NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÂN TỐ KHÍ HẬU ĐẾN ĐỘ RỘNG VÒNG NĂM LOÀI THÔNG BA LÁ (Pinus kesiya) TRỒNG TẠI HUYỆN ĐẮK TÔ, TỈNH KON TUM

HỒ CHÍ MINH **************** ĐOÀN NGỌC LỢI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÂN TỐ KHÍ HẬU ĐẾN ĐỘ RỘNG VÒNG NĂM LOÀI THÔNG BA LÁ Pinus kesiya TRỒNG TẠI HUYỆN ĐẮK TÔ, TỈNH KON TUM Ngành: Lâ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

****************

ĐOÀN NGỌC LỢI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÂN TỐ KHÍ HẬU ĐẾN

ĐỘ RỘNG VÒNG NĂM LOÀI THÔNG BA LÁ (Pinus kesiya)

TRỒNG TẠI HUYỆN ĐẮK TÔ, TỈNH KON TUM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH LÂM NGHIỆP

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 06/2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

****************

ĐOÀN NGỌC LỢI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÂN TỐ KHÍ HẬU ĐẾN

ĐỘ RỘNG VÒNG NĂM LOÀI THÔNG BA LÁ (Pinus kesiya)

TRỒNG TẠI HUYỆN ĐẮK TÔ, TỈNH KON TUM

Ngành: Lâm Nghiệp

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn: ThS TRƯƠNG VĂN VINH

Thành phố Hồ Chí Minh

Tháng 06/2012

LỜI CẢM TẠ

Để có được thành quả này, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Cha mẹ đã sinh thành, nuôi dưỡng, luôn quan tâm, ủng hộ và giúp đỡ tôi mọi việc để tôi có ngày hôm nay

Quý thầy cô giáo Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, khoa Lâm Nghiệp Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập

Thầy Trương Văn Vinh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận

Anh Nguyễn Văn Thiết và chị Dương Thị Ánh Tuyết đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận

Bạn Nguyễn Quang Vũ, bạn Trần Huy Luân và tất cả những người bạn trong tập thể lớp DH08LN đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận

Xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 06 năm 2012

TÓM TẮT

Khóa luận “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhân tố khí hậu đến độ rộng

vòng năm loài Thông ba lá (Pinus kesiya) trồng tại huyện Đắk Tô, tỉnh Kon

Tum” được thực hiện từ ngày 15 tháng 02 năm 2012 đến ngày 15 tháng 06 năm

2012

Khóa luận nghiên cứu dựa trên phương pháp khí hậu thực vật (Dendroclimatology) Đây là phương pháp nghiên cứu mới dựa trên kết quả phân tích vòng năm để đánh giá sự ảnh hưởng của khí hậu trong quá khứ đến quá trình sinh trưởng của cây Mục tiêu chính của khóa luận là tìm hiểu mối quan hệ giữa độ rộng vòng năm với các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, lượng bốc hơi và với các chỉ số khô hạn

Sau quá trình thu thập, xử lý mẫu, tính toán và phân tích số liệu, khóa luận đã thu được một số kết quả sau:

- Biến trình nhiệt độ có xu hướng tăng, biến trình lượng mưa có xu hướng giảm trong giai đoạn từ năm 1978 đến 2010

- Thông qua các chỉ số hạn thông dụng như SPI, SaI khóa luận đã xác định được các giai đoạn khô hạn từ năm 1978 đến 2010 như: 1998, 2008, 2010 là những năm xảy ra hạn với cường độ mạnh

- Tuổi lớn nhất của loài Thông ba lá tại khu vực nghiên cứu là 25 năm (1987 – 2011) ở mẫu cây số 1; tuổi nhỏ nhất là 17 năm (1995 – 2011) ở mẫu cây số 7 Độ rộng vòng năm trung bình của loài Thông ba lá tại khu vực nghiên cứu là 0,99 mm

- Lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm, lượng bốc hơi có ảnh hưởng đến độ rộng vòng năm loài Thông ba lá nhưng không rõ rệt

- Ảnh hưởng tổng hợp của các yếu tố khí hậu đến độ rộng vòng năm loài Thông ba lá là khá rõ ràng

- Giữa độ rộng vòng năm và chỉ số mưa chuẩn hóa SPI tồn tại mối quan hệ tuyến tính dương

SUMMARY

The thesis “Researching on the influence of climate factors to width of the tree rings of Pinus kesiya grown in Đắk Tô district, Kon Tum province” is made from 15 February to 15 June 2012

The thesis research-based the Dendroclimatology This is new research methods based on analysis results of tree rings to assess the influence of climate in the past to the process of growth of plants The main objective of the thesis is to explore the relationship between width of the tree rings with the elements of temperature, humidity, rainfall, evaporation and drought index

After the process of collecting, processing, calculating and data analysis, thesis has obtained some results:

- Variation in temperature tended to increase, variation in rainfall tended to decrease during the period from 1978 to 2010

- Through the drought index used as SPI, SaI, thesis have identified the drought period from 1978 to 2010 as: 1998, 2008, 2010 were years of intense drought

- Highest age of Pinus kesiya in the study area is 25 years (1987-2011) in the sample tree number 1; lowest age is 17 years (1995-2011) in the sample tree number 7 The average width of the tree rings of Pinus kesiya in the study area is 0,99 mm

- Rainfall, temperature, humidity, evaporation affects the width of the tree rings of Pinus kesiya but not visibly

- The total effect of climatic factors the width of the tree rings of Pinus kesiya are pretty clear

- Between width of the tree rings and SPI exists a positive linear relationship

MỤC LỤC

Trang tựa i

Lời cảm tạ ii

Tóm tắt iii

Mục lục v

Danh sách các bảng viii

Danh sách các hình ix

Danh sách chữ viết tắt xi

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Giới hạn đề tài 2

Chương 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

2.1 Khái quát về loài Thông ba lá (Pinus kesiya Royle ex Gordon) 4

2.2 Đặc điểm tự nhiên - kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 5

2.2.1 Đặc điểm tự nhiên 5

2.2.2 Tài nguyên thiên nhiên 7

2.2.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội 9

2.3 Khái quát về các chỉ số hạn 10

2.4 Khái quát về phương pháp khí hậu thực vật (Dendroclimatology) 11

2.5 Cơ sở khoa học của phương pháp phân tích vòng năm 13

2.6 Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước 15

2.7 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 16

Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

3.1 Nội dung nghiên cứu 18

3.2 Phương pháp nghiên cứu 18

3.2.1 Chuẩn bị 18

3.2.2 Ngoại nghiệp 19

3.2.3 Nội nghiệp 20

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 26

4.1 Đặc điểm khí hậu Đắk Tô trong 33 năm (1978 - 2010) 26

4.2 Kết quả tính toán các chỉ số khí hậu, chỉ số khô hạn ở Đắk Tô trong 33 năm (1978 – 2010) 29

4.2.1 Kết quả tính toán các chỉ số lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm, lượng bốc hơi 29

4.2.2 Kết quả tính toán các chỉ số khô hạn 32

4.3 Kết quả nghiên cứu vòng năm của loài Thông ba lá 35

4.3.1 Đặc điểm vòng năm loài Thông ba lá trồng tại huyện Đắk Tô 35

4.3.2 Chỉ số độ rộng vòng năm (RWI) của loài Thông ba lá 36

4.4 Mối quan hệ giữa chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá với các yếu tố khí hậu 37

4.4.1 Mối quan hệ giữa chỉ số độ rộng vòng năm (RWI) loài Thông ba lá với lượng mưa 37

4.4.2 Mối quan hệ giữa chỉ số độ rộng vòng năm (RWI) loài Thông ba lá với nhiệt độ 40

4.4.3 Mối quan hệ giữa chỉ số độ rộng vòng năm (RWI) loài Thông ba lá với độ ẩm 43

4.4.4 Mối quan hệ giữa chỉ số độ rộng vòng năm (RWI) loài Thông ba lá với lượng bốc hơi 45

4.4.5 Ảnh hưởng tổng hợp của các yếu tố khí hậu theo tháng đến độ rộng vòng năm loài Thông ba lá 48

4.5 Ảnh hưởng của khô hạn đến độ rộng vòng năm loài Thông ba lá 48

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51

5.1 Kết luận 51

5.2 Kiến nghị 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC BẢNG

BẢNG TRANG

Bảng 3.1 Kết quả phân tích số liệu bằng phần mềm COFECHA – phần 6 22

Bảng 3.2 Phân cấp hạn theo SPI 24

Bảng 3.3 Phân cấp hạn theo chỉ số khô hạn cán cân nước K 25

Bảng 3.4 Phân cấp hạn theo chỉ số SaI 25

Bảng 4.1 Số liệu khí hậu tại Đắk Tô tổng hợp TB hàng tháng trong 33 năm 26

Bảng 4.2 Số liệu tổng hợp khí hậu tại Đắk Tô trong 33 năm (1978 – 2010) 27

Bảng 4.3 Tóm tắt các đặc trưng khí hậu tại Đắk Tô từ năm 1978 – 2010 29

Bảng 4.4 Chỉ số lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi tại Đắk Tô (1979 – 2009) 30 Bảng 4.5 Chỉ số mưa chuẩn hóa SPI, chỉ số Sazonov (SaI), chỉ số khô hạn cán cân nước K tại Đắk Tô trong 33 năm (1978 – 2010) 32

Bảng 4.6 Chỉ số độ rộng vòng năm (RWI) của loài Thông ba lá trồng tại Đắk Tô 36 Bảng 4.7 Chỉ số lượng mưa và chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá 38

Bảng 4.8 Chỉ số nhiệt độ và chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá 41

Bảng 4.9 Chỉ số độ ẩm và chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá 43

Bảng 4.10 Chỉ số lượng bốc hơi và chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá 46

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Thông ba lá trồng tại thị trấn Đắk Tô 5

Hình 3.1 Khoan tăng trưởng 19

Hình 3.2 Mẫu khoan được lấy ra từ ống khoan 20

Hình 3.3 Xử lý mẫu 21

Hình 3.4 Mẫu gỗ sau khi xử lý 21

Hình 3.5 Đo đếm vòng năm tại phòng thí nghiệm 23

Hình 4.1 Lượng mưa, lượng bốc hơi và nhiệt độ trung bình hàng tháng tại Đắk Tô trong 33 năm 26

Hình 4.2 Biến trình lượng mưa và nhiệt độ tại Đắk Tô từ 1978 – 2010 28

Hình 4.3 Biểu đồ biểu diễn sự biến động của các chỉ số lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm tại Đắk Tô từ năm 1979 đến 2009 31

Hình 4.4 Biến trình và xu thế của chỉ số SPI tại Đắk Tô từ 1978 – 2010 33

Hình 4.5 Biến trình và xu thế của chỉ số SaI tại Đắk Tô từ 1978 – 2010 34

Hình 4.6 Biến trình và xu thế của chỉ số K tại Đắk Tô từ 1978 – 2010 35

Hình 4.7 Biểu đồ biểu diễn sự biến động RWI loài Thông ba lá tại Đắk Tô 37

Hình 4.8 Biến động chỉ số lượng mưa (R) và chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá (RWI) 38

Hình 4.9 Mối quan hệ giữa chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá với lượng mưa tháng 40

Hình 4.10 Biến động chỉ số nhiệt độ (T) và chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá (RWI) 41

Hình 4.11 Mối quan hệ giữa chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá với nhiệt độ trung bình tháng 42

Hình 4.12 Biến động chỉ số độ ẩm (U) và chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá (RWI) 44

Hình 4.13 Mối quan hệ giữa chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá

với độ ẩm trung bình tháng 45

Hình 4.14 Biến động chỉ số bốc hơi (E) và chỉ số độ rộng vòng năm

loài Thông ba lá (RWI) 46

Hình 4.15 Mối quan hệ giữa chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá

với lượng bốc hơi tháng 47

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

SaI : Chỉ số khô hạn Sazonov

PDSI : Chỉ số khô hạn Palmer (Palmer Drought Severity Index) SPI : Chỉ số mưa chuẩn hóa (Standardized Precipitation Index)

K : Chỉ số khô hạn cán cân nước K

R : Chỉ số lượng mưa

T : Chỉ số nhiệt độ

U : Chỉ số độ ẩm

E : Chỉ số lượng bốc hơi

RWI : Chỉ số độ rộng vòng năm (Ring Width Index)

VQG : Vườn quốc gia

Sự đa dạng, phong phú về các kiểu rừng, cùng với kết cấu tầng tán phức tạp

đã hình thành dưới tán rừng một hoàn cảnh khí hậu độc đáo, đó là tiểu khí hậu rừng,

có ảnh hưởng quyết định đến sự tồn tại và phát triển của cả quần xã sinh vật, quyết định đến cường độ, chiều hướng tái sinh rừng Đồng thời, rừng cũng ảnh hưởng đến điều kiện khí hậu ở những vùng lân cận, rừng làm giảm nhiệt độ, tăng độ ẩm không khí, tăng lượng mưa, cản gió, bão Ngoài ra, rừng còn có các vai trò sinh thái như cân bằng lượng O2 và CO2 trong khí quyển, giữ đất, giữ nước,…

Là một nhà lâm học chúng ta cần nắm rõ mối quan hệ và các quy luật tác động qua lại giữa rừng với khí hậu để có những biện pháp tác động thích hợp nhằm điều chỉnh mối quan hệ ấy theo hướng mong muốn

Quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật trong điều kiện tự nhiên chịu

sự tác động của nhiều yếu tố sinh thái như khí hậu, điều kiện lập địa, tác động của các loài sinh vật, sự cạnh tranh loài, Các tác động đó đều trực tiếp hay gián tiếp ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của thực vật và hầu hết ảnh hưởng từ những tác động đó đều được ghi lại trên thân cây mà “bản ghi” rõ ràng hơn cả đó là

các vòng năm Vòng năm là kết quả của hoạt động sinh trưởng và phát triển của thực vật thân gỗ Độ rộng vòng năm phản ánh tốc độ sinh trưởng của một cây, số lượng vòng năm cho biết tuổi cây Bằng việc đối chiếu mối liên hệ giữa diễn biến vòng năm trên cây gỗ lâu năm với diễn biến của các yếu tố khí hậu như nhiệt độ, độ

ẩm, lượng mưa theo hàng năm, hàng trăm, hàng ngàn năm, ta có thể thẩm định lại diễn biến của khí hậu trong quá khứ, đồng thời tìm ra các quy luật biến đổi của các mối liên hệ này, từ đó có thể xây dựng các cơ sở dự báo diễn tiến khí hậu trong tương lai Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin cần thiết cho các nhà chuyên môn Lâm nghiệp xây dựng các phương án khôi phục, cải tạo, quản lý và

sử dụng rừng bền vững Phân tích, đánh giá sự tác động của môi trường lên cấu trúc vòng năm tức là phân tích sự thể hiện tình hình sinh trưởng phát triển hàng năm qua màu sắc, độ rộng, hẹp của vòng gỗ

Vì thế, phân tích vòng năm chúng ta có thể biết được những thông tin quan trọng về khí hậu cũng như ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu đến sự sinh trưởng của

thực vật Xuất phát từ đó, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhân tố

khí hậu đến độ rộng vòng năm loài Thông ba lá (Pinus kesiya) trồng tại huyện

Đắk Tô, tỉnh Kon Tum” để thực hiện khóa luận cuối khóa

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Tìm hiểu mối liên hệ giữa các yếu tố khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm

không khí, lượng bốc hơi) với chỉ số độ rộng vòng năm của loài Thông ba lá (Pinus

kesiya) trồng tại huyện Đắk Tô, tỉnh Kon Tum

Tìm hiểu mối liên hệ giữa các chỉ số hạn (Chỉ số mưa chuẩn hóa SPI (Standardized Precipitation Index), chỉ số khô hạn cán cân nước K, chỉ số Sazonov (SaI)) với chỉ số độ rộng vòng năm của loài Thông ba lá trồng tại huyện Đắk Tô, tỉnh Kon Tum Từ đó, phân tích đánh giá mức độ phù hợp của các chỉ số hạn tại khu vực nghiên cứu

1.3 Giới hạn đề tài

Vì thời gian, nhân lực và kinh phí có hạn do đó đề tài chỉ tập trung nghiên cứu, đánh giá tác động của các yếu tố khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, lượng

bốc hơi) và một số chỉ số khô hạn đến độ rộng vòng năm của loài Thông ba lá trồng tại huyện Đắk Tô, tỉnh Kon Tum

Chương 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Khái quát về loài Thông ba lá (Pinus kesiya Royle ex Gordon)

Tên loài: Thông ba lá

Tên khoa học: Pinus kesiya Royle ex Gordon

Quả nón hình trứng viên chùy, dài 5 - 9 cm thường gập xuống đôi khi quả hơi vẹo đầu Quả vảy dày có rốn rất rõ, có khi có gai nhọn Hạt có cánh dài 1,5 - 2,5

cm Quả có thể tồn tại trên cây mẹ tới 9 - 10 năm

Phân bố ở độ cao 900 - 1500 m (Lâm Đồng) và 800 - 1200 m (ở miền Bắc),

là loài cây ưa sáng, thường sống trên nhiều loại đất Phân bố tự nhiên rộng ở các nước vùng Đông Nam Á Ở Việt Nam Thông ba lá phân bố từ độ cao 600 - 2000 m

so với mực nước biển thuộc các tỉnh Tây Nguyên, Hà Giang, Lai Châu,Yên Bái, Sơn La Thông thường mọc tự nhiên thuần loại

Gỗ mềm nhẹ, màu vàng đến màu vàng da cam Tỷ trọng d = 0,65 - 0,7 Có thể dùng đóng đồ thông thường, làm bột giấy, đồ dùng văn phòng phẩm,… Nhựa có chất lượng tốt từ 3 – 5 kg/cây/năm Cây thường trồng cải tạo môi trường và cảnh quan

Hình 2.1 Thông ba lá trồng tại thị trấn Đắk Tô 2.2 Đặc điểm tự nhiên - kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu

2.2.1 Đặc điểm tự nhiên

2.2.1.1 Vị trí địa lý

Kon Tum là tỉnh miền núi vùng cao, nằm ở phía Bắc Tây Nguyên trong tọa

độ địa lý từ 107020’ đến 108032’ kinh độ Đông và từ 13010’ đến 15027’ vĩ độ Bắc

Kon Tum có diện tích tự nhiên 9.676,5 km2, phía Bắc giáp tỉnh Quảng Nam; phía Nam giáp tỉnh Gia Lai; phía Đông giáp Quãng Ngãi; phía Tây giáp hai nước Lào và Campuchia Tỉnh có 9 đơn vị hành chính cấp huyện, với 96 xã, phường và thị trấn, bao gồm: Thành phố Kon Tum, Huyện Đắk Glei, Huyện Đắk Hà, Huyện Đắk Tô, Huyện Konplong, Huyện Kon Rẫy, Huyện Ngọc Hồi, Huyện Sa Thầy, Huyện Tu Mơ Rông Tỉnh lỵ của Kon Tum hiện nay là thành phố Kon Tum cách Quy Nhơn 215 km về phía Tây, cách thành phố Hồ Chí Minh 600 km về phía Bắc

Huyện Đắk Tô nằm ở phía Bắc tỉnh Kon Tum Trung tâm huyện là thị trấn Đắk Tô, cách trung tâm hành chính Kon Tum khoảng 42 km về phía Bắc theo quốc

lộ 14

Về ranh giới hành chính: Phía Đông giáp huyện Đắk Hà và huyện Tu Mơ Rông; phía Tây giáp huyện Ngọc Hồi và huyện Sa Thầy; phía Nam giáp huyện Sa Thầy và huyện Đắk Hà; phía Bắc giáp huyện Tu Mơ Rông

2.2.1.2 Địa hình

Phần lớn Kon Tum nằm ở phía Tây dãy Trường Sơn, địa hình thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Đông sang Tây Địa hình của tỉnh Kon Tum khá đa dạng: đồi núi, cao nguyên và vùng trũng xen kẽ nhau Trong đó:

- Địa hình đồi, núi: chiếm khoảng 2/5 diện tích toàn tỉnh, bao gồm những đồi núi liền dải có độ dốc 150 trở lên Các núi ở Kon Tum do cấu tạo bởi đá biến chất cổ nên có dạng khối như khối Ngọc Linh (đỉnh Ngọc Linh cao 2.598 m), là nơi bắt nguồn của nhiều con sông chảy về Quảng Nam, Đà Nẵng như sông Thu Bồn và sông Vu Gia; chảy về Quảng Ngãi như sông Trà Khúc Địa hình núi cao liền dải phân bố chủ yếu ở phía Bắc – Tây Bắc chạy sang phía Đông tỉnh Kon Tum Ngoài

ra Kon Tum còn có một số ngọn núi như: ngọn Bon San (1.929 m); ngọn Ngọc Kring (2.066 m) Mặt địa hình bị phân cắt hiểm trở, tạo thành các thung lũng hẹp, khe, suối Địa hình đồi tập trung chủ yếu ở huyện Sa Thầy có dạng nghiêng về phía Tây và thấp dần về phía Tây Nam, xen giữa vùng đồi là dãy núi Chư Mo Ray

- Địa hình thung lũng: Nằm dọc theo sông Pô Kô đi về phía Nam của tỉnh, có dạng lòng máng thấp dần về phía Nam, theo thung lũng có những đồi lượn sóng như Đắk Uy, Đắk Hà và có nhiều chỗ bề mặt bằng phẳng như vùng thành phố Kon Tum, thung lũng Sa Thầy được hình thành giữa các dãy núi kéo dài về phía Đông chạy dọc biên giới Việt Nam – Campuchia

- Địa hình cao nguyên: Tỉnh Kon Tum có cao nguyên Konplong nằm giữa dãy An Khê và dãy Ngọc Linh có độ cao 1.100 – 1.300 m, đây là cao nguyên nhỏ, chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam

2.2.1.3 Khí Hậu

Kon Tum thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cao nguyên Nhiệt độ trung bình trong năm dao động trong khoảng 22 – 230C, biên độ nhiệt dao động trong ngày từ 8 – 90C

Kon Tum có 2 mùa rõ rệt: Mùa mưa chủ yếu bắt đầu từ tháng 4 đến tháng

11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau Hằng năm, lượng mưa trung bình khoảng 2.121 mm, tháng có lượng mưa cao nhất là tháng 8 Mùa khô gió chủ yếu theo hướng Đông Bắc; mùa mưa gió chủ yếu theo hướng Tây Nam

Độ ẩm trung bình hàng năm dao động trong khoảng 78 - 87% Độ ẩm không khí tháng cao nhất là tháng 8 – 9 (khoảng 90%), tháng thấp nhất là tháng 3 (khoảng 66%)

2.2.1.4 Sông ngòi

Nguồn nước mặt: Chủ yếu là sông, suối bắt nguồn từ phía Bắc và Đông Bắc của tỉnh Kon Tum, thường có lòng dốc, thung lũng hẹp, nước chảy xiết, bao gồm:

- Sông Sê San: do 2 nhánh chính là Đắkbla và Pô Kô hợp thành Nhánh Pô

Kô dài 121 km, bắt nguồn từ phía Nam của khối núi Ngọc Linh Nhánh Đắkbla dài

144 km bắt nguồn từ dãy núi Ngọc Kring

- Các sông, suối khác: Phía Đông Bắc tỉnh là đầu nguồn của sông Trà Khúc

đổ về Quảng Ngãi và phía Bắc của tỉnh là đầu nguồn của 2 con sông Thu Bồn và Vu Gia chảy về Quảng Nam, Đà Nẵng Ngoài ra còn có sông Sa Thầy bắt nguồn từ đỉnh núi Ngọc Rinh Rua, chảy theo hướng Bắc – Nam, đổ vào sông Sê San

- Nguồn nước ngầm: Nguồn nước ngầm ở Kon Tum có tiềm năng và trữ lượng 100 nghìn m3/ngày, đặc biệt ở độ sâu 60 – 300 m có trữ lượng tương đối lớn Ngoài ra, huyện Đắk Tô, Konplong còn có 9 điểm có nước khoáng nóng, có khả năng khai thác làm nước giải khát và chữa bệnh

2.2.2 Tài nguyên thiên nhiên

Kon Tum có trên 50% diện tích là rừng với các khu rừng nguyên sinh nơi có các loại gỗ quí, các lâm – đặc sản và chim thú quí Ngoài ra Kon Tum còn có vùng

đất bazan thích hợp với các cây công nghiệp như Cao su, Cà phê, Chè, Mía,… và các đồng cỏ thuận lợi để chăn nuôi đại gia súc

2.2.2.1 Tài nguyên đất

Tỉnh Kon Tum có 961.450 ha diện tích đất tự nhiên Trong đó: Diện tích đất lâm nghiệp là 606.669 ha, diện tích đất nông nghiệp là 92.352 ha, diện tích đất chuyên dùng là 12.353 ha, đất ở là 3.332 ha, diện tích đất chưa sử dụng là 246.844

hộ là 224.987 ha, rừng đặc dụng là 93.226 ha, rừng sản xuất là 294.276 ha

Độ che phủ của rừng đạt 67,8%, đây là tỉnh có tỷ lệ che phủ cao nhất nước Rừng Kon Tum có trữ lượng khá cao, khoảng 54 triệu m3 gỗ và 1,9 tỷ cây tre, nứa

và nhiều chủng loại gỗ phong phú như: Trắc, Hương, Sao, Dỗi, Cà te, Pơ mu,… và lâm sản quí hiếm như: Sâm ngọc linh, Hà thủ ô, Ngũ vị tử,…

Các khu bảo tồn thiên nhiên của tỉnh như khu bảo tồn thiên nhiên Chư Mo Ray có diện tích 50.734 ha; khu rừng đặc dụng Đắk Uy có diện tích 700 ha; khu rừng bảo tồn Ngọc Linh có diện tích 41.420 ha Các khu rừng này rất đa dạng phong phú về số lượng chủng loài, nơi chứa nhiều nguồn gen động – thực vật quí hiếm mang tính đa dạng sinh học cao, có ý nghĩa và giá trị nghiên cứu khoa học

2.2.2.3 Tài nguyên khoáng sản

Tài nguyên khoáng sản có 40 loại:

- Khoáng sản là nguyên vật liệu xây dựng và nguyên vật liệu làm sứ gồm: Cuội, sỏi, cát xây dựng, sét gạch ngói, đá vôi, đá hoa, granit, gabro – pioxenit, puzolan

- Khoáng sản kim loại: Vàng sa khoáng ở Đắk Glei, Konplong, Sa Thầy, bô xít ở phía Đông Konplong, đồng, chì, kẽm, nhôm,…

- Khoáng sản than: Đã khai thác với quy mô thủ công công xuất 5.000

Huyện Đắk Tô có tiềm năng du lịch đa dạng về sinh thái và cảnh quan thiên nhiên hấp dẫn như: Rừng thông thị trấn Đắk Tô, suối nước nóng Kon Đào, thác Đắk Lung Kết hợp du lịch gắn với tham quan di tích lịch sử chiến thắng Đắk Tô – Tân Cảnh và các lễ hội dân tộc của Bắc Tây Nguyên

2.2.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội

Kon Tum là tỉnh có dân số trẻ Đên năm 2009, dân số toàn tỉnh là 432.865 người, Kon Tum có 25 dân tộc cùng sinh sống, trong đó dân tộc thiểu số chiếm trên 53%, có 6 dân tộc ít người sinh sống lâu đời bao gồm: Xơ Đăng, Bana, Giẻ Triêng, Gia Rai, Brâu và Rơ Măm,… Sau ngày thống nhất đất nước (năm 1975) một số dân tộc thiểu số ở tỉnh khác đến sinh sống, làm cho thành phần dân tộc trong tỉnh ngày càng đa dạng

Đến năm 2009, số người trong độ tuổi lao động khoảng 234.114 người làm việc trong các ngành kinh tế, trong đó lao động nông – lâm – ngư nghiệp khoảng 162.470 người

Kon Tum có đường Hồ Chí Minh nối với các tỉnh Tây Nguyên, Quảng Nam; quốc lộ 24 đi Quảng Ngãi, quốc lộ 40 đi Atôpư (Lào) Mạng lưới giao thông liên huyện, liên xã và các tuyến nội thị, thị trấn, giao thông nông thôn cơ bản đáp ứng được nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hóa của nhân dân

Kon Tum là một vùng đất đậm đặc về văn hóa dân gian truyền thống của đồng bào các dân tộc thiểu số Hệ thống di sản văn hóa vật thể và phi vật thể rất phong phú độc đáo, mang bản sắc đặc thù, thể hiện ở các loại hình như: văn hóa lục tục, văn hóa cư trú, văn hóa lễ hội, nhà rông – nhà dài, văn hóa cồng chiêng và nhạc

cụ dân tộc, các loại hình dân gian truyền thống, văn hóa ẩm thực, ngôn ngữ - chữ viết, họa tiết, dệt thổ cẩm, đan lát,…

Trong những năm qua, kinh tế của huyện Đắk Tô có nhiều khởi sắc, đã chuyển dần theo hướng sản xuất hàng hóa, tạo điều kiện cho việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm (giai đoạn 2006 – 2010) là 13,07%; năm 2010 là 16,8% Thu nhập bình quân đầu người năm 2010 là 15,17 triệu đồng, gấp 1,5 lần so với năm 2006

Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực: nông – lâm nghiệp chiếm 41,23%, công nghiệp – xây dựng chiếm 38,24%, dịch vụ 20,53%

Dân số trung bình năm 2010 của huyện Đắk Tô là 38.642 người Trong đó, dân số thành thị chiếm khoảng 30,8%, dân số nông thôn chiếm khoảng 69,2% Mật

độ dân số là 76 người/km2 Số người trong độ tuổi lao động năm 2010 là 18.732 người

Ngày nay, có nhiều chỉ số hạn khác nhau được áp dụng trong và ngoài nước chẳng hạn như chỉ số mưa chuẩn hóa SPI (Standardized Precipitation Index), chỉ số Sazonov (SaI), chỉ số khô hạn cán cân nước K, chỉ số cấp nước mặt SWSI (Surface Water Supply Index),… Dựa vào số liệu khí tượng thủy văn thu thập được, khóa

luận chọn ra ba chỉ số hạn là chỉ số mưa chuẩn hóa SPI, chỉ số Sazonov và chỉ số khô hạn cán cân nước K để nghiên cứu

2.4 Khái quát về phương pháp khí hậu thực vật (Dendroclimatology)

Khí hậu thực vật là khoa học xác định khí hậu trong quá khứ từ những vòng sinh trưởng của thực vật, vòng sinh trưởng rộng hơn khi điều kiện sinh trưởng thuận lợi và hẹp hơn khi thời tiết khắc nghiệt Sử dụng vòng sinh trưởng, các nhà khoa học có thể xây dựng lại khí hậu ở một số địa phương từ hàng trăm đến hàng ngàn năm trước Bằng cách kết hợp nhiều nghiên cứu về vòng sinh trưởng, các nhà khoa học có thể xây dựng lại khí hậu trong quá khứ cho khu vực toàn cầu

- Thuận lợi:

Có thể sử dụng mẫu nghiên cứu từ những cây đã chết, thậm chí là các cây từ các tòa nhà hay từ khảo cổ học Một thuận lợi khác của vòng sinh trưởng là có sự tăng trưởng hàng năm rõ ràng (đặc biệt đối với những loài cây lá kim), trái ngược với các phương pháp khác như khoan vào lòng đất (để lấy nước, dầu) sẽ không có

sự tăng trưởng hàng năm Hơn nữa, vòng sinh trưởng có khả năng phản ứng lại với những tác động của môi trường sống (như nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa,…)

- Hạn chế:

Các yếu tố bất lợi ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của thực vật làm cho vòng sinh trưởng thay đổi thất thường, không theo quy luật ảnh hưởng của khí hậu, sự bao phủ địa lý ở các vùng không giống nhau, ranh giới vòng năm ở một số loài không rõ ràng dẫn đến xác định vòng năm có thể không chính xác và yếu tố hạn chế cuối cùng là khó khăn trong việc thu thập mẫu nghiên cứu

- Các yếu tố bất lợi:

Có nhiều yếu tố khí hậu và yếu tố phi khí hậu cũng như những ảnh hưởng không đồng thời lên độ rộng vòng năm Một số phương pháp nghiên cứu để cô lập từng yếu tố riêng lẻ như các phương pháp nghiên cứu về thực vật học, sự ảnh hưởng đến tăng trưởng và lấy mẫu của các lâm phần cố định

Yếu tố khí hậu:

Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến thực vật bao gồm nhiệt độ, lượng mưa, ánh sáng mặt trời và gió Để phân biệt giữa các yếu tố này, các nhà khoa học đã thu thập mẫu từ những lâm phần cố định, ví dụ: tại một lâm phần cố định, trên sườn núi cây sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ nhiều hơn so với lượng mưa Ngược lại, ở dưới sườn núi cây sẽ bị ảnh hưởng bởi lượng mưa nhiều hơn so với nhiệt độ Trên lý thuyết, việc thu thập mẫu từ những nơi khác nhau trên cùng một lâm phần cố định

sẽ cho phép sử dụng phương pháp toán học đối với nhiều yếu tố khí hậu Tuy nhiên, phương pháp này hiếm khi được sử dụng

Yếu tố phi khí hậu:

Yếu tố phi khí hậu bao gồm đất, tuổi cây, lửa, sự cạnh tranh giữa các loài cây, sự khác biệt di truyền, hoạt động khai thác gỗ của con người, sự tác động của các loài sinh vật, sâu bệnh hại,… Để tách sự tác động của các yếu tố này đến độ rộng vòng năm, giải pháp tốt nhất là thu thập số lượng mẫu đủ nhiều, nhằm giảm bớt những yếu tố ảnh hưởng

Những ảnh hưởng không đồng thời:

Nhìn chung, các nhà khí hậu học cho rằng sự lệ thuộc tuyến tính của độ rộng vòng năm vào các biến số quan tâm (ví dụ như độ ẩm) Tuy nhiên, nếu các biến thay đổi đạt đến mức thỏa mãn có thể giảm mức độ hoặc thậm chí phản ứng theo hướng ngược lại Ngoài ra, có thể xảy ra ảnh hưởng tương tác như nhiệt độ và lượng mưa có thể ảnh hưởng một cách đồng thời lên tốc độ sinh trưởng Ở đây, lâm phần cố định giúp cô lập một số biến quan tâm Ví dụ: ở phía trên sườn núi cây nằm trong giới hạn lạnh (cold limited), nó không chịu ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ cao, khi đó sẽ có tác động đáng kể về mặt số lượng đối với độ rộng vòng năm trong

cả quá trình của một mùa sinh trưởng

- Hạn chế các yếu tố ảnh hưởng:

Những nghiên cứu về thực vật học có thể giúp cho việc đánh giá tác động của những yếu tố bất lợi Những thử nghiệm có thể được tiến hành ở nơi mà tất cả những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng đều được kiểm soát (trong nhà

kính) hay kiểm soát một phần hoặc tiến hành ở những nơi mà điều kiện tự nhiên được theo dõi thường xuyên Trong bất kỳ trường hợp nào, điều quan trọng là những yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phải được ghi chép lại một cách cẩn thận Điều này giúp cho việc xác định những phản ứng của độ rộng vòng năm với các yếu

tố khí hậu chính xác hơn

- Vòng sinh trưởng:

Vòng sinh trưởng thể hiện những ảnh hưởng của khí hậu đến tốc độ sinh

trưởng thực vật trong suốt một mùa sinh trưởng Do đó, những thay đổi sâu sắc của khí hậu vào mùa cây ngừng hoạt động (mùa đông) sẽ không được thể hiện ở vòng sinh trưởng Trong một mùa sinh trưởng, các giai đoạn sinh trưởng khác nhau (chẳng hạn sinh trưởng vào tháng 5 so với tháng 9) có ảnh hưởng quan trọng đến vòng sinh trưởng Tuy nhiên, vòng sinh trưởng được sử dụng để suy luận cho những biến đổi tổng thể của khí hậu trong năm tương ứng Một cây bị tổn thương sinh lý

do sự tác động của một mùa sinh trưởng khắc nghiệt có thể phải mất một hoặc hai năm để hồi phục lại

- Những khó khăn khi thu thập mẫu:

Mẫu phải được lấy từ những cây trong tự nhiên, thường ở vùng sâu vùng xa, những nơi có điều kiện địa hình khó khăn Mẫu được lấy bằng cách dùng khoan tay khoan vào thân, điều này đòi hỏi người lấy mẫu cần phải có nhiều kỹ năng để lấy được những mẫu đạt tiêu chuẩn Cách lấy mẫu tốt nhất là hạ cây và cắt nó thành nhiều đoạn, tuy nhiên cách lấy mẫu này sẽ gây thiệt hại lớn cho khu rừng và không được phép ở một số khu vực Các nhà nghiên cứu sẽ cố gắng xử lý tốt nhất những mẫu chưa hoàn hảo hơn là thu thập lại mẫu vì đây là công việc phức tạp và tốn kém Việc hiệu chỉnh dữ liệu cho phù hợp là rất khó khăn bởi vì thu thập mẫu ở thực địa

và phân tích dữ liệu ở phòng thí nghiệm là hai việc hoàn toàn tách biệt về mặt không gian và thời gian

2.5 Cơ sở khoa học của phương pháp phân tích vòng năm

Mùa là khoảng thời gian trong một năm có những đặc điểm riêng về thời tiết

và khí hậu Do trục Trái Đất nghiêng và không đổi phương khi chuyển động xung

quanh Mặt Trời nên hình thành các mùa trong năm Sự biến đổi của các mùa trong năm đã kéo theo sự biến đổi có chu kỳ của nhiều hiện tượng tự nhiên trên trái đất như ánh sáng, nhiệt độ, lượng mây, lượng mưa, tốc độ gió, tốc độ phong hóa đất đá, các hoạt động của động - thực vật,…

Sự biến đổi theo mùa của khí hậu là nguyên nhân của nhiều hiện tượng ở thực vật; trong đó có sự thay đổi vòng năm Vào những năm có khí hậu thuận lợi, hoạt động của tượng tầng trên thân cây gỗ diễn ra mạnh hơn Kết quả là hình thành các lớp vòng năm rộng với các tế bào gỗ có kích thước lớn, vách tế bào mỏng, hàm lượng lignin thấp, gỗ có màu sáng hơn Ngược lại, vào những năm có khí hậu không thuận lợi, hoạt động của tượng tầng trên thân cây gỗ diễn ra yếu hơn Kết quả là hình thành các tế bào gỗ có kích thước nhỏ, lớp vòng năm hẹp với vách tế bào dày, hàm lượng lignin cao, gỗ có màu tối hơn Như vậy, trong một năm tượng tầng tạo ra những lớp gỗ khác hẳn nhau về tính chất Tập hợp các lớp gỗ hình thành trong thời gian một năm được gọi là vòng năm

Cấu trúc của lớp vòng năm cũng chịu tác động của các yếu tố khác như cháy rừng, sâu bệnh, địa hình, hướng phơi, tính chất đất, tuổi cây, Nhưng so với khí hậu, mức độ ảnh hưởng của các yếu tố phi khí hậu kém sâu sắc hơn (Griffithe, Trenberth, Vaganov, 1978) [17, 20, 21]

Như vậy, quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật trong điều kiện tự nhiên chịu sự tác động của nhiều yếu tố Các tác động đó hầu hết được ghi lại trên cấu trúc của các lớp vòng năm Chúng biểu hiện ở độ rộng hẹp, màu sắc, tính chất

lý - hóa của gỗ Do đó thông qua việc phân tích mối quan hệ giữa độ rộng vòng năm với sự biến đổi của các yếu tố khí hậu, chúng ta có thể khám phá được những biến động của các yếu tố khí hậu xảy ra trong suốt thời gian sinh trưởng và phát triển của cây gỗ, thời điểm mà các yếu tố khí hậu có ảnh hưởng rõ rệt nhất Mặt khác, vì các biến đổi của những hiện tượng tự nhiên thường mang tính quy luật, nên chúng ta có thể thông qua sự biến đổi các lớp vòng năm để dự đoán những hiện tượng thiên nhiên sẽ xảy ra Sau cùng, khi biết được những yếu tố khí hậu và thời gian ảnh

hưởng của chúng đến thực vật, chúng ta có thể chủ động đề ra những biện pháp gây trồng, nuôi dưỡng và khai thác thảm thực vật sao cho có lợi nhất

2.6 Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước

Cấu trúc vòng năm trên thân cây gỗ là nguồn cung cấp thông tin về điều kiện

tự nhiên diễn ra trong thời gian hình thành nó Bằng việc nghiên cứu vòng năm, các nhà khoa học có thể khôi phục lại lượng mưa, gió, tuyết, lửa rừng và các tác động của sâu, bệnh hại cách đây hàng trăm năm Theo Bitvinskas (1974) [15], khi xác định được tuổi vòng năm cây gỗ và tăng trưởng hằng năm của vòng năm trong mối liên hệ với các biến động của khí hậu thì chúng ta có thể khôi phục và dự báo được các hiện tượng và quá trình tự nhiên khác

Katarina Cufar và cộng tác viên (2008) [18] Đã thực hiện nghiên cứu về sự

biến đổi vòng năm, sự hình thành gỗ Sồi (Fagus sylvatica) ở Slovenia, Đông Nam

châu Âu Nghiên cứu tìm thấy sự liên quan giữa biến đổi độ rộng vòng năm (1873 – 2006) và hoạt động của tầng phát sinh gỗ cây Sồi thành thục với dữ liệu biến đổi khí hậu Nghiên cứu cho kết luận: Nhiệt độ ảnh hưởng xấu đến độ rộng vòng gỗ hàng năm yếu nhất vào tháng 3 và mạnh nhất vào tháng 8 và lượng mưa ảnh hưởng tốt nhất vào tháng 5 và tháng 7 Lượng mưa đầu tháng 8 và nhiệt độ vào tháng 10 cũng

có ảnh hưởng đến vòng tăng trưởng Họ cũng đã thảo luận về sự hữu ích của sự kết hợp dữ liệu giữa một chu kỳ dài hạn và một chu kỳ ngắn hạn để hiểu rõ hơn về những biểu hiện của môi trường trên vòng tăng trưởng cây gỗ

Oberhuber (2002) [19] đã thiết lập tương quan giữa biến động nhiệt độ và

lượng mưa với biến động của vòng năm của loài Pinus Longaeva Ông nhận thấy

rằng bề rộng vòng năm nhỏ là do ảnh hưởng của nhiệt độ thấp

Nhiều nhà nghiên cứu đều khẳng định rằng có mối liên hệ chặt chẽ giữa các

yếu tố khí hậu với sinh trưởng của các loài cây gỗ Khi nghiên cứu hai loài Abies

lasiocarpa và Pseudotsuga menziesli, Fritt và Mayer (1980) [16] đã nhận thấy rằng

tăng trưởng vòng năm của chúng có mối liên hệ với nhiệt độ và lượng mưa Đối với

loài Pseudotsuga menziesli, tăng trưởng đường kính có mối quan hệ tuyến tính

dương với lượng mưa từ tháng 7 năm trước đến tháng 2 năm sau Ngược lại, chỉ số

tăng trưởng đường kính của loài Abies lasiocarpa có quan hệ tuyến tính dương với

lượng mưa của các tháng 11, 12 năm trước và tháng 2, 3, 6 năm sau Rõ ràng lượng

mưa lớn giúp cho loài Abies lasiocarpa tăng trưởng trong một thời gian dài từ tháng

11 đến tháng 2 Nghiên cứu của Fritt và Mayer cũng cho thấy chỉ số tăng trưởng của hai loài trên đều có tương quan dương với nhiệt độ tháng 8 (tháng cuối mùa tăng trưởng)

2.7 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Việc nghiên cứu về các ảnh hưởng của khí hậu tới thực vật ở nước ta vẫn chưa được quan tâm thích đáng Đặc biệt trong lĩnh vực lâm nghiệp, các nghiên cứu

về quan hệ giữa rừng và các yếu tố khí hậu còn rất hạn chế mặc dù nước ta rất có tiềm năng cho lĩnh vực nghiên cứu này Nguyên nhân là do đời sống cây gỗ rất dài, các số liệu thu thập không liên tục và rất khó khăn

Gần đây cũng đã có một số nghiên cứu về các loài cây lá kim ở nước ta,

trong đó có các nghiên cứu về loài Thông ba lá (Pinus kesiya) ở Lâm Đồng, theo

Phạm Trọng Nhân, Nguyễn Văn Thêm, Nguyễn Duy Quang (2011) [12], chuỗi bề rộng vòng năm và chuỗi chỉ số bề rộng vòng năm của Thông ba lá có hiện tượng tự tương quan và tính nhạy cảm rất cao Phản ứng của Thông ba lá với khí hậu thay đổi tùy theo nơi của nó Tại Bảo Lộc, Thông ba lá có phản ứng rõ rệt nhất với nhiệt

độ không khí và số giờ nắng tháng 3 Tại Di Linh, nhiệt độ không khí tháng 2, 3 và

độ ẩm không khí tháng 5 có ảnh hưởng rõ rệt nhất đến tăng trưởng của Thông ba lá Tại Đà Lạt, Thông ba lá phản ứng rõ rệt nhất với nhiệt độ không khí tháng 1 và 6, lượng mưa tháng 10 và độ ẩm không khí tháng 12

Theo Phạm Trọng Nhân (2001) [11] thì chỉ số tăng trưởng đường kính của Thông ba lá ở Đà Lạt có quan hệ tuyến tính âm khá chặt chẽ với nhiệt độ không khí trung bình của các tháng 2 - 4 và 9 - 10, với lượng mưa của các tháng cuối mùa mưa năm trước (10 - 12) đến đầu mùa khô năm sau (1 - 2) và các tháng đầu và giữa mùa mưa (6 - 8) Nhưng chỉ số lượng mưa của tháng 9 (giữa mùa mưa) tăng lên lại kéo theo sự nâng cao rất rõ rệt chỉ số tăng trưởng đường kính của Thông ba lá

Dự án Dendrochronology là dự án hợp tác giữa Khoa Lâm nghiệp trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh và trường Đại học Columbia (Hoa Kỳ), dự

án nghiên cứu về vấn đề biến đổi khí hậu thông qua vòng năm của các loài cây như

Pơ mu, Thông ba lá đồng thời xây dựng lại khí hậu lục địa Đông Nam Á từ năm

2006 đến nay

Theo Trương Văn Vinh và Lê Thị Bích Ly (2009) [4], sinh trưởng đường kính của loài Pơ mu tại VQG Kon Ka Kinh – Gia Lai tuân theo quy luật hàm số mũ Mayer; Các giai đoạn khô hạn trong quá khứ đã ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của loài Pơ mu

Theo Trương Văn Vinh và Dương Thị Ánh Tuyết (2011) [1], lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm tác động không rõ ràng đến sự tăng trưởng của loài cây Pơ mu tại

xã Măng Bút, huyện Konplong, tỉnh Kon Tum Chỉ số khô hạn có ảnh hưởng đến sinh trưởng của loài Pơ mu Cây Pơ mu sinh trưởng chậm thường vào những năm cuối có hiện tượng El – Nino (nếu El – Nino xảy ra trên một năm) hoặc vào năm có hiện tượng El – Nino cường độ mạnh

Theo Trương Văn Vinh (2012) [14], loài Pơ mu tại VQG Kon Ka Kinh – Gia Lai có mức độ nhảy cảm cao nhất với nhiệt độ tháng 4; Lượng mưa và độ ẩm tương đối tháng 3 có ảnh hưởng tích cực đến độ rộng vòng năm của loài cây Pơ mu; Độ rộng vòng năm của loài Pơ mu có quan hệ nghịch với lượng bốc hơi ở tháng 3 và chịu ảnh hưởng tổng hợp của nhiều yếu tố khí hậu tại các thời điểm sinh trưởng trong năm Sinh trưởng của loài Pơ mu nhạy cảm với chỉ số khô hạn SPI tháng 11 theo mối quan hệ nghịch Các chỉ số khô hạn SPI, PDSI và SaI có mối quan hệ tương đối cao với độ rộng vòng năm của loài Pơ mu

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu đặc điểm khí hậu tại huyện Đắk Tô

- Tính toán các chỉ số khí hậu và các chỉ số khô hạn tại huyện Đắk Tô

- Nghiên cứu sự biến thiên độ rộng vòng năm của loài Thông ba lá trồng tại huyện Đắk Tô

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu tại huyện Đắk Tô đến độ rộng vòng năm loài Thông ba lá

+ Ảnh hưởng của lượng mưa

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ

+ Ảnh hưởng của độ ẩm

+ Ảnh hưởng của lượng bốc hơi

+ Ảnh hưởng tổng hợp của các yếu tố khí hậu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các chỉ số khô hạn tại huyện Đắk Tô (Chỉ số mưa chuẩn hóa SPI, chỉ số khô hạn cán cân nước K, chỉ số Sazonov) đến độ rộng vòng năm loài Thông ba lá

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.2 Ngoại nghiệp

- Chọn cây đạt tiêu chuẩn lấy mẫu, cây lấy mẫu phải có phẩm chất tốt, không

bị sâu bệnh, không bị cháy, khuyết tật, cong queo,… nhằm hạn chế những yếu tố phi khí hậu tác động đến sinh trưởng và phát triển của cây Đặc biệt là những cây có phẩm chất tốt để có được mẫu khoan tốt nhất, tránh trường hợp cây rỗng ruột, gây khó khăn trong quá trình lấy mẫu cũng như xử lý mẫu, xác định và đo đếm vòng năm tại phòng thí nghiệm

Hình 3.1 Khoan tăng trưởng

- Dùng khoan tăng trưởng để lấy mẫu, lấy mẫu tại vị trí thân cây cách mặt đất 1,3 m, mỗi cây khoan hai mẫu theo hai hướng vuông góc, một số cây có thể khoan xuyên tâm thì chỉ lấy một mẫu khoan xuyên tâm

- Các mẫu khoan được đặt trong các ống nhựa để bảo quản Ghi thông tin cần thiết lên mẫu theo kí hiệu thống nhất (Ký hiệu tên loài, số thứ tự cây, thứ tự mẫu trên cùng một cây, thời gian và địa điểm lấy mẫu)

Ví dụ: PK 1A 10/03/2012 Đắk Tô, nghĩa là mẫu cây Pinus kesiya, cây số 1,

mẫu A, ngày lấy mẫu 10/03/2012, tại huyện Đắk Tô

Hình 3.2 Mẫu khoan được lấy ra từ ống khoan

Lấy mẫu ra khỏi ống nhựa, tránh không làm gãy nát mẫu, sau đó gắn mẫu vào khay đựng mẫu bằng gỗ sao cho thớ gỗ phải thẳng đứng và vuông góc với mặt phẳng ngang của khay đựng mẫu, nhằm mục đích khi mài các thớ gỗ được cắt vuông góc, không bị xơ và dễ dàng cho việc xác định vòng năm trên thỏi khoan Sau đó dùng keo dán cố định mẫu vào khay gỗ, sau đó ghi kí hiệu mẫu gồm thông tin về loài cây, số thứ tự cây, thứ tự mẫu trên cùng một cây, thời gian và địa điểm lấy mẫu

Sau khoảng hai ngày dán keo, tiến hành xử lý bề mặt mẫu khoan cho thật nhẵn bằng các loại giấy nhám chuyên dụng số 320, 400

Kiểm tra mức độ rõ của các phần gỗ sớm, gỗ muộn và đường vòng năm bằng kính lúp và kính hiển vi

Hình 3.3 Xử lý mẫu

- Đo độ rộng vòng năm

Sử dụng chương trình Measure J2X để đo, đếm độ rộng vòng năm của các mẫu khoan

Hình 3.4 Mẫu gỗ sau khi xử lý

Đo vòng năm với độ chính xác 0,01 mm, bằng thước trắc vi có bệ trượt và có kết nối với máy vi tính để đưa số liệu đo trực tiếp vào máy vi tính Độ rộng vòng năm sẽ được quan sát và đo dưới độ phóng đại của kính hiển vi, bên trong thị kính

có thước đo hình chữ thập Đặt mẫu lên bệ trượt và di chuyển sao cho mẫu song song với tia nằm ngang của thước chữ thập

Cách hiệu chỉnh số liệu gốc để đạt được hệ số tương quan cao nhất cho chuỗi

số liệu từ kết quả phân tích số liệu bằng phần mềm COFECHA:

Bảng 3.1 Kết quả phân tích số liệu bằng phần mềm COFECHA – phần 6

Kết quả phần 6 biểu diễn ở bảng 3.1 là phần rất quan trọng trong phần mềm COFECHA, phần này hướng dẫn cách hiệu chỉnh số liệu gốc để đạt được hệ số tương quan cao nhất cho chuỗi số liệu Tuy nhiên để hiệu chỉnh số liệu đạt được hệ

số tương quan cao cần phải tiến hành kiểm tra bằng mắt thường trên các thỏi khoan

để đảm bảo sự hiệu chỉnh là chính xác

Ở phần này, COFECHA sẽ dò trong khoảng trước và sau của chuỗi để tìm hệ

số tương quan cao hơn Như ở mẫu DT12B giai đoạn từ 1989 – 2011 , ở cột High

có giá trị là – 2, có nghĩa là nếu dịch chuyển vị trí hiện tại lùi về 2 năm thì sẽ có hệ

số tương quan cao hơn (0,52), trong trường hợp này được giải thích có thể xuất hiện

2 vòng năm giả trước thời điểm hiện tại Tương tự như vậy, đối với mẫu DT27B giai đoạn từ 1990 – 2011 , ở cột High có giá trị là – 1, có nghĩa là nếu dịch chuyển

vị trí hiện tại lùi về 1 năm thì sẽ có hệ số tương quan cao hơn (0,35) Đối với mẫu DT32B giai đoạn từ 1990 – 2011 , ở cột High có giá trị là 0, có nghĩa là ở vị trí hiện tại hệ số tương quan đạt giá trị lớn nhất

Hình 3.5 Đo đếm vòng năm tại phòng thí nghiệm

+ Sau khi có chuỗi số liệu khá hoàn chỉnh, số liệu tổng hợp của quá trình đo đếm sẽ được xử lý bằng phần mềm ARSTAN Đây là phần mềm thống kê được sử dụng chuyên biệt cho lĩnh vực nghiên cứu vòng năm cây rừng (tree – ring), được viết bởi Tiến sĩ Cook E D, thuộc Viện Quan trắc Địa cầu Đại học Columbia, Hoa

Kỳ Kết quả phần mềm sẽ đưa ra là chỉ số độ rộng vòng năm cho loài cây nghiên cứu

- Tính toán các chỉ số khí tượng: Những nghiên cứu về khí tượng cho thấy, các yếu tố khí tượng vào cùng một thời điểm trong năm (ngày, tháng) thường không

ổn định, nghĩa là chúng có biến đổi từ năm này sang năm khác Vì thế, để dễ dàng xem xét ảnh hưởng của khí hậu đến biến thiên độ rộng vòng năm của loài Thông ba

lá, các yếu tố khí hậu được biến đổi thành các chỉ số

Các chỉ số nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, lượng bốc hơi được xác định dựa theo phương pháp bình quân trượt, tất cả các chỉ số khí tượng được tính bình quân trượt 3 năm với bước nhảy 1 năm theo công thức:

H

Trong đó: H là chỉ số nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, lượng bốc hơi theo năm

Ai là nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, lượng bốc hơi năm thứ i

- Tính các chỉ số hạn:

+ Chỉ số mưa chuẩn hóa SPI (Standardized Precipitation Index)

SPI = (R – R ) / σ Trong đó: R là lượng mưa thời đoạn tính

R là lượng mưa trung bình thời đoạn tính

σ là độ lệch chuẩn lượng mưa thời đoạn tính

Bảng 3.2 Phân cấp hạn theo SPI SPI Điều kiện khí hậu

2,0 + Rất ẩm ướt 1,5 ÷ 1,99 Rất ẩm 1,0 ÷ 1,49 Hơi ẩm -0,99 ÷ 0,99 Gần bình thường -1,0 ÷ -1,49 Hơi khô hạn -1,5 ÷ -1,99 Hạn nặng

≤ -2,0 Hạn cực nặng

+ Chỉ số khô hạn cán cân nước K

K = Trong đó: E là lượng bốc hơi thời đoạn tính

R là lượng mưa thời đoạn tính

Bảng 3.3 Phân cấp hạn theo chỉ số khô hạn cán cân nước K

Cấp hạn Chỉ số hạn K

Rất ẩm < 0,5

Ẩm 0,5 – 1,0 Hơi khô 1,0 – 2,0 Khô 2,0 – 4,0 Rất khô > 4,0 + Chỉ số Sazonov (SaI)

SaI = ∆  ∆ Trong đó: ∆Ti là chuẩn sai nhiệt độ thời kỳ i

σTi là độ lệch chuẩn nhiệt độ thời kỳ i

∆Ri là chuẩn sai lượng mưa thời kỳ i

σRi là độ lệch chuẩn lượng mưa thời kỳ i

Bảng 3.4 Phân cấp hạn theo chỉ số SaI Cấp hạn Chỉ số hạn SaI

- Xác định mối quan hệ giữa sự biến động của các chỉ số khí hậu và các chỉ

số hạn với sự biến động của chỉ số độ rộng vòng năm loài Thông ba lá

Sử dụng phần mềm Excel và Statgraphics Plus 3.0 để phân tích hồi quy tương quan, từ đó tìm được dạng liên hệ giữa chúng

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1 Đặc điểm khí hậu Đắk Tô trong 33 năm (1978 - 2010)

Số liệu khí hậu Đắk Tô trong 33 năm (1978 - 2010) được dẫn ra trong bảng 4.1, 4.2 và 4.3, hình 4.1 và 4.2

Bảng 4.1 Số liệu khí hậu tại Đắk Tô tổng hợp trung bình hàng tháng trong 33 năm

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mưa 1,7 7,6 46,1 93,1 218,3 276,0 318,0 419,7 286,5 160,0 57,8 9,1 Nhiệt độ 18,8 20,8 23,1 24,4 24,5 24,0 23,5 23,2 23,0 22,0 20,8 19,1

Độ ẩm 75,0 72,5 73,1 77,1 83,2 87,8 89,1 89,8 88,6 84,8 80,5 77,1 Bốc hơi 121,4 130,2 149,4 124,1 81,9 52,6 48,5 43,2 43,9 58,6 85,4 105,6

Hình 4.1 Lượng mưa, lượng bốc hơi và nhiệt độ trung bình hàng tháng tại Đắk Tô

trong 33 năm (1978 - 2010)

.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Từ kết quả quan sát, thống kê và biểu diễn ở bảng 4.1, 4.2 và hình 4.1, 4.2 cho thấy:

- Tại khu vực nghiên cứu chia làm 2 mùa rõ rệt; mùa mưa bắt đầu từ tháng 5

và kết thúc vào tháng 10 hàng năm, mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa cao nhất vào tháng 8 (419,7 mm) và thấp nhất vào các tháng 12, 1

và 2 (dưới 10 mm) Lượng mưa trung bình hàng năm là 1893,97 mm, dao động từ

777,1 mm (năm 2010) đến 2484,3 mm (năm 2000)

Bảng 4.2 Số liệu tổng hợp khí hậu tại Đắk Tô trong 33 năm (1978 – 2010)

Năm (mm) Mưa Nhiệt độ

( 0 C)

Độ

ẩm (%)

Bốc hơi (mm)

Năm (mm) Mưa Nhiệt độ

( 0 C)

Độ

ẩm (%)

Bốc hơi (mm) (1) (2) (3) (4) (5) (1) (2) (3) (4) (5)

2 khu vực huyện Đắk Tô và huyện Konplong

- So với lượng mưa thì nhiệt độ trung bình các tháng trong năm từ năm 1978 đến 2010 tại khu vực nghiên cứu tương đối ổn định, các tháng có nhiệt độ cao nhất trong năm là các tháng 4, 5 và 6 (≥ 24 0C) Đây là giai đoạn cuối mùa khô và chuẩn

bị sang mùa mưa Các tháng có nhiệt độ thấp nhất là tháng 12 và tháng 1 (< 20 0C) Nhiệt độ trung bình cao nhất là 23,8 0C (2010), nhiệt độ trung bình thấp nhất là 20,7

0C (1990)

Nhìn chung, chênh lệch nhiệt độ giữa các năm không lớn; nhiệt độ tại khu vực này trong giai đoạn từ năm 1978 đến 2010 có xu hướng tăng lên, kết quả này phù hợp với kết quả tính toán về biến trình nhiệt độ trong giai đoạn từ năm 1976 đến 2009 tại Konplong – Kon Tum của Trương Văn Vinh (2012) [14]

Hình 4.2 Biến trình lượng mưa và nhiệt độ tại Đắk Tô trong 33 năm (1978 – 2010)

- Lượng bốc hơi cao nhất vào tháng 3 (149,4mm) và thấp nhất vào tháng 8 (43,2 mm) Lượng bốc hơi trung bình là 87,1 mm, biến thiên từ 65,2 mm (năm 2009) đến 115,3 mm (năm 1983)

- Độ ẩm trung bình tháng trong 33 năm là 81,6%, dao động từ 72,5% (tháng 2) đến 89,8% (tháng 8) Độ ẩm trung bình có sự chênh lệch rõ rệt giữa các tháng mùa mưa và mùa khô, nhưng độ ẩm trung bình giữa các năm lại không có sự khác

19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00

biệt lớn Năm có độ ẩm cao nhất là năm 1990 (84,2%), năm có độ ẩm thấp nhất là năm 1995 (78,8%)

Bảng 4.3 Tóm tắt các đặc trưng khí hậu tại Đắk Tô trong 33 năm (1978 – 2010)

Đặc trưng Lượng mưa

(mm)

Nhiệt độ ( 0 C)

Độ ẩm (%)

Bốc hơi (mm)

Trung bình 1893,97 22,27 81,54 87,07

Biên độ biến động 1707,2 3,10 5,33 50,14 Nhận định chung về khí hậu Đắk Tô trong giai đoạn từ năm 1978 đến 2010: Lượng mưa trung bình là 1893,97 mm, nhiệt độ trung bình là 22,3 0C, độ ẩm không khí trung bình là 81,5%, lượng bốc hơi trung bình là 87,1 mm Lượng mưa

và nhiệt độ có xu thế biến thiên nghịch nhau, biến trình nhiệt độ có xu hướng tăng, biến trình lượng mưa có xu hướng giảm Những năm có nhiệt độ cao thì lượng mưa tương đối thấp Với đặc trưng ẩm và khô ẩm, khí hậu Đắk Tô rất thuận lợi cho sinh trưởng của thực vật rừng

4.2 Kết quả tính toán các chỉ số khí hậu, chỉ số khô hạn ở Đắk Tô trong 33 năm (1978 – 2010)

4.2.1 Kết quả tính toán các chỉ số lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm, lượng bốc hơi

Chỉ số lượng mưa (R), chỉ số nhiệt độ (T), chỉ số độ ẩm (U) và chỉ số lượng bốc hơi (E) từ năm 1979 đến 2009 được tính theo phương pháp bình quân trượt 3 năm với bước nhảy 1 năm chỉ ra ở bảng 4.4 và hình 4.3