Thạc Sĩ Nghiên cứu xác định sinh khối rừng tự nhiên trạng thái IIB tại xã Phú Đình, huyện Định Hóa, tỉnh Thá

ĐẶT VẤN ĐỀ
Nghiên cứu sinh khối rừng là một trong những lĩnh vực quan trọng trong hoạt động nghiên cứu lâm nghiệp. Nắm được đặc điểm cấu trúc và sinh khối, người kinh doanh có thể phác họa một bức tranh toàn cảnh về thực trạng cũng như sức sản xuất của rừng ở những giai đoạn nhất định, từ đó chủ động xây dựng các kế hoạch và biện pháp kinh doanh lợi dụng rừng, nhằm sử dụng tài nguyên rừng một cách hợp lý. Sinh khối là nhân tố cấu thành trong việc đánh giá hiệu quả của các biện pháp kinh doanh lợi dụng rừng. Những nghiên cứu về sinh khối rừng đã và đang từng bước đi vào thực tiễn góp phần vào việc thúc đẩy sự nghiệp quản lý rừng bền vững, đồng thời việc nghiên cứu những nhân tố này cũng trở thành một đề tài hấp dẫn thu hút sự quan tâm chú ý của các nhà khoa học.
Mặt khác, ngành lâm nghiệp hiện đang rất quan tâm đến việc trồng rừng và tái trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch (A/R CDM). Cơ chế này mở ra rất nhiều cơ hội cho sự phát triển ngành lâm nghiệp trong việc mua - bán chất thải công nghiệp gây hiệu ứng nhà kính. Theo cách giải thích bằng lý thuyết, cây rừng trong quá trình quang hợp đã hấp thụ khí CO[SUB]2[/SUB] và thải khí O[SUB]2[/SUB] ngoài việc duy trì sự sống còn giữ vững sự cân bằng lượng khí nhà kính trong khí quyển. Cũng trong quá trình này, lượng đioxit cacbon sẽ được chuyển hóa thành những thành phần khác nhau trong các bộ phận của cây rừng dưới dạng sinh khối (Biomas). Vì vậy, để xác định được lượng CO[SUB]2[/SUB] mà cây rừng hấp thụ ta phải tiến hành tính toán sinh khối của nó. Công việc này vừa có ý nghĩa to lớn về mặt lý luận vừa cho chúng ta thấy được tổng hợp những lợi ích của rừng mang lại.
Thực tế cho thấy, lượng CO[SUB]2[/SUB] hấp thụ phụ thuộc vào kiểu rừng, trạng thái rừng, loài cây ưu thế, tuổi của lâm phần, trong đó việc nghiên cứu xác định sinh khối rừng là một khâu đặc biệt quan trọng để xác định lượng CO[SUB]2[/SUB] hấp thụ của rừng nhằm lượng hóa giá trị dịch vụ môi trường của rừng mang lại trong việc giảm nồng độ CO[SUB]2[/SUB] trong khí quyển. Trong vài năm trở lại đây, vấn đề nghiên cứu sinh khối cũng như khả năng hấp thụ CO[SUB]2[/SUB] của rừng cũng đã và đang rất được các nhà khoa học trong nước quan tâm. Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu mới chỉ được thực hiện cho rừng trồng, rừng tự nhiên còn rất ít được quan tâm nghiên cứu.
Đặc biệt năm 2011- năm quốc tế về rừng; năm mà nghành Lâm nghiệp cần phát huy rõ vai trò và tầm ảnh hưởng của mình trong việc bảo vệ môi trường, bảo vệ trái đất cũng như phát triển kinh tế - xã hội. Với diện tích rừng tự nhiên là 10.348.591 ha ( tính đến hết 31/12/2008, theo Quyết định số 1267/QĐ-BNN-KL ngày 05/5/2009) đã đặt ra cho ngành Lâm nghiệp không ít những cơ hội và thách thức mới.
Xuất phát từ thực tế và nhu cầu trên, đề tài: “ Nghiên cứu xác định sinh khối rừng tự nhiên trạng thái IIB tại xã Phú Đình, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên” đặt ra là rất cần thiết và có ý nghĩa.



























[h=1]Chương 1[/h][h=1]TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU[/h][h=2]1.1. Trên thế giới[/h][h=3] 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng[/h] Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian. Việc nghiên cứu về cấu trúc rừng có một ý nghĩa quan trọng cả về mặt lý luận lẫn thực tiễn. Về mặt lý luận mà nói, rừng là một hệ sinh thái do vậy trong điều kiện nhất định nó có khả năng tự phục hồi hay khả năng tự cân bằng sinh thái.
Kraft (1884) là người đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp của Kraft là: khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng trồng. Theo đó mà cây rừng được chia làm hai nhóm: nhóm cây thống trị và nhóm cây bị chèn ép, tiếp đó ông phân chia cây rừng thành năm cấp dựa vào tình hình sinh trưởng của chúng, phân cấp phản ánh được tình hình phân hoá cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản, dễ áp dụng và chỉ phù hợp với rừng thuần loài đều tuổi.
Richards (1952) phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng với các giới hạn chiều cao khác nhau một cách cơ giới (mỗi tầng cách nhau 6 m). Odum E.P (1971) chưa thống nhất với ý kiến đó và cho rằng không có sự tập trung khối tán ở một tầng riêng biệt nào cả mà có sự phân tầng rừng rậm nơi có độ cao dưới 600 m ở Puecto Rico.
Theo Tolmachop A.L. (1974) ở vùng nhiệt đới thành phần thực vật rất đa dạng thể hiện ở chỗ rất ít họ chiếm tỷ lệ 10% tổng số loài của hệ thực vật đó và tổng tỷ lệ phần trăm của 10 họ có số loài lớn nhất chỉ đạt 40-50% tổng số loài (dẫn theo Viện Điều tra quy hoạch rừng, 2005) [11].
Laura Klappenbach (2001) [27] cho rằng thành phần loài cây liên quan đến các loại rừng, một số khu rừng chứa đựng nhiều loài cây, trong khi đó một số khu rừng chỉ có một ít loài. Rừng luôn luôn biến đổi và phát triển thông qua một chuỗi diễn thế, trong thời gian đó thành phần loài cây trong các khu rừng có sự thay đổi.
Theo tác giả Catinot. R (1974) [26] trong rừng ẩm nhiệt đới Châu Phi có đến vài trăm loài thực vật; và trong tổ thành thực vật rừng ẩm nhiệt đới ở Đông Nam Á thường có một nhóm loài ưu thế là họ Dầu, chiếm đến 50% quần thụ.
Tác giả Richards P.W (1952) (dẫn theo Nguyễn Thanh Tiến 2007) [19], trong rừng nhiệt đới có mùa khô hạn thật rõ, dựa vào vòng năm đôi khi có thể xác định được tuổi cây gỗ một cách gần đúng và có thể dùng phương pháp này đối với một số ít loài cây trong rừng phân mùa thường xanh, nhưng trong rừng mưa điển hình với khí hậu tương đối không phân thành mùa thì vòng sinh trưởng hình thành hàng năm không phân biệt rõ rệt.
Về mật độ tối ưu lâm phần, tác giả H. Thomasius (1972) đã xây dựng lý thuyết khoảng sống và hằng số không gian sinh trưởng liên quan tới chiều cao, mật độ và tuổi. Kairukstis (1980) xác định mật độ tối ưu lâm phần theo diện tích tán lá và mức độ che phủ. Chiabera (1982) mô hình hóa mật độ tối ưu theo tuổi và lấy mật độ tại tuổi 100 làm gốc (dẫn theo Nguyễn Ngọc Lung) [24]. Nhưng các phương pháp này chỉ thích hợp cho nghiên cứu rừng thuần loài đều tuổi.
Có thể nói việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà được chấp nhận rộng rãi.
[h=2] 1.1.2. Nghiên cứu sinh khối và năng suất rừng[/h] Rừng hiện chỉ còn chiếm 31% diện tích các châu lục trên toàn cầu với tổng diện tích chưa đầy 4 tỷ hécta. Nếu như tất cả thực vật trên Trái Đất đã tạo ra 53 tỷ tấn sinh khối (ở trạng thái khô tuyệt đối là 64%) thì rừng chiếm 37 tỷ tấn (70%). Và các cây rừng sẽ thải ra 52,5 tỷ tấn (hay 44%) oxy để phục vụ cho hô hấp của con người, động vật và sâu bọ trên Trái Đất trong khoảng 2 năm (S.V. Belov 1976) [41]. Một hecta rừng hàng năm tạo nên sinh khối khoảng 300 - 500 kg, 16 tấn oxy. Mỗi người một năm cần 4.000kg O[SUB]2[/SUB] tương ứng với lượng oxy do 1.000 - 3.000 m² cây xanh tạo ra trong một năm.Chính vì vậy mà thế kỉ XIX, ở Châu Âu các nhà khoa học đã bắt đầu đề cập đến vấn đề nghiên cứu sinh khối, sản lượng rừng. Đối tượng nghiên cứu về sản lượng là cây đứng và lâm phần. Trong quá trình nghiên cứu, người ta xác định được rằng sinh trưởng của cây rừng chịu sự chi phối của rất nhiều yếu tố khác nhau như chế độ ánh sáng, dinh dưỡng,
Sinh khối và năng suất rừng là những vấn đề được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu từ rất sớm. Ngay từ những năm 1840 trở về trước, các tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là vai trò và hoạt động của diệp lục thực vật màu xanh trong quá trình quang hợp để tạo nên các sản phẩm hữu cơ dưới tác động của các nhân tố tự nhiên như: đất, nước, không khí và năng lượng ánh sáng mặt trời. Và vào năm 1984 Ong, J.E & cộng sự (dẫn theo Hà Quang Anh, 2003) [02] đã mô phỏng thành công khái niệm về sinh khối, đó là tổng lượng chất hữu cơ có được trên một đơn vị diện tích tại một thời điểm được tính bằng tấn/ha theo khối lượng khô.
Sang thế kỷ XX nhờ áp dụng các thành tựu khoa học như hoá phân tích, hoá thực vật và đặc biệt là vận dụng nguyên lý tuần hoàn vật chất trong thiên nhiên, các nhà khoa học đã thu được những thành tựu đáng kể. Tiêu biểu cho lĩnh vực này có thể kể tới một số tác giả sau:
- Liebig, J V (1840) [28] lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật “tối thiểu”. Mitscherlich, E.A. (1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig, J. thành luật "năng suất".
- Riley, G.A (1944) [33], Steemann Nielsen, E (1954) [35], Fleming, R.H. (1957) đã tổng kết quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng trong các công trình nghiên cứu của mình.
- Lieth, H. (1964) [29] đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất, đồng thời với sự ra đời của chương trình sinh học quốc tế “IBP” (1964) và chương trình sinh quyển con người “MAB” (1971) đã tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối.
- Duyiho cho biết thực vật ở biển hàng năm quang hợp đến 3x10[SUP]10[/SUP] tấn vật chất hữu cơ, còn trên mặt đất là 5,3x10[SUP]10[/SUP] tấn. Riêng với hệ sinh thái rừng nhiệt đới năng suất chất khô thuần từ 10 - 50 tấn/ha/năm, trung bình là 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60 - 800 tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (dẫn theo Lê Hồng Phúc - 1994) [12].
- Canell, M.G.R (1982) [25] đã công bố công trình “Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới - World forest biomass and primary production data” trong đó tập hợp 600 công trình đã được xuất bản về sinh khối khô thân, cành, lá và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới.
- Theo Rodel D. Lasco (2002) [39], mặc dù rừng chỉ che phủ 21% diện tích bề mặt trái đất, nhưng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75% so với tổng sinh khối thực vật trên cạn và lượng tăng trưởng sinh khối hàng năm chiếm 37%.
Khi nghiên cứu về sinh khối, phương pháp xác định có ý nghĩa rất quan trọng vì nó liên quan đến độ chính xác của kết quả nghiên cứu, đây cũng là vấn đề được nhiều tác giả quan tâm. Tuỳ từng tác giả với những điều kiện khác nhau mà sử dụng các phương pháp xác định sinh khối khác nhau, trong đó có thể kể đến một số tác giả chính như sau:
- P.S.Roy, K.G.Saxena và D.S.Kamat (Ấn Độ, 1956) [34] trong công trình: “Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám” đã nêu tổng quát vấn đề sản phẩm sinh khối và việc đánh giá sinh khối bằng ảnh vệ tinh.
- Một số tác giả như Trasnean (1926), Huber (Đức, 1952), Monteith (Anh, 1960 - 1962), Lemon (Mỹ, 1960 - 1987), Inone (Nhật, 1965 - 1968), . đã dùng phương pháp dioxit carbon để xác định sinh khối. Theo đó sinh khối được đánh giá bằng cách xác định tốc độ đồng hoá CO[SUB]2[/SUB].
- Aruga và Maidi (1963) [40]: đưa ra phương pháp “Chlorophyll” để xác định sinh khối thông qua hàm lượng Chlorophyll trên một đơn vị diện tích mặt đất. Đây là một chỉ tiêu biểu thị khả năng của hệ sinh thái hấp thụ các tia bức xạ hoạt động quang tổng hợp.
- Khi xem xét các phương pháp nghiên cứu Whitaker, R.H (1961, 1966) [36,37] Mark, P.L (1971) [30] cho rằng "Số đo năng suất chính là số đo về tăng trưởng, tích luỹ sinh khối ở cơ thể thực vật trong quần xã".
- Năng suất sơ cấp tuyệt đối là lượng chất hữu cơ tích luỹ trong cơ thể thực vật trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích, lượng vật chất này mới thực sự có ý nghĩa đối với đời sống con người. Từ ý nghĩa đó, Woodwell, G.M (1965) và Whitaker, R.H (1968) [38] đã đề ra phương pháp "thu hoạch" để nghiên cứu năng suất sơ cấp tuyệt đối.
- Newbuold.P.J (1967) [32] đề nghị phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối và năng suất của quần xã từ các ô tiêu chuẩn. Phương pháp này được chương trình quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng.
- Sinh khối rừng có thể xác định nhanh chóng dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối với kích thước của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó. Phương pháp này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và châu Âu (Whittaker, 1966 [37]; Tritton và Hornbeck, 1982; Smith và Brand, 1983). Tuy nhiên, do khó khăn trong việc thu thập rễ cây, nên phương pháp này chủ yếu dùng để xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất (Grier và cộng sự, 1989; Reichel, 1991; Burton V. Barner và cộng sự, 1998).
- Edmonton. Et. Al đề xướng phương pháp Oxygen năm 1968 ( dẫn theo Lê Hồng Phúc (1994) [12] nhằm định lượng oxygen tạo ra trong quá trình quang hợp của thực vật màu xanh. Từ đó tính ra được năng suất và sinh khối rừng.
- Schumarcher, Spurr, Prodan, Alder, Abadie: đã sử dụng mô hình toán học để mô phỏng sinh khối, năng suất rừng thông qua một số nhân tố điều tra như: đường kính, chiều cao, cấp đất, tuổi, mật độ,
- Phương pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối được mô tả bởi Shurrman và Geodewaaen (1971), Moore (1973), Gadow và Hui (1999), Oliveira và cộng sự (2000), Voronoi (2001), McKenzie và cộng sự (2001) [31].
- Bộ phận cây bụi và những cây tầng dưới của tán rừng đóng góp một phần quan trọng trong tổng sinh khối rừng. Có nhiều phương pháp để ước tính sinh khối cho bộ phận này, các phương pháp bao gồm: (1)- Lấy mẫu toàn bộ cây (quadrats); (2)- phương pháp kẻ theo đường; (3)- phương pháp mục trắc; (4)- phương pháp lấy mẫu kép sử dụng tương quan (Catchpole và Wheeler, 1992) (dẫn theo Đặng Thịnh Triều, 2009) [20].
Các nhà sinh thái rừng đã dành sự quan tâm đặc biệt đối với việc nghiên cứu sự khác nhau về sinh khối rừng ở các vùng sinh thái. Tuy nhiên, việc xác định đầy đủ sinh khối của hệ rễ trong đất rừng không dễ dàng, nên việc làm sáng tỏ vấn đề trên đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn nữa mới đưa ra được những dẫn liệu mang tính thực tiễn và có sức thuyết phục cao. Hệ thống lại có ba cách tiếp cận để xác định sinh khối rừng như sau:
* Tiếp cận thứ nhất: Dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối rừng với kích thước của cây hoặc từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó. Hướng tiếp cận này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và Châu âu (Whittaker, 1966; Tritton và Hornbeck ,1982; Smith và Brand, 1983). Tuy nhiên, do khó khăn trong việc thu thập rễ cây, nên hướng tiếp cận này chủ yếu dùng để xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất (Grier và cộng sự, 1989; Reichel, 1991; Burtor V. Barner và cộng sự, 1998) (dẫn theo Vũ Đoàn Thái, 2003) [18].
* Tiếp cận thứ hai: Xác định sinh khối rừng bằng cách đo trực tiếp quá trình sinh lý điều khiển cân bằng carbon trong hệ sinh thái. Cách này bao gồm việc đo cường độ quang hợp và hô hấp cho từng thành phần trong hệ sinh thái rừng (lá, cành, thân, rễ), sau đó ngoại suy ra lượng CO[SUB]2[/SUB] tích luỹ trong toàn bộ hệ sinh thái. Các nhà sinh thái rừng thường sử dụng tiếp cận này để tính tổng sản lượng nguyên, hô hấp của hệ sinh thái và sinh khối hiện có của nhiều dạng rừng trồng hỗn giao ở Bắc Mỹ (Botkin và cộng sự, 1970; Woodwell và Botkin, 1970) (dẫn theo Viên Ngọc Nam (2003) [10].
* Tiếp cận thứ ba: Được phát triển trong những năm gần đây với sự hỗ trợ của kỹ thuật vi khí tượng học (Micrometeological techniques). Phương pháp hiệp phương sai dòng xoáy đã cho phép định lượng sự thay đổi của lượng CO[SUB]2[/SUB] theo mặt phẳng đứng của tán rừng. Căn cứ vào tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ, số liệu CO[SUB]2[/SUB] theo mặt phẳng đứng sẽ được sử dụng để dự đoán lượng carbon đi vào và đi ra hệ sinh thái rừng theo định kỳ từng giờ, từng ngày, từng năm. Kỹ thuật này đã áp dụng thành công ở rừng thứ sinh Harward - Massachusds. Tổng lượng carbon tích lũy dự đoán theo phương pháp phân tích hiệp phương sai dòng xoáy là 3,7 megagram/ha/năm, tổng lượng carbon hô hấp của toàn bộ hệ sinh thái là 11,1 megagram/ha/năm (Wofsy và cộng sự, năm 1993) (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007) [16].
Trên cơ cở các phương pháp tiếp cận trên, các nhà khoa học đã nghiên cứu cho các đối tượng khác nhau và đã thu được các kết quả đáng kể. Tuy nhiên, các nghiên cứu về sinh khối của các nhà khoa học trong thời kỳ này mới chỉ hướng vào việc tìm ra mối quan hệ giữa các nhân tố sinh trưởng và sinh khối, năng suất hệ sinh thái. Nói chung, các tính toán chỉ dừng lại ở việc hướng vào tính toán sinh khối chung mà chưa chú ý đến việc tính sinh khối cho từng loài cây đặc biệt là việc tính toán cho từng loài cây trên các cấp đất khác nhau. Vì vậy, đây là một hướng nghiên cứu mới cho các nhà khoa học Lâm nghiệp trong giai đoạn này làm cơ sở cho việc tính toán chính xác và cụ thể hơn lượng carbon được hấp thụ bởi từng loại trạng thái rừng.
[h=2]1.2. Ở Việt Nam[/h][h=2] 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng[/h] Việt Nam là nước thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa nên tính đa dạng về thành phần loài và kết cấu của rừng là rất phức tạp. Vì vậy, việc nghiên cứu được các quy luật kết cấu này là rất khó khăn và đòi hỏi phải có sự hiểu biết sâu sắc về hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới.
Rừng trạng thái IIb là trạng thái rừng phục hồi sau khai thác kiệt, đây là giai đoạn rất quan trọng để quyết định chiều hướng diễn thế của rừng. Ở giai đoạn này, cấu trúc tổ thành loài cây khá đa dạng, mọc nhanh, giá trị kinh tế không cao, có sự cạnh tranh về không gian sống của loài phi mục đích đối với loài cây mục đích ngày càng tăng.
Tác giả Nguyễn Bạch Đằng (2000) (dẫn theo Nguyễn Thanh Tiến, 2007) [19] , đã chỉ dẫn các loài có mặt trong rừng phục hồi sau khai thác kiệt như; Dẻ (các loại), Trám, Trâm, Dung, Bời lời, Vối thuốc, . Không phải lặp lại tất cả các loài cây nguyên sinh là những cây trung gian giữa thực vật ưa ẩm và khô hạn, còn Thẩu tấu và Thành ngạnh là thực vật ưa hạn, các loài trên cho thấy khả năng phục hồi lại rừng là lớn, tuy nhiên đã hoàn toàn vắng mặt các cây lá kim.
Hoàng Văn Chúc (2005) [04] khi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu một số đặc điểm tái sinh tự nhiên loài Vối thuốc (Schima wallchii Choisy) trong các trạng thái rừng tự nhiên phục hồi ở tỉnh Bắc Giang“ kết quả nghiên cứu cho thấy: Ở trạng thái IIb tổ thành tầng cây cao thường có khoảng 14 đến 19 loài, trong đó có khoảng 5 loài chính tham gia vào công thức tổ thành như: Vối thuốc, Chẹo, Dẻ cuống, Lim Xanh, . số loài cây tái sinh dao động từ 17 - 21 loài, trong đó có khoảng 9 - 11 loài tham gia vào công thức tổ thành tầng cây tái sinh. Mật độ tầng cây cao ở lâm phần rừng tự nhiên trạng thái IIb là tương đối thấp chỉ đạt khoảng 650 cây/ha và các cây trong lâm phần có xu hướng phân bố cụm. Cấu trúc tầng thứ ở trạng thái IIb khu vực nghiên cứu là khá đơn giản chỉ bao gồm 1 tầng tán chính (A3), 1 tầng cây bụi (B) và 1 tầng cỏ quyết (tầng C).
Đề tài “Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc và tái sinh rừng thứ sinh nghèo làm cơ sở đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh phục hồi rừng tại xã Côn Minh, huyện Na Rì, tỉnh Bắc Cạn” của tác giả Bàn Thị Thu (2010) [18] đã chỉ ra đặc điểm cấu trúc rừng IIb của khu vực nghiên cứu như sau: Cấu trúc tổ thành tầng cây cao nhìn chung khá đơn giản, bao gồm 3 tầng: tầng cây cao, tầng cây bụi và tầng cây tái sinh; tổ thành cây tái sinh còn ít, mới chỉ có 3 - 6 loài tham gia vào công thức tổ thành như: Mán đỉa, Bời lời, Lá nến, . các loài cây tái sinh phần lớn là những loài cây ưa sáng, có giá trị kinh tế thấp; mật độ cây tái sinh nhìn chung khá cao, dao động từ 4400 - 6960 cây/ha, cây tái sinh phân bố đều trên toàn bộ khu vực nghiên cứu.
Nguyễn Thị Hải Anh (2010) [1], đề tài nghiên cứu “Đánh giá một số mô hình khoanh nuôi xúc tiến tái sinh rừng tự nhiên có Vối thuốc (Schima wallichii Choisy) phân bố tại xã Chiềng Bôm – huyện Thuận Châu – tỉnh Sơn La” cũng đã tiến hành nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của rừng phục hồi sau khai thác kiệt trạng thái IIb kết quả được khái quát như sau: Số lượng loài cây thuộc tầng cây cao ở trạng thái IIb dao động từ 11 - 14 loài trong đó có khoảng 5 - 6 loài là tham gia vào công thức tổ thành như Vối thuốc, Cáng lò, Hoắc quang, Tổ thành cây tái sinh dưới rừng trạng thái IIb cũng được tác giả mô tả có từ 11 - 14 loài, trong đó hầu hết những loài có ở tầng cây cao đều có mặt ở tầng cây tái sinh điều này chứng tỏ khả năng tái sinh tự nhiên của các loài cây mẹ trong khu vực là khá tốt. Mật độ tầng cây cao trạng thái IIb tại Thuận Châu Sơn La là khá thấp trung bình chỉ đạt khoảng 450 cây/ha trong đó chủ yếu là những loài cây ưa sáng, mọc nhanh có giá trị kinh tế thấp.
Tóm lại, qua các nghiên cứu được thực hiện đối với trạng thái rừng phục hồi sau khai thác kiệt trạng thái IIb đã trình bày ở trên cho thấy: cấu trúc tổ thành tầng cây cao của trạng thái rừng IIb nhìn chung còn đơn giản, thường có 3 tầng (cây gỗ, cây bụi và thảm tươi), tổ thành cây tái sinh phần lớn là những loài cây ưa sáng, mọc nhanh và có giá trị kinh tế thấp, số lượng cây tái sinh tham gia vào công thức tổ thành thường chiếm 5 - 6 loài, mật độ cây tái sinh dưới tán rừng IIb thường cao thể hiện khả năng tái sinh dưới tán rừng IIb là khá tốt.
[h=1] 1.2.2. Nghiên cứu sinh khối và năng suất rừng[/h] Nghiên cứu về sinh khối rừng ở nước ta được tiến hành khá muộn (cuối thập kỷ 80), tản mạn và không có hệ thống. Tuy nhiên, các nghiên cứu cũng đã đem lại những kết quả rất có ý nghĩa và để lại nhiều dấu ấn.
Phạm Văn Điển (2004) [08], đã đưa ra Phương pháp xác định sinh khối và carbon tích luỹ của hệ sinh thái rừng, tài liệu giảng dạy chuyên môn hoá kỹ thuật lâm sinh, ĐHLN. Đây là cơ sở để tính lượng sinh khối cho rừng trồng thuần loài ở Việt Nam.
Công trình “Đánh giá sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và năng suất rừng Thông ba lá (Pinus keysia Royle ex Gordon) vùng Đà Lạt - Lâm Đồng” của Lê Hồng Phúc (1996) [13] 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. Bên cạnh đó, Nguyễn Ngọc Lung và Ngô Đình Quế cũng đã nghiên cứu về động thái, kết cấu sinh khối và tổng sinh khối cho loài cây này.
Võ Đại Hải (2009) [09] với công trình “ Xác định năng suất sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của một số dạng rừng trồng chủ yếu ở Việt Nam ” đã xác định được sinh khối cây cá thể, sinh khối lâm phần trên các cấp đất và tuổi khác nhau, xây dựng thành công quy luật tăng trưởng sinh khối, cấu trúc sinh khối cây cá lẻ, phương trình tương quan giữa sinh khối tươi, khô của các bộ phận thân, cành, lá, rễ, vật rơi rụng cho 8 dạng rừng trồng: Thông mã vĩ, Thông nhựa, Keo tai tượng, Thông ba lá, Keo lai, Bạch đàn Urophylla, Mỡ, Keo lá tràm trồng thuần loài.
Cũng với rừng trồng thuần loài cây Mỡ (Manglietia glauca), năm 2006 Phạm Quỳnh Anh [03] đã tiến hành Nghiên cứu khả năng hấp thụ và giá trị thương mại Carbon của rừng mỡ (Manglietia glauca) trồng thuần loài đều tuổi tại Tuyên Quang. Tác giả đã xây dựng được biểu tính giá trị thương mại cho loài cây Mỡ thông qua các chỉ tiêu về đường kính (D), chiều cao (H) và phương trình tương quan giữa các bộ phận của cây.
Vũ Văn Thông (1998) [17] với công trình “Nghiên cứu cơ sở xác định sinh khối cây cá lẻ và lâm phần Keo lá tràm (Accia auriculiformis Cunn) tại tỉnh Thái Nguyên” đã giải quyết được một số vấn đề thực tiễn đặt ra, đó là nghiên cứu và xây dựng mô hình xác định sinh khối Keo lá tràm, lập các bảng tra sinh khối tạm thời phục vụ cho công tác điều tra kinh doanh rừng.
Cũng với loài Keo lá tràm, Hoàng Văn Dưỡng (2000) [07] đã tìm ra quy luật quan hệ giữa các chỉ tiêu sinh khối với các chi tiêu biểu thị kích thước của cây, quan hệ giữa sinh khối tươi và sinh khối khô các bộ phận thân cây Keo lá tràm. Nghiên cứu cũng đã lập được biểu tra sinh khối và ứng dụng biểu xác định sinh khối cây cá lẻ và lâm phần Keo lá tràm.
Từ khi Cơ chế phát triển sạch được thông qua và thực sự trở thành một cơ hội mới cho ngành lâm nghiệp thì những nghiên cứu về sinh khối rừng ở nước ta bắt đầu nhận được sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học. Có thể kể đến một số kết quả sau:
Theo Nguyễn Văn Dũng (2005) [06], rừng trồng Thông mã vĩ thuần loài 20 tuổi có tổng sinh khối tươi (trong cây và vật rơi rụng) là 321,7- 495,4 tấn/ha, tương đương với lượng sinh khối khô là 173,4 - 266,2 tấn. Rừng Keo lá tràm trồng thuần loài 15 tuổi có tổng sinh khối tươi (trong cây và trong vật rơi rụng) là 251,1 - 433,7 tấn/ha, tương đương với lượng sinh khối khô thân là 132,2- 223,4 tấn/ha.
Nguyễn Hoàng Trí (1986) [21] với công trình “Sinh khối và năng suất rừng Đước” đã áp dụng phương pháp “cây mẫu” nghiên cứu năng suất sinh khối một số quần xã rừng Đước đôi (Rhizophora apiculata) ngập mặn ven biển Minh Hải. Đây là đóng góp có ý nghĩa lớn về mặt lý luận và thực tiễn đối với việc nghiên cứu sinh thái rừng ngập mặn ven biển nước ta. Kết quả nghiên cứu về sinh khối và năng suất quần xã rừng Đước đôi (R. apiculata) ở rừng già, rừng tái sinh tự nhiên và rừng trồng 7 năm tuổi ở Cà Mau của tác giả đã cho thấy sinh khối tổng số của ba loại rừng tương ứng là 119,335 tấn khô/ha; 33,159 tấn khô/ha; 34,853 tấn khô/ha, trong đó sinh khối rễ (tính theo khối lượng khô) dưới mặt đất chiếm tỷ lệ khá lớn 21,225 tấn/ha; 3,817 tấn/ha; 3,378 tấn/ha. Đối với rừng Đước trưởng thành sinh khối tổng số là 276,892 kg/ha, trong đó gỗ thân: 158034,12 kg/ha (57,08%); vỏ thân: 8990,09 kg/ha (3,24%); gỗ cành: 4015,49 kg/ha (1,45%); rễ chống trên mặt đất: 34158,70 kg/ha (12,33%); vỏ rễ: 4767,12 kg/ha (1,72%); lá: 9304,52 kg/ha (3,36%); chồi búp: 812,36 kg/ha (0,29%); hoa quả: 6771,91 kg/ha (2,44%) và rễ dưới mặt đất: 19701,60 kg/ha (7,11%) .
Theo Nguyễn Tuấn Dũng (2005) [05], rừng trồng thông mã vĩ thuần loại 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.
Vũ Tấn Phương (2006) [14], [15] khi nghiên cứu về sinh khối cây bụi thảm tươi tại Đà Bắc - Hòa Bình; Hà Trung, Thạch Thành, Ngọc Lặc - Thanh Hóa cho kết quả: Sinh khối tươi biến động rất khác nhau giữa các loại thảm tươi cây bụi: Lau lách có sinh khối tươi cao nhất, khoảng 104 tấn/ha, tiếp đến là trảng cây bụi cao 2- 3 m có sinh khối tươi đạt khoảng 61 tấn/ha. Các loại cỏ như cỏ lá tre, cỏ tranh và cỏ chỉ (hoặc cỏ lông lợn) có sinh khối biến động khoảng 22- 31 tấn/ha. Về sinh khối khô: lau lách có sinh khối khô cao nhất, 40 tấn/ha; cây bụi cao 2-3 m là 27 tấn/ha; cây bụi cao dưới 2 m và tế guột là 20 tấn/ha; cỏ lá tre 13 tấn/ha; cỏ tranh 10 tấn/ha; cỏ chỉ, cỏ lông lợn 8 tấn/ha.
Nguyễn Tường Vân và Nguyễn Ngọc Lung (2004) [24] đã sử dụng biểu quá trình sinh trưởng và biểu Biomass để tính toán sinh khối rừng. Kết quả cho thấy: tính theo biểu quá trình sinh trưởng (Nguyễn Ngọc Lung, Đào Công Khanh 1999), trang 182, cấp đất III tuổi chặt 60 ghi D = 40cm, H = 27,6cm, G = 48,3 m[SUP]3[/SUP], M = 586 m[SUP]3[/SUP]/ha, tỷ lệ khối lượng khô/tươi cây lớn là 53,2%. Hệ số chuyển đổi từ thể tích thân cây sang toàn cây là 1,3736 (lấy từ tỷ lệ thân cây ổn định 72,8% so với toàn cây khi đến tuổi trưởng thành). Tính ra Biomass thân cây khô tuyệt đối là 586x0,532=311,75 tấn. Biomass toàn rừng là 311,75x1,3736 = 428,2 tấn. Còn nếu tính theo biểu Biomass thì giá trị này là 434,2 tấn. Sai số giữa biểu quấ trình sinh trưởng và biểu sản lượng là 1,4%, đây là mức sai số có thể chấp nhận được.
Theo Hoàng Xuân Tý (2004) [22], nếu tăng trưởng rừng đạt 15 m[SUP]3[/SUP]/ha/năm, tổng sinh khối tươi và chất hữu cơ của rừng sẽ đạt được xấp xỉ 10 tấn/ha/năm tương đương 15 tấn CO[SUB]2[/SUB]/ha/năm, với giá thương
mại cacbonic tháng 5/2004 biến động từ 3-5 USD/tấn CO[SUB]2[/SUB], thì một ha rừng như vậy có thể đem lại 45-75 USD (tương đương 675.000 - 1.120.000 đồng Việt Nam) .
Ngoài ra còn một số công trình nghiên cứu khác về sinh khối rừng như: Viên Ngọc Nam, Nguyễn Dương Thụy (1991) nghiên cứu sinh khối rừng Đước tại Cần Giờ; Nguyễn Văn Bé (1999) nghiên cứu sinh khối rừng Đước tại Bến Tre, .
[h=2]1.3. Nhận xét và đánh giá chung[/h] Điểm qua các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan tới đề tài nghiên cứu cho thấy các công trình nghiên cứu trên thế giới được tiến hành khá đồng bộ ở nhiều lĩnh vực từ nghiên cứu cơ bản cho tới các nghiên cứu ứng dụng, trong đó nghiên cứu về cấu trúc, sinh khối và nghiên cứu sinh khối phục vụ cho việc nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng được nhiều tác giả quan tâm trong những năm gần đây; các phương pháp nghiên cứu cũng khá đa dạng và được hoàn thiện dần, đặc biệt là đã ứng dụng phương pháp mô hình hóa để biểu diễn các mối quan hệ giữa sinh khối và lượng các bon tích lũy với các nhân tố điều tra, giúp cho việc xây dựng các chỉ tiêu đánh giá mức độ gây hiệu ứng nhà kính.
Ở nước ta, nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng mặc dù còn ít nhưng cũng đã đạt được một số thành công nhất định trong việc xác định cấu trúc rừng và năng suất sinh khối cho một số loài cây trồng rừng chủ yếu trên các dạng lập địa khác nhau. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu mới chỉ tập trung đối với rừng trồng một số loài cây chủ yếu như Keo, Đước, Thông, . Đối với rừng tự nhiên, trong đó có rừng tự nhiên trạng thái IIB thì các công trình nghiên cứu cũng đã được đề cập tới, tuy nhiên phần lớn mới chỉ nghiên cứu cấu trúc và xác định được một phần sinh khối tầng cây gỗ thông qua các phương pháp điều tra rừng kinh điển. Trên thực tế cho thấy, năng suất sinh khối rừng tự nhiên tạo ra là rất lớn, nó không chỉ tập trung ở tầng cây cao mà còn một lượng rất lớn được tạo ra bởi tầng cây bụi thảm tươi và một phần chứa trong vật rơi rụng và trong đất rừng. Trong bối cảnh hiện nay, khi mà cả thế giới đang rất quan tâm tới giá trị hấp thụ carbon chống biến đổi khí hậu của rừng, khi mà thị trường tín chỉ carbon đang trở nên sôi động và khi mà Việt Nam đang có rất nhiều cơ hội nhận tài trợ từ chương trình giảm phát thải thông qua mất rừng và suy thoái rừng ở các nước đang phát triển (REDD) thì việc lượng hóa sinh khối từ đó xác định được lượng carbon tích lũy từ rừng đặc biệt rừng tự nhiên là vô cùng cần thiết và cấp bách. Chính vì vậy, đề tài nghiên cứu được đặt ra là thực sự cần thiết.