Nghiên cứu xác định sinh khối quang hợp cho rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại khu bảo tồn thiên nhiên copia, huyện thuận châu, tỉnh sơn la​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
----------------***--------------

TRẦN QUANG TRUNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH SINH KHỐI QUANG HỢP CHO
RỪNG TỰ NHIÊN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH TẠI KHU
BẢO TỒN THIÊN NHIÊN COPIA, HUYỆN THUẬN CHÂU,
TỈNH SƠN LA

CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC
MÃ SỐ : 60.62.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. LÊ XUÂN TRƯỜNG
2. TS. BÙI CHÍNH NGHĨA

Hà Nội, năm 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
----------------***--------------

TRẦN QUANG TRUNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH SINH KHỐI QUANG HỢP CHO

RỪNG TỰ NHIÊN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH TẠI KHU
BẢO TỒN THIÊN NHIÊN COPIA, HUYỆN THUẬN CHÂU,
TỈNH SƠN LA

LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP

Hà Nội, năm 2015


i

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được hoàn thành theo chương trình liên kết đào tạo Cao
học Lâm nghiệp giữa Trường Đại học Lâm nghiệp và Trường Đại học Tây
Bắc khoá 21, giai đoạn 2013 - 2015.
Luận văn là một trong những nội dung nghiên cứu quan trọng của đề tài
khoa học cấp Nhà nước: “Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp tiên tiến
trong việc xác định tiềm năng tích lũy sinh khối của một số hệ sinh thái rừng
chính tại Việt Nam” do TS. Trần Văn Đô là chủ nhiệm mà tác giả luận văn là
cộng tác viên chính.
Trong quá trình học tập và hồn thành luận văn, tác giả đã nhận được
sự quan tâm, giúp đỡ của Khoa Đào tạo Sau đại học cũng như của các thầy,
cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp, Trường Đại học Tây Bắc, các cán bộ
nghiên cứu Viện Nghiên cứu Lâm sinh - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt
Nam. Nhân dịp này tác giả xin chân thành cảm ơn về sự giúp đỡ q báu đó.
Trước hết, tác giả xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành tới TS. Lê Xuân
Trường, TS. Bùi Chính Nghĩa - người hướng dẫn khoa học, đã trực tiếp
hướng dẫn, tận tình giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức q báu và dành
những tình cảm tốt đẹp cho tác giả trong suốt thời gian công tác, học tập cũng
như trong thời gian thực hiện luận văn.

Xin chân thành cảm ơn TS. Trần Văn Đơ, ThS. Nguyễn Tồn Thắng
Viện Nghiên cứu Lâm sinh - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã tạo
mọi điều kiện giúp đỡ trong quá trình thu thập số liệu để tác giả hồn thành
luận văn này.
Tác giả xin cảm ơn Ban Quản lý khu bảo tồn thiên nhiên Copia và ủy
ban nhân dân xã Chiềng Bôm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả triển
khai đề tài cũng như thu thập số liệu ngoại nghiệp phục vụ cho luận văn.


ii

Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và
người thân trong gia đình đã giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt thời gian
học tập và hoàn thành luận văn này.
Tác giả


iii

MỤC LỤC
Trang

LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i
MỤC LỤC .................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ................................................................. vi
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ .............................................. viii
DANH MỤC TÊN KHOA HỌC CÁC LOÀI CÂY DÙNG TRONG LUẬN VĂN . ix
ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1 ................................................................................................................ 4

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ............................................................................. 4
1.1. Trên Thế giới ...........................................................................................................4
1.1.1. Sinh khối trên mặt đất ...................................................................................5
1.1.2. Sinh khối dưới mặt đất ..................................................................................5
1.1.3. Khả năng tích lũy sinh khối và mơ hình hóa quan hệ giữa sinh khối với
các nhân tố điều tra của rừng ..................................................................................6
1.2. Ở Việt Nam ..............................................................................................................8
1.2.1. Nghiên cứu sinh khối rừng trồng .................................................................8
1.2.1.2. Sinh khối dưới mặt đất ...................................................................... 10
1.2.1.3. Khả năng tích lũy sinh khối của rừng trồng ...................................... 11
1.2.1.4. Mơ hình hóa quan hệ giữa sinh khối với các nhân tố điều tra ở rừng
trồng ............................................................................................................... 12
1.2.2. Nghiên cứu sinh khối rừng tự nhiên ..........................................................12
1.2.2.1. Sinh khối trên mặt đất ....................................................................... 13
1.2.2.2. Sinh khối dưới mặt đất ...................................................................... 14
1.2.2.3. Khả năng tích lũy sinh khối, mơ hình hóa giữa sinh khối với các
nhân tố điều tra ở rừng tự nhiệm .................................................................... 14
1.3. Nhận xét đánh giá chung......................................................................................15
CHƯƠNG 2 .............................................................................................................. 18
MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................ 18
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................18
2.1.1. Về lý luận......................................................................................................18
2.1.2. Về thực tiễn ..................................................................................................18


iv

2.2. Giới hạn nghiên cứu...............................................................................................18
2.3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................18
2.3.1. Đặc điểm lâm học của lâm phần ................................................................18

2.3.2. Tổng lượng sinh khối quang hợp trên mặt đất của lâm phần .................18
2.3.2.1. Sinh khối vật rơi rụng ....................................................................... 18
2.3.2.2. Tăng trưởng sinh khối trên mặt đất ................................................... 18
2.3.3. Tổng lượng sinh khối quang hợp dưới mặt đất của lâm phần ...............18
2.3.3.1. Tăng trưởng sinh khối rễ lớn............................................................. 19
2.3.3.2. Sinh khối rễ cám ............................................................................... 19
2.3.4. Tổng sinh khối quang hợp ..........................................................................19
2.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................19
2.4.1. Phương pháp nghiên cứu chung ................................................................19
2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể.................................................................20
2.4.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm.......................................................... 20
2.4.2.2. Phương pháp thu thập số liệu ............................................................ 21
2.4.2.2. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................ 23
CHƯƠNG 3 .............................................................................................................. 28
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI ...................................................... 28
3.1. Điều kiện tự nhiên.................................................................................................28
3.1.1. Vị trí địa lý và ranh giới..............................................................................28
3.1.2. Địa hình, địa thế ...........................................................................................28
3.1.3. Khí hậu, thủy văn.........................................................................................29
3.1.3.1. Khí hậu .............................................................................................. 29
3.1.3.2. Thủy văn ........................................................................................... 29
3.1.4. Đặc điểm đất đai và hiện trạng tài nguyên rừng ......................................30
3.1.4.1. Đặc điểm đất đai ............................................................................... 30
3.1.4.2. Hiện trang tài nguyên rừng ............................................................... 31
3.1.4.3. Hệ thực vật rừng................................................................................ 33
3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội.....................................................................................35
3.2.1. Dân tộc, dân số .............................................................................................35
3.2.2. Thực trạng về cơ sở hạ tầng .......................................................................36
3.2.2.1. Thực trạng về kinh tế ........................................................................ 36
3.2.2.2. Cơ sở hạ tầng, giao thơng.................................................................. 39

3.2.3. Văn hóa - xã hội, y tế, giáo dục .................................................................40
3.2.3.1. Y tế: ................................................................................................... 40
3.2.3.2. Điện, nước sinh hoạt: ........................................................................ 41
3.2.3.3. Giáo dục: ........................................................................................... 41
3.2.4. Quốc phòng - An ninh.................................................................................42
3.3. Đánh giá chung .....................................................................................................42
CHƯƠNG 4 .............................................................................................................. 44


v

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 44
4.1. Đặc điểm lâm học của lâm phần .........................................................................44
4.2. Tổng lượng sinh khối quang hợp trên mặt đất của lâm phần .........................46
4.2.1. Sinh khối vật rơi rụng .................................................................................46
4.2.2. Tăng trưởng sinh khối trên mặt đất ...........................................................48
4.3. Tổng lượng sinh khối dưới mặt đất của lâm phần ............................................50
4.3.1. Tăng trưởng sinh khối rễ lớn ......................................................................50
4.3.2. Sinh khối rễ cám .........................................................................................51
4.4. Tổng sinh khối quang hợp (NPP) .......................................................................55
CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
MỘT SỐ HÌNH ẢNH NGOẠI NGHIỆP
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

TT Ký hiệu
Giải thích
1 BDH
Đường kính ngang ngực (D1.3)(cm)
2

Ch

Consumed by herbivores - Phần thực vật bị động vật ăn

3

CT

Công thức

4

D

Dead - Cành, lá, rễ chết

6

Dt

Đường kính tán (m)

7

Hdc

Chiều cao dưới cành (m)

8

Hvn

Chiều cao vút ngọn (m)

9

IV

Importance Value (Chỉ số quan trọng)

10 Lt

Chiều dài tán

11 N

Mật độ (cây/ha)

12 NPP

Tổng sinh khối quang hợp - Net Primary Production

13 NEP

Net Ecoystem Production – Tổng sinh khối dự trữ hàng năm

14 ÔRR

Ô rơi rụng

15 ÔSC

Ô sơ cấp

16 ÔTC

Ô tiêu chuẩn

17 R

Hệ số tương quan

18 Rs

Respiration in soil - Hơ hấp của vi sinh vật

19 SK

Sinh khối

20 TB

Trung bình

21 và cs

và cộng sự


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu bảng

Tên bảng

Trang

3.1.

Hiện trạng đất lâm nghiệp

31

3.2.

Trữ lượng rừng

32

3.3.

3.4.
3.5.

3.6.

3.7.

Cấu trúc hệ thống của hệ thực vật Khu rừng đặc dụng
Copia
Mười họ giàu loài nhất của hệ thực vật Khu rừng đặc
dụng Copia
Số hộ, nhân khẩu thành phần dân tộc
Thống kê sử dụng đất và tình hình sản xuất nông nghiệp
tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia
Thống kê trường học, học sinh, giáo viên của các xã
thuộc Khu rừng đặc dụng CoPia

34

35
35
38

42

4.1.

Tổng hợp một số đặc trưng lâm phần

44

4.2.

Sinh khối vật rơi rụng

46

4.3.

Tăng trưởng sinh khối trên mặt đất

48

4.4.

Tăng trưởng sinh khối rễ lớn

50

4.5.

Sinh khối rễ cám dưới mặt đất

51

4.6.
4.7.

So sánh tổng sinh khối rễ cám sản sinh dưới đất rừng
Copia với các rừng khác trên thế giới.
Tổng sinh khối quang hợp

54

55


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ

Số hiệu
Hình 1.1.
Sơ đồ 2.1.
Sơ đồ 2.2.

Tên hình ảnh, biểu đồ, sơ đồ
Mơ tả phương pháp tính sinh khối sau quang hợp (NPP) và
sinh khối dự trữ hàng năm của hệ sinh thái rừng (NEP).
Sơ đồ nghiên cứu
Bố trí thí nghiệm và thu thập số liệu trên ÔSC (30 m x 30
m)

Trang
4
19
20

Biểu đồ 2.1.

Diễn biến rễ cám trong đất

26

Hình 4.1.

Trạng thái rừng IIIA1

45

Hình 4.2.

Rừng tại điểm nghiên cứu

45

Biểu đồ 4.1.

Vật rơi rụng theo mùa và trung bình năm. Cột nhỏ là giá
trị sai tiêu chuẩn.

47

Hình 4.3.

Thu thập vật rơi rụng

47

Hình 4.4.

Cân vật rơi rụng

47

Biểu đồ 4.2.

Sinh khối trên mặt đất và tăng trưởng sinh khối.

49

Hình 4.5.

Cây gắn Dendrometer

49

Hình 4.6.

Thu thập sinh khối

49

Hình 4.7.

Thu thập SK rễ lớn

51

Hình 4.8.

Đo đếm SK rễ lớn

51

Biều đồ 4.3.

Phân bố rễ cám theo chiều thẳng đứng

52

Biểu đồ 4.4.

Sinh khối rễ cám, lượng rễ đã chết đi và lượng rễ đã bị
phân hủy.

53

Hình 4.9.

Bố trí soil core

55

Hình 4.10.

Thu thập soil core

55


ix

DANH MỤC TÊN KHOA HỌC CÁC LOÀI CÂY

DÙNG TRONG LUẬN VĂN
TT

TÊN VIỆT NAM

TÊN KHOA HỌC

HỌ THỰC VẬT

TÊN KHOA HỌC

1

Ba Bét

Mallotus paniculatus

Euphobiaceae

Họ thầu dầu

2

Bản xe

Albizia lucida Benth et Hook

Mimosaceae

Họ Trinh nữ

3

Bời lời lá to

Litsea grandifolia Lec.

Lauraceae

Họ Long não

4

Bọ mẩy

Clerodendrum cyrtophyllum

Verbenceae

Tếch

5

Cà ổi Bắc Bộ

Họ Dẻ

6

Chân chim

7

Chân danh

Castanopsis tonkinensis Seemen Fagaceae
Schefflera octophylla (Lour.)
Araliaceae
Harm
Schefflera pes-avis
Araliaceae

8

Chân núi

Araliaceae

Họ Ngũ gia bì

9

Chị xanh

Combretaceae

Họ Bàng

10

Chùm bao

Flacourtiaceac

Họ Mùng qn

11

Cọ mai

Schefflera petelotii
Terminalia myriocarpa Huerch
et M.A
Hydnocarpus
anthelmintica
pierre
Colona floribunda (Kurz) Craib

Tiliaceae

Họ Đay

12

Côm rừng

Elaeocarpus sylvestris

Elaeocarpaceae

Họ Côm

13

Côm tầng

Elaeocarpus dubius

Elaeocarpaceae

Họ Côm

14

Côm trung hoa

Elaeocarpus hainanensis

Elaeocarpaceae

Họ Côm

15

Cồng

Calophyllum dryobalanoides

Clusiaceae

Măng cụt

16

Dẻ Trùng khánh Castanea mollissima BI

Fagaceae

Họ Dẻ

17

Dẻ lá tre

Quercus bambusifolia

Fagaceae

Họ Dẻ

18

Dẻ cuống

Quercus chrysocalyx

Fagaceae

Họ Dẻ

19

Hà nu

Ixonathes reticulata

Ixonatheraceae

Hà nu

20

Kháo lá thon

Alseodaphne chinensis

Lauraceae

Họ Long não

21

Mạ sưa

Helicia grandis

Proteraceae

Cơm vàng

22

Mật xạ lá đơn

Meliosma pinnata ssp

Sabiaceae

Thanh phong

23

Mắc niễng

Eberhardtia tokinensis H.Lec

Sapotaceae

Họ Sến

24

Mò hải nam

Cryptocarya hainamensis

Lauraceae

Họ Long não

25

Mò hương

Cryptocarya chingii

Lauraceae

Họ Long não

26

Nanh chuột

27

Nhọc

28

Sồi lông nhung

Cryptocarya lenticellata
Lauraceae
Polyalthia cerasoides (Roxb.)
Annonaceae
Bedd
Lithocarpus vestitus Hickel & Fagaceae

Họ Ngũ gia bì

Họ Ngũ gia bì

Họ Long não
Họ Na
Họ Dẻ


x

TT

TÊN VIỆT NAM

TÊN KHOA HỌC

HỌ THỰC VẬT

TÊN KHOA HỌC

A.Camus
29

Sồi phảng

Castanopsis cerebina Barnett

Fagaceae

Họ Dẻ

30

Sung rừng

Ficus fistulosa Reinw. ex Blume

Moraceae

Họ Dâu tằm

31

Thích núi cao

Acer campbellii

Aceraceae

Họ Thích

32

Thích lá quế

Aceraceae

Họ Thích

33

Trắc

Fabaceae

Họ Đậu

34

Trai lý

Acer laurinum
Dalbergia cochinchinensis
Pierre
Garcinia fagraeoides

Clusiaceae

Măng cụt

35

Trám chim

Canarium parvum

Burseraceae

Họ Trám

36

Trám nâu

Canarium littorale

Burseraceae

Họ Trám

37

Trâm núi

Syzyum levinei

Myrtaceae

Họ Sim

38

Tu hú gỗ

Callicarpa arborea Robx

Verbenaceae

Tếch

39

Xoan đào

Pygeum arboreum Endl

Rosaceace

Hoa Hồng

40

Xương cá

Canthium dicoccum

Rubiaceace

Cà phê


1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Rừng có vai trị to lớn đối với sự sống trên trái đất của chúng ta như:
cung cấp nguồn gỗ trong xây dựng, đồ gia dụng, củi phục vụ đời sống người
dân, điều hịa khí hậu, duy trì đảm bảo nguồn nước, nơi cư trú động thực vật
và tàng trữ các nguồn gen quý hiếm...
Tây Bắc là vùng núi cao, điều kiện kinh tế, xã hội còn nhiều khó khăn.
Đời sống của người dân chủ yếu sống dựa vào rừng thông qua các hoạt động

khai thác rừng, từ gỗ củi, đến thu hái các lâm sản ngoài gỗ, các hoạt động đốt
nương làm rẫy dẫn đến rừng bị suy kiệt cả về diện tích lẫn chất lượng, trữ
lượng. Điều này làm ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường như xói mịn, rửa
trơi đất, lũ lụt vào mùa mưa, hạn hán vào mùa khô, đặc biệt suy giảm rừng đã
phát thải một lượng lớn khí CO2 vào bầu khí quyển.
Trong những năm gần đây, thông qua thực hiện các chương trình, dự án
bảo vệ và phát triển rừng như: JICA, KfW7,… đã làm tăng diện tích và độ
che phủ rừng Tây Bắc nói chung và tỉnh Sơn La nói riêng, nhiều diện tích
rừng tự nhiên đã được phục hồi tốt thơng qua q trình bảo vệ, tái sinh tự
nhiên và tái sinh có trồng bổ sung và chủ yếu tập trung tại các khu rừng đặc
dụng và rừng phòng hộ.
Việc định giá rừng được đề cập đến trong Luật bảo vệ và phát triển
rừng sửa đổi năm 2004. Ở đây 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, hấp thụ Carbon, phòng hộ đầu nguồn, vẻ đẹp cảnh quan ... Thông


2

qua việc mua bán tín chỉ Carbon sẽ khuyến khích được các chủ rừng trồng
rừng hoặc bảo vệ rừng tự nhiên hiện có.
Vấn đề định lượng khả năng hấp thụ Carbon và giá trị thương mại
Carbon của rừng đã và đang được quan tâm. Nhưng trên thực tế ở Việt Nam
nói chung và vùng Tây Bắc nói riêng những nghiên cứu về vấn đề này cịn ít.
Trong khi mỗi dạng rừng, kiểu rừng, trạng thái rừng, loài cây ưu thế, tuổi của
lâm phần khác nhau thì sinh khối khác nhau dẫn đến lượng Carbon hấp thụ
khác nhau, trong khi đó thì khơng 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 sinh khối và khả năng hấp thụ Carbon để làm cơ
sở lượng hóa những giá trị kinh tế mà rừng mang lại trong điều hịa khí hậu và
giảm tác hại của hiệu ứng nhà kính. Đây là cơ sở quan trọng góp phần vào
lượng hố giá trị môi trường rừng trong việc chi trả dịch vụ mơi trường rừng
đang áp dụng thí điểm tại tỉnh Sơn La.
Khu bảo tồn thiên nhiên Copia nằm trên địa bàn3 xã: Co Mạ, Long Hẹ,
Chiềng Bôm thuộc huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La. Khu bảo tồn thiên nhiên
Côpia là khu vực có nhiều giá trị đa dạng sinh học, diện tích rừng tự nhiên là
chủ yếu với nhiều lồi gỗ quý. Nhưng đứng trước thực trạng khai thác rừng và
lâm sản ngoài gỗ một cách bừa bãi ảnh hưởng nghiêm trọng đến giá trị đa
dạng sinh học và môi trường. Trong những năm ngần đây nhằm hạn chế tình
trạng phá rừng và nâng cao ý thức bảo vệ rừng Nhà nước có chính sách chi trả
dịch vụ mơi trường rừng, khu bảo tồn thiên nhiên Copia cũng là khu vực thí
điểm chi trả dịch vụ mơi trường rừng. Tuy nhiên chưa có những nghiên cứu
đánh giá khả năng tích lũy sinh khối của hệ sinh thái rừng tại khu bảo tồn để
làm cơ sở cho việc chi trả môi trường rừng phù hợp cho từng đối tượng quản
lý rừng.


3

Chính vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu xác định tổng sinh khối
quang hợp cho rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại Khu bảo tồn thiên
nhiên CoPia, huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La” nhằm góp phần bổ sung cơ
sở khoa học trong nghiên cứu sinh khối của rừng tự nhiên tại CoPia nói riêng
và vùng Tây Bắc nói chung, phục vụ cho việc xác định lượng Carbon cho
rừng tự nhiên


4

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Trên Thế giới
Tổng sinh khối tích lũy hàng năm của hệ sinh thái rừng (NEP) là
thông số quan trọng nhất để đánh giá vai trị của rừng đối với điều tiết CO 2
trong khí quyển, bảo vệ môi trường. Để xác định NEP phụ thuộc vào 4 thông
số cần thiết: (i) Tăng trưởng sinh khối hàng năm (sự khác nhau của sinh khối
giữa năm sau và năm trước - Bi); (ii) Phần sinh khối chết tích lũy trên và dưới
mặt đất hàng năm (D - Dead); (iii) Phần thực vật bị động vật ăn (Ch Consumed by herbivores) và (iv) Hô hấp của vi sinh vật nhằm phân hủy chất
hữu cơ dưới và trên bề mặt đất (Rs - Respiration in soil). Phương pháp tính
tổng sinh khối sau quang hợp (NPP) và NEP được mơ tả ở Hình 1.1

Hình 1.1. Mơ tả phương pháp tính sinh khối sau quang hợp (NPP) và sinh
khối dự trữ hàng năm của hệ sinh thái rừng (NEP).


5

1.1.1. Sinh khối trên mặt đất
* Sinh khối sống trên mặt đất
Tăng tưởng sinh khối phần trên mặt đất đã được nghiên cứu rộng rãi
trên thế giới ở nhiều hệ sinh thái rừng khác nhau. Các tác giả đều dựa vào mơ
hình tốn học để xây dựng mối tương quan giữa D1.3 và sinh khối Sherman và
cs (2003) [49]; Fukushima và cs (2008) [42]), từ cơ sở đó căn cứ vào tăng
trưởng hàng năm về D1.3 để xác định tăng trưởng về sinh khối (kg/ha/năm).
Phần thực vật bị động vật ăn (Ch) chiếm phần nhỏ so với tổng sinh khối quang
hợp của hệ sinh thái, bên cạnh đó việc xác định cũng rất khó khăn do vậy
chúng thường bị bỏ qua trong xác định sinh khối tính lũy hàng năm của hệ
sinh thái rừng Day và cs (1996) [41]; Amarasinghe và Balasubramaniam

(1992) [34]).
* Sinh khối chết trên mặt đất
Phần trên mặt đất được các nhà nghiên cứu xác định khá đơn giản bằng
phương pháp túi hứng được bố trí dưới tán rừng, Sato và cs (2010) [47] và nhiều
nghiên cứu khác.
1.1.2. Sinh khối dưới mặt đất
* Sinh khối sống dưới mặt đất
Việc xác định sinh khối rễ bởi các phương pháp lấy mẫu khác nhau
được nhiều tác giả mô tả trong các cơng trình nghiên cứu của mình (Shurrman
và Geodewaaen, 1971; Moore, 1973; Gadow và Hui, 1999; Oliveira và cs
2000; Voronoi, 2001; McKenzie và cs, 2001).
Nhiều tác giả khi nghiên cứu sinh khối cho rằng việc thu thập rễ gặp
nhiều khó khăn (Grier và cs, 1989; Reichel, 1991; Burton V. Barner và cs,
1998) dẫn theo Vũ Tấn Phương (2012)[23]. Việc xác định tăng trưởng sinh


6

khối hàng năm dưới mặt đất ít được quan tâm và chỉ mới được thực hiện trên
một số đối tượng như rừng ngập mặn tự nhiên Komiyama và cs (2008) [39],
rừng trồng Bolte và cs (2004) và cũng dựa trên tương quan giữa sinh khối rễ
và D1.3 để xác định sự khác nhau về sinh khối rễ giữa các năm thông qua tăng
trưởng về D1.3, tuy nhiên quan hệ D1.3/sinh khối rễ đem lại sai số khá cao (40 70%), Comley và McGuiness (2005) [39]
* Sinh khối chết dưới mặt đất
Theo Vogt và cs (1996), đối với việc xác định sinh khối chết tích lũy
dưới mặt đất khá phức tạp. Rễ trong hệ sinh thái rừng có Φ ≤ 2 mm có chức
năng hút nước và chất dinh dưỡng giúp cây sinh trưởng và phát triển được gọi là
rễ cám, rễ cám luôn sinh trưởng, chết và phân hủy cũng giống như lá cây và tuổi
thọ của phần lớn rễ cám chỉ vài tuần đến vài tháng [52]. Năm 2001, Kurniatun
đã tổng hợp và xây dựng hệ thống các phương pháp thu thập số liệu về sinh

khối trên và dưới mặt đất phục vụ nghiên cứu sinh khối và carbon rừng. Mặc
dù vậy, Osawa và Aizawa (2012) [45] đã đề xuất một phương pháp xác định
tổng sinh khối rễ cám chết, phân hủy và sống tích lũy hàng năm bằng phương
pháp core tăng trưởng và túi phân hủy, tuy nhiên phương pháp này vẫn gặp phải
nhưng sai số nhất định. Đối với rễ lớn (có đường kính >2 mm) sinh khối chết
hàng năm chiếm tỷ lệ rất thấp do đó nó cũng khơng được đề cập đến trong xác
định sinh khối chết tích lũy hàng năm phần dưới đất.
1.1.3. Khả năng tích lũy sinh khối và mơ hình hóa quan hệ giữa sinh khối
với các nhân tố điều tra của rừng
Tăng trưởng sinh khối hàng năm (Bi) bao gồm phần trên mặt đất và
phần dưới mặt đất. Nghiên cứu xác định tăng trưởng phần trên mặt đất đã
được thực hiện khá rộng rãi trên thế giới cho nhiều hệ sinh thái rừng khác
nhau. Các tác giả đều dựa vào mô hình tốn học xây dựng mối tương quan


7

giữa D1.3 và sinh khối Sherman và cs (2003) [49]; Fukushima và cs (2008) ,
trên cơ sở đó căn cứ vào tăng trưởng hàng năm về D 1.3 để xác định ra tăng
trưởng về sinh khối (kg/ha/năm).
Nhiều nghiên cứu đã xây dựng các phương trình tương quan giữa sinh
khối với một số nhân tố điều tra ở rừng tự nhiên nhằm ước lượng sinh khối ,
biến độc lập được đưa vào tính tốn là đường kính ngang ngực D 1.3 hoặc tiết
diện ngang (BA) (Brown và cs, 1989; Martinez-Yrizar và cs, 1992; Brown và
Iverson, 1992; Chase, 2005). Năm 2010, Picard và cs đã đề xuất sử dụng hàm
mũ để ước lượng sinh khối mà biến độc lập là D, H và ρ, đây cũng là dạng
hàm mà nhiều tác giả sử dụng (MacDicken, 1997; Johannes and Shem, 2011;
Henry và cs, 2010; Brown, 1997) .
Năm 2012, Osawa and Aizawa đã nghiên cứu xác định sinh khối rễ
cám sống, rễ cám chết tích lũy hàng năm và sinh khối phân hủy hàng năm ở

đối tượng rừng phục hồi sau khai thác tại Nhật Bản. Bên cạnh đó, phương
pháp chơn máy scan nhằm quan sát sinh trưởng và hình thái rễ được lần đầu
đề cập tới bởi Dannoura và cs (2008) [40] trong nghiên cứu rễ cây con trong
phịng thí nghiệm. Những tác giả này (Osawa, Aizawa và Dannoura) hiện
đang công tác tại phòng nghiên cứu sử dụng tài nguyên rừng thuộc trường Đại
học Tổng hợp Kyoto. Hơn nữa, việc kết hợp giữa core tăng trưởng Osawa và
Aizawa (2012) [45] và chôn máy scan, Dannoura (2008) [40] trong nghiên
cứu sinh khối, phân hủy của rễ cây nhằm tăng độ chính xác trong xác định
sinh khối tích lũy hàng năm dưới mặt đất vẫn chưa được đề cập tới ngay cả
trong các nghiên cứu tại Nhật Bản và trên thế giới.
Hô hấp của vi sinh vật đất (Rs) nhằm phân hủy các chất hữu cơ có trong
đất và trên bề mặt rừng. Hơ hấp vi sinh vật đất có tác dụng lớn đối với phân hủy
chất hữu cơ trả lại dinh dưỡng cho đất, tuy nhiên nó cũng thải ra một lượng lớn


8

khí CO2 vào khí quyển Schlesinger và Andrews (2000) [48]. Phương pháp hộp
kín sử dụng hệ thống phân tích khí [A closed chamber method (CC-method)
using an infra-red gas analyzer - IRGA; Bekko và cộng sự, 1995] được sử dụng
khá rộng rãi trong xác định hô hấp của đất [35]. Nghiên cứu xác định hô hấp đất
đối với hệ sinh thái rừng đã được tiến hành khá rộng rãi trên thế giới (Knohl và
cs, 2008; Lindroth và cs, 2008; Ryan và cs, 2005).
1.2. Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, nghiên cứu về sinh khối và carbon đã được các nhà khoa
học quan tâm nghiên cứu khá lâu, tuy nhiên giá trị về rừng được nhìn nhận
lớn hơn từ góc độ mơi trường sinh thái so với giá trị kinh tế thì các cơng trình
được đi sâu vào nghiên cứu và phân tích. Ngày nay, biến đổi khí hậu được
xem là vấn đề thời sự tồn cầu thì việc quản lý, bảo vệ rừng đã được quan tâm
nhiều hơn, sự đầu tư vào nghiên cứu về sinh khối, carbon để lượng hóa giá trị

môi trường rừng phục vụ chi trả dịch vụ môi trường là vấn đề cần thiết.
1.2.1. Nghiên cứu sinh khối rừng trồng
Rừng trồng các loài cây chủ yếu như Keo tai tượng, Keo lá tràm, Mỡ,
Thông mã vĩ, Thông nhựa, Thông ba lá, Keo lai, Bạch đàn Urophyla,… đã
được nhiều tác giả nghiên cứu để xây dựng các biểu thể tích, biểu cấp đất,
biểu sản lượng, biểu thương phẩm, điển hình như các tác giả: (Nguyễn Xuân
Quát (1985) [24]; Nguyễn Ngọc Lung (1989) [16]; Vũ Nhâm (1995); Vũ Tiến
Hinh và Đào Công Khanh (2001); Viện Điều tra qui hoạch rừng (2001). Đây
được coi là tiền đề để xác định sinh khối và carbon rừng.
1.2.1.1. Sinh khối trên mặt đất
* Sinh khối sống trên mặt đất
Sinh khối tầng cây gỗ: Năm 1971, Ngơ Đình Quế khi nghiên cứu rừng
Thơng ba lá tại Lâm Đồng, tác giả cho biết mật độ 2500 cây/ha, với cấp đất I


9

thì sinh khối đạt 330 tấn/ha (dẫn theo Võ Đại Hải, 2009) [12]. Hệ sinh thái
rừng ngập mặn được Nguyễn Hồng Trí (1986) nghiên cứu với quần xã rừng
Đước đơi (Rhizophora apiculata) tại Minh Hải, tác giả đã sử dụng phương
pháp cây mẫu để xác định năng suất sinh khối [32]. Với phương pháp cây
mẫu Hà Văn Tuế (1994) cũng dùng để nghiên cứu năng suất và sinh khối của
một số quần xã rừng nguyên liệu tại Vĩnh Phúc [27]. Nguyễn Ngọc Lung và
Đào Công Khanh (1999) khi nghiên cứu Thông ba lá, cấp đất III cho thấy sinh
khối thân cây tuyệt đối là 311,75 tấn/ha, tổng sinh khối toàn rừng là 428,2
tấn/ha với số liệu được phân tích từ 60 cây tiêu chuẩn chặt ha. Năm 2001,
Đặng Trung Tấn đã xác định tổng sinh khối rừng Đước tại Cà Mau là 327
m3/ha [28]. Theo Nguyễn Tuấn Dũng (2005) [3] khi nghiên cứu Thông mã vĩ
và Keo lá tràm tại Hà Tây thì tổng sinh khối rừng Thơng mã vĩ tuổi 20 dao
động từ 173,4 - 266,2 tấn/ha và Keo lá tràm 15 tuổi khoảng 132,2 - 223,4

tấn/ha. Theo Nguyễn Duy Kiên (2007) [15], khi nghiên cứu Keo tai tượng tại
Tuyên Quang, tác giả xác định sinh khối tầng cây cao chiếm tỷ trọng lớn nhất
75-79%. Với rừng Mỡ tại Tuyên Quang và Phú Thọ tỷ lệ này chiếm 86% Lý
Thu Quỳnh (2007) [26]. Phương pháp cây tiêu chuẩn để chặt hạ nhằm xác
định sinh khối của một số loài Keo tai tượng, Bạch đàn urophylla, Mỡ từ đó
tính tốn sinh khối toàn lâm phần Võ Đại Hải (2009) [9]. Vũ Tấn Phương
(2012) [21] đã chọn cây tiêu chuẩn đại diện ở các cấp đất khác nhau để chặt
hạ xác định sinh khối tươi/khơ của lồi Thơng ba lá, kết quả cho thấy sinh
khối tầng cây gỗ chiếm 86% tổng sinh khối của lâm phần ở Lâm Đồng và
84,9% tổng sinh khối lâm phần ở Hà Giang.
Sinh khối cây bụi thảm tươi: Theo Nguyễn Duy Kiên (2007) [15]
nghiên cứu rừng Keo tai tượng tại Tuyên Quang, tác giả cho biết sinh khối
cây bụi thảm tươi chiếm tỷ trọng 17-20 %, đối với Mỡ tác giả Lý Thu Quỳnh
(2007) [26] cho biết tỷ lệ này là 8% tại Tuyên Quang và Phú Thọ. Năm 2009,


10

Võ Đại Hải đã áp dụng ô tiêu chuẩn thứ cấp để thu thập tính tốn sinh khối
cây bụi, thảm tươi của một số lồi cây trồng chính như Mỡ, Keo tai tượng,
Bạch đàn urophylla [9] . Theo Vũ Tấn Phương (2006) [19] đã nghiên cứu về
cây bụi, thảm tươi tại Hồ Bình và Thanh Hố, kết quả cho thấy sinh khối của
lau lách khoảng 104 tấn/ha, trảng cây bụi cao 2-3m 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 2-3m là 27 tấn/ha, cây bụi cao dưới 2m và tế guột là
20 tấn/ha, cỏ lá tre 13 tấn/ha, cỏ tranh 10 tấn/ha. Khi nghiên cứu sinh khối cây
bụi thảm tươi rừng Thông ba lá được Vũ Tấn Phương (2012) [23] áp dụng ơ
thứ cấp diện tích 16m2 (4 m x 4 m) để thu thập số liệu, kết quả nghiên cứu
cho thấy sinh khối cây bụi thảm tươi khoảng 4,1 tấn/ha chiếm 3,9% (1,3 7,7%) ở Lâm Đồng và 11,4 tấn/ha chiếm 7,1 % (2,7 - 26,8%) ở Hà Giang.
* Sinh khối chết trên mặt đất

Sinh khối vật rơi rụng rừng Keo tai tượng tại Tuyên Quang chiếm tỷ
trọng 4-5% Nguyễn Duy Kiên (2007) [15], rừng Mỡ tại Tuyên Quang và Phú
Thọ tỷ lệ này là 8%, Lý Thu Quỳnh (2007) [26]. Khi nghiên cứu sinh khối
thảm mục đối với rừng Thông ba lá sử dụng ô dạng bản với diện tích 4m2 (2
m x 2 m) để thu thập tồn bộ thảm mục và cân để xác định khối lượng thảm
mục, tác giả Vũ Tấn Phương (2012) kết luận sinh khối thảm mục ở lâm phần
Thông ba lá ở Lâm Đồng 11,4 tấn khô/ha chiếm 10,5% (4,6 - 16,7%) và 9,64
tấn khô/ha ở Hà Giang chiếm 8% (1,3 - 26,6%)[23].
1.2.1.2. Sinh khối dưới mặt đất
* Sinh khối sống dưới mặt đất
Sinh khối của tất cả rễ lớn (Φ ≥ 2mm) của cây tiêu chuẩn được thu
thập để đưa vào tính toán sinh khối sống (tươi) dưới mặt đất, đối với rễ cám Φ
< 2 mm cũng chưa được tác giả đề cập trong tính tốn sinh khối sống dưới


11

mặt đất Võ Đại Hải (2009)[10]. Từ cây tiêu chuẩn chặt hạ đối với lồi Thơng
ba lá, đào hố có đường kính bằng đường kính tán cây, sâu 1 m để thu nhặt
toàn bộ rễ cây để xác định sinh khối sống dưới mặt đất Vũ Tấn Phương
(2012) [23].
* Sinh khối chết dưới mặt đất
Mặc dù Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu về sinh khối song rất ít cơng
trình đề cập đến xác định sinh khối chết dưới mặt đất hay đề xuất phương
pháp tính tốn.
1.2.1.3. Khả năng tích lũy sinh khối của rừng trồng
Năm 1996, Lê Hồng Phúc đã mô phỏng quy luật tăng trưởng sinh
khối, cấu trúc thành phần tăng trưởng sinh khối thân cây, tỷ lệ sinh khối tươi
của các bộ phận thân, cành, lá, rễ, lượng vật rơi rụng, tổng sinh khối cá thể và
quần thể rừng Thông ba lá tại Lâm Đồng [18]. Với rừng Đước ở Cà Mau, tăng

trưởng sinh khối bình quân của rừng đạt 9.500 kg/ha/năm Đặng Trung Tấn
(2001) [28]. Theo Hoàng Xuân Tý (2004) cho rằng nếu tăng trưởng rừng đạt
15 m3/ha/năm thì tổng sinh khối tươi và chất hữu cơ của rừng sẽ đạt xấp xỉ 10
tấn/ha/năm [33]. Năng suất sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của một số
dạng rừng trồng chủ yếu ở Việt Nam: Mỡ, Thông đuôi ngựa, Thông nhựa,
Keo lai, Keo lá tràm, Bạch đàn Urophylla, Võ Đại Hải và cs (2007 - 2009)
[9],[10],[11],[12]. Năm 2012, Thông ba lá lần nữa được Vũ Tấn Phương đi
sâu nghiên cứu và xác định tăng trưởng sinh khối bình qn của lâm phần
Thơng ba lá tại Lâm Đồng khoảng 10,5 tấn khô/ha/năm và 11,0 tấn
khô/ha/năm ở Hà Giang, tác giả cho biết tăng trưởng về sinh khối mạnh nhất
ở tuổi rừng 15-25, với lượng tăng trưởng từ 8-15 tấn khô/ha/năm, ở cấp đất I,
tăng trưởng sinh khối trung bình có thể đạt 21 tấn khơ/ha/năm [23].


12

1.2.1.4. Mơ hình hóa quan hệ giữa sinh khối với các nhân tố điều tra ở rừng
trồng
Năm 1989, Nguyễn Ngọc Lung đã xây dựng mơ hình ước tính sinh
khối cho rừng Thơng ba lá, đây được coi là cơng trình khởi đầu cho các
nghiên cứu về thiết lập mơ hình tương quan giữa sinh khối với các nhân tố
điều tra [16]. Vũ Văn Thông (1998) [29] đã lập các bảng tra sinh khối tạm
thời phục vụ điều tra và kinh doanh rừng Keo lá tràm tại tỉnh Thái Nguyên.
Loài này ở miền Trung cũng đã được Hoàng Văn Dưỡng (2000) [4] xác định
quy luật quan hệ giữa các chỉ tiêu sinh khối với các chỉ tiêu biểu thị kích
thước thân cây, quan hệ giữa sinh khối tươi với sinh khối các bộ phận thân
cây, đây cũng là cơ sở để tác giả lập biểu tra sinh khối và ứng dụng biểu để
xác định sinh khối cây cá thể và lâm phần. Năm 2004, Nguyễn Ngọc Lung và
Nguyễn Tường Vân đã tính tốn sinh khối cho một số loại rừng từ ứng dụng
biểu quá trình sinh trưởng và biểu sinh khối [17]. Mối quan hệ giữa sinh khối

cây cá thể và lâm phần với các nhân tố điều tra của một số lồi cây trồng
chính như: Mỡ, Thơng mã vĩ, Thơng nhựa, Keo lai, Keo lá tràm và Bạch đàn
urophylla đã được mơ hình hóa, Võ Đại Hải và cs (2009) [11],[12]. Mơ hình
ước tính sinh khối với các nhân tố điều tra (D, H, V) cây cá thể và lâm phần
Thông 3 lá được Vũ Tấn Phương (2012) mô phỏng dưới 2 dạng hàm tuyến
tính và phi tuyến tính. Tác giả cho biết tương quan giữa sinh khối thân, giữa
sinh khối trên mặt đất, giữa tổng sinh khối với D là chặt chẽ nhất và có độ sai
số thấp nhất và mơ hình ước tính sinh khối của cả lâm phần dựa trên trữ lượng
gỗ có độ chính xác từ 89 - 92%[22].
1.2.2. Nghiên cứu sinh khối rừng tự nhiên
Hệ sinh thái rừng tự nhiên ở Việt Nam khá đa dạng ở nhiều trạng thái
khác nhau như rừng nguyên sinh, rừng phục hồi sau khai thác, rừng phục hồi


13

sau nương rẫy,…Tương ứng, cấu trúc rừng tự nhiên cũng có sự đa dạng theo
từng trạng thái rừng, hệ sinh thái rừng. Chính vì vậy vấn đề nghiên cứu sinh
khối và carbon ở rừng tự nhiên cũng không được xem là đơn giản. Mặc dù
vậy, sinh khối và carbon ở một số hệ sinh thái của rừng tự nhiên được nhiều
nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.
1.2.2.1. Sinh khối trên mặt đất
* Sinh khối sống trên mặt đất
Năm 2011, Nguyễn Thanh Tiến khi nghiên cứu rừng phục hồi trạng
thái IIB tại Thái Nguyên đã sử dụng 32 cây tiêu chuẩn để phân tích và tính
tốn, tác giả cho biết sinh khối khơ tầng cây gỗ trung bình 63,38 tấn/ha [30].
Sinh khối tầng cây gỗ ở 3 kiểu rừng (rừng khộp, rừng thường xanh và rừng
bán thương xanh) ở Tây Nguyên được Võ Đại Hải và Đặng Thịnh Triều
(2012) phân tích và tính tốn từ số liệu 1110 cây tiêu chuẩn ở các cấp kính
khác khau từ đó ước tính cho cả lâm phần, kết quả này cho thấy: sinh khối

tầng cây cao rừng tự nhiên thường xanh dao động từ 136,9 - 359,8 tấn/ha,
rừng bán thường xanh từ 170,43 - 246,4 tấn/ha và rừng rụng lá biến động từ
13,48 - 192,72 tấn/ha [13] .
Sinh khối cây bụi, thảm tươi: Theo Nguyễn Thanh Tiến (2011) nghiên
cứu ở trạng thái rừng phục hồi IIB tại Thái Nguyên khi thu thập số liệu áp
dụng ô thứ cấp 25m2 sinh khối tầng cây dưới tán trung bình là 4,86 tấn/ha
[30] . Năm 2012, Võ Đại Hải và Đặng Thịnh Triều đã sử dụng ôtc có diện
tích 25m2 (5m x 5m) để thu thập số liệu và ước lượng trên toàn lâm phần sinh
khối cây bụi thảm tươi ở 3 kiểu rừng ở Tây Nguyên, kết quả cho thấy: rừng lá
rộng thường xanh từ 5,28 - 8,35 tấn/ha, rừng bán thường xanh từ 5,85 - 7,82
tấn/ha và rừng rụng lá từ 1,7 - 2,84 tấn/ha [13] .
* Sinh khối chết trên mặt đất