Các kỹ thuật phục hồi rừng

Bài báo bàn về sự cần thiết của việc áp dụng các kỹ thuật phục hồi rừng phù hợp với các điều kiện môi trường khác nhau và các cơ hội sinh thái khác nhau của các cảnh quan thông qua việc áp dụng các kỹ thuật phục hồi không thông thường hoặc kỹ thuật phục hồi thay thế. Các mô hình và kỹ thuật phục hồi đều có tầm quan trọng về môi trường và kinh tế xã hội, vì chúng góp phần đưa các hệ sinh thái rừng trở lại trạng thái không bị suy thoái, có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến việc phục hồi và bảo tồn các chu trình thủy văn và dinh dưỡng, đa dạng sinh học, sản xuất nông nghiệp và giảm thiểu biến đổi khí hậu. Do đó, ở đây không có sự bắt buộc về việc áp dụng một bộ mô hình và kỹ thuật “ưu việt và độc đáo” nào và không cần thiết chuẩn hóa và làm theo mô hình đó trên toàn quốc. Cụ thể như, ở Brazil, có vô số khả năng và lựa chọn thay thế để phục hồi rừng dựa trên diện tích lục địa cùng với sự đa dạng đáng chú ý về khí hậu, thổ nhưỡng, văn hóa và kinh tế xã hội. Vì vậy, không có một mô hình hay kỹ thuật phục hồi đơn lẻ nào có thể áp dụng rộng rãi trên quy mô lớn; điều quan trọng là phải tận dụng tiềm năng đó để tái tạo hệ sinh thái bằng cách điều chỉnh các kỹ thuật cho thích hợp hơn với từng hoàn cảnh và điều kiện cụ thể.

1. Mở đầu

Đầu tiên, khi bàn về “kỹ thuật thay thế trong phục hồi rừng”, cần phải thấy rõ rằng tất cả các mô hình và kỹ thuật phục hồi đều có tầm quan trọng về môi trường và kinh tế xã hội vì chúng góp phần đưa các hệ sinh thái rừng trở lại trạng thái không bị suy thoái, có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến việc khôi phục và bảo tồn các chu trình thủy văn và dinh dưỡng, đa dạng sinh học, sản xuất nông nghiệp, giảm thiểu biến đổi khí hậu, an sinh và chất lượng cuộc sống con người.

Do đó, mục đích của chúng tôi không phải là giới thiệu một bộ những mô hình và kỹ thuật "ưu việt và độc đáo", tiêu chuẩn hóa chúng và áp dụng trên toàn quốc. Trên thực tế, tiêu chuẩn hóa và nỗ lực tạo ra các tiêu chuẩn khắt khe cho các dự án phục hồi là một đặc điểm nổi bật của việc phục hồi rừng truyền thống và mang tính bảo tồn nhiều hơn.

Dữ liệu về phục hồi rừng ở Brazil và trên toàn thế giới cho thấy rằng vô số sáng kiến phục hồi đã được tiến hành theo cách thực tế hơn, dựa trên kiến thức thực tiễn và không tuân theo các tiêu chuẩn được thiết lập sẵn, một phần là do ngành “Phục hồi sinh thái” thậm chí chưa tồn tại vào thời điểm đó. Tuy nhiên, không thể phủ nhận rằng những sáng kiến đầu tiên về phục hồi sinh thái rừng, mặc dù không có nhiều tiêu chí khoa học, nhưng trong nhiều trường hợp, đã mang lại những khu rừng có chất lượng phục hồi tốt, giúp khôi phục toàn bộ hoặc một phần đa dạng sinh học, các dịch vụ hệ sinh thái, hoặc môi trường.

Hành trình tái sinh rừng trên toàn thế giới trong hai thập kỷ qua đã chứng kiến sự tiến bộ đáng kể về số lượng các dự án và khu vực tái sinh, với hoạt động phục hồi rừng quy mô lớn tập trung chủ yếu vào các khu rừng ven sông (các khu vực được bảo vệ thường xuyên) kể từ sau phiên họp thứ 21 của Hội nghị các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP 21, Paris, Pháp), và các phiên tiếp theo COP 22 (Marrakech, Maroc) và COP 23 (Bonn, Đức). Trong xu hướng phục hồi mới này, nhiều nỗ lực    được thực hiện để tiêu chuẩn hóa hoặc đưa ra các quy tắc rất nghiêm ngặt đối với việc phục hồi rừng, những quy tắc này thường không xem xét đến sự khác biệt và đặc thù của từng vùng, đưa ra một bộ các công cụ chi phối tổ chức cấu trúc và chức năng và đa dạng sinh học của các hệ sinh thái tự nhiên và tất nhiên là cả các hệ sinh thái cần được phục hồi.

Do đó, mục tiêu của bài báo là giải thích sự cần thiết phải điều chỉnh việc phục hồi rừng cho phù hợp với các yếu tố môi trường của các khu vực khác nhau và với các cơ hội phục hồi sinh thái khác nhau của cảnh quan, được hiểu là tiềm năng tự phục hồi - hoặc khả năng phục hồi - của các hệ sinh thái thông qua việc áp dụng các kỹ thuật phục hồi phi truyền thống; hoặc kỹ thuật thay thế một cách riêng lẻ hoặc kết hợp với các kỹ thuật truyền thống.

2. Kỹ thuật phục hồi rừng truyền thống

Mặc dù đôi khi rất khó để phân biệt giữa thế nào là kỹ thuật truyền thống, thông thường hay thay thế trong việc phục hồi rừng, nhưng có thể coi kỹ thuật truyền thống là trồng lại rừng trên toàn bộ diện tích với khoảng cách cố định giữa các cây giống, và tất cả các sáng kiến khác ngoài mô hình phục hồi này được coi là kỹ thuật thay thế.

Cần phải nhấn mạnh rằng diễn thế sinh thái (chịu trách nhiệm cho quá trình tái sinh của hệ sinh thái rừng) được bắt nguồn từ các hạt giống có trong đất hoặc nhờ phát tán hạt (seed rain) và do sự phát triển của nhánh và chồi ngầm của các dạng sống khác nhau, thường hình thành sự tái sinh. Vậy tại sao chúng ta chỉ tìm cách phục hồi rừng bằng cách trồng cây con, theo hàng và khoảng cách xác định trước?

Câu trả lời không đơn giản do có sự sai lệch trong việc sử dụng các kỹ thuật lâm nghiệp và nông nghiệp, do tình trạng của cảnh quan và sự suy thoái cục bộ, do sự khác biệt giữa việc gieo hạt và trồng cây con, và chi phí phục hồi ở các vùng khác nhau.

Việc tái trồng rừng hỗn giao bằng cây con của các loài bản địa cũng tương tự như trồng rừng; nói cách khác, kiểu phục hồi rừng truyền thống này hoàn toàn giống như các kỹ thuật lâm sinh được sử dụng để trồng lại rừng Bạch đàn và Thông để lấy gỗ chỉ đơn giản là thay bằng loài cây khác.

Nói rõ hơn, cách tiếp cận này không nhằm mục đích phê phán hay hạ thấp ý nghĩa đối với kinh tế, xã hội, môi trường mà việc trồng Bạch đàn hay Thông lấy gỗ mang lại, ví dụ như tạo ra hàng nghìn việc làm, phát triển kinh tế, hay làm giảm áp lực lên rừng và bảo vệ đất khỏi quá trình xói mòn, và còn nhiều lợi ích khác nữa.

Ví dụ, khi một dự án phục hồi rừng được thực hiện với việc trồng cây con thẳng hàng với khoảng cách 3 × 3 m giữa các cây và bón 200 g NPK 6-30-6 cho mỗi hố, thì không có gì khác được thực hiện ngoài làm theo chính xác hướng dẫn cho việc trồng Bạch đàn trên đất có hàm lượng phốt pho thấp. Mặc dù những người ủng hộ mô hình phục hồi này có thể phản bác rằng phương pháp này sử dụng nhiều loài bản địa, trong một số trường hợp có thể từ 80 đến 120 loài, của các nhóm cây chức năng khác nhau với các hàng tiên phong và không tiên phong, hoặc các hàng thuần loài và hàng đa dạng loài.

Một lần nữa, người ta cố gắng áp đặt lên rừng được phục hồi một kiểu tổ chức nhân tạo, các mẫu hình sinh thái cổ điển và diễn thế sinh thái dường như chưa bao giờ được đề cập tới khi xác định các nhóm chức năng, khoảng cách, số lượng loài, và thậm chí là những tham số và tiêu chí nghiêm ngặt để giám sát sự phục hồi rừng, dựa trên kiểm soát các khu rừng trưởng thành. Cần nhấn mạnh rằng sự đa dạng tương tự như hệ sinh thái nguyên thủy có thể đạt được theo thời gian, ngay cả khi chỉ trồng một hoặc một vài loài, miễn là cảnh quan có khả năng phục hồi, như đã được chứng minh, chẳng hạn như ở khu Forest Garden của Campos do Jordão, Bang São Paulo, Brazil, nơi chỉ trồng loài thông Araucaria angustifolia đã đóng vai trò như một khu rừng xúc tác tái sinh các loài bản địa khác trong khu vực.

Cần phải làm rõ rằng rừng bản địa có sự đa dạng và sắp xếp của các loài được kiểm soát bởi các quá trình sinh thái như: sự phát tán, săn mồi, cạnh tranh, chu kỳ dinh dưỡng và các yếu tố địa lý như độ cao và độ dốc địa hình,… và bên cạnh các loài cây, các dạng sống khác kết hợp tạo nên hệ sinh thái rừng, chẳng hạn như thực vật biểu sinh, dây leo, thực vật dưới tán và động vật. Vì vậy, không có gì lạ khi tìm thấy những khu rừng được coi là “phục hồi” mà ngay cả sau hai hoặc hơn hai thập kỷ tái trồng rừng theo kiểu truyền thống vẫn là những hàng cây thẳng tắp và tầng dưới tán gần như trống không với mật độ cây bụi tái sinh cực thấp.

Tuy nhiên, trong một số trường hợp bắt buộc phải trồng các loài cây bản địa, ví dụ như ở những khu vực cảnh quan có tính nhân sinh cao, không có khả năng phục hồi hoặc khả năng phục hồi thấp.

Hơn nữa, trong bối cảnh sử dụng cây bản địa để lấy gỗ, điều này giống như việc khôi phục các khu vực suy thoái chứ không phải phục hồi thực sự, việc tái trồng rừng được khuyến khích nhiều hơn, vì nó cho phép sự kết hợp của những nhóm các loài gỗ có mục đích sử dụng và đặc tính khác nhau trong các hàng, do đó cần thiết phải có sự quản lý sản xuất. Hơn nữa, liên quan đến việc áp dụng nông lâm kết hợp, hoặc hệ thống nông lâm kết hợp với các mô hình trồng tái tạo - việc trồng xen kẽ các hàng cây bản địa với các hàng cây nông nghiệp được xác định trước dường như là phù hợp nhất. Điều đáng chú ý là các mô hình trồng cây lấy gỗ và sản phẩm ngoài gỗ này, khi tạm thời, có thể được chuyển đổi thành các mô hình phục hồi, mặc dù chúng vẫn duy trì các đặc điểm của hệ thống rừng sản xuất trong một thời gian dài.

Trong bối cảnh phục hồi rừng, hay còn được hiểu là phục hồi sinh thái của các hệ sinh thái rừng, cần phải nắm rõ rằng việc trồng cây con không phải lúc nào cũng phải thực hiện trên toàn bộ diện tích, hay phải có khoảng cách giữa các cây xác định trước bất kể khu vực, cảnh quan, hay khí hậu, v.v. là như thế nào. Do đó, không thể dùng một phương pháp chung trong việc tái trồng rừng với khoảng cách định sẵn, thường là 3 × 3 m hoặc thậm chí 2 × 2 m, và sử dụng nhiều loại cây, mà bỏ qua triển vọng tái sinh rừng có thể được tạo ra thông qua các kỹ thuật thay thế, với việc giảm đáng kể chi phí phục hồi và hình thành rừng thông qua một quá trình tự nhiên và bền vững hơn trong thời gian dài.

Không thể áp dụng một cách thức chung cho các vùng khác nhau của Brazil với các đặc thù sinh thái khác nhau, các chính sách công về phục hồi rừng chỉ dựa trên tái trồng rừng với việc trồng cây con trên toàn bộ diện tích, cuối cùng cũng không khả thi so với việc thúc đẩy quá trình phục hồi.  

Một ví dụ điển hình cho sự chuyển dịch mẫu hình này là ở Bang Sao Paulo, Brazil, nơi lần đầu tiên có một bộ các tiêu chuẩn pháp lý, thông qua các nghị quyết, do Ban Thư ký môi trường ban hành, được đưa ra nhẳm cải thiện chất lượng dự án và tăng tốc độ phục hồi. Thật không may, thay vì thúc đẩy hoặc kích thích sự phục hồi rừng của bang, những nghị quyết đầu tiên này, mặc dù có mục đích tốt nhưng sau các cuộc thảo luận kéo dài trong cộng đồng khoa học của São Paulo và các bang khác, dẫn đến việc có ít nhất ba công bố về những kết quả đó, và cuối cùng cũng đi đến thống nhất việc cho phép áp dụng các mô hình và kỹ thuật phục hồi khác nhau miễn là thành công. Trong bối cảnh này, một số lựa chọn thay thế cho phục hồi rừng được liệt kê dưới đây nhằm theo đuổi quá trình phục hồi rừng theo cách sinh thái hơn, bền vững hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với việc tái trồng rừng thông thường.

3. Làm mới phương thức trồng rừng truyền thống

Có thể thực hiện phục hồi rừng bằng những phương pháp mang ít tính truyền thống và ít tính bảo tồn hơn. Để làm được điều này, cần đổi mới và tạo ra những cách thức mới bố trí cây trồng trên thực địa, đây được coi là một lĩnh vực mở của các nghiên cứu tiên phong.

Thay đổi khoảng cách trồng theo thực tế của từng cảnh quan hay khu vực có nghĩa là cho phép tăng cường trồng cây con cho các địa điểm thực sự cần sử dụng phương pháp này. Do đó, việc thay đổi khoảng cách có thể làm giảm từ 1100 cây con trên mỗi ha (ở khoảng cách 3 × 3 m) xuống một nửa hoặc thậm chí một phần ba con số đó, điều này thoạt nghe có vẻ như làm giảm nhu cầu về cây con, nhưng khi xem xét rằng việc sử dụng ít cây giống trên mỗi ha có thể phục hồi nhiều ha hơn, nhìn chung, việc sản xuất và thương mại hóa cây giống có thể bị ảnh hưởng ít hoặc không bị ảnh hưởng gì cả.

Việc dọn sạch khu vực sẽ trồng cây là điều rất phổ biến trong việc tái trồng rừng. Việc này thường loại bỏ mọi thứ; không còn lại gì sau khi cắt và phun thuốc diệt cỏ trên khu vực đó. Trong quá trình làm sạch này, thông thường nhiều cây con đang bắt đầu quá trình diễn thế sẽ bị loại bỏ, điều mà không phải lúc nào cũng xảy ra, nhường chỗ cho cây con được trồng.

Một trong những giả định đầu tiên để làm cho việc tái trồng rừng trở nên sinh thái và dễ lựa chọn là việc sử dụng cây tái sinh, ví dụ như: nếu các dấu vết hoặc cây “hạt nhân” tái sinh tự nhiên xuất hiện trong một khu vực rộng vài ha, thì chúng phải được duy trì và phải thay đổi khoảng cách trồng. Có một quy luật là tái sinh tự nhiên ở các khu vực tàn dư của rừng nguyên sinh diễn ra mạnh mẽ hơn các khu vực còn lại. Ví dụ, với mô hình diễn thế rừng ở các đồng cỏ bị bỏ hoang, trong đó các cây con được trồng với khoảng cách lớn hơn như 4 x 4 đến 4 x 6 m ở những vùng tái sinh nhiều hơn, hoặc thậm chí không trồng thêm cây con nếu quá trình tái sinh đã rất mạnh mẽ (Hình 1 và 2).

Hình 1. Sơ đồ biểu diễn sự gia tăng khoảng cách giữa các cây con theo khả năng tái sinh.

Hình 2. Triển vọng tái sinh khác nhau; ở phần trên của đồi (A), chỉ có sự tăng cường bằng cách trồng cây con làm “hạt nhân” trong các đứt gãy tái sinh được chỉ định; ở phần dưới của đồi (B), áp dụng việc trồng cây với khoảng cách nhỏ hơn và luôn duy trì các cây tái sinh. Ảnh: Sebastião V. Martins.

Một khía cạnh quan trọng khác cần được xem xét trong tái trồng rừng truyền thống trên tổng diện tích là tính đồng nhất, được thể hiện bằng chiều cao dù nhiều hay ít, được tiêu chuẩn hóa của cây con. Mặc dù một số loài tiên phong cho thấy sự phát triển rất nhanh, chẳng hạn như Schizolobium parahyba, nhưng theo quy luật, hầu hết các loài bản địa đều phát triển chiều cao chậm, và do đó trong những năm đầu tiên trồng, khu vực này trở thành một thảm đồng nhất của cây con có chiều cao thấp. Một môi trường như vậy không hấp dẫn đối với các loài chim phát tán hạt di chuyển đến từ các mảnh rừng bị cô lập trong cảnh quan.

Một kỹ thuật thay thế để làm cho khu vực trồng cây trở nên hấp dẫn hơn đối với các loài chim là lắp đặt các sào cho chim đậu nhân tạo bằng tre, cành bạch đàn và các vật liệu khác. Từ những sào đậu được lắp đặt cách nhau 20-50 m này, chim có thể di chuyển và phân tán hạt trái cây mà chúng ăn trong các mảnh rừng vẫn còn tồn tại trong cảnh quan. Với việc lắp đặt các sào cho chim đậu trong tái trồng rừng, khoảng cách trồng cây lớn hơn có thể được chấp nhận do các hạt nhân tái sinh tự nhiên có xu hướng được hình thành xung quanh các sào này.

Các sào cho chim đậu tự nhiên cũng có thể được hình thành bằng cách trồng các loài phát triển nhanh, bao gồm cả các loài ngoại lai miễn là chúng không xâm lấn, vì chúng có tốc độ tăng trưởng cao hơn nhiều so với hầu hết các loài bản địa. Điều này có nghĩa là, việc trồng cây biệt lập của các loài phát triển nhanh, cách quãng 50 m trong không gian rộng cùng với cây bản địa, có thể là một kỹ thuật thay thế tốt. Khi những cây này đạt chiều cao khoảng 10 m, chúng có thể bị làm chết bằng thuốc diệt cỏ và trở thành cành khô cho chim đậu trong một vài năm.

Một cách khác để làm cho việc trồng bớt theo truyền thống hơn và sinh thái hơn là không cố định hướng trồng hoặc khoảng cách cây con, hay nói cách khác là trồng một cách ngẫu nhiên. Vì vậy, khác với trồng rừng thông thường, các khu rừng này không sử dụng phương pháp trồng các hàng cây cố định, khiến cho rừng tái sinh giống với rừng nguyên sinh hơn. Việc trồng cây con càng linh hoạt thì càng có thể trồng nhiều cây con ở những vùng đất xấu nhất, ví dụ như ở khu vực đất bị phơi nhiễm, nén chặt, hay xói mòn, và để tăng khoảng cách giữa cây con trong các hàng đã có cây non tái sinh hoặc bị xâm lấn bởi cây bụi.

4. Tái sinh tự nhiên

Tái sinh tự nhiên, được hiểu là quá trình mà một hệ sinh thái đã bị ảnh hưởng bởi các tác động tự nhiên hoặc nhân sinh phục hồi một phần hoặc toàn bộ đa dạng sinh thái, cấu trúc và chức năng của nó, thông qua chuỗi diễn thế theo thời gian, và chắc chắn là cách thức phục hồi rừng một cách sinh thái nhất và kinh tế nhất.

Một số nghiên cứu đã được công bố chứng minh tính khả thi của tái sinh tự nhiên như một giải pháp kỹ thuật thay thế để phục hồi rừng ở những đồng cỏ bị bỏ hoang, khu vực khai thác mỏ và trong phục hồi rừng quy mô lớn.

Nghiên cứu ở Puerto Rico đã chứng minh rằng một chiến lược phục hồi rừng nhiệt đới trên các đồng cỏ bị bỏ hoang chỉ đơn giản là không để xảy ra cháy và cho phép tái sinh tự nhiên để tạo ra rừng thứ sinh. Theo các tác giả, chiến lược này sẽ có hiệu quả nhất nếu tàn dư của rừng (nghĩa là nguồn giống) vẫn tồn tại trong cảnh quan và đất không bị thoái hóa nặng.

Có lẽ nghiên cứu “Triển vọng tái sinh tự nhiên của rừng nguyên sinh ở các vùng khác nhau của Bang Espírito Santo, Brazil” là bằng chứng mạnh mẽ nhất về vai trò của tái sinh tự nhiên như một giải pháp kỹ thuật thay thế cho phép phục hồi rừng quy mô lớn ở Brasil. Nghiên cứu này, kết quả của một dự án lớn phân tích quá trình tái sinh tự nhiên tại các trang trại trên khắp bang Espírito Santo, cho thấy rằng trong khoảng thời gian 33 năm, 18979 mảnh rừng đã được tái sinh tự nhiên trên các vùng đất ở Espírito Santo, chiếm diện tích 106554,87 ha. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng 60,88% tổng diện tích Bang Espírito Santo, tương đương 2804,431 ha, có triển vọng tái sinh rừng tự nhiên cao và ở hầu hết các khu vực này đều không cần thiết phải sử dụng cây con để phục hồi rừng.

Bất chấp triển vọng tái sinh tự nhiên được thấy ở Espirito Santo, có khả năng nhân rộng ở các bang khác, và có thể còn lớn hơn ở những khu vực được bao phủ bởi rừng nhiệt đới Amazon, thì nghiên cứu cũng chỉ ra rằng có một số vùng thuộc bang này có triển vọng tái sinh thấp, đặc biệt là ở vùng Viễn Bắc, và chỉ riêng việc bỏ hoang đất không đảm bảo tái sinh rừng, và những can thiệp phục hồi rừng là cần thiết.

Kết quả của nghiên cứu tại Espirito Santo rất phù hợp vì chúng cho thấy rằng việc trồng lại rừng trên quy mô lớn không thể tuân theo một mô hình hoặc tiêu chuẩn duy nhất. Năm yếu tố xác định của phục hồi sinh thái (sinh thái, kinh tế, xã hội, văn hóa và chính trị) được mô tả trong một số nghiên cứu khác cũng đi theo hướng này, từ cách tiếp cận thay thế này.

Khi cân nhắc yếu tố kinh tế, cần phải xem xét cả những hạn chế để có thể phục hồi rừng thông qua trồng rừng trên toàn bộ diện tích, đó là chi phí cao, và dù chi phí này khác nhau giữa các vùng, nhưng hầu như không ít hơn 1300 USD mỗi ha, nhiều nơi vượt quá 3700 USD mỗi ha và con số trung bình được đề xuất là 1850 USD cho mỗi ha.

Tái sinh tự nhiên làm giảm các chi phí này xuống đến một phần ba hoặc thậm chí là không mất gì. Bởi vì những chi phí này về cơ bản là chi phí xây dựng hàng rào và ngăn lửa ở các khu vực tái sinh, cách ly gia súc và hỏa hoạn. Các chi phí này cũng có trong giải pháp trồng rừng theo cách truyền thống. Ảnh 3: Một khu rừng phòng hộ được khôi phục thông qua quá trình tái sinh tự nhiên, trong đó biện pháp can thiệp duy nhất là dựng rào bao quanh các khu bảo tồn vĩnh viễn, để ngăn chặn sự xâm nhập của gia súc.

Ảnh 3: Phục hồi rừng phòng hộ bằng phương pháp tái sinh tự nhiên. Dự án phục hồi rừng LARF-UFV. Ảnh: Sebastião V. Martins.

Nhưng như đã thấy rõ trong nghiên cứu ở Espírito Santo, nơi hầu hết lãnh thổ của bang có triển vọng tái sinh tự nhiên cao thì có những khu vực mà rừng không thể tái sinh tự nhiên, và do đó, phương pháp tái sinh tự nhiên không thể được coi là kỹ thuật phục hồi duy nhất cho mọi vùng miền, mọi cảnh quan và với mọi tình trạng suy thoái môi trường. Quá trình tái sinh phụ thuộc vào ba cơ chế sinh thái cơ bản - phát tán hạt giống, lượng hạt giống trong đất và sự mọc lại cây từ thân dây leo và rễ. Trong các cảnh quan có tính nhân sinh cao, với lịch sử lâu dài chủ yếu sử dụng cho nông nghiệp hoặc chăn nuôi và không có tàn tích rừng hoặc biệt lập và suy thoái mạnh thì quá trình này có thể không xảy ra hoặc xảy ra cực kỳ chậm.

Tóm lại, trước khi đề xuất tái sinh tự nhiên làm kỹ thuật phục hồi duy nhất cho một khu vực cụ thể, điều cần thiết là phải phân tích triển vọng tái sinh của nó. Phân tích nên tập trung vào cảnh quan trong đó bao gồm khu vực cụ thể cần được phục hồi, khoảng cách của các mảnh rừng còn lại trong cảnh quan, sự hiện diện của các cây con tái sinh và sự phong phú của chúng, và nếu có thể, xem xét cả lượng hạt giống trong đất. Tuy nhiên, ở khía cạnh này, có nghiên cứu chỉ ra rằng các kỹ thuật tái sinh tự nhiên không phải hoàn toàn ưu việt hoặc luôn phù hợp để khôi phục hệ sinh thái rừng so với các kỹ thuật nhân tạo và sự can thiệp phải dựa trên các mục tiêu quản lý, được cho biết bằng cách đánh giá và giải thích các điều kiện của địa điểm, và kết hợp kiến ​​thức và kỹ năng lâm sinh. Can thiệp tích cực vào giai đoạn tái bằng cách kiểm soát thời gian phục hồi và thành phần loài của rừng phục hồi là cách tối ưu để đạt được mục tiêu quản lý tốt nhất.

Phương pháp quản lý độ giàu rừng (Enrichment management) có thể được khuyến nghị trong các khu rừng tái sinh nơi có một hoặc một vài loài chủ đạo, với chi phí thường thấp hơn nhiều so với việc trồng toàn bộ diện tích. Một nghiên cứu về khai thác kinh tế dài hạn của rừng lá rộng vân sam đa trội ở Moscow, Nga đã mang lại kết quả tốt với hai kỹ thuật quản lý: cắt giảm chọn lọc theo nhóm nhằm mục đích mô phỏng cấu trúc khảm (mosaic structure) tự nhiên của các khoảng trống cây đổ trong các khu rừng có tuổi không đồng đều và kết hợp với việc giảm khoảng trống bằng cách trồng các loài chiếm ưu thế trong các khu rừng tiền nông nghiệp.

5. Các kỹ thuật trồng cây “hạt nhân”

Đối với những trường hợp mà việc bỏ hoang một khu vực không dẫn đến quá trình tái sinh tự nhiên, thì có thể kích thích và đẩy nhanh quá trình này thông qua việc áp dụng các kỹ thuật thay thế, chẳng hạn như kỹ thuật trồng cây “hạt nhân”, hoặc kết hợp trồng cây hạt nhân với tái trồng rừng.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra sự phát triển và ứng dụng thành công các kỹ thuật trồng cây “hạt nhân” như là các giải pháp kỹ thuật thay thế đã cắt giảm chi phí và tăng tính bền vững của các hệ sinh thái được phục hồi.

Nghiên cứu ở một số quốc gia đã chỉ ra rằng kết quả các thử nghiệm của kỹ thuật này cho thấy mật độ và sự đa dạng của quần thể ở khu vực trồng bằng phương pháp trồng cây “hạt nhân” cao hơn ở những khu vực không trồng (ví dụ như khu vực phục hồi thụ động) và những nghiên cứu này gợi ý rằng chiến lược trồng cây “hạt nhân” được áp dụng có khả năng khôi phục môi trường sống đã bị phá hủy thành những khu vực cây hỗn giao đa dạng trong khi tiết kiệm chi phí hơn so với các dự án dựa vào các thiết kế trồng rừng.

5.1. Trồng cây hạt nhân

Ở những khu vực bị bỏ hoang, phần lớn nằm biệt lập trong cảnh quan đất nông nghiệp và đồng cỏ, theo thời gian xuất phát sự bao phủ thưa thớt, hoặc thậm chí dày đặc của các loại thảo mộc mọc nơi đổ nát và cây bụi hạt nhân và thậm chí cả các loài cây tiên phong, thường hình thành các cộng đồng thống trị, nơi một hoặc một vài loài là phổ biến, nhưng diễn thế không tăng lên về đa dạng loài và sinh khối. Vì yếu tố chính cản trở tiến trình tái sinh rừng trong những trường hợp này là thiếu cây giống đầu vào, vì các nguồn giống ở rất xa và trong đất có rất ít hạt giống, do đó phương pháp cần áp dụng là tăng cường khả năng tái sinh bằng cách sử dụng cành giâm, cũng như cây con hay hạt giống, hoặc cả hai.

Việc trồng cây hạt nhân ở những khu vực đang trong quá trình tái sinh chậm là một kỹ thuật thay thế tuyệt vời để có thể phục hồi rừng theo cách sinh thái hơn và với chi phí thấp so với việc trồng lại rừng trên toàn bộ diện tích.

Nguyên tắc sinh thái của việc trồng cây hạt nhân là việc thấy rằng trong nhiều trường hợp suy thoái của hệ sinh thái trên cạn, quá trình diễn thế không bắt đầu đồng thời, trên toàn bộ khu vực bị bỏ hoang, ví dụ như đồng cỏ, nhưng nhìn chung hạt nhân nhỏ của các loài tiên phong tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển loài khác của diễn thế, và chúng mở rộng theo thời gian (Hình 4). Một số nghiên cứu về diễn thế sơ cấp ở dãy núi Rockies thuộc Canada, đã chỉ ra rằng khi tìm kiếm các loài thực vật làm cây hạt nhân để thuộc địa hóa trong quá trình diễn thế sơ cấp, nên xem xét các loài cố định đạm.

Hình 4: Cây “hạt nhân” tái sinh tự nhiên trên đồng cỏ thoái hóa. Ảnh: Sebastião V. Martins.

Có một số phương pháp sử dụng cây “hạt nhân”, bao gồm cả về số lượng loài và khoảng cách giữa các cây con, nhưng chắc chắn rằng phương pháp của Anderson vẫn được sử dụng nhiều nhất. Mô hình này sử dụng 5 cây con, trong đó một cây trung tâm và 4 cây bên ngoài xếp thành hình chữ thập, cách cây trung tâm 0,5 m.

Ngoài ra, phương pháp trồng cây hạt nhân có thể sử dụng bốn cây con ở các cạnh dài 1 m của hình vuông, với 1 cây con ở giữa, tốt nhất là bốn cây con ngoại vi là các loài tiên phong (mỗi loài 1 cây) và các loài không tiên phong ở giữa vì chúng ưa bóng râm hơn.

Trong số các ưu điểm của kỹ thuật này về mặt sinh thái, là cây con tiên phong (Hình 5), khi phát triển nhanh hơn sẽ cung cấp bóng râm cần thiết cho các loài sinh trưởng chậm hơn được trồng ở trung tâm, ngoài ra, sự hình thành hạt nhân, gồm các cây con ở sát nhau hơn so với trồng rừng thông thường, tạo thành cụm có khả năng chống chịu thời tiết cũng như sự tấn công của động vật ăn cỏ và sâu bệnh tốt hơn. Các hạt nhân phải được phân bổ theo khả năng tái sinh tự nhiên của khu vực, điều này cho phép giảm tổng số cây con trên một ha, từ 1100 đến 1666 cây con từ trồng rừng truyền thống xuống còn khoảng 200-400 cây con, giúp giảm đáng kể chi phí phục hồi.

Hình 5. a) Hố trồng cây “hạt nhân”. b) Cây con trong kỹ thuật trồng cây “hạt nhân” làm giàu. Dự án phục hồi rừng LARF-UFV. Ảnh: Sebastião Venâncio Martins.

Mô hình trồng cây hạt nhân tạo cho phép tạo ra một tán che cho toàn bộ các cây hạt nhân, nghĩa là cho năm cây con, điều này giúp giảm đáng kể chi phí trồng dặm và duy trì các dự án phục hồi, vì việc tạo tán xung quanh cây con ở nhiều vùng, nơi không được sử dụng thuốc diệt cỏ, thì đây là cách duy nhất để tránh cạnh tranh với các loại cỏ gây hại phát triển mạnh.

Một số dự án tái trồng rừng thử nghiệm đã được thực hiện tại Khu bảo tồn Sierra Nevada (đông nam Tây Ban Nha) với mục đích so sánh sự sống sót và tăng trưởng của cây con được trồng ở các khu vực mở (tái trồng rừng) với cây con được trồng dưới tán của các loài cây bụi hiện có. Kết quả cho thấy cây bụi này có tác dụng hỗ trợ mạnh mẽ hơn đối với sự sống sót và phát triển của cây con ở độ cao so với mực nước biển thấp và ánh nắng hạn chế, ở các sườn dốc khô và cây bụi tiên phong tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành các loài thân gỗ,  loài ổn định diễn thế phát triển chậm ở Địa Trung Hải và do đó có thể ảnh hưởng tích cực đến sự thành công của việc tái trồng rừng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau.

Một nghiên cứu ở khu vực Trevenque, Sierra Nevada, Tây Ban Nha, đã thử nghiệm giả thuyết rằng việc sử dụng cây bụi làm cây bảo vệ là một kỹ thuật tái trồng rừng thay thế thành công hơn so với các kỹ thuật truyền thống, trong đó thảm thực vật có sẵn thường được coi như nguồn gốc của sự cạnh tranh. Họ đã so sánh việc trồng cây giống Quercus pyrenaica theo cách truyền thống ở những khu đất trống với việc trồng cây con hạt nhân trong tán của cây bụi chủ đạo là Salvia lavandulifolia. Kết quả cho thấy tỷ lệ sống của Quercus cao hơn 6,3 lần khi được trồng dưới tán cây bụi chủ đạo so với các khu vực trống và do đó, việc sử dụng cây bụi làm cây bảo vệ cho việc trồng lại rừng Q. pyrenaica là một kỹ thuật khả thi giúp tăng khả năng thành công.

5.2. Tàn dư thực vật và sự trao đổi đất

Ở những khu vực đất bị suy thoái, chẳng hạn như đất bị nén chặt và xói mòn, phổ biến ở đồng cỏ bị suy thoái và khu vực khai thác mỏ, thì việc trồng cây con có thể không đủ để phục hồi rừng. Trong những trường hợp này, cây con được trồng ban đầu có thể phát triển tốt khi chúng tìm thấy chất dinh dưỡng, chất hữu cơ và đất tự do trong hố, nhưng sự phát triển này có thể bị chậm lại khi hệ thống rễ hút cạn chất dinh dưỡng trong hố và bắt đầu lấy chất dinh dưỡng từ đất chặt hoặc rất nghèo xung quanh. Kết quả cuối cùng là hình thành một môi trường với những cây nhỏ bị cô lập, loại cây bonsai, với đất lộ ra giữa chúng và không có sự hình thành tầng dưới tán. Rõ ràng là, một thảm thực vật với những đặc điểm như vậy có xu hướng tàn lụi.

Để tăng cường sự phục hồi rừng trong những môi trường bị suy thoái nghiêm trọng này, việc trao đổi đất/rác và mảnh vụn thực vật như cành mục và vỏ cây là một giải pháp thay thế mang tính sinh thái và kinh tế. Ở lớp đất mặt và lớp lá rụng trên mặt đất từ rừng nguyên sinh, ngoài chất dinh dưỡng và chất hữu cơ, còn là ngân hàng hạt phong phú có nguồn gốc không chỉ từ các loài tiên phong mà còn từ các loài thân thảo, cây bụi và thực vật biểu sinh khác. Do đó, lớp đất/lớp phủ trên cùng là một thành phần phong phú và đa dạng của rừng, và việc chuyển chúng đến các hạt nhân hoặc các ụ đất của khu vực cần phục hồi tạo ra những kích thích cần thiết để kích hoạt tái sinh tự nhiên. Tuy nhiên, cần nhớ rằng luôn có những lớp đất mặt và lớp phủ rừng nguyên sinh ở những nơi mà thảm thực vật được cho phép bỏ đi để khai thác mỏ, làm thủy điện, …

Một nghiên cứu đã được tiến hành trong một khu rừng thứ sinh tại khuôn viên của Đại học Liên bang Viçosa, ở Viçosa, Bang Minas Gerais, cho thấy rằng việc loại bỏ các lớp đất sâu đến 5 m và thảm mục, trong diện tích 1 × 2 đến 1 × 8 m, cách nhau khoảng 5 m, thì không có tác động đáng kể đến tái sinh rừng, ở các vị trí được tái lập mặt bằng thì phục hồi tự nhiên diễn ra sau 1 năm. Mặc dù cần có các thử nghiệm mới để đánh giá tác động của việc loại bỏ lớp đất mặt và thảm mục trong các khu rừng khác, nhưng những kết quả đầu tiên này cho thấy khả năng áp dụng kỹ thuật này từ các khu rừng trong khu bảo tồn hợp pháp, thông qua một dự án được phân tích đánh giá bởi cơ quan môi trường có đủ điều kiện.

Phế thải thực vật được sử dụng nhiều nhất trong việc phục hồi rừng trên đất bạc màu là vỏ cây bạch đàn, một nguyên liệu rất dồi dào trong các công ty sản xuất bột giấy và than củi, và các cành cây do chặt phá cây hợp pháp hoặc từ việc cắt tỉa cây. Những phế thải thực vật này cung cấp chất dinh dưỡng và chất hữu cơ cần thiết để tăng cường tính chất hóa lý của đất bạc màu, cũng như cung cấp nơi trú ẩn và nguồn thức ăn cho côn trùng, loài gặm nhấm và bò sát, kích thích chuỗi thức ăn.

Mặc dù việc áp dụng các kỹ thuật trồng cây hạt nhân phổ biến hơn ở những khu vực bị suy thoái, nhưng không có gì ngăn cản hạt mầm trong đất/rác và phế thải thực vật được sử dụng ở những khu vực tái trồng rừng theo cách truyền thống. Cũng như việc lắp đặt sào đậu cho chim, việc dồn đắp tàn dư thực vật và lớp đất trên cùng trong các luống hoặc các đống nhỏ trong quá trình tái trồng rừng là một cách để tăng đa dạng sinh học và kích thích các quá trình sinh thái, cũng như cho phép giảm số lượng cây con cần để trồng.

5.3. Gieo hạt trực tiếp

Một trong những yếu tố chính cản trở tiến trình của quá trình tái tạo tự nhiên trong các cảnh quan có yếu tố nhân sinh cao là thiếu sự phân tán hạt với sự đa dạng về loài. Một số loài thực vật nguyên thủy và tiên phong với sự phân tán rộng như loài cỏ roi ngựa trong một số trường hợp có thể vươn tới những khoảng cách rất xa và xâm chiếm các khu vực nhất định hình thành thảm thực vật chiếm ưu thế, trong khi các loài khác với sự phân tán bởi các loài thú, hạn chế hơn không đạt được thành công tương tự.

Quá trình tái sinh không tiến triển ở những khu vực này do khoảng cách từ nguồn hạt giống và/hoặc nguồn phát tán hạt giống thấp, nên việc phát tán nhân tạo thông qua gieo hạt trực tiếp trở thành một giải pháp kỹ thuật thay thế đầy hứa hẹn và có hiệu quả kinh tế.

Mặc dù là một kỹ thuật phục hồi thay thế cho kết quả tốt, nhưng nó cũng có một số hạn chế nên không được khuyến nghị áp dụng cho mọi trường hợp. Ở những vùng đất thoái hóa nặng, chẳng hạn như các khu vực khai thác mỏ và đồng cỏ cũ với đất xói mòn, việc gieo hạt đơn thuần của các loài bản địa có thể không đủ để kích hoạt quá trình tái sinh. Việc cần làm là chuẩn bị đất trước bằng cách xới đất nếu đất nén chặt và cung cấp nguồn dinh dưỡng, chất hữu cơ cần thiết.

Ngoài ra, cũng không thể gieo hạt trực tiếp trên đồng cỏ lông (Urochloa decumbens Stapf), nơi có sự phát triển mạnh mẽ của loài cỏ gây hại và việc sử dụng thuốc diệt cỏ trước đây ở khu vực đó cản trở quá trình tái sinh.

Tuy nhiên, gieo hạt trực tiếp có tiềm năng lớn để áp dụng cho vùng du canh và đồng cỏ, nơi quá trình tái sinh đã bắt đầu nhưng với tốc độ rất chậm và tính đa dạng rất thấp. Do đó, thông qua gieo hạt, có thể đưa vào các khu vực tái sinh các loài trong khu vực không thể xuất hiện thông qua phát tán.

Đã có nghiên cứu về gieo hạt trực tiếp như một kỹ thuật phục hồi rừng. Trong đó, các tác giả thảo luận về kết quả rất khả quan của việc áp dụng phương pháp gieo hạt trực tiếp bằng máy mới được áp dụng trên quy mô lớn ở bang Mato Grosso, Brazil, trong đó các máy gieo hạt đã được điều chỉnh để gieo hạt cho các loài bản địa. Ngoài ra, họ cũng điểm lại các kết quả thí nghiệm gieo hạt trực tiếp của các loài khác nhau trong quần xã sinh vật Brazil.

Một lựa chọn để giảm chi phí và việc sử dụng hóa chất nông nghiệp trong các khu vực phục hồi là gieo trực tiếp hạt của cây phân xanh (Green manures) và phương pháp này đã được thực hiện trong các dự án phục hồi do Phòng thí nghiệm Phục hồi Rừng của Đại học Liên bang Viçosa (www.larf.ufv.br). Trong kỹ thuật này, hạt của các loài cây thân thảo và cây bụi thuộc họ Fabaceae (trước đây là Leguminosae) (những loài có khả năng cố định nitơ trong không khí thông qua việc cộng sinh với vi khuẩn nốt rễ Rhizobium) cho thấy sự phát triển nhanh chóng trên đất nghèo dinh dưỡng và do đó, chúng có thể được gieo cùng với hạt của cây thân gỗ bản địa hoặc cùng với cây con được trồng với khoảng cách rộng hơn hoặc trong các hạt nhân. Một số loài cây phân xanh được sử dụng trong gieo hạt trực tiếp để phủ đất nhanh và giảm sự cạnh tranh với các loại cỏ như brachiaria. Trong đó, cần phải nói đến việc gieo hạt đậu chiều Cajanus cajan (L.) Millsp. không chỉ giúp cải tạo đất mà chúng còn nhanh chóng chết đi, nhường chỗ cho cây con phát triển (Hình 6).

Hình 6. Phục hồi rừng tại các khu vực khai thác bằng cách trồng ngẫu nhiên cây con và gieo trực tiếp cây đậu chiều (Cajanus cajan (L.) Millsp.) Dự án phục hồi rừng LARF-UFV. Ảnh: Sebastião Venâncio Martins.

6. Kết luận

Không thể phủ nhận rằng, từ sau phiên họp thứ 21 của Hội nghị Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP21), việc phục hồi rừng trên toàn thế giới đã ngày càng được chú trọng. Cuộc khủng hoảng nước gần đây cũng đã góp phần làm tăng nhận thức của xã hội về tầm quan trọng của việc bảo tồn và phục hồi rừng ven sông.

Trong kịch bản này, tất cả các sáng kiến phục hồi rừng đã hoặc đang được tiến hành đều rất quan trọng, mặc dù một số sáng kiến không mang lại kết quả như mong đợi và một số khác chi phí rất cao. Nhu cầu lớn về nghiên cứu và dịch vụ phục hồi rừng trên thế giới rất cao, chủ yếu là từ các công ty khai thác mỏ, sản xuất điện và sản xuất bột giấy, những công ty này đang ngày càng được khuyến khích khôi phục các Khu bảo tồn vĩnh viễn và Khu bảo tồn hợp pháp, không chỉ nhằm tuân thủ pháp luật về môi trường mà còn để chứng nhận các hoạt động bảo vệ môi trường cũng như để xuất khẩu sản phẩm của họ.

Như đã phân tích trong bài, có vô số khả năng và lựa chọn thay thế để phục hồi rừng, với sự đa dạng về khí hậu, thổ nhưỡng, văn hóa và kinh tế xã hội giữa các quốc gia và các loại tác động khác nhau mà hệ sinh thái của các quốc gia đó phải chịu. Do đó, không có một công thức, một mô hình phục hồi hay kỹ thuật định sẵn nào có thể được áp dụng rộng rãi trên quy mô lớn. Điều quan trọng là tận dụng tiềm năng tái sinh còn lại của khu vực cần tái sinh và áp dụng kỹ thuật phù hợp hơn cho từng điều kiện cụ thể.

Người dịch: Nguyễn Xuân Ngọc (P.TTKHQS)

Nguồn: https://www.intechopen.com/chapters/58714