Ý nghĩa của việc nghiên cứu sinh khối theo Clough và Scott (1989) là dựa vào những ước lượng về sinh khối và những tỷ lệ phát triển của chúng là cơ sở cho việc ước lượng tổng suất sản xuất sơ cấp thuần trong những nghiên cứu về sinh thái, cho việc đánh giá sự sinh lợi từ những sản phẩm kinh tế của rừng và xây dựng những phương pháp lâm sinh hoàn hảo hơn. Sinh khối là đơn vị đánh giá năng suất của lâm phần. Mặt khác để có được số liệu về hấp
10 thu cácbon, khả năng và động thái quá trình hấp thu cácbon của rừng, người ta phải tính từ sinh khối của rừng (Ritson and Sochacki, 2003).
Việc đánh giá sinh khối cây rừng có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý, sử dụng rừng (Viên Ngọc Nam, 1996). Vì vậy khi các chỉ tiêu về đường kính và mật độ có sự khác biệt đẫn đến sự khác biệt về tổng sinh khối tươi của rừng Tràm. Theo Graw-Hill (1972), đường kính thân cây là chỉ tiêu có quan hệ với các bộ phận sinh khối và cũng là chỉ tiêu rất dễ đo đạc nên thường được đo để tính toán. Nhiều tác giả (Wang et al., 1981); Reddy và Sugur (1992) trong Lê Hồng Phúc (1994) đã ước lượng tăng trưởng tổng sinh khối thông qua quan hệ với đường kính và chiều cao thân cây. Nghiên cứu của Phạm Xuân Quý (2008) về xây dựng mô hình dự đoán sinh khối rừng Tràm kết luận rằng sinh khối tươi và khô trên mặt đất của rừng Tràm (Melaleuca cajuputi) có mối quan hệ rất chặt chẽ với đường kính thân cây cả vỏ và chiều cao toàn thân cây.
Theo Rayachhetry et al.,(2001), sinh khối sẽ gia tăng theo lượng tăng đường kính ngang ngực và trong đó sinh khối các thành phần gỗ chiếm 83 đến 96% tổng sinh khối (Van et al., 2002). Alpian et al.(2013) cũng có kết quả nghiên cứu về cây Tràm Melaleuca cajuputi trên đất than bùn ở Central Kalimantan, Indonesia, khi cây có đường kính 16 cm sẽ cho sinh khối khoảng 230 kg, và khi cây Tràm bị thiếu nitrogen, sinh khối cũng sẽ giảm đi (Nguyen et al., 2003).
Theo Phạm Xuân Quý (2008), cách tính tổng sinh khối tươi của rừng Tràm đơn giản nhất là tính sinh khối tươi từng cây Tràm (kg/cây) dựa theo số đo chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực sau đó đưa về đơn vị tấn sinh khối/ha. Tác giả đã lập ra được biểu dự đoán tổng sinh khối tươi của cây Tràm theo cấp đường kính và chiều cao. Sai số của kiểu mô hình dự đoán sinh khối rừng Tràm nằm trong giới hạn dưới 10%. Kết quả nghiên cứu đã chứng tỏ rằng, sinh khối tươi và sinh khối khô của các bộ phận trên mặt đất của rừng Tràm (Melaleuca cajuputi) có mối quan hệ rất chặt chẽ với đường kính thân cây cả vỏ và chiều cao toàn thân cây. Biểu dự đoán tổng sinh khối được trình bày ở bảng 2.1.
11 Bảng 2.1 Biểu dự đoán tổng sinh khối tươi của cây Tràm theo cấp D(cm) và cấp H(m) Đơn vị tính: kg/cây
Cấp D (cm)
Cấp H (m)
4 5 6 7 8 9 10 11
3 2,53
4 6,21 6,32 7,06
5 10,61 10,90 11,82 13,37 15,55
6 15,74 16,20 17,30 19,03 21,38 24,37
7 22,24 23,51 25,41 27,94 31,11 34,90
8 30,44 32,52 35,23 38,57 42,54
9 43,24 46,75 50,90 55,68
10 55,66 59,99 64,94
11 69,80 74,93
12 80,34 85,65
Nguồn: Phạm Xuân Quý (2008)
Kết quả nghiên cứu của Gifford (2000) đã tính được sinh khối cho các kiểu rừng ở Australia dao động từ 100 – 450 tấn/ha tùy theo kiểu rừng. Riêng đặc biệt cây Tràm trên đất than bùn, Alpian et al. (2013) đã nghiên cứu ở rừng Tràm có độ dày than bùn từ 51 – 100 cm, khi cây Tràm có đường kính trung bình khoảng 10 cm cho sinh khối từ 127 – 144 tấn/ha.
Ngô Đình Quế và ctv (2006) đã nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO2
của một số rừng trồng chủ yếu ở Việt Nam và đã tính toán được hệ số chuyển đổi tính CO2 hấp thụ dựa vào trữ lượng rừng của một số loài như thông nhựa, bạch đàn, keo tai tượng, keo lai và keo lá Tràm. Đào Công Khanh trong Kalle Eerikọinen et al.(2001) đó thiết lập cụng thức tớnh thể tớch cõy và thể tớch lõm phần dựa vào đường kính và chiều cao của một số loài cây trong đó có cây Tràm Melaleuca cajuputi có tuổi từ 2 đến 12 năm. Công thức tính như sau:
v = d1,3 x (1,311 + 0,351 x h) x 10-4
Tanit (2005) đã nghiên cứu mức độ sinh trưởng của các loài cây sinh trưởng trên đất than bùn theo 3 mức độ: chậm (<30 cm/năm), trung bình (30 – 60 cm/năm) và nhanh (>60 cm/năm) và ông đã xác đinh cây Tràm là loài cây sinh trưởng nhanh. Ông cũng đã xây được biểu chiều cao, đường kính và tỉ lệ sống của cây Tràm theo tuổi. Kết quả được thể hiện ở bảng 2 như sau:
12 Bảng 2.2 Chiều cao, đường kính và tỉ lệ sống của cây Tràm theo tuổi
Tuổi Đường kính (cm) Chiều cao (m) Tỉ lệ sống (%)
2 5,96 3,53 88
3 7,87 5,05 88
4 8,24 5,10 88
5 10,79 5,96 88
6 12,51 6,67 88
7 13,94 6,69 86
8 14,61 7,34 85
9 15,84 8,58 83
10 16,28 8,67 83
11 18,09 9,22 83
12 19,21 9,53 78
13 19,89 9,7 62
14 20,02 9,9 41
(Nguồn: Tanit, 2005)
Theo số liệu Bảng 2.2 thì khi cây Tràm khoảng 14 năm tuổi, tỉ lệ sống đã giảm rất nhiều, chỉ còn 41%. Huy (2009) đã nghiên cứu ước tính trữ lượng cacbon của rừng tự nhiên làm cơ sở tính toán lượng CO2 phát thải từ mất rừng và suy thoái rừng ở Việt Nam. Ông xác định sinh khối rừng và lượng carbon tích lũy ở các bể chứa trong rừng tự nhiên có mối quan hệ hữu cơ, đồng thời năng lực tích lũy carbon của thực vật, đất rừng có mối quan hệ với các nhân tố sinh thái và thay đổi theo trạng thái; do đó phương pháp nghiên cứu chủ yếu là rút mẫu thực nghiệm theo từng đối tượng để ước lượng sinh khối, phân tích hóa học xác định lượng carbon lưu giữ trong các bộ phận thực vật, thảm mục, rễ, trong đất và ứng dụng phương pháp hàm đa biến để xây dựng các mô hình ước lượng sinh khối, carbon tích lũy, CO2 hấp thụ thông qua các biến số điều tra rừng có thể đo đếm trực tiếp. Số liệu sinh khối tươi được tính và rút mẫu theo cây tiêu chuẩn tỷ lệ 10% theo cấp kính trong ô mẫu, đồng thời xây dựng
13 mô hình ước lượng CO hấp thụ theo công thức dựa vào tổng tiết diện ngang (G):
CO2(tấn/ha) = -53.242 + 11.508 G (m2/ha) với R2=0,987 P<0,05
Hamdan (2013) đã nghiên cứu về bản đồ sinh khối trên mặt đất và lưu trữ cacbon của rừng ở Malaysia dựa vào ảnh viễn thám. Nghiên cứu này xác định được diện tích rừng, từ đó tính ra sinh khối nhưng cách xác định này mặc dù có ưu điểm là thực hiện được với thời gian nhanh nhưng độ chính xác chưa cao lắm.
Như vậy, về việc tính sinh khối của rừng Tràm đã có các nghiên cứu với các phương pháp tính khác nhau. Các phương pháp được tóm tắt lại ở Bảng 2.3:
Bảng 2.3 Tóm tắt các nghiên cứu về sinh khối Tràm Năm Tác giả Vấn đề nghiên
cứu
Kết quả Nhận xét
1981 Wang và ctv Sinh khối tươi từng cây Tràm dựa theo chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực
Tính sinh khối tươi cây Tràm
Cách tính này tương đối chính xác và được nhiều nghiên cứu sử dụng
1992 Reddy và Sugur
Tính sinh khối tươi cây Tràm dựa theo chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực
Tính sinh khối tươi cây Tràm
Cách tính này tương đối chính xác và được nhiều nghiên cứu sử dụng
2000 Gifford Sinh khối các kiểu rừng ở Australia
Sinh khối rừng ở Australia dao động từ 100 – 450 tấn/ha
Sinh khối rừng ở Australia có khác ở Việt Nam?
2001 Đào Công Khanh
Tính thể tích cây và thể tích lâm phần dựa vào đường kính và chiều cao của Tràm tuổi từ 2 - 12 năm
Công thức tính thể tích cây và thể tích lâm phần dựa vào đường kính và chiều cao
Nếu Tràm hơn 12 năm có áp dụng được không?
14 2001 Rayachhetry
và ctv
Sinh khối theo đường kính ngang ngực
Sinh khối cây gia tăng theo lượng tăng đường kính ngang ngực
Cách tính này tương đối chính xác và được nhiều nghiên cứu sử dụng 2003 Ritson và
Sochacki
Hấp thu cácbon Số liệu về hấp thu cácbon tính từ sinh khối của rừng
Có thể áp dụng cho các khu rừng đặc dụng
2003 Nguyen và ctv Ảnh hưởng sự thiếu Nitrogen lên sinh khối rừng Tràm
Khi cây Tràm bị thiếu nitrogen, sinh khối cũng sẽ giảm đi
Là một trong các chỉ tiêu để giải thích cho sự sinh trưởng của cây Tràm
2005
Tanit Tốc độ sinh
trưởng
Xây được biểu chiều cao, đường kính và tỉ lệ sống của cây Tràm theo tuổi.
Tính được cho cây Tràm 14 năm tuổi.
Nếu >14 tuổi thì tính dựa vào đâu?
Kết quả này có áp dụng được cho cây Tràm ở Việt Nam không?
2006 Ngô Đình Quế và ctv
Khả năng hấp thụ CO2
Tính được hệ số chuyển đổi CO2
hấp thụ dựa vào trữ lượng rừng của loài thông nhựa, bạch đàn, keo tai tượng, keo lai và keo lá Tràm.
Chưa tính cho cây Tràm
2008 Phạm Xuân Quý
Tính sinh khối tươi từng cây Tràm dựa theo chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực
Tính ra tổng sinh khối tươi của rừng trồng đến D=12 cm
Rừng trồng có khác rừng tự nhiên? Nếu D>12 cm thì tính như thế nào?
2008 Bảo Huy Khả năng hấp thụ CO2 của rùng tự nhiên
Xây dựng được các mô hình
Các mô hình này được lập chung cho các loài, trong khi đó mỗi loài có khả năng hấp thụ và tích lũy carbon khác nhau
15 2011 Viên Ngọc
Nam và Lư Ngọc Trâm Anh
Lượng hấp thụ CO2 trên mặt đất của rừng
Tràm Gáo
Giồng, Đồng Tháp
Các phương trình hồi qui giữa sinh khối khô, tươi và các bộ phận với D1,3
Cách tính này khá chính xác, ít tốn chi phí và công, được nhiều nghiên cứu sử dụng
2012 Viên Ngọc Nam và Lê Hoàng Long
Lượng Cacbon tích tụ của rừng Tràm tại VQG Tràm Chim, Đồng Tháp
Các phương trình hồi qui giữa sinh khối khô, tươi và các bộ phận với D1,3
Cách tính này khá chính xác, ít tốn chi phí và công, được nhiều nghiên cứu sử dụng
2013 Alpian và ctv Tính sinh khối Tràm dựa vào đường kính cây
Biểu sinh khối cây Tràm đến D=16 cm
Nếu D>16 cm thì tính như thế nào?
2013 Hamdan Omar Dựa vào ảnh viễn thám tính sinh khối rừng
Dự đoán sinh khối rừng
Ưu điểm nhanh nhưng tính chính xác không cao 2016 Nguyễn Minh
Hoàng và Viên Ngọc Nam
Khả năng tích tụ Cacbon của rừng Tràm Trà Sư, An Giang
Các phương trình hồi qui giữa sinh khối tươi và với D1,3
Biểu sinh khối cây Tràm theo cấp tuổi đến
Cách tính này khá chính xác, ít tốn chi phí và công, được nhiều nghiên cứu sử dụng
2017 Nguyễn
Khánh Toàn và Viên Ngọc Nam
Trữ lượng Cacbon tích tụ của rừng Tràm ở Sóc Trăng
Các phương trình hồi qui giữa sinh khối khô và D1,3
Biểu sinh khối cây Tràm theo cấp tuổi
Cách tính này khá chính xác, ít tốn chi phí và công, được nhiều nghiên cứu sử dụng
Như vậy, các nghiên cứu để làm cơ sở quản lý rừng, tính năng suất hay tính lượng CO2 hấp thụ đều thông qua việc tính sinh khối. Phương pháp tính sinh khối có thể dựa vào một trong 3 cách:
1. Rút mẫu cây theo tỉ lệ để cân đo: Cách này phải chặt hạ cây 2. Dùng biểu sinh khối dựa vào đường kính và chiều cao 3. Dựa vào các mô hình
Trong 3 phương pháp trên thì có thể kết hợp cả 2 phương pháp trong cùng nghiên cứu. Hiện nay cách tính sinh khối dựa vào đường kính, chiều cao và tính sinh khối dựa vào mô hình là thường được sử dụng nhất.
16 Qua các nghiên cứu sinh khối dựa vào chiều cao, đường kính hay tuổi cây như trên thì sinh khối Tràm ở Vườn Quốc gia U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau có có thể áp dụng các phương trình hồi qui giữa sinh khối khô và D1,3 của cây cá thể đã được nghiên cứu trong vùng đồng bằng sông Cửu Long.
Theo Phạm Thế Dũng và Vũ Đình Hưởng, với nghiên cứu “Sinh khối và giá trị năng lượng rừng tràm ở Long An”. Kết quả cho thấy có mối tương quan chặt chẽ giữa các bộ phận sinh khối cây cá thể và nhân tố điều tra lâm phần (D1.3). Cấu trúc sinh khối khô các bộ phân cây tràm như thân đều chiếm phần lớn hơn 68% ở Tràm ta và 65% là Tràm Úc, tiếp theo là cành, vỏ và nhỏ nhất là lá Tràm ta 6% còn Tràm Úc là 5%.
Van et at.(2000) đã xây dựng phương trình dự báo sinh khối các thành phần trên mặt đất của loài Melaleuca viridiflora tại nam forida dựa trên đường kính thân cây tại vị trí ngang ngực (Diameter of Breast Height(DBH)) và cho rằng DBH là một chỉ tiêu tốt nhất dùng dự đoán sinh khối toàn bộ hoặc các thành phần riêng lẽ như thân, cành, lá, bao quả và hạt. Sinh khối thành phần này sẽ gia tăng theo lượng DBH, trong đó sinh khối thành phần gỗ chiếm 83%
đến 96% tổng sinh khối (Van et at, 2002).
Theo Finlayson (1993), sinh khối cây Tràm có thể tính toán dễ dàng ngoài thực địa thông qua việc đo đạc DBH của các thể cây rừng. Mối quan hệ giữa BDH và trọng lượng tươi của Tràm có thể mô tả bằng phương trình tương quan có dạng:
Log (FW) = 2,256 * log (DBH) – 0,502 FW: Trọng lượng tươi
DBH: Đường kính thân cây ở vị trí ngang ngược.
Nhìn chung, các nghiên cứu để tính toán sinh khối cũng như cacbon hay CO2 dựa vào các phương pháp sau:
Phương pháp dựa trên điều tra thể tích
Phương pháp dựa trên điều tra thể tích là sử dụng hệ số chuyển đổi để tính tổng sinh khối trên mặt đất từ sinh khối thân cây. Phương pháp này bao gồm: (1) Tính thể tích gỗ thân cây từ số liệu điều tra; (2) Chuyển đổi từ thể tích gỗ thân cây thành sinh khối và cácbon của cây bằng cách nhân với tỷ trọng gỗ và hàm lượng cácbon trong gỗ; (3) Tính tổng số sinh khối trên mặt đất bằng cách nhân với hệ số chuyển đổi sinh khối (tỷ lệ giữa tổng sinh khối /sinh khối thân).
Phương pháp dựa trên các nhân tố điều tra lâm phần
17 Các nhân tố điều tra lâm phần như sinh khối, tổng tiết diện ngang, mật độ, tuổi, chiều cao được mô phỏng bằng các phương trình quan hệ. Các phương trình này được sử dụng để xác định sinh khối và hấp thụ cácbon cho lâm phần. Theo phương pháp này sinh khối lâm phần được xác định từ phương trình đường thẳng để dự đoán sinh khối từ các phép đo đếm cây cá lẻ đơn giản.
Phương pháp dựa trên số liệu cây cá lẻ
Hầu hết các nghiên cứu từ trước cho đến nay về sinh khối và hấp thụ cácbon là dựa trên kết quả nghiên cứu của cây cá lẻ, trong đó có hàm lượng cácbon trong các bộ phận của cây (Snowdon et al., 2000). Theo phương pháp này, sinh khối cây cá lẻ được xác định từ mối quan hệ của nó với các nhân tố điều tra khác của cây cá lẻ như chiều cao, đường kính ngang ngực, tiết diện ngang, thể tích.
Y (sinh khối, hấp thụ cácbon) = f (nhân tố điều tra cây cá lẻ)
Phương pháp dựa trên công nghệ viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) Phương pháp này sử dụng các công nghệ viễn thám và GIS với các công cụ như ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, hệ thống định vị toàn cầu (GPS)… để đo đếm lượng các bon trong hệ sinh thái và thường được áp dụng cho các điều tra ở phạm vi quốc gia hoặc vùng.