ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ TIỂU LUẬN CAO HỌC HỌC PHẦN: SINH THÁI RỪNG Chuyên đề: “Trình bày phân tích số phương pháp nghiên cứu hệ sinh thái” GVGD: TS Ngô Tùng Đức Học viên thực hiện: Phan Đình Tín Lớp: Cao học lâm học 22C Huế, 1/2018 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NĂNG LỰC HẤP THỤ CO CỦA RỪNG TỰ NHIÊN Phương pháp luận: Sinh khối rừng lượng carbon tích lũy bể chứa rừng tự nhiên có mối quan hệ hữu cơ, đồng thời lực tích lũy carbon thực vật, đất rừng có mối quan hệ với nhân tố sinh thái thay đổi theo trạng thái; phương pháp nghiên cứu chủ yếu rút mẫu thực nghiệm theo đối tượng để ước lượng sinh khối, phân tích hóa học xác định lượng carbon lưu giữ phận thực vật, thảm mục, rễ, đất ứng dụng phương pháp hàm đa biến để xây dựng mô hình ước lượng sinh khối, carbon tích lũy, CO2 hấp thụ thơng qua biến số điều tra rừng đo đếm trực tiếp Từ làm sở cho việc áp dụng ước tính CO2 hấp thụ trạng thái, kiểu rừng thực tế Phương pháp nghiên cứu cụ thể: Hệ thống phương pháp nghiên cứu trình bày sơ đồ 1, cụ thể sau: i) Nghiên cứu định lượng sinh khối bể chứa carbon mặt đất trạng thái, kiểu rừng: Thu thập số liệu ô mẫu theo phương pháp lập ô tiêu chuẩn đại diện cho trạng thái rừng Kurniatun Hairiah cộng (ICRAF, 2007): Ơ mẫu có kích thước 20 x100m, số tùy thuộc vào tính đại diện, biến động diện tích trạng thái nghiên cứu; phân chia thành ô phụ để điều tra sinh khối thực vật có đường kính khác nhau: - Ơ mẫu: 20 x 100m: Điều tra sinh khối gỗ có D1.3 > 30cm - Ơ mẫu phụ: x 40m (1 chính): Điều tra sinh khối gỗ có 5cm < D1.3 ≤ 30cm - Ô mẫu phụ: x2 m (5 phụ chính): Điều tra gỗ có D 1.3 ≤ 5cm, bụi N hân tố điều tra bao gồm lồi, đường kính (D), chiều (H) Từ xếp phân bố số theo cấp kính (N /D) Thu thập số liệu sinh khối tươi rút mẫu theo tiêu chuẩn tỷ lệ theo cấp kính: Tiến hành giải tích thân với tỷ lệ 10% số ô mẫu theo cấp kính, đo tính khối lượng sinhkhối tươi phận thân, vỏ, cành Kết hợp với phân bố N /D suy phân bố khối lượng sinh khối tươi theo cấp kính, lồi Lấy mẫu sinh khối tươi phận giải tích để phân tích carbon tích lũy, khoảng 100g/mẫu Phân tích xác định lượng carbon tích lũy sinh khối mặt đất: Sấy khô mẫu tươi nhiệt 105oC, đến mẫu khơ hồn tồn, có khối lượng khơng đổi nữa; phân tích hàm lượng carbon phận dựa sở oxy hoá chất hữu K 2Cr2O7 (kali bicromat) theo phương pháp Walkley – Black; xác định lượng carbon phương pháp so màu xanh Cr3+ tạo thành (K 2Cr2O7) bước sóng 625nm Từ suy ngược lại theo tỷ lệ rút mẫu khối lượng carbon sinh khối tươi cho phận thân Kết hợp với phân bố sinh khối tươi theo cấp kính, lồi, suy lượng carbon phận, theo cấp kính tổng lượng carbon tích lũy CO2 hấp thụ theo lâm phần, với lượng CO2 = 3.67C Sơ đồ 1: Hệ thống nghiên cứu xác định lượng carbon tích lũy trạng thái rừng tự nhiên ii) Nghiên cứu định lượng sinh khối bể chứa carbon mặt đất trạng thái, kiểu rừng: Thu thập số liệu khối lượng thảm mục mẫu phụ: Ơ mẫu phụ: x2 m (5 phụ chính): Điều tra khối lượng thảm mục Từ rút mẫu khối lượng thảm mục theo tỷ lệ Thu thập khối lượng rễ đất theo phẫu diện (1x1x2m) ô chính: Lấy rễ mẫu đất theo tỷ lệ Phân tích xác định lượng carbon tích lũy mặt đất: Phân tích hàm lượng carbon mẫu rễ, thảm mục theo phương pháp thực vật nói Phân tích hàm lượng carbon đất Từ suy ngược lại theo tỷ lệ rút mẫu khối lượng carbon tích lũy lượng CO2 hấp thụ thảm mục, rễ, đất đất rừng iii) Thiết kế mơ hình ước tính, dự báo lượng CO2 hấp thụ trạng thái, kiểu rừng: Mơ hình hóa mối quan hệ sinh khối, lượng Carbon tích lũy CO2 hấp thụ với nhân tố có quan hệ theo hàm đa biến: yi = f(xj) Trong yi: Sinh khối, lượng carbon tích lũy CO2 hấp thụ phận thân gỗ, bụi, rễ theo nhóm lồi, cấp đường kính; thảm mục, đất toàn theo trạng thái, kiểu rừng; xj: Các nhân tố điều tra rừng loài, đường kính, chiều cao, tổng tiết diện ngang, trữ lượng, mật độ, khối lượng thảm tươi, thảm mục, loại đất, nhân tố sinh thái Tất mối quan hệ mơ hình hóa biến số có quan hệ lẫn nhau, xây dựng phần mềm liên kết để tính tốn tự động lượng CO hấp thụ theo loài, cá thể, lâm phần, bể chứa carbon mặt đất trạng thái kiểu rừng khác Sơ đồ 2: Mơ hình ứng dụng dự báo hấp thụ CO2 rừng tự nhiên PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ Ơ MẪU VÀ ĐIỀU TRA XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CẤU TRÚC THẢM THỰC VẬT 2.1 Bố trí ô mẫu 2.1.1 Ô mẫu dùng để điều tra tầng cao - Diện tích mẫu + Rừng trồng, non: tối thiểu 400 m2/ô mẫu + Rừng trồng, từ giai đoạn rừng sào trở đi: tối thiểu 500 m2/ô mẫu Trường hợp mật độ rừng dày, giảm diện tích mẫu, diện tích mẫu khơng nhỏ 100 m2/ơ khơng 31 gỗ/ô + Rừng tự nhiên: tối thiểu 1000 m2/ô Trường hợp lơ rừng thiết kế theo băng chiều rộng ô mẫu chiều rộng băng (W, m), chiều dài diện tích chia cho chiều rộng (m) - Tỷ lệ rút mẫu Tổng diện tích mẫu chiếm 2% diện tích lơ rừng trồng chiếm 1% diện tích lơ rừng tự nhiên Trường hợp lơ rừng có diện tích nhỏ (gồm lô cần ô mẫu), trạng rừng biến động lớn (phân bố không liên tục, gồm từ mảnh rừng trở lên, mảnh rừng có trạng khác rõ rệt) giải thông qua cách sau: Cách 1: Bổ sung thêm số mẫu để có ô mẫu đại diện tốt cho mảnh rừng Cách 2: + Mỗi mảnh rừng chọn ô mẫu điển hình Diện tích mẫu S o/k (trong đó, So diện tích ngun ô mẫu; k số mảnh rừng lô) Không giảm diện tích mẫu nhỏ 100 m2 Trường hợp cần thiết phải bổ sung thêm số ô mẫu đo đếm + Các tiêu đo đếm xác định phương pháp bình quân gia quyền theo diện tích + Trong trường hợp số tính tốn lẻ, phải làm tròn theo ngun tắc tốn học Nếu diện tích lơ rừng bé, số lượng xác định theo tỷ lệ phần trăm diện tích tính tốn nhỏ 0,5 phải bố trí ô mẫu lô rừng - Phương pháp rút mẫu: ô mẫu rút theo phương pháp chọn mẫu điển hình 2.1.2 Ơ mẫu dùng để điều tra đất khơng có rừng; bụi, thảm tươi vật rơi rụng tán tầng gỗ - Đất trảng cỏ, trảng bụi, đất canh tác nông nghiệp, nương rẫy: diện tích tối thiểu 100 m2/ơ - Ơ mẫu điều tra độ che phủ bụi, thảm tươi tán gỗ: dựa vào ô mẫu sơ cấp dùng để điều tra tầng gỗ thiết lập (tiểu mục 1.1), tiến hành chia ô mẫu sơ cấp thành hai phần nhờ việc thiết lập đường vng góc với cạnh chiều dài mẫu Thiết lập đường chéo ô mẫu thứ cấp (tổng số có đường chéo) - Ô mẫu điều tra độ che phủ vật rơi rụng: sử dụng dạng có diện tích m /ơ Bố trí bốn góc ô mẫu sơ cấp ô giao điểm hai đường chéo hai ô thứ cấp Tổng số ô dạng cần điều tra ô 2.2 Điều tra xác định tiêu thảm thực vật 2.2.1 Chỉ số diện tích tán (Cai, %) Chỉ số diện tích tán xác định cho tầng cao, đo đường kính tán (D T) tiêu chuẩn (điều tra tồn diện), sau lấy tổng diện tích tán tất chia cho diện tích tiêu chuẩn quy đổi tỷ lệ phần trăm thu số diện tích tán Cai (%) = Σ(DTtán)/DTđất rừng (1) Diện tích tán tính theo cơng thức tính diện tích hình tròn 2.2.2 Độ che phủ bụi, thảm tươi (CP, %) Độ che phủ bụi, thảm tươi xác định thông qua điều tra tuyến thiết lập (tiểu mục 1.2) Đo tổng chiều dài tuyến tổng chiều dài có bụi, thảm tươi chiếm Lập tỷ số tổng chiều dài chiếm bụi thảm tươi tổng chiều dài tuyến quy đổi tỷ lệ phần trăm thu trị số độ che phủ bụi thảm tươi Bằng cách này, tỷ lệ phần trăm diện tích biểu thị tỷ lệ phần trăm độ dài CP (%) = Lgặp bụi, thảm tươi/Lcủa tuyến điều tra (2) 2.2.3 Độ che phủ vật rơi rụng (VRR, %) Độ che phủ vật rơi rụng điều tra ô dạng thiết lập (ở tiểu mục 1.2) tương tự phương pháp điều tra tính tốn độ che phủ bụi thảm tươi VRR (%) = Lgặp VRR/Lcủa đường chéo ô dạng (3) PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRA TÁI SINH RỪNG TỰ NHIÊN Phương pháp thu thập số liệu Số liệu thu thập từ hệ thống tiêu chuẩn điển hình, đại diện cho trạng thái rừng khu vực nghiên cứu Ơ tiêu chuẩn (ƠTC) thiết lập có hình chữ nhật (25x40m) diện tích 1000m2/ơ Số liệu điều tra tái sinh thu thập ô dạng (ÔDB) Đã sử dụng phương pháp điều tra tái sinh khác nhau, gồm: + Phương pháp I (PP I): Chia ÔTC thành 40 phần nhau, phần gọi ƠDB có diện tích 5x5m = 25m2 Tiến hành điều tra toàn tái sinh 40 ô dạng Kết điều tra sử dụng làm đối chứng để đánh giá phương pháp điều tra khác + Phương pháp II (PP II): Bố trí 28 ƠDB, diện tích 4m (2x2m), ƠDB bố trí giao điểm tuyến song song cách 5m + Phương pháp III (PP III): Bố trí 12 ƠDB, có diện tích 9m (3x3m), ƠDB bố trí giao điểm tuyến song song với cạnh ÔTC + Phương pháp IV (PP IV): Bố trí ƠDB, có diện tích 16m (4x4m), ƠDB bố trí giao điểm tuyến song song với cạnh ÔTC + Phương pháp V (PP V): Bố trí ƠDB, có diện tích 25m (5x5m), ƠDB bố trí góc tâm ƠTC + Phương pháp VI (PP VI): Bố trí dải song song dọc theo chiều dài ƠTC, dải có bề rộng 1,2m (diện tích dải 40x1,2 = 48m 2), dải bố trí cách cạnh dài ƠTC 5m Số ƠDB, diện tích tỷ lệ diện tích điều tra tương ứng với phương pháp thống kê bảng Bảng Thông tin phương pháp điều tra tái sinh Diện tích ƠDB Tổng diện tích điều tra (m2) Tỷ lệ % điều T T Phương pháp Số ƠDB I (tồn diện) 40 25 1000 100 II 28 112 11,2 III 12 108 10,8 IV 16 96 9,6 V 25 125 12,5 VI 48 96 9,6 (m2) dải Phương pháp xử lý số liệu + Mật độ tái sinh tính theo cơng thức: Trong đó: Ni/ha: mật độ lồi i/ha S0: tổng diện tích ƠDB (m2) Ni: số lượng cá thể loài thứ i tra Dựa vào mật độ lồi để tính mật độ tái sinh cho (N/ha = Ni/ha) + Chất lượng tái sinh đánh giá theo cấp (Tốt, trung bình, xấu) + Nguồn gốc tái sinh tính theo cơng thức: Trong đó: N% tỉ lệ % số nguồn gốc hạt chồi Ni tổng số có nguồn gốc hạt chồi N tổng số tái sinh + Tổ thành tái sinh xác định theo tỷ lệ số lượng lồi có mặt ƠDB so với tổng số lồi ƠDB Tổ thành lồi tái sinh tính theo cơng thức: Trong đó: Ki hệ số tổ thành loài i Xi số lượng cá thể loài i N tổng số lượng loài + Phân bố số tái sinh theo cấp chiều cao: Chiều cao tái sinh phân thành cấp sau: 0,5m; 0,5-0,99m; 1-1,49m; 1,5-1,99m; 2-2,99m; ≥3m Cây tái sinh triển vọng có H 1,5m + Phân bố số tái sinh mặt đất: Nghiên cứu hình thái phân bố tái sinh bề mặt đất rừng dựa vào phân bố số ô theo số ô Dựa vào tỷ số phương sai trung bình số quan sát ô chọn hệ thống bề mặt diện tích rừng (gọi tắt phương pháp tỷ số) Nếu phân bố ô tuân theo luật Poisson tỷ số (vì theo lý thuyết phânbố Poisson có kỳ vọng phương sai) người ta chứng minh rằng: T = (W-1)/Sw Nếu giá trị tuyệt đối t < tn / , phân bố ngẫu nhiên Nếu trị số dương t > tn / , phân bố cụm Nếu trị số âm t < tn / , phân bố cách + Lựa chọn phương pháp điều tra tái sinh phù hợp: Phương pháp điều tra tái sinh phù hợp lựa chọn sở so sánh sai số tiêu biểu thị tái sinh phương pháp với phương pháp điều tra toàn diện Phương pháp chọn phương pháp có sai số nhỏ, đồng thời đáp ứng mục tiêu đề dễ thao tác đo đếm thực địa ... lượng tái sinh đánh giá theo cấp (Tốt, trung bình, xấu) + Nguồn gốc tái sinh tính theo cơng thức: Trong đó: N% tỉ lệ % số nguồn gốc hạt chồi Ni tổng số có nguồn gốc hạt chồi N tổng số tái sinh +... Phân bố số tái sinh theo cấp chiều cao: Chiều cao tái sinh phân thành cấp sau: 0,5m; 0,5-0,99m; 1-1,49m; 1,5-1,99m; 2-2,99m; ≥3m Cây tái sinh triển vọng có H 1,5m + Phân bố số tái sinh mặt đất:... chia thành ô phụ để điều tra sinh khối thực vật có đường kính khác nhau: - Ơ mẫu: 20 x 100m: Điều tra sinh khối gỗ có D1.3 > 30cm - Ơ mẫu phụ: x 40m (1 chính): Điều tra sinh khối gỗ có 5cm < D1.3