Ước Lượng Sinh Khối Và Dự Trữ Carbon Trên Mặt Đất Đối Với Rừng Trồng Keo Lai Ở Tỉnh Đồng Nai

Luận án tiến sĩ nghiên cứu ước lượng sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất rừng trồng keo lai tại tỉnh Đồng Nai, góp phần quản lý rừng bền vững.

• Tác giả: Trần Thị Ngoan
• Người hướng dẫn: Lê Bá Toàn
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Lâm sinh
• Đề tài: Ước lượng sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất đối với rừng trồng Keo lai (Acacia auriculiformis x Acacia mangium) ở tỉnh 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
• NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH HÌNH
• DANH SÁCH PHỤ LỤC
• MỞ ĐẦU
• Mục tiêu nghiên cứu
• Đối tượng và vị trí nghiên cứu
• Phạm vi nghiên cứu
• Ý nghĩa của đề tài
• Những kết quả mới của luận án
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Ý nghĩa của thống kê sinh khối và dự trữ carbon của rừng
• 1.2. Những nghiên cứu về sinh khối và dự trữ carbon đối với các hệ sinh thái rừng
• 1.3. Những nghiên cứu về sinh khối và dự trữ carbon đối với rừng Việt Nam
• 1.4. Những nghiên cứu về phân chia cấp đất
• 1.5. Những hàm sinh trưởng và sản lượng rừng trồng
• 2. Chương 2: NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3. Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Phân chia cấp đất đối với rừng trồng Keo lai
• 3.2. Sinh trưởng của rừng trồng Keo lai trên những cấp đất khác nhau
• 3.3. Xây dựng hàm sinh khối đối với cây bình quân của rừng trồng Keo lai
• 3.4. Xây dựng những hàm sinh khối đối với rừng trồng Keo lai
• 3.5. 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. Ước lượng sinh khối và dự trữ carbon rừng keo lai

Luận án tập trung vào ước lượng sinh khối và dự trữ carbon của rừng trồng keo lai tại tỉnh Đồng Nai. Nghiên cứu sử dụng các mô hình toán học để xác định sinh khối và lượng carbon trên mặt đất, dựa trên các biến số như tuổi cây, đường kính và chiều cao. Kết quả cho thấy rừng keo lai có tiềm năng lớn trong việc hấp thụ carbon, góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu.

1.1. Phương pháp ước lượng sinh khối

Nghiên cứu sử dụng các hàm toán học như Korf, Gompertz, và Schumacher để ước lượng sinh khối. Các mô hình này được kiểm định dựa trên dữ liệu thu thập từ 108 cây trội và 81 ô tiêu chuẩn. Kết quả cho thấy sinh khối tăng theo tuổi và cấp đất, với mức tăng trưởng trung bình hàng năm đạt 17,8 kg/năm.

1.2. Dự trữ carbon trong rừng keo lai

Lượng carbon dự trữ được tính toán dựa trên sinh khối, với tỷ lệ carbon trung bình là 47,5%. Kết quả cho thấy rừng keo lai tại Đồng Nai có khả năng dự trữ carbon đáng kể, đặc biệt ở các cấp đất tốt, với lượng carbon trung bình đạt 113,6 tấn/ha ở tuổi 10.

II. Phân tích sinh trưởng và cấp đất rừng keo lai

Nghiên cứu phân chia rừng keo lai thành ba cấp đất dựa trên chiều cao cây trội. Các cấp đất được xác định bằng mô hình chỉ số lập địa (SI), với chiều cao cây trội ở tuổi 8 lần lượt là 24 m, 20 m và 16 m. Sinh trưởng của rừng keo lai được đánh giá thông qua các chỉ số như đường kính, chiều cao và thể tích thân.

2.1. Sinh trưởng theo cấp đất

Sinh trưởng của rừng keo lai thay đổi rõ rệt theo cấp đất. Ở cấp đất tốt, đường kính và chiều cao tăng nhanh hơn so với cấp đất xấu. Thể tích thân cây ở cấp đất tốt đạt 423,3 m3/ha ở tuổi 10, trong khi cấp đất xấu chỉ đạt 171,5 m3/ha.

2.2. Ảnh hưởng của cấp đất đến sinh khối

Sinh khối trên mặt đất của rừng keo lai tăng theo tuổi và cấp đất. Ở cấp đất tốt, sinh khối đạt 321 tấn/ha ở tuổi 10, trong khi cấp đất xấu chỉ đạt 162,1 tấn/ha. Kết quả này cho thấy cấp đất đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và phát triển rừng.

III. Ứng dụng thực tiễn và ý nghĩa nghiên cứu

Luận án không chỉ cung cấp các mô hình ước lượng sinh khối và carbon mà còn đưa ra các khuyến nghị cho việc quản lý rừng và bảo tồn rừng. Nghiên cứu góp phần vào việc phát triển bền vững tài nguyên rừng, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

3.1. Quản lý rừng bền vững

Kết quả nghiên cứu giúp xác định các biện pháp quản lý rừng hiệu quả, như chọn lọc cấp đất phù hợp để trồng rừng keo lai. Điều này giúp tối ưu hóa sinh khối và dự trữ carbon, đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế.

3.2. Đóng góp vào khoa học lâm nghiệp

Luận án cung cấp các mô hình toán học mới trong ước lượng sinh khối và carbon, góp phần vào sự phát triển của khoa học lâm nghiệp. Nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu về sinh thái rừng và biến đổi khí hậu.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công trình khoa học "Ước lượng sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất đối với rừng trồng Keo lai (Acacia auriculiformis x Acacia mangium) ở tỉnh Đồng Nai" do nghiên cứu sinh Trần Thị Ngoan thực hiện tại Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, bảo vệ năm 2019, thuộc chuyên ngành Lâm sinh (mã số 9 62 02 05), dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Lê Bá Toàn và TS. Nguyễn Tấn Chung.

Tính cấp thiết của luận án bắt nguồn từ bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu và vai trò của các hệ sinh thái rừng trong việc lưu trữ carbon, giảm phát thải khí nhà kính (CO2). Mặc dù Keo lai là loài cây trồng rừng sản xuất chủ lực tại nhiều địa phương, các công trình trước đây tại vùng Đông Nam Bộ chưa đánh giá đầy đủ sự biến động sinh khối và lượng carbon tích lũy theo từng điều kiện lập địa và cấp tuổi. Rừng trồng Keo lai tại tỉnh Đồng Nai phân bố trên nhiều dạng địa hình, thổ nhưỡng và khí hậu khác nhau với diện tích khoảng 23.000 ha, đòi hỏi phải có cơ sở dữ liệu định lượng chính xác phục vụ quản lý rừng bền vững và chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng.

Mục tiêu tổng quát của luận án là xác định sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất của rừng trồng Keo lai trên những cấp đất khác nhau. Các mục tiêu cụ thể được văn bản xác định gồm:

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 đạt được các mục tiêu trên, luận án tập trung giải quyết 4 câu hỏi nghiên cứu:

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 hợp các dòng keo lai thương mại phổ biến trong sản xuất gồm BV10, BV32, AH1, AH7. Rừng được trồng với mật độ ban đầu 2.200 cây/ha (cự ly 3 x 1,5 m), chăm sóc 3 năm đầu với tần suất 2 lần/năm, không bón phân khoáng, chưa tỉa thưa, phát dọn thực bì xung quanh gốc cây 2 lần/năm.

Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở các thành phần sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất (thân, cành, lá) của cây bình quân và quần thụ; không tiến hành đo đạc sinh khối dưới mặt đất do khó khăn trong việc thu thập chính xác hệ rễ. Địa bàn thu thập số liệu gồm 4 khu vực đại diện tại tỉnh Đồng Nai: 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 106°45'30" đến 107°35'00" kinh độ Đông). Thời gian thực hiện các đợt điều tra, thu thập mẫu kéo dài từ năm 2015 đến năm 2018.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án điểm lại hệ thống tài liệu nghiên cứu quốc tế và trong nước về định lượng sinh khối, dự trữ carbon và phân chia lập địa rừng. Về mặt quốc tế, các nghiên cứu sinh khối được triển khai theo Chương trình Sinh học Quốc tế (IBP) từ thập niên 1970 và khung hướng dẫn của Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC 2000, 2003, 2006). Tác giả tổng thuật 5 phương pháp xác định sinh khối cây rừng được đề cập bởi Snowdon và ctv (2002), Jenkins và ctv (2003), Jalkanen và ctv (2005), bao gồm: chặt hạ cân đo trực tiếp, sử dụng hàm sinh khối, sử dụng hệ số chuyển đổi và mở rộng sinh khối (BCEF/BEF), phương pháp Radar, và phương pháp viễn thám kết hợp ô tiêu chuẩn.

Nhiều tác giả quốc tế đã phát triển các phương trình hồi quy sinh khối dựa trên đường kính ngang ngực (D), chiều cao vút ngọn (H) hoặc tỷ trọng gỗ (ρ), tiêu biểu như Brown (1997, 2002), Chave và ctv (2001, 2005), Ketterings và ctv (2001) tại Indonesia, Kenzo và ctv (2009) tại Malaysia, Wang và ctv (2011) tại Trung Quốc. Về phân chia cấp đất, luận án viện dẫn cơ sở lý thuyết chỉ số lập địa (SI) dựa trên chiều cao tầng trội (H0) không phụ thuộc vào mật độ của Monserud (1984), Clutter và ctv (1983), Schumacher (1928), Larsen (1999) và Onyekwelu (2003).

Tại Việt Nam, các nghiên cứu lập biểu thể tích và sinh khối được kế thừa từ Đồng Sỹ Hiền (1974), Nguyễn Ngọc Lung và Đào Công Khanh (1999), Vũ Tiến Hinh (2005, 2012). Đối với các hệ sinh thái rừng tự nhiên và rừng trồng, các nghiên cứu sinh khối tiêu biểu gồm có Viên Ngọc Nam (2003) nghiên cứu Mấm trắng tại Cần Giờ; Võ Đại Hải (2008, 2009) lập hàm sinh khối cây bình quân cho rừng trồng toàn quốc và Bạch đàn Urophylla; Bảo Huy (2009, 2014) xây dựng mô hình sinh khối ở Tây Nguyên kết hợp ảnh vệ tinh; Vũ Tấn Phương (2011) nghiên cứu rừng tự nhiên tại Hà Giang và Thông ba lá tại Lâm Đồng; Phạm Xuân Quý (2010), Phạm Thế Dũng và Vũ Đình Hướng (2014) nghiên cứu rừng Tràm; Đặng Thành Nhân và Đặng Thái Dương (2016) nghiên cứu các dòng keo lai tại Đắk Lắk; Nguyễn Minh Thanh và Lê Văn Cường (2017) khảo sát carbon trong Keo tai tượng; Trần Quang Bảo và Võ Thành Phúc (2019) nghiên cứu sinh khối và carbon Keo lai 2–6 tuổi tại Bà Rịa – Vũng Tàu. Các nghiên cứu chuyên biệt về Keo lai cũng được Ngô Đình Quế và ctv (2006), Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam (2008), Nguyễn Viết Khoa (2010), Nguyễn Viết Xuân và ctv (2012) thực hiện.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: hầu hết các nghiên cứu rừng trồng Keo lai trước đây tại Việt Nam chỉ áp dụng cây mẫu đại diện theo cấp kính hoặc cây bình quân lâm phần chung, chưa phân tích chi tiết quy luật biến đổi sinh khối và carbon theo chuỗi tuổi liên tục (2–10 tuổi) gắn liền với từng cấp lập địa cụ thể tại vùng Đông Nam Bộ. Đồng thời, các nghiên cứu trước chưa thực hiện đánh giá, so sánh đồng thời ba phương pháp ước lượng sinh khối (hàm sinh khối trực tiếp, hệ số điều chỉnh BEFi và tỷ lệ thành phần Ri) nhằm kiểm định độ chính xác và tính tương thích giữa các mô hình.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết trắc lượng rừng và sinh thái học lâm nghiệp về mối quan hệ tương quan đồng trưởng giữa các bộ phận cây gỗ (allometric relationships) và nguyên lý lập biểu chỉ số lập địa. Các khái niệm cốt lõi được định lượng gồm: sinh khối tươi và khô của các thành phần thân (BT), cành (BC), lá (BL), cành lá (BCL) và tổng sinh khối trên mặt đất (BTo); hệ số chuyển đổi sinh khối (BCF); hệ số điều chỉnh sinh khối (BEFi = Bi/V); tỷ lệ sinh khối thành phần so với thân (Ri = Bi/BT); chỉ số lập địa (SI) xác định theo chiều cao cây tầng trội (H0) tại tuổi cơ sở (A0).

Về phương pháp thực tế, luận án áp dụng hướng tiếp cận định lượng thực nghiệm sinh trắc học với quy trình thu thập dữ liệu gồm:

• Phân chia cấp đất: Thu thập dữ liệu giải tích thân cây từ 108 cây trội tại tuổi 10 trên các trạng thái lập địa khác nhau. Sử dụng mô hình Schumacher dạng hàm vi phân để xây dựng biểu đường cong chỉ số lập địa SI = f(A) với tuổi cơ sở lựa chọn là A0 = 8 năm.
• Điều tra lâm phần và sinh trưởng: Thiết lập 81 ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình diện tích 500 m2 (phân bố đều 27 OTC cho mỗi cấp đất) trên các lâm phần Keo lai từ 2 đến 10 tuổi. Thu thập số liệu mật độ (N, cây/ha), đường kính ngang ngực (D, cm), chiều cao vút ngọn (H, m). Chặt hạ và giải tích 54 cây tiêu chuẩn bình quân để mô hình hóa quy luật sinh trưởng D, H, thể tích thân (V, m3) và trữ lượng lâm phần (M, m3/ha).
• Khảo sát sinh khối: Chặt hạ và cân đo trực tiếp sinh khối tươi của 162 cây tiêu chuẩn đại diện cho các cấp tuổi và cấp đất (chia thành thân, cành, lá). Tại hiện trường, cân trọng lượng tươi với độ chính xác 0,1 kg; đồng thời thu thập mẫu đại diện (khoảng 0,5 - 1,0 kg cho mỗi thành phần) mang về phòng thí nghiệm sấy khô ở nhiệt độ 70°C đến khối lượng không đổi để xác định tỷ lệ chất khô và quy đổi ra sinh khối khô.

Hệ thống mô hình toán học và kỹ thuật phân tích thống kê:

• Mô hình hóa sinh trưởng D, H, V cây bình quân và trữ lượng M: Kiểm định và so sánh thông qua hai hàm sinh trưởng phi tuyến là hàm Korf và hàm Gompertz.
• Mô hình hóa sinh khối cây bình quân: Kiểm định 4 dạng hàm toán học gồm Korf, Korsun-Strand, hàm lũy thừa (Power) và hàm Drakin-Vuevski, với các biến dự đoán độc lập: theo tuổi (A), theo đường kính (D), và kết hợp đường kính - chiều cao (D, H).
• Xây dựng các mô hình hệ số điều chỉnh sinh khối BEFi = f(A), BEFi = f(D) và mô hình tỷ lệ sinh khối Ri = f(A), Ri = f(D).
• Tiêu chuẩn thống kê đánh giá và lựa chọn mô hình tối ưu: Tiêu chuẩn tổng sai lệch bình phương nhỏ nhất (SSRmin), kết hợp với hệ số tương quan (R), hệ số xác định (R2), sai số tiêu chuẩn (S), sai lệch tuyệt đối trung bình (MAE) và sai lệch tuyệt đối trung bình phần trăm (MAPE).
• Chuyển đổi sang trữ lượng carbon: Nhân sinh khối khô của từng thành phần với tỷ lệ carbon xác định từ phân tích thực nghiệm phòng thí nghiệm (dao động quanh giá trị quy chuẩn 0,47).

Nội dung chính theo từng chương

Bố cục luận án gồm phần Mở đầu, 3 chương nội dung, phần Kết luận và Đề nghị, cùng hệ thống bảng biểu và phụ lục chi tiết.

Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết, 4 câu hỏi nghiên cứu, mục tiêu tổng quát, 4 mục tiêu cụ thể, đối tượng khảo sát (Keo lai thuần loài 2–10 tuổi tại Đồng Nai), phạm vi không gian (4 khu vực Vĩnh Cửu, Long Thành, Xuân Lộc, Định Quán), phạm vi thời gian (2015–2018), ý nghĩa khoa học và 3 điểm mới cốt lõi của đề tài.

Chương 1: Tổng quan

Hệ thống hóa cơ sở lý luận về vai trò thống kê sinh khối và chu trình carbon trong quản lý tài nguyên rừng theo Nghị định thư Kyoto; tổng hợp 5 phương pháp định lượng sinh khối quốc tế; điểm luận các nghiên cứu thực nghiệm tại Việt Nam đối với rừng trồng Keo lai; phân tích nguyên lý đánh giá chất lượng lập địa bằng chỉ số SI và ứng dụng các hàm sinh trưởng toán học.

Chương 2: Nội dung, phương pháp nghiên cứu

Chi tiết hóa 4 nội dung nghiên cứu; mô tả đặc điểm tự nhiên khu vực tỉnh Đồng Nai; quy chuẩn phương pháp bố trí 81 ô tiêu chuẩn; phương pháp giải tích 108 cây tầng trội, 54 cây tiêu chuẩn sinh trưởng và 162 cây tiêu chuẩn sinh khối; thiết lập các dạng phương trình toán học (Schumacher, Korf, Gompertz, Korsun-Strand, Drakin-Vuevski, hàm lũy thừa) và quy chuẩn thống kê chọn mô hình.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Đây là chương nội dung chính, trình bày kết quả định lượng chi tiết qua 5 mục:

3.1. Phân chia cấp đất đối với rừng trồng Keo lai

Phân tích tương quan chiều cao tầng trội theo tuổi bằng hàm Schumacher cho thấy tuổi cơ sở A0 = 8 năm là thời điểm phân hóa rõ rệt và có sai lệch dự báo thấp nhất. Rừng trồng Keo lai tại Đồng Nai được phân chia thành 3 cấp đất: Cấp I (đất tốt) có SI = 24 m; Cấp II (đất trung bình) có SI = 20 m; Cấp III (đất xấu) có SI = 16 m.

Cấp đất	Đánh giá chất lượng lập địa	Chiều cao tầng trội ở tuổi 8 (SI, m)
Cấp I	Tốt	24
Cấp II	Trung bình	20
Cấp III	Xấu	16

3.2. Sinh trưởng của rừng trồng Keo lai trên những cấp đất khác nhau

Mật độ quần thụ (N, cây/ha) giảm dần từ tuổi 2 đến tuổi 10 do quá trình tỉa thưa tự nhiên với tốc độ suy giảm bình quân hàng năm trên cấp đất I là 9,0%, cấp đất II là 3,9%, cấp đất III là 2,4% (trung bình toàn bộ ba cấp đất là 3,6%). Sinh trưởng đường kính (D), chiều cao (H), thể tích thân (V) và trữ lượng gỗ (M) đều phù hợp cao với mô hình Korf và Gompertz. Đến tuổi 10, trữ lượng gỗ đứng trên ba cấp đất có sự cách biệt lớn: cấp I đạt 423,3 m3/ha, cấp II đạt 266,8 m3/ha, cấp III đạt 171,5 m3/ha; bình quân chung ba cấp đất đạt 291,7 m3/ha.

Chỉ tiêu lâm phần ở tuổi 10	Cấp đất I (Tốt)	Cấp đất II (Trung bình)	Cấp đất III (Xấu)	Bình quân chung
Tốc độ giảm mật độ bình quân (%/năm)	9,0	3,9	2,4	3,6
Trữ lượng gỗ đứng M (m3/ha)	423,3	266,8	171,5	291,7

3.3. Xây dựng hàm sinh khối đối với cây bình quân của rừng trồng Keo lai

So sánh 3 phương pháp ước lượng sinh khối cây bình quân cho thấy:

• Phương pháp sử dụng hàm hồi quy trực tiếp Bi dựa trên các biến A, D, hoặc (D, H) cho độ chính xác cao nhất khi kết hợp cả hai biến D và H.
• Phương pháp dựa vào thể tích thân và hệ số mở rộng sinh khối Bi = V * BEFi (với BEFi mô hình hóa theo A hoặc D).
• Phương pháp dựa vào sinh khối thân và tỷ lệ các thành phần Bi = BT * Ri (với Ri mô hình hóa theo A hoặc D). Kết quả kiểm định sai số thực nghiệm cho thấy cả 3 phương pháp đều cho kết quả tương đương, khẳng định tính khả thi của việc sử dụng hệ số BEFi hoặc Ri khi điều tra gián tiếp qua biểu thể tích. Lượng tăng trưởng sinh khối cây bình quân bình quân 10 năm đạt 24,9 kg/cây/năm (cấp I), 17,6 kg/cây/năm (cấp II), 11,2 kg/cây/năm (cấp III); trung bình ba cấp đất là 17,8 kg/cây/năm.

3.4. Xây dựng những hàm sinh khối đối với rừng trồng Keo lai

Tác giả thiết lập hệ thống 20 phương trình sinh khối cấp quần thụ cho các thành phần trên mặt đất trên từng cấp đất và toàn bộ vùng nghiên cứu, phục vụ việc tra cứu và tính toán sinh khối trực tiếp từ số liệu điều tra lâm phần.

3.5. Sinh khối và dự trữ carbon đối với rừng trồng Keo lai trên ba cấp đất khác nhau

Sinh khối và lượng carbon tích lũy tăng dần theo tuổi và có sự phân hóa sâu sắc theo cấp đất. Tỷ trọng sinh khối thân cây chiếm ưu thế tuyệt đối trong tổng sinh khối trên mặt đất và tăng dần theo cấp tuổi, trong khi tỷ lệ sinh khối cành và lá có xu hướng giảm dần khi tuổi cây tăng.

Cấp tuổi (năm)	Tổng sinh khối trên mặt đất (tấn/ha) - Cấp I	Tổng sinh khối trên mặt đất (tấn/ha) - Cấp II	Tổng sinh khối trên mặt đất (tấn/ha) - Cấp III	Sinh khối trung bình 3 cấp đất (tấn/ha)	Khối lượng carbon trung bình (tấn/ha)
Tuổi 2	14,6	10,9	13,4	13,0	6,1
Tuổi 4	59,7	58,1	46,7	55,3	26,0
Tuổi 6	139,9	131,5	91,9	122,7	57,7
Tuổi 8	234,6	196,0	132,8	190,1	89,3
Tuổi 10	321,0	238,1	162,1	241,7	113,6

Kết luận và Đề nghị

Khái quát các kết quả định lượng đạt được về phân cấp đất, sinh trưởng, hàm sinh khối và dự trữ carbon; kiến nghị áp dụng biểu cấp đất và hệ thống phương trình sinh khối vào công tác điều tra, quy hoạch và quản lý rừng Keo lai tại tỉnh Đồng Nai.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự xác định các đóng góp mới về mặt lý luận khoa học và thực tiễn sản xuất lâm nghiệp bao gồm:

Về mặt lý luận:

• Xây dựng thành công cơ sở khoa học để phân chia cấp lập địa cho rừng trồng Keo lai tại tỉnh Đồng Nai thành 3 cấp đất dựa trên mô hình Schumacher với chiều cao cây tầng trội tại tuổi cơ sở A0 = 8 năm (chỉ số SI tương ứng là 24 m, 20 m và 16 m).
• Chứng minh và làm sáng tỏ quy luật tương đồng về độ chính xác giữa 3 phương pháp ước lượng sinh khối cây bình quân: phương pháp hàm sinh khối allometric trực tiếp Bi = f(A, D, H), phương pháp hệ số mở rộng sinh khối BEFi = f(A, D), và phương pháp tỷ lệ cấu phần sinh khối Ri = f(A, D).
• Cung cấp dẫn liệu định lượng hệ thống về động thái tích lũy sinh khối và biến động tỷ lệ carbon của rừng trồng Keo lai qua chuỗi tuổi liên tục từ 2 đến 10 tuổi trên từng điều kiện lập địa riêng biệt.

Về mặt thực tiễn:

• Xây dựng hệ thống 20 phương trình toán học ước lượng sinh khối các thành phần và tổng sinh khối trên mặt đất cấp quần thụ cho rừng Keo lai trên từng cấp đất.
• Thiết lập biểu cấp đất và bảng tra sinh khối, dự trữ carbon trực tiếp phục vụ cho việc tính toán nhanh sản lượng khai thác, kiểm kê khí nhà kính và xác định giá trị thương quyền chi trả dịch vụ môi trường rừng theo Nghị định số 156/2018/NĐ-CP trên địa bàn tỉnh Đồng Nai và các khu vực lân cận thuộc vùng Đông Nam Bộ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế, văn bản luận án xác định rõ:

• Nghiên cứu chỉ tập trung giải quyết các thành 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 củ và rễ cây) do phương pháp thu thập rễ đòi hỏi đào bới phá hủy phức tạp và khó đạt độ chính xác đồng nhất trên diện rộng.
• Dữ liệu nghiên cứu thu thập trên các lâm phần Keo lai thuần loài đồng tuổi chưa qua tỉa thưa và không bón phân khoáng, do đó các mô hình chưa phản ánh tác động của các biện pháp kỹ thuật lâm sinh thâm canh cao hoặc điều chỉnh mật độ nhân tạo.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được đề xuất:

• Cần tiếp tục nghiên cứu bổ sung phương pháp định lượng sinh khối ngầm dưới mặt đất (hệ rễ) để hoàn thiện bức tranh tổng thể về chu trình carbon của hệ sinh thái rừng trồng Keo lai.
• Mở rộng phạm vi kiểm chứng các hàm sinh khối và chỉ số lập địa đối với các mô hình rừng trồng Keo lai áp dụng các chế độ tỉa thưa, bón phân hoặc kinh doanh gỗ lớn qua chu kỳ trên 10 năm.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng cụ thể đối với:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên các chuyên ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng, Sinh thái học: Cung cấp quy trình phương pháp luận chuẩn xác về giải tích thân cây tầng trội, kỹ thuật thu thập mẫu sinh khối ngoài hiện trường, sấy mẫu trong phòng thí nghiệm và phương pháp kiểm định mô hình hồi quy phi tuyến tính (Korf, Gompertz, Schumacher).
• Cán bộ kỹ thuật tại Chi cục Kiểm lâm, Ban quản lý rừng phòng hộ, Công ty lâm nghiệp tại tỉnh Đồng Nai và vùng Đông Nam Bộ: Sử dụng trực tiếp biểu cấp đất tuổi chuẩn 8 năm và bảng tra sinh khối để đánh giá năng suất lập địa, lập kế hoạch kinh doanh và xác định trữ lượng gỗ đứng mà không cần chặt hạ cây.
• Cơ quan xây dựng chính sách lâm nghiệp và môi trường: Cung cấp thông số phát thải và hấp thụ carbon (tấn/ha) theo từng cấp tuổi và cấp đất, phục vụ việc xây dựng định mức kinh tế kỹ thuật và cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng đối với dịch vụ hấp thụ và lưu giữ carbon của rừng.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án chọn tuổi cơ sở (A0) nào để xây dựng chỉ số lập địa (SI) và kết quả phân chia cấp đất tại Đồng Nai ra sao? Luận án lựa chọn tuổi cơ sở A0 = 8 năm thông qua kiểm định hàm Schumacher từ dữ liệu 108 cây tầng trội ở tuổi 10, do tại tuổi này phương trình có sai số dự đoán nhỏ nhất. Rừng Keo lai Đồng Nai được phân thành 3 cấp đất: Cấp I (đất tốt, SI = 24 m), Cấp II (đất trung bình, SI = 20 m), và Cấp III (đất xấu, SI = 16 m).

2. Quy mô mẫu điều tra thực địa được sử dụng trong luận án bao gồm những gì? Cơ sở dữ liệu thực nghiệm gồm: 108 cây tầng trội ở tuổi 10 phục vụ phân chia cấp đất; 81 ô tiêu chuẩn điển hình diện tích 500 m2 (mỗi cấp đất 27 ô) để theo dõi mật độ và cấu trúc lâm phần từ 2 đến 10 tuổi; 54 cây tiêu chuẩn giải tích sinh trưởng bình quân; và 162 cây tiêu chuẩn chặt hạ cân đo sinh khối trực tiếp và phân tích mẫu khô tại phòng thí nghiệm.

3. Mật độ quần thụ và trữ lượng gỗ ở tuổi 10 biến động như thế nào qua các cấp đất? Mật độ quần thụ giảm tự nhiên qua các năm với tốc độ giảm bình quân trên cấp đất I là 9,0%/năm, cấp đất II là 3,9%/năm, cấp đất III là 2,4%/năm (trung bình 3,6%/năm). Đến tuổi 10, trữ lượng gỗ đứng đạt: cấp I là 423,3 m3/ha; cấp II là 266,8 m3/ha; cấp III là 171,5 m3/ha; giá trị bình quân chung của cả ba cấp đất là 291,7 m3/ha.

4. Tổng sinh khối và khối lượng carbon tích lũy trên mặt đất của rừng Keo lai 10 tuổi đạt mức nào? Tại tuổi 10, tổng sinh khối khô trên mặt đất đạt 321,0 tấn/ha trên cấp đất I; 238,1 tấn/ha trên cấp đất II; 162,1 tấn/ha trên cấp đất III; trung bình ba cấp đất đạt 241,7 tấn/ha. Khối lượng carbon trung bình tích lũy trong sinh khối trên mặt đất của rừng ở tuổi 10 tương ứng đạt 113,6 tấn/ha.

5. Luận án kiểm định những phương pháp nào để ước lượng sinh khối cây bình quân? Tác giả so sánh 3 phương pháp: (1) hàm hồi quy sinh khối trực tiếp Bi theo các biến A, D, (D, H); (2) hàm hệ số mở rộng sinh khối BEFi theo A hoặc D (Bi = V * BEFi); và (3) hàm tỷ lệ sinh khối thành phần Ri theo A hoặc D (Bi = BT * Ri). Kết quả kiểm nghiệm sai số cho thấy cả 3 phương pháp đều cho kết quả xấp xỉ tương đương nhau.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Trần Thị Ngoan là công trình nghiên cứu thực nghiệm định lượng có hệ số tin cậy cao về sinh trắc học và sinh thái rừng trồng Keo lai tại tỉnh Đồng Nai. Bằng hệ thống số liệu thu thập công phu trên 81 ô tiêu chuẩn và 162 cây giải tích sinh khối, luận án đã xây dựng thành công biểu cấp đất chuẩn ở tuổi 8 và hệ thống 20 hàm toán học ước lượng sinh khối cấp quần thụ. Các kết quả định lượng cụ thể về sinh khối và trữ lượng carbon tích lũy từ 2 đến 10 tuổi cung cấp luận cứ khoa học vững chắc cho công tác quản lý rừng bền vững và thực thi chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng.

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 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 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 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 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.