Tăng trưởng sinh khối rễ lớn

2.3.3.2. Sinh khối rễ cám

2.3.4. Tổng sinh khối quang hợp

2.4. Phương pháp nghiên cứu

2.4.1. Phương pháp nghiên cứu chung

- Kế thừa các tài liệu, kết quả nghiên cứu đã có liên quan đến phương pháp xác định sinh khối, lượng carbon hấp thụ của rừng tự nhiên, rừng trồng.

- Tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu. Sơ đồ các bước nghiên cứu như sau.

Tổng hợp, phân tích, đánh giá kết quả nghiên cứu

Sơ đồ 2.1. Sơ đồ nghiên cứu

Điều tra, thu thập số liệu tại hiện trường nghiên cứu Lựa chọn và thiết lập ô nghiên cứu điển hình

Đặc điểm lâm phần Tăng trưởng sinh khối trên mặt đất (ΔM) Tăng trưởng sinh khối rễ lớn (ΔCr) Sinh khối vật rơi dụng (Lf) Sinh khối rễ cám (Fp)

2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể

2.4.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm

Trên cơ sở điều tra, khảo sát thực tế khu vực nghiên cứu, chọn đối tượng là: Trạng thái rừng IIIA1. Tiến hành lập 01 ô tiêu chuẩn sơ cấp (ÔSC) có diện tích là 900 m2 (30 m x 30 m) . Trong ÔSC chia ra làm 4 ô tiêu chuẩn thứ cấp (ÔTC1) có diện tích 225 m2 (15 m x 15 m) như trong sơ đồ 2.2.

30 m

30 m

Trong sơ đồ 2.2 được bố trí cụ thể như sau:

* Ô có hình màu vàng: là điểm bố trí ô hứng vật rơi rụng (ÔRR) để thu thập số liệu về sinh khối khô trên mặt đất. Ô có diện tích 1 m2 (1 m x 1 m) được dọn sạch cành khô, lá rụng. ÔRR được bố trí ở 4 cạnh và 2 đường chéo của ÔSC. Trên mỗi cạnh ÔSC bố trí 3 ÔRR, mỗi ô cách nhau 7 m và cách cạnh ÔSC 6 m, với mỗi đường chéo của ÔSC bố trí 5 ÔRR. Tổng cộng số ÔRR là 22 ô.

* Ô có hình màu xanh: là điểm bố trí soil core, được thiết kế theo 2 đường chéo (mỗi đường chéo 7 ống) và 4 cạnh của ÔSC được bố trí mỗi cạnh 4 soil core, mỗi soil core cách nhau 6 m và cách góc ÔSC là 6 m. Tổng cộng 30 soil core.

* Ô có hình màu đỏ: là điểm bố trí thí nghiệm chôn túi rễ phân hủy, được chôn tại 8 điểm, 4 điểm tại 4 góc của ÔSC, 4 điểm còn lại chôn theo đường vuông góc trên các cạnh của ÔTC1, cách cạnh ÔSC là 6 m. Tổng số túi rễ phân hủy được thí nghiệm là 40 túi (20 túi rễ nhỏ và 20 túi rễ to). Túi phân hủy được thiết kế bằng loại vải đặc biệt (root-impermeable water- permeable sheet/RIWP, Toyobo Co., Osaka, Japan) có kích thước lỗ nhỏ 6 μm. Với kích thước này, cho phép nước, đất, vi sinh vật đất, nấm xuyên qua nhưng không cho rễ cám xuyên qua. Túi có kích thước 10 cm x 10 cm, cho khoảng 1,200 - 1,700 g rễ cám khô vào trong, mỗi túi để 1 mã ký hiệu riêng và gắn túi lại bằng nhiệt ở khoảng 90oC. Túi rễ chôn ở độ sâu 20 cm, thời điểm chôn vào tháng 3 năm 2014.

2.4.2.2. Phương pháp thu thập số liệu

 Đối với đặc điểm lâm học: Tại các ÔTC thứ cấp tiến hành xác định tên cây, một số chỉ tiêu sinh trưởng như: đường kính tại vị trí 1,3 m, chiều cao cây (DBH) của tất cả các cây có DBH  5 cm. Ngoài ra, sử dụng Dendrometer (thước đo vanh có gắn lò xo) để đo chu vi của 5 cây/loài ở các

cấp kính khác nhau. Đo DBH được thực hiện 2 lần vào tháng 3/2014 và tháng 4/2015.

 Tổng sinh khối quang hợp trên mặt đất:

- Tăng trưởng sinh khối trên mặt đất (ΔM): Sinh khối trên mặt đất được tính qua hàm tương quan giữa chỉ tiêu sinh trưởng là đường kính ngang ngực là sinh khối, trên cơ sở tăng trưởng về đường kính được thu thập sau định kỳ 12 tháng. Đường kính được thu thập từ số liệu được định vị bằng Dendrometer ở vị trí cách mặt đất 1,3 m.

- Đối với sinh khối vật rơi rụng: Thu vật rơi rụng trong ô vào tháng 7, 12/2014 và tháng 4/2015. Sau khi thu mẫu về hong khô và được sấy bằng tủ sấy ở nhiệt độ 80oC khi khối lượng không đổi và cân xác định khối lượng.

 Tổng sinh khối quang hợp dưới mặt đất

- Tăng trưởng sinh khối rễ lớn (ΔCr): Rễ lớn (đk > 2 mm) được thu thập trên cơ sở gắn số hiệu và đánh dấu sơn tại vị trí cố định sau định kỳ lại tiếp tục đo lại tại vị trí đánh dấu sơn, đường kính rễ được đo bằng thước điện tử có độ chính xác đến 0,00 mm.

- Đối với sinh khối rễ cám: Rễ cám là rễ có đường kính ≤ 2 mm. Sử dụng ống thép tròn có đường kính 36 mm, đóng xuống đất tới độ sâu 21 cm để thu mẫu đất, mỗi mẫu đất cho vào 1 túi nilon riêng. Vị trí lấy mẫu được xác định trên 2 đường chéo và 4 cạnh của ÔTC, đất được thu 30 mẫu/lần ở 4 thời điểm khác nhau: Tháng 3; 7; 12 và tháng 4/2015. Đất được rửa bằng nước và lọc qua sàng có kích thước lỗ 0,1 mm để thu toàn bộ rễ. Rễ được phân loại thành rễ sống và rễ chết. Rễ chết là rễ có màu đen sậm, mềm, dễ bị đứt gẫy; rễ sống là rễ có màu sáng, dai, khó đứt gãy. Rễ được hong khô ngoài không khí sau đó sấy khô bằng tủ sấy ở nhiệt độ 80oC cho tới khối lượng không đổi và cân xác định khối lượng rễ sống và rễ chết chỗ mỗi ống khoan đất.

- Phương pháp xác định phân hủy rễ chết bằng túi phân hủy: Thời điểm thu túi rễ vào tháng 7, 12 năm 2014 và tháng 4 năm 2015. Thu mẫu mỗi lần 5 - 7 túi để xác định tỷ lệ phân hủy cho từng giai đoạn tương ứng. Trước khi chôn các túi rễ được ngâm trong nước 24 giờ nhằm đảm bảo độ ẩm của rễ trong túi như độ ẩm của rễ ngoài hiện trường. Sau khi thu, rễ còn lại trong túi được rửa sạch, sấy khô ở nhiệt độ 80oC bằng tủ sấy khi khối lượng không đổi và cân khối lượng để xác định tỷ lệ phân hủy rễ chết.

2.4.2.2. Phương pháp xử lý số liệu

 Phương pháp tính các đặc điểm lâm học của lâm phần

Đối với đặc điểm lâm học chúng tôi xác định một số đặc điểm như: mật độ của lâm phần, mật độ loài, tiết diện ngang, cấu trúc tổ thành và độ ưu thế của loài.

- Mật độ cây: N/ha được tính bằng công thức (2.1) N /ha n X10.000

sô

 (2.1)

Trong đó n là số cây trong ô tiêu chuẩn và Sô là diện tích ô điều tra. - Mật độ loài: là số loài trên một đơn vị diện tích (ha), nó chính là số loài ghi nhận được trong ÔTC.

- Tiết diện ngang G (m2/ha) tính theo công thức (2.2), được suy từ tiết diện ngang của ô điều tra (Gô), nó được tính từ tiết diện ngang (g) của các cây cá thể trong ô tiêu chuẩn, trong đó g được tính bằng công thức (2.2.1)

G/ha X10.000 S G ô ô  (2.2) gi= (D1.3)2*PI()/40.000 (2.2.1)

n i ô g G 1 (2.2.2)

Trong đó: Sô là diện tích ÔTC

- Độ ưu thế của loài được tính theo phương pháp của Daniel Marmillod 2 % % (%) N G IV   (2.3)

Trong đó: IV% (Giá trị quan trọng của loài) của loài i;

N% là % của số cây loài i trong tổng số cây trong ÔTC;

G% là % tiết diện ngang của loài i so với tổng tiết diện ngang trong ÔTC.

 Phương pháp tính tổng sinh khối quang hợp (NPP)

Tổng sinh khối quang hợp được xác định theo công thức (2.4):

NPP = ΔM + ΔCr + Lf +Fp (2.4)

Trong đó: ΔM là tăng trưởng sinh khối trên mặt đất; ΔCr: tăng trưởng của rễ lớn;

Lf: vật rơi rụng; Fp: sinh khối rễ cám.

Sinh khối mất đi do thực vật và côn trùng ăn hại không được đề cập đến do nó chiếm tỷ lệ rất nhỏ.

- Tăng trưởng sinh khối trên mặt đất (ΔM) được xác định theo công thức (2.4.1) (Clark et al., 2001): ) ( 1 5 ) 2015 ( ) 2014 ( 1 ) 2015 (          nj j j j i ni i

i AGB AGB AGB

AGB

M (2.4.1)

Trong đó: ni: là tổng số cây từ 1 đến i; nj: tổng số cây từ 1 đến j;

i: cây thứ i; j: số cây mới tham gia vào nhóm cây lớn; j5: cây thứ j đo tại thời điểm DBH = 5cm.

AGB là sinh khối trên mặt đất ở trạng thái khô tuyệt đối, tính bằng kg theo công thức (2.4.1.1) (Chave et al., 2005):





AGB exp[-1,499 + 2,148 ln(DBH) + 0,207(ln(DBH))2-0,0281(ln(DBH))3] (2.4.1.1)

Trong đó: ρ tỷ trọng gỗ, tỷ trọng gỗ được lấy là 1 giá trị trung bình của nhiều loài đã biết.

DBH đường kính cây đo bằng cm.

Công thức (2.4.1.1) được xây dựng dựa trên sinh khối chặt hạ của 2.410 cây trên 27 khu vực rừng nhiệt đới trên toàn thế giới, bao gồm cả Indonêsia, Malaysia, Campuchia. Công thức trên cho kết quả tính toán với sai số biến động trong khoảng 0,5-6,5% so với sinh khối thực tế cây chặt hạ. Công thức này đã được áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu sinh khối rừng nhiệt tự nhiên trên toàn thế giới trong bối cảnh việc chặt hạ cây rừng tự nhiên phục vụ cho xây dựng tương quan gặp nhiều khó khăn do ngăn cấm chặt rừng tự nhiên, tốn kém trong công tác thực hiện v.v.

- Sinh khối vật rơi rụng (Lf) được xác định theo công thức (2.4.2)

) ... ( / ) ... ( 1 1 1 1 n n i n n i S S V V Lf         (2.4.2)

Trong đó: V1, Vn là khối lượng của từng ô mẫu thu vật rơi rụng; S1, Sn là diện tích tương ứng.

- Tăng trưởng sinh khối rễ lớn (ΔCr) được xác định dựa trên quan hệ giữa sinh khối rễ lớn (CRB) và sinh khối trên mặt đất (AGB) theo công thức (2.4.3) (Mokany et al., 2006): 890 , 0 489 , 0 AGB CRB (2.4.3)

Công thức (2.4.3) được xây dựng dựa trên số liệu sinh khối trên mặt đất và dưới mặt đất của 300 nghiên cứu trên nhiều đối tượng rừng trên toàn thế giới. Công thức này đã được áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu sinh khối rừng trên toàn thế giới trong bối cảnh việc chặt hạ cây rừng tự nhiên phục vụ cho xây dựng tương quan gặp nhiều khó khăn do ngăn cấm chặt phá rừng tư nhiên, chi phí tốn kém trong công tác thực hiện v.v. Bên cạnh đó, việc chặt hạ và thu được hết rễ của các cây chặt hạ là rất khó khăn do hệ rễ cây rừng tự nhiên có phân bố rộng.

- Sinh khối rễ cám (Fp)

Thông qua loạt ảnh rễ cám có được từ máy scan được chôn xuống đất, Osawa và Aizawa (2012) đã nhận thấy rằng rễ cám luôn sinh ra, chết đi và bị phân hủy (rễ biến mất khỏi ảnh) trong đất. Từ thực tế đó tác giả đưa ra mô hình cân bằng sinh khối đối với rễ cám trong đất như Biểu đồ 2.1.

(Fp) được xác định theo công thức (2.4.4) (Osawa and Aizawa, 2012):                                       ij i ij i j i j i j i j B N N N N N N N B Fp   ln1 (2.4.4) Trong đó:

+ Bi và Bj là sinh khối rễ cám sống trong cùng đơn vị thể tích đất tại thời điểm ti và tj (tj > ti);

+ Ni và Nj là sinh khối rễ cám chết trong cùng đơn vị thể tích đất tại thời điểm ti và tj; γij là tỷ lệ phân hủy rễ cám chết trong thời gian ∆t.

Bi, Bj, Ni, Nj được xác định bằng ống thép hình trụ như đã trình bày ở phần trên.

Tỷ lệ phân hủy rễ cám chết (γij) được xác định theo phương pháp túi phân hủy rễ cho từng thời điểm tương ứng được tính theo công thức (2.4.4.1).

  i j i ij p p p    (2.4.4.1)

Chương 3

ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU

3.1. Điều kiện tự nhiên

3.1.1. Vị trí địa lý và ranh giới

Khu bảo tồn thiên nhiên Copia nằm ở phía Tây Nam thị trấn Thuận Châu, cách thành phố Sơn La 40 km về phía Tây trên địa bàn 3 xã: Co Mạ, Long Hẹ, Chiềng Bôm thuộc huyện Thuận Châu.

- Phía Bắc giáp Tiểu khu 245a, 242 và 234 thuộc xã Long Hẹ và xã Chiềng Bôm.

- Phía Nam giáp 2 xã Chiềng Phung và xã Nậm Ty của huyện Sông Mã.

- Phía Đông giáp Tiểu khu 256, 265, 279 thuộc xã Nậm Lầu. - Phía Tây giáp Tiểu khu 246, 259, 271a thuộc xã Co Mạ. Trên tọa độ: 21017’30’’ đến 21025’54’’ vĩ độ Bắc.

103032’00’’ đến 103044’00’’ kinh độ Đông.

3.1.2. Địa hình, địa thế

Khu rừng đặc dụng có độ cao dao động trong khoảng từ 550 m đến trên 2.000 m, độ cao trung bình khu vực vào khoảng 1.100 – 1.200 m. Dải núi cao nhất Trông Sia - Copia - Long Nọi với nhiều đỉnh núi cao trên 1.500 m như Copia (1.816 m), Trông Sia (1742,6 m) ở phía Tây Nam đỉnh Copia, Long Nọi (1.687 m) ở phía Đông Bắc đỉnh Copia, chạy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc chia khu rừng đặc dụng thành hai phần chính. Phần Đông Nam chiếm diện tích lớn hơn chủ yếu là lưu vực của suối Nậm Ty thuộc lưu vực sông Mã có đặc trưng địa hình thấp dần theo hướng Tây Bắc - Đông Nam; phần Tây Bắc có diện tích nhỏ hơn song tính trung bình lại cao hơn, có xu thế thấp dần về Tây Bắc đối với phần diện tích lưu vực Hủa Nhử của sông Mã và

về phía Đông Bắc đối với lưu vực suối Nhộp đổ về sông Đà. Rìa Tây Nam của khu rừng đặc dụng có dải núi kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam với nhiều đỉnh cao 1.500 – 1.700 m là đường chia nước lưu vực Hủa Nhử và Nậm Ty với Nậm Pin. Lưu vực các suối thuộc hệ thống sông Đà chiếm diện tích khá khiêm tốn ở phần Tây Bắc Khu rừng đặc dụng, được phân cách với lưu vực Hủa Nhử.

3.1.3. Khí hậu, thủy văn

3.1.3.1. Khí hậu

Khí hậu Khu bảo tồn thiên nhiên Copia mang tính chất nhiệt đới gió mùa của khu Tây Bắc, một năm có 2 mùa rõ rệt:

- Mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 9. - Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau.

Lượng mưa trung bình từ 1.500 -1.600 mm/năm, tập trung vào tháng 6 đến tháng 8, chiếm 70% lượng mưa cả năm.

- Nhiệt độ trung bình năm 19 oC (bình quân tối cao 32oC, bình quân tối thấp 14oC).

- Độ ẩm độ trung bình 85 % (độ ẩm tối cao 90 %, độ ẩm tối thấp 70 %). Copia ảnh hưởng gió mùa Đông Bắc làm nhiệt độ hạ thấp bị khô hanh và vùng này còn bị ảnh hưởng gió Lào rất mạnh mẽ vào tháng 3-4.

Tháng 12 và đầu tháng 1 thường xuất hiện sương muối gây nhiều thiệt hại cho cây trồng và ảnh hưởng sức khỏe vật nuôi và người dân ở đây.

3.1.3.2. Thủy văn

Hệ thống sông, suối gồm:

- Hệ thống suối Nậm Nhộp thuộc xã Chiềng Bôm là đầu nguồn của Suối Nậm Muội đổ ra sông Đà.

- Hệ suối Hủa Lương, Hủa Nhử (Suối Đen) bắt nguồn từ lưu vực Tây Bắc Copia, chảy hướng Tây và Tây Bắc đổ ra suối lớn đổ về lưu vực Sông Mã.

- Hệ suối Nậm Lu, suối Kép, Hủa Ty, suối Lầu, suối Ty chảy ra sông Mã. Ngoài ra còn có một số suối chi phối khu Bảo tồn thiên nhiên Copia như suối Liếp, suối Nậm Cang...

- Độ dài các dòng suối trong khu Bảo tồn khoảng trên 80km (tổng chiều dài của các suối lớn và nhỏ).

3.1.4. Đặc điểm đất đai và hiện trạng tài nguyên rừng

3.1.4.1. Đặc điểm đất đai

Gồm các loại đất chính sau:

- Đất mùn vàng xám núi cao: Ở độ cao 1.500 - 2.000 m so với mực nước biển, hình thành trên đá mẹ Masma axít, đá phiến thạch sót tập trung ở dãy giông chính Trôngsia, Copia, Long Nọi hoặc trên dãy từ đỉnh núi Câu Đường đi đỉnh núi Huổi Một, Huổi Viếng.

- Đất Feralit mùn có màu vàng gạch cua nhạt trên độ cao 1.000 m đến 1.500m, tập trung ở dãy núi Đông Nam của giông chính thuộc khu vực Gieo Bay.

- Đất Feralit vàng nâu trên đất sét và đá biến chất nằm ở độ cao 1.200 - 1.500 m.