Nghiên Cứu Khả Năng Hấp Thụ Carbon Của Rừng Trồng Keo Lai Ở Các Cấp Tuổi Khác Nhau Tại Đồng Hỷ - Thái Nguyên

Mối tương quan giữa tổng sinh khối tươi của bộ phận trên mặt đất với sinh khối tươi của bộ phận dưới mặt đất trong cây cá thể 42 5.5.2.. Tương quan giữa trữ lượng Carbon tích lũy trong

NGUYỄN THỊ THU HIỀN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ CARBON CỦA RỪNG TRỒNG KEO LAI Ở CÁC CẤP TUỔI KHÁC

NHAU TẠI ĐỒNG HỶ - THÁI NGUYÊN

CHUYÊN NGÀNH LÂM HỌC

MÃ SỐ: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Trần Thị Thu Hà,

Trưởng Bộ môn Điều tra Quy hoạch rừng, Khoa Lâm nghiệp, Trường ĐHNL

Thái Nguyên, đã định hướng nghiên cứu, hướng dẫn, sửa luận văn và tạo điều

kiện thời gian cũng như trang thiết bị để hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô giáo, tập thể Khoa Sau đại học

đã nhiệt tình giảng dạy và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa học

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Khoa Nông học,

Trường ĐHNL Thái Nguyên đã tạo điều kiện cho tôi đi học

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình

và bạn bè đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian học tập

Thái Nguyên, tháng 5 năm 2010

Nguyễn Thị Thu Hiền

1.1 Đặt vấn đề ……… 1

1.2 Mục tiêu……… 3

1.3 Giới hạn của đề tài……… 3

PHẦN 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU……… 4

2.1 Những nghiên cứu về Keo lai……… 4

2.2 Nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng……… 6

2.2.1 Trên thế giới……… 6

2.2.2 Ở Việt Nam……… 8

2.3 Nghiên cứu về khả năng hấp thụ Carbon của rừng……… 11

2.3.1 Trên thế giới……… 11

2.3.2 Ở Việt Nam……… 13

PHẦN 3 ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU……… 15

3.1 Vị trí địa lý huyện Đồng Hỷ……… 15

3.2 Địa hình huyện Đồng Hỷ……… 16

3.3 Điều kiện khí hậu thời tiết huyện Đồng Hỷ……… 16

3.4 Điều kiện thủy văn huyện Đồng Hỷ……… 17

3.5 Tình hình sử dụng đất đai của huyện Đồng Hỷ……… 18

3.6 Diễn biến trồng rừng qua các năm qua của xã Văn Hán – huyện Đồng Hỷ……… 19

PHẦN 4 ĐÔI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 21

4.1 Đối tượng nghiên cứu……… 21

4.2 Nội dung nghiên cứu……… 21

4.3 Phương pháp nghiên cứu……… 21

4.3.1 Cơ sở phương pháp luận……… 21

5.1 Kết quả đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng và lựa chọn cây mẫu…… 28

5.2 Nghiên cứu sinh khối của cây cá thể và lâm phần……… 30

5.2.1 Nghiên cứu kết cấu sinh khối tươi cây cá thể 30

5.2.2 Nghiên cứu kết cấu sinh khối khô cây cá thể 32

5.2.3 Nghiên cứu tổng sinh khối toàn lâm phần 34

5.3 Nghiên cứu trữ lượng Carbon của cây cá thể và của lâm phần 36

5.3.1 Nghiên cứu kết cấu trữ lượng Carbon của cây cá thể 36

5.3.2 Nghiên cứu trữ lượng Carbon hấp thụ của lâm phần Keo lai 37

5.4 Xây dựng mối tương quan giữa sinh khối, trữ lượng Carbon với một số chỉ tiêu sinh trưởng của lâm phần (D1.3, Hvn)……… 38

5.4.1 Mối tương quan giữa tổng sinh khối tươi cây cá thể với các nhân tố điều tra lâm phần (D 1.3 , H vn ) 38

5.4.2 Mối tương quan giữa tổng sinh khối khô cây cá thể với các nhân tố điều tra lâm phần (D 1.3 , H vn ) 39

5.4.3 Mối tương quan giữa trữ lượng Carbon tích lũy trong cây cá thể với nhân tố điều tra lâm phần (D 1.3 , H vn ) 40

5.5 Xây dựng mối tương quan giữa sinh khối, trữ lượng Carbon trên mặt đất với sinh khối, trữ lượng Carbon dưới mặt đất……… 42

5.5.1 Mối tương quan giữa tổng sinh khối tươi của bộ phận trên mặt đất với sinh khối tươi của bộ phận dưới mặt đất trong cây cá thể 42 5.5.2 Mối tương quan giữa tổng sinh khối khô của bộ phận trên mặt đất với sinh khối khô của bộ phận dưới mặt đất cây cá thể 43

5.5.3 Mối tương quan giữa trữ lượng Carbon của bộ phận trên mặt đất với trữ lượng Carbon của bộ phận dưới mặt đất trong cây cá 44

với sinh khối khô……… 45

5.6.1 Mối tương quan giữa tổng sinh khối khô với tổng sinh khối tươi cây cá thể 45

5.6.2 Tương quan giữa trữ lượng Carbon tích lũy trong cây cá thể với tổng sinh khối khô 46

5.7 Lượng hóa giá trị thương mại từ hấp thụ CO2 của rừng Keo lai ở tuổi 5 và tuổi 7……… 48

5.8 Đề xuất ứng dụng một số kết quả và biện pháp lâm sinh phù hợp cho rừng Keo lai trồng tại khu vực nghiên cứu 50

PHẦN 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 52

6.1 Kết luận ……… 52

6.2 Tồn tại ……… 54

6.3 Kiến nghị……… 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 56

PHỤ LỤC……… 62

Bảng Tên bảng Trang

3.1 Đặc điểm cơ bản của khí hậu huyện Đồng Hỷ……… 17

3.2 Tình hình sử dụng đất đai của huyện Đồng Hỷ năm 2009…… 18

3.3 Diễn biến tài nguyên rừng của xã Văn Hán qua các năm…… 19

3.4 Diễn biến tài nguyên rừng Keo lai của xã Văn Hán qua các năm……… 20

5.1 Các chỉ tiêu sinh trưởng của loài Keo lai ở các tuổi 5 và 7… 28

5.2 Thông tin sinh trưởng của cây mẫu 29

5.3 Kết cấu sinh khối tươi cây cá thể Keo lai 31

5.4 Kết cấu sinh khối khô cây cá thể Keo lai 33

5.5 Kết cấu tổng sinh khối tươi và khô lâm phần Keo lai 35

5.6 Kết cấu trữ lượng Carbon tích lũy trong cây cá thể Keo lai 36

5.7 Tổng trữ lượng Carbon hấp thụ của lâm phần Keo lai 37

5.8 Tương quan giữa tổng sinh khối tươi cây cá thể với các nhân tố điều tra lâm phần (D1.3, Hvn) 39

5.9 Tương quan giữa tổng sinh khối khô cây cá thể với các nhân tố điều tra lâm phần (D1.3, Hvn) 40

5.10 Tương quan giữa trữ lượng Carbon tích lũy trong cây cá thể với nhân tố điều tra lâm phần (D1.3, Hvn) 41

5.11 Tương quan giữa tổng sinh khối tươi của bộ phận trên và dưới mặt đất cây cá thể 42

5.12 Tương quan giữa tổng sinh khối khô của bộ phận trên mặt đất với bộ phận dưới mặt đất cây cá thể 43

5.13 Tương quan giữa trữ lượng Carbon tích lũy của bộ phận trên mặt đất với bộ phận dưới mặt đất trong cây cá thể 45

5.15

cây cá thể Keo lai 47

5.16 Tương quan giữa trữ lượng Carbon với sinh khối khô cây cá thể 47

5.17 Lượng hóa giá trị thương mại từ chỉ tiêu CO2 tính cho rừng trồng Keo lai tuổi 5 và 7 48

DANH MỤC BẢN ĐỒ Bản đồ Tên bản đồ Trang 3.1 Bản đồ hành chính huyện Đồng Hỷ……… 15

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ Tên biểu đồ Trang 5.1 Tỉ lệ sinh khối tươi các bộ phận Keo lai tuổi 5 31

5.2 Tỉ lệ sinh khối tươi các bộ phận Keo lai tuổi 7 32

5.3 Tỉ lệ sinh khối khô các bộ phận Keo lai tuổi 5 33

5.4 Tỉ lệ sinh khối khô các bộ phận Keo lai tuổi 7 34

DANH MỤC CÁC ẢNH Ảnh Tên ảnh Trang 5.1 Cân thân cây tiêu chuẩn 43

5.2 Cân rễ cây tiêu chuẩn 43

5.3 Cân sinh khối cành khô cây tiêu chuẩn……… 44

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Nóng lên toàn cầu là vấn đề mới được ghi nhận trong vài thập kỷ trở lại đây, nó tiềm ẩn những tác động tiêu cực tới sinh vật và các hệ sinh thái Biến đổi khí hậu, một hậu quả của sự nóng lên toàn cầu, làm tổn hại lên tất cả các thành phần của môi trường sống như nước biển dâng cao, gia tăng hạn hán, thay đổi các tiểu khí hậu, gia tăng các loại bệnh tật, thiếu hụt nguồn nước ngọt, suy giảm đa dạng sinh học và gia tăng các hiện tượng khí hậu cực đoan

Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu là sự tăng lên của nồng độ khí nhà kính Các nhà nghiên cứu trên thế giới đang lo ngại rằng

sự gia tăng các khí gây hiệu ứng nhà kính, đặc biệt là khí CO2, sẽ gây nên những biến đổi không lường trước của khí hậu Bên cạnh đó, các hoạt động của con người như sử dụng nhiên liệu hóa thạch, sản xuất xi măng, chuyển đổi mục đích sử dụng đất (phá rừng để canh tác nông nghiệp) và các hoạt động công nghiệp làm tăng thêm các chất khí này trong khí quyển dẫn đến sự nóng lên của toàn cầu Các tác nhân này (khí CO2, bụi, hơi nước, khí CFC…) cũng chính là nguyên nhân gây ra sự hấp thụ bức xạ sóng dài trong khí quyển Kết quả là dẫn tới sự gia tăng nhiệt độ của khí quyển trái đất (Phan Minh Sáng, Lưu Cảnh Trung, 2006) [19]

Rừng đóng vai trò quan trọng trong chu trình Carbon toàn cầu Đối với rừng nhiệt đới, có tới 50% lượng Carbon dự trữ trong thảm thực vật và 50% dự trữ trong đất (Dixon và Nnk, 1994; Brown, 1997; IPCC, 2000; Pregitzer và Euskirchen, 2004; Phan Minh Sáng, Lưu Cảnh Trung) [19], [30], [32], [35], [42] Do đó việc làm sáng tỏ tiềm năng của các bể hấp thụ Carbon, vai trò của hệ sinh thái rừng trong chu trình Carbon, biện pháp tăng khả năng đóng góp của hệ sinh thái rừng trong chống biến đổi khí hậu toàn cầu đang được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm Việc quản lý chu trình Carbon

trong điều hòa khí hậu, giảm tác hại hiệu ứng nhà kính đòi hỏi phải có những nghiên cứu, đánh giá về khả năng hấp thụ Carbon một cách nghiêm túc để làm cơ sở lượng hóa những giá trị kinh tế và môi trường mà rừng mang lại và đưa ra chính sách chi trả cho các chủ rừng một cách hợp lý

Trên thực tế lượng Carbon hấp thụ phụ thuộc vào kiểu rừng, trạng thái rừng, loài cây, cấp tuổi Điều quan tâm hiện nay là làm thế nào để ước lượng,

dự báo khả năng hấp thụ Carbon của rừng để làm cơ sở chi trả dịch vụ môi trường Đây chính là những vấn đề còn thiếu nhiều nghiên cứu ở Việt Nam Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, khi mà diện tích rừng trồng ngày càng gia tăng và để khuyến khích các đơn vị đầu tư trồng rừng thì việc nghiên cứu để lượng hóa những giá trị về mặt môi trường của rừng là rất cần thiết

Ở nước ta, sự gia đời của giống Keo lai là sự mở đầu cho một phong trào

sử dụng giống có năng suất cao và nhân giống sinh dưỡng trong lâm nghiệp Keo lai là loài không chỉ mang lại hiệu quả về giá trị kinh tế mà còn có giá trị

về sinh thái môi trường, đây là một loài có nhiều đặc tính sinh thái học ưu việt hơn nhiều loài cây trồng rừng khác như sinh trưởng nhanh, có khả năng thích ứng với nhiều loại đất đai, nhiều điều kiện lập địa khác nhau nên có khả năng đảm bảo thành công trong công tác trồng rừng Đặc biệt Keo lai là một loài cây tiên phong trong việc cải thiện các vùng đất suy thoái, cải tạo môi trường (Lê Đình Khả, Hà Huy Thịnh, 2000) [9]

Với những đặc điểm nói trên Keo lai được nằm trong danh mục cơ cấu cây trồng rừng lâm nghiệp chủ yếu ở nước ta Việc nghiên cứu sự hấp thụ Carbon của rừng trồng Keo lai để xác định giá trị kinh tế đối với chức năng phòng hộ môi trường sinh thái của rừng là một nghiên cứu không thể thiếu được Do đó, vấn đề đặt ra là làm thế nào để lượng hóa được khả năng hấp thụ Carbon rừng Keo lai Mặc dầu đã có một số nghiên cứu về lĩnh vực này, song các nghiên cứu đó chỉ mới ở phạm vi nơi khác như: ở các tỉnh Phú Thọ, Quảng Trị, Bình Định, Đồng Nai và thành phố Hồ Chí Minh

Xuất phát từ những vấn đề trên tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên

cứu khả năng hấp thụ Carbon của rừng trồng Keo lai ở các tuổi khác nhau tại Đồng Hỷ - Thái Nguyên”

1.3 Giới hạn của đề tài

Về nội dung: Trong giới hạn thời gian và kinh phí cho phép, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu sinh khối, khả năng hấp thụ Carbon, CO2 của rừng trồng Keo lai, không nghiên cứu hiện trạng thảm thực vật trước khi trồng rừng và diễn biến rừng trước thời điểm điều tra Do đó đề tài không xác định lượng Carbon cơ sở của thảm thực vật trước khi trồng rừng Keo lai, không ước tính sinh khối và lượng Carbon tích luỹ của những cây đã tỉa thưa

Về phạm vi nghiên cứu: Số liệu được thu thập tại rừng Keo lai trồng ở tuổi 5 và 7 tại huyện Đồng Hỷ - Thái Nguyên

PHẦN 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Những nghiên cứu về Keo lai

Trong những thập niên trước đây, mục đích chính của việc trồng rừng chủ yếu là phủ xanh đất trống đồi núi trọc thì hiện nay trồng rừng sản xuất lại đòi hỏi phải có năng suất cao Không có giống tốt và các biện pháp thâm canh thích đáng thì không thể tăng năng suất rừng được Trong hoàn cảnh như vậy, giống Keo lai của Trung tâm Nghiên cứu giống cây rừng ra đời là sự đáp ứng kịp thời mong muốn của sản xuất lâm nghiệp

Tính đến cuối năm 2004, Keo lai đã được trồng trên 28 tỉnh Năm 1995 diện tích trồng Keo lai mới 160 ha thì đến hết năm 2004 diện tích trồng Keo lai trong cả nước đã hơn 100.000 ha, riêng năm 2003 đã trồng 46.000 ha

Cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về Keo lai như nghiên cứu về sinh trưởng, sâu bệnh hại, phân bón,… đặc biệt là trong lĩnh vực khảo nghiệm loài, dòng và chọn giống

Cùng với việc khảo nghiệm giống ở các vùng sinh thái, các nhà khoa học Việt Nam đã nghiên cứu tiềm năng bột giấy, tính chất cơ - lý gỗ, lượng nốt sần ở rễ và khả năng cải tạo đất của Keo lai, cũng như các phương pháp nhân giống sinh dưỡng bằng nuôi cấy mô phân sinh và giâm hom

Lê Đình Khả (2000) đã có công trình nghiên cứu về giống Keo lai ở Việt Nam từ đặc điểm hình thái, tính chất cơ lý hóa, khả năng chịu hạn cũng như việc chọn lọc, khảo nghiệm dòng và nhân giống sinh dưỡng Keo lai Tác giả cũng đã khẳng định rằng các dòng Keo lai không chỉ sinh trưởng nhanh hơn rõ rệt so với Keo tai tượng, Keo lá tràm mà còn có một lượng nốt sần chứa vi khuẩn cố định đạm cao hơn, đồng thời có khả năng cải tạo đất cao hơn so với cây bố mẹ [10]

Đoàn Hoài Nam (2006) với đề tài “Nghiên cứu một số cơ sở khoa học

để trồng rừng Keo lai có hiệu quả cao tại một số vùng trọng điểm ở Việt Nam” Nghiên cứu này cũng đưa ra những kết luận mới về loài cây Keo lai

như: điều kiện gây trồng Keo lai; chu kỳ kinh doanh thích hợp cho từng loại sản phẩm: gỗ nhỏ (nguyên liệu giấy và ván nhân tạo) 7 - 8 năm và gỗ lớn (gỗ xẻ) 12 - 14 năm; áp dụng hệ thống biện pháp kỹ thuật trồng rừng thâm canh

đã đưa năng suất rừng trồng Keo lai đạt từ 28 - 36 m3

/ha/năm, đây là một bước đột phá trong trồng rừng thâm canh Keo lai ở nước ta [8]

Nguyễn Huy Sơn (2006) đã “Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng của cây Keo lai và tuổi thành thục công nghệ của rừng trồng ở vùng Đông Nam Bộ” ở hai địa điểm trên hai loại đất chính là đất phù sa cổ ở Bầu Bàng (Bình Dương)

và đất feralit phát triển trên phiến thạch sét ở Sông Mây (Đồng Nai) với đối tượng là rừng trồng Keo lai thâm canh 5 tuổi Kết quả cho thấy: sau 5 năm trồng, Keo lai trồng ở khu vực Đông Nam Bộ có khả năng sinh trưởng khá nhanh, tăng trưởng bình quân về đường kính đạt từ 2,38 - 2,56 cm/năm và chiều cao đạt từ 3,14 - 3,38 m/năm Trữ lượng cây đứng trùng bình đạt từ 136

- 180 m3/ha, tăng trưởng bình quân đạt từ 27,2 - 36,0 m3/ha/năm Keo lai trồng ở khu vực Đông Nam Bộ đạt tuổi thành thục số lượng ở giai đoạn 7 - 8 năm tuổi, đó là tuổi khai thác hợp lý cho mục đích kinh doanh gỗ nhỏ, tại thời điểm đó đường kính ngang ngực có thể đạt từ 18,7 - 21,53 cm Giai đoạn 14 -

15 năm tuổi Keo lai có lượng tăng trưởng bình quân về tiết diện ngang đạt cực đại và lúc đó đường kính ngang ngực có thể đạt từ 33 - 35 cm, đó là tuổi thành thục về trữ lượng và là tuổi khai thác hợp lý cho mục đích kinh doanh

gỗ lớn [20]

Lê Quốc Huy, Nguyễn Minh Châu (2006) “Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ Rhizobium cho Keo lai, Keo tai tượng tại vườn ươm và rừng trồng” Kỹ thuật tuyển chọn, sản xuất chế phẩm rhizobium có hiệu lực cộng sinh cao ứng dụng cho Keo lai, Keo tai tượng vườn ươm và rừng trồng sẽ góp phần làm tăng chất lượng, hiệu quả sản xuất cây con và năng suất rừng trồng [5]

Với những đặc tính và ưu thế lai rõ rệt về sinh trưởng, tiềm năng bột giấy và có lượng nốt sần chứa vi khuẩn cố định đạm cao, Keo lai đã trở thành

một trong những giống cây trồng rừng chủ yếu và là một nguồn nguyên liệu lớn cho ngành công nghiệp bột giấy ở nước ta

2.2 Nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng

2.2.1 Trên thế giới

Sinh khối và năng suất rừng là những vấn đề đã được rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu Từ những năm 1840 trở về trước, đã có những công trình nghiên cứu về lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là vai trò và hoạt động diệp lục thực vật màu xanh trong quá trình quang hợp để tạo nên các sản phẩm hữu cơ dưới tác động của các nhân tố tự nhiên như: đất, nước, không khí và năng lượng ánh sáng mặt trời Sang thế kỷ XIX nhờ áp dụng các thành tựu khoa học như hóa phân tích, hóa thực vật và đặc biệt là vận dụng nguyên

lý tuần hoàn vật chất trong thiên nhiên, các nhà khoa học đã thu được những thành tựu đáng kể Tiêu biểu cho lĩnh vực này có thể kể đến một số tác giả sau:

- Liebig (1862) lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật “tối thiểu’ Mitscherlich (1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig thành luật “năng suất” [36]

- Riley (1944), Steemann Nielsen (1954), Fleming (1957) đã tổng kết quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng trong các công trình nghiên cứu của mình [33], [42], [44]

- Lieth (1964) đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất, đồng thời với sự ra đời của chương trình sinh học quốc tế “IBP” (1964)

và chương trình sinh quyển con người “MAB” (1971) đã tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối Những nghiên cứu trong giai đoạn này tập trung vào các đối tượng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mưa thường xanh [37]

- Duyiho cho biết thực vật ở biển hàng năm quang hợp đến 3x1010 tấn vật hữu cơ, còn trên mặt đất là 5,3x1010 tấn Riêng với hệ sinh thái rừng nhiệt

đới năng suất chất khô thuần từ 10 – 50 tấn/ha/năm, trung bình là 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60 – 800 tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (dẫn theo Lê Hồng Phúc, 1994) [11]

- Dajoz (1971) tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái như sau: Mía ở châu Phi 67 tấn/ha/năm, rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi 20

tấn/ha/năm, Savana cỏ Mỹ (Penisetum purpureum) châu Phi 30 tấn/ha/năm,

đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức) 10,5 – 15,5 tấn/ha/năm, đồng cỏ tự nhiên Deschampia và Trifolium ở vùng ôn đới là 23,4 tấn/ha/năm, còn sinh khối (Biomass) của Savana cỏ cao Andrôpgon (Cỏ Ghine): 5000 – 10000 kg/ha/năm Rừng thứ sinh 40 – 50 tuổi ở Ghana: 362.369 kg/ha/nam (dẫn theo Dương Hữu Thời, 1992) [23]

- Canell (1982) đã công bố công trình “Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới” trong đó tập hợp 600 công trình đã được xuất bản về sinh khối khô, than, cành, lá và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới [29]

- Theo Rodel (2002), mặc dù rừng chỉ che phủ 21% diện tích bề mặt trái đất, nhưng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75% so với sinh khối thực vật trên cạn và lượng sinh trưởng hàng năm chiếm 37% [43]

Khi nghiên cứu về sinh khối, phương pháp xác định có ý nghĩa rất quan trọng vì nó liên quan đến độ chính xác của kết quả nghiên cứu, đây cũng là vấn đề được nhiều tác giả quan tâm Tùy từng tác giả với những điều kiện khác nhau mà sử dụng các phương pháp xác định sinh khối khác nhau, trong

đó có thể kể đến một số tác giả chính như sau:

- Khi xem xét các phương pháp nghiên cứu Whitaker (1961,1966), Mark (1971) cho rằng “Số đo năng suất chính là số đo về tăng trưởng, tích lũy sinh khối ở cơ thể thực vật trong quần xã” [38], [45], [46]

- Năng suất sơ cấp tuyệt đối là lượng chất hữu cơ tích lũy trong cơ thể thực vật trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích, lượng vật chất

này mới thực sự có ý nghĩa đối với đời sống con người Từ ý nghĩa đó, Woodwell (1965) đã đề ra phương pháp “thu hoạch” để nghiên cứu năng suât

sơ cấp tuyệt đối [47]

- Newbuold (1967) đề nghị phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối và năng suất của lâm phần từ các ô tiêu chuẩn Phương pháp này được chương trình quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng [40]

- Sinh khối rừng có thể xác định nhanh chóng dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối với kích thước của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó Phương pháp này sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và châu Âu (Whitaker, 1966) [46]

- Phương pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối được mô tả bởi McKenzie và cộng sự (2001) [39]

2.2.2 Ở Việt Nam

So với những vấn đề khác trong lĩnh vực lâm nghiệp, nghiên cứu về sinh khối rừng ở nước ta được tiến hành khá muộn (cuối thập kỷ 80), tản mạn và không có hệ thống Tuy nhiên, các nghiên cứu cũng đã đem lại những kết quả rất có ý nghĩa và để lại nhiều dấu ấn

Nguyễn Hoàng Trí (1986) cùng với công trình “Sinh khối và năng suất

rừng Đước (Rhizophora apliculata BL.) đã áp dụng phương pháp “cây mẫu”

nghiên cứu năng suất, sinh khối một số quần xã Đước đôi, rừng ngập mặn ven biển Minh Hải là đóng góp có ý nghĩa lớn về mặt lý luận và thực tiễn đối với

hệ sinh thái rừng ngập mặn ven biển nước ta [24]

Hà Văn Tuế (1994) cũng trên cơ sở phương pháp “cây mẫu” của Newboul (1967) nghiên cứu năng suất, sinh khối một số quần xã rừng trồng nguyên liệu giấy tại vùng trung du Vĩnh Phúc [25]

Lê Hồng Phúc (1986) đã có công trình “Đánh giá sinh trưởng tăng

trưởng, sinh khối và năng suất rừng trồng Thông ba lá (Pinus keysia) vùng Đà

Lạt, Lâm Đồng”, tác giả đã kết luận rằng mật độ rừng trồng ảnh hưởng lớn tới sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và năng suất của rừng [13]

Viên Ngọc Nam (2003), Nghiên cứu sinh khối và năng suất sơ cấp lâm

phần Mấm trắng (Avicennia alba BL.) tự nhiên tại Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh

đã tìm ra được tổng sinh khối, lượng tăng trưởng sinh khối, năng suất vật rơi rụng cũng như năng suất thuần của lâm phần Mấm trắng trồng tại Cần Giờ Tác giả đã mô tả mối tương quan giữa sinh khối khô các bộ phận cây Mấm với đường kính bằng dạng phương trình logW = a + blogD1.3 và cũng đã lập

ra Bảng sinh khối cây cá thể loài Mấm trắng [6]

Viên Ngọc Nam (1998) đã nghiên cứu sinh khối và năng suất sơ cấp

rừng Đước (Rhizophora apiculat) trồng ở Cần Giờ Kết quả là sinh khối rừng

Đước có lượng tăng trưởng sinh khối từ 5,93 12,44 tấn/ha/năm, trong đó ở tuổi 4 có lượng tăng sinh khối thấp nhất và cao nhất ở tuổi 12; lượng tăng đường kính 0,46 – 0,81 cm/năm, trữ lượng thảm mục tích lũy trên sàn rừng 3,4 – 12,46 tấn/ha [7]

Vũ Văn Thông (1998) đã nghiên cứu cơ sở xác định sinh khối cây cá thể và lâm phần Keo lá tràm (Acacia auriculiformis Cunn) tại Thái Nguyên Tác giả đã thiết lập được một số mô hình dự đoán sinh khối cây cá thể bằng phương pháp

sử dụng cây mẫu Theo nghiên cứu dạng hàm W = a + b.D1.3 và LnW = a + b.LnD1.3 mô tả tóm tắt mối quan hệ giữa sinh khối các bộ phận với các chỉ tiêu sinh trưởng đường kính Tuy nhiên, đề tài này cũng mới dừng lại ở việc nghiên cứu sinh khối các bộ phận trên mặt đất, chưa tiến hành nghiên cứu sinh khối rễ

và vật rơi rụng [22]

Hoàng Văn Dưỡng (2000) đã tìm ra quy luật quan hệ giữa các chỉ tiêu sinh khối với cá chỉ tiêu biểu thị kích thước của cây, quan hệ giữa sinh khối tươi và sinh khối khô các bộ phận thân cây Keo lá tràm Nghiên cứu cũng đã lập được biểu điều tra sinh khối và ứng dụng biểu xác định sinh khối cây cá thể và lâm phần Keo lá tràm [3]

Đặng Trung Tấn (2001) với công trình nghiên cứu “Sinh khối rừng Đước”

đã xác định được tổng sinh khối khô rừng Đước ở Cà Mau là 327 m3

/ha, tăng trưởng sinh khối bình quân hàng năm là 9500 kg/cây [21]

Theo Nguyễn Văn Dũng (2005), rừng trồng Thông mã vĩ thuần loài 20 tuổi

có tổng sinh khối tươi (trong cây và vật rơi rụng) là 321,7 - 495,4 tấn/ha, tương đương với lượng sinh khối khô là 173,4 - 266,2 tấn Rừng Keo lá tràm trồng thuần loài 15 tuổi có tổng sinh khối tươi (trong cây và trong vật rơi rụng) là 251,1 - 433,7 tấn/ha, tương đương với lượng sinh khối khô thân là 132,2 - 223,4 tấn/ha [2]

Vũ Tấn Phương (2006) khi nghiên cứu về sinh khối cây bụi thảm tươi tại

Đà Bắc - Hòa Bình, Hòa Trung, Thạch Thành, Ngọc Lặc - Thanh Hóa cho kết quả: sinh khối tươi biến động rất khác nhau giữa các loại thảm tươi, cây bụi: Lau lách có sinh khối tươi cao nhất, khoảng 104 tấn/ha, tiếp đến là trảng cây bụi 2 -

3 m có sinh khối tươi đạt khoảng 61 tấn/ha, Các loại cỏ như lá tre, cỏ tranh và

cỏ chỉ (hoặc lông lợn) có sinh khối biến động khoảng 22 - 31 tấn/ha Về sinh khối khô Lau lách có sinh khối khô cao nhất 40 tấn/ha, cây bụi cao 2 -3 m là 27 tấn/ha, cây bụi cao dưới 2 m và Tế guột là 20 tấn/ha, Cỏ lá tre 13 tấn/ha, Cỏ tranh 10 tấn/ha, Cỏ chỉ và Cỏ lông lợn là 8 tấn/ha [15]

Nguyễn Ngọc Lung, Nguyễn Tường Vân (2004) đã sử dụng quá trình sinh trưởng và biểu Biomass để tính toán sinh khối rừng Kết quả cho thấy: trữ lượng thân cây cả vỏ 1 ha lúc 60 tuổi là 586 m3/ha (phần cây sống) thì Biomass thân cây khô tuyệt đối là: 586 x 0,532 = 311,75 tấn Biomass cả rừng là: 311,75 x 1,3736 = 428,2 tấn Còn nếu tính theo biểu Biomass thì giá trị này là 434,2 tấn Sai số giữa biểu quá trình sinh trưởng và biểu sản lượng là 1,4% đây là mức sai

số có thể chấp nhận được [11]

Ngoài ra còn một số công trình nghiên cứu khác về sinh khối rừng như: Nguyễn Thị Hà (2007), nghiên cứu sinh khối làm cơ sở xác định khả năng hấp thụ CO2 của rừng Keo lai trồng tại Quận 9 – TP Hồ Chí Minh [4]; Lý Thu

Quỳnh (2007), nghiên cứu sinh khối và khả năng hấp thụ Carbon của rừng

Mỡ trồng tại Tuyên Quang và Phú Thọ [18]; Phạm Tuấn Anh (2007), Dự báo năng lực hấp thu CO2 của rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại huyện Tuy Hòa - Đắc Nông [1]

2.3 Nghiên cứu về khả năng hấp thụ Carbon của rừng

Theo ước tính hoạt động trồng rừng và tái trồng rừng trên thế giới có tỷ

lệ hấp thu CO2 ở sinh khối là 0,4 – 1,2 tấn/ha/năm ở vùng cực bắc; 1,5 – 4,5 tấn/ha/năm ở vùng ôn đới và 4 – 8 tấn/ha/năm ở các vùng nhiệt đới (Dioxon

et al, 1994); IPCC (2000) [32], [35]

Brown và cộng sự (1996) đã ước lượng tổng lượng Carbon mà hoạt động trồng rừng trên thế giới có thể hấp thu tối đa trong vòng 5 năm (1995 - 2000) là khoảng 60 – 87 Gt C, với 70% ở rừng nhiệt đới, 25% ở rừng ôn đới

và 5% ở rừng cực bắc (Cairns et al, 1997) [28], [30] Tính tổng lại rừng trồng

có thể hấp thu được 11 – 15% tổng lượng CO2 phát thải từ nguyên liệu hoá thạch trong thời gian tương đương (Brown, 1997) [31]

Một số kết quả nghiên cứu về khả năng hấp thụ Carbon của rừng:

- Năm 1991, Houghton đã chứng minh lượng Carbon trong rừng nhiệt đới châu Á là 40 – 250 tấn/ha, trong đó 50 – 120 tấn/ha ở phần thực vật và đất (dẫn theo Nguyễn Thị Hà, 2007) [4]

- Năm 1986, Paml et al đã cho rằng lượng Carbon trung bình trong sinh

khối phần trên mặt đất của rừng nhiệt đới châu Á là 185 tấn/ha và biến động

từ 25 – 300 tấn/ha Kết quả nghiên cứu của Brown (1991) cho thấy rừng nhiệt đới Đông nam Á có lượng sinh khối trên mặt đất từ 50 – 430 tấn/ha (tương

đương 25 – 215 tấn C/ha) và trước khi có tác động của con người thì các trị số tương ứng là 350 – 400 tấn/ha (tương đương 175 – 200 tấn/ha) [34]

- Murdiyarso (1995) đã nghiên cứu và đưa ra dẫn liệu rừng Indonesia có lượng Carbon hấp thụ từ 161 – 300 tấn/ha trong phần sinh khối trên mặt đất [34]

- Tại Philippines, năm 1999 Lasco cho biết ở rừng tự nhiên thứ sinh có

86 – 201 tấn C/ha (tương đương 370 – 52 tấn sinh khối khô/ha, lượng Carbon ước chiếm 50% sinh khối) [43]

- Ở Malayxia, lượng Carbon trong rừng biến động từ 100 – 160 tấn/ha

và tính cả trong sinh khố và đất là 90 – 780 tấn/ha (Abu Bakar R) [34]

- Năm 2000 tại Indonesia, Noordwijk đã nghiên cứu khả năng tích luỹ Carbon của các rừng thứ sinh, các hệ thống nông lâm kết hợp và thâm canh cây lâu năm Kết quả cho thấy lượng Carbon hấp thụ trung bình là 2,5 tấn/ha/năm [32]

- Công trình nghiên cứu tương đối toàn diện và có hệ thống về lượng Carbon tích luỹ của rừng được thực hiện bởi McKenzie (2001) Theo McKenzie, Carbon trong hệ sinh thái rừng thương tập trung ở bốn bộ phận chính: thảm thực vật còn sống trên mặt đất, vật rơi rụng, rễ cây và đất rừng Việc xác định lượng Carbon trong rừng thường được thực hiện thông qua xác định sinh khối rừng [39]

và Thông ba lá ở tuổi 10, Keo lai 4 – 5 tuổi, Keo tai tượng 5 – 6 tuổi, Bạch đàn Uro 4 – 5 tuổi Kết quả này là rất quan trọng nhằm làm cơ sở cho việc quy hoạch vùng trồng, xây dựng các dự án trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch (CDM) Tác giả đã lập phương trình tương quan hồi quy - tuyến tính giữa các yếu tố lượng CO2 hấp thụ hàng năm với năng suất gỗ và năng suất sinh học Từ đó tính ra được khả năng hấp thụ CO2 thực tế ở nước ta đối với 5 loài cây trên [17]

Ngô Đình Quế (2006) cho biết, với tổng diện tích là 123,95 ha sau khi trồng Keo lai 3 tuổi, Quế 17 tuổi, Thông ba lá 17 tuổi, Keo lá tràm 12 tuổi thì sau khi trừ đi tổng lượng Carbon của đường làm cơ sở, lượng Carbon thực tế thu được qua việc trồng rừng theo dự án CDM là 7.553,6 tấn Carbon hoặc 27.721,9 tấn CO2 [16]

Nguyễn Văn Dũng (2006) cho thấy, Thông mã vĩ thuần loài 20 tuổi có lượng Carbon tích luỹ là 80,7 – 122 tấn/ha, giá trị Carbon ước tính đạt 25,8 – 39,0 triệu VNĐ/ha Rừng Keo lá tràm trồng thuần loài 15 tuổi có tổng lượng Carbon tích luỹ là 62,5 – 103,1 tấn /ha, giá trị Carbon ước tính đạt 20 – 33 triệu VNĐ/ha Tác giả cũng đã xây dựng Bảng tra lượng Carbon tích luỹ của

2 trạng thái rừng trồng Keo lá tràm và Thông mã vĩ theo mật độ, Dg và Hl [2]

Vũ Tấn Phương (2006) tính toán trữ lượng Carbon trong sinh khối thảm tươi cây bụi tại Hoà Bình và Thanh Hoá là 20 tấn/ha với lau lách; 14 tấn/ha với cây bụi cao 2 -3 m; khoảng 10 tấn với cây bụi dưới 2m và tế guột; 6,6 tấn/ha với cỏ lá tre; 4,9 tấn/ha với cỏ lá tranh; 3,9 tấn/ ha với cỏ chỉ, cỏ lông lợn Đây là một kết quả nghiên cứu rất quan trọng không những chỉ đóng góp cho phương pháp luận nghiên cứu sinh khối cây bụi thảm tươi mà còn là căn

cứ khoa học để xây dựng kịch bản đường cơ sở cho các dự án trồng rừng CDM sau này [15]

Nguyễn Ngọc Lung và Nguyễn Tường Vân (2004) đã sử dụng công thức tổng quát của quá trình quang hợp để tính ra hệ số chuyển đổi từ sinh khối

khô sang CO2 đã hấp thụ là 1,630/1 Căn cứ vào biểu quá trình sinh trưởng và biểu Biomass các tác giả tính được 1 ha rừng Thông 60 tuổi ở cấp đất III chứa đựng 707,75 tấn CO2 [11]

Các tác giả thiết lập mối quan hệ giữa lượng Carbon tích luỹ của rừng với các nhân tố điều tra cơ bản như đường kính, chiều cao vút ngọn, mật độ, như Nguyễn Văn Dũng (2005) đã xây dựng quan hệ cho 2 loài Thông mã

vĩ và Keo lá tràm [2]; Ngô Đình Quế (2005) đã xây dựng mối quan hệ cho các loài Thông nhựa, Keo lai, Keo tai tượng, Keo lá tràm, Bạch đàn Uro [15] ; Vũ Tấn Phương (2006) xây dựng các phương trình quan hệ Keo lai, Keo tai tượng, Keo lá tràm, Bạch đàn Urophylla và Quế Đây là những cơ sở quan trọng cho việc xác định nhanh lượng Carbon tích luỹ của rừng trồng nước ta thông qua điều tra một số chỉ tiêu đơn giản [16]

Khả năng hấp thụ của rừng tự nhiên cũng được quan tâm nghiên cứu Vũ Tấn Phương (2006) đã nghiên cứu trữ lượng Carbon theo các trạng thái rừng cho biết: rừng giàu có tổng trữ lượng Carbon là 694,9 - 733,9 tấn CO2/ha, rừng trung bình 539,6 - 577,8 tấn CO2/ha, rừng nghèo 387,0 - 478,9 tấn

CO2/ha, rừng phục hồi 164,9 - 330,5 tấn CO2/ha và rừng tre nứa là 116,5 - 277,1 tấn CO2/ha [14]

Theo Hoàng Xuân Tý (2004), nếu tăng trưởng rừng đạt 15m3/ha/năm, tổng sinh khối tươi và chất hữu cơ của rừng sẽ đạt được xấp xỉ 10 tấn/ha/năm tương đương với 15 tấn CO2/ha/năm, với giá thương mại CO2 tháng 4/2004 biến động từ 3 - 5 USD/tấn CO2, thì một ha rừng như vậy có thể đem 45 - 75 USD (tương đương 675.000 - 1.120.000 VNĐ/ năm) [27]

PHẦN 3 ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU

Huyện Đồng Hỷ có tọa độ địa lý: 21022’ - 21055’ độ vĩ Bắc, 105046’ -

106004’ độ kinh Đông

Bản đồ 3.1: Bản đồ hành chính huyện Đồng Hỷ

3.2 Địa hình huyện Đồng Hỷ

Đồng Hỷ có nhiều núi xen lẫn với đồi thấp nên mưa lớn làm xói mòn, rửa trôi rất mạnh Với độ cao 100 m so với mặt nước biển, địa hình thấp dần dần từ Đông Bắc xuống Tây Nam, cao nhất là xã Văn Lăng (600m), thấp nhất

là xã Đồng Bẩm, Huống Thượng với độ cao 20 m so với mặt nước biển Vùng Bắc và Đông Bắc có địa hình núi cao chia cắt phức tạp, nhiều khe suối, độ cao trung bình là 120 m Phía Nam có phần đất tương đối bằng phẳng thuận lợi cho trồng lúa và rau màu Huyện Đồng Hỷ có thể chia thành 3 vùng rõ rệt:

Vùng bằng phẳng (trung tâm) gồm các xã Hóa Thượng, Cao Ngạn, Chùa Hang, Đồng Bẩm, Linh Sơn, Huống Thượng, Nam Hòa Là vùng có địa hình thấp, bằng phẳng, giáp thành phố Thái Nguyên và có sông Cầu chảy qua Vùng có thế mạnh phát triển sản xuất nông nghiệp trồng lúa, rau, màu chăn nuôi gia súc, gia cầm Đồng thời cũng là vùng tập trung đông dân cư, đời sống kinh tế - văn hóa xã hội phát triển nhất huyện

Vùng đồi dốc gồm các xã: Khe Mo, Văn Hán, Cây Thị, Trại Cau, Tân Lợi và Hợp Tiến Vùng này chủ yếu là đồi dốc, đất đai bị rửa trôi, xói mòn, đất ruộng rât ít Thích hợp với cây chè, trồng rừng nguyên liệu và chăn nuôi đại gia súc

Vùng cao gồm các xã: Vân Lăng, Hòa Bình, Tân Long, Quang Sơn, Hóa Trung, Minh Lập và Sông Cầu Là vùng có nhiều núi đá xen lẫn đồi dốc, đất ruộng rất ít, vùng này thuận lợi cho phát triển lâm nghiệp, cây ăn quả, chăn nuôi đại gia súc và trồng lúa nương

3.3 Điều kiện khí hậu, thời tiết huyện Đồng Hỷ

Đồng Hỷ nằm trong vùng khí hậu đặc trưng của các tỉnh miền núi và trung du Bắc bộ

Bảng 3.1: Đặc điểm cơ bản của khí hậu huyện Đồng Hỷ

Tháng

Các yếu tố khí hậu Nhiệt độ

không khí ( 0 C)

Độ ẩm tương đối trung bình (%)

Số ngày mưa trung bình (ngày)

Số giờ nắng trung bình (giờ)

Nguồn: Trạm Thủy văn Thái Nguyên, năm 2009

Mùa hè nóng ẩm, mưa nhhiều, mùa đông lạnh giá, hanh khô Nhiệt độ

và độ ẩm trung bình hàng năm từ 23 - 24,50C và 81 - 82%

Vào mùa đông nhiệt độ xuống thấp, thời điểm rét đậm, nhiệt độ xuống thấp là 10C, vào mùa hè nhiệt độ tăng cao, thời điểm nắng nóng nhiệt độ cao nhất là 42,80C Do lượng mưa phân bố không đều giữa các tháng trong năm như vậy nên thường gây ra các hiện tượng hạn hoặc ngập úng Mỗi năm có khoảng 166 ngày mưa Lượng bốc hơi trung bình hàng năm là 710 mm Số giờ nắng trung bình cả năm là 1274 giờ

3.4 Điều kiện thủy văn huyện Đồng Hỷ

Sông suối của huyện đều bắt nguồn từ khu vực núi cao phía Bắc và Đông Bắc, mật độ sông suối bình quân là 0,2 km/km2

Sông Cầu là con sông lớn nhất chảy theo hướng Bắc Nam, chảy qua phía Tây của huyện dài khoản

47 km là nguồn nước chính cung cấp cho huyện Đồng Hỷ Chế độ dòng chảy

và lưu lượng nước thấp thường gây úng lụt vào mùa mưa và khô hạn vào mùa cạn

3.5 Tình hình sử dụng đất đai của huyện Đồng Hỷ

Tình hình sử dụng đất đai của huyện Đồng Hỷ được thiên nhiên ưu đãi

về khí hậu và đất đai, Thái Nguyên có nhiều khả năng để phát triển nông lâm, công nghiệp, du lịch và các loại hình dịch vụ khác, qua điều tra chúng tôi tổng hợp vào Bảng 3.2:

Bảng 3.2: Tình hình sử dụng đất đai của huyện Đồng Hỷ năm 2009

tích (ha)

Cơ cấu (%)

Trữ lượng

Gỗ (m 3 ) Tre, nứa

(100 cây) Tổng diện tích tự nhiên 45775,0 100

- Đất trống cây bụi (IB) 220,1

- Đất trống cây gỗ rải rác (IC) 131,6

- Đất trống cây bụi (IB) 675,5

- Đất trống cây gỗ rải rác (IC) 394,9

Qua Bảng 3.2 cho thấy, tổng diện tích đất tự nhiên của huyện là 45.775

ha, Đồng Hỷ là huyện có diện tích đất tự nhiên lớn thứ 3 của tỉnh (sau huyện

Võ Nhai, Đại Từ) Diện tích đất nông nghiệp là 35810,2 ha chiếm 78,23 % tổng diện tích đất tự nhiên, trong đó đất sản xuất nông nghiệp là 11692,2 ha chiếm 32,65 % tổng diện tích đất nông nghiệp, còn đất lâm nghiệp là 24118,0

ha chiếm 67,35 % Đây là một lợi thế to lớn cho việc phát triển rừng nguyên liệu phục vụ chế biến gỗ nhân tạo, chế biến làm nguyên liệu giấy

Ngoài ra, diện tích chưa sử dụng còn khá lớn 5259,8 ha chiếm 11,49 % tổng diện tích đất tự nhiên Đây là điều kiện để đầu tư mở rộng diện tích trồng

rừng, cho phát triển sản xuất lâm nghiệp

3.6 Diễn biến trồng rừng qua các năm qua của xã Văn Hán – huyện Đồng Hỷ

Diễn biến tài nguyên rừng qua các năm của xã Văn Hán (tính từ năm

2000 - 2009) được thông kê ở Bảng 3.3 như sau:

Bảng 3.3: Diễn biến tài nguyên rừng của xã Văn Hán qua các năm

Năm

trồng Diện tích trồng

rừng (ha)

Diện tích rừng khai thác (ha)

Diện tích rừng còn (ha)

Nguồn: Phòng Lâm Nghiệp, Công ty Ván Dăm Thái Nguyên, năm 2009

Qua bảng 3.3 cho thấy, diện tích rừng được trồng tại Xã Văn Hán có sự biến đổi hàng năm Diện tích rừng đã có tác động qua khai thác là các rừng

trồng năm 2000, 2001, 2002 và 2003 với diện tích khai thác là 169,88 ha, 69,4

ha, 10,48 ha và 13,43 ha

Các loài cây chủ yếu được trồng rừng trong những năm qua của Xã Văn Hán tập trung chủ yếu là: Keo lai, Keo tai tượng, Bạch đàn cao sản Cụ thể như sau: từ năm 2000 - 2002 toàn diện tích rừng trồng Keo tai tượng, từ năm 2003 - 2004 trồng toàn Keo lai, từ năm 2005 - 2008 trồng cả ba loại Keo lai, Keo tai tượng và Bạch đàn cao sản, năm 2009 trồng toàn Keo tai tượng

Từ những số liệu thu thập chúng tôi tổng hợp được diễn biến tài nguyên rừng Keo lai qua các năm ở Bảng 3.4 như sau:

Bảng 3.4: Diễn biến tài nguyên rừng Keo lai của xã Văn Hán qua các năm

Năm

trồng Diện tích trồng

rừng (ha)

Diện tích rừng khai thác (ha)

Diện tích rừng còn (ha)

Nguồn: Phòng Lâm Nghiệp, Công ty Ván Dăm Thái Nguyên, năm 2009

Qua kết quả trên cho thấy, tính đến năm 2010 diện tích rừng Keo lai tuổi 8 (năm trồng: 2003) đã khai thác là 13,43 ha, với diện tích hiện còn là 46,71 ha Còn các rừng Keo lai từ tuổi 3 đến tuổi 7 thì chưa bị tác động khai thác

PHẦN 4 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Đối tượng nghiên cứu

Rừng Keo lai trồng thuần loài ở tuổi 5 và 7 tại huyện Đồng Hỷ - Thái Nguyên

Với rừng trồng Keo lai 5 tuổi tiến hành nghiên cứu trên lô F107, khoảnh 12, tiểu khu 407; còn rừng trồng Keo lai 7 tuổi thì tiến hành nghiên cứu trên lô A19, khoảnh 7, tiểu khu 407 (xem bản đồ phần Phụ lục)

4.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu sinh khối của cây cá thể, của lâm phần

- Nghiên cứu trữ lượng Carbon cây cá thể, của lâm phần

- Xây dựng mối tương quan giữa sinh khối, trữ lượng Carbon với một số chỉ tiêu sinh trưởng của lâm phần (D1.3, Hvn)

- Xây dựng mối tương quan giữa sinh khối, trữ lượng Carbon trên mặt đất và dưới mặt đất

- Xây dựng mối tương quan giữa sinh khối tươi, trữ lượng Carbon với sinh khối khô

- Lượng hóa giá trị thương mại từ hấp thụ CO2 của rừng Keo lai ở các tuổi khác nhau

4.3 Phương pháp nghiên cứu

4.3.1.Cơ sở phương pháp luận

Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại sự biến đổi khí hậu toàn cầu do ảnh hưởng của nó đến chu trình tuần hoàn Carbon Rừng trao đổi Carbon với môi trường không khí qua quá trình quang hợp và hô hấp Thông qua quá trình quang hợp, CO2 ngoài môi trường sẽ được cây rừng hấp thụ và chuyển thành năng lượng dưới dạng chất hyđratcacbon

6n CO2 + 5n H2O ⇒ (C6H10O5)n + 6n O2

Hợp chất này tích luỹ trong các bộ phận của cây tạo ra sinh khối

(Biomass)

Sinh khối được xác định là tất cả chất hữu cơ ở dạng sống và chết (còn ở

trên cây) Sinh khối là đơn vị đánh giá năng suất của lâm phần Mặt khác để

có được số liệu hấp thụ Carbon, khả năng và động thái hấp thụ Carbon của

rừng, chúng ta phải tính từ sinh khối của rừng Chính vì vậy, việc điều tra sinh

khối của cây là điều tra hấp thụ Carbon của rừng

Sinh khối rừng được biểu thị bằng nhiều đại lượng khác nhau nhưng phổ

biến nhất là thể tích và trọng lượng chất hữu cơ do cây tạo ra Theo nguyên

tắc của chọn lọc tự nhiên, mỗi cây rừng phải thu xếp cho mình một sinh khối

hợp lý nhất Vì vậy, các bộ phận sinh khối khác nhau trên thân sẽ hình thành

một tỷ lệ nhất định Do đó, việc nghiên cứu các chỉ tiêu sinh trưởng, mối

tương quan giữa chúng với nhau và với sinh khối là rất cần thiết

4.3.2 Phương pháp thu thập số liệu và tính toán

a) Xác lập OTC và lựa chọn cây mẫu:

Lập ô tiêu chuẩn (OTC): tiến hành lập 3 OTC điển hình tạm thời cho

mỗi tuổi với diện tích mỗi ô Sotc = 500 m2 (kích thước OTC: 25mx20m), các

OTC được lập mang tính đại diện cho khu vực nghiên cứu và được phân bố

đều ở các vị trí chân, sườn, đỉnh

Xác định các chỉ tiêu sinh trưởng trung bình và cây tiêu chuẩn: tiến hành

đo đếm D1.3, Hvn và N của toàn bộ số cây trong OTC Kết quả thu được ghi

vào biểu mẫu sau:

Bảng điều tra rừng trồng Keo lai

Tuổi: OTC: Độ dốc: Hướng dốc: Địa điểm: Điều kiện lập địa: Vị trí: Mật độ: Phương thức trồng: Ngày điều tra: Người điều tra: STT D1.3 (cm) Hvn(m) G (m2) M (m3) Ghi chú

CV1.3 D1.3

1

2

+ Tính giá trị trung bình của Hvn, D1.3: x= ∑

+ Tính trữ lượng M/ha (m3/ha): M = G x H x f (m3/ha)

Trong đó: G: tổng tiết diện ngang (m2/ha)

H: chiều cao trung bình (m) f: hình số (lấy f = 0.45) + Xác định cây tiêu chuẩn: chọn cây tiêu chuẩn là cây có đường kính ngang ngực bằng hoặc gần bằng đường kính trung bình để tiến hành chặt ngả, giải tích đo đếm sinh khối

b) Đo đếm sinh khối tươi:

Sau khi xác định được cây tiêu chuẩn (mỗi OTC bao gồm 6 cây), sử dụng phương pháp chặt hạ để đo đếm sinh khối Tại mỗi ô tiêu chuẩn nghiên cứu, chặt toàn bộ cây tiêu chuẩn, sau đó tiến hành tách riêng từng bộ phận thân, cành, lá, rễ và cân ngay tại hiện trường bằng cân có độ chính xác 0,1 gram để xác định sinh khối tươi của từng bộ phận

Cách lấy mẫu cụ thể như sau:

+ Sinh khối thân: thân là phần sinh khối lớn nhất của cây rừng Thân được chia thành các đoạn có L = 1m, đoạn có đường kính ≤ 5cm được tính vào sinh khối cành, sau đó đem cân để xác định sinh khối

+ Sinh khối cành: sau khi đã tách lá, tiến hành chia cành thành các đoạn nhỏ và đem toàn bộ cân để xác định sinh khối

+ Sinh khối lá: thu gom toàn bộ sinh khối lá và đem lên cân

+ Sinh khối rễ (trọng lượng phần rễ sống của cây): đào toàn bộ đất ở khu vực gốc để lấy rễ, Căn cứ vào đường kính tán và hình chiếu của nó dưới mặt đất để xác định khu vực đào Độ sâu để lấy mẫu rễ để xác định sinh khối dưới mặt đất của rừng là 1m (tính từ mặt đất) Thu gom toàn bộ rễ có đường kính ≥

2mm đem cân (rễ có đường kính ≤ 2mm được coi là phần sinh khối đất)

Kết quả cân sinh khối được ghi vào biểu mẫu sinh khối tươi:

Bảng tổng hợp kết quả sinh khối tươi của các cây tiêu chuẩn

rừng trồng Keo lai

OTC số: Cây tiêu chuẩn số: Tuổi:

Vị trí: Địa điểm: Ngày điều tra:

HVN: D1.3: Người điều tra:

Lần cân Sinh khối tươi (kg/cây)

Xác định sinh khối tươi như sau:

+ Sinh khối tươi của cây cá thể:

W (tươi/cây) = Wt(th) + Wt(c) + Wt(l) + Wt(r) (kg/cây)

+ Sinh khối tươi cho 1 ha:

W (tươi/ha) = W(tươi/cây) x N (kg/ha)

Trong đó: Wt(th), Wt(c),Wt(l), Wt(r): sinh khối thân, cành, lá, rễ tươi

N: số cây trong 1 ha

c) Xác định sinh khối khô:

- Sinh khối khô của cây rừng chính là sinh khối thực của cây rừng sau khi tách nước Phương pháp xác định sinh khối khô được thực hiện bằng phương pháp mẫu đại diện Mẫu dùng để xác định sinh khối khô được xác định như sau:

+ Sinh khối thân: thân sau khi chia thành các đoạn xác định sinh khối tươi, tiến hành lấy mẫu thớt xác định sinh khối khô Thân cây được lấy 3 mẫu

tại các vị trí gốc, giữa thân và ngọn, mỗi vị trí lấy thớt có độ dày 6 cm, thớt phải được cân ngay sau khi lấy để xác định sinh khối tươi của mẫu một cách chính xác

+ Sinh khối cành: Cành cân lấy 1 mẫu 1kg tại vị trí giữa cành

+ Sinh khối lá: lá trộn đều và lấy 1 mẫu 0,3 kg

+ Sinh khối rễ: rễ lấy 1 mẫu rễ cọc và 1 mẫu rễ bên với khối lượng 1 kg/mẫu

- Phương pháp sấy mẫu: Các mẫu được cân nhanh khối lượng tươi, sau

đó sấy khô ở nhiệt độ 800

- 1050C trong khoảng thời gian 6 - 8 giờ Trong quá trình sấy, kiểm tra trọng lượng của mẫu sấy sau 2, 4, 6 và 8 giờ sấy Nếu sau 3 lần kiểm tra thấy trọng lượng của mẫu không thay đổi thì đó chính là trọng lượng khô của mẫu Kết quả tính toán được ghi vào biểu mẫu sau:

Bảng tổng hợp kết quả sinh khối khô của các cây tiêu chuẩn

rừng trồng Keo lai

OTC số: Cây tiêu chuẩn số: Tuổi:

HVN: D1.3: Người tiến hành: Ngày tiến hành:

Lần cân Sinh khối khô (kg/cây)

- Dựa trên trọng lượng khô kiệt, độ ẩm từng bộ phận thân, cành, lá và

rễ sẽ được xác định theo công thức sau:

MC (%) = [(Wt – Wk/Wt)]*100 (%)

Trong đó: MC là độ ẩm tính bằng %

Wt và Wk là trọng lượng tươi và khô của mẫu

- Tổng sinh khối khô của cây tiêu chuẩn được tính như sau:

W (khô/cây) = Wk(th) + Wk(c) + Wk(l) + Wk(r) (kg/cây)

Trong đó: Wk(th), Wk(c),Wk(l), Wk(r): sinh khối thân, cành, lá, rễ khô

- Sinh khối khô cho 1 ha:

W (khô/ha) = W(khô/cây) x N (kg/ha)

d) Xác định hàm lượng Carbon, CO 2 trong sinh khối khô:

Hàm lượng Carbon trong sinh khối khô được xác định thông qua việc

áp dụng hệ số mặc định 0,5 thừa nhận bởi Ủy ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC, 2003) Nghĩa là hàm lượng Carbon được tính bằng cách nhân sinh khối khô với 0,5 Hàm lượng Carbon của cây tiêu chuẩn sẽ là tổng của hàm lượng Carbon ở các bộ phận: lá, thân, cành, rễ và được tính theo công thức dưới đây:

CS(i) = (Wk(th) + Wk(c) + Wk(l) + Wk(r))*0,5 (kg /cây)

Tính trữ lượng CO2 của lâm phần rừng trồng: Sử dụng hệ số quy đổi theo tiêu chuẩn quốc tế: 1C = 3,67CO2

CS = CS(i)*3,67 (kg CO2/cây)

Trong đó: CS(i), CS lần lượt là trữ lượng C và CO2

e) Lượng hóa bằng tiền giá trị của rừng về khả năng hấp thụ CO 2 :

Căn cứ vào giá mua bán khí Carbon trên thị trường không chính thức ở Châu Âu tháng 3/2010 là 13 Euro/tấn CO2 nhân với tổng lượng CO2 hấp thụ trung bình hàng năm (tấn/ha/năm) tại hai thời điểm Keo lai tuổi 5 và tuổi 7 thì tính được giá trị Euro/ha/năm của rừng tại hai thời điểm trên Từ đó qui ra VNĐ theo tỉ giá 1 Euro = 25.620 VNĐ (vào tháng 3/2010)

đ) Xây dựng mối quan hệ giữa các đại lượng:

Đề tài sử dụng phần mềm SPSS 13.0, Excel và phương trình phân tích thống kê để xác định mối quan hệ giữa các đại lượng [26]:

- Xây dựng mối quan hệ giữa sinh khối tươi, khô và Carbon cây cá thể với nhân tố điều tra D1.3, Hvn

- Xây dựng mối quan hệ giữa sinh khối tươi, khô và Carbon trên mặt đất của cây cá thể với sinh khối tươi, khô và Carbon dưới mặt đất

- Xây dựng mối quan hệ giữa sinh khối tươi cây cá thể với sinh khối khô; giữa sinh khối khô với trữ lượng Carbon

Sử dụng phần mềm SPSS thăm dò và lựa chọn mối quan hệ thích hợp bằng các dạng hàm phi tuyến hoặc tuyến tính, kiểm tra hệ số tương quan R hoặc hệ số xác định R2 bằng tiêu chuẩn F và sự tồn tại của từng biến số độc lập bằng tiêu chuẩn t ở mức sai số 5%

Phương trình được lựa chọn phải là những phương trình có hệ số xác định cao nhất, sai tiêu chuẩn nhỏ nhất và khi kiểm tra sự tồn tại của phương trình và các hệ số hồi quy đều cho xác suất F (sig.F) T (sig.T) < 0,05