Xác định khả năng hấp thụ co2 của các trạng thái rừng tự nhiên bằng phương pháp thực nghiệm trường hợp áp dụng tại huyện chư prông, tỉnh gia lai

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 18, Số 2 (2021) 173 XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG HẤP THỤ CO2 CỦA CÁC TRẠNG THÁI RỪNG TỰ NHIÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TRƯỜNG HỢP ÁP DỤNG TẠ[.]

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 18, Số (2021) XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG HẤP THỤ CO2 CỦA CÁC TRẠNG THÁI RỪNG TỰ NHIÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TRƯỜNG HỢP ÁP DỤNG TẠI HUYỆN CHƯ PRÔNG, TỈNH GIA LAI Đào Xuân Linh1, Hà Văn Hành2* Trường Quốc tế Châu Á Thái Bình Dương, Gia Lai Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế * Email: hanhdiahue@yahoo.com Ngày nhận bài: 8/9/2020; ngày hoàn thành phản biện: 10/9/2020; ngày duyệt đăng: 15/4/2021 TĨM TẮT Chư Prơng huyện nằm phía Tây Nam tỉnh Gia Lai, nơi có điều kiện thuận lợi để phát triển rừng nghề rừng Ngồi chức phịng hộ cân sinh thái, rừng Chư Prơng có khả hấp thụ CO2, góp phần vào việc giảm thiểu khí nhà kính, hạn chế biến đổi khí hậu Thơng qua việc nghiên cứu kết đo, đếm, tính tốn tiêu chuẩn ngồi thực địa…, diện tích, sinh khối khả hấp thụ CO2 trạng thái rừng huyện Chư Prông xác định Cụ thể là: Rừng giàu 87,19 tấn/ha; rừng trung bình 54,99 tấn/ha; rừng nghèo 37,48 tấn/ha rừng chưa có trữ lượng 6,91 tấn/ha năm Từ khóa: Sinh khối; khả hấp thụ CO2; trạng thái rừng; Chư Prông, Gia Lai ĐẶT VẤN ĐỀ Theo ước tính IPCC, lượng CO2 khí chiếm tới 60% nguyên nhân nóng lên tồn cầu Một giải pháp làm hạn chế biến đổi khí hậu, làm giảm phát thải khí CO2 vào khí quyển, nâng cao khả hấp thụ CO2 hệ sinh thái rừng - bể chứa CO2 nhiều hệ sinh thái cạn CO2 tích lũy rừng nhiều phận khác như: Sinh khối tầng cao, thực vật tầng thấp, vật rơi rụng mùn đất Tuy nhiên, tổng sinh khối mặt đất bể chứa CO2 quan trọng trực tiếp bị ảnh hưởng suy thối rừng Vì vậy, ước tính tổng lượng sinh khối mặt đất bước quan trọng việc đánh giá tổng lượng CO2 tuần hồn hệ sinh thái rừng Quy trình đo lường bể chứa CO2 miêu tả cụ thể công trình nghiên cứu tác giả như: Post et al., 1999; Pearson et al., 2005; Brown, 2006; IPCC, 2006, Gibbs et al., 2007; Schimel at al., 2001 [6] 173 Xác định khả hấp thụ CO2 trạng thái rừng tự nhiên phương pháp thực nghiệm … Ở Việt Nam, có nhiều nghiên cứu sinh khối loại rừng, số lượng cơng trình nghiên cứu, nội dung cách tiếp cận nghiên cứu phong phú, số liệu công bố rộng rãi Lượng carbon tích lũy loại rừng tự nhiên Việt Nam từ 66,05 - 206,23 C/ha (Vũ Tấn Phương nnk, 2005 [4]; Dương Viết Tình nnk, 2012 [5]) Trong đó, loại rừng trồng Việt Nam, tùy theo loài trồng tuổi rừng mà lượng carbon tích lũy từ 4,8 - 173,9 C/ha (Ngơ Đình Quế nnk, 2008 [5]) Huyện Chư Prơng có diện tích tự nhiên 169.293,17 ha, diện tích đất có rừng chiếm 77.085,17 (45,5%) Nhìn chung, Chư Prơng có điều kiện thuận lợi để phát triển rừng nghề rừng Ngồi chức phịng hộ, bảo vệ tài nguyên, đảm bảo cân sinh thái, rừng huyện Chư Prơng có khả hấp thụ CO2, góp phần vào việc giảm thiểu khí nhà kính, hạn chế biến đổi khí hậu Khả hấp thụ CO2 rừng phản ánh rõ nét qua sinh khối rừng DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Dữ liệu khu vực nghiên cứu a Dữ liệu nghiên cứu - Dữ liệu thứ cấp: Bao gồm báo cáo tổng kết tình hình phát triển kinh tế - xã hội, báo cáo thuyết minh quy hoạch đất đai, số liệu thống kê trạng sử dụng đất, niên giám thống kê cơng trình nghiên cứu có liên quan địa bàn nghiên cứu với đồ liên quan như: Bản đồ hành chính, đồ nền, đồ trạng sử dụng đất huyện Chư Prông - Dữ liệu sơ cấp: Kết điều tra khảo sát thực địa huyện Chư Prơng để phục vụ cho việc nghiên cứu, tính tốn ô mẫu điều tra, cập nhật trạng thái rừng b Khu vực nghiên cứu Chư Prông huyện nằm phía Tây Nam tỉnh Gia Lai, có diện tích tự nhiên 169.391,25 ha, chiếm 10,92% diện tích tự nhiên tồn tỉnh Địa hình có độ dốc tương đối lớn có xu hướng nghiêng dần từ Đơng sang Tây Về khí hậu, Chư Prơng mang nét đặc trưng khí hậu Tây Ngun với mùa rõ rệt Mùa mưa từ tháng đến tháng 10 mùa khô từ tháng 11 đến tháng năm sau với lượng mưa trung bình 2.300 mm/năm Khí hậu tương đối mát mẽ với nhiệt độ trung bình năm 23,50C Lãnh thổ nghiên cứu có nhiều diện tích đất đỏ bazan nên thuận lợi cho phát triển nông nghiệp, kết hợp với việc khoanh nuôi tu bổ trồng rừng… tạo nên hệ thống sinh thái nông - lâm nghiệp bền vững 174 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 18, Số (2021) 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập liệu: Thu thập tài liệu thông qua báo cáo chuyên đề ngành địa phương; số liệu thống kê cấp, ban ngành, tài liệu nghiên cứu tác giả ngồi nước có liên quan đến đề tài - Phương pháp khảo sát thực địa: Tiến hành điều tra, xác định trạng thái rừng theo tuyến điều tra cho tuyến kiểm tra nhiều điểm Mỗi điểm khảo sát chụp ảnh tiến hành khảo sát phương pháp lập mẫu Có 30 tiêu chuẩn (OTC) thiết lập, đó: Rừng giàu ơ, rừng trung bình ơ, rừng nghèo ô rừng chưa có trữ lượng ô * Điều tra thu thập số liệu ô tiêu chuẩn (OTC) ô dạng (ODB): Xác định dạng OTC lập, diện tích 1.000 m2 kích thước 40 m x 25 m để điều tra gỗ có đường kính ngang ngực 30 cm (D1,3 ≥ 30 cm) Trên ô tiêu chuẩn, thiết lập ô phụ loại 1, có diện tích 25 m2 (5 m x m) bao gồm ô phụ loại góc tiêu chuẩn ô ô tiêu chuẩn để điều tra gỗ có đường kính từ - 30 cm (5 cm ≤ D1,3 < 30 cm) Đối với trạng thái rừng non chưa có trữ lượng, chúng tơi tiến hành thiết lập phụ loại có diện tích 0,5 m2 (0,5 m x 1,0 m) vị trí trung tâm ô tiêu chuẩn để thu thập mẫu bụi, thảm tươi Ngoài ra, để xác định trữ lượng thảm mục vật rơi rụng, ô dạng (ODB) có kích thước 1,0 m x 1,0 m thiết lập [1] - Phương pháp đồ ảnh viễn thám: Để xác định sinh khối trữ lượng loại rừng, vai trò đồ thiếu Bản đồ giúp ta xác định ranh giới, diện tích, vị trí loại rừng, từ thiết lập OTC ngồi thực địa Trong loại đồ đồ trạng thảm thực vật rừng thiếu Ảnh viễn thám giúp điều chỉnh ranh giới trạng thái rừng thơng qua việc giải đốn kiểm tra lại thực địa - Phương pháp phân tích, xử lý số liệu: Có nhiều phương pháp tính toán để xác định sinh khối khả hấp thụ CO2 như: * Phương pháp xác định sinh khối tươi, sinh khối khô khả hấp thụ CO2 tầng gỗ theo Bảo Huy (2008) [1] SK(tươi) = 0,2616* D1.3 với hệ số quan hệ R2 = 0,977 (1) SK (khô) = 0,454*SK (tươi)1,032 với hệ số quan hệ R2 = 0,993 (2) Trong đó: D1.3 đường kính độ cao 1,3 m (tính cm) SK (tươi) sinh khối tươi (kg) SK (khô) sinh khối khô (kg) * Phương pháp xác định sinh khối tươi, sinh khối khô khả hấp thụ CO2 theo phương pháp NIRI (Viện nghiên cứu Nissho Iwai - Nhật Bản) 175 Xác định khả hấp thụ CO2 trạng thái rừng tự nhiên phương pháp thực nghiệm … B = 0,5A C = 1,33B (4) D = 1,2C E = 0,5D Trong đó: A - Tổng trữ lượng lâm phần (m3/ha) A = D1.3 * H * f *10 (5) D1.3: Đường kính vị trí 1,3 m (tính cm) H: Chiều cao vút f: Hình số, với rừng tự nhiên f = 0,45 B: sinh khối gỗ khô (tấn/ha) C: Tổng sinh khối mặt đất (tấn/ha) D: tổng sinh khối (tấn/ha) E: Tổng lượng carbon hấp thụ (tấn/ha) Tính sinh khối tươi lớp bụi thảm tươi (SKtt) cho rừng công thức sau: SKtt = KLTT(ODB)  10000/1000 (tấn/ha) Trong đó: KLTT khối lượng thảm tươi trung bình 25 ô dạng m2 (đơn vị kg/m2) Từ sinh khối tươi ta tính sinh khối khơ lớp bụi thảm tươi (SKtk) theo công thức: SKtk = 0,987SKtt0,9104 (tấn/ha) (6) Khi tính sinh khối khơ lớp bụi thảm tươi tính lượng Carbon (C) hấp thụ dựa vào công thức sau IPCC (2003): C = 50%SKtk (tấn/ha) (7) Từ lượng CO2 tính dựa vào phương trình hố học CO2 = C + O2; CO2 = 3,67C để tính lượng CO2 hấp thụ tính cho tất ƠTC trạng thái, sau lấy giá trị trung bình OTC làm giá trị trạng thái rừng Tính sinh khối lượng hấp thụ CO2 thảm mục vật rơi rụng: SKkt = KLTK(ODB)  10.000/1.000 (tấn/ha) (8) SKkk = 0,6327 SKkt + 2,1399 (tấn/ha), với R2 = 0,931 (9) C = 50%SKkk (tấn/ha) (10) CO2 = 3,67C để tính lượng CO2 hấp thụ Trong đó: SKkt: Sinh khối thảm mục vật rơi rụng 176 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 18, Số (2021) KLTK: Khối lượng thảm mục vật rơi rụng trung bình 25 dạng (ODB) có kích thước m2 (kg/m2) SKkk: Sinh khối khô kiệt thảm mục vật rơi rụng Sinh khối trạng thái rừng = SK tầng gỗ + SK tầng bụi thảm tươi + SK lớp thảm mục vật rơi rụng Lượng CO2 hấp thụ trạng thái rừng = Lượng CO2 tầng gỗ + Lượng CO2 tầng bụi, thảm tươi + lượng CO2 thảm mục vật rơi rụng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hiện trạng rừng huyện Chư Prông Từ số liệu Viện Điều tra Quy hoạch rừng Trung Trung kết tính tốn dựa vào đồ trạng rừng huyện Chư Prông năm 2018 cho thấy: Tổng diện tích tự nhiên tồn huyện: 169.293,17ha, đó: - Đất có rừng 77.085,17 ha, gồm: + Rừng giàu: 24.389,62 + Rừng TB: 2.943,92 + Rừng nghèo: 38.822,82 + Rừng chưa có trữ lượng: 10.928,81 - Đất khác: 92.208,00 Hình Bản đồ trạng rừng huyện Chư Prông năm 2018 3.2 Xác định sinh khối trạng thái rừng huyện Chư Prơng Chúng tơi tiến hành đo kích thước đường kính độ cao 1,3 m theo loại đường kính với khoảng cách cm (5 - 10 cm; 10 - 15 cm, 15 - 20 cm… đồng 177 Xác định khả hấp thụ CO2 trạng thái rừng tự nhiên phương pháp thực nghiệm … thời, chia thành nhóm theo đường kính: Nhỏ (5 - 30 cm), trung bình (30 - 60 cm) lớn (> 60 cm) a Sinh khối tươi trạng thái rừng tự nhiên Sinh khối tươi mặt đất (WT) trạng thái rừng xác định theo công thức: WT = WTHT + WCT + WLT - Đối với trạng thái rừng giàu: Kết tính tốn sinh khối tươi trạng thái rừng giàu thể bảng 1: Bảng Kết xác định sinh khối tươi trạng thái rừng giàu Cỡ đường kính Sinh khối Sinh khối Sinh khối Tổng sinh thân (cm) thân tươi (WTHT) cành tươi (WCT) tươi (WLT) khối tươi (WT) Nhóm cỡ nhỏ (5 -30) Nhóm cỡ TB (30 - 60) Nhóm cỡ lớn (> 60) Tổng cộng 28,816 8,024 1,232 38,070 21,242 3,756 0,144 25,140 7,420 1,070 0,020 8,510 57,478 12,850 1,396 71,720 * Nguồn: Kết khảo sát tính tốn Qua bảng cho thấy, sinh khối tươi tập trung cỡ đường kính nhỏ (5 - 30 cm) giảm dần theo cỡ đường kính trung bình (30 – 60 cm) Đồng thời, giảm nhanh cỡ đường kính từ 60 cm trở lên Mặc dù có có cỡ đường kính cao có sinh khối thấp - Trạng thái rừng trung bình: Ở trạng thái rừng trung bình, sinh khối tập trung cỡ đường kính từ - 30 cm với tổng sinh khối 34,16 tấn/ha Từ cỡ đường kính 30 cm, sinh khối bắt đầu giảm dần, đạt giá trị 9,82 tấn/ha Kết nghiên cứu sinh khối tươi trạng thái rừng trung bình thể bảng Bảng Kết xác định sinh khối tươi trạng thái rừng trung bình Cỡ đường kính Sinh khối Sinh khối Sinh khối Tổng sinh thân (cm) thân tươi (WTHT) cành tươi (WCT) tươi (WLT) khối tươi (WT) Nhóm cỡ nhỏ (5 - 30) Nhóm cỡ TB (30 - 60) Tổng cộng 25,38 7,42 1,35 34,16 8,23 1,50 0,08 9,82 33,62 8,93 1,43 43,98 * Nguồn: Kết khảo sát tính tốn 178 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 18, Số (2021) - Trạng thái rừng nghèo: Ở trạng thái rừng nghèo, sinh khối tập trung cỡ đường kính từ - 30 cm, với sinh khối đạt 34,16 tấn/ha Lượng sinh khối rừng giảm nhanh cỡ đường kính từ 30 - 60 cm sinh khối không đáng kể với có đường kính 60 cm Kết nghiên cứu sinh khối tươi trạng thái rừng nghèo thể bảng 3: Bảng Kết xác định sinh khối tươi trạng thái rừng nghèo Cỡ đường kính Sinh khối Sinh khối Sinh khối Tổng sinh thân (cm) thân tươi (WTHT) cành tươi (WCT) tươi (WLT) khối tươi (WT) Nhóm cỡ nhỏ (5 - 30) Nhóm cỡ TB (30 - 60) Tổng cộng 18,106 5,528 1,162 24,798 3,440 0,624 0,034 4,100 21,546 6,152 1,196 28,898 * Nguồn: Kết khảo sát tính tốn - Trạng thái rừng chưa có trữ lượng: Ở trạng thái rừng này, có nhỏ thân gỗ với đường kính từ - 30 cm, với tổng sinh khối 2,57 tấn/ha Sinh khối tươi trạng thái rừng chưa có trữ lượng thể bảng Bảng Kết xác định sinh khối tươi trạng thái rừng chưa có trữ lượng Sinh khối thân gỗ Đường kính Sinh khối Sinh khối Sinh khối Tổng sinh thân thân tươi cành tươi tươi khối tươi (cm) (WTHT) (WCT) (WLT) (WT) 0,60 0,31 1,55 Sinh khối thảm tươi Wtt Tổng cộng Nhóm cỡ nhỏ 0,88 1,07 2,57 (5 - 30) * Nguồn: Kết khảo sát tính tốn Nhìn chung, trạng thái rừng, sinh khối phân bố không đồng theo cỡ đường kính rừng, sinh khối tập trung nhiều cấp đường kính 30 cm Đối với cấp đường kính từ 30 cm trở lên, cỡ đường kính tăng sinh khối giảm Với cỡ đường kính 60 cm, trữ lượng sinh khối thấp * Xác định sinh khối trạng thái rừng Ở trạng thái rừng giàu, sinh khối đạt vượt trội so với trạng thái rừng khác phận thân tươi cành tươi, với sinh khối thân tươi cao gấp 1,59 lần trạng thái rừng trung bình, gấp 2,47 lần so với rừng nghèo gấp 83,84 lần so với rừng chưa có 179 ... (kg) * Phương pháp xác định sinh khối tươi, sinh khối khô khả hấp thụ CO2 theo phương pháp NIRI (Viện nghiên cứu Nissho Iwai - Nhật Bản) 175 Xác định khả hấp thụ CO2 trạng thái rừng tự nhiên phương. .. lại thực địa - Phương pháp phân tích, xử lý số liệu: Có nhiều phương pháp tính toán để xác định sinh khối khả hấp thụ CO2 như: * Phương pháp xác định sinh khối tươi, sinh khối khô khả hấp thụ CO2. . .Xác định khả hấp thụ CO2 trạng thái rừng tự nhiên phương pháp thực nghiệm … Ở Việt Nam, có nhiều nghiên cứu sinh khối loại rừng, số lượng cơng trình nghiên cứu, nội dung cách tiếp cận