Tài liệu Xác định sinh khối và tích lũy cacbon của rừng keo tai tượng (acacia mangium willd) tại công ty lâm nghiệp lập thạch vĩnh phúc

MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................ 3 1.1. Trên thế giới. .............................................................................................. 3 1.1.1 Lược sử nghiên cứu sinh khối. ................................................................. 3 1.1.2. Lược sử nghiên cứu về khả năng tích lũy cacbon ................................... 7 1.2. Ở Việt Nam ................................................................................................ 8 1.2.1. Lược sử nghiên cứu về sinh khối ............................................................ 8 1.2.2. Lược sử nghiên cứu tích lũy cacbon ..................................................... 10 1.3. Nghiên cứu về cây Keo tai tượng............................................................. 11 1.3.1. Các công trình nghiên cứu cây Keo tai tượng....................................... 11 1.3.2. Đặc điểm loài Keo tai tượng ( Acacia mangium Willd). ...................... 13 1.4. Đánh giá chung về tổng quan vấn đề nghiên cứu .................................... 14 Chương 2 MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 16 2.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................. 16 2.1.1. Mục tiêu chung ...................................................................................... 16 2.1.2. Mục tiêu cụ thể ...................................................................................... 16 2.2. Đối tượng, phạm vi, giới hạn nghiên cứu ................................................ 16 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 16 2.3.1. Nghiên cứu tình hình sinh trưởng của cây Keo tai tượng công ty Lâm nghiệp Lập Thạch tỉnh Vĩnh Phúc .................................................................. 16 2.3.2. Nghiên cứu khả năng tích lũy cacbon của Keo tai tượng ..................... 16 2.3.3. Ước lượng hiệu quả kinh tế của giá trị hấp thụ CO2 của rừng Keo tai tượng thuần loài............................................................................................... 17 2.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 17 2.4.1. Kế thừa số liệu....................................................................................... 17 2.4.2. Ngoại nghiệp ......................................................................................... 17 2.4.3. Phương pháp nội nghiệp ....................................................................... 21 3.1. Đều kiện tự nhiên ..................................................................................... 28 3.1.1.Vị trí địa lý ............................................................................................. 28 3.1.2. Địa hình ................................................................................................. 28 3.1.3. Khí hậu .................................................................................................. 28 3.1.4. Thủy văn................................................................................................ 28 3.1.5. Đất Đai .................................................................................................. 29 3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ......................................................................... 30 3.2.1. Cơ cấu dân số, dân tộc và lao động....................................................... 30 3.2.2. Về giáo dục và y tế ................................................................................ 30 3.3.3. Kết cấu hạ tầng, mạng lưới đường xá, bến bãi, cơ sở công nghiệp, chế biến. ................................................................................................................. 30 3.3.4. Cơ cấu nghành nghề chính của các xã vùng lâm trường hoạt động ..... 31 Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................. 32 4.1.Kết quả nghiên cứu sinh trưởng của cây Keo tai tượng tại khu vực nghiên cứu ................................................................................................................... 32 4.1.1. Kết quả nghiên cứu sinh trưởng đường kính D1.3 ................................. 32 4.1.2. Nghiên cứu sinh trưởng chiền cao Hvn .................................................. 33 4.1.3. Kết quả nghiên cứu về phẩm chất cây .................................................. 35 4.1.4. Kết quả nghiên cứu sinh khối tươi của cây tiêu chuẩn và lâm phần Keo tai tượng........................................................................................................... 36 4.1.5. Kết quả nghiên cứu sinh khối khô của cây tiêu chuẩn và lâm phần Keo tai tượng........................................................................................................... 43 4.2. Xác định lượng cacbon tích lũy có trong lâm phần Keo tai tượng và đất rừng. ................................................................................................................ 48 4.2.1. Xác định lượng cacbon tích lũy trong cây cá lẻ và trong lâm phần Keo tai tượng........................................................................................................... 48 4.2.2. Xác định lượng cacbon tích lũy ở trong đất .......................................... 49 4.2.3.Lượng CO2 hấp thụ trong lâm phần Keo tai tượng ................................ 50 4.3. Ước lượng hiệu quả kinh tế của giá trị hấp thụ CO2 của rừng Keo tai tượng thuần loài............................................................................................... 51 Chương 5 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ ....................................... 53 5.1. Kết luận .................................................................................................... 53 5.1.1. Kết luận về sinh trưởng của lâm phần Keo tai tượng ........................... 53 5.1.2. Kết luận về lượng cacbon hấp thụ trong các vị trí ................................ 53 5.2. Tồn tại ...................................................................................................... 54 5.3. Khuyến nghị ............................................................................................. 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI CẢM ƠN Được sự đồng ý của nhà trường, Khoa Lâm học, tôi đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp: “Xác định sinh khối và tích lũy cacbon của rừng Keo tai tượng (Acacia mangium Willd) tại công ty lâm nghiệp Lập Thạch – Vĩnh Phúc”. Trong thời gian thực hiện đề tài ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo, các tổ chức cá nhân trong và ngoài trường. Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Lâm học, Trường Đại học Lâm nghiệp đã trang bị cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt chương trình học tại trường đã giúp tôi trong suốt quá trình làm khóa luận. Đặc biệt tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo T.S Lê Xuân Trường người đã định hướng, khuyến khích và chỉ dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm khóa luận. Tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn tới gia đình, người thân và toàn thể bạn bè đã động viên giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận này. Do bản thân còn nhiều hạn chế nhất định về mặt chuyên môn và thực tế, thời gian hoàn thành khóa luận không nhiều nên vẫn còn nhiều thiếu sót. Kính mong được sự góp ý của các thầy giáo, cô giáo để khóa luận được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 31 tháng 5 năm 2013 Sinh Viên Nguyễn Văn Chinh DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Biểu 01: Biểu điều tra tầng cây cao ................................................................ 18 Biểu 02: Biểu điều tra cây bụi thảm tươi ........................................................ 18 Biểu 03: Biểu điều tra sinh khối tươi Keo tai tượng ....................................... 19 Biểu 04: Biểu điều tra sinh khối tầng cây bụi, thảm tươi ............................... 20 Biểu 05: Biểu điều tra sinh khối tầng thảm mục ............................................. 20 Biểu 06: Biểu điều tra sinh khối khô của lâm phần Keo tai tượng ................. 21 Biểu 4.1. Sinh trưởng D1.3 của cây Keo tai tượng ......................................... 33 Biểu 4.2. Sinh trưởng Hvn của cây Keo tai tượng tại 3 vị trí ......................... 34 Biểu 4.3. Phẩm chất cây Keo tai tượng tại 3 vị trí .......................................... 35 Biểu 4.4 Sinh khối tươi cây Keo tai tượng ..................................................... 37 Biểu 4.5. Sinh khối tươi tầng cây bụi, thảm tươi và thảm mục ...................... 40 Biểu 4.6. Biểu tổng hợp sinh khối tươi của lâm phần..................................... 41 Biểu 4.8 Sinh khối tầng cây bụi, thảm tươi và thảm mục ............................... 46 Bảng 4.9: Bảng tổng hợp sinh khối khô của lâm phần ................................... 47 Bảng 4.10: Trữ lượng cacbon trong lâm phần rừng Keo tai tượng ................ 49 Bảng 4.11. Tổng hợp lượng cacbon chứa trong đất ........................................ 50 Bảng 4.12. Trữ lượng CO2 trong lâm phần Keo tai tượng.............................. 51 Bảng 4.13 Dự đoán giá trị thương mại CO2 từ rừng Keo tai tượng................ 52 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 4.1: Sinh khối tươi của cây Keo tai tượng ............................................. 38 Hình 4.2 Biểu đồ so sánh tỉ lệ trung bình sinh khối của cây Keo tai tượng ... 38 Hình 4.3. Biểu đồ so sánh tỉ lệ trung bình sinh khối của toàn lâm phần cây Keo tai tượng ................................................................................................... 41 Hình 4.4 Biểu đồ so sánh tỷ lệ sinh khối khô của cây Keo tai tượng vị trí chân ......................................................................................................................... 45 Hình 4.5 Biểu đồ so sánh tỷ lệ sinh khối khô của cây Keo tai tượng vị trí sườn ......................................................................................................................... 45 Hình 4.6 Biểu đồ so sánh tỷ lệ sinh khối khô của cây Keo tai tượng vị trí đỉnh ......................................................................................................................... 46 Hình 4.7: Biểu đồ tỷ lệ sinh khối khô trong lâm phần .................................... 47 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1. D1.3 : Đường kính ở vị trí 1.3 m 2. Hvn : Chiều cao vút ngọn 3. DT : Đường kính tán 4. Hdc : Chiều cao dưới cành 5. W (tươi/cây): Sinh khối tươi cây cá lẻ 6. Wt(t): Sinh khối tươi thân cây 7. Wt(c): Sinh khối tươi cành cây 8. Wt(l): Sinh khối tươi lá cây 9. Wt(r): Sinh khối tươi rễ cây 10. Wt(k): Sinh khối tươi các loại khác (hoa, quả,…) 11. N: Mật độ cây/ha 12. Wt(tm): Sinh khối tươi thảm mục 13. Wt(tt) : Sinh khối tươi thảm tươi 14. Slp: Diện tích lâm phần 15. W khô/cây: Sinh khối tươi cây cá lẻ 16. Wk(t): Sinh khối khô thân cây 17. Wk(c): Sinh khối khô cành cây 18. Wk(l): Sinh khối khô lá cây 19. Wk(r): Sinh khối khô rễ cây 20. Wk(k): Sinh khối khô các loại khác (hoa, quả,…) 21. Wk(tm): Sinh khối khô thảm mục 22. Wk(tt) : Sinh khối khô thảm tươi 23. SOC: Cacbon trong đất (g/m2) 24. C% : Tỷ lệ phần trăm cacbon trong mẫu đất phân tích 25. OC: Hàm lượng mùn trong đất 26. h: Độ sâu tầng đất (cm) 27. D: Dung trọng đất (g/cm3) 28. UFC: Là hệ số chuyển đổi và bằng 100 cm2/m2 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay loài người đang phải đối mặt với sự nguy hiểm của thay đổi khí hậu do việc gia tăng các khí thải ra môi trường đặc biệt là các chất khí gây hiện ứng nhà kính (Greenhouse effect) đó là các khí có khả năng hấp thụ bức xạ sóng dài từ mặt đất phát ra và phát trở lại mặt đất gây ra hiệu ứng ấm lớp khí quyển gần mặt đất. Các khí gây hiệu ứng nhà kính bao gồm hơi nước, CO2, mê tan, Ô zôn nhưng trong đó thì khí CO2 là tác nhân gây nguy hiểm nhất. Để chống lại sự thay đổi khí hậu nói chung và nóng lên toàn cầu nói riêng đang diễn ra do tăng lượng khí thải CO2 từ các hoạt động của con người kể từ sau cuộc cách mạng công nghiệp như việc đốt nhiên liệu, phá rừng,… . Nghị định Kyoto đã yêu cầu các nước công nghiệp giảm phát thải CO2 một lượng là 5% so với lượng phát thải năm 1990. Có một cơ chế mà các nước công nghiệp có thể thực hiện được việc cắt giảm này là đầu tư cho các dự án giảm lượng phát thải khí nhà kính tại các nước đang phát triển, đó là cơ chế phát triển sạch CDM (Clean Development Mechanism). Từ những năm 80 của thế kỉ trước, Việt Nam đã quan tâm trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc như các chương trình PAM, chương trình 327, chương trình trồng 5 triệu ha rừng 661, và các chương trình bảo tồn khác do nhà nước, các tư nhân tổ chức. Nhằm các mục tiêu như phòng hộ, sản xuất, đặc dụng, bảo vệ môi trường. Tính đến tháng 12/2003 diện tích rừng trồng ở Việt Nam đạt 2.089.809 ha, trong đó có 760.154 ha rừng phòng hộ, 94.414 ha rừng trồng đặc dụng, 1.238.242 ha rừng trồng sản xuất, nâng độ che phủ của rừng toàn quốc lên đạt khoảng 34%. (Theo Cẩm nang lâm nghiệp 2004) Tuy nhiên việc trồng rừng nhằm hấp thụ khí CO2 theo cơ chế phát triển sạch (CDM) và việc nghiên cứu định lượng các giá trị và những lợi ích của rừng về môi trường cũng chỉ là bước khởi đầu trên thế giới và vẫn là vấn đề mới ở Việt Nam. Chính vì vậy việc nghiên cứu xác định sinh khối và lượng 1 hấp thu cacbon đối với mỗi loại rừng là việc thiết yếu để xác định giá trị của rừng thông qua sinh khối và khả năng tích lũy cacbon làm cơ sở để xây dựng dự án CDM ở Việt Nam. Thu hút đầu tư nguồn vốn đầu tư trong và ngoài nước vào các dự án trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch (CDM). Chúng ta có thể thấy diện tích trồng keo của Lâm trường Lập Thạch ta hiện nay rất lớn chiếm tích rừng sản xuất, nhưng trong đó diện tích trồng keo tai tượng gần 70% nhưng những nghiên cứu về cây loài cây này ít và kết quả còn hạn chế. Từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Xác định sinh khối và tích lũy cacbon của rừng Keo tai tượng (Acacia mangium Willd) tại công ty lâm nghiệp Lập Thạch – Vĩnh Phúc” với mong muốn góp phần đóng góp một số cơ sở khoa học cho việc xác định sinh khối, lượng cacbon hấp thụ cũng như góp phần tăng thêm giá trị cũng như qui mô của rừng trồng và phát triển loài cây này. 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới. 1.1.1 Lược sử nghiên cứu sinh khối. Sinh khối, năng suất của thực vật nói chung và các loài cây lâm nghiệp nói riêng đều gắn liền với quá trình quang hợp, là kết quả của quá trình sinh học có giá trị trong kinh doanh và phát triển rừng. Nghiên cứu sinh khối trên thế giới đã được nhiều nhà khoa học tiến hành trên các loài cây khác nhau, một số kết luận đã được rút ra qua các nghiên cứu là sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối năng suất của các cá thể phụ thuộc chặt chẽ vào đường kính (D), chiều cao (H). Giữa sinh trưởng và tăng trưởng, sinh khối cũng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Vì vậy những kết quả nghiên cứu về qui luật cấu trúc sinh trưởng, tăng trưởng cũng là cơ sở để nghiên cứu sinh khối. Tuy nhiên ở mỗi nghiên cứu, mỗi tác giả với những điều kiện khác nhau mà sử dụng những phương pháp xác định sinh khối khác nhau bao gồm có các tác giả sau: P.S.Roy, K.G.Saxena và D.S.Kamat người Ấn Độ sinh năm 1960 trong công trình nghiên cứu “Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám” đã nêu tổng quát vấn đề sản phẩm sinh khối và việc đánh giá sinh khối dựa vào ảnh vệ tinh. 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 cacbon để xác định sinh khối. Theo đó sinh khối được đánh giá bằng cách xác định tốc độ đồng hóa CO2. Khi xem xét các nghiên cứu Whitaker, R.H (1961 – 1966) Mart, P.L (1971) cho rằng “Số đo năng suất chính là số đo về tăng trưởng, tích lũy sinh khối ở cơ thể thực vật tích lũy trong quần xã”. Newbuold.P.J (1967) 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 đã được chương trình quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng. 3 Edmonton. Et. Al đề xuất phướng pháp Oxygen năm 1968 nhằm định lượng oxugen tạo ra trong quá trình quang hợp của thực vật màu xanh. Từ đó tính ra được năng suất và sinh khối rừng. Bộ phận cây bụi và những cây tầng dưới tán rừng đã đóng góp một phần sinh khối quan trọng trong tổng số sinh khối của rừng. Có nhiều phương pháp để ước tính sinh khối cho bộ phận này, bao gồm các phương pháp sau: (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 (Catchpole và Wheeler,1992) Liebig, J (1862) lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành qui luật “tối thiểu”. Mitcherlich, E.A (1954) đã phát triển qui luật tối thiểu của Liebig, J thành luật “năng suất”. 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 của con người “MAB” (1971) đã thúc đẩy mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối. Những nghiên cứu trong giai đoạn này thường hướng đến các đối tượng đồng cỏ, Savan, rừng lá rụng, rừng mưa thường xanh. Năm 1973 Ferreira đã công bố công trình nghiên cứu: “Sản lượng gỗ khô của rừng trồng thông” ở Brazil làm cơ sở cho việc nghiên cứu sinh khối khô sau này cho các nhà khoa học. Năm 1976 một công trình khoa học đã được công bố về nghiên cứu “ Tăng trưởng trọng lượng gỗ khô hay sinh khối khô của các cây sau bón phân” của các nhà khoa học Thái Lan Pitaya – Petmak. Canell, M.G.R (1982) đã công bố công trình “Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới” trong đó tập hợp 600 công trình đã được xuất bản về sinh khối khô thân, cành, lá và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp cũ hơn 1200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới. 4 Trong những năm gần đây, các phương pháp nghiên cứu định lượng, xây dựng các mô hình dự báo sinh khối cây rừng đã được áp dụng thông qua các mối quan hệ giữa sinh khối cây với các nhân tố điều tra cơ bản, dễ đo đếm như đường kính ngang ngực, chiều cao cây giúp cho việc dự đoán nhanh sinh khối và tiếp kiệm chi phí. Gifford (2000) tiến hành xác định sinh khối của rừng thông qua các yếu tố: Mật độ sinh khối, tác giả đã tính được mật độ sinh khối cho các kiểu rừng ở Australia như sau: Kiểu rừng N (Tấn/ha) Kiểu rừng N (Tấn/ha) Rừng kín cao 450 Rừng mở thấp 200 Rừng kín trung 356 Trảng cây gỗ cao 200 300 Trảng cây gỗ trung 150 bình Rừng kín thấp bình Rừng mở cao 279 Trảng cây gỗ thấp 100 Rừng mở trung 272 Rừng trống 244 bình Theo Phan Minh Sáng- Cẩm nang Lâm Nghiệp- 2006 Theo Mc Kenzie (2001), cacbon trong hệ sinh thái rừng thường tập trung ở các bộ phận chính như: Thảm thực vật còn sống trên mặt đất, rễ cây và đất rừng. Việc xác định lượng cacbon trong rừng được thực hiện thông qua việc xác định sinh khối rừng. 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), Mc KenZie và cộng sự năm (2001). Có nhiều phương pháp ước tính sinh khối cho cây bụi và tầng dưới trong hệ sinh thái rừng (Catchpole và Wheeler, 1992). Các phương pháp bao gồm: (1) Lấy mẫu toàn bộ cây (Quadrats); (2) Phương pháp kẻ theo đường; 5 (3) Phương pháp mục trắc; (4) Phương pháp lấy mẫu kép sử dụng tương quan. Tuy nhiên việc sử dụng sinh khối cũng không dễ dàng, đặc biệt là sinh khối phần dưới mặt đất như hệ rễ, trong đất rừng nên việc sáng tỏ vấn đề trên đòi hỏi nhiều nghiên cứu nhiều hơn và chuyên sâu hơn nữa đưa ra được những tài liệu và dẫn chứng quan trọng mang tính thực tế và thuyết phục cao. Các nhà khoa học hiện đang cố gắng xác định quy mô của các vùng dự trữ cacbon toàn cầu và sự đóng góp của rừng vào các khu dự trữ và sự thay đổi về lượng cacbon được dự trữ, tiêu biểu như các công trình: Bolin (1977); Post, Emanuel và cộng sự (1993); Dixon, Brown (1994); Malhi, Baldocchi (1999). Malhi, Baldocchi (1999) công bố kết quả nghiên cứu về lượng phát thải cacbon hàng năm và lượng dự trữ trong sinh quyển. Từ đây ta thấy sự phát thải từ các hoạt động của con người như đốt nhiên liệu hóa thạch, chặt phá rừng,… tạo ra 7,1 ± 1,1 Gt C/năm đi vào khí quyển, trong đó có 46% còn lưu lại trong khí quyển, 2,0 ± 0,8 Gt C/năm được chuyển vào đại dương; 1,8 ± 1,6 Gt C/năm được giữ lại trong các bể trữ cacbon trái đất. Hiện nay biến đổi khí hậu và nóng lên toàn cầu đang là vấn đề nóng được nhiều sự quan tâm của các quốc gia, nhất là các quốc gia có đường bờ biển, nhận biết được tầm quan trọng của vấn đề này chúng ta đã tiến hành việc hạn chế sự gia tăng khí nhà kính và sự ấm lên của trái đất, Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC – United Nation Frameword Convention on Climate Change) đã được soạn thảo và thông qua tại hội nghị Liên hợp quốc về môi trường và phát triển năm 1992 và chính thức có hiệu lực vào tháng 3/1994. Tính đến tháng 5/2004, có 188 quốc gia đã phê chuẩn công ước này, trong đó nghị định Kyoto được thông qua tháng 12/1997 dựa trên công ước khung đã đăng tạo cơ sở pháp lý cho việc cắt giảm khí nhà kính. Các nghiên cứu liên quan tập trung vào tìm ra các dẫn chứng về kho dự trữ cacbon tại các lớp phủ thực vật và tìm ra cách để các bể chứa này có thể tham gia tăng lưu lượng dự trữ CO2 từ khí quyển. Đây là những nghiên 6 cứu rất quan trọng đặc biệt là đối với các nước công nghiệp đang phát triển cần đạt được sự giảm thải theo Nghị định thư Kyoto. 1.1.2. Lược sử nghiên cứu về khả năng tích lũy cacbon Ngoài những nghiên cứu về sinh khối thì nghiên cứu về hàm lượng tích lũy cacbon cũng được quan tâm khá nhiều trong những năm gần đây. Các nghiên cứu chủ yếu tập chung vào rừng ngập mặn, khả năng biến động của cacbon sau khai thác, rừng tự nhiên, rừng phục hồi, rừng trồng, … Năm 1980, Brawn và cộng sự đã sử dụng công nghệ GIS dự tính lượng cacbon 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 cacbon trong toàn châu lục. Palm.C.A.et al (1986) đã xác định được lượng cacbon trung bình trong sinh khối phần trên mặt đất của rừng nhiệt đới châu Á là 185 tấn/ha và biến động từ 25 – 300 tấn/ha. Năm 1991 Hught.R.A tính toán được lượng cacbon trong rừng nhiệt đới châu Á là 40 – 250 tấn/ha, trong đó 50 – 120 tấn/ha ở phần thực vật và đất.Theo Phạm Xuân Hoàn - 2005 Một số công trình nghiên cứu của các tác giả khác như Joyotee Smith và Sara J.Scherr R.A (2002) đã định lượng được cacbon lưu trữ ở các kiểu rừng nhiệt đới và trong các loại hình sử dụng đất ở Brazinl, Indonesia và Cameroo, bao gồm trong sinh khối thực vật và dưới mặt đất 0 – 20cm. Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng cacbon lưu trữ trong thực vật giảm dần từ kiểu rừng nguyên sinh đến rừng phục hồi sau nương rẫy và giảm mạnh đối với các loại đất nông nghiệp. Lượng cacbon dưới đất thường ít biến động hơn, nhưng cũng có xu hướng giảm dần từ rừng tự nhiên đến đất trống chưa có rừng. Romain Pirard (2005) đã tính lượng cacbon lưu trữ trong rừng trồng nguyên liệu giấy đã tính được lượng cacbon lưu trữ dựa trên tổng sinh khối tươi trên mặt đất thông qua lượng sinh khối khô bằng cách lấy tổng sinh khối 7 tươi nhân với 0,49, sau đó nhân sinh khối khô với hệ số 0,5 để xác định lượng cacbon lưu trữ trong cây. Digno C.Garcia (2007) đã nghiên cứu và đưa ra các số liệu của rừng ở Indonesia có lượng hấp thụ cacbon từ 161 – 300 tấn/ha trong phần sinh khối trên mặt đất. Tại Thái Lan, nhà khoa học Noonpragop K. đã xác định được lượng cacbon trong rừng biến động từ 100 – 160 tấn/ha. Ở Malaysia lượng cacbon trong rừng biến động từ 100 – 160 tấn/ha và tính cả trong sinh khối và đất từ 90 – 780 tấn/ha (Abu Bakar,R). Theo ICRAF 2010 Như vậy sự suy giảm lượng cacbon tích lũy cacbon trong sinh khối thực vật từ trạng thái rừng nguyên sinh đến đồng cỏ diễm ra mạnh mẽ. Vì vậy cần phải có những biện pháp hữu hiệu để đảm bảo vệ rừng tự nhiên nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng và những chương trình khuyến khích người dân bảo vệ rừng và sử dụng đất hợp lý, tốt nhất theo mô hình nông lâm kết hợp. 1.2. Ở Việt Nam 1.2.1. Lược sử nghiên cứu về sinh khối Nghiên cứu sinh khối ở nước ta được tiến hành vào những năm 50 của thế kỷ trước, mặc dù mặc dù các nghiên cứu về sinh khôi khá muộn và tản mạn không có hệ thống nhưng cũng đã đem lại một số những thành tựu rất có ý nghĩa và để lại nhiều dấu ấn. Theo Đào Thế Tuấn (1954) thì “Năng suất là suất biểu diễn bằng dòng năng lượng trên một đơn vị diện tích, trong một đơn vị thời gian” vì vậy phương pháp chính xác nhất để đo năng suất là đo dòng năng lượng đi qua hệ sinh thái. Nhưng đối với hệ sinh thái đã tồn tại lâu năm trong môi trường thiên nhiên và ở những khu vực rộng lớn thì công việc tiến hành rất khó khăn. Vì vậy việc tiến hành tính toán các giá trị sinh khối, sản lượng thường theo xu thế thứ 2 là lấy kết quả để phản ánh nguyên nhân( xác định bằng đo gián tiếp). Nguyễn Hoàng Trí (1986) với công trình “Sinh khối và năng suất rừng Đước” đã áp dụng phương pháp cây mẫu nghiên cứu về năng suất, sinh khối của một số quần xã rừng Đước đôi (Zhizophora apiculata) rừng ngập mặn 8 ven biển Minh Hải có đóng góp ý nghĩa lớn về cơ sở lý luận và thực tiễn đối với Lâm nghiệp nói chung và rừng ngập mặn nói riêng. Hà Văn Tuế (1994) cũng trên phương pháp “Cây mẫu” của tác giả Newbuld, P.J (1967) nghiên cứu được năng suất, sinh khối một số quần xã rừng trồng nguyên liệu giấy tại vùng trung du miền núi Vĩnh Phúc. Lê Hồng Phúc (1996) đã có công trình nghiên cứu “Đánh giá sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và năng suất rừng trồng Thông ba lá (Pinus keysia Royle ex Gordon) vùng Đà Lạt – Lâm Đồng” và tìm ra quy luật tăng trưởng sinh khối khô, cấu trúc thành phần tăng trưởng sinh khối của thân cây. Tỷ lệ sinh khối khô, tươi và thân, cành, rễ, lượng rơi rụng, tổng sinh khối cá thể và quần thể Thông Ba lá. Sau đó Nguyễn Ngọc Lung và Ngô Đình Quế cũng đã nghiên cứu về động thái, kết cấu sinh khối và tổng sinh khối cho loài cây này. Triệu Văn Khôi (1999) đã bước đầu nghiên cứu một số qui luật kết cấu làm cơ sở đề xuất phương án điều tra sinh khối lâm trường mỡ tại Đoan Hùng – Phú Thọ. Năm 2004, GS.TSKH Nguyễn Ngọc Lung đã có công trình đầu tiên được công bố về nghiên cứu sinh khối rừng Thông ba lá để tính toán khả năng cố định CO2 mà cây rừng hấp thụ. Nguyễn Văn Dũng (2005) đã nghiên cứu và đưa ra một số kết quả như sau: rừng trồng Thông mã vĩ thuần loài 20 tuổi có tổng số sinh khối tươi trong cây và vật rơi rụng là 321,7 – 495,4 tấn/ha, tương đương với lượng sinh khối khô là 173,4 – 266,2 tấn. Rừng Keo lá tràm thuần loài 15 tuổi có tổng số sinh khối tương trong cây và vật rơi rụng là 251,1 – 433,7 tấn/ha, tương đương với lượng sinh khối khô thân cây là 132,2 – 223,4 tấn/ha. Nguyễn Duy Khiêm (2007) nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 rừng Keo tai tượng (Acacia mangium Willd) tại Tuyên Quang đã cho thấy lượng hấp thụ cacbon của tầng cây cao chiếm 49%, đất chiếm 34%, vật rơi rụng 9 chiếm 4% và cây bụi thảm tươi chiếm 13% tổng lượng cacbon dự trữ trong lâm phần. Theo Ngô Đình Quế và cộng tác viên (2005) thì tùy thuộc vào năng suất lâm phần ở các độ tuổi nhất định mà khả năng hấp thụ CO2 của các lâm phần có sự chênh lệch. Tác giả đã đưa ra phương trình tương quan hồi qui tuyến tính giữa 3 giá trị là lượng CO2 hấp thụ hàng năm với năng suất gỗ và năng suất sinh học từ đó đưa ra kết luận khả năng hấp thụ CO2 thực tế ở nước ta của các loài cây Thông nhựa, Thông mã vĩ, Keo lai, Keo tai tượng, Bạch đàn Uro. Từ đó ta thấy những nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng trồng ở nước ta còn ít, hầu hết các công trình nghiên cứu này chỉ mới quan tâm tới những bộ phận có ý nghĩa về kinh tế của cây rừng. 1.2.2. Lược sử nghiên cứu tích lũy cacbon Việt Nam đã nhanh chóng kí kết và tham gia cam kết với các tổ chức quốc tế như: ký Công ước khung, Nghị đinh thư Kyoto, tham gia các dự án CDM, thành lập các cơ quan đầu mối quốc gia, … Việt Nam đã đủ điều kiện theo qui định của thế giới về việc xây dựng và thực hiện các dự án tiềm năng về CDM trong các lĩnh vực: Bảo tồn và tiết kiệm năng lượng; Chuyển đổi sử dụng nguyên liệu hóa thạch; Thu hồi và sử dụng CH4 từ rác thải và khai thác mỏ quặng; Trồng rừng,… Bên cạnh những năm gần đây Việt Nam đã có những nỗ lực thực nhiện một số nghiên cứu và hoạt động liên quan đến vấn đề biến đổi khí hậu và CDM. Qua đó đã thu được một sô thành tựu quan trọng như sau: Nguyễn Ngọc Lung và Phạm Xuân Hoàn (2004) với công trình nghiên cứu sinh khối rừng Thông ba lá và tính toán khả năng cố định CO2 mà rừng hấp thụ tác giả đã kết luận 1 ha rừng Thông ba lá, 60 tuổi cấp đất III có thể hấp thụ 707,7 tấn CO2 /ha/năm. 10 Phạm Xuân Hoàn (2005) đã khái quát được bức tranh tổng thể và toàn bộ thông tin về hoàn cảnh ra đời cũng như nội dung, mục tiêu của Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu, Nghị định thư Kyoto và đặc biệt quan tâm đến cơ chế phát triển sạch một cơ hội thương mại lớn trong nghành Lâm nghiệp. Nhóm nghiên cứu Anna Richards, Dương Thị Bích Ngọc, Nguyễn Thị Bích Hảo, Phí Thị Hải Ninh đã nghiên cứu “Đo đếm và dự đoán sự tích lũy cacbon tại rừng nhiệt đới của Việt Nam bằng phương pháp xác định cacbon tích lũy trong rừng bằng mô hình Century” cho phép xác định trước hàm lượng cacbon khi chưa trồng rừng. Mô hình còn được sử dụng để khảo nghiệm sự kết hợp đất, khí hậu và loài cây khác nhau để dự đoán sự kết hợp có lưu trữ cacbon lớn nhất từ đó làm cơ sở cho việc chọn loài thích hợp cho dự án CDM. Theo Vũ Tấn Phương (2006) đã bước đầu tính toán được giá trị hấp thụ cacbon của rừng cụ thể với đối tượng là rừng tự nhiên, rừng giàu có giá trị từ 18 – 26 triệu đồng/ha và rừng phục hồi khoảng 4 – 4,5 triệu đồng/ha với giá bán 3,5 – 5 USD/tấn CO2 . 1.3. Nghiên cứu về cây Keo tai tượng 1.3.1. Các công trình nghiên cứu cây Keo tai tượng Có rất nhiều nghiên cứu về cây Keo tai tượng, từ khâu nghiên cứu về xuất xứ như tác giả Lê Đình Khả, Nguyễn Hoàng Nghĩa (1986) đã tiến hành tuyển chọn xuất xứ loài keo Acacia kết quả khảo nghiệm cho thấy Keo tai tượng (Acacia mangium Willd) là loài có triển vọng nhất trong 3 loài (Keo lai, Keo tai tượng, Keo lá Tràm). Tiếp đến là khảo nghiệm xuất xứ Keo tai tượng 54 tháng tuổi ở Đông Hà cho thấy xuất xứ tốt nhất là các dòng Ponyaki, Iron, Range và Gubam. Mặc dù kết quả khảo nghiệm về xuất xứ Keo tai tượng mới chỉ là kết luận ban đầu và cần được phát triển theo dõi ở các giai đoạn sau này, song các xuất xứ trên đã được nhân rộng trong cả nước để trồng rừng 11 phủ xanh đất trống đồi núi trọc, nhìn chung keo Tai tượng ở phía Bắc sinh trưởng kém hơn ở phía Nam. Lê Đình Khả (1996) tăng trưởng bình quân rừng trồng Keo tai tượng miền Bắc đạt 2m/năm về chiều cao và 2,5cm/năm về đường kính, còn ở miền Nam các chỉ tiêu này là 2,5m/năm về chiều cao và 3cm/năm về đường kính. Năm 1998 Vũ Văn Thông đã “Nghiên cứu cơ sở xác định sinh khối cây cá lẻ và lâm phần Keo lá tràm tại Thái Nguyên”, tác giả cũng đã đi sâu nghiên cứu xác lập tương quan giữa sinh khối cây cá lẻ với D1.3 và Hvn, giữa sinh khối lâm phần chiều cao và mật độ đồng thời tác giả cũng đã sử dụng hàm của Abadie, Alder, Prodan, Spurr, Schumacher để mô phỏng tương quan giữa sinh khối và các nhân tố điều tra lâm phần. Cụ thể đã đạt được một số kết quả như sau: Với sinh khối cây cá lẻ: - Sinh khối thân cây: LnPT = -27,6114 + 6,8063*D1.3 r = 0,92 LnPT = -80,7566 + 52,1812*ln(D1.3) r = 0,90 - Sinh khối cành: LnPc = -3,707 + 2,6179*D1.3 r = 0,98 - Sinh khối lá cây: LnPL = 0,65503 + 1,3892*lnD1.3 r = 0,80 - Tổng sinh khối: LnTSK = -0,7691 + 2,1437*lnD1.3 r = 0,95 Với sinh khối lâm phần: - PT = -37,012 + 6,3967*HVN + 0,006913*N r = 0,88 2 - PC = 7,021056 + 0,106364*𝐻𝑉𝑁 – 0,00436*N r = 0,78 - PL = -1,5619 + 2,0425* HVN – 0,00315*N r = 0,67 - PTSK = -6,06891 + 11,28988* HVN – 0,020405*N r = 0,85 12 Nguyễn Hữu Vĩnh đã nghiên cứu về kỹ thuật trồng thì Keo tai tượng có thể gieo hạt thẳng, cây con rễ trần, hay thân cụt song phổ biến và tốt nhất trồng bằng cây con có bầu từ hạt hoặc từ hom. Một số nghiên cứu về qui luật kết cấu và sinh trưởng rừng Keo tai tượng phục vụ cho việc lập biểu thể tích hai nhân tố Keo tai tượng cho vùng trung tâm công trình xây dựng một số mô hình sản lượng ở khu vực Uông Bí – Đông Triều - Quảng Ninh (1999). 1.3.2. Đặc điểm loài Keo tai tượng (Acacia mangium Willd). 1.3.2.1. Nguồn gốc xuất xứ Keo tai tượng còn có tên khác là Keo lá to, Keo mỡ có tên khoa học là Acacia mangium Willd là loài cây trồng ưa chuộng trong sản xuất Lâm nghiệp vì cây có hình thái đẹp, phát triển nhanh, có khả năng cải tạo đất và khả năng thích nghi với điều kiện gây trồng ở nhiều nơi. Vào đầu năm 1960 nhiều loài Keo có xuất xứ từ Ôxtrâylia đã được đưa vào Việt Nam để tiến hành thử nghiệm gây trồng, kế quả là hiện nay đã có một số loài đã được gây trồng trên diện tích rộng trong. Trong đó có diện tích trồng cây Keo tai tượng trong những năm trở lại đây tăng lên nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu trong nước cũng như nước ngoài. 1.3.2.2. Đặc điểm nhận biết Theo Lê Mộng Chân tác giả quyển “Thực vật rừng” thì Keo tai tượng là cây gỗ nhỏ cao đến 20m, đường kính 25 – 35cm. Vỏ màu xám nâu, nứt dọc. Tán hình trứng hoặc hình tháp thường phân cành thấp. Cành nhỏ có cạnh nhẵn, màu xanh lục. Cây mầm dưới 1 tuổi có lá kép lông chim 2 lần, cuống thường bẹt. Cây trưởng thành có dạng lá đơn, phiến lá hình trứng ngược hoặc trái xoan, đầu có mũi lồi tù, đuôi men cuống, dài 14 – 25 cm, rộng 6 – 9 cm, khá dày, hai mặt xanh đậm, có 4 gân dọc song song nổi rõ. Hoa tự bông dài gần bằng lá, mọc lẻ hoặc tập trung 2 – 4 hoa tự ở nách lá. Hoa đều, lưỡng tính, mẫu 4, tràng hoa màu vàng, nhị nhiều vươn dài ra ngoài hoa. 13 Quả đậu, xoắn, hạt hình trái xoan hơi dẹt, màu đen. Rễ cây phát triển rộng, nhiều nốt sần cố định đạm. 1.3.2.3. Đặc tính sinh học và sinh thái học Keo tai tượng là cây mọc nhanh, cây 4 tuổi cao trung bình 6,8 m, đường kính 8 cm, cây mọc tốt ở nơi đất sâu ẩm, nhiều ánh sáng. Nơi đất cằn cỗi mọc chậm và phân cành sớm. Có phân bố tự nhiên dọc theo gianh giới của vùng nhiệt đới nóng ấm và ẩm ướt. Lượng mưa bình quân năm từ 1500 – 3000 mm, giữa các vĩ độ 10 - 180 Nam trên các độ cao từ mực nước biển tới 800 m xong chủ yếu là từ 0 – 300m. (Nguyễn Hoàng Nghĩa) Yêu cầu của Keo tai tượng là: - Lượng mưa bình quân năm: 1000 – 4000 mm; - Nhiệt độ bình quân năm: 260 - 280C; - Nhiệt độ tối thiểu tháng lạnh nhất: 100C - 240C; - Nhiệt độ tối đa tháng nóng nhất 300C - 400C. 1.3.2.4. Phân bố địa lý Cây mọc tự nhiên ở Bắc Úc, được đưa vào trồng ở Việt Nam, hiện nay hầu như các tỉnh trong cả nước đều gây trồng loài cây này. 1.3.2.5. Giá trị Cây có giá trị về sinh thái như chống sói mòn, cải tạo môi trường,cải tạo đất và sản xuất gỗ nhỏ, gỗ nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến bột giấy, gỗ ván răm, …. 1.3.2.6. Khả năng kinh doanh bảo tồn Đã và đang được trồng thuần loài và trồng hỗn giao với bạch đàn hoặc thông ở nhiều tỉnh. 1.4. Đánh giá chung về tổng quan vấn đề nghiên cứu Quan một số công trình nghiên cứu trong nước và ngoài nước có liên quan tới đề tài nghiên cứu chúng ta thấy các công trình nghiên cứu trên thế giới được tiến hành khá đồng bộ ở trên nhiều lĩnh vực cơ bản cho đến ứng dụng, trong đo nghiên cứu sinh khối và tích lũy cacbon đã được nhiều tác giả 14