Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.TỔNG QUAN MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU SINH KHỐI, C VÀ CO2 Ở THỰC VẬT 1. Trên thế giới Một số tác giả đã có những công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài trong thời gian qua được biết đến như sau: Chave và ctv (2005) đã nghiên cứu về tương quan cây rừng, ước lượng trữ lượng carbon và sự cân bằng trong những khu rừng nhiệt đới. Qua những thống kê dựa vào sản lượng các dạng cây rừng nhiệt đới từ những năm 1950 ở châu Mỹ, châu Á, châu Úc, với số lượng khoảng 2. Mô hình tương quan có thể bao gồm thông tin về D(cm), chiều cao vút ngọn H(m) và tỉ trọng gỗ ρ(g/cm3).
Tác giả đã đưa ra các dạng phương trình sinh khối trên mặt đất cho từng loại rừng cụ thể là rừng khô, rừng ẩm, rừng ngập mặn, rừng ướt [5]. Christensen (1997) đã nghiên cứu sinh khối của rừng Đước ở rừng ngập mặn đảo Phuket trên bờ biển Tây, Thái Lan. Kết quả nghiên cứu đã xác định được tổng lượng sinh khối trên mặt đất ở rừng 15 tuổi là 159 tấn sinh khối khô/ha. Lượng tăng trưởng hàng năm tính cho toàn bộ thân, cành, lá và rễ khoảng 20 tấn/ha/năm.
Tổng năng suất sinh khối khô là 27 tấn/ha/năm. Nghiên cứu cũng cho thấy lượng vật rụng hàng năm của rừng ngập mặn cao hơn rừng mưa nhiệt đới do rừng ngập mặn nhỏ tuổi hơn và sinh trưởng nhanh hơn [6]. Donato và ctv (2009) đã đưa ra phương pháp đo và tính trữ lượng carbon ở rừng ngập mặn. Địa điểm cụ thể là Khu rừng Dự trữ Sundarbans, Bangladesh.
Tác giả đã dựa theo Pearson và ctv (2005) để thực 4 hiện các bước cơ bản như: Trước khi tiến hành điều tra phải xác định vùng dự án; phân cấp diện tích; quyết định bể carbon đo đếm; xác định số lượng, loại và vị trí ô đo đếm; cuối cùng là dung lượng ô đo đếm. Để tính toán trữ lượng carbon, tác giả tiến hành như sau: Lượng sinh khối carbon: Lượng carbon = 0,5 * sinh khối. Đối với đất phải đo trực tiếp. Phương trình sinh khối cây trên mặt đất (ABD): ABD = ρ*exp(-1,349+1,980*ln(D1,3)+0,207(ln(D1,3))2- 0,0281(ln(D1,3))3 Trong đó: ρ là tỉ trọng gỗ (g/cm3), DBH là đường kính thân cây đo ở vị trí 1,3 m.
- Sinh khối cây dưới mặt đất (BBD): BBD = exp(-1,0850 + 0,9256*ln(ABD)). - Ngoài ra, ứng với từng dạng mẫu, tác giả cũng đưa ra nhiều dạng phương trình khác tương ứng để tính trữ lượng carbon [7]. Kurniatun Hairiah và ctv (2001) đã đưa ra phương pháp lấy mẫu để tính trữ lượng carbon trên và dưới mặt đất. Trong đó, lấy mẫu trên mặt đất được tiến hành theo 2 phương pháp ứng với việc: - Lấy mẫu không phá hủy (không hạ cây trong ô điều tra): Tác giả tiến hành xác định kích cỡ ô lấy mẫu rồi bố trí ô điều tra 2.000 m2 đối với cây có D1,3 < 30 cm.
Để xây dựng mối quan hệ tương quan, tác giả đã sử dụng phương trình tương quan giữa sinh khối (W) và đường kính D1,3. Phương trình có dạng như sau: W = a + b*D + c*D2 + d*D3 hoặc dạng hàm mũ: W = a*Db. - Lấy mẫu phá hủy (hạ cây trong ô điều tra): Cây cối ở vùng lấy mẫu được chặt và cân trọng lượng tươi. và Ross (1998), đã nghiên cứu sinh khối và năng suất trên mặt đất của các quần thể rừng ngập mặn ở vườn quốc gia Biscayne, Florida (USA) từ sau cơn bão Andrew xẩy ra năm 1992.
Kết quả nghiên cứu cho thấy cấu trúc tự nhiên của quần thể giữ vai trò quan trọng trong việc chống bão của hệ thống rừng ngập mặn, đặc biệt kích thước và sự phân bố của các bộ phận cấu thành sinh khối [9]. Ở Việt Nam Ở Việt Nam có một số công trình nghiên cứu liên quan đề tài như sau: Lê Minh Lộc (2005), đã nghiên cứu phương pháp đánh giá nhanh về sinh khối và ảnh hưởng của độ sâu ngập lên sinh khối rừng Tràm (Melaleuca cajuputi) trên đất than bùn và đất phèn khu vực U Minh Hạ tỉnh Cà Mau. Thí nghiệm đã được thực hiện trên rừng Tràm tuổi 5, 8 và 11 tại khu vực U Minh Hạ, sinh trưởng trên hai loại đất than bùn và đất phèn. Độ sâu ngập được lựa chọn là từ thấp hơn 30 cm, 30 cm – 60 cm đến sâu hơn 60 cm tương ứng với thời gian ngập là 4 tháng/năm, 4 - 7 tháng/năm và trên 7 tháng/năm.
Phương pháp điều tra kết hợp với phân tích so sánh đã được sử dụng trong quá trình thực hiện. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng phân bố N - D của rừng Tràm tuổi 5, 8 và 11 có thể mô tả bằng hàm mật độ xác suất Weibull. Sinh khối của rừng Tràm có thể xác định nhanh ngoài thực địa thông qua chỉ tiêu đường kính thân cây ngang ngực (DBH) với sai số nhỏ hơn 10%, đây là chỉ tiêu sử dụng tốt trong ước lượng sinh khối nhanh rừng Tràm ở thực địa. Tổng sinh khối phần trên mặt đất của rừng Tràm trên đất than bùn và đất phèn có thể tính toán bằng một hàm số hoặc biểu sinh khối đã được lập cho rừng Tràm: Tổng sinh khối (TSK) = a x DBHb.
Với a = 0,258 và b = 2,352; Sinh khối 6 (tươi và khô) của thân, cành, lá của cây Tràm sinh trưởng trên đất than bùn và đất phèn cũng có thể xác định nhanh ngoài thực địa thông qua mối liên hệ của chúng với DBH. Trên cùng loại đất và tuổi rừng, sinh khối rừng Tràm có sự khác biệt rõ rệt theo độ sâu ngập. Tổng sinh khối của rừng Tràm đạt lớn nhất ở độ ngập < 30 cm và kém nhất ở độ ngập > 60 cm. Sự khác biệt về sinh khối khô cũng có ý nghĩa giữa các độ sâu ngập khác nhau.
Ngoài ra, mật độ cây rừng ở độ sâu ngập cao luôn thấp hơn ở độ ngập trung bình và thấp đã dẫn đến tổng sinh khối cũng thấp hơn. So với đất phèn, mật độ cây rừng tuổi 5, 8 và 11 trên đất than bùn cũng thấp hơn. Đường kính trung bình trong từng cấp tuổi rừng ở đất than bùn luôn lớn hơn trên đất phèn nhưng chiều cao trung bình lại thấp hơn. Tổng sinh khối và năng suất sinh khối khô ở rừng trên đất phèn cao hơn từ 1,3 đến 1,6 lần sinh khối trên đất than bùn.
Điều nầy có thể được giải thích bởi mật độ cây rừng ở đất phèn cao hơn gấp đôi so với mật độ cây trên đất than bùn. Tổng sinh khối trên mặt đất của rừng Tràm trên đất bùn và đất phèn có thể tính toán bằng một số hàm số hoặc biểu sinh khối theo phương trình sau: Tsk = a * (D1,3)b với a = 0,258 và b = 2,352. Sinh khối (khô và tươi) của thân, cành, lá của cây Tràm sinh trưởng trên đất than bùn và đất phèn cũng có thể xác định nhanh ngoài thực địa thông qua mối quan hệ giữa chúng với D1,3. Trên cùng một loại đất và tuổi rừng, sinh khối rừng Tràm có sự khác biệt rõ rệt theo độ sâu ngập.
Tổng sinh khối của rừng Tràm đạt lớn nhất ở độ ngập < 30 cm và kém nhất ở độ ngập > 60 cm. Sự khác biệt về sinh khối khô cũng có ý nghĩa giữa các độ sâu ngập khác nhau. Ngoài ra, mật độ cây rừng ở độ sâu ngập cao luôn thấp hơn ở độ ngập trung bình và thấp đã dẫn đến tổng sinh khối cũng thấp hơn [2]. Viên Ngọc Nam (2003), đã nghiên cứu sinh khối và năng suất sơ cấp của quần thể Mấm trắng (Avicennia alba BL) tự nhiên tại Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh.
Kết luận: 7 i) Mắm trắng là loài cây tiên phong, sống trong môi trường yếm khí, thành phần cơ giới đất thịt, sét có pha cát, độ pH nước trung bình từ 7,4 - 7,8, tỉ lệ mùn trung bình 4,18 - 4,98%, lượng carbon tổng số trung bình từ 2,43 - 3,19%, đạm tổng số trung bình từ 0,139 - 0,188%, độ mặn trung bình của đất từ 30,2 - 34,2 o/oo. Độ mặn trung bình/năm của nước mặt giảm dần trên các tuyến từ biển hướng vào trong nội địa. Độ mặn của nước trung bình/năm là 24 o /oo, vào mùa mưa là 20,9 o/oo, vào mùa khô là 27,2 o/oo. ii) Địa hình có ảnh hưởng đến mức ngập triều, thời gian ngập trong ngày và độ ngập sâu.
Số lượng rễ thở trên mặt đất có vai trò hô hấp và giữ đất bồi tụ. Mật độ cây Mắm trắng giảm dần từ bờ sông hướng vào trong đất liền, ở ngoài cây thấp và dày, càng hướng về phía trong cây càng lớn, nhưng mật độ thưa. Mắm trắng tái sinh ở các vị trí có độ cao so với mặt nước biển từ 3,07 - 3,48 m. iii) Kết cấu sinh khối tươi thân cây cá thể của Mắm trắng bình quân là 70,08% tổng sinh khối của cây, trong đó sinh khối thân từ 50,44 – 79,73%, cành chiếm từ 9,09 - 44,45% và lá chiếm 4,50 - 20,83% trên tổng sinh khối của cây.
Tỉ lệ sinh khối tươi của thân cây và lá giảm dần theo tuổi, ngược lại sinh khối cành và thân với cành tăng theo tuổi. iv) Kết cấu sinh khối tươi trong quần thể trung bình là 70,64% biến động từø 69,16% - 73,64 %, cành chiếm 15,04% - 22,92% và lá chiếm 7,92% - 11,33% tổng sinh khối tươi của quần thể. Tỉ lệ sinh khối tươi trung bình của thân và cành chiếm đến 91,1% trong quần thể. Tỉ lệ sinh khối của thân và lá giảm dần từ ngoài bờ sông hướng vào trong đất liền hay theo tuổi, ngược lại sinh khối thân + cành và cành tăng theo dần theo tuổi.
Tổng sinh khối tăng dần theo hướng từ bờ sông vào trong đất liền. v) Sinh khối khô trung bình của quần thể Mắm trắng là 118,29 tấn/ha 8 và biến động từ 110,09 – 128,5 tấn/ha trên các tuyến và dao động từ 79,21 – 137,18 tấn/ha ở các vị trí từ 10 m – 200 m. vi) Đường kính thân cây Mắm trắng tăng trưởng 0,96 ± 0,08 cm/năm chủ yếu vào mùa mưa. Tăng trưởng chiều cao trung bình là 0,61 ± 0,05 m/năm.
Lượng sinh khối tăng trung bình là 17,86 tấn/ha/năm ở các tuyến và giảm dần ở vị trí 10m từ 21,09 tấn/ha/năm xuống còn 14,09 tấn/ha/năm ở vị trí 200 m. vii) Lượng lá rơi chiếm tỉ lệ cao từ 90 - 93,35%, cành chiếm 5,5 - 8,96%, hoa chiếm 0,24 - 0,62% và quả chiếm 0,52 - 1,03% của tổng lượng rơi. Tổng lượng rơi/ngày biến đổi theo mùa, mùa mưa là 1,31 g/m2/ngày và mùa khô là 2,31 g/m2/ngày. Lượng lá và hoa rơi khác nhau theo mùa.