Xác định lượng các bon tích lũy thông qua lượng rơi của rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại trạm đa dạng sinh học Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc

Đỗ Hoàng Chung và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 62(13): 7 - 11 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 XÁC ĐỊNH LƢỢNG CÁC BON TÍCH LŨY THÔNG QUA LƢỢNG RƠI CỦA RỪNG THỨ SINH PHỤC HỒI TỰ NHIÊN TẠI TRẠM ĐA DẠNG SINH HỌC MÊ LINH, TỈNH VĨNH PHÚC Đỗ Hoàng Chung1*, Lê Đồng Tấn2 1Trường Đại học Nông Lâm – ĐH Thái Nguyên, 2Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật TÓM TẮT Lƣợng rơi đóng vai trò rất quan trọng trong dòng vận chuyển các bon hữu cơ và các chất dinh dƣỡng từ thảm thực vật tới đất trong hệ sinh thái rừng. Nghiên cứu lƣợng các bon tích lũy trong lƣợng rơi góp phần làm sáng tỏ vòng tuần hoàn các bon và tuần hoàn dinh dƣỡng trong hệ sinh thái rừng. Qua đó cũng có thể xác định đƣợc khả năng tích lũy các bon của thảm thực vật tới đất rừng. Bốn ô định vị đã đƣợc thiết lập để thu mẫu lƣợng rơi tại Trạm đa dạng sinh học Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc. Lƣợng rơi đƣợc thu hàng tháng trên 3 bẫy, đƣợc bố trí ngẫu nhiên với kích thƣớc 1m2(1mx1m) trong một năm. Lƣợng các bon tích trữ trong lƣợng rơi đƣợc quy đổi bằng 47,5% sinh khối khô tuyệt đối. Số liệu thu đƣợc cho thấy lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi của rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại Trạm đa dạng sinh học Mê Linh trung bình từ 3,91 – 7,45 tấn/ha/năm. Tỷ lệ lƣợng các bon tích lũy trong lá rơi chiếm 74.30 % - 85.91 % và tỷ lệ của các phần khác chiếm 14.09% đến 25.70% so với tổng lƣợng các bon tích lũy trong lƣợng rơi trong năm. Lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi phụ thuộc vào cấu trúc và thành phần rơi rụng của các loài trong quần xã. Từ khóa: Lượng rơi, rừng thứ sinh, tích lũy, cácbon, Mê Linh, thực vật MỞ ĐẦU Rừng đóng vai trò rất quan trọng trong tích lũy các bon của các hệ sinh thái cạn. “Bể chứa” các bon chính trong hệ sinh thái rừng nhiệt đới đó là sinh khối của tầng cây gỗ, sinh khối tầng thảm tƣơi cây bụi và vật chất hữu cơ không sống nhƣ lƣợng rơi (vật rơi rụng), cây gỗ đổ và vật chất hữu cơ trong đất. Lƣợng các bon chứa trong sinh khối trên mặt đất của cây gỗ là “bể chứa” lớn nhất [5]. Một số nghiên cứu đã chỉ ra các bon tích lũy trong gỗ chết hoặc lƣợng rơi (cây đổ, cây đứng, cành khô, lá rụng) ƣớc tính chiếm trung bình từ 10 – 20% lƣợng các bon tích lũy trên mặt đất của rừng trƣởng thành [4]. Dòng các bon trả lại cho đất rừng bao gồm lƣợng rơi (tán rừng và hệ rễ), nó bao gồm các giai đoạn từ vật chất hữu cơ rắn đƣợc phân hủy và các bon đƣợc tích tụ, chủ yếu là sự lắng đọng các bon hữu cơ từ tán rừng. Vì thế, lƣợng rơi đƣợc xem nhƣ là con đƣờng chính vận chuyển các bon (và chất dinh dƣỡng) trả lại cho đất rừng.  Tel : 0989.313.129; Email: dhchung.tuaf@gmai.com Có rất nhiều phƣơng pháp xác định lƣợng các bon tích lũy trong vật chất hữu cơ, tuy nhiên phổ biến nhất là phƣơng pháp quy đổi qua hệ số các bon. Đó là thu thập mẫu tiếp đó là sấy khô và xác định trọng lƣợng khô tuyệt đối. Khối lƣợng khô có thể đƣợc quy đổi ra lƣợng các bon tích lũy bằng một phần hai lƣợng sinh khối khô (các bon tích lũy ≈ 50% sinh khối khô) [7]. Trong phạm vi bài báo này chúng tôi chỉ đề cập tới lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi của rừng thứ sinh phục hồi tại khu vực nghiên cứu. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chúng tôi đã nghiên cứu lƣợng rơi tại 4 ô định vị có ký hiệu là ML1, ML2, ML3 và ML4. Lƣợng rơi đƣợc thu thập theo phƣơng pháp bẫy lƣợng rơi [1,2]. Theo phƣơng pháp, này mỗi ô định vị đặt ngẫu nhiên 3 bẫy có kích thƣớc 1m2 (1mx1m). Hàng tháng, thu toàn bộ vật rơi trong bẫy và phân chia thành các bộ phận: cành, lá và các bộ phận khác (chồi, hoa, quả). Sau khi cân để xác định trọng lƣợng, gộp từng bộ phận của 3 bẫy trên cùng một ô định vị, trộn đều, lấy mỗi bộ phận 0,1-0,3kg Đỗ Hoàng Chung và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 62(13): 7 - 11 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 để làm mẫu xác định trọng lƣợng khô tuyệt đối và những phân tích tiếp theo Xác định trọng lƣợng khô tuyệt đối: mẫu sau khi phơi khô ở nhiệt độ phòng đƣợc sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 1050C liên tục trong 4 giờ. Sau đó, cứ 30 phút cân 1 lần; cân liên tục cho đến khi trọng lƣợng không đổi. Năng suất lƣợng rơi (tổng số, cành, lá) cả năm đƣợc tính bằng g/m2/năm và quy đổi thành tấn/ha/năm theo trọng lƣợng khô tuyệt đối.. Lƣợng các bon tích lũy trong lƣợng rơi đƣợc tính theo công thức: C= 0.475*B (2.1) [6] Trong đó: C là lƣợng các bon tích lũy theo khối lƣợng; B là sinh khối khô tuyệt đối. Số liệu đƣợc xử lý theo các phƣơng pháp thống kê trong sinh học và sử dụng phần mềm Excel để tính toán kết quả. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Điều kiện tự nhiên của vùng nghiên cứu Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh thuộc Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, nằm trên xã Ngọc Thanh, thị xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc; có tọa độ địa lý từ 21023’57’’ đến 21025’15’’ vĩ bắc và từ 105042’40’’ đến 105046’65’’ kinh đông, độ cao từ 100-500m so với mặt biển. Địa hình: khu vực nghiên cứu là một sƣờn núi kéo dài theo hƣớng đông – nam của dãy núi Tam Đảo. Ở độ cao từ 300m trở lên, có địa hình dốc (độ dốc trung bình 250-300), có nhiều đá lộ đầu. Dƣới 300m, địa hình bằng phẳng hơn (độ dốc trung bình 150-200) và chủ yếu là núi đất. Thổ nhƣỡng: chiếm phần lớn diện tích là đất pheralit mùn đỏ vàng ở độ cao trên 300m; tiếp đến là đất pheralit vàng đỏ phát triển trên các loại đá khác nhau ở độ cao dƣới 300m. Dọc theo chân núi, ở độ cao dƣới 100m, là đất dốc tụ phù sa. Khí hậu: số liệu quan trắc tại Trạm khí tƣợng thủy văn Vĩnh Yên cho thấy nhiệt độ trung bình năm là 23,90C. (trung bình mùa hè là 27 – 290C, trung bình mùa đông 16 – 170C). Lƣợng mƣa trung bình 1358,7mm/năm; mùa mƣa từ tháng 4 đến tháng 10, chiếm 90% lƣợng mƣa cả năm; mƣa tập trung từ tháng 6 đến tháng 9, cao nhất vào tháng 8; số ngày mƣa khá nhiều, 142 ngày/năm. Độ ẩm trung bình 83%, thấp vào tháng 2 (dƣới 80%). Thảm thực vật: theo kết quả điều tra, toàn bộ diện tích của Trạm trƣớc đây vốn đƣợc che phủ bởi kiểu rừng kín thƣờng xanh mƣa mùa nhiệt đới; cho đến nay nó đã bị phá huỷ hoàn toàn và đƣợc thay thế bằng các trạng thái thứ sinh nhân tác, bao gồm từ thảm cỏ đến thảm cây bụi và rừng thứ sinh đang trong các giai đoạn diễn thế đi lên.[3]. Cụ thể tại các ô nghiên cứu, kết quả điều tra cho thấy: ML 1 là rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên trên đất sau khai thác gỗ củi quá mức, sau đó là xử lý trắng để trồng rừng nhƣng không thành công và đƣợc đƣa vào khoanh nuôi để phục hồi rừng tự nhiên. Thời gian phục hồi 14 năm. Độ cao 120m so với mặt biển, độ dốc 150, đất feralit đỏ vàng. Thành phần cây gỗ ƣu thế là: Sơn rừng – Toxicodendron succedanea (L.) Mold., Trám chim – Canarium parvum Leenh., Thành ngạnh – Cratoxylum polyanthum (Kurz.) Kurz. Chiều cao cây và đƣờng kính trung bình của cây gỗ là 7,40 m và 8,70 cm, mật độ 1350 cây/ha, độ tàn che 0,6. ML 2 cũng là rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên trên đất sau khai thác gỗ củi quá mức nhƣng không bị xử lý trắng để trồng rừng. Thời gian phục hồi 15 năm. Độ cao 230m so với mặt biển, độ dốc 150, đất feralit đỏ vàng. Thành phần cây gỗ ƣu thế có Bồ đề - Styrax tonkinensis (Pierre) Craib. Ex Hartwiss, Ba soi –Macaranga denticulata (Blume) Muell.- Arg., Sơn rừng – Toxicodendron succedanea (L.) Mold. Chiều cao cây và đƣờng kính trung bình của cây gỗ là 12,50 m và 15,30 cm, mật độ 1130 cây/ha, độ tàn che 0,7. ML 3 là rừng nứa phục hồi tự nhiên sau khai thác gỗ củi quá mức. Thời gian phục hồi khoảng 20 năm. Phân bố trên độ cao 120m, độ dốc trung bình 200, đất feralit đỏ vàng. Độ tàn che 0,8; mật độ cây gỗ 200 cây/ha gồm có Bồ đề - Styrax tonkinensis (Pierre) Craib. Ex Hartwiss và Xoan nhừ - Choerospondias sp. ML 4 là rừng thứ sinh trƣởng thành phục hồi 25 năm. Phân bố ở độ cao 285m, độ dốc trung bình 200, đất feralit đỏ vàng. Thành phần loài ƣu thế là Vàng anh – Saraca dives Pierre, Thị Đỗ Hoàng Chung và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 62(13): 7 - 11 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 rừng – Diospyros sp., Nhội – Bischofia javanica Blume. Chiều cao cây và đƣờng kính trung bình của cây gỗ là 16,50 m và 20,20 cm, mật độ 950 cây/ha, độ tàn che 0,9. Năng suất lƣợng rơi Có 3 nhóm cấu thành lên lƣợng rơi gồm: lá, cành và nhóm các các cơ quan sinh sản, chồi và vỏ thân. Thực tế thì nhóm các cơ quan sinh sản, chồi và vỏ thân chỉ chiếm một tỷ lệ rất thấp (0,1-0,2% tổng lƣợng rơi hàng năm). Vì vậy, chúng tôi không thống kê riêng nhóm này mà gộp vào nhóm cành rơi. Các số liệu trình bày trong bảng 1 cho thấy các ô định vị có tổ thành loài cây ƣu thế khác nhau thì có năng suất của lƣợng rơi khác nhau. Tại ô định vị ML1 có tổ thành loài ƣu thế là Sơn rừng – Toxicodendron succedanea, Trám chim – Canarium parvum, Thành ngạnh – Cratoxylum polyanthum năng suất của lƣợng rơi đạt 8,24 tấn/ha/năm, thấp nhất trong số 4 ô định vị . Tại ô ML2 có tổ thành loài ƣu thế là Bồ đề - Styrax tonkinensis, Trâm – Syzygium sp., Ba soi –Macaranga denticulata, Sơn rừng – Toxicodendron succedanea năng suất của lƣợng rơi đạt 9,47 tấn/ha/năm; tại ô ML3 là rừng Nứa – Neohouzeaua dullooa năng suất của lƣợng rơi đạt 13,06 tấn/ha/năm; tại ô ML4 có tổ thành loài ƣu thế là Vàng anh – Saraca dives, Thị rừng – Diospyros sp. Nhội – Bischofia javanica năng suất của lƣợng rơi đạt 15,69 tấn/ha/năm. Kết quả phân tích phƣơng sai cho thấy có sự khác nhau về năng suất của lƣợng rơi tổng số (F = 2,612 ; P = 0,0089) giữa các ô định vị. Điều đó cho phép khẳng định năng suất của lƣợng rơi trên các ô định vị tăng dần theo thứ tự nhƣ sau: ML1 < ML2 < ML3 < ML4. Nghĩa là tổ thành loài cây khác nhau thì có năng suất của lƣợng rơi khác nhau; năng suất lƣợng rơi tổng số tăng lên theo thời gian phục hồi của thảm thực vật. 3. Lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi Lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi đƣợc quy đổi theo công thức 2.1 dựa trên kết quả có đƣợc về năng suất lƣợng rơi . Số liệu ở bảng 2 cho thấy, lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi có xu hƣớng tăng lên theo thời gian phục hồi của thảm thực vật. Cụ thể, lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi trên ô ML1 có thời gian phục hồi 14 năm, là 3,91tấn/ha/năm. Ô ML2 có thời gian phục hồi 15 năm đạt 4,5tấn/ha/năm, ô ML3 có thời gian phục hồi 20 năm, đạt mức tƣơng ứng là 6,20 tấn/ha/năm;. Ô ML4 có thời gian phục hồi lâu nhất (25 năm), đạt 7,45 tấn/ha/năm. Bảng 1. Năng suất lƣợng rơi (tấn/ha/năm) của rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh Ô định vị Lƣợng rơi Khối lƣợng lá Khối lƣợng cành và các bộ phận khác Tổng số ML1 6,83 ± 0,82 1,41 ± 0,34 8,24 ± 0,94 ML2 7,75 ± 0,76 1,72 ± 0,43 9,47 ± 0,84 ML3 11,22 ± 1,33 1,84 ± 0,53 13,06 ± 1,55 ML4 11,65 ± 1,23 4,03 ± 1,06 15,69 ± 2,21 Bảng 2. Lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi (tấn/ha/năm) của rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại Trạm đa dạng sinh học Mê Linh Ô định vị Các bon tích lũy C tích lũy trong lá rơi C tích lũy trong cành và các bộ phận khác C tích lũy tổng số ML1 3,24 ± 0,39 0,67 ± 0,16 3,91 ± 0,45 ML2 3,68 ± 0,36 0,82 ± 0,20 4,50 ± 0,40 ML3 5,33± 0,63 0,87 ± 0,25 6,20 ± 0,74 ML4 5,53 ± 0,58 1,91 ± 0,50 7,45 ± 1,05 Đỗ Hoàng Chung và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 62(13): 7 - 11 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 Lƣợng các bon tích lũy trong cành rơi cũng có xu hƣớng tăng lên theo thời gian. Tỷ lệ lƣợng các bon tích lũy trong cành rơi trên ô ML1 với thời gian phục hồi 14 năm là 17,11%; con số này tăng lên ở ô ML2 với thời gian phục hồi 15 tƣơng ứng là 18,16%; ô ML4 có thời gian phục hồi 25 năm, đạt tới 25,7%. (Hình 1). KẾT LUẬN 1. Năng suất của lƣợng rơi của rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại Trạm đa dạng sinh học Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc đạt trung bình từ 8,24 - 15,69 tấn/ha/năm, trong đó tỷ lệ lá chiếm 71,04 - 85,89%, cành chiếm 14,09 - 25,70%. Các bộ phận sinh sản (hoa, quả) chiếm tỷ lệ rất ít so với tổng lƣợng rơi hàng năm. 2. Lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi của rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại Trạm đa dạng sinh học Mê Linh đạt trung bình từ 3,91 – 7,45 tấn/ha/năm. 3. Tổ thành loài cây của ô định vị có ảnh hƣởng đến lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi. Điều đó đƣợc thể hiện qua số liệu lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi thu đƣợc trên các ô định vị. Thời gian phục hồi của rừng càng lâu thì khả năng tích lũy các bon thông qua lƣợng rơi. Lƣợng các bon tích lũy thông qua lƣợng rơi trên các ô định vị tăng dần theo thứ tự: ML1 < ML2 < ML3 < ML4. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Hoàng Trí, 1986: Góp phần nghiên cứu sinh khối và năng suất quần xã rừng đƣớc đôi (Rhizophora apiculata Bl.) ở Cà Mau - tỉnh Minh Hải (luận án phó tiến sỹ), 110 trang. Trƣờng đại học Sƣ phạm Hà Nội I. [2]. Hoàng Xuân Tý, 1988: Điều kiện đất trồng rừng bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre) làm nguyên liệu giấy sợi và ảnh hƣởng của rừng bồ đề trồng thuần loại đến độ phì của đất (luận án phó tiến sỹ), 197 trang. Viện Lâm nghiệp, Hà Nội . [3]. Lê Đồng Tấn, Đỗ Hoàng Chung (2007): Năng suất lƣợng rơi của rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại Trạm đa dạng sinh học Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc. Tạp chí Sinh học Số 29 ( tập 1), trang 40-46. [4]. Achard F, Eva H D, Stibig H-J, Mayaux P, Gallego J, Richards T and Malingreau J-P 2002 Determination of deforestation rates of the world’s human tropical forests Science 297, pp 999–1002. [5]. Post W M, Izaurralde R C, Mann L K and Bliss N 1999 Monitoring and verification of soil organic carbon sequestration Proc. Symp. Carbon Sequestration in Soils Science, Monitoring and Beyond (December) ed N J Rosenberg, R C Izaurralde and E L Malone (Columbus, OH: Batelle Press) p 41. [6]. Schlesinger,W.H. 1991. Biogeochemistry, an Analysis of Global Change. New York, USA, Academic Press. 8 [7]. Westlake D F 1966 The biomass and productivity of glyceria maxima: I. Seasonal changes in biomass J. Ecol. 54 745–53. 9 Hình 1. Tỷ lệ (%) tích lũy các bon trong cành và lá của lƣợng rơi trong các trạng thái rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh Đỗ Hoàng Chung và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 62(13): 7 - 11 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 SUMMARY ESTIMATE CARBON STOCK THROUGH THE LITTERFALL OF THE NATURAL-RECOVERED SECONDARY FOREST AT THE ME LINH STATION FOR BIODIVERSITY, VINH PHUC PROVINCE Do Hoang Chung 1 , Le Dong Tan 2 1College of Agriculture and Forestry – Thai Nguyen University – 2Institute of Ecology and Biological Resources The litterfall is an important link of the chain to transport organic carbon and mineral substances from the vegetation into the soil in forest ecosystem. The study of the carbon stock in litterfall takes part to clear the carbon cycle and the nutritive cycle in forest ecosystem. It also defines the ability to carbon cumulate of the vegetation into the forest soil. Four permanent plots were choosed to collect litterfall samples in the natural-recovered secondary forest at The Me Linh Station for Biodiversity, Vinh Phuc Province. The litterfall samples were collected monthly in 3 random distributed traps with dimension of 1 m2 (1 m x 1m) in one year. The carbon stock in litterfall was caculated by 47,5% of dry biomass. The data showed that the carbon stock in litterfall of natural-recovered secondary forest was 3,91 ton.ha-1year-1 - 7,45 ton.ha-1year-1. The rate of C stock in leaves was from 74.30 % - 85.91 % and the rate of other parts from 14.09% - 25.70% in total of carbon stock in litterfall in year. The carbon stock in litterfall depended on the composition and the defoliated particularity of species in the cummunities. Key words: Litterfall, secondary forest, carbon stock, Me Linh, vegetation  Tel : 0989.313.129; Email: dhchung.tuaf@gmai.com