luận văn thạc sĩ nghiên cứu sinh khối trạng thái rừng iib tại tỉnh thái nguyên

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Bư, Bb, Bs, Bbe Loài cây Bứa, Bưởi bung, Ba soi, Ba bét Cma, Châ, Cô Loài cây Còng mạ, Chẩn, Côm tầng CV1, CV2, CV3 Số hiệu ô tiêu chuẩn 1, 2, 3 tại

-

TRIỆU THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU SINH KHỐI TRẠNG THÁI RỪNG IIB

TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN

CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC

MÃ SỐ: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thái Nguyên - 2010

-

TRIỆU THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU SINH KHỐI TRẠNG THÁI RỪNG IIB

TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN

CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC

MÃ SỐ: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VÕ ĐẠI HẢI

Thái Nguyên - 2010

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được hoàn thành tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên theo chương trình đào tạo Thạc sỹ khoa học Lâm nghiệp, chuyên ngành Lâm học, khoá XVI (2008 - 2010)

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được

sự quan tâm giúp đỡ của Ban giám hiệu, Khoa Sau Đại học và các thầy, cô giáo Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, các bạn bè đồng nghiệp và cán

bộ địa phương nơi tác giả thực hiện nghiên cứu Nhân dịp này, tác giả xin chân thành cảm ơn về sự giúp đỡ có hiệu quả đó

Trước tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Võ Đại Hải

- Người hướng dẫn khoa học, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn này

Tác giả xin tỏ lòng cám ơn đến Ban giám hiệu nhà trường, Khoa Sau Đại học Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, đặc biệt là PGS TS Đặng Kim Vui - Hiệu trưởng Nhà trường và TS Lê Sỹ Trung - Trưởng khoa Sau Đại học, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập cũng như hoàn thành bản luận văn Thạc sỹ

Xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của UBND các huyện Định Hóa, Đại

Từ, Võ Nhai tỉnh Thái Nguyên; các xã và một số hộ dân trên địa bàn nghiên cứu đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong việc thu thập số liệu ngoại nghiệp

để thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

Triệu Thị Thu Hà

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Bư, Bb, Bs, Bbe Loài cây Bứa, Bưởi bung, Ba soi, Ba bét

Cma, Châ, Cô Loài cây Còng mạ, Chẩn, Côm tầng

CV1, CV2, CV3 Số hiệu ô tiêu chuẩn 1, 2, 3 tại Xã Cù Vân

D, H, G, M Đường kính, chiều cao, tiết diện ngang, trữ lượng rừng

D1.3; Hvn Đường kính ngang ngực (1,3m), chiều cao vút ngọn

Di,Dmin Giá trị giữa của cỡ kính thứ i, cỡ kính nhỏ nhất

Dg, hg Đường kính, chiều cao bình quân theo tiết diện ngang Dgi, Dê, Dca, Dgđ Loài cây Dung giấy, Dền, Dẻ cau, Dẻ gai đỏ

D1.3/Hvn Tương quan giữa đường kính 1,3m & chiều cao vút ngọn

flt, ft Tần số lý thuyết, tần số thực nghiệm

Gi% Tỷ lệ % tiết diện ngang của loài so với tổng tiết diện

ngang của lâm phần

Khn, Khv Loài cây Kháo nước, Kháo vòng

LxB, LK Loài cây Lim xẹt Bắc, Loài cây khác

mti Khối lượng mẫu tươi bộ phận i của cây cá thể

mki khối lượng mẫu khô của bộ phận i sau khi sấy

Mtươi, khô tầng cây cao LP Sinh khối (tươi, khô) tầng cây cao của lâm phần

Mta, Mađ, Mcn, Mr Loài cây Màng tang, Mán đỉa, Máu chó lá nhỏ, Mít rừng

Ni Số cây thứ i nằm trong cỡ kính di

Ni% Tỷ lệ % số cây của loài i so với tổng số cây trong lâm phần NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn

Nga, Nchu Loài cây Ngát, Nanh chuột

N/D1.3 Phân bố số cây theo đường kính 1,3m

N/Hvn Phân bố số cây theo chiều cao vút ngọn

NT1, NT2, NT3 Số hiệu ô tiêu chuẩn 1, 2, 3 tại Xã Nghinh Tường

PĐ1, PĐ2, PĐ3 Số hiệu ô tiêu chuẩn 1, 2, 3 tại Xã Phú Đình

PL1, PL2, PL3 Số hiệu ô tiêu chuẩn 1, 2, 3 tại Xã Phúc Lương

QC1, QC2, QC3 Số hiệu ô tiêu chuẩn 1, 2, 3 tại Xã Quân Chu

QK1, QK2, QK3 Số hiệu ô tiêu chuẩn 1, 2, 3 tại Xã Quy Kỳ

Sph, Ssa, Sô Loài cây Sồi phảng, Sau sau, Sổ

TT1, TT2, TT3 Số hiệu ô tiêu chuẩn 1, 2, 3 tại Xã Tân Thịnh

TN1, TN2, TN3 Số hiệu ô tiêu chuẩn 1, 2, 3 tại Xã Thượng Nung UNFCCC Công ước khung của Liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu VC1, VC2, VC3 Số hiệu ô tiêu chuẩn 1, 2, 3 tại Xã Vũ Chấn

Wti ,Wki Sinh khối tươi và khô bộ phận i của cây cá thể

WCBTT Sinh khối tầng cây bụi thảm tươi

Wt_CT, Wk_CT Sinh khối tươi, sinh khối khô cây cá thể loài Chẹo

tía

Wt_DC, Wk_DC Sinh khối tươi, sinh khối khô cây cá thể loài Dẻ cau

Wt_Ng, Wk_Ng Sinh khối tươi, sinh khối khô cây cá thể loài Ngát

Wt_Rrm, Wk_Rrm Sinh khối tươi, sinh khối khô cây cá thể loài Ràng

DANH MỤC CÁC BẢNG

2.1 Số lượng ô tiêu chuẩn và số lượng mẫu thực vật đã sử dụng 24 4.1 Diện tích trạng thái rừng phục hồi tại tỉnh Thái Nguyên 34 4.2 Phân bố diện tích trạng thái rừng phục hồi tại khu vực nghiên cứu 34 4.3 Công thức tổ thành tầng cây cao (theo giá trị IV) 36 4.4 Phân bố N/D1.3 trạng thái rừng IIB tại khu vực nghiên cứu 39 4.5 Phân bố N/Hvn trạng thái rừng IIB tại khu vực nghiên cứu 42 4.6 Tương quan D1.3/Hvn trạng thái rừng IIB tại khu vực nghiên cứu 44 4.7 Cấu trúc tầng thứ trạng thái rừng IIB tại khu vực nghiên cứu 46 4.8 Sinh khối tươi tầng cây cao trạng thái rừng IIB tại khu vực nghiên cứu 47 4.9 Sinh khối khô tầng cây cao trạng thái rừng IIB tại khu vực nghiên cứu 49 4.10 Sinh khối tươi cây cá thể của 5 loài cây ưu thế trong lâm phần 50 4.11 Cấu trúc sinh khối tươi cây cá thể của 5 loài cây ưu thế trong lâm phần 51 4.12 Sinh khối khô cây cá thể của 5 loài cây ưu thế trong lâm phần 54 4.13 Cấu trúc sinh khối khô cây cá thể 5 loài cây ưu thế trong lâm phần 55 4.14 Mối quan hệ giữa sinh khối tầng cây cao với các nhân tố điều tra 58

4.15 Mối quan hệ giữa sinh khối cây cá thể của 5 loài cây ưu thế trong

4.16 Mối quan hệ giữa sinh khối khô với sinh khối tươi cây cá thể của

4.17

Mối quan hệ giữa sinh khối dưới mặt đất với trên mặt đất cây cá

4.18 Cấu trúc sinh khối tươi tầng cây bụi, thảm tươi 63 4.19 Cấu trúc sinh khối khô tầng cây bụi, thảm tươi 65

4.24 Mối quan hệ giữa sinh khối toàn lâm phần với các nhân tố điều tra 74

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU

Hiện nay, nhân loại đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường Các nhà khoa học cho biết trong vòng 100 năm trở lại đây, Trái đất đã nóng lên khoảng 0,50C và có xu hướng tăng lên từ 1,5 đến 4,50C vào cuối thế kỷ XXI

Đó là dự đoán của 1.500 nhà khoa học có uy tín trên thế giới do Liên Hiệp Quốc mời cộng tác (dẫn theo Phạm Tuấn Anh, 2006) [2] Trái đất nóng lên mang lại những tác động bất lợi đến đời sống của con người, làm tổn hại lên tất

cả các thành phần của môi trường sống như mực nước biển dâng cao, gia tăng hạn hán, ngập lụt, phát sinh các loại bệnh tật , thiếu hụt nguồn nước ngọt, suy giảm đa dạng sinh học và gia tăng các hiện tượng khí hậu cực đoan, Đó chính là hậu quả của phát triển kinh tế, sức ép về dân số, khai thác cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là tài nguyên rừng

Theo tính toán của các nhà khoa học, khi nồng độ CO2 trong khí quyển tăng gấp đôi, thì nhiệt độ bề mặt Trái đất tăng lên khoảng 30C Kể từ những năm 1860, khi nền công nghiệp phát triển cùng với đó là sự thu hẹp của những cánh rừng, điều đó đã làm cho nồng độ CO2 trong khí quyển tăng lên tới mức 100 phần triệu và nhiệt độ Trái đất đã tăng 0,50C trong khoảng thời gian từ 1885 - 1940 (dẫn theo Mỵ Thị Hồng, 2006) [6] Với tốc độ phát triển kinh tế toàn cầu như hiện nay, chỉ tính riêng từ năm 1958 đến 2003, thì lượng

CO2 trong khí quyển cũng đã tăng lên đến 5% (Bảo Huy, 2005) [7]

Rừng là bể chứa carbon, nó có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc cân bằng O2 và CO2 trong khí quyển, do vậy rừng có ảnh hưởng lớn đến khí hậu từng quốc gia, lãnh thổ, từng vùng cũng như toàn cầu Rừng có ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ Trái đất thông qua quá trình điều hoà các loại khí gây hiệu ứng nhà kính đặc biệt là CO2 Hàng năm có khoảng 100 tỷ tấn CO2 được

cố định bởi quá trình quang hợp do cây xanh thực hiện và một lượng tương tự được trả lại khí quyển do quá trình hô hấp của sinh vật Do đó, xác định sinh

khối và khả năng hấp thụ carbon của rừng để từ đó đề xuất các phương thức quản lý rừng làm cơ sở khuyến khích, xây dựng cơ chế chi trả dịch vụ môi trường, hạn chế sự gia tăng nhiệt độ của Trái đất là việc làm có ý nghĩa vô cùng quan trọng

Cho tới nay, hầu hết các nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng: Mặc dù rừng nhiệt đới bao phủ chưa đầy 10% diện tích bề mặt Trái đất , nhưng lại chứa đến 70 - 90% tổng số loài động, thực vật trên Trái đất Lượng sinh khối

mà rừng nhiệt đới tích lũy được vô cùng lớn, bình quân sinh khối thực vật rừng nhiệt đới là 500 - 800 tấn chất khô/ha, hàng năm rừng nhiệt đới có khả năng sản xuất khoảng 120 tấn chất khô/ha (dẫn theo Mỵ Thị Hồng, 2006) [6]

Trên thực tế, trong thời gian gần đây nghiên cứu sinh khối rừng nhiệt đới

đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước quan tâm; các phương pháp nghiên cứu cũng khá đa dạng Tuy nhiên, có thể thấy rằng, khả năng tích lũy sinh khối phụ thuộc vào các kiểu rừng, trạng thái rừng, loài cây ưu thế, tuổi của lâm phần Đặc biệt, nghiên cứu sinh khối của các trạng thái rừng tự nhiên còn là một vấn đề rất mới, số lượng nghiên cứu còn rất ít, nội dung và cách tiếp cận còn nhiều giới hạn

Với nhu cầu đó, luận văn “Nghiên cứu sinh khối trạng thái rừng IIB

tại tỉnh Thái Nguyên” được thực hiện nhằm góp phần lượng hóa các giá trị

kinh tế mà rừng đem lại để đưa ra chính sách chi trả cho các chủ rừng và các cộng đồng vùng cao tại tỉnh Thái Nguyên

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Ngay từ đầu thế kỉ XIX, tại Châu Âu, các nhà khoa học đã bắt đầu đề cập đến vấn đề nghiên cứu sinh khối, sản lượng rừng Đối tượng nghiên cứu

về sản lượng là cây đứng và lâm phần Trong quá trình nghiên cứu, người ta xác định được rằng sinh trưởng của cây rừng chịu sự chi phối của rất nhiều yếu tố khác nhau như chế độ ánh sáng, dinh dưỡng, …

Một trong những kết luận mang tính chất kinh điển chỉ ra rằng các vấn

đề về sinh trưởng, sinh khối đều phụ thuộc vào sinh trưởng chiều cao (H) và đường kính thân cây (D) theo tuổi; giữa sinh trưởng và tăng trưởng, năng suất

có liên quan chặt chẽ với nhau Vì vậy, việc nghiên cứu sinh trưởng và tăng trưởng sẽ là cơ sở để nghiên cứu sinh khối

Ngay từ những năm 1840 trở về trước, các tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là vai trò và hoạt động của diệp lục thực vật màu xanh 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 XIX nhờ áp dụng các thành tựu khoa học như hoá phân tích, hoá 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, J (1862) [29] lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật “tối thiểu” Mitscherlich, E.A (1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig, J thành luật "năng suất"

Riley, G.A (1944) [17], Steemann Nielsen, E (1954) [19], Fleming, R.H (1957) [20] đã tổng kết quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng trong các công trình nghiên cứu của mình

Golley F.B & cộng sự (1962) (dẫn theo Vũ Đoàn Thái, 2003) [13] đã

nghiên cứu sinh khối rừng Đước đỏ (Rhizophora mangle) tự nhiên, đến năm

1975, ông cùng cộng sự lại nghiên cứu sinh khối Rhizophora brevistyla ở Panama thấy sinh khối tổng số của R.mangle là 62,7 tấn/ha và 278,9 tấn/ha của R brevistyla

Lieth, H (1964) [22] đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản

đồ năng suất, 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 thực vật ở biển hàng năm quang hợp đến 3x1010

tấn vật chất hữu cơ, còn trên mặt đất là 5,3x1010

tấn Riêng với hệ sinh thái rừng nhiệt đới năng suất chất khô thuần từ 10 - 50 tấn/ha/năm, trung bình là 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60 - 800 tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (dẫn theo Lê Hồng Phúc - 1994) [10]

Dajoz (1971) tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái như sau:

o Mía ở châu Phi: 67 tấn/ha/năm

o Rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi: 20 tấn/ha/năm

o Savana cỏ Mỹ (Penisetum purpureum) châu Phi: 30 tấn/ha/năm

o Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức) : 10,5 - 15,5 tấn/ha/năm

o Đồng cỏ tự nhiên Deschampia và Trifolium ở vùng ôn đới là 23,4 tấn/ha/năm

o Còn sinh khối (Biomass) của Savana cỏ cao Andrôpgon (cỏ Ghine):

5000 - 10000 kg/ha/năm Rừng thứ sinh 40 - 50 tuổi ở Ghana: 362.369 kg/ha/ năm (dẫn theo Dương Hữu Thời - 1992) [15]

Canell, M.G.R (1982) [18] đã công bố công trình “Sinh khối và năng suất

sơ cấp rừng thế giới - World forest biomass and primary production data”

trong đó tập hợp 600 công trình đã được 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

S Aksornkoae và cộng sự (1987) nghiên cứu sinh khối rừng ngập mặn

tự nhiên ở Thái Lan gồm các loài Sonneratia, Rhizophora, Bruguinera,

Xylocarpus, kết quả cho thấy rừng Đước (R apiculata) là cao nhất với 701,9

tấn/ha, tiếp đến là rừng Vẹt (Bruguiera) là 243,75 tấn/ha và thấp nhất là rừng

Xu (Xylocarpus) chỉ là 20,1 tấn/ha

Komiyama và cộng sự (1987), (2000) đã nghiên cứu sinh khối và kích thước rễ dưới mặt đất với tổng sinh khối 437,5 tấn/ha; tỷ lệ sinh khối trên mặt

đất và của rễ Dà vôi (Ceriops tagal) là 1,05 và sinh khối thân là 53,35 tấn/ha,

cành: 23,61 tấn/ha; lá 13,29 tấn/ha; rễ 1,99 tấn/ha và dưới mặt đất là 87,51 tấn/ha Theo Clough và Attiwill (1982) thì tỷ lệ sinh khối của rễ biến thiên từ

14 - 64 % của tổng sinh khối (dẫn theo Hà Quang Anh, 2003) [1]

Theo Rodel D Lasco (2002) [27], mặc dù rừng chỉ che phủ 21% diện tích bề mặt trái đất, nhưng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75% so với

tổng sinh khối thực vật trên cạn và lượng tăng trưởng sinh khối hàng năm chiếm 37%

Khi nghiên cứu về sinh khối, phương pháp xác định có ý nghĩa rất quan trọng vì nó liên quan đến độ chính xác của kết quả nghiên cứu, đây cũng là vấn đề được nhiều tác giả quan tâm Tùy từng tác giả với những điều kiện khác nhau mà sử dụng các phương pháp xác định sinh khối khác nhau, trong

đó có thể kể đến một số tác giả chính như sau:

- P.S.Roy, K.G.Saxena và D.S.Kamat (Ấn Độ, 1956) trong công trình:

“Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám” đã nêu tổng quát vấn đề sản phẩm

sinh khối và việc đánh giá sinh khối bằng ảnh vệ tinh (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007) [12]

- Một số tác giả như Trasnean (1926), Huber (Đức, 1952), Monteith (Anh, 1960 - 1962), Lemon (Mỹ, 1960 - 1987), Inone (Nhật, 1965 - 1968),

đã dùng phương pháp dioxit carbon để xác định sinh khối Theo đó sinh khối được đánh giá bằng cách xác định tốc độ đồng hoá CO2

- Aruga và Maidi (1963): đưa ra phương pháp “Chlorophyll” để xác định sinh khối thông qua hàm lượng Chlorophyll trên một đơn vị diện tích mặt đất Đây là một chỉ tiêu biểu thị khả năng của hệ sinh thái hấp thụ các tia bức xạ hoạt động quang tổng hợp

- Khi xem xét các phương pháp nghiên cứu Whitaker, R.H (1961, 1966) [21,23] Marks , P.L (1970) [26] cho rằng "Số đo năng suất chính là số

đo về tăng trưởng, tích luỹ sinh khối ở cơ thể thực vật trong quần xã"

- Năng suất sơ cấp tuyệt đối là lượng chất hữu cơ tích luỹ trong cơ thể thực vật trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích, lượng vật chất này mới thực sự có ý nghĩa đối với đời sống con người Từ ý nghĩa đó, Woodwell, G.M (1965) và Whitaker, R.H (1968) [24] đã đề ra phương pháp

"thu hoạch" để nghiên cứu năng suất sơ cấp tuyệt đối

- Newbuold P.I (1967) [28] đề nghị phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối và năng suất của quần xã từ các ô tiêu chuẩn Phương pháp này được chương trình sinh học quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng

- Sinh khối rừng có thể xác định nhanh chóng dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối với kích thước của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó Phương pháp này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và châu

Âu (Whittaker, 1966 [23]; Tritton và Hornbeck, 1982; Smith và Brand, 1983) Tuy nhiên, do khó khăn trong việc thu thập rễ cây, nên phương pháp này chủ yếu dùng để xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất (Grier và cộng sự, 1989; Reichel, 1991; Burton V Barner và cộng sự, 1998)

- Edmonton Et Al đề xướng phương pháp Oxygen năm 1968 nhằm định lượng oxygen tạo ra trong quá trình quang hợp của thực vật màu xanh, từ

đó tính ra được năng suất và sinh khối rừng

- Schumarcher, Spurr, Prodan, Alder, Abadie: đã sử dụng mô hình toán học để mô phỏng sinh khối, năng suất rừng thông qua một số nhân tố điều tra như: đường kính, chiều cao, cấp đất, tuổi, mật độ,…

- Phương pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối được mô tả bởi Shurrman và Geodewaaen (1971), Moore (1973), Gadow và Hui (1999), Oliveira và cộng sự (2000), Voronoi (2001), McKenzie và cộng sự (2001) [25]

- Bộ phận cây bụi và những cây tầng dưới của tán rừng đóng góp một phần quan trọng trong tổng sinh khối rừng Có nhiều phương pháp để ước tính sinh khối cho bộ phận này, các phương pháp bao gồm: (1)- Lấy mẫu toàn bộ cây (quadrats); (2)- phương pháp kẻ theo đường; (3)- phương pháp mục trắc; (4)- phương pháp lấy mẫu kép sử dụng tương quan (Catchpole và Wheeler, 1992) (dẫn theo Lý Thu Quỳnh , 2007) [12]

Các nhà sinh thái rừng đã dành sự quan tâm đặc biệt đến nghiên cứu sự khác nhau về sinh khối rừng ở các vùng sinh thái Tuy nhiên, việc xác định

đầy đủ sinh khối rừng không dễ dàng, đặc biệt là sinh khối của hệ rễ, trong đất rừng, nên việc làm sáng tỏ vấn đề trên đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn nữa mới đưa ra được những dẫn liệu mang tính thực tiễn và có sức thuyết phục cao Hệ thống lại có 3 cách tiếp cận để xác định sinh khối rừng như sau :

i) Tiếp cận thứ nhất dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối rừng với kích

thước của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó Hướng tiếp cận này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và châu Âu (Whittaker, 1966; Tritton và Hornbeck, 1982; Smith và Brand, 1983) Tuy nhiên, do khó khăn trong việc thu thập rễ cây, nên hướng tiếp cận này chủ yếu dùng để xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất (Grier và cộng sự, 1989; Reichel, 1991; Burton V Barner và cộng sự, 1998) [30]

ii) Tiếp cận thứ hai để xác định sinh khối rừng là đo trực tiếp quá trình

sinh lý điều khiển cân bằng carbon trong hệ sinh thái Cách này bao gồm việc

đo cường độ quang hợp và hô hấp cho từng thành phần trong hệ sinh thái rừng (lá, cành, thân, rễ), sau đó ngoại suy ra lượng CO2 tích luỹ trong toàn bộ hệ sinh thái Các nhà sinh thái rừng thường sử dụng tiếp cận này để dự tính tổng sản lượng nguyên, hô hấp của hệ sinh thái và sinh khối hiện có của nhiều dạng rừng trồng hỗn giao ở Bắc Mỹ (Botkin và cộng sự, 1970; Woodwell và Botkin, 1970) (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007) [12]

iii) Tiếp cận thứ ba được phát triển trong những năm gần đây với sự hỗ

trợ của kỹ thuật vi khí tượng học (micrometeological techniques) Phương pháp

phân tích hiệp phương sai dòng xoáy đã cho phép định lượng sự thay đổi của

lượng CO2 theo mặt phẳng đứng của tán rừng Căn cứ vào tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ, số liệu CO2 theo mặt phẳng đứng sẽ được sử dụng để dự đoán lượng carbon đi vào và đi ra khỏi hệ sinh thái rừng theo định kỳ từng giờ, từng ngày, từng năm Kỹ thuật này đã áp dụng thành công ở rừng thứ sinh Harward - Massachusetts Tổng lượng carbon tích luỹ dự đoán theo phương pháp phân

tích hiệp phương sai dòng xoáy là 3,7 megagram/ha/năm Tổng lượng carbon

hô hấp của toàn bộ hệ sinh thái vào ban đêm là 7,4 megagram/ha/năm, nói lên rằng tổng lượng carbon đi vào hệ sinh thái là 11,1 megagram/ ha/năm (Wofsy

và cộng sự, 1993) (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007) [12]

1.2 Tại Việt Nam

Tại Việt Nam, các vấn đề liên quan đến “Cơ chế phát triển sạch” (CDM), hấp thụ Carbon của rừng, đều là những vấn đề còn khá mới mẻ và mới được bắt đầu nghiên cứu trong những năm gần đây Việt Nam đã phê chuẩn Công ước khung của Liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) ngày 16/11/1994 và Nghị định thư Kyoto vào ngày 25/9/2002, được đánh giá là một trong những nước tích cực và tham gia vào Nghị định thư Kyoto sớm nhất

Trong thời gian qua, ở nước ta cũng đã có một số công trình nghiên cứu

về sinh khối rừng, tuy nhiên số lượng các nghiên cứu còn ít, chưa mang tính

hệ thống Có thể lược qua một số nét chính như sau:

- Ngô Đình Quế (1971) xác định được sinh khối rừng Thông tại Lâm Đồng (mật độ 2500 cây/ha, cấp đất II) là 330 tấn/ha (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007) [12]

- Nguyễn Hoàng Trí (1986) với công trình “Sinh khối và năng suất

rừng Đước” đã áp dụng phương pháp “cây mẫu” nghiên cứu năng suất sinh khối

một số quần xã rừng Đước đôi (Rhizophora apiculata) ngập mặn ven biển Minh

Hải Đây là đóng góp có ý nghĩa lớn về mặt lý luận và thực tiễn đối với việc nghiên cứu sinh thái rừng ngập mặn ven biển nước ta Kết quả nghiên cứu về

sinh khối và năng suất quần xã rừng Đước đôi (R apiculata) ở rừng già, rừng tái

sinh tự nhiên và rừng trồng 7 năm tuổi ở Cà Mau của tác giả đã cho thấy sinh khối tổng số của ba loại rừng tương ứng là 119,335 tấn khô/ha; 33,159 tấn khô/ha; 34,853 tấn khô/ha, trong đó sinh khối rễ (tính theo khối lượng khô) dưới mặt đất chiếm tỷ lệ khá lớn 21,225 tấn/ha; 3,817 tấn/ha; 3,378 tấn/ha Đối với

rừng Đước trưởng thành sinh khối tổng số là 276,892 kg/ha, trong đó gỗ thân: 158034,12 kg/ha (57,08%); vỏ thân: 8990,09 kg/ha (3,24%); gỗ cành: 4015,49 kg/ha (1,45%); rễ chống trên mặt đất: 34158,70 kg/ha (12,33%); vỏ rễ: 4767,12 kg/ha (1,72%); lá: 9304,52 kg/ha (3,36%); chồi búp: 812,36 kg/ha (0,29%); hoa quả: 6771,91 kg/ha (2,44%) và rễ dưới mặt đất: 19701,60 kg/ha (7,11%) (dẫn theo Mỵ Thị Hồng, 2006) [6]

- Hà Văn Tuế (1994) cũng trên cơ sở phương pháp “cây mẫu” của

Newboul, D.J (1967) đã nghiên cứu năng suất, sinh khối một số quần xã rừng trồng nguyên liệu giấy tại vùng trung du Vĩnh Phú (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007) [12]

- Công trình “Đánh giá sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và năng suất

rừng Thông ba lá (Pinus Keysia Roileex Gordm) vùng Đà Lạt - Lâm Đồng” của

Lê Hồng Phúc (1996) (Nguyễn Trọng Bình, 1996, dẫn) [3] đã tìm ra quy luật tăng trưởng sinh khối, cấu trúc thành phần tăng trưởng sinh khối thân cây Tỷ lệ sinh khối tươi, khô của các bộ phận thân, cành, lá, rễ, lượng rơi rụng, tổng sinh khối cá thể và quần thể Sau khi nghiên cứu tác giả đã lập được một số phương trình nói lên tương quan giữa sinh khối và các bộ phận cây rừng với đường kính D1.3

Cũng với loài Thông ba lá, còn có thêm công trình nghiên cứu về sinh khối của tác giả Nguyễn Ngọc Lung và Ngô Đình Quế, trong đó các tác giả đã trình bày một phần về động thái kết cấu sinh khối và tổng sinh khối cho đối tượng này

Vũ Văn Thông (1998) [14] với công trình “Nghiên cứu cơ sở xác định

sinh khối cây cá lẻ và lâm phần Keo lá tràm (Acacia auriculiformis Cunn) tại tỉnh Thái Nguyên” đã giải quyết được một số vấn đề thực tiễn đặt ra, đó là

nghiên cứu và xây dựng mô hình xác định sinh khối Keo lá tràm, lập các bảng tra sinh khối tạm thời phục vụ cho công tác điều tra kinh doanh rừng

Cũng với loài Keo lá tràm, Hoàng Văn Dưỡng (2000) [5] đã tìm ra quy luật quan hệ giữa các chỉ tiêu sinh khối với các chi tiêu biểu thị kích thước của cây, quan hệ giữa sinh khối tươi và sinh khối khô các bộ phận thân cây Keo lá tràm Nghiên cứu cũng đã lập được biểu tra sinh khối và ứng dụng biểu xác định sinh khối cây cá lẻ và lâm phần Keo lá tràm

Trong luận án tiến sĩ của Viên Ngọc Nam (2003) [9], nghiên cứu về

sinh khối và năng suất sơ cấp quần xã Mắm trắng (Avicennia alba BL.) tự

nhiên tại Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh, kết quả nghiên cứu sinh khối trung bình của cây rừng Mắm trắng là 98,91 tấn/ha

Nguyễn Ngọc Lung và Nguyễn Tường Vân (2004) [8] đã sử dụng biểu quá trình sinh trưởng và biểu Biomass để tính toán sinh khối rừng Kết quả cho thấy: tính theo biểu quá trình sinh trưởng (Nguyễn Ngọc Lung, Đào Công Khanh 1999), cấp đất III tuổi chặt 60, khi D = 40cm, H = 27,6cm, G = 48,3 m2

,

M = 586 m3/ha, tỷ lệ khối lượng khô/tươi cây lớn là 53,2% Hệ số chuyển đổi

từ thể tích thân cây sang toàn cây là 1,3736 (lấy từ tỷ lệ thân cây ổn định 72,8%

so với toàn cây khi đến tuổi trưởng thành) Tính ra Biomass thân cây khô tuyệt đối là 586 x 0,532 = 311,75 tấn Biomass toàn rừng là 311,75x1,3736 = 428,2 tấn Còn nếu tính theo biểu Biomass thì giá trị này là 434,2 tấn/ha Sai số giữa biểu quá trình sinh trưởng và biểu sản lượng là 1,4%, đây là mức sai số có thể chấp nhận được

Theo Hoàng Xuân Tý (2004), nếu tăng trưởng rừng đạt 15 m3/ha/năm, tổng sinh khối tươi và chất hữu cơ của rừng sẽ đạt được xấp xỉ 10 tấn/ha/năm tương đương 15 tấn CO2/ha/năm, với giá thương mại cacbonic tháng 5/2004 biến động từ 3-5 USD/tấn CO2, thì một ha rừng như vậy có thể đem lại 45-75 USD (tương đương 675.000 - 1.120.000 đồng Việt Nam) [16]

Theo Nguyễn Tuấn Dũng (2005) [4], rừng trồng Thông mã vĩ thuần loại trồng tại Hà Tây ở tuổi 20 có tổng sinh khối khô là 173,4 - 266,2 tấn/ha và rừng

Keo lá tràm trồng thuần loài 15 tuổi có tổng sinh khối khô là 132,2- 223,4 tấn/ha Lượng carbon tích luỹ của rừng Thông mã vĩ biến động từ 80,7 - 122 tấn/ha và của rừng Keo lá tràm là 62,5 - 103,1 tấn/ha

Nhằm góp phần phục vụ cho việc xây dựng kịch bản đường cơ sở cho các dự án trồng rừng CDM, sinh khối thảm tươi cây bụi tại Hòa Bình và Thanh Hóa đã được nghiên cứu, theo đó là 20 tấn/ha với lau lách có thể tích trữ 20 tấn carbon/ha, cây bụi cao từ 2-3m có thể tích lũy 14 tấn/ha, đối với tế, guột và cây bụi nhỏ hơn 2m có thể hấp thụ khoảng 10 tấn/ha, cỏ lá tre có thể hấp thụ 6,6 tấn/ha, cỏ tranh hấp thụ 4,9 tấn/ha và thấp nhất là cỏ lông lợn với 3,9 tấn/ha (Vũ Tấn Phương, 2006) [11]

Lý Thu Quỳnh (2007) [12], nghiên cứu sinh khối và khả năng hấp thụ

carbon của rừng mỡ (Manglietia conifera Dandy) trồng tại Tuyên Quang và Phú Thọ” cho thấy: Cấu trúc sinh khối cây cá lẻ Mỡ gồm 4 phần thân, cành,

lá và rễ, trong đó sinh khối tươi lần lượt là 60%, 8%, 7% và 24%; tổng sinh khối tươi của một ha rừng trồng Mỡ dao động trong khoảng từ 53.440 - 30.9689 kg/ha (trong đó: 86% là sinh khối tâng cây gỗ, 6% là sinh khối cây bụi thảm tươi và 8% là sinh khối của vật rơi rụng)

Ngoài ra, còn có một số công trình nghiên cứu khác như nghiên cứu của

Viên Ngọc Nam, Nguyễn Dương Thụy (1991) Nghiên cứu sinh khối rừng Đước

tại Cần Giờ; Nguyễn Văn Bé (1999) Nghiên cứu sinh khối rừng Đước tại Bến Tre; Đặng Trung Tấn (2001) với công trình nghiên cứu “Sinh khối rừng Đước”,

đã xác định được tổng sinh khối khô rừng Đước ở Cà Mau là 327 m3

/ha, (Lý Thu Quỳnh, 2007, dẫn) [12]

1.3 Nhận xét chung

Điểm qua các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan tới đề tài nghiên cứu cho thấy các công trình nghiên cứu trên thế giới được tiến hành

dụng, trong đó, nghiên cứu sinh khối của rừng được nhiều tác giả quan tâm trong những năm gần đây; các phương pháp nghiên cứu cũng khá đa dạng và được hoàn thiện dần

Ở nước ta, nghiên cứu về sinh khối của các loại rừng , đặc biệt là các trạng thái rừng tự nhiên vẫn còn là một vấn đề khá mới mẻ , số lượng các công trình nghiên cứu còn ít, nội dung và cách tiếp cận trong nghiên cứu còn nhiều giới hạn Hầu hết các nghiên cứu mới chỉ tập trung ở rừng trồng các loài cây chủ yếu như Keo, Thông, Mỡ, Đước, Trang, số liệu nghiên cứu được công

bố chưa nhiều, chưa hệ thống, Vì vậy, đề tài đặt ra là hết sức cần thiết , góp phần làm phong phú thêm những hiểu biết về sinh khối của các trạng thái

rừng tự nhiên ; xây dựng luận cứ cho việc xác định khả năng hấp thụ carbon

và lượng hóa những giá trị kinh tế - môi trường mà rừng đem lại ; xa hơn nữa

là xây dựng chính sách /cơ chế chi trả các dịch vụ môi trường cho các chủ rừng và các cộng đồng quản lý rừng ở nước ta

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

* Mục tiêu chung: Góp phần vào nghiên cứu cơ bản về sinh khối rừng tự

nhiên nhiệt đới Việt Nam , làm cơ sở khoa học cho việc định lượng khả năng hấp thụ carbon của trạng thái rừng IIB nói riêng và định lượng giá trị môi trường của rừng nói chung

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu: Trạng thái rừng IIB tại tỉnh Thái Nguyên

* Giới hạn nghiên cứu:

- Về nội dung: Do thời gian và kinh phí thực hiện đề tài có hạn nên đề tài chỉ

nghiên cứu xác định sinh khối tại thời điểm hiện tại mà chưa có điều kiện xác định sinh khối ở các thời điểm khác nhau mặc dù chúng có sự sai khác theo mùa sinh trưởng

- Về địa điểm: Giới hạn trong 3 huyện Võ Nhai, Định Hóa, Đại Từ của tỉnh

Thái Nguyên

2.3 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài tập trung nghiên cứu một số nội dung chủ yếu sau:

- Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc trạng thái rừng IIB tại tỉnh Thái Nguyên

- Nghiên cứu sinh khối tầng cây cao trạng thái rừng IIB tại tỉnh Thái Nguyên

- Nghiên cứu sinh khối tầng cây bụi thảm tươi và vật rơi rụng trạng thái rừng IIB tại tỉnh Thái Nguyên

- Tổng sinh khối toàn lâm phần trạng thái rừng IIB tại tỉnh Thái Nguyên

- Đề xuất một số ứng dụng trong việc xác định sinh khối trạng thái rừng IIB tại tỉnh Thái Nguyên

Hình 2.1 Sơ đồ khu vực nghiên cứu 2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp kế thừa tài liệu

- Các tài liệu, công trình nghiên cứu đã công bố có liên quan tới việc xác định sinh khối rừng

- Tài liệu liên quan đến phương pháp xác định sinh khối rừng , đặc biệt

là rừng tự nhiên

- Tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu

Hình 2.2 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu của đề tài

- Các thông tin , số liệu, bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng tự nhiên các huyện Võ Nhai, Định Hoá và Đại Từ

2.4.2 Phương pháp lập ô tiêu chuẩn

- Khảo sát sơ bộ trạng thái rừng IIB tại các khu vực nghiên cứu

Tại mỗi huyện tiến hành xác định các xã có tập trung rừng IIB nhiều nhất để điều tra Tại huyện Đại Từ chọn xã Cù Vân, Phúc Lương, Quân Chu; Tại huyện Định Hóa chọn xã Phú Đình, Quy Kỳ, Tân Thịnh; Tại huyện Võ Nhai chọn xã Vũ Chấn, Thượng Nung và Nghinh Tường Tại mỗi xã bố trí 3 ÔTC ngẫu nhiên điển hình có diện tích 1000 m2

(40m x 25m) ÔTC phải là những ô đại diện và mang tính chất điển hình cho khu vực

- Trong mỗi ÔTC, lập 5 ô thứ cấp (4 ô ở 4 góc và 1 ô ở giữa ÔTC) diện tích 25 m2 (5 x 5 m) để điều tra cây bụi, thảm tươi; ở trung tâm mỗi ô thứ cấp, lập 1 ô dạng bản diện tích 1 m2

(1m x 1m) để điều tra vật rơi rụng

Tổng số ÔTC cần lập: 3 OTC x 3 xã x 3 địa điểm (huyện) = 27 ÔTC Trong đó: Tổng số ô thứ cấp: 135 ô; tổng số ô dạng bản: 135 ô

Sơ đồ bố trí thí nghiệm được thể hiện qua Hình 2.3

2.4.3 Phương pháp thu thập số liệu

2.4.3.1 Điều tra ÔTC

- Điều tra toàn diện tầng cây cao trong ÔTC, tiến hành đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng: D1.3 và Hvn tất cả các cây có đường kính từ 6 cm trở lên

- Đánh giá chất lượng cây thông qua các chỉ tiêu hình thái theo 3 cấp: Tốt, trung bình, xấu

- Dùng máy đo xác định độ tàn che tầng cây cao

- Điều tra cây bụi, thảm tươi theo các chỉ tiêu: tên loài chủ yếu, chiều cao bình quân, tình hình sinh trưởng, độ che phủ trung bình

Số liệu thu thập được ghi vào biểu điều tra

2.4.3.2 Xác định sinh khối

* Xác định sinh khối tầng cây cao

- Xác định cây tiêu chuẩn:

Các cây trong ô tiêu chuẩn được xác định theo phương pháp cây tiêu

chuẩn của Urich (lâm phần được chia thành 5 cấp kính như sau: i) 6-10 cm;

ii) 10-14 cm; iii) 14-18 cm; iv) 18-22 cm và v) >22 cm) Cây tiêu chuẩn trong

ÔTC là cây có chỉ tiêu trung bình về tiết diện ngang và chiều cao vút ngọn Sau khi chọn được cây tiêu chuẩn, tiến hành chặt hạ cây, loại bỏ sạch đất, sau đó tách riêng các bộ phận: thân + vỏ, cành và lá Đào và lấy tất cả rễ có đường kính lớn hơn 2mm Cân các bộ phận của cây ngay tại chỗ, được sinh khối tươi tương ứng với từng phần của cây tiêu chuẩn (Wti)

- Để xác định sinh khối khô bộ phận i của cây tiêu chuẩn (Wki), lấy mẫu từng bộ phận đem sấy khô ở nhiệt độ 80 - 1050C tới khối lượng không đổi Khối lượng mẫu thu thập như sau: Thân cây lấy 3 mẫu tại các vị trí gốc, giữa thân và ngọn, mỗi vị trí lấy mẫu có độ dày 3 - 8 cm Cành cây lấy 1 mẫu 1 kg tại vị trí giữa cành; lá trộn đều và lấy 1 mẫu 0,5 kg; rễ lấy 1 mẫu ở rễ cọc và 1 mẫu rễ bên với khối lượng 1 kg/1mẫu Giá trị sinh khối khô của từng bộ phận cây tiêu chuẩn

được tính theo công thức:

i

i (kg khô /cây) (2.1) Trong đó:

Wki là sinh khối khô bộ phận i cây cá thể

Wti là sinh khối tươi bộ phận i của cây cá thể

mki là khối lượng mẫu khô của bộ phận i sau khi sấy

mti là khối lượng mẫu tươi bộ phận i của cây cá thể

+ Sinh khối tươi của cây cá thể (mtươi) được tính theo công thức:

mtươi = ∑Wti (kg tươi/cây) (2.2) + Sinh khối khô cây cá thể (mkhô) được tính theo công thức:

mkhô = ∑Wki (kg khô/cây) (2.3) Trong đó: Wti, Wki được tính trung bình đối với các cây tiêu chuẩn trong cùng 1 cấp kính

+ Sinh khối (tươi, khô) tầng cây cao lâm phần được tính theo công thức:

Mtươi, khô tầng cây cao LP = (mtươi, khô của 5 cây tiêu chuẩn x N)/1000 (tấn/ha) (2.4) Trong đó: N là mật độ hiện tại của lâm phần

mtươi, khô của 5 cây tiêu chuẩn: Sinh khối (tươi, khô) trung bình của 5 cây tiêu chuẩn

* Xác định sinh khối tầng cây bụi, thảm tươi:

Trên các ô thứ cấp 25m2, chặt và thu gom toàn bộ cây bụi, thảm tươi phía trên mặt đất (nhặt lấy rễ cây có đường kính từ 2 mm trở lên), phân thành

4 nhóm: thảm tươi (dây leo, cây thân thảo), thân + cành, lá và rễ cây bụi Sau

đó, cân ngay để xác định sinh khối tươi Lấy mẫu mỗi loại 0,5 kg/ô thứ cấp đem về phòng thí nghiệm sấy khô ở nhiệt độ 80 - 1050

C tương tự như đối với tầng cây cao Xác định sinh khối tươi, khô từng bộ phận cho cây bụi thảm tươi tương tự như đối với tầng cây cao

- Sinh khối các bộ phận cây bụi thảm tươi trong 1 ha được tính theo công thức:

WCBTT_i = (

25 10000



CBTT

m i

)/1000 (tấn/ha) (2.5) Trong đó: WCBTT_i là sinh khối (tươi, khô) bộ phận i (thảm tươi, thân + cành, lá, rễ) của cây bụi thảm tươi trong 1 ha; miCBTT là khối lượng tươi, khô

bộ phận tương ứng của cây bụi thảm tươi tính trung bình cho 5 ô thứ cấp

* Xác định sinh khối vật rơi rụng:

Trong các ô dạng bản diện tích 1m2

của ÔTC, thu gom toàn bộ vật rơi rụng và phân chia thành 2 bộ phận cành rơi rụng và lá + hoa + quả, rơi rụng Tiến hành cân tại chỗ được sinh khối tươi vật rơi rụng Tại mỗi ô dạng bản, lấy 1 mẫu cành rơi rụng và 1 mẫu lá rơi rụng với 0,5kg mỗi loại đem sấy khô ở nhiệt độ 80 - 1050C, sau đó cân và tính toán sinh khối khô

- Sinh khối vật rơi rụng trên 1 ha được tính theo công thức:

WVRR_i = (

1 10000



VRR

m i

)/1000 (tấn/ha) (2.6) Trong đó: WVRR_i là sinh khối (tươi, khô) bộ phận i (cành, lá rơi rụng) trong 1 ha; miVRR là tổng khối lượng (tươi, khô) bộ phận tương ứng của vật rơi rụng tính trung bình cho 5 ô dạng bản

* Xác định tổng sinh khối (tươi, khô) lâm phần:

WLP = Wtầng cây cao + WCBTT+ WVRR (tấn/ha) (2.7)

- Tổ thành được tính theo chỉ số quan trọng của loài (IV: Important Value, %)

Để xác định tổ thành tầng cây cao, đề tài sử dụng phương pháp của Daniel Marmillod (Đào Công Khanh, 1986 và Vũ Đình Huề, 1984):

so với tổng tiết diện ngang của lâm phần

Theo Daniel M, những loài cây nào có IV% > 5% thì loài đó mới thực sự

có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm phần và được tham gia vào công thức tổ thành Nếu IV% < 5% thì loài đó không được tham gia vào công thức tổ thành

b Mô phỏng các quy luật phân bố số cây theo đường kính, chiều cao Căn cứ vào phân bố thực nghiệm, tiến hành mô hình hóa quy luật cấu trúc cho phân bố lý thuyết theo các hàm phân bố như sau:







với x 0 (2.10)

 và  là hai tham số của phân bố Weibull

 là đặc trưng cho độ lệch của phân bố,  biểu thị độ nhọn của phân bố Khi  = 3, phân bố có dạng đối xứng

Khi  > 3, phân bố có dạng lệch phải

Khi  < 3, phân bố có dạng lệch trái

Khi  = 1, phân bố bị suy biến thành phân bố giảm

Tuỳ theo độ lệch của phân bố thực nghiệm mà chọn giá trị của tham

số cho phù hợp, sau đó ước lượng tham số  theo công thức:

f n

1 ).(

1 (

0

j (vai) Phân bố khoảng cách sau khi đạt cực đại ở đỉnh sẽ giảm dần khi x tăng

Các tham số của phân bố khoảng cách được ước lượng như sau:

f n

(2.14) Trong đó: f0 là tần số ứng với cỡ đường kính đầu tiên

n: là tổng số cây của các cỡ kính

Khi 1- =  thì phân bố khoảng cách trở về dạng phân bố hình học

Fx = (1-  ) x với x0 (2.15)

Nếu gọi Di là giá trị giữa của cỡ kính thứ i, Dmin là cỡ kính nhỏ nhất, k

là cự ly tổ thì Xi được xác định như sau:

 Phân bố giảm dạng hàm Meyer

Phân bố giảm là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên liên tục

Hàm mật độ có dạng: Y =  e  x

(2.17) Trong đó: Y là tần số quan sát

X: là đại lượng quan sát

 và  là hai tham số Tham số  đặc trưng cho độ lõm của

đồ thị,  càng lớn thì đồ thị càng lõm và ngược lại

* Kiểm tra giả thuyết về luật phân bố:

Cho giả thuyết H0: Fx(x) = F0(x), trong đó F0(x) là một hàm phân bố hoàn toàn xác định Để kiểm tra giả thuyết H0, người ta dùng tiêu chuẩn phù hợp khi bình phương của Pearson:

 

flt

flt) (ft χ

2.4.4.2 Phương pháp xây dựng mối quan hệ giữa các đại lượng

Đề tài xây dựng mối quan hệ giữa các đại lượng như: tương quan

D1.3/Hvn, mối quan hệ giữa sinh khối với các nhân tố điều tra lâm phần; mối quan hệ giữa sinh khối tươi và sinh khối khô

Phương trình tương quan thể hiện mối quan hệ giữa các đại lượng được xác lập bằng trình lệnh Analyze\Regression\Curve Estimation trong phần mềm SPSS Đề tài đã thử nghiệm nhiều hàm tương quan tuyến tính 1 lớp, tuyến tính nhiều lớp và các hàm phi tuyến khác nhau (Linear, Logarithmic, Inverse, Quadratic, Cubic, Power, Compound, S, Logistic, Growth, Exponential, ) Phương trình tương quan mô phỏng quan hệ giữa 2 đại lượng được coi là phù hợp nhất khi đường biểu diễn phân bố lý thuyết và thực nghiệm bám sát nhau nhất, phương trình có hệ số tương quan và hệ số xác định lớn nhất, sai tiêu chuẩn của đường hồi quy nhỏ nhất, các tham số của phương trình phải tồn tại, dạng phương trình đơn giản và dễ áp dụng nhất

2.4.4 Tổng hợp các số liệu phục vụ luận văn

Tổng hợp các số liệu phục vụ luận văn được ghi trong Bảng 2.1

Bảng 2.1 Số lƣợng ô tiêu chuẩn và số lƣợng mẫu thực vật đã sử dụng

1 Số ÔTC 1000 m2 đã lập để xác định sinh khối 27

2 Số cây tiêu chuẩn đã chặt hạ xác định sinh khối tầng cây cao 135

3 Số mẫu thân cây đã lấy về phòng thí nghiệm sấy khô 405

4 Số mẫu cành đã lấy về phòng thí nghiệm sấy khô 135

5 Số mẫu lá đã lấy về phòng thí nghiệm sấy khô 135

6 Số mẫu rễ đã lấy về phòng thí nghiệm sấy khô 270

7 Số ô thứ cấp 25 m2 đã lập để xác định sinh khối cây bụi, thảm tươi 135

8 Số mẫu thân + cành cây bụi đã lấy về phòng thí nghiệm sấy khô 540

9 Số mẫu rễ cây bụi đã lấy về phòng thí nghiệm sấy khô 540

10 Số mẫu lá cây bụi đã lấy về phòng thí nghiệm sấy khô 540

11 Số mẫu thảm tươi (dây leo, cây thân thảo) đã lấy về phòng thí

12 Số ô dạng bản 1m2 đã lập để xác định sinh khối vật rơi rụng 135

13 Số mẫu cành rơi rụng đã lấy về phòng thí nghiệm sấy khô 135

14 Số mẫu lá rơi rụng đã lấy về phòng thí nghiệm sấy khô 135

Đào và chặt hạ cây tiêu chuẩn Phân chia bộ phận

Thu gom cây bụi thảm tươi Tách bộ phận TMĐ & DMĐ Thu nhặt vật rơi rụng

Sấy mẫu tại phòng thí nghiệm Kiểm tra mẫu sấy Cân mẫu sau khi sấy

Hình 2.4 Một số hình ảnh thu thập số liệu ngoài thực địa & tại phòng thí nghiệm

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC

NGHIÊN CỨU 3.1 Điều kiện tự nhiên

14' kinh tuyến Ðông

Về mặt địa giới hành chính , Thái Nguyên giáp các tỉnh sau :

- Phía Bắc tiếp giáp tỉnh Bắc Kạn;

- Phía Tây giáp các tỉnh Vĩnh Phúc, Tuyên Quang;

- Phía Đông giáp các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang;

- Phía Nam tiếp giáp với thủ đô Hà Nội;

Tổng diện tích tự nhiên là 3.541 km² Thái Nguyên được coi là trung tâm chính trị, kinh tế của khu Việt Bắc nói riêng, của vùng trung du miền núi Đông Bắc nói chung, là cửa ngõ giao lưu kinh tế xã hội giữa vùng trung du miền núi với vùng đồng bằng Bắc bộ

3.1.2 Ðịa hình, địa thế

Mặc dù là một tỉnh trung du miền núi nhưng địa hình tỉnh Thái Nguyên lại không phức tạp lắm so với các tỉnh trung du, miền núi khác Đây là một thuận lợi của tỉnh cho việc canh tác nông, lâm nghiệp và phát triển kinh tế -

xã hội nói chung so với các tỉnh trung du miền núi khác

Diện tích vùng núi chiếm khoảng 90,73%; diện tích vùng trung du là chiếm 9,27% Ðịa hình chủ yếu là đồi núi thấp Thái Nguyên có nhiều dãy núi cao chạy theo hướng Bắc Nam và thấp dần xuống phía Nam Cấu trúc vùng núi phía Bắc chủ yếu là đá phong hóa mạnh, tạo thành khá nhiều hang động

và thung lũng nhỏ Phía Tây Nam có dãy Tam Đảo (với đỉnh cao nhất là 1.590 m), các vách núi dựng đứng và kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Ngoài ra, dãy núi Ngân Sơn bắt đầu từ Bắc Kạn chạy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam đến Võ Nhai và dãy núi Bắc Sơn chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Cả ba dãy núi Tam Đảo, Ngân Sơn và Bắc Sơn đều là những dãy núi cao che chắn gió mùa Đông Bắc

3.1.3 Khí hậu, thuỷ văn

3.1.3.1 Đặc điểm khí hậu

Theo số liệu hàng năm của Trung tâm Khí tượng thủy văn tỉnh Thái Nguyên, nhiệt độ trung bình hàng năm trên địa bàn tỉnh là 22,50

C - 23,20C, biên độ nhiệt độ ngày và đêm khá cao từ 7,0 - 7,30C Nhiệt độ trung bình tối

đa là 370C (tháng 7, 8), cao tuyệt đối là 40,30C, trung bình tối thấp là 70

C (tháng 1) Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất tập trung vào các tháng 6, 7, 8, nhiệt độ tháng thấp nhất từ tháng 12 đến tháng 1, tháng 2 năm sau Điều đáng lưu ý là nhiệt độ trung bình hàng năm ở phía Bắc và phía Nam của tỉnh chỉ chênh nhau khoảng 0,50

- 1,00C, song nhiệt độ thấp tuyệt đối trong mùa đông chênh lệch nhau khá nhiều (ở Định Hóa là 0,40C còn ở thành phố Thái Nguyên là 30C) Tổng số giờ nắng trong năm dao động từ 1.300 đến 1.750 giờ

và phân phối tương đối đều cho các tháng trong năm

Mùa đông thường chia thành 3 vùng rõ rệt: Vùng lạnh nhiều (nằm ở huyện Võ Nhai); vùng lạnh vừa (gồm các huyện Định Hóa, Phú Lương và phía nam huyện Võ Nhai); vùng ấm (gồm các huyện Đại Từ, thành phố Thái Nguyên, Đồng Hỷ, Phú Bình, Phổ Yên và thị xã Sông Công)

Lượng mưa trung bình hàng năm đạt khoảng 2.000 - 2.500 mm (cao nhất vào tháng 8 và thấp nhất vào tháng 1) Mưa thường tập trung từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa trong thời gian này đạt 1.471 mm ở Định Hóa và 1.726 mm

ở thành phố Thái Nguyên, chiếm khoảng 85 - 87% tổng lượng mưa cả năm

Theo số liệu thống kê theo dõi của Trạm khí tượng thủy văn tỉnh Thái Nguyên, riêng lượng mưa tháng 8 chiếm gần 30% tổng mưa cả năm nên thường gây ra lũ lụt Vào mùa khô, lượng mưa trong tháng chỉ bằng 0,5% lượng mưa cả năm

Tần suất sương muối thường xảy ra vào cuối tháng 12 và tháng 1 hàng năm Khu vực thường hay xuất hiện thời tiết sương muối là Võ Nhai, Phú Bình Độ ẩm không khí trung bình từ 80 - 85%

m3 nước, chủ động tưới tiêu cho 12.000 ha lúa 2 vụ, hoa màu, cây công nghiệp và cung cấp nước sinh hoạt cho thành phố Thái Nguyên và thị xã Sông Công

Sông Cầu nằm trong hệ thống sông Thái Bình, có lưu vực 3.480 km2

, bắt nguồn từ Chợ Đồn chảy theo hướng Bắc - Đông Nam Lưu lượng nước mùa mưa là 3500 m3

/s, mùa kiệt là 7,5 m3/s Trên sông này có hệ thống thuỷ nông sông Cầu (trong đó có đập dâng thác Huống) tưới cho 24.000 ha lúa 2

vụ của huyện Phú Bình (Thái Nguyên) và Hiệp Hoà, Tân Yên (Bắc Giang)

Mùa lũ trên các sông trong tỉnh bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào cuối tháng 10, đầu tháng 11, tỷ lệ xuất hiện lũ nhiều vào các tháng 6 - 9 Số trận lũ trung bình /năm từ 1,5 - 2,0 trận, năm nhiều có tới 4 trận lũ Mùa khô bắt đầu vào tháng 11 và kết thúc vào cuối tháng 4 Lượng nước trên sông trong các tháng này bình quân mỗi tháng chỉ bằng 0,5 - 2,0% tổng lượng nước trên sông

cả năm Do lượng mưa phân bố không đều giữa các tháng trong năm nên vào những tháng mùa cạn nước trên sông suối thường không đáp ứng được cho nhu cầu dùng nước cho sản xuất và sinh hoạt của nhân dân

3.1.4 Địa chất, thổ nhưỡng

Theo tài liệu thổ nhưỡng và kết quả điều tra bổ sung những năm gần đây cho thấy tỉnh Thái Nguyên có nhiều loại đất khác nhau được hình thành bởi quá trình feralit Trong đó:

- Đất feralit núi chiếm 48,1% diện tích tự nhiên, phân bố ở độ cao trên 200m

- Đất feralit đồi chiếm 31,1% diện tích tự nhiên

- Đất dốc tụ và đất đồng bằng trên thềm phù sa cổ, phù sa sông suối chiếm 12,4% diện tích tự nhiên

Điều này cho thấy tài nguyên đất của tỉnh Thái Nguyên khá đa dạng, phần lớn đất đai thích hợp cho phát triển nông, lâm nghiệp

3.1.5 Hiện trạng đất đai và tài nguyên rừng

Tổng diện tích đất tự nhiên toàn tỉnh là 354.150,15 ha, trong đó diện tích đất cho sản xuất nông nghiệp chiếm khoảng 23%, diện tích đất có rừng chiếm gần 48%, còn lại là diện tích đất phi nông nghiệp (đất ở, đất chuyên dùng, …)

Theo số liệu của Bộ NN &PTNT tính đến ngày 31/12/2008, diện tích có rừng của tỉnh Thái Nguyên là 167.904 ha với độ che phủ là 45,3%, trong đó diện tích rừng tự nhiên là 99.922 ha (chiếm gần 59,5%), diện tích rừng trồng là 67.982

ha (chiếm 40,5%) và diện tích mới trồng là 7.571 ha, trong đó rừng tự nhiên phân

bố tập trung ở các huyện: Võ Nhai, Định Hóa, Đại Từ, Đồng Hỷ, Phú Lương

* Hệ động thực vật rừng: Theo ước tính, hệ thực vật toàn tỉnh có khoảng

490 loài thuộc 344 chi, 130 họ của 8 ngành thực vật bậc cao có mạch, trong đó,

có 207 loài cây gỗ nhỡ và lớn thuộc 60 họ (có 117 loài chiếm ưu thế trong các loài cây rừng), các loài dây leo thuộc 17 họ Ngoài ra, còn có 20 loài thực vật bậc cao thủy sinh thuộc các họ Hòa thảo, Cói, Rong tóc tiên, … Hệ động vật rừng của tỉnh có khoảng 213 loài, trong đó lớp thú có 51 loài thuộc 19 họ, lớp chim có

140 loài thuộc 45 họ, lớp bò sát 5 loài thuộc 15 họ, lưỡng cư 17 loài thuộc 5 họ

3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Tỉnh Thái Nguyên có 9 đơn vị hành chính: Thành phố Thái Nguyên; Thị xã Sông Công và 7 huyện: Phổ Yên, Phú Bình, Đồng Hỷ, Võ Nhai, Định Hóa, Đại Từ, Phú Lương Tổng số gồm 180 xã, trong đó có 125 xã vùng cao

và miền núi, còn lại là các xã đồng bằng và trung du

3.2.1 Dân tộc, dân số và lao động

Theo số liệu thống kê tính đến tháng 12 năm 2007, dân số tỉnh Thái Nguyên là 1.137 nghìn người thuộc trên 30 dân tộc cùng sinh sống, trong đó có

8 dân tộc chủ yếu đó là Kinh, Tày, Nùng, Sán Dìu, H’mông, Sán Chay, Hoa và Dao (đông nhất là dân tộc Kinh chiếm 75,5%; dân tộc Tày chiếm 10,7%; dân tộc Nùng chiếm 5,1%; dân tộc Sán Dìu 2,4%; dân tộc Sán Chay chiếm 2,79%; dân tộc Dao 2,1%; dân tộc H’mông và các dân tộc thiểu số khác chiếm khoảng 1,41%) Mật độ dân số trung bình của tỉnh là 321 người/km2 (tại thành phố Thái Nguyên mật độ dân cư khoảng trên 1260 người/km2, trong khi đó ở vùng cao như huyện Võ Nhai chỉ có 74 người/km2) Tốc độ tăng dân số hàng năm trong những năm gần đây là 0,9%

Số người trong độ tuổi lao động khoảng trên 700 nghìn người chiếm 58% dân số và bình quân mỗi năm có thêm khoảng 15 nghìn người đến tuổi lao động Lực lượng lao động dồi dào, nhưng chưa sử dụng hết Hiện nay, còn rất nhiều người ở độ tuổi lao động chưa có việc làm thường xuyên, con số này còn cao hơn vào những tháng nông nhàn

Đời sống của người dân gần đây đã được cải thiện rõ rệt : Mức thu nhập bình quân đầu người tăng từ 450.000đ/người/năm (2005) lên 800.000đ/ người/năm (2007) Sản lượng lương thực đạt ngưỡng 400 nghìn tấn/năm; sản lượng chè đạt gần 150 nghìn tấn/năm, giá trị thu nhập bình quân đạt 46 triệu đồng/ha/năm

3.2.2 Giáo dục, y tế

* Giáo dục: Thái Nguyên được cả nước biết đến là một trung tâm đào

tạo nguồn nhân lực lớn thứ 3 sau Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh với 6 Trường Đại học, 11 trường Cao đẳng và trung học chuyên nghiệp, 9 trung tâm dạy nghề, mỗi năm đào tạo được khoảng gần 100.000 lao động

* Y tế: Thái Nguyên được coi là một trung tâm y tế của vùng Đông Bắc

với 01 Bệnh viên Đa khoa TW, 9 Bệnh viện cấp tỉnh và 14 Trung tâm y tế cấp huyện với hệ thống khá hiện đại và hoàn chỉnh Hoạt động y tế được duy trì thường xuyên, liên tục, đan xen với các chương trình quốc gia, từ tuyến tỉnh đến các trạm y tế cơ sở đã đẩy lùi nhiều bệnh tật, tăng cường chăm sóc sức khỏe người dân, tạo được niềm tin trong đồng bào dân tộc

3.2.3 Cơ sở hạ tầng

* Giao thông: Thái Nguyên có vị trí rất thuận lợi về giao thông, cách sân

bay quốc tế Nội Bài 50 km, cách biên giới Trung Quốc 200 km, cách trung tâm

Hà Nội 75 km và cảng Hải Phòng 200 km Thái Nguyên còn là điểm nút giao lưu thông qua hệ thống đường bộ, đường sắt, đường sông hình rẻ quạt kết nối với các tỉnh thành, đường quốc lộ 3 nối Hà Nội đi Bắc Kạn; Cao Bằng và cửa khẩu Việt Nam - Trung Quốc; quốc lộ 1B Lạng Sơn; quốc lộ 37 Bắc Ninh, Bắc Giang Hệ thống đường sông Đa Phúc - Hải Phòng; đường sắt Thái Nguyên -

Hà Nội - Lạng Sơn

* Mạng lưới điện: Thái Nguyên là tỉnh có mạng lưới điện tương đối

hoàn chỉnh Toàn bộ các huyện trong tỉnh đều có lưới điện quốc gia, trong đó thành phố Thái Nguyên, thị xã Sông Công và các thị trấn, huyện có lưới điện hoàn chỉnh, đáp ứng tốt cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất

* Hệ thống nước sạch và tưới tiêu: Thái Nguyên có 2 nhà máy nước là

Thành phố Thái Nguyên và Thị xã Sông Công (công suất của Nhà máy nước Thái Nguyên đạt 30.000 m3/ngày đêm; nhà máy nước thị xã Sông Công với

công suất thiết kế 30.000 m3/ngày đêm) Một số thị trấn huyện lỵ của tỉnh đã

có hệ thống cấp nước sạch

Toàn tỉnh có 1.146 công trình thuỷ lợi, hơn 1,4 nghìn km kênh mương được kiên cố, bảo đảm tưới tiêu ổn định cho 23 nghìn ha lúa vụ đông xuân, 34 nghìn ha lúa vụ mùa, 5 nghìn ha ngô đông,

3.3 Nhận xét và đánh giá chung

3.3.1 Thuận lợi

- Thái Nguyên có điều kiện tự nhiên rất thuận lợi cho sản xuất lâm nghiệp với địa hình chính là núi thấp, núi trung bình và đồi gò, là đối tượng chính cho sản xuất lâm nghiệp Nằm trong vành đai nhiệt đới gió mùa, điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp cho nhiều loài cây rừng sinh trưởng và phát triển, trong đó các trạng thái rừng phục hồi IIB là khá phổ biến

- Với vị trí địa lý thuận lợi, Thái Nguyên được coi là cửa ngõ giao lưu kinh

tế - xã hội giữa vùng trung du miền núi với vùng đồng bằng Bắc bộ Đây là lợi thế để phát triển mạnh kinh tế đặc biệt là kinh tế lâm nghiệp, đáp ứng nhu cầu

sử dụng gỗ, củi tại chỗ, sản xuất nguyên liệu công nghiệp và chế biến đồ mộc dân dụng, góp phần phát triển kinh tế - xã hội, nâng cao đời sống người dân trong tỉnh, đặc biệt là người dân nông thôn miền núi

- Điều kiện kinh tế - xã hội trong thời gian qua đã có những bước phát triển,

ổn định, hệ thống cơ sở hạ tầng phát triển đồng bộ, đặc biệt ở các vùng nông thôn, miền núi Với điều kiện giao thông thuận tiện , có tiềm năng lớn về đất đai , lao động, trong những năm qua đã thu hút được một lực lượng lao động lớn vào sản xuất nông - lâm nghiệp, đặc biệt là phát triển rừng Nhiều mô hình quản lý, bảo vệ rừng tốt đã được đúc rút

3.3.2 Khó khăn

- Mặc dù có tiềm năng đất đai khá lớn nhưng một phần diện tích của địa phương còn phải chịu tình trạng thiếu nước vào mùa khô Hàng năm, điều