Phương pháp nghiên cứu

4. Ý nghĩa đề tài

2.4. Phương pháp nghiên cứu

2.4.1. Cơ sở phương pháp luận

Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại sự biến đổi khí hậu toàn cầu do ảnh hưởng của nó đến chu trình tuần hoàn Carbon. Rừng trao đổi Carbon với môi trường không khí qua quá trình quang hợp và hô hấp. Thông qua quá trình quang hợp, CO2 ngoài môi trường sẽ được cây rừng hấp thụ và chuyển thành năng lượng dưới dạng chất hyđratcarbon.

Hợp chất này tích luỹ trong các bộ phận của cây tạo ra sinh khối (Biomass)

Sinh khối được xác định là tất cả chất hữu cơ ở dạng sống và chết (còn ở trên cây). Sinh khối là đơn vị đánh giá năng suất của lâm phần, mặt khác để có được số liệu hấp thụ Carbon, khả năng và động thái hấp thụ Carbon của rừng, chúng ta phải tính từ sinh khối của rừng. Chính vì vậy, việc điều tra sinh khối của cây là điều tra hấp thụ Carbon của rừng.

Sinh khối rừng được biểu thị bằng nhiều đại lượng khác nhau nhưng phổ biến nhất là thể tích và trọng lượng chất hữu cơ do cây tạo ra. Theo nguyên tắc của chọn lọc tự nhiên, mỗi cây rừng phải thu xếp cho mình một sinh khối hợp lý nhất. Vì vậy, các bộ phận sinh khối khác nhau trên thân sẽ hình thành một tỷ lệ nhất định. Do đó, việc nghiên cứu các chỉ tiêu sinh trưởng, mối tương quan giữa chúng với nhau và với sinh khối là rất cần thiết.

2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu

2.4.2.1. Thu thập, hồi cứu số liệu

Thu thập, hệ thống, phân tích tổng hợp tài liệu thứ cấp, gồm:

+ Các tài liệu, báo cáo, số liệu thống kê của huyện Mường Khương - tỉnh Lào Cai.

+ Các chính sách và các văn bản quy phạm pháp luật của Đảng, Nhà nước và các cấp chính quyền.

+ Các tạp chí chuyên ngành như: tạp chí Khoa học công nghệ…

+ Thông tin được cập nhật hàng ngày trên các phương tiện truyền thông đại chúng.

+ Kế thừa các tài liệu, số liệu đã công bố của các đề tài nghiên cứu khoa học, các dự án án trong và ngoài nước có nội dung liên quan đến chủ đề của Luận văn để làm cơ sở cho việc so sánh, phân tích và phục vụ cho việc viết tổng quan tài liệu và đánh giá.

2.4.2.2. Thu thập số liệu thứ cấp

Thiết lập 02 ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình tạm thời cho mỗi tuổi với diện tích mỗi OTC là 500m2 (20m x 25m), các OTC được lập mang tính đại diện cho khu vực nghiên cứu và phân bố đều ở các vị trí sườn, đỉnh (do đặc thù của khu vực nghiên cứu là người dân canh tác trồng cây hoa màu, cây lương thực ở phần chân đồi nên không lập được OTC ở vị trí chân đồi mà chỉ có rừng tại các vị trí sườn và đỉnh).

Xác định các chỉ tiêu sinh trưởng trung bình và cây tiêu chuẩn cần chặt hạ: + Đo chiều cao vút ngọn (Hvn) bằng thước đo cao cây CGQ-1.

+ Đo chu vi tại vị trí 1,3 m bằng thước dây sau đó suy ra đường kính (D1.3). + Xác định mật độ rừng trồng ban đầu và mật độ cây hiện tại trong OTC. Kết quả thu được ghi vào biểu mẫu sau:

Kết quả thu được ghi vào biểu mẫu sau:

Bảng 2.1. Bảng điều tra rừng trồng Sa mộc tại huyện Mương Khương

Tuổi: OTC: Độ dốc: Hướng dốc: Địa điểm: (Lô, Khoảnh, Tiểu khu,...) Điều kiện lập địa:

Vị trí: Mật độ: Phương thức trồng: Ngày điều tra: Người điều tra:

Stt CV1.3 (cm) D1.3 (cm) Hvn(m) G (m2) M (m3) Ghi chú

1 2 ....

+ Tính giá trị trung bình của Hvn, D1.3: x= 

 n i n xi 1 1

Trong đó: x là Hvn hoặc D1.3

+ Tính trữ lượng M/ha (m3/ha): M = G x H x f (m3/ha)

Trong đó: G là tổng tiết diện ngang (m2/ha); H là chiều cao trung bình (m); f là hình số (Rừng trồng lấy f = 0,5)

+ Xác định cây tiêu chuẩn: Tính đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn) bình quân theo số liệu đo thực tế trong OTC theo phương pháp bình quân cộng. Cây tiêu chuẩn được rút điển hình có đường kính ngang

ngực (D1.3) và chiều cao vút ngọn (Hvn) bằng hoặc gần bằng đường kính và chiều cao trung bình của OTC, cây sinh trưởng bình thường đến tốt, không sâu bệnh, không gãy ngọn, thân thẳng, một thân, một ngọn, hình dạng tán đều. b) Xác định sinh khối tươi:

Sau khi xác định được cây tiêu chuẩn (mỗi OTC bao gồm 02 cây), sử dụng phương pháp chặt hạ để đo đếm sinh khối tươi. Sinh khối tươi của cây được xác định theo từng bộ phận gồm thân, cành, lá bằng cân ngay tại hiện trường, cân có độ chính xác 1 gram.

Sau khi xác định được sinh khối tươi của từng bộ phận (thân, cành, lá), tiến hành lấy mẫu đại diện cho từng bộ phận từ 300 – 500 gam để xác định sinh khối khô. Cách lấy mẫu cụ thể như sau:

+ Sinh khối thân: thân là phần sinh khối lớn nhất của cây rừng. Thân được chia thành các đoạn có chiều dài L = 1÷2m, đoạn có đường kính  5cm được tính vào sinh khối cành, sau đó đem cân để xác định sinh khối.

+ Sinh khối cành: sau khi đã tách lá, tiến hành chia cành thành các đoạn nhỏ và đem toàn bộ cân để xác định sinh khối.

+ Sinh khối lá: thu gom toàn bộ sinh khối lá và đem lên cân.

Kết quả cân sinh khối ngoài thực địa được ghi vào biểu mẫu sinh khối tươi:

Bảng 2.2. Bảng tổng hợp kết quả sinh khối tươi của các cây tiêu chuẩn rừng trồng Sa mộc tại khu vực nghiên cứu

OTC: Cây tiêu chuẩn: Tuổi: Hvn: D1.3:

Địa điểm: (Lô, Khoảnh, Tiểu khu,...) Vị trí: Ngày điều tra: Người điều tra:

Lần cân

Sinh khối tươi (kg/cây )

Tổng Thân Cành Lá 1 2 Tổng % TB/ha

+ Tính sinh khối tươi của cây cá thể:

TFWi = TFWi(th) + TFWi(c) + TFWi(l) (kg tươi/cây)

Trong đó: TFWi, TFWi(th), TFW(c), TFWi(l) lần lượt là tổng sinh khối tươi của cây tiêu chuẩn i, sinh khối khô bộ phận thân, cành và lá của cây tiêu chuẩn i.

+ Tổng sinh khối tươi tầng cây gỗ trên 1 ha rừng trồng được tính:

500 000 . 10    i t ha TFW N TFW (tấn tươi/ha)

Trong đó: TFWha là tổng sinh khối tươi tầng cây gỗ trên 1 ha; TFWi là sinh khối bình quân của cây tiêu chuẩn; Nt là mật độ bình quân cây Sa mộc có trong OTC 500 m2.

c) Xác định sinh khối khô:

Sinh khối khô của cây rừng chính là sinh khối thực của cây sau khi tách nước. Phương pháp xác định sinh khối khô được thực hiện bằng phương pháp mẫu đại diện.

Sau khi lấy được mẫu để xác định sinh khối khô, sấy mẫu ở nhiệt độ 800 - 1050C trong khoảng thời gian 6 - 8 giờ. Trong quá trình sấy, kiểm tra trọng lượng của mẫu sấy sau 2, 4, 6 và 8 giờ sấy. Nếu sau 3 lần kiểm tra thấy trọng lượng của mẫu không thay đổi thì đó chính là trọng lượng khô của mẫu. Mẫu dùng để xác định sinh khối khô được xác định như sau:

Đối với tầng cây gỗ Sa mộc:

+ Sinh khối thân: Tiến hành lấy mẫu thớt xác định sinh khối khô. Thân cây được lấy 3 mẫu tại các vị trí gốc, giữa thân và ngọn, mỗi vị trí lấy thớt có độ dày 3 - 8 cm, mỗi một mẫu 0,5 kg.

+ Sinh khối cành: Cành cân lấy một mẫu 0,3 kg tại vị trí giữa cành. + Sinh khối lá: Lá trộn đều và lấy một mẫu 0,3 kg.

Sinh khối khô của cây được xác định theo từng bộ phận gồm thân, cành, lá và được kiểm tra, cân lại trong phòng thí nghiệm, cân có độ chính xác 0,01 gram.

Kết quả tính sinh khối khô được ghi vào biểu mẫu sau:

Bảng 2.3. Bảng tổng hợp kết quả sinh khối khô của các cây tiêu chuẩn rừng trồng Sa mộc tại khu vực nghiên cứu

OTC: Cây tiêu chuẩn: Tuổi: Hvn: D1.3:

Địa điểm: (Lô, Khoảnh, Tiểu khu,...) Vị trí: Ngày thực hiện: Người thực hiện:

Lần cân

Sinh khối khô (kg/cây )

Tổng Thân Cành Lá 1 2 ... Tổng % TB/ha

+ Dựa trên trọng lượng khô kiệt của mẫu sấy, độ ẩm từng bộ phận thân, cành, lá sẽ được xác định theo công thức:

MC (%) = FW – DW)/FW] x 100

Trong đó: MC là độ ẩm tính bằng %; FW là trọng lượng tươi của mẫu; DW là trọng lượng khô của mẫu.

+ Sinh khối khô của từng bộ phận thân, cành, lá được tính theo công thức: TMDi = [TFWi x (1 – MCi]

Trong đó: TMDi là tổng sinh khối khô tính bằng kg của thân, cành, lá trong cây đơn lẻ; TFWi là tổng sinh khối tươi trong các bộ phận thân, cành, lá của cây; MCi là độ ẩm tính bằng % của thân, cành, lá cây.

+ Tổng sinh khối khô của cây tiêu chuẩn được tính:

Trong đó: TDBi, TMDi(th), TMDi(c), TMDi(l) lần lượt là tổng sinh khối khô, sinh khối khô bộ phận thân, cành và lá của cây tiêu chuẩn i.

+ Tổng sinh khối khô tầng cây gỗ trên 1 ha rừng trồng được tính: 500 000 . 10    i t ha TDB N TDB (tấn khô/ha)

Trong đó: TDBha là tổng sinh khối khô tầng cây gỗ trên 1 ha; TDBi là sinh khối bình quân của cây tiêu chuẩn; Nt là mật độ bình quân cây Sa mộc có trong OTC 500 m2.

d) Xác định trữ lượng Carbon, CO2 trong sinh khối khô:

Hàm lượng Carbon trong sinh khối khô được xác định thông qua việc áp dụng hệ số mặc định 0,5 thừa nhận bởi Ủy ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC, 2003). Nghĩa là hàm lượng Carbon được tính bằng cách nhân sinh khối khô với 0,5. Hàm lượng Carbon của cây tiêu chuẩn sẽ là tổng của hàm lượng Carbon ở các bộ phận: thân, cành, lá được tính theo công thức dưới đây:

CS.i = (TMDi(th) + TMDi(c) + TMDi(l)) x 0,5 (kg C/cây)

Tính trữ lượng CO2 của lâm phần rừng trồng: Sử dụng hệ số quy đổi theo tiêu chuẩn quốc tế IPCC (2003): 1C = 3,67CO2

CS. = CS.i x 3,67 (kg CO2/cây) Trong đó: CS.i và CS. lần lượt là trữ lượng C và CO2.

e) Lượng hóa bằng tiền giá trị của rừng về khả năng hấp thụ CO2:

Căn cứ vào giá mua bán khí Carbon trên thị trường EU (Liên minh Châu Âu) tháng 4/2019 là 25 đô la Mỹ (USD)/tấn CO2.

Giá mua bán khí Carbon ở trên sẽ nhân với tổng lượng CO2 hấp thụ trung bình hàng năm (tấn/ha/năm) tại thời điểm Sa mộc tuổi 5, 7, 9 và 11 thì tính được giá trị USD/ha/năm của rừng tại hai thời điểm trên. Từ đó qui ra VNĐ theo tỉ giá 1 USD = 23.060 VNĐ vào ngày 03/6/2019 (Tỷ giá được cung cấp bởi Vietnamnet).

f) Xây dựng mối quan hệ giữa các đại lượng:

Xây dựng mối tương quan giữa tổng sinh khối cây cá thể với D1.3, tổng sinh khối khô cây cá thể với D1.3, tổng lượng Carbon cây cá thể với D1.3: kế thừa kết quả lựa chọn hàm của các tác giả đi trước và sử dụng 4 dạng phương trình sau:

Linear: Y = a + b*X (2.1)

Logarit: Y = a + b*LnX (2.2)

Compound: Y = a*bX (2.3.)

Power: Y = a*Xb (2.4)

Để tính các tham số và đặc trưng thống kê mô tả phương trình, sử dụng phần mềm SPSS 20.0 bằng đường lệnh: Annalyze/Regression/Curve Estimation/Ok (Nguyễn Hải Tuất và cs., 2006).

Phương trình được chọn là phương trình có hệ số xác định (R2) cao nhất, sai tiêu chuẩn hồi quy (SE) nhỏ nhất và các tham số đều tồn tại trong tổng thể với Sigf < 0,05.

CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng và lựa chọn mẫu

Sinh trưởng của cây rừng có ảnh hưởng rất lớn đến sinh khối của cây rừng, sinh trưởng của cây rừng càng nhanh thì sinh khối tạo ra càng lớn, hàm lượng Carbon và CO2 mà cây hấp thụ càng nhiều. Kết quả điều tra về sinh trưởng của loài Sa mộc tại huyện Mường Khương – Lào Cai thể hiện qua Bảng 3.1 như sau:

Bảng 3.1. Tổng hợp các chỉ tiêu sinh trưởng của cây Sa mộc ở các tuổi khác nhau tại Mường Khương – Lào Cai

Tuổi Số hiệu OTC N0 cây/ha Nt (cây/ha) 3 . 1 D (cm) vn H (m) G M

m2/cây m2/ha m3/cây m3/ha

5 1 2.500 2.320 7,20 5,50 0,0041 9,446 0,0112 25,576 2 2.500 1.820 5,80 4,25 0,0026 4,809 0,0056 10,218 TB 2.500 2.070 6,50 4,88 0,0034 7,127 0,0084 18,097 7 3 2.500 2.180 8,79 6,65 0.0061 13,229 0,0202 43,986 4 2.500 2.060 8,52 6,60 0,0057 11,745 0,0188 38,757 TB 2.500 2.120 8,66 6,63 0,0059 12,487 0,0195 41,372 9 5 2.500 2.240 9,43 7,50 0,0070 15,628 0,0262 58,605 6 2.500 1.940 9,04 6,85 0,0064 12,452 0,0220 42,647 TB 2.500 2.090 9,23 7,18 0,0067 14,040 0,0241 50,626 11 7 2.500 1.960 10,94 9,10 0,0094 18,424 0,0428 83,829 8 2.500 1.860 9,36 7,70 0,0069 12,798 0,0265 49,274 TB 2.500 1.910 10,15 8,40 0,0081 15,611 0,0346 66,551

Từ kết quả điều tra và phân tích số liệu OTC cho thấy:

- Các giá trị trung bình ở các tuổi là: Tuổi 5 có D1.3 = 6,50 cm, Hvn = 4,88 m, trữ lượng trung bình là 18,097 m3/ha; ở tuổi 7 có D1.3 = 8,66 cm, Hvn

= 6,63 m, trữ lượng trung bình là 41,372 m3/ha; Tuổi 9 có D1.3 = 9,23 cm, Hvn

= 7,18 m, trữ lượng trung bình là 50,626 m3ha; Tuổi 11 có D1.3 = 10,15 cm, Hvn = 8,40 m, trữ lượng trung bình là 66,551 m3ha.

- Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm tăng là: Tuổi 5 có D1.3 = 1,300 cm/năm, Hvn = 0,975 m/năm, trữ lượng là 3,619 m3/ha/năm; Tuổi 7 có D1.3 = 1,236 cm/năm, Hvn = 0,946 m/năm, trữ lượng là 5,910 m3/ha/năm; Tuổi 9 có D1.3 = 1,026 cm/năm, Hvn = 0,797 m/năm, trữ lượng là 5,625 m3/ha/năm; Tuổi 11 có D1.3 = 0,923 cm/năm, Hvn = 0,764 m/năm, trữ lượng là 6,050 m3/ha/năm. Từ kết quả phân tích trên, điều đó chứng tỏ tại địa bàn nghiên cứu Sa mộc tuổi 5 có tốc độ tăng trưởng về D1.3 và Hvn cao hơn rõ rệt so với tuổi 7, 9 và tuổi 11, sự chênh lệch này cũng do nhiều yếu tố đem lại như khí hậu, điều kiện lập địa, quá trình trồng, điều kiện chăm sóc khác nhau, mặt khác do đặc tính cây Sa mộc nơi đất tốt cây lớn nhanh trong 4-10 năm đầu, đất khô cằn chỉ lớn mạnh trong thời gian đầu sau chậm lại (SPERI-FFS, 2011). Đây là căn cứ để xuất các biện pháp chăm sóc phù hợp cũng như các biện pháp kĩ thuật hợp lý nhất để cây Sa mộc sinh trưởng, phát triển nhanh hơn.

Kết quả lựa chọn cây mẫu được ghi lại trong Bảng 3.2. Kết quả cho thấy, các cây mẫu được mang tính đại diện cho cả hai vị trí sườn, đỉnh và cho từng độ tuổi nghiên cứu. Tại địa điểm nghiên cứu Sa mộc trong cùng độ tuổi có sự biến động về chỉ tiêu sinh trưởng D1.3 và Hvn là thấp, cụ thể ở tuổi 5 có D1.3 biến động từ 5,80 - 7,23 cm và Hvn biến động từ 3,9 - 5,5 m; ở tuổi 7 có D1.3 biến động từ 8,50 - 8,98 cm và Hvn biến động từ 6,6 - 6,7 m; ở tuổi 9 có

D1.3 biến động từ 9,04 - 9,49 cm và Hvn biến động từ 6,8 - 7,6 m; ở tuổi 11 có D1.3 biến động từ 9,30 - 11,02 cm và Hvn biến động từ 7,6 - 9,2 m.

Bảng 3.2. Thông tin sinh trưởng cây mẫu tại khu vực nghiên cứu Tuổi Số hiệu OTC Vị trí Số hiệu cây mẫu D1.3 (cm) HVN (m) G (m2/cây) M (m3/cây) 5 1 Sườn 36 7,20 5,5 0,0041 0,0112 96 7,20 5,5 0,0041 0,0112 2 Đỉnh 11 5,80 4,2 0,0026 0,0055 45 5,80 4,3 0,0026 0,0057 7 3 Sườn 69 8,79 6,7 0,0061 0,0203 104 8,79 6,6 0,0061 0,0200 4 Đỉnh 23 8,50 6,6 0,0057 0,0187 56 8,54 6,6 0,0057 0,0189 9 5 Sườn 37 9,49 7,6 0,0071 0,0269 43 9,36 7,4 0,0069 0,0255 6 Đỉnh 5 9,04 6,8 0,0064 0,0218 76 9,04 6,9 0,0064 0,0221 11 7 Sườn 10 10,99 9,2 0,0095 0,0436 71 10,89 9,0 0,0093 0,0419 8 Đỉnh 26 9,36 7,8 0,0069 0,0268 61 9,36 7,6 0,0069 0,0261

3.2. Nghiên cứu sinh khối của cây cá thể và của lâm phần

Sinh khối là lượng vật chất mà cây rừng tích lũy được trong quá trình sống. Đây là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sinh trưởng và năng suất của cây rừng. Việc nghiên cứu sinh khối rừng trồng Sa mộc tại huyện Mường Khương, tỉnh Lào Cai có ý nghĩa quan trọng trong kinh doanh rừng, quản lý

rừng. Đặc biệt trong đề tài này, việc nghiên cứu sinh khối còn là cơ sở để xác