Đặt vấn đề Từ xưa, rừng đã được coi là tài sản quý báu vào bậc nhất mà thiên nhiên ban tặng cho con người. Trong thực tế, rừng đã đem lại nhiều lợi ích to lớn. Rừng cung cấp cho ta những sản vật quý hiếm, thanh lọc không khí, điều hòa khí hậu, bảo vệ sự sống,… Đứng trước những thách thức về biến đổi khí hậu, giá trị của rừng càng được đề cao. Những năm gần đây, đã có nhiều nghiên cứu trên thế giới và trong nước nhằm nỗ lực bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng.
Giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính từ phá rừng và suy thoái rừng (REDD) ở các nước đang phát triển là sang kiến toàn cầu đã được hội nghị các nước thành viên thứ 13 (COP13) của công ước khung liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) và nghị định như Kyoto thông qua tại Ba-li (Indonesia) năm 2007. Hàng năm lượng khí thải từ phá rừng và suy thoái rừng ở các nước đang phát triển chiếm 20% so với tổng sản lượng phát thải hiệu ứng nhà kính trên toàn cầu, vì thế sang kiến REDD đã dược hình thành từ ý tưởng giản đơn ban đầu là trả tiền cho các nước đang phát triển để làm giảm phát khí thải CO2 từ nghành lâm nghiệp. Một số vấn đề đặt ra là cần phải lượng hoá Cacbon cơ sở, hiện đang được lưu trữ ở các cánh rừng. Các bể chứa Cacbon chính trong hệ sinh thái rừng nhiệt đới là các sinh khối sống của cây cối và thực vật dưới tán và khối lượng vật liệu chết rơi rụng, mảnh vụn gỗ và các chất hữu cơ trong đất.
Cacbon được lưu trữ trong sinh khối sống trên mặt đất của cây thường là các bể chứa lớn nhất và ảnh hưởng trực tiếp lớn nhất từ nạn phá rừng và suy thoái. Như vậy, ước tính Cacbon trong sinh khối trên mặt đất của rừng là là bước quan trọng nhất trong việc xác định số lượng, dòng Cacbon từ rừng nhiệt đới phương thức đo lường đối với các bể chứa đã m 2 được mô tả ở các tài liệu của Post và cộng sự (1999), Brown Masera (2003), Pearson và cộng sự (2005), IPCC (2006). Sinh trưởng nhanh và năng suất cao đó là những loại cây trồng rừng tại khu vực nhiệt đới. Ở khu vực này việc sản xuất gỗ có ý nghĩa và tầm quan trọng hang.
Diện tích rừng trồng trên thế giới khoảng 130 triệu ha (Allan and Landy 1991) và che phủ toàn bộ khu vực nhiệt đới (FAO, 1995). Tổng số lượng Cacbon tích luỹ tại các khu rừng trồng toàn cầu ước tính khoảng 11,8 PgC (Winjum and Schroeder 1997), trong đó lượng Cacbon trên mặt đất chủ yếu từ các khu công nghiệp. Những hoạt động của Nghành lâm nghiệp đang có những đóng góp cho việc tích luỹ Cacbon ở các khu vực nhiệt đới,cũng như kết quả về sự thay đổikhí hậu và nhịp độ sinh trưởng của thực vật (Schroeder and ladd 1991). Kết quả trồng rừng ở các khu vực trên thế giới đã tích luỹ một lượng Cacbon trong khí quyển và từ mặt đất (Schroeder, 1992).
Tất cả ước lượng cho việc tích luỹ Cacbon ở các kiểu rừng (Brow, 1993; Lugo and Brow, 1992; Vogt, 1991) và những thong tin mới nhất về khả năng tích luỹ Cacbon của những loài cây đã được công bố. Tầm quan trọng những đặc điểm riêng của loài cây có ý nghĩa trong việc tích luỹ Cacbon toàn cầu và chu kỳ của nó. “Nghiên cứu xác định tích luỹ Cacbon trong các trạng thái rừng trồng Keo tai tượng tại xã Phúc Trìu, thành phố Thái Nguyên”. Mục đích nghiên cứu Xác định được tổng trữ lượng Cacbon tích lũy của các trạng thái rừng Keo trồng Keo tai tượng tại xã Phúc Trìu, thành phốThái Nguyên.
Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được hiện trạng các loại rừng Keo trồng, khả năng sinh trưởng độ che phủ của rừng trồng Keo tai tượng theo từng độ tuổi tại xã Phúc Trìu, thành phố Thái Nguyên. m 3 - Xác định được lượng Cacbon tích lũy trên mặt đất trong rừng trồng Keo tai tượng qua từng độ tuổi khác nhau. - Tính toán được tổng lượng Cacbon tích lũy trong các loại rừng trồng Keo tai tượng tại xã Phúc Trìu, thành phố Thái Nguyên. Ý nghĩa học tập và nghiên cứu - Qua quá trình thực hiện đề tài, sinh viên sẽ được thực hành việc nghiên cứu khoa học, biết phương pháp phân bổ thời gian hợp lý để đạt hiệu quả cao trong quá trình làm việc, đồng thời là cơ sở để củng cố những kiến thức đã học trong nhà trường vào hoạt động thực tiễn.
Ý nghĩa thực tiễn sản xuất - Thúc đẩy việc trồng rừng của người dân, giúp người dân hiểu rõ được chu kỳ của rừng trồng để thu được lợi ích trong việc trồng và phát triển rừng sản xuất. m 4 Phần 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2. Nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng 2. Trên thế giới Sinh khối và năng suất rừng là những vấn đề đã được rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu.
Từ những năm 1840 trở về trước, đã có những công trình nghiên cứu về lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là vai trò hoạt động của diệp lục trong quá trình quang hợp để tạo nên các sản phẩm hữu cơ dưới tác động của các nhân tố tự nhiên như: Đất, nước, không khí, và năng lượng ánh sáng mặt trời. Sang thế kỷ 19 nhờ áp dụng các thành tựu khoa học như 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 được những thành tựu đáng kể. Tiêu biểu cho lĩnh vực này có thể kể tới một số tác giả sau: Liebig (1840) [32] lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật tối thiểu, sau đó Mitscherlich (1954). đã phát triển luật tối thiểu của Liebig thành luật "năng suất" Lieth (1964) [33] 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 con người “MAB” (1971) đã tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối.
Những nghiên cứu trong giai đoạn này tập trung vào các đối tượng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mưa thường xanh. Duyiho cho biết hệ sinh thái rừng nhiệt đới 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 (theo Lê Hồng Phúc, 1996) [10]. Dajoz (1971) đưa ra năng suất của một số hệ sinh thái rừng như sau: m 5 + Rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi: 20 tấn/ha/năm. + Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức): 10,5-15,5 tấn/ha/năm (dẫn theo Lê Hồng Phúc, 1996) [10].
Theo Rodel (2002) [36], mặc dù rừng chỉ che phủ 21% diện tích bề mặt trái đất, nhưng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75% so với tổng sinh khối thực vật trên cạn và lượng tăng trưởng sinh khối hàng năm chiếm 37%. Canell (1982) [30] đã cho ra đời cuốn sách “Sinh khối và năng suất sơ cấp của rừng thế giới", cho đến nay nó vẫn là tác phẩm quy mô nhất. Tác phẩm đã tổng hợp 600 công trình nghiên cứu được tóm tắt xuất bản về sinh khối khô, thân, cành, lá và một số thành phần sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới. Ở Việt Nam Nghiên cứu về sinh khối rừng ở nước ta tiến hành muộn nhưng cũng đã có một số công trình nghiên cứu sau: Nguyễn Hoàng Trí (1986) [19] thực hiện nghiên cứu “Sinh khối và năng suất rừng đước” đã áp dụng phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu năng suất, sinh khối một số quần xã rừng Đước đôi rừng ngập mặn ven biển Minh Hải.
Hà Văn Tuế (1994) [21] cũng dùng phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu năng suất, sinh khối một số rừng trồng nguyên liệu giấy tại Vĩnh Phúc. Lê Hồng Phúc (1996) [10] đã có công trình nghiên cứu về sinh khối hoàn chỉnh, đây được xem là tác phẩm mang tính chất đi đầu trong lĩnh vực nghiên cứu sinh khối ở nước ta. Với đối tượng nghiên cứu là Thông ba lá tại Đà Lạt. Sau khi nghiên cứu, tác giả đã lập được một số phương trình tương quan giữa sinh khối của các bộ phận của cây rừng với đường kính D1.
Vũ Văn Thông (1997) [17] với luận văn Thạc sỹ của mình đã xác lập được mối quan hệ giữa sinh khối của các bộ phận với đường kính D 1.3 cho loài Keo lá tràm. m 6 Đặng Trung Tấn (2001) [15] cũng đã nghiên cứu về “Sinh khối rừng Đước” và đã nhận định tổng sinh khối khô rừng Đước ở Cà Mau là 327m3/ha và tăng trưởng sinh khối bình quân hàng năm là 9. Nguyễn Ngọc Lung (2004) [8] đã có công trình nghiên cứu về sinh khối rừng Thông ba lá để tính toán thử khả năng cố định CO2 mà cây rừng hấp thụ. Từ việc nghiên cứu này tác giả đã xác định được một số hàm tương quan mang tích chất định lượng sinh khối.
Nguyễn Văn Dũng (2005) [2] đã đưa ra nhận định rừng trồng Thông mã vĩ thuần loài 20 tuổi có tổng 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 trồng thuần loài 15 tuổi có tổng sinh khối tươi (trong cây và vật rơi rụng) là 251,1-433,7 tấn/ha, tương đương lượng sinh khối khô là 132 -223 tấn/ha. Vũ Tấn Phương (2006) [12] đã nghiên cứu về cây bụi, thảm tươi tại Hoà Bình và Thanh Hoá, kết quả cho thấy sinh khối của lau lách khoảng 104 tấn/ha, trảng cây bụi cao 2-3m khoảng 61 tấn/ha, cỏ lá tre, cỏ tranh, cỏ chỉ có sinh khối từ 22-31 tấn/ha. Về sinh khối khô: Lau lách là 40 tấn/ha, cây bụi cao 2-3m là 27 tấn/ha, cây bụi cao dưới 2m và tế guột là 20 tấn/ha, cỏ lá tre 13 tấn/ha, cỏ tranh 10 tấn/ha.
Nguyễn Văn Tấn (2006) [16] nghiên cứu về sinh khối rừng Bạch đàn Urophylla ở Yên Bái cho kết quả cho thấy với sinh khối tươi ở tuổi 4 bằng 183,54 tấn/ha, ở tuổi 5 là 219,77 tấn/ha và ở tuổi 5 là 239,19 tấn/ha. Trong đó sinh khối trên mặt đất chiếm từ 77,78% - 89,12%. Tương ứng sinh khối khô ở tuổi 4 là 66,87 tấn/ha, tuổi 5 là 73,53 tấn/ha, tuổi 6 là 96,02 tấn/ha. Trong đó sinh khối khô trên mặt đất chiếm từ 64,27% - 85,92%.
Lý Thu Quỳnh (2007) [6] nghiên cứu về cây Mỡ tại tỉnh Phú Thọ và Tuyên Quang kết quả cho thấy tổng sinh khối tươi của 1ha rừng trồng Mỡ dao m 7 động trong khoảng 53.689 kg/ha còn tổng sinh khối khô dao động trong khoảng 22.