Ước lượng sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất đối với rừng trồng keo lai ở tỉnh đồng nai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM -oOo - TRẦN THỊ NGOAN ƯỚC LƯỢNG SINH KHỐI VÀ DỰ TRỮ CARBON TRÊN MẶT ĐẤT ĐỐI VỚI RỪNG TRỒNG KEO LAI (Acacia auriculiformis x Acacia mangium) Ở TỈNH ĐỒNG NAI Chuyên ngành: Lâm sinh Mã số: 62 02 05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH _ TRẦN THỊ NGOAN ƯỚC LƯỢNG SINH KHỐI VÀ DỰ TRỮ CARBON TRÊN MẶT ĐẤT ĐỐI VỚI RỪNG TRỒNG KEO LAI (Acacia auriculiformis x Acacia mangium) Ở TỈNH ĐỒNG NAI Chuyên ngành: Lâm sinh Mã số: 62 02 05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Bá Toàn TS Nguyễn Tấn Chung Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2019 ƯỚC LƯỢNG SINH KHỐI VÀ DỰ TRỮ CARBON TRÊN MẶT ĐẤT ĐỐI VỚI RỪNG TRỒNG KEO LAI (Acacia auriculiformis x Acacia mangium) Ở TỈNH ĐỒNG NAI TRẦN THỊ NGOAN Hội đồng chấm luận án: Chủ tịch: Thư ký: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Ủy viên: Ủy viên: i LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tôi tên Trần Thị Ngoan Sinh ngày tháng 10 năm 1986 xã Thanh thủy, huyện Thanh Chương, tỉnh Nghệ An Tốt nghiệp Đại học ngành quản lý tài ngun rừng mơi trường hệ quy Trường Đại học Nông lâm Huế năm 2009 Tốt nghiệp Cao học ngành Lâm học Trường Đại học Lâm nghiệp năm 2013 Q trình cơng tác: Từ tháng 11 năm 2010 đến (năm 2019) công tác trường phân hiệu trường Đại học Lâm nghiệp, thị trấn Trảng Bom, huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai Từ tháng 12 năm 2014, làm nghiên cứu sinh chuyên ngành lâm sinh Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Địa liện lạc: Trần Thị Ngoan, Khoa tài nguyên môi trường, phân hiệu trường Đại học Lâm nghiệp, thị trấn Trảng Bom, huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai Điện thoại Cơ quan: 0251.3866.242 DĐ: 0972.324.168 Email: ngoandhln2@gmail.com ii LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Trần Thị Ngoan xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Nghiên cứu sinh Trần Thị Ngoan iii LỜI CẢM TẠ Sau thời gian học tập nghiên cứu, luận án hoàn thành theo chương trình đào tạo Tiến sỹ chuyên ngành lâm sinh, khóa 2014 - 2018 Trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh, biết ơn kính trọng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, Phòng sau đại học Thầy – Cô Khoa lâm nghiệp nhiệt tình hướng dẫn, giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận án Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai Thầy TS Lê Bá Toàn TS Nguyễn Văn Chung trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trình thực đề tài Trong trình học tập làm luận án, tác giả nhận giúp đỡ quan đơn vị, cán nhân viên thuộc chi cục kiểm lâm tỉnh Đồng Nai, KBTTNVH Đồng Nai, Công ty TNHH MTV Lâm nghiệp La Ngà, Hạt kiểm lâm Long Thành, BQLR Xuân Lộc, HKL Vĩnh Cửu động viên gia đình, bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 09 năm 2019 Trần Thị Ngoan iv TÓM TẮT Dưới tác động biến đ i khí hậu, rừng trồng ngày quan tâm nơi dự tr cácbon làm giảm phát thải khí nhà kính (CO 2) khơng khí Keo lai lựa chọn cho trồng rừng nhiều v ng khác Tuy nhiên, biến động sinh khối lượng carbon rừng trồng Keo lai v ng Đông Nam chưa đánh giá cách đầy đủ Do vậy, tiến hành đề tài nghiên cứu ớc lượng sinh khối dự tr carbon mặt đất rừng trồng Keo lai (Acacia auriculiformis x Acacia mangium) tỉnh Đồng Nai nhằm để xác định sinh khối dự tr carbon mặt đất rừng trồng Keo lai nh ng cấp đất khác Thời gian nghiên cứu 2015 – 2018 Mục tiêu đề tài xác định sinh khối dự tr carbon mặt đất rừng trồng Keo lai nh ng cấp đất khác Số liệu thu thập để phân chia cấp đất rừng trồng Keo lai bao gồm 108 trội tu i 10 Mật độ (N, cây/ha) theo tu i (A, năm) rừng trồng Keo lai từ – 10 tu i phân tích từ 81 tiêu chuẩn điển hình; cấp đất 27 ô tiêu chuẩn Sinh trư ng bình qn phân tích từ 54 tiêu chuẩn Sinh khối bình qn phân tích từ 162 tiêu chuẩn Mơ hình số lập địa (SI) rừng trồng Keo lai xây dựng hàm Schumacher Mơ hình sinh trư ng đường kính (D, cm), chiều cao (H, m) thể tích thân (V, m ) bình qn tr lượng quần thụ kiểm định hai hàm Korf Gompertz Mơ hình ước lượng sinh khối bình quân theo hai biến A D kiểm định hàm (Korf, Korsun-Strand, lũy thừa, Drakin-Vuevski) Mơ hình hệ số điều chỉnh sinh khối bình qn (BEF i) mơ hình tỷ lệ sinh khối thành phần so với sinh khối thân (R i) ước lượng theo hai biến A D Các hàm sinh trư ng sinh khối thích hợp chọn theo tiêu chuẩn T ng sai lệch bình phương nhỏ - SSRMin v Kết nghiên cứu rừng trồng Keo lai tỉnh Đồng Nai phân chia thành ba cấp đất dựa theo chiều cao nh ng trội tu i Chỉ số lập địa cấp đất tốt (I), cấp đất trung bình (II) cấp đất xấu (III) tu i tương ứng 24 m, 20 m 16 m Mật độ rừng trồng Keo lai ba cấp đất I, II III giảm dần theo tu i với tốc độ tương ứng 9,0%, 3,9% 2,4%; trung bình 3,6% Tr lượng gỗ đứng rừng trồng Keo lai 10 tu i ba 3 cấp đất I, II III tương ứng 423,3 m /ha, 266,8 m /ha 171,5 m /ha; trung bình 291,7 m /ha Nh ng thành phần sinh khối mặt đất bình quân rừng trồng Keo lai từ – 10 tu i ba cấp đất khác ước lượng hàm sinh khối với biến dự đoán A, D H từ hệ số BEF i Ri nhận kết tương tự Sinh khối mặt đất bình quân quần thụ Keo lai thay đ i theo tu i cấp đất Lượng tăng trư ng trung bình 10 năm t ng sinh khối mặt đất mức bình quân cấp đất I, II III tương ứng 24,9 kg/năm, 17,6 kg/năm 11,2 kg/năm; trung bình ba cấp đất 17,8 kg/năm T ng sinh khối mặt đất rừng trồng Keo lai cấp đất I tu i 2, 4, 6, 10 tương ứng 14,6; 59,7; 139,9; 234,6 321,0 tấn/ha T ng sinh khối mặt đất rừng trồng Keo lai cấp đất II tu i 2, 4, 6, 10 tương ứng 10,9; 58,1; 131,5; 196,0 238,1 tấn/ha T ng sinh khối mặt đất rừng trồng Keo lai cấp đất III tu i 2, 4, 6, 10 tương ứng 13,4; 46,7; 91,9; 132,8 162,1 tấn/ha T ng sinh khối trung bình mặt đất rừng trồng Keo lai ba cấp đất I, II III tu i 2, 4, 6, 10 tương ứng 13,0; 55,3; 122,7; 190,1 241,7 tấn/ha T ng khối lượng carbon trung bình sinh khối mặt đất rừng trồng Keo lai ba cấp đất I, II III tu i 2, 4, 6, 10 tương ứng 6,1; 26,0; 57,7; 89,3 113,6 tấn/ha vi ABSTRACT Under impacts of climate change, plantations are increasingly concerned as a carbon sequestration that reduces greenhouse gas (CO 2) emissions Acacia hybrid (Acacia auriculiformis x Acacia mangium) is chosen for afforestation in many different regions However, accumulation of biomass and carbon content of Acacia hybrid plantations in the South have not been fully evaluated Therefore, we carried out a research project entitled "Estimating above-ground biomass and carbon stocks for Acacia auriculiformis x Acacia mangium plantation in Dong Nai province" to determine its above ground biomass and carbon stocks on different site classes Study period from 2015 - 2018 The general objective of this study is to determine the above-ground biomass and carbon storage of hybrid plantations on different site classes The collected data for dividing site indice of Acacia hybrid plantations consist of 108 dominant trees at the age of 10 Tree density (N, tree/ha) of Acacia hybrid plantations from to 10 years old was analyzed from 81 standard sample plots; in which each site index was 27 standard sample plots An growth of medium trees was analyzed basing on 54 standard trees Biomass of medium trees was analyzed basing on 162 standard trees The site index (SI) model was constructed by Schumacher function Growth models of diameter (D, cm), height (H, m) and volume (V, m ) for both medium trees and stand biomass were verified by functions of Korf and Gompertz Models of biomass estimation followed by variables of A and D were validated by four functions of Korf, Korsun-Strand, Power, and Drakin-Vuevski Models for biomass expansion factor of the average tree (BEFi) and for biomass ratio of tree separate components compared to stem biomass (Ri) were estimated by variables of A and D Functions of growth and biomass were selected basing on criteria of "The minimum sum squares of residuals" vii The results show that Acacia hybrid plantations in Dong Nai province could be divided into three site indice based on heights of dominant and co-dominant trees at the age of Tree heights for good site class (I), medium site class (II) and bad site class (III) at age were 24, 20 and 16 m respectively Tree densities of three site indice gradually decreased by increasing of age at the corresponding rates of 9.0; 3.9 and 2.4%; an average of 3.6% Total volume of standing trees at the age of 10 for three site indice were 423.3; 266.8; and 171.5 m /ha respectively, the average of 291.7 m /ha Components of above-ground biomass from to 10 years old on three different site classes estimated by biomass functions with predictive variables of A, D and H or from coefficients of BEF i and Ri had the similar results Above-ground biomass of medium trees and stands varied with ages and site classes The annual growth rate in 10 years for total above-ground biomass on three site classes of I, II and III were 24.9; 17.6 and 11.2 kg/year respectively; the average of 17.8 kg/year Total above-ground biomass for Acacia hybrid plantations on the site class I at age classes of 2, 4, 6, and 10 were 14.6; 59.7; 139.9; 234.6 and 321.0 tons/ha respectively The total above ground biomass of II site class were 10.9; 58.1; 131.5; 196.0 and 238.1 tons/ha and total above ground biomass of III site class were 13.4; 46.7; 91.9; 132.8 and 162.1 tons/ha Total average aboveground biomass of the three site classes at age levels of 2, 4, 6, and 10 were 13.0; 55.3; 122.7; 190.1 and 241.7 tons/ha respectively Total average carbon amount in the above-ground biomass for Acacia hybrid plantation on the three site classes at ages of 2, 4, 6, and 10 were 6.1; 26,0; 57.7; 89.3 and 113.6 tons/ha, respectively 258 - Cấp đất III A 10 - Bình quân cấp đất A 10 Phụ lục 81 Số liệu giải tích tầng trội rừng trồng Keo lai TT 10 11 12 13 14 15 16 17 259 20,7 21,6 20,8 21,8 20,2 18,0 18,8 20,1 18,7 19,7 22,4 21,6 22,6 20,9 18,7 19,5 20,8 19,4 20,4 23,6 22,7 23,6 22,0 21,2 22,1 22,5 21,7 22,6 24,4 23,5 24,4 22,8 22,0 22,9 23,3 22,5 23,4 23,0 21,9 23,2 21,7 20,9 21,8 22,2 21,6 22,3 23,8 22,7 24,0 22,5 21,7 22,6 15,2 16,2 15,6 16,4 15,2 13,6 14,1 14,7 13,7 14,4 16,8 16,3 17,0 15,9 14,1 14,7 15,3 14,3 15,0 17,7 17,0 17,7 16,5 15,9 16,6 16,5 15,9 16,6 18,5 17,7 18,5 17,2 16,6 17,3 17,2 16,6 17,3 17,3 16,4 17,4 16,3 15,7 16,4 16,3 15,8 16,4 18,0 17,1 18,2 16,9 16,4 17,1 260 23,0 22,4 23,0 24,7 25,9 23,7 22,9 23,8 22,1 23,4 24,3 22,6 25,6 26,8 24,6 23,7 24,7 22,9 24,3 25,2 23,4 24,4 25,6 23,6 22,8 23,4 21,8 23,1 24,2 22,4 25,2 26,5 24,5 23,6 24,3 22,6 24,0 25,1 23,1 26,6 25,5 26,6 25,4 23,5 23,2 25,9 24,0 23,7 27,6 26,4 27,6 26,3 17,0 16,5 17,0 18,5 19,4 17,8 17,2 17,9 16,6 17,2 17,9 16,6 19,3 20,2 18,6 17,9 18,7 17,3 17,9 18,7 17,3 18,2 19,2 17,7 17,1 17,6 16,4 17,0 17,8 16,4 19,0 20,0 18,5 17,8 18,4 17,1 17,7 18,6 17,1 20,0 19,1 20,0 19,1 17,6 17,4 19,1 17,6 17,4 20,9 19,9 20,9 19,9 261 24,3 24,0 26,9 24,9 24,6 26,2 25,2 26,5 25,3 23,2 22,6 25,3 23,2 23,3 27,2 26,1 27,5 26,2 24,0 23,4 26,2 24,0 24,2 27,5 24,9 28,0 24,4 23,2 26,1 24,9 23,7 26,6 28,5 25,8 29,0 25,3 24,0 27,0 25,8 24,6 27,6 27,2 24,3 27,0 23,5 22,9 25,7 24,6 23,4 26,5 28,2 25,2 18,4 18,1 19,9 18,4 18,1 19,7 18,9 19,9 19,0 17,4 17,0 18,6 17,0 17,1 20,6 19,6 20,8 19,8 18,2 17,6 19,4 17,8 17,8 20,6 18,7 21,0 18,3 17,4 19,6 18,3 17,4 19,6 21,5 19,5 21,9 19,1 18,1 20,4 19,1 18,1 20,4 20,4 18,2 20,3 17,7 17,1 19,3 18,0 17,2 19,5 21,3 19,0 262 28,0 24,4 23,6 26,6 25,4 24,3 27,5 20,3 20,3 20,2 20,0 19,8 19,6 19,6 19,5 19,5 19,3 19,1 18,9 18,8 18,8 18,8 18,8 18,7 18,5 18,2 18,2 18,1 18,1 18,1 18,1 18,1 18,1 18,0 17,9 17,8 17,7 17,6 17,6 17,5 17,5 17,3 17,2 21,3 21,3 21,0 20,8 20,8 20,6 20,6 20,3 20,1 21,1 18,4 17,8 20,1 18,8 17,9 20,3 15,3 15,3 15,3 15,1 14,9 14,7 14,7 14,7 14,7 14,5 14,3 14,1 14,2 14,2 14,2 14,2 14,2 14,0 13,8 13,8 13,6 13,6 13,6 13,6 13,7 13,7 13,6 13,6 13,4 13,5 13,2 13,2 13,1 13,1 13,0 12,9 16,2 16,2 16,0 15,7 15,8 15,5 15,5 15,3 15,1 263 20,1 20,1 19,4 18,3 18,3 18,3 18,3 18,1 18,1 18,0 18,0 17,8 17,8 17,7 17,7 17,7 17,7 17,7 17,6 17,5 17,5 17,4 17,4 17,2 17,2 17,1 17,0 23,0 22,9 22,8 22,7 22,4 22,2 22,1 22,1 22,0 21,9 21,8 21,8 21,7 21,7 21,7 21,6 21,5 21,5 21,4 21,3 21,1 21,1 21,0 21,0 21,0 15,1 15,2 14,6 13,9 13,9 13,9 13,9 13,7 13,7 13,7 13,7 13,5 13,5 13,3 13,3 13,3 13,3 13,4 13,3 13,1 13,1 13,1 13,1 12,9 12,9 12,8 12,7 17,4 17,3 17,2 17,2 16,9 16,7 16,6 16,7 16,5 16,5 16,5 16,5 16,4 16,4 16,4 16,2 16,3 16,2 16,2 16,0 16,0 16,0 15,8 15,8 16,0 264 20,9 20,9 20,9 20,8 20,7 20,7 20,6 20,4 20,4 20,3 20,1 25,4 25,3 24,5 24,4 23,9 23,6 23,4 23,1 23,1 23,1 23,0 22,8 22,8 22,6 22,5 22,3 22,3 22,3 22,0 21,7 21,7 21,7 21,5 21,1 21,1 21,0 20,9 20,9 20,9 20,7 20,6 20,4 20,4 20,3 20,2 19,9 25,1 25,0 24,8 24,4 24,2 15,7 15,7 15,7 15,8 15,6 15,5 15,5 15,3 15,3 15,3 15,1 19,2 19,1 18,4 18,3 18,0 17,8 17,7 17,3 17,4 17,4 17,4 17,1 17,1 17,0 17,0 16,7 16,7 16,7 16,4 16,4 16,4 16,3 16,2 16,0 16,0 16,0 15,7 15,7 15,8 15,5 15,6 15,3 15,3 15,3 15,2 14,9 19,0 18,9 18,8 18,5 18,2 265 24,1 24,1 23,9 23,8 23,6 23,3 23,0 22,8 22,8 22,7 22,7 22,6 22,5 22,4 22,2 22,2 22,0 22,0 22,0 21,9 21,9 21,9 21,9 21,8 21,7 21,6 21,4 21,4 21,2 21,1 21,1 17,2 17,2 17,1 16,9 16,7 16,6 16,6 16,6 16,5 16,4 16,1 15,9 15,6 15,6 15,6 15,1 15,1 15,1 15,1 15,1 14,7 18,1 18,2 18,0 18,0 17,7 17,5 17,3 17,2 17,2 17,1 17,1 17,0 17,0 16,9 16,8 16,8 16,5 16,5 16,6 16,4 16,4 16,5 16,6 16,3 16,3 16,2 16,1 16,1 15,9 15,9 15,9 13,0 13,0 13,0 12,8 12,6 12,5 12,5 12,5 12,4 12,3 12,1 11,9 11,8 11,8 11,8 11,3 11,3 11,5 11,3 11,4 11,2 266 14,6 14,6 14,2 13,1 13,1 13,0 12,9 12,8 12,6 12,6 12,6 12,5 12,4 12,3 12,2 17,0 17,0 16,7 16,6 16,5 16,4 16,4 16,2 16,0 15,9 15,9 15,3 14,0 14,0 13,8 13,8 13,5 13,5 13,5 11,0 10,9 10,7 11,8 11,8 11,5 11,6 11,3 11,3 11,3 11,4 11,0 11,1 10,8 10,9 12,8 12,8 12,6 12,5 12,4 12,3 12,3 12,1 12,0 11,9 12,0 11,5 10,5 10,5 10,3 10,4 10,1 10,1 10,2 13,3 9,9 13,3 13,3 10,0 10,1 13,0 9,8 13,0 13,0 12,8 10,5 10,5 10,2 12,8 9,7 12,8 12,8 12,7 12,5 12,5 10,4 10,3 10,2 10,1 10,1 12,4 9,8 12,4 10,0 12,4 12,3 9,8 9,9 17,2 13,0 267 17,1 17,0 17,0 16,6 16,6 16,5 16,4 16,4 16,4 16,0 16,0 15,9 15,9 15,8 15,7 15,4 15,3 15,3 15,3 15,1 15,1 14,8 14,6 14,6 14,4 14,4 14,2 14,1 14,1 14,1 13,9 13,9 13,7 13,6 13,6 22,7 22,6 21,9 21,8 21,2 20,9 20,7 20,5 20,4 20,4 20,2 20,0 19,9 19,7 19,7 19,2 19,0 12,9 12,8 12,8 12,5 12,5 12,4 12,3 12,4 12,4 12,0 12,1 12,0 12,1 11,9 11,8 11,6 11,5 11,6 11,6 11,4 11,4 11,1 12,1 10,9 12,0 11,9 11,9 11,6 11,6 11,6 11,5 11,4 11,4 11,1 11,1 17,1 17,0 16,4 16,4 16,1 15,9 15,6 15,4 15,4 15,4 15,2 15,0 15,0 14,8 14,8 14,4 14,3 268 18,8 18,4 18,3 18,3 18,1 17,8 17,7 16,6 16,4 16,0 15,9 15,9 15,8 15,5 15,3 15,3 15,3 14,9 14,8 22,2 22,1 22,0 21,5 21,4 21,3 21,3 21,2 21,0 20,8 20,6 20,3 19,9 19,8 19,5 19,3 19,2 19,2 19,1 19,0 18,8 18,6 18,5 18,3 16,9 16,8 16,6 16,5 16,4 16,3 16,3 16,2 16,0 14,1 14,0 13,7 14,0 13,5 13,4 13,4 15,4 15,2 14,8 14,0 14,3 14,6 13,7 13,4 13,7 13,8 13,1 13,2 16,8 16,7 16,6 16,3 16,1 16,0 16,1 15,9 15,9 15,6 15,4 15,2 15,0 14,9 14,7 14,6 14,4 14,5 14,3 14,4 14,1 14,0 13,9 13,8 14,9 14,8 15,0 14,6 14,8 14,3 14,4 14,2 14,4 269 178 179 180 Phụ lục 82 Sai số tương đối (∆%) mơ hình sinh khối t ng dựa theo biến dự đoán A, D, D&H so với sinh khối thực nghiệm cấp A đất (năm) 2 2 10 3 3 10 10 270 NHỮNG HÌNH ẢNH THU THẬP SINH KHỐI RỪNG KEO LAI (1) Rừng Keo lai 10 tu i (2) Bố trí OTC (3) Đo đếm rừng Keo lai (4) Chặt hạ giải tích 271 (5) Nh ng thớt giải tích (6) Cân đo sinh khối thân (7) Cân đo sinh khối cành (8) Cân đo sinh khối (9) Cân thớt giải tích (10) Sấy sinh khối Cây Keo lai ... ước lượng sinh khối rừng trồng Keo lai cấp đất II 93 Bảng 3.88 Nh ng hàm sinh khối rừng trồng Keo lai cấp đất III .94 Bảng 3.89 Kiểm định nh ng hàm ước lượng sinh khối rừng trồng Keo. .. hàm số SI rừng trồng Keo lai tỉnh Đồng Nai 44 Bảng 3.5 Biểu cấp đất rừng trồng Keo lai tỉnh Đồng Nai 45 Bảng 3.6 Nh ng hàm ước lượng D = f(A) thích hợp bình qn rừng trồng Keo lai cấp đất I –... ng sinh khối rừng trồng Keo lai từ – 10 tu i ba cấp đất khác tỉnh Đồng Nai .111 Bảng 3.112 Tỷ lệ gi a sinh khối khô sinh khối tươi Keo lai .113 Bảng 3.113 Kết cấu sinh khối rừng trồng Keo lai