1.1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng
Theo Phùng Ngọc Lan (1986)[16], cấu trúc rừng là một khái niệm dùng để chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian. Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi.
Nghiên cứu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới ở nước ta, GS. Thái Văn Trừng ( 1978,1999 )[30, 31] đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng thứ như: tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi (B), tầng cỏ quyết (C). Ông đã vận dụng và cải tiến, bổ sung phương pháp biểu đồ mặt cắt đứng của Davit - Risa để nghiên cứu cấu trúc rừng Việt Nam, trong đó tầng cây bụi thảm tươi được phóng đại với tỷ lệ nhỏ hơn và ký hiệu thành phần loài cây của quần thể đối với những đặc trưng sinh thái và vật hậu cùng biểu đồ khí hậu, vị trí địa lý, địa hình. Bên cạnh đó GS Thái Văn Trừng còn đề ra các tiêu chuẩn để phân chia các kiểu thảm thực vật rừng Việt Nam, đó là dạng sống ưu thế của thực vật trong tầng cây lập quần, độ tàn che của tầng ưu thế sinh thái, hình thái sinh thái của nó và trạng thái mùa của tán lá. Với những quan điểm trên, Thái Văn Trừng đã phân chia thảm thực vật rừng Việt Nam thành 14 kiểu. Như vậy, các nhân tố cấu trúc rừng được vận dụng triệt để trong phân loại rừng theo quan điểm sinh thái phát sinh quần thể. Nguyễn Văn Trương (1983)[32], khi nghiên cứu cấu trúc rừng hỗn loài đã phân tầng thứ theo hướng định lượng, phân theo cấp chiều cao một cách cơ giới. Vũ Đình Phương (1987) cho rằng, việc xác định tầng thứ của rừng lá rộng thường xanh là hoàn toàn hợp lý và cần thiết nhưng chỉ trong trường hợp rừng có sự phân tầng rõ rệt.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Việc mô hình hóa cấu trúc đường kính D1,3 được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu và biểu diễn chúng theo các dạng phân bố xác suất khác nhau, nổi bật là các công trình nghiên cứu của các tác giả như Đồng Sĩ Hiền (1974) dùng hàm Meyer và hệ đường cong Poisson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ kính cho rừng tự nhiên làm cơ sở cho việc lập biểu độ thon cây đứng ở Việt Nam. Nguyễn Hải Tuất (1982,)[27] đã sử dụng hàm phân bố giảm phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và áp dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể rừng.
Những nghiên cứu về cấu trúc rừng trên cho thấy trong thời gian qua, việc nghiên cứu cấu trúc rừng ở nước ta đã có những bước phát triển nhanh chóng và có nhiều đóng góp nhằm nâng cao hiểu biết về rừng, nâng cao hiệu quả trong nghiên cứu cũng như sản xuất kinh doanh rừng. Tuy nhiên, các nghiên cứu về cấu trúc rừng gần đây thường thiên về việc mô hình hoá các quy luật kết cấu lâm phần và việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động vào rừng thường thiếu yếu tố sinh thái nên chưa thực sự đáp ứng mục tiêu kinh doanh rừng ổn định lâu dài.
Lê Đồng Tấn và cs (2008), khi nghiên cứu về động thái diễn thế phục hồi rừng tại trạm ĐDSH Mê Linh, đã khẳng định rằng: trong quá trình diễn thế, đến giai đoạn rừng thứ sinh đã có 141 loài bị đào thải, trong đó từ giai đoạn thảm cỏ lên cây bụi có 12 loài, từ cây bụi lên thành rừng thứ sinh 129 loài. Tuy nhiên, trong quá trình này có 219 loài được bổ sung, cụ thể từ trảng cỏ lên cây bụi có 124 loài, từ giao đoạn cây bụi lên thảm rừng thứ sinh 95 loài.
Khi nghiên cứu về quá trình tái sinh tự nhiên dưới tán rừng của Trạm
ĐDSH Mê Linh, Ma Thị Ngọc Mai (2009) phát hiện có 33 loài cây tái sinh,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
chiếm ưu thế chủ yếu là tổ hợp loài cây tiên phong ưu sáng. Bên cạnh đó, các loài cây ưu thế trong tầng cây đứng đều không có mặt cây tái sinh dưới tán, đồng thời xuất hiện một số loài cây tái sinh là cây định vị của rừng nguyên sinh vốn đã từng tồn tại ở đây.
1.1.2.2. Nghiên cứu về sinh khối
Nghiên cứu về sinh khối rừng ở Việt Nam được tiến hành khá muộn so với thế giới. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu bước đầu đã đem lại những thành tựu quan trọng và có ý nghĩa trong việc áp dụng các phương pháp xác định sinh khối của các dạng rừng hiện nay.
Nguyễn Thanh Tiến (2012) khi nghiên cứu Sinh khối rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên trạng thái IIB tại Thái Nguyên đã xác định được tổng sinh khối khô tầng cây cao dao động trong khoảng 46,04 - 79,58 tấn sinh khối khô/ha, trung bình là 63,38 tấn/ha. Sinh khối khô tầng cây bụi, thảm tươi dao động 4,33 - 5,33 tấn/ha. Sinh khối khô vật rơi rụng dao động 6,93 tấn/ha đến 9,78 tấn/ha. Tổng sinh khối khô lâm phần là 76,46 tấn/ha, trong đó tập trung chủ yếu ở tầng cây cao 63,38 tấn/ha (chiếm 82,61%), vật rơi rụng 8,22 tấn/ha (chiếm 10,92%), cây bụi, thảm tươi 4,86 tấn/ha (chiếm 6,47%).
Cho tới nay, hầu hết các công trình nghiên cứu về sinh khối ở Việt Nam mới chỉ tập trung chủ yếu trên đối tượng rừng trồng như Keo tai tượng, Mỡ, Thông mã vĩ, Thông nhựa và Keo lai…, trong khi có rất ít các nghiên cứu đề cập đến đối tượng rừng tự nhiên. Nguyên nhân có thể do sự phức tạp trong việc điều tra, thu thập mẫu vật của rừng tự nhiên hỗn loài, trong khi đó việc thu thập mẫu vật ở rừng trồng là rất dễ vì phần lớn rừng trồng là thuần loài, cùng độ tuổi, sự chênh lệch về kích thước cá thể không nhiều, mặt khác việc thiết lập thực hiện các dự án CDM trong lâm nghiệp chủ yếu trên rừng trồng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Lê Hồng Phúc (1995,1997)[34, 35], đã tìm ra quy luật tăng trưởng sinh khối, cấu trúc thành phần tăng trưởng sinh khối thân cây. Tỷ lệ sinh khối tươi, khô của các bộ phận thân, cành, lá, rễ, lượng rơi rụng, tổng sinh khối cá thể và quần thể rừng Thông ba lá. Hoàng Văn Dưỡng (2000) đã xác định quy luật quan hệ giữa các chỉ tiêu sinh khối với các chỉ tiêu biểu thị kích thước của cây, quan hệ giữa sinh khối tươi và sinh khối khô các bộ phận thân cây. Nghiên cứu cũng đã lập được biểu tra sinh khối và ứng dụng biểu để xác định sinh khối cây cá thể và lâm phần cho loài này.
Theo Nguyễn Tuấn Dũng (2005) lâm phần Thông mã vĩ thuần loài trồng tại Hà Tây ở tuổi 20 có tổng sinh khối khô là 173,4 - 266,2 tấn và rừng Keo lá tràm trồng thuần loài 15 tuổi có tổng sinh khối khô là 132,2- 223,4 tấn/ha. Lượng carbon tích luỹ của rừng Thông mã vĩ biến động từ 80,7 - 122 tấn/ha và của rừng Keo lá tràm là 62,5 - 103,1 tấn/ha.
Lý Thu Quỳnh (2007) cho thấy cấu trúc sinh khối cây cá thể Mỡ gồm 4 phần thân, cành, lá và rễ; trong đó sinh khối tươi lần lượt là 60%, 8%, 7% và 24%. Tổng sinh khối tươi của một ha rừng trồng mỡ dao động trong khoảng từ 53,4 - 309 tấn/ha, trong đó: 86% là sinh khối tầng cây gỗ, 6% là sinh khối cây bụi thảm tươi và 8% là sinh khối của vật rơi rụng.
1.1.2.3. Năng suất lượng rơi, sự phân hủy của lượng rơi và lượng carbon trả về cho đất rừng
Những nghiên cứu trong lĩnh vực này ở Việt Nam chủ yếu tập trung ở những quần xã thực vật đơn loài hoặc ở những quần xã rừng trồng với mục đích kinh doanh đã có sự tác động của các biện pháp điều chế rừng (các biện pháp kỹ thuât lâm sinh).
Nguyễn Hoàng Trí (1986)[25], đã có những nghiên cứu về lượng rơi và phân giải thảm mục của quần xã rừng Đước đôi (Rhizophora apiculata Bl.) ở
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Cà Mau. Theo tác giả năng suất lượng rơi ở loại rừng này đạt 9756 kg/ha/năm. Hoàng Xuân Tý (1988). có những nghiên cứu về lượng rơi và phân giải thảm mục trong rừng trồng Bồ đề (Styrax tonkinensis) ở Vùng lâm nghiệp Trung tâm. Lượng rơi rụng hàng năm ở rừng trồng Bồ đề 5 năm tuổi xen Nứa tép đạt 6338 kg/ ha/năm. Hà Văn Tuế (1994)[10] có những nghiên cứu về năng suất của một số quần xã rừng trồng nguyên liệu giấy tại vùng Trung du Vĩnh Phú. Tác giả đã xác định, năng suất sơ cấp (NPP) và năng suất lượng rơi của các loại rừng trồng khác nhau và ở những độ tuổi khác nhau. Năng suất sơ cấp (NPP) của rừng Bạch đàn (Eucalyptus camaldulensis) tuổi 4 đạt 45492,4 kg/ha/năm, năng suất lượng rơi 16009,9 kg/ha/năm; của rừng Keo (Acacia mangium) tuổi 4 NPP đạt 12027,3 kg/ha/năm, năng suất lượng
rơi đạt 15568.8 kg/ha/năm; của rừng trồng hỗn loài (Eucalyptus
camaldulensis và Acacia mangium) tuổi 4 NPP đạt 20967 kg/ha/năm, năng suất lượng rơi đạt 20063,5 kg/ha/năm.
Những nghiên cứu về vấn đề này chưa được thực hiện trên đối tượng rừng tự nhiên, nơi có sự đa dạng về thành phần loài cũng như ít tác động có mục đích của con người.
Tại Trạm Đa dạng Sinh học Mê Linh, Đỗ Hoàng Chung và cs (2007), đã nghiên cứu về năng suất lượng rơi của 5 quần xã thực vật chính: rừng thưa nửa rụng lá, rừng phục hồi sau nương rẫy, rừng phục hồi sau khai thác, rừng nứa và rừng cây lá rộng. Năng suất lượng rơi cao nhất là 8,1 tấn/ha ở rừng phục hồi sau nương rẫy và thấp nhất ở rừng phục hồi sau khai thác (5,91 tấn/ha). Thành phần lá rơi trong mỗi kiểu thảm luôn luôn có trọng lượng cao hơn so với trọng lượng của thành phần cành rơi. Bằng phương pháp sử dụng lưới nội tại để xác định cường độ phân giải thảm mục như sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Rừng phục hồi sau khai thác < rừng Nứa < rừng cây lá rộng < rừng phục hồi sau nương rẫy < rừng thưa nửa rụng lá.
1.1.2.4. Hấp thụ và tích lũy carbon của thảm thực vật (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Việt Nam là quốc gia đã phê chuẩn Công ước khung của Liên Hợp Quốc về biến đổi khí hậu ngày 16/11/1994 và Nghị đinh thư Kyoto vào ngày 25/9/2002 và được đánh giá là một trong những nước tích cực tham gia vào Nghị đinh thư Kyoto sớm nhất. Tuy nhiên, trong lĩnh vực nghiên cứu về trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch (CDM), nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng, tính toán giá trị của rừng là những vấn đề còn khá mới mẻ và mới được bắt đầu nghiên cứu trong những năm gần đây tại Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam và Trường Đại học Lâm nghiệp Xuân Mai. Các nghiên cứu về khả năng hấp thụ carbon của rừng chưa đánh giá được một cách đầy đủ và toàn diện về khả năng hấp thu carbon của rừng tự nhiên, mới chỉ tập chung xác định khả năng hấp thụ carbon của một số loại rừng trồng, chủ yếu là các loài cây keo, bạch đàn, mỡ và thông. Đồng thời chưa có đánh giá và so sánh khả năng hấp thụ carbon của các loại rừng trồng khác nhau để xây dựng phương án lựa chọn cây trồng rừng, nhằm đảm bảo các lợi ích về kinh tế và môi trường.
- Carbon trong thảm thực vật
Kết quả nghiên cứu cho thấy rừng sản xuất và rừng tự nhiên có khả năng hấp thụ từ 287-757 tấn CO2/ha; rừng phòng hộ có khả năng hấp thụ khoảng 302-755 tấn CO2/ha; rừng đặc dụng có khả năng hấp thụ khoảng 354- 762 tấn CO2/ha, trong đó khoảng 90% lượng carbon tập trung ở trên mặt đất.
Hàm lượng carbon trong các bộ phận của các loài nghiên cứu tập trung chủ yếu là trong sinh khối thân (56-68%), sau đó đến rễ (14-19%) và cành (10-18%), cuối cùng là trong lá (6-9%). Trữ lượng carbon trong
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
sinh khối của rừng trồng keo lai ở tuổi 16 là lớn nhất trong các tuổi nghiên cứu, với mật độ từ 980-1200 cây/ha thì tổng trữ lượng carbon là 55-64 tấn/ha. Với keo tai tượng, nếu so sánh tỷ lệ mật độ với tổng trữ lượng carbon thì ở tuổi 10 với mật độ là 600 cây/ha thì tổng trữ lượng carbon là lớn nhất (47 tấn/ha). Bạch đàn có trữ lượng carbon trong sinh khối khá lớn, cao nhất là ở tuổi 6 đạt khoảng 102 tấn/ha (mật độ 1700 cây/ha). Thông mã vĩ và thông nhựa là hai loại sinh trưởng chậm nên tổng trữ lượng carbon khá thấp, Thông mã vĩ ở tuổi 19 và mật độ 750 cây/ha thì trữ lượng carbon là 81 tấn/ha, Thông nhựa có trữ lượng thấp và biến động không rõ nét giữa các tuổi.
Theo tài liệu của Tổng Cục lâm nghiệp (2012), bể chứa carbon là bể chứa lưu giữ carbon. Đối với rừng, có 5 loại bể chứa carbon được xem xét để ước tính, đó là: Carbon trong cây gỗ sống (sinh khối trên và dưới mặt đất); carbon trong gỗ cây chết (cây đứng và cây đổ); trữ lượng carbon trong tầng thảm tươi, cây bụi (cây tái sinh, cây bụi, cỏ); trữ lượng carbon trong thảm mục (mảnh gỗ mục, vật rơi rụng, mùn) và carbon hữu cơ trong đất.
Một số nhà nghiên cứu ở Việt Nam đã xây dựng phương trình biểu thị mối tương quan và tính toán khả năng hấp thụ carbon cho từng loại rừng. Rừng keo lai 3-12 tuổi (mật độ 800-1350 cây/ha) có lượng hấp thụ tương ứng là 60–407,37 tấn/ha. Rừng keo lá tràm có khả năng hấp thụ 66,2-292,39 tấn/ha tương ứng với các tuổi từ 5-12 tuổi (mật độ 1033 -1517 cây/ha). Đối với rừng thông nhựa tuổi 5-21 tuổi có khả năng hấp thụ 18,81- 467,69 tấn/ha. Rừng trồng bạch đàn từ 3-12 tuổi với mật độ trung bình từ 1200-1800 cây/ha có khả năng hấp thụ lượng carbon là 107,87-378,71 tấn/ha.
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng trữ lượng carbon tập trung chủ yếu ở sinh khối trên mặt đất. Trữ lượng carbon trong thảm lau lách vào khoảng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
20 tấn C/ha, trong đó sinh khối trên mặt đất chiếm 46%, sinh khối dưới mặt đất (rễ) chiếm 30%, sinh khối trong thảm mục chiếm 14%. Đối với cây bụi cao 2-3m, tổng lượng sinh khối khoảng 14 tấn C/ha. Tỷ lệ trữ lượng carbon trong các bộ phận rễ, thân, cành, lá, thảm mục lần lượt là 27%, 41%, 8% và 15%/ Cây bụi cao dưới 2m có thể hấp thụ lượng carbon là khoảng 10 tấn C/ha trong đó lượng carbon trên mặt đất chiếm 53% và lượng carbon dưới đất (rễ) chiếm 47%. Trữ lượng carbon trong sinh khối tế bào là 10,1 tấn C/ha. Trữ lượng carbon trong các loại cỏ từ 3,9 - 6,6 tấn/ha, cao nhất ở cỏ lá tre và thấp nhất ở cỏ chỉ.
Nguyễn Thanh Tiến (2012) đã xác định lượng CO2 hấp thụ của rừng phục hồi tự nhiên trạng thái IIB tại Thái Nguyên: Bộ phận trên mặt đất hấp thụ trung bình từ 83,10 -86,93%, bộ phận dưới mặt đất hấp thụ chiếm từ 13,07-16,90% tổng lượng CO2 cây rừng hấp thụ. Cấu trúc lượng CO2 hấp thụ của tầng cây cao rừng IIB tập trung chủ yếu ở phần thân cây chiếm 65,7%, rễ 15,8%, cành 12,45% và lá 6,0%. Cấu trúc lượng CO2 hấp thụ tầng cây bụi, thảm tươi là 64,1% tập trung ở trên mặt đất và 35,9% lượng CO2 hấp thụ ở dưới mặt đất. Lượng CO2 hấp thụ trong bộ phận cành rơi rụng đạt 50,1% và bộ phận lá, hoa, quả rơi rụng 49,9%. Lượng CO2 hấp thụ ở trong đất rừng dao động từ 258,991- 351,699 tấn/ha, trung bình là 322,834 tấn/ha. Tổng lượng CO2 hấp thụ trong lâm phần rừng IIB dao động từ 383,68 - 505,87 tấn CO2/ha, trung bình 460,69 tấn CO2/ha, trong đó lượng CO2 hấp thụ tập trung chủ yếu ở tầng đất dưới tán rừng là 322,83 tấn/ha, tầng cây cao 106,91 tấn/ha,