân cây cá lẻ là 0,0704 m3, cao hơn tới 72,1% so với mật độ 2500 cây/ha (Vtb chỉ đạt 0,0409 m3). Ở các lâm phần mật độ thưa dưới 1333 cây/ha hoặc đã qua tỉa thưa, tỷ lệ trữ lượng gỗ có đường kính lớn hơn 12 cm chiếm trên 65% đến 75% tổng sản lượng, trong khi các lâm phần mật độ dày trên 2500 cây/ha chủ yếu cho ra gỗ nhỏ dưới 12 cm chiếm tới hơn 60%.

Thảo luận kết quả

Hiện tượng sinh trưởng bứt phá ở mật độ dày trong 2 năm đầu xuất phát từ đặc tính sinh thái ưa sáng và khả năng tự tỉa cành của Keo tai tượng. Khi trồng dày, quần thể cây nhanh chóng giao tán, gia tăng khả năng chống chịu điều kiện tiểu khí hậu bất lợi, hạn chế cỏ dại xâm lấn và duy trì độ ẩm lớp đất mặt feralit có độ dày từ 50 đến 200 cm. Tuy nhiên, sau năm thứ 3, sự cạnh tranh không gian dinh dưỡng và năng lượng chiếu sáng diễn ra gay gắt. Các lâm phần mật độ cao bị suy giảm diện tích tán lá hữu hiệu, dẫn đến giảm quá trình quang hợp tích lũy đường kính thân gỗ.

Kết quả này hoàn toàn nhất quán với các kết luận của E. Assmann và Julians Evans khi nghiên cứu trên các loài cây lá kim và bạch đàn, khẳng định việc tỉa thưa hay giảm mật độ không làm tăng đột biến tổng sinh khối toàn lâm phần nhưng làm chuyển dịch mạnh mẽ chất lượng cây đứng sang các nhóm gỗ có đường kính hữu dụng cao. Về phương diện trình bày trực quan, dữ liệu nghiên cứu có thể được thể hiện trực tiếp qua các biểu đồ phân bố tần số đường kính dạng hàm Weibull, kết hợp cùng các đồ thị biểu diễn đường cong tăng trưởng D1.3 và Hvn theo từng mốc thời gian và bảng ma trận phương sai ANOVA phân định các tập con đồng nhất ở độ tin cậy 95%.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các quy luật sinh trưởng đã được lượng hóa, luận văn đề xuất bốn giải pháp kỹ thuật lâm sinh then chốt nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế cho rừng trồng Keo tai tượng:

Thứ nhất, phân vùng và xác lập mật độ trồng ban đầu theo mục tiêu kinh doanh cụ thể. Đối với mục tiêu kinh doanh rừng gỗ lớn cung cấp nguyên liệu gỗ xẻ, các công ty lâm nghiệp và ban quản lý rừng cần áp dụng mật độ trồng thưa từ 1111 đến 1333 cây/ha (cự ly hàng cách hàng 3 m, cây cách cây từ 2,5 m đến 3 m). Đối với mục tiêu kinh doanh gỗ nhỏ làm dăm giấy kết hợp tỉa thưa sớm, áp dụng mật độ 1660 đến 2000 cây/ha. Chỉ tiêu cần đạt là duy trì tỷ lệ sống trên 90% sau năm thứ nhất và tỷ lệ cây có đường kính đạt trên 15 cm ở tuổi thứ 5 chiếm trên 60%. Thời gian áp dụng ngay trong khâu thiết kế trồng rừng từ quý 1 năm 2026.

Thứ hai, thực hiện nghiêm ngặt quy trình tỉa thưa nuôi dưỡng 2 lần cho chu kỳ kinh doanh gỗ lớn từ 10 đến 12 năm. Tỉa thưa lần 1 thực hiện vào giai đoạn 3 đến 4 tuổi, hạ mật độ lâm phần xuống còn 800 đến 900 cây/ha; tỉa thưa lần 2 thực hiện vào giai đoạn 6 đến 7 tuổi, giữ lại mật độ cuối cùng từ 400 đến 500 cây/ha để nuôi dưỡng cây ưu thế. Chủ thể thực hiện là các chủ rừng trang trại và hộ gia đình liên kết. Mục tiêu nhằm nâng tỷ trọng thu hồi gỗ xẻ đường kính trên 20 cm lên trên 45% tổng trữ lượng khai thác chính, thực hiện trong khung thời gian từ tháng 9 đến tháng 11 hàng năm trước mùa khô hanh.

Thứ ba, hoàn thiện kỹ thuật cắt tỉa cành nhánh nhân tạo kết hợp phòng ngừa khuyết tật thân cây. Đội ngũ cán bộ kỹ thuật khuyến nông cần hướng dẫn công nhân lâm sinh tiến hành chặt tỉa các cành phân thấp ở độ cao từ 1/3 đến 1/2 thân cây vào cuối năm thứ 2 để hạn chế mắt gỗ chết và khuyết tật rỗng ruột. Mục tiêu giảm tỷ lệ thân cây bị thâm đen và cong vênh xuống dưới 8%, nâng chiều cao dưới cành bình quân đạt trên 6 m vào năm thứ 3 sau khi trồng.

Thứ tư, xây dựng mô hình liên kết chuỗi giá trị và cấp chứng chỉ rừng bền vững FSC. Sở Nông nghiệp và Môi trường các tỉnh Bắc Bộ và Trung Bộ cần phối hợp cùng các doanh nghiệp chế biến gỗ tổ chức tập huấn chuyển giao kỹ thuật điều chỉnh mật độ và hỗ trợ vốn vay cho các chủ rừng tham gia chuyển hóa rừng gỗ lớn. Mục tiêu phấn đấu mở rộng diện tích keo gỗ lớn đạt chứng chỉ FSC thêm 15.000 ha trong giai đoạn 2026 đến 2030, gia tăng giá trị thương phẩm xuất khẩu từ 20% đến 30%.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho bốn nhóm đối tượng chuyên ngành:

  • Giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng: Kế thừa hệ số phương trình thể tích hai nhân tố, cơ sở dữ liệu thực nghiệm trên 74 ô tiêu chuẩn và phương pháp luận kiểm định ANOVA một nhân tố để phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu mô hình hóa sản lượng rừng trồng thuần loài.
  • Cán bộ kỹ thuật tại các Ban Quản lý rừng phòng hộ, Công ty TNHH Một thành viên Lâm nghiệp: Vận dụng bảng tra cứu mật độ chuẩn từ 1111 đến 1666 cây/ha và định mức kỹ thuật tỉa thưa từng giai đoạn tuổi để lập hồ sơ thiết kế khai thác, nâng cao tỷ lệ thu hồi gỗ thương phẩm có đường kính trên 12 cm.
  • Chủ rừng trang trại, hợp tác xã và các hộ gia đình trồng rừng kinh tế: Nắm vững thời điểm điều chỉnh mật độ tại các mốc 2 tuổi, 4 tuổi và 6 tuổi phù hợp với từng điều kiện lập địa địa phương tại Phú Thọ, Quảng Ninh hay Quảng Nam, giúp tối ưu hóa chi phí cây giống và tăng thu nhập thêm 25% đến 35% mỗi hecta khi thu hoạch.
  • Chuyên viên khuyến nông và nhà hoạch định chính sách lâm nghiệp địa phương: Sử dụng các căn cứ định lượng thực tế để tham mưu xây dựng các đề án phát triển vùng nguyên liệu gỗ lớn tập trung, ban hành sổ tay hướng dẫn kỹ thuật thâm canh Keo tai tượng bền vững tại các tỉnh miền núi phía Bắc và Duyên hải miền Trung.

Câu hỏi thường gặp

Mật độ trồng Keo tai tượng nào là tối ưu nhất cho mục tiêu sản xuất gỗ xẻ chất lượng cao? Nghiên cứu chứng minh mật độ từ 1111 đến 1333 cây/ha là tối ưu cho mục tiêu kinh doanh gỗ xẻ. Số liệu tại Tiên Yên (Quảng Ninh) ở 4 tuổi cho thấy mật độ 1111 cây/ha giúp đường kính thân cây đạt 13,4 cm, vượt trội 17,5% so với mật độ 1666 cây/ha (11,4 cm), tạo điều kiện cho cây mở rộng diện tích tán lá và tập trung sinh khối vào thân chính.

Tại sao trong 2 năm đầu sau khi trồng Keo tai tượng ở mật độ dày lại sinh trưởng tốt hơn mật độ thưa? Ở giai đoạn 1 đến 2 tuổi, mật độ dày từ 1660 đến 2500 cây/ha giúp thảm rừng nhanh chóng khép tán, tạo tiểu khí hậu ẩm và giảm thiểu sự cạnh tranh gay gắt của cỏ dại. Dữ liệu tại Đoan Hùng (Phú Thọ) ghi nhận ở 2 tuổi, mật độ 1660 cây/ha đạt chiều cao 5,6 m, gấp 2,8 lần so với mật độ 1300 cây/ha chỉ đạt chiều cao 2,0 m.

Biện pháp tỉa thưa có làm sụt giảm tổng trữ lượng gỗ khai thác cuối cùng của toàn lâm phần không? Tỉa thưa hợp lý không làm giảm giá trị của lâm phần mà làm dịch chuyển mạnh mẽ cơ cấu sản phẩm sang phân khúc giá trị cao. Thực nghiệm chỉ ra rằng tỉa thưa giúp tập trung dinh dưỡng nuôi dưỡng các cây thân thẳng, nâng tỷ lệ gỗ có đường kính trên 12 cm lên chiếm từ 65% đến 75% tổng sản lượng, đồng thời mang lại nguồn thu sớm từ gỗ tỉa thưa ở năm thứ 3 đến năm thứ 4.

Mô hình toán học nào được luận văn xây dựng để dự báo thể tích thân cây Keo tai tượng? Luận văn đã ứng dụng mô hình hồi quy phi tuyến hai nhân tố dạng phương trình thể tích Vcv = 0,000046696 * (D1.3^1,97969) * (Hvn^0,96283) với sai số tuyệt đối dao động từ 1,8% đến 11,5%. Phương trình này cho phép xác định chính xác thể tích cây đứng có vỏ và không vỏ từ các thông số đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn.

Điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng nào phù hợp nhất để thâm canh rừng Keo tai tượng đạt năng suất cao? Keo tai tượng sinh trưởng lý tưởng trên đất feralit màu vàng đỏ có tầng dày từ 50 đến 200 cm, pH từ 4,5 đến 6,5, độ dốc dưới 40% tại các vùng đồi thấp có độ cao dưới 300 m. Khu vực có lượng mưa trung bình năm từ 1800 đến 2200 mm và nhiệt độ bình quân từ 22 đến 28 độ C sẽ giúp rừng trồng đạt năng suất bình quân 30 đến 35 m3/ha/năm.

Kết luận

  • Mật độ trồng và kỹ thuật tỉa thưa là hai yếu tố lâm sinh cốt lõi chi phối trực tiếp đến quy luật tăng trưởng đường kính D1.3 và cơ cấu sản phẩm của Keo tai tượng.
  • Giai đoạn rừng non 1 đến 2 tuổi cần duy trì mật độ dày từ 1660 đến 2500 cây/ha để thúc đẩy sinh trưởng chiều cao và tăng sức đề kháng sinh thái.
  • Từ tuổi thứ 3 trở đi, mật độ thưa từ 1111 đến 1333 cây/ha giúp gia tăng thể tích cây cá thể từ 22,8% đến 72,1%, tạo tỷ lệ gỗ lớn đường kính trên 12 cm đạt trên 65%.
  • Mô hình hồi quy thể tích hai nhân tố thiết lập từ 74 ô tiêu chuẩn có độ tin cậy cao với sai số khống chế dưới 11,5%, phản ánh chuẩn xác thực tiễn tại Bắc Bộ và Trung Bộ.
  • Đề xuất hệ thống mật độ và quy trình tỉa thưa 2 lần là căn cứ khoa học vững chắc giúp nâng cao giá trị kinh tế trên mỗi hecta rừng trồng từ 25% đến 35%.

Luận văn đã đóng góp một hệ thống dữ liệu thực nghiệm toàn diện và chuẩn xác, mở ra hướng đi đột phá trong việc chuyển đổi cơ cấu rừng trồng từ gỗ dăm sang rừng gỗ lớn có giá trị kinh tế cao. Các đơn vị lâm nghiệp, trang trại và hộ gia đình hãy áp dụng ngay quy trình xác định mật độ và kỹ thuật tỉa thưa nuôi dưỡng trong niên vụ trồng rừng 2026 - 2027 để tối ưu hóa năng suất và làm chủ chuỗi giá trị lâm sản bền vững.