(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu khả năng hấp thụ co2 của trạng thái rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên sau khai thác kiệt tại tỉnh thái nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NGUYỄN THANH TIẾN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ CO2 CỦA TRẠNG THÁI RỪNG THỨ SINH PHỤC HỒI TỰ NHIÊN SAU KHAI THÁC KI ỆT TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP THÁI NGUYÊN - 2012 n BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NGUYỄN THANH TIẾN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ CO2 CỦA TRẠNG THÁI RỪNG THỨ SINH PHỤC HỒI TỰ NHIÊN SAU KHAI THÁC KI ỆT TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật Lâm sinh Mã số: 62 62 60 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Võ Đại Hải PGS.TS Lê Sỹ Trung THÁI NGUYÊN - 2012 n LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng tr ình nghiên cứu khoa học thân tơi, cơng trình thực hướng dẫn PGS.TS Võ Đại Hải PGS.TS Lê Sỹ Trung thời gian từ năm 2008 đến 2011 Các số liệu kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác, có sai tơi xin chịu hồn toàn trách nhiệm Thái Nguyên, ngày 16 tháng 08 năm2012 Người viết cam đoan NCS Nguyễn Thanh Tiến n LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành Trường Đại học Nơng Lâm Thái Ngun theo chương trình đào tạo tiến sĩ giai đoạn 2008 - 2011 Trong trình thực hồn thành luận án, tác giả nhận quan tâm, giúp đỡ Ban giám hiệu, Khoa Đào tạo sau Đại học, Khoa Lâm Nghiệp trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, th ầy cô giáo trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, nhân d ịp tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu có hiệu Trước hết tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc kính trọng đến PGS.TS Võ Đại Hải, PGS.TS Lê Sỹ Trung với tư cách người hướng dẫn khoa học dành nhiều thời gian công sức giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn Khoa Lâm nghiệp - nơi tác giả công tác thầy, cô giáo khoa tạo điều kiện thời gian công việc để tác giả học tập hoàn thành luận án Tác giả xin cảm ơn Sở NN & PTNT, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Thái Nguyên, UBND, Phòng NN & PTNT, H ạt Kiểm lâm, Công ty Lâm nghi ệp, Lâm trường, địa bàn huyện Võ Nhai, Định Hóa Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả triển khai thu thập số liệu ngoại nghiệp Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới người thân gia đình bàn bè gần xa động viên, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án Tác giả Nguyễn Thanh Tiến n MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN i DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH .v PHẦN MỞ ĐẦU .1 Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .5 1.1.Trên giới 1.1.1 Nghiên cứu sinh khối rừng 1.1.2 Nghiên cứu khả hấp thụ CO rừng 11 1.2 Ở Việt Nam 17 1.2.1 Nghiên cứu sinh khối rừng .17 1.2.2 Nghiên cứu khả hấp thụ CO rừng 19 1.2.3 Những nghiên cứu rừng trạng thái IIB 23 1.2.4 Những nghiên cứu trạng thái rừng IIB Thái Nguy ên .27 1.3 Nhận định đánh giá 28 Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU 30 2.1 Nội dung nghiên cứu 30 2.2 Phương pháp nghiên c ứu 30 2.2.1 Cách tiếp cận đề tài 30 2.2.2 Phương pháp kế thừa số liệu, tài liệu 32 2.2.3 Phương pháp lập ô tiêu chuẩn 32 2.2.4 Phương pháp nghiên c ứu sinh khối tiêu chuẩn .33 2.2.5 Phương pháp nghiên c ứu sinh khối tầng tầng tán 35 2.2.6 Phương pháp nghiên c ứu sinh khối vật rơi rụng .35 2.2.7 Phương pháp lấy mẫu đất tán rừng 35 2.3 Phương pháp xử lý số liệu 35 2.3.1 Đặc điểm cấu trúc rừng IIB .35 2.3.2 Xác định sinh khối rừng IIB 36 n 2.3.3 Xác định lượng CO hấp thụ 39 2.3.4 Phương pháp xây d ựng mối quan hệ đại l ượng 41 2.3.5 Đề xuất phương pháp xác định sinh khối lượng CO hấp thụ rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác kiệt (trạng thái IIB) 41 Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 42 3.1 Điều kiện tự nhiên 42 3.1.1 Vị trí địa lý 42 3.1.2 Địa hình, địa 43 3.1.3 Khí hậu, thủy văn 43 3.1.4 Địa chất, thổ nhưỡng 45 3.1 Hiện trạng đất đai tài nguyên rừng 45 3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 46 3.2.1 Dân tộc, dân số lao động 46 3.2.2 Giáo dục, y tế 47 3.2.3 Cơ sở hạ tầng 48 3.3 Nhận xét đánh giá chung 48 3.3.1 Thuận lợi 48 3.3.2 Khó khăn 49 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50 4.1 Nghiên cứu số đặc điểm rừng thứ sinh phục hồi tự nhi ên trạng thái IIB tỉnh Thái Nguyên .50 4.1.1 Diện tích rừng IIB Thái Nguy ên 50 4.1.2 Một số đặc điểm cấu trúc trạ ng thái rừng IIB tỉnh Thái Nguy ên 51 4.2 Nghiên cứu sinh khối rừng thứ sinh phục hồi tự nhi ên trạng thái IIB tỉnh Thái Nguyên 57 4.2.1 Sinh khối cá lẻ 57 4.2.2 Sinh khối tầng gỗ .64 4.2.3 Sinh khối tầng tán 69 n 4.2.4 Sinh khối vật rơi rụng 74 4.2.5 Tổng sinh khối toàn lâm phần rừng phục hồi tự nhiên trạng thái IIB tỉnh Thái Nguyên .79 4.3 Nghiên cứu lượng CO hấp thụ mối quan hệ sinh khối, l ượng CO hấp thụ rừng thứ sinh phục hồi trạng t hái IIB với nhân tố điều tra 82 4.3.1 Nghiên cứu lượng CO hấp thụ rừng phục hồi tự nhiển trạng thái IIB Thái Nguyên 83 4.3.2 Nghiên cứu mối quan hệ sinh khối, l ượng CO hấp thụ rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên trạng thái IIB với nhân tố điều tra 98 4.4 Đề xuất số ứng dụng việc xác định sinh khối v lượng CO hấp thụ rừng thứ sinh phục hồi tự nhi ên trạng thái IIB tỉnh Thái Nguy ên 105 4.4.1 Đề xuất ứng dụng xác định sinh khối v lượng CO hấp thụ cá lẻ 105 4.4.2 Đề xuất ứng dụng xác định sinh khối khô v lượng CO hấp thụ tầng tán thông qua sinh khối tươi tầng tán .107 4.4.3 Đề xuất ứng dụng xác định sinh khối khô v lượng CO tích lũy vật rơi rụng thơng qua sinh khối tươi vật rơi rụng 107 4.4.4 Đề xuất ứng dụng xác định sinh khối v lượng CO hấp thụ tầng gỗ với nhân tố điều tra lâm phần 107 4.4.5.Đề xuất ứng dụng xác định tổng sinh khối v lượng CO hấp thụ toàn lâm phần với nhân tố điều tra lâm phần 107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108 Kết luận 108 Kiến nghị 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO .112 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .120 PHỤ LỤC 121 n i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN CBTT Cây bụi, thảm tươi CDM: Cơ chế phát triển (Clean Development Mechanism ) CV: Xã Cù Vân D1.3: Đường kính vị trí cách mặt đất 1,3 mét (cm) DMĐ: Dưới mặt đất FAO: Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc(Food and Agriculture Organization of the United Nat ions) G: Tổng tiết diện ngang lâm phần (m2) Gi% Tỷ lệ % tiết diện ngang loài so với tổng tiết diện ngang lâm phần (m2) HVN: Chiều cao từ mặt đất đến đỉnh sinh trưởng (m) IIB: Ký hiệu trạng thái rừng phục hồi tự nhiên IV% Chỉ số quan trọng loài JICA Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản M: Trữ lượng lâm phần (m3) MCO2 Lượng CO hấp thụ toàn lâm phần (tấn/ha) mi Khối lượng mẫu tươi phận i cá thể (kg) Mki Khối lượng mẫu khô phận i sau sấy 1050C N: Mật độ lâm phần (cây/ha) Ni% Tỷ lệ % số loài so với tổng số lâm phần NN&PTNT Nông nghiệp Phát triển nơng thơn NT: Xã Nghinh Tường OTC: Ơ tiêu chuẩn (hay ô sơ cấp) PCBTT/ha Sinh khối tươi, khô bụi, thảm tươi (tấn/ha) PCC/ha Sinh khối tươi, khô tầng cao (tấn/ha) PĐ: Xã Phú Đình Pi-C Sinh khối tươi khô cành (kg) n ii Pi-L Sinh khối tươi khô (kg) Pi-R Sinh khối tươi khô rễ (kg) Pi-T Sinh khối tươi khô thân (kg) Pki Sinh khối phận i cá thể (thân, cành, lá, rễ) (kg) PL: Xã Phúc Lương PLP Sinh khối tươi, khơ tồn lâm phần (tấn/ha) POTC Sinh khối tươi, khô tầng gỗ OTC 2500m Pti Sinh khối tươi phận i cá thể (kg) PVRR Sinh khối tươi, khô vật rơi rụng (tấn/ha) QC: Xã Quân Chu QK: Xã Quy Kỳ REDD: Giảm phát thải khí nhà kính rừng nước phát triển(Reduced Emission from Deforestation in Degradation Countries) SKkhô Sinh khối khô SKtươi Sinh khối tươi TMĐ: Trên mặt đất TN: Xã Thượng Nung TT: Xã Tân Thịnh UNFCCC: Cơng ước khung biến đổi khí hậu Liên hợp quốc (United Nations Framework Convention on Climate Change) USD: United States dollar (Đô la M ỹ) VC: Xã Vũ Chấn VRR Vật rỏi rụng n iii DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN ÁN Bảng Tên bảng Trang 4.1 Diện tích rừng tự nhiên phục hồi trạng thái IIB Thái Nguyên 50 4.2 Phân bố diện tích trạng thái rừng phục hồi khu vực nghiên cứu 50 4.3 Công thức tổ thành tầng gỗ trạng thái rừng IIB Thái Nguyên 52 4.4 Tầng tán chủ yếu tán rừng IIB Thái Nguyên 55 4.5 Sinh khối tươi cá lẻ loài ưu rừng IIB Thái Nguy ên 57 4.6 Sinh khối khơ cá lẻ lồi ưu rừng IIB Thái Nguyên 61 4.7 Sinh khối tươi tầng gỗ trạng thái rừng IIB tỉnh Thái Nguy ên 65 4.8 Sinh khối khô tầng gỗ trạng thái rừng IIB tỉnh Thái Nguyên 68 4.9 Sinh khối tươi bụi, thảm tươi trạng thái IIB Thái Nguyên 70 4.10 Cấu trúc sinh khối tươi bụi, thảm tươi trạng thái rừng IIB tỉnh Thái Nguyên 71 4.11 Sinh khối khô bụi, thảm tươi trạng thái IIB Thái Nguy ên 73 4.12 Cấu trúc sinh khối khô bụi, thảm tươi trạng thái rừng IIB tỉnh Thái Nguyên 74 4.13 Sinh khối tươi vật rơi rụng tán rừng IIB Thái Nguyên 75 4.14 Cấu trúc sinh khối tươi vật rơi rụng trạng thái rừng IIB tỉnh Thái Nguy ên 76 4.15 Sinh khối khô vật rơi rụng tán rừng IIB Thái Nguy ên 77 4.16 Cấu trúc sinh khối khô vật r rụng trạng thái rừng IIB tỉnh Thái Nguyên 78 4.17 Cấu trúc sinh khối tươi trạng thái rừng IIB tỉnh Thái Nguy ên 79 4.18 Cấu trúc sinh khối khô trạng thái rừng IIB tỉnh Thái Nguyên 81 4.19 Khả hấp thụ CO2 cá lẻ loài ưu rừng IIB 83 4.20 Cấu trúc lượng CO hấp thụ cá lẻ loại ưu rừng IIB Thái Nguyên 85 4.21 Khả hấp thụ CO2 tầng gỗ rừng IIB Thái Nguyên 87 4.22 Lượng CO hấp thụ tầng tán tán rừng phục hồi tự nhiên sau khai thác kiệt IIB tỉnh Thái Nguyên n 89 Phụ lục 15 TƯƠNG QUAN GIỮA CO2 VỚI G BÌNH QUÂN LÂM PHẦN Linear Model Summary R ,828 R Square ,686 Adjusted R Square ,677 Std Error of the Estimate 13,766 The independent variable is G ANOVA Regression Residual Total Sum of Squares 14094,516 6442,627 20537,143 df 34 35 Mean Square 14094,516 189,489 F 74,382 Sig ,000 t 8,624 18,780 Sig ,000 ,000 F 78,122 Sig ,000 The independent variable is G Coefficients Unstandardized Coefficients B Std Error 22,109 2,564 311,868 16,607 G (Constant) Standardized Coefficients Beta ,828 Logarithmic Model Summary R ,835 R Square ,697 Adjusted R Square ,688 Std Error of the Estimate 13,534 The independent variable is G ANOVA Regression Residual Total Sum of Squares 14309,417 6227,726 20537,143 df 34 35 Mean Square 14309,417 183,168 The independent variable is G n Coefficients Unstandardized Coefficients B Std Error 138,855 15,710 197,020 29,130 ln(G) (Constant) Standardized Coefficients Beta ,835 t 8,839 6,763 Sig ,000 ,000 F 72,691 Sig ,000 t 172,418 26,616 Sig ,000 ,000 Compound Model Summary R ,825 R Square ,681 Adjusted R Square ,672 Std Error of the Estimate ,031 The independent variable is G ANOVA Regression Residual Total Sum of Squares ,071 ,033 ,103 df 34 35 Mean Square ,071 ,001 The independent variable is G Coefficients G (Constant) Unstandardized Coefficients B Std Error 1,051 ,006 329,903 12,395 Standardized Coefficients Beta 2,283 The dependent variable is ln(co2) Power Model Summary R ,833 R Square ,694 Adjusted R Square ,685 Std Error of the Estimate ,031 The independent variable is G n ANOVA Sum of Squares ,072 ,032 ,103 Regression Residual Total df 34 35 Mean Square ,072 ,001 F 76,968 Sig ,000 t 8,773 15,214 Sig ,000 ,000 F 72,691 Sig ,000 t 8,526 26,616 Sig ,000 ,000 The independent variable is G Coefficients Unstandardized Coefficients B Std Error ,311 ,035 254,969 16,759 ln(G) (Constant) Standardized Coefficients Beta ,833 The dependent variable is ln(co2) Exponential Model Summary R ,825 R Square ,681 Adjusted R Square ,672 Std Error of the Estimate ,031 The independent variable is G ANOVA Regression Residual Total Sum of Squares ,071 ,033 ,103 df 34 35 Mean Square ,071 ,001 The independent variable is G Coefficients G (Constant) Unstandardized Coefficients B Std Error ,049 ,006 329,903 12,395 Standardized Coefficients Beta ,825 The dependent variable is ln(co2) n co2 Observed 500.000 Linear Logarithmic Compound 480.000 Power Exponential 460.000 440.000 420.000 400.000 380.000 5.000 6.000 7.000 G n 8.000 Phụ lục 16 MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ RỪNG IIB TẠI THÁI NGUYÊN VÀ THU THẬP XỬ LÝ MẪU NGHIÊN CỨU Hình ảnh rừng phục hồi IIB Quân Chu, Đại Từ, Thái Ngun Hình ảnh đo đường kính rừng Quân Chu, Đại Từ, Thái Nguyên n Lập OTC ngồi thực địa Phú Đình, Định Hóa, Thái Nguyên Đào phận rễ tiêu chuẩn theo cấp kính n Thu gom vật rơi rụng xã Nghinh Tường, Võ Nhai, Thái Nguyên Thu gom bụi, thảm tươi Nghinh Tường, Võ Nhai, Thái Nguyên n Mẫu thu gom thực địa Nghinh Tường, Võ Nhai, Thái Nguyên Hình ảnh cân, xác định sinh khối tươi tiêu chuẩn n Hình ảnh xử lý mẫu cành tiêu chuẩn trường Hình ảnh rễ đào để xác định sinh khối phận mặt đất n Hình ảnh chặt ngả tiêu chuẩn tai Cù Vân, Đại Từ, Thái Nguyên Hình ảnh mẫu đưa vào tủ sấy n Hình ảnh cân mẫu sau sấy khô cân điện tử Xác định sinh khối khơ cân điện tử n Hình ảnh ghi lại kết mẫu sau sấy Bảo quản mẫu sau sấy khơ n Hình ảnh xử lý nghiền mẫu trước phân tích Hình ảnh xử lý mẫu trước phân tích n Xác định lượng mẫu đem phân tích sau nghi ền mẫu Mẫu đánh dấu ký hiệu (trọng lượng 5g) trước phân tích n Phụ lục 17 MƠ TẢ MỘT SỐ DẠNG LẬP ĐỊA KHU VỰC NGHIÊN CỨU TT Mô tả dạng lập địa Gồm OTC Dạng lập địa: FsI1a (FvI1a) Giải thích: Dạng lập địa có đặc điểm: - Loại đất Feralit phát triển tr ên đá phiến thạch sét (đá vôi) (Fs Fv) 1;2;3;4;5;6;7; 8;9;10;11;12; 13;14;15; - Độ dốc 50 cm, tỉ lệ đá lẫn nhỏ h ơn 21;22;23;24; 33;34;35và 36 50% (1) - Nhóm thực bì có rừng (nhóm a) Dạng lập địa: FvII2a Giải thích: Dạng lập địa có đặc điểm: - Loại đất Feralit phát triển tr ên đá đá vôi (Fv) 16;25;26; - Độ dốc từ 25- 30 độ (II) 27;28;29; - Độ dày tầng đất 30- 50 cm, tỉ lệ đá lẫn nhỏ 30;31;32; 50% (1) - Nhóm thực bì có rừng (nhóm a) Lưu ý: dạng lập địa chủ yếu khác độ dốc độ dày tầng đất Nhưng nhìn chung chúng có đặc điểm giống Theo tiêu chí phân lo ại lập địa Viện Điều tra quy hoạch rừng n ... ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NGUYỄN THANH TIẾN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ CO2 CỦA TRẠNG THÁI RỪNG THỨ SINH PHỤC HỒI TỰ NHIÊN SAU KHAI THÁC KI ỆT TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật Lâm sinh Mã... tán tán rừng phục hồi tự nhiên sau khai thác kiệt IIB tỉnh Thái Nguyên n 89 iv 4.23 Lượng CO hấp thụ bụi, thảm tươi tán rừng phục hồi sau khai thác kiệt IIB Thái Nguyên 4.24 Lượng CO hấp thụ vật... 1.2.3 Những nghiên cứu rừng trạng thái IIB n 24 Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu khả hấp thụ CO2 rừng phục hồi, có rừng phục hồi sau khai thác kiệt trạng thái IIB cịn thực hiện, nghiên cứu trước có