Rừng phòng hộ đầu nguồn có tác dụng hết sức quan trọng trong giai đoạn giữ đất, giữ nước, điều hòa dòng chảy, cải thiện đất và không khí. ở lưu vực sông Thạch Hãn có 4 mô hình rừng phòng hộ đầu nguồn chủ yếu gồm: mô hình hỗn giao Thông nhựa + Keo tai tượng
Sao đen + Keo tai tượng
Muồng đen + Keo tai tượng
Sến trung + Keo tai tượng. Sinh trưởng của các cây bản địa trong các mô hình rừng giai đoạn 14 năm tuổi tương đối chậm. Các mô hình đều có khả năng cải thiện về nhiệt độ đất, nhiệt độ không khí, ẩm độ đất, ẩm độ không khí thể hiện là các chỉ tiêu này trong mô hình đều có chênh lệch lớn so với nơi đất trống.