Nghiên cứu lượng sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của rừng trồng cây bản địa thuần loài tại cầu hai phú thọ

Hiện nay, về vấn đề này, các nhà khoa học Việt Nam mới chỉ chủ yếu nghiên cứu các loài cây trồng rừng phổ biến như thông, keo, bạch đàn, …và các cây trồng rừng ngập mặn, trong khi đó cây

-

NGUYỄN ANH THƯ

NGHIÊN CỨU LƯỢNG SINH KHỐI

VÀ KHẢ NĂNG HẤP THỤ CARBON CỦA RỪNG TRỒNG CÂY BẢN ĐỊA THUẦN LOÀI TẠI CẦU HAI – PHÚ THỌ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

HÀ NỘI - 2010

-

NGUYỄN ANH THƯ

NGHIÊN CỨU LƯỢNG SINH KHỐI

VÀ KHẢ NĂNG HẤP THỤ CARBON CỦA RỪNG TRỒNG CÂY BẢN ĐỊA THUẦN LOÀI TẠI CÂU HAI – PHÚ THỌ

Chuyên ngành: Lâm học

Mã số: 60 62 60

LUÂN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS HOÀNG KIM NGŨ

HÀ NỘI - 2010

Ngành Lâm học:

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, chúng ta đang phải đối mặt với hàng loạt các vấn đề môi trường bức xúc trên phạm vi toàn cầu, bao gồm: sự biến đổi khí hậu (BĐKH), suy thoái đa dạng sinh học, suy thoái tài nguyên nước ngọt, suy thoái tầng ôzôn, suy thoái đất và hoang mạc hóa, ô nhiễm các chất hữu cơ độc hại khó phân huỷ…Những vấn đề này có mối tương tác lẫn nhau và đều ảnh hưởng trực tiếp tới cuộc sống con người cũng như sự phát triển của xã hội [9] Trong

đó, biến đổi khí hậu đang là mối quan tâm hàng đầu ở mọi quốc gia trên thế giới bởi những hậu quả nghiêm trọng của nó làm tổn hại đến tất cả các thành phần của môi trường sống như: nước biển dâng cao, gia tăng hạn hán, ngập lụt, thay đổi các kiểu khí hậu, gia tăng các loại bệnh tật, thiếu hụt nguồn nước ngọt, sự suy giảm đa dạng sinh học và gia tăng các hiện tượng khí hậu cực đoan (WWF) Tuy nhiên các hiện tượng đó mới chỉ là những hậu quả trước mắt mà con người có thể nhìn thấy được, còn trong tương lai, hậu quả của sự BĐKH là vô cùng to lớn, không thể lường trước, thậm chí đe dọa đến sự sinh tồn của nhiều loài sinh vật trên trái đất

Nguyên nhân trực tiếp gây ra biến đổi khí hậu là hiện tượng nóng lên toàn cầu mà một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng này là

sự phát thải quá mức khí nhà kính (KNK) vào khí quyển Kể từ thời kỳ tiền công nghiệp (khoảng từ năm 1750), con người đã sử dụng ngày càng nhiều năng lượng, chủ yếu từ các nguồn nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí đốt), qua đó đã thải vào khí quyển ngày càng nhiều các chất khí gây hiệu ứng nhà kính, làm tăng hiệu ứng nhà kính của khí quyển, dẫn đến tăng nhiệt độ của trái đất [15] Các khí nhà kính chủ yếu là: carbonic (CO2), Mêtan (CH4), Ôxit nitơ, Hydrofluorocarbon (HFCs), Perfluorocarbon (PFCs) và Sunphua hexafuorit (SF6) (UNFCCC,2005c) Theo ước tính của IPCC, CO2 chiếm tới 60% nguyên nhân của sự nóng lên toàn cầu, nồng độ CO2 trong khí quyển đã tăng

28% từ 288 ppm lên 366 ppm trong giai đoạn 1850- 1998 (IPCC, 2000) Ở giai đoạn hiện nay, nồng độ khí CO2 tăng khoảng 10% trong chu kỳ 20 năm

và đạt 379 ppm vào năm 2005 (UNFCCC, 2005b)

Sự tăng lên của các khí nhà kính dẫn đến gia tăng hiệu ứng nhà kính của lớp khí quyển đã tạo ra một lượng bức xạ cưỡng bức với độ lớn trung bình là 2,3w/m2 làm cho trái đất nóng lên Theo Báo cáo đánh giá lần thứ 4 của IPCC, đến cuối thế kỷ XXI, hàm lượng khí CO2 trong khí quyển sẽ đạt 540- 970 ppm theo các kịch bản khác nhau về phát thải khí nhà kính, và như vậy, nhiệt độ trung bình toàn cầu sẽ tăng lên tương ứng là 2,0 – 4,5oC, mực nước biển trung bình sẽ tăng lên từ 0,18 – 0,59m so với cuối thế kỷ 20 Dự tính đến năm 2100, nhiệt độ sẽ tăng khoảng 3oC Mực nước biển trung bình

có thể tăng 35cm vào năm 2050, 50cm vào năm 2070 và dự tính đến 2100 có thể tăng khoảng 1m [15] Tuy nhiên, BĐKH gây ra các hậu quả của không đồng đều trên toàn cầu Theo đánh giá của Ngân hàng thế giới năm 2007, Việt Nam là một trong năm nước sẽ phải chịu hậu quả nặng nề nhất của BĐKH (Dasgupta et al.,2007) Theo các kịch bản biến đổi khí hậu, ở Việt Nam, nhiệt

độ trung bình năm sẽ tăng thêm 2oC vào năm 2050 và 2,5oC vào năm 2070 so với trung bình thời kỳ 1961 – 1990

Để chống lại sự nóng lên toàn cầu, tại Hội nghị thượng đỉnh Trái đất ở Rio de Janeiro, cộng đồng quốc tế đã thỏa thuận và ban hành Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (United Nations Framework Convention on Climate Change ) (UNFCCC,1992) Công ước này đã được cụ thể hoá bằng nghị định thư Kyôtô năm 1997 Nội dung quan trọng của Nghị định thư là đưa ra chỉ tiêu giảm phát thải khí nhà kính có tính ràng buộc pháp

lý đối với các nước phát trển và cơ chế giúp các nước đang phát triển đạt được sự phát triển kinh tế - xã hội một cách bền vững thông qua thực hiện

“Cơ chế phát triển sạch” (CDM) Trong tình hình đó, ngành lâm nghiệp đã

chứng minh vai trò quan trọng của mình – không chỉ là một ngành kinh tế mà hơn hết là khả năng phòng hộ và bảo vệ môi trường - đặc biệt là khả năng cân bằng một số chất khí trong không khí như CO2 và O2 nhờ sự quang hợp và tích lũy CO2 trong gỗ và trong đất lâu dài của cây xanh

Bên cạnh đó, vào tháng 12 năm 2009, hội nghị Thượng đỉnh thế giới về BĐKH tại Copenhaghen – Đan Mạch đã kết thúc trong sự thất vọng của nhiều bên tham gia khi chỉ đưa ra Hiệp ước Copenhaghen không mang tính ràng buộc pháp lý càng chứng tỏ việc định giá rừng đã và đang trở thành một đòi hỏi bức bách, không thể chậm trễ Nhận thức được điều này, Việt Nam đã tích cực tham gia các chương trình về biến đổi khí hậu của quốc tế - trong đó có việc phê chuẩn Công ước khung Liên hợp quốc vào tháng 11 năm 1994 và Nghị định thư Kyoto tháng 9 năm 2002

Việc định lượng khả năng hấp thụ carbon của rừng là một phần quan trọng trong định lượng giá trị môi trường của rừng Tuy nhiên không phải cây

rừ ng nào cũng có khả năng hấp thu ̣ carbon như nhau Hiện nay, về vấn đề này, các nhà khoa học Việt Nam mới chỉ chủ yếu nghiên cứu các loài cây trồng rừng phổ biến như thông, keo, bạch đàn, …và các cây trồng rừng ngập mặn, trong khi đó cây bản địa là một đối tượng quan trọng trong các chiến lược phát triển lâm nghiệp của nhiều địa phương thì mới chỉ được tập trung nghiên cứu ở lĩnh vực thống kê tài nguyên rừng và đánh giá kết quả trồng rừng, những nghiên cứu về sinh khối cũng như khả năng hấp thu và cố định carbon của rừng trồng cây bản địa hầu như chưa được quan tâm

Xuất phát từ thực trạng đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu

lượng sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của rừng trồng cây bản địa thuần loài tại Cầu Hai- Phú Thọ” nhằm đóng góp thêm hiểu biết mới về vai

trò giảm phát thải khí nhà kính của các cây rừng và kiểu rừng ở Việt Nam cũng như trên thế giới còn rất ít được nghiên cứu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nghiên cứu sinh khối và khả năng lưu giữ carbon của rừng

1.1.1 Trên thế giới

- Nghiên cứu về sinh khối rừng

Sinh khối được xác định là tất cả các chất hữu cơ ở dạng sống và chết (còn ở trên cây) ở trên hoặc ở dưới mặt đất (Brown (1997); Ponce – Hernandez (2004)) [35] Sinh khối là đơn vị đánh giá năng suất của lâm phần Mặt khác,

để có được số liệu về hấp thụ carbon, khả năng và động thái quá trình hấp thụ carbon của rừng, người ta phải tính từ sinh khối của rừng Chính vì vậy, nghiên cứu sinh khối chính là cái gốc, là nền móng cho việc nghiên cứu trữ lượng carbon của rừng

Đầu thế kỷ XIX, các nghiên cứu về sinh trưởng và dự đoán sản lượng rừng được hình thành và phát triển ở Châu Âu đã mở đầu cho lịch sử của Cơ chế phát triển sạch trong lâm nghiệp Sự phát triển của khoa học sản lượng rừng gắn liền với tên tuổi của những người đã khai sinh ra nó như: Baur, Breymann Cotta, Danckemam, Draudt, Weise Mỗi tác giả đều có những cách tiếp cận và giải quyết vấn đề khác nhau Nhưng họ đều có chung mục đích là tìm hiểu những quy luật sinh trưởng, sự liên quan giữa sinh trưởng và sản lượng rừng vào không gian dinh dưỡng, quy luật kết cấu lâm phần, đặc tính di truyền của loài cây, kết hợp với những thành tựu khoa học tự nhiên để mô phỏng những quy luật đó bằng mô hình toán học Qua các công trình nghiên cứu đó, một kết luận được rút ra mang tính kinh điển là sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối, năng suất có quan hệ chặt chẽ với nhau và phụ thuộc chặt chẽ với chiều cao, đường kính [25] Liebig J (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” và định luật này đã được Mitscherlich E.A phát triển thành luật

“năng suất”(1954) (dẫn theo Võ Đại Hải - 2008) [7]

Lieth H (1964) đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất, đồng thời 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 [45] Những nghiên cứu trong giai đoạn này tập trung vào các đối tượng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mưa thường xanh như nghiên cứu của Duyiho; Dajoz (1971)

Tuy đã có nhiều công trình nghiên cứu, nhưng các tác giả chỉ đi sâu nghiên cứu vào mối quan hệ giữa sinh khối và các chỉ tiêu khác ở một số loài đơn lẻ mà chưa đánh giá được giá trị tổng hợp của nhiều loài có tác động trong một khu vực nhất định như: Golley F.B & cộng sự (1962) (Vũ Đoàn

Thái, dẫn, 2003) đã nghiên cứu sinh khối rừng Đước đỏ (Rhizophora mangle)

tự nhiên mở đầu cho rất nhiều công trình nghiên cứu về sinh khối rừng ngập mặn sau này ở nhiều nơi trên thế giới; Ferreira (1973) với công trình nghiên cứu “sản lượng gỗ khô của rừng trồng Thông ở Braxin”; Pitaya-petmak của Thái Lan (1976); Das và Ramakrisham (1987) nghiên cứu phân tích sinh khối năng suất rừng trồng ở Đông Bắc Ân Độ; Năm 2000, Gifford đã tính được mật độ sinh khối cho các kiểu rừng ở Australia

Do đó công trình “Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới – World

forest biomass and primary production data” của Canell M.G.R được cho là

tác phẩm kinh điển và quy mô nhất về sinh khối rừng kể từ khi công bố năm

1982 đến tận ngày nay, trong đó tập hợp 600 công trình đã được xuất bản về sinh khối khô thân, cành, lá, và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn

1200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới (dẫn theo Võ Đại Hải - 2008) [7] Whittaker R.H (1961, 1966) [51, 52], Mark P.L (1971) [46] cho rằng "Số đo năng suất chính là số đo về tăng trưởng, tích luỹ sinh khối ở cơ thể thực vật

trong quần xã" và theo Rodel D.Lasco (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 tổng sinh khối thực vật trên cạn và lượng tăng trưởng sinh khối hàng năm chiếm 37% [49]

Tổng kết lại, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu sinh khối rừng theo 3 hướng chủ yếu:

i) 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 thông qua việc điều tra một

số nhân tố như đường kính, chiều cao, cấp đất, tuổi, mật độ…phương pháp này được phần đông các nhà khoa học sử dụng để điều tra sinh khối rừng như Schumarcher, Spurr, Prodan, Alder, Abadie; Tritton và Hornbeck (1982), Smith và Brand (1983), Grier và cộng sự(1989), Reichel (1991) ; Burton V

Barner và cộng sự, 1998 cũng xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất

theo hướng tiếp cận này (dẫn theo Võ Đại Hải - 2008) [7] Newbuold P.J (1967) đề nghị phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối và năng suất của quần xã từ các ô tiêu chuẩn Phương pháp này được chương trình quốc tế

“IBP” thống nhất áp dụng

Đáng chú ý là trong những năm gần đây các phương pháp nghiên cứu định lượng, xây dựng các mô hình dự báo sinh khối cây rừng đã được áp dụng thông qua các mối quan hệ giữa sinh khối cây với các nhân tố điều tra cơ bản,

dễ đo đếm như đường kính ngang ngực, chiều cao cây, giúp cho việc dự đoán sinh khối được nhanh hơn, đỡ tốn kém hơn

Phương pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối cũng được mô tả bởi Shurrman và Geodewaaen (1971), Moore (1973) Gadow và Hui (1999), Oliveira và cộng sự (2000), Voronoi (2001), Mc kenzie và cộng sự (2001) [7]

Bộ phận cây bụi và những cây tầng dưới của tán rừng đóng góp một phần quan trọng trong tổng sinh khối rừng Catchpole và Wheeler (1992) đã đưa ra

bốn phương pháp chủ yếu sau đây để ước tính sinh khối cho bộ phận này: (1)- Lấy mẫu toàn bộ cây (quadrats); (2)- phương pháp kẻ theo đường; (3)- phương pháp mục trắc; (4)- phương pháp lấy mẫu kép sử dụng tương quan [7]

ii) Phương pháp điều tra gián tiếp

Một số tác giả như Trasnean (1926), Huber (1952), Monteith (1960 - 1962), Lemon (1960 - 1987), Inone (1965 - 1968), đã dùng phương pháp dioxit carbon để xác định sinh khối Theo đó sinh khối được đánh giá bằng cách xác định tốc độ đồng hoá CO2

Hai nhà khoa học Aruga và Maidi (1963) đã đưa ra phương pháp

“Chlorophyll” để xác định sinh khối thông qua hàm lượng Chlorophyll trên một đơn vị diện tích mặt đất vì hàm lượng này là một chỉ tiêu biểu thị khả năng của hệ sinh thái hấp thụ các tia bức xạ hoạt động quang tổng hợp (dẫn theo Đặng Trung Tấn – 2001) [25]

Edmonton Et Al đề xướng phương pháp Oxygen năm 1968 nhằm định lượng oxygen tạo ra trong quá trình quang hợp của thực vật màu xanh Từ đó tính ra được năng suất và sinh khối rừng

iii) Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ viễn thám

và hệ thống thông tin địa lý (GIS) với các công cụ như: ảnh hàng không, ảnh

vệ tinh, laze, rada, hệ thống định vị toàn cầu (GPS) được sử dụng trong điều tra sinh khối và đo đếm lượng carbon trong hệ sinh thái và biến đổi của chúng Tiên phong là P.S.Roy, K.G.Saxena và D.S.Kamat (Ấn Độ, 1956) trong công

trình “Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám” đã nêu tổng quát vấn đề sản

phẩm sinh khối và việc đánh giá sinh khối bằng ảnh vệ tinh

-Nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng

Rừng là bể chứa carbon khổng lồ của trái đất và khả năng hấp thụ carbon của thực vật đã được quan tâm từ rất sớm Trên cơ sở các phương pháp tiếp cận về xác định sinh khối rừng nêu trên, các nhà khoa học đã nghiên

cứu khả năng hấp thụ carbon cho các đối tượng khác nhau và đã thu được các kết quả rất đáng kể

Các nhà khoa học đã cố gắng xác định quy mô của các vùng dự trữ carbon toàn cầu và sự đóng góp của rừng vào các vùng dự trữ cũng như những thay đổi về lượng carbon được dự trữ như: Bolin (1977); Post, Emanuel và cộng sự (1982); Detwiler và Hall (1988); Dixin, Brown (1994); Brown, Hall và cộng sự (1996); Malhi, Baldocchi (1999)…[7]

Từ những nghiên cứu trong lĩnh vực này, Woodwell đã đưa ra bảng thống kê lượng carbon theo kiểu rừng Theo đó, tổng lượng carbon ở lục địa là

547 tỷ tấn,và lượng carbon được lưu giữ trong kiểu rừng mưa nhiệt đới là cao nhất (340 tỷ tấn), chiếm hơn 62% tổng lượng carbon trên bề mặt trái đất, trong khi đó đất trồng trọt chỉ chứa khoảng 7 tỷ tấn1% (dẫn theo Phạm Tuấn Anh - 2007) [2] Điều đó chứng tỏ rằng, việc chuyển đổi đất rừng sang đất nông nghiệp sẽ làm mất cân bằng sinh thái, gia tăng lượng khí phát thải gây

đã tính lượng carbon lưu trữ dựa trên tổng sinh khối tươi trên mặt đất, thông qua lượng sinh khối khô (không còn độ ẩm) bằng cách lấy tổng sinh khối tươi

nhân với hệ số 0.49, sau đó nhân sinh khối khô với hệ số 0.5 để xác định lượng carbon lưu trữ trong cây (theo Lê Huy Bá – 2001) [3]

Năm 1994, Brown và Pearce đưa ra các số liệu đánh giá lượng carbon

và tỷ lệ thất thoát đối với rừng nhiệt đới Đối với rừng nhiệt đới, có tới 50% lượng carbon dự trữ trong thảm thực vật và 50% dự trữ trong đất [35]

Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu về khả năng hấp thụ carbon của rừng trên toàn thế giới, tiêu biểu phải kể đến:

Brown và cộng sự (1996) [34] đã ước lượng tổng lượng carbon mà hoạt động trồng rừng trên thế giới có thể hấp thu tối đa trong vòng 50 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) [36] 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 Tổng lượng hấp thu dự trữ carbon của rừng trên toàn thế giới khoảng 830 Pg C, trong đó carbon trong đất lớn hơn 1,5 lần carbon dự trữ trong thảm thực vật (Brown, 1997) [34]

Năm 1999, một nghiên cứu về lượng phát thải carbon hàng năm và lượng carbon dự trữ trong sinh quyển được Malhi và Baldocchi thực hiện Theo các tác giả này thì sự phát thải từ các hoạt động của con người (như đốt nhiên liệu hóa thạch,…) tạo ra 7,1 ±1,1 Gt C/năm đi vào khí quyển, 46% còn lại trong khí quyển, khi đó 2,0 ± 0,8 Gt C/năm được chuyển vào đại dương; 1,8 ± 1,6

Gt C/năm được giữ trong bể trữ carbon trái đất (dẫn theo Võ Đại Hải - 2008) [7]

Công trình nghiên cứu tương đối toàn diện và có hệ thống về lượng carbon tích luỹ của rừng được thực hiện bởi Ilic (2000) và Mc Kenzie (2001) Theo Mc Kenzie (2001), carbon trong hệ sinh thái rừng thường 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 [47]

Theo Schimel và cộng sự, trong chu trình carbon toàn cầu, lượng carbon lưu trữ trong thực vật thân gỗ và trong lòng đất khoảng 2.5Tt, trong khi đó khí quyển chỉ chứa 0.8Tt (dẫn theo Phạm Tuấn Anh - 2007) [2]

Hình 1.1: Sơ đồ Chu trình carbon toàn cầu (Theo Schimel, 2001)

Theo chu trình trên, trong tổng số 6.3Gt – 6.6Gt lượng carbon thải ra từ các hoạt động của con người, có khoảng 0.7Gt – 1.7Gt được hấp thụ bởi các

hệ sinh thái bên trên bề mặt trái đất Và hầu hết lượng carbon trên trái đất được tích lũy trong sinh khối cây rừng, đặc biệt là rừng mưa nhiệt đới

Y Morikawa đã tính khối lượng carbon chiếm 50% khối lượng sinh khối khô, phương pháp này đã được trung tâm Hợp tác Quốc tế và xúc tiến Lâm nghiệp Nhật Bản (JIFPRO) áp dụng (dẫn theo Võ Đại Hải - 2008) [7]

Trong các nghiên cứu về sự biến động carbon sau khai thác rừng phải

kể đến các công trình của Lasco Theo Rodel D Lasco (2002), lượng carbon tích luỹ bởi rừng chiếm 47% tổng lượng carbon trên trái đất, nên việc chuyển đổi đất rừng thành các loại hình sử dụng đất khác có tác động mạnh mẽ đến chu trình carbon Các hoạt động lâm nghiệp và sự thay đổi phương thức sử

Nhiên liệu hóa thạch và hoạt động công nghiệp 6.3±0.6

Hấp thụ của đại dương 2.3 ± 0.8 Khí quyển = 760 Tích lũy 3.3±0.2

Trao đổi không khí đại dương

Trầm tích=0.2

dụng đất, đặc biệt là sự suy thoái rừng nhiệt đới là một nguyên nhân quan trọng làm tăng lượng CO2 trong khí quyển, ước tính có khoảng 1,6 tỷ tấn/năm trong tổng số 6,3 tỷ tấn khí CO2/năm được phát thải ra do các hoạt động của con người Vì vậy, khả năng lưu giữ carbon của rừng nhiệt đới và sự biến động của nó có ý nghĩa rất to lớn trong việc hạn chế quá trình biến đổi khí hậu toàn cầu [48]

Tổng kết lại, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu lượng carbon lưu trữ của rừng theo các hướng tiếp cận chủ yếu sau:

+ Tiếp cận thứ nhất: Phương pháp sinh khối - Tính toán và dự báo khối

lượng sinh khối khô của rừng/đơn vị diện tích (tấn/ha) tại thời điểm cần thiết trong quá trình sinh trưởng Từ đó tính lượng carbon tồn trữ trong vật chất hữu

cơ của rừng; Tại Trung Quốc có Lý Ý Đức (1999) áp dụng và từ lâu người ta đã dùng phương pháp sinh khối để xác định lượng carbon tích luỹ của rừng – đó cũng chính là phương pháp điều tra tài nguyên rừng truyền thống [54]

+ Tiếp cận thứ hai: Phương pháp đốt tươi và đốt khô các mẫu chất thứ

cấp dùng để phân tích hàm lượng carbon của Rayment và Higginsin(1992) bằng oxi tinh khiết trong môi trường nhiệt độ cao và chuyển toàn bộ carbon thành carbonoxit, sau đó carbonoxit được tách ra bằng máy dò của dòng Heli tinh khiết Các loại oxit khác ( nitơ, lưu huỳnh, ) được tách ra từ dòng khí Hàm lượng carbon được tính toán bằng phương pháp không tán sắc của vùng quang phổ hồng ngoại Phân tích hàm lượng carbon bằng hai phương pháp phét sắc ký của dòng khí và quang phổ khối (Giford, 2000)

+ Tiếp cận thứ ba: Dùng quan hệ tương quan giữa W – V để xác định

lượng W tinh làm cơ sở để tính lượng carbon tích lũy của rừng

+ Tiếp cận thứ tư: Phương pháp thể tích - Căn cứ vào thể tích là chính

để tính lượng carbon tích lũy của rừng (IEEAF, 2002); Căn cứ vào thể tích thực

tế để xác định lượng carbon bình quân của những loài cây chủ yếu

+ Tiếp cận thứ năm: Phương pháp xác định qua điều tra chất hữu cơ đất

và Phương pháp tách qua đường carbon cơ sở

1.1.2 Ở Viê ̣t Nam

Việt Nam là một nước đang phát triển, quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước diễn ra mạnh mẽ đã cải thiện đời sống cho người dân nhưng đồng thời cũng làm gia tăng những vấn đề bức xúc về môi trường Theo số liệu kiểm kê KNK quốc gia ở Việt Nam năm 1994, tổng phát thải khí nhà kính tương đương 103,8 triệu tấn CO2, bình quân theo đầu người khoảng 1,4 triệu tấn Do đó, Việt Nam không được xếp vào phụ lục 1 của thế giới, nghĩa là việc phát thải CO2 vào khí quyển còn quá nhỏ so với mặt bằng chung của thế giới, nên chưa bắt buộc phải giảm Đây chính là cơ hội để các nước phát triển đầu tư vào các dự án phát triển kinh tế Việt Nam, đặc biệt là các dự

án CDM trong lâm nghiệp

- Nghiên cứu sinh khối và năng suất rừng

So với những vấn đề nghiên cứu khác trong lĩnh vực lâm nghiệp, nghiên cứu về sinh khối rừng ở nước ta được tiến hành khá muộn (khoảng cuối thập kỷ 80), mặc dù các công trình nghiên cứu tiến hành khá tản mạn và chưa có hệ thống nhưng các nghiên cứu này cũng đã đem lại những kết quả rất có ý nghĩa và để lại nhiều dấu ấn [7] Các công trình nghiên cứu chỉ tập trung vào một số đối tượng nhất định như: Rừng ngập mặn (Nguyễn Hoàng Trí, 1986; Đặng Trung Tấn, 2001); Thông (Ngô Đình Quế, 1971; Lê Hồng Phúc, 1996; Nguyễn Ngọc Lung và Ngô Đình Quế, Viên Ngọc Nam & Nguyễn Dương Thụy, 1991; Nguyễn Văn Bé, 1999); Keo lá tràm (Vũ Văn Thông; 1998; Hoàng Văn Dưỡng, 2000) Hà Văn Tuế (1994) cũng trên cơ sở phương pháp “cây mẫu” của Newboul P.J (1967) nghiên cứu năng suất, sinh khối một số quần xã rừng trồng nguyên liệu giấy tại vùng trung du Vĩnh Phú [29]

Tuy nhiên, việc nghiên cứu sinh khối của các tác giả trên mới chỉ tìm ra

mối quan hệ giữa các bộ phận cây để từ đó đánh giá khả năng đem lại giá trị

về gỗ của cây rừng mà chưa hướng vào nghiên cứu lợi ích môi trường Từ khi

Cơ chế phát triển sạch được thông qua và thực sự trở thành một cơ hội mới

cho ngành lâm nghiệp thì những nghiên cứu về sinh khối rừng ở nước ta bắt đầu nhận được sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học Trong đó, đối tượng nghiên cứu chính vẫn là các loài Thông, Keo, Bạch đàn

Trong khoảng thời gian từ năm 2003 – 2005, Ngô Đình Quế và các cộng tác viên đã tiến hành nghiên cứu xây dựng tiêu chí, chỉ tiêu trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch ở Việt Nam và bước đầu đã đánh giá khả năng hấp thụ carbon thực tế của một số loại rừng trồng ở Việt Nam: Thông nhựa, Keo lai, Keo tai tượng, Keo lá tràm, Bạch đàn Uro [20]

Nguyễn Ngọc Lung (2004) đã nghiên cứu sinh khối rừng trồng Thông

ba lá để làm cơ sở tính toán khả năng cố định carbon của loài cây này Đây được coi là công trình nghiên cứu có ý nghĩa khoa học cao bởi tác giả đã xây dựng được một số hàm tương quan mang tính chất định lượng trong việc xác định sinh khối tạo tiền đề xây dựng các dự án AR – CDM sau này [12]

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 [5]

Vũ Tấn Phương (2006) khi nghiên cứu về sinh khối cây bụi thảm tươi tại Đà Bắc - Hòa Bình; Hà 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 cao 2- 3 m có sinh khối tươi đạt khoảng 61 tấn/ha Các loại cỏ như cỏ

lá tre, cỏ tranh và cỏ chỉ (hoặc cỏ 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, cỏ lông lợn 8 tấn/ha [18]

Nguyễn Ngọc Lung và Nguyễn Tường Vân (2004) đã sử dụng biểu quá trình sinh trưởng và biểu Biomass để tính toán sinh khối rừng [12]

Lý Thu Quỳnh (2007) với công trình “Nghiên cứu sinh khối và khả

năng hấp thụ carbon của rừng Mỡ (Manglietia conifera Dandy) trồng tại

Tuyên Quang và Phú Thọ” đã dựa trên lượng sinh khối và carbon hấp thụ được để đưa ra các phương trình tương quan giúp cho việc nghiên cứu sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của rừng Mỡ được dễ dàng hơn [22]

- Nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng

Một điểm khá chung của các công trình nghiên cứu về lượng carbon hấp thụ của rừng là hầu hết các tác giả thường thiết lập mối quan hệ giữa lượng carbon tích lũy của rừng với các nhân tố điều tra cơ bản như đường kính, chiều cao vút ngọn, mật độ, tuổi cụ thể như Nguyễn Tuấn Dũng (2005) đã lập phương trình cho 2 loài Thông mã vĩ và Keo lá tràm; 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; Vũ Tấn Phương (2006) xây dựng các phương trình quan hệ cho Keo lai, Keo tai tượng, Keo lá tràm, Bạch đàn Urophylla, Quế Đây là những cơ sở quan trọng cho việc xác định nhanh lượng carbon tích lũy của rừng trồng nước ta thông qua điều tra một số nhân

tố đơn giản

Khả năng hấp thụ carbon 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 Kết quả nghiên cứu cho biết: rừng giàu có tổng trữ lượng carbon 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; đồng thời tính toán trữ lượng carbon trong sinh khối thảm tươi cây bụi tại Hòa Bình và Thanh Hóa là 20 tấn/ha với lau lách; 14 tấn/ha với cây bụi cao 2-3 m; khoảng 10 tấn/ha với cây bụi dưới 2m và tế guột; 6,6 tấn/ha với cỏ lá tre; 4,9 tấn/ha với cỏ tranh; cỏ chỉ, cỏ lông lợn là 3,9 tấn/ha [18] 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

Nguyễn Ngọc Lung, Nguyễn Tường Vân 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 [12]

Theo Hoàng Xuân Tý (2004), nếu tăng trưởng rừng đạt 15 m3/ha/năm, tổng sinh khối tươi và chất hữu cơ của rừng sẽ đạt được xấp xỉ 10 tấn/ha/năm tương đương 15 tấn CO2/ha/năm, với giá thương mại CO2 tháng 5/2004 biến động từ 3-5 USD/tấn CO2, thì một ha rừng như vậy có thể đem lại 45-75 USD (tương đương 675.000 - 1.120.000 đồng Việt Nam) mỗi năm [30]

Trung tâm sinh thái rừng và môi trường trong đề tài nghiên cứu định giá rừng đã đưa ra ước tính carbon thông qua đường kính cây rừng cho 5 loài

cây trồng rừng là Acacia mangium, A.auriculiformis; A.hybrid; Pinus

assoniana và P.merkusii [10] Võ Đại Hải (2009) cũng đã có nghiên cứu và

lập các mối quan hệ để ước tính carbon hấp thụ trong rừng trồng bạch đàn [7]

Phạm Tuấn Anh (2007) khi nghiên cứu năng lực hấp thụ CO2 của rừng

tự nhiên lá rộng thường xanh tại Tuy Đức – ĐăkNông đã tiếp cận theo từng loài cây trong rừng tự nhiên như Chò xót, Trâm, Trên cơ sở này, năm 2009,

Bảo Huy đã phát triển phương pháp nghiên cứu ước tính trữ lượng carbon trong các bể chứa ở các hệ sinh thái rừng tự nhiên Việt Nam [2]

1.2 Đặc điểm đối tượng nghiên cứu của đề tài

1.2.1 Dẻ đỏ (Castanaopsis hystrix A.DC.)

- Đặc điểm nhận biết

Cây gỗ lớn thường xanh, cao 25 – 30m, đường kính có thể tới 1m Cành non phủ lông nâu vàng Lá hình trứng trái xoan hoặc ngọn giáo, dài 7 – 12cm rộng 2 – 3.5cm, đầu nhọn dần, đuôi nêm rộng; mép lá nguyên hoặc phía đầu có 3- 4 răng cưa; mặt dưới lá phủ lông hoặc vẩy nâu vàng; gân bên 10 -

14 đôi Cuống là dài 0,8mm

Hoa tự đực hình bông đuôi sóc cuống hoa tự phủ lông Hoa cái mọc lẻ trong đấu và rải rác trên bông Đấu hình cầu thường nứt 4, đường kính liền gai 3 – 4cm, gai hình kim nhọn, hợp ở gốc thành từng bó, che kín đấu Quả kiên hình trứng, đường kính 0.8 – 1.5cm, không phủ lông

- Đặc tính sinh học và sinh thái học

Mùa hoa tháng 4 – 5, quả rụng tháng 11 – 12 Cây 15 tuổi bắt đầu ra hoa kết quả

Dẻ gai đỏ là loài cây trung sinh, lúc nhỏ cần che bóng Tái sinh tự nhiên tốt dưới tán rừng Sau 5 tuổi cây mọc tương đối nhanh Cây thường phân bố ở

Lõi gỗ lớn màu nâu đỏ, giác nhạt hơn Thớ gỗ khô, khi khô hơi nứt rạn

Gỗ dễ làm, khó mối mục, thích hợp để xây dựng, đóng tầu thuyền, làm nông

cụ Vỏ và đấu giàu tanin Hạt có thể ăn được

1.2.2 Sồi phảng (Castanopsis cerebrina)

- Đặc điểm nhận biết

Cây gỗ nhỡ, cao 20- 25m, đường kính có thể tới 80cm, thân thẳng phân cành cao, có múi, gốc có bạnh vè nhỏ Vỏ mỏng màu xám nhạt Cành thẳng, tỉa cành tự nhiên tốt, mỗi năm có 2 vòng cành Lá đơn mọc cách, có lá kèm sớm rụng, lá hình trứng ngược hoặc ngọn giáo, dài 17 – 18cm, rộng 4-8 cm đầu có mũi nhọn ngắn, đuôi hình nêm, mép lá ở 3/4 phía đầu có răng cưa nhọn; gân bên 16 – 20 đôi kéo dài tới đỉnh răng cưa Màu sắc 2 mặt lá phân biệt rõ, mặt trên xanh thẳm, mặt dưới phủ lông ngắn màu gỉ sắt óng ánh Cuống lá dài 1.5 – 2cm Rễ cọc ngắn không ăn sâu, hệ rễ bên thường rộng hơn đường kính tán lá Cây có khả năng liền rễ

Hoa đơn tính cùng gốc, bông đuôi sóc đực, dựng đứng nghiêng, bao hoa 6, nhị 10 – 12, bông đuôi sóc cái dài 5 – 6cm, hoa cái thưa trải đều trên bông Đấu có cuống ngắn 0,4cm; đường kính 1,7 – 1,8cm bọc 1/2 – 2/3 quả, phía trong phủ nhiều lông mịn, phía ngoài phủ lông vàng óng ánh Vẩy trên đấu thưa, hình thuôn dài, xếp thành nhiều hàng không đều Quả hình trụ đầu

có mũi nhọn ngắn, dễ rời khỏi đấu, dài 2.5cm, đường kính 1.5cm; sẹo phẳng hoặc hơi lồi, đường kính 0.6 – 0.7 cm Khi chín quả màu nâu vàng

- Đặc tính sinh học và sinh thái học

Cây có nhịp điệu sinh trưởng trong năm, mỗi năm đổi ngọn một lần Cây mọc tương đối nhanh, ở tuổi 15 cao trung bình 15m, đường kính 18cm

Cây thường xanh, ra hoa tháng 4 – 6, quả chín tháng 4 – 5 năm sau, chu

kỳ sai quả 2 năm Tái sinh hạt và chồi tốt

Cây ưa sáng, lúc nhỏ thích hợp với độ tàn che 0.5 – 0.6; là cây tiên phong nơi còn tính chất đất rừng Sồi phảng thường phân bố trên đồi cao 300 – 800m có đất feralit phát triển trên sa thạch hoặc phiến thạch

Hoa tự xim viên chùy ở nách lá Hoa lưỡng tính màu xanh vàng nhạt, 4 vòng nhị, bao phấn 4 ô mở bằng nắp, nhị thoái hóa 3, hình tam giác Quả hạch hình trụ hay hình trái xoan dài, dài 1 – 1.5cm, đế hình chậu hoa bọc một phần quả

- Đặc tính sinh học và sinh thái học

Re hương sinh trưởng trung bình Mùa hoa tháng 2 – 3, quả chín tháng

7 -8 Thường mọc tự nhiên nơi đất ẩm, tơi xốp Tái sinh hạt tốt dưới độ tàn che 0.4 Khả năng tái sinh chồi mạnh

1.3 Nhận xét và đánh giá chung

Điểm qua các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan tới

đề tài nghiên cứu cho thấy các công trình nghiên cứu trên thế giới được tiến hành khá đồng bộ ở nhiều lĩnh vực từ nghiên cứu cơ bản cho tới các nghiên cứu ứng dụng, trong đó nghiên cứu sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của rừng được nhiều tác giả quan tâm trong những năm gần đây; các phương pháp nghiên cứu cũng khá đa dạng và được hoàn thiện dần, đặc biệt là đã ứng dụng phương pháp mô hình hóa để biểu diễn các mối quan hệ giữa sinh khối và lượng các bon tích lũy với các chỉ tiêu điều tra, giúp cho việc ứng dụng vào thực tiễn nhanh và thuận lợi

Ở nước ta, nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng mặc dù còn ít nhưng cũng có bề dày lịch sử Các kết quả nghiên cứu bước đầu đã cung cấp những thông tin cần thiết về sinh khối và lượng carbon tích lũy ở một số dạng rừng trồng các loài cây chủ yếu như Keo, Bạch đàn, Thông, và các loại rừng ngập mặn Lĩnh vực nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon ở nước ta vẫn còn là một vấn đề mới mẻ và rất cần sự quan tâm của các nhà khoa học Nhìn chung,

số lượng các công trình nghiên cứu còn rất ít, nội dung nghiên cứu tập trung vào xác định khả năng hấp thụ carbon, xác định tiêu chí rừng CDM

Những nghiên cứu về sinh khối và lượng carbon tích lũy của rừng trồng là hết sức cần thiết nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển rừng trồng theo cơ chế phát triển sạch và định giá rừng ở nước ta Tuy nhiên, đối với rừng cây bản địa thuần loài thì có rất ít các công trình nghiên cứu cả về sinh khối cũng như khả năng lưu giữ carbon Trong khi đó, cây bản địa là đối tượng định hướng trồng rừng quan trọng của nước ta, do đó các nghiên cứu khoa học nói chung cũng như nghiên cứu về lượng sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của loại rừng này

là vô cùng cần thiết

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, GIỚI HẠN, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Mục tiêu khoa học: góp phần vào những nghiên cứu về lượng sinh

khối và khả năng tích lũy carbon của cây rừng

- Mục tiêu thực tiễn: Xác định lượng sinh khối và carbon lưu trữ của

rừng Re hương (Cinnamomum iners Reinw.), Dẻ đỏ (Castanaopsis hystrix

A.DC.) và Sồi phảng (Castanopsis cerebrina) trồng thuần loài

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

Rừng Re hương, Dẻ đỏ và Sồi phảng trồ ng thuần loài 12 tuổi, mật độ

1150 cây/ha ta ̣i trung tâm nghiên cứu thực nghiệm lâm sinh Cầu Hai - Phú Thọ

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Về nội dung:

Đề tài tiến hành nghiên cứu rừng trồng Re hương, Dẻ đỏ và Sồi phảng tại thời điểm điều tra, không nghiên cứu hiện trạng thảm thực vật trước khi trồng rừng và diễn biến rừng trước thời điểm điều tra, không nghiên cứu về lượng carbon trong đất rừng

Đề tài thực hiê ̣n nghiên cứu đối với các bộ phâ ̣n rễ, thân, cành, lá, không nghiên cứu các bộ phâ ̣n như: hoa, quả, ha ̣t

+ Về địa điểm: trung tâm nghiên cứu thực nghiệm lâm sinh Cầu Hai -

Phú Thọ

2.3 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu nghiên cứu trên, đề tài tập trung nghiên cứu một số nội dung sau:

- Nghiên cứu sinh khối cây cá lẻ;

- Nghiên cứu sinh khối lớp cây bụi – thảm tươi và vật rơi rụng;

- Nghiên cứu tổng sinh khối lâm phần;

- Nghiên cứu lượng carbon tích luỹ trong cây cá lẻ;

- Nghiên cứu lượng carbon tích luỹ trong lớp cây bụi – thảm tươi và vật rơi rụng;

- Nghiên cứu tổng lượng carbon tích luỹ trong lâm phần

Toàn bộ các bước trong quá trình nghiên cứu được thể hiện tóm tắt trong

sơ đồ sau:

Hình 2.1: Sơ đồ tiến trình nghiên cứu 2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Quan điểm và cách tiếp cận đề tài

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

Tài liệu

tham khảo

Lựa chọn cây tiêu chuẩn,

vị trí ô tiêu chuẩn và kiểu rừng chủ yếu

Lượng C tích tụ của rừng trong khu vực

Lượng C tích tụ trong lâm phần

Xác định tỷ lệ C trong các bộ phận của cây

Xác định lượng sinh khối cây tiêu chuẩn

Lượng sinh khối của rừng trong khu vực

Lượng sinh khối lâm phần

Phương trình lượng sinh khối cây tiêu chuẩn

Tình trạng rừng khu vực nghiên cứu

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 hợp chất hydratcarbon, chu trình này được tóm tắt trong phương trình hóa học:

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 cây 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 [25] Theo PGS.TS Ngô Đình Quế (2006) [21], có thể phân chia phương pháp tính sinh khối rừng thành ba nhóm:

- Nhóm thứ nhất dùng biểu Biomass, cách này cho độ chính xác cao do việc đo tính trực tiếp khối lượng khô các bộ phận rừng (thân, cành, vỏ, lá, gốc,

rễ, vật liệu rơi rụng…)

- Nhóm thứ hai dùng biểu sản lượng, còn gọi là biểu quá trình sinh trưởng để có tổng trọng lượng thân cây gỗ/ha cho từng độ tuổi trữ lượng (m3/ha), nhân với tỷ trọng khô bình quân của loài cây gỗ đó để có khối lượng khô thân cây, lại nhân với một hệ số chuyển đổi cho từng loại rừng để có khối lượng khô

as

- Nhóm thứ ba không có hai loại biểu nói trên thì rút mẫu trên phương pháp lập ô tiêu chuẩn, chọn một số cây để cân đo khôi lượng sinh khối tươi và khô Từ đó sẽ có tổng khối lượng tích lũy carbon trong quá trình quang hợp

để tạo thành sinh khối rừng trồng

Đề tài đã tiến hành sử dụng phương pháp thứ 3 ở trên để tính toán sinh khối cho các lâm phần nghiên cứu

Tỷ lệ carbon được xác định thông qua việc tính toán sự thu nhận và điều hoà CO2 và O2 trong khí quyển của thực vật bằng cách phân tích hàm lượng hoá học của carbon, hydro, oxy, nitơ và tro trong 1 tấn chất khô Lượng carbon hấp thụ và tồn trữ trong vật chất hữu cơ của rừng có thể tính theo hai cách:

- Tính trực tiếp lượng carbon lưu trữ trong phần sinh khối khô từ đó suy ra tỷ lệ % carbon trong các bộ phận của rừng

- Tính khối lượng carbon với bình quân là 50% khối lượng sinh khối khô theo phương pháp của Giáo sư Y.Morikawa mà tổ chức JIFPRO áp dụng

Đề tài tiến hành nghiên cứu lượng carbon lưu trữ của rừng theo cách thứ nhất

2.4.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể

2.4.2.1 Phương pha ́ p thu thập số liê ̣u

- Kế thừ a tài liê ̣u

+ Tài liê ̣u thống kê về hiê ̣n tra ̣ng rừng và đất rừng ta ̣i Đoan Hùng – Phú Thọ

+ Các loại bản đồ (bản đồ hiện trạng, bản đồ quy hoạch sử dụng đất, )

+ Các nghiên cứu đã có về sinh lý, sinh thái các loài cây rừng

+ Tài liệu liên quan đến phương pháp xác định sinh khối, lượng carbon, …

+ Tài liệu về điều kiện cơ bản của khu vực nghiên cứu như điều kiện

tự nhiên, kinh tế - xã hội

- Điều tra ô tiêu chuẩn điển hình

+ Điều tra sơ thám

Trước hết, tiến hành điều tra, khảo sát khu vực nghiên cứu để xác

định đặc điểm địa hình, độ dốc, hiện trạng thực vật và chọn vị trí lập ô tiêu

chuẩn Sau đó mô tả đặc điểm chung về ô tiêu chuẩn, bao gồm: tên chủ rừng,

địa chỉ, diện tích lô rừng, vị trí lập ô tiêu chuẩn, loài cây trồng, thời điểm và

phương thức trồng,…

Lập các ô tiêu chuẩn cố định có diện tích 600 m2 (30 m x 20m) điển

hình đại diện cho tuổi, mật độ, cấp đất tại địa phương Trên mỗi ô tiêu chuẩn

lập 5 ô thứ cấp (ÔThC) có diện tích 4m2 (2m x2m)để điều tra tầng cây bụi,

thảm tươi; đồng thời lập 20 ô dạng bản (ÔDB) diện tích 1m2 (1m x1m) trên 1

ÔTC để điều tra vật rơi rụng Các ÔThC và ÔDB được bố trí theo sơ đồ sau:

Hình 2.2: Sơ đồ điều tra ÔTC điển hình

+ Thu thập số liệu:

Tại các ÔTC, tiến hành đo đếm các chỉ tiêu sau đây:

Đường kính thân cây ở vị trí 1.3m cách mặt đất (D1.3, cm) Chỉ tiêu này được đo bằng thước dây với độ chính xác 0.1cm

Chiều cao thân cây vút ngọn (Hvn, m) Chỉ tiêu này được đo bằng sào với độ chính xác 0.1m

Số liệu đo đếm được ghi vào phụ biểu 01

2.4.2.2 Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu điều tra, đo đếm trong quá trình thực hiện luận văn được xử lý theo phương pháp phân tích thống kê trên phần mềm Excel và SPSS 13.0

 Phương pháp xác định sinh khối (W)

Đề tài nghiên cứu sinh khối lâm phần theo cấu trúc sau:

Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc sinh khối lâm phần 1) Xác định sinh khối cây tiêu chuẩn

- Xác định cây tiêu chuẩn bình quân trong ÔTC: Từ số liệu điều tra đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng tầng cây cao, tiến hành tính toán các giá trị bình quân theo phương pháp thống kê toán học trong lâm nghiệp

Tổng sinh khối lâm phần

Trên mặt đất Dưới mặt đất

- Xác định sinh khối tươi

Sinh khối tươi của cây mẫu là khối lượng tươi của cây mẫu được xác định ngay tại hiện trường Sinh khối tươi cây mẫu bao gồm: Sinh khối trên mặt đất (thân, cành và lá), sinh khối dưới mặt đất (rễ cây) Để đảm bảo cho cây không bị mất khối lượng trong thời gian đo tính, công tác này cần được xác định trong khoảng thời gian ngắn nhất

Trước hết tiến hành chặt hạ cây tiêu chuẩn, vị trí gốc chặt cách mặt đất

từ 5 – 10 cm, tiếp đến các cây mẫu được bỏ sạch đất, phân thành từng bộ phận: lá, thân, cành, rễ (lấy tất cả rễ có đường kính 2mm ); đem cân từng phần ngay tại chỗ, được kết quả sinh khối tươi tương ứng với từng phần (Wti)

Cuối cùng, cộng dồn sinh khối tươi từng bộ phận để xác định sinh khối tươi cây tiêu chuẩn:

Wt cây = ∑Wt i (kg/cây) (2.2)

- Để tính 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 3 - 8 cm; cành cây lấy 500g mẫu đại diện theo trực quan; lá trộn đều và lấy 1 mẫu 0,3 kg

Các mẫu đem sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 105°C đến khối lượng không đổi rồi đem cân, khối lượng đó chính là trọng lượng khô kiệt của mẫu Khi

đó sinh khối khô của các bộ phận cây sẽ được tính thông qua sinh khối tươi và

độ ẩm (K)

+ Xác định độ ẩm:

MC i %=   100

ti

ki ti

w

w w

wki là khối lượng mẫu khô của bộ phận i sau khi sấy (kg)

wti là khối lượng mẫu tươi của bộ phận i (kg)

Wki là sinh khối khô của bộ phận i (kg)

Wti là sinh khối tươi của bộ phận i (kg)

2) Xác định sinh khối tầng cây bụi – thảm tươi

Trên các ÔThC, cắt toàn bộ cây bụi – thảm tươi (CB – TT) phía trên mặt đất (nhặt lấy rễ cây có đường kính từ 2 mm trở lên rồi cân và tính trung bình để xác định sinh khối tươi trên đơn vị diện tích ô thứ cấp Trộn đều và lấy mẫu để sấy khô và tính sinh khối khô theo cách như tầng cây cao (TCC)

3) Xác định sinh khối vật rơi rụng

Đối với các ÔDB diện tích 1m2 trong từng ÔTC, thu gom toàn bộ vật rơi rụng (VRR) trên các ÔDB, cân tại chỗ khối lượng vật rơi rụng, tính trung bình cho 1m2 Trộn đều VRR và lấy mẫu để sấy khô và tính sinh khối khô theo cách như TCC và CB – TT

Kết quả cân sinh khối tươi và khô được ghi vào phụ biểu 03 và 04

4) Xác định sinh khối toàn lâm phần

Lượng sinh khối của lâm phần do các tổ phần của tầng cây cao, tầng cây bụi – thảm tươi và tầng vật rơi rụng hợp thành

Lượng sinh khối bình quân của TCC cho 1ha rừng được tính dựa trên lượng sinh khối cây tiêu chuẩn theo công thức sau:

W TCC /ha= W cây x N ÷ 10 3 (tấn/ha) (2.6)

Lượng sinh khối bình quân của tầng CB – TT cho 1ha rừng được tính công thức sau:

Tổng sinh khối tươi cho 1ha rừng được tính như sau:

Wt/ha = Wt TCC /ha + Wt CB /ha + Wt VRR /ha (tấn/ha) (2.9)

Tổng sinh khối khô cho 1ha rừng được tính như sau:

Wk/ha = Wk TCC /ha + Wk CB /ha + Wk VRR /ha (tấn/ha) (2.10)

 Xác định lượng carbon

Xác định lượng carbon trong mẫu nghiên cứu:

Các mẫu sau khi sấy khô thì được nghiền nhỏ rồi đem phân tích để xác

định hàm lượng carbon có trong từng mẫu theo phương pháp Walkley- Black

- Trình tự xác định:

+ Cân chính xác từ 0.05-1g mẫu vào bình tam giác 250ml

+ Thêm chính xác 10ml K2Cr2O7 1N, lắc cho trộn đều đất và dung dịch

+ Thêm nhanh 20ml ax H2SO4đđ Lắc đều hỗn hợp và đặt trên tấm amiăng

+ Để yên 30 phút cho nguội

+ Thêm 100ml nước cất và 10 ml ax H3PO4, để thật nguội rồi chuẩn + Thêm 0,3ml (10 giọt) chỉ thị Bari Diphenylamin sunfonat và chuẩn

độ K2Cr2O7 bằng dd muối sắt II (nếu chuẩn quá dư sắt II cho thêm 0,5ml

K2Cr2O7 1N và tiếp tục chuẩn cẩn thận, khi đó tính cộng thêm 0,5ml K2Cr2O7

vào lượng K2Cr2O7 đã dùng) cho đến khi xuất hiện màu xanh lá cây

=> số ml đương lượng K2Cr2O7 của 10ml dung dịch 1N là: a.t

Gọi số ml muối sắt II chuẩn độ mẫu là b, thì số ml đương lượng chuẩn

K2Cr2O7 còn dư là: b.t

=> Số ml đương lượng K2Cr2O7 đã ôxi hóa (OXH) chất hữu cơ là:(a-b).t

Số ml đương lượng C hữu cơ đã bị OXH là: (a-b).10/a

Số mg C hữu cơ đã bị OXH là: 10.(a-b).3/a (trong đó 3=mdlgC =12/4) Phương pháp Walklay-Black OXH được 75% tổng số chất hữu cơ, vậy số mg

C hữu cơ trong mẫu là: 10.(a-b).3.100/a.75 = 10.(a-b).4/a

Gọi m là khối lượng mẫu cân(g)

% C =

m a

b a







 ) 10 0 39 (

(2.12)

Xác định lượng carbon trong từng bộ phận lâm phần:

Lượng carbon bình quân tích tụ trong từng bộ phận cho 1ha rừng được xác định theo công thức:

Mc/ha i = Wk/ha i Rc i (2.13) Trong đó: Mc i /ha là lượng tích tụ carbon của bộ phận i (tấn/ha)

Wk i /ha là lượng sinh khối khô của bộ phận i (tấn/ha)

Rc i là tỷ lệ hàm lượng carbon của bộ phận i (%) Tổng lượng carbon tích lũy cho 1 ha rừng:

Mc/ha = ∑Mc i /ha (2.14)

Tỷ lệ carbon trong các bộ phận cây rừng được ghi vào phụ biểu 05

 Số liệu nghiên cứu phục vụ đề tài:

- Số lượng ô tiêu chuẩn: 3 ô cho mỗi loài Tổng số ô tiêu chuẩn đã lập là: 3ÔTC x 3 loài = 9 ÔTC

- Số lượng ô thứ cấp: trong mỗi ô tiêu chuẩn lập 5 ô thức cấp Tổng số

- Mẫu phân tích sinh khối khô:

+ Mẫu cây gỗ: Mỗi bộ phận cây gỗ lấy một mẫu Tổng số mẫu cây gỗ

là 36 mẫu

+ Mẫu cây bụi, thảm tươi: 1 mẫu x 9 ÔTC = 9 mẫu

+ Mẫu vật rơi rụng: 1 mẫu x 9 ÔTC = 9 mẫu

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI

KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1 Điều kiện tự nhiên

3.1.1 Vị trí địa lý

Khu vực nghiên cứu nằm trên đất thuộc Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm lâm sinh Cầu Hai quản lý, nằm trên địa bàn hành chính của 7 xã (Chân Mộng, Minh Phú, Vân Đồn, Tiêu Sơn, Minh Tiến, Đại An và Năng Yên) thuộc 2 huyện Đoan Hùng và Thanh Ba của tỉnh Phú Thọ với tọa độ địa lý: 21040’ vĩ Bắc, 105020’ kinh Đông

Phía Đông giáp các xã Vụ Quang huyện Đoan Hùng, Phú Mỹ huyện Phù Ninh;

Phía Tây giáp các xã Thái Ninh, Quảng Nạp huyện Thanh Ba;

Phía Nam giáp các xã Trạm Thản huyện Phù Ninh, Khải Xuân huyện Thanh Ba;

Phía Bắc giáp các xã Yên Kiện, Hùng Long của huyện Đoan Hùng

3.1.2 Địa hình, thổ nhưỡng

Khu vực nghiên cứu thuộc vùng đồi núi trung du tiếp giáp với miền núi,

hệ thống đồi bát úp chạy dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, độ dốc không vượt quá 200, độ cao so với mặt nước biển trung bình là 60m Địa hình tương đối đồng nhất thuận lợi cho các hoạt động sản xuất lâm nghiệp

Do địa hình tương đối đồng nhất, độ cao thấp nên đất trong khu vực này khá đồng nhất, chủ yếu là loại đất Feralit vàng đỏ và đỏ vàng phát triển trên

đá mẹ Gnai và phiến thạch Mica, tầng đất dày > 100cm, thành phần cơ giới nhẹ thích hợp với nhiều loại cây trồng

3.1.3 Khí hậu, thuỷ văn

Do địa hình tương đối đồng nhất, không có núi cao che chắn nên khí hậu của khu vực nghiên cứu không có gì đặc thù mà mang tính chất khí hậu của vùng Đông Bắc Bộ Khí hậu nhiệt đới gió mùa với 4 mùa đặc trưng của khí hậu miền bắc Việt Nam: Xuân, Hạ, Thu, Đông, đặc trưng mùa đông khô, rét và có mưa phùn Căn cứ vào lượng mưa phân bố trong năm người ta có thể chia khí hậu khu vực Cầu Hai thành 2 mùa: mùa khô, mùa mưa rõ rệt;

Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa bình quân là 1700mm/năm, tập trung vào các tháng 6,7,8; mùa mưa chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm Số ngày mưa trung bình hằng năm là 156 ngày

Nhiệt độ bình quân 23,10C, độ ẩm không khí trung bình 85%

Tốc độ gió bình quân 1,53m/s, tốc độ lớn nhất 26m/s, hàng năm thường

có từ 3 đến 4 cơn bão

Với địa hình đồi bát úp, tương đối đồng nhất nên khu vực Cầu Hai rất ít sông suối, chỉ có suối lớn Cầu Hai và các nhánh nhỏ của nó hợp lại chảy theo hướng Đông Nam đổ ra sông Lô Suối này nằm trong lưu vực của 2 con sông lớn là sông Hồng và sông Lô nhưng đây thuộc phần hạ lưu của các con sông này nên nước chảy khá chậ m Đây là điều kiện thuận lợi cho khu vực trong việc giao thông đường thuỷ

3.1.4 Thực vật rừng

Tài nguyên thực vật khu vực nghiên cứu khá phong phú, có tới 298 loài thuộc 65 họ (Theo kết quả điều tra của Trường Đại học tổng hợp Hà Nội trước đây) Tổ thành loài cây bản địa tại khu vực phong phú, nhiều họ tham gia như họ Ngọc lan (Magnoliaceae); họ Đậu (Fabaceae); họ Giẻ (Fagaceae);

họ Long não (Lauraceae); họ Xoan (Meliaceae); họ Trám (Burseraceae); họ Vang (Caesalpiniaceae); họ Bồ hòn (Sapindaceae); họ Dầu (Diptercarpaceae);

họ phụ Tre nứa (Bambusoides) … trong đó có nhiều loài cây gỗ lớn có giá trị như Lim xanh, Trám trắng, Re gừng, Mỡ, Xoan đào, Sồi phảng…, các loài tre như Diễn trứng, Diễn đá, Gầy, Tre vàng sọc, Sặt, Vầu…, nhóm Song, Mây,

Ba kích, Sa nhân là những loài lâm sản ngoài gỗ cho sản phẩm nhanh dễ bán trên thị trường và có một số loài tre có giá trị kinh tế cao như Diễn trứng cung cấp lá cho xuất khẩu, Luồng cung cấp nguyên liệu giấy, xây dựng Ngoài ra còn có nhiều cây ra quả làm thức ăn cho chim thú thông qua đó có thể phục hồi khu rừng lân cận và bảo tồn các loài động vật

3.2 Đặc điểm kinh tế xã hội trong vùng

3.2.1 Đặc điểm về kinh tế xã hội

3.2.1.1 Dân số, dân tộc

Tổng dân số 3.071 người thuộc 815 hộ trong đó số lao động 1.595 người Dân tộc chủ yếu tại đây là người Kinh định cư từ lâu đời chiếm đến 98%, các dân tộc khác (Cao lan, Sán dìu…) chiếm chỉ có 2% Dân cư khu vực này chủ yếu là di cư từ các tỉnh đồng bằng sông Hồng lên như Thái Bình, Nam Định, Hưng Yên… vì vậy, dân cư không có phong tục tập quán riêng, là

sự giao thoa văn hoá và trình độ canh tác nông lâm nghiệp tương đối tốt Đây cũng là điều kiện thuận lợi để áp dụng các tiến bộ khoa học kĩ thuật nông lâm nghiệp vào sản xuất

3.2.1.2 Tình hình kinh tế, xã hội

Giao thông rất thuận lợi do có quốc lộ 2 chạy qua lên các tỉnh Tuyên Quang, Hà Giang, Lào Cai, Yên Bái, tỉnh lộ 31B từ Chân Mộng đi xã Vụ Quang đến sông Lô và sang huyện Sơn Dương của tỉnh Tuyên Quang, tỉnh lộ

312 từ Chân Mộng đi các xã của huyện Thanh Ba và huyện Hạ Hoà

Khu vực Cầu Hai cách nhà máy giấy Bãi Bằng 25km về phía nam theo đường quốc lộ 2 Đây là điều kiện rất thuận lợi cho sản xuất lâm nghiệp phát triển cho nên khu vực này nằm trong quy hoạch của vùng nguyên liệu giấy