Bài giảng Nông lâm kết hợp với biến đổi khí hậu: Phần 2

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

140
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Nông lâm kết hợp với biến đổi khí hậu: Phần 2 trình bày nông lâm kết hợp với biến đổi khí hậu, nhận thức chung về nông lâm kết hợp, giảm thiểu phát thải khí gây hiệu ứng thông qua nông lâm kết hợp, ứng dụng GIS trong giám sát thay đổi sử dụng đất, thích ứng với biến đổi khí hậu thông qua nông lâm kết hợp.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nông lâm kết hợp với biến đổi khí hậu: Phần 2

CHƯƠNG 3: NÔNG LÂM KẾT HỢP VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 3.1 Nhận thức chung về Nông lâm kết hợp 3.1.1. Các khái niệm về nông lâm kết hợp Nông lâm kết hợp (NLKH) là một lĩnh vực khoa học tư ng đ i m i. Theo th i gian, nhiều khái niệm khác nhau được phát triển cho đến nay. NL H là một hệ th ng quản lý đất vững bền làm gia tăng ức ản uất tổng thể của đất đai, ph i hợp ản uất các loại hoa màu (kể cả cây trồng lâu năm), cây r ng và/hay v i gia úc cùng lúc hay kế tiếp nhau tr n một iện tích đất và áp ng các kỹ thuật canh tác thích ứng v i các điều kiện văn h a, ã hội của ân cư đ a phư ng (Bene và các cộng ự, 1 ). NL H là một hệ th ng quản lý đất đai, trong đ các ản phẩm của r ng và trồng trọt được ản uất cùng lúc hay kế tiếp nhau tr n các iện tích đất thích hợp để tạo ra các lợi ích kinh tế - ã hội và inh thái cho cộng đồng ân cư tại đ a phư ng ( CARRD, 1 ). NL H là t n chung của những hệ th ng ng đất trong đ các cây lâu năm (cây gỗ, cây b i, cọ, tre, hay cây ăn quả, cây công nghiệp...) được trồng c tính toán tr n cùng một đ n v iện tích đất v i hoa màu và/hoặc v i vật nuôi ư i ạng en theo không gian hay theo th i gian. Trong các hệ th ng NL H c m i tác động hỗ tư ng qua lại về cả mặt inh thái lẫn kinh tế giữa các bộ phận hợp thành n n hệ th ng (Lundgren và Raintree, 1983). Gần đây, NL H c n được hiểu theo g c độ cảnh quan (Lan cape), c nghĩa là không chỉ là việc ph i hợp giữa cây lâu năm v i cây ngắn ngày tr n một đ n v iện tích mà c n c thể hiểu g c độ rộng h n tr n một lưu vực. Trong một lưu vực t ng loại cây trồng, vật nuôi được ph i trí một cách hài hoà các phần iện tích khác nhau, c tác ng hỗ trợ lẫn nhau tạo ra ự đa ạng và bền vững. (Ví : đầu nguồn là r ng; ư i thấp h n là các loài cây lâu năm, cây ngắn ngày không cần tu i, ch u hạn; và vùng ẩm là lúa nư c, rau,...). Nông lâm kết hợp là một hệ th ng ng tài nguy n năng động, thông qua ự tích hợp của cây lâu năm các trang trại và cảnh quan nông nghiệp, đa ạng h a ản phẩm và uy trì ản uất để tăng lợi ích kinh tế ã hội, và môi trư ng (Leakey 2007). T các đ nh nghĩa này, nhận thấy hệ th ng nông lâm kết hợp c đặc điểm 26
- Có hai hoặc nhiều loài thực vật (hoặc thực vật và động vật) ít nhất một trong đ là một thân gỗ lâu năm, - Hai hoặc nhiều ản phẩm đầu ra; - Luôn luôn có chu kỳ ản uất ài h n một năm và - C m i quan hệ tư ng tác đáng kể về mặt inh thái và kinh tế giữa các bộ phận hợp thành n n hệ th ng (Lasco và Visco, 2003). Các tư ng tác giữa các thành phần khác nhau làm cho nông lâm kết hợp độc đáo h n nông nghiệp hoặc lâm nghiệp truyền th ng độc canh. 3.1.2. Lợi ích canh tác nông lâm kết hợp Hệ th ng nông lâm kết hợp mang lại lợi ích tạo nhiều thu nhập tăng th m t các nguồn khác nhau, tăng ản uất lư ng thực, cải thiện cung cấp thức ăn cho ngư i và gia úc; tăng cung cấp củi, đất đai được cải thiện khả năng ản uất và cung cấp nư c, cải thiện môi trư ng ng….. Các thành phần đa ạng được cung cấp, cho thu hoạch nhiều vào các th i điểm khác nhau trong năm, qua đ đảm bảo thu nhập và giảm nguy c mất mùa. V i những lợi ích này, nông lâm kết hợp c thể cải thiện cuộc ng của ngư i nông ân, giúp a đ i giảm nghèo, và uy trì ự ổn đ nh inh thái. Beetz (2002) chỉ ra rằng các kết quả tư ng tác inh học cung cấp nhiều lợi ích, bao gồm cả nguồn thu nhập đa ạng, ản uất inh học tăng, chất lượng nư c t t h n, và cải thiện môi trư ng ng cho cả ngư i và động vật. Tính chất đa chức năng của NLKH cung cấp một loạt các c hội, lợi ích cho các thành phần trên và ư i mặt đất, ví như tạo ra hàng rào ng, gỗ và môi trư ng ng của động vật hoang dã, cải thiện môi trư ng cho hoạt động của inh vật đất. 3.2 Giảm thiểu phát thải khí gâ hiệu ứng thông qua nông lâm kết hợp 3.2.1 ông Lâm kết hợp giúp gi m phát th i c a hệ th ng canh tác Theo báo cáo của I CC (2000), nông lâm kết hợp c một vai tr quan trọng trong giảm thiểu ự tích t các khí nhà kính (GHG) vào khí quyển (Albrecht, 2003). Nông lâm kết hợp có khả năng cao trong hấp th các-bon b i các loài thực vật, trong đ đáng kể nhất là thực vật thân gỗ ng lâu năm. Hệ th ng nông lâm kết hợp làm giảm tính ễ b tổn thư ng của nông ân và giúp họ thích nghi v i điều kiện thay đổi quy mô nhỏ, thư ng đáp ứng được để trồng r ng, tái trồng r ng đủ điều kiện trong c chế phát triển ạch (CDM). ự tư ng tác của các thành phần khác nhau của các hệ th ng nông lâm kết hợp c thể giúp hấp th và cô lập carbon io i e và các khí nhà kính khác t khí quyển. Các nghi n cứu đã cho thấy khoảng 5, triệu ha của hệ th ng nông lâm kết hợp hilippine c thể cô lập khoảng 1,3 đến 26 triệu tấn carbon mỗi năm. 27
Một trong những vai tr quan trọng của Nông lâm kết hợp trong việc giảm tác động của biến đổi khí hậu là khả năng tích t cácbon thông qua hệ th ng nông lâm kết hợp nhằm giảm thiểu thay đổi khí hậu. Nông lâm kết hợp c một vai tr đặc biệt trong việc giảm thiểu tích t khí nhà kính trong khí quyển (IPCC, 2000). Phân tích các thay đổi ng đất trong báo cáo của I CC, cho thấy nông lâm kết hợp có tiềm năng cao nhất trong việc hấp th các-bon, b i vì hiện tại tổng iện tích đất được ng theo hư ng Nông lâm kết hợp chiếm iện tích l n. Đất ngập nước phục hồi Phục hồi các vùng đất bị suy thoái Nông lâm kết hợp Quản lý rừng thứ sinh Chăn thả gia súc Qquan lý đất trồng lúa Quản lý đất trồng trọt hàng năm 0 100 200 300 400 500 600 700 Hình 3.1: Dự báo tiềm năng hấp thụ C vào năm 2040 (Mt C/ năm) với các phương thức sử dụng đất và lựa chọn quản lý khác nhau (nguồn IPCC, 2000) ết quả chư ng trình nghi n cứu các giải pháp thay thế canh tác nư ng rẫy (SBA) của Nh m Tư vấn Nghi n cứu Nông nghiệp Qu c tế (CGIAR) (Palm et al 2004) cho thấy khả năng hấp th carbon của các hệ th ng nông lâm kết hợp o v i của kiểu r ng nhiệt đ i ẩm được ư c tính như au: 300 Rừng ngu ên sinh 250 Rừng thứ sinh 200 Tấn C/ha 150 Nông lâm kết hợp 100 Hoa màu, đồng cỏ chăn nuôi 50 0 Hình 3.2: Lưu giữ C trong các hệ sinh thái khác nhau của vùng nhiệt đới ẩm. 28
Một nghi n cứu của Joyotee mith và ara J. cherr (2002) đã đ nh lượng được lượng carbon lưu giữ trong các kiểu r ng nhiệt đ i và trong các loại hình ng đất Brazil, In one ia và Cameroon, bao gồm trong inh kh i thực vật và ư i mặt đất t 0 - 20cm. ết quả nghi n cứu cho thấy lượng carbon lưu trữ trong thực vật giảm ần t kiểu r ng nguy n inh đến r ng ph c hồi au nư ng rẫy và giảm mạnh đ i v i các loại đất nông nghiệp. Trong khi đ phần ư i mặt đất lượng carbon ít biến động h n, nhưng cũng c u hư ng giảm ần t r ng tự nhi n đến đất không c r ng (Nguồn: Joyotee, 2002 [3]). 400 350 300 Carbon (tấn/ha) 250 Trong thực vật 200 Dưới mặt đất 150 100 50 0 Rừng nguyên Rừng đã khai Rừng bỏ hoá Đất Nông Cây trồng Đồng cỏ sinh thác chọn sau nương Lâm kết hợp ngắn ngày chăn thả gia rẫy súc Hình 3.3 : Lượng carbon được lưu giữ trong thực vật và dưới mặt đất theo các kiểu sử dụng rừng nhiệt đới ở Brazil, Cameroon, Indonesia T ẫn liệu tr n, Bảo Huy (2005) đã ùng hàm n a logarit để mô phỏng ự uy giảm lượng carbon lưu giữ của các kiểu r ng và các loại đất theo quan hệ: y= -188,62Ln(x) + 318,83 V i hệ tư ng quan rất chặt, R=0,9538 Qua mô hình tr n cho thấy các kiểu r ng tự nhi n, lượng carbon tích lũy trong thực vật giảm ần t r ng nguy n inh, đến thứ inh, r ng au nư ng rẫy, đến nông lâm kết hợp và kém nhất là các loại hình ng đất trồng cây nông nghiệp hàng năm và đồng cỏ. 29
350 Rừng nguyên sinh Carbon trong thực vật (tấn/ha) 300 250 Rừng đã khai thác chọn y = -188.62Ln(x) + 318.83 R2 = 0.9538 200 150 Rừng bỏ hoá sau 100 nương rẫy Đất Nông Lâm kết hợp 50 Đồng cỏ chăn thả gia Cây trồng ngắn ngày súc 0 -50 Các kiểu sử dụng rừng Hình 3.4: Mô hình hàm 1/2 log biểu diễn sự suy giảm lượng C tích luỹ trong các kiểu sử dụng rừng nhiệt đới ở Brazil, Cameroon, Indonesia N i cách khác, ự uy giảm lượng carbon tích lũy trong inh kh i thực vật t trạng thái r ng nguy n inh đến đồng cỏ iễn ra rất mạnh. Về vấn đề này, Maine van Noorwijk đưa ra nhận đ nh: ‘‘Một ha đất nông nghiệp thoái h a hoặc một ha đất đồng cỏ không hấp th được ù chỉ là một chút khí carbonic, nhưng nếu chuyển sang canh tác nông lâm kết hợp, một ha c thể giữ được 50 – 100 tấn carbon’’. Vì vậy, cần phải c những giải pháp hữu hiệu để bảo vệ r ng tự nhi n n i chung r ng nhiệt đ i n i ri ng và những chư ng trình khuyến khích nông ân ng đất theo hư ng nông lâm kết hợp. Trong các hệ th ng ản uất li n quan đến việc tạo ra inh kh i thực vật, hoạt động ản uất của các hệ th ng nông lâm kết hợp được các nhà khoa học đánh giá cao trong tác động bảo vệ môi trư ng inh thái. NL H là giải pháp hợp lý đã được thực hiện tại các vùng đệm của khu bảo tồn, các Vư n qu c gia. Theo đánh giá của Trung tâm Nghi n cứu Nông lâm kết hợp thế gi i (ICRAF), NL H là giải pháp t t nhất để giảm ự n ng l n toàn cầu và giảm đ i nghèo các nư c đang phát triển. Các nhà nghi n cứu đã đánh giá khả năng tích lũy carbon của một phư ng thức NL H tại vùng đệm vư n qu c gia Tam Đảo, tỉnh Vĩnh húc. Đề tài ng phư ng pháp “Đánh giá nhanh khả năng tích lũy cácbon trong NL H” của ICRAF c t n là RAC A. Lượng carbon tích lũy được đánh giá tổng hợp t các thành phần: carbon tích lũy trong thảm thực vật (cây trồng, cây b i, thảm tư i, thảm thực vật r i r ng và thảm m c) và carbon trong đất. 30
V i ba phư ng thức Nông lâm kết hợp đều 15 tuổi là Vải + Bạch đàn; Vải + eo tai tượng và Vải + Thông mã vĩ. ết quả phân tích khả năng tích lũy carbon trong thành phần thực vật như au: 16,0 tấn carbon/ha phư ng thức Vải+ Bạch đàn, phư ng thức Vải + eo tai tượng đạt 21, 4 tấn carbon/ha và Vải + Thông đạt 20, 1 tấn carbon/ha. Trong 3 phư ng thức, không thể nhận ét phư ng thức nào đạt hiệu quả tích lũy carbon thực vật t t nhất vì mỗi phư ng thức c điều kiện canh tác hoàn toàn khác nhau. Lượng carbon tích lũy trong đất l n nhất cả 3 phư ng thức đều nằm tầng đất mặt (0-10cm), hoàn toàn phù hợp v i quy luật tự nhi n. Tỷ lệ C/N
C chế trao đổi carbon vẫn đang được tranh luận, t chư ng trình CDM và cho đến nay khái niệm m i là Giảm phát thải khí nhà kính o mất r ng và uy thoái r ng các nư c đang phát triển (REDD) cũng m i bư c phát triển khung khái niệm, tiếp cận và một n i đang được thúc đẩy th nghiệm. Tuy nhi n v i u thế biến đ i khí hậu hiện nay o lượng CO2 phát thải không giảm u ng, ngoài việc bảo vệ, phát triển r ng tự nhi n; thì việc phát triển NL H là một chiến lượng đúng đắn nhằm cân bằng lượng khí phát thải gây hiệu ứng nhà kính; đồng th i v i n các qu c gia đang gần đi đến các thỏa thuận để đền bù, chi trả cho các cộng đồng các qu c gia đang phát triển để bảo vệ và phát triển r ng v i m c đích lưu giữ và tăng khả năng hấp th CO2 của các hệ inh thái r ng, các kiểu ng đất như Nông lâm kết hợp vùng nhiệt đ i. Do vậy, về mặt lý luận và thực tiễn cần c những phư ng pháp nghi n cứu ư c lượng inh kh i, lượng carbon tích lũy trong hệ th ng NLKH. Việc lượng h a được giá tr ch v hấp th CO2 của các mô hình NLKH là rất cần thiết để thúc đẩy một c chế chi trả nhằm nâng cao nhận thức và trách nhiệm của cộng đồng trong quản lý ng đất một cách bền vững và c hiệu quả nhiều mặt. Năm 200 , [10] trong Mạng lư i giáo c Nông lâm kết hợp Việt Nam (VNAFE), Bảo Huy và cộng ự đã tiến hành nghi n Hình 3.5: Giải tích cây bời lời trong mô hình NLKH : Bời lời – Sắn để cứu đề tài “Ước lượng năng lực hấp thu xác định sinh khối và phân tích C CO2 của bời lời đỏ (Litsea glutinosa) trong mô hình Nông lâm kết hợp Bời lời đỏ - Sắn ở huyện Mang Yang, tỉnh Gia Lai, Việt Nam.” Đã ác đ nh được: Mô hình NL H b i l i đỏ - ắn đ i v i chu kỳ 2 và 3 cần để lại 2 - 3 chồi/g c b i l i ẽ c hiệu quả cao nhất về inh kh i và lượng hấp th CO 2, trong đ khả năng hấp th CO2 t i ưu t 6.3 – 4 tấn/ha, tăng theo tuổi của mô hình t 2 – 10 tuổi Chu kỳ kinh oanh b i l i đỏ biến động 5 – 10 năm, thì lượng CO2 hấp th trong mô hình NL H biến động t 25 – 4 tấn/ha, ứng v i giá tr t – 30 triệu/ha, đạt 20% tổng giá tr ản phẩm b i l i và ắn. 32
ết quả này một lần nữa cho thấy giá tr của phư ng thức ản uất Nông lâm kết hợp g p phần quan trọng trong hấp th CO2, giảm thiểu tác động ti u cực của biến đổi khí hậu. 3.2.2 hư ng pháp nghi n c u h p th CO2 c a mô hình L –C lượng h a giá tr môi trư ng c a L au đây là ví minh họa phư ng pháp nghi n cứu C tích lũy trong mô hình NLKH B i l i – ắn. i) Phương pháp thu th p số liệu, lấy m u Ô mẫu Haga hình tròn iện tích 300m2 - 500m2 được lập các tỷ lệ kết hợp khác nhau, trong đ b i l i c tuổi t 1- , mật độ biến động t 500 – 2000cây/ha, chu kỳ 1-3, c nguồn g c hạt hoặc chồi; ắn kết hợp che phủ mặt đất t 15 – 0%, 2- 3 ô mẫu được đặt theo giai đoạn tuổi và mật độ b i l i. liệu thu thập trong ô mẫu: - Điều tra các nhân t inh thái: % che phủ của thực bì, màu ắc đất, độ ày tầng đất, pH đất, độ ẩm đất, % kết von, % đá nổi, độ cao o v i biển, v trí, độ c, hư ng ph i. - Điều tra các nhân t cây r ng: Đư ng kính ngang ngực (D1.3), chiều cao (H), đư ng kính tán ( t) Giải tích cây bình quân lâm phần để thu thập số liệu sinh trưởng, sinh khối tươi và lấy mẫu để phân tích carbon của cây rừng: Mỗi ô ti u chuẩn, tính toán giá tr đư ng kính bình quân lâm phần theo tiết iện ngang (Dg), chọn cây ti u chuẩn theo Dg để giải tích. Cây giải tích được phân làm 5 đoạn bằng nhau, đo đư ng kính t ng phân đoạn để tính thể tích cây. Cân t ng bộ phận cây như thân, cành, lá và vỏ để ác đ nh kh i lượng inh kh i tư i. Mỗi bộ phân cây gỗ b i l i bao gồm thân, cành, lá và vỏ được lấy 100g mẫu chính ác bằng cân điện t để phân tích ác đ nh kh i lượng inh kh i khô và lượng carbon trong t ng bộ phận. Hình 3.6: Cân để xác định khối lượng sinh khối tươi 4 bộ phận cây bời lời đỏ: Thân, cành, lá và vỏ 33
Hình 3.7: Lấy mẫu 4 bộ phận cây bời lời đỏ để phân tích hàm lượng carbon: Thân, cành, lá và vỏ Phỏng vấn người dân về các thông tin năng suất, giá cả địa phương của các loài cây trong mô hình NLKH: Các thông tin thu thập bao gồm: Chi phí cho 1 ha NL H các tỷ lệ kết hợp, chu kỳ khác nhau; năng uất ắn các chu kỳ, tỷ lệ kết hợp khác nhau; giá bán cây b i l i đỏ (bán cả cây bao gồm thân, vỏ, lá và cành) theo đư ng kính, tuổi; giá bán và thu nhập ắn theo chu kỳ, tỷ lệ kết hợp. ii) Phương pháp phân tích số liệu, thiết l p các mô h nh ước tính C: Thể tích thân cây bời bời: Tính toán thể tích thân cây tr n c thể tích của 5 phân đoạn bằng nhau. Sinh khối khô của cây bình quân bời lời và trên ha: ấy khô mẫu tư i nhiệt o 105 C, đến khi mẫu khô hoàn toàn, c kh i lượng không đổi nữa, ác đ nh được kh i lượng khô, % kh i lượng khô o v i tư i. T đây tính được kh i lượng inh kh i khô của r ng bộ phận và cây bình quân, nhân v i N/ha ẽ c được kinh kh i khô tr n ha theo t ng đ n v . Phân tích hàm lượng carbon trong từng bộ phận cây bời lời (Thân, cành, lá và vỏ) và quy đổi trên ha: Dựa tr n c o y hoá chất hữu c bằng 2Cr2O7 (kali bicromat) theo phư ng pháp Walkley – Black; ác đ nh lượng carbon bằng phư ng pháp so màu anh của Cr3+ tạo thành ( 2Cr2O7) tại bư c ng 625nm. T đây ác đ nh được %C trong kh i lượng khô, t đ ựa vào % kh i lượng khô o v i tư i, tính được kh i lượng C tích lũy trong t ng bộ phận thân cây và cả cây bình quân lâm phần; t đây quy ra C/ha của t ng đ n v ựa vào N/ha. Lượng CO2 hấp th theo cây bình quân được quy đổi: CO2 = 3,67*C. Mô hình hóa các mối quan hệ theo các hàm đa biến: yi = f(xj): Mô hình hóa các m i quan hệ giữa thể tích, inh kh i, lượng Carbon tích lũy và CO2 hấp th v i các nhân t điều tra cây bình quân và lâm phần như tuổi (A), Dg, Hg, N/ha, Nchồi/ha, chồi bình quân. Phân tích tổng hợp các giá trị kinh tế, môi trường của mô hình NLKH: Hiệu quả kinh tế của mô hình NL H được tính theo các phư ng pháp kinh tế thông thư ng tr n 34
c thu chi của t ng loài cây. Giá tr CO2 được ác đ nh tr n c giá phổ biến tr n thế gi i và kết quả ự báo hấp th CO2 của cây bình quân và tr n ha của mô hình. iii) Kết quả dự báo năng lực CO2 của mô h nh NLKH bời lời – sắn và ước tính giá trị kinh tế của hấp thụ CO2 Tỷ lệ carbon tích lũy trong sinh khối cây bời lời đỏ: T liệu phân tích hàm lượng %C trong inh kh i khô của các bộ phận của cây như thân, cành, lá và vỏ; tính toán được tỷ lệ %C trong t ng bộ phận và cả cây. %C từng bộ phận so với tổng C của câ Tỷ lệ carbon tích Cành lũy trong cây b i l i cao 18% nhất phần thân cây Thân 43% chiếm 43%, kế đến là Lá trong lá 26%, trong cành 26% Vỏ 1 %, nhỏ nhất trong vỏ 13% là 13%. ết quả phân tích ANOVA cho thấy c ự ai khác rõ rệt giữa các Hình 3.8: Tỷ lệ %C trong các bộ phận thân cây so vói tỷ lệ tích lũy C 4 bộ tổng C trong cây bời lời phận thân cây, mức P
Tỷ lệ % carbon o v i inh kh i khô của 4 bộ phận thân cây b i l i, cao nhất trong lá là 48, %, trong thân và cành ấp ỉ nhau là 47,6 – 47,7% và thấp nhất là trong vỏ, chiếm 45,4%. Tỷ lệ %C so với sinh khối khô cả cây bình quân là 47,4%. ết quả phân tích ANOVA: Tỷ lệ %C o v i inh kh i khô theo 2 nhân t là 4 bộ phận thân cây và tuổi t 1 đến . ết quả cho thấy các tuổi khác nhau tỷ lệ này không c ự ai khác ( = 0,35 > 0,05); trong khi đ các bộ phận khác nhau của tỷ lệ này ai khác rõ rệt ( < 0.05). Như vậy để xác định C tích lũy thông qua sinh khối khô không cần theo tuổi cây rừng mà cần theo từng bộ phận, hay nói khác cần xác định sinh khối khô từng bộ phận thân, vỏ, lá, cành và theo tỷ lệ %C từng bộ phận để tính toán C tích lũy cho từng bộ phận thân cây và tổng cộng sẽ có được cả cây để đạt độ tin cậy. Ước lượng lượng carbon tích lũ trong từng bộ phận và câ bời lời : Tiến hành ư c lượng carbon tích lũy trong cây bình quân b i l i, bao gồm cho t ng bộ phận thân, vỏ, lá, cành và chung cho cả cây bình quân theo nhân t Dg. Bảng 3.1: Các mô hình ước lượng carbon trong các bộ phận và cây bình quân bời lời đỏ Mô h nh ước lượng carbon theo Dg R2 P log(Khoi luong C trong than kg) = -3,05514 + 1,8237*log(Dg cm) 0,963 0,00 log(Khoi luong C trong vo kg) = -4,45754 + 1,93655*log(Dg cm) 0,931 0,00 log(Sinh khoi C trong la kg) = -2,74975 + 1,19657*log(Dg cm) 0,764 0,00 log(Khoi luong C trong canh kg) = -3,59605 + 1,59554*log(Dg cm) 0,870 0,00 log(Khoi luong C ca cay kg) = -1,90151 + 1,60612*log(Dg cm) 0,922 0,00 (log: logarit neper) T các mô hình tr n, c thể ư c tính lượng carbon tích lũy trong t ng bộ phận cây hoặc cả cây thông qua một nhân t là đư ng kính. T mô hình Dg = f(A), ác đ nh được Dg theo tuổi, thế vào các mô hình tính được lượng carbon cho t ng bộ phận, tổng. T đây uy ra được kh i lượng CO2 hấp th . Bảng 3.2: Khối lượng C/CO2 hấp thụ trong các bộ phận và cây bình quân bời lời đỏ C (kg) trong các bộ ph n cây C trong cả cây thông CO2 trong cả cây A (năm) Dg (cm) Thân Vỏ Lá Cành Tổng qua mô hình (kg) (kg) 1 1,0 0,0 0,0 0,1 0,0 0,1 0,1 0,55 2 2,4 0,2 0,1 0,2 0,1 0,6 0,6 2,28 3 3,6 0,5 0,1 0,3 0,2 1,1 1,2 4,30 4 4,6 0,7 0,2 0,4 0,3 1,7 1,7 6,27 5 5,4 1,0 0,3 0,5 0,4 2,2 2,2 8,11 6 6,0 1,2 0,4 0,5 0,5 2,7 2,7 9,81 7 6,6 1,5 0,4 0,6 0,6 3,1 3,1 11,37 8 7,1 1,7 0,5 0,7 0,6 3,5 3,5 12,81 9 7,6 1,9 0,6 0,7 0,7 3,9 3,9 14,14 10 8,0 2,1 0,6 0,8 0,8 4,2 4,2 15,37 36
ết quả tr n cho thấy ư c lượng carbon tích lũy 4 bộ phận au đ cộng tổng thì cũng ấp ỉ v i ư c lượng carbon toàn bộ cây bình quân thông qua Dg. Do đó để ước lượng toàn bộ lượng carbon/CO2 hấp thụ của cây bình quân bời lời, chỉ cần ước lượng qua nhân tố Dg. Dự báo sinh khối, lượng carbon tích lũ và CO2 bời lời đỏ hấp thụ trong mô hình NLKH : T lượng inh kh i tư i đo đếm, inh kh i khô và carbon phân tích cho cây bình quân, thông qua mật độ cây b i l i trong mô hình NL H, ác đ nh được các loại kh i lượng này tr n 1 ha của mô hình. Th nghiệm các mô hình đa biến để phát hiện các nhân t ảnh hư ng đến inh kh i, lượng carbon tích lũy trong mô hình v i tỷ lệ ph i hợp khác nhau của b i l i và ắn. Trình tự như au: - iểm tra tính chuẩn của t ng biến độc lập và ph thuộc - Th nghiệm các m i quan hệ giữa các biến để chọn biến của mô hình NL H ảnh hư ng đến inh kh i và lượng carbon tích lũy - Thăm và lựa chọn mô hình đa biến ảnh hư ng đến inh kh i cây b i l i đỏ và lượng carbon mà n tích lũy tr n ha. Hệ ác đ nh R2 được kiểm tra v i mức
sinh kh i và C tích lũy; ii) Mật độ cây b i l i tr n ha: Việc ph i trí mô hình NL H c ự thay đổi tùy theo nhu cầu của nông ân, tỷ lệ cây b i l i càng cao thì inh kh i và carbon tích lũy ẽ gia tăng; iii) Đư ng kính bình quân Dg: ích thư c cây bình quân b i l i c quan hệ thuận v i inh kh i và carbon mà cây tích lũy trong mô hình. Ba mô hình trên dùng để ước lượng sinh khối tươi, khô và lượng carbon tích lũy trên ha trong mô hình NLKH bời lời đỏ - sắn. Như vậy t các kết quả đạt được cho thấy c thể ự báo lượng CO2 b i l i đỏ hấp th trong mô hình NL H b i l i đỏ - ắn theo 3 cách: - Dựa vào %C tích lũy so với sinh khối từng bộ phận cây rừng: Lập ô mẫu ác đ nh inh kh i tư i, khô của 4 bộ phận thân cây bình quân ( inh kh i thân, vỏ, lá, cành) và mật độ chồi/ha, t inh kh i khô ẽ tính được lượng carbon tích lũy cho t ng bộ phận cây, tổng ẽ c lượng carbon cây bình quân; cu i cùng nhân v i mật độ chồi/ha ẽ c được lượng carbon tr n ha, t đ uy ra lượng CO2 hấp th /ha của mô hình. hư ng pháp này đạt độ chính ác cao nhất nhưng ẽ t n nhiều công ức ác đ nh inh kh i tư i hoặc khô của cây bình quân. - Dựa vào mô hình C/cây = f(Dg): Lập ô mẫu ác đ nh Dg và Nchồi/ha, ng mô hình để tính lượng carbon tích lũy trong cây bình quân, nhân v i Nchồi/ha ẽ c được lượng CO2 hấp th /ha của mô hình. hư ng pháp này c ai tư ng đ i khi ác đ nh CO2/ha là 3,2%. - Dựa vào mô hình C/ha = f(Số chồi/gốc, N/ha, Dg): Lập ô mẫu ác đ nh chồi bình quân/g c, N/ha và Dg, ng mô hình ẽ c được lượng carbon tích lũy và suy ra CO2 hấp th /ha. hư ng pháp này c ai tư ng đ i khi ác đ nh CO2/ha là 2,7%. 38
Ứng dụng các mô hình Thu thập dữ liệu Kết quả dự báo Cách ứng dụng ước lượng - Lập ô mẫu xác định Dg, - C từng bộ phận câ = %C %C so với sinh khối khô từng Nchồi/ha bộ phận x Sinh khối khô bộ phận câ : Cách 1 - Giải tích cây tiêu chuẩn bình - C cây bình quân = Tổng C Thân = 47.7% quân Dg bộ phận cây Vỏ = 45.4% - Xác định sinh khối tươi, khô - C/ha = C cây x N chồi/ha Lá = 48.7% của 4 bộ phận thân, lá, cành, - CO2/ha = C x 3.67 Cành = 47.6% vỏ của cây bình quân Chính xác cao Cách 2 - C/ha = C cây x N chồi/ha log(Khoi luong C ca cay, kg) = - - CO2/ha = C x 3.67 1.90151 + 1.60612*log(Dg cm) Sai số 3.2% Lập ô mẫu xác định Dg, Nchồi/ ha, N/ha, Số chồi bình quân/ gôc log(C/ha, kg) = 2.12434 + - C/ha 2.48948*So choi/goc - 0.500269*So Cách 3 - CO2/ha = C x 3.67 choi/goc^2 + 0.000922418*N/ha Sai số: 2.7% (cay) + 0.469249*Dg (cm) Các cách ứng dụng các mô hình để ước lượng CO2 bời lời đỏ hấp thụ trong mô hình NLKH bời lời đỏ - sắn Hình 3.10: Cách ứng dụng các mô hình ước lượng CO2 bời lời đỏ hấp thụ trong mô hình NLKH bởi lời đỏ - sắn Tối ưu hóa sinh khối và lượng hấp thụ CO2 của bời lời đỏ trong mô h nh NLKH bời lời đỏ - sắn: Trong thực tế cây b i l i đỏ trong chu kỳ 2, 3, được kinh oanh bằng chồi; nông ân thư ng để lại chồi tr n một g c rất khác nhau, điều này ẽ ảnh hư ng đến năng uất, inh kh i và lượng carbon tích lũy trong mô hình. V i kiểu mô hình toán tr n, c thể uy ra được chồi tr n một g c b i l i t i ưu cần giữ lại trong chu kỳ 2 và 3 để cho inh kh i, lượng carbon cao nhất. Đạo hàm ri ng 3 hàm trong bảng 3.3 theo biến chồi/g c và các biến N/ha và Dg em là hằng , và cho bằng 0 ẽ uy ra được chồi/g c cần c để inh kh i khô/tư i và lượng carbon tích lũy của cây b i l i tr n ha của mô hình NL H đạt kh i lượng cao nhất. Mô hình tổng quát: log(SK, C) = a + b1. So choi – b2. *So choi2 + b3. *N + b4. *Dg 39
Đạo hàm ri ng theo biến o choi và cho bằng 0: uy ra chồi để c được inh kh i và lượng carbon tích lũy cao nhất trong mô hình NLKH: ết quả cho thấy chồi bình quân t 2,5 – 2, /g c ẽ cho inh kh i và lượng carbon tích lũy trong cây b i l i cao nhất trong mô hình. Trong thực tế nếu chưa tính toán đến giá tr CO2 hấp th của b i l i, nhưng nếu đạt được inh kh i b i l i cao nhất cũng mang lại lợi thu nhập cao h n, vì cây b i l i được bán toàn bộ inh kh i thân, cành, lá và vỏ. Do đó trong mô hình NLKH bời lời đỏ - sắn, đối với chu kỳ 2 và 3 khi kinh doanh bời lời bằng chồi, một gốc cần để lại 2 - 3 chồi sẽ có hiệu quả nhất không chỉ về mặt sản lượng mà còn về cả hấp thụ CO2. T ba mô hình tr n, ự báo inh kh i tư i, khô và lượng CO2 hấp th của cây b i l i t i ưu tr n ha của mô hình NL H b i l i đỏ - ắn, v i chồi t i ưu là 2 chồi/g c và mật độ bình quân là 1.300 g c b i l i/ha. ết quả cho thấy b i l i đỏ trong mô hình NL H b i l i đỏ - ắn c khả năng hấp th t i ưu t 3 – 4 tấn CO2/ha tùy theo tuổi của mô hình. Bảng 3.4: Dự báo sinh khối tươi/khô và lượng CO2 bời lời đỏ hấp thụ/ha tối ưu trong mô hình NLKH bời lời đỏ - sắn CO2/ha Số chồi bời Carbon/ha N/ha trung SK tươi bời SK khô bời bời lời A (năm) lời tối Dg (cm) bời lời tích b nh bời lời lời /ha (tấn) lời /ha (tấn) hấp thụ ưu/gốc lũy (tấn) (tấn) 1 2 1300 1,0 5 2 0,9 3,2 2 2 1300 2,4 9 3 1,7 6,3 3 2 1300 3,6 14 6 3,0 10,9 4 2 1300 4,6 22 9 4,6 17,0 5 2 1300 5,4 31 14 6,7 24,7 6 2 1300 6,0 42 19 9,2 33,8 7 2 1300 6,6 55 25 12,1 44,4 8 2 1300 7,1 68 31 15,4 56,4 9 2 1300 7,6 84 39 19,0 69,7 10 2 1300 8,0 100 47 22,9 3.2 40
Dự báo giá trị kinh tế và môi trường của mô hình NLKH bời lời đỏ - sắn: Tr n c mô hình giá tr cây b i l i đỏ theo Dg, mô hình năng uất ắn theo A và N/ha b i l i và giá bán ắn đ a phư ng và hàm ư c lượng carbon theo các biến chồi/g c, N/ha và Dg; ự báo được giá tr kinh tế, môi trư ng của mô hình NL H b i l i đỏ - ắn. ết quả bảng au ự báo giá tr kinh tế, môi trư ng của mô hình NL H b i l i đỏ - ắn ứng v i chồi t i ưu = 2 chồi/g c và v i mật độ b i l i trung bình N/ha = 1300 g c cây. Bảng 3.5: Dự báo giá trị kinh tế, môi trường của mô hình NLKH bời lời đỏ - sắn theo chu kỳ kinh doanh A Số N/ha Dg Giá trị cây Giá trị Năng Giá trị tích lũy Tổng giá trị bời CO2/ha Giá trị % giá (năm) chồi trung (cm) bời lời bời suất sắn/ha (triệu đ) lời + sắn/ha bời lời CO2/ha (triệu trị Chu bời lời bình (đ/cây) lời/ha sắn (600.000đ/tấn) (triệu đ) tích lũy đ) CO2 so kỳ tối bời (triệu /ha (tấn) (20USD/tấn) với giá kinh ưu/gốc lời đ) (tấn) trị bời doanh lời + sắn 2 2 1300 2,4 2,381 6,2 4,8 2,9 9,1 6,3 2,3 24,8% 3 2 1300 3,6 4,762 12,4 3,6 5,0 17,4 10,9 3,9 22,5% 4 2 1300 4,6 8,366 21,8 2,6 6,6 28,4 17,0 6,1 21,6% 5 2 1300 5,4 13,358 34,7 2,0 7,8 42,5 24,7 8,9 20,9% 6 2 1300 6,0 19,864 51,6 1,5 8,7 60,3 33,8 12,2 20,2% 7 2 1300 6,6 27,978 72,7 1,1 9,3 82,1 44,4 16,0 19,5% 8 2 1300 7,1 37,766 98,2 0,8 9,8 108,0 56,4 20,3 18,8% 9 2 1300 7,6 49,267 128,1 0,6 10,1 138,2 69,7 25,1 18,1% 10 2 1300 8,0 62,507 162,5 0,4 10,4 172,9 84,2 30,3 17,5% Ghi chú: 1 tấn sắn tươi = 600.000đ; 1 tấn CO2 = 20USDx18.000đ = 360.000đ Nếu chu kỳ kinh oanh 5 năm, thì tổng giá tr kinh tế cây b i l i đỏ và ắn là 42,5 triệu/ha và CO2 tích lũy được là 24, tấn/ha ứng v i giá tr là , triệu/ha, bằng 21% giá tr kinh tế của các ản phẩm trong mô hình. V i chu kỳ kinh oanh biến động 5 – 10 năm, thì lượng CO2 hấp th trong mô hình biến động t 24, – 4,2 tấn/ha, ứng v i giá tr t , – 30,3 triệu/ha, đạt 1 – 21% tổng giá tr ản phẩm b i l i và ắn. Như vậy nếu c chính ách khuyến khích phát triển NL H tr n c chi trả ch v môi trư ng hấp th CO2, thì nông ân ẽ tăng th m được thu nhập khoảng 20% o v i giá tr kinh tế của mô hình. 41
3.3 Ứng dụng GI trong giám sát tha đổi sử dụng đất và phát thải khí CO2 – Vai tr Nông Lâm kết hợp trong giảm phát thải từ tha đổi sử dụng đất Chuyển đổi r ng để lấy đất canh tác, ự m rộng đô th và các ảnh hư ng khác của con ngư i đã làm thay đổi đáng kể cảnh quan tự nhi n và gây phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính. Giảm phát thải khí nhà kính t giảm thiểu uy thoái và mất r ng và hệ inh thái khác là những biện pháp cần phải làm để giảm ự n ng l n toàn cầu. Mặc ù ự hiện iện của khí gây hiệu ứng nhà kính trong khí quyển là kết quả tác động của hoạt động của con ngư i, ự thay đổi trong ng đất và độ che phủ bề mặt c thể cũng c tầm quan trọng như vậy. ng đất, thảm phủ c li n quan đến khí hậu và th i tiết theo những cách thức phức tạp. Các m i li n hệ giữa thay đổi về thảm phủ và khí hậu ví như việc trao đổi các chất khí gây hiệu ứng nhà kính (h i nư c, carbon dioxide, methane, nitrou o it) giữa bề mặt đất và khí quyển, cân bằng bức ạ (cả năng lượng mặt tr i và ng ài) của bề mặt đất và bầu khí quyển, ... B i vì những li n kết chặt chẽ giữa thảm phủ và khí hậu, thay đổi trong ng đất/ thảm phủ c thể là một trong những nguy n nhân quan trọng trong tiến trình biến đổi khí hậu. H n nữa, phát hiện lại ự thay đổi ng đất trong quá khứ và ự báo những thay đổi trong tư ng lai là cần thiết để hiểu được ự biến đổi khí hậu trong quá khứ đồng th i ự báo khả năng biến đổi khí hậu trong tư ng lai. Đặc điểm thảm phủ là nhân t đầu vào quan trọng cho các mô hình khí hậu. Xác đ nh chiều hư ng biến đổi ng đất, r ng cũng như đ nh lượng ảnh hư ng của ự biến đổi cũng khá quan trọng để đ nh hư ng ự phát triển bền vững. Ví đ i v i tài nguy n r ng, ự chuyển đổi r ng ang loại hình canh tác khác là gì và tác động của n , hay ự chuyển đổi tài nguy n r ng ang các hệ th ng canh tác nông nghiệp ẽ làm phát thải bao nhi u lượng CO 2 ra khí quyển. Tư ng tự, lưu giữ carbon trong các hệ th ng canh tác độc canh kể cả r ng trồng thuần loại o v i loại hình nông lâm kết hợp c gì khác nhau ?... Trong chức năng phân tích không gian của GI ẽ giúp cho việc tổng hợp ữ liệu không gian trong các th i điểm, chỉ ra ự thay thế lẫn nhau và cho biết chiều hư ng, điều này hỗ trợ đắc lực cho quản lý, ng tài nguy n trong tư ng lai. Một phần mềm c thể ng để phân tích ự thay đổi như Arcview, Envi. Trong chuy n đề này phần mềm ArcGI được ng để thực hiện chức năng phân tích thay đổi ựa các ảnh đã được phân loại thảm phủ/ trạng thái t ảnh vệ tinh SPOT5 của hai th i điểm là năm 2003 và 200 như là một ví minh họa trong áp ng GI để giám át thay đổi thảm phủ và phát thải khí nhà kính. 42
3.3.1. Phân tích tha đổi trạng thái/thảm phủ Yêu cầu dữ liệu cho phân tich thay đổi thảm phủ: Một số điều kiện cần có để có thể phân tich thay đổi - Ít nhất phải c 2 nguồn ữ liệu của 2 th i điểm tr n cùng một khu vực - Dữ liệu phải đồng nhất phép chiếu và đồng nhất về kiểu ạng (vector hoặc raster) Dữ liệu đầu vào có thể thu th p từ các nguồn như: - Bản đồ trạng thái/thảm phủ của các th i điểm - Ảnh phân loại t ảnh vệ tinh tại các th i điểm khác nhau - Đ nh ạng ữ liệu c thể là vector hoặc ra ter. Nếu ữ liệu là A CII thì cần chuyển đổi thành ảnh ra ter. Ví dụ minh họa thực hiện phân tích thay đổi trong ArcGIS với dữ liệu raster - Dữ liệu đầu vào bao gồm 2 ảnh phân loại thảm phủ ựa vào ảnh SPOT5 của hai th i điểm là năm 2003 và 200 . Đ nh ạng ữ liệu của 2 file này là Raster. M 2 file này trong phần mềm ArcGI như hình b n ư i: 43
- Để tiện cho việc phân tích, ngoài các trư ng phần mềm tự tạo như count ( pi el cho mỗi trạng thái được phân loại), Ol (mã phân loại),.. 2 trư ng quan trọng cần được tạo lập th m bao gồm t n trạng thái (Cla _2003) và mã trạng thái (Value). ng hộp thoại Option/A fiel để tạo th m các trư ng. Đặt t n cho trư ng (ví Cla _200 ), tùy theo nội ung của trư ng đ mà chọn kiểu đ nh ạng là hoặc chữ (te t). 44
Việc phân tích thay đổi gồm 2 phần: i) Tạo lập ảnh thay đổi; ii) Tạo lập bảng ma trận thay đổi ng đất i) Tạo l p ảnh thay đổi sử dụng đất: Dữ liệu đầu vào là ảnh năm 2003 và năm 200 c các trạng thái được phân loại v i các mã trạng thái tư ng ứng như bảng au: Mã số trạng thái Tên trạng thái 1 R ng tự nhi n 2 R ng lô ô 3 Trảng cỏ cây b i 4 R ng trồng 5 Cây công nghiệp 6 Đất nông nghiệp 7 Ruộng nư c 8 Mặt nư c Vào công c : patial Analy t/Ra ter Calculator, nhập công thức tính ự thay đổi của 2 th i điểm: Mã số trạng thái thời điểm đầu * 10 + Mã số trạng thái thời điểm sau 45