Trong OTC sơ c ấp diện tích 2500 m 2 tiến hành thu thập các số liệu của tất cả những cây có đường kính ngang ng ực (D1.3) ≥ 6cm, bao gồm:
- Tên loài cây.
- Các chỉ tiêu sinh trưởng: D1.3, Hvn, Dt.
Từ số liệu sinh trưởng thu thập được, dựa vào biên độ giao động đường kính, khối lượng công việc, tiến hành chia tổ ghép nhóm theo c ấp kính của Điều tra rừng như sau:
- Cấp I: Cây có đư ờng kính < 10 cm; - Cấp II: Cây có đư ờng kính 10 - 15 cm; - Cấp III: Cây có đư ờng kính 15 - 20 cm; - Cấp IV: Cây có đư ờng kính > 20 cm;
* Lựa chọn cây tiêu chu ẩn cần chặt hạ:
Đề tài tiến hành xác định đường kính, chiều cao bình quân và đường kính tán bình quân cho t ừng cấp kính để làm căn cứ xác định cây tiêu chu ẩn. Cây tiêu chuẩn được lựa chọn chặt hạ là cây có đường kính, chiều cao và đường kính tán gần nhất với đường kính và chiều cao trung bình c ủa từng cấp kính. Mỗi cấp kính lựa chọn ra 4 cây tiêu chu ẩn đại diện cho các loài phân b ố phổ biến trong cấp kính đó để chặt ngả.
* Chặt hạ và thu thập sinh khối cây tiêu chuẩn:
Tiến hành chặt hạ cây tiêu chuẩn (chặt cây sát mặt đất) và phân thành các bộ phận: Lá, cành, thân. M ỗi cây tiêu chuẩn này được đào cả phần rễ cây, lấy toàn bộ rễ có đường kính từ 2 mm trở lên. Thân cây được cắt thành các đoạn dài 1 m. Cân các bộ phận ngay tại hiện trường được kết quả sinh khối tươi của các bộ phận cây. Loài cây chặt ưu tiên các loài cây ưu th ế của lâm phần, được chia theo cấp tỷ trọng gỗ như sau: i) Tỷ trọng cao trên 750 kg/m3; ii) Tỷ trọng trung bình từ 600-750 kg/m3; iii) Tỷ trọng thấp dưới 600 kg/m3. Căn cứ vào tổ thành rừng chọn 15 loài cây ưu thế ở cấp kính tương ứng (xem phụ lục 2).
+ Tỷ trọng cao gồm các loài: Dẻ gai, Dẻ bốp, Thôi ba, Dẻ gai đỏ và Dẻ gai Ấn Độ. + Tỷ trọng trung bình g ồm các loài: Chẹo tía, Lim xẹt, Re hương, Thành
ngạnh, Ngát.
+ Tỷ trọng thấp gồm các loài: Vàng anh, Thanh th ất, Hu đay, Núc nác, Thẩu tấu. Ngoài ra đề tài còn chặt ngả một số loài cây khác như Côm t ầng, Ràng ràng mít, Kháo nước, Xoan nhừ, Dung giấy, Sau sau…
Sau khi cân sinh kh ối tươi, tiến hành lấy mẫu đại diện cho các bộ phận để tính sinh khối khô. Mẫu thân cây được lấy tại 3 vị trí gốc, giữa thân và ngọn, mỗi vị trí lấy thớt có độ dày 3 cm. Cành cây l ấy 1 mẫu 0,5 kg tại vị trí giữa cành; lá trộn đều và lấy 1 mẫu 0,5 kg; rễ lấy 1 mẫu ở rễ cọc và 1 mẫu rễ bên với khối lượng 0,5 kg/mẫu.
Sau đó lấy mẫu từng bộ phận đem sấy khô ở nhiệt độ 100-105 C đến khối lượng không đổi, rồi đem cân (việc cân đong sau các l ần sấy được tiến hành với cân điện tử) thu được kết quả sinh khối khô tương ứng với từng bộ phận.
2.2.5. Phương pháp nghiên c ứu sinh khối tầng cây dưới tán
Trên mỗi ô thứ cấp 25 m2 (5 m x 5 m) trong OTC ti ến hành chặt thu gom toàn bộ tầng cây dưới tán (kể cả những cây gỗ tái sinh có đư ờng kính < 6 cm), ti ến hành phân thành 2 b ộ phận trên mặt đất và dưới mặt đất (đào toàn bộ rễ tầng cây dưới tán và loại sạch đất) sau đó cân tr ọng lượng tươi. Lấy mẫu mỗi loại 0,5 kg/ô thứ cấp và đem sấy khô, rồi cân, kết quả được sinh khối khô.
2.2.6. Phương pháp nghiên c ứu sinh khối vật rơi rụng
Đối với các ô dạng bản diện tích 1m2 trong từng OTC thứ cấp, thu gom toàn bộ vật rơi rụng (cành, lá, hoa, qu ả,...) và cân ngay t ại hiện trường thu được kết quả sinh khối vật rơi rụng. Sau đó, trộn đều vật rơi rụng và lấy mỗi OTC 1 mẫu 0,5 kg sấy khô, sau đó cân, thu được kết quả sinh khối khô.
2.2.7. Phương pháp l ấy mẫu đất dưới tán rừng
Tại mỗi ô dạng bản sau khi lấy hết vật rơi rụng, sử dụng ống dung trọng có đường kính 10 cm, cao 10 cm đóng vào m ặt đất chính giữa ô dạng bản lấy được mẫu đất tầng 1 (sâu 0 - 10 cm), sau đó tiếp tục đóng lấy được mẫu đất tầng 2 (sâu từ 10 - 20 cm) và đóng tiếp lấy được mẫu đất tầng 3 (sâu 20 - 30 cm). Mỗi tầng đất cân trọng lượng và lấy 0,5 kg để phân tích lượng carbon tích lũy trong đất dưới tán rừng.
2.3. Phương pháp xử lý số liệu
2.3.1. Đặc điểm cấu trúc rừng IIB
- Xác định công thức tổ thành: Tổ thành được tính theo chỉ số quan trọng của loài (IV: Important Value).
Để xác định tổ thành tầng cây gỗ, đề tài sử dụng phương pháp c ủa Daniel Marmillod (Đào Công Khanh, 1986 và V ũ Đình Huề, 1984):
IVi% =
N % Gi %
Trong đó: IV% là chỉ số quan trọng của loài i
Ni% : Là tỷ lệ % số cây của loài i so với tổng số cây trong lâm phần
Gi%: Là tỷ lệ % tiết diện ngang của loài so với tổng tiết diện ngang của lâm phần. Theo Daniel M, những loài cây nào có IV% > 5% thì loài đó mới thực sự có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm ph ần và được tham gia vào công th ức tổ thành. Nếu IV% < 5% thì loài đó không được tham gia vào công thức tổ thành.
- Mật độ rừng được tính theo công thức :
N=
N ( cây OTC / ) x 10 . 000 2.500
(cây/ha) (2.2)
2.3.2. Xác định sinh khối rừng IIB
2.3.2.1. Xác định sinh khối cây cá lẻ
Từ kết quả xác định công thức tổ thành của rừng trạng thái IIB tại khu vực nghiên cứu, đề tài đã lựa chọn ra được 15 loài cây ưu th ế và một số loài cây khác trong lâm phần rừng IIB tại Thái Nguyên đ ể tiến hành xác định sinh khối gồm: Dẻ gai, Vàng anh, Ch ẹo tía, Lim xẹt, Thanh thất, Re hương, Hu đay, Núc nác, Dẻ bốp, Thôi ba, Thành ng ạnh, Thẩu tấu, Dẻ đỏ, Dẻ gai ấn độ, Ngát.
+ Sinh khối khô các bộ phận cây cá thể (thân, cành, lá, r ễ):
Pki =
m ki P ti
mi
(kg/cây) (2.3)
Trong đó: Pki: Sinh khối khô bộ phận i cây cá thể (thân, cành, lá, r ễ). m ki: khối lượng mẫu khô của bộ phận i sau khi sấy ở 1050c (kg) P ti: Sinh khối tươi bộ phận i của cây cá thể (kg)
mi: Khối lượng mẫu tươi bộ phận i của cây cá thể (kg). + Tính sinh khối khô, tươi cây tiêu chu ẩn (tính cho từng cây):
Pi-cây gỗ = Pi-T + Pi-C
+ Pi-L + Pi-R (kg)
(2.4)
Trong đó: P i-T: Sinh khối tươi hoặc sinh khối khô của thân cây (kg). Pi-C: Sinh khối tươi hoặc sinh khối khô của cành cây (kg). Pi-L: Sinh khối tươi hoặc sinh khối khô của lá cây (kg). Pi- R: Sinh khối tươi hoặc sinh khối khô của rễ cây (kg).
+ Xác định sinh khối cây tiêu chuẩn trung bình cho 1 cấp kính:
PcâyTB=
Pi(cây tc1 ) Pi(cây tc2 ) ... Pi cây tc n
n (kg) (2.5)
Trong đó: Pi (cây tc): Sinh khối tươi hoặc sinh khối khô của cây tiêu chuẩn thứ i trong 1 cấp kính (kg/cây).
2.3.2.2. Xác định sinh khối tầng cây gỗ
- Xác định sinh khối khô, tươi tầng cây gỗ trong OTC theo c ấp kính: P O TC = n1 x P 1 + n2 x P 2 + n3 x P 3 + n4 x P 4 (tấn/OTC) (2.6)
Trong đó: P OTC là sinh khối tươi, khô tầng cây gỗ trong OTC 2.500m 2
n1,..., n5 là mật độ cây trong từng cấp kính của OTC
P1,..., P5 là sinh khối tươi, khô của cây tiêu chuẩn trung bình theo từng cấp kính (6-10; 10-15; 15-20; >20).
- Xác định sinh khối tươi, khô tầng cây gỗ của lâm phần:
PCC/ha =
P
OTC x 10 . 000 2.500
(tấn/ha) (2.7)
Tuy nhiên để tăng cường thêm độ chính xác của kết quả thì khi tính toán sinh khối cây tiêu chuẩn trung bình có th ể sử dụng thêm các cây tiêu chu ẩn cùng cấp kính, cùng loài ở những OTC khác.
m i: Khối lượng mẫu tươi bộ phận i của CDT (kg).
- Tính sinh khối tươi, khô của tầng cây dưới tán trong 1 OTC (2500m 2):
PCDT/OTC =
2500 Pi CBTT
25 5
Trong đó sinh kh ối tươi, khô tầng cây dưới tán trong 5 ô thứ cấp:
Pi-CDT = ∑Pi- tầng cây dưới tán (kg) (2.10)
Trong đó: P i- tầng cây dưới tán : Sinh khối tươi hoặc sinh khối khô của cây bụi, dây leo, thảm tươi và rễ của nó trong ô thứ cấp thứ i (1 ô 25 m2) (kg).
- Tính sinh khối tầng cây dưới tán trên 1 ha:
PCDT /ha=
10000 P CDT / OTC 2.500
(tấn/ha) (2.11)
Trong đó: PCDT/OTC: Sinh khối tươi hoặc khô của tầng cây dưới tán trong OTC.
2.3.2.4. Xác định sinh khối vật rơi rụng
- Sinh khối khô các bộ phận VRR:
Pki =
m ki P ti
mi
(kg) (2.12)
Trong đó: P ki: Sinh khối khô bộ phận i VRR (kg)
m ki: Khối lượng mẫu khô của bộ phận i sau khi sấy ở 1050C (kg) P ti: Sinh khối tươi bộ phận i của VRR (kg)
m i: Khối lượng mẫu tươi bộ phận i của VRR (kg). - Tính sinh khối tươi, khô vật rơi rụng trên 1 OTC:
PVRR/OTC =
2500 Pi
5x1
VRR (tấn/OTC) (2.13)
Trong đó sinh kh ối vật rơi rụng trong 5 ô dạng bản: Pi-VRR = ∑Pi- thân, cành,
hoa, quả rơi rụng, thảm mục
(kg)
(2.14)
Trong đó: P i- thân, cành, hoa, quả rơi rụng, thảm mục : Sinh khối tươi hoặc sinh khối khô của thân, cành, hoa, qu ả rơi rụng, thảm mục trong ô dạng bản thứ i (kg).
- Sinh khối tươi, khô vật rơi rụng tính cho 1 ha:
PVRR/ha
10 . 000 xP VRR / OTC 2.500
2.3.2.5. Tổng sinh khối tươi, khô toàn lâm ph ần
- Xác định sinh khối tươi và sinh kh ối khô toàn lâm ph ần: P LP = PCC + PCBTT + PVRR
(tấn/ha) (2.16)
Trong đó: P TCC: Sinh khối tươi hoặc sinh khối khô của tầng cây gỗ (tấn/ha) PCBTT: Sinh khối tươi hoặc sinh khối khô của tầng tầng cây dưới tán (tấn/ha) PVRR: Sinh khối tươi hoặc sinh khối khô của vật rơi rụng (tấn/ha)
2.3.3. Xác định lượng CO2 hấp thụ
Thực vật hấp thụ CO 2 thông qua quá trình quang h ợp và được tích lũy trong cơ thể thực vật dưới dạng hợp chất carbo n. Do vậy, từ kết quả tính toán l ượng carbon tích lũy đề tài sẽ chuyển toàn bộ sang lượng CO2 tương đương hấp thụ thông qua phương trình chuyển đổi:
MCO2 =
Mc 44
12
(tấn) (2.17)
2.3.3.1. Lượng CO2 hấp thụ trong cây cá lẻ
Tương tự như đối với nội dung sinh khối, lượng CO2 hấp thụ trong cây cá lẻ cũng được đề tài tính cho 15 loài cây ưu th ế trong lâm phần gồm: Dẻ gai, Vàng anh, Chẹo tía, Lim xẹt, Thanh thất, Re hương, Hu đay, Núc nác, D ẻ bốp, Thôi ba, Thành ngạnh, Thẩu tấu, Dẻ đỏ, Dẻ gai Ấn Độ, Ngát.
Từ kết quả lấy mẫu sinh khối các bộ phận cây cá lẻ về sấy khô ở nhiệt độ 1050C đề tài tiến hành phân tích hàm lư ợng carbon tương ứng với từng bộ phận theo phương pháp của Walkey và Black. Đây là phương phá p phân tích thông d ụng và ở nước ta đã được quy định thành tiêu chu ẩn (Theo TCN 10 TCN 378 –99). Nguyên lý của phương pháp xác đ ịnh hàm lượng carbon trong th ực vật là sử dụng oxy hóa chất hữu cơ bằng dung dịch K2Cr2O7 trong axit H 2SO4.
- Lượng CO2 hấp thụ trong các bộ phận cây cá lẻ: Mi = Pikhô x mi (kg/cây) (2.18)
Trong đó: M i : Là lượng carbon tích lũy bộ phận thứ i (thân, cành, lá, r ễ) Pikhô : Là sinh khối khô của bộ phận thứ i (thân, cành, lá, rễ) mi : Là lượng CO2 hấp thụ của mẫu phân tích từng bộ phận.
- Lượng C02 hấp thụ trong cây cá lẻ: Mcây cá lẻ = MT + Mc + ML + MR (kg/cây)
Trong đó: M cây cá lẻ : Là lượng C02 hấp thụ trong cây cá lẻ MT : Là lượng CO2 hấp thụ trong phần thân cây Mc : Là lượng CO2 hấp thụ trong cành cây ML : Là lượng CO2 hấp thụ trong lá cây MR : Là lượng CO2 hấp thụ trong rễ cây
2.3.3.2. Lượng CO2 hấp thụ của tầng cây gỗ
(2.19)
Mcây gỗ = ∑NixMi cây cá lẻ (tấn/ha) (2.20)
Trong đó: M cây gỗ : Là lượng CO2 hấp thụ của tầng cây gỗ (tấn/ha)
Ni : Là tổng số cây thuộc cấp kính i (6-10cm; 10-15cm; 15-20cm; >20cm) của lâm phần (cây/ha)
Mi cây cá lẻ ; Là lượng CO2 hấp thụ của cây tiêu chuẩn theo cấp kính thứ i.
2.3.3.3. Lượng CO2 hấp thụ của tầng cây dưới tán; vật rơi rụng:
Từ kết quả xác định sinh khối khô cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng, đề tài xác định lượng carbon tích lũy thông qua việc nhân sinh khối khô với hệ số mặc định 0,5 được thừa nhận bởi Ủy ban Quốc tế về biến đổi khí hậu (IPCC). Sau đó, lượng carbon này đư ợc quy đổi ra lượng CO2 hấp thụ tương đương thông qua công thức 2.17.
2.3.3.4. Lượng CO2 tích lũy trong đất rừng
Sau khi đất được thu về được đưa vào phân tích t ại Viện khoa học sự sống - Trường Đại học Nông Lâm. Lượng carbon trong đất được xác định bằng phương pháp Walkley-Black, thực hiện đốt carbon bằng hỗn hợp K2Cr2O7 và H2SO4 đậm đặc với thuốc thử là muối Morh. Lượng carbon được tính bằng 58% hàm lượng mùn trong đất. Carbon tích lũy trong đất (tấn/ha) được tính theo công thức (IPCC, 2003):
Cđất = h * Dđất * Cđất * UFC
(2.21)
Trong đó: UFC - là hệ số chuyển đổi và bằng 100; Cđất - là hàm lượng carbon tích lũy trong đất (%); h- là độ sâu lấy đất (m); Dđất - là dung trọng đất (gram/cm3). Lượng carbon này đư ợc chuyển sang lượng CO2 thông qua công th ức 2.17.
2.3.3.5. Lượng CO2 hấp thụ toàn lâm phần
MLP = Mcây gỗ + Mtầng cây dưới tán + Mvật rơi rụng + Mđất rừng (tấn/ha) (2.22) Trong đó: M LP : Là lượng CO2 hấp thụ toàn lâm phần rừng IIB
Mcây gỗ : Là lượng CO2 hấp thụ tầng cây gỗ
Mtầng cây dưới tán Là lượng CO2 hấp thụ tầng cây dưới tán Mvật rơi rụng : Là lượng CO2 hấp thụ trong vật rơi rụng Mđất rừng : Là lượng CO2 có trong đất rừng
2.3.4. Phương pháp xây d ựng mối quan hệ giữa các đại l ượng
Sử dụng phần mềm SPSS 16.0 lựa chọn những ph ương trình có hệ số tương quan cao nhất và sai số bé nhất, dễ áp dụng nhất v à khi kiểm tra sự tồn tại của phương trình và các hệ số hồi quy đều cho xác suất nhỏ h ơn 0,05 (giá trị mặc định của phần mềm SPSS 16.0). Các mối quan hệ quan trọng l à:
- Mối quan hệ giữa sinh khối, lượng CO2 hấp thụ của cây cá lẻ với các nhân tố điều tra D1.3, Hvn, G…
- Mối quan hệ giữa sinh khối, lượng CO2 hấp thụ của lâm phần với các nhân tố điều tra: D1.3, Hvn, G, N…..
Phương trình tương quan thể hiện mối quan hệ giữa các đại l ượng được xác lập bằng trình lệnh Analyze\Regression\Curve Estimation trong ph ần mềm SPSS. Đề tài đã thử nghiệm nhiều hàm tương quan tuyến tính 1 lớp, tuyến tính nhiều lớp v à các hàm phi tuyến khác nhau (Linear, Logarithmic, Inverse, Quadratic, Cubic, Power,
Compound, S, Logistic, Growth, Exponential,...). Phương tr ình được lựa chọn là phương trình có hệ số tương quan lớn nhất và sai tiêu chuẩn là nhỏ nhất.
2.3.5. Đề xuất một số ứng dụng trong việc xác định sinh khối v à lượng CO2
hấp thụ rừng thứ sinh phục hồi tự nhi ên trạng thái IIB tại tỉnh Thái Nguy ên
Từ kết quả nghiên cứu, đề tài tiến hành đưa ra quy trình xác định sinh khối và lượng CO2 hấp thụ của rừng IIB, các vấn đề quan trọng l à :
- Xây dựng các hệ số chuyển đổi từ sinh khối t ươi sang sinh khối khô, từ sinh khối khô sang lượng CO2 hấp thụ tương đương.
- Dựa vào các phương trình tương quan đã lập ở mục 2.3.4 đề xuất ứng dụng phương trình xác định sinh khối và CO2 của rừng trạng thái IIB tại Thái Nguy ên.
Chương 3
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH T Ế - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIEN C ỨU
3.1. Điều kiện tự nhiên
3.1.1. Vị trí địa lý
Thái Nguyên là tỉnh thuộc vùng miền núi phía Bắc, cách thủ đô Hà Nội 80,4 km về phía Bắc, có toạ độ địa lý như sau:
- -
Từ 20020' đến 22003' vĩ tuyến Bắc; Từ 105028' đến 106014' kinh tuyến Ðông.
Về mặt địa giới hành chính, Thái Nguyên giáp các tỉnh sau: -
- - -