Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm lâm học và khả năng tích lũy các bon của các lâm phần Mỡ (Manglietia conifera Blume) tại huyện Mường Lát, tỉnh Thanh Hóa

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:110

Thêm vào BST

Báo xấu

49
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn góp phần cung cấp cơ sở khoa học (các đặc điểm sinh thái, sinh trƣởng và khả năng tích lũy carbon) của cây Mỡ nhằm phục vụ công tác phát triển rừng trồng cây Mỡ tại huyện Mƣờng Lát, tỉnh Thanh Hóa nói riêng và tại các khu vực khác ở Miền Bắc Việt Nam nói chung.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm lâm học và khả năng tích lũy các bon của các lâm phần Mỡ (Manglietia conifera Blume) tại huyện Mường Lát, tỉnh Thanh Hóa

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, luận văn: “Nghiên cứu đặc điểm lâm học và khả năng tích lũy các bon của các lâm phần Mỡ (Manglietia conifera Blume) tại huyện Mƣờng Lát, tỉnh Thanh Hóa” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Nếu công trình nghiên cứu của tôi trùng lập với bất kỳ công trình nghiên cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học Hà nội, ngày tháng năm 2017
ii LỜI CẢM ƠN Luận văn: “Nghiên cứu đặc điểm lâm học và khả năng tích lũy các bon của các lâm phần Mỡ (Manglietia conifera Blume) tại huyện Mường Lát, tỉnh Thanh Hóa” đƣợc hoàn thành tại Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Việt Nam theo chƣơng trình đào tạo Cao học Lâm sinh, chuyên ngành Lâm học khoá 23 (2015 – 2017). Để hoàn thành luận văn này, tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa lâm học, Phòng Sau đại học và các thầy cô giáo đã hỗ trợ và tận tình hƣớng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tác giả xin chân thành cám ơn lãnh đạo cơ quan, thuộc UBND huyện, UBND xã Mƣờng Lý, huyện Mƣờng Lát đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận văn. Trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành luận văn, tác giả đã đƣợc sự giúp đỡ, hƣớng dẫn, giảng dạy tận tình của thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS. Bùi Thế Đồi. Qua đây, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất. Mặc dù có nhiều cố gắng để hoàn thành luận văn, song do mới tiếp cận với công tác nghiên cứu khoa học nên không thể tránh khỏi những thiếu sót mà bản thân chƣa nhận thấy. Tác giả rất mong đƣợc sự góp ý của quý Thầy, Cô giáo để khóa luận đƣợc hoàn chỉnh hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận văn
iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................. vii DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................. viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ...................................................................... ix ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 3 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................. 3 1.1.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái học loài cây ............................ 3 1.1.2. Nghiên cứu vế sinh khối. ........................................................................ 6 1.1.3. Nghiên cứu về khả năng tích lũy carbon................................................. 9 1.2. Tình hình nghiên cứu ở việt nam ............................................................. 14 1.2.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái loài cây................................. 14 1.2.2. Nghiên cứu về sinh khối ....................................................................... 17 1.2.3.Nghiên cứu xác định khả năng tích lũy carbon của rừng ở Việt Nam. . 18 1.3. Nghiên cứu về cây mỡ ............................................................................. 20 1.3.1. Đặc điểm hình thái, sinh thái: .............................................................. 21 1.3.2. Giá trị sử dung gỗ Mỡ ........................................................................... 22 1.4. Nhận xét chung: ....................................................................................... 25 Chƣơng 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 27 2.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................. 27 2.1.1. Mục tiêu lý luận .................................................................................... 27 2.1.2. Mục tiêu thực tiễn ................................................................................. 27
iv 2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 27 2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu: .......................................................................... 27 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu:.............................................................................. 27 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 28 2.3.1. Nghiên cứu đặc điểm hình thái, vật hậu loài Mỡ tại KVNC ................ 28 2.3.2. Nghiên cứu đặc điểm sinh thái và phân bố loài Mỡ tại KVNC ............ 28 2.3.3. Nghiên cứu về sinh trƣởng rừng trồng Mỡ. .......................................... 28 2.3.4. Xác định trữ lƣợng Carbon của rừng Mỡ và dự toán giá trị thƣơng mại CO2 từ rừng trồng Mỡ tại huyện Mƣờng lát, tỉnh Thanh Hóa: ....................... 28 2.3.5. Đề xuất một số biện pháp phát triển rừng Mỡ tại KVNC. .................... 28 2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................ 28 2.4.1. Quan điểm và cách tiếp cận của đề tài .................................................. 28 2.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể ............................................................ 30 2.4.3. Phƣơng pháp xử lý nội nghiệp. ............................................................. 32 Chƣơng 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 35 3.1. Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu ................................................... 35 3.1.1. Vị trí, ranh giới, diện tích: ..................................................................... 35 3.1.2. Đặc thù địa hình .................................................................................... 35 3.1.3. Khí hậu, thủy văn: ................................................................................. 36 3.1.4. Tài nguyên rừng, thảm thực vật và hiện trạng đất rừng và đất sản xuất nông nghiệp: .................................................................................................... 37 3.2. Thực trạng về kết cấu hạ tầng .................................................................. 38 3.2.1. Giao thông ............................................................................................. 38 3.2.2. Thuỷ lợi ................................................................................................. 39 3.2.3. Hệ thống cấp điện.................................................................................. 39 3.2.4. Chợ nông thôn ....................................................................................... 39
v 3.3. THỰC TRẠNG VỀ VĂN HOÁ-XÃ HỘI ............................................... 41 3.3.1. Giáo dục ................................................................................................ 41 3.3.2. Y tế: ....................................................................................................... 42 3.4. Đánh giá thực trạng kinh tế xã hội của huyện Mƣờng Lát ...................... 42 3.4.1. Nguồn nhân lực ..................................................................................... 42 3.5. Đánh giá chung về điều kiện kinh tế-xã hội ............................................ 43 Chƣơng 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 44 4.1. Đặc điểm hình thái, vật hậu loài mỡ tại khu vực nghiên cứu .................. 44 4.1.1. Đặc điểm hình thái ................................................................................ 44 4.1.2. Vật hậu .................................................................................................. 46 4.2. Đặc điểm sinh thái và phân bố loài mỡ tại mƣờng lát, thanh hóa ........... 49 4.2.1. Đặc điểm hoàn cảnh rừng nơi có loài Mỡ phân bố tự nhiên................. 49 4.2.2. Đặc điểm phân bố của loài Mỡ theo đai cao, trạng thái rừng ............... 51 4.2.3. Đặc điểm quần xã thực vật rừng nơi có loài Mỡ phân bố tự nhiên tại Mƣờng Lát ....................................................................................................... 51 4.3. Đánh giá một số chỉ tiêu sinh trƣởng của loài cây mỡ tại 3 vị trí địa hình khác nhau......................................................................................................... 56 4.3.1. Sinh trƣởng về đƣờng kính ngang ngực (D1.3) ...................................... 56 4.3.2. Sinh trƣởng chiều cao vút ngọn (HVN) của Mỡ trông thuần loài đều tuổi 58 4.3.3. Sinh trƣởng chiều cao dƣới cành (Hdc) và Đƣờng kính tán lá (Dt) của cây Mỡ trồng thuần loài đều tuổi .................................................................... 60 4.3.4. Đánh giá chất lƣợng rừng trồng thuần loài Mỡ. ................................... 63 4.4. Xác định sinh khối và khả năng hấp thụ co2 của rừng mỡ tại mƣờng lát, thanh hoá ......................................................................................................... 65 4.4.1. Xác định sinh khối rừng Mỡ trồng thuần loài đều tuổi ......................... 65 4.4.2. Xác định khả năng tích lũy carbon........................................................ 67
vi 4.3.4. Xác định giá trị thƣơng mại hấp thụ CO2 từ rừng Mỡ tại huyện Mƣờng Lát, tỉnh Thanh Hóa ........................................................................................ 69 4.5. Đề xuất giải pháp nhằm bảo tồn và phát triển diện tích cây mỡ tại huyện mƣờng lát......................................................................................................... 69 4.5.1. Giải pháp kỹ thuật ................................................................................. 70 4.5.2. Giải pháp về kinh tế .............................................................................. 70 4.5.3. Giải pháp về xã hội. .............................................................................. 71 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ ........................................................ 72 1. Kết luận ....................................................................................................... 72 1.1. Kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh học của loài Mỡ tại Mƣờng Lát, Thanh Hóa: ...................................................................................................... 72 1.2. Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu sinh trƣởng của loài cây Mỡ tại 3 vị trí địa hình khác nhau .......................................................................................... 73 1.3. Đánh giá chất lƣợng rừng trồng thuần loài Mỡ ....................................... 74 1.4. Sinh khối của rừng Mỡ............................................................................. 74 1.5. Lƣợng carbon tích lũy trong rừng Mỡ. .................................................... 74 1.6. Giá trị thƣơng mại CO2 từ rừng Mỡ tại huyện Mƣờng Lát ..................... 74 2. Tồn tại ......................................................................................................... 74 3. Khuyến nghị ................................................................................................ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO
vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT IPCC Ủy ban liên chính phủ về biến đối khí hậu CDM Cơ chế phát triển sạch VND Việt nam đồng USD Đô la Mỹ C Lƣợng carbon hấp thụ CO2 Cacbonic REDD Giảm phát thải từ mất rừng và suy thoái rừng Giảm phát thải thông qua nỗ lực hạn chế mất rừng, suy REDD+ thoái rừng, quản lý tài nguyên rừng bền vững, bảo tồn và nâng cao trữ lƣợng carbon rừng OTC : Ô tiêu chuẩn D1.3 : Đƣờng kính 1.3 Hvn : Chiều cao vút ngọn Hdc : Chiều cao dƣới cành Dt : Đƣờng kính tán ĐT : Đông Tây NB : Nam Bắc TB : Trung bình T : Tốt X : Xấu
viii DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 4.1 Một số chỉ tiêu khí hậu, thời tiết của khu vực nghiên cứu 46 Cấu trúc tổ thành tầng cây cao rừng tự nhiên nơi có Mỡ phân 4.2 49 bố ở xã Mƣờng Lý, Mƣờng Lát, độ cao 500 - 800m Công thức tổ thành tầng cây cao rừng tự nhiên nơi có 4.3 50 Mỡ phân bố tại Mƣờng Lát, Thanh Hóa Cấu trúc mật độ Mỡ trong quần xã thực vật rừng tự nhiên nơi 4.4 51 có loài Mỡ phân bố. 4.5 Kết quả điều tra ô 6 cây rừng tự nhiên OTC1 51 4.6 Biểu điều tra ÔTC 6 cây rừng trồng OTC2 52 Sinh trƣởng đƣờng kính của rừng trồng Mỡ thuần loài đều 4.7 53 tuổi Sinh trƣởng chiều cao vút ngọn của lâm phần rừng trồng Mỡ 4.8 55 thuần loài đều tuổi Sinh trƣởng chiều cao dƣới cành và đƣờng kính tán của lâm 4.9 57 phần rừng trồng Mỡ thuần loài đều tuổi 4.10 Đánh giá chất lƣợng rừng của loài Mỡ 59 Sinh khối khô và trữ lƣợng Carbon của các lâm phần Mỡ 4.11. 61 trồng thuần loài 12 tuổi ở khu vực nghiên cứu 4.12. Tổng trữ lƣợng Carbon trong các lâm phần Mỡ trồng 63
ix DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH STT Tên hình ảnh Trang Hình thái lá và hoa cây Mỡ tại Mƣờng Lát, Thanh Hóa – 4.1 44 Ảnh chụp tháng 3 2017 Hình thái nón cây Mỡ tại Mƣờng Lát, Thanh Hóa – Ảnh 4.2 44 chụp tháng 3 2017 Hình thái thân cây Mỡ tại hiện trƣờng khu vực nghiên cứu. 4.3 45 Ảnh chụp tháng 3 năm 2017 Sinh trƣởng đƣờng kính (D1.3) của loài Mỡ ở 3 vị trí khác 4.4 54 nhau Sinh trƣởng chiều cao vút ngọn (HVN) của cây Mỡ ở 3 vị trí 4.5 56 khác nhau Sinh trƣởng chiều cao dƣới cành (HDC) của loài Mỡ ở 3 vị 4.6 58 trí khác nhau Sinh trƣởng đƣờng kính tán (DT) của loài Mỡ ở 3 vị trí khác 4.7 59 nhau
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Thực vật có khả năng hấp thụ một khối lƣợng lớn khí CO2 phát thải vào không khí bởi con ngƣời. Điều này đã khẳng định vai trò cây xanh trong việc giảm hàm lƣợng CO2 trong khí quyển. Mỗi cây rừng đều có khả năng hấp thụ carbon, nên việc trồng rừng mới và hạn chế suy thoái rừng đều có vai trò lớn trong việc làm giảm hàm lƣợng CO2 trong khí quyển, từ đó giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Cây Mỡ tên khoa học là Manglietia conifera Blume, thuộc họ Ngọc Lan (Magnoliaceae), là loại cây có giá trị và đem lại lợi ích kinh tế cao, đặc biệt có ý nghĩa với huyện Mƣờng Lát nói chung và các xã còn nhiều khó khăn nói riêng trong kế hoạch xóa đói giảm nghèo và phát triển bền vững của huyện. Cây Mỡ đƣợc đánh giá là có nhiều đặc tính thuận lợi nhƣ phân bố tự nhiên nhiều, dễ gây trồng, sinh trƣởng, phát triển tƣơng đối nhanh. Tiềm năng sản xuất cây mỡ lấy gỗ trên địa bàn huyện còn rất lớn. Thị trƣờng tiêu thụ tƣơng đối thuận lợi, diện tích có thể trồng đƣợc cây Mỡ còn khá nhiều, nếu đƣợc đầu tƣ sẽ trở thành vùng nguyên liệu tốt trong tƣơng lai, đáp ứng nhu cầu sử dụng của các hộ gia đình, cũng nhƣ thị trƣờng. Ngoài ra có thể đầu tƣ trồng rừng Mỡ thành rừng phòng hộ ở các khu vực phù hợp, nâng cao hiệu quả trong việc bảo vệ môi trƣờng, hạn chế những tác hại của thiên tai, góp phần ứng phó với biến đổi khí hậu hiện nay, đồng thời kết hợp trồng thêm các cây dƣợc liệu dƣới tán, sẽ đạt hiệu quả kinh tế - xã hội cao, góp phần nâng cao thu nhập cho ngƣời dân. Tiềm năng kinh tế, xã hội là vậy, tuy nhiên đến nay chƣa có một nghiên cứu nào về đặc điểm lâm học, sinh thái, sinh trƣởng, diện tích, sản lƣợng, chất lƣợng, giá trị kinh tế, khả năng thích nghi và các yếu tố khác của cây Mỡ trên
2 địa bàn huyện Mƣờng Lát để làm cơ sở đề ra các biện pháp phát triển bền vững, cũng nhƣ mở rộng diện tích loài cây này. Đặc biệt là yếu tố tích lũy các bon có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định khối lƣợng nhằm chi trả các dịch vụ môi trƣờng rừng đang đƣợc quan tâm thực hiện hiện nay. Ngoài ra, Mƣờng Lát là huyện nằm trong khu vực lƣu vực của 6 nhà máy thủy điện đã và đang xây dựng, hiện tại đã có 3 6 nhà máy đã phát điện. Tiến tới nếu yếu tố tích lũy các bon đƣợc áp dụng vào diện đƣợc chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng, sẽ là nguồng động lực không nhỏ để nhân dân huyện Mƣờng Lát thực hiện tốt hơn nữa công tác trồng mở rộng diện tích, cũng nhƣ chăm sóc, bảo vệ hiệu quả hơn nữa đối với các loại rừng hiện có trên địa bàn huyện, góp phần tăng thêm thu nhập cho ngƣời dân, nâng cao hiệu quả trong mục tiêu xóa đói giảm nghèo nhanh và bền vững của địa phƣơng, giúp ngƣời dân thêm yên tâm sống dựa vào nghề rừng ổn định, lâu dài. Xuất phát từ lý do đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm lâm học và khả năng tích lũy các bon của các lâm phần Mỡ (Manglietia conifera Blume) tại huyện Mƣờng Lát, tỉnh Thanh Hóa”, góp phần giải quyết những vấn đề tồn tại nêu trên.
3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. T nh h nh nghiên cứu trên th gi i Liên quan đến các đặc điểm lâm học, cũng nhƣ vẫn đề tích lũy các bon, trên thế giới đã có những nghiên cứu nhƣ sau: 1.1.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái học loài cây Việc nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái của loài làm cơ sở đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả trong kinh doanh rừng rất đƣợc các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Theo đó, các lý thuyết về hệ sinh thái, cấu trúc, tái sinh rừng đƣợc vận dụng triệt để trong nghiên cứu đặc điểm của 1 loài cụ thể nào đó. Tái sinh là một quá trình sinh học mang đặc thù của hệ sinh thái rừng, đó là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng. Hiệu quả của tái sinh rừng đƣợc xác định bởi mật độ, tổ thành loài, cấu trúc tuổi, chất lƣợng cây con, đặc điểm phân bố. Odum E.P (1971) [22] đã phân chia ra sinh thái học cá thể và sinh thái học quần thể. Sinh thái học cá thể nghiên cứu từng cá thể sinh vật hoặc từng loài, trong đó chu kỳ sống, tập tính cũng nhƣ khả năng thích nghi với môi trƣờng đƣợc đặc biệt chú ý. W. Lacher (1978) đã chỉ rõ những vấn đề cần nghiên cứu trong sinh thái thực vật nhƣ: Sự thích nghi với các điều kiện dinh dƣỡng khoáng, ánh sáng, độ nhiệt, độ ẩm, nhịp điệu khí hậu. Lowdermilk (1927) đã đề ghị sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống để điều tra tái sinh, với diện tích ô đo đếm từ 1 đến 4 m2. Richards P.W (1952) [23] đã tổng kết việc nghiên cứu tái sinh trên các ô dạng bản và phân bố tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Để giảm sai số, Barnard (1955) đã đề nghị phƣơng pháp "Điều tra chẩn đoán" theo đó kích thƣớc ô đo đếm có thể thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh (Dẫn theo Nguyễn Thị Hƣơng Giang, 2009) [10].
4 Baur G.N (1962) [1] cho rằng, trong rừng nhiệt đới sự thiếu hụt ánh sáng đã làm ảnh hƣởng đến phát triển của cây con, còn đối với sự nảy mầm thì ảnh hƣởng đó thƣờng không rõ ràng. Đối với rừng nhiệt đới, số lƣợng loài cây trên một đơn vị diện tích và mật độ tái sinh thƣờng khá lớn. Vì vậy, khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên cần phải đánh giá chính xác tình hình tái sinh rừng và có những biện pháp tác động phù hợp. Baur G.N (1962) [1] đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái học nói chung và cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mƣa nói riêng, trong đó đi sâu nghiên cứu các nhân tố về cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mƣa tự nhiên. Catinot (1965) [4], Plaudy J. [15] đã nghiên cứu cấu trúc hình thái rừng thông qua việc biểu diễn các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến,... Hiện tƣợng thành tầng là một trong những đặc trƣng cơ bản về cấu trúc hình thái của quần thể thực vật và là cơ sở để tạo nên cấu trúc tầng thứ. Phƣơng pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do David và P.W Risa (1933- 1934) đề sƣớng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan, đến nay phƣơng pháp đó vẫn đƣợc sử dụng nhƣng nhƣợc điểm là chỉ minh hoạ đƣợc cách sắp xếp theo hƣớng thẳng đứng trong một diện tích có hạn. Cusen (1951) đã khắc phục bằng cách vẽ một số dải kề nhau và đƣa lại một hình tƣợng về không gian 3 chiều. Richards P.W (1968) [16] đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mƣa nhiệt đới về mặt hình thái. Theo tác giả, đặc điểm nổi bật của rừng mƣa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ và thƣờng có nhiều tầng. Ông nhận định: "Rừng mưa thực sự là một quần lạc hoàn chỉnh và cầu kỳ nhất về mặt cấu tạo và cũng phong phú nhất về mặt loài cây". Việc nghiên cứu về cấu trúc rừng đã và đang đƣợc chuyển từ mô tả định tính sang định lƣợng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học.
5 Rollet B.L (1971) đã biểu diễn mối quan hệ giữa chiều cao và đƣờng kính bằng các hàm hồi quy, phân bố đƣờng kính ngang ngực, đƣờng kính tán bằng các dạng phân bố xác suất. Balley (1972) [21] sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đƣờng kính thân cây loài Thông,... Tuy nhiên, việc sử dụng các hàm toán học không thể phản ánh hết đƣợc những mối quan hệ sinh thái giữa các cây rừng với nhau và giữa chúng với hoàn cảnh xung quanh, nên các phƣơng pháp nghiên cứu cấu trúc rừng theo hƣớng này không đƣợc vận dụng trong đề tài. Từ việc vận dụng các lý luận về sinh thái, tái sinh, cấu trúc rừng trên, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã vận dụng vào nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái cho từng loài cây. Một vài công trình nghiên cứu có thể kể tới nhƣ: Trung tâm Nông lâm kết hợp thế giới (World Agroforestry Centre, 2006), Anon (1996) đã nghiên cứu đặc điểm hình thái của loài Vối thuốc (Schima wallichii) và đã mô tả tƣơng đối chi tiết về đặc điểm hình thái thân, lá, hoa, quả, hạt của loài cây này, góp phần cung cấp cơ sở cho việc gây trồng và nhân rộng loài Vối thuốc trong các dự án trồng rừng (dẫn theo Hoàng Văn Chúc, 2009) [7]. Vối thuốc là loài cây tiên phong ƣa sáng, biên độ sinh thái rộng, phân bố rải rác ở các khu vực phía Đông Nam Châu Á. Vối thuốc xuất hiện ở nhiều vùng rừng thấp (phía Nam Thái Lan) và cả ở các vùng cao hơn (Nepal) cũng nhƣ tại các vùng có khí hậu lạnh. Là cây bản địa của Brunei, Trung Quốc, ấn Độ, Lào, Myanmar, Nepal, Papua New Guinea, Phillipines, Thailand và Việt Nam (World Agroforestry Centre, 2006). Vối thuốc là loài cây tiên phong sau nƣơng rẫy (Laos tree seed project, 2006) (dẫn theo Hoàng Văn Chúc, 2009) [7]. Theo Khamleck (2004), Họ Dẻ có phân bố khá rộng, với khoảng 900 loài chúng đƣợc tìm thấy ở vùng ôn đới Bắc bán cầu, cận nhiệt đới và nhiệt đới, song chƣa có tài liệu nào công bố chúng có ở vùng nhiệt đới Châu Phi.
6 Hầu hết các loài phân bố tập trung ở Châu Á, đặc biệt ở Việt Nam có tới 216 loài và ít nhất là Châu Phi và vùng Địa Trung Hải chỉ có 2 loài (dẫn theo Trần Hợp, 2002) [33]. Nhƣ vậy, với các công trình nghiên cứu về lý thuyết sinh thái, tái sinh, cấu trúc rừng tự nhiên cũng nhƣ nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái đối với một số loài cây nhƣ trên đã phần nào làm sáng tỏ những đặc điểm cấu trúc, tái sinh của rừng nhiệt đới nói chung. Đó là cơ sở để lựa chọn cho hƣớng nghiên cứu trong luận văn. 1.1.2. Nghiên cứu về sinh khối. Sinh khối (Biomass – W) và năng suất rừng là tổng lƣợng chất hữu cơ của thực vật tích lũy trong hệ sinh thái, là toàn bộ nguồn vật chất và cơ sở năng lƣợng vận hành trong hệ sinh thái, nó phản ánh chỉ tiêu quan trọng của môi trƣờng sinh thái rừng (Feng, 1999). Khi nghiên cứu về ảnh hƣởng của cây rừng đến phát thải khí nhà kính chủ yếu ngƣời ta dựa vào tăng trƣởng sinh khối bình quân hàng năm. Phƣơng pháp xác định có ý nghĩa rất quan trọng vì nó liên quan đến độ chính xác của kết quả nghiên cứu, đây cũng là vấn đề đƣợc nhiều tác giả quan tâm. Tùy từng tác giả với những điều kiện khác nhau mà sử dụng các phƣơng pháp xác định sinh khối khác nhau, trong đó có thể kể đến một số tác giả chính nhƣ sau: - Riley, G.A (1944), Steemann Nielsen, E (1954), Fleming, R.H (1957) đã tổng kết quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng trong các công trình nghiên cứu và phát triển sinh khối của mình. - P.s. Roy, K.G.Saxena và D.S.Kamat (Ấn Độ, 1956) trong công trình: “Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám” đã nêu tổng quát vấn đề sản phẩm sinh khối và việc đánh giá sinh khối của mình. - Một số tác giả nhƣ Transnean (1962), Huber (Đức,1952), Monteith (Anh,1960 -1962), Lemon (Mỹ, 1960- 1987)...đã dùng phƣơng pháp dioxit
7 cacbon để xác định sinh khối. Theo đó sinh khối đƣợc đánh giá bằng cách xác định tốc độ đồng hóa CO2. - Aruga và Maidi (1963): đƣa ra phƣơng pháp “Chlorophyll” để xác định sinh khối thông qua hàm lƣợng Cholorophyll trên một đơn vị diện tích mặt đất. Đây là một chỉ tiêu biểu thị khả năng của hệ sinh thái hấp thụ các tia bức xạ hoạt động quang hợp. - Sinh khối rừng có thế xác định nhanh chóng dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối với kích thƣớc của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học. Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng rộng rãi ở các nƣớc Bắc Mỹ và Châu Âu (Whittaker,1966; Tritton và Hornbeck,1982: Smith và Brand, 1983). Tuy nhiên, do khó khăn trong việc thu thập rễ cây, nên phƣơng pháp này chủ yếu dùng để xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất (Grier và cộng sự, 1989; Reichel,1991; Burton V. Barner và cộng sự, 1989). - Phƣơng pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối đƣợc mô tả bởi Shurrman và Geodewaaen (1971), Moore (1973), Gadow và Hui (1999), Oliveira và các cộng sự (2000), Voronoi (2001). Các nhà sinh thái rừng đã dành sự quan tâm đặc biệt tới việc nghiên cứu sự khác nhau về sinh khối ở các vùng sinh thái. Tuy nhiên, việc xác định sinh khối một cách chính xác gặp nhiều khó khăn, nên việc làm sáng tỏ vấn đề trên đòi hỏi nỗ lực hơn nữa mới đƣa ra đƣợc những dẫn liệu mang tính thực tiễn và có sức thuyết phục cao. Hệ thống lại có ba cách tiếp cận để xác định sinh khối rừng nhƣ sau: * Tiếp cận thứ nhất: Dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối rừng với kích thƣớc của cây hoặc từng bộ phận thân cây theo dạng hàm toán học nào đó. Hƣớng tiếp cận này đƣợc sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và Châu Âu (Whittaker,1966; Tritton và Hornbeck, 1982: Smith và Brand, 1983). Tuy nhiên gặp khó khăn trong việc thu thập rễ cây, nên hƣớng tiếp cận này chủ
8 yếu để xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất (Grier và cộng sự,1989; Reichel, 1991) * Tiếp cận thứ hai: Xác định sinh khối rừng bằng cánh đo trực tiếp quá trình sinh lý điểu khiển cân bằng cacbon trong hệ sinh thái. Cách này bao gồm việc đo cƣờng độ quang hợp và hô hấp cho từng thành phần trong hệ sinh thái rừng (thân, cành, lá, rễ) sau đó ngoại suy ra lƣợng CO2 tích lũy trong toàn bộ hệ sinh thái. Các nhà sinh thái rừng thƣờng sử dụng phƣơng pháp này để tính tổng sản lƣợng nguyên, hô hấp của hệ sinh thái và sinh khối hiện có của nhiều dạng rừng trồng hỗn giao ở Bắc Mỹ (Botkin và cộng sự, 1970; Woodwenll và Botkin, 1970). * Tiếp cận thứ ba: Đƣợc phát triển trong những năm gần đây với sự hỗ trợ của kỹ thuật vi khí tƣợng học (Micrometeological techiques). Phƣơng pháp hiệp phƣơng sai dòng xoáy đã cho phép định lƣợng sự thay đổi của lƣợng CO2 theo mặt thẳng đứng của tán rừng. Căn cứ vào tốc độ gió, hƣớng gió, nhiệt độ, số liệu CO2 theo mặt thẳng đứng sẽ đƣợc sử dụng để dự toán lƣợng cacbon đi vào và đi ra hệ sinh thái rừng theo định kỳ từng giờ, từng ngày, từng năm. Kỹ thuật này áp dụng thành công ở rừng thứ sinh Harward – Massachucds. Tổng lƣợng carbon tích lũy dòng xoáy là 11,1 megagram ha năm tổng lƣợng cacbon hô hấp của toàn bộ hệ sinh thái là 11,1 megagram ha năm (Wofsy và cộng sự, năm 1993).
9 Chu trình carbon toàn cầu (Theo UNEP, 2005) 1.1.3. Nghiên cứu về khả năng tích lũy carbon. 1131 hả năng tích lu carbon Theo nguồn từ UNEP, trong chu trình carbon toàn cầu, lƣợng carbon lƣu trữ trong thực vật thân gỗ và trong lòng đất khoảng 2,5 Tt 1 (bao gồm trong đất, sinh khối tƣơi và vật rơi rụng), trong khi đó khí quyển chỉ chứa 0,8 Tt. Dòng carbon trao đổi do sự hô hấp và quang hợp của thực vật là 0,61 Tt và dòng trao đổi giữa không khí và đại dƣơng là 0,92 Tt. 1 12 18 1 terra ton (Tt) = 10 tấn = 10 g
10 Theo chu trình trên, trong tổng số 5,5 Gt 2 - 6,6 Gt lƣợng carbon thải ra từ các hoạt động của con ngƣời, có khoảng 0,7 Gt đƣợc hấp thụ bởi các hệ sinh thái bên trên bề mặt trái đất. Và hầu hết lƣợng carbon trên trái đất đƣợc tích lũy trong đại dƣơng và các hệ sinh thái rừng, đặc biệt là rừng mƣa nhiệt đới. Từ những nghiên cứu trong lĩnh vực này, Woodwell và Pecan (1973) đã đƣa ra lƣợng carbon trong các kiểu rừng trên lục địa, trong đó rừng mƣa nhiệt đới có lƣợng carbon tích trữ lớn nhất khoảng 340 tỷ tấn, đất trồng trọt thấp nhất 7 tỷ tấn. Điều đó chứng tỏ rằng, việc chuyển đổi đất rừng sang đất nông nghiệp sẽ làm mất cân bằng sinh thái, gia tăng lƣợng khí phát thải gây hiệu ứng nhà kính. Các nhà khoa học đã cố gắng xác định quy mô của các vùng dự trữ carbon toàn cầu và sự đóng góp của rừng vào các vùng dự trữ cũng nhƣ những thay đổi về lƣợng carbon đƣợc dự trữ nhƣ: Bolin (1977); Post, Emanuel và cộng sự (1982); Detwiler và Hall (1988); Brown, Hall và cộng sự (1996); Dixon, Brown (1994); Malhi, Baldocchi (1999). Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại biến đổi khí hậu do ảnh hƣởng của nó đến chu trình carbon toàn cầu (C). Tổng lƣợng hấp thu dự trữ carbon của rừng trên toàn thế giới, trong đất và thảm thực vật là khoảng 830 PgC, trong đó carbon trong đất lớn hơn 1,5 lần carbon dự trữ trong thảm thực vật (Brown, 1997). Đối với rừng nhiệt đới, có tới 50% lƣợng carbon dự trữ trong thảm thực vật và 50% dự trữ trong đất (Dixon et al, 1994; Brown, 1997; IPCC, 2000; Pregitzer and Euskirchen, 2004). Rừng trao đổi carbon với môi trƣờng không khí thông qua quá trình quang hợp và hô hấp. Rừng ảnh hƣởng đến lƣợng khí nhà kính theo 4 con 2 9 15 1 giga ton (Gt)= 10 tấn=10 g
11 đƣờng: carbon dự trữ trong sinh khối và đất, carbon trong các sản phẩm gỗ, chất đốt sử dụng thay thế nguyên liệu hóa thạch (IPCC, 2000). Theo ƣớc tính, hoạt động trồng rừng và tái trồng rừng trên thế giới có tỷ lệ hấp thu CO 2 ở sinh khối trên mặt đất và dƣới mặt đất là 0,4 - 1,2 tấn ha năm ở vùng cực bắc, 1,5 - 4,5 tấn ha năm ở vùng ôn đới, và 4-8 tấn ha năm ở các vùng nhiệt đới (Dixon et al., 1994; IPCC, 2000). Brown et al. (1996) đã ƣớc lƣợng, tổng lƣợng carbon mà hoạt động trồng rừng trên thế giới có thể hấp thụ tối đa trong vòng 55 năm (1995 - 2050) là vào khoảng 60 - 87 Gt C, với 70% ở rừng nhiệt đới, 25% ở rừng ôn đới và 5% ở rừng cực bắc (Cairns et al., 1997). Tính tổng lại, rừng, trồng rừng có thể hấp thu đƣợc 11 - 15% tổng lƣợng CO2 phát thải từ nguyên liệu hóa thạch trong thời gian tƣơng đƣơng (Brown, 1997). Tại Philippines, (1999) Lasco R. cho thấy ở rừng tự nhiên thứ sinh có 86 - 201 tấn C ha trong phần sinh khối trên mặt đất; ở rừng già con số đó là 370 - 520 tấn sinh khối ha (tƣơng đƣơng 185 - 260 tấn C ha, lƣợng carbon ƣớc chiếm 50% sinh khối). Nghiên cứu của Lasco năm 2003 cũng cho thấy rừng trồng thƣơng mại cây mọc nhanh tích luỹ đƣợc 0,5 - 7,82 tấn C ha năm tuỳ theo loài cây và tuổi. Tại Thái Lan, Noonpragop K. đã xác định lƣợng carbon trong sinh khối trên mặt đất là 72 - 182 tấn ha. Còn ở Malaysia, lƣợng carbon trong rừng biến động từ 100 - 160 tấn ha và tính cả trong sinh khối và đất là 90 - 780 tấn ha (Abu Bakar, R). Năm 1999, một nghiên cứu về lƣợng phát thải carbon hàng năm và lƣợng carbon dự trữ trong sinh quyển đƣợc Malhi, Baldocchi thực hiện. Theo những tác giả này, sự phát thải từ các hoạt động của con ngƣời (nhƣ đốt nhiên liệu hoá thạch,…) tạo ra 7,1 ± 1,1 Gt C năm đi vào khí quyển, 46% còn lại trong khí quyển, trong khi đó 2,0 ± 0,8 Gt C năm đƣợc chuyển vào đại dƣơng; 1,8 ± 1,6 Gt C năm đƣợc giữ trong bể trữ carbon trái đất.