L ỜI CAM ĐOAN
4. Ý nghĩa của đề tài
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp luận
Sinh khối và lƣợng carbon tích lũy trong thực vật thân gỗ có mối quan hệ hữu cơ, đồng thời năng lực tích lũy carbon của thực vật thân gỗ trong mô hình NLKH có mối quan hệ với các nhân tố sinh thái, thay đổi theo tỷ lệ kết hợp giữa cây thân gỗ với cây nông nghiệp, mật độ cây gỗ, thời gian kết hợp, chu kỳ kinh doanh, phƣơng thức tái sinh cây gỗ hạt hay chồi. Do đó phƣơng pháp nghiên cứu chủ yếu là rút mẫu thực nghiệm theo từng đối tƣợng, phân tích hóa học xác định lƣợng carbon tích lũy trong cây gỗ của mô hình NLKH.
Từ đây làm cơ sở cho việc ƣớc tính lƣợng CO2 hấp thụ trong cây gỗ ở mô hình NLKH theo chu kỳ, sự phối hợp khác nhau.
2.2.2. Điều tra nghiên cứu thực địa
2.2.2.1. Khảo sát và lập OTC
Bước 1. Khảo sát đánh giá thực trạng mô hình NLKH Chè rừng tại các xã Vô Tranh, Yên Ninh và Tức Tranh, huyện Phú Lƣơng, tỉnh Thái Nguyên.
Bước 2. Lập ô tiêu chuẩn thu thập số liệu
Căn cứ vào sự phân bố các mô hình trên địa bàn, đề tài lựa chọn ra các khu vực có mô hình nhiều và tập trung nhất tiến hành lập 03 OTC điển hình/1 xã, diện tích mỗi ô = 1500 m2 (50x30), các ô đƣợc lập mang tính đại diện cho khu vực nghiên cứu.
50m
30m
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí ÔTC
Bước 3. Đo đếm trên OTC và xác định cây trung bình. Tại các OTC, tiến hành:
+ Điều tra các tổ thành loài trên OTC
+ Thu thập số liệu chỉ tiêu sinh trƣởng (D1.3, Hvn) toàn bộ cây gỗ trong OTC.
+Tính giá trị trung bình của Hvn, D1.3: X=1/nZfi.ni
+ Cây tiêu chuẩn chọn để giải tích đo đếm sinh khối là cây có đƣờng kính D1.3 và Hvn bằng hoặc gần bằng cây có D1.3 và Hvn bình quân của lâm phần.
Đo đếm, thu thập số liệu chỉ tiêu sinh trƣởng đƣợc ghi ở mẫu biểu phục vụ quá trình tính toán, xử lý nội nghiệp.
Bước 4. Lấy mẫu và xử lý mẫu ban đầu
+ Sau khi xác định đƣợc cây tiêu chuẩn, sử dụng phƣơng pháp chặt hạ để đo đếm sinh khối. Sinh khối tƣơi của cây sẽ đƣợc xác định theo từng bộ phận gồm thân, cành, lá.
+ Tiến hành chặt hạ cây tiêu chuẩn: Sau khi đã xác định đƣợc cây tiêu chuẩn ta tiến hành chặt hạ. Khi tiến hành chặt hạ cây tiêu chuẩn cần lƣu ý là chặt sát gốc cây, tránh không để cho các bộ phận của cây bị dập nát.
+ Sinh khối tƣơi của các bộ phận của cây tiêu chuẩn đã chặt hạ đƣợc xác định bằng phƣơng pháp cân tƣơi tại chỗ.
+ Bộ phận rễ không xử lí do sự đặc trƣng của mô hình “Chè - Rừng” liên quan tới hệ thống rễ cây của chè, nên chỉ sử dụng phƣơng pháp suy diễn theo ICRAF.
Ghi chép tất cả thông tin về đo đếm sinh khối cây cá lẻ bằng phƣơng pháp chặt hạ vào phiếu điều tra hiện trƣờng.
2.2.2.2. Phương pháp xác định sinh khối tươi của cây gỗ
Cách lấy mẫu sinh khối nhƣ sau:
- Sinh khối thân: Chia thân cây thành các đoạn L=1m, đoạn có đƣờng kính <5 cm đƣợc tính vào sinh khối cành, sau đó cân bằng cân đĩa loại 100 kg để xác định tổng sinh khối tƣơi.
- Sinh khối cành: Sau khi đã tách lá, tiến hành chia cành thành các đoạn nhỏ và đem toàn bộ cân bằng cân đĩa 100 kg để xác định tổng sinh khối.
- Sinh khối lá: Thu gom toàn bộ lá và cân bằng cân đĩa 100 kg để xác định tổng sinh khối tƣơi của lá.
- Sinh khối rễ: Do đặc trƣng của rễ chè nên không đào mà quy đổi theo phƣơng trình tƣơng quan đƣợc ICRAF ghi nhận:
SKDMĐ = TSKTMĐ*(1/4) (tấn/ha) Trong đó: SKDMĐ là sinh khối dƣới mặt đất
TSKTMĐ là tổng sinh khối trên mặt đất
2.2.2.3. Phương pháp lấy mẫu và ký hiệu mẫu
- Đỗi với mẫu thân cây: Sau khi xác định xong tổng sinh khối tƣơi của thân cây, cƣa lấy các thớt gỗ ở vị trí gốc, giữa thân, và phần ngọn tổng lấy 0,5
kg tƣơi. Mẫu thu đƣợc đƣa vào túi đựng mẫu và ký hiệu cho mẫu đảm bảo tính khoa học, tránh nhầm lẫn bằng bút dạ lên túi mẫu.
Ví dụ: Kí hiệu mẫu nhƣ sau: VTr-XT-O1-T, Trong đó: VTr: xã Vô Tranh (ghi tên xã viết tắt)
XT: Loài cây Xoan ta (ghi theo tên loài cây viết tắt)
O1: Ô tiêu chuẩn số 1 (ghi O kèm theo số thứ tự ô tiêu chuẩn) T: Bộ phận thân của cây (ghi kí hiệu theo bộ phận của cây)
- Đối với mẫu cành: Cành sau khi xác định sinh khối tƣơi tiến hành chặt ngắn từng đoạn, trộn đều và lấy mẫu 0,5 kg. Mẫu sau khi lấy đƣợc đƣa vào túi đựng mẫu và ghi lại ký hiệu mẫu tƣơng tự nhƣ phần thân.
- Đối với mẫu lá: Sau khi tách toàn bộ lá và xác định đƣợc tổng sinh khối tƣơi của lá. Trộn đều lá và cân lấy mẫu 0,5kg đƣa vào túi đựng mẫu và ký hiệu tƣơng tự nhƣ phần thân cây.
Các mẫu sau khi lấy xong đƣợc kiểm tra kỹ việc ghi ký hiệu tại hiện trƣờng, sau đó vận chuyển về phòng thí nghiệm để sấy khô. Nếu chƣa mang về đƣợc ngay phải mở miệng túi đựng mẫu cho bốc hơi nƣớc tự nhiên từ mẫu để tránh bị thối rữa, nếu lá là những lá dễ phân huỷ nhƣ lá Xoan ta, thì dùng chảo sao qua trên bếp lửa cho lá không bị thối.
2.2.2.4. Xử lý mẫu
Từ mẫu 0,5kg đƣợc lấy từ mô hình khi chặt hạ cây về cân và xác định lại trọng lƣợng tƣơi hiện tại (do bốc hơi nƣớc trong quá trình vận chuyển), băm nhỏ thành miếng, trộn đều và lấy trọng lƣợng tƣơng đƣơng 30 gam sinh khối tƣơi (tƣơng ứng vì do quá trình bốc hơi nƣớc tự nhiên của mẫu trong lúc chờ để sấy) để sấy xác định tổng sinh khối khô.
2.2.2.5. Phương pháp sấy và xử lý mẫu sau khi sấy mẫu
Các mẫu đã băm nhỏ và xác định khối lƣợng cho vào tủ sấy tại phòng thí nghiệm ở nhiệt độ 80-1050
liên tục theo dõi sau 2h đến 4h rồi đem cân kiểm tra khi nào trọng lƣợng của mẫu không đổi qua 4 lần cân đó chính là sinh khối khô kiệt của mẫu. Đối với mẫu lá sấy ở nhiệt độ 70-850
C trong vòng 4-8h, theo dõi liên tục sau 2h khi nào trọng lƣợng của mẫu không đổi đó là sinh khối khô của lá. Ghi chép trọng lƣợng của các mẫu qua các lần cân kiểm tra. Sử dụng cân điện tử để cân xác định sinh khối của mẫu.
Mẫu sau khi sấy khô, nghiền nhỏ lấy 5g đi phân tích hàm lƣợng Cacbon tích luỹ tại phòng thí nghiệm sinh hoá trƣờng Đại học Sƣ phạm Thái Nguyên.
2.2.2.6. Xử lý số liệu
Xử lý và phân tích số liệu: các chỉ số thống kê nhƣ trị số trung bình D1.3, Hvn đƣợc thực hiện bằng phần mềm excel với hàm Sum()
* Quy đổi sinh khối tươi của cây tiêu chuẩn cho 01 ha
- Tính lƣợng sinh khối tƣơi của một số loài cây gỗ lớn trong mô hình Nông lâm kết hợp:
+ Sinh khối tƣơi cây tiêu chuẩn:
P(tƣơi/cây) = Pt(th) + Pt(c) + Pt(l) (kg/cây) + Sinh khối tƣơi cho 1 ha:
P = (P(tƣơi/cây)*N/ha)/1000 (tấn/ha)
Trong đó: Pt(th), Pt(c), Pt(l) là sinh khối thân, cành, lá tƣơi N: Số cây trên ha
P: Tổng sinh khối tƣơi
*Quy đổi sinh khối khô của cây tiêu chuẩn cho 01 ha
- Tính lƣợng sinh khối khô một số loài cây gỗ lớn trong mô hình Nông lâm kết hợp:
+ Sinh khối khô cây tiêu chuẩn:
+ Sinh khối khô cho 1 ha:
P = (Pkhô*N/ha)/1000 (tấn/ha)
Trong đó: Pk(th), Pk(c), Pk(l) là sinh khối thân, cành, lá khô N: Số cây trên ha
P: Tổng sinh khối khô * Tìm phương trình tương quan
Bƣớc 1: Chọn Data Analysis trên thanh công cụ
Bƣớc 2: Chọn Regression trong hộp thoại Data Analysis
Bƣớc 3: Trong hộp thoại chọn Input X Ranger và Input Y Ranger Trong đó X là D1.3 và Y là Hvn.
Bƣớc 4: Sau đó chọn Output Ranger rồi xuất ra bảng thông qua Excel * Tính lượng carbon tích lũy
+ Lƣợng tích lũy carbon của cây tiêu chuẩn: Ci(kg/cây) = Pk(i) * C(kg/cây)
Trong đó: Ci(kg/cây): Là trữ lƣợng carbon của thân, cành, lá
Pk(i): Là sinh khối khô tính bằng kg của các bộ phận thân, cành, lá của cây tiêu chuẩn.
C: Là kết quả phân tích lƣợng carbon trong thân, cành, lá + Lƣợng tích lũy carbon cho 1 ha:
C = (Ci(kg/cây) * N/ha)/1000 (tấn/ha)
Trong đó: Ci(kg/cây): Là trữ lƣợng carbon của các bộ phận thân, cành, lá * Tính lượng CO2 hấp thu
CO2=C*(44/12) (Theo ICRAF, 2010): Đơn vị (tấn/ha) Trong đó: C là lƣợng carbon của cây hấp thụ
* Tính giá trị kinh tế xác định môi trường hấp thụ CO2
T = Mc * t
Mc: là tổng lƣợng CO2 hấp thụ
t: là đơn giá bán carbon: Đơn vị (VNĐ)
Giá bán carbon tại Việt Nam đƣợc xác định tại thời điểm nghiên cứu theo thị trƣờng thế giới, đề tài áp dụng là 20 USD/tấn CO2 (Theo PGS.TS Bảo Huy, 2009). Giá hiện tại của 1USD = 21.000 (VNĐ).
2.2.3. Đề xuất các bước xác định lượng CO2 hấp thụ ở một số loài cây gỗ trồng trong mô hình NLKH tại khu vực nghiên cứu
Để xác định lƣợng CO2 hấp thụ ở một số loài cây gỗ trồng trong mô hình NLKH, chúng tôi đã sử dụng phƣơng pháp lập OTC, chọn một số cây để cân đo lƣợng sinh khối tƣơi và khô. Thông qua kết quả phân tích lƣợng carbon tích lũy của từng bộ phận cây gỗ, ta dùng hệ số quy đổi CO2=C*(44/12) (Theo ICRAF, 2010), để tính lƣợng CO2 hấp thụ ở một số loài cây gỗ trồng trong mô hình NLKH.
Chƣơng 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Khái quát tình hình sinh trƣởng của một số loài cây gỗ trồng trong mô hình NLKH tại huyện Phú Lƣơng, tỉnh Thái Nguyên hình NLKH tại huyện Phú Lƣơng, tỉnh Thái Nguyên
Qua nghiên cứu trên địa bàn 3 xã tập chung nhiều mô hình Chè – Rừng, kết quả cho thấy tình hình sinh trƣởng của các cây gỗ ở các xã có sự khác nhau không đáng kể, số liệu đƣợc thể hiện ở bảng dƣới đây.
Bảng 3.1. Sinh trƣởng của một số loài cây gỗ trồng trong mô hình NLKH tại xã Vô Tranh
OTC Loài 1.3 D (cm) VN H (m) N (cây/ha) Gi (m2) TB V (m3) M (m3/ha) 1 Xoan ta 9,52 5,96 217 1,544 0,018 3,957 Keo tai tƣợng 9,03 11,13 113 0,723 0,031 3.462 2 Mỡ 10,36 6,30 213 1,795 0,023 4,862 Keo tai tƣợng 9,25 11,80 133 0,893 0,034 4,533 3 Keo lai 9,8 12,7 213 1,606 0,041 8,769 Xoan ta 8,80 5,66 127 0,772 0,015 1,879
Qua bảng 3.1 trên cho ta thấy.đƣờng kính bình quân (D1.3) của loài Xoan ta biến động từ 8,80 - 9,52cm; chiều cao vút ngọn bình quân (Hvn) dao động từ 5,66 - 5,96m; trữ lƣợng (M) của loài Xoan biến động từ 1,879 – 3,957m3. Loài Keo tai tƣợng có đƣờng kính bình quân (D1.3) biến động trong khoảng từ 9,03 - 9,25; chiều cao vút ngọn bình quân (Hvn) dao động từ 11,13 - 11,80; trữ lƣợng (M) biến động từ 3,462 - 4,533m3; trữ lƣợng của cây Mỡ là 4,862m3
của cây Keo lai là 8,769m3. Nhìn chung các chỉ tiêu sinh trƣởng, chiều cao có sự biến động giữa các loài cây. Nhân tố có biến động mạnh và rõ rệt nhất là trữ lƣợng, có những lâm phần mật độ thấp tạo
điều kiện cho đƣờng kính và chiều cao phát triển và dẫn đến trữ lƣợng tƣơng đối lớn. Ngƣợc lại có những lâm phần mật độ quá cao, gây cạnh tranh mạnh về không gian dinh dƣỡng, đƣờng kính thân và chiều cao trung bình thấp và dẫn đến sự giảm dần về trữ lƣợng.
Bảng 3.2. Sinh trƣởng của một số loài cây gỗ trỗng xen trong mô hình Nông lâm kết hợp tại xã Tức Tranh
OTC Loài 1.3 D (cm) VN H (m) N (cây/ha) Gi (m2) TB V (m3) M (m3/ha) 1 Xoan ta 9,37 6,93 215 1,482 0,021 4,416 Keo lai 11,68 8,73 153 1,639 0,040 6,151 2 Xoan ta 8,94 6,72 160 1,004 0,018 2,901 Keo lai 12,27 9,09 140 1,655 0,046 6,467 13,71 7,59 120 1,771 0,048 5,779 3 10,53 8,7 210 1,828 0,033 6,838 10,31 6,15 160 1,335 0,022 3,531
Qua bảng 3.2 cho thấy tình hình sinh trƣởng của một số loài cây gỗ trồng trong mô hình Nông lâm kết hợp là cây Xoan ta sinh trƣởng tƣơng đối tốt, đƣờng kính trung bình từ 8,94cm đến 9,37cm với chiều cao giao động từ 6,72m đến 6,93m. Keo lai có đƣờng kính trung bình từ 11,68cm đến 12,27cm và chiều cao thay đổi từ 8,37m đến 9,09m. Mỡ có đƣờng kính trung bình 10,31cm đến 13,71cm cây cao thẳng và có chiều cao từ 6,15m đến 7,59m. Keo tai tƣợng có đƣờng kính 10,53cm và chiều cao trung bình là 8,7m. Trữ lƣợng của các loài biến động khác nhau nhƣ với loài Xoan ta là từ 2,901 m3
đến 4,416 m3
; loài Keo lai trữ lƣợng từ 6,151 m3 đến 6,467m3; loài Mỡ trữ lƣợng biến đổi từ 3,531 đến 5,799 m3. Loài Keo tai tƣợng có trữ lƣợng lớn nhất là 6,838 m3
- -
, cây thẳng do hấp thụ đƣợc số lƣợng phân bón nhất định khi ngƣời nông dân bón cho chè. Cây sinh trƣởng tốt giúp giữ đất, giữ nƣớc, chống xói mòn và che nắng, ngăn cản tác động mƣa bão.
Bảng 3.3. Sinh trƣởng của một số loài cây gỗ trồng xen trong mô hình NLKH tại xã Yên Ninh
OTC Loài D1.3 (cm) VN H (m) N (cây/ha) Gi (m2) TB V (m3) M (m3/ha) 1 Muồng 6,95 5,00 233 0,883 0,008 1,899 Keo tai tƣợng 12,07 9,00 73 0,835 0,044 3,231 2 Lát hoa 4,46 6,00 200 0,312 0.004 0,806 Keo tai tƣợng 12,36 8,73 120 1,439 0,045 5,402 3 Keo tai tƣợng 12,32 8,92 173 2,061 0,046 7,906 Xoan ta 10,24 6,00 207 1,704 0,021 4,396
Qua bảng 3.3 cho thấy sinh trƣởng của một số loài cây gỗ trong mô hình NLKH tại các ô tiêu chuẩn có sự chênh lệch không nhiều về các chỉ số
D, H, mật độ của mỗi loài cây trong các ô tiêu chuẩn. Trong đó cây Keo tai tƣợng ở OTC 2 có Dcao nhất là 12,36 cm cây Lát hoa ở OTC 2 có D thấp nhất là 4,46 cm. Ngoài ra mật độ và trữ lƣợng của các loài cây trong các ô tiêu chuẩn dao động từ 73 đến 233 (cây/ha) với trữ lƣợng từ 0,806 đến 7,906 (m3/ha). Có sự dao động nhƣ vậy là do cấp tuổi và loại cây trồng khác nhau đặc biệt mỗi hộ gia đình có những phƣơng pháp trồng và canh tác khác nhau.Tất cả các loài cây đều đƣợc trồng xen canh trong các khu trồng chè sản xuất nên có sức sinh trƣởng tƣơng đối tốt vì cây hút đƣợc nhiều chất dinh dƣỡng do ngƣời dân bón phân trong quá trình chăm sóc chè.
3.2. Sinh khối của một số loài cây gỗ trong mô hình nông lâm kết hợp tại huyện Phú Lƣơng huyện Phú Lƣơng
3.2.1. Cấu trúc sinh khối tươi của một số loài cây gỗ trong mô hình NLKH tại huyện Phú Lương
Qua điều tra tại thực địa, trong mô hình NLKH tại các xã thuộc phạm vi nghiên cứu xuất hiện các loài cây gỗ chủ yếu nhƣ: Keo tai tƣợng, Keo lai, Xoan ta, Mỡ,…. Do đặc điểm cụ thể của từng mô hình mà ngƣời dân lựa chọn cây rừng khác nhau để trồng xen. Mật độ trồng xen cũng khác nhau, cách thức trồng xen cũng cơ bản khác nhau.
Sinh khối là tổng trọng lƣợng của sinh vật sống trong sinh quyển hoặc số lƣợng sinh vật sống trên một đơn vị diện tích, thể tích vùng”. Sinh khối là một chỉ tiêu quan trọng thể hiện năng suất của rừng, sinh khối đƣợc dùng để nghiên cứu một số chỉ tiêu khác nhƣ dinh dƣỡng hoặc các chỉ tiêu về môi trƣờng rừng. Khi cơ chế phát triển sạch (CDM) xuất hiện, nghiên cứu sinh khối giữ vai trò quan trọng hơn, đƣợc dùng để xác định lƣợng carbon hấp thụ bởi thực vật rừng, góp phần định lƣợng giá trị môi trƣờng do rừng mang lại.
Sinh khối tƣơi của cây rừng là trọng lƣợng tƣơi của cây rừng trên một đơn vị diện tích (tấn/ha). Sinh khối của lâm phần không những phụ thuộc vào điều kiện nơi mọc mà còn phụ thuộc vào mật độ lâm phần. Sinh khối tƣơi là chỉ tiêu biểu thị sinh trƣởng, tăng trƣởng của cây rừng, là kết quả của quá trình tổng hợp vật chất hữu cơ trong cây, cây sinh trƣởng nhanh có