Luận văn thạc sĩ nghiên cứu khả năng tích lũy carbon của rừng mỡ manglietia conifera dandy trồng ở các tuổi khác nhau tại chợ đồn bắc kạn

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu khả năng tích lũy carbon của rừng mỡ manglietia conifera dandy trồng ở các tuổi khác, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Trần Thị Lộc
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Thị Quế Anh
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Lâm học
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thu carbon của rừng trồng cây Mỡ (Manglietia) ở các tuổi khác nhau tại huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng
• 1.2. Nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của rừng
• 1.3. Phương pháp xác định sinh khối và xác định CO2 trong sinh khối
• 1.4. Nghiên cứu về cây Mỡ (Manglietia conifera Dandy)
• 1.5. Kết luận chung
• 2. MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Cơ sở phương pháp luận
• 3. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 3.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.2. Vị trí địa lý
• 3.3. Khí hậu, thủy văn
• 3.4. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 3.5. Nhận xét đánh giá chung về điều kiện khu vực nghiên cứu
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ
• 4.1. Xác định sinh khối tươi của rừng trồng Mỡ ở các tuổi 4 và 10
• 4.2. Sinh trưởng và chỉ tiêu trung bình của rừng trồng Mỡ ở các tuổi 4 và 10
• 4.3. Sinh khối tươi của rừng trồng Mỡ ở các tuổi 4 và 10
• 4.4. Xác định sinh khối khô của rừng trồng Mỡ ở các tuổi 4 và 10
• 4.5. Sinh khối khô cây cá lẻ rừng trồng Mỡ ở các tuổi 4 và 10
• 4.6. Cấu trúc sinh khối khô lâm phần rừng trồng Mỡ ở các tuổi 4 và 10
• 4.7. Trữ lượng CO2 tích lũy trong sinh khối rừng trồng Mỡ ở tuổi 4 và 10
• 4.8. Cấu trúc Carbon tích lũy trong cây cá lẻ ở tuổi 4 và 10
• 4.9. Cấu trúc carbon lâm phần rừng trồng Mỡ ở tuổi 4 và 10
• 4.10. Giá trị hấp thụ CO2 của rừng trồng Mỡ ở các tuổi 4 và 10
• 5. KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tích lũy carbon và rừng Mỡ

Nghiên cứu tập trung vào tích lũy carbon trong rừng Mỡ (Manglietia Conifera Dandy) tại Chợ Đồn, Bắc Kạn. Rừng Mỡ là loài cây gỗ lớn, có khả năng hấp thụ carbon cao, đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu biến đổi khí hậu. Nghiên cứu này nhằm xác định lượng carbon tích lũy trong sinh khối của rừng Mỡ ở các độ tuổi khác nhau, từ đó đánh giá tiềm năng của loài cây này trong việc hấp thụ CO2.

1.1. Khả năng hấp thụ carbon của rừng Mỡ

Rừng Mỡ có khả năng hấp thụ carbon đáng kể, đặc biệt ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau. Nghiên cứu chỉ ra rằng, lượng carbon tích lũy trong sinh khối của rừng Mỡ tăng theo tuổi cây. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của loài cây này trong việc giảm thiểu khí nhà kính, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn ra mạnh mẽ.

1.2. Phương pháp xác định tích lũy carbon

Nghiên cứu sử dụng phương pháp đo đạc sinh khối tươi và sinh khối khô để xác định lượng carbon tích lũy. Các chỉ số sinh trưởng như đường kính thân cây, chiều cao và tỷ lệ sinh khối được đo lường chính xác. Kết quả cho thấy, rừng Mỡ ở tuổi 10 có lượng carbon tích lũy cao hơn đáng kể so với tuổi 4, chứng tỏ sự phát triển của cây ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp thụ carbon.

II. Sinh thái rừng và quản lý rừng

Nghiên cứu cũng đề cập đến sinh thái rừng và quản lý rừng tại Chợ Đồn, Bắc Kạn. Rừng Mỡ không chỉ có giá trị về mặt hấp thụ carbon mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo tồn đa dạng sinh học và duy trì cân bằng sinh thái. Việc quản lý rừng hiệu quả sẽ giúp tối ưu hóa khả năng hấp thụ carbon và bảo vệ môi trường.

2.1. Đa dạng sinh học trong rừng Mỡ

Rừng Mỡ là nơi sinh sống của nhiều loài động thực vật, góp phần duy trì đa dạng sinh học. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc bảo tồn rừng Mỡ không chỉ giúp hấp thụ carbon mà còn bảo vệ các loài sinh vật quý hiếm, đặc biệt là các loài đặc hữu của vùng núi phía Bắc Việt Nam.

2.2. Chiến lược quản lý rừng bền vững

Để tối ưu hóa khả năng hấp thụ carbon, nghiên cứu đề xuất các chiến lược quản lý rừng bền vững, bao gồm việc trồng và bảo vệ rừng Mỡ ở các độ tuổi khác nhau. Đồng thời, cần có các chính sách hỗ trợ từ chính quyền địa phương và các tổ chức quốc tế để thúc đẩy việc trồng rừng và bảo vệ rừng tự nhiên.

III. Giá trị thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về tích lũy carbon của rừng Mỡ tại Chợ Đồn, Bắc Kạn có giá trị thực tiễn cao trong việc ứng phó với biến đổi khí hậu. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để đánh giá tiềm năng hấp thụ carbon của rừng Mỡ, từ đó đề xuất các giải pháp bảo vệ và phát triển rừng bền vững.

3.1. Ứng dụng trong chính sách môi trường

Nghiên cứu này có thể được sử dụng làm cơ sở để xây dựng các chính sách môi trường, đặc biệt là các chính sách liên quan đến giảm thiểu khí nhà kính và bảo vệ rừng. Việc định lượng khả năng hấp thụ carbon của rừng Mỡ sẽ giúp các nhà hoạch định chính sách đưa ra các quyết định phù hợp.

3.2. Tiềm năng thương mại carbon

Nghiên cứu cũng mở ra tiềm năng thương mại carbon từ rừng Mỡ. Việc mua bán tín chỉ carbon có thể trở thành nguồn thu nhập quan trọng cho các chủ rừng, đồng thời khuyến khích việc trồng và bảo vệ rừng. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang trở thành thách thức nghiêm trọng đối với sự phát triển bền vững, trong đó phát thải khí nhà kính, đặc biệt là CO2, là nguyên nhân chính. Từ cuối thế kỷ 18, lượng CO2 trong khí quyển đã tăng thêm khoảng 35,4% do hoạt động đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và phá rừng. Việt Nam được dự báo là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất bởi biến đổi khí hậu, với khoảng 22 triệu người có nguy cơ mất nơi ở và 45% diện tích đất nông nghiệp ở Đồng bằng sông Mê Kông có thể trở nên không thể canh tác do mực nước biển dâng cao. Trong bối cảnh đó, rừng đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon toàn cầu, với khả năng hấp thụ và lưu giữ lượng lớn carbon trong sinh khối và đất. Rừng nhiệt đới toàn cầu có diện tích khoảng 17,6 triệu km² chứa đựng 428 tỷ tấn carbon, trong đó rừng trồng có thể hấp thụ khoảng 115 tấn carbon/ha.

Tuy nhiên, diện tích rừng trên thế giới đang giảm dần, làm suy giảm khả năng hấp thụ CO2. Việc nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của các loại rừng trồng, đặc biệt là các loài cây bản địa như cây Mỡ (Manglietia conifera Dandy), là cần thiết để định lượng giá trị kinh tế và môi trường của rừng, đồng thời hỗ trợ các cơ chế giảm phát thải khí nhà kính như Nghị định thư Kyoto. Cây Mỡ là loài gỗ lớn, sinh trưởng nhanh, có giá trị kinh tế và môi trường cao, phân bố chủ yếu ở miền núi phía Bắc Việt Nam. Tuy nhiên, các nghiên cứu về sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của rừng trồng Mỡ còn hạn chế, đặc biệt tại các địa phương như huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định sinh khối và lượng carbon tích lũy của rừng trồng Mỡ ở các tuổi 4 và 10 tại huyện Chợ Đồn, từ đó đề xuất các ứng dụng thực tiễn trong quản lý và phát triển rừng. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi địa lý huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn, với thời gian tập trung vào các lâm phần rừng trồng Mỡ có tuổi từ 4 đến 10 năm. Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ vai trò của rừng trồng Mỡ trong hấp thụ CO2, hỗ trợ phát triển kinh tế lâm nghiệp bền vững và bảo vệ môi trường tại khu vực miền núi phía Bắc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về sinh khối và chu trình carbon trong hệ sinh thái rừng. Sinh khối được định nghĩa là tổng lượng chất hữu cơ sống và chết trên cây, là chỉ tiêu đánh giá năng suất và khả năng tích lũy carbon của rừng. Quá trình quang hợp và hô hấp của cây rừng điều hòa lượng CO2 trao đổi với khí quyển, trong đó lượng carbon tích lũy trong sinh khối phản ánh khả năng hấp thụ CO2.

Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

• Lý thuyết năng suất sinh học: Mô tả mối quan hệ giữa các yếu tố sinh trưởng (đường kính, chiều cao, mật độ cây) với sinh khối và năng suất rừng. Các mô hình toán học hồi quy được sử dụng để dự đoán sinh khối dựa trên các chỉ tiêu sinh trưởng.

• Chu trình carbon trong hệ sinh thái rừng: Carbon được lưu giữ trong các bộ phận cây (thân, cành, lá, rễ) và đất rừng. Việc xác định lượng carbon tích lũy dựa trên hàm lượng carbon trong sinh khối khô và hệ số quy đổi từ carbon sang CO2 theo tiêu chuẩn quốc tế (1C = 3,67 CO2).

Các khái niệm chính bao gồm: sinh khối tươi, sinh khối khô, hàm lượng carbon trong sinh khối, trữ lượng carbon, và khả năng hấp thụ CO2 của rừng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn điển hình (OTC) tại huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn, với 6 ô tiêu chuẩn được lập cho hai cấp tuổi rừng Mỡ là 4 và 10 tuổi, mỗi ô có diện tích 500 m². Các ô tiêu chuẩn được chọn đại diện cho các vị trí địa hình khác nhau (chân, sườn, đỉnh đồi).

Nguồn dữ liệu bao gồm số liệu đo đạc thực địa về đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (HVN), mật độ cây, sinh khối tươi và khô của các bộ phận cây (thân, cành, lá, rễ). Sinh khối tươi được xác định bằng phương pháp chặt hạ cây mẫu, cân đo từng bộ phận, sau đó lấy mẫu đại diện để xác định sinh khối khô bằng phương pháp sấy ở 105°C trong 6-8 giờ. Hàm lượng carbon được xác định bằng phương pháp phân tích hóa học Walkley-Black trên mẫu sinh khối khô nghiền mịn.

Phân tích số liệu sử dụng phần mềm SPSS 13.0 và Excel để xây dựng các phương trình hồi quy, xác định mối quan hệ giữa sinh trưởng cây và sinh khối, lượng carbon tích lũy. Thời gian nghiên cứu tập trung trong giai đoạn 2008-2011, phù hợp với tuổi rừng nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Sinh trưởng và chỉ tiêu trung bình của rừng trồng Mỡ: Ở tuổi 4, đường kính trung bình D1.3 dao động từ 2,2 đến 5,6 cm, chiều cao từ 2,5 đến 4,3 m; ở tuổi 10, D1.3 từ 7,7 đến 12,8 cm, chiều cao từ 5,7 đến 11,5 m. Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm đạt khoảng 0,97 cm/năm về đường kính và 0,78-0,80 m/năm về chiều cao. Trữ lượng gỗ tăng từ 0,89 m³/ha/năm ở tuổi 4 lên 6,44 m³/ha/năm ở tuổi 10.

2. Sinh khối tươi cây cá lẻ và lâm phần: Sinh khối tươi trung bình cây cá lẻ ở tuổi 4 là 11,04 kg/cây, tuổi 10 là 58,61 kg/cây. Sinh khối tươi lâm phần tăng từ 21,08 tấn/ha ở tuổi 4 lên 102,40 tấn/ha ở tuổi 10. Cấu trúc sinh khối tươi tập trung chủ yếu ở phần thân (40,36% ở tuổi 4 và 52,05% ở tuổi 10), tiếp theo là lá, cành và rễ.

3. Sinh khối khô cây cá lẻ và lâm phần: Hàm lượng nước trong sinh khối giảm theo tuổi, với lá có độ ẩm cao nhất (65,98% ở tuổi 4, 58,66% ở tuổi 10). Sinh khối khô cây cá lẻ tăng từ trung bình 3,74 kg/cây ở tuổi 4 lên 23,40 kg/cây ở tuổi 10. Sinh khối khô lâm phần tăng từ 6,24 tấn/ha lên 35,11 tấn/ha tương ứng với hai độ tuổi. Cấu trúc sinh khối khô cũng tập trung chủ yếu ở thân cây (42,59% ở tuổi 4, 52,19% ở tuổi 10).

4. Lượng carbon tích lũy và khả năng hấp thụ CO2: Lượng carbon tích lũy trong sinh khối khô chiếm khoảng 50% tổng sinh khối khô. Ở tuổi 4, trữ lượng carbon đạt khoảng 3,12 tấn C/ha, tuổi 10 đạt 17,55 tấn C/ha. Tương đương lượng CO2 hấp thụ lần lượt là 11,45 tấn/ha và 64,38 tấn/ha. So sánh với các nghiên cứu tại Tuyên Quang và Phú Thọ, sinh khối và lượng carbon tích lũy tại Chợ Đồn cao hơn khoảng 30-50%, cho thấy điều kiện sinh trưởng thuận lợi tại địa phương.

Thảo luận kết quả

Sự tăng trưởng nhanh và khả năng tích lũy sinh khối lớn của rừng trồng Mỡ tại huyện Chợ Đồn phản ánh điều kiện tự nhiên thuận lợi như khí hậu mát mẻ, lượng mưa trung bình 1800-2000 mm/năm và đất đai phù hợp. Sự khác biệt về sinh trưởng và sinh khối giữa các vị trí chân, sườn và đỉnh đồi cho thấy ảnh hưởng của điều kiện vi khí hậu và dinh dưỡng đất đến phát triển cây.

Cấu trúc sinh khối tập trung chủ yếu ở thân cây phù hợp với đặc điểm sinh trưởng của loài Mỡ, thân gỗ lớn và thẳng, có giá trị kinh tế cao. Tỷ lệ sinh khối rễ tăng theo tuổi cho thấy vai trò quan trọng của bộ rễ trong hấp thụ dinh dưỡng và ổn định cây.

Lượng carbon tích lũy và khả năng hấp thụ CO2 của rừng Mỡ ở Chợ Đồn cao hơn so với các vùng nghiên cứu khác, góp phần quan trọng vào giảm phát thải khí nhà kính và bảo vệ môi trường. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về vai trò của rừng nhiệt đới và rừng trồng trong chu trình carbon.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ sinh khối tươi và khô theo tuổi, bảng phân bố sinh khối các bộ phận cây, cũng như biểu đồ trữ lượng carbon và CO2 hấp thụ theo tuổi rừng, giúp minh họa rõ ràng sự phát triển và tích lũy carbon của rừng trồng Mỡ.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường quản lý và chăm sóc rừng trồng Mỡ nhằm tối ưu hóa sinh trưởng và khả năng tích lũy carbon, tập trung vào các giai đoạn tuổi 4-10, với mục tiêu tăng trữ lượng sinh khối lên ít nhất 10% trong vòng 3 năm tới. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý rừng và người dân địa phương.

2. Phát triển các dự án trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch (CDM) tại huyện Chợ Đồn, tận dụng khả năng hấp thụ CO2 cao của rừng Mỡ để thu hút đầu tư và tạo nguồn thu từ tín chỉ carbon trong vòng 5 năm. Chủ thể thực hiện: chính quyền địa phương phối hợp với các tổ chức môi trường và doanh nghiệp.

3. Xây dựng hệ thống giám sát và đánh giá sinh khối, trữ lượng carbon định kỳ nhằm cập nhật dữ liệu chính xác phục vụ quản lý rừng và thương mại carbon, với chu kỳ đánh giá 2 năm/lần. Chủ thể thực hiện: các viện nghiên cứu và cơ quan quản lý lâm nghiệp.

4. Khuyến khích nghiên cứu mở rộng về sinh khối và hấp thụ carbon của các loài cây bản địa khác tại các vùng miền núi phía Bắc để đa dạng hóa nguồn rừng trồng và tăng cường khả năng hấp thụ CO2, trong vòng 3-5 năm. Chủ thể thực hiện: các trường đại học, viện nghiên cứu và tổ chức phi chính phủ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà quản lý lâm nghiệp và chính quyền địa phương: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách phát triển rừng bền vững, quản lý tài nguyên rừng và phát triển kinh tế xanh.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Lâm học, Môi trường: Tham khảo phương pháp và kết quả nghiên cứu về sinh khối, trữ lượng carbon và khả năng hấp thụ CO2 của rừng trồng Mỡ, phục vụ cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo.

3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực lâm nghiệp và tín chỉ carbon: Đánh giá tiềm năng kinh tế từ việc trồng rừng Mỡ và tham gia các dự án phát triển sạch, khai thác giá trị thương mại của tín chỉ carbon.

4. Người dân và cộng đồng trồng rừng tại miền núi phía Bắc: Nắm bắt kiến thức về lợi ích môi trường và kinh tế của rừng trồng Mỡ, từ đó nâng cao nhận thức và áp dụng kỹ thuật trồng, chăm sóc rừng hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của rừng Mỡ lại quan trọng?
   Sinh khối phản ánh năng suất và khả năng tích lũy carbon của rừng, giúp đánh giá vai trò của rừng trong giảm phát thải khí nhà kính và bảo vệ môi trường. Rừng Mỡ là loài bản địa có tiềm năng sinh trưởng nhanh, nên nghiên cứu giúp tối ưu hóa lợi ích kinh tế và môi trường.

2. Phương pháp xác định sinh khối và carbon trong nghiên cứu này là gì?
   Sinh khối tươi được xác định bằng phương pháp chặt hạ cây mẫu và cân đo từng bộ phận, sau đó xác định sinh khối khô bằng cách sấy mẫu ở 105°C. Hàm lượng carbon được phân tích hóa học trên mẫu sinh khối khô nghiền mịn theo phương pháp Walkley-Black.

3. Khả năng hấp thụ CO2 của rừng Mỡ ở huyện Chợ Đồn như thế nào so với các vùng khác?
   Rừng Mỡ tại Chợ Đồn có sinh khối và lượng carbon tích lũy cao hơn khoảng 30-50% so với các nghiên cứu tại Tuyên Quang và Phú Thọ, cho thấy điều kiện sinh trưởng thuận lợi và tiềm năng hấp thụ CO2 lớn.

4. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn?
   Kết quả có thể dùng để xây dựng các dự án trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch, quản lý và chăm sóc rừng hiệu quả, đồng thời hỗ trợ định giá tín chỉ carbon và phát triển kinh tế lâm nghiệp bền vững.

5. Nghiên cứu có giới hạn gì cần lưu ý?
   Nghiên cứu tập trung vào rừng Mỡ ở tuổi 4 và 10 tại huyện Chợ Đồn, không khảo sát hiện trạng thảm thực vật trước khi trồng và không tính đến lượng carbon của cây đã tỉa thưa. Do đó, kết quả áp dụng chủ yếu cho điều kiện và tuổi rừng tương tự.

Kết luận

• Rừng trồng Mỡ tại huyện Chợ Đồn có tốc độ sinh trưởng nhanh, với sinh khối tươi tăng từ khoảng 21 tấn/ha ở tuổi 4 lên hơn 102 tấn/ha ở tuổi 10.
• Sinh khối khô và lượng carbon tích lũy cũng tăng mạnh theo tuổi, với trữ lượng carbon đạt 3,12 tấn C/ha ở tuổi 4 và 17,55 tấn C/ha ở tuổi 10.
• Khả năng hấp thụ CO2 của rừng Mỡ tại địa phương cao hơn so với các vùng nghiên cứu khác, góp phần quan trọng vào giảm phát thải khí nhà kính.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển các dự án trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch và định giá tín chỉ carbon tại miền núi phía Bắc.
• Đề xuất các giải pháp quản lý, giám sát và mở rộng nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trường của rừng trồng Mỡ trong giai đoạn tiếp theo.

Hành động tiếp theo là triển khai các dự án trồng rừng bền vững, xây dựng hệ thống giám sát sinh khối và carbon định kỳ, đồng thời thúc đẩy hợp tác giữa các bên liên quan để khai thác hiệu quả tiềm năng của rừng trồng Mỡ. Để biết thêm chi tiết và ứng dụng thực tiễn, quý độc giả và các nhà quản lý có thể liên hệ với các cơ quan nghiên cứu và quản lý lâm nghiệp địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng 1. 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 (1862) 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" [29]. - Lieth (1964) đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất [31], 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 10-50tấn/ha/năm, trung bình là 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60- 800tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (theo Lê Hồng Phúc, 1996) [10]. n 5 - Dajoz (1971) đưa ra năng suất của một số hệ sinh thái rừng như sau: + Mía ở Châu Phi: 76 tấn/ha/năm. + 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].

- Canell (1982) 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 toám 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 [24]. 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 - Hoàng Mạnh Trí (1986) 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 [19]. - Lê Hồng Phúc (1996) 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. n 6 - Vũ Văn Thông (1997) với luận văn Thạc sỹ của mình đã xác lập được mối quan hệ giữa sinh khối của các bộ phận với đường kính D1.3 cho loài Keo lá tràm [17]. - Đặng Trung Tấn (2001) 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) 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 [8]. - Nguyễn Văn Dũng (2005) 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 – 495,4tấn/ha, tương đương với lượng sinh khối khô là 173,4-266,2tấn. Rừng keo lá tràm trồng thuần loài 15 tuổi có tổng sinh khối tươi (trong cây và vật rơi rụng) là 251,1-433,7tấn/ha, tương đương lượng sinh khối khô là 132 -223tấn/ha [2].

- Vũ Tấn Phương (2006) 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 [12]. - Nguyễn Văn Tấn (2006) 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 n 7 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% [16]. - Lý Thu Quỳnh (2007) 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 động trong khoảng 53.689 kg/ha còn tổng sinh khối khô dao động trong khoảng 22. Nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của rừng 1.

Trên thế giới Nơi có khả năng hấp thụ một khối lượng lớn CO2 phát thải vào không khí bởi các hoạt động của con người đó là đại dương và thảm thực vật. Trong đó thảm thực vật đã lưu giữ một lượng CO2 lớn hơn 1 nửa khối lượng chất khí phát thải đó và cũng chính từ nguyên liệu carbon này hàng năm thảm thực vật trên trái đất đã tạo ra được 150 tỷ tấn vật chất khô thực vật. Rừng nhiệt đới toàn cầu có diện tích khoảng 17,6 triệu km2 tích lũy 547 tỷ tấn carbon trong sinh khối và trong đất. Năm 1980, Brawn và cộng sự đã sử dụng công nghệ GIS dự tính lượng carbon trung bình trong rừng nhiệt đới châu Á là 144 tấn/ha trong phần sinh khối và 148 tấn /ha trong lớp đất mặt với độ sâu 1m, tương đương 42-43 tỷ tấn carbon trong toàn châu lục.

Tuy nhiên lượng carbon có biến động rất lớn giữa các vùng và các kiểu thảm thực bì khác nhau. Thông thường lượng carbon trong sinh khối biến động từ dưới 50 tấn/ha đến 360 tấn/ha, phần lớn ở các kiểu rừng là 100-200 tấn/ha (dẫn theo Phạm Xuân Hoàn, 2005) [5]. Một số nghiên cứu về khả năng hấp thụ carbon của các dạng rừng: - Palm và cộng sự (1986) cho rằng lượng carbon trung bình trong sinh khối phần trên mặt đất của rừng nhiệt đới Châu Á là 185 tấn/ha và biến động từ 25-300 tấn/ha [29]. n 8 - Houghton (1991) đã nhận định lượng carbon rừng nhiệt đới Châu Á là 40-250 tấn/ha, trong đó 50-120 tấn/ha ở phần thực vật và đất.

- Theo MC Kenzie (2001) Carbon trong hệ sinh thái rừng thường tập trung ở 4 bộ phận chính: Thảm thực vật còn sống trên mặt đất, vật rơi rụng, rễ cây và đất rừng. Việc xác định lượng carbon trong rừng thường được thực hiện thông qua xác định sinh khối rừng [32]. Kết quả nghiên cứu về sự biến động carbon sau khai thác rừng: - Brown và Pearce (1997) đã nhận định rằng: Một khu rừng nguyên sinh có thể hấp thụ được 280 tấn carbon và sẽ giải phóng 200 tấn carbon nếu chuyển thành du canh du cư và sẽ giải phóng nhiều hơn một chút nếu được chuyển thành đồng cỏ hay đất nông nghiệp. Rừng trồng có thể hấp thụ khoảng 115 tấn carbon và con số này sẽ giảm từ 1/3 đến 1/4 khi rừng bị chuyển đổi sang canh tác nông nghiệp [25].

n 9 - Lasco (2002) lượng sinh khối và carbon của rừng nhiệt đới Châu Á bị giảm khoảng 22-67% sau khai thác. Tại Philippines sau khai thác thì lượng CO2 bị mất là 50% so với rừng thành thục trước khai thác và ở Indonesia là 38- 75% [34]. - Theo Putz và Pinard (1993) ở Malaisia nếu khai thác chọn lấy đi 8-15 cây/ha (tương đương 80m3/ha hay 22 tấn carbon/ha) sẽ làm tổn thương 50% số cây được giữ lại. Ở Sabah sau khai thác 1 năm lượng sinh khối đã đạt 44-67% so với trước khai thác (nếu khai thác theo phương thức "Khai thác giảm thiểu tác động" (dẫn theo Phạm Xuân Hoàn, 2005) [5].

- Xét trên phạm vi toàn cầu, số liệu thống kê năm 2003 cho thấy lượng carbon lưu trữ trong rừng khoảng 800-1. Trong 1 năm rừng hấp thụ khoảng 100 tỷ tấn khí carbon níc và thải ra khoảng 80 tỷ tấn Oxy. - Tổng lượng hấp thu dự trữ carbon của rừng trên thế giới khoảng 830 PgC, trong đó carbon trong đất lớn hơn 1,5 lần carbon dự trữ trong thảm thực vật (Brown, 1997) [26]. Đối với rừng nhiệt đới, có tới 50% lượng carbon dự trữ trong thảm thực vật và 50% dự trữ trong đất (IPCC,2000)[30].

- Theo ước tính hoạt động trồng rừng và tái trồng rừng trên thế giới có tỷ lệ hấp thu CO2 ở sinh khối là 0,4 – 1,2 tấn/ha/năm ở vùng cực bắc; 1,5 – 4,5 tấn/ha/năm ở vùng ôn đới và 4 – 8 tấn/ha/năm ở các vùng nhiệt đới (Dioxon và cộng sự, 1994)[12]; (IPCC, 2000)[30]. - Brown và cộng sự (1996)[25] đã ước lượng tổng lượng carbon mà hoạt động trồng rừng trên thế giới có thể hấp thu tối đa trong vòng 5 năm (1995 - 2000) là khoảng 60 – 87 Gt C, với 70% ở rừng nhiệt đới, 25% ở rừng ôn đới và 5% ở rừng cực bắc (Cairns và cộng sự, 1997)[27]. Tính tổng lại rừng trồng có thể hấp thu được 11 – 15% tổng lượng CO2 phát thải từ nguyên liệu hoá thạch trong thời gian tương đương (Brown, 1997) [26]. n 10 - Năm 1991, Houghton đã chứng minh lượng carbon trong rừng nhiệt đới châu Á là 40 – 250 tấn/ha, trong đó 50 – 120 tấn/ha ở phần thực vật và đất (dẫn theo Phạm Xuân Hoàn, 2005)[5].

- Năm 1996, Paml và cộng sự đã cho rằng lượng carbon trung bình trong sinh khối phần trên mặt đất của rừng nhiệt đới châu Á là 185 tấn/ha và biến động từ 25 – 300 tấn/ha.