Tài liệu Nghiên cứu khả năng hấp thụ khí co2 của rừng trồng mỡ (manglietia conifera) tại thành phố lào cai, tỉnh lào cai (2)

  • Số trang: 108 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 56 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 27125 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM -------------- NGUYỄN MINH TÂM NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ KHÍ CO2 CỦA RỪNG TRỒNG MỠ (MANGLIETIA CONIFERA) TẠI THÀNH PHỐ LÀO CAI, TỈNH LÀO CAI Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 60.42.01.20 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. TS. Nguyễn Thế Hƣng 2. PGS.TS. Hoàng Ngọc Quang THÁI NGUYÊN - 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành tại trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên theo chương trình đào tạo cao học Sinh học hệ chính quy, chuyên ngành Sinh thái học, khoá 19 (2011 - 2013). Trước hết, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Thế Hưng và PGS.TS. Hoàng Ngọc Quang - người hướng dẫn khoa học, đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức quý báu và dành những tình cảm tốt đẹp cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn, tác giả nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của Ban giám hiệu, Khoa Sau đại học và các thầy, cô giáo khoa Sinh Trường Đại học Sư phạm và các bạn bè đồng nghiệp. Nhân dịp này, tác giả xin chân thành cảm ơn về sự giúp đỡ hiệu quả đó. Xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các cơ quan, ban ngành trên địa bàn tỉnh Lào Cai, các xã, phường và một số hộ dân trồng rừng trên địa bàn nghiên cứu đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong việc thu thập số liệu ngoại nghiệp để thực hiện luận văn này. Do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế, bản luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Với tinh thần cầu thị, tác giả mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy, cô giáo, các nhà khoa học cùng bạn bè đồng nghiệp để luận văn này được hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 11 tháng 4 năm 2013 Tác giả Nguyễn Minh Tâm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên i http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi cùng với sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Thế Hưng và PGS.TS. Hoàng Ngọc Quang (Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội). Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực. Nếu sai tôi chịu hoàn toàn trách nhiệm. Tác giả Nguyễn Minh Tâm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ii http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... i LỜI CAM ĐOAN............................................................................................... ii MỤC LỤC ......................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................. vii DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................. viii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ẢNH ................................................................. x MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................... 4 1.1. Trên thế giới .............................................................................................. 4 1.1.1. Nghiên cứu sinh khối và năng suất rừng ............................................. 4 1.1.2. Nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng................................... 8 1.1.3. Nghiên cứu về cây Mỡ (Manglietia conifera) ................................... 12 1.2. Ở Việt Nam.............................................................................................. 13 1.2.1. Nghiên cứu sinh khối và năng suất rừng ........................................... 13 1.2.2. Nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng................................. 16 1.2.3. Các hoạt động liên quan đến CDM ở Việt Nam ............................... 19 1.2.4. Nghiên cứu về cây Mỡ ...................................................................... 21 1.3. Nhận xét và đánh giá chung .................................................................... 22 Chƣơng 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................. 24 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 24 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................... 24 2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 25 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iii http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3.1. Tổng quan tài liệu: Phân tích, tổng hợp và đánh giá các công trình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam có liên quan đến đề tài. ................ 25 2.3.2. Nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Lào Cai (vị trí địa lý, địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng…). .................................................... 25 2.3.3. Nghiên cứu sinh khối rừng Mỡ trồng thuần loài ở các tuổi khác nhau ở thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai. ............................................................. 25 2.3.4. Nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của một số quần xã rừng Mỡ trồng thuần loài ở các tuổi khác nhau ở thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai. .......... 25 2.3.5. Nghiên cứu mối quan hệ giữa sinh khối, lượng carbon hấp thụ với các nhân tố điều tra rừng chủ yếu và xây dựng bảng tra lượng CO2 hấp thụ của rừng Mỡ cho tỉnh Lào Cai. ................................................................... 25 2.4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 25 2.4.1. Quan điểm và cách tiếp cận của đề tài .............................................. 25 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể ........................................................ 27 Chƣơng 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................. 30 3.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................... 30 3.1.1. Vị trí địa lý ........................................................................................ 30 3.1.2. Địa hình, địa thế ................................................................................ 30 3.1.3. Khí hậu, thuỷ văn .............................................................................. 31 3.1.4. Địa chất, thổ nhưỡng ......................................................................... 33 3.1.5. Hiện trạng đất đai và tài nguyên rừng ............................................... 34 3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ........................................................................ 38 3.2.1. Nguồn nhân lực ................................................................................. 38 3.2.2. Thực trạng chung về kinh tế - xã hội của tỉnh Lào Cai ..................... 39 3.3. Nhận xét đánh giá chung về điều kiện khu vực nghiên cứu ................... 39 3.3.1. Thuận lợi ........................................................................................... 39 3.3.2. Khó khăn ........................................................................................... 40 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iv http://www.lrc-tnu.edu.vn Chƣơng 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 41 4.1. Nghiên cứu sinh khối cây cá thể ............................................................. 41 4.1.1. Nghiên cứu sinh khối tươi cây cá thể ................................................ 41 4.1.2. Nghiên cứu sinh khối khô cây cá thể ................................................ 44 4.1.3. Mối quan hệ sinh khối khô với sinh khối tươi cây cá thể Mỡ .......... 47 4.2. Nghiên cứu sinh khối cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng........................ 48 4.2.1. Nghiên cứu sinh khối cây bụi, thảm tươi .......................................... 48 4.2.2. Nghiên cứu sinh khối vật rơi rụng .................................................... 50 4.3. Nghiên cứu tổng sinh khối toàn lâm phần............................................... 52 4.3.1. Nghiên cứu tổng sinh khối tươi toàn lâm phần ................................. 52 4.3.2. Nghiên cứu tổng sinh khối khô phần trên mặt đất toàn lâm phần .... 55 4.4. Nghiên cứu lượng carbon tích lũy trong cây cá thể ................................ 57 4.4.1. Cấu trúc carbon tích lũy trong cây cá thể .......................................... 57 4.4.2. Mối quan hệ giữa lượng carbon tích lũy trong cây cá thể với các nhân tố điều tra lâm phần ..................................................................................... 60 4.4.3. Mối quan hệ carbon với sinh khối khô cây cá thể............................. 61 4.5. Nghiên cứu lượng carbon tích lũy trong cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng ................................................................................................................. 62 4.5.1. Nghiên cứu lượng carbon tích lũy trong cây bụi, thảm tươi ............. 62 4.5.2. Nghiên cứu lượng carbon tích lũy trong vật rơi rụng ....................... 63 4.6. Nghiên cứu tổng lượng carbon, CO2 hấp thụ trong rừng Mỡ ................. 64 4.6.1. Cấu trúc tổng lượng carbon tích lũy trong lâm phần ........................ 64 4.6.2. Nghiên cứu tổng lượng CO2 được hấp thụ trong phần trên mặt đất của toàn lâm phần ........................................................................................ 65 4.6.3. Mối quan hệ tổng CO2 được hấp thụ bởi phần trên mặt đất của toàn lâm phần với các nhân tố điều tra ............................................................... 66 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên v http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.7. Đề xuất một số ứng dụng trong việc xác định sinh khối và lượng carbon tích lũy rừng trồng Mỡ ................................................................................... 67 4.7.1. Đề xuất ứng dụng xác định sinh khối tươi, sinh khối khô và lượng carbon cây cá thể Mỡ dựa vào các nhân tố điều tra lâm phần .................... 67 4.7.2. Đề xuất ứng dụng xác định sinh khối khô thông qua sinh khối tươi 68 4.7.3. Đề xuất ứng dụng xác định lượng carbon được tích lũy thông qua sinh khối khô cây cá thể .............................................................................. 68 4.7.4. Đề xuất ứng dụng xác định tổng sinh khối tươi và khô phần trên mặt đất cho lâm phần rừng trồng Mỡ ................................................................. 69 4.7.5. Đề xuất ứng dụng xác định tổng lượng CO2 được hấp thụ bởi các phần trên mặt đất trong lâm phần rừng trồng Mỡ ....................................... 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 71 Kết luận........................................................................................................... 71 Kiến nghị ........................................................................................................ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 74 PHỤ LỤC ......................................................................................................... 78 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vi http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CDM : Cơ chế phát triển sạch (Clean Development Mechanism) IPCC : Uỷ ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu (The Intergovermental Panel on Climate Change) UNFCCC : Công ước chống biến đổi khí hậu toàn cầu (United Nations Framework Convention on Climate Change) P.T : Phương trình OTC : Ô tiêu chuẩn VRR : Vật rơi rụng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vii http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1: Cấu trúc sinh khối tươi cây cá thể Mỡ..................................................41 Bảng 4.2: Mối quan hệ giữa tổng sinh khối tươi cây cá thể Mỡ với đường kính thân cây (D1.3) .........................................................................................................43 Bảng 4.3: Cấu trúc sinh khối khô cây cá thể Mỡ trong rừng trồng ......................45 Bảng 4.4: Mối quan hệ giữa tổng sinh khối khô cây cá thể Mỡ với đường kính thân cây (D1.3) .........................................................................................................46 Bảng 4.5: Tỷ lệ sinh khối khô so với sinh khối tươi cây cá thể (%) ....................47 Bảng 4.6: Mối quan hệ giữa tổng sinh khối khô với sinh khối tươi cây cá thể Mỡ trong rừng trồng......................................................................................................47 Bảng 4.7: Cấu trúc sinh khối cây bụi, thảm tươi dưới tán rừng trồng Mỡ ...........48 Bảng 4.8: Mối quan hệ giữa sinh khối tươi và sinh khối khô cây bụi, thảm tươi trong rừng trồng Mỡ...............................................................................................49 Bảng 4.9: Cấu trúc sinh khối vật rơi rụng trong rừng trồng Mỡ ..........................50 Bảng 4.10: Mối quan hệ giữa sinh khối tươi và sinh khối khô vật rơi rụng ........51 Bảng 4.11: Tổng sinh khối tươi toàn lâm phần theo độ tuổi ................................52 Bảng 4.12: Mối quan hệ tổng sinh khối tươi phần trên mặt đất toàn lâm phần với các nhân tố điều tra ................................................................................................54 Bảng 4.13: Tổng sinh khối khô phần trên mặt đất toàn lâm phần theo độ tuổi ...55 Bảng 4.14: Mối quan hệ giữa tổng sinh khối khô phần trên mặt đất toàn lâm phần với các nhân tố điều tra ............................................................................................. 57 Bảng 4.15: Cấu trúc lượng carbon tích lũy trong cây cá thể ................................57 Bảng 4.16: Hàm lượng carbon ở các vị trí khác nhau trên thân ...........................59 Bảng 4.17: Mối quan hệ giữa tổng lượng carbon tích lũy trong cây cá thể với các nhân tố điều tra .......................................................................................................60 Bảng 4.18: Mối quan hệ giữa carbon với sinh khối khô cây cá thể .....................61 Bảng 4.19: Cấu trúc carbon tích lũy trong cây bụi, thảm tươi ở rừng trồng Mỡ .62 Bảng 4.20: Mối quan hệ giữa carbon với sinh khối khô cây bụi, thảm tươi ........62 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên viii http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 4.21: Lượng carbon tích lũy trong vật rơi rụng ở rừng trồng Mỡ...............63 Bảng 4.22: Mối quan hệ giữa lượng carbon với sinh khối khô vật rơi rụng ........63 Bảng 4.23: Hàm lượng carbon tích lũy trong lâm phần .......................................64 Bảng 4.24: Hàm lượng CO2 hấp thụ phần trên mặt đất trong lâm phần ..............65 Hình 4.7: Biểu đồ tổng lượng CO2 hấp thụ toàn lâm phần ...................................66 Bảng 4.25: Mối quan hệ giữa CO2 được hấp thụ bởi phần trên mặt đất toàn lâm phần với các nhân tố điều tra .................................................................................66 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ix http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ẢNH Hình 2.1: Sơ đồ các bước tiến hành nghiên cứu của đề tài .........................................26 Hình 2.2: Sơ đồ ô tiêu chuẩn, ô thứ cấp và ô dạng bản ...............................................27 Hình 4.1: Biểu đồ sinh khối tươi cây cá thể Mỡ theo tuổi của rừng trồng ................42 Hình 4.2: Cấu trúc sinh khối tươi cây cá thể Mỡ trong rừng trồng ............................43 Hình 4.3: Cấu trúc sinh khối tươi phần trên mặt đất toàn lâm phần ..........................53 Hình 4.4: Cấu trúc sinh khối khô phần trên mặt đất toàn lâm phần ...........................56 Hình 4.5: Biểu đồ carbon cây cá thể theo tuổi .............................................................58 Hình 4.6: Cấu trúc carbon trong cây cá thể Mỡ ...........................................................59 Ảnh 1: Đo đường kính ngang ngực bằng thước kẹp kính...........................................96 Ảnh 2: Đo đường kính tán bằng thước dây ..................................................................96 Ảnh 3: Rừng Mỡ trồng thuần loài 10 tuổi tại xã Hợp Thành - Thành phố Lào Cai.97 Ảnh 4: Rừng Mỡ trồng thuần loài 8 tuổi tại xã Đồng Tuyển - Thành phố Lào Cai.97 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên x http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Rừng là nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá của con người. Rừng có vai trò hết sức quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, giữ cân bằng sinh thái và sự phát triển bền vững trên Trái Đất. Sự biến đổi khí hậu đang đe dọa đến đời sống của nhiều dân tộc trên khắp hành tinh. Con người đang phải đối mặt với những tác động của biến đổi khí hậu như: dịch bệnh, đói nghèo, mất nơi ở, thiếu đất canh tác, sự suy giảm đa dạng sinh học... Các nhà khoa học cho rằng, nguyên nhân trực tiếp của sự biến đổi khí hậu là do phát thải quá mức khí nhà kính, đặc biệt là CO 2. Với diện tích rừng đang ngày một thu hẹp cộng với quá trình khai thác rừng không hợp lí chính là cơ hội để lượng CO2 tích tụ ngày càng nhiều trong bầu khí quyển. Theo Christopher Field: “Lượng carbon tích trữ trong hệ sinh thái rừng thấp, dẫn đến CO2 trong khí quyển tăng nhanh hơn và quá trình nóng lên toàn cầu diễn ra cũng mạnh hơn” và theo tuyên bố của tổ chức Thống kê Nam cực (BAS) của Anh cho biết năm 2006 có gần 10 tỉ tấn khí CO 2 trong khí quyển Trái Đất, tăng 35% so với năm 1990. Vì vậy nghiên cứu carbon trở thành một vấn đề trọng tâm trong khoa học kể từ khi mức độ phát thải khí CO2 ngày càng tăng lên. Trên thực tế lượng CO2 hấp thụ phụ thuộc vào kiểu rừng, trạng thái rừng, loài cây ưu thế, tuổi lâm phần, rừng cây có khả năng hấp thụ CO2 ở các mùa khác nhau. Muốn giảm tác hại nhà kính, đòi hỏi phải có những nghiên cứu, đánh giá về khả năng hấp thụ của từng kiểu thảm thực vật rừng cũng như các trạng thái rừng cụ thể để làm cơ sở lượng hóa những giá trị kinh tế mà rừng đem lại. Nghị định thư Kyoto với cơ chế phát triển sạch - CDM - mở ra cơ hội cho các nước đang phát triển trong việc tiếp nhận đầu tư từ các nước phát triển để thực hiện các dự án lớn về trồng rừng, phục hồi rừng, quản lí bảo vệ rừng tự nhiên, thúc đẩy sản xuất nông nghiệp theo hướng nông lâm kết hợp góp phần Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 http://www.lrc-tnu.edu.vn phát triển đất nước theo hướng bền vững. Nghiên cứu khả năng cố định CO 2 trong thực vật thân gỗ để xác định giá trị kinh tế với chức năng phòng hộ môi trường sinh thái của rừng là một hướng nghiên cứu mới cần được quan tâm và phát triển. Mỡ (Manglietia conifera) là loài cây gỗ lớn, cao tới 25 - 30m, đường kính ngang ngực đạt tới 50 - 60cm, thân thẳng, tròn, vỏ xám bạc, thịt màu trắng và có mùi thơm nhẹ. Gỗ mỡ màu sáng hoặc vàng nhạt, mềm nhẹ, tỷ trọng 0,48, gỗ mịn, ít nứt nẻ, mối mọt. Đây là loài cây sinh trưởng nhanh, tỉa cành tự nhiên tốt, tái sinh chồi mạnh, có thể kinh doanh một, hai luân kỳ tiếp theo với năng suất cao, nên mục đích kinh doanh chủ yếu từ trước tới nay đối với loài cây này là cung cấp gỗ nhỏ, gỗ nguyên liệu giấy, gỗ gia dụng, gỗ dán lạng, gỗ trụ mỏ,... Ngày nay, với công nghệ tạo ván ghép thanh gỗ mỡ được dùng để chế tạo ra các đồ mộc cao cấp xuất khẩu rất có giá trị được khách hàng nước ngoài ưa dùng. Với những lý do đó Mỡ đã được chọn là một trong những loài cây trồng rừng chủ lực vùng trung tâm Bắc Bộ và Đông Bắc Việt Nam theo quyết định số 16/2005/QĐ-BNN ngày 15/3/2005 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Mỡ là loài cây được nghiên cứu tương đối toàn diện về kỹ thuật gây trồng, tăng trưởng, sinh trưởng, chọn tạo giống, trồng rừng thâm canh, sản lượng gỗ và ảnh hưởng của Mỡ tới khí hậu, đất đai,... Tuy nhiên, nghiên cứu về sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của rừng Mỡ chưa được tiến hành một cách hệ thống và đầy đủ. Cơ chế phát triển sạch (CDM) đang mở ra vận hội mới cho ngành lâm nghiệp nước ta trong việc bán lượng carbon được hấp thụ bởi rừng thì Mỡ là một trong những loài cây trồng rừng rất được chú ý. Để có cơ sở cho việc tính toán giá trị thương mại carbon mà rừng Mỡ trồng có thể tạo ra, việc nghiên cứu xác định sinh khối và lượng carbon hấp thụ của rừng Mỡ là rất cần thiết. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 http://www.lrc-tnu.edu.vn Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp thụ khí CO2 của một số quần xã rừng trồng mỡ ở thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai”, nhằm đưa ra những dẫn liệu về khả năng tích luỹ carbon của rừng trồng mỡ ở thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 http://www.lrc-tnu.edu.vn Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu sinh khối và năng suất rừng Sinh khối và năng suất rừng là những vấn đề đã được rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Từ những năm 1840 trở về trước, đã có những công trình nghiên cứu về 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 biểu luật tối thiểu của Liebig, J thành luật “năng suất” (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. - Riley, G.A (1944) [34], 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 (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. - 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 (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. - Duyiho cho biết thực vật ở biển hàng năm quang hợp đến 3x10 10 tấn vật chất hữu cơ, còn trên mặt đất là 5,3x1010 tấn. Riêng với hệ sinh thái rừng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 http://www.lrc-tnu.edu.vn 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) [11]. - Dajoz (1971) tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái như sau: + Mía ở châu Phi: 67 tấn/ha/năm. + Rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi: 20 tấn/ha/năm. + Savana cỏ Mỹ (Penisetum purpureum) châu Phi: 30 tấn/ha/năm. + Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức): 10,5 - 15,5 tấn/ha/năm. + Đồng cỏ tự nhiên Deschampia và Trifolium ở vùng ôn đới là 23,4 tấn/ha/năm. + 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) [20]. - Canell, M.G.R (1981) [29] 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 một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới. - 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% (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. 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. Tuỳ 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: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 http://www.lrc-tnu.edu.vn - Một số tác giả như Trasnean (1926), Huber (Đức, 1952), Monteith (Anh, 1960 - 1962), Lemon (Mỹ, 1960 - 1987), Inone (Nhật, 1965 - 1968),… 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) Mark, P.L (1971) 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” (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. - 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 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 (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. - Newbuold.P.J (1967) [32] 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 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 (Whitaker, 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) (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 http://www.lrc-tnu.edu.vn - Edmonton. Et. Al (1968) đề xướng phương pháp Oxygen 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. - Schumarcher, Spurr, Prodan, Alder, Abadie: đã sử dụng mô hình toán học để mô phỏng sinh khối, năng suất rừng thông qua một số nhân tố điều tra như: đường kính, chiều cao, cấp đất, tuổi, mật độ,… - Phương pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối được mô tả bởi Shurrman và Geodewaaen (1971), Moore (1973), Gadow và Hui (1999), Oliveira và cộng sự (2000), Voronoi (2001), McKenzie và cộng sự (2001) (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. - Bộ phận cây bụi và những cây tầng dưới của tán rừng đóng góp một phần quan trọng trong tổng sinh khối rừng. Có nhiều phương pháp để xác định sinh khối cho cây bụi và cây tầng dưới trong hệ sinh thái cây gỗ (Catchpole và Wheeler, 1992). Các phương pháp bao gồm: (1)- Lấy mẫu toàn bộ cây (quadrats); (2)- phương pháp kẻ theo đường; (3)- phương pháp mục trắc; (4)phương pháp lấy mẫu kép sử dụng tương quan. Các nhà sinh thái rừng đã dành sự quan tâm đặc biệt đến nghiên cứu sự khác nhau về sinh khối rừng ở các vùng sinh thái. Tuy nhiên, việc xác định đầy đủ sinh khối rừng không dễ dàng, đặc biệt là sinh khối của hệ rễ, nên việc làm sáng tỏ vấn đề trên đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn nữa mới đưa ra được những dẫn liệu mang tính thực tiễn và có sức thuyết phục cao. Hiện nay tồn tại 3 cách tiếp cận để xác định sinh khối rừng như sau: Cách i) Tiếp cận thứ nhất: Dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối rừng với kích thước của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó. Hướng tiếp cận này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và châu Âu (Whittaker, 1966; Tritton và Hornbeck, 1982; Smith và Brand, 1983) (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 http://www.lrc-tnu.edu.vn Cách ii) Tiếp cận thứ hai: Xác định sinh khối rừng thông qua đo trực tiếp quá trình sinh lý điều khiển cân bằng carbon trong hệ sinh thái. Cách này bao gồm việc đo cường độ quang hợp và hô hấp cho từng thành phần trong hệ sinh thái rừng (lá, cành, thân, rễ), sau đó ngoại suy ra lượng CO2 tích lũy trong toàn bộ hệ sinh thái. Các nhà sinh thái rừng thường sử dụng tiếp cận này để dự tính tổng sản lượng nguyên, hô hấp của hệ sinh thái và sinh khối hiện có của nhiều dạng rừng trồng hỗn giao ở Bắc Mỹ (Botkin và cộng sự, 1970; Woodwell và Botkin, 1970). Cách iii) Tiếp cận thứ ba: Được phát triển trong những năm gần đây với sự hỗ trợ của kỹ thuật vi khí tượng học (micrometeological techniques). Phương pháp phân tích hiệp phương sai dòng xoáy đã cho phép định lượng sự thay đổi của lượng CO2 theo mặt phẳng đứng của tán rừng. Căn cứ vào tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ, số liệu CO2 theo mặt phẳng đứng để dự đoán lượng carbon đi vào và đi ra khỏi hệ sinh thái rừng theo định kỳ từng giờ, từng ngày, từng năm. Kỹ thuật này đã áp dụng thành công ở rừng thứ sinh Harward Massachusetts. Tổng lượng carbon tích lũy dự đoán theo phương pháp phân tích hiệp phương sai dòng xoáy là 3,7 megagram/ha/năm. Tổng lượng carbon hô hấp của toàn bộ hệ sinh thái vào ban đêm là 7,4 megagram/ha/năm. Vì thế tổng lượng carbon đi vào hệ sinh thái là 11,1 megagram/ha/năm (Wofsy và cộng sự, 1993). 1.1.2. Nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng Trên cơ sở các phương pháp tiếp cận về sinh khối rừng nêu trên, các nhà khoa học đã nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon cho các đối tượng khác nhau và đã thu được các kết quả đáng kể. Để nghiên cứu lượng carbon hấp thụ, các mẫu thứ cấp đã được dùng để phân tích hàm lượng carbon theo phương pháp đốt cháy (Rayment và Higginsin, 1992). Mẫu thứ cấp được đốt cháy bằng oxi tinh khiết trong môi trường nhiệt độ cao và chuyển toàn bộ carbon thành carbonoxit, sau đó Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 http://www.lrc-tnu.edu.vn carbonoxit được tách ra bằng máy dò của dòng Heli tinh khiết. Các loại oxit khác (nitơ, lưu huỳnh,…) được tách ra từ dòng khí. Hàm lượng carbon được tính toán bằng phương pháp không tán sắc của vùng quang phổ hồng ngoại. Phân tích hàm lượng carbon bằng hai phương pháp phép sắc ký của dòng khí và quang phổ khối (Gifford, 2000). Sử dụng phương pháp đốt lò có thể phân tích được hàm lượng nitơ oxit cùng với hàm lượng carbonoxit và có thể phân tích thêm các loại khoáng để tăng thêm giá trị của số liệu. Rừng là bể chứa carbon khổng lồ của Trái Đất. Tổng lượng hấp thu dự trữ carbon của rừng trên toàn thế giới khoảng 830 PgC, trong đó carbon trong đất lớn hơn 1,5 lần carbon dự trữ trong thảm thực vật (Brown, 1997). Đối với rừng nhiệt đới, có tới 50% lượng carbon dự trữ trong thảm thực vật và 50% dự trữ trong đất (Dixon et al., 1994 [30]; Brown, 1997; IPCC, 2000; Pregitzer and Euskirchen, 2004 [33]) (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. Theo ước tính, hoạt động trồng rừng và tái trồng rừng trên thế giới có tỷ lệ hấp thu CO2 ở sinh khối là 0,4 - 1,2 tấn/ha/năm ở vùng cực bắc; 1,5 - 4,5 tấn/ha/năm ở vùng ôn đới và 4 - 8 tấn/ha/năm ở các vùng nhiệt đới (Dixon et al., 1994 [30]; IPCC, 2000) (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. Brown và cộng sự (1996) [28] đã ước lượng tổng lượng carbon mà hoạt động trồng rừng trên thế giới có thể hấp thu tối đa trong vòng 5 năm (1995 2000) là khoảng 60 - 87 Gt C, với 70% ở rừng nhiệt đới, 25% ở rừng ôn đới và 5% ở rừng cực bắc (Cairns et al., 1997). Tính tổng lại rừng trồng có thể hấp thu được 11 - 15% tổng lượng CO2 phát thải từ nguyên liệu hoá thạch trong thời gian tương đương (Brown, 1997) (dẫn theo Võ Đại Hải - 2009) [5]. Một số kết quả nghiên cứu về khả năng hấp thụ carbon của các dạng rừng - Năm 1980, Brown và cộng sự đã sử dụng công nghệ GIS dự tính lượng carbon trung bình trong rừng nhiệt đới Châu Á là 144 tấn/ha trong phần sinh khối và 148 tấn/ha trong lớp đất mặt với độ sâu 1m, tương đương 42 - 43 tỷ tấn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Xem thêm -