Luận văn Thạc sĩ Lâm nghiệp: Nghiên cứu xác định tổng sinh khối quang hợp cho rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại Khu bảo tồn thiên nhiên CoPia, huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:97

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ----------------***-------------- TRẦN QUANG TRUNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH SINH KHỐI QUANG HỢP CHO RỪNG TỰ NHIÊN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH TẠI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN COPIA, HUYỆN THUẬN CHÂU, TỈNH SƠN LA CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC MÃ SỐ : 60.62.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. LÊ XUÂN TRƯỜNG 2. TS. BÙI CHÍNH NGHĨA Hà Nội, năm 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ----------------***-------------- TRẦN QUANG TRUNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH SINH KHỐI QUANG HỢP CHO RỪNG TỰ NHIÊN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH TẠI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN COPIA, HUYỆN THUẬN CHÂU, TỈNH SƠN LA LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP Hà Nội, năm 2015
i LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành theo chương trình liên kết đào tạo Cao học Lâm nghiệp giữa Trường Đại học Lâm nghiệp và Trường Đại học Tây Bắc khoá 21, giai đoạn 2013 - 2015. Luận văn là một trong những nội dung nghiên cứu quan trọng của đề tài khoa học cấp Nhà nước: “Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp tiên tiến trong việc xác định tiềm năng tích lũy sinh khối của một số hệ sinh thái rừng chính tại Việt Nam” do TS. Trần Văn Đô là chủ nhiệm mà tác giả luận văn là cộng tác viên chính. Trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của Khoa Đào tạo Sau đại học cũng như của các thầy, cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp, Trường Đại học Tây Bắc, các cán bộ nghiên cứu Viện Nghiên cứu Lâm sinh - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. Nhân dịp này tác giả xin chân thành cảm ơn về sự giúp đỡ quí báu đó. Trước hết, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới TS. Lê Xuân Trường, TS. Bùi Chính Nghĩa - người hướng dẫn khoa học, đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức quí báu và dành những tình cảm tốt đẹp cho tác giả trong suốt thời gian công tác, học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn TS. Trần Văn Đô, ThS. Nguyễn Toàn Thắng Viện Nghiên cứu Lâm sinh - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ trong quá trình thu thập số liệu để tác giả hoàn thành luận văn này. Tác giả xin cảm ơn Ban Quản lý khu bảo tồn thiên nhiên Copia và ủy ban nhân dân xã Chiềng Bôm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả triển khai đề tài cũng như thu thập số liệu ngoại nghiệp phục vụ cho luận văn.
ii Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và người thân trong gia đình đã giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn này. Tác giả
iii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i MỤC LỤC .................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ................................................................. vi DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ .............................................. viii DANH MỤC TÊN KHOA HỌC CÁC LOÀI CÂY DÙNG TRONG LUẬN VĂN . ix ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1 ................................................................................................................ 4 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ............................................................................. 4 1.1. Trên Thế giới ...........................................................................................................4 1.1.1. Sinh khối trên mặt đất ...................................................................................5 1.1.2. Sinh khối dưới mặt đất ..................................................................................5 1.1.3. Khả năng tích lũy sinh khối và mô hình hóa quan hệ giữa sinh khối với các nhân tố điều tra của rừng ..................................................................................6 1.2. Ở Việt Nam ..............................................................................................................8 1.2.1. Nghiên cứu sinh khối rừng trồng .................................................................8 1.2.1.2. Sinh khối dưới mặt đất ...................................................................... 10 1.2.1.3. Khả năng tích lũy sinh khối của rừng trồng ...................................... 11 1.2.1.4. Mô hình hóa quan hệ giữa sinh khối với các nhân tố điều tra ở rừng trồng ............................................................................................................... 12 1.2.2. Nghiên cứu sinh khối rừng tự nhiên ..........................................................12 1.2.2.1. Sinh khối trên mặt đất ....................................................................... 13 1.2.2.2. Sinh khối dưới mặt đất ...................................................................... 14 1.2.2.3. Khả năng tích lũy sinh khối, mô hình hóa giữa sinh khối với các nhân tố điều tra ở rừng tự nhiệm .................................................................... 14 1.3. Nhận xét đánh giá chung......................................................................................15 CHƯƠNG 2 .............................................................................................................. 18 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................ 18 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................18 2.1.1. Về lý luận......................................................................................................18 2.1.2. Về thực tiễn ..................................................................................................18
iv 2.2. Giới hạn nghiên cứu...............................................................................................18 2.3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................18 2.3.1. Đặc điểm lâm học của lâm phần ................................................................18 2.3.2. Tổng lượng sinh khối quang hợp trên mặt đất của lâm phần .................18 2.3.2.1. Sinh khối vật rơi rụng ....................................................................... 18 2.3.2.2. Tăng trưởng sinh khối trên mặt đất ................................................... 18 2.3.3. Tổng lượng sinh khối quang hợp dưới mặt đất của lâm phần ...............18 2.3.3.1. Tăng trưởng sinh khối rễ lớn............................................................. 19 2.3.3.2. Sinh khối rễ cám ............................................................................... 19 2.3.4. Tổng sinh khối quang hợp ..........................................................................19 2.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................19 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu chung ................................................................19 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể.................................................................20 2.4.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm.......................................................... 20 2.4.2.2. Phương pháp thu thập số liệu ............................................................ 21 2.4.2.2. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................ 23 CHƯƠNG 3 .............................................................................................................. 28 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI ...................................................... 28 3.1. Điều kiện tự nhiên.................................................................................................28 3.1.1. Vị trí địa lý và ranh giới..............................................................................28 3.1.2. Địa hình, địa thế ...........................................................................................28 3.1.3. Khí hậu, thủy văn.........................................................................................29 3.1.3.1. Khí hậu .............................................................................................. 29 3.1.3.2. Thủy văn ........................................................................................... 29 3.1.4. Đặc điểm đất đai và hiện trạng tài nguyên rừng ......................................30 3.1.4.1. Đặc điểm đất đai ............................................................................... 30 3.1.4.2. Hiện trang tài nguyên rừng ............................................................... 31 3.1.4.3. Hệ thực vật rừng................................................................................ 33 3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội.....................................................................................35 3.2.1. Dân tộc, dân số .............................................................................................35 3.2.2. Thực trạng về cơ sở hạ tầng .......................................................................36 3.2.2.1. Thực trạng về kinh tế ........................................................................ 36 3.2.2.2. Cơ sở hạ tầng, giao thông.................................................................. 39 3.2.3. Văn hóa - xã hội, y tế, giáo dục .................................................................40 3.2.3.1. Y tế: ................................................................................................... 40 3.2.3.2. Điện, nước sinh hoạt: ........................................................................ 41 3.2.3.3. Giáo dục: ........................................................................................... 41 3.2.4. Quốc phòng - An ninh.................................................................................42 3.3. Đánh giá chung .....................................................................................................42 CHƯƠNG 4 .............................................................................................................. 44
v KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 44 4.1. Đặc điểm lâm học của lâm phần .........................................................................44 4.2. Tổng lượng sinh khối quang hợp trên mặt đất của lâm phần .........................46 4.2.1. Sinh khối vật rơi rụng .................................................................................46 4.2.2. Tăng trưởng sinh khối trên mặt đất ...........................................................48 4.3. Tổng lượng sinh khối dưới mặt đất của lâm phần ............................................50 4.3.1. Tăng trưởng sinh khối rễ lớn ......................................................................50 4.3.2. Sinh khối rễ cám .........................................................................................51 4.4. Tổng sinh khối quang hợp (NPP) .......................................................................55 CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN MỘT SỐ HÌNH ẢNH NGOẠI NGHIỆP DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT TT Ký hiệu Giải thích 1 BDH Đường kính ngang ngực (D1.3)(cm) 2 Ch Consumed by herbivores - Phần thực vật bị động vật ăn 3 CT Công thức 4 D Dead - Cành, lá, rễ chết 6 Dt Đường kính tán (m) 7 Hdc Chiều cao dưới cành (m) 8 Hvn Chiều cao vút ngọn (m) 9 IV Importance Value (Chỉ số quan trọng) 10 Lt Chiều dài tán 11 N Mật độ (cây/ha) 12 NPP Tổng sinh khối quang hợp - Net Primary Production 13 NEP Net Ecoystem Production – Tổng sinh khối dự trữ hàng năm 14 ÔRR Ô rơi rụng 15 ÔSC Ô sơ cấp 16 ÔTC Ô tiêu chuẩn 17 R Hệ số tương quan 18 Rs Respiration in soil - Hô hấp của vi sinh vật 19 SK Sinh khối 20 TB Trung bình 21 và cs và cộng sự
vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 3.1. Hiện trạng đất lâm nghiệp 31 3.2. Trữ lượng rừng 32 Cấu trúc hệ thống của hệ thực vật Khu rừng đặc dụng 3.3. 34 Copia Mười họ giàu loài nhất của hệ thực vật Khu rừng đặc 3.4. 35 dụng Copia 3.5. Số hộ, nhân khẩu thành phần dân tộc 35 Thống kê sử dụng đất và tình hình sản xuất nông nghiệp 3.6. 38 tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia Thống kê trường học, học sinh, giáo viên của các xã 3.7. 42 thuộc Khu rừng đặc dụng CoPia 4.1. Tổng hợp một số đặc trưng lâm phần 44 4.2. Sinh khối vật rơi rụng 46 4.3. Tăng trưởng sinh khối trên mặt đất 48 4.4. Tăng trưởng sinh khối rễ lớn 50 4.5. Sinh khối rễ cám dưới mặt đất 51 So sánh tổng sinh khối rễ cám sản sinh dưới đất rừng 4.6. 54 Copia với các rừng khác trên thế giới. 4.7. Tổng sinh khối quang hợp 55
viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ Số hiệu Tên hình ảnh, biểu đồ, sơ đồ Trang Mô tả phương pháp tính sinh khối sau quang hợp (NPP) và Hình 1.1. 4 sinh khối dự trữ hàng năm của hệ sinh thái rừng (NEP). Sơ đồ 2.1. Sơ đồ nghiên cứu 19 Bố trí thí nghiệm và thu thập số liệu trên ÔSC (30 m x 30 Sơ đồ 2.2. 20 m) Biểu đồ 2.1. Diễn biến rễ cám trong đất 26 Hình 4.1. Trạng thái rừng IIIA1 45 Hình 4.2. Rừng tại điểm nghiên cứu 45 Vật rơi rụng theo mùa và trung bình năm. Cột nhỏ là giá Biểu đồ 4.1. 47 trị sai tiêu chuẩn. Hình 4.3. Thu thập vật rơi rụng 47 Hình 4.4. Cân vật rơi rụng 47 Biểu đồ 4.2. Sinh khối trên mặt đất và tăng trưởng sinh khối. 49 Hình 4.5. Cây gắn Dendrometer 49 Hình 4.6. Thu thập sinh khối 49 Hình 4.7. Thu thập SK rễ lớn 51 Hình 4.8. Đo đếm SK rễ lớn 51 Biều đồ 4.3. Phân bố rễ cám theo chiều thẳng đứng 52 Sinh khối rễ cám, lượng rễ đã chết đi và lượng rễ đã bị Biểu đồ 4.4. 53 phân hủy. Hình 4.9. Bố trí soil core 55 Hình 4.10. Thu thập soil core 55
ix DANH MỤC TÊN KHOA HỌC CÁC LOÀI CÂY DÙNG TRONG LUẬN VĂN TT TÊN VIỆT NAM TÊN KHOA HỌC HỌ THỰC VẬT TÊN KHOA HỌC 1 Ba Bét Mallotus paniculatus Euphobiaceae Họ thầu dầu 2 Bản xe Albizia lucida Benth et Hook Mimosaceae Họ Trinh nữ 3 Bời lời lá to Litsea grandifolia Lec. Lauraceae Họ Long não 4 Bọ mẩy Clerodendrum cyrtophyllum Verbenceae Tếch 5 Cà ổi Bắc Bộ Castanopsis tonkinensis Seemen Fagaceae Họ Dẻ Schefflera octophylla (Lour.) 6 Chân chim Araliaceae Họ Ngũ gia bì Harm 7 Chân danh Schefflera pes-avis Araliaceae Họ Ngũ gia bì 8 Chân núi Schefflera petelotii Araliaceae Họ Ngũ gia bì Terminalia myriocarpa Huerch 9 Chò xanh Combretaceae Họ Bàng et M.A Hydnocarpus anthelmintica 10 Chùm bao Flacourtiaceac Họ Mùng quân pierre 11 Cọ mai Colona floribunda (Kurz) Craib Tiliaceae Họ Đay 12 Côm rừng Elaeocarpus sylvestris Elaeocarpaceae Họ Côm 13 Côm tầng Elaeocarpus dubius Elaeocarpaceae Họ Côm 14 Côm trung hoa Elaeocarpus hainanensis Elaeocarpaceae Họ Côm 15 Cồng Calophyllum dryobalanoides Clusiaceae Măng cụt 16 Dẻ Trùng khánh Castanea mollissima BI Fagaceae Họ Dẻ 17 Dẻ lá tre Quercus bambusifolia Fagaceae Họ Dẻ 18 Dẻ cuống Quercus chrysocalyx Fagaceae Họ Dẻ 19 Hà nu Ixonathes reticulata Ixonatheraceae Hà nu 20 Kháo lá thon Alseodaphne chinensis Lauraceae Họ Long não 21 Mạ sưa Helicia grandis Proteraceae Cơm vàng 22 Mật xạ lá đơn Meliosma pinnata ssp Sabiaceae Thanh phong 23 Mắc niễng Eberhardtia tokinensis H.Lec Sapotaceae Họ Sến 24 Mò hải nam Cryptocarya hainamensis Lauraceae Họ Long não 25 Mò hương Cryptocarya chingii Lauraceae Họ Long não 26 Nanh chuột Cryptocarya lenticellata Lauraceae Họ Long não Polyalthia cerasoides (Roxb.) 27 Nhọc Annonaceae Họ Na Bedd 28 Sồi lông nhung Lithocarpus vestitus Hickel & Fagaceae Họ Dẻ
x TT TÊN VIỆT NAM TÊN KHOA HỌC HỌ THỰC VẬT TÊN KHOA HỌC A.Camus 29 Sồi phảng Castanopsis cerebina Barnett Fagaceae Họ Dẻ 30 Sung rừng Ficus fistulosa Reinw. ex Blume Moraceae Họ Dâu tằm 31 Thích núi cao Acer campbellii Aceraceae Họ Thích 32 Thích lá quế Acer laurinum Aceraceae Họ Thích Dalbergia cochinchinensis 33 Trắc Fabaceae Họ Đậu Pierre 34 Trai lý Garcinia fagraeoides Clusiaceae Măng cụt 35 Trám chim Canarium parvum Burseraceae Họ Trám 36 Trám nâu Canarium littorale Burseraceae Họ Trám 37 Trâm núi Syzyum levinei Myrtaceae Họ Sim 38 Tu hú gỗ Callicarpa arborea Robx Verbenaceae Tếch 39 Xoan đào Pygeum arboreum Endl Rosaceace Hoa Hồng 40 Xương cá Canthium dicoccum Rubiaceace Cà phê
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng có vai trò to lớn đối với sự sống trên trái đất của chúng ta như: cung cấp nguồn gỗ trong xây dựng, đồ gia dụng, củi phục vụ đời sống người dân, điều hòa khí hậu, duy trì đảm bảo nguồn nước, nơi cư trú động thực vật và tàng trữ các nguồn gen quý hiếm... Tây Bắc là vùng núi cao, điều kiện kinh tế, xã hội còn nhiều khó khăn. Đời sống của người dân chủ yếu sống dựa vào rừng thông qua các hoạt động khai thác rừng, từ gỗ củi, đến thu hái các lâm sản ngoài gỗ, các hoạt động đốt nương làm rẫy dẫn đến rừng bị suy kiệt cả về diện tích lẫn chất lượng, trữ lượng. Điều này làm ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường như xói mòn, rửa trôi đất, lũ lụt vào mùa mưa, hạn hán vào mùa khô, đặc biệt suy giảm rừng đã phát thải một lượng lớn khí CO2 vào bầu khí quyển. Trong những năm gần đây, thông qua thực hiện các chương trình, dự án bảo vệ và phát triển rừng như: JICA, KfW7,… đã làm tăng diện tích và độ che phủ rừng Tây Bắc nói chung và tỉnh Sơn La nói riêng, nhiều diện tích rừng tự nhiên đã được phục hồi tốt thông qua quá trình bảo vệ, tái sinh tự nhiên và tái sinh có trồng bổ sung và chủ yếu tập trung tại các khu rừng đặc dụng và rừng phòng hộ. Việc định giá rừng được đề cập đến trong Luật bảo vệ và phát triển rừng sửa đổi năm 2004. Ở đây quy định giá trị của rừng không đơn thuần chỉ là các giá trị sử dụng trực tiếp trong các hoạt động sản xuất, tiêu dùng, mua bán của con người như thức ăn, cây thuốc, nguồn gen ... mà giá trị về môi trường của rừng đã được xem xét và đánh giá như giá trị về bảo tồn đa dạng sinh học, hấp thụ Carbon, phòng hộ đầu nguồn, vẻ đẹp cảnh quan ... Thông
2 qua việc mua bán tín chỉ Carbon sẽ khuyến khích được các chủ rừng trồng rừng hoặc bảo vệ rừng tự nhiên hiện có. Vấn đề định lượng khả năng hấp thụ Carbon và giá trị thương mại Carbon của rừng đã và đang được quan tâm. Nhưng trên thực tế ở Việt Nam nói chung và vùng Tây Bắc nói riêng những nghiên cứu về vấn đề này còn ít. Trong khi mỗi dạng rừng, kiểu rừng, trạng thái rừng, loài cây ưu thế, tuổi của lâm phần khác nhau thì sinh khối khác nhau dẫn đến lượng Carbon hấp thụ khác nhau, trong khi đó thì không thể có bất kỳ cơ chế chi trả nào có thể áp dụng được cho mọi trường hợp. Do đó cần phải có những nghiên cứu cho từng loại hình rừng cụ thể về sinh khối và khả năng hấp thụ Carbon để làm cơ sở lượng hóa những giá trị kinh tế mà rừng mang lại trong điều hòa khí hậu và giảm tác hại của hiệu ứng nhà kính. Đây là cơ sở quan trọng góp phần vào lượng hoá giá trị môi trường rừng trong việc chi trả dịch vụ môi trường rừng đang áp dụng thí điểm tại tỉnh Sơn La. Khu bảo tồn thiên nhiên Copia nằm trên địa bàn3 xã: Co Mạ, Long Hẹ, Chiềng Bôm thuộc huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La. Khu bảo tồn thiên nhiên Côpia là khu vực có nhiều giá trị đa dạng sinh học, diện tích rừng tự nhiên là chủ yếu với nhiều loài gỗ quý. Nhưng đứng trước thực trạng khai thác rừng và lâm sản ngoài gỗ một cách bừa bãi ảnh hưởng nghiêm trọng đến giá trị đa dạng sinh học và môi trường. Trong những năm ngần đây nhằm hạn chế tình trạng phá rừng và nâng cao ý thức bảo vệ rừng Nhà nước có chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng, khu bảo tồn thiên nhiên Copia cũng là khu vực thí điểm chi trả dịch vụ môi trường rừng. Tuy nhiên chưa có những nghiên cứu đánh giá khả năng tích lũy sinh khối của hệ sinh thái rừng tại khu bảo tồn để làm cơ sở cho việc chi trả môi trường rừng phù hợp cho từng đối tượng quản lý rừng.
3 Chính vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu xác định tổng sinh khối quang hợp cho rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại Khu bảo tồn thiên nhiên CoPia, huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La” nhằm góp phần bổ sung cơ sở khoa học trong nghiên cứu sinh khối của rừng tự nhiên tại CoPia nói riêng và vùng Tây Bắc nói chung, phục vụ cho việc xác định lượng Carbon cho rừng tự nhiên
4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên Thế giới Tổng sinh khối tích lũy hàng năm của hệ sinh thái rừng (NEP) là thông số quan trọng nhất để đánh giá vai trò của rừng đối với điều tiết CO 2 trong khí quyển, bảo vệ môi trường. Để xác định NEP phụ thuộc vào 4 thông số cần thiết: (i) Tăng trưởng sinh khối hàng năm (sự khác nhau của sinh khối giữa năm sau và năm trước - Bi); (ii) Phần sinh khối chết tích lũy trên và dưới mặt đất hàng năm (D - Dead); (iii) Phần thực vật bị động vật ăn (Ch - Consumed by herbivores) và (iv) Hô hấp của vi sinh vật nhằm phân hủy chất hữu cơ dưới và trên bề mặt đất (Rs - Respiration in soil). Phương pháp tính tổng sinh khối sau quang hợp (NPP) và NEP được mô tả ở Hình 1.1 Hình 1.1. Mô tả phương pháp tính sinh khối sau quang hợp (NPP) và sinh khối dự trữ hàng năm của hệ sinh thái rừng (NEP).
5 1.1.1. Sinh khối trên mặt đất * Sinh khối sống trên mặt đất Tăng tưởng sinh khối phần trên mặt đất đã được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới ở nhiều hệ sinh thái rừng khác nhau. Các tác giả đều dựa vào mô hình toán học để xây dựng mối tương quan giữa D1.3 và sinh khối Sherman và cs (2003) [49]; Fukushima và cs (2008) [42]), từ cơ sở đó căn cứ vào tăng trưởng hàng năm về D1.3 để xác định tăng trưởng về sinh khối (kg/ha/năm). Phần thực vật bị động vật ăn (Ch) chiếm phần nhỏ so với tổng sinh khối quang hợp của hệ sinh thái, bên cạnh đó việc xác định cũng rất khó khăn do vậy chúng thường bị bỏ qua trong xác định sinh khối tính lũy hàng năm của hệ sinh thái rừng Day và cs (1996) [41]; Amarasinghe và Balasubramaniam (1992) [34]). * Sinh khối chết trên mặt đất Phần trên mặt đất được các nhà nghiên cứu xác định khá đơn giản bằng phương pháp túi hứng được bố trí dưới tán rừng, Sato và cs (2010) [47] và nhiều nghiên cứu khác. 1.1.2. Sinh khối dưới mặt đất * Sinh khối sống dưới mặt đất Việc xác định sinh khối rễ bởi các phương pháp lấy mẫu khác nhau được nhiều tác giả mô tả trong các công trình nghiên cứu của mình (Shurrman và Geodewaaen, 1971; Moore, 1973; Gadow và Hui, 1999; Oliveira và cs 2000; Voronoi, 2001; McKenzie và cs, 2001). Nhiều tác giả khi nghiên cứu sinh khối cho rằng việc thu thập rễ gặp nhiều khó khăn (Grier và cs, 1989; Reichel, 1991; Burton V. Barner và cs, 1998) dẫn theo Vũ Tấn Phương (2012)[23]. Việc xác định tăng trưởng sinh
6 khối hàng năm dưới mặt đất ít được quan tâm và chỉ mới được thực hiện trên một số đối tượng như rừng ngập mặn tự nhiên Komiyama và cs (2008) [39], rừng trồng Bolte và cs (2004) và cũng dựa trên tương quan giữa sinh khối rễ và D1.3 để xác định sự khác nhau về sinh khối rễ giữa các năm thông qua tăng trưởng về D1.3, tuy nhiên quan hệ D1.3/sinh khối rễ đem lại sai số khá cao (40 - 70%), Comley và McGuiness (2005) [39] * Sinh khối chết dưới mặt đất Theo Vogt và cs (1996), đối với việc xác định sinh khối chết tích lũy dưới mặt đất khá phức tạp. Rễ trong hệ sinh thái rừng có Φ ≤ 2 mm có chức năng hút nước và chất dinh dưỡng giúp cây sinh trưởng và phát triển được gọi là rễ cám, rễ cám luôn sinh trưởng, chết và phân hủy cũng giống như lá cây và tuổi thọ của phần lớn rễ cám chỉ vài tuần đến vài tháng [52]. Năm 2001, Kurniatun đã tổng hợp và xây dựng hệ thống các phương pháp thu thập số liệu về sinh khối trên và dưới mặt đất phục vụ nghiên cứu sinh khối và carbon rừng. Mặc dù vậy, Osawa và Aizawa (2012) [45] đã đề xuất một phương pháp xác định tổng sinh khối rễ cám chết, phân hủy và sống tích lũy hàng năm bằng phương pháp core tăng trưởng và túi phân hủy, tuy nhiên phương pháp này vẫn gặp phải nhưng sai số nhất định. Đối với rễ lớn (có đường kính >2 mm) sinh khối chết hàng năm chiếm tỷ lệ rất thấp do đó nó cũng không được đề cập đến trong xác định sinh khối chết tích lũy hàng năm phần dưới đất. 1.1.3. Khả năng tích lũy sinh khối và mô hình hóa quan hệ giữa sinh khối với các nhân tố điều tra của rừng Tăng trưởng sinh khối hàng năm (Bi) bao gồm phần trên mặt đất và phần dưới mặt đất. Nghiên cứu xác định tăng trưởng phần trên mặt đất đã được thực hiện khá rộng rãi trên thế giới cho nhiều hệ sinh thái rừng khác nhau. Các tác giả đều dựa vào mô hình toán học xây dựng mối tương quan
7 giữa D1.3 và sinh khối Sherman và cs (2003) [49]; Fukushima và cs (2008) , trên cơ sở đó căn cứ vào tăng trưởng hàng năm về D 1.3 để xác định ra tăng trưởng về sinh khối (kg/ha/năm). Nhiều nghiên cứu đã xây dựng các phương trình tương quan giữa sinh khối với một số nhân tố điều tra ở rừng tự nhiên nhằm ước lượng sinh khối , biến độc lập được đưa vào tính toán là đường kính ngang ngực D 1.3 hoặc tiết diện ngang (BA) (Brown và cs, 1989; Martinez-Yrizar và cs, 1992; Brown và Iverson, 1992; Chase, 2005). Năm 2010, Picard và cs đã đề xuất sử dụng hàm mũ để ước lượng sinh khối mà biến độc lập là D, H và ρ, đây cũng là dạng hàm mà nhiều tác giả sử dụng (MacDicken, 1997; Johannes and Shem, 2011; Henry và cs, 2010; Brown, 1997) . Năm 2012, Osawa and Aizawa đã nghiên cứu xác định sinh khối rễ cám sống, rễ cám chết tích lũy hàng năm và sinh khối phân hủy hàng năm ở đối tượng rừng phục hồi sau khai thác tại Nhật Bản. Bên cạnh đó, phương pháp chôn máy scan nhằm quan sát sinh trưởng và hình thái rễ được lần đầu đề cập tới bởi Dannoura và cs (2008) [40] trong nghiên cứu rễ cây con trong phòng thí nghiệm. Những tác giả này (Osawa, Aizawa và Dannoura) hiện đang công tác tại phòng nghiên cứu sử dụng tài nguyên rừng thuộc trường Đại học Tổng hợp Kyoto. Hơn nữa, việc kết hợp giữa core tăng trưởng Osawa và Aizawa (2012) [45] và chôn máy scan, Dannoura (2008) [40] trong nghiên cứu sinh khối, phân hủy của rễ cây nhằm tăng độ chính xác trong xác định sinh khối tích lũy hàng năm dưới mặt đất vẫn chưa được đề cập tới ngay cả trong các nghiên cứu tại Nhật Bản và trên thế giới. Hô hấp của vi sinh vật đất (Rs) nhằm phân hủy các chất hữu cơ có trong đất và trên bề mặt rừng. Hô hấp vi sinh vật đất có tác dụng lớn đối với phân hủy chất hữu cơ trả lại dinh dưỡng cho đất, tuy nhiên nó cũng thải ra một lượng lớn
8 khí CO2 vào khí quyển Schlesinger và Andrews (2000) [48]. Phương pháp hộp kín sử dụng hệ thống phân tích khí [A closed chamber method (CC-method) using an infra-red gas analyzer - IRGA; Bekko và cộng sự, 1995] được sử dụng khá rộng rãi trong xác định hô hấp của đất [35]. Nghiên cứu xác định hô hấp đất đối với hệ sinh thái rừng đã được tiến hành khá rộng rãi trên thế giới (Knohl và cs, 2008; Lindroth và cs, 2008; Ryan và cs, 2005). 1.2. Ở Việt Nam Ở Việt Nam, nghiên cứu về sinh khối và carbon đã được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu khá lâu, tuy nhiên giá trị về rừng được nhìn nhận lớn hơn từ góc độ môi trường sinh thái so với giá trị kinh tế thì các công trình được đi sâu vào nghiên cứu và phân tích. Ngày nay, biến đổi khí hậu được xem là vấn đề thời sự toàn cầu thì việc quản lý, bảo vệ rừng đã được quan tâm nhiều hơn, sự đầu tư vào nghiên cứu về sinh khối, carbon để lượng hóa giá trị môi trường rừng phục vụ chi trả dịch vụ môi trường là vấn đề cần thiết. 1.2.1. Nghiên cứu sinh khối rừng trồng Rừng trồng các loài cây chủ yếu như Keo tai tượng, Keo lá tràm, Mỡ, Thông mã vĩ, Thông nhựa, Thông ba lá, Keo lai, Bạch đàn Urophyla,… đã được nhiều tác giả nghiên cứu để xây dựng các biểu thể tích, biểu cấp đất, biểu sản lượng, biểu thương phẩm, điển hình như các tác giả: (Nguyễn Xuân Quát (1985) [24]; Nguyễn Ngọc Lung (1989) [16]; Vũ Nhâm (1995); Vũ Tiến Hinh và Đào Công Khanh (2001); Viện Điều tra qui hoạch rừng (2001). Đây được coi là tiền đề để xác định sinh khối và carbon rừng. 1.2.1.1. Sinh khối trên mặt đất * Sinh khối sống trên mặt đất Sinh khối tầng cây gỗ: Năm 1971, Ngô Đình Quế khi nghiên cứu rừng Thông ba lá tại Lâm Đồng, tác giả cho biết mật độ 2500 cây/ha, với cấp đất I