Đỗ Hoàng Chung và Đtg<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
108(08): 81 - 85<br />
<br />
XÁC ĐỊNH SINH KHỐI RỄ NHỎ TRONG RỪNG TỰ NHIÊN<br />
TẠI TRẠM ĐA DẠNG SINH HỌC MÊ LINH, TỈNH VĨNH PHÚC<br />
Đỗ Hoàng Chung1*, Nguyễn Tuấn Hùng1,<br />
Nguyễn Thị Thanh Nhàn2<br />
1<br />
<br />
Trường Đại học Nông Lâm – ĐH Thái Nguyên;<br />
2<br />
Trường Đại học Sư phạm – ĐH Thái Nguyên<br />
<br />
TÓM TẮT<br />
Thông tin về sinh khối rễ nhỏ rất quan trọng cho việc xác định số lượng các chất dinh dưỡng và<br />
chu kỳ carbon của các hệ sinh thái rừng. Năm ô tiêu chuẩn đại diện cho rừng tự nhiên đã được<br />
thiết lập tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh. Sinh khối rễ nhỏ được xác định thông qua việc thu<br />
mẫu từ các lõi đất của ống dung trọng ở các tầng khác nhau: 0 – 10 cm ; 10- 20 cm; 20-30 cm.<br />
Sinh khối rễ nhỏ (đường kính ≤ 2 mm) trong rừng tự nhiên nằm trong khoảng từ 685,95 g/m2 đến<br />
1835,71 g/m2. Hàm lượng carbon trong rễ nhỏ của rừng tự nhiên nằm trong khoảng 0,352 g C/g –<br />
0,429 g C/g. Tổng lượng carbon tích lũy trong rễ nhỏ của rừng tự nhiên đạt giá trị từ 2,74 tấn C /ha<br />
đến 7,64 tấn C /ha. Trữ lượng carbon rễ nhỏ ở ba tầng đất có sự khác nhau và giảm dần theo chiều<br />
sâu. Rễ nhỏ đóng vai trò như một phương tiện để chuyển các bon trong khí quyển vào đất dưới<br />
dạng các hợp chất chứa carbon. Những trầm tích này có tiềm năng đóng góp lớn thông qua việc cô<br />
lập cácbon lâu dài trong đất đối với việc giảm nồng độ CO2 trong khí quyển.<br />
Từ khóa: Rễ nhỏ, rừng tự nhiên, sinh khối, trữ lượng carbon.<br />
<br />
MỞ ĐẦU *<br />
Rễ nhỏ của cây gỗ và thảm tươi dưới tán đóng<br />
vai trò quan trọng đối với động thái carbon và<br />
dinh dưỡng của đất rừng. Tuy nhiên, hiện tại<br />
có rất ít thông tin định lượng về đóng góp của<br />
chúng đối với carbon và dinh dưỡng của đất<br />
rừng [1]. Rễ nhỏ liên tục được tạo mới và<br />
năng suất của chúng thường lớn hơn phần<br />
năng suất trên mặt đất, mặc dù trên thực tế<br />
sinh khối của rễ nhỏ chỉ chiếm một phần rất<br />
nhỏ trong tổng sinh khối rừng [2]. Trên quy<br />
mô toàn cầu, 33% của năng suất sơ cấp thuần<br />
hàng năm được ước tính được sử dụng để tạo<br />
ra rễ nhỏ [3].<br />
Carbon và lượng chất dinh dưỡng trở lại đất<br />
theo dạng rễ nhỏ có thể lớn hơn nhiều lần so<br />
với các yếu tố đầu vào tương ứng từ vật rơi<br />
rụng trên mặt đất [4, 5]. Do đó, các chất hữu<br />
cơ có nguồn gốc từ rễ nhỏ chết và quá trình<br />
phân hủy chúng chiếm một tỷ lệ lớn.<br />
*<br />
<br />
Tel:0989313129; Email:dhchung.tuaf@gmail.com<br />
<br />
Định lượng rễ nhỏ rất cần thiết để đánh giá<br />
vai trò của chúng như là kho chứa carbon và<br />
nguyên liệu đầu vào cho chu trình dinh dưỡng<br />
đất. Mục tiêu của nghiên cứu này là: 1) Đánh<br />
giá được một số đặc điểm cấu trúc tầng cây<br />
gỗ của rừng tự nhiên tại Trạm Đa dạng sinh<br />
học Mê linh; 2) Xác định được sinh khối rễ<br />
nhỏ của rừng tự nhiên ở khu vực nghiên cứu;<br />
3) Đánh giá được trữ lượng carbon trong rễ<br />
nhỏ của rừng tự nhiên ở khu vực nghiên cứu.<br />
ĐỐI TƯỢNG<br />
NGHIÊN CỨU<br />
<br />
VÀ<br />
<br />
PHƯƠNG<br />
<br />
PHÁP<br />
<br />
Đối tượng và khu vực nghiên cứu<br />
Nghiên cứu được thực hiện đối với rừng phục<br />
hồi tự nhiên tại Trạm Đa dạng sinh học Mê<br />
Linh, Vĩnh Phúc.<br />
Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh thuộc Viện<br />
Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, nằm trên xã<br />
Ngọc Thanh, thị xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh<br />
Phúc; có tọa độ địa lý từ 21023’57’’ đến<br />
21025’15’’ vĩ bắc và từ 105042’40’’ đến<br />
105046’65’’ kinh đông, độ cao từ 100-500 m<br />
so với mặt biển.<br />
81<br />
<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
Đỗ Hoàng Chung và Đtg<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
Phương pháp nghiên cứu<br />
Rễ nhỏ được xác định tại 5 ô định vị đại diện<br />
cho rừng tự nhiên (Ký hiệu từ ML01 đến<br />
ML05). Rừng tại các ô tiêu chuẩn này đều<br />
thuộc quần hệ rừng kín thường xanh mưa mùa<br />
nhiệt đới ở địa hình thấp.<br />
<br />
Đánh giá cấu trúc tầng cây gỗ<br />
Loài cây, đường kính (1,3 m so với mặt đất),<br />
chiều cao cây được xác định trên tất cả các<br />
cây trong ô tiêu chuẩn diện tích 2000 m2 với<br />
đường kính ngang ngực ít nhất là 5 cm. Điều<br />
này cho phép xác định chính xác các đặc<br />
điểm cấu trúc tầng cây gỗ của rừng như: Chỉ<br />
số đa dạng sinh học Shannon, Đường kính<br />
bình quân, chiều cao bình quân, tiết diện<br />
ngang thân cây, sinh khối tầng cây gỗ.<br />
<br />
Xác định sinh khối và hàm lượng carbon<br />
của rễ nhỏ<br />
Trong ô tiêu chuẩn 2000 m2, thiết lập 4 ô<br />
dạng bản có diện tích 1 m2 trên đường chéo<br />
của ô tiêu chuẩn. Trên ô dạng bản rễ nhỏ<br />
được thu thập theo Vogt và Persson (1991)<br />
[6]. Theo đó, tại mỗi ô tiêu chuẩn, 12 lõi đất<br />
được thu cho mỗi tầng đất khác nhau bởi ống<br />
dung trọng (đường kính 5cm, dài 10 cm), và<br />
các mẫu được thu thập ở 3 tầng theo chiều sâu<br />
tầng đất: tầng 0 – 10 cm; tầng 10 – 20 cm;<br />
tầng 20 – 30 cm. Rễ nhỏ (đường kính ≤<br />
2mm) được tách ra từ đất bằng cách rửa, sau<br />
đó được sấy khô và cân nặng.<br />
Sinh khối của rễ nhỏ (g/m2) được xác định<br />
trên khối lượng khô của mẫu thu được, và<br />
được tính theo công thức 1.<br />
<br />
SK Fineroot<br />
<br />
108(08): 81 - 85<br />
<br />
n Pi<br />
∑ s<br />
= i =1<br />
n<br />
<br />
<br />
<br />
a<br />
<br />
(1)<br />
Trong đó: SKFineroot là sinh khối rễ nhỏ (g/m2);<br />
Pi là lượng rễ nhỏ (tính theo khối lượng khô)<br />
thu được trong một lõi đất (g); n = 12 (số lõi<br />
đất thu được); s = 19,62 cm2 (diện tích bề mặt<br />
của ống dung trọng có đường kính 5 cm); a =<br />
10000 cm2/m2 (hệ số qui đổi từ cm2 sang m2).<br />
Mẫu rễ nhỏ sau khi sấy khô, xác định trọng<br />
lượng được nghiền nhỏ để xác định hàm<br />
lượng carbon (C). Phép phân tích được thực<br />
hiện trên máy Multi N/C 3100 của hãng<br />
Analytik-Jena (Đức). Tất cả các kết quả đều<br />
được trình bày dựa trên khối lượng khô sau<br />
sấy. Sử dụng phần mềm Microsoft Excel<br />
2003 để phân tích số liệu.<br />
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br />
Đặc điểm cấu trúc tầng cây gỗ<br />
Trên cơ sở điều tra ô tiêu chuẩn, một số đặc<br />
điểm cấu trúc tầng cây gỗ của rừng tự nhiên<br />
tại khu vực nghiên cứu được tổng hợp tại<br />
bảng 1.<br />
Kết quả phân tích cho thấy: Chỉ số đa dang<br />
sinh học H` của các quần xã thực vật nằm<br />
trong khoảng 2,61 – 3,37; Chiều cao trung<br />
bình từ 7,75 – 9,04 m; Đường kính 1,3 m của<br />
cây gỗ trung bình từ 9,44 – 16,43 cm; Tiết<br />
diện ngang thân cây tại vị trí 1,3 m so với mặt<br />
đất biến động từ 9,90 – 24,03 m2/ha. Mật độ<br />
cây gỗ (D1.3>5cm) biến động từ 325 – 1310<br />
cây/ha; Sinh khối tầng cây gỗ biến động trong<br />
khoảng 33,70 – 121,94 tấn /ha.<br />
<br />
Bảng 1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây gỗ của rừng tự nhiên tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh<br />
Ô tiêu chuẩn<br />
<br />
H`<br />
<br />
Hvn (m)<br />
<br />
D1.3 (cm)<br />
<br />
G (m2/ha)<br />
<br />
ML 01<br />
ML 02<br />
ML 03<br />
ML 04<br />
ML 05<br />
<br />
2,61<br />
3,30<br />
2,86<br />
3,37<br />
2,89<br />
<br />
8,21<br />
8,04<br />
9,04<br />
7,75<br />
8,10<br />
<br />
12,79<br />
9,44<br />
15,34<br />
16,43<br />
14,10<br />
<br />
13,82<br />
11,07<br />
24,03<br />
9,90<br />
18,46<br />
<br />
Mật độ cây<br />
(cây/ha)<br />
840<br />
1310<br />
975<br />
325<br />
880<br />
<br />
Sinh khối<br />
(tấn/ha)<br />
62,81<br />
33,70<br />
121,94<br />
87,47<br />
92,02<br />
<br />
Ghi chú: H`là chỉ số đa dạng sinh học Shannon; Hvn là chiều cao trung bình; D1.3 là đường kính tại vị trí<br />
1,3 m so với mặt đất; G là tiết diện ngang thân cây tại vị trí 1,3 m so với mặt đất.<br />
<br />
82<br />
<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
Đỗ Hoàng Chung và Đtg<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
108(08): 81 - 85<br />
<br />
Sinh khỗi rễ nhỏ<br />
Sinh khối rễ nhỏ (đường kính ≤ 2mm) được tính cho từng lớp đất và là giá trị khô tuyệt đối, dẫn<br />
liệu được trình bày tại bảng 2.<br />
Bảng 2. Sinh khối rễ nhỏ của rừng phục hồi tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh<br />
Sinh khối khô (g/m2)<br />
Ô tiêu chuẩn<br />
<br />
0-10 cm<br />
<br />
10-20 cm<br />
<br />
20-30 cm<br />
<br />
Tổng số<br />
<br />
ML 01<br />
<br />
454,47<br />
<br />
169,47<br />
<br />
62,01<br />
<br />
685,95<br />
<br />
ML 02<br />
<br />
908,94<br />
<br />
252,72<br />
<br />
41,62<br />
<br />
1203,28<br />
<br />
ML 03<br />
<br />
563,20<br />
<br />
250,59<br />
<br />
128,70<br />
<br />
942,49<br />
<br />
ML 04<br />
<br />
471,46<br />
<br />
186,88<br />
<br />
120,20<br />
<br />
778,54<br />
<br />
ML 05<br />
<br />
896,19<br />
<br />
645,60<br />
<br />
293,92<br />
<br />
1835,71<br />
<br />
Những dẫn liệu cho thấy sinh khối rễ nhỏ trong các quần xã rừng biến động trong khoảng 685,95<br />
- 1835,71 (g/m2). Trong đó, sinh khối rễ nhỏ tập trung nhiều ở tầng 0 – 10 cm (454,47 – 908,94<br />
g/m2), tiếp đến là tầng 10 – 20 cm (169,47 – 645,60 g/m2) và thấp nhất ở tầng 20 – 30 cm (41,62<br />
– 293,92 g/m2).<br />
<br />
Lượng carbon tích lũy trong rễ nhỏ<br />
Dựa trên kết quả phân tích hàm lượng carbon và sinh khối rễ nhỏ, lượng carbon tích lũy trong rễ<br />
nhỏ được xác định và trình bày tại bảng 3.<br />
Bảng 3. Lượng carbon tích lũy trong rễ nhỏ của rừng tự nhiên<br />
Ô tiêu chuẩn<br />
<br />
Rc (g C/g)<br />
<br />
ML 01<br />
<br />
Lượng carbon tích lũy (tấn C/ha)<br />
0-10 cm<br />
<br />
10-20 cm<br />
<br />
20-30 cm<br />
<br />
Tổng số<br />
<br />
0,417<br />
<br />
1,89<br />
<br />
0,70<br />
<br />
0,26<br />
<br />
2,86<br />
<br />
ML 02<br />
<br />
0,429<br />
<br />
3,90<br />
<br />
1,09<br />
<br />
0,18<br />
<br />
5,17<br />
<br />
ML 03<br />
<br />
0,426<br />
<br />
2,40<br />
<br />
1,07<br />
<br />
0,55<br />
<br />
4,02<br />
<br />
ML 04<br />
<br />
0,352<br />
<br />
1,66<br />
<br />
0,66<br />
<br />
0,42<br />
<br />
2,74<br />
<br />
ML 05<br />
<br />
0,416<br />
<br />
3,73<br />
<br />
2,69<br />
<br />
1,22<br />
<br />
7,64<br />
<br />
Ghi chú: Rc là hàm lượng carbon trong một đơn vị khối lượng sinh khối rễ nhỏ (g/g)<br />
<br />
Dẫn liệu tại bảng 3 cho thấy: (1) Hàm lượng carbon trong rễ nhỏ của rừng tự nhiên nằm trong<br />
khoảng 0,352 – 0,429 g C/g; (2) Lượng carbon tích lũy trong rễ nhỏ của rừng tự nhiên ở khu vực<br />
nghiên cứu biến động trong khoảng 2,74 – 7,64 tấn C /ha.<br />
Mức độ đóng góp trữ lượng carbon trong rễ nhỏ theo các tầng đất được thể hiện ở hình 1. Theo<br />
đó, trữ lượng carbon rễ nhỏ ở tầng 0 – 10 cm chiếm tỷ lệ cao nhất (48,82% - 75,50%), tiếp đến là<br />
tầng 10 – 20 cm (21,01% - 35,17 %), thấp nhất là ở tầng 20 – 30 cm (3,49% - 16,01%).<br />
<br />
83<br />
<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
Đỗ Hoàng Chung và Đtg<br />
<br />
100%<br />
<br />
9.06<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
3.49<br />
<br />
13.67<br />
<br />
15.41<br />
<br />
26.61<br />
<br />
24.02<br />
<br />
108(08): 81 - 85<br />
<br />
16.01<br />
<br />
21.01<br />
80%<br />
<br />
24.70<br />
<br />
35.17<br />
<br />
60%<br />
<br />
Tầng 20-30 cm<br />
Tầng 10-20 cm<br />
<br />
40%<br />
<br />
66.24<br />
<br />
75.50<br />
59.72<br />
<br />
60.57<br />
<br />
Tầng 0-10 cm<br />
48.82<br />
<br />
20%<br />
0%<br />
ML 01<br />
<br />
ML 02<br />
<br />
ML 03<br />
<br />
ML 04<br />
<br />
ML 05<br />
<br />
Hình 1. Tỷ lệ trữ lượng carbon trong rễ nhỏ theo các tầng đất<br />
<br />
Rễ nhỏ đóng vai trò như một phương tiện để<br />
chuyển carbon trong khí quyển vào đất dưới<br />
dạng các hợp chất chứa carbon. Phân hủy rễ<br />
và các dịch tiết đóng góp với số lượng đáng<br />
kể carbon lắng đọng trong các lớp đất. Những<br />
trầm tích này có tiềm năng đóng góp lớn<br />
thông qua việc cô lập carbon lâu dài trong đất<br />
đối với việc giảm nồng độ CO2 trong khí<br />
quyển, do làm chậm quá trình oxy hóa hơn so<br />
với trên bề mặt đất rừng.<br />
KẾT LUẬN<br />
- Sinh khối rễ nhỏ trong các quần xã rừng<br />
phục hồi tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh<br />
nằm trong khoảng 685,95 - 1835,71 (g/m2).<br />
- Hàm lượng carbon trong rễ nhỏ của các quần<br />
xã nằm trong khoảng 0,352 – 0,429 g C/g. Trữ<br />
lượng carbon rễ nhỏ ở ba tầng đất có sự khác<br />
nhau và giảm dần theo chiều sâu. Tổng lượng<br />
carbon tích lũy trong rễ nhỏ của các loại rừng tự<br />
nhiên tại khu vực nghiên cứu đạt giá trị từ 2,74<br />
tấn C /ha đến 7,64 tấn C /ha.<br />
<br />
TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />
1. Gower, S.T., H.L. Gholz, Nakane, K. &<br />
Baldwin, V.C. (1994), Production and allocation<br />
patterns of pine forests. Ecological Bulletins, 43,<br />
p. 115-135.<br />
2. Helmisaari, H.-S., K. Makkonen, Kellomäki,<br />
S., Valtonen, E. & Mälkönen, E. (2000), Below<br />
and aboveground biomass, production and<br />
nitrogen use in Scots pine stands in eastern<br />
Finland. Forest Ecology and Management , 165, p.<br />
317-326.<br />
3. Jackson, R.B. and H.A.S. Mooney, E-D.<br />
(1997), A global budget for fine root biomass,<br />
surface area and nutrient content. Proc. Natl.<br />
Acad. Sci., 94, p. 7362-7366.<br />
4. Ruess, R.W., K. Van Cleve, Yarie, J. &<br />
Viereck, L.A. (1996), Contributions of fine root<br />
production and turnover to the carbon and<br />
nitrogen cycling in taiga forests of the Alaskan<br />
interior. Can. J. For. Res., 26, p. 1326-1336.<br />
5. Scheffer, R.A. and R. Aerts (2000), Root<br />
decomposition and soil nutrient and carbon<br />
cycling in two temperate fen ecosystems. Oikos,<br />
91, p. 541-549.<br />
6. Vogt, K.A. and H. Persson (1991), Root<br />
methods. In Techniques and Approaches in Forest<br />
Tree Ecophysiology (Lassoie, J. P. & Hinckley, T.<br />
M., eds), p. 477-502, CRC Press, Boca Raton,<br />
Florida.<br />
<br />
84<br />
<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
Đỗ Hoàng Chung và Đtg<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
108(08): 81 - 85<br />
<br />
SUMMARY<br />
ESTIMATE FINE ROOT BIOMASS IN NATURAL FOREST AT THE ME LINH<br />
STATION FOR BIODIVERSITY, VINH PHUC PROVINCE<br />
Do Hoang Chung1*, Nguyen Tuan Hung1,<br />
Nguyen Thi Thanh Nhan2<br />
1<br />
<br />
College of Agriculture and Forestry- TNU,<br />
2<br />
College of Education - TNU<br />
<br />
Information of fine-root biomass is critical for quantifying the nutrients and carbon cycle of forest<br />
ecosystems. Five plots representing different natural forest communities were established in The<br />
Me Linh station for biodiversity. Fine root biomass was estimated by soil coring. The samples<br />
were systematically taken from different layers, the soil cores were divided into three layers by<br />
depth: 0–10 cm, 10–20 cm, and 20–30 cm. Biomass of fine root (≤ 2 mm diam.) ranged from<br />
685.95 g/m2 to 1835.71 g/m2. Carbon contents of fine root ranged from 0.352 g C/g to 0.429 g C/g.<br />
The total amount of carbon accumulated in the fine roots of the natural forest types ranged from<br />
2.74 t C / ha to 7.64 t C / ha. Fine root carbon stocks in three different soil layer are different and<br />
decreases by depth.Fine roots act as a medium for transfer of atmospheric carbon into the soil in<br />
the form of carbon containing compounds. These deposits have the potential for a greater<br />
contribution to long term soil carbon sequestration in reducing atmospheric CO2 concentration.<br />
Key words: Biomass, carbon stock, fine root, natural forest<br />
<br />
*<br />
<br />
Tel:0989313129; Email:dhchung.tuaf@gmail.com<br />
<br />
85<br />
<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />