Tổng quan nghiên cứu

Thảm thực vật rừng giữ vai trò cốt lõi trong việc duy trì cân bằng sinh thái, điều hòa nguồn nước và bảo vệ đa dạng sinh học toàn cầu. Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Việt Nam có khoảng 14.377.682 ha đất có rừng với độ che phủ đạt 41,19%, trong đó diện tích rừng tự nhiên chiếm 10.141.605 ha và rừng trồng chiếm 4.236.077 ha. Tuy nhiên, hơn 50% diện tích rừng trên cả nước thường xuyên đối mặt với nguy cơ cháy cao trong mùa khô hạn. Tại huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng, tổng diện tích rừng và đất lâm nghiệp đạt 51.737,1 ha, bao gồm 26.751,3 ha rừng đặc dụng, 8.693,8 ha rừng phòng hộ và 16.292,0 ha rừng sản xuất. Địa bàn này là vành đai sinh thái trọng yếu nhưng liên tục chịu sức ép từ các sự cố cháy rừng. Điển hình trong năm 2016, toàn huyện ghi nhận 3 vụ cháy gây thiệt hại 16,16 ha, đặc biệt vụ cháy tại xã Hòa Phú đã thiêu rụi 10,66 ha rừng trồng do hoạt động rà tìm phế liệu của người dân.

Nghiên cứu được triển khai nhằm đánh giá toàn diện cấu trúc quần xã thực vật, biến đổi tính chất lý hóa đất và quy luật tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau cháy 12 tháng tại hai xã trọng điểm Hòa Liên và Hòa Phú. Mục tiêu cụ thể là xác định mật độ, tổ thành loài, chất lượng, nguồn gốc cây tái sinh và sự suy thoái dinh dưỡng đất, từ đó xây dựng cơ sở khoa học cho các biện pháp lâm sinh phục hồi rừng. Kết quả điều tra thực nghiệm cung cấp hệ thống chỉ số định lượng then chốt, giúp chính quyền địa phương và các cơ quan lâm nghiệp xây dựng phương án phòng cháy chữa cháy rừng bền vững, bảo tồn các loài thực vật quý hiếm và phục hồi ổn định hệ sinh thái rừng nhiệt đới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết diễn thế sinh thái thứ sinh của Arthur Tansley kết hợp với học thuyết quần lạc sinh địa rừng của Vladimir Sukachev để phân tích quá trình phục hồi của hệ sinh thái rừng sau nhiễu loạn cháy. Dưới góc độ sinh thái học hiện đại, tái sinh rừng sau cháy là quá trình sinh học tự nhiên biểu hiện qua sự xuất hiện của thế hệ cây con dưới tác động của nhiệt độ và sự thay đổi môi trường lập địa. Khung lý thuyết này tích hợp các quan điểm của các nhà sinh thái học thực nghiệm quốc tế như Lloret, Vila và Pausas về động thái thảm thực vật sau hỏa hoạn, khẳng định khả năng tái sinh phụ thuộc chặt chẽ vào nguồn ngân hàng hạt trong đất và cấu trúc thảm thực vật trước cháy.

Ba khái niệm học thuật trung tâm được sử dụng xuyên suốt bao gồm: thảm thực vật thứ sinh hình thành sau khi lớp phủ nguyên sinh bị phá vỡ; tái sinh tự nhiên từ hạt và chồi gốc; hệ số tổ thành loài theo chỉ số giá trị quan trọng nhằm lượng hóa vị trí sinh thái của từng loài cây gỗ trong quần xã. Phân cấp chiều cao cây tái sinh được chuẩn hóa theo 4 cấp sinh trưởng: cấp 1 dưới 0,5m; cấp 2 từ 0,5m đến 1,0m; cấp 3 từ 1,0m đến 2,0m; cấp 4 trên 2,0m để đánh giá chính xác triển vọng thay thế tầng cây cao.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng hệ thống dữ liệu sơ cấp thu thập từ 13 ô tiêu chuẩn định lượng tại xã Hòa Liên và Hòa Phú. Quy mô mẫu gồm các ô tiêu chuẩn diện tích 1.000 m² đối với rừng tự nhiên và 500 m² đối với rừng trồng bạch đàn, keo. Trong mỗi ô tiêu chuẩn, bố trí 5 ô dạng bản diện tích 25 m² tại 4 góc và vị trí trung tâm (tổng cộng 65 ô dạng bản) nhằm đo đếm chi tiết mật độ, đường kính, chiều cao vút ngọn và nguồn gốc phát sinh của cây tái sinh cùng tầng cây bụi thảm tươi.

Phương pháp chọn mẫu điển hình vạch tuyến được lựa chọn vì phản ánh trung thực biến thiên địa hình từ độ cao 272m đến 903m trên các dạng lập địa đồi núi đất. Đánh giá nhanh nông thôn có sự tham gia cùng kỹ thuật tham vấn chuyên gia lâm nghiệp được kết hợp để sàng lọc danh mục loài cây có khả năng chống chịu lửa cao. Toàn bộ mẫu đất tầng mặt (0-20 cm) được phân tích trong phòng thí nghiệm theo các tiêu chuẩn quốc gia nghiêm ngặt: TCVN 5979:2007 xác định pH bằng máy đo điện cực; TCVN 8726:2012 xác định dung lượng mùn tổng số; TCVN 8661:2011 xác định lân dễ tiêu bằng phương pháp so màu; TCVN 8662:2011 xác định kali dễ tiêu trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử; TCVN 5255:2009 chưng cất đạm dễ tiêu trên hệ thống Kjeldahl; TCVN 6862:2012 phân tích thành phần cấp hạt sét; TCVN 9236:2012 xác định canxi và magie trao đổi. Thời gian khảo sát thực địa được thực hiện qua 2 đợt tập trung trong năm 2017 (từ ngày 18/5 đến 25/5/2017 và từ ngày 15/6 đến 22/6/2017) sau 12 tháng kể từ sự cố cháy rừng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, mật độ cây tái sinh sau cháy tăng trưởng đột biến so với khu vực đối chứng không cháy. Tại xã Hòa Liên, mật độ cây tái sinh sau cháy đạt 17.787 cây/ha, cao hơn 17,64% so với rừng không cháy (15.120 cây/ha). Tại xã Hòa Phú, mật độ cây tái sinh tại rừng bị cháy đạt 27.480 cây/ha, tăng 48,06% so với rừng đối chứng (18.560 cây/ha). Điều này chứng minh tiềm năng phục hồi sinh khối tự nhiên rất mạnh mẽ sau khi thảm che tầng trên bị thiêu hủy.

Thứ hai, đa dạng thành phần loài cây gỗ tái sinh suy giảm đáng kể sau hỏa hoạn. Tại xã Hòa Liên, số loài cây tái sinh giảm từ 10 loài ở rừng không cháy xuống 9 loài ở rừng bị cháy. Tại xã Hòa Phú, số loài giảm mạnh từ 16 loài xuống còn 11 loài (giảm 31,25%). Các loài xuất hiện chủ yếu sau cháy có sự chuyển dịch rõ rệt sang nhóm ưa sáng tiên phong như Thành ngạnh, Thấu tấu, Vối nước, Keo tai tượng, Lõi thọ, Ngái lông và Hu đay.

Thứ ba, chất lượng cây con tái sinh duy trì ở mức vượt trội với nguồn gốc phát sinh chủ yếu từ hạt. Tỷ lệ cây đạt phẩm chất tốt chiếm từ 81,4% (Hòa Liên) đến 86,2% (Hòa Phú), tỷ lệ phẩm chất trung bình dao động từ 13,8% đến 18,6% và hoàn toàn không ghi nhận cây phẩm chất xấu. Nguồn gốc tái sinh từ hạt chiếm ưu thế tuyệt đối với 92,8% tại Hòa Liên và 92,5% tại Hòa Phú, trong khi tái sinh chồi chỉ chiếm từ 7,2% đến 7,5%.

Thứ tư, tính chất lý hóa của đất rừng bị biến đổi tiêu cực dưới tác động của nhiệt độ cao. Hàm lượng mùn tổng số tại rừng bị cháy giảm từ 2,91% xuống 2,64% (Hòa Liên) và từ 3,59% xuống 3,10% (Hòa Phú). Tỷ lệ cấp hạt sét vật lý giảm từ 42,51% xuống 40,10% tại Hòa Liên và từ 44,80% xuống 41,68% tại Hòa Phú. Hàm lượng đạm dễ tiêu suy giảm từ 86,5 mg/L xuống 84,0 mg/L ở Hòa Liên và từ 94,0 mg/L xuống 88,0 mg/L ở Hòa Phú. Ngược lại, lân dễ tiêu tăng tạm thời từ 15,51 mg/kg lên 22,40 mg/kg (tăng 44,42%) tại Hòa Liên và từ 21,10 mg/kg lên 23,61 mg/kg tại Hòa Phú do sự tích tụ khoáng hóa từ tro tàn thực vật.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng mật độ cây tái sinh sau cháy được giải thích bởi hiện tượng phá vỡ độ tàn che tầng tán chính, tạo điều kiện ánh sáng cực đại kích thích ngân hàng hạt giống trong đất nảy mầm đồng loạt. Các loài cây tiên phong ưa sáng có tốc độ sinh trưởng nhanh đã nhanh chóng chiếm lĩnh không gian dinh dưỡng. Việc suy giảm số lượng loài tái sinh phản ánh tính chọn lọc khốc liệt của lửa rừng, tiêu diệt các hạt giống mẫn cảm với nhiệt và các loài cây chịu bóng bản địa.

Biến động hóa học đất chỉ ra rằng quá trình cháy làm bay hơi một phần đạm tự do và phân hủy nhanh lớp vật rơi rụng hữu cơ, khiến hàm lượng mùn sụt giảm. Dù lân và kali dễ tiêu tăng nhẹ sau cháy nhờ lớp tro khoáng, hiện tượng xói mòn và rửa trôi do mất thảm thực vật che phủ sẽ nhanh chóng làm đất bị thoái hóa, xám bạc màu nếu không có biện pháp can thiệp kịp thời. Trong các báo cáo khoa học, sự tương quan giữa mật độ tái sinh và các chỉ số dinh dưỡng đất này có thể được mô tả trực quan thông qua biểu đồ cột kép so sánh trước - sau cháy kết hợp bảng ma trận phân cấp hạt sét và độ chua đất.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, thiết lập hệ thống đường băng xanh cản lửa sinh học tại các vùng trọng điểm cháy. Chi cục Kiểm lâm và Ban Quản lý rừng phòng hộ huyện Hòa Vang cần chủ trì xây dựng 15 km đến 20 km đường băng xanh rộng từ 15m đến 20m trong giai đoạn 2018-2022. Ưu tiên tuyển chọn các loài cây bản địa có khả năng tích nước cao, vỏ dày và chịu lửa tốt đã được kiểm chứng như Thành ngạnh, Vối nước, Thấu tấu và Ngái lông để thay thế dần các đai rừng thuần loài dễ cháy.

Thứ hai, thực hiện kỹ thuật khoanh nuôi xúc tiến tái sinh kết hợp điều chỉnh mật độ cây con. Ủy ban nhân dân các xã Hòa Phú và Hòa Liên cần hướng dẫn chủ rừng triển khai tỉa thưa định kỳ trong 12 đến 24 tháng đầu sau cháy, đưa mật độ dày đặc từ 27.480 cây/ha về mật độ tối ưu khoảng 3.000 đến 5.000 cây/ha. Đồng thời phát dọn các loài dây leo, cỏ dại cạnh tranh ánh sáng như Cỏ lào, Dương xỉ và Mua để tập trung dinh dưỡng nuôi dưỡng cây mục đích đạt chiều cao trên 2,0m.

Thứ ba, áp dụng các biện pháp cải tạo lý hóa đất và chống xói mòn tầng mặt. Trung tâm Khuyến nông Lâm nghiệp Đà Nẵng cần phối hợp với các hợp tác xã lâm nghiệp bổ sung phân bón hữu cơ vi sinh và vôi bột nông nghiệp, hướng tới mục tiêu nâng hàm lượng mùn từ mức 2,64% - 3,10% lên trên 4,0% và cải thiện độ pH đất đạt ngưỡng 4,5 - 5,0 trong vòng 3 năm.

Thứ tư, hoàn thiện thể chế quản lý lửa rừng dựa vào cộng đồng dân cư. Hạt Kiểm lâm huyện Hòa Vang cần duy trì 100% tổ tuần tra bảo vệ rừng tự quản tại các thôn miền núi, tổ chức tập huấn kỹ thuật dọn dẹp vật liệu cháy trước mùa khô, phấn đấu giảm tỷ lệ số vụ cháy rừng hàng năm xuống 0 vụ trong chu kỳ 2019-2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm cơ quan quản lý nhà nước và kiểm lâm địa phương: Cán bộ Chi cục Kiểm lâm thành phố Đà Nẵng và Hạt Kiểm lâm huyện Hòa Vang có thể sử dụng số liệu thực nghiệm về 51.737,1 ha rừng để hoạch định bản đồ phân vùng nguy cơ cháy, xây dựng phương án phòng cháy chữa cháy rừng cấp huyện và thiết lập quy chuẩn lâm sinh phục hồi rừng sau hỏa hoạn.

Nhóm chủ rừng, doanh nghiệp và hợp tác xã lâm nghiệp: Các đơn vị quản lý rừng phòng hộ và người dân trồng rừng tại địa phương có thể áp dụng trực tiếp quy trình tỉa thưa mật độ cây tái sinh, lựa chọn loài cây chịu lửa phù hợp để tạo lập đai rừng hỗn loài phòng hộ bền vững.

Nhóm viện nghiên cứu, giảng viên và sinh viên ngành Lâm nghiệp - Sinh thái học: Các nhà khoa học trong chuyên ngành Sinh thái học và Lâm học có thể trích dẫn cơ sở dữ liệu định lượng về động thái tái sinh, tổ thành loài theo chỉ số giá trị quan trọng và biến đổi hóa tính đất làm tài liệu tham khảo chuyên sâu cho các công trình nghiên cứu diễn thế sinh thái nhiệt đới.

Nhóm tổ chức phi chính phủ và các quỹ tài trợ bảo tồn thiên nhiên: Các chuyên gia phát triển dự án có thể khai thác khung phân tích để xây dựng các đề án phục hồi cảnh quan rừng, thích ứng với biến đổi khí hậu và hỗ trợ sinh kế lâm nghiệp bền vững tại khu vực miền Trung Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Nguyên nhân nào khiến mật độ cây tái sinh sau cháy lại tăng cao hơn so với rừng không cháy? Sau khi cháy rừng, lớp tán rừng phía trên bị thiêu hủy hoàn toàn, giải phóng không gian và gia tăng cường độ ánh sáng chiếu xuống mặt đất. Điều này kích thích mạnh mẽ sự nảy mầm của ngân hàng hạt giống cây họ đậu và các loài cây tiên phong ưa sáng tích tụ trong đất, đẩy mật độ tái sinh lên tới 27.480 cây/ha tại Hòa Phú.

Cháy rừng tác động tiêu cực đến tính chất của đất lâm nghiệp như thế nào? Nhiệt độ cực cao từ đám cháy đã đốt cháy hoàn toàn thảm mục hữu cơ, làm hàm lượng mùn giảm từ 3,59% xuống 3,10% và đạm dễ tiêu giảm từ 94 mg/L xuống 88 mg/L tại xã Hòa Phú. Mất lớp phủ thực vật cũng khiến đất bị nén chặt, giảm tỷ lệ hạt sét và tăng nguy cơ rửa trôi dinh dưỡng trong mùa mưa.

Cây tái sinh sau cháy tại huyện Hòa Vang chủ yếu có nguồn gốc từ đâu? Kết quả điều tra tại 13 ô tiêu chuẩn khẳng định cây tái sinh có nguồn gốc từ hạt chiếm tỷ lệ áp đảo từ 92,5% đến 92,8%, trong khi nguồn gốc từ chồi gốc chỉ chiếm từ 7,2% đến 7,5%. Nguồn hạt giống tự nhiên dồi dào trong đất là động lực chính thúc đẩy sự phục hồi của lâm phần.

Những loài cây bản địa nào phù hợp nhất để xây dựng băng xanh cản lửa tại địa phương? Qua điều tra thực địa và tham vấn chuyên gia, các loài có khả năng chống chịu nhiệt và tái sinh chồi mạnh bao gồm Thành ngạnh, Vối nước, Thấu tấu, Ngái lông và Hu đay. Đây là những loài có cấu tạo sinh học thích hợp để tạo băng ngăn lửa lan rộng giữa các lô rừng trồng keo và bạch đàn.

Vì sao cần can thiệp lâm sinh tỉa thưa đối với rừng tái sinh sau cháy? Mặc dù mật độ cây con sau cháy rất cao nhưng đa phần phân bố không đồng đều và cạnh tranh gay gắt về ánh sáng, nước và khoáng chất. Can thiệp tỉa thưa giúp loại bỏ cây cong queo, sâu bệnh, giữ lại mật độ tối ưu khoảng 3.000 đến 5.000 cây/ha để cây mục đích phát triển thành tầng cây cao chất lượng.

Kết luận

  • Rừng sau cháy tại huyện Hòa Vang có khả năng tái sinh tự nhiên nhanh chóng với mật độ cây con ấn tượng dao động từ 17.787 cây/ha đến 27.480 cây/ha.
  • Tính đa dạng thành phần loài cây gỗ bị suy giảm từ 1 đến 5 loài sau hỏa hoạn, tạo điều kiện cho các loài cây tiên phong ưa sáng chiếm ưu thế sinh thái.
  • Chất lượng cây tái sinh đạt tiêu chuẩn tốt với tỷ lệ cao từ 81,4% đến 86,2%, trong đó nguồn gốc phát sinh từ hạt chiếm tỷ trọng tuyệt đối từ 92,5% đến 95,9%.
  • Đất rừng sau cháy bị thoái hóa cục bộ với sự sụt giảm hàm lượng mùn, đạm dễ tiêu và thành phần cấp hạt sét vật lý, đòi hỏi các giải pháp bảo vệ đất khẩn cấp.
  • Xác định được tập đoàn cây bản địa chịu lửa xuất sắc như Thành ngạnh, Vối nước, Thấu tấu phục vụ thiết lập các băng cản lửa sinh học.

Luận văn đóng góp hệ thống dẫn liệu thực nghiệm khoa học toàn diện đầu tiên về sinh thái phục hồi rừng sau cháy tại thành phố Đà Nẵng, cung cấp giải pháp chuyển giao kỹ thuật lâm sinh cho giai đoạn 2018-2025. Các cơ quan quản lý nhà nước và đơn vị chủ rừng cần khẩn trương đưa các khuyến nghị kỹ thuật này vào thực tiễn quy hoạch để bảo vệ tài nguyên rừng bền vững trước thách thức biến đổi khí hậu.