2.4.1. Phương pháp luận nghiên cứu
Sinh khối và lượng carbon tích lũy ở các bể chứa trong rừng lồ ơ cĩ mối quan hệ hữu cơ, đồng thời năng lực tích lũy carbon của lồ ơ biến động theo theo tuổi cây, đất rừng cĩ mối quan hệ với các nhân tố sinh thái và thay đổi theo trạng thái, mật độ. Do đĩ phương pháp nghiên cứu chủ yếu là rút mẫu thực nghiệm theo từng đối tượng để ước lượng sinh khối, phân tích hĩa học xác định lượng carbon lưu giữ trong các bộ phận cây khí sinh lồ ơ (thân, cành và lá), thảm mục, thảm tươi, trong rễ, trong đất và ứng dụng phương pháp hàm đa biến để xây dựng các mơ hình ước lượng sinh khối, carbon tích lũy, CO2 hấp thụ thơng qua
các biến số điều tra rừng cĩ thể đo đếm trực tiếp. Từ đây làm cơ sở cho việc áp dụng ước tính CO2 hấp thụ trong các trạng thái rừng lồ ơ.
2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể
2.4.2.1. Nghiên cứu định lượng sinh khối và lượng carbon tích lũy trong thân cây khí sinh lồ ơ:
i) Thu thập số liệu các chỉ tiêu nghiên cứu theo phương pháp ơ tiêu chuẩn (OTC):
Phương pháp OTC 10 x 10 m áp dụng cho lồ ơ mọc phân tán. Diện tích ơ là: 100 m2 (10x10m)
Trong ơ điều tra các chỉ tiêu: Mật độ N/ơ; Đường kính ngang ngực DBH (0,1cm); Tuổi A (năm); Chiều cao H (0,1m); Phẩm chất cây. Các chỉ tiêu sinh thái: nhân tố lâm phần (kiểu rừng, trạng thái,), lồi thực bì, % phần trăm che phủ thực bì, độ tàn che (1/10), nhân tố khí hậu (độ ẩm khơng khí %, ánh sáng, nhiệt độ khơng khí (0C), tốc độ giĩ (m/s)), nhân tố đất đai (loại đất, màu sắc đất, độ dày tầng đất, pH đất, nhiệt độ đất, độ ẩm đất, vi sinh vật (% giun) độ kết von, độ đá nổi), nhân tố địa hình (vị trí, độ dốc (o), hướng phơi (oB), chiều dài dốc (m)), độ cao so với mặt biển (m), nhân tác (loại hình tác động, mức độ tác động, mức độ lửa rừng).
Để tiến hành đo đếm các chỉ tiêu trên, sử dụng một số dụng cụ, thiết bị như: Địa bàn cầm tay, GPS, máy Laser Criterion RD 1000, thước dây, máy đo pH đất, máy đo giĩ, máy đo Lux, thước đo đường kính, Sunto,…
Tiến hành điều tra thu thập số liệu ở các lâm phần lồ ơ của hai tỉnh Đăk Lăk và Đăk Nơng. Kết quả đã thu thập được 17 ơ, trong đĩ 5 ơ đầu thu thập được ở xã Quảng Trực – huyện Tuy Đức – tỉnh Đăk Nơng là kế thừa năm 2010, ơ 6 và ơ 7 thu thập được cũng ở xã ở Quảng Trực – huyện Tuy Đức – tỉnh Đăk Nơng, từ ơ 8 đến ơ 12 thu thập được ở xã Quảng Tâm – huyện Tuy Đức – tỉnh Đăk Nơng, từ ơ 13 đến ơ 17 thu thập được ở xã Nam Ka – huyện Lăk – tỉnh Đăk Lăk.
ii) Nghiên cứu định lượng sinh khối cây khí sinh lồ ơ:
Thu thập số liệu sinh khối tươi trên cơ sở rút mẫu theo cây tiêu chuẩn tỷ lệ theo tuổi:
Tiến hành giải tích cây lồ ơ theo tiêu chuẩn: Chia làm 5 tuổi, mỗi tuổi giải tích 1 cây/ơ. Đo đếm các chỉ tiêu: Đường kính (DBH), tuổi (A), chiều dài (L). Đo tính khối lượng sinh khối tươi của các bộ phận thân, cành, lá. Mỗi bộ phận cây giải tích (thân, cành, lá) lấy 1 mẫu, mỗi mẫu 100 g.
Lồ ơ sinh trưởng mạnh về chiều cao và đường kính trong 1 – 2 tuổi đầu, sau đĩ ngừng sinh trưởng và biến đổi chủ yếu về độ cứng, chất lượng sợi tăng lên. Lồ ơ khơng hình thành vịng năm nên việc xác định tuổi phải thơng qua hình thái bên ngồi, màu sắc thân cây. Theo phương pháp xác định tuổi thân sinh khí của Lâm Xuân Sanh và Châu Quang Hiền – 1984, tuổi của lồ ơ được xác định như sau:
- Tuổi 1: cây mới hồn thành sinh trưởng vào mùa mưa trước đĩ, cĩ đặc điểm:
+ Mo nang cịn tồn tại, thường gần gốc.
+ Nhiều cành nhỏ (cành bên) xuất hiện suốt dọc theo thân chính, chưa hoặc chỉ cĩ một vài cành chính cịn non mọc ở ngọn cây.
Tuổi 2: Cĩ đặc điểm:
+ Mo nang khơng cịn tồn tại.
+ Thân chính màu xanh tươi, phủ lớp phấn trắng ít hơn, chưa cĩ địa y hoặc chỉ cĩ một vài đốm gần gốc.
+ Cành chính xuất hiện rõ, cĩ thể cĩ cành cấp 2 cịn non. - Tuổi 3: Cĩ đặc điểm:
+ Thân chính hơi ngã màu xanh thẫm, địa y phát triển nhiều (30 - 40%) tạo nên những đốm trắng loang lỗ nhưng vẫn cịn nhận ra nền xanh của thân.
+ Cành nhánh tập trung ở ngọn cây, cành chính đã già biểu hiện ở màu xanh sẫm lốm đốm địa y, cĩ thể cĩ cành phụ cấp 2.
- Tuổi 4: Cĩ đặc điểm:
+ Thân chính cĩ màu trắng xám do địa y phát triển mạnh (70-80%), nền xanh của thân gần như biến mất.
+ Cành nhánh tập trung ở ngọn cây, cành chính đã già màu trắng xám do địa y phát triển.
- Tuổi 5: Cĩ đặc điểm:
+ Thân chính chuyển sang màu vàng, địa y vẫn phát triển dày đặc. + Bắt đầu quá trình mục hĩa, ngã đổ.
Để tiến hành đo đếm các chỉ tiêu trên, sử dụng một số dụng cụ, thiết bị như: Dao rựa, kéo cắt cành, cân điện tử, bao bì đựng mẫu,…
Hình 2.3: Giải tích cây khí sinh lồ ơ, đo tính sinh khối tươi các bộ phận và và lấy mẫu
Tổng số cây lồ ơ đã giải tích được là 83 cây ở các tuổi từ 1 đến 5. Mã số các loại mẫu cây giải tích được ký hiệu như sau:
Kiểu rừng lồ ơ (L), Số thứ tự ơ, số thứ tự cây, bộ phận lấy mẫu. Bộ phận lấy mẫu: Thân: T; Cành: C; Lá: L
Ví dụ:
L1.1.T: Rừng lồ ơ, ơ thứ 1, cây 1, mẫu thân. L1.1.C: Rừng lồ ơ, ơ thứ 1, cây 1, mẫu cành. L1.1.L: Rừng lồ ơ, ơ thứ 1, cây 1, mẫu lá.
iii) Phân tích xác định lượng sinh khối khơ và carbon tích luỹ trong cây khí sinh lồ ơ:
Sấy khơ mẫu tươi ở nhiệt 1050C, đến khi mẫu khơ hồn tồn, cĩ khối lượng khơng đổi nữa, cĩ được sinh khối khơ; và phân tích hàm lượng carbon trong từng bộ phận dựa trên cơ sở oxy hố chất hữu cơ bằng K2Cr2O7 (Kali bicromat) theo phương pháp Walkley – Black; xác định lượng carbon bằng phương pháp so màu xanh của Cr3+ tạo thành (K2Cr2O7) tại bước sĩng 625 nm. Từ đây suy ngược lại theo tỷ lệ rút mẫu được khối lượng carbon cho từng bộ phận thân cây.
Tổng số mẫu phân tích carbon cho cây khí sinh là 123 mẫu bao gồm thân, lá và cành.
Từ tỷ lệ 100 g khối lượng tươi mẫu, sấy khơ cĩ được khối lượng khơ của các bộ phận thân cây và tương ứng với khối lượng tươi của mỗi cây giải tích suy ra được khối lượng khơ của mỗi cây giải tích theo cơng thức:
( ) 100 KLKm KLT kg SKK = × (2.1) Trong đĩ:
SKK: Sinh khối khơ của bộ phận cây lồ ơ (kg). KLT: Khối lượng tươi của bộ phận cây lồ ơ (kg). KLKm: Khối lượng khơ của 100g mẫu bộ phận (g). Từ đây tính được tổng khối lượng khơ của mỗi cây.
Khối lượng Carbon cho từng bộ phận: Thân, cành, là được tính theo cơng thức: 100 % ) (kg KLT C C = × (2.2) Trong đĩ:
C: Khối lượng Carbon cho từng bộ phận thân, cành, lá (kg). KLT: Khối lượng tươi của từng bộ phận thân, cành, lá (kg). % C: Phần trăm Carbon trong sinh khối tươi từng bộ phận (%).
Từ khối lượng carbon của từng bộ phận tính được khối lượng carbon trong thân cây khí sinh cho từng cây giải tích:
Ccây = Cthân + Ccành + C lá (2.3) Từ bảng số liệu điều tra lâm phần, tính số cây phân bố trên 1 hecta cho mỗi lâm phần theo cơng thức:
100 104 × = ơ ha N N (2.4) Trong đĩ:
Nha: Số cây trên 1 hecta.
Nơ: Số cây trên 1 ơ tiêu chuẩn.
iv) Xây dựng mơ hình ước tính sinh khối và carbon tích lũy trong cây khí sinh và lâm phần lồ ơ
Từ cơ sở dữ liệu giải tích cây lồ ơ, lập được dữ liệu sinh khối khơ (SKK), carbon (C) theo đường kính (DBH), chiều dài cây (L) và tuổi (A). Tiến hành xây dựng các hàm ước tính SKK và C cây khí sinh lồ ơ (bao gồm 3 bộ phận là thân, lá, cành) theo dạng tổng quát y = f(xi), trong đĩ y = SKK hoặc C và xi là các nhân tố điều tra cây cá thể lồ ơ như A, DBH và L. (Phương pháp mơ hình hĩa trình bày ở phần tiếp theo)
Phân chia lâm phần thành các nhĩm theo các chỉ tiêu mật độ và đường kính bình quân lâm phần, và xác định phân bố số cây trên 1 hecta theo cấp đường kính, từ các mơ hình cây cá thể khí sinh đây suy được khối lượng khơ và lượng carbon tích lũy trong từng nhĩm lâm phần. Từ đây suy ra được khối lượng CO2 hấp thụ trong thân cây khí sinh trong lâm phần, với lượng CO2 = 3,67C.
2.4.2.2. Nghiên cứu định lượng sinh khối và carbon tích lũy trong thảm mục, thảm tươi, cây lồ ơ chết, đất và rễ trong các trạng thái rừng lồ ơ.
i) Thu thập số liệu khối lượng cây bụi thảm tươi, thảm mục, cây lồ ơ chết trên ơ mẫu phụ.
Hình 2.4: Sơ đồ bố trí ơ mẫu
Trong ơ phụ cân sinh khối tươi các thành phần cây bụi thảm tươi, thảm mục, cây lồ ơ chết. Lấy 1 mẫu cho mỗi loại: Cây bụi, thảm tươi, thảm mục, cây ngã đổ. Mỗi mẫu lấy 100 g.
Tổng số mẫu thu thập được 17 ơ điều tra cây bụi thảm tươi, thảm mục và cây lồ ơ chết.
Mã số các loại mẫu thảm tươi, thảm mục và cây lồ ơ chết được ký hiệu như sau:
Kiểu rừng lồ ơ (L), Số thứ tự ơ, tên loại mẫu.
Tên loại mẫu: Thảm tươi: TT; Thảm mục: TM; Cây lồ ơ chết: CC. Ví dụ:
L1.TT: Rừng lồ ơ, ơ thứ 1, mẫu thảm tươi. L1.TM: Rừng lồ ơ, ơ thứ 1, mẫu thảm mục.
L1.CC: Rừng lồ ơ, ơ thứ 1, mẫu cây lồ ơ chết.
1 0 m 10 m 2 m 2 m
Hình 2.5: Thu thập số liệu sinh khối tươi và lấy mẫu thảm tươi, thảm mục và cây lồ ơ chết
ii) Thu thập khối lượng rễ và đất
Khối lượng rễ ở đây là tồn bộ phần sinh khối dưới mặt đất bao gồm phần rễ phụ và phần thân ngầm.
Khối lượng rễ và đất trong lâm phần lồ ơ được thu thập đến độ sâu 50cm. Mỗi ơ mẫu chính lấy 1 phẫu diện. Phẫu diện: 1 x 1 x 0,5 m.
Trên 1 phẫu diện sâu 50cm lấy mẫu đất 500g tại vị trí 25 cm. Xác định dung trọng, màu sắc, % kết von, % đá lẫn, độ chặt của đất.
Hình 2.6: Thu thập số liệu sinh khối rễ và lấy mẫu đất, rễ
Số mẫu thu thập được 12 ơ điều tra rễ và 17 ơ điều tra đất Mã số các loại mẫu rễ và đất được ký hiệu như sau:
Kiểu rừng lồ ơ (L), Số thứ tự ơ, tên loại mẫu. Tên loại mẫu: Rễ: R; Đất: Đ
Ví dụ:
L1.R: Rừng lồ ơ, ơ thứ 1, mẫu rễ. L1.Đ: Rừng lồ ơ, ơ thứ 1, mẫu đất.
iii) Phân tích xác định khối lượng khơ và lượng carbon tích lũy trong thảm mục, thảm tươi, cây lồ ơ chết, đất và rễ
Phân tích hàm lượng carbon trong mẫu thảm mục, thảm tươi, cây lồ ơ chết và rễ theo phương pháp đối với thực vật đã nĩi trên. Phân tích hàm lượng carbon
trong đất. Từ đây suy ngược lại theo tỷ lệ rút mẫu được khối lượng carbon tích lũy và lượng CO2 hấp thụ trong mẫu rễ và đất, cây bụi, thảm mục, thảm tươi, cây lồ ồ chết trên một hecta đất rừng.
Xác định khối lượng thảm tươi, thảm mục, cây lồ ơ chết và lượng carbon tích lũy trong thảm tươi, thảm mục, cây lồ ơ chết được tính cho mỗi lâm phần như sau:
-Khối lượng thảm tươi, thảm mục tươi, cây lồ ơ chết tươi: Từ số liệu thảm tươi tươi, thảm mục tươi, cây lồ ơ chết tươi thu được thực tế trên ơ mẫu phụ, tính khối lượng thảm tươi , thảm mục tươi, cây lồ ơ chết tươi bằng tấn/ha theo cơng thức: SKT (tấn/ha) = 10 4 ) / ( × ơ kg SKT (2.5) Trong đĩ:
SKT: Sinh khối tươi của thảm tươi, thảm mục, cây lồ ơ chết.
-Khối lượng thảm tươi khơ, thảm mục khơ và cây lồ ơ chết khơ: Từ tỷ lệ khối lượng thảm tươi khơ, thảm mục khơ và cây lồ ơ chết khơ sấy được với 100g thảm mục tươi, thảm khơ tươi và cây lồ ơ chết tươi tính được khối lượng thảm tươi khơ, thảm mục khơ,và cây lồ ơ chết khơ như sau:
SKK (tấn/ha) = 100 ) ( ) / (tân ha SKK g SKT × (2.6) Trong đĩ:
SKK: Sinh khối khơ của thảm tươi, thảm mục và cây lồ ơ chết. SKT: Sinh khối tươi của thảm tươi, thảm mục và cây lồ ơ chết.
-Khối lượng carbon tích lũy trong thảm tươi, thảm mục và cây lồ ơ chết: Từ phần trăm trọng lượng carbon trong mẫu khơ và khối lượng thảm tươi khơ, thảm mục khơ và cây lồ ơ chết khơ tính được khối lượng carbon tích lũy trong thảm tươi, thảm mục và cây lồ ơ chết như sau:
C (Tấn/ha) = 100 %C SKK× (2.7) Trong đĩ:
C: Khối lượng carbon tích lũy trong thảm tươi, thảm mục, cây lồ ơ chết (tấn/ha).
SKK: Khối lượng thảm tươi khơ, thảm mục khơ, cây lồ ơ chết khơ (tấn/ha). % C: Phần trăm trọng lượng carbon trong mẫu khơ (%).
Khối lượng rễ và lượng carbon tích lũy trong rễ trong mỗi lâm phần được tính như sau:
-Khối lượng rễ tươi:
SKT RE (tấn/ha) = SKT RE (kg/ơ) x 10. (2.8) Trong đĩ: SKT RE: Sinh khối tươi rễ
-Khối lượng rễ khơ: Từ tỷ lệ khối lượng rễ khơ sấy được với 100g rễ tươi tính được khối lượng rễ khơ như sau:
SKK RE (tấn/ha) = 100 RE SKKm RE SKT × (2.9) Trong đĩ:
SKT RE: Sinh khối tươi rễ (tấn/ha).
SKKm RE: Sinh khối rễ khơ trong 100g mẫu (kg/ha).
-Khối lượng carbon tích lũy trong rễ: Từ phần trăm trọng lượng carbon trong mẫu khơ và khối lượng rễ khơ tính được khối lượng carbon tích lũy trong rễ như sau: C RE(tấn/ha) = 100 %C RE SKK × (2.10) Trong đĩ:
C RE: Khối lượng Carbon rễ (tấn/ha). SKK RE: Sinh khối rễ khơ (tấn/ha).
Khối lượng đất và lượng carbon tích lũy trong đất trong mỗi lâm phần được tính như sau:
-Khối lượng đất ướt: Khối lượng đất ướt (tấn/ha) được tính theo cơng thức: KLT DAT (tấn/ha) = ρ x d (cm) x 102 (2.11) Trong đĩ:
KLT DAT: Khối lượng đất ướt. d: Bề dày đất là 50cm.
ρ: Dung trọng đất (g/cm3).
-Khối lượng đất khơ: Từ tỷ lệ khối lượng đất khơ sấy được với 500g đất ướt tính được khối lượng đất khơ (tấn/ha) theo cơng thức:
KLK DAT (tấn/ha) = 500 DAT KLKm DAT KLT × (2.12) Trong đĩ:
KLK DAT: Khối lượng đất khơ (tấn/ha). KLT DAT: Khối lượng đất ướt (tấn/ha).
KLKm DAT: Khối lượng đất khơ trong 500g lẫy mẫu (g).
-Khối lượng carbon tích lũy trong đất: Từ phần trăm trọng lượng carbon trong mẫu khơ và khối lượng đất khơ tính được khối lượng carbon tích lũy trong đất như sau: C DAT (tấn/ha) = 100 %C DAT KLK × (2.13) Trong đĩ:
C DAT: Khối lượng Carbon trong đất (tấn/ha). KLK DAT: Khối lượng đất khơ (tấn/ha). % C: Phần trăm Carbon trong đất khơ (%).
Từ cơ sở dữ liệu SKK, C trên lâm phần ở các bển chứa thảm tươi, thảm mục, cây lồ ơ chết, rễ và trong đất, tiến hành mơ hình hĩa với các nhân tố điều tra lâm phần lồ ơ như DBH bình quân, H bình quân, A bình quân, N/ha. Từ đây
làm cơ sở ước tính SKK và C tích lũy trong các bể chứa (khơng phải trong cây khí sinh lồ ơ) theo các nhân tố điều tra lâm phần cĩ quan hệ. (Phương pháp mơ hình hĩa được trình bày ở mục tiếp theo).
2.4.2.3. Xây dựng mơ hình ước tính, dự báo sinh khối khơ và lượng carbon tích lũy trong thân khí sinh lơ ơ và trong các bể chứa theo các nhân tố điều tra