Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Nghiên cứu trữ lượng các bon của rừng trồng thông ba lá ở huyện Hoàng Su Phì tỉnh Hà Giang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:72

Thêm vào BST

Báo xấu

44
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu trữ lượng các bon của rừng trồng thông 3 lá ở huyện Hoàng Su Phì tỉnh Hà Giang” nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc xác định giá trị của rừng trồng thông ba lá hay giá môi trường rừng (giá trị hấp thụ cacbon), đồng thời phục vụ các chương trình kiểm kê khí nhà kính trong tương lai. Mời các bạn cùng tham khảo!

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 trữ lượng các bon của rừng trồng thông ba lá ở huyện Hoàng Su Phì tỉnh Hà Giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP -------------------------- NGUYỄN THANH HẢI NGHIÊN CỨU TRỮ LƯỢNG CÁC BON CỦA RỪNG TRỒNG THÔNG BA LÁ Ở HUYỆN HOÀNG SU PHÌ TỈNH HÀ GIANG Chuyên ngành: LÂM HỌC Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : GS. TSKH. ĐỖ ĐÌNH SÂM Hà Nội – 2011
i LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành theo chương trình cao học khóa 16 của trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam. Trong qúa trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của nhiều tập thể cá nhân. Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới GSTSKH Đỗ Đình Sâm đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn và Vũ tấn Phương giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Sinh thái và môi trường rừng đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong thời đi thu thập số liệu ngoài hiện trường. Tôi xin chân thàn cảm ơn Ban giám hiệu và Khoa Sau đại học trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, các Thầy cô giáo đã bổ sung và cập nhật những kiến thức khoa học. Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc, đồng nghiệp tại Trung tâm nghiên cứu sinh thái và Môi trường rừng, đặc biệt là phòng phòng Sinh lý, Sinh thái và tài nguyên rừng đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài. Nhân dịp này tôi cũng xin cảm ơn chân thành tới UBND huyện Hoàng Su Phì. Ban quản lý rừng phòng hộ Hoàng Su Phì, Hạt kiểm lâm Hoàng Su Phì đã hợp tác giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập các tài liệu, thông tin ngoại nghiệp cần thiết. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức, kinh nghiệm nghiên cứu còn hạn chế, nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ các nhà khoa học và đồng nghiệp. Hà Nội, tháng 09 năm 2011 Nguyễn Thanh Hải
ii MỤC LỤC Lời cảm ơn..................................................................................................................I Mục lục.......................................................................................................................II Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt.......................................................................IV Danh mục các bảng....................................................................................................V Danh mục các hình...................................................................................................VI Đặt vấn đề...................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..........................................3 1.1. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ HẤP THỤ CÁC BON CỦA RỪNG TRÊN THẾ GIỚI .....................................................................................................................................3 1.1.1. Các kết quả nghiên cứu về khả năng hấp thụ cácbon của rừng trồng ........... 3 1.1. 2. Các phương pháp ước tính sinh khối .............................................................. 13 1.2. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VỀ HẤP THỤ CÁC BON CỦA RỪNG. ...................................................................................................................................16 CHƯƠNG 2 : MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU22 2.1. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI. ................................22 2.1.1. Mục tiêu. ............................................................................................................... 22 2.1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 22 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ...............................................................................22 2.2.1. Nghiên cứu sinh khối rừng trồng thông ba lá tại huỵên Hoàng Su Phì ........ 22 2.2.2. Nghiên cứu trữ lượng các bon và xây dựng mô hình tính toán sinh khối, trữ lượng các bon trong rừng trồng thông ba lá ở huyện Hoàng Su Phì tỉnh Hà Giang 23 2.2.3. Lượng giá giá trị hấp thụ các bon của rừng trồng Thông ba Lá tại huyện Hoàng Su Phì tỉnh Hà Giang ........................................................................................... 23 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................23 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu. ............................................................................ 23 2.3.2. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu ............................................................ 25 2.3.3. Phân tích thống kê ............................................................................................... 27
iii CHƯƠNG 3 :ĐẶC ĐIỂM KHÁI QUÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................................................................... 28 3.1. ĐẶC ĐIỂM KHÁI QUÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................ 28 3.1.1. Điều kiện tự nhiên................................................................................................... 28 3.1.2. Các nguồn tài nguyên ............................................................................................. 30 3.1.3. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội ..................................................................... 32 3.2. ĐẶC ĐIỂM KHÁI QUÁT ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ............................................ 33 CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................... 35 4.1. SINH KHỐI VÀ TRỮ LƯỢNG CÁC BON RỪNG TRỒNG THÔNG BA LÁ ........... 35 4.1.1. Sinh khối cây cá thể và cây bụi, vật rơi rụng dưới rừng trồng thông ba lá ............. 35 4.1.2. Trữ lượng cacbon của rừng trồng thông ba lá ........................................................ 37 4.2. QUAN HỆ GIỮA SINH KHỐI VÀ TRỮ LƯỢNG CACBON VỚI ĐƯỜNG KÍNH NGANG NGỰC CỦA THÔNG BA LÁ ............................................................................ 42 4.2.1. Tương quan giữa sinh khối và đường kính ngang ngực ......................................... 42 4.2.2. Tương quan giữa trữ lượng cacbon và đường kính ngang ngực ............................. 47 4.3. GIÁ TRỊ HẤP THỤ CÁC BON CỦA RỪNG TRỒNG THÔNG BA LÁ ..................... 49 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ .............................................................................. 53 1. KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 53 1.1. Sinh khối và trữ lượng cacbon rừng trồng thông ba lá ............................................... 53 1.2. Mô hình tương quan giữa sinh khối và trữ lượng cacbon với đường kính ngang ngực ............................................................................................................................................. 53 1.3. Lượng giá giá trị hấp thụ cacbon của rừng trồng thông ba lá tại Hoàng Su Phì ......... 54 2. TỒN TẠI .......................................................................................................................... 54 3. KIẾN NGHỊ ..................................................................................................................... 54 Tài liệu tham khảo ...............................................................................................................56 Phụ lục..................................................................................................................................61
iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT - Intergovermental Panel on Climate change IPCC - Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu - Global Canopy Program GCP - Chương trình Vòm rừng toàn cầu - Mean Annual Increament MAI -Tăng trưởng trung bình hàng năm - Food and Agirulture Organization FAO - Tổ chức nông lương thế giới - Land use, Land use change and Forestry LULUCF - Sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp NDT - Nhân dân tệ - Biomass Expansion Factor BEF - Hệ số chuyển đổi sinh khối - Permanent value PV - Giá trị hiện tại - Diameter at Breast Height DBH - Đường kính ngang ngực - Statistical Package for the Social Sciences) SPSS - Bộ thống kê cho Khoa khọc xã hội - Afforestation and reforestation in the Clean AR – CDM Development Mechanism Trồng rừng và tái trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch - Payment for Environmental Services PES - Chi trả Dịch vụ môi trường - Reduced Emissions from Deforestation and Forest REDD Degradation - Giảm phát thải từ phá rừng và suy thoái rừng
v DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 1.1 Trữ lượng các bon trung bình của một số kiểu thảm thực vật 4 1.2 Sinh khối một số loại rừng trồng 5 1.3 Khả năng hấp thụ các bon của một số loại rừng sồi 11 Khả năng hấp thụ các bon trên mặt đất của một số loại rừng trồng 1.4 12 ở vùng nhiệt đới và bán nhiệt đới Khả năng hấp thụ các bon trên mặt đất của một số loại rừng trồng 1.5 12 ở vùng ôn đới 1.6 Mô hình ước tính sinh khối trên mặt đất của một số loài cây vùng 14 4.1 Sinh khối khô của cây giải tích theo tuổi của lâm phần 36 4.2 Trữ lượng các bon trong các bộ phận cây cá thể Thông ba lá 39 Trữ lượng các bon theo tuổi trong các bể chứa của rừng trồng 4.3 42 Thông ba lá Kết quả phân tích các tham số trong các bảng ANOVA của dạng 4.4 45 phương trình Y=A.X Giá trị hấp thụ trung bình theo loại dự án của rừng trồng Thông 4.5 52 ba lá
vi DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu – Hoàng Su Phì, Hà 3.1 29 Giang 4.1 Tỷ lệ sinh khối trong các bộ phận cây cá thể 37 4.2 Hàm lượng các bon của thảm mục và các bộ phận cây giải tích 38 4.3 Tỷ lệ các bon trong các bộ phận cây cá thể 39 Tỷ lệ các bon trong các bể chứa so với tổng trữ lượng các bon của 4.4 40 lâm phần Mô hình tương quan giữa sinh khối khô với đường kính ngang 4.5 46 ngực của Thông ba lá vùng nghiên cứu Mô hình tương quan giữa trữ lượng các bon với đường kính 4.6 48 ngang ngực của Thông ba lá Giá tín chỉ CO2 trung bình và biên độ giá theo loại dự án trên thị 4.7 49 trường tự do ( OTC ) năm 2009
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ở Việt Nam, diện tích rừng đặc biệt rừng tự nhiên bị giảm đi nhanh chóng trong giai đoạn 1943 - 1990. Diện tích rừng mất đi trong giai đoạn này là khoảng 5 triệu ha. Trong giai đoạn 1990 - 2005, diện tích rừng được cải thiện đáng kể. Diện tich toàn quốc hiện nay khoảng 12,6 triệu ha (độ che phủ rừng khoảng 38%), trong đó rừng phòng hộ là 6,2 triệu ha, đặc dụng là 2 triệu ha và rừng sản xuất là 4,5 triệu ha (Bộ NN & PTNT 2005) . Sự suy giảm về tài nguyên rừng, đặc biệt là sự thu hẹp nhanh chóng diện tích rừng đang được coi là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự biến đổi khí hậu toàn cầu và suy thoái môi trường. Trong những năm gần đây, giá trị lưu giữ và hấp thụ Cacbon của rừng đã được công nhận một cách rộng rãi như một sản phẩm quan trọng của rừng bên cạnh gỗ. Với sự ra đời của Nghị định thư Kyoto (1997) và sự ghi nhận của Nghị định này đối với những tác dụng của hoạt động nghề rừng cũng như khả năng lưu giữ Cacbon của rừng thì các khu rừng đã có được tầm quan trọng và ảnh hưởng lớn hơn rất nhiều đối với đời sống và các hoạt động kinh tế của hàng tỷ người trên trái đất. Trên thế giới, khi mà sự hấp thụ Cacbon có giá trị tiền tệ thì việc đầu tư và lĩnh vực trồng rừng có thể nhắm tới nhiều nguồn lợi nhuận từ sản phẩm đầu ra (ít nhất là hai), đó là gỗ thương phẩm và sự hấp thụ Cacbon của rừng (sau này được quy đổi thành các tín chỉ Cacbon). Theo một số nghiên cứu của các nhà khoa học, việc phát thải khí trên toàn cầu tăng 70% trong giai đoạn 1970 – 2004 và có thể tăng từ 25 -90% trong giai đoạn từ 2000 – 2030 nếu không có những biện pháp cắt giảm (IPCC). Theo báo cáo đánh giá của Công ước khung về biến đổi khí hậu (2007) thì nhiệt độ toàn cầu có thể tăng từ 1.1 – 6.40C vào năm 2100 và làm gia tăng thêm tần suất của các cơn bão, hạn hán, băng tan và sự tuyệt chủng của rất nhiều loài động và thực vật. Theo chương trình Mái nhà thế giới (GCP) công bố, phát thải Cacbon trong 5 năm tới từ các vụ cháy rừng mưa nhiệt đới sẽ lớn hơn lượng phát thải của toàn bộ lịch sử ngành hàng không và có khoảng 25% lượng phát thải khí nhà kính liên quan tới con
2 người bắt nguồn từ sự phát thải do mất rừng và xảy ra chủ yếu ở các nước đang phát triển. Nhiều nghiên cứu đã xác định lượng các bon và các bon hấp thụ ở nhiều loại rừng khác nhau. Brown và Pearce (1994)[10] có đưa ra các số liệu đánh giá lượng carbon và tỷ lệ thất thoát đối với rừng nhiệt đới. Một khu rừng nguyên sinh có thể hấp thu được 280 tấn carbon/ha và sẽ giải phóng 200 tấn carbon nếu bị chuyển thành du canh du cư và sẽ giải phóng nhiều hơn một chút nếu được chuyển thành đồng cỏ hay đất nông nghiệp. Rừng trống có thể hấp thụ khoảng 115 tấn carbon và con số này sẽ giảm từ 1/3 đến 1/4 khi rừng bị chuyển đổi sang canh tác nông nghiệp. Các số liệu khoa học trên cho thấy, rừng có giá trị lớn hơn rất nhiều so với cách hiểu truyền thống, trong đó giá trị của carbon đóng góp một phần rất lớn trong tổng giá trị của rừng. Ở Việt Nam, quan niệm về giá trị của rừng trong những năm gần đây đã có những thay đổi đáng kể, nhu cầu xác định lại giá trị của các loại rừng bao gồm rừng trồng và rừng tự nhiên và vai trò của ngành lâm nghiệp trong nền kinh tế quốc dân đã được đề cập tại nhiều hội nghị khoa học. Các hoạt động điều tra kiểm kê khí nhà kính trong tất cả các lĩnh vực trong đó có lâm nghiệp là một yêu cầu bắt buộc đối với tất cả các quốc gia đã phê chuẩn và tham gia vào nghị định thư Kyoto (IPCC, 2006)[22]. Kết quả thống kê của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Hà Giang năm 2008 cho thấy, Thông ba lá được coi là một loài cây trồng chủ lực ở Hoàng Su Phì và được đưa vào gây trồng từ những năm 1990. đến nay, diện tích rừng trồng thông ba lá ở Hoàng Su Phì là khoảng 2.400 ha, chiếm tỷ lệ xấp xỉ 8,6% tổng diện tích rừng của huyện. Hơn nữa, hiện nay chưa có các nghiên cứu về về sinh khối và trữ lượng cacbon của rừng trồng thông bá lá ở Hà Giang nói chung và Hoàng Su Phì nói riêng. Do tính cấp thiết của vấn đề, đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu trữ lượng các bon của rừng trồng thông 3 lá ở huyện Hoàng Su Phì tỉnh Hà Giang” nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc xác định giá trị của rừng trồng thông ba lá hay giá môi trường rừng (giá trị hấp thụ cacbon), đồng thời phục vụ các chương trình kiểm kê khí nhà kính trong tương lai.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Các nghiên cứu về hấp thụ Cacbon của rừng trên thế giới 1.1.1. Các kết quả nghiên cứu về khả năng hấp thụ cácbon của rừng trồng Nghiên cứu về sinh khối và các bon trong các hệ sinh thái rừng được tiến hành khá sớm với mục tiêu là quản lý chu trình các bon – nhân tố quan trọng đối với việc quản lý dinh dưỡng và năng suất rừng. Từ năm 1840 trở về trước, các tác giả đã đi sâu vào lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là nghiên cứu vai trò và hoạt động của diệp lục thực vật 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. Tiêu biểu là nghiên cứu của Canell, M.G.R (1982)[12] về sự tác động của thực vật tới không khí; đã công bố công trình "Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới”, trong đó tập hợp 600 công trình đã được xuất bản về sinh khối khô thân, cành, lá và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới. Cho đến nay các nghiên cứu trên thế giới đã xác định được khả năng hấp thụ Cacbon của nhiều kiểu rừng khác nhau. Giá trị hấp thụ Cacbon thực sự được thừa nhận với sự ra đời của Nghị định thư Kyoto (1997)[32] và sự ghi nhận của Nghị định này đối với những tác dụng của hoạt động nghề rừng trong việc hấp thụ Cacbon. Tổng hợp các nghiên cứu cho thấy khả năng hấp thụ Cacbon của một số loại rừng là rất khác nhau và phụ thuộc vào vùng địa lý (bảng 1.1)
4 Bảng 1.1. Trữ lượng các bon trung bình của một số kiểu thảm thực vật Trữ lượng TT Kiểu thảm thực vật Địa điểm carbon Nguồn ( tấnC/ha) 1 Rừng già họ dầu Philippine 222.5 Brown ( 1997 ) 2 Rừng kín lá rộng nhiệt đới Indonesia 254.0 Lasco ( 2002 ) 3 Rừng tự nhiên Indonesia 254.0 Hairiah et.al ( 2001 ) 4 Rừng lá kim thường xanh Châu á 183.5 Michel et.al ( 2005 ) 5 Rừng lá rộng thường xanh Châu á 116.8 Michel et.al ( 2005 ) 6 Rừng lá kim rụng lá Châu á 94.5 Michel et.al ( 2005 ) 7 Rừng lá rộng rụng lá Châu á 100.0 Michel et.al ( 2005 ) 8 Rừng hỗn loài Châu á 111.3 Michel et.al ( 2005 ) 9 Rừng nhiệt đới Malaysia 115.0 Brown and Gaston (1996 ) 10 Rừng thấp Indonesia 120.0 Garzuglia et.al ( 2003 ) 11 Rừng thấp mưa thường xanh Pasoh, Malaysia 237.5 Mackinnon et.al ( 1996 ) 12 Rừng cây họ dầu đã khai thác Philippine 167.5 Brown ( 1997 ) 13 Rừng đã khai thác Sumatra, Indonesia 155.2 Prasetyo et.al ( 2000 ) 14 Rừng già thứ sinh Kalimanta, Indonesia 132.0 Brearly et.al ( 2004 ) 15 Rừng thứ sinh Miền đông Kalimanta 44.5 Prakoso 16 Rừng ngập mặn Indonesia 93.5 Garzuglia et.al ( 2003 ) 17 Rừng trồng keo Châu á 110.0 IPCC ( 2006 ) 18 Rừng trồng cao su Châu á 110.0 IPCC ( 2006 ) 19 Rừng trồng cọ dầu Đông nam Châu á 68.0 IPCC ( 2006 )
5 Các nghiên cứu cho rằng mặc dù rừng chỉ che phủ 21% diện tích bề mặt đất, nhưng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75% so với tổng sinh khối thực vật trên cạn và lượng tăng trưởng hàng năm chiếm 37%. Lượng carbon tích luỹ bởi rừng chiếm 47% tổng lượng carbon trên trái đất nên việc chuyển đổi đất rừng thành các loại hình sử dụng đất khác có tác động mạnh mẽ đến chu trình carbon trên hành tinh. Những nghiên cứu hiện nay đã hướng vào các nhân tố có ảnh hưởng đến quá trình tích luỹ và phát thải carbon của lớp thảm thực vật rừng (Pastor và Post, 1986[43]; Ceulemans và Saugier, 1991[13]; Mellio và cộng sự, 1993)[36]. Công trình nghiên cứu tương đối toàn diện và có hệ thống về lượng carbon tích luỹ của rừng được thực hiện bởi Ilic (2000)[20].Theo Ilic, carbon trong hệ sinh thái rừng thường tập trung ở bốn bộ phận chính: thảm thực vật còn sống trên mặt đất, vật rơi rụng, rễ cây và đất rừng. Việc xác định lượng carbon trong rừng thường được thực hiện thông qua xác định sinh khối rừng. Xem xét sự phân bổ sinh khối trên mặt đất trong rừng trồng thông Caribe (Pinus caribaea), Mahesh Khadka (2005)[34] cho rằng sinh khối thân cây chiếm phần lớn lượng sinh khối với khoảng 71,39%, tiếp theo là cành chiếm khoảng 9,14%, vỏ cây chiếm 8,44% tổng lượng sinh khối, cành khô gãy đổ chiếm 7,04%, lá cây chiếm 2,78% và cành non chiếm 1,31%. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu về sinh khối của một số loại rừng trồng cho thấy, Thông caribaea ở rừng Hantana có tổng lượng sinh khối là 231 tấn/ha (Mahesh Khadka, 2005), sinh khối trên mặt đất của rừng trồng Tếch (Tectona grandis) 30 tuổi tại Sri Lanka là 141 tấn/ha (Jha, 1995[24]). Nghiên cứu được thực hiện bởi Negi và Sharma (1985)[41] chỉ ra rằng sinh khối khô trên mặt đất của bạch đàn lai (Eucalyptus hybrid) là 121 tấn/ha, trong khi đó sinh khối trên mặt đất của bạch đàn trắng (Eucalyptus grandis) là khoảng 112-130 tấn/ha (Tandon và cs, 1988[46]). Kaul và Sharma (1983)[26] chỉ ra rằng lượng sinh khối khô trên mặt đất của Populus deltoids ở vùng bán nội địa ở Ấn độ là 175 tấn/ha. Shorea robusta, một trong những loài nhập ngoại được trồng phổ biến ở vùng bán lục địa có tổng lượng sinh khối khô là 200-700 tấn/ha ở tuổi 100 (Rana,
6 1985[44]; Negi và cs, 2003[40]). Tổng hợp chi tiết về trọng lượng sinh khối khô cho từng bộ phận cây trồng của một số loại rừng trồng được cụ thể ở bảng 1.2 Bảng 1.2. Sinh khối một số loại rừng trồng Loài Sinh khối khô (tấn/ha) Nguồn Vỏ cây Lá Gỗ Tổng Thông caribaea 19,36 6,43 184,86 210,65 Mahesh Khadka, 2005 Thông Chir 11,85 7,00 214,93 233,78 Negi et al, 2003 Sala 56,95 5,02 253,00 314,97 Negi et al, 2003 Bạch đàn cao sản 15,90 3,90 161,00 180,80 Negi et al, 2003 Tếch 13,71 5,33 67,50 86,54 Negi et al, 2003 Keo đen 2,40 4,40 12,68 19,48 Caldeira et al, 2002 Thông nhựa 44,43 Zhao và Zhao, 2005 Thông đỏ 76,53 Zhao và Zhao, 2005 Giổi 141 Sharma et al, 1988 Tếch 141 Jha, 1995 Bạch đàn cao sản 121 Negi và Sharma, 1985 Dương đen Bắc Mỹ 175 Kaul và Sharma, 1983 Sala 200-710 Rana, 1985 Nhiều nghiên cứu chứng minh, khả năng tăng sinh khối của rừng trồng có liên quan mật thiết đến loài cây trồng và đặc điểm điều kiện khí hậu gây trồng. Yoshiyuki KIYONO (2007)[27] ước lượng giá trị sinh khối và lượng tăng trưởng trung bình hàng năm (MAI) cho các loại rừng trồng ở vùng có khí hậu khô nhiệt đới (lượng mưa trung bình hàng năm dưới 1000mm) cho thấy giá trị MAI của loại rừng trồng là 2,6 Mg/ha/năm với lượng mưa là 637 mm ở vùng Trung tâm khô hạn của Myanmar. Trong đó MAI của các cây nhập ngoại sinh trưởng nhanh như Bạch đàn caman (Eucalyptus camaldulensis Dehn) không khác biệt nhiều so với 3 loài cây bản địa mọc chậm ở vùng Trung tâm khô hạn. Giá trị MAI thấp ở những nơi đất đá sỏi và bị xói mòn mạnh hơn. Ở vùng phía đông của đảo Sumba (Indonesia), MAI của rừng trồng Tếch (Tectona grandis L.) là khoảng 3,76 Mg/ha/năm tại nơi có
7 lượng mưa trung bình hàng năm là 500 mm và 4,49 Mg/ha/năm tại nơi có lượng mưa 1500 mm. Rừng trồng tràm (Leucaena leucocephala de Wit) có giá trị MAI lớn hơn (9,62 Mg/ha/năm) tại nơi có lượng mưa 500 mm. Nghiên cứu cũng chứng minh rằng giá trị MAI của các loại rừng trồng cây mọc nhanh ở vùng khí hậu nhiệt đới khô hạn thường nhỏ hơn 20% so với vùng khí hậu nhiệt đới ẩm và bằng 1/3 giá trị của rừng trồng các cây mọc chậm. Đối với rừng trồng, nhiều nghiên cứu đã chứng minh có sự khác biệt rất lớn về khả năng hấp thụ cácbon giữa các loài khác nhau, giữa các vùng và các cách thức chăm sóc. Sự khác nhau về điều kiện môi trường ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp thụ cácbon ngay cả trong một vùng địa lý nhỏ. Thêm vào đó cách thức chăm sóc, chẳng hạn như bón phân cũng làm tăng khả năng hấp thụ cacbon của các loài (Koskela và cs, 2000)[30]. Sự đa dạng về tỷ lệ hấp thụ cacbon còn được đánh giá thông qua tuổi của một số loài cây trồng phổ biến (Schroeder 1992[45]; FAO 2000[14]; FAO 2001[16]; FAO 2003[15]). Montagnini và Porras (1998)[39]; Shepherd và Montagnini (2001)[38] so sánh việc trồng hỗn loài 3 loài cây với việc trồng thuần loài ở vùng Trung Mỹ. Kết quả cho thấy khả năng tích luỹ cácbon của rừng trồng hỗn loài lớn hơn ở rừng trồng thuần loài có sinh trưởng mạnh nhất. Dựa trên nghiên cứu về rừng thông (Pinus taeda) được trồng tại bãi thải ở miền Bắc Carolina (Oren và cs, 2001[42]), sau giai đoạn đầu sinh trưởng rất nhanh, cây sinh trưởng chậm lại và không hấp thụ cácbon từ khí quyển nhiều như mong đợi. Theo Johnsen và cs (2001)[25], ba nhân tố cần thiết để xác định lượng hấp thụ cácbon là: sự tăng lên của tổng lượng cacbon trong sinh khối cây đứng; tổng lượng cacbon giữ lại trong đất trong giai đoạn cuối vòng đời của cây; tổng lượng cacbon trong các sản phẩm được tạo từ gỗ Nghiên cứu khả năng hấp thụ Cacbon của rừng trồng keo catechu và bạch đàn Caman, tác giả Min Zaw OO và cs (2006)[37] đã tiến hành lập 19 ô tiêu chuẩn hình tròn (bán kính 10m) cho bạch đàn caman và 2 ô tiêu chuẩn cho keo catechu. Xác định đường kính tại vị trí 1,3 m (D1.3), chiều cao (H). Những cây có D1.3 > 1 cm
8 được tính toán sinh khối. Tính toán sinh khối (sinh khối thân và sinh khối rễ) cho cả cây trồng và cây mọc tự nhiên, theo công thức B = 0,0167 * DBH 2,46 * D0,322 (1) (công thức của Kyiono và cs, 2004)[28] B = 4,71 * Ht0,525 * BA1,02 *D0,931 (2) (công thức mô tả công thức của Kyiono và cs, 2005 dựa trên 66 loài và 445 cây ở vùng nhiệt đới) Trong đó: D: tỷ trọng cơ bản của gỗ (kg/m3) Ht: chiều cao cây (m) BA: tiết diện ngang thân cây tại vị trí 1,3 m (m2) Khối lượng thể tích của bạch đàn là 713 kg/m3 (Anonymous, 1991[7]); của keo catechu là 875 kg/m3 (Anonymous, 1993[8]). Chỉ số D cho một số loài cây bản địa khác được tính bằng 550 kg/m3 (IPCC, chương trình kiểm kê khí nhà kính quốc gia, 2003[21]). Kết quả tính toán theo công thức (1) cho thấy tổng sinh khối của bạch đàn và keo lần lượt là 14,17 Mg/ha và 6,83 Mg/ha. Lượng sinh khối của bạch đàn và keo tính theo công thức (2) lần lượt là 14,83 Mg/ha và 10,62 Mg/ha Lượng sinh khối và cácbon không chỉ cố định trong các thành phần của cây mà tăng lên hàng năm theo tuổi cây. Từ đây nghiên cứu cũng tiến hành đánh giá lượng tăng sinh khối và trữ lượng cacbon trung bình hàng năm tại các khu rừng trồng keo catechu và bạch đàn caman. Lượng tăng sinh khối trung bình hàng năm của rừng trồng bạch đàn caman có giá trị từ 1,68 Mg/ha/năm. Trữ lượng cácbon được tính bằng 0,5 lần sinh khối của cây. Như vậy lượng tăng trữ lượng cacbon hàng năm là 0,84 C Mg/ha/năm. Lượng tăng trung bình hàng năm của keo catechu là 1,52 Mg/ha/năm đối với khoảng cách trồng cây là 4*8m, khoảng 3,0 Mg/ha/năm cho khoảng cách trồng là 4*4m. Lượng tăng trữ lượng các bon trung bình hàng năm là 0,76 C Mg/ha/năm Đối với thông nhựa, để thiết lập công thức tính toán sinh khối, tác giả Kiyoshi Miyakuni và cs (2004)[28] đã lựa chọn cây ở các độ tuổi 5, 11, 19 và 24 tuổi. Tiến hành lập các ô tiêu chuẩn có diện tích 30m*20 m cho mỗi độ tuổi. Đo đếm các chỉ tiêu đường kính ngang ngực, chiều cao của mỗi cây trong ô tiêu chuẩn
9 ngoại trừ các cây ở tuổi 19 (Đối với tuổi này, chỉ đo chiều cao của 15 cây). Tiến hành giải tích cây với số lượng là 14, 15, 12, 14 cây lần lượt cho các độ tuổi 5, 11, 19 và 24. Đo các chỉ tiêu đường kính tại các vị trí 0,0m; 0,3m; 1,3m; 3,3 m; 5,3 m;…tính từ mặt đất và tại vị trí thấp nhất của cành. Đo tổng trọng lượng tươi của các lá, cành tươi, cành chết, thân và rễ. Lấy mẫu cho từng loại, sấy khô trong phòng thí nghiệm ở nhiệt độ 850C đến trọng lượng không đổi. Nghiên cứu tiến hành thiết lập các phương trình tương quan giữa chiều cao và đường kính ngang ngực cho từng độ tuổi. Dựa vào phương trình tính sinh khối các bon rừng trồng của LULUCF, lượng hấp thụ cácbon được tính theo công thức sau: C = (V*D*BEF)*(1+R)*CF Trong đó: V: Thể tích gỗ thương phẩm (m3/ha) D: Tỷ trọng cơ bản của gỗ (kg/m3) BEF: Hệ số chuyển đổi sinh khối R: Tỷ lệ rễ, cành CF: Hệ số chuyển đổi cacbon của trọng lượng khô (bằng 0,5) tC Trong nghiên cứu này, thể tích gỗ thương phẩm (V) được thay bằng tổng thể tích thân và mỗi thông số được tính theo công thức: D = Trọng lượng khô của thân/thể tích tươi BEF = sinh khối trên mặt đất/sinh khối thân R =sinh khối rễ/sinh khối trên mặt đất Để tăng độ chính xác của mỗi hệ số, nghiên cứu này cung cấp các giá trị D, BEF và R Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng tăng sinh khối thân trung bình hàng năm từ 4,76-13,36 tấn/ha/năm và lớn nhất ở tuổi 19. Nghiên cứu cũng tìm ra được nhiều mối quan hệ thích hợp cho việc đánh giá sinh khối rừng trồng thông nhựa. Nghiên cứu cũng tổng hợp số liệu ở 21 địa điểm khác nhau với trữ lượng khác nhau cho thấy sinh khối dao động từ 162,66-456,34 tấn/ha. Như vậy có thể coi nhân tố lập địa và mật độ là hai chỉ tiêu có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá sinh khối cây đứng
10 Đối với keo tai tượng, H.zen và cs (2007) [19] tiến hành nghiên cứu sự biến đổi sinh khối của rừng trồng keo tai tượng ở miền Nam Trung quốc. Các tác giả đã tiến hành đo đếm đường kính tại vị trí 1.3 m và chiều cao của toàn bộ cây hai năm một lần. Trong các năm 1987, 1990, 1994 và 1998 các tác giả đã tiến hành giải tích lần lượt 7, 10, 1, 1 cây và đào rễ chính (rễ có đường kính>= 2cm), rễ phụ (đường kính 0,5-2cm) và rễ hấp phụ (đường kính nhỏ hơn 0,5cm). Tách mỗi mẫu thực vật ra từng thành phần và sấy ở nhiệt độ 650C cho đến khối lượng không đổi. Để tính sinh khối, sử dụng công thức mối liên hệ tăng trưởng. Công thức tăng trưởng của mỗi bộ phận của keo tai tượng được thiết lập dựa trên số liệu thu được từ việc giải tích các cây vào năm 1987. Từ mô hình hồi quy sinh khối cho tất cả các thành phần, tính toán sinh khối của toàn bộ cây dựa trên mật độ, đường kính ngang ngực và chiều cao hàng năm. Mức tăng sinh khối của tán cây được tính nhờ việc sử dụng công thức tăng trưởng hồi quy giữa đường kính ngang ngực và chiều cao đã được đo đếm bởi (Norisada và cs, 2005). Từ phương pháp trên ( H. Zen và cộng sự ) đã tính toán được sự tính luỹ sinh khối của keo tai tượng tăng theo tuổi và lớn nhất ở giai đoạn 11 tuổi sau đó giảm nhẹ. Tổng lượng tích luỹ sinh khối sau 15 năm là 196,96 tấn/ha (trong đó sinh khối thân là 119,1 tấn/ha; sinh khối cành là 20,03 tấn/ha; sinh khối lá là 5,62 tấn/ha và sinh khối rễ là 40,09 tấn/ha), như vậy tỷ lệ sinh khối trên mặt đất so với dưới mặt đất là 3,01:1, kết quả này cũng giống như kết quả thu được ở rừng trồng keo tai tượng 11 tuổi. Sinh khối của cây bụi tăng theo sự trưởng thành của keo tai tượng. Tuy nhiên sinh khối của cỏ tăng từ tuổi 4-7 sau đó giảm xuống. Sinh khối của cành khô, thảm mục tăng nhanh từ tuổi 4-11. Như vậy sinh khối của keo tai tượng tăng nhanh theo tuổi từ khi trồng đến năm 11 tuổi, nhưng giảm nhẹ và ổn định sau đó. Sinh khối của các bộ phận khác nhau của cây thay đổi theo tuổi cây, sinh khối thân tăng theo tuổi nhưng sinh khối lá giảm sau tuổi 4. Đối với rễ, tích luỹ các bon trong các rễ chính tăng theo tuổi nhưng sinh khối của rễ phụ và rễ hút thì giảm sau tuổi 11. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng, keo tai tượng chỉ nên trồng đến năm 11 tuổi để đạt được sinh khối lớn nhất.
11 Nghiên cứu khả năng hấp thụ cácbon của rừng trồng tếch tại Thái Lan, tác giả Chittachumnonk và cộng sự (2002) cho thấy sinh khối trên mặt đất trung bình cho các địa điểm nghiên cứu là 78,15 tấn/ha, tương đương với 646.997 tấn sinh khối trên 8.279 ha. Như vậy khả năng hấp thụ cácbon của rừng trồng Tếch là 39,08 tấn/ha. Giá trị này gần như tương đương với khả năng hấp thụ cacbon của rừng hỗn giao rụng lá ở Thái Lan (48,14 tấn/ha). Nghiên cứu khả năng hấp thụ cacbon của rừng trồng hỗn loài thông – sồi ở miền Trung và Nam Mêhico tác giả O.R. Masera và cs (2003)[35] cho rằng lượng tăng trưởng trung bình hàng năm của Thông và sồi lần lượt là 8,9 m3/năm và 5,9 m3/năm. Khả năng hấp thụ cacbon của rừng trồng hỗn loài thông – sồi đạt 70 tấn C/ha. Tom Gaman (2006)[47] khi đánh giá khả năng hấp thụ cacbon của rừng sồi ở các điều kiện trồng khác nhau cho thấy, điều kiện gây trồng có ảnh hưởng quan trọng đối với khả năng hấp thụ cacbon của cây trồng. Bảng 1.3. Khả năng hấp thụ cácbon của một số loại rừng Sồi Loài cây Khả năng hấp thụ cacbon (Tấn C/ha) Rừng Sồi đen 74 Rừng Sồi xanh 84 Rừng Sồi trồng tại hẻm núi 78 Rừng Sồi trồng tại bờ biển 91 Rừng sồi hỗn loài 73 Rừng Sồi trồng ở thung lũng 93 Nghiên cứu cũng cho thấy rằng rừng sồi và các loại rừng tại California (Mỹ) có khả năng hấp thụ 325 triệu tấn cacbon, tương đương với việc loại bỏ được khoảng 1tỷ tấn CO2 từ khí quyển. Rừng trồng sồi và các loại rừng khác có khả năng hấp thụ khoảng 10 triệu tấn CO2/năm. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng sự khác nhau về loài cây trồng ở những vùng có điều kiện khí hậu khác nhau sẽ quy định khả năng hấp thụ cacbon của rừng
12 (IPCC, 2006)[22]. Ở khu vực rừng nhiệt đới và bán nhiệt đới, khả năng hấp thụ cacbon của một số loại rừng trồng như sau: Bảng 1.4. Khả năng hấp thụ cácbon trên mặt đất của một số loại rừng trồng ở vùng nhiệt đới và bán nhiệt đới Loại rừng Cấp tuổi Điều kiện khí hậu Ẩm Ẩm ướt với Ẩm ướt với Khô Vùng Vùng ướt mùa khô mùa khô dài núi ẩm núi khô ngắn Châu phi Lá rộng (spp)  20 năm 100 80 30 20 100 40 > 20 năm 300 150 70 20 150 60 Thông sp  20 năm 60 40 20 15 40 10 > 20 năm 200 120 60 20 100 30 Châu Á Lá rộng Tất cả 220 180 90 40 150 40 Các loài khác Tất cả 130 100 60 30 80 25 Châu Mỹ Thông Tất cả 300 270 110 60 170 60 Bạch đàn Tất cả 200 140 110 60 120 30 Tếch Tất cả 170 120 90 50 130 30 Loài lá rộng Tất cả 150 100 60 30 80 30 khác Ở vùng ôn đới, các cấp tuổi khác nhau và loại cây trồng khác nhau cũng quyết định khả năng hấp thụ Cacbon khác nhau (IPCC, 2006) Bảng 1.5. Khả năng hấp thụ cacbon trên mặt đất của một số loại rừng trồng ở vùng ôn đới Địa điểm Cấp tuổi Thông Loài lá kim khác Loài lá rộng Châu Âu Vùng biển  20 năm 40 40 30 > 20 năm 150 250 200 Lục địa  20 năm 25 30 15
13 > 20 năm 150 200 200 Địa trung hải và  20 năm 17 20 10 thảo nguyên > 20 năm 100 120 80 Nam Mỹ Tất cả 100 120 90 Bắc Mỹ Tất cả 175 300 So sánh giá trị kinh tế của một số loại rừng trồng tại Trung Quốc thông qua khả năng hấp thụ cacbon, bằng phương pháp nội suy tổng lượng sinh khối của rừng từ các số liệu về trữ lượng gỗ, tác giả Xiao JianMin và cs (2004)[48] cho rằng, giả sử với chu kỳ kinh doanh là 100 năm, giá bán tín chỉ cácbon là 24USD/tấn thì giá trị hiện tại (PV) về khả năng hấp thụ cácbon của 5 loại rừng trồng khác nhau lần lượt là: 6,9-9,3 nghìn NDT/hm2 đối với rừng thông Trung Quốc (Pinus tabulaeformis), tiếp theo là rừng sồi (Quecus với khoảng 6,1-8,2 nghìn NDT/hm2, rừng lá rộng có giá trị hấp thụ cacbon là 4,5-61 nghìn NDT/hm2, cây bụi có giá trị cacbon thấp khoảng 2,3-3,2 nghìn NDT/hm2; rừng trồng bách có giá trị hấp thụ cacbon thấp nhất, đạt 1,3-1,8 nghìn NDT/hm2 1.1. 2. Các phương pháp ước tính sinh khối Để có thể ước tính sinh khối và trữ lượng các bon một cách chính xác, nhiều công trình nghiên cứu đã tập trung xây dựng phương pháp, các mô hình toán. Tiêu biểu cho vấn đề này được đề cập ở các công trình của IPCC ( 2003 và 2006). Các phương pháp chủ yếu đề cập đến việc xác định trữ lượng các bon trong các bể chứa các bon:  Trong sinh khối cây sống (trên mặt đất và dưới mặt đất)  Trong thảm mục và cây chết;  Trong tầng thảm tươi cây bụi; và  Trong đất Trong các phương pháp xác định các bon trong sinh khối thì phần lớn các công trình đều tập trung vào việc xây dựng các mô hình toán cho từng kiểu rừng cụ thể. Mối tương quan thường được lập là mối tương quan giữa sinh khối, các bon với