Qua phần tổng quan các nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam cho thấy việc nghiên cứu về ước lượng, xác định sinh khối cũng như khả năng hấp thụ CO2 của các khu rừng ngày càng được các nhà khoa học chú trọng. Nhìn chung các phương pháp được các tác giả sử dụng chủ yếu là điều tra, phân tích mẫu cây tiêu chuẩn sau đó áp dụng hệ số chuyển đổi để đưa ra trữ lượng CO2 có thể tích lũy trong rừng.
Trong tất cả các phương pháp thì phương pháp chặt hạ và cân trọng lượng cây tiêu chuẩn là phương pháp chính xác nhất để tính sinh khối trên mặt đất của rừng. Tuy nhiên phương pháp này lại có nhiều hạn chế là tốn thời gian, kinh phí, phá hủy một lượng mẫu cây lớn để phân tích, xác định các mối tương quan của các yếu tố với sinh khối. Vì vậy phương pháp này chỉ có thể thực hiện với một khu vực có diện tích nhỏ, kích cỡ cây nhỏ và thường áp dụng với rừng trồng. Trong khi đó các khu rừng tự nhiên cũng có vai trò quan trọng trong việc tích lũy CO2 lại rất khó để áp dụng bởi sự đa dạng về loài, đa dạng về kích cỡ và liên quan đến việc bảo tồn sự đa dạng sinh học không cho phép chặt hạ cây rừng để đo đếm.
Bởi những hạn chế của phương pháp chặt hạ cây để tính sinh khối mà phương pháp bảo tồn cây đã trở nên được ưa chuộng hơn và ngày càng được hoàn thiện để cho những ước lượng chính xác nhất. Hiện nay một phương pháp đang được nhiều tác giả nỗ lực xây dựng là phương trình tính toán sinh khối dựa vào đường kính D1,3 và yếu tố tỉ trọng gỗ (Brown và cs, 1997; Kertterings và cs, 2001). Trong phương pháp này, tỉ trọng gỗ chính là yếu tố đặc trưng cho sự đa dạng về thành phần loài của các cây gỗ nhiệt đới, tỉ trọng gỗ càng cao thì chất lượng loài cây gỗ đó càng tốt và ngược lại.
Các phương trình có dạng:
AGB = r*𝜌*D2+c.
Qua phần tổng quan và thực tiễn khu vực nghiên cứu tại RNM tự nhiên Cần Giờ, chúng tôi cũng sử dụng phương pháp của Ketterings và cs (2001) để xây dựng phương trình ước tính sinh khối cây RNM thông qua tỉ trọng gỗ và đường kính cây rừng.
Tuy nhiên điểm khác biệt so với các nghiên cứu đã được thực hiện trước đây nói chung và đặc biệt các nghiên cứu đã được tiến hành tại khu RNM Cần Giờ là:
- Chúng tôi tiến hành nghiên cứu trên RNM tự nhiên với tổ hợp của nhiều loài cây phổ biến, qua đó xây dựng phương trình tính sinh khối chung cho nhiều loài.
- Trong các nghiên cứu trước đây, khi sử dụng phương pháp xây dựng phương trình tính toán sinh khối dựa vào đường kính D1,3 và tỉ trọng gỗ, các tác giả đều sử dụng bảng tra tỷ trọng gỗ của các loài theo tổ chức Nông Lâm nghiệp Thế giới (những loài cây không có trong danh sách thì WD = 0,57 ở khu vực Châu Á theo Brown, 1997) điều này dẫn đến kết quả là độ chính xác không cao, bởi tỉ trọng gỗ phụ thuộc vào loài, độ tuổi, điều kiện môi trường của từng khu vực khác nhau và nhiều yếu tố khác…Chính vì vậy trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành xác định tỉ trọng gỗ cụ thể của các loài trong khu vực nghiên cứu mà không sử dụng bảng tra tỉ trọng gỗ của các loài có sẵn.
- Cuối cùng, điểm khác biệt với các nghiên cứu tính toán sinh khối cho các loại rừng đặc biệt là rừng tự nhiên, các tác giả đã sử dụng phương trình sinh khối với 2 yếu tố liên quan là đường kính và tỉ trọng gỗ, để xây dựng được các phương trình tính sinh khốii, các tác giả đều thực hiện việc chặt hạ để xác định sinh khối cây cá thể. Nhưng trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành theo phương pháp hoàn toàn không chặt hạ cây mà sử dụng phương pháp tính sinh khối cây cá thể dựa theo phương pháp của Brown (1997):
ABD = VOB*WD*BEF Trong đó:
- ABD (tấn/ha): Tỉ trọng sinh khối trên mặt đất. - VOB (m3/ha): Mật độ thể tích thân cây.
- BEF: Hệ số chuyển đổi (Tỷ số sinh khối trên mặt đất với sinh khối thân cây). - WD: Tỉ trọng gỗ trung bình. (Sử dụng các số liệu tỉ trọng gỗ do chính đề tài thực hiện.)
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Đề tài tiến hành nghiên cứu, xác định tỉ trọng gỗ và sinh khối của một số loài cây ngập mặn tại Khu Dự trữ sinh quyển RNM Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh: Dà vôi
(Ceriops tagal (Perr) C. B. Rob.), Dà quánh (Ceriops zippeliana Blume), Bần trắng
(Sonneratia alba Bl. J. E. Smith), Cóc trắng (Lumnitzeta racemosa Willd), Mấm trắng
(Avicennia alba Blume), Mấm biển (Avicennia marina (Forsk.) Vierh. Var. marina), Đước đôi ( Rhizophora apiculata Blume), Mấm đen (Avicennia officinalis L.), Giá
(Excoecaria agallochaL.), Quao nước (Dolichandron spathacea (L.F.) K.Schum).
Bảng 2.1. Đặc điểm sinh thái, phân bố các loài cây ngập mặn nghiên cứu tại rừng ngập mặn Cần Giờ [52].
Stt Tên loài Đặc điểm phân bố và sinh thái
1 Dà vôi (Ceriops tagal (Perr) C. B. Rob.)
Mọc trên đất sét, sét chặt.
Ngập triều >1,5 m, nước mặn - rất mặn. Phân bố ở tiểu khu 14, 15, 17, 18,21, 22. 2 Dà quánh (Ceriops
zippeliana Blume)
Mọc nơi đất sét, sét chặt. Ngập triều từ 1,5 - 2 m, nước mặn. Phân bố ở tất cả các tiểu khu. 3 Bần trắng (Sonneratia alba
Bl. J. E. Smith)
Mọc trên đất bùn. Ngập triều < 0,5 m. Phân bố ở nhiều tiểu khu.
4 Cóc trắng (Lumnitzeta racemosa Willd)
Đất sét, ngập triều 1,5 - 2 m, nước mặn. Phân bố ở tất cả các tiểu khu.
5 Mấm trắng (Avicennia alba
Blume)
Là loài tiên phong ở nơi đất mới bồi.
Sống ở nơi có đất bùn mềm, ngập triều < 0,5 m, nước mặn.
Phân bố trên các bãi bồi ở tất cả các tiểu khu trong RNM Cần Giờ.
marina (Forsk.) Vierh. Var. marina)
nước mặn – rất mặn.
Phân bố rải rác hoặc từng đám nhỏ ở các tiểu khu 12, 17, 20, 21, 22.
7 Đước đôi ( Rhizophora apiculata Blume)
Đất bùn mềm, sét, ngập triều 1 - 2 m, nước lợ - mặn.
Phân bố ở tất cả các tiểu khu của RNM Cần Giờ.
8 Mấm đen
(Avicennia officinalis L.)
Cây thường mọc nơi đất sét – sét chặt, ngập triều > 1,5 m, nước mặn, rất mặn.
Phân bố ở tất cả các tiểu khu.
9 Giá
(Excoecaria agallocha L.)
Mọc nơi đất sét chặt, ngập triều > 2 m, nước lợ mặn.
Thường phân bố ở vùng giáp giữa RNM và nội điạ, tuy nhiên vẫn có thể bắt gặp ở tất cả các tiểu khu.
10 Quao nước (Dolichandron spathacea (L.F.) K.Schum).
Cây thường mọc trên dạng đất bùn mềm, sét, ngập triều từ 1 - 2 m, nước mặn.
Phân bố ở các tiểu khu 10,12, 17, 23.
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.2.1. Điều tra các nhân tố liên quan
- Bố trí ô đo đếm.
- Xác định tên loài cây, số cây và các chỉ tiêu đo đếm ngoại nghiệp ở khu vực nghiên cứu.
- Xác định các đặc trưng về đường kính, chiều cao, thể tích. - Tương quan giữa chiều cao và đường kính.
2.2.2. Xác định tỉ trọng gỗ các loài nghiên cứu
2.2.3. Xây dựng phương trình tính sinh khối chung cho các loài nghiên cứu tại rừng ngập mặn tự nhiên Cần Giờ rừng ngập mặn tự nhiên Cần Giờ
- Xác định sinh khối cây cá thể trên mặt đất thông qua thể tích. - Xác định lượng carbon của cây trên mặt đất.
- Tương quan Hvn – D1,3.
- Tính thể tích thân cây: V = G*H*f. - Tương quan AGB – D1,3.
- Xây dựng phương trình tính sinh khối chung cho các loài nghiên cứu.
2.2.4. Xác định hệ số chuyển đổi
- Xác định hệ số chuyển đổi để tính sinh khối của từng loài khi sử dụng phương trình tính sinh khối chung và phương trình riêng đối với các loài: Mắm trắng, Đước đôi, Dà quánh, Cóc trắng.
2.2.5. Xem xét tương quan giữa lượng carbon tích tụ với các nhân tố điều tra
- Xem xét quan hệ giữa carbon tích tụ với các nhân tố điều tra: Đường kính (D1,3), chiều cao cây (Hvn), tỉ trọng gỗ (WD).
2.2.6. Tính toán giá trị bằng tiền khả năng hấp thu CO2 ở rừng ngập mặn tự nhiên Cần Giờ nhiên Cần Giờ
- Từ lượng carbon tính toán ước lượng khả năng hấp thụ CO2 ở rừng ngập mặn tự nhiên Cần Giờ.
- Sử dụng giá CO2 theo thị trường để tính giá trị bằng tiền/ha.
2.3. PHƯƠNG PHÁP LUẬN
Trong tự nhiên carbon đi theo một chu trình và giữ được sự cân bằng giữa lượng CO2 được sinh ra do các nguồn thải trong môi trường như: Đốt cháy, các hoạt động sản xuất của con người, hô hấp của thực vật, động vật… đều được đồng hóa và cố định bởi quá trình quang hợp tạo thành các hợp chất hữu cơ quan trọng tạo nên sinh khối cho thực vật và mở đầu cho các chuỗi thức ăn và lưới thức ăn trong hệ sinh thái. Quá trình này có thể tóm tắt trong phương trình:
CO2 + H2O C6H12O6----> Sinh khối
Chính vì vậy nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của 1 khu rừng hay ước lượng phần khí CO2 mà khu rừng đó hấp thu được, người ta tiến hành các phương pháp để
định lượng sinh khối của khu rừng đó.
Phương pháp luận của đề tài là kế thừa có chọn lọc các phương pháp nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO2 của rừng thông qua đường kính, tỉ trọng gỗ của từng loài, thành lập phương trình để tính sinh khối chung cho cho các loài khác nhau được nghiên cứu, sau đó ước lượng sinh khối của khu rừng.
Phương pháp nghiên cứu có thể tóm tắt theo sơ đồ sau:
2.4. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2.4.1. Chuẩn bị 2.4.1. Chuẩn bị
- Thu thập tài liệu, dữ liệu có liên quan đến khu vực nghiên cứu và nội dung, phương pháp nghiên cứu.
- Xác định vị trí các ô đo đếm bằng ảnh vệ tinh. Chọn lựa những vị trí rừng tự nhiên hỗn giao nhiều loài.
- Trang thiết bị phục vụ cho nghiên cứu bao gồm:
+ Thước đo đường kính thân cây, thước dây dài 20 m hoặc 25 m. + Máy ảnh kĩ thuật số.
+ Các dụng cụ ghi chép, lưu trữ: Bảng đánh dấu ghi chép vị trí ô đo đếm, biểu điều tra in sẵn, sổ tay điều tra, bút ghi chép, bút xóa.
+ Các dụng cụ đánh dấu: Cọc tiêu, cọc mốc, sơn đánh dấu.
+ Các dụng cụ định vị, định hướng gồm: Bản đồ địa hình, địa bàn, máy GPS. + Các dụng cụ cần thiết để tính tỉ trọng gỗ: Ống đong, bọc nilon, nhãn ghi mẫu, cân điện tử, máy sấy.
2.4.2. Ngoại nghiệp
- Bố trí ô đo đếm tại khu vực RNM tự nhiên tại rừng Cần Giờ: Tiến hành bố trí 30 ô đo đếm (10*10 m = 100 m2
) tại khu vực RNM tự nhiên. - Định vị bằng máy GPS các ô đo đếm.
Hình 2.2. Bố trí ô đo đếm và định vị ô đo đếm bằng máy GPS
- Điều tra khu vực nghiên cứu về thành phần loài, đường kính ngang ngực (D1,3), chiều cao vút ngọn (Hvn).
Hình 2.3.Xác định đường kính thân cây và thu mẫu gỗ tính tỉ trọng
Hình 2.4. Các mẫu gỗ sau khi thu thập với các đường kính khác nhau
- Tính toán tỉ trọng gỗ cho từng loài: Để tính toán tỉ trọng gỗ ta sử dụng phương pháp “thay thế nước” - sử dụng đối với các vật chất không theo quy luật. Các bước tiến hành như sau:
+ Thu thập mẫu gỗ các cây cá thể nghiên cứu theo từng loài. Mỗi cây gỗ lấy ở 3 vị trí khác nhau của thân cây bằng cách chia chiều dài thân cây thành 3 đoạn bằng nhau và lấy mẫu ở giữa của từng đoạn bằng nhau.
(a) (b)
(a) Chẻ các mẫu gỗ thành hình chữ nhật với các kích thước 1 x r x 1 hoặc 1 x r x 2
(b) Tính thể tích, khối lượng và sấy gỗ
Hình 2.5.Các bước tính tỉ trọng gỗ
+ Chẻ mẫu gỗ thành những thanh gỗ với kích thước: 1 x r x 1 hoặc 1 x r x 2. (trong đó r: bán kính khoanh gỗ).
+ Đổ một lượng nước nhất định vào ống đong, đọc mực nước trên ống đong. + Đặt mẫu gỗ trong ống đong, đọc mực nước dâng lên trong ống đong ta có thể tích của nước bị thay thế chính là thể tích của mẫu gỗ cần xác định.
+ Sau khi xác định được thể tích của mẫu gỗ, lấy mẫu gỗ đó về phòng thí nghiệm, dùng cân điện tử xác định khối lượng sau đó sấy khô ở nhiệt độ 1050C đến khi khối lượng mẫu gỗ không thay đổi. Ghi nhận giá trị khối lượng gỗ khô.
+ Khi đã có giá trị của thể tích và khối lượng tương ứng ta dễ dàng tính được tỉ trọng gỗ của loài đang nghiên cứu. Tỉ trọng gỗ của cây được tính từ trung bình của 3 mẫu.
- Tiến hành đo đạc các nhân tố điều tra D1,3, Hvn của từng cây trong các ô mẫu. + Đối với đường kính ngang ngực (D1,3): thu số liệu đối với những cây có đường kính ngang ngực D1,3≥ 5 cm.
+ Đối với chiều cao vút ngọn (Hvn): thu số liệu của 30 cây mỗi loài.
PHIẾU ĐIỀU TRA
Số ô: Người điều tra:
Vị trí (tọa độ): Ngày điều tra:
Stt Loài cây Chu vi (cm) Chiều cao vút ngọn (m) Ghi chú 1
2
2.4.2. Nội nghiệp
- Tổng hợp tất cả các số liệu đo đếm, sử dụng phương pháp phân tích, thống kê toán học để xử lý số liệu.
- Phân tích và xử lý số liệu bằng các phần mềm chuyên dụng (Excel 2010, Statgraphic Plus).
2.4.2.1. Tính sinh khối cây cá thể
Từ các số liệu về đường kính D1,3 và Hvnthu được tại 30 ô đo đếm tiến hành xác định sinh khối cây cá thể (B) theo các bước sau:
- Xác định thể tích thân cây:
VOB = G*H*f = D21,3*0,7854*Hvn*f Trong đó:
VOB: Thể tích cả vỏ (m3)
D1,3: Đường kính ngang ngực (m) Hvn: Chiều cao vút ngọn (m)
f = 0,54 (Theo sổ tay điều tra quy hoạch rừng, 1995)
- Tỉ trọng gỗ các loài cây được tính toán dựa theo công thức WD = 𝑚
𝑉
Trong đó:
WD: tỉ trọng gỗ (g/cm3) m: Khối lượng gỗ khô (g) V: Thể tích gỗ (cm3
)
Bảng 2.2. Hệ số chuyển đổi sinh khối theo đường kính
Stt D1,3 (cn) Hệ số chuyển đổi sinh khối (BEF)
1 20 – 40 1,38
2 40- 80 1,33
3 ≥ 80 1,25
- Tính sinh khối cây cây cá thể
Sử dụng phương pháp của Brown (1997), sinh khối cây cá thể được theo công thức: B = VOB*WD*BEF
Trong đó:
B: Sinh khối cây (tấn)
VOB: Thể tích thân cây (m3) BEF: Hệ số chuyển đổi sinh khối WD: Tỉ trọng gỗ
2.4.2.2. Xây dựng phương trình tương quan giữa sinh khối trên mặt đất (AGB) và đường kính (D1,3)
Sử dụng phương pháp của Kettering và cs (2001), sinh khối được xác định qua các yếu tố đường kính và tỉ trọng gỗ như sau:
AGB = r*𝜌*D2+c Trong đó:
AGB: Sinh khối trên mặt đất (tấn/ha)
r: Tham số không đổi đại diện và đặc trưng về khí hậu, lập địa và vị trí cho khu vực nghiên cứu
𝜌: Tỉ trọng gỗ (g/cm3)
2 + c: Hệ số đặc trưng cho chiều cao
Để xác định được phương trình tương quan trên, lần lượt thực hiện các bước sau: - Xác định tương quan giữa sinh khối cây cá thể (B) và đường kính ngang ngực (D1,3):
B = a*Db
- Tính giá trị tỉ trọng gỗ trung bình của các loài nghiên cứu (𝜌)
- Xác định giá trị tham số r là giá trị không đổi đại diện và đặc trưng về khí hậu, lập địa và vị trí cho khu vực nghiên cứu r = 𝑎𝜌
- Xác định phương trình tương quan giữa Hvn và D1,3 dạng: Hvn = k*Dc1.3
2.4.2.3. Xác định hệ số chuyển đổi từ phương trình tính sinh khối chung để tính sinh khối riêng của mỗi loài
Để xác định hệ số chuyển đổi đề tài tiến hành xây dựng tương quan giữa sinh khối cây tính theo phương trình chung và phương trình riêng của từng loài đã được các tác giả khác xây dựng. Từ đó xác định hệ số chuyển đổi cho từng loài khi sử dụng phương trình chung để tính toán lượng sinh khối của cây.
2.4.2.4. Xác định lượng carbon tích tụ trên mặt đất trong các ô đo đếm
Dựa vào phương trình tương quan giữa sinh khối trên mặt đất và đường kính đã