- Xác định được trữ lượng các bon trong sinh khối phần trên mặt đất và xây dựng được đường các bon cơ sở cho trạng thái thảm thực vật cây bụi có nguồn gốc sau canh tác nương rẫy tại huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên.
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu
-Một số trạng thái thảm thực vật cây bụi có nguồn gốc sau bỏ hóa nương rẫy từ 02 - 05 năm ở xã Tân Thành, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên.
-Trạng thái thảm cây bụi sau bỏ hóa 2 - 3 năm: Thảm cây bụi mới được phục hồi khoảng 2 - 3 năm. Về cấu trúc có sự phân tầng có thể chia làm 2 tầng: Tầng 1 gồm các loài cây có chiều cao từ 1 - 2m, độ che phủ thấp 30%, tầng 2 là tầng có độ cao dưới 1m, độ che phủ 75%. Các loài cây bụi thường gặp: Sầm (Memecylon scutellatum), Sim (Rhodomyrtus tomentosa), Mua (Melastoma normale), Trọng đũa (Ardisia crenata). Và một số loại thảm tươi thuộc họ ràng ràng (Ormosia sp), họ Ráy (Araceae), họ Gừng (Zingiberaceae).
-Trạng thái thảm cây bụi sau bỏ hóa 4 - 5 năm: Về cấu trúc của thảm cây bụi có sự phân tầng có thể chia làm 3 tầng: Tầng 1 gồm các loài cây có chiều cao từ 2 - 3m, độ che phủ thấp khoảng 15%; tầng 2 là tầng có độ cao từ 1 - 2m, độ che phủ khá cao 60% ; tầng 3 là tầng có độ cao dưới 1m, độ che phủ 95%. Một số loài cây bụi ưu thế: Sim (Rhodomyrtus tomentosa),Mua (Melastoma normale), Trọng đũa (Ardisia crenata), Thẩu tấu (Aporosa dioica); cây thuộc họ trứng cá (Lindera sp). Và xuất hiện một số loài cây gỗ nhỏ như : Sau sau (Liquidambar formosana), Trám trắng (Canarium album), Bứa (Garcinia cowa).
Phạm vi nghiên cứu
-Do thời gian thực hiện đề tài này có hạn nên đề tài chỉ tập trung nghiên cứu trữ lượng các bon trong sinh khối phần trên mặt đất của thảm tươi và cây bụi trong các thảm thực vật cây bụi có nguồn gốc sau canh tác nương rẫy.
2.3. Nội dung nghiên cứu
2.3.1. Tổng quan tài liệu: Phân tích, tổng hợp và đánh giá các công trình nghiên
cứu trên thế giới và Việt Nam liên quan đến đề tài.
2.3.2. Nghiên cứu về điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội huyện Phú Bình, tỉnh
Thái Nguyên (vị trí địa lý, địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng...) có ảnh hưởng đến sự phát triển của thảm thực vật
2.3.3.Nghiên cứu sinh khối tươi phần trên mặt đất và một số loài ưu thế trong
thảm thực vật cây bụi có nguồn gốc sau canh tác nương rẫy từ 02- 05 năm.
2.3.4. Nghiên cứu sinh khối khô phần trên mặt đất và một số loài ưu thế trong
thảm cây bụi có nguồn gốc sau canh tác nương rẫy từ 02 - 05 năm.
2.3.5. Nghiên cứu hàm lượng các bon tích lũy trong sinh khối phần trên mặt đất
của các trạng thái thảm thực vật cây bụi có nguồn gốc sau canh tác nương rẫy từ 02- 05 năm
2.3.6. Nghiên cứu hàm lượng CO2 được hấp thụ trong sinh khối phần trên mặt đất của các trạng thái thảm thực vật cây bụi có nguồn gốc sau canh tác nương rẫy từ 02 - 05 năm
2.3.7. Xây dượng đường các bon cơ sở cho các trạng thái thảm thực vật cây bụi
có nguồn gốc sau canh tác nương rẫy ở huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Quan điểm và cách tiếp cận của đề tài
Sinh khối và lượng các bon hấp thụ của thảm thực vật là phần vật chất hữu cơ đã được tổng hợp bởi hệ thực vật bao gồm tầng cây cao, tầng cây bụi thảm tươi, vật rơi rụng và phần vật chất hữu cơ có nguồn gốc từ thực vật ở trong đất.
nhiều đối tượng thực vật khác nhau nên việc nghiên cứu sinh khối, lượng các bon hấp thụ cho từng cá thể là gần như không thể thực hiện được. Do đó, cách tiếp cận theoviệc xác định sinh khối chung của thảm thực vật cây bụi.
Sơ đồ các bước nghiên cứu của đề tài được thể hiện qua sơ đồ 2.1.
Hình 2.1: Sơ đồ các bƣớc tiến hành nghiên cứu của đề tài
2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể
2.4.2.1. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa a. Cách bố trí ô tiêu chuẩn
Diện tích mỗi ô tiêu chuẩn điển hình là 100m2
(10mx10m). Trong mỗi ô tiêu chuẩn thiết lập 09 ô dạng bản nằm trên đường chéo các góc vuông và các cạnh, kích thước 4m2
(2m×2m) sao cho tổng diện tích ô dạng bản không nhỏ
Lấy mẫu để xác định sinh khối tươi của thảm tươi, cây bụi+cây gỗ nhỏ, thảm mục
Sấy mẫu để xác định sinh khối khô
Xác định hàm lượng các bon và khả năng tích lũy CO2 trong thảm cây bụi
Xác định phương trình tương quan để xây dựng đường các bon cơ sở
Thu thập tài liệu,thông tin đã có
Khảo sát khu vực nghiên cứu, lựa chọn địa điểm điều tra
hơn 1/3 diện tích ô tiêu chuẩn. Trong mỗi ô dạng bản xác định sinh khối tươi của cây bụi và thảm tươi.
10 m
10m
b.Phương pháp đo đếm sinh khối
- Đo đếm sinh khối tươi phần trên mặt đất: Sử dụng phương pháp chặt hạ toàn diện để đo đếm sinh khối. Tức là, tại mỗi ô tiêu chuẩn nghiên cứu, chặt toàn bộ cây bụi và thảm tươi ở vị trí sát mặt đất sau đó tiến hành cân để xác định tổng trọng lượng tươi. Tiếp đó, từng bộ phận: thân cành và lá (đối với cây bụi) và cỏ (không tách riêng lá và thân) được tách riêng và cân ngay tại hiện trường bằng cân có độ chính xác 0,1 gram để xác định sinh khối tươi của từng bộ phận. Đối với thảm mục, tiến hành thu nhặt toàn bộ thảm mục trong ô tiêu chuẩn và cân để xác định sinh khối tươi.
- Đo đếm sinh khối khô: Lấy đại diện khoảng 10 % trọng lượng của từng bộ phận thân cành, lá (đối với cây bụi), cỏ và thảm mục ngoài thực địa đem sấy ở nhiệt độ 1050C trong khoảng 2-3 giờ sau đó tiến hành cân nhiều lần cho đến khi trọng lượng không thay đổi để phân tích trọng lượng khô kiệt trong phòng thí nghiệm, cuối cùng xác định sinh khối khô.
2.4.2.2. Công thức tính toán sinh khối khô và hàm lượng các bon tích lũy
- Công thức tính toán sinh khối khô của mẫu nghiên cứu
Dựa trên trọng lượng khô kiệt, độ ẩm của từng mẫu bộ phận lá, thân cành, cỏ, thảm mục sẽ được xác định theo công thức dưới đây:
Trong đó:
+ MC là độ ẩm tính bằng %
+ FW là trọng lượng tươi của mẫu + DW là trọng lượng khô kiệt của mẫu.
Sinh khối khô của từng bộ phận lá, thân + cành, cỏ và thảm mục sẽ được tính toán theo công thức sau (quy ra Tấn/ha):
TDM(l) = [TFW(l) × (1- MC(l))] (3.2) TDM(tc) = [TFW(tc) ×{(1-MC(tc)}] (3.3) TDM(c) = [TFW(c) ×{(1 - MC(c)}] (3.4) TDM(tm) = [TFW(tm) ×{(1-MC(tm)}] (3.5) Trong đó:
+ TDM(l), TDM(tc), TDM(c), TDM(tm) là tổng sinh khối khô của lá, thân cành, cỏ và thảm mục (Tấn/ha).
+ TFW(l), TFW(tc), TFW(c), TFW(tm) là tổng sinh khối tươi của lá, thân cành, cỏ và thảm mục đo đếm trong ô tiêu chuẩn (tấn)
+ MC(l), MC(tc), MC(c), MC(tm) là độ ẩm(%) của lá, thân cành, cỏ và thảm mục. Tổng sinh khối khô của thảm tươi cây bụi (TDB) được tính như sau (Tấn/ha):
TDB (tấn/ha) = TDM(l) + TDM(tc) + TDM(c) + TDM(tm) (3.6) -Xác định trữ lượng các bon thảm tươi cây bụi
Hàm lượng các bon (CS) trong sinh khối thảm tươi và cây bụi được xác định thông qua việc áp dụng hệ số mặc định 0,5 thừa nhận bởi Uỷ ban Quốc tế về biến đổi khí hậu (IPCC, 2005). Nghĩa là hàm lượng các bon được tính bằng cách nhân sinh khối khô với 0,5. Theo đó, hàm lượng các bon của cây bụi thảm tươi sẽ là tổng của hàm lượng các bon ở các bộ phận: lá, thân cành, rễ, cỏ và thảm mục và được tính theo công thức dưới đây:
CS = [TDM(l) + TDM(tc) + TDM (c) + TDM (tm)] × 0,5 (tấn C/ha) (3.7) Trong đó: 0,5 là hệ số quy đổi sinh khối khô sang khối lượng các bon
-Xác định lượng CO2 hấp thụ (Q)
Từ lượng các bon hấp thụ tính toán trên sẽ xác định được lượng CO2 hấp thụ (Q) theo công thức sau:
Q = CS × 44/12 (3.8)
-Xây dựng đường các bon cơ sở
Kịch bản đường các bon cơ sở được xây dựng theo phương trình liên hệ hồi quy tuyến tính một lớp dạng: Y = aLn(X) + b (3.9)
Trong đó:
+ Y: Lượng các bon tích lũy
+ X: Số năm đất nương rẫy bỏ hóa + a, b: Hệ số của phương trình
-Một số phần mềm được sử dụng trong tính toán
Chƣơng 3
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU
3.1. Điều kiện tự nhiên của vùng nghiên cứu
3.1.1. Vị trí địa lý
Phú Bình là một huyện trung du của tỉnh Thái Nguyên, Việt Nam. Huyện Phú Bình nằm ở phía nam của tỉnh, trung tâm huyện cách thành phố Thái Nguyên 26 km. Trên địa bàn Huyện Phú Bình có Quốc lộ 37 chạy qua với khoảng 17,3km, nối liền huyện với các tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang.
Huyện Phú Bình giáp huyện Đồng Hỷ về phía bắc; giáp thành phố Thái Nguyên và huyện Phổ Yên về phía tây; phía đông và nam giáp tỉnh Bắc Giang. Tọa độ địa lý của huyện từ 21o23 33‟-21o35 22‟ vĩ Bắc; 105o
51-106o02 kinh độ Đông. Huyện Phú Bình có 21 đơn vị hành chính gồm thị trấn Hương Sơn và 20 xã, trong đó có 7 xã miền núi, với 31 xóm. Các xã của huyện gồm Bàn Đạt, Bảo Lý, Dương Thành, Đào Xá, Điềm Thụy, Đồng Liên, Hà Châu, Kha Sơn, Lương Phú, Nga My, Nhã Lộng, Tân Đức, Tân Hòa, Tân Khánh, Tân Kim, Tân Thành, Thanh Ninh,Thượng Đình, Úc Kỳ và Xuân Phương.
3.1.2. Địa hình
Địa hình của Phú Bình thuộc nhóm cảnh quan địa hình đồng bằng và nhóm cảnh quan hình thái địa hình gò đồi. Kiểu địa hình đồng bằng xen lẫn đồi núi thoải dạng bậc thềm cổ có diện tích lớn hơn, độ cao địa hình vào khoảng 20-30m và phân bố dọc sông Cầu. Địa hình của huyện có chiều hướng dốc xuống dần từ Đông Bắc xuống Đông Nam, với độ dốc 0,04% và độ chênh lệch cao trung bình là 1,1m/km dài. Độ cao trung bình so với mặt nước biển là 14m. Nhìn chung địa hình của huyện Phú Bình, cùng với khí hậu đất đai phù hợp với nhiều loại cây lâm, nông nghiệp.
3.1.3. Khí hậu thuỷ văn
Huyện Phú Bình nằm trong nền chung của khí hậu vùng núi miền Bắc Việt Nam, đặc trưng cơ bản của nền khí hậu là có mùa đông lạnh hanh khô, ít mưa và mùa hạ nóng ẩm, mưa nhiều. Như vậy huyện Phú Bình có khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa và chia làm 2 mùa rõ rệt: Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Các đặc trưng chính của khí hậu như sau:
-Chế độ nhiệt:
Nhiệt độ trung bình hàng năm của huyện giao động khoảng 23.1o-24.4oC. Nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất là 15,2o
C (tháng 1), nhiệt độ trung bình tháng cao nhất là 28,9o
C (tháng 6), chênh lệch nhiệt độ giữa tháng nóng nhất và lạnh nhất vào khoảng 13,7oC. Số giờ nắng trung bình năm là 1.388 giờ, năm cao nhất đạt 1.570 giờ, năm thấp nhất là 1.206 giờ. Theo tính toán lượng bức xạ mặt trời chiếu trong vùng huyện đạt 1.55Kcal/cm2. Đây là nguồn năng lương dồi dào thúc đẩy quá trình quang hợp mạnh mẽ, góp phần làm tăng năng suất cây trồng nông - lâm nghiệp. Lượng bức xạ 1.55Kcal/cm2
. -Chế độ ẩm:
+ Lượng mưa trung bình năm là 2.250 mm, cao nhất là 2.500 mm, thấp nhất là 2.000 mm. Lượng mưa phân bố không đồng đều, từ tháng 6 đến tháng 9 lượng mưa chiếm tới 80% tổng lượng mưa cả năm, ngày mưa lớn nhất có thể đạt tới 3.000 mm. Từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, lượng mưa thấp chiếm 20% lượng mưa cả năm. Lượng mưa tập trung vào tháng 8 hàng năm thuận lợi cho công tác trồng rừng và cho cây trồng sinh trưởng tốt.
+ Độ ẩm không khí trung bình năm là 82%, giữa các tháng trong năm biến thiên từ 75-84%. Độ ẩm không khí thấp nhất trong năm vào tháng 4 và tháng 5. Các tháng mùa khô mặc dù ít mưa nhưng có sương mù nên độ ẩm không khí khá cao.
3.1.4. Điều kiện đất đai
Theo số liệu thống kê do Phòng Thống kê huyện Phú Bình cung cấp, Phú Bình có tổng diện tích đất tự nhiên 24.936 ha, trong đó đất nông nghiệp có 20.219 ha (chiếm 81%), đất sản xuất nông nghiệp 13.570 ha (chiếm 54.3%), đất lâm nghiệp 6.218 ha (chiếm 25%), đất nuôi trồng thủy sản 431 ha (chiếm 1,7%), đất phi nông nghiệp 4.606 ha (chiếm 18.5 %) và đất chưa sử dụng 111 ha (chiếm 0,5%).
Tài nguyên đất đai của huyện Phú Bình có nhiều chủng loại nhưng phân bố không tập trung. Nhìn chung đất đai được đánh giá là có chất lượng xấu, nghèo chất dinh dưỡng, khả năng giữ nước và giữ ẩm kém, độ mùn tổng số thấp từ 0,5-0,7%, độ PH cao từ 4-5. Với tài nguyên đất đai như vậy, hiệu quả sản xuất nông nghiệp không cao.
Trong diện tích đất lâm nghiệp của huyện hiện không còn rừng tự nhiên, đã được khai thác để canh tác nương rẫy và tái trồng rừng. Toàn bộ diện tích 6.218 ha rừng của huyện là rừng trồng, chủ yếu là cây keo, cây bạch đàn. Trong năm 2013, có 250 ha diện tích rừng được trồng mới. Ngoài ra, một số rừng bị khai thác để canh tác nương rẫy, sau canh tác để trống chưa được trồng lại cây rừng.
3.2. Đặc điểm kinh tế- xã hội của vùng nghiên cứu.
586 người/km². Tỷ lệ tăng dân số là 1,18%. Các dân tộc chủ yếu tại địa bàn huyện là Kinh, Tày, Nùng, Dao, Sán Dìu phân bố khá đồng đều trên toàn huyện.
- Tổng số lao động là: 146.086 người. Trong đó:
+ Lao động nông nghiệp: 67.500 người, chiếm 78% tổng số lao động. + Lao động nghành nghề khác: 78.586 người, chiếm 22% tổng số lao động. Nhìn chung nguồn lao động trên địa bàn huyện dồi dào, nhân dân cần cù lao động, song chủ yếu là lao động nông nghiệp, trình độ lao động còn thấp, lao động còn thiếu việc làm. Mặt khác tỷ lệ tăng dân số còn cao, nhu cầu lương
thực, thực phẩm và hàng tiêu dùng tăng, diện tích đất canh tác nông - lâm nghiệp, diện tích đất làm nhà ở cũng tăng… Đây là những sức ép lớn đến rừng và đất lâm nghiệp.
- Kinh tế chung
+ Thu nhập bình quân đầu người năm 2013 là: 19,8 triệu đồng/ người/ năm. + Tỷ lệ hộ nghèo năm 2013: 13,19%, giảm 2,13% so với năm 2012.
+ Cơ cấu kinh tế của huyện trong những năm gần đây có xu thế chuyển dịch theo hướng giảm tỷ trọng nông lâm nghiệp, tăng tỷ trọng công nghiệp, xây dựng và dịch vụ.
-Về sản xuất lương thực: Đã xây dựng Chương trình sản xuất lương thực giai đoạn 2011- 2015. Tổng sản lượng lương thực có hạt tăng lên. Giá trị sản phẩm thu hoạch trên 1 ha đất trồng trọt đạt 50 triệu đồng (năm 2012 là 45 triệu đồng)
-Về chăn nuôi: Đến năm 2013, tổng đàn gia súc tăng hơn năm 2012. Cụ thể toàn huyện có 12.450 con trâu, 16.400 con bò, 140.000 con lợn, gia cầm có khoảng 2.300.000 con.
-Cơ sở hạ tầng
+ Giao thông: Hệ thống giao thông trên địa bàn huyện khá phát triển gồm cả trục chính đường quốc lộ số 37 qua huyện và các đường liên xã đã được đầu tư làm đường nhựa, đổ bê tông đối với các đường trong thôn xã.
+ Huyện chú trọng xây dựng, tu sửa trường học và bệnh viện huyện, cũng như các trạm xá tương đối khang trang.
+ 100% hộ dân trong huyện được sử dụng điện lưới quốc gia.
+ 75% số hộ trong huyện được sử dụng nước sinh hoạt hợp vệ sinh. -Văn hoá xã hội
+ Giáo dục: Do được sự quan tâm của Nhà nước, các cấp chính quyền nên trường học được xây nhà cấp 4 tương đối khang trang, đời sống giáo viên từng bước được cải thiện. Tuy nhiên trang thiết bị trong giảng dạy còn thiếu nên đã ảnh hưởng đến chất lượng giảng dạy của giáo viên và kết quả học tập của học sinh.
+ Y tế: Nhìn chung công tác khám chữa bệnh và chăm sóc sức khoẻ cho người dân trong xã còn nhiều khó khăn dù trạm xá được cung cung cấp trang thiết bị y tế khá tốt nhưng do thiếu cán bộ y, bác sỹ có trình độ cập chuẩn.