Luận án tiến sĩ về sinh khối và dự trữ carbon rừng trồng keo lai ở Đồng Nai

Luận án tiến sĩ nghiên cứu ước lượng sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất đối với rừng trồng keo lai ở tỉnh đồng nai, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng dụng

• Tác giả: Trần Thị Ngoan
• Người hướng dẫn: TS. Lê Bá Toàn
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Lâm sinh
• Đề tài: Đánh Giá Sinh Khối Và Carbon Rừng Keo Lai Tại Đồng Nai
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LÝ LỊCH CÁ NHÂN
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM TẠ
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Đối tượng và vị trí nghiên cứu
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa của đề tài
• 1.5. Những kết quả mới của luận án
• 2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 2.1. Ý nghĩa của thống kê sinh khối và dự trữ carbon của rừng
• 2.2. Những nghiên cứu về sinh khối và dự trữ carbon đối với các hệ sinh thái rừng
• 2.2.1. Những nghiên cứu về sinh khối và dự trữ carbon đối với rừng Việt Nam
• 2.2.2. Những nghiên cứu về phân chia cấp đất
• 2.2.3. Những hàm sinh trưởng và sản lượng rừng trồng
• 3. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nội dung nghiên cứu
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 4. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Phân chia cấp đất đối với rừng trồng Keo lai
• 4.2. Sinh trưởng của rừng trồng Keo lai trên những cấp đất khác nhau
• 4.3. Xây dựng hàm sinh khối đối với cây bình quân của rừng trồng Keo lai
• 4.4. Xây dựng những hàm sinh khối đối với rừng trồng Keo lai
• 4.5. Sinh khối đối với rừng trồng Keo lai trên ba cấp đất khác nhau
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÔNG BỐ CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu về sinh khối rừng và carbon rừng keo lai tại tỉnh Đồng Nai đã trở thành một chủ đề quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Rừng trồng keo lai (Acacia auriculiformis x Acacia mangium) không chỉ đóng vai trò trong việc cung cấp gỗ mà còn là nguồn dự trữ carbon quan trọng. Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất của rừng trồng keo lai, từ đó cung cấp thông tin cần thiết cho việc quản lý rừng và bảo vệ môi trường.

1.1. Tầm quan trọng của rừng trồng

Rừng trồng keo lai có khả năng bảo vệ môi trường và biến đổi khí hậu thông qua việc cô lập carbon. Theo nghiên cứu, rừng trồng này có thể giảm thiểu lượng khí nhà kính (CO2) trong không khí. Việc đánh giá môi trường và biodiversity trong các khu rừng này là cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện từ năm 2015 đến 2018, với việc thu thập dữ liệu từ 108 cây trội tại các cấp đất khác nhau. Các phương pháp phân tích bao gồm việc sử dụng các hàm sinh trưởng và sinh khối để ước lượng khối lượng carbon và sinh khối rừng. Mô hình chỉ số lập địa (SI) được xây dựng để phân loại các cấp đất dựa trên chiều cao cây trồng. Kết quả cho thấy sự khác biệt rõ rệt về năng suất rừng giữa các cấp đất.

2.1. Các chỉ số sinh trưởng

Các chỉ số sinh trưởng như chiều cao (H), đường kính (D) và thể tích (V) của cây được phân tích để xác định khối lượng carbon. Mô hình sinh trưởng được kiểm định bằng các hàm Korf và Gompertz, cho thấy sự phù hợp trong việc ước lượng sinh khối cây bình quân.

III. Kết quả nghiên cứu

Kết quả cho thấy rừng trồng keo lai tại Đồng Nai có thể phân chia thành ba cấp đất dựa trên chiều cao cây trồng. Mật độ cây giảm dần theo tuổi, với khối lượng gỗ cây đứng đạt trung bình 291,7 m3/ha. Khối lượng carbon trung bình trong sinh khối trên mặt đất cũng được ước lượng, cho thấy sự thay đổi theo cấp đất và tuổi cây. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc quản lý rừng để tối ưu hóa carbon sequestration.

3.1. Phân tích khối lượng carbon

Khối lượng carbon trung bình trong sinh khối trên mặt đất cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các cấp đất. Cụ thể, cấp đất tốt có khối lượng carbon cao nhất, cho thấy mối liên hệ giữa sinh thái rừng và khả năng lưu trữ carbon. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc quản lý tài nguyên rừng để bảo vệ và phát triển bền vững.

IV. Kết luận và khuyến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng rừng trồng keo lai tại Đồng Nai có tiềm năng lớn trong việc cô lập carbon và bảo vệ môi trường. Việc quản lý rừng hiệu quả không chỉ giúp tăng cường sinh khối rừng mà còn góp phần vào việc giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Khuyến nghị cần có các chính sách hỗ trợ cho việc phát triển bền vững rừng trồng keo lai.

4.1. Đề xuất chính sách

Cần có các chính sách khuyến khích trồng rừng và bảo vệ rừng trồng keo lai, nhằm tối ưu hóa tài nguyên rừng và carbon sequestration. Các chương trình giáo dục và nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường cũng cần được triển khai để cộng đồng hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của rừng trong việc chống lại biến đổi khí hậu.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Biến đổi khí hậu toàn cầu và sự gia tăng nồng độ khí nhà kính, đặc biệt là dioxit carbon ($CO_2$), đang đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc đánh giá chính xác vai trò hấp thụ và lưu giữ carbon của các hệ sinh thái rừng. Rừng trồng Keo lai (Acacia auriculiformis x Acacia mangium) là một trong những đối tượng cây trồng lâm nghiệp chủ lực tại Việt Nam, phân bố tập trung tại vùng Đông Nam Bộ nói chung và tỉnh Đồng Nai nói riêng với diện tích lên tới 23.000 ha. Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây tại khu vực này chưa phân tích đầy đủ và chi tiết sự biến động về sinh khối cũng như khả năng tích lũy carbon theo từng cấp tuổi và từng điều kiện lập địa (cấp đất) khác nhau. Nhằm giải quyết khoảng trống nghiên cứu này, luận án tập trung định lượng sinh khối và trữ lượng carbon trên mặt đất của rừng trồng Keo lai tại tỉnh Đồng Nai theo các cấp đất.

Mục tiêu tổng quát của đề tài là xác định sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất của rừng trồng Keo lai trên những cấp đất khác nhau tại tỉnh Đồng Nai. Để đạt được mục tiêu tổng quát, đề tài triển khai 4 mục tiêu cụ thể:

1. Phân chia cấp đất đối với rừng trồng Keo lai.
2. Xây dựng những hàm sinh khối đối với cây bình quân và quần thụ Keo lai dựa trên những biến dự đoán thích hợp.
3. Xây dựng những hàm sinh trưởng đối với rừng trồng Keo lai.
4. Phân tích những đặc trưng sinh khối và dự trữ carbon của rừng trồng Keo lai trên những cấp đất khác nhau.

Để định hướng quá trình thực hiện, luận án đặt ra và giải quyết 4 câu hỏi nghiên cứu chính:

1. Rừng trồng Keo lai tại tỉnh Đồng Nai có thể được phân chia thành bao nhiêu cấp đất?
2. Sinh trưởng của cây bình quân và quần thụ Keo lai có những đặc trưng gì?
3. Nếu xây dựng những hàm sinh khối với những biến dự đoán khác nhau, thì kết quả ước lượng sinh khối của rừng trồng Keo lai trên những cấp đất khác nhau có sai lệch như thế nào?
4. Sinh khối và dự trữ carbon mức cây bình quân và quần thụ Keo lai trên những cấp đất khác nhau có những đặc trưng gì?

Đối tượng nghiên cứu là rừng trồng Keo lai thuần loài từ 2 đến 10 tuổi trên các cấp đất khác nhau. Cây trồng là hỗn tạp các dòng Keo lai phổ biến trong sản xuất gồm BV32, BV10, AH7 và AH1, được trồng với mật độ ban đầu 2.200 cây/ha (cự ly $3 \times 1,5$ m), chăm sóc trong 3 năm đầu (mỗi năm 2 lần), không bón phân khoáng, chưa qua tỉa thưa và được phát dọn thực bì quanh gốc 2 lần/năm.

Phạm vi nghiên cứu được xác định rõ:

• Phạm vi không gian: Nghiên cứu thực hiện tại 4 khu vực trọng điểm của tỉnh Đồng Nai gồm Vĩnh Cửu, Long Thành, Xuân Lộc và Định Quán (tọa độ địa lý từ 10°30’03” đến 11°34’57” vĩ độ Bắc và từ 106°45’30” đến 107°35’00” kinh độ Đông).
• Phạm vi thời gian: Số liệu thực nghiệm được thu thập trong giai đoạn từ năm 2015 đến năm 2018.
• Phạm vi nội dung: Đề tài tập trung vào các thành phần sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất (thân, cành, lá) của cây bình quân và lâm phần; không nghiên cứu sinh khối dưới mặt đất do khó khăn trong việc cân đo trực tiếp chính xác tại hiện trường.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu quốc tế chỉ ra rằng nghiên cứu sinh khối rừng đã được triển khai rộng rãi từ Chương trình Sinh học Quốc tế (IBP) thập niên 1970 (Brown, 1997). Vai trò của rừng trong chu trình carbon toàn cầu và giảm thiểu biến đổi khí hậu theo Nghị định thư Kyoto (1997) được nhấn mạnh bởi IPCC (2000, 2003, 2006) và FAO (2009). Các nghiên cứu quốc tế đã xác lập 5 phương pháp chính để ước tính sinh khối và dự trữ carbon cây rừng: chặt hạ cân đo trực tiếp (Chave và ctv, 2005; Zianis và ctv, 2005); sử dụng hàm sinh khối thống kê theo loài (Ketterings và ctv, 2001; Terakunpisut và ctv, 2007; Chaiyo và ctv, 2011; Wang và ctv, 2011); sử dụng hệ số chuyển đổi và điều chỉnh sinh khối BCEF/BEF kết hợp số liệu điều tra rừng (Brown, 2002; Lehtonen và ctv, 2004; Snowdon và ctv, 2002); phương pháp Radar; và phương pháp viễn thám kết hợp ô tiêu chuẩn. Về đánh giá chất lượng lập địa, các công trình của Schumacher (1928), Clutter và ctv (1983), Monserud (1984, 1985a), Larsen (1999) và Onyekwelu (2003) đã khẳng định tính ưu việt của việc sử dụng chỉ số lập địa (SI) dựa trên chiều cao tầng trội ($H_0$) tại tuổi cơ sở ($A_0$).

Tại Việt Nam, các nghiên cứu sinh khối và dự trữ carbon đã được thực hiện trên nhiều hệ sinh thái:

• Rừng tự nhiên và rừng ngập mặn: Viên Ngọc Nam (2003) nghiên cứu Mấm trắng tại Cần Giờ; Viên Ngọc Nam và Lâm Khải Thạnh (2010) nghiên cứu Đước đôi; Phạm Xuân Quý (2010) nghiên cứu Tràm Tây Nam Bộ; Vũ Tấn Phương (2011) lập mô hình sinh khối rừng tự nhiên tại Hà Giang; Vũ Đức Quỳnh (2013), Nguyễn Viết Lượng (2012) nghiên cứu rừng khộp Tây Nguyên; Bảo Huy (2009, 2014) xây dựng mô hình sinh khối và ứng dụng GIS, viễn thám tại Tây Nguyên; Phạm Thế Dũng và Vũ Đình Hướng (2014) nghiên cứu cây Tràm ở Long An; Phạm Minh Hoàng (2016) nghiên cứu rừng kín nửa thường xanh ở Ninh Thuận.
• Rừng trồng và cây Keo: Võ Đại Hải (2008, 2009) lập phương trình sinh khối và lượng hấp thụ carbon cho rừng trồng và Bạch đàn; Vũ Tấn Phương và Võ Đại Hải (2011) nghiên cứu Thông ba lá; Nguyễn Viết Xuân và ctv (2012) xây dựng hệ số BEF cho các loài cây trồng chính; Đặng Thành Nhân và Đặng Thái Dương (2016) đánh giá khả năng cố định carbon của các dòng Keo lai tại Đắk Lắk; Nguyễn Minh Thanh và Lê Văn Cường (2017) khảo sát carbon Keo tai tượng; Trần Quang Bảo và Võ Thành Phúc (2019) nghiên cứu hấp thụ $CO_2$ của Keo lai 2–6 tuổi tại Bà Rịa – Vũng Tàu. Về phân chia cấp đất, Vũ Nhâm (1988), Nguyễn Trọng Bình (1996), Nguyễn Ngọc Lung và Đào Công Khanh (1999), Vũ Tiến Hinh (2005, 2012) đã áp dụng chiều cao tầng trội $H_0$ cho nhiều loài cây trồng.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án giải quyết: Phần lớn các nghiên cứu Keo lai trước đây chỉ ước lượng sinh khối theo cấp tuổi hoặc đường kính bình quân chung mà chưa gắn liền với phân loại chỉ số lập địa (cấp đất) cụ thể; đồng thời chưa có sự kiểm định, so sánh hệ thống giữa các mô hình hàm sinh khối trực tiếp ($B_i$) với mô hình gián tiếp qua hệ số mở rộng sinh khối ($BEF_i$) và tỷ lệ sinh khối các bộ phận ($R_i$) trên địa bàn tỉnh Đồng Nai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết lâm học và điều tra rừng hiện đại:

• Bể carbon rừng và sinh khối: Sinh khối khô ($B_i$) là tổng trọng lượng chất hữu cơ trên một đơn vị diện tích; carbon tích lũy được tính thông qua tỷ lệ carbon ($PC%$) trong sinh khối khô của từng bộ phận thực vật (IPCC, 2003, 2006).
• Chỉ số lập địa ($SI$): Là chiều cao bình quân tầng trội ($H_0$) của quần thụ tại một tuổi cơ sở xác định ($A_0$). Chiều cao tầng trội không phụ thuộc vào mật độ quần thụ nên phản ánh khách quan tiềm năng sinh trưởng của lập địa (Monserud, 1984).
• Hệ số điều chỉnh sinh khối ($BEF_i$) và tỷ lệ sinh khối ($R_i$): $BEF_i$ là tỷ số giữa sinh khối khô của thành phần $i$ với thể tích thân cây ($BEF_i = B_i / V$); $R_i$ là tỷ lệ giữa sinh khối thành phần $i$ so với sinh khối thân khô ($R_i = B_i / B_T$) (Jenkins và ctv, 2003; IPCC, 2006).

Phương pháp thu thập và quy mô dữ liệu thực tế:

• Dữ liệu phân chia cấp đất: Giải tích 108 cây trội tại tuổi 10 nhằm xác định quá trình sinh trưởng chiều cao tầng trội ($H_0$).
• Dữ liệu sinh trưởng lâm phần: Bố trí 81 ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình cho các cấp tuổi từ 2 đến 10; chia đều cho 3 cấp đất (mỗi cấp đất 27 OTC).
• Dữ liệu sinh trưởng cây bình quân: Giải tích 54 cây tiêu chuẩn để xác định quá trình tăng trưởng đường kính ($D$), chiều cao ($H$) và thể tích thân ($V$).
• Dữ liệu sinh khối: Chặt hạ và cân đo trực tiếp 162 cây tiêu chuẩn ngoài hiện trường (chia thành thân, cành, lá). Thu thập mẫu phân tích trong phòng thí nghiệm (sấy khô ở $70^\circ\text{C}$ đến khối lượng không đổi) để xác định tỷ lệ sinh khối khô/tươi và tỷ lệ carbon.

Phương pháp xử lý và kiểm định mô hình thống kê:

• Hàm chỉ số lập địa ($SI$): Xây dựng và kiểm định dựa trên phương trình Schumacher.
• Hàm sinh trưởng ($D, H, V, M$): Kiểm định và so sánh thông qua hai dạng hàm phi tuyến kinh điển là hàm Korf và hàm Gompertz.
• Hàm ước lượng sinh khối cây bình quân: Thử nghiệm 4 dạng hàm toán học gồm Korf, Korsun-Strand, Drakin-Vuevski và hàm lũy thừa ($Power$) với các biến dự đoán độc lập: tuổi ($A$), đường kính ngang ngực ($D$), kết hợp $D$ và chiều cao ($H$).
• Hệ số $BEF_i$ và tỷ lệ $R_i$: Ước lượng qua các hàm hồi quy với biến dự đoán là $A$ và $D$.
• Tiêu chí lựa chọn mô hình thích hợp: Căn cứ vào chỉ tiêu tổng sai lệch bình phương nhỏ nhất ($SSR_{min}$), hệ số xác định ($R^2$), sai tiêu chuẩn ($\pm S$), sai lệch tuyệt đối trung bình ($MAE$) và sai lệch tuyệt đối trung bình theo phần trăm ($MAPE%$).

Nguồn số liệu thực tế được thu thập trực tiếp tại Chi cục Kiểm lâm tỉnh Đồng Nai, Khu Bảo tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai, Công ty TNHH MTV Lâm nghiệp La Ngà, Hạt Kiểm lâm Long Thành, Ban Quản lý Rừng phòng hộ Xuân Lộc và Hạt Kiểm lâm Vĩnh Cửu.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương này hệ thống hóa toàn diện các cơ sở lý luận và thực tiễn liên quan đến đề tài:

• Trình bày ý nghĩa của việc kiểm kê sinh khối và dự trữ carbon của rừng đối với việc giảm phát thải khí nhà kính theo Công ước UNFCCC và Nghị định thư Kyoto.
• Tổng kết các nghiên cứu quốc tế về 5 phương pháp định lượng sinh khối, các dạng phương trình sinh khối cho rừng nhiệt đới, phương pháp xác định hệ số $BEF$ và tỷ lệ chuyển đổi carbon (từ 0,45 đến 0,50).
• Điểm cứu có hệ thống các công trình nghiên cứu sinh khối và carbon tại Việt Nam đối với rừng tự nhiên, rừng ngập mặn và rừng trồng thương dụng.
• Đánh giá các phương pháp phân chia cấp đất và xây dựng đường cong chỉ số lập địa ($SI$) trong và ngoài nước, khẳng định cơ sở khoa học của việc dùng hàm Schumacher và chiều cao cây tầng trội $H_0$.
• Phân tích cơ sở lý thuyết của các mô hình sinh trưởng thực nghiệm (Korf, Gompertz) ứng dụng trong dự báo sản lượng rừng trồng.

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết kế hoạch thực hiện, địa bàn nghiên cứu và quy trình kỹ thuật:

• Xác định cụ thể 4 nội dung nghiên cứu gắn liền với mục tiêu đề tài.
• Mô tả điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu tại Đồng Nai (địa hình 3 dạng chính: núi thấp, đồi lượn sóng, đồng bằng; 8 nhóm đất chính; khí hậu nhiệt đới gió mùa, lượng mưa từ 1.800 đến 2.500 mm).
• Thiết lập sơ đồ các bước giải tích thân cây, bố trí 81 ô tiêu chuẩn, kỹ thuật chặt hạ phân đoạn cây mẫu (162 cây), phương pháp lấy mẫu sấy khô trong phòng thí nghiệm xác định sinh khối khô và phân tích tỷ lệ carbon.
• Trình bày các công thức toán học, các phương trình phi tuyến ($SI$, Korf, Gompertz, Korsun-Strand, Drakin-Vuevski, Power) và thuật toán ước lượng tham số, đánh giá sai số ($SSR, R^2, MAE, MAPE, \pm S$).

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày các phát hiện định lượng cốt lõi của luận án:

1. Phân chia cấp đất rừng trồng Keo lai

Luận án xác định tuổi cơ sở thích hợp để xây dựng biểu cấp đất cho rừng Keo lai tại Đồng Nai là $A_0 = 8$ năm thông qua hàm Schumacher. Rừng trồng được phân chia thành 3 cấp đất với chỉ số lập địa ($SI$) tương ứng:

• Cấp đất I (Tốt): $SI = 24\text{ m}$ tại tuổi 8.
• Cấp đất II (Trung bình): $SI = 20\text{ m}$ tại tuổi 8.
• Cấp đất III (Xấu): $SI = 16\text{ m}$ tại tuổi 8.

2. Quy luật sinh trưởng đường kính, chiều cao, thể tích và mật độ

• Mật độ quần thụ ($N$, cây/ha) giảm dần theo tuổi do quy luật tỉa thưa tự nhiên; tốc độ giảm mật độ bình quân hàng năm trên cấp đất I là 9,0%, cấp đất II là 3,9%, cấp đất III là 2,4% và trung bình chung 3 cấp đất là 3,6%.
• Mô hình Korf và Gompertz mô tả tốt quá trình sinh trưởng $D, H, V$ cây bình quân và trữ lượng lâm phần $M$.
• Trữ lượng gỗ cây đứng ($M$) ở tuổi 10 đạt:
  • Cấp đất I: $423,3\text{ m}^3/\text{ha}$
  • Cấp đất II: $266,8\text{ m}^3/\text{ha}$
  • Cấp đất III: $171,5\text{ m}^3/\text{ha}$
  • Trung bình 3 cấp đất: $291,7\text{ m}^3/\text{ha}$

3. Xây dựng hàm sinh khối cây bình quân và hệ số BEFi, Ri

• Các hàm sinh khối cây bình quân ($B_i$) được thiết lập theo biến dự đoán $A$, $D$ và tổ hợp $(D, H)$. Các phương trình dạng lũy thừa và Korf đạt độ tương quan cao với sai số nhỏ.
• Luận án chứng minh việc ước lượng sinh khối thông qua 3 cách tiếp cận: (1) hàm sinh khối trực tiếp $B_i = f(A, D, H)$, (2) hàm hệ số mở rộng $B_i = V \times BEF_i$, (3) hàm tỷ lệ $B_i = B_T \times R_i$ đều cho kết quả tương đồng và có độ tin cậy cao.
• Lượng tăng trưởng bình quân 10 năm của tổng sinh khối trên mặt đất mức cây bình quân: Cấp đất I đạt $24,9\text{ kg/năm}$; Cấp đất II đạt $17,6\text{ kg/năm}$; Cấp đất III đạt $11,2\text{ kg/năm}$; trung bình chung là $17,8\text{ kg/năm}$.

4. Động thái sinh khối và dự trữ carbon quần thụ

Sinh khối trên mặt đất ($B_{To}$) và trữ lượng carbon ($C$) tăng dần theo cấp tuổi và có sự phân hóa rõ rệt giữa các cấp đất:

Cấp đất	Chỉ tiêu (tấn/ha)	Tuổi 2	Tuổi 4	Tuổi 6	Tuổi 8	Tuổi 10
Cấp I	Tổng sinh khối trên mặt đất ($B_{To}$)	14,6	59,7	139,9	234,6	321,0
Cấp II	Tổng sinh khối trên mặt đất ($B_{To}$)	10,9	58,1	131,5	196,0	238,1
Cấp III	Tổng sinh khối trên mặt đất ($B_{To}$)	13,4	46,7	91,9	132,8	162,1
Trung bình chung	Tổng sinh khối trên mặt đất ($B_{To}$)	13,0	55,3	122,7	190,1	241,7
Trung bình chung	Trữ lượng carbon tích lũy ($C$)	6,1	26,0	57,7	89,3	113,6

Thân cây luôn chiếm tỷ trọng sinh khối lớn nhất trong cấu trúc sinh khối trên mặt đất và tỷ trọng này tăng dần theo cấp tuổi của rừng.

Kết quả và những đóng góp mới

Về mặt lý luận:

• Luận án đã làm rõ quy luật biến động sinh khối và chu trình tích lũy carbon của rừng trồng Keo lai theo chuỗi cấp tuổi từ 2 đến 10 tuổi gắn liền với từng điều kiện lập địa cụ thể tại vùng Đông Nam Bộ.
• Đã kiểm chứng tính ứng dụng đồng thời của 3 phương pháp ước lượng sinh khối cá thể (hàm sinh khối trực tiếp theo $A, D, H$; hàm hệ số chuyển đổi và điều chỉnh sinh khối $BEF_i$; hàm tỷ lệ sinh khối $R_i$), chứng minh tính nhất quán của các phương pháp này trong ước lượng sinh khối rừng trồng thuần loài đồng tuổi.

Về mặt thực tiễn:

• Luận án đã xây dựng được biểu cấp đất cho rừng trồng Keo lai tại tỉnh Đồng Nai với 3 cấp đất (I, II, III) tại tuổi chuẩn $A_0 = 8$ năm, cung cấp công cụ phân loại lập địa phục vụ quy hoạch kinh doanh rừng trồng.
• Thiết lập hệ thống 20 phương trình sinh khối của các thành phần trên mặt đất ở cấp độ quần thụ và bảng tra sinh khối, dự trữ carbon tương ứng.
• Cung cấp cơ sở định lượng quan trọng phục vụ công tác chi trả dịch vụ môi trường rừng theo Nghị định 156/2018/NĐ-CP và định giá rừng trồng thương mại tại địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế:

• Nghiên cứu mới chỉ tập trung vào phần sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất (thân, cành, lá), chưa tiến hành định lượng sinh khối dưới mặt đất (hệ thống rễ) và các bể carbon khác như vật rụng, thảm mục và đất rừng do khó khăn trong việc thu thập mẫu trực tiếp.
• Đối tượng nghiên cứu giới hạn trên rừng trồng Keo lai thuần loài chưa qua tỉa thưa nhân tạo trong phạm vi chu kỳ từ 2 đến 10 tuổi tại tỉnh Đồng Nai.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Mở rộng nghiên cứu định lượng toàn diện các bể carbon còn lại (sinh khối rễ, vật rơi rụng và lượng carbon hữu cơ trong đất rừng) để hoàn thiện chu trình carbon tổng thể của hệ sinh thái rừng trồng Keo lai.
• Nghiên cứu bổ sung ảnh hưởng của các biện pháp lâm sinh như tỉa thưa, bón phân và kéo dài chu kỳ kinh doanh gỗ lớn đến động thái sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của lâm phần.

Giá trị tham khảo

Nghiên cứu mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng:

• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng: Cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về giải tích thân cây, xử lý mô hình hồi quy phi tuyến, kiểm định hàm sinh trưởng ($SI$, Korf, Gompertz, Schumacher) và các thuật toán tính toán $BEF_i, R_i$.
• Cơ quan quản lý nhà nước về lâm nghiệp và cán bộ kỹ thuật tại địa phương: Biểu cấp đất và các bảng tra sinh khối, trữ lượng gỗ, carbon tích lũy là tài liệu tra cứu trực tiếp trong công tác kiểm kê rừng, quy hoạch lâm nghiệp và thực thi chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án phân chia rừng trồng Keo lai tại Đồng Nai thành mấy cấp đất và dựa trên chỉ tiêu nào?
Luận án phân chia thành 3 cấp đất dựa trên chỉ tiêu chiều cao tầng trội ($H_0$) tại tuổi cơ sở $A_0 = 8$ năm thông qua hàm Schumacher: Cấp đất I (Tốt) có $SI = 24\text{ m}$; Cấp đất II (Trung bình) có $SI = 20\text{ m}$; Cấp đất III (Xấu) có $SI = 16\text{ m}$.

2. Tốc độ suy giảm mật độ quần thụ tự nhiên của rừng Keo lai diễn ra như thế nào giữa các cấp đất?
Tốc độ giảm mật độ tự nhiên hàng năm diễn ra nhanh nhất trên cấp đất I ($9,0%/\text{năm}$), tiếp đến là cấp đất II ($3,9%/\text{năm}$), chậm nhất trên cấp đất III ($2,4%/\text{năm}$) và tốc độ giảm bình quân chung cho cả 3 cấp đất là $3,6%/\text{năm}$.

3. Trữ lượng gỗ cây đứng của rừng trồng Keo lai 10 tuổi tại Đồng Nai đạt bao nhiêu?
Ở tuổi 10, trữ lượng gỗ cây đứng trên cấp đất I đạt $423,3\text{ m}^3/\text{ha}$, cấp đất II đạt $266,8\text{ m}^3/\text{ha}$, cấp đất III đạt $171,5\text{ m}^3/\text{ha}$; giá trị trung bình trên 3 cấp đất đạt $291,7\text{ m}^3/\text{ha}$.

4. Tổng sinh khối trên mặt đất và trữ lượng carbon trung bình của rừng Keo lai ở tuổi 10 là bao nhiêu?
Tại tuổi 10, tổng sinh khối trên mặt đất bình quân chung trên 3 cấp đất đạt $241,7\text{ tấn/ha}$ (trong đó cấp I đạt $321,0\text{ tấn/ha}$, cấp II đạt $238,1\text{ tấn/ha}$, cấp III đạt $162,1\text{ tấn/ha}$) và khối lượng carbon tích lũy trung bình đạt $113,6\text{ tấn/ha}$.

5. Luận án sử dụng những dạng hàm toán học nào để mô hình hóa sinh trưởng và sinh khối cây bình quân?
Luận án sử dụng hàm Schumacher để xây dựng hàm chỉ số lập địa ($SI$); sử dụng hàm Korf và Gompertz để kiểm định sinh trưởng $D, H, V, M$; sử dụng 4 hàm (Korf, Korsun-Strand, lũy thừa, Drakin-Vuevski) với các biến độc lập $A, D, H$ để ước lượng sinh khối ($B_i$) và xây dựng các phương trình cho hệ số $BEF_i$, tỷ lệ $R_i$.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Trần Thị Ngoan đã hoàn thành việc xây dựng cơ sở khoa học và bộ công cụ thực nghiệm để ước lượng sinh khối, dự trữ carbon trên mặt đất cho rừng trồng Keo lai từ 2 đến 10 tuổi tại tỉnh Đồng Nai. Kết quả nghiên cứu đã phân chia 3 cấp đất lập địa khách quan, kiểm định hệ thống các mô hình toán sinh trưởng, thiết lập 20 hàm sinh khối quần thụ và bảng tra định lượng chi tiết theo tuổi và lập địa. Công trình đóng góp dữ liệu thực chứng quan trọng phục vụ công tác quản lý rừng bền vững, quy hoạch sản xuất lâm nghiệp và thực thi chính sách chi trả dịch vụ hấp thụ carbon rừng tại địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN. Ý nghĩa của thống kê sinh khối và dự tr carbon của rừng .2 Nh ng nghiên cứu về sinh khối và dự tr carbon đối với các hệ sinh thái rừng 9 1. Nh ng nghiên cứu về sinh khối và dự tr carbon đối với rừng Việt Nam. Nh ng nghiên cứu về phân chia cấp đất.

Nh ng hàm sinh trư ng và sản lượng rừng trồng .22 luan an ix Chương 2 NỘI DUNG, PH ƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.27 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. Phân chia cấp đất đối với rừng trồng Keo lai.

Sinh trư ng của rừng trồng Keo lai trên nh ng cấp đất khác nhau. Xây dựng hàm sinh khối đối với cây bình quân của rừng trồng Keo lai. Xây dựng nh ng hàm sinh khối đối với rừng trồng Keo lai. Sinh khối đối với rừng trồng Keo lai trên ba cấp đất khác nhau .119 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .128 TÀI LIỆU THAM KHẢO .130 DANH MỤC CÔNG BỐ CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .142 luan an x NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên gọi đầy đủ Ban liên chính phủ về biến đ i khí hậu IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) T chức lương thực và nông nghiệp (Food and Agriculture FAO Organization) Hiệp định khung của LHQ về biến đ i khí hậu (United Nation UNFCCC Fremword Conference for Climate Change) Chương trình sinh học quốc tế (International Biological IBP Program) GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geography Information System) B (kg, tấn) Sinh khối OTC Ô tiêu chuẩn Bi(t) (kg, tấn) Sinh khối tươi của nh ng thành phần cây gỗ Bi (kg, tấn) Sinh khối khô của nh ng thành phần cây gỗ BTo (kg, tấn) T ng sinh khối trên mặt đất của cây gỗ BT (kg, tấn) Sinh khối thân BC (kg, tấn) Sinh khối cành BL (kg, tấn) Sinh khối lá BCL (kg, tấn) Sinh khối cành và lá BCF Hệ số chuyển đ i sinh khối (Biomass Conversion Factors) Hệ số chuyển đ i và điều chỉnh sinh khối (Biomass Conversion BCEF and Expansion Factors) BEF Hệ số điều chỉnh sinh khối (Biomass Expansion Factors) BEFTo Hệ số điều chỉnh t ng sinh khối của cây trên mặt đất BEFT Hệ số điều chỉnh sinh khối thân khô luan an xi BEFC Hệ số điều chỉnh sinh khối cành khô BEFL Hệ số điều chỉnh sinh khối lá khô BEFCL Hệ số điều chỉnh sinh khối cành và lá khô CV% Hệ số biến động D (cm) Đường kính thân cây vị trí 1,3 m Exp() Cơ số logarit Neper g và G (m2) Tiết diện ngang thân cây và quần thụ H (m) Chiều cao vút ngọn H0 Chiều cao cây tầng trội Hdom Chiều cao cây tầng trội M (m3/ha) Tr lượng quần thụ.

MAE Sai lệch tuyệt đối trung bình. MAPE Sai lệch tuyệt đối trung bình theo phần trăm. MAImax Lượng tăng trư ng bình quân hàng năm lớn nhất N (cây/ha) Mật độ quần thụ PC và PC% Tỷ lệ các bon tuyệt đối và tương đối trong sinh khối Pα Mức ý nghĩa thống kê. R và R2 Hệ số tương quan và hệ số xác định Ri Tỷ lệ sinh khối của các thành phần trên cây gỗ.

±S Sai tiêu chuẩn SSR T ng sai lệch bình phương. V (m3) Thể tích thân cây. SI Chỉ số lập địa luan an xii DANH SÁCH BẢNG Bảng 3. Đặc trưng chiều cao tầng trội của rừng trồng Keo lai từ 2 – 10 tu i.

Dự đoán H0 đối với rừng trồng Keo lai tại tỉnh Đồng Nai bằng hàm SI = f(A) khi A0 = 6 - 10 năm. Sai lệch dự đoán H0 đối với rừng trồng Keo lai tại tỉnh Đồng Nai bằng hàm SI = f(A) khi A0 = 6 - 10 năm. Các hàm chỉ số SI đối với rừng trồng Keo lai tại tỉnh Đồng Nai.