Đánh Giá Biến Đổi Khí Hậu Qua Vòng Năm Cây Thông Nhựa và Cây Pơ Mu

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá biến đổi khí hậu trong lịch sử thông qua các chỉ tiêu vật lý của vòng năm cây thông nhựa ở, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Đào Công Hòa
• Người hướng dẫn: TS. Đinh Việt Hưng
• Trường học: Đại học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên Rừng & Môi Trường
• Đề tài: Đánh Giá Biến Đổi Khí Hậu Qua Vòng Năm Cây Thông Nhựa và Cây Pơ Mu
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Biến Đổi Khí Hậu Qua Cây Thông Nhựa và Cây Pơ Mu

Biến đổi khí hậu đang trở thành một trong những thách thức lớn nhất của nhân loại. Việc đánh giá biến đổi khí hậu thông qua vòng năm của cây Thông nhựa và cây Pơ Mu không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tác động của khí hậu mà còn cung cấp thông tin quý giá cho việc bảo vệ môi trường. Cây Thông nhựa và cây Pơ Mu là hai loài cây đặc trưng của Việt Nam, có khả năng phản ánh sự thay đổi của khí hậu qua các vòng năm. Nghiên cứu này sẽ làm rõ mối liên hệ giữa các chỉ tiêu vật lý của vòng năm và các yếu tố khí hậu như nhiệt độ và lượng mưa.

1.1. Đặc Điểm Sinh Thái Của Cây Thông Nhựa và Cây Pơ Mu

Cây Thông nhựa (Pinus merkusii) và cây Pơ Mu (Fokienia hodginsii) có những đặc điểm sinh thái riêng biệt. Cây Thông nhựa thường phát triển ở vùng đất khô, trong khi cây Pơ Mu thích nghi tốt với độ ẩm cao. Sự khác biệt này ảnh hưởng đến cách mà chúng phản ứng với biến đổi khí hậu.

1.2. Vai Trò Của Vòng Năm Trong Đánh Giá Khí Hậu

Vòng năm của cây rừng chứa đựng thông tin về điều kiện sinh trưởng qua từng năm. Việc phân tích vòng năm giúp xác định mối quan hệ giữa sự phát triển của cây và các yếu tố khí hậu, từ đó cung cấp dữ liệu quan trọng cho nghiên cứu biến đổi khí hậu.

II. Thách Thức Trong Đánh Giá Biến Đổi Khí Hậu Qua Cây Thông Nhựa và Cây Pơ Mu

Mặc dù việc đánh giá biến đổi khí hậu qua vòng năm cây Thông nhựa và cây Pơ Mu mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng gặp phải không ít thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là việc thu thập dữ liệu khí hậu chính xác và đầy đủ. Ngoài ra, sự biến động của khí hậu trong quá khứ có thể không được ghi nhận đầy đủ, dẫn đến những sai lệch trong kết quả nghiên cứu.

2.1. Khó Khăn Trong Việc Thu Thập Dữ Liệu Khí Hậu

Việc thu thập dữ liệu khí hậu từ các trạm khí tượng có thể gặp khó khăn do thiếu hụt thông tin hoặc sai lệch trong số liệu. Điều này ảnh hưởng đến độ tin cậy của các phân tích liên quan đến vòng năm của cây.

2.2. Ảnh Hưởng Của Các Yếu Tố Khác Đến Kết Quả Nghiên Cứu

Ngoài yếu tố khí hậu, các yếu tố như tuổi cây, loại đất và sự cạnh tranh giữa các loài cây cũng có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của vòng năm. Việc không kiểm soát được các yếu tố này có thể dẫn đến những kết luận không chính xác.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đánh Giá Biến Đổi Khí Hậu Qua Cây Thông Nhựa và Cây Pơ Mu

Để đánh giá biến đổi khí hậu qua vòng năm của cây Thông nhựa và cây Pơ Mu, nghiên cứu sử dụng các phương pháp phân tích thống kê và mô hình hóa. Các phương pháp này giúp xác định mối quan hệ giữa độ rộng vòng năm và các yếu tố khí hậu như nhiệt độ và lượng mưa.

3.1. Phương Pháp Thu Thập Dữ Liệu Vòng Năm

Dữ liệu vòng năm được thu thập thông qua việc cắt mẫu từ cây và sử dụng phần mềm Cdendro để phân tích. Phương pháp này cho phép xác định độ rộng và diện tích vòng năm một cách chính xác.

3.2. Phương Pháp Phân Tích Thống Kê

Sử dụng phần mềm SPSS để phân tích dữ liệu thu thập được, từ đó xây dựng các phương trình hồi quy giúp xác định mối quan hệ giữa vòng năm và các yếu tố khí hậu. Phân tích này cung cấp cái nhìn sâu sắc về tác động của biến đổi khí hậu.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Biến Đổi Khí Hậu Qua Cây Thông Nhựa và Cây Pơ Mu

Kết quả nghiên cứu cho thấy có mối liên hệ chặt chẽ giữa độ rộng vòng năm của cây Thông nhựa và cây Pơ Mu với các yếu tố khí hậu như nhiệt độ và lượng mưa. Những vòng năm hẹp thường xuất hiện trong các năm khô hạn, trong khi những vòng năm rộng hơn tương ứng với các năm có lượng mưa lớn.

4.1. Tương Quan Giữa Độ Rộng Vòng Năm và Nhiệt Độ

Nghiên cứu chỉ ra rằng độ rộng vòng năm của cây Thông nhựa có mối quan hệ tuyến tính với nhiệt độ trung bình hàng năm. Khi nhiệt độ tăng, độ rộng vòng năm cũng có xu hướng tăng theo.

4.2. Tương Quan Giữa Độ Rộng Vòng Năm và Lượng Mưa

Kết quả cho thấy lượng mưa hàng năm có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của vòng năm. Những năm có lượng mưa cao thường dẫn đến sự gia tăng độ rộng vòng năm của cả cây Thông nhựa và cây Pơ Mu.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Biến Đổi Khí Hậu Qua Cây Thông Nhựa và Cây Pơ Mu

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về biến đổi khí hậu mà còn có thể được áp dụng trong việc quản lý tài nguyên rừng và bảo vệ môi trường. Các kết quả có thể giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định hợp lý trong việc bảo vệ và phát triển rừng.

5.1. Ứng Dụng Trong Quản Lý Tài Nguyên Rừng

Thông tin từ nghiên cứu có thể được sử dụng để xây dựng các chính sách quản lý tài nguyên rừng hiệu quả hơn, từ đó bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

5.2. Đề Xuất Các Giải Pháp Bảo Vệ Môi Trường

Nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường dựa trên kết quả phân tích vòng năm, giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu đến hệ sinh thái rừng.

VI. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu Biến Đổi Khí Hậu Qua Cây Thông Nhựa và Cây Pơ Mu

Kết luận từ nghiên cứu cho thấy rằng việc đánh giá biến đổi khí hậu qua vòng năm của cây Thông nhựa và cây Pơ Mu là một phương pháp hiệu quả. Nghiên cứu mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo về biến đổi khí hậu và tác động của nó đến hệ sinh thái.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về biến đổi khí hậu mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về mối quan hệ giữa vòng năm và các yếu tố khí hậu khác, từ đó xây dựng các mô hình dự đoán chính xác hơn về biến đổi khí hậu trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Nghiên cứu mối liên hệ giữa độ rộng vòng năm với biến đổi các chỉ tiêu khí hậu 1. Trên thế giới Trên thế giới trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu về mối liên hệ giữa bề rộng vòng năm và biến đổi của các chỉ tiêu khí hậu, xác định đặc điểm sinh thái của cây rừng. Các tác giả đã cùng đi tới kết luận quan trọng là: biến đổi bề rộng vòng năm đồng điệu với chu kỳ biến đổi khí hậu, nghiên cứu quy luật biến động vòng năm có thể xác định về định tính cũng như định lượng các nhân tố sinh thái giới hạn sinh trưởng của cây rừng.

Từ xa xưa, con người đã nhận thấy rằng bề rộng vòng năm của cây gỗ không ổn định mà biến đổi phù hợp với sự biến đổi của môi trường. Vào thế kỷ thứ 15, nhà bác học cổ Hy Lạp Leonade Vinci đã nhận thấy sự sinh trưởng của cây rừng ở vùng khô hạn biến đổi theo những chu kỳ phụ thuộc vào lượng mưa(Bitvinskas, 1974). Trong những năm 1860- 1867, khi nghiên cứu ở lưu vực sông Enhixay, A. Miden xác nhận: càng lên phương Bắc, nhiệt độ không khí càng giảm và phù hợp với nó, sinh trưởng cũng giảm theo.

Beketop khi nghiên cứu địa điểm trồng cây gỗ đóng tàu thuyền đã nhận thấy rằng, ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến sinh trưởng rất rõ rệt (Bitvinkas, 1974). Pakronhin(1869) khi nghiên cứu phương pháp xử lý vòng năm đã đề nghị đo bề rộng vòng năm theo hai đường kính vuông góc nhau. Ông cho rằng ảnh hưởng đến bề rộng vòng năm bao gồm các yếu tố khí hậu, tuổi cây, côn trùng, lửa rừng… Năm 1892, T. Svedop khi nghiên cứu đặc điểm biến động vòng năm hai cây keo trắng ở một công viên thuộc Odecxa nhận thấy sự phù hợp chặt chẽ của bề rộng vòng năm với lượng mưa năm.

Những vòng năm hẹp nhất được hình thành trong những năm hạn và lặp lại với chu kỳ 9 năm. Ông kết luận rằng: Nghiên cứu quy luật biến động vòng năm có thể dự báo được các hiện tượng của thời tiết. 4 Đầu thế kỷ 20, A. Duglas đã tiến hành nghiên cứu với số lượng rất lớn vòng năm ở các cây có tuổi thọ dài và của các mẫu gỗ thu nhập trong những kiến trúc cổ ở Mỹ đã kết luận rằng: biến động của bề rộng vòng năm thể hiện tính chu kỳ của tự nhiên mà trước hết là chu kỳ hoạt động của mặt trời(Schulman, 1956).

Ở Mỹ, các nhà khoa học đã sử dụng số lượng lớn vòng năm và kỹ thuật tính toán hiện đại để tìm mối liên hệ định lượng giữa biến động các hiện tượng tự nhiên và biến động vòng năm cây gỗ. Schulman (1956) đã chỉ ra khả năng đánh giá xác suất xảy ra hạn hán trong các thời kỳ khác nhau ở những vùng khô hạn miền tây nước Mỹ và tầm quan trọng của công việc nghiên cứu vòng năm trong kiểm tra lý thuyết biến động khí hậu. Ông cũng xác lập được phương trình tương quan giữa bề rộng vòng năm với mực nước sông Colorado, hệ số tương quan xác định được là 0,7. Ở Mỹ, những tài liệu và kết quả nghiên cứu vòng năm được công bố đều đặn do phòng thí nghiệm nghiên cứu vòng năm của trường đại học tổng hợp Aizon.

Rudacop(1951 – Liên Xô) từ kết quả nghiên cứu vòng năm, nhận thấy cây gỗ có thể coi là “máy tự ghi” điều kiện tự nhiên. Áp dụng phương pháp chỉ số tương đối của Rudacop, các nhà nghiên cứu đã sử dụng vòng năm trong nhiều lĩnh vực khác như địa vật lý, khí hậu học, sinh thái học, lâm học v.v… Những thành tựu trong lĩnh vực nghiên cứu vòng năm được thể hiện như sau: Nhờ sử dụng phương pháp ghép chéo vòng năm và phương pháp cacbon phóng xạ các tác giả đã xây dựng được những dãy dài các vòng năm. Đây là những tài liệu cho phép kéo dài các dãy quan trắc điều kiện tự nhiên về những thế kỷ trước. Ở Mỹ với việc sử dụng mẫu vòng năm của các cây thông vàng người ta đã lập được những dãy dài trên 4000 vòng năm, dãy dài nhất tới 7167 vòng năm.

Ở Châu Âu người ta đã lập được những dãy dài trên 1000 vòng năm, đã xác lập được liên hệ của bề rộng vòng năm với nhiều yếu tố tự nhiên. Đây là cơ sở khoa học quan trọng để nội suy điều kiện tự nhiên trong quá khứ, dự báo biến động của nó cũng như sinh trưởng cây rừng trong tương lai. Phát hiện được quy luật liên quan giữa biến động của sinh trưởng cây rừng với biến động của điều kiện khí hậu. Các nhà khoa học nhận thấy rằng ảnh hưởng đến 5 sinh trưởng cây gỗ không chỉ có điều kiện khí hậu hiện tại mà cả điều kiện khí hậu của một số năm trước.

Ngoài ra, ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên đến sinh trưởng cây rừng thường phức tạp, phụ thuộc vào đặc điểm của từng vùng địa lý, từng địa phương (Fritts, 1976; Monchanov, 1976). Boxeva (1986) đã xác lập được hê số tương quan giữa chỉ số tương đối của sinh trưởng và tổng hợp mưa từ tháng 6 đến tháng 8 là 0.7 và với nhiệt độ tháng 7 là 0,76. Lovelius(1972) đã chỉ ra rằng: Hoạt động của mặt trời là nhân tố tự nhiên ảnh hưởng mạnh mẽ đến sinh trưởng cây rừng. Bằng phương pháp khí hậu thực vật, Vương Văn Quỳnh (1990) đã nhận thấy rằng biến động của tăng trưởng và phân hóa cây rừng của các lâm phần Pinus sylvestris ở Varônhezơ (Nga) chịu ảnh hưởng rất rõ rệt từ các điều kiện khí hậu.

Ở các lâm phần non, tăng trưởng cây rừng phụ thuộc chặt chẽ vào khí hậu. Hoạt động của mặt trời ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến tăng trưởng cây rừng. Cây có cấp sinh trưởng kém thì tăng trưởng phụ thuộc ít hơn vào hoạt động của mặt trời. Oberhuber (2002) đã thiết lập tương quan giữa biến động nhiệt độ và lượng mưa với biến động của vòng năm của loài Pinus longaeva.

Ông nhận thấy rằng bề rộng vòng năm nhỏ là do ảnh hưởng của nhiệt độ thấp. Fritts (1972) phát hiện thấy sự sinh trưởng của loài Picea glauca dọc theo các con kênh đào và các dòng suối phụ thuộc vào lượng mưa hàng năm. Vào những năm khô hạn, tăng trưởng của vòng năm kém hơn nhiều so với những năm có lượng mưa lớn. Nhiều nhà nghiên cứu đều khẳng định rằng có một mối liên hệ chặt chẽ giữa các yếu tố khí hậu với sinh trưởng của các loài cây gỗ.

Khi nghiên cứu hai loài Abies lasiocarpa và Pseudotsuga menziesli, Fritt và Mayer (1980) đã nhận thấy rằng tăng trưởng vòng năm của chúng có mối liên hệ với nhiệt độ và lượng mưa. Đối với loài Pseudotsuga menziesli, tăng trưởng đường kính có mối quan hệ tuyến tính dương với lượng mưa từ tháng 7 năm trước đến tháng 2 năm sau. Ngược lại, chỉ số tăng trưởng đường kính của loài Abies lasiocarpa có quan hệ tuyến tính dương với lượng mưa của các 6 tháng 11, 12 năm trước và tháng 2, 3 và 6 năm sau. Rõ ràng lượng mưa lớn giúp cho loài Abies lasiocarpa tăng trưởng trong một thời gian dài từ tháng 11 đến tháng 2.

Nghiên cứu của Fritt và Mayer cũng cho thấy chỉ số tăng trưởng của cả hai loài trên đều có tương quan dương với nhiệt độ tháng 8 (tháng cuối mùa tăng trưởng). Những quá trình diễn ra trong cơ thể sinh vật chịu ảnh hưởng đồng thời không chỉ của tất cả các yếu tố khí tượng, mà còn của toàn bộ các yếu tố ngoại cảnh nói chung. Sự sống của cơ thể không thể tách rời một yếu tố nào đó trong tổng hợp môi trường sinh thái. Ảnh hưởng của một yếu tố đến cơ thể phụ thuộc vào giá trị của tất cả các yếu tố khác.

Cùng một lượng mưa, trong trường hợp nhiệt độ không khí thấp có thể xem là đủ nước cho thực vật, nhưng trong trường hợp nhiệt độ không khí cao có thể xem là thiếu nước. Hiệu quả sử dụng ánh sáng có thể tăng lên hoặc giảm đi trong trường hợp đất được bón phân, tưới nước đầy đủ hoặc nghèo chất dinh dưỡng và khô hạn…Nói chung, khi đánh giá vai trò của một yếu tố nào đó cần phải đặt nó trong mối quan hệ với các yếu tố khác của toàn bộ môi trường sinh thái. Theo Eklund (1957), chỉ số tăng trưởng của loài Picea excelsa ở phía bắc Thụy Điển từ năm 1900 – 1944 có quan hệ chặt chẽ với một số yếu tố khí hậu theo dạng : Y = 99,41 + 0,9188x1 – 3,129x2 – 2,405x3 – 0,4282x4 trong đó x1 là số ngày mưa từ 16 tháng 5 đến 31 tháng 7 cho những năm t có nhiệt độ trung bình cao nhất là 16°C, x2 là sản lượng hạt giống của năm t, x3 là sản lượng hạt giống của năm t-1 và x4 là nhiệt độ hàng ngày cao nhất của năm t-1. Lượng mưa cũng được đưa vào phân tích nhưng do hệ số hồi qui của nó không có ý nghĩa thống kê nên đã bị loại bỏ.

Như vậy, bề rộng vòng năm gia tăng cùng với sự gia tăng số ngày mưa từ 16 tháng 5 đến 31 tháng 7. Ngược lại, khi nâng cao sản lượng hạt giống năm thứ t và t-1 và nhiệt độ hàng ngày cao nhất của năm t-1 thì bề rộng vòng năm sẽ giảm. Khi nghiên cứu loài Pinus halepensis ở miền Nam nước Pháp, Serre et at. Phương trình mối 7 quan hệ có dạng: Y = 3.01199x6 B ằng phương trình hồi qui tuyến tính, Schulman và Bryson (1965) đã dự đoán được vòng năm của loài Quercus rubra đạt tối đa khi thỏa mãn các điều kiện sau: (1) sự suy giảm lượng nước bốc hơi trong tháng 6, (2) sự nâng cao tổng lượng mưa trong tháng 5 và tháng 7, (3) sự giảm thấp nhiệt độ trung bình tháng 5 của năm trước và sự nâng cao lượng nước bốc hơi tháng 4 năm trước Nhìn chung kết quả nghiên cứu quy luật biến động có tính chu kỳ nhiều năm của vòng năm cây gỗ ở các nước châu Âu, châu Mỹ cho thấy: trong biến động của sinh trưởng cây rừng thể rõ tính chu kỳ và nó được quy định bởi tính chu kỳ của hoạt động mặt trời, chu kỳ của hoạt động măt trời kéo theo chu kỳ của các quá trình sinh học khác của rừng.

Các nghiên cứu cũng cho thấy có thể dự báo được các quá trình diễn ra trong hệ sinh thái rừng trên kết quả phân tích tính chu kỳ của bản thân các quá trình ấy, hay kết quả phân tích tính chu kỳ của các quá trình tự nhiên và mối quan hệ chặt chẽ giữa chúng với các hiện tượng diễn ra trong hệ sinh thái rừng.