Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu sinh khối và carbon rừng Thông đuôi ngựa tại Vườn Quốc Gia Tam Đảo tỉnh Vĩnh Phúc

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là xác định được sinh khối và lượng carbon tích trữ của rừng Thông đuôi ngựa theo giai đoạn tuổi khác nhau để làm cơ sở đưa ra chính sách chi trả DVMTR và nâng cao ý thức của công chúng về bảo vệ môi trường sinh thái.

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 sinh khối và carbon rừng Thông đuôi ngựa tại Vườn Quốc Gia Tam Đảo tỉnh Vĩnh Phúc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ----------------------------------- BÙI DUY THỨC NGHIÊN CỨU SINH KHỐI VÀ CARBON RỪNG THÔNG ĐUÔI NGỰA TẠI VƯỜN QUỐC GIA TAM ĐẢO, TỈNH VĨNH PHÚC LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ----------------------------------- BÙI DUY THỨC NGHIÊN CỨU SINH KHỐI VÀ CARBON RỪNG THÔNG ĐUÔI NGỰA TẠI VƯỜN QUỐC GIA TAM ĐẢO, TỈNH VĨNH PHÚC Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60620201 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. HOÀNG KIM NGŨ Hà Nội, 2013
i LỜI CẢM ƠN Được sự đồng ý và nhất trí của Khoa đào tạo sau đại học, Ban giám hiệu trường Đại học lâm nghiệp em đã được tham gia chương trình đào tạo hệ cao học khoá 19A chuyên ngành Lâm học. Sau một thời gian học tập em đã hoàn thành các môn học của khoá học đề ra và để đánh giá kết quả học tập ấy dưới sự chỉ đạo và giúp đỡ của Khoa đào tạo SĐH, cùng với sự hướng dẫn của PGS.TS. Hoàng Kim Ngũ em đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sinh khối và carbon rừng Thông đuôi ngựa tại Vườn Quốc Gia Tam Đảo tỉnh Vĩnh Phúc”. Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học lâm nghiệp Việt Nam, Khoa đào tạo sau đại học, các thầy, cô giáo và PGS.TS. Hoàng Kim Ngũ đã đào tạo và hướng dẫn tận tình, giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu và giành những tình cảm tốt đẹp nhất cho em trong suốt quá trình học tập. Nhân dịp này tôi xin cảm ơn cán bộ và nhân dân xã Yên Lương, huyện Thanh Sơn đã tạo mọi điều kiện cho tôi thu thập số liệu trong thời gian thực tập tại địa phương, cảm ơn các bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi thực hiện đề tài. Trong thời gian học tập và nghiên cứu để hoàn thành đề tài mặc dù đã rất nỗ lực và cố gắng nhưng luận văn này không tránh khỏi nhiều những thiếu sót rất mong được sự tham gia đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, các nhà khoa học và bạn bè để em tiếp thu và khắc phục những thiếu sót đó. Tôi xin cam đoan số liệu thu thập trong thời gian thực tập và kết quả tính toán là trung thực nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng 04 năm 2013 Tác giả Bùi Duy Thức
ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa LỜI CẢM ƠN .....................................................................................................................i MỤC LỤC ..........................................................................................................................ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................ iii DANH MỤC CÁC BẢNG ..............................................................................................v DANH MỤC CÁC HÌNH ..............................................................................................vi Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................................4 1.1. Ý nghĩa của nghiên cứu sinh khối và lượng carbon tích lũy của rừng .... 4 1.1.1. Tính trọng yếu của đề tài nghiên cứu ........................................... 5 1.1.2. Điểm quan trong của đề tài ........................................................... 5 1.2. Tình hình nghiên cứu vấn đề ở trên thế giới ..................................... 6 1.3. Tình hình nghiên cứu về sinh khối & Lượng carbon tích luỹ của rừng tại Việt Nam ...................................................................................... 13 Chương 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...18 2.1. Mục tiêu nghiên cứu: ......................................................................... 18 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................... 18 2.3. Nội dung nghiên cứu: ......................................................................... 18 2.4. Phương pháp nghiên cứu................................................................... 18 2.4.1. Điều tra ô tiêu chuẩn ................................................................... 19 2.4.2. Tính sinh khối tầng cây cao......................................................... 19 24.3. Lấy mẫu và xử lý mẫu ................................................................... 20 2.4.4. Tính toán sinh khối của lâm phần .............................................. 20 2.4.5. Xác định hàm lượng Carbon tích lũy.......................................... 21 Chương 3. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU.................................................................................................................25 3.1. Điều kiện tự nhiên .............................................................................. 25 3.1.1. Vị trí địa lý .................................................................................... 25 3.1.2. Địa hình, địa thế ........................................................................... 25
iii 3.1.3. Địa chất, đất đai ........................................................................... 26 3.1.4. Khí hậu, thủy văn ......................................................................... 27 3.1.5. Tài nguyên động – thực vật ......................................................... 29 3.2. Đặc điểm cơ bản về kinh tế xã hội .................................................... 30 3.2.1. Dân số, dân tộc và cơ cấu lao động ............................................. 30 3.2.2. Tình hình phát triển kinh tế chung ............................................. 31 3.2.3. Hiện trạng xã hội và cơ sở hạ tầng ............................................. 32 3.3. Nhận xét và đánh giá chung .............................................................. 33 3.3.1. Thuận lợi ...................................................................................... 33 3.3.2. Khó khăn ...................................................................................... 34 Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .......................................................................35 4.1. Đặc điểm cấu trúc lâm phần của Thông đuôi ngựa ở các độ tuổi khác nhau ...............................................................................................................................35 4.1.1. Đặc điểm cấu trúc tuổi và phân bố mật độ theo cấp đường kính của Thông đuôi ngựa ............................................................................. 35 4.1.2. Đặc điểm cấu trúc tuổi và phân bố mật độ theo cấp chiều cao của Thông đuôi ngựa ............................................................................. 38 4.1.3. Quy luật tương quan Hvn/D1.3..................................................... 42 4.2. Sinh khối rừng Thông đuôi ngựa ở các tuổi rừng khác nhau........ 43 4.2.1. Sinh khối rừng Thông đuôi ngựa................................................ 43 4.2.2. Tăng trưởng sinh khối lâm phần Thông đuôi ngựa................... 50 4.3.Nghiên cứu trữ lượng carbon của rừng trồng Thông đuôi ngựa theo các bể chứa carbon .......................................................................... 52 4.3.1. Phân tích hàm lượng carbon trong sinh khối ........................... 53 4.3.2. Trữ lượng carbon của rừng Thông đuôi ngựa ........................... 54 4.3.3. Thiết lập các phương trình quan hệ giữa sinh khối và carbon của các bộ phận cây cá thể với các chỉ tiêu sinh trưởng...................... 58 4.4 Nghiên cứu động thái carbon theo giai đoạn tuổi khác nhau ........ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................47 PHỤ LỤC
iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ D1.3 Đường kính ngang ngực tại vị trí 1.3m Hvn Chiều cao vút ngọn OTC Ô tiêu chuẩn CDT Cây dưới tán W Sinh khối Wk Sinh khối khô Wth Sinh khối thân cây Wc Sinh khối cành cây Wl Sinh khối lá cây Wre Sinh khối rễ cây C Carbon nguyên tử Cth Carbon thân cây Cc Carbon cành cây Cl Carbon lá cây Cre Carbon rễ cây A Tuổi cây V Thể tích cây Kg Ki lô gam t Tấn tC Tấn các bon
iv DVMTR Dịch vụ môi trường rừng HSTR Hệ sinh thái rừng VRR Vật rơi rụng
v DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 4.1 Phân bố mật độ cây theo cấp đường kính 36 4.2 Kết quả mô phỏng phân bố số cây theo cấp đường kính (N - D1.3) 37 4.3 Phân bố mật độ cây theo cấp chiều cao 39 4.4 Kết quả mô phỏng phân bố số cây theo cấp chiều cao (N - H) 40 4.5 Tương quan Hvn/D1.3 42 4.6 Sinh khối tươi trung bình của cá lẻ Thông đuôi ngựa 43 4.7 Hàm lượng nước trung bình trong các bộ phận của cây 44 4.8 Sinh khối khô của cây cá lẻ Thông đuôi ngựa theo tuổi rừng 46 4.9 Sinh khối tươi trung bình cây dưới tán rừng Thông đuôi ngựa 48 4.10 Sinh khối khô trung bình CDT và thảm mục dưới rừng Thông đuôi ngựa 49 4.11 Cơ cấu sinh khối khô rừng Thông đuôi ngựa thuần loài 49 4.12 Tăng trưởng sinh khối lâm phần Thông đuôi ngựa 51 4.13 Hàm lượng các bon trong sinh khối 53 4.14 Trữ lượng carbon của rừng trồng Thông đuôi ngựa 55 Trữ lượng carbon trong Cây dưới tán và thảm mục dưới rừng 4.15 56 Thông đuôi ngựa 4.16 Trữ lượng carbon trong đất dưới rừng Thông đuôi ngựa 57 4.17 Tổng hợp trữ lượng carbon rừng Thông đuôi ngựa 58 Mối quan hệ giữa sinh khối cây cá thể Thông đuôi ngựa với các 4.18 59 nhân tố Mối quan hệ giữa trữ lượng carbon cây cá thể Thông đuôi ngựa 4.19 60 với các nhân tố Mối quan hệ giữa trữ lượng carbon cây cá thể Thông đuôi ngựa với 4.20 64 tuổi và thể tích.
vi DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1 Sơ đồ về phương pháp tiếp cận 24 4.1 Biểu đồ phân bố số cây theo cấp đường kính bằng hàm Weibull 38 4.2 Biểu đồ phân bố số cây theo cấp chiều cao bằng hàm Weibull 42 Cấu trúc sinh khối của các bộ phận trong tổng sinh khối theo 4.3 47 tuổi rừng 4.4 Cấu trúc sinh khối lâm phần Thông đuôi ngựa 50 4.5 Biểu đồ động thái carbon thân cây ở các tuổi khác nhau 62 4.6 Biểu đồ động thái carbon cành cây ở các tuổi khác nhau 62 4.7 Biểu đồ động thái carbon lá cây ở các tuổi khác nhau 63 4.8 Biểu đồ động thái carbon Rễ cây ở các tuổi khác nhau 63
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Biến đổi khí hậu đang là mối quan tâm hàng đầu ở mọi quốc gia trên thế giới bởi những hậu quả nghiêm trọng của nó như lũ lụt, hạn hán kéo dài, gia tăng nhiệt độ, mực nước biển dâng lên v.v.... Hiện nay, nhân loại đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường. Các nhà khoa học cho biết trong vòng 100 năm trở lại đây, trái đất đã nóng lên khoảng 0,50C và có xu hướng tăng lên từ 1,5 đến 4,50C vào cuối thế kỷ XXI. Đó là dự đoán của trên 1.500 nhà khoa học có uy tín trên thế giới do Liên Hiệp Quốc mời cộng tác. Trái đất nóng lên mang lại những tác động bất lợi đến đời sống của con người, làm tổn hại lên tất cả các thành phần của môi trường sống như mực nước biển dâng cao, gia tăng hạn hán, ngập lụt, phát sinh các loại bệnh tật, thiếu hụt nguồn nước ngọt, suy giảm đa dạng sinh học và gia tăng các hiện tượng khí hậu cực đoan, ... Theo tính toán của các nhà khoa học, khi nồng độ CO2 trong khí quyển tăng gấp đôi, thì nhiệt độ bề mặt trái đất tăng lên khoảng 30C. Kể từ những năm 1860, khi nền công nghiệp phát triển cùng với đó là sự thu hẹp của những cánh rừng, điều đó đã làm cho nồng độ CO2 trong khí quyển tăng lên tới mức 100 phần triệu và nhiệt độ trái đất đã tăng 0,50C trong khoảng thời gian từ 1885 - 1940. (dẫn theo Mỵ Thị Hồng, 2006) [6]. Với tốc độ phát triển kinh tế toàn cầu như hiện nay, chỉ tính riêng từ năm 1958 đến 2003, thì lượng CO2 trong khí quyển cũng đã tăng lên đến 5% (Bảo Huy, 2005) [7]. Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu là sự phát thải quá mức khí nhà kính vào khí quyển (mà chủ yếu là khí CO2). Đó chính là hậu quả của phát triển kinh tế, sức ép về dân số, khai thác cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên, đă ̣c biê ̣t là tài nguyên rừng. Các nhà khoa học đã chứng minh vai trò quan trọng của rừng không chỉ về kinh tế, mà hơn hết là khả năng phòng hộ và bảo vệ môi trường - đặc biệt là khả năng cân bằng CO2 và O2 nhờ sự hấp phụ CO2 và tích lũy Carbon của cây xanh.
2 Rừng là bể chứa carbon, nó có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc cân bằng O2 và CO2 trong khí quyển, do vậy rừng có ảnh hưởng lớn đến khí hậu từng quốc gia, lãnh thổ, từng vùng cũng như toàn cầu. Rừng có ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ Trái đất thông qua quá trình điều hoà các loại khí gây hiệu ứng nhà kính đặc biệt là CO2. Hàng năm có khoảng 100 tỷ tấn CO2 được cố định bởi quá trình quang hợp do cây xanh thực hiện và một lượng tương tự được trả lại khí quyển do quá trình hô hấp của sinh vật. Do đó, xác đinh ̣ sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của rừng để từ đó đề xuất các phương thức quản lý rừng làm cơ sở khuyến khích, xây dựng cơ chế chi trả dịch vụ môi trường của rừng, hạn chế sự gia tăng nhiệt độ của Trái đất là việc làm có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Tuy nhiên khả năng tích lũy cacbon của các lâm phần và sự phân phối của nó theo các giai đoạn tuổi rừng khác nhau là sẽ không giống nhau. Trên thực tế, trong thời gian gần đây nghiên cứu sinh khối & carbon tích lũy của rừng nhiệt đới đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước quan tâm; các phương pháp nghiên cứu cũng khá đa dạng và có thể thấy rằng, khả năng tích lũy sinh khối và động thái carbon phụ thuộc vào các kiểu rừng và tuổi của lâm phần. Đặc biệt, nghiên cứu về động thái sinh khối và carbon của rừng Thông đuôi ngựa còn là một vấn đề rất mới, nội dung và cách tiếp cận còn nhiều hạn chế. Đặc biệt là đánh giá thông kê lượng giá trị một cách khách quan & chuẩn xác về chức năng DVMTR và giá trị của nó là vấn đề khó và có đặc thù riêng, cần phải nghiên cứu cả về lý luận và thực tế. Bởi nó vừa là vấn đề nghiên cứu về sinh thái học và cũng là vấn đề kinh tế học. Trước mắt chúng ta đặt vấn đề xây dựng môi trường sinh thái, nâng cao nhận thức về vai trò của rừng trong phòng chống tác hại của tự nhiên và trong việc xúc tiến phát triển kinh tế xã hội, từ đó thấy được nhiệm vụ bảo vệ và phục hồi chức năng HSTR là rất quan trọng và là cơ sở cho các cấp lãnh đạo đưa ra quyết sách.
3 Bản Luận văn này sẽ bước đầu đánh giá chức năng lưu giữ Carbon của HSTR và tiến hành tính giá trị của nó với mục đích nhằm nâng cao ý thức của công chúng về bảo vệ môi trường và phát triển tài nguyên của thế ký 21, nâng cao lý luận cơ bản của phát triển bền vững về KT-XH và môi trường. Vì vậy đề tài luận văn “Nghiên cứu sinh khối và carbon rừng Thông đuôi ngựa tại Vườn Quốc Gia Tam Đảo tỉnh Vĩnh Phúc” được thực hiện nhằm góp phần lượng hóa các giá trị kinh tế mà rừng đem lại theo giai đoạn tuổi khác nhau để làm cơ sở đưa ra chính sách chi trả DVMTR tại Vườn Quốc Gia Tam Đảo tỉnh Vĩnh Phúc. * Mục đích và ý nghĩa của nghiên cứu Sinh khối và lượng tích lũy carbon của rừng là một chỉ số quan trọng để phản ánh môi trường sinh thái rừng. Vì vậy, ước tính chính xác sinh khối và trữ lượng carbon của hệ sinh thái rừng thông, đánh giá chức năng lưu giữ carbon của rừng là việc làm rất cần thiết và có ý nghĩa lớn lao. Vườn Quốc Gia Tam Đảo nằm ở phía Bắc Thủ đô Hà Nội, đề tài nghiên cứu xác định sinh khối và lượng tích lũy carbon của rừng thông đuôi ngựa ở các giại đoạn tuổi khác nhau, xác định mối quan hệ tương quan giữa W và V, giữa W&D, W&H v.v...sẽ là cơ sở để phân tích tỷ lệ hàm lượng Carbon và cơ sở cho việc tối ưu hóa kết cấu các lâm phần rừng nhằm góp phần bảo vệ môi trường sinh thái và giảm thiểu biến đổi khí hậu.
4 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Ý nghĩa của nghiên cứu sinh khối và lượng carbon tích lũy của rừng Sinh khối và năng suất (Productivity) rừng là cơ sở năng suất sạch (NPP), là nguồn gốc vật chất và cơ sở năng lượng của việc vận hành của HSTR. Độ lớn của NSR cùng chịu ảnh hưởng chung bới quang hợp, hô hấp, tử vong và thu hoạch nó,…Vì vậy sự biến đổi sinh khối rừng sẽ phản ảnh ảnh hưởng của diễn thế rừng, hoạt động của con người, can thiệp của tự nhiên (như lửa rừng, sâu bệnh hại…), biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường, là chỉ tiêu quan trọng về sự biến đổi kết cấu và chức năng của rừng (Blumer, etal,1995; Brownetal,1999; Kmagan j.j,etal, 2003). Trên mức độ khu vực hoặc toàn cầu thông qua nghiên cứu quan hệ giữa phân bố quần xã thực vật và nhân tố khí hậu của nó để tìm hiểu qui luật phân bố không gian địa lý của sinh khối rừng, có thể dự báo sức chứa của sinh quyển địa cầu. Trên mức độ hệ sinh thái cơ chế và bố cục phân bố của sinh khối HSTR có thể biểu thị mối quan hệ tương hỗ giữa năng suất HSTR và môi trường, thăm dò việc duy trì năng suất đất rừng và sức khỏe rừng, cũng như yếu tố nội tại của HSTR, điều kiện sinh thái bên ngoài để làm căn cứ lý luận đánh giá việc nâng cao KDRBV. Trên mức độ khu vực sự cải biến sinh khối rừng và biến đổi khi hậu, biến đổi HST có quan hệ tương quan và cũng có liên quan đến nhiều thành phần quan trọng của môi trường. khu vực, thí dụ như Tuần hoàn C, phân phối dinh dưỡng đất, tích lũy nhiên liệu và môi trường sống hệ sinh thái lục địa, sự khống chế sinh khối rừng do khai thác có thể làm giảm tiềm ẩn lượng C trong không khí. Sinh khối rừng là nguồn năng lượng có thể tái sinh, thông
5 qua biện pháp kỹ thuật sinh vật – Công nghệ sinh học để nâng cao năng suất chung và sản lượng và rút ngắn chu kỳ khai thác, kỹ thuật thu hoạch nguồn năng lượng và lợi dụng chuyển hóa nguồn năng lượng cũng chính là nội dung nghiên cứu chính về sinh khối rừng. 1.1.1. Tính trọng yếu của đề tài nghiên cứu Tính toán và đánh giá lượng tích lũy C của rừng đến nay vẫn tồn tại tính không xác định tương đối lớn (S.etof, 2001). Giá trị tính được có sự sai khác nhau rất lớn. Theo Dixon, etal, 1994, dự báo, Lượng carbon tích lũy của thực bì hệ sinh thái rừng T.Q là 17Pg C; còn theo Fang, etal, 2001, dự báo thì là 4,3Pg C; mà theo Zhao Min, Zhou Guangsheng (2004) là 3,778Pg C; Và theo Wang Xiaoke (2001) là khoảng 3,255 đến 3,724Pg C. Đây chủ yếu là do giá trị tham số lựa chọn và phương pháp sử dụng, cung như và có thể do ảnh hưởng của nhân tố cá biệt của kết quả tính toán và dự báo (Chu Quảng Thắng, 2004). Vì thế mô hình tính toán dự báo sinh khối/ mật độ C phụ thuộc theo khu vực và theo giai đoạn phát triển nhất định hoặc thiếu MH quá trình. Do đó tính không xác định của MH tính toán dự báo lượng sinh khối/ mật độ C của một quãng thời gian đặc định một khu vực đặc định có thể giảm thiểu MH quá trình (Haxeleral，1996:rlanaganLB, etal, 2002) là cấp tất yếu (Lu Shaoqun，Sun Shucun - (2004). Hội nghị về biến đổi khí hậu quốc tế (UNFCCC,gọi tắt《hội nghị kinh đo》) đã cho rằng các hạng mục hoạt động: Trồng rừng, tái trồng rừng và quản lý rừng là “phát triển sạch”, trong đó nghiên cứu kho chứa C của ngành lâm nghiệp cũng đã trở thành trọng điểm của những quan tâm của chúng ta. 1.1.2. Điểm quan trọng của đề tài Sinh khối rừng có sẵn lượng biến đổi theo phân bố không gian nhất định, nó chịu ảnh hưởng tổng hợp các nhân tố hoạt động con người và khí hậu,
6 biểu hiện ra tính ngẫu nhiên và tính kết cấu nhất định. Tính khác chất về thời gian & không gian, tính tương quan thể hiện ở tuần hoàn vật chất và lưu động năng lượng khi HSTR vận hành bình thường. Những nghiên cứu trước đây về tính khác chất chủ yêu ở mức độ quần thể là chính và các chuyên đề nghiên cứu về sinh khối và tích lũy C của rừng ở Vườn Quốc Gia Tam đảo hầu như chưa có, mà ở đây là nơi phong phú về tài nguyên rừng, cho nên rừng ở đây có ảnh hưởng nhất định đến chất lượng không khí. có ảnh hưởng đến hàm lượng CO2 tương đối lớn. Thông qua phát triển lâm nghiệp sinh thái, tăng cường trồng rừng và tái trồng rừng, mở rộng và quản lý rừng tốt hơn nhằm tăng sự hấp thụ đối với thể khí nhà kính là việc làm rất cấp thiết. Vì thế tôi đã chọn đề tài này. 1.2. Tình hình nghiên cứu vấn đề ở trên thế giới Rừng là một kiểu quần xã thực vật chính, chiếm 1/3 diện tích của lục địa toàn cầu (4,1 tỷ km2), 90 % sinh khối hệ sinh thái lợi dụng, 70% sản lượng hệ sinh thái lợi dụng, tác dụng quan trọng của rừng là duy trì và bảo vệ sự cân bằng C toàn cầu. Lượng C tích lũy của hệ sinh thái lợi dụng là 2.050Pg (1P=1015), HSTR tích lũy 1,164Pg, chiếm 56% lượng C tích lũy của hệ sinh thái lợi dụng (Theo Dixon 1994): Tính toán chính xác lượng B & sản lượng HSTR sẽ là cơ sở cho việc xác định mật độ tích lũy C của HSTR và chức năng chứa C của nó. Sinh khối rừng là chỉ tiêu tốt nhất của năng suất HSTR, là biểu hiện trực tiếp nhất về chức năng cao thấp và kết cấu HSTR, đồng thời cũng là cách quan trọng lý giải qui luật biến đổi của HSTR và còn là tham số quan trọng để tính toán và đánh giá lượng carbon tích lũy của rừng. Một mặt sinh trưởng của rừng có thể từ sự hấp thụ không khí và cố định một lượng lớn carbon, là kho carbon quan trọng của khí CO2; Mặt khác khai thác rừng khiến cho nguồn carbon cố định bị thất thoát và thành nguồn CO2, Vì vậy lượng sinh khối rừng còn thể hiện
7 tổng hợp chất lượng môi trường sinh thái của HSTR. Thực bì rừng có sẵn tính sinh tồn tương đối mạnh và có tính ổn định về kết cấu và chức năng, nó có tác dụng rất quan trọng trong chu trình sinh địa hóa. Sinh khối rừng có tác dụng quan trọng trong HSTR, nó không chỉ duy trì giữ gìn kho carbon của đất, mà còn liên quan với sự phát thải CO2 của sinh vật, nó là chức năng HST và là cơ sở của quá trình tuần hoàn carbon toàn cầu là một vấn đề trung tâm của nghiên cứu về biến đổi khí hậu toàn cầu, Tuần hoàn carbon của HSTR là bộ phận tổ thành quan trọng của tuần hoàn carbon toàn cầu, từ trước đến hiên nay còn tồn tại một vấn rất lớn là tính không xác định trong nghiên cứu tuần hoàn carbon toàn cầu, nó cũng giống như tồn tại trong nghiên cứu tuần hoàn carbon HSTR. Biểu hiện của nó ở dự đoán (đánh giá) đối với độ lớn của kho chứa carbon HSTR khu vực và thông lượng trao đổi CO2 của khí quyển. Vì thế đánh giá chuẩn xác giá trị của kho chứa carbon HSTR khu vực và thông lượng trao đổi giữa các kho CO2 tương quan của nó là điểm khó và là điểm nóng trong nghiên cứu tuần hoàn carbon HSTR. Tính toán chuẩn xác giá trị của kho chứa carbon HSTR khu vực là tiền đề để giải thích toàn diện về địa vị và tác dụng của tuần hoàn carbon trong HSTR.mà tính toán đánh giá chuẩn xác kho chứa carbon của HSTR là phải bắt đầu từ trên cơ sở tính toán đánh giá chuẩn xác lượng sinh khối của HSTR. Vì vậy tính toán đánh giá chuẩn xác sinh khối và lượng carbon tích lũy trong HSTR sẽ có ý nghĩa rất lớn. Sinh khối là tổng lượng chất hữu cơ có được trên một đơn vị diện tích tại một thời điểm được tính bằng tấn/ha theo khối lượng khô (Ong, J.E & cs, 1984) (dẫn theo Vũ Đoàn Thái, 2003). Sinh khối bao gồm tổng khối lượng thân, cành, lá, hoa, quả, rễ trên mặt đất, dưới mặt đất. Việc nghiên cứu sinh khối cây rừng là cơ sở đánh giá lượng tích lũy carbon của cây rừng, do vậy có ý nghĩa lớn trong việc đánh giá chất lượng rừng, phục vụ cho quản lý và
8 sử dụng tài nguyên rừng. Ngay từ đầu thế kỉ XIX, tại Châu Âu, các nhà khoa học đã bắt đầu đề cập đến vấn đề nghiên cứu sinh khối, sản lượng rừng. Đối tượng nghiên cứu về sản lượng là cây đứng và lâm phần. Trong quá trình nghiên cứu, người ta xác định được rằng sinh trưởng của cây rừng chịu sự chi phối của rất nhiều yếu tố khác nhau như chế độ ánh sáng, dinh dưỡng, … Một trong những kết luận mang tính chất kinh điển chỉ ra rằng các vấn đề về sinh trưởng, sinh khối đều phụ thuộc vào sinh trưởng chiều cao (H) và đường kính thân cây (D) theo tuổi; giữa sinh trưởng và tăng trưởng, năng suất có liên quan chặt chẽ với nhau. Vì vậy, việc nghiên cứu sinh trưởng và tăng trưởng sẽ là cơ sở để nghiên cứu sinh khối. Ngay từ những năm 1840 trở về trước, các tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là vai trò và hoạt động của diệp lục thực vật màu xanh trong quá trình quang hợp để tạo nên các sản phẩm hữu cơ dưới tác động của các nhân tố tự nhiên như: đất, nước, không khí và năng lượng ánh sáng mặt trời. Sang thế kỷ XIX nhờ áp dụng các thành tựu khoa học như hoá phân tích, hoá thực vật và đặc biệt là vận dụng nguyên lý tuần hoàn vật chất trong thiên nhiên, các nhà khoa học đã thu được những thành tựu đáng kể. Tiêu biểu cho lĩnh vực này có thể kể tới một số tác giả sau: Liebig, J (1862) lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật “tối thiểu”. Mitscherlich, E.A. (1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig, J. thành luật "năng suất". 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 của mình. Golley F.B & cộng sự (1962) (dẫn theo Vũ Đoàn Thái, 2003) đã nghiên cứu sinh khối rừng Đước đỏ (Rhizophora mangle) tự nhiên, đến năm 1975,
9 ông cùng cộng sự lại nghiên cứu sinh khối Rhizophora brevistyla ở Panama thấy sinh khối tổng số của R.mangle là 62,7 tấn/ha và 278,9 tấn/ha của R. brevistyla. Lieth, H. (1964) đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất, đồng thời với sự ra đời của chương trình sinh học quốc tế “IBP” (1964) và chương trình sinh quyển con người “MAB” (1971) đã tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối. Những nghiên cứu trong giai đoạn này tập trung vào các đối tượng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mưa thường xanh. Duyiho cho biết thực vật ở biển hàng năm quang hợp đến 3x1010 tấn vật chất hữu cơ, còn trên mặt đất là 5,3x1010 tấn. Riêng với hệ sinh thái rừng nhiệt đới năng suất chất khô thuần từ 10 - 50 tấn/ha/năm, trung bình là 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60 - 800 tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (dẫn theo Lê Hồng Phúc - 1994). Dajoz (1971) tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái như sau: o Mía ở châu Phi: 67 tấn/ha/năm. o Rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi: 20 tấn/ha/năm. o Savana cỏ Mỹ (Penisetum purpureum) châu Phi: 30 tấn/ha/năm. o Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức) : 10,5 - 15,5 tấn/ha/năm. o Đồng cỏ tự nhiên Deschampia và Trifolium ở vùng ôn đới là 23,4 tấn/ha/năm. o Còn sinh khối (Biomass) của Savana cỏ cao Andrôpgon (cỏ Ghine): 5000 - 10000 kg/ha/năm. Rừng thứ sinh 40 - 50 tuổi ở Ghana: 362.369 kg/ha/ năm (dẫn theo Dương Hữu Thời - 1992). Canell, M.G.R (1982) đã công bố công trình “Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới - World forest biomass and primary production data” trong đó tập hợp 600 công trình đã được xuất bản về sinh khối khô thân, cành, lá và
10 một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới. S. Aksornkoae và cộng sự (1987) nghiên cứu sinh khối rừng ngập mặn tự nhiên ở Thái Lan gồm các loài Sonneratia, Rhizophora, Bruguinera, Xylocarpus, kết quả cho thấy rừng Đước (R. apiculata) là cao nhất với 701,9 tấn/ha, tiếp đến là rừng Vẹt (Bruguiera) là 243,75 tấn/ha và thấp nhất là rừng Xu (Xylocarpus) chỉ là 20,1 tấn/ha. Komiyama và cộng sự (1987), (2000) đã nghiên cứu sinh khối và kích thước rễ dưới mặt đất với tổng sinh khối 437,5 tấn/ha; tỷ lệ sinh khối trên mặt đất và của rễ Dà vôi (Ceriops tagal) là 1,05 và sinh khối thân là 53,35 tấn/ha, cành: 23,61 tấn/ha; lá 13,29 tấn/ha; rễ 1,99 tấn/ha và dưới mặt đất là 87,51 tấn/ha. Theo Clough và Attiwill (1982) thì tỷ lệ sinh khối của rễ biến thiên từ 14 - 64 % của tổng sinh khối (dẫn theo Hà Quang Anh, 2003). Theo Rodel D. Lasco (2002), mặc dù rừng chỉ che phủ 21% diện tích bề mặt trái đất, nhưng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75% so với tổng sinh khối thực vật trên cạn và lượng tăng trưởng sinh khối hàng năm chiếm 37%. Khi nghiên cứu về sinh khối, phương 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 được nhiều tác giả quan tâm. Tùy từng tác giả với những điều kiện khác nhau mà sử dụng các phương pháp xác định sinh khối khác nhau, trong đó có thể kể đến một số tác giả chính như sau: - 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 bằng ảnh vệ tinh (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007). - Một số tác giả như Trasnean (1926), Huber (Đức, 1952), Monteith (Anh, 1960 - 1962), Lemon (Mỹ, 1960 - 1987), Inone (Nhật, 1965 - 1968),...
11 đã dùng phương pháp dioxit carbon để xác định sinh khối. Theo đó sinh khối được đánh giá bằng cách xác định tốc độ đồng hoá CO2. - Aruga và Maidi (1963): đưa ra phương pháp “Chlorophyll” để xác định sinh khối thông qua hàm lượng Chlorophyll 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 tổng hợp. - Khi xem xét các phương pháp nghiên cứu Whitaker, R.H (1961, 1966) Marks , P.L (1970) cho rằng "Số đo năng suất chính là số đo về tăng trưởng, tích luỹ sinh khối ở cơ thể thực vật trong quần xã". - Năng suất sơ cấp tuyệt đối là lượng chất hữu cơ tích luỹ trong cơ thể thực vật trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích, lượng vật chất này mới thực sự có ý nghĩa đối với đời sống con người. Từ ý nghĩa đó, Woodwell, G.M (1965) và Whitaker, R.H (1968) đã đề ra phương pháp "thu hoạch" để nghiên cứu năng suất sơ cấp tuyệt đối. - Newbuold P.I (1967) đề nghị phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối và năng suất của quần xã từ các ô tiêu chuẩn. Phương pháp này được chương trình sinh học quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng. - Sinh khối rừng có thể xác định nhanh chóng dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối với kích thước của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó. Phương pháp này được sử dụng phổ biến ở 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 phương 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, 1998). - Edmonton. Et. Al đề xướng phương pháp Oxygen năm 1968 nhằm định lượng oxygen tạo ra trong quá trình quang hợp của thực vật màu xanh, từ đó tính ra được năng suất và sinh khối rừng.