Nghiên cứu khả năng tích lũy các bon của rừng trồng Mỡ (Manglietia conifera) tại xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.16 MB, 105 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------------------------------------------
PHẠM VĂN QUỲNH
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CÁC BON
CỦA RỪNG TRỒNG MỠ (Manglietia conifera) TẠI
XÃ CHU HƢƠNG, HUYỆN BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN
LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP
Thái Nguyên - 2015
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------------------------------------------
PHẠM VĂN QUỲNH
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CÁC BON
CỦA RỪNG TRỒNG MỠ (Manglietia conifera) TẠI
XÃ CHU HƢƠNG, HUYỆN BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN
Chuyên ngành: Lâm học
Mã số: 60.62.02.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. ĐỖ HOÀNG CHUNG
Thái Nguyên - 2015
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi, những số liệu
và kết quả trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, chưa hề được sử dụng
để bảo vệ một học vị nào.
Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn đều đã được cảm ơn.
Các thông tin, tài liệu trình bày trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Thái Nguyên, ngày 01 tháng 11 năm 2015
Ngƣời viết cam đoan
Phạm Văn Quỳnh
ii
LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được thực hiện theo chương trình đào tạo Cao học Lâm
nghiệp của Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên (khóa 21,
2013-2015).
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được
sự quan tâm giúp đỡ của Khoa Sau đại học, Khoa Lâm nghiệp và các thầy cô
giáo của Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Đỗ Hoàng Chung, người hướng
dẫn khoa học đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện
luận văn.
Tác giả xin trân trọng cám ơn Ban giám hiệu nhà trường, Khoa Sau đại
học, Khoa Lâm nghiệp cùng các thầy cô giáo trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập, nghiên
cứu và hoàn thành bản luận văn này.
Xin cám ơn cán bộ UBND xã Chu Hương - huyện Ba Bể - tỉnh Bắc
Kạn và một số hộ dân trồng rừng trên địa bàn nghiên cứu đã tạo điều kiện
giúp đỡ tác giả trong việc thu thập số liệu ngoại nghiệp để thực hiện luận
văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 01 tháng 11 năm 2015
Tác giả
Phạm Văn Quỳnh
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ ii
MỤC LỤC .................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................... viii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề .................................................................................................. 1
2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................. 4
3. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................... 4
4. Ý nghĩa đề tài ............................................................................................. 4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU........................ 5
1.1. Nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng ............................................. 5
1.1.1. Trên thế giới ......................................................................................... 5
1.1.2. Ở Việt Nam ........................................................................................ 11
1.2. Nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của rừng ......................................... 13
1.2.1. Trên thế giới ....................................................................................... 13
1.2.2. Ở Việt Nam ........................................................................................ 17
1.3. Kết luận chung ...................................................................................... 19
1.4. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ......................................................... 20
1.4.1. Điều kiện tự nhiên .............................................................................. 20
1.4.1.1. Vị trí địa lý ...................................................................................... 20
1.4.1.2. Địa hình, địa mạo ............................................................................ 20
1.4.1.3. Khí hậu ............................................................................................ 21
1.4.1.4. Thuỷ văn.......................................................................................... 22
1.4.2. Các nguồn tài nguyên ......................................................................... 22
iv
1.4.2.1. Hiện trạng tài nguyên rừng .............................................................. 22
1.4.2.2. Hiện trạng tài nguyên đất ................................................................. 23
1.4.2.3. Hiện trạng tài nguyên nước .............................................................. 23
1.4.2.4. Tài nguyên nhân văn ........................................................................ 24
1.4.3. Thực trạng về môi trường ................................................................... 24
1.4.4. Đặc điểm kinh tế - xã hội xã Chu Hương ............................................ 25
1.4.4.1. Tăng trưởng kinh tế ......................................................................... 25
1.4.4.2. Chuyển dịch cơ cấu kinh tế .............................................................. 25
1.4.4.3. Thực trạng phát triển kinh tế ............................................................ 25
1.4.4.4. Khu vực kinh tế nông - lâm nghiệp ................................................. 25
1.4.4.5. Ngành tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ ............................................ 28
1.4.4.6. Dân số, lao động và việc làm ........................................................... 28
1.4.4.7. Thực trạng phát triển các khu dân cư ............................................... 29
1.4.4.8. Thực trạng phát triển cơ sở hạ tầng .................................................. 29
1.4.5. Nhận xét chung về thực trạng phát triển kinh tế xã hội gây áp lực đối
với tài nguyên rừng ...................................................................................... 32
CHƢƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 34
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................... 34
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................... 34
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 34
2.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 35
2.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 35
2.3.1. Cơ sở phương pháp luận ..................................................................... 35
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 36
2.3.2.1. Cách tiếp cận ................................................................................... 36
2.3.2.2. Phương pháp kế thừa ....................................................................... 36
2.3.2.3. Phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn ................................................... 36
2.3.2.4. Tính toán xử lý số liệu ..................................................................... 43
v
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................... 45
3.1. Sinh trưởng và các chỉ tiêu trung bình của rừng trồng Mỡ ..................... 45
3.2. Sinh khối tươi của rừng trồng Mỡ .......................................................... 46
3.2.1. Cấu trúc sinh khối tươi cây cá lẻ của rừng trồng Mỡ .......................... 46
3.2.2. Cấu trúc sinh khối tươi của tầng cây gỗ .............................................. 48
3.2.3. Cấu trúc sinh khối tươi cây bụi thảm tươi ........................................... 49
3.3. Xác định sinh khối khô của rừng trồng Mỡ ............................................ 50
3.3.1. Sinh khối khô cây cá lẻ rừng trồng Mỡ ............................................... 50
3.3.2. Cấu trúc sinh khối khô của tầng cây gỗ ............................................... 52
3.3.3. Cấu trúc sinh khối khô cây bụi, thảm tươi và thảm mục ..................... 55
3.4. Xác định khả năng tích lũy các bon thông qua sinh khối khô ................. 56
3.4.1. Khả năng tích lũy Các bon của thảm mục ........................................... 56
3.4.2. Khả năng tích lũy các bon của thảm tươi, cây bụi ............................... 57
3.4.3. Khả năng tích lũy các bon của cây Mỡ ............................................... 58
3.4.3.1. Khả năng tích lũy các bon của cây cá lẻ ........................................... 58
3.4.3.2. Khả năng tích lũy các bon của tầng cây Mỡ ..................................... 60
3.4.4. Khả năng tích lũy Các bon của rừng trồng Mỡ. .................................. 61
3.4.5. Tính lượng các bon tích lũy trung bình theo thời gian ......................... 64
3.5. Lượng giá trị môi trường của rừng trồng Mỡ ......................................... 66
KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 69
1. Kết luận .................................................................................................... 69
2. Tồn tại ...................................................................................................... 70
3. Kiến nghị .................................................................................................. 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Tiếng Việt
II. Tiếng Anh
PHỤ LỤC
vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CDM
: Cơ chế phát triển sạch
D1.3
:
Đường kính tại vị trí 1,3 m
Hvn
:
Chiều cao vút ngọn
IPCC
: Ủy ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu
OTC
: Ô tiêu chuẩn
UNFCCC
: Công ước khung của Liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Tình hình sản xuất nông nghiệp năm 2011 ................................... 26
Bảng 3.1. Các chỉ tiêu sinh trưởng của rừng trồng Mỡ
ở các tuổi 3, 5, 7 và 9 .................................................................... 45
Bảng 3.2. Cấu trúc sinh khối tươi cây cá lẻ rừng trồng Mỡ........................... 47
Bảng 3.3. Sinh khối tươi của tầng cây gỗ ..................................................... 48
Bảng 3.4. Cấu trúc sinh khối tươi cây bụi, thảm tươi .................................... 49
Bảng 3.5. Cấu trúc sinh khối khô cây cá lẻ rừng trồng Mỡ ........................... 51
Bảng 3.6. Cấu trúc sinh khối khô của tầng cây gỗ ........................................ 52
Bảng 3.7. Cấu trúc sinh khối khô cây bụi, thảm tươi và thảm mục ............... 55
Bảng 3.8. Khả năng tích lũy các bon cây cá lẻ của cây Mỡ .......................... 59
Bảng 3.9. Khả năng tích lũy các bon của rừng trồng Mỡ .............................. 62
Bảng 3.10. Lượng Các bon tích lũy theo thời gian........................................ 65
Bảng 3.11. Lượng CO2 tương đương ............................................................ 66
Bảng 3.12. Lượng các bon tích lũy và giá trị hấp thụ CO2
của rừng trồng Mỡ ......................................................................... 67
Bảng 3.13. Lượng các bon tích lũy và giá trị hấp thụ CO2 của
rừng trồng Mỡ trong một năm ....................................................... 68
viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ bố trí các ô đo đếm ............................................................. 37
Hình 2.2: Đo đếm sinh trưởng cây Mỡ. ........................................................ 38
Hình 2.3: Cắt mẫu để phân tích sinh khối khô và thể tích ............................. 40
Hình 2.4: Cắt cây bụi thảm tươi trong OTC .................................................. 41
Hình 2.5: Thu thập mẫu thảm mục. .............................................................. 42
Hình 3.1: Tỉ lệ sinh khối tươi cây bụi, thảm tươi ở các tuổi .......................... 50
Hình 3.2: Cấu trúc sinh khối khô các bộ phận cây Mỡ tuổi 3........................ 53
Hình 3.3: Cấu trúc sinh khối khô các bộ phận cây Mỡ tuổi 5........................ 53
Hình 3.4: Cấu trúc sinh khối khô các bộ phận cây Mỡ tuổi 7........................ 54
Hình 3.5: Cấu trúc sinh khối khô các bộ phận cây Mỡ tuổi 9........................ 54
Hình 3.6: Biểu đồ sinh khối khô cây bụi, thảm tươi và thảm mục
theo các tuổi ................................................................................. 56
Hình 3.7: Khả năng tích lũy Các bon của thảm mục ..................................... 57
Hình 3.8: Khả năng tích lũy các bon của thảm tươi, cây bụi ......................... 58
Hình 3.9: Khối lượng các bon tích lũy trong cây Mỡ cá lẻ............................ 60
Hình 3.10: Khối lượng các bon tích lũy trong rừng trồng Mỡ ....................... 61
Hình 3.11: Cấu trúc tích lũy các bon của rừng trồng Mỡ tuổi 3 .................... 62
Hình 3.12: Cấu trúc tích lũy các bon của rừng trồng Mỡ tuổi 5 .................... 63
Hình 3.13: Cấu trúc tích lũy các bon của rừng trồng Mỡ tuổi 7 .................... 63
Hình 3.14: Cấu trúc tích lũy các bon của rừng trồng Mỡ tuổi 9 .................... 64
Hình 3.15: Lượng cacbon tích lũy theo thời gian các tuổi 3, 5, 7 và 9
quy đổi lượng CO2 tương đương ................................................... 65
1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Biến đổi khí hậu là vấn đề đang đe dọa nghiêm trọng đến cuộc sống của
con người trên toàn thế giới, trong đó có Việt Nam. Nguyên nhân trực tiếp
dẫn tới sự biến đổi khí hậu là do phát thải quá mức khí nhà kính, đặc biệt là
CO2. Kể từ cuối thế kỷ XVIII, mức CO2 tăng thêm 35,4% chủ yếu do con
người đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ, khí đốt trong
quá trình phát triển công nghiệp. Tình trạng phá rừng, đốt rẫy, khai thác gỗ vô
tổ chức cũng là nguyên nhân tạo ra hơn 20% phát thải khí nhà kính trên toàn
cầu. Theo IPCC, Việt Nam sẽ là nước bị ảnh hưởng nặng nề nhất bởi biến đổi
khí hậu. Nếu nhiệt độ tăng trên 2oC khoảng 22 triệu người Việt Nam sẽ mất
chỗ ở và 45% đất nông nghiệp ở Đồng bằng sông Mê Kông sẽ biến thành đất
không thể canh tác do mực nước biển dâng cao [6]. Những nghiên cứu trong
và ngoài nước đều khẳng định biến đổi khí hậu đã và đang ảnh hưởng tới
vùng biển nước ta. Mực nước biển dâng làm chế độ cân bằng sinh thái bị tác
động mạnh. Kết quả là các quần xã sinh vật hiện hữu thay đổi cấu trúc, thành
phần, trữ lượng bổ sung giảm sút. Cá ở các rạn san hô bị tiêu diệt rồi sẽ di cư
đến các vùng biển khác. Việt Nam là nước đứng thứ 4 trong 10 nước chịu ảnh
hưởng nhiều nhất do mực nước biển dâng lên [6]. Hiện nay, khoa học đã
khẳng định rằng hệ sinh thái trên cạn có vai trò to lớn trong chu trình các bon
của sinh quyển, lượng các bon trao đổi giữa các hệ sinh thái này với sinh
quyển ước tính khoảng 60 tỷ tấn/năm. Rừng nhiệt đới trên toàn thế giới có
diện tích khoảng 17,6 triệu km2 chứa đựng 428 tỷ tấn các bon trong sinh khối
và trong đất…[4]. Rừng trồng có thể hấp thụ được 115 tấn các bon và sẽ bị
giảm 20 - 30% nếu chuyển thành đất nông nghiệp. Lượng các bon lưu giữ
trong rừng trên toàn thế giới là khoảng 800 - 1.000 tỷ tấn, trong 1 năm rừng
hấp thụ 100 tỷ tấn khí CO2 và thải ra khoảng 80 tỷ tấn O2 [4]. Ở Việt Nam,
2
việc định giá rừng được đề cập đến trong Luật bảo vệ và phát triển rừng sửa
đổi năm 2004. Ở đây việc quy định giá trị của rừng không đơn thuần chỉ là
các giá trị sử dụng trực tiếp trong các hoạt động sản xuất, tiêu dùng, mua bán
của con người như thức ăn, cây thuốc, nguồn gen… mà giá trị về môi trường
của rừng đã được xem xét và đánh giá như giá trị về bảo tồn đa dạng sinh học,
tích lũy các bon, phòng hộ đầu nguồn, vẻ đẹp cảnh quan… Thông qua việc
mua bán tín chỉ các bon sẽ khuyến khích được các chủ rừng trồng rừng hoặc
bảo vệ rừng tự nhiên hiện có. Vấn đề định lượng khả năng tích lũy các bon và
giá trị thương mại các bon của rừng đã và đang được quan tâm. Nhưng trên
thực tế cả trên thế giới và Việt Nam những nghiên cứu về vấn đề này còn ít.
Trong khi đó mỗi dạng rừng, kiểu rừng, trạng thái rừng, loài cây ưu thế, tuổi của
lâm phần khác nhau thì lượng các bon hấp thụ là khác nhau, trong khi đó thì
không thể có bất kỳ cơ chế chi trả nào có thể áp dụng được cho mọi trường hợp.
Do đó cần phải có những nghiên cứu cho từng loại hình rừng cụ thể về khả năng
tích lũy các bon để làm cơ sở lượng hoá những giá trị kinh tế mà rừng mang lại
trong điều hoà khí hậu và giảm tác hại của hiệu ứng nhà kính.
Mỡ (Manglietia conifera) là cây gỗ lớn thường xanh cao tới 25 -30 m,
đường kính ngang ngực 30 cm và có thể tới 50-60 cm. Thân tròn rất thẳng, vỏ
màu xám bạc, thịt màu trắng có mùi thơm. Chiều cao dưới cành đạt tối thiểu
3/4 chiều cao cây. Gỗ Mỡ màu sáng hoặc vàng nhạt, mềm nhẹ, tỷ trọng 0,48
lít nứt nẻ, mối mọt. Đây là loài cây sinh trưởng nhanh, tỉa cành tự nhiên tốt,
tái sinh chồi mạnh, có thể kinh doanh một, hoặc hai luân kỳ liên tiếp với năng
suất cao nên mục đích kinh doanh chủ yếu từ trước tới nay là đối với loài cây
gỗ này là cung cấp nguyên liệu gỗ nhỏ, gỗ nguyên liệu giấy, gỗ gia dụng, gỗ
dán lạng, gỗ trụ mỏ,…. Hơn nữa, Mỡ là cây được phân bố nhiều ở vùng Yên
Bái, Hà Giang, Tuyên Quang, Phú Thọ vào đến Thanh Hoá, Hà Tĩnh, rải rác
đến tận Quảng Bình. Với những lý do đó cây Mỡ đã được chọn là một trong
3
những loài cây trồng rừng chủ lực vùng miềm núi phía Bắc Việt Nam. Có
nhiều nghiên cứu về cây Mỡ nhưng chủ yếu tập trung vào kỹ thuật gây trồng,
tăng trưởng, sinh trưởng, chọn tạo giống, trồng rừng thâm canh, sản lượng
gỗ,… Tuy nhiên, nghiên cứu về sinh khối và khả năng hấp thu các bon của
rừng trồng Mỡ thuần loài chỉ mới tiến hành ở 1 số địa điểm của Phú Thọ và
Tuyên Quang. Để có cơ ở cho việc tính toán giá trị thương mại các bon mà
rừng trồng Mỡ thuần loài có thể tạo ra ở từng địa phương, việc nghiên cứu
xác định sinh khối và lượng các bon được tích.
Chu Hương là xã nằm ở phía Nam huyện Ba Bể. Tài nguyên rừng của
Chu Hương đa dạng và phong phú, có nhiều chủng loại cây gỗ với tổng diện
tích đất lâm nghiệp có rừng là 2.657,06 ha chiếm 74,19% tổng diện tích đất tự
nhiên. Phần lớn diện tích rừng hiện nay chủ yếu đã giao cho các hộ gia đình,
cá nhân quản lý. Diện tích rừng sản xuất là 2.355,23 ha trong đó chủ yếu là
rừng trồng Mỡ, diện tích rừng trồng này đã đóng góp lớn trong tỷ lệ che phủ
rừng của địa phương, đóng góp cho nguồn sinh kế của người dân.
Nhằm đi sâu nghiên cứu, đánh giá giá trị môi trường và khả năng tích
luỹ các bon của rừng trồng Mỡ trên địa bàn xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh
Bắc Kạn hiện nay, dự báo khả năng hấp thụ CO 2 của rừng Mỡ và các phương
thức quản lý rừng để làm cơ sở khuyến khích, xây dựng cơ chế chi trả dịch vụ
môi trường, đây chính là những vấn đề còn thiếu nhiều nghiên cứu ở Việt
Nam. Trên cơ sở đó, có những đề xuất, khuyến cáo người dân, cấp uỷ, chính
quyền địa phương để có những định hướng, lựa chọn loại cây để đưa vào
trồng rừng ở địa phương nhằm đáp ứng tốt nhất hiệu quả kinh tế và hiệu quả
bảo vệ môi trường trong thời gian tới. Từ những điều kiện thực tiễn và nhu
cầu khoa học trên đây nên tôi chọn đề tài nghiên cứu của mình là: “Nghiên
cứu khả năng tích lũy các bon của rừng trồng Mỡ (Manglietia conifera) tại
xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn ”.
4
2. Mục đích nghiên cứu
Nhằm cung cấp thêm những thông tin về khả năng tích lũy Các bon
của rừng trồng Mỡ thuần loài tại xã Chu Hương - Ba Bể - Bắc Kạn, góp phần
thực hiện Nghị định số 99/2010/NĐ-CP của Chính phủ về chính sách chi trả
dịch vụ môi trường rừng.
3. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá được lượng sinh khối của rừng trồng Mỡ tại xã Chu Hương,
huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.
- Đánh giá được lượng các bon tích lũy trong rừng trồng Mỡ tại xã Chu
Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.
- Bước đầu lượng hóa được giá trị môi trường của rừng trồng Mỡ tại
khu vực nghiên cứu.
4. Ý nghĩa đề tài
Tiếp cận với các phương pháp xác định lượng các bon tích lũy. Kết quả
nghiên cứu đề tài là cơ sở khoa học đề xuất các giải pháp chi trả dịch vụ môi
trường rừng.
5
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng
1.1.1. Trên thế giới
Sinh khối và năng suất rừng là những vấn đề đã được rất nhiều tác giả
quan tâm nghiên cứu. Từ những năm 1840 trở về trước, đã có những công
trình nghiên cứu về lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là vai trò hoạt động của
diệp lục trong quá trình quang hợp để tạo nên các sản phẩm hữu cơ dưới tác
động của các nhân tố tự nhiên như: Đất, nước, không khí, và năng lượng ánh
sáng mặt trời. Sang thế kỷ XIX nhờ áp dụng các thành tựu khoa học như hóa
phân tích, hóa thực vật và đặc biệt là vận dụng nguyên lý tuần hoàn vật chất
trong thiên nhiên, các nhà khoa học đã thu được những thành tựu đáng kể.
Tiêu biểu cho lĩnh vực này có thể kể tới một số tác giả sau:
Liebig (1840) lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật
tới không khí và phát triển thành định luật tối thiểu, sau đó Mitscherlich
(1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig thành luật "năng suất" [28].
Lieth (1964) đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng
suất, đồng thời với sự ra đời của chương trình sinh học quốc tế “IBP” (1964)
và chương trình sinh quyển con người “MAB” (1971) đã tác động mạnh mẽ
tới việc nghiên cứu sinh khối. Những nghiên cứu trong giai đoạn này tập
trung vào các đối tượng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mưa thường xanh.
Duyiho cho biết hệ sinh thái rừng nhiệt đới năng suất chất khô thuần từ
10 - 50 tấn/ha/năm, trung bình là 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60 800 tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (Lê Hồng Phúc, 1996) [10].
Dajoz (1971) đưa ra năng suất của một số hệ sinh thái rừng như sau:
+ Mía ở Châu Phi: 76 tấn/ha/năm.
+ Rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi: 20 tấn/ha/năm.
6
+ Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức): 10,5 - 15,5 tấn/ha/năm (dẫn theo
Lê Hồng Phúc, 1996) [10].
Theo Rodel (2002), mặc dù rừng chỉ che phủ 21% diện tích bề mặt trái
đất, nhưng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75% so với tổng sinh khối
thực vật trên cạn và lượng tăng trưởng sinh khối hàng năm chiếm 37% [32].
Canell (1982) đã cho ra đời cuốn sách “Sinh khối và năng suất sơ cấp
của rừng thế giới", cho đến nay nó vẫn là tác phẩm quy mô nhất. Tác phẩm đã
tổng hợp 600 công trình nghiên cứu được toám tắt xuất bản về sinh khối khô,
thân, cành, lá và một số thành phần sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần
thuộc 46 nước trên thế giới [26].
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 và kinh tế hơn.
Phương pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối được mô tả bởi
Shurrman và Geodewaaen 1971; Moore 1973; Gadow và Hui 1999; Oliveira
và cộng sự 2000; Voronoi 2001; McKenzie và cộng sự 2001.
Có nhiều phương pháp ước tính sinh khối cho cây bụi và cây tầng dưới
trong hệ sinh thái cây gỗ (Catchpole và Wheeler, 1992). Các phương pháp
bao gồm: (1)- Lấy mẫu toàn bộ cây; (2)- phương pháp kẻ theo đường; (3)phương pháp mục trắc; (4)- phương pháp lấy mẫu kép sử dụng tương quan.
Sinh khối rừng trên các vùng sinh thái khác nhau được nhiều nhà khoa
học quan tâm nghiên cứu. Tuy nhiên, để xác định đầy đủ sinh khối rừng
không đơn giản, đặc biệt là sinh khối của hệ rễ trong đất rừng, nên việc làm
sáng tỏ vấn đề trên đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn nữa mới đưa ra được những dẫn
liệu mang tính thực tiễn và có sức thuyết phục cao.
7
Các thành phần tạo nên sinh khối rừng trồng trên mặt đất bao gồm bộ
phận tầng cây gỗ, cây bụi thảm tươi và tầng thảm mục. Do đặc điểm hình thái
và dạng tồn tại của mỗi bộ phận này là khác nhau nên các phương pháp
nghiên cứu xác định các bộ phận này cũng khác nhau.
Có nhiều phương pháp để xác định sinh khối tầng cây gỗ. Các phương
pháp có thể tiến hành đo đếm trực tiếp tại lâm phần, sử dụng tỷ trọng gỗ để
quy đổi ra sinh khối; cân tươi ngay tại rừng để lấy sinh khối tươi, sau đó lấy
mẫu đem về sấy ở phòng thí nghiệm và quy đổi ra sinh khối khô toàn lâm
phần; sử dụng các loại biểu thể tích, biểu sinh khối đã được lập sẵn cho từng
loài,... Từng phương pháp cụ thể sẽ được trình bày ở dưới đây:
(1) - Phương pháp dựa trên mật độ sinh khối rừng
Theo phương pháp này tổng lượng sinh khối của rừng trồng trên mặt
đất được tính bằng cách nhân diện tích của một lâm phần với mật độ sinh
khối tương ứng (thông thường là trọng lượng của sinh khối trên mặt đất/ha).
Mật độ sinh khối của rừng phụ thuộc chủ yếu vào tổ thành loài cây, độ phì
của đất và tuổi rừng. Gifford (2000) đã tính được mật độ sinh khối cho rừng
trồng ở Australia là 244 tấn/ha. Do sai số của phương pháp này tương đối
lớn nên thường chỉ được dùng khi ước lượng sinh khối rừng nhanh trên
phạm vi quốc gia.
(2) - Phương pháp dựa trên điều tra rừng thông thường
Sử dụng phương pháp đo đếm trực tiếp truyền thống được sử dụng phổ
biến trong điều tra rừng. Tuy nhiên, phương pháp này khá tốn kém do phải đo
đếm trên một số lượng OTC đủ lớn thì mới đảm bảo độ chính xác.
(3) - Phương pháp dựa trên điều tra thể tích
Phương pháp này dựa vào hệ số chuyển đổi để tính tổng lượng sinh khối
trên mặt đất dựa trên thể tích thân cây. Phương pháp này bao gồm các bước cụ
thể như sau:
8
- Tính thể tích thân cây gỗ từ số liệu điều tra.
- Chuyển đổi từ thể tích thân cây gỗ thành sinh khối bằng cách nhân
với tỷ trọng gỗ.
- Tính tổng số sinh khối trên mặt đất bằng cách nhân với hệ số chuyển
đổi sinh khối (tỷ lệ giữa tổng sinh khối với sinh khối thân).
Hệ số chuyển đổi là “Tỷ số giữa tổng sinh khối trên mặt đất với sinh
khối gỗ có giá trị thương mại”, như vậy định nghĩa này bao gồm cả thành
phần không phải gỗ như lá. Hệ số này có giá trị từ 1,4 - 5,4 tuỳ thuộc vào cấp
năng suất của rừng và phương pháp tính toán, đối với rừng trồng ở giai đoạn
còn non thậm chí hệ số này có thể cao hơn. Kết quả nghiên cứu cho rừng
Bạch đàn, Thông ở Australia và một số nước khác cho thấy hệ số chuyển đổi
có quan hệ khá chặt chẽ với đường kính, chiều cao, tiết diện ngang, tuổi và
tổng lượng carbon trên mặt đất của lâm phần. Từ quan hệ xây dựng được này
có thể tính được hệ số chuyển đổi của một lâm phần rừng trồng nào đó, từ đó
có thể tính được tổng sinh khối từ sinh khối thân cây của lâm phần. Tuy
nhiên, theo IPCC cho rằng phương pháp này có sai số lớn nếu sử dụng hệ số
mặc định cho tất cả các loại rừng, do đó cần phải có nghiên cứu cho từng địa
phương, từng loài cây.
(4) - Phương pháp dựa trên các nhân tố điều tra lâm phần
Theo phương pháp này sinh khối rừng được xác định từ phương trình
đường thẳng để dự đoán sinh khối từ các phép đo đếm cây cá thể đơn giản.
Y= bo + biXi
Từ đó sinh khối lâm phần được tính theo công thức:
Y = N.bo + bi. X
i
Hoặc một số phương trình dạng đơn giản khác như:
Ln(Y) = bo + biln(Xi)
9
Trong đó: Y là sinh khối, Xi có được từ phép đo đơn giản (ví dụ như
tổng tiết diện ngang), N là số cây trong lâm phần, b0 và bi là hệ số của
phương trình.
Khi các phương trình tương quan phi tuyến cho các biến lâm phần được
sử dụng không cần sử dụng phương trình đơn giản trên để tính tổng sinh khối
rừng. Tuy nhiên, một cách tốt nhất là kết hợp được kết quả từ những ước lượng
độc lập về sinh khối lâm phần để từ đó xây dựng phương trình dựa trên lâm
phần. Hạn chế của phương pháp này là yêu cầu phải thu thập một lượng nhất
định số liệu các biến của lâm phần để có thể xây dựng được phương trình.
Tổng tiết diện ngang, mật độ là những nhân tố dễ đo đếm chính xác nhất, tuổi
rừng có thể xác định thông qua lịch sử rừng trồng. Các biến khí hậu cũng có
thể được sử dụng để xây dựng các phương trình tương quan cho lâm phần
nhưng thường rất khó khăn để thu thập các số liệu này.
Một dạng các nhân tố ước lượng sinh khối khác là nhân tố điều tra lâm
phần được ước lượng bằng công nghệ viễn thám hoặc đầu ra của mô hình.
Trong một số trường hợp một biến, ví dụ như chiều cao lâm phần có thể được
đo đếm trực tiếp trên hiện trường hoặc ước lượng bằng công nghệ viễn thám, từ
chiều cao này thông qua phương trình đã xây dựng sẽ xác định được sinh khối
lâm phần. Ngoài ra, còn có phương pháp đo đếm phi truyền thống như ước
lượng sinh khối lâm phần trực tiếp bằng các thiết bị hàng không, vệ tinh.
Những phương pháp này có độ tin cậy thấp hơn phương pháp đo đếm trực tiếp
nhưng lại có chi phí rẻ hơn. Tuy nhiên, chi phí để thiết lập hệ thống lại rất đắt.
(5) - Phương pháp dựa trên số liệu cây cá thể
Hầu hết các nghiên cứu về sinh khối từ trước tới nay là dựa vào cây cá
thể, trong đó sinh khối cây được xác định từ mối quan hệ của nó với các nhân
tố điều tra khác của cây cá thể như chiều cao, đường kính ngang ngực, tiết
diện ngang, thể tích,… hoặc tổ hợp các nhân tố này của cây.
10
Y (sinh khối) = f (nhân tố điều tra cây cá thể)
Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp này không được đánh giá
cao do việc lựa chọn cây cá lẻ có mức độ đại diện còn thấp và số lượng cây
còn ít.
(6) - Phương pháp dựa trên vật liệu khai thác
Lượng carbon mất đi từ rừng sau khai thác được tính theo công thức:
Y = H.D
Trong đó: Y là tổng sinh khối mất đi do khai thác rừng trồng.
H là tổng thể tích gỗ mất đi.
D là tỷ trọng gỗ rừng trồng.
Phương pháp này thường được sử dụng để tính lượng sinh khối bị mất sau
khai thác.
(7) - Phương pháp dùng biểu Biomass
Phương pháp này cho độ chính xác cao do việc đo tính khối lượng khô
các bộ phận rừng (thân, cành, vỏ, lá, gốc, rễ, vật liệu rơi rụng,…).
(8)- Phương pháp dùng biểu sản lượng
Dựa vào biểu sản lượng hay còn gọi là biểu quá trình sinh trưởng để có
tổng trữ lượng thân cây gỗ/ha cho từng độ tuổi M (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 biomass.
Phương pháp này đã được JIFPRO sử dụng tại Inđônêxia.
(9) - Phương pháp dựa vào mô hình sinh trưởng
Có ba dạng mô hình sinh trưởng chính, đó là:
- Mô hình thực nghiệm, thống kê.
- Mô hình động thái.
- Mô hình tổng hợp.
11
Phương pháp này đã được Viện Nghiên cứu Lâm nghiệp Châu Âu xây
dựng thành mô hình CO2Fix và đã áp dụng cho nhiều nước trên thế giới, có
thể áp dụng cho các nước đang phát triển như nước ta trong khi chưa có điều
kiện thu thập số liệu trên các ô thí nghiệm, ô định vị lâu năm. Đây là mô hình
miễn phí, có thể tải phần mềm và hướng dẫn sử dụng trang web:
http//w.w.w.2.efi.fi.projects/ casfor/
(10) - Phương pháp điều tra sinh khối bằng cách đo trực tiếp quá trình
sinh lý điều khiển cân bằng carbon trong hệ sinh thái rừng
Cách này bao gồm việc đo cường độ quang hợp và hô hấp cho từng
thành phần trong hệ sinh thái rừng (lá, cành, thân, rễ) sau đó ngoại suy ra
lượng CO2 tích luỹ trong toàn bộ hệ sinh thái. Các nhà sinh thái rừng thường
sử dụng phương pháp này để dự tính tổng sản lượng nguyên, hô hấp của hệ
sinh thái và sinh khối của nhiều dạng rừng trồng hỗn giao ở Bắc Mỹ (Botkin
và cộng sự, 1970. Woodwell và Botkin, 1970).
Ngoài các phương pháp đã được nêu ở trên thì phương pháp “điều tra
sinh khối dựa trên sinh khối cây tiêu chuẩn” cũng được sử dụng khá phổ biến
trong xác định sinh khối rừng ở trên thế giới, tùy vào điều kiện cụ thể mà lựa
chọn phương pháp sao cho phù hợp.
1.1.2. Ở Việt Nam
Nghiên cứu về sinh khối rừng ở nước ta tiến hành muộn nhưng cũng đã
có một số công trình nghiên cứu sau:
Hoàng Mạnh Trí (1986) thực hiện nghiên cứu “Sinh khối và năng suất
rừng đước” đã áp dụng phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu năng suất,
sinh khối một số quần xã rừng Đước đôi rừng ngập mặn ven biển Minh
Hải [18].
Hà Văn Tuế (1994) cũng dùng phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu
năng suất, sinh khối một số rừng trồng nguyên liệu giấy tại Vĩnh Phúc [19].
12
Lê Hồng Phúc (1996) đã có công trình nghiên cứu về sinh khối hoàn
chỉnh, đây được xem là tác phẩm mang tính chất đi đầu trong lĩnh vực nghiên
cứu sinh khối ở nước ta. Với đối tượng nghiên cứu là Thông ba lá tại Đà Lạt.
Sau khi nghiên cứu, tác giả đã lập được một số phương trình tương quan giữa
sinh khối của các bộ phận của cây rừng với đường kính D1.3 [10].
Vũ Văn Thông (1997) với luận văn Thạc sĩ của mình đã xác lập được
mối quan hệ giữa sinh khối của các bộ phận với đường kính D1.3 cho loài Keo
lá tràm [16].
Đặng Trung Tấn (2001) cũng đã nghiên cứu về “Sinh khối rừng Đước”
và đã nhận định tổng sinh khối khô rừng Đước ở Cà Mau là 327 m3/ha và tăng
trưởng sinh khối bình quân hàng năm là 9.500 kg/ha [14].
Nguyễn Ngọc Lung (2004) đã có công trình nghiên cứu về sinh khối
rừng Thông ba lá để tính toán thử khả năng cố định CO2 mà cây rừng hấp thụ.
Từ việc nghiên cứu này tác giả đã xác định được một số hàm tương quan
mang tích chất định lượng sinh khối [8].
Nguyễn Văn Dũng (2005) đã đưa ra nhận định 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 vật
rơi rụng) là 251,1 - 433,7 tấn/ha, tương đương lượng sinh khối khô là 132 223 tấn/ha [3].
Vũ Tấn Phương (2006) đã nghiên cứu về cây bụi, thảm tươi tại Hoà
Bình và Thanh Hoá, kết quả cho thấy sinh khối của lau lách khoảng 104
tấn/ha, trảng cây bụi cao 2 - 3 m khoảng 61 tấn/ha, cỏ lá tre, cỏ tranh, cỏ chỉ
có sinh khối từ 22 - 31 tấn/ha. Về sinh khối khô: Lau lách là 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 [11].
13
Nguyễn Văn Tấn (2006) nghiên cứu về sinh khối rừng Bạch đàn
Urophylla ở Yên Bái cho kết quả cho thấy với sinh khối tươi ở tuổi 4 bằng
183,54 tấn/ha, ở tuổi 5 là 219,77 tấn/ha và ở tuổi 5 là 239,19 tấn/ha. Trong đó
sinh khối trên mặt đất chiếm từ 77,78% - 89,12%. Tương ứng sinh khối khô ở
tuổi 4 là 66,87 tấn/ha, tuổi 5 là 73,53 tấn/ha, tuổi 6 là 96,02 tấn/ha. Trong đó
sinh khối khô trên mặt đất chiếm từ 64,27% - 85,92% [15].
Lý Thu Huỳnh (2007) nghiên cứu về cây Mỡ tại tỉnh Phú Thọ và Tuyên
Quang kết quả cho thấy tổng sinh khối tươi của 1ha rừng trồng Mỡ dao động
trong khoảng 53.440 - 309.689 kg/ha còn tổng sinh khối khô dao động trong
khoảng 22.965 - 105.026 kg/ha [7].
Nguyễn Thanh Tiến (2012) nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của trạng
thái rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên sau khai thác kiệt tại tỉnh Thái Nguyên
kết quả cho thấy tổng lượng CO2 hấp thụ trong lâm phần rừng IIB dao động
từ 383,68 - 505,87 tấn CO2/ha, trung bình 460,69 tấn CO2/ha, trong đó lượng
CO2 hấp thụ tập trung chủ yếu ở tầng đất dưới tán rừng là 322,83 tấn/ha, tầng
cây cao 106,91 tấn/ha, tầng cây bụi, thảm tươi 15,6 tấn/ha và vật rơi rụng là
15,34 tấn/ha [17].
Đỗ Hoàng Chung (2011) nghiên cứu sinh khối và lượng các bon tích
lũy trên mặt đất của một số trạng thái rừng tại Trạm Đa dạng sinh học Mê
Linh, Vĩnh Phúc và đưa ra các hàm tương quan mang tính chất định lượng
sinh khối trên mặt đất [2].
1.2. Nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của rừng
1.2.1. Trên thế giới
Nơi có khả năng hấp thụ một khối lượng lớn CO2 phát thải vào không
khí bởi các hoạt động của con người đó là đại dương và thảm thực vật. Trong
đó thảm thực vật đã lưu giữ một lượng CO2 lớn hơn 1 nửa khối lượng chất khí
phát thải đó và cũng chính từ nguyên liệu các bon này hàng năm thảm thực
14
vật trên trái đất đã tạo ra được 150 tỷ tấn vật chất khô thực vật. Năm 1980,
Brawn và cộng sự đã sử dụng công nghệ GIS dự tính lượng các bon trung
bình trong rừng nhiệt đới châu Á là 144 tấn/ha trong phần sinh khối và 148
tấn /ha trong lớp đất mặt với độ sâu 1 m, tương đương 42 - 43 tỷ tấn các bon
trong toàn châu lục. Tuy nhiên lượng các bon có biến động rất lớn giữa các
vùng và các kiểu thảm thực bì khác nhau. Thông thường lượng các bon trong
sinh khối biến động từ dưới 50 tấn/ha đến 360 tấn/ha, phần lớn ở các kiểu
rừng là 100 - 200 tấn/ha (dẫn theo Phạm Xuân Hoàn, 2005) [4].
Một số nghiên cứu về khả năng tích lũy các bon của các dạng rừng:
Palm và cộng sự (1986) cho rằng lượng các bon trung bình trong sinh
khối phần trên mặt đất của rừng nhiệt đới Châu Á là 185 tấn/ha và biến động
từ 25 - 300 tấn/ha [27].
Houghton (1991) đã nhận định lượng các bon rừng nhiệt đới Châu Á là
40 - 250 tấn/ha, trong đó 50 - 120 tấn/ha ở phần thực vật và đất.
Brawn (1991) Rừng nhiệt đới Đông Nam Á có lượng sinh khối trên mặt
đất từ 50 - 430 tấn/ha (tương đương 25 - 215 tấn C/ha) và trước khi có tác
động của con người thì các trị số tương ứng là 350 - 400 tấn/ha (tương đương
175 - 200 tấn C/ha) (dẫn theo Phạm Xuân Hoàn, 2005) [4].
Murdiyarso (1995) cho rằng rừng Indonesia có lượng các bon từ 161 300 tấn/ha trong phần sinh khối trên mặt đất [27].
Lasco (1999) rừng tự nhiên thứ sinh ở Philippine có 86 - 201 tấn C/ha
trong phần sinh khối trên mặt đất, ở rừng già là 370 - 520 tấn sinh khối /ha
(tương đương 185 - 260 tấn C/ha, lượng các bon ước tính 50% sinh khối) [32].
Abu Bakar (2000) Rừng Malaysia lượng các bon biến động từ 100 160 tấn/ha nếu tính cả sinh khối trong đất là 90 - 780 tấn/ha [27].
Theo MC Kenzie (2001) các bon trong hệ sinh thái rừng thường tập
trung ở 4 bộ phận chính: Thảm thực vật còn sống trên mặt đất, vật rơi rụng, rễ
15
cây và đất rừng. Việc xác định lượng các bon trong rừng thường được thực
hiện thông qua xác định sinh khối rừng [30].
Kết quả nghiên cứu về sự biến động các bon sau khai thác rừng:
Brown và Pearce (1997) đã nhận định rằng: Một khu rừng nguyên sinh
có thể hấp thụ được 280 tấn các bon và sẽ giải phóng 200 tấn các bon nếu
chuyển thành du canh du cư và sẽ giải phóng nhiều hơn một chút nếu được
chuyển thành đồng cỏ hay đất nông nghiệp. Rừng trồng có thể hấp thụ khoảng
115 tấn các bon và con số này sẽ giảm từ 1/3 đến 1/4 khi rừng bị chuyển
đổi sang canh tác nông nghiệp [23].
Theo Putz và Pinard (1993) ở Malaisia nếu khai thác chọn lấy đi 8 - 15
cây/ha (tương đương 80 m3/ha hay 22 tấn các bon/ha) sẽ làm tổn thương 50%
số cây được giữ lại. Ở Sabah sau khai thác 1năm lượng sinh khối đã đạt 44 67% so với trước khai thác (nếu khai thác theo phương thức "Khai thác giảm
thiểu tác động" (dẫn theo Phạm Xuân Hoàn, 2005) [4].
Lasco (2002) lượng sinh khối và carbon của rừng nhiệt đới Châu Á bị
giảm khoảng 22-67% sau khai thác. Tại Philippines sau khai thác thì lượng
CO2 bị mất là 50% so với rừng thành thục trước khai thác và ở Indonesia là
38-75% [32].
Xét trên phạm vi toàn cầu, số liệu thống kê năm 2003 cho thấy lượng
các bon lưu trữ trong rừng khoảng 800 - 1.000 tỷ tấn. Trong 1 năm rừng hấp
thụ khoảng 100 tỷ tấn khí các bonic và thải ra khoảng 80 tỷ tấn Oxy... [3].
Tổng lượng hấp thu dự trữ các bon của rừng trên thế giới khoảng 830
PgC, trong đó các bon trong đất lớn hơn 1,5 lần các bon dự trữ trong thảm
thực vật (Brown, 1997) [23]. Đối với rừng nhiệt đới, có tới 50% lượng các
bon dự trữ trong thảm thực vật và 50% dự trữ trong đất (IPCC,2000) [22].
