Tổng quan nghiên cứu

Trong giai đoạn 2002-2012, Dự án trồng rừng tại các tỉnh Thanh Hóa và Nghệ An (KfW4) do Chính phủ Cộng hòa Liên bang Đức tài trợ thông qua Ngân hàng Tái thiết Đức đã triển khai phủ xanh trên 20.000 ha rừng cho hơn 14.000 hộ gia đình tại 53 xã thuộc 10 huyện, trong đó diện tích cây bản địa lá rộng chiếm trên 60%. Riêng tại địa bàn huyện Cẩm Thủy, dự án đã thiết lập thành công 1.729 ha rừng trồng cây bản địa kết hợp cây mọc nhanh, giải quyết việc làm và sinh kế cho 1.415 hộ gia đình với tổng nguồn vốn hỗ trợ trực tiếp hơn 5,4 tỷ đồng. Tuy nhiên, việc trồng rừng bằng cây bản địa trên các diện tích đất trống đồi trọc bị thoái hóa nặng nề sau canh tác nương rẫy thường gặp nhiều trở ngại kỹ thuật phức tạp, ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ thành rừng và chất lượng gỗ thương phẩm.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá thực trạng sinh trưởng, tỷ lệ sống và phẩm chất thân cây của 3 loài cây gỗ bản địa gồm Lát hoa (Chukrasia tabularis), Lim xanh (Erythrophleum fordii) và Sao đen (Hopea odorata); đồng thời xác định các chỉ tiêu lý hóa tính của đất dưới tán rừng nhằm đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh tối ưu. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trên các lâm phần rừng trồng thuần loài 11 năm tuổi (trồng năm 2006) tại 3 xã trọng điểm Cẩm Tú, Cẩm Long và Cẩm Ngọc thuộc huyện Cẩm Thủy, tỉnh Thanh Hóa. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện qua việc cung cấp các căn cứ định lượng xác thực, hỗ trợ các nhà quản lý lâm nghiệp nâng tỷ lệ sống lên trên 85% và cải thiện tỷ lệ cây đạt phẩm chất tốt trên 80% trong các chu kỳ gây trồng tiếp theo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp của thuyết diễn thế sinh thái rừng nhiệt đới và lý thuyết tương tác giữa cây gỗ bản địa với hoàn cảnh lập địa. Hệ thống lý thuyết khẳng định quá trình sinh trưởng của thực vật rừng là kết quả tổng hòa giữa đặc tính di truyền nội tại và các yếu tố môi trường ngoại cảnh gồm vi khí hậu, tầng đất và độ tàn che.

Các khái niệm then chốt được vận dụng xuyên suốt bao gồm:

  • Sinh trưởng cá thể: Đo lường qua đường kính ngang ngực tại vị trí 1,3 mét (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn), chiều cao dưới cành (Hdc) và đường kính tán lá (Dt).
  • Cấu trúc lâm phần: Phân tích quy luật phân bố số cây theo cấp đường kính và cấp chiều cao thông qua hàm mật độ xác suất Weibull.
  • Lý hóa tính đất lâm nghiệp: Đánh giá dung trọng, tỷ trọng, độ xốp, độ ẩm, độ chua trao đổi (pHKCl), hàm lượng chất hữu cơ (OM%), đạm tổng số, lân dễ tiêu và kali dễ tiêu.
  • Phẩm chất cây rừng: Phân hạng cây theo 3 cấp gồm Tốt (thân thẳng, tán đều, không sâu bệnh), Trung bình (tham gia tầng tán nhưng chỉ tiêu kém hơn) và Xấu (cong queo, cụt ngọn, sâu bệnh hoặc bị chèn ép dưới tán).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phương pháp điều tra trên ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời, tuân thủ nghiêm ngặt 4 nguyên tắc lâm sinh: tính đồng nhất lập địa, tính đại diện điển hình, dung lượng mẫu quan sát tối thiểu (khống chế sai số thực nghiệm không vượt quá 5%) và nguyên tắc lặp lại. Tổng cộng 30 ô tiêu chuẩn hình chữ nhật diện tích 500 m2 (kích thước 25m x 20m) được thiết lập, tương ứng 10 ô tiêu chuẩn cho mỗi loài cây khảo sát. Tổng số cây đo đếm thực tế đạt trên 1.400 cá thể.

Để đánh giá lập địa, tại tâm mỗi ô tiêu chuẩn tiến hành đào 01 phẫu diện đất kích thước dài 1,2m, rộng 0,9m, sâu tới tầng mẫu chất và thu thập 0,5 kg mẫu đất nguyên thể đưa về phân tích tại phòng thí nghiệm Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp theo các tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5257:1990, TCVN 8941:2011, TCVN 6498:1999 và TCVN 5979:2007.

Toàn bộ cơ sở dữ liệu được xử lý thống kê trên phần mềm SPSS. Tính thuần nhất giữa các ô tiêu chuẩn được kiểm định bằng tiêu chuẩn phi tham số Kruskal-Wallis (H-test). Cấu trúc mật độ số cây theo đường kính và chiều cao được mô phỏng bằng hàm phân bố Weibull 2 tham số, sau đó kiểm tra độ tương thích thực nghiệm qua tiêu chuẩn Chi bình phương (χ2) của Pearson ở mức ý nghĩa alpha = 0,05.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, cây Lát hoa thích nghi vượt trội trên vùng đất đồi Cẩm Thủy với tỷ lệ sống bình quân đạt 85,51% (dao động từ 79,21% đến 91,81%), mật độ lâm phần hiện tại đạt 950 cây/ha. Đặc biệt, tỷ lệ cây có phẩm chất tốt đạt mức rất cao là 82,53%, phẩm chất trung bình chiếm 5,87% và phẩm chất xấu chỉ chiếm 11,60%.

Thứ hai, loài Lim xanh đạt tỷ lệ sống bình quân 82,63% (cao nhất ở ô tiêu chuẩn 1 với 91,81% và thấp nhất ở ô tiêu chuẩn 7 với 75,61%), mật độ duy trì 918 cây/ha. Tuy nhiên, chất lượng hình thái thân cây Lim xanh rất đáng báo động khi tỷ lệ cây xấu chiếm tới 51,27%, cây trung bình chiếm 35,28%, trong khi tỷ lệ cây đạt phẩm chất tốt chỉ chiếm tỷ trọng khiêm tốn 13,46%.

Thứ ba, loài Sao đen ghi nhận tỷ lệ sống trung bình đạt khoảng 82,15%, sinh trưởng ổn định với tỷ lệ cây tốt và trung bình gộp lại vượt trên 76,50%. Chiều cao dưới cành của Sao đen phát triển thuận lợi nhờ khả năng tự tỉa cành tự nhiên tốt.

Thứ tư, kết quả nắn phân bố n/D1.3 và n/Hvn cho thấy quy luật cấu trúc của cả 3 loài đều thích ứng chặt chẽ với hàm phân bố lý thuyết Weibull với mức ý nghĩa alpha = 0,05. Về đất đai, tầng đất mặt dưới rừng có độ pHKCl từ 4,2 đến 4,8 (chua mạnh), dung trọng dao động 1,15 đến 1,32 g/cm3 và hàm lượng mùn đạt từ 2,1% đến 3,4%, suy giảm rõ rệt theo chiều sâu phẫu diện.

Thảo luận kết quả

Sự phân hóa rõ rệt về phẩm chất giữa Lát hoa và Lim xanh phản ánh sự tương tác sinh thái đặc thù của từng loài đối với hoàn cảnh lập địa. Lát hoa là loài cây ưa sáng, mọc nhanh ở giai đoạn non và chịu được điều kiện đất đồi khô thoáng phát triển trên đá vôi, do đó phát triển thân thẳng và tán lá cân đối. Ngược lại, Lim xanh là loài cây có đặc tính chịu bóng sâu trong 3-5 năm đầu đời (yêu cầu độ tàn che thích hợp từ 25% đến 50%). Việc trồng thuần loài Lim xanh 100% trên đất trống đồi trọc không có tán che chở đã khiến cây non bị ánh sáng trực xạ thiêu đốt, dẫn tới hiện tượng cụt đọt, chét cành nhiều tầng, thân cong queo và tỷ lệ cây phẩm chất xấu tăng vọt lên trên 51%.

Dữ liệu lâm phần có thể được trực quan hóa sinh động qua biểu đồ phân bố tần số đường kính n/D1.3 và biểu đồ cột so sánh cơ cấu phẩm chất cây trồng (Tốt - Trung bình - Xấu) giữa 3 loài. Những bảng biểu phân tích tương quan giữa tính chất đất và độ tăng trưởng D1.3 khẳng định rừng trồng bản địa trên nền đất thoái hóa nghèo dinh dưỡng đòi hỏi phải có sự can thiệp lâm sinh đồng bộ thay vì áp dụng phương thức trồng thuần loài giản đơn.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, điều chỉnh phương thức gây trồng từ thuần loài sang mô hình rừng hỗn giao đa tầng. Đối với các diện tích trồng mới loài Lim xanh, bắt buộc phải thiết lập đai cây phù trợ che bóng bằng các loài mọc nhanh như Keo tai tượng hoặc Keo lá tràm với tỷ lệ 40% cây bản địa xen kẽ 60% cây che bóng ở mật độ 1.600 - 2.000 cây/ha. Giải pháp này hướng tới mục tiêu nâng tỷ lệ cây Lim xanh đạt phẩm chất tốt lên trên 65% trong giai đoạn 2018-2022 do Chi cục Lâm nghiệp tỉnh Thanh Hóa và các Hạt Kiểm lâm cơ sở chỉ đạo thực hiện.

Thứ hai, thực hiện biện pháp tỉa cành tạo trục thân chính và tỉa thưa nuôi dưỡng lâm phần. Tiến hành tỉa bỏ toàn bộ cành la, cành kép cho 100% diện tích rừng Lát hoa và Sao đen ở tuổi 11 nhằm nâng chiều cao dưới cành thương phẩm lên trên 6 mét. Đồng thời, bài cây tỉa thưa loại bỏ từ 20% đến 30% những cây phẩm chất xấu trong các ô rừng Lim xanh giai đoạn 2018-2020 do các hộ gia đình nhận khoán và Ban Quản lý rừng phòng hộ trực tiếp triển khai.

Thứ ba, cải tạo độ phì và lý tính đất lâm nghiệp định kỳ. Áp dụng quy trình bón lót phân lân nung chảy (0,2 kg/hố) kết hợp phân vi sinh hữu cơ (khoảng 0,5 - 1,0 kg/hố) và vôi bột khử chua cho các chân đất có độ pHKCl dưới 4,5; nhằm tăng độ xốp đất thêm 10-15% và kích thích bộ rễ phát triển sâu trong 3 năm đầu.

Thứ tư, mở rộng khảo nghiệm tập đoàn cây gỗ bản địa giá trị cao. Ủy ban nhân dân huyện Cẩm Thủy phối hợp với Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn xây dựng kế hoạch mở rộng 500 ha diện tích trồng thử nghiệm các loài Re gừng, Giổi xanh và Trám trắng giai đoạn 2020-2025 nhằm đa dạng hóa sinh thái rừng trồng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm 1 - Cơ quan quản lý nhà nước và Ban Quản lý các dự án lâm nghiệp (Sở NN&PTNT Thanh Hóa, Ban Quản lý dự án KfW, Chi cục Lâm nghiệp). Nhóm đối tượng này có thể sử dụng số liệu thực chứng của luận văn để điều chỉnh quy hoạch cơ cấu cây trồng, xây dựng định mức kinh tế kỹ thuật và ban hành hướng dẫn gây trồng rừng gỗ lớn bản địa bền vững.

Nhóm 2 - Kỹ sư lâm sinh, chủ rừng và các hợp tác xã nông lâm nghiệp tại địa phương. Luận văn cung cấp quy trình kỹ thuật chọn lập địa, điều chỉnh mật độ tỉa thưa và kỹ thuật nuôi dưỡng cụ thể cho loài Lát hoa và Sao đen, giúp tăng sản lượng gỗ thương phẩm nhóm II và III thêm 20-25%.

Nhóm 3 - Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên chuyên ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên rừng tại các viện nghiên cứu và trường đại học. Công trình là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp lập ô tiêu chuẩn điển hình, phân tích phẫu diện đất và ứng dụng mô hình toán học Weibull trong mô phỏng cấu trúc rừng nhiệt đới.

Nhóm 4 - Các tổ chức phi chính phủ và quỹ môi trường quốc tế tham gia vào các chương trình phục hồi cảnh quan rừng và dự án tín chỉ carbon. Kết quả đánh giá sinh khối và sức sống của cây bản địa là cơ sở khoa học để xây dựng các mô hình hấp thụ carbon dài hạn.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cây Lim xanh có tỷ lệ sống cao trên 82% nhưng tỷ lệ cây phẩm chất tốt chỉ đạt 13,46%? Lim xanh giai đoạn non từ 1 đến 4 tuổi là cây chịu bóng sâu, cần độ tàn che từ 25% đến 50%. Khi trồng thuần loài trên đất trống không có tầng che bóng, bức xạ nhiệt mặt trời gay gắt đã phá hủy chồi ngọn non, khiến cây phân cành quá sớm, thân bị cong vẹo và hơn 51% cá thể rơi vào nhóm phẩm chất xấu.

Loài cây gỗ bản địa nào mang lại hiệu quả thích ứng cao nhất trong điều kiện lập địa Cẩm Thủy? Lát hoa là loài đạt hiệu quả sinh trưởng tốt nhất với tỷ lệ sống bình quân 85,51% và tỷ lệ cây phẩm chất tốt vượt trội đạt 82,53%. Cây sinh trưởng đường kính và chiều cao rất đồng đều nhờ khả năng ưa sáng mạnh và thích ứng tối ưu với đất đồi dốc dồi dào canxi phát triển từ đá vôi.

Hàm phân bố Weibull có vai trò kỹ thuật như thế nào trong việc đánh giá cấu trúc rừng trồng? Hàm mật độ xác suất Weibull 2 tham số giúp mô phỏng chính xác sự phân bố số cây theo cấp đường kính n/D1.3 và cấp chiều cao n/Hvn. Qua kiểm định Chi bình phương với mức ý nghĩa 0,05, mô hình cho phép nhà lâm sinh dự báo chính xác mức độ phân hóa cá thể để ấn định thời điểm và cường độ tỉa thưa thích hợp.

Đặc tính lý hóa tính của đất tại huyện Cẩm Thủy ảnh hưởng ra sao đến sinh trưởng của cây rừng? Đất đồi tại khu vực nghiên cứu có độ chua trao đổi cao với pHKCl chỉ từ 4,2 đến 4,8 và hàm lượng lân dễ tiêu nghèo kiệt (dưới 1,5 mg/100g đất). Tình trạng này cản trở sự hấp thu khoáng chất của bộ rễ, đòi hỏi phải bón bổ sung lân hữu cơ và vôi bột để thúc đẩy tăng trưởng đường kính bình quân hàng năm.

Có nên tiếp tục mở rộng mô hình trồng thuần loài cây gỗ bản địa trên đất trống đồi trọc không? Tuyệt đối không nên tiếp tục trồng thuần loài đối với các loài cây bản địa có pha chịu bóng như Lim xanh. Đối với đất trống thoái hóa, giải pháp tối ưu là trồng hỗn giao với cây tiên phong mọc nhanh hoặc trồng dưới tán rừng nghèo kiệt nhằm đảm bảo tỷ lệ sống trên 85% và nâng cao phẩm chất thân cây.

Kết luận

  • Đánh giá toàn diện và định lượng hóa thực trạng sinh trưởng của 3 loài cây gỗ bản địa Lát hoa, Lim xanh và Sao đen sau 11 năm gây trồng thực tế tại huyện Cẩm Thủy, Thanh Hóa.
  • Khẳng định Lát hoa là loài cây bản địa có triển vọng cao nhất với tỷ lệ sống đạt 85,51% và 82,53% cá thể đạt phẩm chất tốt, rất thích hợp để nhân rộng trên diện rộng.
  • Làm rõ hạn chế của việc trồng thuần loài Lim xanh trên đất trống khiến tỷ lệ cây phẩm chất xấu lên tới 51,27%, xác lập nguyên nhân sinh thái học do thiếu tầng cây che bóng phù trợ.
  • Xây dựng hệ thống dẫn liệu khoa học chuẩn xác về phẫu diện đất lâm nghiệp và mô hình hóa thành công cấu trúc lâm phần bằng phân bố xác suất Weibull.
  • Đề xuất đồng bộ 4 giải pháp lâm sinh gồm trồng hỗn giao, tỉa thưa nuôi dưỡng, cải tạo độ phì đất và mở rộng tập đoàn cây bản địa có giá trị.

Trong giai đoạn 2018-2025, ngành lâm nghiệp địa phương cần khẩn trương triển khai tỉa cành tạo trục và tỉa thưa cho diện tích rừng Lát hoa hiện có, đồng thời xúc tiến trồng mới 1.000 ha mô hình rừng hỗn giao gỗ lớn. Các nhà quản lý, cán bộ khuyến lâm và chủ rừng hãy áp dụng ngay các khuyến nghị kỹ thuật từ công trình này để nâng cao năng suất kinh tế và bảo vệ vững chắc hệ sinh thái rừng nhiệt đới.