ĐẶT VẤN ĐỀ Carbon đioxit (CO2): CO2 với hàm lƣợng 0,03% trong khí quyển là nguyên liệu cho quá trình quang hợp để sản xuất năng suất sinh học sơ cấp ở cây xanh. Thông thƣờng, lƣợng CO2 sản sinh một cách tự nhiên cân bằng với lƣợng CO2 đƣợc sử dụng cho quang hợp. Khi cây xanh quang hợp sẽ làm giảm lƣợng CO2, nhả ra khí O2 cần thiết cho sự sống.Tuy nhiên, hiện nay con ngƣời đang có những hành động nguy hiểm là đốt nhiên liệu hoá thạch và phá rừng đã làm cho quá trình trên mất cân bằng, có tác động xấu tới khí hậu toàn cầu. Trong chu trình Carbontoàn cầu, Carbonđƣợc luân chuyển giữa bốn “hồ chứa” lớn: hóa thạch và cấu trúc địa chất, khí quyển, các đại dƣơng và các hệ sinh thái trên cạn (Schimel et al.
Sự dịch chuyển giữa các hồ xảy ra chủ yếu là dịch chuyển Carbondioxít (CO2) trong các quá trình đốt cháy nhiên liệu, phân rã hóa học và khuếch tán, quang hợp, hô hấp, phân hủy, cháy rừng và đốt nhiên liệu sinh học hiếu khí và trong lò. Nếu một thành phần trong sinh quyển nhƣ sinh khối gỗ bị thu nhỏ lại có nghĩa là Carbonđƣợc giải phóng vào khí quyển. Nếu sinh khối đƣợc tăng lên, nó trở thành nơi tích lũy và do đó loại bỏ và giảm đƣợc cacrbon từ khí quyển. Xu thế ngày càng tăng lƣợng CO2 trong khí quyển (Keeling và Whorf, 2002), một phần có thể đƣợc quy cho sinh khối (nhiên liệu sinh học) của thế giới bị suy giảm.
Việc theo dõi tích lũy Carbon của các thảm thực vật toàn cầu là rất quan trọng. Ƣớc tính lƣợng tích lũy carbon tại một khoảng thời gian nhất định rất có ý nghĩa, bởi nó cho thấy tiềm năng của thảm thực vật để giải phóng hoặc hấp thụ Carbon. Hệ sinh thái trên cạn đóng một vai trò quan trọng trong chu trình Carbon 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 Carbon của các hệ sinh thái rừng đã đƣợc tiến hành trong vài năm qua ở Việt Nam. Lƣợng Carbon tích lũy trong các loại rừng tự nhiên ở Việt Nam từ 66,05 – 206,23 tấnC/ha (Vũ Tấn Phƣơng, 2009). Trong khi đó, đối với các loại rừng trồng ở Việt Nam, tùy theo loài cây trồng và tuổi của rừng mà lƣợng Carbon tích lũy 2 có thể từ 4,8 – 173,93 tấnC/ha (Ngô Đình Quế, 2008). Đối với các trạng thái thảm cỏ và cây bụi lƣợng Carbon tích lũy có thể đạt từ 4 – 20 tấnC/ha (Vũ Tấn Phƣơng, 2006).
Keo lai là loài không chỉ mang lại hiệu quả về giá trị kinh tế mà còn có giá trị về sinh thái môi trƣờng, có nhiều đặc tính sinh thái học ƣu việt hơn nhiều loài cây trồng rừng khác nhƣ sinh trƣởng nhanh, có khả năng thích ứng với nhiều loại đất, nhiều điều kiện lập địa khác nhau nên có khả năng đảm bảo thành công trong công tác trồng rừng. Đặc biệt Keo lai là một loài cây tiên phong trong việc cải thiện các vùng đất suy thoái, cải tạo môi trƣờng. Với những đặc điểm nói trên Keo lai đƣợc nằm trong danh mục cơ cấu cây trồng rừng lâm nghiệp chủ yếu ở nƣớc ta. Việc nghiên cứu sự hấp thụ Carbon của rừng trồng Keo lai để xác định giá trị kinh tế đối với chức năng phòng hộ môi trƣờng sinh thái của rừng là một nghiên cứu không thể thiếu đƣợc.
Do đó, vấn đề đặt ra là làm thế nào để lƣợng hóa đƣợc khả năng hấp thụ Carbon rừng Keo lai. Mặc dầu đã có một số nghiên cứu về lĩnh vực này, song các nghiên cứu đó chỉ mới ở phạm vi nơi khác nhƣ: ở các tỉnh Phú Thọ, Quảng Trị, Bình Định, Đồng Nai và thành phố Hồ Chí Minh. Cũng nhƣ nhiều địa phƣơng khác, Công ty TNHH Lâm Nghiệp Bà Rịa Vũng Tàu nằm trên địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu là một công ty có tiềm năng lớn về đất lâm nghiệp để phát triển rừng trồng nói riêng và sản xuất lâm nghiệp nói chung đã có những nổ lực, các biện pháp kĩ thuật để nâng cao chất lƣợng cây keo lai đem lại hiệu quả kinh tế đáng kể nhằm chủ động cung cấp nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến gỗ nói chung và nguồn nguyên liệu bột giấy nói riêng tại Bà Rịa Vũng Tàu. Do đó việc nghiên cứu khả năng tích lũy Cacbon ở rừng trồng Keo thuần loài làm cơ sở khoa học cho việc áp dụng chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng, giá trị thƣơng mại của Carbon.
Xuất phát từ thực tiễn đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu sinh khối và khả năng hấp thụ CO2 của rừng trồng Keo lai tại Công ty TNHH MTV Lâm Nghiệp tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu”. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới Sinh khối và năng suất rừng là những vấn đề đã đƣợc rất nhiều tác giảquan tâm nghiên cứu. Từ những năm 1840 trở về trƣớc, đã có những công trình nghiên cứu về lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là vai trò và hoạt động diệp lục thực vật màu xanh trong quá trình quang hợp để tạo nên các sản phẩm hữu cơ dƣới tác động của các nhân tố tự nhiên nhƣ: đất, nƣớc, không khí và năng lƣợng ánh sáng mặt trời.
Ý nghĩa của việc nghiên cứu sinh khối theo Clough và Scott (1989) [32] là dựa vào những ƣớc lƣợng về sinh khối và những tỷ lệ phát triển của chúng là cơ sở cho việc ƣớc lƣợng tổng sản lƣợng trong những nghiên cứu về sinh thái, cho việc đánh giá sự sinh lợi từ những sản phẩm kinh tế của rừng và xây dựng những phƣơng pháp lâm sinh hoàn hảo hơn. Sinh khối là đơn vị đánh giá năng suất của lâm phần. Mặt khác để có đƣợc số liệu về hấp thu cácbon, khả năngvà động thái quá trình hấp thu cácbon của rừng, ngƣời ta phải tính từ sinh khối của rừng (Ritson and Sochacki, 2003) [35].Sang thế kỷ XIX nhờ áp dụng các thành tựu khoa học nhƣ hóa phân tích, hóa thực vật và đặc biệt là vận dụng nguyên lý tuần hoàn vật chất trong thiên nhiên, các nhà khoa học đã thu đƣợc những thành tựu đáng kể. Tiêu biểu cho lĩnh vực này có thể kể đến một số tác giả sau: - Liebig (1862) lần đầu tiên đã định lƣợng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật “tối thiểu’.
Mitscherlich (1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig thành luật “năng suất”. - Riley (1944), Steemann Nielsen (1954), Fleming (1957) đã tổng kết quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng trong các công trình nghiên cứu của mình. - Lieth (1964) đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất, đồng thời với sự ra đời của chƣơng trình sinh học quốc tế “IBP” (1964) và chƣơng trình sinh quyển con ngƣời “MAB” (1971) đã tác động mạnh mẽ 4 tới việc nghiên cứu sinh khối. Những nghiên cứu trong giai đoạn này tập trung vào các đối tƣợng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mƣa thƣờng xanh.
- Duyiho cho biết thực vật ở biển hàng năm quang hợp đến 3x1010 tấn vật hữu cơ, còn trên mặt đất là 5,3x1010 tấn. Riêng với hệ sinh thái rừng nhiệtđới năng suất chất khô 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). - Dajoz (1971) tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái nhƣ sau: Mía ở châu Phi 67 tấn/ha/năm, rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi 20 tấn/ha/năm, Savana cỏ Mỹ (Penisetum purpureum) châu Phi 30 tấn/ha/năm, đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức) 10,5 – 15,5 tấn/ha/năm, đồng cỏ tự nhiên Deschampia và Trifolium ở vùng ôn đới là 23,4 tấn/ha/năm, còn sinh khối (Biomass) của Savana cỏ cao Andrôpgon (Cỏ Ghine): 5000 – 10000 kg/ha/năm. Rừng thứ sinh 40 – 50 tuổi ở Ghana: 362.369 kg/ha/nam (dẫn theo Dƣơng Hữu Thời, 1992).
- Canell (1982) đã công bố công trình “Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới” trong đó tập hợp 600 công trình đã đƣợc xuất bản về sinh khối khô, than, cành, lá và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nƣớc trên thế giới. - Theo Rodel (2002), mặc dù rừng chỉ che phủ 21% diện tích bề mặt trái đất, nhƣng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75% so với sinh khối thực vật trên cạn và lƣợng sinh trƣởng hàng năm chiếm 37%. Khi nghiên cứu về sinh khối, phƣơng pháp xác định có ý nghĩa rất quan trọng vì nó liên quan đến độ chính xác của kết quả nghiên cứu, đây cũng là vấn đề đƣợc nhiều tác giả quan tâm. Tùy từng tác giả với những điều kiện khác nhau mà sử dụng các phƣơng pháp xác định sinh khối khác nhau, trongđó có thể kể đến một số tác giả chính nhƣ sau: 5 - Khi xem xét các phƣơng pháp nghiên cứu Whitaker (1961,1966), Mark (1971) cho rằng “Số đo năng suất chính là số đo về tăng trƣởng, tích lũy sinh khối ở cơ thể thực vật trong quần xã”.
- Năng suất sơ cấp tuyệt đối là lƣợng chất hữu cơ tích lũy trong cơ thểthực vật trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích, lƣợng vật chấtnày mới thực sự có ý nghĩa đối với đời sống con ngƣời. Từ ý nghĩa đó, Woodwell (1965) đã đề ra phƣơng pháp “thu hoạch” để nghiên cứu năng suât sơ cấp tuyệt đối. - Newbuold (1967) đề nghị phƣơng pháp “cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối và năng suất của lâm phần từ các ô tiêu chuẩn. Phƣơng pháp này đƣợc chƣơng trình quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng.
- Sinh khối rừng có thể xác định nhanh chóng dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối với kích thƣớc của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó. Phƣơng pháp này sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và châu Âu (Whitaker, 1966). - Phƣơng pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối đƣợc mô tả bởi McKenzie và cộng sự (2001). - Theo Rayachhetry et al.,(2001) [34], sinh khối sẽ gia tăng theo lƣợng tăng đƣờng kính ngang ngực và trong đó sinh khối các thành phần gỗ chiếm 83 đến 96% tổng sinh khối (Van et al.
Alpian et al.(2013) [29] cũng có kết quả nghiên cứu về cây Tràm Melaleuca cajuputi trên đất than bùn ở Central Kalimantan, Indonesia, khi cây có đƣờng kính 16 cm sẽ cho sinh khối khoảng 230 kg, và khi cây Tràm bị thiếu nitrogen, sinh khối cũng sẽ giảm đi (Nguyen et al. - Emil Cienciala và cs (2006) [33] đã “Đánh giá thay đổi Carbon rừng Thông theo hƣớng dẫn của IPCC tại Cộng Hòa Séc”.