ĐẶT VẤN ĐỀ Cây bụi, thảm tƣơi là một bộ phận quan trọng của hệ sinh thái rừng. Tuy là loài cây nhỏ bé, nhƣng lợi ích phòng hộ của chúng lại vô cùng quan trọng. Dƣới tán rừng, lớp cây bụi thảm tƣơi đóng vai trò rất lớn trong việc phân tán nƣớc mƣa, làm giảm động năng của nó, chi phối thế năng của giọt nƣớc trƣớc khi rơi xuống đất rừng, làm giảm xói mòn rửa trôi đất. Mặt khác, cây bụi thảm tƣơi còn là tấm áo giáp che chắn cho mặt đất rừng khỏi bị nóng trong mùa hè, nhờ đó giảm lƣợng bốc hơi bề mặt của đất rừng.
Ngoài chức năng phòng hộ, thông qua quá trình đồng hóa CO2, lớp thảm tƣơi, cây bụi cũng tích lũy một lƣợng sinh khối không nhỏ song song với quá trình tích lũy sinh khối của tầng cây gỗ. Tuy nhiên, việc nghiên cứu sinh khối rừng cho đến nay vẫn chƣa thể có đƣợc những kết quả khái quát chung cho mọi khu rừng, mọi địa phƣơng. Nghiên cứu sinh khối của một số loại rừng còn khá ít và là nguyên nhân chính gây khó khăn trong việc xác định giá trị tiềm năng sinh học và giá trị kinh tế của rừng. Mặt khác, biến đổi khí hậu, cũng nhƣ hiện tƣợng nóng lên của Trái đất đang lầ mối quan tâm hàng đầu của toàn xã hội.
Ngành lâm nghiệp đang rất quan tâm đến việc trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch (CDM – Clean development mechanism). Cây rừng trong quá trình quang hợp đã hấp thụ khí CO2 và thải O2, ngoài việc duy trì sự sống còn giữ vững sự cân bằng lƣợng khí nhà kính trong khí quyển. Cũng trong quá trình này, lƣợng CO2 sẽ đƣợc chuyển hóa thành những thành phần khác trong các bộ phận của cây rừng dƣới dạng sinh khối. Vì vậy, để giúp cho việc thấy đƣợc lƣợng CO2 mà cây hấp thụ thì hiển nhiên tính toán sinh khối.
Ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu về sinh khối và tích lũy cacbon của thực vật đƣơc tiến hành khá muộn nhƣng cũng thu đƣợc kết quả đáng khích lệ. Tuy nhiên, thƣờng chỉ tập trung vào cây gỗ và tầng cây cao mà quên mất lớp thảm tƣơi cây bụi bên dƣới. Vũ Tiến Phƣơng với nghiên cứu đƣợc tiến hành tại các vùng đấtkhông có rừng ở các huyện Cao Phong, Đà Bắc tỉnh Hoà Bình và Hà Trung, Thạch Thành, 1 Ngọc Lạc tỉnh Thanh Hoá. Cho thấy sinh khối tƣơi của thảm tƣơi và cây bụi biến động rất khác nhau trong các đối tƣợng nghiên cứu, trữ lƣợng cacbon của thảm tƣơi và cây bụi tỉ lệ thuận với sinh khối của chúng.
Núi Luốt – đại học Lâm nghiệp là một nơi tƣơng đối đa dạng về loại Biểu đồ sử dụng đất, thảm thực vật phong phú, đa dạng loài. Dƣới tán rừng, lớp thảm tƣơi cây bụi ngoài có giá trị bảo vệ rừng thì sinh khối và trữ lƣợng cacbon đƣợc cho là khá lớn, có tiềm năng cao trong việc hấp thụ cacbon, giảm thiểu biến đổi khí hậu. Chính vì vây, việc nghiên cứu sinh khối và trữ lƣợng cacbon ở thảm câybụi của rừng sẽ cung cấp cơ sở khoa học quan trọng trong việc kiểm kê khí nhà kính và thƣơng mại giá trị cacbon của rừng nhằm bổ sung dẫn liệu về cấu trúc sinh khối và khả năng tích luỹcacbon của thảm thực vật làm cơ sở xác định lƣợng cacbon cơ sở trong dự án trồng rừng theo cơ chế sạch ở Việt Nam, góp phần làm phong phú thêm những hiểu biết về sinh khối của lớp thảm cây bụi. Với những lý do trên, tôi quyết định thực hiện đề tài: “Xác định mối quan hệ giữa lượng Cacbon tích lũy trên và dưới mặt đất của lớp thảm cây bụi tại Núi Luốt - Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam” 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.
Quá trình quang hợp tổng hợp nên các chất hữu cơ ở thực vật Quang hợp là quá trình biến đổi chất vô cơ thành chất hữa cơ của thực vật có chất diệp lục. Dƣới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Phƣơng trình quang hợp của thực vật nói chung nhƣ sau: 6CO2+ 6H2O= C6H12O6 + 6O2 Quang hợp là quá trình mà cơ thể thực vật biến đổi năng lƣợng ánh sáng mặt trời thành năng lƣợng hóa học dƣới dạng các hợp chất hữu cơ. Bản chất của quá trình quang hợp là sự khử khí CO2 đến hydratcacbon với sự tham gia của năng lƣợng ánh sáng mặt trời do sắc tố thực vật hấp thụ.
Vai trò có một không hai của quang hợp là làm cho CO2 (sản phẩm cuối cùng của sự phân giải các hợp chất hữu cơ) lại đƣợc quay trở lại đi vào chu trình các chất trong tự nhiên tạo thành chất hữu cơ ban đầu. Không có điều đó thì sẽ không có sự tồn tại của sự sống. Sinh khối đƣợc xác định là tất cả chất hữu cơ ở dạng sống và chết (còn ở trên cây) ở trên hoặc ở dƣới mặt đất. Sinh khối đƣợc xem nhƣ một chỉ tiêu để đánh giá sức sản xuất của thực vật và cũng là chỉ tiêu đánh giá năng suất sinh học của thực vật.
Thực vật có khả năng quang hợp đã hấp thụ CO2 và thải lƣợng O2 tƣơng ứng vào môi trƣờng, đồng thời tích lũy sinh khối ở dạng Cacbon. Do đó, nghiên cứu sinh khối là cần thiết, là cơ sở xác định lƣợng Cacbon tích lũy, và từ đó đánh giá đƣợc khả năng hấp thụ CO2 của thực vật. Nước trong gỗ Nƣớc trong cây sống đƣợc rễ hút từ đất, đƣa lên lá để tiến hành quang hợp và thoát hơi nƣớc, điều hòa nhiệt độ trong cây. Nƣớc trong gỗ có thể đƣợc phân thành hai loại nhƣ sau: - Nƣớc tự do ở trong ruột tế bào và khe hở giữa các tế bào.
3 - Nƣớc thấm nằm ở khe giữa các mixen xenlulo trong vách tế bào. Khi sấy gỗ thì nƣớc trong gỗ sẽ thoát ra ngoài theo thứ tự: nƣớc tự do thoát ra trƣớc sau đó đến nƣớc thấm, khi nƣớc thấm đã thoát hết ta có gỗ khô kiệt (Lê Xuân Tình, Khoa học gỗ, Nxb nông nghiệp, Hà Nội, 1998). Vậy, muốn tính toán đƣợc lƣợng CO2 cây rừng hấp thụ, phải xác định đƣợc sinh khối khô. Trong quá trình sống, cây luôn chứa một lƣợng nƣớc nhất định trong thân, nên, để xác định chính xác lƣợng sinh khối khô của cây cần loại bỏ đi lƣợng nƣớc đó.
Nghiên cứu về sinh khối và tích lũy cacbon 1. Trên thế giới Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về sinh khối và khả năng tích lũy cacbon đƣợc tiến hành từ khá sớm và trên nhiều loại cây khác nhau. Khi nghiên cứu về khả năng tích lũy cacbon của rừng chủ yếu ngƣời ta dựa vào tăng trƣởng sinh khối bình quân hàng năm. Tùy từng tác giả với những điều kiện khác nhau mà sử dụng các phƣơng pháp xác định sinh khối khác nhau: - Năm 1956, P.Kamat (Ấn Độ) đã sử dụng công nghệ của khoa học viễn thám để xác định sinh khối và cho ra đời công trình khoa học có tên “Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám” đã nêu tổng quát vấn đề sản phẩm sinh khối và việc đánh giá sinh khối ảnh vệ tinh.
- Năm 1963, hai nhà khoa học Aruga và Maidi đã đƣa ra phƣơng pháp “Chlorophyll”. Đó là phƣơng pháp xác định thông qua hàm lƣợng chlorophyll trên một đơn vị diện tích mặt đất vì hàm lƣợng này là một chỉ tiêu biểu thị khả năng của hệ sinh thái hấp thụ các tia bức xạ hoạt động quang tổng hợp. Tiếp đó có rất nhiều công trình nghiên cứu đƣa ra các công thức tính toán và phƣơng pháp xác định bằng thực tiễn nhƣng các nghiên cứu đều mới chỉ dừng lại ở nghiên cứu sinh khối tƣơi cây đứng. - Đến năm 1971, Shurrman và Geodewaaen đã có thể xác định sinh khối dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối với kích thƣớc của cây hoặc của từng 4 bộ phận cây theo dạng hàm toán học bằng phƣơng pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối.
- Woodwell và Fereira cũng xác định đƣợc lƣợng cacbon trong các kiểu rừng lục địa, trong đó rừng mƣa nhiệt đới có lƣợng cacbon tích trữ lớn nhất khoảng 340 tỷ tấn. Năm 1973, Fereira với công trình nghiên cứu “Sản lượng gỗ khô ở rừng thông tại Brazin” đã đặt cơ sở cho việc nghiên cứu sinh khối khô sau này. - Năm 1980, Brown và cộng sự đã dự tính đƣợc lƣợng cacbon trung bình trong rừng nhiệt đới Châu Á là 144 tấn/hatrong phần sinh khối và 148 tấn/ ha trong lớp mặt đất với độ sâu 1m, tƣơng đƣơng 42 - 43 tỷ tấn cacbon trong toàn lục địa bằng việc sử dụng công nghệ GIS.A đã chứng minh đƣợc lƣợng cacbon trong rừng nhiệt đới Châu Á là 40 - 250 tấn/ha. Trong đó 50 - 120 tấn/ha trong phần thực vật và đất.Kết quả nghiên cứu của Brown cho thấy rừng nhiệt đới Đông Nam Á có lƣợng sinh khối trên mặt đất từ 50 - 340 tấn/ ha và trƣớc khi có tác động của con ngƣời thì con số tƣơng ứng là 350 - 400 tấn/ha.
- Đến năm 1994, Brown và Pearce đƣa ra các số liệu về đánh giá lƣợng cacbon và tỷ lệ thất thoát đối với rừng nhiệt đới. Một khu rừng nguyên sinh có thể hấp thu 280 tấnC/ha và sẽ giải phóng 200 tấnC/ha nếu bị chuyển thành du canh du cƣ và sẽ giải phóng cacbon nhiều hơn nếu đƣợc chuyển thành đồng cỏ hay đất nông nghiệp. Rừng trồng có thể hấp thu 150 tấnC/ha và con số này sẽ bị giảm đi 1/3 đến 1/4 khi rừng chuyển sang canh tác đất nông nghiệp. - Năm 1999, tại Philippines Lasco R cho thấy rừng tự nhiên thứ sinh có 86-201 tấn C/ha trong phần sinh khối trên mặt đất.
- Năm 2001, Mc Kenzie đã nghiên cứu và cho thấy, cacbon trong hệ sinh thái thƣờng đƣợc tập trung ở bộ phận chính: thảm thực vật còn sống trên mặt đất, vật rơi rụng, rễ cây và đất rừng. Việc xác định lƣợng cacbon trong rừng thƣờng đƣợc thực hiện thông qua xác định sinh khối rừng. Các bể chứa 5 cacbon chủ yếu trong rừng gồm: trong sinh khối cây rừng (trên mặt đất và dƣới mặt đất), trong sinh khối cây bụi thảm tƣơi (trên mặt đất và dƣới mặt đất), trong sinh khối thảm mục, cây chết và trong đất. - Từ năm 2005 trở lại đây, một trong những yêu cầu về đánh giá tài nguyên rừng toàn cầu của FAO là đánh giá trữ lƣợng cacbon trong các hệ sinh thái rừng của quốc gia.
Theo báo cáo của FAO năm 2010, trữ lƣợng cacbon trong sinh khối rừng khoảng 289 Gt. Trong giai đoạn 2005 - 2010, ƣớc tính có khoảng 0.5 Gt cacbon bị phát thải do mất rừng.