Tài liệu Nghiên cứu khả năng tích lũy các bon r ừng trồng thông mã vĩ (pinus massoniana lamb) tại xã trung thành, huy ện tràng định, tỉnh lạng sơn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ LAN HƯƠNG Tên đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CÁC BON RỪNG TRỒNG THÔNG MÃ VĨ (Pinus massoniana Lamb) TẠI XÃ TRUNG THÀNH, HUYỆN TRÀNG ĐỊNH, TỈNH LẠNG SƠN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành : Lâm nghiệp Lớp : K43 – Lâm nghiệp – N01 Khoa : Lâm nghiệp Khóa học : 2011 – 2015 Giảng viên hướng dẫn : 1. ThS. Dương Văn Đoàn 2. TS. Nguyễn Công Hoan THÁI NGUYÊN , NĂM 2015 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ LAN HƯƠNG Tên đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CÁC BON RỪNG TRỒNG THÔNG MÃ VĨ (Pinus massoniana Lamb) TẠI XÃ TRUNG THÀNH, HUYỆN TRÀNG ĐỊNH, TỈNH LẠNG SƠN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành : Lâm nghiệp Khoa : Lâm nghiệp Khóa học : 2011 – 2015 THÁI NGUYÊN , NĂM 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình ngiên cứu khoa học của bản thân tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu là quá trình điều tra trên thực địa hoàn toàn trung thực, chưa công bố trên các tài liệu, nếu có gì sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm! Thái Nguyên, ngày XÁC NHẬN CỦA GVHD tháng năm 2015 Người viết cam đoan Trần Thị Lan Hương XÁC NHẬN CỦA GV CHẤM PHẢN BIỆN (Ký, họ và tên) i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt chương trình đào tạo trong nhà trường học đi đôi với hành, mỗi sinh viên khi ra trường cần chuẩn bị cho mình lượng kiến thức chuyên môn vững vàng cùng với những kỹ năng chuyên môn cần thiết. Và thời gian thực tập tốt nghiệp là khoảng thời gian cần thiết để mỗi người vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, xây dựng phong cách làm việc khoa học của một kỹ sư Nông lâm nghiệp. Được sự giúp nhất trí của ban chủ nhiệm khoa Lâm Nghiệp và giáo viên hướng dẫn, tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu khả năng tích lũy các bon rừng trồng Thông mã vĩ (Pinus massoniana Lamb) tại xã Trung Thành, huyện Tràng Định, tỉnh Lạng Sơn”. Sau thời gian thực tập được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong khoa lâm nghiệp, UBND xã Trung Thành, huyện Tràng Định, tỉnh Lạng Sơn cùng với sự cố gắng của bản thân khóa luận tốt nghiệp đã được hoàn thành. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS. Dương Văn Đoàn và TS. Nguyễn Công Hoan đã hướng dẫn tôi hoàn thành khóa luận. Tôi chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa lâm nghiệp cùng UBND xã Trung Thành, huyện Tràng Định, tỉnh Lạng Sơn đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu đề tài thực tập tốt nghiệp. Do trình độ còn hạn chế và thời gian thực tập có hạn nên bản khóa luận không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Vậy tôi kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa cùng toàn thể các bạn sinh viên. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng 5 năm 2014 Sinh viên Trần Thị Lan Hương ii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Hiện trạng sử dụng đất của xã Trung Thành ................................. 17 Bảng 2.2. Phân bố dân cư – tỷ lệ lao động .................................................... 19 Bảng 2.3. Cơ cấu thành phần dân tộc của xã Trung Thành năm 2013........... 20 Bảng 4.1. Sinh khối tươi cây gỗ trên 9 lâm phần .......................................... 34 Bảng 4.2. Phương trình tương quan giữa sinh khối tươi các bộ phận cây tiêu chuẩn với D1,3 ............................................................................................... 35 Bảng 4.3. Sinh khối tươi cây bụi thảm tươi, thảm mục ................................. 36 Bảng 4.4. Tổng sinh khối tươi rừng trồng Thông mã vĩ ................................ 38 Bảng 4.5. Bảng sinh khối khô cây gỗ trên 9 lâm phần .................................. 41 Bảng 4.6. Phương trình tương quan giữa sinh khối khô các bộ phận cây tiêu chuẩn với D1,3 ............................................................................................... 42 Bảng 4.7. Sinh khối khô cây bụi thảm tươi, thảm mục ................................. 43 Bảng 4.8. Tổng sinh khối khô rừng trồng Thông mã vĩ ................................ 45 Bảng 4.9. Tổng lượng tích lũy các bon cây gỗ rừng trồng Thông mã vĩ trên 9 lâm phần....................................................................................................... 48 Bảng 4.10. Phương trình tương quan giữa lượng tích lũy các bon của các bộ phận cây tiêu chuẩn với D1,3 ......................................................................... 49 Bảng 4.11. Các bon cây bụi thảm tươi và thảm mục ..................................... 50 Bảng 4.12. Tổng lượng các bon tích lũy rừng trồng Thông mã vĩ ................. 52 iii DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Sơ đồ ô tiêu chuẩn ........................................................................ 26 Hình 4.1. Sinh khối tươi các bộ phận cây tiêu chuẩn rừng trồng Thông mã vĩ ..................................................................................................................... 33 Hình 4.2. Sinh khối tươi cây bụi, thảm tươi, thảm mục ................................ 37 Hình 4.3. Tổng sinh khối tươi rừng trồng Thông mã vĩ ................................ 39 Hình 4.4. Sinh khối khô cây tiêu chuẩn rừng Thông mã vĩ ........................... 40 Hình 4.5. Sinh khối khô cây bụi thảm tươi, thảm mục .................................. 44 Hình 4.6. Tổng sinh khối khô rừng trồng Thông mã vĩ ................................. 46 Hình 4.7. Trữ lượng các bon cây cá lẻ tại xã Trung Thành ........................... 47 Hình 4.8. Các bon cây bụi thảm tươi và thảm mục ....................................... 51 Hình 4.9. Tổng lượng các bon tích lũy rừng trồng Thông mã vĩ ................... 53 iv DANH MỤC VIẾT TẮT 1 C Các bon 2 CDM Cơ chế phát triển sạch (Clean Development Mechanism) 3 Dt Đường kính tán 4 D1.3 Đường kính 1,3m 5 G Tiết diện ngang 6 Hvn Chiều cao vút ngọn 7 Mc Trữ lượng các bon 8 N Mật độ 9 Pk Tỉ lệ sinh khối khô 10 SKK Sinh khối khô 11 SKT Sinh khối tươi 12 V Thể tích 13 Wk Sinh khối khô 14 Wt Sinh khối tươi v MỤC LỤC Phần 1: MỞ ĐẦU ......................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 3 1.2.1. Về lý luận ............................................................................................. 3 1.2.2. Về thực tiễn .......................................................................................... 3 1.3. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................... 3 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học ..................................... 3 1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất ........................................................... 3 Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 4 2.1. Cơ sở khoa học ........................................................................................ 4 2.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .............................................. 6 2.2.1. Những nghiên cứu về sinh khối và tích lũy các bon trên thế giới .......... 6 2.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................ 10 2.3. Tổng quan khu vực nghiên cứu.............................................................. 16 2.3.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội ................................................... 16 Phần 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................................................................... 25 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................... 25 3.1.1. Đối tương nghiên cứu ......................................................................... 25 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 25 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ............................................................ 25 3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 25 3.3.1. Nghiên cứu sinh khối tươi và khô rừng trồng Thông .......................... 25 3.3.2. Nghiên cứu khả năng tích lũy các bon rừng trồng Thông.................... 25 3.4. Phương pháp nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi .................................. 26 3.4.1. Phương pháp luận ............................................................................... 26 3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu .............................................................. 27 vi 3.4.3. Phương pháp kế thừa .......................................................................... 29 3.4.4. Phương pháp xử lý số liệu .................................................................. 29 Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 32 4.1. Một số chỉ tiêu thống kê 27 cây tiêu chuẩn chặt ngả rừng trồng Thông mã vĩ tại xã Trung Thành, huyện Tràng Định, tỉnh Lạng Sơn............................ 32 4.2. Đặc điểm sinh khối tươi của rừng Thông mã vĩ tại xã Trung Thành, huyện Tràng Định, tỉnh Lạng Sơn ................................................................ 32 4.2.1. Đặc điểm sinh khối tươi rừng trồng Thông mã vĩ ............................... 32 4.2.2. Đặc điểm sinh khối tươi của cây bụi thảm tươi ................................... 36 4.2.3. Đặc điểm tổng sinh khối tươi cả lâm phần Thông mã vĩ ..................... 37 4.3. Đặc điểm sinh khối khô của rừng Thông mã vĩ tại xã Trung Thành, huyện Tràng Định, tỉnh Lạng Sơn ................................................................ 39 4.3.1. Đặc điểm sinh khối khô của lâm phần Thông mã vĩ............................ 39 4.3.2. Đặc điểm sinh khối khô của cây bụi thảm tươi, thảm mục trong lâm phần Thông mã vĩ......................................................................................... 42 4.3.3. Đặc điểm tổng sinh khối khô của lâm phần Thông mã vĩ.................... 44 4.4. Trữ lượng các bon của lâm phần Thông mã vĩ ....................................... 46 4.4.1. Trữ lượng các bon cây cá lẻ ................................................................ 46 4.4.2. Tổng lượng tích lũy các bon cây gỗ trong rừng trồng Thông mã vĩ..... 47 4.4.3. Tổng hợp tương quan các bon các bộ phận cây tiêu chuẩn với D1.3..... 48 4.4.4. Trữ lượng các bon tích lũy trong cây bụi thảm tươi, thảm mục của rừng trồng Thông mã vĩ ........................................................................................ 49 4.4.5. Tổng định lượng các bon tích lũy trong lâm phần Thông mã vĩ .......... 52 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................ 54 5.1. Kết luận ................................................................................................. 54 5.2. Đề nghị .................................................................................................. 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 56 PHỤ LỤC........................................................................................................ 1 Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Hiện nay khí hậu toàn cầu đang bị biến đổi theo chiều hướng ngày càng xấu đi. Thiên tai xảy ra ngày càng nhiều, ngày càng mạnh, nó không chỉ ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của muôn loài mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến mọi mặt của đời sống con người. Nguyên nhân của sự biến đổi đó là do nhiệt độ trung bình trên bề mặt trái đất đang tăng lên dần trong 200 năm trở lại đây và nhiệt độ sẽ tiếp tục tăng lên nếu ta không tìm ra giải pháp để giải quyết những vấn đề đó. Nhiều bằng chứng khoa học cho thấy sự ấm dần lên của khí hậu liên quan đến sự tích lũy các hiệu ứng nhà kính: CO2, CH4 và các khí khác. Trong đó khí CO2 được coi là một trong những nguyên nhân chính. Hiện nay nồng độ CO2 trong khí quyển cao hơn bất kì thời kì nào trong nửa triệu năm trở lại đây và lượng CO2 trong khí quyển vẫn đang có xu hướng tiếp tục tăng bởi các bon trong khí quyển ngày càng nhiều. Từ năm 1850 đến năm 1998 có tới 270Gt các bon xâm nhập vào bầu khí quyển Trái Đất, kết quả của đốt nhiên liệu và phá rừng, 136Gt các bon tạo thành từ việc thay đổi mục đích sử dụng đất. 2/3 số các bon đó được đại dương và môi trường sinh thái trên bề mặt Trái Đất sử dụng. Nhưng 1/3 số còn lại tương ứng với 176Gt các bon còn đọng lại trong khí quyển và nó làm tăng lượng khí CO2 có trong khí quyển lên 20%. Theo tính toán của các nhà khoa học khi nồng độ CO2 có trong khí quyển tăng gấp đôi thì nhiệt độ bề mặt trái đất tăng lên khoảng 30C. Theo kết quả nghiên cứu thì năm 1855 đến năm 1940 nhiệt độ trái đất tăng 0,50C, nếu không có các biện pháp khắc phục hiệu ứng nhà kính thì nhiệt độ trái đất sẽ không ngừng tăng lên. 2 Hệ sinh thái trên cạn đóng một vai trò quan trọng trong chu trình các bon toàn cầu (C). Rừng nhiệt đới ở Việt Nam liên tục thay đổi do hệ quả của việc khai thác rừng và chuyển đổi sang các loại hình sử dụng đất khác. Bởi kết quả của những thay đổi này, những nghiên cứu về tích lũy Các bon của các hệ sinh thái rừng đã được tiến hành trong vài năm qua ở Việt Nam. Lượng các bon tích lũy trong các loại rừng tự nhiên ở Việt Nam từ 66,05 206,23 tấn C/ha (Vũ Tấn Phương, 2009). Trong khi đó, đối với các loại rừng trồng ở Việt Nam, tùy theo loài cây trồng và tuổi của rừng mà lượng các bon tích lũy có thể từ 4,8 - 173,93 tấn C/ha (Ngô Đình Quế, 2008). Đối với các trạng thái thảm cỏ và cây bụi lượng các bon tích lũy có thể đạt từ 4 - 20 tấn C/ha (Vũ Tấn Phương, 2006). Trung Thành là xã vùng cao của huyện Tràng Định, tỉnh Lạng Sơn có diện tích rừng trồng Thông mã vĩ lớn. Cuộc sống của người dân ở đây vẫn còn phụ thuộc nhiều vào rừng. Trong những năm gần đây Thông mã vĩ (Pinus massoniana Lamb) đã và đang có vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế, xã hội của địa phương thông qua các lợi ích trực tiếp như khai thác lâm sản, cải tạo và giữ đất, điều tiết nguồn nước, hạn chế xói mòn, hấp thụ CO2 và tích lũy các bon. Do đó việc nghiên cứu khả năng tích lũy các bon ở rừng rừng trồng Thông mã vĩ thuần loài làm cơ sở khoa học cho việc áp dụng chi trả dịch vụ môi trường rừng, giá trị thương mại của các bon. Xuất phát từ thực tiễn, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng tích lũy các bon rừng trồng Thông mã vĩ (Pinus massoniana Lamb) tại xã Trung Thành, huyện Tràng Định, tỉnh Lạng Sơn”. 3 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1. Về lý luận Cung cấp những luận cứ khoa học về khả năng tích lũy các bon ở rừng trồng Thông mã vĩ thần loài, đều tuổi làm cơ sở khoa học cho việc chi trả dịch vụ môi trường rừng trong tương lai tại khu vực nghiên cứu. 1.2.2. Về thực tiễn Xác định được khả năng tích lũy các bon ở rừng Thông mã vĩ tại khu vực nghiên cứu. 1.3. Ý nghĩa của đề tài 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học Thực hiện đề tài này sẽ củng cố cho sinh viên những kiến thức đã học trên lớp vào thực tiễn, nhằm giúp cho sinh viên được làm quen dần với thực tế sản xuất. Sau khi hoàn thành đề tài sinh viên có thể học được các phương pháp, kỹ năng trong lập kế hoạch, viết báo cáo, phân tích đánh giá kết quả... Đây là những vấn đề cần thiết cho công việc sau nay. 1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, là điều kiện để thực hiện các biện pháp kĩ thuật lâm sinh. Để xây dựng các biện pháp kỹ thuật hay nâng cao các quá trình quản lý bảo vệ và phát triển rừng theo các biện pháp kỹ thuật tốt hơn, nhằm nâng cao chất lượng rừng. Góp phần nâng cao nhận thức của người dân trong bảo vệ tài nguyên rừng. 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở khoa học Thực vật hấp thu khí CO2 trong quá trình quang hợp và chuyển thành những hợp chất hữu cơ (đường, lipit, protein...) trong sinh vật sản xuất (thực vật), các hợp chất này là thức ăn cho sinh vật tiêu thụ. Cuối cùng là xác bã thực vật, sản phẩm bài tiết sinh vật, phân hủy. Chúng ta thấy trong môi trường các bon là chất vô cơ (khí). Nhưng được quần xã sinh vật sử dụng thành chất hữu cơ một phần làm thức ăn cho sinh vật tiêu thụ, phần lớn được tích lũy ở dạng sinh khối thực vật như trong các bộ phận của cây (thân, cành, lá...) * Tên, đặc điểm hình thái thực vật của loài nghiên cứu Thông mã vĩ Tên khác: Thông đuôi ngựa, mã vĩ tùng Họ: Thông – Pinaceae Tên thương phẩm: Maweisong pine Hình thái Thông mã vĩ Thông mã vĩ là cây gỗ lớn, cao 20 – 30 (-40) m, thân thẳng, tròn. Vỏ ngoài màu nâu đỏ, nhưng ở phía gốc lại có màu nâu đen, khi già thường bong ra từng mảng. Cành non màu hung hoặc màu vàng nhạt, nhẵn. Lá hình kim, màu xanh nhạt, tập trung ở đầu cành, mềm, rủ xuống, thường 2 (rất ít khi 3) lá trong một bẹ, dài 12 - 20cm. Nón cái có dạng gần hình cầu khi còn non, nhưng khi già lại có dạng hình trứng, dài 4 - 7cm, đường kính 2,5 - 4cm, khi chín có màu hạt dẻ. Hạt Thông mã vĩ màu nâu nhạt, có cánh mỏng dài khoảng 1,5cm. 5 Đặc điểm hình thái thực vật Cây Thông mã vĩ ưa khí hậu á nhiệt đới, thường phân bố ở các khu vực có nhiệt độ trung bình năm không vượt quá 21,50C. Cây thích hợp với những khu vực có nhiệt độ không khí trung bình năm trong khoảng 1821,50C và tổng lượng mưa hàng năm 1.000 - 2.500 mm. Tuy vậy, vẫn có thể đưa Thông mã vĩ đến trồng ở những khu vực có nhiệt độ trung bình năm lên tới 22 - 230C, nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất 250C - 290C, song chúng sinh trưởng kém và dễ bị sâu bệnh. Thông mã vĩ ưa sáng, ưa nóng ấm và không chịu được bóng. Hệ rễ của cây phát triển nhanh và ăn sâu vào đất. Chúng sinh trưởng tốt ở những khu vực có tầng đất mặt sâu, chua (pH = 4,5 - 6) và thoát nước. Tuy vậy, Thông mã vĩ vẫn có thể mọc trên các vùng đất bạc màu, với tầng đất mặt mỏng, chua và khô hạn. Trên các đồi núi, đất bạc màu với thảm thực vật ưu thế là Sim (Rhodomyrtus tomentosa (Ait.) Hass.), Chổi sể (Baeckea frutescens L.), Mua (Melastoma spp.),… đều có thể trồng Thông mã vĩ. Ở điều kiện đất nghèo kiệt, khô hạn Thông mã vĩ có sức chống chịu kém hơn so với Thông nhựa. Nhưng nếu ở điều kiện khí hậu và đất đai tương đối thích hợp Thông mã vĩ lại sinh trưởng nhanh hơn so với Thông nhựa. Trong 10 năm đầu tiên, Thông mã vĩ có tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm đạt khoảng 0,7 - 0,8m theo chiều cao và 1,3 - 1,5cm theo đường kính thân. Sinh khối tăng trưởng hàng năm có thể đạt trung bình 5 - 10m3/ha. Trong giai đoạn đầu tốc độ tăng trưởng của Thông mã vĩ thường tương đối cao, nhưng ở các giai đoạn sau thì chậm dần. Thông mã vĩ thường bắt đầu ra nón ở giai đoạn 5 - 6 tuổi: Cây thường ra nón vào tháng 4 - 5 và chín vào các tháng 11 - 12 của năm sau. 6 Phân bố tự nhiên của loài Thông Thông mã vĩ đã được trồng tại Lạng Sơn, Quảng Ninh, Hà Giang, Lai Châu, Vĩnh Phúc, Thái Nguyên, Hà Tây, Thanh Hoá, Nghệ An. Thông mã vĩ là cây nguyên sản ở miền Nam Trung Quốc (Quảng Đông, Quảng Tây). Công dụng Thông mã vĩ Trong nhựa Thông mã vĩ thì hàm lượng tinh dầu có khoảng 30-35%, colophan khoảng trên dưới 60%. Trong lá chứa 0,2% tinh dầu và trong nón cái cũng chứa 0,2-0,4% tinh dầu. Thành phần chính trong tinh dầu lá là các hợp chất pinen, còn trong tinh dầu nón cái là limonen. Công dụng Thông mã vĩ: gỗ dùng chủ yếu cho xây dựng, trụ mỏ, đóng đồ gia dụng, làm diêm, các công trình dưới nước. Gỗ chứa khoảng 62% là xenlulozo và có thể dùng để sản xuất giấy và sợi nhân tạo, và gỗ trụ mỏ có giá trị. Nhựa là nguồn nguyên liệu cho một số mặt hàng trong công nghiệp và y tế. Một số địa phương tại miền Nam Trung Quốc đã dùng nhựa Thông mã vĩ làm thuốc chữa sỏi mật, thấp khớp và mụn nhọt. Tuy có tính chống chịu kém hơn so với Thông nhựa và Thông ba lá, nhưng Thông mã vĩ vẫn được coi là “cây tiên phong”, là đối tượng trồng rừng trên các vùng đất trống, đồi núi trọc, đất đai cằn cỗi, khô hạn. 2.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2.2.1. Những nghiên cứu về sinh khối và tích lũy các bon trên thế giới a. Những nghiên cứu về sinh khối rừng trồng Sinh khối, năng suất gắn liền với quá trình quang hợp, là kết quả của quá trình sinh học, mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong kinh doanh rừng. Tiêu biểu cho lĩnh vực này có các tác giả sau: 7 Liebig J. V. (1840) [19] lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động phân bón tới thực vật và phát triển thành định luật “tối thiểu”. Riley G. A. (1944) [23], Fleming R. H. (1957) [24] tổng kết lịch sử ra đời và phát triển của sinh khối và năng suất trong công trình nghiên cứu của mình. Lieth H. (1964) [20] đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng biểu đồ năng suất, đồng thời sự ra đời của phương trình sinh học quốc tế “IBP” (1964) và chương trình sinh quyển con người “MAB” (1971) đã tác động mạnh tới nghiên cứu năng suất và sinh khối. Cannell M. G. R. (1981) [22] đã công bố công trình “Sinh khối và tài liệu năng suất sơ cấp rừng thế giới” trong đó tập hợp hơn 600 công trình nghiên cứu đã được tóm tắt về sinh khối khô thân, cành, lá và một số thành phần sản phẩm sơ cấp của hơn 1200 lâm phần thuộc 46 quốc gia trên thế giới. Qua tham khảo, tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sinh khối và năng suất thực vật của các tác giả trên thế giới, có thể tập trung lại các phương pháp như sau: + Phương pháp dioxyt các bon: Do Transeau (1926) khởi xướng được áp dụng đầu tiên ở Đức, Anh, Mỹ và Nhật bởi các tác giả Huber (1952), Monteith (1960 - 1962), Lemon (1960 - 1967), Inoue (1965-1968) [5]. + Phương pháp Oxygen: Do Edmonton và cộng sự đề xướng năm 1968 nhằm định lượng ô xi tạo ra trong quá trình quang hợp của thực vật màu xanh [5]. + Phương pháp Chlorophyll: Được Aruga và Monsi đề xuất năm 1963 cho phép xác định hàm lượng chất diệp lục trên một đơn vị diện tích mặt đất là một chỉ tiêu biểu thị khả năng của hệ sinh thái hấp thu các tia bức xạ hoạt động quang tổng hợp được dùng để đánh giá sinh khối của hệ sinh thái [5]. + Phương pháp thu hoạch: Khi xem xét các phương pháp nghiên cứu Whitaker R. H. (1966) [23] cho rằng: “Số đo năng suất chính là số đo về tăng trưởng, tích lũy sinh khối ở cơ thể thực vật trong quần xã”. 8 Từ ý nghĩa đó, Whittaker R. H., Woodweel G. M. (1968) [26] đã đề ra phương pháp “thu hoạch” để nghiên cứu năng suất sơ cấp thực. Các tác giả đề nghị chọn ô tiêu chuẩn điển hình, chặt toàn bộ cây trong ô tiêu chuẩn, cân xác định trọng lượng. Tuy nhiên, việc chặt toàn bộ cây trong ô tiêu chuẩn và cân trọng lương là khó thực hiện đối với rừng gỗ lớn, rừng đặc dụng và rừng gỗ quý. + Phương pháp cây mẫu: Năm 1967 Newbould P. J [21] đề nghị phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối và năng suất của các quần xã từ các ô tiêu chuẩn. Phương pháp này được chương trình sinh học quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng. Trên cơ sở các phương pháp nghiên cứu trên, các nhà khoa học đã nghiên cứu cho các đối tượng khác nhau và đã thu được các kết quả đáng kể. b. Những nghiên cứu về khả năng tích lũy các bon rừng trồng Diyiho cho biết thực vật ở biển hàng năm quang hợp đến 3x1010 tấn vật chất hữu cơ, còn trên mặt đất là 5,3x1010 tấn. Riêng đối với hệ sinh thái rừng nhiệt đới năng suất chất thô 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) [9]. Để chống lại sự biến đổi khí hậu, Hội nghị thượng đỉnh Trái Đất ở RioDe Janerio, cộng đồng quốc tế đã thảo luận và ban hành công ước khung của Liên Hợp Quốc về biến đổi khí hậu (1992). Công ước này sau đó được cụ thể hóa bằng nghị định Kyoto (1997), nhằm ràng buộc nghĩa vụ chống biến đổi khí hậu bằng việc đưa ra các định mức giảm phát thải KNK ở các nước công nghiệp phát triển. Nghị định cũng đưa ra ba cơ chế linh hoạt để giúp cho các nước này đạt được nghĩa vụ của mình là: cơ chế đồng thực hiện, cơ chế phát triển sạch (CDM) và buôn bán khí thải (ET). Cơ chế buôn bán khí thải là cơ chế mà những nước phát triển công nghiệp mạnh thải ra CO2 sẽ 9 phải trả phí cho những nước trồng rừng hấp thụ CO2. Các nước trồng rừng sẽ tiến hành đo đếm tính toán lượng tích lũy các bon trong cây và đất rồi bán cho các nước, các vùng phát thải khí CO2. Tại Ireland khả năng hấp thụ CO2 của rừng trồng đã được đánh giá lại cho thời gian từ năm 1906 đến năm 2012 và được chia làm 2 giai đoạn, giai đoạn 1 từ năm 1906 - 2002 và giai đoạn 2 từ 2003 - 2012. Đến năm 2002, tổng lượng các bon của rừng trồng ở Ireland đã tích trữ được 37,7 Mt (megatonnes), trong đó từ năm 1990 - 2002 lượng các bon cố định được là 14,8 Mt. Theo dự đoán trong thời gian từ 2008 - 2012, trung bình mỗi năm rừng trồng ở đây có thể cố định được 0,9 Mt các bon trên một năm. Với lượng các bon cố định được từ rừng trồng có thể đáp ứng được 22% lượng phát thải khí nhà kính cần giảm theo nghị định thư Kyoto mà nước này cam kết (Byrne và Milne, 2006) [28]. Một công trình nghiên cứu ở Philippines cho thấy, hàm lượng các bon chứa trong cây Lõi thọ biến động từ 44,73 - 46,55%, trong khi hàm lượng các bon trong Keo lá tràm (Acacia auriculiformis) chiếm khoảng 51,20% (Digno, 2007) [27]. Nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO2 của rừng trồng hỗn giao giữa Pinus massoniana và Cunninghamia lanceolata kết quả nghiên cứu cho thấy, đối với cả hai loài, hàm lượng các bon tập chung chủ yếu ở tầng cây gỗ đạt trung bình 51,1%, tiếp đến là vật rơi rụng chiếm 48,3%, cây bụi chiếm 44,1% và thấp nhất là trong cỏ chỉ chiếm khoảng 33,0% so với tổng sinh khối khô từng bộ phận tương ứng. Khả năng hấp thụ các bon của loài Pinus massoniana lớn hơn lượng các bon của Cunninghamia lanceolata, trong đó hàm lượng các bon chứa trong gỗ, rễ, cành, vỏ, lá của Pinus massoniana lần lượt là 58,6%, 56,3%, 51,2%, 49,8% và 46,8%, trong khi đó loài Cunninghamia lanceolata, có hàm lượng các bon chứa trong vỏ, lá, gỗ, rễ, 10 cành lần lượt là 52,2%, 51,8%, 50,2%, 47,5%, 46,7% (Kang Bing và cs, 2006) [18]. Tại Trung Quốc, nghiên cứu được thực hiện với rừng hỗn loài giữa Pinus masoniana và Schima superba cho thấy, lượng các bon biến động từ 146,35 - 215,30 tấn/ha trong đó lượng các bon của cây trồng và thảm thực vật dưới tán rừng chiếm 61,9% - 69,9%, lượng các bon trong đất chiếm từ 28,5% - 35,5% và lượng các bon trong vật rơi rụng chiếm từ 1,6 - 2,8% (Yang Yunting và cộng sự, 2003) [17]. Đối với rừng trồng thuần loài Pinus masoniana, khả năng cố định các bon cũng đã được đánh giá cho từng giai đoạn sinh trưởng. Theo Wei Haidong và Ma Xiangqing (2007), lượng các bon của cây trồng, vật rơi rụng và đất của rừng 30 năm tuổi (rừng già) cao hơn lượng các bon của rừng 20 năm tuổi (rừng trung niên) và hai loại rừng trên đều có lượng các bon tích trữ cao hơn so với rừng 7 năm tuổi (rừng non). Tuy nhiên, đối với thảm thực vật dưới tán rừng thì lượng các bon cao nhất được ghi nhận ở rừng già, sau đó đến rừng non và thấp nhất là rừng trung niên. Hiện nay, trên thế giới đã bước đầu thực hiện các cơ chế như tính toán lượng tích lũy các bon trong cây và đất. Đã có rất nhiều phương pháp áp dụng như: + Phương pháp sử dụng phần mềm Co2Fix V3.1 và các ứng dụng trong tính toán sinh khối và giá trị của rừng. Phương pháp này đòi hỏi kỹ năng máy tính, phần mềm ngoại ngữ cao. + Phương pháp truyền thống: như đo, đếm,... Phương pháp này mất nhiều thời gian và rất tốn kém. 2.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước Việt Nam là một nước nằm trong khu vực Đông Nam Á, hệ động thực vật rất phong phú đa dạng là một trong những nước có tiềm năng lớn về phát triển lâm nghiệp, 70% diện tích đất của Việt Nam là đồi núi và 80% dân số ở 11 Việt Nam sống ở vùng nông thôn. Trên 27 triệu người sống ở miền núi và cuộc sống của họ còn phụ thuộc nhiều vào rừng. Đảng và nhà nước đã có nhiều chính sách xóa đói giảm nghèo nhưng chưa đạt hiệu quả cao. Nếu tách người dân ra khỏi rưng để bảo vệ rừng thì những người dân đó sẽ gặp rất nhiều khó khăn và công tác bảo vệ rừng không có hiệu quả. Giải pháp được đưa ra là chi trả cho những người dân sống gần rừng để họ được sử dụng rừng theo cách bảo vệ rừng, việc chi trả dựa trên tính toán lượng các bon dự trữ trong khu rừng họ sống và sử dụng. a. Những nghiên cứu về sinh khối rừng trồng Nghiên cứu về sinh khối rừng ở Việt Nam được tiến hành khá muộn so với thế giới, song bước đầu cũng đã đạt được những thành tựu đáng kể. Cho tới nay một số loài cây như Thông nhựa, Thông mã vĩ, Keo tai tượng, Keo lai,… đã được nhiều tác giả nghiên cứu các biểu về cấp đất, biểu thể tích, sản lượng rừng…Đây là những nghiên cứu bước đầu làm cơ sở cho việc nghiên cứu sinh khối và tính toán lượng các bon hấp thụ ở các loài cây ở nước ta. Hà Văn Tuế (1994) cũng trên cơ sở phương pháp “cây mẫu” của Newboul, D.J (1967) đã nghiên cứu năng suất, sinh khối một số quần xã rừng trồng nguyên liệu giấy tại vùng trung du Vĩnh Phú (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007) [12]. Công trình “Đánh giá sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và năng suất rừng Thông ba lá (Pinus Keysia Roileex Gordm) vùng Đà Lạt - Lâm Đồng” của Lê Hồng Phúc (1996) [10], đã tìm ra quy luật tăng trưởng sinh khối, cấu trúc thành phần tăng trưởng sinh khối thân cây. Tỷ lệ sinh khối tươi, khô của các bộ phận thân, cành, lá, rễ, lượng rơi rụng, tổng sinh khối cá thể và quần thể. Sau khi nghiên cứu tác giả đã lập được một số phương trình nói lên tương quan giữa sinh khối và các bộ phận cây rừng với đường kính D1.3.