TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG CACBON TRONG LƯỢNG RƠI VÀ CÂY GỖ CHẾT CỦA RỪNG NGẬP MẶN TRỒNG TẠI XÃ NAM PHÚ, HUYỆ
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG CACBON TRONG LƯỢNG RƠI VÀ CÂY GỖ CHẾT CỦA RỪNG NGẬP MẶN TRỒNG TẠI XÃ NAM PHÚ, HUYỆN TIỀN HẢI, TỈNH THÁI BÌNH
Sinh viên thực hiện: Ma Thu Huyền
Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Hồng Hạnh
Hà Nội, năm 2014
Trang 2LỜI CẢM ƠN!
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Hồng Hạnh, người đã hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo, tận tình giúp em trong suốt quá trình nghiên cứu để em hoàn thành đồ án này
Em xin chân thành cảm ơn khoa Môi trường đặc biệt là các thầy cô ở bộ môn Độc học, các thầy cô ở phòng Thí nghiệm trường Đại học Tài nguyên và Môi trường
Hà Nội đã nhiệt tình chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt thời gian nghiên cứu
Em cũng xin gửi lời cảm ơn trân thành tới các thầy trong Trung tâm Nghiên cứu
hệ sinh thái rừng ngập mặn, Đại học Sư phạm Hà Nội đã giúp đỡ em trong quá trình đi lấy mẫu và tiếp cận tài liệu Cháu xin gửi lời cảm ơn đến các bác trồng rừng ở xã Nam Phú, huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình đã giúp đỡ chúng cháu trong suốt quá trình đi lấy mẫu Và cũng xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả bạn bè cùng những người thân yêu trong gia đình đã dành cho em sự giúp đỡ, động viên trong suốt quá trình học tập nghiên cứu
Trong quá trình thực tập và làm đồ án, mặc dù đã cố gắng vận dụng những kỹ năng và kiến thức đã được học vào thực tế nhưng do vẫn còn thiếu kinh nghiệm nên không tránh khỏi thiếu sót trong quá trình thực tập và hoàn thành đồ án Em rất mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô để đề tài của em được hoàn thiện nhất
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội ngày 10, tháng 06 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Ma Thu Huyền
Trang 3MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1 Tính cấp thiết của đề tài 1
2 Mục tiêu của đề tài 3
3 Nội dung nghiên cứu 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4
1.1 Năng suất lượng rơi 4
1.2 Phương pháp nghiên cứu năng suất lượng rơi và hàm lượng cacbon trong lượng rơi của rừng ngập mặn 6
1.2.1 Phương pháp nghiên cứu năng suất lượng rơi 6
1.2.2 Phương pháp nghiên cứu năng suất lượng rơi theo IPCC 6
1.2.3 Phương pháp xác định hàm lượng cacbon trong lượng rơi và cây gỗ chết trong rừng ngập mặn 7
CHƯƠNG 2 8
ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 8
2.1 Đối tượng nghiên cứu 8
2.1.1 Loài Trang (Kandelia obovata) 8
2.1.2 Cây Bần Chua (Sonneratia caseolaris) 9
2.1.3 Giá trị sử dụng 11
2.2 Địa điểm nghiên cứu 11
2.2.1 Địa điểm nghiên cứu 11
2.2.2 Đặc điểm rừng trồng khu vực nghiên cứu 15
2.3 Thời gian nghiên cứu 17
2.4 Phương pháp nghiên cứu 17
2.4.1 Phương pháp bố trí ô thí nghiệm 17
2.4.2 Phương pháp nghiên cứu năng suất lượng rơi 18
2.4.3 Phương pháp xác định hàm lượng cacbon trong lượng rơi 18
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 20
3.1 Năng suất lượng rơi và hàm lượng cacbon trong lượng rơi 20
3.1.1 Năng suất lượng rơi tổng số theo tuổi rừng 20
Trang 43.1.2 Hàm lượng cacbon trong lượng rơi 23
3.2 Hàm lượng cacbon trong cây gỗ chết 26
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 27
KẾT LUẬN: 27
KIẾN NGHỊ: 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO 28
PHỤ LỤC 30
Trang 5DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Diễn biến thời tiết khí hậu tại khu vực nghiên cứu……… 13 Bảng 2.2 Đặc điểm rừng hỗn giao trồng ở khu vực nghiên cứu……… 16 Bảng 3.1 Năng suất lượng rơi tổng số theo tuổi rừng trong tháng 4………… …… 19 Bảng 3.2 Thành phần lượng rơi (g/m2)……… 21 Bảng 3.3 Lượng cacbon trong lượng rơi cung cấp cho đất rừng……… 22 Bảng 3.4 So sánh hàm lượng cacbon trong lượng rơi cung cấp cho đất giữa rừng trồng hỗn giao loài trang và bần chua với rừng trồng thuần loài trang……… 24 Bảng 3.5 Hàm lượng cacbon trong cây gỗ chết……… 25
Trang 6DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 Cây trang (Kandelia obovata)……… 8
Hình 2.2a Cây bần chua (Sonneratia caseolaris)……… 9
Hình 2.2b Cây bần và hoa 10
Hình 2.3 Khu vực lấy mẫu (xã Nam Phú, huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình)…………12
Hình 2.4 Rừng 11 tuổi……… 14
Hình 2.5 Rừng 13 tuổi……… 15
Hình 2.6 Sơ đồ bố trí các ô thí nghiệm ở khu vực nghiên cứu……….17
Hình 3.1 Năng suất lượng rơi tổng số theo tuổi rừng (tấn/ha)……….20
Hình 3.2 Thành phần lượng rơi ở các độ tuổi khác nhau của rừng……… 21
Hình 3.3 Hàm lượng cacbon trong lượng rơi cung cấp cho đất rừng……… 23
Trang 7DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
- RNM: Rừng ngập mặn
- NSLR: Năng suất lượng rơi
- IPCC: Uỷ ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (Intergovermental panel
on Climate change)
- REDD: Giảm phát thải gây hiệu ứng nhà kính do mất rừng và suy thoái rừng
tại các nước đang phát triển (Reducing Emission from Deforestation and
Degradation in developing countries)
- REDD+ : Giảm phát thải gây hiệu ứng nhà kính do mất rừng và suy thoái rừng kết hợp với bảo tồn, quản lý bền vững và tăng cường trữ lượng cacbon rừng ở các nước đang phát triển
Trang 81
MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Rừng ngập mặn là kiểu rừng phát triển trên vùng đất lầy, ngập nước mặn vùng cửa sông, ven biển, dọc theo các sông ngòi, kênh rạch có nước lợ chịu tác động trực tiếp của thủy triều, phân bố ở các vùng nhiệt đới và Á nhiệt đới Nằm trong mối tương tác giữa đất liền và biển nên rừng ngập mặn có giá trị kinh tế và tầm quan trọng đặc biệt là một nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá đối với con người Rừng ngập mặn có tác dụng to lớn trong ngăn ngừa và giảm thiểu khí cacbon góp phần vào giảm thiểu biến đổi khí hậu toàn cầu
Rừng ngập mặn cung cấp các lâm sản có giá trị như than, củi, gỗ, thực phẩm, dược phẩm đây còn là nơi nuôi dưỡng và sinh sản của nhiều loại hải sản, chim nước, chim di cư và một số loài động vật có ý nghĩa kinh tế lớn Ngoài ra, rừng ngập mặn còn có tác dụng to lớn trong việc hạn chế gió bão, sóng lớn, bảo vệ bờ biển, sông, hạn chế xói lở, mở rộng diện tích bãi bồi, hạn chế sự xâm nhập mặn Rừng ngập mặn còn
là điểm du lịch sinh thái có tiềm năng và triển vọng đóng góp vào sự phát triển kinh tế đất nước
Rừng ngập mặn góp phần đáng kể vào việc điều hòa khí hậu, hấp thụ và tích lũy CO2 giảm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu
Việt Nam là một nước có vị trí địa lý nằm trong vành đai nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, có đường bờ biển dài hơn 3260km với hệ thống sông ngòi chằng chịt là điều kiện thuận lợi cho hệ sinh thái rừng ngập mặn phát triển phong phú và đa dạng Tuy nhiên, trong những năm gần đây, rừng ngập mặn đang suy giảm về số lượng và chất lượng Các yếu tố tự nhiên như gió, bão góp phần phá hủy rừng nhưng nguyên nhân sâu xa là do tác động của con người Sức ép về việc gia tăng dân số và sự thiếu hiểu biết của người dân về rừng ngập mặn đã dẫn đến mất rừng gây hậu quả nghiêm trọng
là đất đai bị suy thoái, môi trường bị ô nhiễm, thiên tai và nhiều hiện tượng thời tiết cực đoan gia tăng
Để góp phần vào việc giảm biến đổi khí hậu thì cần phải nâng cao năng lực trong các vấn đề ứng phó với biến đổi khí hậu, giảm nhẹ phát thải khí nhà kính, khai thác, sử dụng một cách hiệu quả tài nguyên thiên nhiên, bảo tồn đa dạng sinh học Một trong những hành động thiết thực là đẩy mạnh các giải pháp phục hồi, tái sinh các hệ sinh thái tự nhiên bị suy thoái đặc biệt là hệ sinh thái rừng ngập mặn
Giảm phát thải khí nhà kính đặc biệt khí CO2 là điều kiện cần và đủ để giảm biến đổi khí hậu Nhiều chương trình quốc tế đã nghiên cứu về khả năng tích lũy, hấp
Trang 92
thụ cacbon của rừng, vai trò của rừng trong việc giảm phát thải khí nhà kính, ứng phó với biến đổi khí hậu Đây là nguyên nhân dẫn đến cách tiếp cận mới trong ứng phó với biến đổi khí hậu Việc sử dụng cơ chế tài chính với mục tiêu giảm phát thải một cách hiệu quả
Chương trình REDD (Reducing Emission from Deforestation anh Forest Degradation) – Giảm phát thải (khí nhà kính) từ mất rừng và suy thoái rừng là sáng kiến toàn cầu đã được Hội nghị các nước thành viên lần thứ 13 (COP13) của Công ước khung Liên hợp quốc về Biến đổi khí hậu (UNFCCC) thông qua tại Ba-li (Indonesia) năm 2007 REDD+ là giai đoạn sau của REDD, REDD+ được lấy ý tưởng từ các nước đang phát triển giảm tỉ lệ mất rừng và suy thoái rừng (so với một giai đoạn tham thảo)
để nhận được thù lao về mặt tài chính (từ phía các nước phát triển) Mục tiêu thứ nhất của REDD+ là giảm phát thải Tuy nhiên, REDD+ có tiềm năng cung cấp nhiều lợi ích khác như xóa đói giảm nghèo trong lĩnh vực lâm nghiệp, bảo tồn đa dạng sinh học…
Nhận được tầm quan trọng của rừng đối với việc giảm thiểu biến đối khí hậu và lợi ích khi tham gia REDD+, chính phủ Việt Nam đã nhanh chóng áp dụng và triển khai Khung chương trình REDD+ Mục tiêu chung của Việt Nam khi tham gia chương trình REDD+ là đóng góp vào việc giảm phát thải khí nhà kính, tăng trữ lượng cacbon của rừng, bảo tồn đa dạng sinh học đồng thời góp phần vào xóa đói giảm nghèo, bảo
vệ môi trường và thúc đẩy phát triển bền vững ở Việt Nam Vấn đề định lượng cacbon của rừng hay ước tính được sinh khối, trữ lượng cacbon của rừng lưu trữ, lượng CO2
hấp thụ hoạc phát thải trong quá trình quản lý rừng là điều kiện cần thiết để tham gia chương trình REDD+ ở Việt Nam
Để tham gia được chương trình REDD+ thì phải tính được trữ lượng cacbon của rừng Theo IPCC, 2006 đã đưa ra cách tính toán hàm lượng cacbon tích lũy của rừng qua năm bể chứa cacbon như sau:
- Bể chứa 1: lượng cacbon của cây trên mặt đất
- Bể chứa 2: lượng cacbon của cây dưới mặt đất (trong rễ)
- Bể chứa 3: lượng cacbon trong lượng rơi (cành, lá rụng)
- Bể chứa 4: lượng cacbon của cây trong đất
- Bể chứa 5: lượng cacbon trong cây đổ và chết
Trong khuân khổ đồ án tốt nghiệp, tôi lựa chọn nghiên cứu định lượng cacbon
trong bể chứa 3 và bể chứa 5 với đề tài: “Nghiên cứu định lượng cacbon trong lượng
rơi và cây gỗ chết của rừng ngập mặn trồng tại xã Nam Phú, huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình”
Trang 103
Kết quả của đề tài bước đầu đánh giá khả năng tích lũy cacbon của rừng ngập mặn để phục vụ quản lý nhà nước về giảm phát thải khí nhà kính, cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng và thực hiện các chương trình cắt giảm khí nhà kính
2 Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu định lượng cacbon trong lượng rơi và cây gỗ chết của rừng ngập mặn để đánh giá khả năng tạo bể chứa cacbon trong rừng ngập mặn góp phần làm giảm khí nhà kính và ứng phó biến đổi khí hậu
- Cung cấp thông tin và số liệu khoa học cho việc thực hiện các chương trình REDD, REDD+ tại Việt Nam
3 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu năng suất lượng rơi và cây gỗ chết của rừng trồng hỗn giao giữa hai
loài: trang (Kandelia obovata) và bần chua (Sonneratia caseolaris) tại xã Nam Phú,
huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình vào các năm 2000, 2002, 2003 (rừng 13 tuổi, rừng 11 tuổi và rừng 10 tuổi)
- Nghiên cứu hàm lượng cacbon trong lượng rơi và cây gỗ chết của rừng trồng
hỗn giao giữa hai loài trang (Kandelia obovata) và bần chua (Sonneratia caseolaris)
tại khu vực nghiên cứu
- Từ kết quả nghiên cứu trên, đánh giá khả năng tạo bể chứa cacbon trong sinh khối của lượng rơi và cây gỗ chết của khu vực nghiên cứu
Trang 114
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Năng suất lượng rơi
Trong hệ sinh thái rừng ngập mặn, lượng rơi là nhân tố quan trọng đối với quá trình tích lũy vật chất hữu cơ trong đất rừng ngập mặn (RNM) Thông qua quá trình quang hợp, cây rừng sử dụng CO2 trong không khí để tổng hợp chất hữu cơ Chất hữu
cơ được tổng hợp một phần phục vụ cho việc phân giải tạo ra các chất đơn giản và năng lượng cho cây, phần nhỏ còn lại được trả về cho đất rừng thông qua lượng rơi (cành, lá…)
Năng suất lượng rơi (NSLR) được tính bằng tổng trọng lượng khô của tất cả các
bộ phận rơi rụng của thực vật như: lá, cành, hoa, quả… rơi rụng trên một đơn vị diện tích (m2, km2, ha…) trong một khoảng thời gian nhất định (ngày, tháng, năm…)
Nghiên cứu năng suất lượng rơi có ý nghĩa vì nó là một chỉ tiêu dùng để đánh giá năng suất sơ cấp (GPP) của rừng
GPP = NPP (tăng lượng sinh khối + lượng rơi) + hô hấp
Trong đó: GPP: Năng suất tổng số
NPP: Năng suất thuần (là chỉ tiêu để đánh giá mức độ tích
lũy cacbon của hệ sinh thái rừng) Nghiên cứu NSLR rất quan trọng vì đây là bước đầu cho các nghiên cứu về lượng cacbon tích lũy trong rừng ngập mặn Ngoài ra NSLR trong rừng còn giúp đánh giá dòng năng lượng của hệ sinh thái Thực vật rừng ngập mặn là điểm khởi đầu trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái rừng ngập mặn Thông qua NSLR xác định được hàm lượng cacbon trong lượng rơi trả lại cho đất rừng, đánh giá một phần cacbon trong chu trình cacbon của rừng ngập mặn Ngoài ra, lượng rơi là một khâu tuần hoàn và biến đổi vật chất có ảnh hưởng đến sự phát triển và tiến hóa của hệ sinh thái Việc nghiên cứu NSLR không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà còn có giá trị về mặt thực tiễn góp phần quản lý và sử dụng rừng ngập mặn hợp lý hơn, nhất là trong việc nuôi trồng thủy hải sản trong rừng ngập mặn
Để nghiên cứu năng suất lượng rơi, phần lớn tác giả thường sử dụng bẫy lượng rơi (Litterfall trap) với nhiều kích cỡ khác nhau, đặt tại các vị trí cần nghiên cứu để hứng các bộ phận của cây như: hoa, lá, cành, trụ mầm… rơi rụng từ trên cây xuống
Trang 125
Năm 1964 Bray.J.R và Goham đã sử dụng các bẫy lượng rơi làm bằng khung
gỗ hình vuông có kích thước 0,5 x 0,5m gắn lưới đan bằng sợi nylon, bẫy đặt cách mặt đất 1m (dẫn Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2008) [2]
Lugo.A.E và Snedaker, S.C (1974) tính được lá rơi trung bình tổng quát ở Puerto Rico là 7,3 tấn/ha/năm và ở Nam Frolida là 4,9 tấn/ha/năm, Bun, J.S, 1979 cho biết lượng lá rơi là ở Queensland là 3,8 – 17,7 tấn/ha/năm (dẫn Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2008) [2]
Trên thế giới, Pool P J và cộng sự (1975) đã sử dụng bẫy lượng rơi có kích thước 0,5m x 0,5m với mắt lưới là 1mm2 để nghiên cứu NSLR của 6 loại RNM ở miền Nam Florida và ở Puerto Rico, bẫy lượng rơi được đặt dọc theo mặt cắt ngang của rừng, các bẫy đặt cách nhau khoảng 10m Để tránh sự phân huỷ mẫu, các bẫy được đặt cao hơn mực nước triều cao nhất Mẫu lượng rơi được thu nhặt trong khoảng thời gian (14 - 21) ngày/1 lần, sau đó lượng rơi được sấy khô cho tới trọng lượng khô không đổi Kết quả nghiên cứu cho biết, lượng lá rơi trung bình của RNM ở miền Nam Florida là 4,9 tấn/ha/năm, còn lượng lá rơi trung bình của RNM
ở Puerto Rico là 7,3 tấn/ha/năm (dẫn Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2008) [2]
Năm 1981, tại Hội nghị Hải dương học quốc tế ở Tokyo Nhật Bản, các nhà khoa học đã giới thiệu mô hình bẫy lượng rơi mới với kích thước mỗi bẫy là 1m2 và 4m2, mắt lưới là 1mm2(dẫn Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2008) [2] Các nhà khoa học cũng nhấn mạnh tuỳ thuộc vào mật độ của cây rừng để sử dụng các loại bẫy có kích thước khác nhau cho phù hợp Aksornkoae S (1983) đã ứng dụng mô hình bẫy lượng rơi với kích thước 1m2, mắt lưới 1mm2 để nghiên cứu NSLR của rừng đước
(R apiculata) và rừng mắm (A marina) ở Thái Lan Kết quả cho biết, NSLR của
rừng đước là 883 – 978 g/m2/năm, còn NSLR của rừng mắm là 964 - 1002 g/m2/năm (dẫn Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2008) [2]
Năng suất lượng rơi của RNM cao hay thấp phụ thuộc vào loài cây, tuổi cây, kiểu rừng trồng hay rừng tự nhiên, rừng thuần loại hay rừng hỗn giao và vị trí địa lý Thành phần lượng rơi của rừng cũng không giống nhau, năng suất lượng rơi lá thường chiếm tỷ
lệ cao nhất trong NSLR tổng số và NSLR thường bị biến động theo các tháng trong năm (Chimner và cs., 2005) (dẫn Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2008) [2]
Ở Việt Nam, Nguyễn Hoàng Trí (1986) [8] đã nghiên cứu NSLR của rừng đước đôi (R apiculata) ở Cà Mau Tác giả dùng bẫy lượng rơi có kích thước 0,5m x 0,5m, mắt lưới là 1mm2, kết quả cho biết NSLR tổng số trung bình là 2,673 g/m2/ngày