TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Trên thế giới
Cấu trúc rừng là sự sắp xếp tổ chức của các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái rừng, cho phép các loài có đặc điểm sinh thái khác nhau chung sống hài hòa Nó phản ánh mối quan hệ đấu tranh và thích ứng giữa các sinh vật rừng với môi trường và với nhau, đồng thời đạt được sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên.
1.1.1.1 Về cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng
Quy luật cấu trúc rừng là nền tảng quan trọng trong nghiên cứu sinh thái học và hệ sinh thái rừng, đồng thời hỗ trợ xây dựng các mô hình lâm sinh hiệu quả Cấu trúc rừng được phân chia thành ba dạng: cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian Lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, phản ánh sự cạnh tranh giữa các loài thực vật và môi trường sống Từ góc độ sinh thái, cấu trúc rừng thể hiện hình thức bên ngoài của hệ sinh thái, đồng thời có tính trật tự và tuân theo quy luật của quần xã.
Nghiên cứu cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiệt đới đã được thực hiện bởi nhiều nhà khoa học, bao gồm Richards P.W (1933-1934), Baur.G.N (1962) và ODum (1971) Những nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào việc trình bày quan điểm, khái niệm và mô tả định tính về tổ thành, dạng sống và các tầng phiến của rừng.
Nghiên cứu về các nhân tố cấu trúc rừng và các phương pháp lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên đã được tác giả Baur G.N (1962) tổng kết một cách phong phú Ông đã trình bày các nguyên lý tác động lâm sinh nhằm tạo ra rừng đồng tuổi, rừng không đồng tuổi và các phương thức cải thiện cho rừng mưa.
Nghiên cứu của Catinot (1965) và Plaudy.J đã trình bày cấu trúc hình thái rừng thông qua các phẫu đồ rừng, đồng thời phân tích các nhân tố cấu trúc sinh thái bằng cách mô tả và phân loại theo các khái niệm như dạng sống và tầng phiến.
Tác giả Odum E.P (1971) [16] đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley A.P, năm 1935
Khái niệm hệ sinh thái đƣợc làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học
1.1.1.2 Về mô tả hình thái cấu trúc rừng:
Hiện tượng thành tầng trong rừng thể hiện sự sắp xếp không gian của các thành phần sinh vật, bao gồm cả mặt bằng và chiều đứng Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng do Davit và P.W Richards đề xuất vào những năm 1930, đã được áp dụng hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng rừng Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế là chỉ phản ánh cách sắp xếp thẳng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích nhỏ, không thể hiện được toàn bộ sự đa dạng của hệ sinh thái rừng.
Phương pháp biểu đồ trắc diện được Davit và Richards đề xuất vào những năm 1933 - 1934 nhằm phân loại và mô tả rừng nhiệt đới với sự phức tạp về thành phần loài và cấu trúc thảm thực vật, bao gồm cả chiều nằm ngang và chiều thẳng đứng.
Richards.P.W (1952) đã nghiên cứu sâu về cấu trúc của rừng mưa nhiệt đới, nhấn mạnh rằng hầu hết thực vật trong rừng này đều thuộc dạng thân gỗ Ông phân loại tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại: rừng mưa hỗn hợp với tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu với tổ thành loài cây đơn giản.
Rừng mưa nhiệt đới thường chỉ bao gồm một vài loài cây trong những điều kiện đặc biệt và có cấu trúc đa tầng, thường gồm ba tầng chính cùng với tầng cây bụi và cây thân cỏ Ngoài các cây gỗ lớn, rừng còn có nhiều loài cây bụi, cây leo với đủ hình dáng và kích thước, cũng như nhiều thực vật phụ sinh bám trên thân hoặc cành cây Rừng mưa thực sự là một quần thể sinh thái phong phú và phức tạp, thể hiện sự đa dạng loài cây đáng kinh ngạc.
Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn đề phức tạp và chưa có phương án nào được chấp nhận rộng rãi Sampion Gripfit (1948) đã đề xuất phân cấp cây rừng thành 5 cấp dựa trên kích thước và chất lượng cây rừng trong nghiên cứu của mình về rừng tự nhiên Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới Tây Phi Trong khi đó, Richards (1952) đã phân loại rừng ở Nigeria thành 6 tầng dựa vào chiều cao cây rừng.
Hầu hết các tác giả nghiên cứu về tầng thứ trong rừng tự nhiên nhiệt đới thường đưa ra nhận xét định tính, dẫn đến việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính cơ giới Điều này chưa phản ánh đầy đủ sự phân tầng phức tạp của hệ sinh thái rừng nhiệt đới.
1.1.1.3 Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng
Nghiên cứu cấu trúc rừng đã tiến triển từ mô tả định tính sang định lượng nhờ vào sự hỗ trợ của thống kê toán học và công nghệ thông tin Việc mô hình hóa cấu trúc rừng và xác lập mối quan hệ giữa các yếu tố cấu trúc đã được nhiều tác giả nghiên cứu thành công Đặc biệt, các nghiên cứu tập trung vào cấu trúc không gian và thời gian của rừng đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học, trong đó có những tác giả tiêu biểu như Rollet B (1971) và Brung.
Nhiều nghiên cứu từ các tác giả như Loeth et al (1967) và Rollet.B (1971) đã tập trung vào việc phân tích cấu trúc không gian và thời gian của rừng theo hướng định lượng, sử dụng các mô hình toán học để mô phỏng các quy luật cấu trúc (Trần Văn Con, 2001) Rollet.B đã mô tả mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính cây thông qua các hàm hồi quy, đồng thời áp dụng các dạng phân phối xác suất để phân tích sự phân bố đường kính Ngoài ra, nhiều tác giả cũng đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa cấu trúc đường kính của loài thông theo các mô hình của Schumarcher và Coil (Belly, 1973), cùng với các hàm khác như Meyer, Hyperbol, hàm mũ, Pearson, và Poisson để nghiên cứu cấu trúc rừng.
Một khía cạnh quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc rừng là phân loại rừng dựa trên cấu trúc và ngoại mạo sinh thái Phân loại này dựa vào các đặc điểm như phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ và các đặc điểm hình thái khác của quần xã thực vật Các hệ thống phân loại nổi bật trong lĩnh vực này bao gồm các công trình của Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949) và UNESCO (1973) Trong nhiều hệ thống phân loại, việc nghiên cứu ngoại mạo của quần xã thực vật luôn gắn liền với hoàn cảnh môi trường, dẫn đến sự hình thành của phân loại theo ngoại mạo sinh thái.
Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo, thường mô tả rừng ở trạng thái tĩnh, Melekhov đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu rừng trong trạng thái động Ông cho rằng sự biến đổi của rừng theo thời gian, đặc biệt là sự thay đổi về tổ thành loài cây, là yếu tố quan trọng trong quá trình phát sinh và phát triển của rừng qua các giai đoạn khác nhau.
Những nghiên cứu ở Việt Nam
1.2.1 Nh ữ ng nghiên c ứ u v ề c ấ u trúc r ừ ng
Nghiên cứu cấu trúc rừng ở Việt Nam đã thu hút sự quan tâm của nhiều tác giả, nhằm đưa ra các giải pháp lâm sinh hợp lý Trong số đó, một số công trình nghiên cứu tiêu biểu đã được thực hiện để làm rõ vấn đề này.
Tác giả Thái Văn Trừng đã xây dựng mô hình cấu trúc tầng rừng Việt Nam với các tầng như: tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi (B) và tầng cỏ quyết (C) Ông cải tiến phương pháp biểu đồ và mặt cắt đứng của Davit - Risa để nghiên cứu cấu trúc rừng, trong đó tầng cây bụi và thảm tươi được phóng đại với tỉ lệ nhỏ hơn, kèm theo ký hiệu thành phần loài cây Thái Văn Trừng dựa vào 4 tiêu chuẩn để phân chia kiểu thảm thực vật rừng Việt Nam: dạng sống ưu thế, độ tàn che, hình thái sinh thái và trạng mùa của tán lá Qua đó, ông đã phân chia thảm thực vật rừng thành 14 kiểu, áp dụng các nhân tố cấu trúc rừng trong phân loại dựa trên quan điểm sinh thái phát sinh quần thể.
Theo Vũ Đình Phương (1987), việc xác định tầng thứ của rừng lá rộng thường xanh là hợp lý và cần thiết, nhưng chỉ áp dụng khi rừng có sự phân tầng rõ rệt Điều này có nghĩa là phương pháp định lượng chỉ nên được sử dụng khi rừng đã phát triển ổn định.
Nghiên cứu mô hình hóa cấu trúc đường kính D 1.3 và biểu diễn theo các hàm phân bố xác suất khác nhau đã được thực hiện, đặc biệt là công trình của Đồng Sỹ Hiền (1974), trong đó sử dụng hàm Meyer và hệ đường cong Poisson để điều chỉnh phân bố thực nghiệm số cây theo kích thước đường kính cho rừng tự nhiên Công trình này đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng biểu độ thon cây đứng tại Việt Nam.
Tác giả Nguyễn Hải Tuất (1986) đã áp dụng hàm phân bố giảm và phân bố khoảng cách để mô tả cấu trúc của rừng thứ sinh, đồng thời sử dụng quá trình Poisson trong nghiên cứu cấu trúc quần thể rừng.
Các nghiên cứu gần đây về rừng thường tập trung vào mô hình hoá quy luật kết cấu lâm phần, nhưng ít chú trọng đến yếu tố sinh thái, dẫn đến việc áp dụng vào kinh doanh rừng chưa đạt hiệu quả bền vững Để đề xuất giải pháp lâm sinh hiệu quả, cần nghiên cứu sâu về cấu trúc rừng, dựa trên quan điểm tổng hợp về sinh thái học, lâm học và sản lượng, đồng thời phân tích các quy luật tự nhiên trong hệ sinh thái rừng.
1.2.2 Nghiên cứu sinh khối ở trong nước
Nguyễn Hoàng Trí (1986) đã tiến hành nghiên cứu về sinh khối và năng suất của quần xã đước đôi (Rhizophora apiculata BL.) tại Cà Mau – Minh Hải Kết quả cho thấy sinh khối của rừng nhân tạo đạt 33.846 kg/ha, trong khi sinh khối của rừng tự nhiên chỉ là 1.400,40 kg/ha Sự phân bố sinh khối theo chiều dọc của các bộ phận trên mặt đất trong quần xã đước đôi giảm dần từ gốc đến ngọn Tuy nhiên, tác giả chỉ đề cập đến bốn loại rừng: rừng trưởng thành, rừng tái sinh tự nhiên, rừng tái sinh nhân tạo và rừng xấu, mà không xem xét đến tuổi của rừng trồng.
Phan Nguyên Hồng (1991) đã tiến hành nghiên cứu sinh khối trên mặt đất của rừng đước trồng 10 năm tuổi tại các vùng đất bị rải chất diệt cỏ, đặc biệt là ở khu vực Tắc Cống và Tắc Ông Địa thuộc Tiểu khu 13 – Ban Quản lý rừng phòng hộ Cần Giờ Kết quả cho thấy mức độ ngập triều khác nhau đã ảnh hưởng đến sự biến đổi của sinh khối trong các khu vực này.
Nguyễn Đức Tuấn (1995) đã tiến hành nghiên cứu về sự tăng trưởng và sinh khối của rừng đâng (Rhizophora stylosa) và rừng đước (Rhizophora apiculata) tại Hà Tĩnh và Cần Giờ, Tp Hồ Chí Minh Nghiên cứu đánh giá sinh khối và cấu trúc sinh khối thực vật theo chiều thẳng đứng và theo tuổi Kết quả cho thấy, sau 2 năm tuổi, rừng đước sinh trưởng trên nền đất mềm có tổng sinh khối cao gấp 2 lần so với rừng đước trên nền đất cao, bùn cứng Cụ thể, sinh khối các bộ phận như thân, cành, lá, rễ chống và rễ dưới đất cũng cao hơn từ 1,5 đến 3,3 lần.
Viên Ngọc Nam và cộng sự (1998) đã tiến hành nghiên cứu về sinh khối và năng suất sơ cấp của rừng đước (Rhizophora apiculata) tại Cần Giờ Trong nghiên cứu, tác giả áp dụng phương pháp ô tiêu chuẩn để thu thập dữ liệu, đồng thời dựa vào phương pháp của Ong Jin – Eong và cộng sự (1983) Kết quả cho thấy sinh khối của rừng đước ở độ tuổi nhất định.
Nghiên cứu cho thấy, sinh khối rừng đước dao động từ 16,90 đến 143,71 tấn/ha, với mức tăng trưởng sinh khối hàng năm từ 5,93 đến 12,44 tấn/ha Rừng ở tuổi 4 có mức tăng sinh khối thấp nhất, trong khi tuổi 12 đạt mức cao nhất Tăng trưởng đường kính ghi nhận từ 0,46 đến 0,81 cm/năm, với tuổi 16 có tăng trưởng đường kính lớn nhất Năng suất lượng rơi dao động từ 3,67 đến 10,45 tấn/ha/năm, trong đó tuổi 8 có năng suất sơ cấp thuần cao nhất từ 9,6 đến 19,04 tấn/ha/năm Mức độ phân hủy lá sau một năm đạt 90,39 đến 96,48%, trong khi trữ lượng thảm mục tích lũy trên sàn rừng từ 3,4 đến 12,46 tấn/ha Xác thực vật sau các lần tỉa thưa là 6,57 đến 12,12 tấn/ha, và lượng dinh dưỡng trả lại cho đất thông qua lượng rơi là 61,47 đến 202,41 kg/ha/năm, với chỉ số diện tích bề mặt lá từ 0,66 đến 1,47.
Cho đến nay, nghiên cứu sinh khối rừng ở nước ta còn hạn chế, nhất là rừng tự nhiên cũng nhƣ rừng ngập mặn
1.2.3 Ngh iên cứu về hấp thụ CO 2 trong lâm nghiệp ở Việt Nam
Nghiên cứu của Vũ Tấn Phương (2006) đã tập trung vào trữ lượng các bon thảm tươi và cây bụi tại các vùng đất không có rừng ở các huyện Cao Phong, Đông Bắc, Hà Trung, Thạch Thành và Ngọc Lạc, tỉnh Thanh Hóa Năm loại cỏ chính được nghiên cứu bao gồm cỏ chỉ, cỏ lông lợn, cỏ lá tre, lau lách và tế guột, đồng thời cũng đánh giá trữ lượng của các loại cây bụi cao dưới 2m.
Tác giả đã xác định trữ lượng carbon bằng cách đo sinh khối tươi và khô của thảm thực vật và cây bụi cao từ 2 đến 3 mét Kết quả cho thấy, Lau lách có trữ lượng carbon trong sinh khối cao nhất, đạt khoảng 20 tấn C/ha.
Mức độ tích trữ carbon trong các loại cây khác nhau rất đa dạng Cây bụi cao dưới 2 mét có thể lưu trữ khoảng 10 tấn carbon/ha, trong khi các loại cây có chiều cao từ 2 đến 3 mét có thể đạt tới 14 tấn carbon/ha Đối với các loại cỏ, cỏ lá tre đứng đầu với 6,6 tấn carbon/ha, tiếp theo là cỏ tranh với 4,9 tấn carbon/ha, và cuối cùng là cỏ lông lợn/cỏ chỉ với 3,9 tấn carbon/ha.
Ngô Đình Quế và cộng sự (2006) đã nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của một số loại rừng trồng ở Việt Nam bằng cách tính toán và dự báo khối lượng sinh khối khô trên đơn vị diện tích (tấn/ha) trong quá trình sinh trưởng Phương pháp này cho phép tính trực tiếp lượng CO2 hấp thụ và lưu trữ trong vật chất hữu cơ của rừng, với khối lượng carbon ước tính chiếm 50% khối lượng sinh khối khô, từ đó suy ra lượng CO2 Các tác giả phân chia phương pháp tính sinh khối của rừng thành ba nhóm khác nhau.
- Nhóm thứ nhất dùng biểu sinh khối có độ chính xác cao do việc đo tính khối lƣợng khô của các bộ phận cây rừng (thân, cành, vỏ, lá …)
Những nghiên cứu về loài Đước
Cây Đước (Rhizophora apiculata B.L) thuộc họ Rhizophoraceae, là loài cây phát triển nhanh, thích nghi với đất ngập nước ven biển nhiệt đới Hệ thống rễ chống của Đước giúp cây đứng vững trước tác động của sóng biển, đóng vai trò quan trọng trong phục hồi rừng ven biển Nó cung cấp gỗ cho xây dựng và chất đốt cho cộng đồng địa phương, đồng thời cố định bãi bồi, phòng chống gió bão, bảo vệ công trình đê biển Gần đây, công tác phục hồi và phát triển rừng ngập mặn, chủ yếu là Đước, đã được các quốc gia chú trọng, với hàng chục nghìn ha rừng được trồng mới hàng năm nhờ sự đầu tư từ chính phủ và tổ chức quốc tế, mang lại lợi ích lớn cho cư dân ven biển.
Trên thế giới có rất nhiều tác giả nghiên cứu về sinh trưởng và sinh khối rừng Đước như Barry Clough (1996), Ong (1985), Putz & Chan
(1986) ở Việt Nam tăng trưởng và sinh khối rừng Đước, đã được một số tác giả nghiên cứu
Tại Ngọc Hiển, Cà Mau, cây có tốc độ tăng trưởng đường kính đạt 0,75 cm/năm và chiều cao 0,85 cm/năm (Hồng & Trí, 1983) Ở Cần Giờ, tốc độ tăng trưởng đường kính dao động từ 0,46 đến 0,81 cm/năm, trong khi chiều cao từ 0,45 đến 0,76 m/năm (Nam, 1996) Tại Cà Mau và Bạc Liêu, cây 5 tuổi có tốc độ tăng trưởng đường kính từ 0,43 đến 0,76 cm/năm (Tấn, 2000) Giai đoạn từ 1-5 năm ở rừng Đước thuần loài là thời kỳ phát triển mạnh, với nhiều cành nhánh và lá phát triển mạnh mẽ để hấp thụ ánh sáng, tạo ra sinh khối lớn Ở một số vùng có độ ngập triều thấp, cây còn tạo ra các thân phụ, trong khi hiện tượng cạnh tranh dinh dưỡng và ánh sáng gần như không xảy ra trong giai đoạn này.
Giai đoạn 6-12 tuổi, cây rừng phát triển mạnh về đường kính và chiều cao, dẫn đến sự cạnh tranh gay gắt về dinh dưỡng và ánh sáng Trong giai đoạn này, hiện tượng tỉa thưa tự nhiên diễn ra mạnh mẽ, với khoảng 30% cây chết ở tuổi 7-8 và 20-25% ở tuổi 10-11.
Trong giai đoạn 13-20 tuổi, cây rừng phát triển mạnh mẽ về đường kính và phải đối mặt với sự cạnh tranh về dinh dưỡng Trong thời gian này, hiện tượng tỉa thưa tự nhiên diễn ra ít hơn, dẫn đến tỷ lệ cây chết khoảng 10-15% ở tuổi 15 và giảm còn khoảng 5% ở độ tuổi 17-18.
Theo Nguyễn Hoàng Trí (1986) nghiên cứu tổng sinh khối trên 3 loại rừng:
– Rừng Đước trưởng thành: 276.829 kg/ha
– Rừng tái sinh tự nhiên 7-8 tuổi: 14.004 kg/ha
– Rừng trồng 6-8 tuổi: 33.846 kg/ha
Theo Viên Ngọc Nam& cs (1996) nghiên cứu tổng sinh khối và lƣợng tăng sinh khối theo tuổi tại Cần Giờ – TP Hồ Chí Minh, nhƣ sau:
Lƣợng tăng sinh khối (tấn/ha,năm)
Theo Đặng Trung Tấn & cs (2000) nghiên cứu tổng sinh khối và lƣợng tăng sinh khối theo tuổi tại Cà Mau, Bạc Liêu, nhƣ sau:
Lƣợng tăng sinh khối (tấn/ha,năm)
Các nghiên cứu cho thấy sự khác biệt giữa các tác giả, điều này có thể là do địa bàn nghiên cứu, phương pháp lấy mẫu và cách xử lý số liệu không giống nhau.
Tuy nhiên, những nghiên cứu này đã đƣa ra đƣợc nhiều thông tin bổ ích về sinh trưởng và sinh khối của các lâm phần rừng Đước thuần loại.
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu
Để thực hiện đƣợc mục tiêu đặt ra, đề tài thực hiện một số nội dung chính sau:
2.1.1 Phân chia cấp đất cho các lâm phần nghiên cứu
2.1.2 Xác định một số đặc điểm cấu trúc cơ bản cho rừng Đước
2.1.2.1 Phân bố số cây theo đường kính
2.1.2.2 Tương quan chiều cao với đường kính
2.1.2.3 Tương quan đường kính tán với đường kính ngang ngực
2.1.3 Xác định trữ lượng gỗ rừng Đước
2.1.4 Xác định sinh khối và trữ lượng các bon rừng Đước
2.1.4.1 Xác định sinh khối và trữ lượng các bon bộ phận cây gỗ
2.1.4.2 Xác định sinh khối và trữ lượng các bon bộ phận thảm mục
2.1.4.2 Xác định sinh khối chung cho rừng Đước
Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Quan điểm và phương pháp luận
Nghiên cứu về biểu cấp đất và sinh khối của loài Đước thường chỉ được thực hiện trong phạm vi hẹp Do đó, đề tài này được thực hiện với mục tiêu kế thừa các công trình nghiên cứu trước đó để xác định sinh khối và trữ lượng carbon cho rừng Đước trong khu vực.
Số liệu điều tra chỉ tập trung vào các chỉ tiêu sinh trưởng như đường kính, chiều cao và đường kính tán, cũng như cân đo sinh khối thảm mục Phương pháp thực hiện đề tài được khái quát như sau:
- Dựa vào mối quan hệ giữa đường kính và chiều cao, xác lập cấp sinh trưởng chiều cao (cấp đất) cho rừng trồng Đước tại khu vực
- Dựa vào mối quan hệ giữa các chỉ tiêu sinh trưởng để xác định một số đặc điểm cấu trúc và trữ lƣợng rừng
- Xác định tổng lượng sinh khối và các bon thông qua phương trình tương quan với các chỉ tiêu sinh trưởng
2.2.2 Phương pháp thu thập số liệu Để xác định cấu trúc, trữ lƣợng gỗ, sinh khối và trữ lƣợng các bon, đề tài tiến hành tiến hành lập 9 OTC tạm thời theo phương pháp bố trí điển hình Mỗi ô có diện tích 200m 2 (10*20m) Trong mỗi ô điều tra các chỉ tiêu sau:
(1) Điều tra các chỉ tiêu về kích thước cây gỗ:
Các chỉ tiêu về kích thước cây gỗ được điều tra cho tất cả các cây trong OTC
- Chiều cao: Chiều cao từng cây đƣợc đo bằng sào khắc vạch, độ chính xác đến dm;
- Đường kính ngang ngực: Đường kính ngang ngực được đo bằng thước dây với độ chính xác là 0,1cm Từ chu vi suy ra đường kính D=C/3,14;
- Đường kính tán lá: Đo gián tiếp thông qua hình chiếu tán cây bằng thước dây theo 2 chiều vuông góc;
Mỗi OTC được bố trí với 3 ô dạng bản ở giữa, mỗi ô có diện tích 4m² đại diện cho từng cấp tuổi Trong mỗi ô, các vật rơi rụng được thu thập và sau đó lấy một mẫu khoảng 0,5 kg để sấy khô Đề tài nghiên cứu sử dụng 3 mẫu để xác định tỷ lệ phần trăm sinh khối khô cho bộ phận thảm mục Ngoài ra, nghiên cứu còn áp dụng biểu cấp đất rừng trồng Đước do Phạm Trọng Thịnh xây dựng năm 2006.
2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu
2.2.3.1 Phương pháp mô tả cấu trúc cho các lâm phần Đước
- Phân bố số cây theo đường kính
Sử dụng hàm Weibull mô tả nhân bố N/D
Hàm Weibull là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên liên tục với miền giá trị (0, +∞).[7]
Hàm mật độ có dạng:
(2.1) Hàm phân bố có dạng:
Phân bố Weibull được đặc trưng bởi hai tham số α và λ, trong đó tham số λ xác định độ nhọn của phân bố, còn tham số α thể hiện độ lệch Cụ thể, khi α = 1, phân bố có dạng giảm; khi α = 3, phân bố có dạng đối xứng; nếu α > 3, phân bố sẽ có dạng lệch phải; và khi α < 3, phân bố sẽ có dạng lệch trái.
Để đánh giá sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết và phân bố thực nghiệm, phương pháp được sử dụng là tiêu chuẩn Khi bình phương (χ²).
Nếu giá trị 2 tính toán nhỏ hơn hoặc bằng giá trị 2 05 tra bảng với bậc tự do k = m – r - 1 (trong đó m là số tổ sau khi gộp và r là số tham số của phân bố lý thuyết cần ước lượng), thì phân bố lý thuyết phù hợp với phân bố thực nghiệm, ngược lại cũng đúng.
Trong đó: ft: Tần số thực nghiệm fl: Tần số lý thuyết Nếu tổ nào có fl < 5 thì ghép với tổ trên hoặc tổ dưới, để sao cho fl ≥ 5.
- Quan hệ chiều cao với đường kính được biểu thị bằng phương trình thông dụng nhất là Hàm Power:[7]
H=b0*D b1 (2.4) Hay Ln(H)=a+b*ln(D) (2.5) Trong đó: a=ln(b0); b=b1
2.2.3.2 Xác định trữ lượng gỗ cho các OTC
Trữ lượng gỗ của các OTC được xác định từ phương trình thể tích của Phạm Trọng Thịnh [24] lập cho rừng trồng Đước:
Để tính thể tích từng cây, áp dụng công thức V=0.00004508*D^2.01*H^0.965, trong đó D là đường kính và H là chiều cao của cây Tổng thể tích của các cây trong khu vực OTC sẽ cho ra trữ lượng OTC Khi nhân trữ lượng OTC với hệ số 50 (tỷ số 10000/200), ta sẽ có trữ lượng trên mỗi hecta.
2.2.3.3 Xác định sinh khối khô lâm phần a Xác định sinh khối khô cây gỗ
Sử dụng phương trình sinh khối khô của Viên Ngọc Nam, Nguyễn Thị
Hà và Trần Quốc Khải [12] lập cho rừng Đước ở Cà Mâu
- Sinh khối phần trên mặt đất:
Công thức tính trọng lượng sinh khối phần trên mặt đất của cây được xác định bằng W(kg/cây)=0.2385*D^2.442 Đối với sinh khối phần dưới mặt đất, công thức là W(kg/cây)=0.00679*D^2.75 Tổng sinh khối của cây được tính bằng tổng sinh khối phần trên và phần dưới mặt đất, bao gồm W1 và sinh khối phần dưới mặt đất.
- Tổng sinh khối các cây trong OTC đƣợc sinh khối OTC Nhân sinh khối OTC với 50 đƣợc sinh khối/ha b Xác định sinh khối vật rơi rụng
Trong từng OTC tính sinh khối tươi vật rơi rụng bình quân cho ODB có diện tích 4 m 2 : [7]
Wbq=(W1+W2+W3)/3 (2.9) Sinh khối tươi vật rơi rụng /ha: [7]
Wt (kg/ha)=(Wbq/4)*10000 (2.10) -Sinh khối khô vật rơi rụng bằng sinh khối tươi nhân với tỷ lệ phần trăm sinh khối khô
Tỷ lệ phần trăm sinh khối khô vật rơi rụng đƣợc xác định thông qua kết quả sấy khô các mẫu lấy từ thực địa
Trong quá trình điều tra, ba mẫu được lấy từ ba OTC và được sấy ở nhiệt độ 105 độ cho đến khi trọng lượng của các mẫu không còn thay đổi qua các lần kiểm tra.
Tỷ lệ sinh khối khô từng mẫu sấy đƣợc tính bằng tỷ số: [7]
Tỷ lệ sinh khối khô vật rơi rụng bình quân đƣợc tính từ tỷ lệ sinh khối khô của 3 mẫu sấy: [7]
Pk(bq)=( Pk(1)+Pk(2)+Pk(3))/3 (2.12) c Sinh khối khô rừng Đước
Sinh khối khô rừng Đước bằng tổng sinh khối bộ phận cây gỗ và bộ phận vật rơi rụng
Dưới tán rừng Đước hầu hết không có cây bụi thảm tươi nên đề tài không xác định sinh khối cũng nhƣ các bon của bộ phận này.
2.2.3.4 Xác định trữ lượng các bon rừng Đước
Trữ lƣợng các bon bằng trữ lƣợng gỗ nhân với hệ số các bon
Hệ số chuyển đổi từ khối lượng sinh khối khô sang khối lượng carbon được IPCC (Cơ quan liên chính phủ về biến đổi khí hậu) đề xuất có giá trị từ 0,47 đến 0,50, theo thông tin từ UN-REDD Vietnam.
Hàm lượng carbon trong sinh khối khô của cây gỗ dao động từ 47% đến 50% Để tính toán trữ lượng carbon của rừng từ sinh khối khô, tác giả sử dụng giá trị trung bình là 48,5%.
Nhƣ vậy trữ lƣợng các bon Mcb=Sinh khối khô*0.485.
ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Đặc điểm khu vực nghiên cứu
3.1.1 Khái quát điều kiện tự nhiên
Ban quản lý rừng An Biên – An Minh quản lý khu vực nằm trong địa giới hành chính của các xã Tây Yên, Nam Yên, Nam Thái, Nam Thái A thuộc huyện An Biên, cùng với các xã Đông Hưng A, Vân Khánh, Vân Khánh Đông, Vân Khánh Tây, Thuận Hòa, Tân Thạnh thuộc huyện An Minh, tọa lạc ở phía Tây Nam tỉnh Kiên Giang Khu vực lâm phận này được chia thành hai khu vực quản lý riêng biệt.
Khu vực rừng phòng hộ ven biển có chiều rộng tính từ đê quốc phòng ra biển, bao gồm bãi bồi và bãi lở Bãi bồi được xác định theo mực nước kiệt hàng năm, trong khi bãi lở kéo dài 500 mét từ đê Tổng chiều dài của khu vực này là 58 km, nằm theo tuyến biển của hai huyện An.
Từ 9 0 28’ đến 10 0 02’ độ vĩ Bắc;
Từ 104 0 51’ đến 105 0 06’ độ kinh Đông
3.1.1.2 Địa hình, thổ nhưỡng vùng dự án
Khu vực có địa hình phân chia thành hai dạng theo hai vùng rõ rệt:
Vùng rừng phòng hộ ven biển kéo dài khoảng 58 km, nằm dọc theo bờ biển từ Bắc vào Nam, trải qua hai huyện An Biên và An Minh.
Vùng rừng Tràm nằm ở ba xã Vân Khánh, Vân Khánh Tây và Đông Hưng B thuộc huyện An Minh, được bao quanh bởi hệ thống đê bao khép kín Khu vực này có đất thuộc nhóm đất mặn, bao gồm nhiều loại đất khác nhau.
Đất mặn dưới rừng ngập mặn có thành phần cơ giới chủ yếu là sét hoặc sét pha cát, với nồng độ muối cao, pH(H2O) > 7, Cl- hòa tan từ 0,65 - 0,79% và EC đạt 11 - 12 mms/cm Trong khi đó, đất mặn nhiều, thường gặp trong mùa khô, có thành phần cơ giới nặng, từ sét đến thịt nặng, với pH(H2O) từ 6,7 - 7,3, hàm lượng mùn từ 2,12 - 4,9%, nitơ (N) từ 0,11 - 0,21 và photpho (P2O5) từ 0,03 - 0,08 Đặc biệt, độ mặn cao vào mùa khô với Cl- từ 0,22 - 0,53% và EC từ 5 - 9 mms/cm, trong khi hàm lượng Mg++ vượt trội hơn Ca++.
Đất mặn trung bình và đất mặn ít, hay còn gọi là đất mặn theo mùa, có thành phần cơ giới nặng, từ sét đến thịt nặng Loại đất này có tính chất trung tính, tương đối giàu mùn và đạm nhưng nghèo lân, với pH (H2O) dao động từ 5,3 đến 6,8 Hàm lượng chất hữu cơ (OM) từ 2,12% đến 3,0%, nitơ (N) từ 0,11% đến 0,21%, và photpho (P2O5) từ 0,03% đến 0,08% Trong mùa khô, độ mặn của đất không cao, với chỉ số Cl- từ 0,09% đến 0,14% và EC từ 3,3 đến 5,5 mms/cm.
3.1.1.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn
Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt:
Mùa mƣa từ tháng 5 đến thàng 11, lƣợng mƣa tập trung nhiều nhất vào tháng 7, 8, 9
Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau
Nhiệt độ bình quân 27,70C, nhiệt độ cao nhất là 29,30C xảy ra vào tháng
4, nhiệt độ thấp nhất là 25,30C xảy ra vào tháng 1
Lƣợng mƣa bình quân 2.241mm, lƣợng mƣa cao nhất vào tháng 4 là 306,3 mm, tháng 1 và tháng 2 không có mƣa
Độ ẩm không khí bình quân 81%, ẩm nhất vào các tháng có mƣa, khô nhất vào các tháng nắng, nhất là các tháng sau Tết âm lịch
Vùng này chịu ảnh hưởng của hai hướng gió chính: gió Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 10, mang theo lượng mưa lớn, và gió mùa Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, gây ra thời tiết khô hạn.
3.1.2 Hi ệ n tr ạng đất đai và tài nguyên r ừ ng
Tổng diện tích Ban quản lý là 9.638,74 ha, trong đó:
Diện tích đất có rừng: 3.527,85 ha
Diện tích rừng tự nhiên: 1.798,35 ha
Diện tích rừng trồng: 1.729,50 ha
Diện tích đất chƣa có rừng: 5.640,65 ha
Diện tích đất khác trong lâm nghiệp: 470,24 ha
Chi tiết diện tích loại đất, loại rừng đƣợc thể hiện theo Bảng 3.1
Bảng 3.1 Hiện trạng đất đai vùng dự án
STT Loại đất, loại rừng Tỷ lệ % Tổng cộng Rừng phòng hộ
1.1 Rừng ngập mặn phục hồi 5,52 532,24 532,24
1.2 Rừng ngập phèn phục hồi 13,14 1.266,11 844,84 421,27
2 Rừng trồng 17,94 1.729,50 1.536,19 193,31 2.1 Rừng gỗ trồng ngập mặn 10,94 1.054,66 1.054,66
2.2 Rừng gỗ trồng ngập phèn 7,00 674,84 481,53 193,31
II Đất chƣa có rừng 58,52 5.640,65 5.084,24 556,41
STT Loại đất, loại rừng Tỷ lệ % Tổng cộng Rừng phòng hộ
3 Đất đã trồng trên đất ngập mặn 1,03 98,83 98,83
4 Đất đã trồng trên đất ngập phèn 5,49 528,93 1,19 527,74
3.1.2.2 Hiện trạng tài nguyên rừng
Tài nguyên rừng chủ yếu tập trung là hệ sinh thái rừng ngập mặn ven biển
Bờ biển Kiên Giang dài khoảng 208 km, kéo dài từ biên giới Campuchia đến tỉnh Cà Mau, trong đó đoạn An Biên - An Minh dài khoảng 58 km Hệ sinh thái rừng ngập mặn ven biển chủ yếu bao gồm các loài cây như Đước, Mắm, Cóc, Giá, Vẹt, và Dừa nước Đặc biệt, cây Đước và cây Mắm đóng vai trò quan trọng trong việc lấn biển và mở rộng đất đai Lượng phù sa từ sông bồi lắng đã tạo ra các bãi bồi, với tốc độ lấn dần về phía Tây đạt tới 40 m/năm.
Rừng ngập mặn ven biển đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, được phân loại thành rừng phòng hộ rất xung yếu và xung yếu Tỉnh khuyến khích quản lý bền vững loại rừng này bằng cách không cho phép khai thác trắng, chỉ cho phép tỉa thưa định kỳ nhằm mở rộng tán rừng và nâng cao chất lượng rừng Đồng thời, việc nuôi trồng thủy sản dưới tán rừng cũng được khuyến khích, miễn là không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của rừng.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Phân chia cấp đất cho các lâm phần nghiên cứu
Cấp đất là yếu tố quan trọng phản ánh sự phù hợp của lập địa đối với cây trồng; mức độ phù hợp càng cao sẽ dẫn đến năng suất cây trồng lớn hơn Do đó, cấp đất cũng chính là chỉ số thể hiện năng suất cây trồng.
Dựa trên số liệu điều tra rừng trồng Đước ở các độ tuổi khác nhau, chúng tôi đã xác định được đường kính bình quân và chiều cao bình quân theo tiết diện ngang của tầng ưu thế Kết quả chi tiết được trình bày trong bảng 4.1.
Bảng 4.1 Bảng tổng hợp đường kính và chiều cao theo tiết diện ngang
OTC Năm trồng Cấp tuổi Pt tương quan h/d Dg0(cm) H0(m)
Cấp tuổi 7: có đường kính bình quân từ 8,6 cm đến 9,0 cm, tương ứng với chiều cao bình quân là 9,5 m đến 11,7 m
Cấp tuổi 8: Có đường kính theo tiết diện bình quân từ 8,3 cm đến 12,2 cm, tương ứng với chiều cao theo tiết diện bình quân đạt từ 10,9 m đến 12,8 m
Cấp tuổi 9: Có đường kính theo tiết diện bình quân từ 10,2 cm đến 13,9 cm, tương ứng với chiều cao theo tiết diện bình quân đạt từ 10,8 m đến 13,8 m
Bảng trên cho thấy rằng đường kính và chiều cao theo tiết diện bình quân ở các cấp tuổi không có sự chênh lệch đáng kể, cho thấy cấp lập địa trong khu vực nghiên cứu tương đối đồng nhất và không ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng của các lâm phần rừng Đước.
Dựa vào tuổi và chiều cao H0, chúng ta có thể tham khảo biểu cấp đất của Phạm Trọng Thịnh để cấp đất cho các OTC Thông tin chi tiết về biểu cấp đất này được trình bày trong bảng 4.2.
Bảng 4.2 Biểu cấp đất của Phạm Trọng Thịnh lập cho rừng Đước ở vùng ven biển Nam bộ (2006)
Biểu A trình bày thông tin về tuổi rừng và các mức chiều cao giới hạn của các cấp đất Cụ thể, H1 biểu thị chiều cao giới hạn trên của cấp đất I, H1.2 là chiều cao ranh giới giữa cấp đất I và cấp đất II, H2.3 thể hiện chiều cao ranh giới giữa cấp đất II và cấp đất III, trong khi H3- chỉ ra chiều cao giới hạn dưới của cấp đất III.
Kết quả xác định cấp đất đƣợc cho ở bảng 4.3
Bảng 4.3 Kết quả xác định cấp đất cho các OTC ÔTC 9 1 7 4 6 2 3 5 8
Cấp đất III III III III III III II III III
Biểu cấp đất của Phạm Trọng Thịnh cho rừng Đước ở vùng ven biển Nam bộ (2006) chỉ ra rằng có 3 cấp đất, với cấp thấp nhất là cấp III Kết quả điều tra cho thấy trong số 9 ô được khảo sát, có 8 ô thuộc cấp đất III và 1 ô thuộc cấp đất II Điều này cho thấy đối tượng nghiên cứu chủ yếu thuộc cấp đất III, đồng thời cho thấy mức độ phù hợp của lập địa khu vực nghiên cứu với cây Đước vẫn chưa cao.
Xác định một số đặc điểm cấu trúc cơ bản cho rừng Đước
Cấu trúc rừng là sự tổ chức nội bộ của các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái rừng, cho phép các loài có đặc tính sinh thái khác nhau sống hài hòa và đạt sự ổn định trong một giai đoạn phát triển nhất định Nó vừa phản ánh kết quả của mối quan hệ đấu tranh và thích ứng giữa các sinh vật rừng với môi trường sinh thái, vừa thể hiện sự tương tác giữa các loài trong rừng.
Quy luật cấu trúc đóng vai trò quan trọng trong việc sắp xếp các cá thể cây rừng theo một trật tự nhất định, nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững của quần thể Khi quy luật này bị vi phạm, quần thể sẽ gặp phải sự phát triển mất cân bằng Do đó, tôn trọng sự lựa chọn của tự nhiên và các quy luật hình thành vốn có là cách tiếp cận thông minh để đạt hiệu quả cao trong kinh doanh rừng Việc xây dựng các lâm phần chuẩn cần phải dựa trên những quy luật cấu trúc của lâm phần để đảm bảo tính bền vững và phát triển.
4.2.1 Phân bố số cây theo đường kính Đường kính là một nhân tố được đánh giá rất quan trọng, là chỉ tiêu cơ bản dùng để xác định thể tích của cây, trữ lƣợng, sản lƣợng lâm phần Mặt khác, phân bố số cây theo cỡ đường kính là một phân bố tổng quát nhất khi nghiên cứu cấu trúc rừng nhiệt đới tự nhiên hỗn loài
Phân bố số cây theo đường kính ngang ngực (N/D1,3) là chỉ tiêu quan trọng trong quy luật kết cấu lâm phần, phản ánh cách sắp xếp và tổ hợp các thành phần của quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian.
Trong hoạt động kinh doanh và khai thác rừng, con người có khả năng điều chỉnh mật độ cây trồng hợp lý, xác định vốn rừng còn lại và lượng khai thác cần thiết Bằng cách áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh thích hợp, cấu trúc rừng có thể được điều chỉnh một cách hợp lý Dựa trên dữ liệu từ 9 ô tiêu chuẩn, nghiên cứu đã mô phỏng phân bố số cây theo đường kính ngang ngực dựa trên các hàm lý thuyết phù hợp.
Mô hình hóa các quy luật cấu trúc N/d là rất cần thiết, vì nó không chỉ phản ánh các quy luật phân bố vốn tồn tại khách quan trong tổng thể mà còn cho phép biểu thị gần đúng thông qua các biểu thức toán học Điều này giúp xác định tần suất hoặc tần số tương ứng với từng tổ của đại lượng quan sát.
Kết quả kiểm tra sự thuần nhất về đường kính và chiều cao ở phụ biểu 01 cho thấy xác suất của 2 nhỏ hơn 0,05, dẫn đến việc bác bỏ giả thuyết H0 Điều này cho thấy đường kính và chiều cao của các ô tiêu chuẩn ở các cấp tuổi có sự khác biệt rõ rệt Luận văn đã tách biệt các nội dung tính toán cho từng ô tiêu chuẩn Theo phân bố thực nghiệm về số cây theo đường kính ngang ngực từ phụ biểu 03, tất cả 9 ô tiêu chuẩn đều có dạng phân bố theo hàm Weibull Kết quả tính phân bố lý thuyết theo các dạng hàm Weibull được tổng hợp ở phụ biểu 04 và bảng 4.4.
Bảng 4.4 Kết quả kiểm tra sự phù hợp của phân bố lý thuyết tính theo hàm
Weibull với phân bố thực nghiệm ÔTC γ α 2 T 2 05 KL
Theo kết quả từ bảng, giá trị 2 T nhỏ hơn 2 05 tại các ô tiêu chuẩn, cho thấy phân bố Weibull mô phỏng tốt cho phân bố thực nghiệm số cây theo đường kính Để minh họa rõ hơn sự phù hợp giữa phân bố thực nghiệm và phân bố lý thuyết, phân bố của 9 OTC đã được thể hiện trong hình 4.1.
Hình 4.1 Phân bố số cây theo đường kính ngang ngực được mô tả theo hàm
4.2.2 Tương quan chiều cao với đường kính
Dựa trên số liệu đo chiều cao của cây trong 9 ô tiêu chuẩn, chúng tôi đã tính toán mối tương quan giữa chiều cao và đường kính ngang ngực theo các dạng hàm, kết quả được trình bày trong bảng 4.5.
Bảng 4.5 Bảng tổng hợp hệ số xác đinh của các phương trình
Inverse 0,581 0,724 0,715 0,838 0,615 0,602 0,658 0,475 0,596 Quadratic 0,575 0,714 0,716 0,906 0,632 0,684 0,662 0,482 0,604 Cubic 0,583 0,727 0,718 0,934 0,632 0,723 0,664 0,483 0,606 Compound 0,488 0,648 0,666 0,708 0,607 0,655 0,618 0,432 0,554 Power 0,549 0,702 0,714 0,826 0,625 0,661 0,639 0,471 0,581
Theo kết quả tính toán, tất cả các phương trình đều có giá trị tồn tại (SigF
