mô hình hóa động thái sinh khối và hấp thu cacbon của rừng đước (rhizophora apiculata blume) tại tỉnh kiên giang bằng phần mềm động thái 3-pg

Các cây rừng ngập mặn tích lũy vàlưu giữ cacbon từ quá trình quang hợp, lượng cacbon chủ yếu được tích lũy ởdạng tăng sinh khối các bộ phận trong cây rừng và đất rừng..

Trang 1

PHẦN MỞ ĐẦU

Rừng ngập mặn là hệ sinh thái quan trọng có năng suất cao của vùng cửa

sông ven biển nhiệt đới, trong đó đước đôi (Rhizophora apiculata Blume) là

một loại cây ngập mặn có kích thước lớn và chiếm ưu thế ở nhiều vùng Rừngngập mặn không những cung cấp các lâm sản có giá trị như gỗ, than, củi,tanin, thức ăn, thuụ́c uụ́ng… mà còn là nơi sống, nơi sinh sản của nhiều loàihải sản, chim nước, chim di cư và một số loài động vật có giá trị kinh tế lớnnhư khỉ, cá sấu, kỳ đà…

Rừng ngập mặn còn có tác dụng to lớn trong việc bảo vệ bờ biển, bờsông, điều hòa khí hậu, hạn chế xói lở, mở rộng diện tích lục địa, hạn chế sựxâm nhập mặn, bảo vệ đê điều, đồng ruộng, nơi sống của người dân ven biểntrước sự tàn phá của gió mùa, bão và nước biển dâng (Phan Nguyờn Hụ̀ng vàcộng sự, 1997) [10]

Ngoài ra, rừng ngập mặn được đánh giá có khả năng tích lũy cacbon caohơn các rừng khỏc trờn cạn (Ong và cộng sự, 1995) [59], và có vai trò tạo bểchứa cacbon trong hệ sinh thái bờ biển Các cây rừng ngập mặn tích lũy vàlưu giữ cacbon từ quá trình quang hợp, lượng cacbon chủ yếu được tích lũy ởdạng tăng sinh khối các bộ phận trong cây rừng và đất rừng Do vậy làm giảmhàm lượng khí CO2 - khí chủ yếu gây nên hiệu ứng nhà kính, giúp cân bằngsinh thái

Hiện nay rừng ngập mặn đang bị suy giảm nghiêm trọng về diện tích,việc dự báo được năng suất sinh khối của rừng sẽ đóng vai trò quan trọngtrong quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên rừng ngập mặn nói chung và rừngđước nói riêng

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu về hấp thụ cácbon trong rừng ngập mặnnói chung đã tiến hành ở nhiều nơi nhưng mới chỉ xác định được lượngcacbon hiện tại Đồng thời các nghiên cứu xác định sinh trưởng vờ̀ gụ̃ và sinh

Trang 2

khối dựa trên các phương pháp truyền thống như đo đạc, tính toán cụ thể Vìvậy chỉ áp dụng cho các địa điểm đã được đo đếm, ít có ý nghĩa đối với cácđịa điểm khác

Phần mềm 3-PG (Physiological Principles for Predicting Growth –Cácnguyên lý sinh lý học trong dự báo sinh trưởng rừng) là phần mềm được sửdụng để dự báo sinh trưởng của rừng dựa trên các nguyên lý về sinh lý thựcvật và các quy luật sinh thái Đầu vào của mô hình là các tham số về sinh lýthực vật và điều kiện môi trường sống như chỉ số diện tích lá, hàm lượngnước hữu hiệu, quang hợp, hô hấp, ánh sáng… và đõ̀u ra là năng suất củarừng (Landsberg, 1997) [50]

Phần mềm 3-PG đã được áp dụng để mô phỏng động thái sinh trưởngcủa rừng trồng, rừng tự nhiên ở nhiều nước trên thế giới (Phan Minh Sáng,2008) [68] Tuy nhiên phần mềm này chưa được thử nghiệm cho rừng ngậpmặn

Nhằm thử nghiệm khả năng áp dụng phần mềm này vào mô phỏngđộng thái năng suất sinh khối, hấp thu cácbon của rừng ngập mặn tôi thực

hiện đề tài: “Mụ hình hóa động thái sinh khối và hấp thu cacbon của rừng

đước (Rhizophora apiculata Blume) tại tỉnh Kiên Giang bằng phần mềm

động thái 3-PG”.

Trang 3

PHẦN NỘI DUNG

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nghiên cứu về mô hình hóa trong mô phỏng sản lượng rừng

1.1.1 Trên thế giới

1.1.1.1 Các phương pháp mô hình hóa trong mô phỏng sản lượng rừng

Việc dự đoán tăng trưởng và sản lượng rừng bằng các mô hình kinhnghiệm đã có lịch sử rất lâu đời và vẫn là phương pháp chính được sử dụngngày nay Tuy nhiên các mô hình này đều chỉ dựa trên những ghi chép vềtăng trưởng trong quá khứ nờn khụng phản ánh được những thay đổi về tăngtrưởng và sản lượng khi điều kiện sinh trưởng cũng như các biện pháp quản lýthay đổi (Bernier.P, Landsberg.J và cộng sự, 2003) (dẫn theo P.M Sáng,2006) [22]

Mô hình sinh trưởng từ những biểu đồ đơn giản nhất cho đến nhữngphần mềm máy tính phức tạp đã và đang là những công cụ quan trọng trongquản lý rừng (Pote' and Bartelink, 2002) [64] Những phương pháp tiếp cậnkhác nhau được thể hiện bởi một loạt các mô hình tăng trưởng hiện tại Rấtnhiều tác giả đã cố gắng để phân loại mô hình theo cỏc nhúm khác nhau vớinhững tiêu chuẩn khác nhau (Pote' and Bartelink, 2002) Có thể phân loại môhình thành các dạng chính sau đây:

- Mô hình thực nghiệm/thống kê (Empirical/Statistic model)

- Mô hình động thái (Process model)

- Mô hình lai (Hybrid/mixed model)

1.1.1.1.1 Mô hình thực nghiệm – Empirical model

Mô hình thực nghiệm đòi hỏi ít tham số (biến số) và có thể dễ dàng môphỏng sự đa dạng về quản lý cũng như xử lý lâm sinh, nó là công cụ địnhlượng sử dụng có hiệu quả và phù hợp trong quản lý và lập kế hoạch quản lýrừng (Landsberg and Gower, 1997; Vanclay, 1998) [74] Phương pháp này

Trang 4

có thể phù hợp để dự đoán sản lượng ngắn hạn trong khoảng thời gian mà cácđiều kiện tự nhiên cho sinh trưởng của rừng được thu thập số liệu tạo nên môhình vẫn chưa thay đổi lớn Mô hình thực nghiệm thường được thể hiện bằngcác phương trình quan hệ hoặc phương trình sinh trưởng dựa trên số liệu sinhtrưởng đo đếm thực nghiệm mà thông thường không xét đến ảnh hưởng trựctiếp của các yếu tố môi trường vỡ cỏc ảnh hưởng này được coi như đã đượctích hợp vào sinh trưởng của cây Đối với mô hình thực nghiệm, các phươngtrình sinh trưởng và biểu sản lượng có thể phát triển thành một biểu sảnlượng sinh khối hoặc cỏcbon tương ứng Tuy nhiên, mô hình sinh trưởngthực nghiệm không đầy đủ Chúng không thể sử dụng để xác định hệ quả củanhững thay đổi của điều kiện môi trường đến hệ sinh thái và cây như sự tănglên của nồng độ khí nhà kính, nhiệt độ, hoặc chế độ nước… (Landsberg andGower, 1997; Peng và cộng sự, 2002) (dẫn theo P.M Sáng, 2006) [22].

1.1.1.1.2 Mô hình động thái – Process model

Mô hình động thái mô phỏng quá trình sinh trưởng, với đầu vào là cácyếu tố cơ bản của sinh trưởng như ánh sáng, nhiệt độ, dinh dưỡng đất…, môhình hóa quá trình quang hợp, hô hấp và sự phân chia những sản phẩm củacác quá trình này đến các cơ quan sinh dưỡng như rễ, thân và lá (Landsbergand Gower, 1997; Vanclay, 1998) [74] Nó còn gọi là mô hình cơ giới(mechanistic model) hay mô hình sinh lý học (physiological model) Môhình động thái phức tạp hơn rất nhiều so với mô hình thực nghiệm nhưng cóthể sử dụng để khám phá hệ quả của sự thay đổi môi trường đến hệ sinh thái,sinh vật (Dixon và cộng sự, 1990; Landsberg and Gower, 1997)

Tuy nhiên, mụ hình động thái cần một số lượng lớn các tham số(biến số) đầu vào, nhiều tham số lại không dễ đo, cần thời gian dài để đohoặc không thể đo được với các điều kiện cơ sở vật chất kỹ thuật ở các nướcđang phát triển Vì vậy, một cách tiếp cận là kết hợp các điểm đặc trưng của

Trang 5

mô hình động thái với mô hình thực nghiệm, xây dựng nên mô hình hỗn hợp

- một mô hình quản lý rừng mà có thể bổ sung các ảnh hưởng của các sức éptừ môi trường trong hệ sinh thái rừng (Landsberg and Waring, 1997) [50].Nhiều mô hình như PipeQual, CROBAS, MELA, và mô hình thực nghiệmPTEADA2 liên kết với mô hình quá trình MAESTRO là các tùy chọn quảnlý (Mọkelọ và cộng sự, 2000; Monserud, 2003) [57]

Cho đến nay trên thế giới đã có rất nhiều mô hình động thái hay

mô hình hỗn hợp được xây dựng để mô phỏng quá trình phát triển của hệsinh thái rừng như BIOMASS, ProMod, 3-PG, Gen WTO, CO2Fix,CENTURY…(Landsberg and Gower, 1997; Snowdon và cộng sự, 2000;Schelhaas và cộng sự, 2001) (dẫn theo Phan Minh Sáng, 2006) [22] Trongtrường hợp không đủ số liệu đầu vào thu thập được từ cỏc quỏ trỡnh tự nhiêncủa hệ sinh thái và cây, để sử dụng các mô hình này, người ta phải sử dụnghàng loạt các giả định (assumptions), chớnh vỡ vậy tính chính xác của mụhình phụ thuộc rất nhiều vào sự phù hợp của các giả định này đối với đốitượng nghiên cứu

1.1.1.1.3 Mô hình lai – Hybrid model

Mô hình lai là một kết hợp của các mô hình (mô hình động thái và môhình thực nghiệm) có thể tránh được những thiếu sót của cả hai phương pháptiếp cận trên ở một mức độ nào đó Kết hợp giữa hợp các yếu tố chính củacách tiếp cận thực nghiệm và quá trình thành một hệ thống lai có thể dẫn đếnmột mô hình dự đoán động thái carbon, tăng trưởng rừng và sản xuất trongthời gian ngắn và dài hạn (Kimmins, 1993; Battaglia và cộng sự, 1999;Kimmins và cộng sự, 1999; Peng, 2000b) [22]

Mô hình lai là hỗn hợp của cả hai mô hình cơ lý thuyết và thống kê cóđược của hai loại cơ bản: Mụ hình cơ lý thuyết đơn giản, tăng trưởng cổ điểnvà mô hình năng suất với những điều kiện cơ học Mô hình cơ lý thuyết đơn

Trang 6

giản có thể làm để dự báo ở mức độ lâm phần và có thể sử dụng các phươngpháp thực nghiệm như mô hình phụ nhưng các định dạng mô hình chính làbản chất cơ lý thuyết, hoặc sử dụng một số hình thức của cân bằng carbon.Loại thứ hai của mô hình lai sử dụng phương pháp nghiên cứu sản lượngtruyền thống và phương pháp bổ sung của các biến dự đoán động thái

Có một số mô hình trong nhóm các mô hình thực nghiệm, về bản chấtđã bao gồm cả các biến phản ánh đặc tính sinh lý, sinh thái Woollons và cộngsự (1997) đã đưa vào mô hình sản lượng của mỡnh cỏc biến mang tính độngthái, chẳng hạn như nhiệt độ trung bình, bức xạ mặt trời, lượng mưa, và loạiđất Mô hình tăng trưởng truyền thống cú thờm cỏc biến động thái này giúpcải thiện độ chính xác 10% trong dự đoán tăng trưởng Snowdon và cộng sự(1999) đã kết hợp các chỉ số của biến đổi khí hậu hàng năm và quang hợp vào

mô hình tăng trưởng cho loài Pinus radiata và thấy sự cải thiện quan trọng

trong dự báo ngắn hạn Mụ hỡnh đã sử dụng tỷ lệ quang hợp như là một chỉsố tăng trưởng được thêm vào một đường cong tăng trưởng Schumacher (dẫntheo P.M Sáng, 2006) [22]

Tóm lại, mô hình lai (hybrid models), là phương pháp tiếp cận hợp lý,hiệu quả cho việc tích hợp các quá trình động thái (có mối liên kết trực tiếpvới các nhân tố môi trường) vào các phương trình sinh trưởng, quan hệ truyềnthống có ý nghĩa thực nghiệm cao hơn Do kết hợp được những ưu điểm củacả hai phương pháp tiếp cận, mô hình lai vừa có khả năng phản ánh được ảnhhưởng của sự thay đổi môi trường đến lâm phần, vừa có khả năng ứng dụngtrong quản lý rừng

1.1.1.2 Mô hình động thái 3-PG

Mô hình 3-PG (Physiological Principles in Predicting Growth), phiênbản đầu tiên, do Landsberg và Waring xây dựng từ năm 1997 [50] Mô hình3-PG tính toán tăng trưởng, năng suất của lâm phần dựa trên cân bằng giữa

Trang 7

các quá trình sinh lý trong cơ thể cây rừng (quang hợp, hô hấp), trên cơ sởcác tham số ảnh hưởng đến 2 quá trình trên như: nhiệt độ, lượng mưa, bứcxạ, sương,… loại đất, độ phì, hàm lượng nước hữu hiệu trong đất…; cáctham số cơ bản của loài cây cụ thể (tuổi, tỉ lệ phân chia sản phẩm quan hợpđến các bộ phận trờn cõy, cấu trúc tỏn…); cỏc tham số phản ánh đặc điểmcủa lâm phần ban đầu (mật độ ban đầu, năm trồng, năm kết thỳc…) hoặc cáctham số phản ánh kỹ thuật lâm sinh đã áp dụng (số lần tỉa thưa, mật độ lâmphần sau tỉa thưa…) nờn nú phản ánh được ảnh hưởng của sự biến đổi cácđiều kiện về sinh trưởng cũng như các biện pháp kỹ thuật lâm sinh đến sinhtrưởng của cây rừng Bởi vậy, ngoài việc tính toán tăng trưởng, năng suất hiệntại như các mô hình sinh trưởng thực nghiệm, 3-PG còn được áp dụng để dựđoán sinh trưởng, tăng trưởng rừng ở cỏc vựng khác nhau và các thời giankhác nhau Mô hình 3-PG cũng đã được áp dụng và sử dụng thành công chonhiều mục đích, với nhiều loại rừng khác nhau và ở các khu vực khác nhau.

3-PG được xây dựng với mục đích là cầu nối khoảng trống giữa các môhình tăng trưởng và sản lượng truyền thống (dựa trên cơ sở đo đếm các chỉtiêu sinh trưởng) với các mô hình quá trình, mô hình cân bằng cacbon [27],[31], [52] 3-PG yêu cầu đầu vào là các thông tin về địa điểm cần mô phỏngvà số liệu khí hậu Nó dự báo sinh trưởng và phát triển của lâm phần theotừng tháng dưới dạng đầu ra quen thuộc với nhà quản lý lâm nghiệp như trữlượng, tổng tiết diện ngang, chiều cao, đường kớnh,… Nú cũng dự báo sinhkhối trong các bể sinh khối khác nhau (trên, dưới mặt đất), lượng nước sửdụng và lượng nước hữu hiệu trong đất 3-PG có thể dùng để dự báo cho cácrừng trồng hoặc các rừng đồng tuổi và tương đối đồng tuổi (Potithep S, 2011)[60] 3-PG là một mô hình tổng quát ở cấp lâm phần bởi vì cấu trúc của nókhông được thiết kế cụ thể cho lập địa nào và cũng không cho một loài cây cụ

Trang 8

thể nào Tuy nhiên, các tham số đầu vào của nó thì cần thiết phải được cụ thểcho từng loài riêng biệt

3-PG chủ yếu đang được áp dụng với các loài cây rừng thường xanh

Về nguyên tắc, tham số của mô hình có thể được điều chỉnh để các mô hìnhtăng trưởng của các loài, đặc biệt thông qua các phương trình sinh trưởngcung cấp cơ sở cho các quá trình phân bổ carbon

Mô hình 3-PG đã được áp dụng cho nhiều loài khác nhau như bạch đàn

Eucalyptus grandis, Eucalyptus globolus, Eucalyptus urophylla, Eucalyptus regnans, Eucalyptus camadulensi, keo Acacia mangium, thông Pinus radiata…(Coops và cộng sự, 2000; Landsberg và cộng sự, 2001; Sands &

Landsberg, 2002; Waring, 2000; Almeida và cộng sự, 2004a; Dye và cộng sự,2004; Esprey và cộng sự, 2004, Stape và cộng sự , 2004) [30], [39], [40],[66], [69]

3-PG cũng được áp dụng thành công để dự báo năng suất sơ cấp tổngsố (GPP) của rừng lá rộng rụng lá ở Hokkaido, Nhật Bản trong đó có loài

Betula platyphylla chiếm ưu thế (Poithep S và cộng sự, 2011) [65], [66].

Nghiên cứu đã cho thấy rằng các kết quả dự báo của 3-PG có tương quan tốtvới các số liệu đo đạc thực nghiệm trờn cỏc ụ tiêu chuẩn J.M Nightingale vàcộng sự (2008) [58] cũng đã áp dụng mô hình 3-PG và 3-PGS để mô phỏngđộng thái sinh trưởng của rừng mưa nhiệt đới ở bắc Queensland, Australia.Tác giả cho thấy có mối tương quan cao giữa các số liệu thu được từ thực địavới các kết quả mô phỏng bằng 3-PG và 3-PGS về cấu trúc của lõm phõ̀n nhưdiện tích lá (BA), đường kính ngang ngực (DBH) và sinh khối trên mặt đất(ABG) Đồng thời các tác giả cũng thấy rằng dữ liệu mô hình hóa bằng 3-PG và3-PGS về chỉ số diện tích lá (LAI) và năng suất sơ cấp thực (NPP) có liên quanchặt chẽ tới những đánh giá của những lập địa rừng mưa nhiệt đới tương tự Từ

Trang 9

những kết quả đó tác giả rút ra kết luận mô hình động thái có hiệu quả trong việcnắm bắt động thái tăng trưởng của rừng già, rừng tái sinh và rừng trồng.

Việc áp dụng mô hình 3-PG trong đánh giá sinh khối thân trung bình vàtổng sinh khối thảm cây bụi trong các kiểu rừng và tầng cây bụi thảm tươi ởNew Zealand cũng cho thấy có tương quan tốt giữa kết quả mô phỏng với cácsố liệu thu được từ thực địa (J D White, N C Coops, N A Scott, 2000) [78]

Đối với rừng trồng, 3-PG được áp dụng thành công ở nhiều nơi, trờnnhiờ̀u loài khác nhau Jose’ Tome và cộng sự (2004) [72] đã áp dụng 3-PG

vào rừng bạch đàn Eucalyptus globolus trồng ở Bồ Đào Nha

Rodrớguez-Suỏrez và cộng sự (2010) [65] cho thấy 3-PG có khả năng đánh giá phù hợp

về các chỉ tiêu như chiều cao, tăng tưởng đường kính… của rừng trồng bạch

đàn Eucalyptus globulus ở Tây bắc Tây Ban Nha Các tác giả đã cho thấy

3-PG có khả năng tốt cho việc dự đoán năng suất rừng Jim D Morris và TomBaker (2002) [55], [56] cũng đã áp dụng 3-PG trong việc đánh giá năng suấttiềm năng của rừng trồng bạch đàn ở miền nam Trung Quốc Ở Chile, áp dụng

mô hình 3-PG trong việc đánh giá thể tích gỗ của rừng trồng Eucalyptus globolus cũng cho kết quả đáng tin cậy (Pranab J Baruah và cộng sự, 2006)

[36] Ngoài ra 3-PG cũng đã được áp dụng ở Braxin, Nam Phi, New Zealand,Canada, Mỹ, Anh…

Phiên bản đã điều chỉnh, 3-PG Spatial, đã được áp dụng để nghiên cứunăng suất rừng ở cấp độ cảnh quan (lansdscape) (Coops và cộng sự, 1998a,1998b) 3-PGS sử dụng với các số liệu từ vệ tinh và số liệu về khí hậu theotháng để ước tính năng suất sơ cấp rừng (NPP) 3-PGS đã được áp dụng ởAustralia (Coops và cộng sự, 1998; Coops và cộng sự, 1999), Ở Bắc Mỹ(Coop và cộng sự 2001) và ở New Zealand (White và cộng sự, 2000) (dẫntheo Landsberg, 2003) [51]

Trang 10

Một phiên bản bổ sung khá thông dụng của 3-PG là 3PGPJS (Sands,2004) [67] Nó được thiết kế với giao diện thân thiện với người sử dụng, dựatrên cơ sở các trang bảng tính Excel trong đó có một bảng tính là để cung cấptất cả các tham số đầu vào và một bảng tính để xuất kết quả Nó cũng baogồm một Add-in vào trong Excel gồm mã của 3PGPJS và 3-PG được viết bằngngôn ngữ lập trình Visual Basic

Không chỉ dự báo năng suất rừng trong hiện tại, 3-PG cũng đã được ápdụng để dự báo năng suất của rừng trong các kịch bản khác nhau trong bốicảnh biến đổi khí hậu hiện nay, nhằm cung cấp các thông tin giúp cho việcquản lý rừng

Mục đích sử dụng của 3-PG như đã đề xuất như là một công cụ choquản lý rừng dựa trên khả năng để ấn định giá trị thực tế cho các tham số đầuvào của các loài mới Ví dụ, Aracruz dự định sử dụng 3-PG cho cỏc dũng

bạch đàn Eucalyptus grandis và bạch đàn lai và ở Nam Phi thì yêu cầu phải

điều chỉnh để có thể sử dụng cho một loạt các loài như bạch đàn, keo, thôngvà các loài khác Với hầu hết các loài này, thậm chí các tham số rất cơ bảncũng không sẵn có

Cách thức tiếp cận hệ thống trong việc ấn định các tham số cụ thể choloài là dễ dàng khi có hiểu biết sâu hơn về 3-PG, ý nghĩa các tham số của nóvà hiểu biết về phân tích tính nhạy của các tham số đầu ra (Sands &Landsberg, 2002) [66] Các hiểu biết như vậy là cần thiết trong việc sử dụngcác phần mềm để ước tính các tham số bằng cách tối ưu kết quả đầu ra vớicác số liệu đo đếm thực tế

Các ứng dụng gần đây của 3-PG cho loài Eucalyptus globulus (Sands

& Landsberg, 2002) [66] và Eucalyptus grandis (Almeida và cộng sự, 2004a;

Trang 11

Esprey và cộng sự, 2004) [30], [40] đã cố gắng để cung cấp phương phápchính xác cho việc kiểm tra mô hình và ấn định tham số

Việc xác định các tham số cho từng loài cụ thể, ở các địa điểm khácnhau là rất quan trọng, nhiều các tác giả đã áp dụng 3-PG và hiệu chỉnh cáctham số mặc định để cho phù hợp với từng vị trí, loài khác nhau Almeida vàcộng sự (2004) [30] đã xác định được các tham số của 3-PG cho rừng trồng

bạch đàn sinh trưởng nhanh ở Braxin Eucalyptus grandis Hay Sand và

Landsberg (2002) [66] cũng đã xác định được các tham số của mô hình 3-PG

cho loài Eucalyptus globolus ở tây nam Western Australia và ở Tasmania,

Australia

1.1.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam hiện nay, 3-PG vẫn chưa được biết đến nhiều Tuy nhiên,cũng có một số nghiên cứu được thực hiện ở nước ngoài, nhưng đối tượngnghiên cứu là rừng ở Việt Nam đã áp dụng thành công 3-PG để mô phỏngđộng thái hấp thụ các bon, năng suất gỗ của rừng trồng ở Việt Nam (PhanMinh Sáng, 2008) [68]

Gần đây A Almeida và cộng sự (2010) [32], trong chương trình hợptác với Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã giới thiệu phương pháp đánhgiá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đối với năng suất rừng ở Việt Nam Cáctác giả đã sử dụng phần mềm 3-PG với các biến khí hậu đầu vào sử dụng ởtrong quá khứ, hiện tại và trong các kịch bản tới năm 2020, 2050, 2080 kiểm

nghiệm với 2 loài keo tai tượng (Acacia mangium) và bạch đàn uro (Eucalyptus urophylla) Với các dự báo về tác động của biến đổi khí hậu trên thể tích lâm phần của rừng keo Acacia mangium chu kỳ trồng 7 năm cho thấy,

có sự khác nhau trong thể tích gỗ trung bình cho toàn bộ rừng Việt Nam giữacác dữ liệu khí hậu hiện tại và tương lai là thấp và cao hơn từ 0,5 -2% so vớihiện tại Tuy nhiên ảnh hưởng của khí hậu tương lai là thay đổi trên toàn

Trang 12

quốc Giá trị thấp nhất được dự báo là từ 14% (năm 2020) tới 74 % (vào năm2080) Giá trị lớn nhất là hơn 40% trong tất cả các kịch bản khí hậu trongtương lai.

Nhận xét chung

Mô hình 3-PG đã được áp dụng thành công trong việc dự báo năng suấtrừng với nhiều loài cây trồng, và nhiều mức độ, cũng như đã áp dụng để dựbáo năng suất rừng trong thời kỳ biến đổi khí hậu, bằng việc dự báo năng suấtrừng qua các kịch bản biến đổi khí hậu Vì thế 3-PG không những đưa ra đánhgiá tiềm năng, năng suất rừng thực tại mà còn ở cả tương lai, cũng như làcông cụ đắc lực trong quản lý rừng Tuy nhiên 3-PG vẫn chưa được áp dụngnhiều ở Việt Nam và đặc biệt là đối với đối tượng là các loài cây rừng ngậpmặn Đây là một khoảng trống Vì vậy đề tài được tiến hành là một thựcnghiệm cần thiết để đánh giá khả năng áp dụng 3-PG cho rừng ngập mặn

1.2 Nghiên cứu sinh khối

1.2.1 Trên thế giới

Sinh khối là tổng lượng chất hữu cơ có được trên một đơn vị diện tíchtại một thời điểm và được tính bằng tấn/ha theo trọng lượng khô Việc đánhgiá sinh khối cây rừng có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý và sử dụngrừng ngập mặn Sinh khối bao gồm tổng trọng lượng thân, cành, lá, hoa, quả,

rễ trên mặt đất và dưới mặt đất

Về rừng ngập mặn tự nhiên có một số tác giả như Golley và cộng sự

(1962) đã nghiên cứu sinh khối rừng đước đỏ (Rhizophora mangle) ở Puerto Rico và năm (1975) ông và cộng sự nghiên cứu sinh khối Rhizophora brevistyla ở Panama Riêng ở Mỹ thỡ cú Lugo và Snedaker (1974) đã nghiên cứu sinh khối Rhizophora mangle Tại Thái Lan có Aksornkoae và cộng sự

(1987) đã nghiên cứu sinh khối rừng ngập mặn tự nhiên gồm các loài

Sonneratia, Rhizophora, Bruguiera, Xylocarpus trong đó sinh khối rừng đước

Trang 13

đôi Rhizophora apiculata cao nhất là 710,9 tấn/ha, thấp nhất là 20,1 tấn/ha

(dẫn theo Viên Ngọc Nam, 1998) [14]

Riêng về lĩnh vực rừng trồng thì Aksornkoae (1982) [28] đã nghiên cứu

sinh khối rừng đước đôi (Rhizophora apiculata) trồng ở tuổi 6, 10 và 15 là 50

tấn/ha 103.13 tấn/ha và 206.25 tấn/ha tại Chanthaburi, Thái Lan Tại Malaysiacó Ong và cộng sự (1995) [59] cũng nghiên cứu sinh khối rừng đước đôi

(Rhizophora apiculata) trồng ở tuổi 5, 10 và 15 là 16.25; 180; và 200 tấn/ha

tại Matang Hầu hết các tác giả này đều nghiên cứu sinh khối trên mặt đất.Riờng cú Komiyama và cộng sự (1987) [48] đã nghiên cứu sinh khối và kíchthước rễ dưới mặt đất với tổng sinh khối là 437,5 tấn/ha Clough.B vàAttiwell (1982) cho biết tỷ lệ sinh khối của rễ biến thiên từ 14-64% của tổngsinh khối

Ngoài ra cũn cú một số tác giả khác như Clough.B.F và Scott.K (1989)đã nghiên cứu tương quan hồi quy để đánh giá sinh khối trên mặt đất của 6loài cây rừng ngập mặn ở Australia; Putz.F.E và Chan.H.T (1986) đã nghiêncứu tăng trưởng, động thái và năng suất rừng ngập mặn thành thục ởMalaysia Amarasinghe M.D và Balsubramaniam.S (1992) nghiên cứu năngsuất thuần của hai loài rừng cây ngập mặn ở phía tây bắc của Sri Lanka (dẫntheo V.N.Nam 1998) [14]

Để xác định sinh khối của cây rừng, người ta đó dựng với các phươngtrình hồi quy giữa đường kính hoặc chu vi của cây rừng ở vị trí 1,3m với tổngsinh khối và từng bộ phận Để thuận lợi trong tính toán cây rừng lớn, nhiềutác giả đó dựng một nhân tố là đường kính hoặc chu vi thân cây để tínhphương trình hồi quy Trong khi đó cũng có một số tác giả như Ogino (1983),Nguyễn Hoàng Trí (1986), Mai Sỹ Tuấn (1996) đó thờm nhân tố chiều caocủa cây để tính sinh khối [15]

Trang 14

1.2.2 Nghiên cứu ở trong nước

Các công trình nghiên cứu về rừng ngập mặn ở Việt Nam từ trước đếnnay đã có nhiều và các tác giả thường tập trung nghiên cứu về thực vật rừngngập mặn, sinh thái, diễn thế như Phan Nguyên Hồng, Thái Văn Trừng, TrầnNgũ Phương…

Phạm Hồng Chương (1972) đã nghiên cứu sinh khối của một số loàicây trong 1 ô tiêu chuẩn 100 m2 trong khu rừng Sát Chí Linh ở Vũng Tàu với

tổng sinh khối là 49.63 tấn/ha trong đó Ceriops spp có sinh khối là 11,26 tấn/ha, Rhizophora apiculata 18.73 tấn/ha và Avicennia officinalis với kết quả

là 37.66 tấn/ha Trần Văn Ba (1984) cũng nghiên cứu sinh khối của 3 loài

mắm (Avicennia) gồm có Avicennia alba, Avicennia lanata, Avicennia officinalis với kết quả là 37,66 tấn/ha; 72,79 tấn/ha; 99,53 tấn/ha Nguyễn Đức Tuấn (1995) cũng nghiên cứu sinh khối Rhizophora stylosa và Rhizophora apiculata 2 tuổi ở Hà Tĩnh và Cần Giờ (dẫn theo Viên Ngọc

Nam, 1998) [14]

Nguyễn Hoàng Trí (1986) [23] nghiên cứu sinh khối và năng suất của

rừng đước đôi (Rhizophora apiculata ) ở Cà Mau, Minh Hải Đây là công

trình nghiên cứu sinh khối tương đối đầy đủ, nhưng trong phần nghiên cứusinh khối tác giả đề cập đến 4 loại rừng là rừng trưởng thành, rừng tái sinh tựnhiên, rừng tái sinh nhân tạo và rừng xấu mà chưa xét đến tuổi rừng trồng.Tác giả đã xác định được sinh khối tổng số của đước đôi trưởng thành ở CàMau là 267839,29 kg/ha có thể vượt hoặc tương đương với một số loại rừngngập mặn trên thế giới Trong khi đó sinh khối của loại rừng tái sinh nhân tạolà 33846,8 kg/ha, thấp nhất là sinh khối rừng tái sinh tự nhiên 14004,28 kg/ha

Viên Ngọc Nam (1998) [14] nghiên cứu về sinh khối rừng đước đôi

(Rhizophora apiculata ) ở Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh cũng đó xỏc

định được sinh khối tổng số, sinh khối các bộ phận trên mặt đất, cũng như cấu

Trang 15

trúc sinh khối theo cấp kính, lượng tăng sinh khối hàng năm, tăng trưởngđường kính, năng suất lượng rơi, năng suất sơ cấp, phân hủy lượng rơi…Theo đó tác giả đã xác định được sinh khối khô của rừng đước đôi ở tuổi 4, 8,

12, 16, 21 là 16,9 tấn/ha; 92,2 tấn/ha; 119,72 tấn/ha; 148,26 tấn/ha; 148,71tấn/ha, trong đó sinh khối thân và cành chiếm tỷ lệ cao từ 61- 87,3 % trongcác bộ phận của cây đước, Tác giả cho rằng sinh khối của đước khác nhau vàtăng dần theo tuổi

Đặng Trung Tấn (2002) [70] xác định sinh khối trên mặt đất rừng đước

đôi (Rhizophora apiculata ) tại Cà Mau ở tuổi 5, 10, 15, 25, 35 là 41,9 tấn/ha,

143,4 tấn/ha, 202,8 tấn/ha, 277,8 tấn/ha, và 326,9 tấn/ha Đồng thời tác giảcũng đã xác định được các phương trình tương quan giữa sinh khối khụ cỏcbộ phận với D1.3, cũng như tương quan giữa sinh khối tổng số với tuổi rừng

Ngoài ra cũng có nhiều nghiên cứu về sinh khối của các loài cây ngậpmặn khác Vũ Đoàn Thái (2003) [19] nghiên cứu về cấu trúc sinh khối củarừng trang trồng tại xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định ở tuổi 4,

5, 6, 9 Tác giả đã xác định được sinh khối của cá thể và quần thể cây trangtăng dần theo tuổi cây rừng và tuổi rừng Sinh khối tổng số của rừng trang 4tuổi, 5 tuổi, 6 tuổi và 9 tuổi được xác định lần lượt là 24,449 tấn khụ/ha; 36,4tấn khụ/ha; 45,709 tấn khụ/ha; 127,533 tấn khụ/ha Trong đó rừng trang 9 tuổicó tỷ lệ sinh khối thân là lớn nhất chiếm 57,3% tổng lượng sinh khối Lê ThịHoài Thương (2006) [20] cũng nghiên cứu về sinh khối của rừng trang mớitrồng, 7 tuổi, 8 tuổi và 9 tuổi trồng tại xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnhNam Định Theo đó tác giả cũng đã xác định được sinh khối tổng số của rừngtrang mới trồng, 7, 8, và 9 tuổi lần lượt là 2,04 tấn/ha; 57,60 tấn/ha; 70,53tấn/ha; và 77,71 tấn/ha Nguyễn Thị Hồng Hạnh (2009) [8] cũng đã nghiêncứu sinh khối của rừng trang tuổi 1,5 ,6, 8 và 9 với sinh khối rừng 2,15 tấn/ha;51,21 tấn/ha; 57,58 tấn/ha; 72,32 tấn/ha và 82,26 tấn/ha

Trang 16

Nick Wilson và cộng sự (2010) [76], nghiên cứu đánh giá sinh khối vàhấp thụ các bon rừng ngập mặn tại Kiên Giang Tác giả tính sinh khối trên vàdưới mặt đất bằng cách áp dụng các phương trình tương quan với biến làđường kính đo tại vị trí 1,3 (D1.3) Kết quả thu được sinh khối khô tổng số(trên và dưới mặt đất) trung bình là 156,9 tấn/ha, lượng CO2 hấp thu trungbình là 282,1 tấn/ha.

1.3 Hấp thu các bon

Nghiên cứu về hấp thụ cỏcbon đó được tiến hành rất lâu trên thế giới.Trên cơ sở các phương pháp tiếp cận về sinh khối rừng, các nhà khoa học đãnghiên cứu khả năng hấp thụ cỏcbon cho các đối tượng khác nhau và đã đạtđược nhiều kết quả

Ở trong nước, trong những năm gần đây, có rất nhiều nghiên cứu vềhấp thụ cỏcbon Các nghiên cứu tiến hành theo hướng xác định giá trị thươngmại cỏcbon cho rừng, cũng như phương pháp luận cho việc nghiên cứu, đánhgiá hấp thụ cỏcbon

Một số tác giả như Nguyễn Ngọc Lung (2004) [13], Nguyễn TuấnDũng (2005) [5], Phạm Quỳnh Anh (2006) [1]… đã nghiên cứu và xác định,lượng hóa CO2 hấp thụ của một số loài cây trồng rừng

Ngụ Đình Quế (2005) [18] khi nghiên cứu, xây dựng các tiêu chí, chỉtiêu trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch ở Việt Nam đã tiến hành đánh giákhả năng hấp thụ CO2 thực tế của một số loại rừng trồng ở Việt Nam gồmthông nhựa, keo lai, keo tai tượng, keo lá tràm và bạch đàn uro ở các tuổikhác nhau Kết quả tính toán cho thấy khả năng hấp thụ CO2 của cỏc lõmphần khác nhau tùy thuộc vào năng suất lâm phần đó ở các tuổi nhất định Đểtích lũy khoảng 100 tấn CO2/ha thì thông nhựa phải đến tuổi 16-17, thông mãvĩ và thông 3 lá tuổi ở tuổi 10, keo lai 4-5 tuổi, keo tai tượng 5-6 tuổi, bạchđàn uro 4-5 tuổi

Trang 17

Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Dũng (2005) [5] cho thấyrừng thông mã vĩ thuần loài 20 tuổi có lượng cacbon tích lũy là 80,7 - 122tấn/ha; giá trị tích lũy cacbon ước tính đạt 25,8 - 39 triệu đồng/ha Rừng keolá tràm trồng thuần loài 15 tuổi có tổng lượng cỏcbon tích lũy là 62,5 - 103,2tấn/ha; giá trị tích lũy cỏcbon ước tính đạt 20 - 33 triệu đồng/ha.

Vũ Tấn Phương (2006) [16] tính toán trữ lượng cỏcbon trong sinh khốithảm cây bụi tại Hòa Bình và Thanh Hóa là 20 tấn/ha với lau lách, 14 tấn/havới cây bụi cao 2-3 m, khoảng 10 tấn/ha với cây bụi dưới 2m và tế guột, 6,6tấn/ha với cỏ lá tre, 4,9 tấn/ha với cỏ tranh, cỏ chỉ và cỏ lông lợn là 3,9 tấn/ha.Đây là nghiên cứu rất quan trọng không những đóng góp về mặt phương phápluận nghiên cứu sinh khối cây bụi thảm tươi mà còn là căn cứ khoa học đểxây dựng kịch bản đường cơ sở cho các dự án trồng CDM sau này

Võ Đại Hải và cộng sự (2009) [9] khi nghiên cứu khả năng hấp thụcacbon của 4 loại rừng trồng xác định lượng cacbon hấp thụ toàn lâm phầnđược cấu thành từ 4 thành phần bao gồm: tầng cây cao, tầng cây bụi thảmtươi, vật rơi rụng và lượng cacbon tích lũy trong đất Từ đó cho kết quả làrừng trồng thông mã vĩ từ 5-30 tuổi lượng cacbon hấp thụ từ 37,04 - 179,42tấn/ha; rừng trồng thông nhựa từ 5-45 tuổi lượng cỏcbon hấp thụ từ 51,37 -148,89 tấn/ha; rừng trồng keo lai từ 1-7 tuổi lượng cacbon hấp thụ từ 43,85 -108,82 tấn/ha; rừng trồng bạch đàn urophylla từ 1-7 tuổi lượng cacbon hấpthụ là 35,5 - 95,64 tấn/ha; rừng trồng mỡ từ 6-18 tuổi lượng cỏcbon hấp thụlà 55,93 - 112,40 tấn/ha; rừng trồng keo lá tràm từ 2-12 tuổi lượng cacbon hấpthụ là từ 27,05 - 86,98 tấn/ha Bên cạnh đó tác giả còn thiết lập các phươngtrình tương quan giữa lượng cacbon hấp thụ với các nhân tố điều tra lâm phầnnhư đường kính D1.3, Hvn, mật độ N/ha, tuổi lâm phần, mối quan hệ giữa sinhkhối và lượng cacbon hấp thụ, lượng cacbon hấp thụ trên mặt đất và dưới mặtđất theo các cấp đất

Trang 18

Khả năng hấp thụ cỏcbon của rừng tự nhiên cũng được nhiều tác giảquan tâm nghiên cứu Vũ Tấn Phương (2006) [17] đã nghiên cứu trữ lượngcỏcbon theo các trạng thái rừng cho thấy: rừng giàu có trữ lượng cacbon là694,9 - 733,9 tấn CO2/ha, rừng trung bình 539,6 - 577,8 tấn CO2/ha; rừngnghèo 387 - 478,9 tấn/ha; rừng phục hồi 164,9 - 330,5 tấn CO2/ha và rừng trenứa là 116,5 - 277,1 tấn CO2/ha

Phạm Tuấn Anh (2007) [2] trong nghiên cứu năng lực hấp thụ CO2 củarừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại Tuy Đức, Đăk Nụng đó tiếp cận theotừng loài cây trong rừng tự nhiên như chũ xót, trõm… kết quả cho thấy tỷ lệ

% lượng cacbon tích lũy trong thân cây so với khối lượng tươi dao động từ14,1 - 31,8% , lượng CO2 hấp thụ trong thân dao động khá lớn từ 20,6 kg tới3943,1 kg

Về nghiên cứu hấp thu cỏcbon trong rừng ngập mặn cũng được nhiềucác tác giả nghiên cứu, xác định lượng cacbon hữu cơ (OC) tích lũy trong cây,lượng hóa khả năng hấp thụ CO2

Nguyễn Thị Hồng Hạnh (2009) [8] trong công trình nghiên cứu khảnăng tích lũy cacbon của rừng trang trồng ven biển huyện Giao Thủy, tỉnhNam Định đã xác định được lượng cỏcbon tích lũy trong rừng trang, cũng nhưlượng CO2 hấp thu của rừng Kết quả cụ thể được trình bày trong bảng 1.1

Bảng 1.1: Hàm lượng CO 2 hấp thu của rừng trang (K.obovata)

Trang 19

Nguyễn Thị Hà và cộng sự (2004) nghiên cứu khả năng tích lũy cácbontrong rừng trang ở các tuổi rừng 9, 8, 6, 4, 3 trồng tại xã Giao Lạc, huyệnGiao Thủy, tỉnh Nam Định cho kết quả như sau:

Bảng 1.2: Hàm lượng cacbon tích lũy trong cây rừng trang (tấn/ha)

(nguụ̀n: Nguyễn Thị Hà và cộng sự, 2004) (dẫn theo L T.H Thương 2006) [20]

Lê Thị Hoài Thương (2006) [20] nghiên cứu về tích lũy cacbon hệ sinhthái rừng trang cho thấy hàm lượng các bon hữu cơ (OC) tích lũy trong câyrừng trang tỷ lệ thuận với sinh khối khô và tuổi rừng, ở cây rừng trang mớitrồng là 0,999 tấn/ha chiếm 49%; rừng 7 tuổi là 30,59 tấn/ha chiếm 53,13%;rừng 8 tuổi là 39,64 tấn /ha chiếm 56,38%, rừng 9 tuổi là 42,08 tấn/ha chiếm54,02% Hàm lượng OC tích lũy chủ yếu là ở thân cây Chiếm từ 51,8 đến55,79% khối lượng khô Hiệu quả cố định CO2 của hệ sinh thái rừng trang làtương đối cao Tốc độ tích lũy các bon cao nhất ở rừng trang 8 tuổi với 18,33tấn/ha/năm, bắt đầu giảm ở rừng trang 9 tuổi với 17,3 tấn/ha/năm Rừng 7tuổi là 16,17 tấn/ha/năm song trữ lượng cacbon trong rừng trang 9 tuổi vẫncao nhất Tớch lũy cỏcbon trong cây rừng tỷ lệ thuận với lượng cacbon tíchlũy trong đất rừng Lượng cacbon tích lũy trong cây và đất rừng tương ứng ởrừng mới trồng là 0,999:62,83 tấn/ha; rừng 7 tuổi là 30,59:72,63 tấn/ha, rừng

8 tuổi là 39,64:78,35 tấn/ha và rừng 9 tuổi là 42,08:84,01 tấn/ha

Ngoài ra còn có nhiều công trình phân tích hàm lượng cỏcbon tronglượng rơi và đất rừng ngập mặn Nguyễn Thị Hồng Hạnh (2003) [7], xác địnhhàm lượng C và N trong mẫu lượng rơi của rừng trang 8 tuổi với kết quảtương ứng là 0,419 tấnC/ha/năm và 0,008 tấn N/ha/năm Trong báo cáo về

Trang 20

rừng ngập mặn nhiệt đới ở nam Thái Lan, Alongi và cộng sự (2001) [29] chothấy xấp xỉ 60% trong tổng số chất hữu cơ của lượng trầm tích đưa vào đượcgiữ lại Trong các đánh giá hàm lượng cacbon tích trữ trong đất rừng ngậpmặn ở Thái Lan là khá cao từ 19,5 tấn/ha đến 1158 tấn/ha thì rừng già

Rhizophora apiculata có giá trị cao nhất.

Viên Ngọc Nam, Lâm Khải Định (2010) [15] nghiên cứu khả năng hấpthụ cacbon của rừng đước 28-32 tại khu Dự trữ Sinh quyển Cần Giờ, thànhphố Hồ Chí Minh Tác giả xác định lượng CO2 hấp thụ thông qua phươngtrình tương quan cho từng bộ phận của cây như thân, cành, rễ (trên mặt đất),lá từ đó tính được tổng lượng CO2 hấp thụ của quần thể trên 1 ha Kết quảnghiên cứu cho thấy khả năng hấp thụ CO2 của rừng đước theo từng bộ phậnlà lớn Thân đước có lượng CO2 hấp thụ cao nhất là từ 84,19% - 84,59%.Lượng CO2 hấp thụ trung bình của quần thể đước 32 tuổi là cao nhất đạt748,42 tấn/ha; tuổi 29 là 713,98 tấn/ha; tuổi 30 là 630,86 tấn/ha; tuổi 31 là545,35 tấn/ha và lượng CO2 hấp thụ thấp nhất ở tuổi 28 đạt 469,36 tấn/ha.Các tác giả cũng cho thấy không có ảnh hưởng của các yếu tố ngập triều đếnlượng CO2 hấp thụ của quần thể đước từ 28-32 tuổi, thay vào đó là các nhântố như đường kính (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn) và mật độ quyết định đếnkhả năng hấp thụ CO2 cảu những quần thể này

Nick Wilson và cộng sự (2010) [76] nghiên cứu về sinh khối và hấp thucacbon rừng ngập mặn ở Kiên Giang Kết quả cho thấy tổng lượng CO2 hấpthụ của rừng cả trên và dưới mặt đất trung bình là 282,1 ± 31 tấn/ha, trong đólượng CO2 hấp thụ trong rừng kiểu 1 (mangrove type 1) là 264 ± 43 tấn/ha,rừng kiểu 2 (mangrove type 2) là 343 ± 78 tấn/ha Các tác giả cũng đánh giáđược tổng lượng CO2 hấp thụ trong tất cả diện tích rừng ngập mặn tại KiênGiang là 987554 ± 103201 tấn

Trang 21

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đước đôi Đước đôi (Rhizophora apiculata Blume) thuộc họ Đước

Rhizophoraceae Đước đôi thường được gọi với tên là đước hoặc đước đôi

2.1.1 Đặc điểm hình thái

- Đước đôi là loài cây gỗ ngập mặn thường xanh, cao 15-30m, đườngkính có thể lên tới 0,7m Thõn trũn thẳng, với vài đôi cặp mấu cành nằm cáchđều nhau khoảng 0,5 – 0,7m, có rễ chống phát triển, vỏ cây màu xám nâu đếnmàu nâu đen với nhiều vết nứt dài (P.N Hồng) [11], [25]

- Lá đơn mọc đối, hình bầu dục dài 10-15cm, rộng 4-6m, gốc lỏ hỡnhnờm, đầu nhọn, mặt dưới lá có nhiều chấm đen, gõn chớnh nổi rõ ở mặt dướigân phụ không rõ, cuống lá dài 1,5-2cm, lá kèm hỡnh bỳp dài 4-8cm rụng sớm

- Hoa nhỏ, màu vàng nhạt tạo thành tụ tán từ 2 đến 4 bụng trờn 1 cuốngdài 1,5-2cm, đơn tính, có nhiều lông, cánh hoa màu trắng sớm rụng [25]

- Quả màu nâu, hỡnh trỏi lờ ngược, dài 2-2,5cm, vỏ ngoài màu nâu,nhám với 2 tay đài còn lại màu vàng hay đỏ nhạt khi chín chứa một hạt khôngphôi nhũ, hạt nảy mầm trên thân cây mẹ tạo thành trụ mầm Trụ mầm cóđường kính từ 1,3-1,7 cm, dài từ 20-25 cm, nhẵn, màu lục đến nâu mận chín,vòng cổ màu mận chín, phần ngọn phình to rồi nhọn

- Ở Cà Mau đước đôi ra hoa từ tháng 11 đến tháng 1, quả chín vàotháng 7 đến tháng 9

Trang 22

2.1.2 Đặc tính sinh thái

- Ở Việt Nam, đước đôi phân bố tự nhiờn trờn diện rộng từ Quảng Trịđến đồng bằng Sông Cửu Long, nhưng phát triển mạnh nhất ở bán đảo CàMau từ vĩ độ 8o50’ đến 9o20’ Bắc, nhiệt độ không khí trung bình năm 26,5oC.Trong năm không có tháng lạnh (nhiệt độ không khí <20oC), nhiệt độ củanước biển quanh năm luôn ≥ 25oC Lượng mưa khá cao khoảng từ 2500 -2800mm/năm [25]

2.1.3 Đặc điểm rừng trồng khu vực nghiên cứu

Kiên Giang là tỉnh ven biển đồng bằng sông Cửu Long và là tỉnh cóđường bờ biển dài nhất ở đồng bằng sông Cửu Long (Thái Thành Lượm,2010) [12] Tính đến năm 2010 thì diện tích rừng ngập mặn tại Kiên Giang là4,782 ha, giảm gần 650 ha so với năm 2005 (Phạm Trọng Thịnh và cộng sự,2010) [21] Nhằm khôi phục, bảo vệ rừng ngập mặn, tỉnh đã tích cực trồngrừng ở các khu vực ven biển Theo số liệu thống kê cho thấy, từ năm 1992-

1997 toàn tỉnh đã trồng rừng đước được 1.979,4 ha trong đó An Biên và AnMinh trồng được 883,3 ha Rừng trồng được giao khoán cho chủ rừng là cáchộ dân theo chủ trương giao đất khoán rừng phòng hộ của tỉnh [21] Nhằmđảm bảo cho công tác bảo vệ, chăm sóc rừng cũng như tạo sinh kế cho người

Hình 2.2: Rừng trồng đước đôi 16 tuổi Hình 2.1 : Cành chứa quả và trụ

mầm đước đôi

Trang 23

dân, Kiên Giang đã áp dụng thực hiện mô hình canh tác kết hợp lâm ngưnghiệp theo tỷ lệ 7/3 (70% là diện tích rừng và 30% là đất canh tác thủy sảnvà cây nông nghiệp, cây ăn quả) Do đặc điểm này mà rừng đước ở khu vựcnghiên cứu tương đối tách biệt nhau Mỗi lô rừng của mỗi hộ dân khác nhauđược ngăn cách bằng bờ đất cứng Mặt khác do nuôi trồng thủy sản kết hợp,nên việc giữ nước trong vuông luôn được duy trì nên rừng ở đây không chịuảnh hưởng nhiều bởi chế độ thủy triều Trong khu vực rừng nghiên cứu, mộtsố hộ dân ít nhiều đã bắt đầu tác động các biện pháp kỹ thuật như tỉa thưa,phát cành, chặt rễ…nờn ít nhiều đã ảnh hưởng đến chất lượng rừng.

9028’ đến 10002’ độ vĩ Bắc 105006’ độ kinh đông [3]

Hình 2.3: Rừng đước khu vực nghiên cứu

Trang 24

Hình 2.4: Bản đồ khu vực nghiên cứu (xã Nam Thái)

Trang 25

Hình 2.5: Bản đồ khu vực nghiên cứu (xã Thuận Hòa)

Trang 26

2.2.2 Khí hậu

- Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa với hai mựarừ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, tập trung nhiều nhất vào tháng7,8,9; mựa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau

- Nhiệt độ bình quân 27,70C, nhiệt độ cao nhất là 29,30 C xảy ra vàotháng 4, nhiệt độ thấp nhất là 25,30C xảy ra vào tháng 1

- Lượng mưa bình quân 2224 mm, lượng mưa cao nhất vào tháng 4 là306,3mm, và tháng 1 và tháng 2 không mưa

- Độ ẩm không khí bình quân 81%, ẩm nhất vào cỏc thỏng có mưa, khônhất vào cỏc thỏng nắng, nhất là các tháng sau Tết âm lịch

- Chế độ gió trong vùng chịu ảnh hưởng của 2 hướng gió chính: gióTây Nam thổi từ tháng 5 đến tháng 10 mang theo nhiều mưa và gió mùa ĐôngBắc thổi từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau mang theo khô hạn

2.2.3 Thủy văn

Khu vực ven biển chịu ảnh hưởng của thủy triều biển Tây Thủy triềubiển Tây phần lớn có tính chất nhật triều thuần nhất, đôi khi là nhật triềukhông đều, mỗi ngày có một lần nước lên và một lần nước xuống Trong kỳtriều kém có thể xuất hiện thêm con nước và thường không có qui luật Trongmột thỏng cú 3 – 4 ngày xuất hiện bán nhật triều

Ở biển Tây, mực nước đỉnh triều lớn nhất thường xuất hiện vào tháng

10, mực nước chân triều thấp nhất thường xuất hiện vào tháng 5 – 6 Sự thayđổi mực nước theo mùa không lớn, chỉ từ 30 - 50 cm Do ảnh hưởng thủytriều có biên độ dao động nhỏ nên ảnh hưởng không sâu vào cỏc kờnh rạchnội đồng

2.2.4 Địa hình, thổ nhưỡng

Khu vực rừng phòng hộ ven biển, có địa hình thấp, dốc thoải dần từĐông sang Tây, ngập nước mặn theo thủy triều Đây là khu vực được phù sa

Trang 27

sông Cửu Long bồi đắp hàng năm nờn cú bãi bồi rất rộng, nơi rộng nhất lênđến 600m (tính từ mép thủy triều xuống ) Đây là dạng đất bồi, bùn lẫn nhiềuxác thực vật phân hủy, bị nhiễm mặn hoàn toàn và có độ ngặp nước phụ thuộctheo thủy triều Do đất bùn, được bồi đắp hàng năm nên rất thích hợp cho cácloài cây ngập mặn phát triển như mắm, đước, bần, sú vẹt…

Ngoài đất bằng tự nhiên, trong khu vực cũn cú một phần đất được tôncao như đất bờ kênh, đất bờ mương liếp được đào đắp để tạo ranh giới, bờ baogiữ nước phòng chống cháy, bờ bao nuôi trồng thủy sản Các bờ bao nàythường được tận dụng để trồng các loại cây nông nghiệp ngắn này như đậu,bắp, chuối… và các loại cây hoa màu khác

Trang 28

Chương 3: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 3.1 Mục tiêu

Đề tài thực hiện nhằm các mục tiêu sau:

- Xác định được sinh khối và hấp thụ cacbon hiện tại của rừng đước ởcác tuổi khác nhau

- Mô phỏng được động thái sinh khối và hấp thụ cacbon của các rừngđước nghiên cứu

- Kiểm tra tính thích ứng, khả năng áp dụng của phần mềm 3-PG cho

mô phỏng sinh khối và hấp thu cacbon rừng đước nghiên cứu

3.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu sinh trưởng của rừng đước bao gồm đo đường kính, chiềucao

- Tính sinh khối của rừng đước tại xã Thuận Hòa, huyện An Minh và xãNam Thái, huyện An Biên, tỉnh Kiên Giang

- Nghiên cứu động thái sinh khối và hấp thụ cácbon rừng đước bằngphần mềm 3-PG

3.3 Giới hạn nghiên cứu

- Địa điểm nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại xã Thuận Hòa, huyện An Minh và xãNam Thái, huyện An Biên, thuộc Ban quản lý rừng phòng hộ An Minh – AnBiên, tỉnh Kiên Giang

- Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện với rừng đước đôi (Rhizophora apiculata

Blume) từ tuổi 10 (trồng năm 2001), tuổi 14 (trồng năm 1997), tuổi 15(trồng năm 1996), tuổi 16 (trồng năm 1995) và tuổi 19 (trồng năm 1992)

Trang 29

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp mô phỏng bằng 3-PG

3.4.1.1 Các tham số đầu vào của 3-PG

Để chạy 3-PG, các tham số đầu vào như: Các giá trị theo tháng củanhiệt độ trung bình, tối cao, tối thấp của không khí; bức xạ mặt trời; độ hụtbão hoà hơi nước; lượng mưa; và số ngày có sương trong 1 tháng; vĩ độ; độphì của đất…

Bảng dưới đây sẽ trình bày các tham số đầu vào, cũng như các tham sốban đầu và một số kết quả chính của đầu ra của 3-PG

Bảng 3.1: Mụ tả các tham số đầu vào và các giá trị ban đầu được sử dụng

trong 3-PG

Tham số đầu vào

Mức thiếu hụt hơi bão hoà trung bình

(ban ngày) theo tháng

Lượng nước hữu hiệu tối đa và tối thiểu

trong đất

Giá trị ban đầu

Trang 30

Sinh khối lá, rễ và thân ở tuổi bắt đầu

trồng

tấn DM/ha WFi, WRi, WSi

Các kết quả chính (theo tháng)

Tổng tiết diện ngang của lâm phần m2/ha BA

Tăng trường trung bình hàng năm m3/ha/năm MAI

Mật độ (đã tính trên cơ sở tỉa thưa) Cây/ha NN

Các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng

(tuổi, mức độ thiếu hụt hơi bão hoà, nhiệt

độ, số ngày sương, nước trong đất, dinh

dưỡng, độ dẫn của tán)

fF, fθ, φ

Hiệu quả sử dụng ánh sáng g DM/MJ ε

Nguồn: (Almeida A và cộng sự, 2004) [30].

Trang 31

3.4.1.2 Nguyên lý hoạt động của 3-PG

Nguyên lý của 3-PG có thể được tóm tắt trong sơ đồ sau:

Sơ đồ 3.1: Nguyên lý của 3-PG

Nguồn: (Beadle.C và Almeida.A, 2010) [32]

Nguyên lý trờn đó được định lượng hoá trong 3-PG như sau:

3-PG sử dụng mô hình hấp thu bức xạ mặt trời đơn giản để tính toánlượng bức xạ quang hợp hoạt động (PAR, ) được hấp thu bởi lâm phần(APAR, ) Sau đó APAR được chuyển đổi thành năng suất sơ cấp tổng số

PG (Gross Primary Production - GPP) nhờ hệ số chuyển đổi (canopyquantum efficiency - hiệu suất hấp thu ánh sáng của tán rừng) Trong đó chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như: mức thiếu hụt hơi bão hoà(Vapour pressure deficit) (D), nhiệt độ trung bình (T), số ngày sương, lượngnước hữu hiệu trong đất (Available soil water - ) và tình trạng dinh dưỡng

Trang 32

trong đất - được tính thông qua độ phì (Fertility rating) và tuổi lâm phần(Stand age) Như vậy, tổng năng suất sơ cấp được tính bằng công thức:

Trong đó:

- PG là năng suất sơ cấp tổng số

- fT, fN,fF là hàm phản ánh đóng góp của nhiệt độ, độ phì và số ngàysương vào việc tạo thành năng suất sơ cấp thực của lâm phần

- là hiệu suất hấp thu ánh sáng của tán rừng theo lý thuyết

- là yếu tố hạn chế nhất đến hiệu quả hấp thu ánh sáng của tán rừng

Trong công thức (1) được xác định bằng công thức:

Với FR nhận giá trị từ 0 (với đất mà yếu tố dinh dưỡng là hạn chế lớnnhất đến sinh trưởng của cây trồng) đến 1 (với đất mà dinh dưỡng đáp ứng tối

đa nhu cầu của cây trồng)

Năng suất sơ cấp tổng số (GPP) sau khi tính được thông qua công thức

1 thì được chuyển đổi sang năng suất sơ cấp thực (Net Primary Production NPP) thông qua hệ số chuyển đổi bằng 0.47±0.04 Phần năng suất sơ cấp thực(năng suất của lâm phần sau khi đã tính đến sự mất mát do hô hấp - CO2 mấtđi) sẽ được chuyển đến tích lũy ở các bộ phận trong cõy (lỏ, thõn, rễ) Phầntích lũy này sẽ được tính toán thông qua các công thức tương quan sinhtrưởng giữa sinh khối gỗ của cõy cỏ lẻ và các bộ phận khác của cây

-3.4.1.3 Số liệu chạy mô hình 3-PG

- Thu thập các tài liệu nghiên cứu cơ bản về sinh lý của loài cây nghiêncứu như: hệ số chặn ánh sáng của tỏn cõy, chỉ số diện tích lá, hiệu quả hấp thuánh sáng của tỏn cõy, độ dẫn của tỏn… cũng như các nghiên cứu về mối

Trang 33

tương quan giữa sinh trưởng với tỉ lệ phân chia năng lượng hấp thu đến cácbộ phận khác nhau trong cõy…

- Thu thập các số liệu về khí tượng (nhiệt độ, lượng mưa, bức xạ, sốngày sương) từ các trạm khí tượng trong khu vực nghiên cứu

- Các kết quả số liệu nghiên cứu về đất: Loại đất, độ phì, lượng nướchữu hiệu trong đất,…

- Các số liệu về sinh trưởng như: D1.3, Hvn…

3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu

Chọn lâm phần nghiên cứu: Tại mỗi tuổi rừng lập 3 ô tiêu chuẩn ngẫunhiên Mụ̃i ụ tiêu chuẩn hình chữ nhật có diện tích 500 m2 (20 x25)

3.4.3 Phương pháp đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng

- Đo đường kính thân cây: Đường kính thân cõy được đo ở vị trí ngangngực (D1,3 m) được đo bằng thước đo vanh (thước dây)

- Đo chiều cao cây: chiều cao cây được đo từ thân ở phần sát trờn rờ̃chụ́ng cao nhất tới đỉnh ngọn cao nhất của của cây

3.4.4 Phương pháp xác định sinh khối

- Chỉ xác định sinh khối các phần trên mặt đất, sinh khối dưới mặt đấtđược xác định thông qua các phương trỡnh/tỷ lệ sinh khối trên và dưới mặtđất đã xuất bản của loài đước

- Sinh khối dưới mặt đất được xác định thông qua phương trình

WR = 0,00698DBH2,61 (Ong và cộng sự, 2004) [60]

Trong đó:

WR: Sinh khối rễ dưới mặt đất

DBH là đường kính thân cây đo tại vị trí 1,3 m

- Sinh khối các bộ phận trên mặt đất của cây là trọng lượng của thõn,

lỏ, cành, rễ, hoa quả của cõy (kg/cõy)

Trang 34

Sinh khối lâm phần là tổng lượng chất hữu cơ (thực vật) có được trờn mụ̣tđơn vị diện tích tại một thời điểm, tính bằng đơn vị tṍn/ha, kilogam/ha theotrọng lượng khô (Ong.J.E và cộng sự, 1984) (dẫn theo V.Đ Thái, 2003) [19]

Tại mỗi ô tiêu chuẩn của mỗi tuổi rừng, chặt hạ 01 cây giải tích có kíchthước trung bình theo tiết diện ngang Mụ̃i cây sau khi chặt ngả được phânthành các phõ̀n thõn, cành, rễ (trên mặt đất), lá, hoa quả

Tiến hành cân khối lượng tươi từng bộ phận, tính tổng khối lượng tươicủa cây Mẫu lấy cho phân tích sinh khối khô được lặp lại 3 lần cho từng bộphận thân, cành, lá, rễ cho từng cây giải tích Trọng lượng mẫu của từng bộphận của cây được lấy từ 50 - 100 gam và được đưa về phòng thí nghiệm đểphân tích

Các mẫu được sấy ở nhiệt độ 105oC với thõn, cũn lỏ sấy ở 750C đến khốilượng khô không đổi Dựa trên trọng lượng khô kiệt của mẫu, độ ẩm của từngmẫu bộ phận như thân, vỏ, cành, lá và rễ sẽ được xác định theo công thức:

Trong đó :

Mi là độ ẩm của bộ phận i của cõy (thõn, vỏ, cành, lá, rễ) tính bằng % FWi là trọng lượng tươi của mẫu i;

DWi là trọng lượng khô kiệt của mẫu i tính bằng gam

- Tính sinh khối khô của từng bộ phận thân, vỏ, cành, lá, rễ, của cây cáthể giải tích theo công thức

Wi =TFi x (1- Mi)

Trong đó: Wi là sinh khối khô của bộ phận i, tính bằng kg

TFi là tổng sinh khối tươi của bộ phận i, tính bằng kg;

Mi là độ ẩm (hàm lượng nước) trong bộ phận i được tính bằng %

- Dựa trên sinh khối khô của từng bộ phận, tính tổng sinh khối của câycá thể bằng cách cộng sinh khối khô của từng bộ phận

Trang 35

- Sinh khối của lâm phần được tính dựa vào sinh khối cá thể và mật độcây rừng.

3.4.5 Phương pháp tính lượng CO 2 hấp thụ

- Lượng C tích lũy trong sinh khối: C= 0,5 x Sinh khối khô (IPCC, 2003)[47]

- Từ lượng C tích lũy trong sinh khối suy ra lượng CO2 hấp thụ

Lượng CO2 hấp thụ : Q= C x

44/12 là tỷ lệ giữa khối lượng phân tử của CO2 với khối lượng nguyên tửcỏcbon

3.4.6 Phương pháp xử lý số liệu

- Mô phỏng năng suất bằng mô hình thực nghiệm

- Mô phỏng năng suất bằng phần mềm 3-PG

+ Xác định các tham số cần thiết của 3-PG

+ Phân tích độ nhạy của mô hình

+ Độ chính xác của mô hình (kiểm nghiệm)

- Số liệu thu thập được xử lý bằng toán học thống kê: giá trị trungbình, phương sai mẫu, độ lệch chuẩn…

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN

4.1 Sinh khối và hấp thụ cácbon của rừng đước

4.1.1 Sinh khối rừng đước

Trang 36

Sinh khối là tổng lượng chất hữu cơ có được trên một đơn vị diện tíchtại một thời điểm và được tính bằng tấn/ha hoặc kg/ha theo trọng lượng khô.Việc đánh giá được sinh khối cây rừng có ý nghĩa quan trọng trong việc quảnlý, sử dụng rừng ngập mặn Sinh khối là chỉ số quan trọng đánh giá về pháttriển và năng suất của rừng, đối với rừng trồng thì sinh khối còn chỉ rõ đượchiệu quả của việc trồng rừng và nó cũng là chỉ tiêu để so sánh giữa các khurừng trồng về mức độ hiệu quả trồng rừng (Viên Ngọc Nam, 1998) [14].

Sinh khối bao gồm sinh khối trên và dưới mặt đất Tổng sinh khối trênvà dưới mặt đất được gọi là sinh khối tổng số

4.1.1.1 Sinh khối tổng số

4.1.1.1.1 Sinh khối khô theo cá thể cây đước (Rhizophora apiculata)

Việc nghiên cứu sinh khối cây rừng đước bao gồm các bộ phận trênmặt đất như thân, rễ chống, cành, lá, hoa quả Sinh khối rừng được tính toándựa trên trọng lượng khô của cá thể và mật độ quần thể

Mật độ trung bình của rừng đước nghiên cứu tại các tuổi 10, 14, 15, 16và 19 lần lượt là 5047 thõn/ha, 3847 thõn/ha, 4327 thõn/ha, 3820 thõn/ha,

3127 thõn/ha

Kết quả sinh khối khô của cây cá thể được trình bày trong bảng 4.1

Bảng 4.1: Sinh khối khô trung bình của cây cá thể theo tuổi (kg)

Sinh khối khô TB

của cây cá thể

Trang 37

Sinh khối khô

(kg)

Tuổi

Biểu đồ 4.1: Sinh khối khô trung bình của cá thể đước theo tuổi

Qua bảng 4.1 và biểu đồ 4.1 cho thấy sinh khối trung bình của câyđước tăng dần theo tuổi, thấp nhất là tuổi 10 (25,94 kg/cây), kế đến là tuổi 14(39,20 kg/cây), tuổi 15 (51,10 kg/cây) và cao nhất là tuổi 19 (70,17 kg/cây)

4.1.1.1.2 Sinh khối trên mặt đất của quần thể đước

Sinh khối trên mặt đất (AGB) của rừng đước bao gồm sinh khối thân,cành, rễ chống, lá, hoa và quả

Sinh khối của quần thể được tính dựa vào tổng sinh khối của cây cáthể nhân với mật độ trung bình của quần thể ở mỗi tuổi rừng, tớnh trờn mộtha

Kết quả tính toán tổng sinh khối trên mặt đất trung bình của rừng đước

ở các tuổi 10, 14, 15, 16 và 19 được trình bày trong bảng 4.2

Bảng 4.2: Tổng sinh khối trên mặt đất của rừng đước tại các tuổi rừng

Tổng sinh khối trên

mặt đất (tấn/ha)

130,93 150,79 220,71 154,96 219,40

Định dạng
Số trang	74
Dung lượng	35,47 MB