Xác đinh dự trữ CO2 hấp thụ của các trạng thái rừng khộp tại tỉnh đăk lắk

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ THỊ TÚ XÁC ĐỊNH TRỮ LƯỢNG CO2 HẤP THỤ CỦA CÁC TRẠNG THÁI RỪNG KHỘP TẠI TỈNH ĐĂK LĂK LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ THỊ TÚ XÁC ĐỊNH TRỮ LƯỢNG CO2 HẤP THỤ CỦA CÁC TRẠNG THÁI RỪNG KHỘP TẠI TỈNH ĐĂK LĂK Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Võ Đại Hải Hà Nội, 2011 ĐẶT VẤN ĐỀ Biến đổi khí hậu không mối quan tâm quốc gia, tổ chức mà toàn giới Nguyên nhân chủ yếu gây biến đổi khí hậu nóng lên bầu không khí nồng độ khí nhà kính (chủ yếu C02) có xu hướng gia tăng nhanh Chỉ 100 năm qua, nồng độ CO2 khí tăng từ 250 ppm lên tới 360 ppm vào năm 2000 (IPCC, 2001) 385 ppm vào năm 2007 (Trevor, 2008) Ở giai đoạn nay, nồng độ khí CO2 tăng khoảng 10% chu kỳ 20 năm (UNFCCC, 2005) Theo dự báo chuyên gia, biện pháp hữu hiệu để giảm bớt khí thải nhà kính, nhiệt độ mặt đất tăng lên 1,80 - 6,40 vào năm 2100, lượng mưa tăng lên - 10%, băng cực vùng núi cao tan nhiều hơn, mức nước biển dâng lên khoảng 70 100 cm gây hậu hậu nặng nề cho người Sự đời Nghị định thư Kyoto dựa Công ước khung Liên hiệp quốc biến đổi khí hậu (United Nations Framework Convention on Climate Change) (UNFCCC - 1992) thể quan tâm toàn nhân loại vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu Nghị định đưa vào tháng 12 năm 1997 có 160 quốc gia thông qua, có Việt Nam thông qua, ký kết với chế quan trọng là: Cơ chế Đồng thực (JI), chế Phát triển (CDM) chế Mua bán quyền phát thải (ET) Trong chế chế phát triển chế mềm dẻo đem lại nhiều lợi ích cho nước phát triển Tuy nhiên, Nghị định thư Kyoto hết hạn năm 2012 giới dần chuyển sang thị trường Carbon tự nguyện Liên hiệp quốc thiết lập chương trình cắt giảm khí thải CO cách hỗ trợ nước nghèo bảo tồn rừng, sáng kiến mang tên REDD (Reduced Emission from Deforestation and Forest Degradation in Developping countries): ”Giảm việc phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính rừng suy thoái rừng quốc gia phát triển” hội nghị Copenhagen thiết lập sau nghị định Kyoto hết hiệu lực Đây công cụ vừa giúp giữ rừng vừa tạo sinh kế cho người dân nghèo chỗ để khuyến khích họ bảo vệ rừng REDD vận hành chế Từ việc thực định 380/QĐ-TTg sách thí điểm chi trả dịch vụ môi trường rừng (ngày 10/04/2008) định Số 158/QĐ-TTg phê duyệt Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu (ngày 02/12/2008) tới Chính phủ ban hành nghị định số 99/2010/NĐ-CP sách chi trả dịch vụ môi trường rừng (ngày 24/9/2010), tạo hội cải thiện sống sinh kế tốt cho người dân tham gia vào công tác bảo vệ phát triển rừng Vấn đề Việt Nam phải xác định giá trị dịch vụ môi trường mà rừng mang lại bao gồm giá trị lưu giữ hấp thụ carbon rừng làm sở để triển khai sách chi trả dịch vụ môi trường rừng Do đó, cần có thêm nghiên cứu đánh giá khả hấp thụ CO2 kiểu thảm thực vật rừng nhằm đưa sách chi trả cho chủ rừng cộng đồng vùng cao việc bảo vệ phát triển rừng Rừng Khộp Đăk Lăk hệ sinh thái đặc thù khu vực Tây Nguyên, khu vực rộng lớn mà diện tích rừng tự nhiên chiếm 20% tổng diện tích rừng nước Tuy nhiên, khu vực Tây Nguyên nói riêng Việt Nam nói chung, công trình nghiên cứu nhằm lượng hóa khả hấp thụ CO2 rừng chủ yếu thực cho rừng trồng, rừng tự nhiên quan tâm nghiên cứu Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài “Xác định trữ lượng CO2 hấp thụ trạng thái rừng Khộp tỉnh Đăk Lăk” đặt cấp thiết có ý nghĩa Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên giới 1.1.1 Nghiên cứu sinh khối rừng Sinh khối tổng lượng chất hữu có đơn vị diện tích thời điểm tính tấn/ha theo khối lượng khô (Ong, J.E & cs, 1984) (dẫn theo Vũ Đoàn Thái, 2003) [19] Sinh khối bao gồm tổng khối lượng thân, cành, lá, hoa, quả, rễ mặt đất, mặt đất Việc nghiên cứu sinh khối rừng sở đánh giá lượng carbon tích lũy rừng, có ý nghĩa lớn việc đánh giá chất lượng phục vụ cho quản lý sử dụng tài nguyên rừng Ngay từ kỷ 17 giới có nghiên cứu lĩnh vực sinh lý thực vật, vai trò, chế hoạt động diệp thực vật màu xanh trình quang hợp để tạo sản phẩm hữu tác động yếu tố tự nhiên đất, nước, không khí lượng mặt trời Nhờ áp dụng thành tựu khoa học hoá phân tích, hoá thực vật đặc biệt vận dụng nguyên lý tuần hoàn vật chất thiên nhiên, nhà khoa học thu thành tựu đáng kể kỷ XIX Một số nghiên cứu tiêu biểu tóm tắt lại sau: - Xây dựng định luật "năng suất" dựa định luật “tối thiểu” Liebig J dựa kết nghiên cứu định lượng tác động thực vật tới không khí, mô tả Liebig, J (1862) [33] - Các công trình nghiên cứu phát triển sinh khối rừng tổng kết Riley G.A (1944) [37], Steemann Nielsen, E (1954) [39], Fleming, R.H (1957) [30] - Bản đồ suất toàn giới xây dựng Lieth, H (1964) [34], đồng thời với đời chương trình sinh học quốc tế “IBP” (1964) chương trình sinh người “MAB” (1971) tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối Những nghiên cứu giai đoạn tập trung vào đối tượng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mưa thường xanh Theo Lê Hồng Phúc (1994), Duyiho công bố thực vật biển hàng năm quang hợp đến 3x1010 vật chất hữu cơ, mặt đất 5,3x1010 Đối với hệ sinh thái rừng nhiệt đới suất chất khô từ 10 - 50 tấn/ha/năm, trung bình 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60 - 800 tấn/ha/năm, trung bình 450 tấn/ha/năm Năng suất sơ cấp số hệ sinh thái đưa Dajoz (1971) sau:  Năng suất mía châu Phi: 67 tấn/ha/năm  Năng suất rừng nhiệt đới thứ sinh Yangambi: 20 tấn/ha/năm  Savana cỏ Mỹ (Penisetum purpureum) châu Phi: 30 tấn/ha/năm  Đồng cỏ tự nhiên Fustuca (Đức): 10,5 - 15,5 tấn/ha/năm  Đồng cỏ tự nhiên Deschampia Trifolium vùng ôn đới 23,4 tấn/ha/năm  Sinh khối Savana cỏ cao Andrôpgon (cỏ Ghine): 5000 - 10000 kg/ha/năm Rừng thứ sinh 40 - 50 tuổi Ghana: 362.369 kg/ha/ năm (dẫn theo Dương Hữu Thời 1992) [21] Công trình “Sinh khối suất sơ cấp rừng giới - World forest biomass and primary production data” tập hợp 600 công trình xuất sinh khối khô thân, cành, số thành phần, sản phẩm sơ cấp 1.200 lâm phần thuộc 46 nước giới [43] Rodel D Lasco (2002) [38] công bố rừng che phủ 21% diện tích bề mặt trái đất, sinh khối thực vật chiếm đến 75% so với tổng sinh khối thực vật cạn lượng tăng trưởng sinh khối hàng năm chiếm 37% Phương pháp xác định sinh khối quan trọng định đến độ xác kết nghiên cứu Sau số phương pháp tác giả công bố: - Công trình: “Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám” nêu tổng quát vấn đề sản phẩm sinh khối việc đánh giá sinh khối ảnh vệ tinh, công bố P.S.Roy, K.G.Saxena D.S.Kamat (Ấn Độ, 1956) - Một số tác Trasnean (1926), Huber (Đức, 1952), Monteith (Anh, 1960 - 1962), Lemon (Mỹ, 1960 - 1987), Inone (Nhật, 1965 - 1968), dùng phương pháp dioxit carbon để xác định sinh khối Theo sinh khối đánh giá cách xác định tốc độ đồng hoá CO2 Phương pháp “Chlorophyll” xác định sinh khối thông qua hàm lượng Chlorophyll đơn vị diện tích mặt đất Đây tiêu biểu thị khả hệ sinh thái hấp thụ tia xạ hoạt động quang tổng hợp công bố Aruga Maidi (1963) - Whitaker, R.H (1961, 1966) [40] [41] Mark, P.L (1971) cho "Số đo suất số đo tăng trưởng, tích luỹ sinh khối thể thực vật quần xã" - Woodwell, G.M (1965) Whittaker, R.H (1968) [42] đề phương pháp "thu hoạch" để nghiên cứu suất sơ cấp tuyệt đối - Newbuold.P.J (1967) đề nghị phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối suất quần xã từ ô tiêu chuẩn Phương pháp chương trình quốc tế “IBP” thống áp dụng - Phương pháp xác định sinh khối rừng dựa vào mối liên hệ sinh khối kích thước phận theo dạng hàm toán học sử dụng phổ biến Bắc Mỹ châu Âu (Whittaker, 1966) [41]; Tritton Hornbeck, 1982; Smith Brand, 1983) Theo Grier cộng (1989), Reichel (1991), Burton V Barner cộng (1998) [27] khó khăn việc thu thập rễ nên phương pháp chủ yếu dùng để xác định sinh khối phận mặt đất - Phương pháp Oxygen năm 1968 nhằm định lượng oxy tạo trình quang hợp thực vật màu xanh Từ tính suất sinh khối rừng Edmonton Et Al đề xướng - Phương pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối mô tả Shurrman Geodewaaen (1971), Moore (1973), Gadow Hui (1999), Oliveira cộng (2000), Voronoi (2001), McKenzie cộng (2001) [35] - Theo Catchpole Wheeler (1992) phận bụi tầng tán rừng đóng góp phần quan trọng tổng sinh khối rừng Có nhiều phương pháp để ước tính sinh khối cho phận này, phương pháp bao gồm: (1)- Lấy mẫu toàn (quadrats); (2)- phương pháp kẻ theo đường; (3)- phương pháp mục trắc; (4)- phương pháp lấy mẫu kép sử dụng tương quan Năm 2002, tổ chức “Australian Greenhouse Office” [26] soạn thảo sổ tay hướng dẫn đo đạc thực địa cho việc đánh giá carbon rừng bao gồm rừng trồng rừng tự nhiên Ngoài ra, Kurniatun cộng (2001) [32] xây dựng hệ thống phương pháp cho việc thu thập số liệu sinh khối mặt đất rừng nhằm phục vụ công tác nghiên cứu khả hấp thụ carbon rừng 1.1.2 Nghiên cứu khả hấp thụ CO2 rừng Trong chu trình carbon toàn cầu, lượng carbon lưu trữ thực vật thân gỗ lòng đất khoảng 2,5 Tt (bao gồm đất, sinh khối tươi vật rơi rụng), khí chứa 0,8 Tt Dòng carbon trao đổi hô hấp quang hợp thực vật 0,61 Tt dòng trao đổi không khí đại dương 0,92 Tt Theo chu trình C, tổng số 5,5 Gt - 6,6 Gt lượng carbon thải từ hoạt động người, có khoảng 0,7 Gt hấp thụ hệ sinh thái bên bề mặt trái đất, hầu hết lượng carbon trái đất tích lũy đại dương hệ sinh thái rừng, đặc biệt rừng mưa nhiệt đới Một số năm gần nhà khoa học chuyên gia kinh tế giới quan tâm đến việc tích tụ carbon rừng để làm giảm bớt khả tích tụ khí gây hiệu ứng nhà kính bầu khí (Adams et al., 1993 ; Adams et al., 1999; IPCC, 1996, 2000) [31] Tổng lượng carbon dự trữ rừng toàn giới khoảng 826 tỷ chủ yếu lòng đất (Brown, 1998), người hoàn toàn chuyển dịch carbon từ khí thông qua số bước nhằm tăng bể chứa carbon Các bước bao gồm tăng khối lượng carbon dự trữ cho thông qua quản lý mật độ tuổi rừng (Hoen and Solberg, 1994; Van Kooten et al., 1995; and Murray, 2000) tăng diện tích rừng (Stavins, 1999; Plantinga et al; 1999) phương pháp đưa * terra ton (Tt) = 1012tấn = 1018g  giga ton (Gt)= 109tấn=1015g nhiều triển vọng làm giảm giá thành cắt giảm khí nhà kính khí mối lo ngại toàn cầu Carbon hệ sinh thái rừng thường tập trung bốn phận chính: Thảm thực vật sống mặt đất, vật rơi rụng, rễ đất rừng Vì vậy, việc xác định lượng carbon rừng thường thông qua xác định sinh khối rừng (Mc Kenzie, 2001) Tại Indonesia rừng có lượng carbon hấp thụ từ 161 - 300 tấn/ha phần sinh khối mặt đất (Murdiyarso D, 1995) Trung tâm nghiên cứu phát triển bảo tồn rừng Indonesia nghiên cứu khả hấp thụ carbon rừng trồng Keo tai tượng, Thông đảo Java Nghiên cứu tiến hành cho đối tượng rừng trồng tuổi khác kết cho thấy khả hấp thụ CO2 Thông cao Keo tai tượng (22.09 t CO2/ha/year, 18.59 tCO2/ha/year (Ika Heriansyah and Chairil, 2005) Năm 2000, Noordwijk nghiên cứu khả tích luỹ carbon rừng thứ sinh, hệ NLKH thâm canh lâu năm trung bình 2,5 tấn/ha/năm nghiên cứu mối quan hệ điều kiện xung quanh với loài cây: khả tích luỹ carbon biến động từ 0,5 - 12,5 tấn/ha/năm, rừng Quế tuổi tích luỹ từ 4,49 - 7,19 kg C/ha Subarudi cộng (2003), nghiên cứu khả hấp thu carbon số loài trồng chính, sở xây dựng mô hình kinh tế cho loài này, có loài Keo tai tượng đưa phương trình tính lượng carbon có sinh khối với loài Keo tai tượng:  0.5 * 0.53 *Vt  Bt    *1.15 0.75  (1.1) Vt: thể tích tính theo tuổi: Vt  194,21  Exp(1,926(1  0.806)t  1/ 10.806 (víi α =5,356) (1.2) Tại Philippines (1999), Lasco R cho thấy rừng tự nhiên thứ sinh có 86 - 201 C/ha phần sinh khối mặt đất; rừng già 370 - 520 sinh khối/ha (tương đương 185 - 260 C/ha, lượng carbon ước chiếm 50% sinh khối) Rừng sản xuất mọc nhanh tích luỹ 0,5 - 7,82 C/ha/năm tuỳ theo loài tuổi; Lasco (2003) Noonpragop K xác định lượng carbon sinh khối mặt đất Thái Lan 72 - 182 tấn/ha Tại Malaysia, lượng carbon rừng biến động từ 100 - 160 tấn/ha tính sinh khối đất 90 - 780 tấn/ha (Abu Bakar, 2002) Vấn đề giá trị thương mại carbon có số nghiên Theo ngân hàng giới (1998) [43], nhà khoa học ước lượng giá trị dịch vụ hệ sinh thái rừng toàn giới đạt khoảng 33.000 tỷ USD/năm, giá trị mang lại từ giá trị thương mại C02 lớn Natasha Ina (2002) [36] tổng hợp kết nghiên cứu giá trị rừng Giá trị kinh tế rừng tự nhiên nhiệt đới thông qua việc hấp thụ CO2 Camille and Bruce (1994) [28], Camillie (2003) [29] nghiên cứu Sáng kiến REDD (Reduced Emission from Deforestation and Forest Degradation in Developping countries) đưa từ hội nghị khoa học lần thứ 11 Montrelal Canada năm 2005 Theo nhà khoa học, từ 15-20% tổng lượng khí thải hoạt động người phạm vi toàn cầu xuất phát từ nạn phá rừng rừng suy thoái Vì bảo tổn rừng cần thiết hạn chế biến đổi khí hậu 1.2 Ở Việt Nam 1.2.1 Nghiên cứu sinh khối rừng Hiện nay, Việt Nam số phương pháp nghiên cứu sinh khối áp dụng phổ biến gồm: - Phương pháp lập ÔTC xác định sinh khối thông qua tiêu chuẩn: Đây phương pháp chủ yếu nhất, nhiều tác giả áp dụng Võ Đại Hải (2007, 2009) [6] [8], Ngô Đình Quế (2005) [16], Vũ Tấn Phương (2006) [14], [15], Theo phương pháp này, ÔTC lập đại diện cho lâm phần rừng trồng loài cây, cấp tuổi, cấp đất, lập địa, Diện tích ÔTC thường dao động từ 100-1000 m2 Trên ÔTC đo đếm đường kính (D1,3), chiều cao vút (Hvn), Dtán, chiều dài tán (Ltán); tính toán đại lượng bình quân từ lựa chọn tiêu chuẩn Tiến hành chặt hạ tiêu chuẩn, lấy mẫu sấy phòng thí nghiệm để xác định sinh khối khô, từ sinh khối khô tiêu chuẩn tính sinh khối tầng 64 Biểu đồ 4.9 Cấu trúc lượng CO2 hấp thụ toàn lâm phần rừng Khộp 4.3 Xây dựng mối quan hệ lượng CO2 hấp thụ với nhân tố điều tra lâm phần 4.3.1 Mối quan hệ tổng lượng CO2 hấp thụ cá thể với nhân tố điều tra D1,3 Xây dựng mối quan hệ lượng CO2 hấp thụ cá thể lâm phần rừng Khộp với nhân tố điều tra lâm phần có ý nghĩa quan trọng thực tế thông qua nhân tố điều tra đường kính thân (D1,3) tính toán lượng CO2 hấp thụ Đề tài thử nghiệm dạng phương trình để tính toán lựa chọn, định lượng tiêu thống kê mối quan hệ lượng CO2 hấp thụ cá thể lâm phần với nhân tố D1,3 dễ đo đếm Kết cho bảng 4.24 65 Bảng 4.24 Mối quan hệ lượng CO2 hấp thụ cá thể với nhân tố điều tra D1,3 Loài Phương trình tắc PT Dầu MCO2 = 0,148*D1,32,581 (4.1) 0,990 46,17 0,000 2132 0,000 Cà chít MCO2 = 0,164*D1,32,591 (4.2) 0,972 19,38 0,000 375,7 0,000 Cẩm MCO2 =0,184*D1,32,517 (4.3) 0,955 13,86 0,000 192,0 0,000 MCO2 = 0,098*D1,32,727 (4.4) 0,983 2,777 0,021 22,58 0,000 MCO2 = 0,134*D1,32,624 (4.5) 0,970 47,44 0,000 2250 0,000 R2 Tb Sig.Tb F Sig.F đồng liên Dầu trà beng TB (với MCO2: Lượng CO2 hấp thụ cá thể (kg)) Kết bảng 4.24 cho thấy: Trong lâm phần rừng Khộp tồn mối quan hệ chặt chẽ Với hệ số xác định R2 biến đổi từ 0,926 đến 0,990 Xác suất Sig.F