TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH – KTNN
------------------------
PHẠM THỊ TUYẾT MAI
NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SINH KHỐI
VÀ TÍCH LŨY CACBON CỦA MỘT SỐ
QUẦN XÃ CÂY BỤI TẠI TRẠM ĐA
DẠNG SINH HỌC MÊ LINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Thực vật học
HÀ NỘI – 2012
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH – KTNN
------------------------
PHẠM THỊ TUYẾT MAI
NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SINH KHỐI VÀ TÍCH
LŨY CACBON CỦA MỘT SỐ QUẦN XÃ CÂY BỤI
TẠI TRẠM ĐA DẠNG SINH HỌC MÊ LINH
Chuyên ngành : Thực vật học
Người hướng dẫn:
1. TS. Lê Đồng Tấn, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật
Đồng Tấn và ThS. Dương Thị Thanh Thảo . Các kết quả trình bày trong
khóa luận là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào
trước đây.
ĐHSP Hà Nội 2, ngày 10/ 05/ 2012
Sinh viên
Phạm Thị Tuyết Mai
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
MỞ ĐẦU
Chƣơng 1: Tổng quan tài liệu
1.1. Cơ sở lý luận
1.2. Thảm thực vật và quá trình quang hợp ở thực vật
1.3. N ghiên cứu cấu trúc sinh khối và tích lũy cacbon của cây rừng
1.4 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu
Chƣơng 2: Đối tƣợng, nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu
2.2. Nội dung nghiên cứu
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu
3.1. Đặc trưng cấu trúc cơ bản của các trạng thái
3.2. Sinh khối tươi của cây bụi
3.3. Sinh khối khô của cây bụi
3.4. Trữ lượng cacbon trong sinh khối cây bụi và tỷ lệ hàm lượng cacbon theo
các bộ phận
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
thiết kế và triển khai các dự án ARCDM ở Việt Nam.
Xuất phát từ nhu cầu trên chúng tôi đề xuất thực hiện đề tài “Nghiên
cứu cấu trúc sinh khối và tích lũy cacbon của một số quần xã cây bụi tại
trạm đa dạng sinh học Mê Linh”.
2
2. Mục đích nghiên cứu
- Xác định được cấu trúc sinh khối và khả năng tích lũy cacbon của các
quần xã cây bụi tại trạm Đa dạng sinh học Mê Linh.
3. Nhiệm vụ của đề tài
- Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc cơ bản của các quần xã tại các địa điểm
nghiên cứu.
- Xác định sinh khối tươi và khô của cây bụi.
- Xác định trữ lượng cacbon trong sinh khối cây bụi.
4. Ý nghĩa của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Góp phần bổ sung dẫn liệu về cấu trúc sinh khối và
khả năng tích lũy cacbon trong thảm thực vật làm cơ sở xác định lượng
cacbon cơ sở trong các dự án trồng rừng theo cơ chế sạch ở Việt Nam.
- Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần bổ sung dẫn liệu về khả năng tích lũy sinh
khối và cacbon trong thảm thực vật trong quá trình diễn thế phục hồi rừng.
3
Chƣơng1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở lý luận
1.1.1. Công ƣớc Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu
- Đó là hiệp định Liên hợp quốc ( LHQ) làm ổn định các khí nhà kính
Đây chính là phương trình chứng minh khả năng hấp thụ khí CO 2 của
thực vật có chứa diệp lục, trong đó có cây bụi - đối tượng nghiên cứu của đề
tài.
1.3. N ghiên cứu cấu trúc sinh khối và tích lũy cacbon của cây rừng
1.3.1. Trên thế giới
Trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứ về khả năng hấp thụ
cacbon của cây rừng, cacbon được tích lũy trong rừng ở nhiều bộ phận khác
nhau: sinh khối của cây tầng cao, thực vật tầng thấp, vật rơi rụng và mùn
trong đất. Tuy nhiên, tổng sinh khối của cây trên mặt đất là bể chứa carbon
quan trọng nhất và trực tiếp bị ảnh hưởng do suy thoái rừng. Vì vậy,ước tính
tổng lượng sinh khối trên mặt đất là bước quan trọng trong việc đánh giá tổng
lượng carbon và tuần hoàn của nó trong hệ sinh thái rừng. Quy trình đo lường
bể chứa cacbon được miêu tả cụ thể trong các công trình nghiên cứu của các
tác giả như: Post etal., 1999; Brown, 2002; Pearson et al., 2005; IPCC,
2006,...
- Trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp quốc tế - CIFOR (2007) đưa ra
nhu cầu nghiên cứu để theo dõi thay đổi che phủ rừng, bể chứa cacbon và
chính sách để thực hiện chương trình REDD. Trung tâm NLKH thế giới –
ICRAF (2007) đã phát triển phương pháp dự báo nhanh lượng cacbon lưu giữ
thông qua việc dám sát thay đổi sử dụng đất thông qua ảnh viễn thám, lập ô
mẫu nghiên cứu sinh khối và ước tính lượng cacbon tích lũy. Các phương
pháp này cần được kế thừa và xem xét áp dụng môt cách phù hợp hơn đối với
các hệ sinh thái rừng ở Việt Nam.
5
- Trường Đại học Tổng hợp Wageningen, Hà Lan đã phát triển phần
mềm Co2Fix v3.1 để ứng dụng trong tính toán sinh khối và lượng cacbon tích
lũy của rừng.
trưởng. Từ đó tính trực tiếp lượng CO2 hấp thụ và tồn trữ trong vật chất hữu
cơ của rừng, hoặc tính khối lượng cacbon (C) với bình quân là 50% của khối
lượng sinh khối khô (biomass) rồi từ cacbon suy ra CO2.
1.3.2. Ở Việt Nam
Trong thời gian vừa qua các nghiên cứu về khả năng tích lũy cacbon
của thảm thực vật ở Việt Nam đã nhận được sự quan tâm rất lớn của các nhà
khoa học, thể hiện qua một số công trình nghiên cứu sau:
- Thảm tươi và cây bụi: cơ sở để xác định lượng cacbon cơ sở trong các
dự án trồng rừng/tái trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch ở Việt Nam (Vũ Tấn
Phương): Nghiên cứu được tiến hành tại các vùng đất không có rừng ở các
huyện Cao Phong, Đà Bắc tỉnh Hoà Bình và Hà Trung, Thạch Thành, Ngọc Lạc
tỉnh Thanh Hoá. Đã xác định được và đưa ra kết quả về sinh khối tươi, khô, trữ
lượng cacbon trong sinh khối thảm tươi và cây bụi, đưa ra các kết luận sau:
+ Sinh khối (tươi và khô) của thảm tươi và cây bụi là rất khác nhau
trong các đối tượng nghiên cứu.
+ Sinh khối khô và tươi của cây bụi thảm tươi nghiên cứu có sự chênh
lệch đáng kể do hàm lượng nước trong sinh khối tươi chiếm tỉ trọng khá lớn.
+ Trữ lượng cacbon của thảm tươi và cây bụi tỉ lệ thuận với sinh khối
của chúng. Trữ lượng cacbon của lau lách là cao nhất, tiếp đến là cây bụi cao
2-3m, cây bụi thấp dưới 2m, cỏ lá tre, cỏ tranh và cỏ lông lợn/cỏ chỉ.
+ Hàm lượng cacbon tập trung chủ yếu ở phần sinh khối trên mặt đất
(gồm lá, thân cành, cỏ) và dưới mạt đất (rễ). Trữ lượng trên mặt đất chiếm
khoảng 40 - 54 % tổng trữ lượng cacbon và ở rễ là từ 30 - 57%. Đối với thảm
mục, tỉ lệ này là khoảng 11 - 34% [5].
- Khả năng hấp thụ CO2 của một số loại rừng trồng chủ yếu ở Việt
Nam (do PGS.TS. Ngô Đình Quế và cộng sự thực hiện):
- Thảm cây bụi thấp sau nương rẫy. Gọi tắt là địa điểm 3 – OTC 3.
2.2. Phạm vi nghiên cứu
Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh.
2.2.1. Vị trí địa lý
Trạm ĐDSH Mê Linh nằm trong địa phận xã Ngọc Thanh, thị xã Phúc
Yên, Vĩnh Phúc. Khu vực trạm có tọa độ 21 23’57’’- 21 25’35’’ độ Vĩ Bắc
và 105 42’40’’ - 105 46’ 65’’ độ Kinh Đông. Phía Bắc giáp huyện Phổ Yên Thái Nguyên, phía Đông và Nam giáp hợp tác xã Đồng Trầm - xã Ngọc
Thanh, phía Tây giáp xã Trung Mỹ - huyện Bình Xuyên, xã vùng đệm vườn
Quốc gia Tam Đảo.
2.2.2. Địa hình
Khu vực nghiên cứu nằm ở phía Đông Nam dãy núi Tam Đảo thuộc
tỉnh Vĩnh Phúc. Là nơi có địa hình dốc, độ chia cắt mạnh, có nhiều dông phụ
gần như vuông góc với dông chính. Độ dốc trung bình từ 15 - 25, nhiều nơi
dốc từ 30 - 35. Độ cao từ 100 - 520 m so với mực nước biển.
2.2.3. Địa chất và thổ nhƣỡng
9
- Địa chất: Khu vực nghiên cứu là một bộ phận của dãy núi Tam Đảo
nên có cấu tạo địa chất chủ yếu bằng hệ tầng phún trào axit gồm các lớp
Rionit, Daxit kết tinh xen kẽ nhau, có tuổi 260 triệu năm.
- Thổ nhưỡng: nhìn chung các loại đá mẹ khá cứng, thành phần khoáng
có nhiều thạch anh, Muscovit, khoáng phong hoá, hình thành nên các loại đất
có thành phần cơ giới nhẹ, các hạt thô dễ bị rửa trôi và xói mòn, nhất là những
nơi dốc cao bị xói mòn mạnh để trơ lại phần đá rất cứng (điển hình là khu vực
có độ cao 300 - 400m).
Theo nguồn gốc phát sinh trong vùng có hai loại đất chính sau:
+ Ở độ cao trên 300 m là đất Feralit mùn đỏ vàng.
+ Ở độ cao dưới 300 m là đất Feralit đỏ vàng phát triển trên nhiều
(Anacardiaceae), họ Trám (Burseraceae), họ Bồ hòn (Sapinraceae), họ Sau
sau (Hamamelidaceae), họ Gạo (Bombaceae). Đây cũng là nơi có các yếu tố
thực vật di cư từ phía nam lên như các loài cây thuộc họ Dầu
(Dipterocarpaceae)…
Với diện tích khoảng 178ha, trạm ĐDSH Mê Linh hiện có 166 họ thực
vật với 651 chi và 1129 loài.
- Hiện trạng thảm thực vật theo Lê Đồng Tấn, thảm thực vật trên khu
vực hoàn toàn là các trạng thái thảm thực vật thứ sinh nhân tác từ trảng cỏ,
trảng cây bụi đến rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên hay rừng trồng.
2.2.5. Tình hình dân sinh kinh tế
Khu vực nghiên cứu nằm trên địa bàn xã Ngọc Thanh nơi có diện tích
đất lâm nghiệp chiếm 51.8% tổng diện tích đất tự nhiên toàn xã, với mật độ
dân số 139 người/km2, dân tộc Kinh chiếm 53%, dân tộc thiểu số chiếm 47%,
thu nhập bình quân đầu người 3 triệu đồng/người/năm. Trong khu vực nghiên
cứu không có dân sinh sống, tuy nhiên do tập quán của dân quanh vùng nên
11
vẫn có một số tác động tiêu cực tới diện tích rừng trong khu vực nghiên cứu
như: thả rông gia súc sau mùa vụ, lấy củi, măng và khai thác lâm sản phi gỗ.
2.3. Thời gian nghiên cứu
Từ tháng 3/2011 – tháng 4/2012.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Điều tra thu thập số liệu
Chuẩn bị: Tham quan sơ thám hiện trường, chuẩn bị dụng cụ.
Điều tra ngoại nghiệp: Lập ô tiêu chuẩn (OTC): OTC là vị trí đại
diện cho các địa điểm, lập OTC điển hình để đo đếm. Diện tích OTC điển
hình là 16m2 (4 x 4 m) và được lập tại các vị trí chân - sườn - đỉnh ở các
điểm nghiên cứu.
thông qua khoảng cách giữa các cây hoặc giữa các điểm của các cây.
- Xác định sinh khối khô: Sử dụng phương pháp sấy mẫu bằng tủ sấy ở
nhiệt độ 750C trong khoảng thời gian từ 6 - 8h. Trong quá trình sấy, kiểm tra trọng
lượng của mẫu sau 2, 4, 6 và 8h sấy. Nếu sau 3 lần kiểm tra thấy trọng lượng
không đổi thì đó chính là trọng lượng khô của mẫu. Dựa trên trọng lượng khô kiệt,
độ ẩm của từng mẫu, bộ phận lá, thân cành, rễ, cỏ, thảm mục sẽ được xác định
theo công thức:
MC (%) = (FW-DW/FW).100
Trong đó:
MC là độ ẩm tính bằng %,
FW là trọng lượng tươi của mẫu
DW là trọng lượng khô kiệt của mẫu.
+ Sinh khối khô của từng bộ phận lá, thân cành, rễ, cỏ, thảm mục sẽ được
tính theo công thức sau:
TDM(l) =TFW (L).[1-MC(l)]
TDM(tc) =TFW (tc).[1-MC(tc)]
TDM(r) =TFW (r).[1-MC(r)]
TDM(c) =TFW (c).[1-MC(c)]
13
TDM(tm) =TFW (tm).[1-MC(tm)]
Trong đó:
TDM(l), TDM(tc), TDM(r), TDM(c), TDM(tm) là tổng sinh khối
khô trên 1 ha tính bằng tấn của lá, thân cành, rễ, cỏ và thảm mục.
TFW(l),TFW (tc),TFW (r),TFW (c), TFW (tm) là tổng sinh khối
tươi của lá, thân cành, rễ, cỏ và thảm mục đo đếm trong OTC tính bằng tấn.
MC(l), MC(tc), MC(r), MC(c), MC(tm) là độ ẩm tính bằng % của
lá, thân cành, rễ, cỏ và thảm mục.
1
Mua
Melastoma normale
D.Don, 1825
(CCVN,2:84)
Melastomataceae
2
Cỏ lào
Eupatorium odoratum Asteraceae
L.1759 (CCVN,3:302)
3
Ba chạc
4
Sầm
5
Mộc trắng
6
Rutaceae
1,3
Melastomataceae
1,
Apocynaceae
1
Rubiaceae
1
Euphorbiaceae
1
15
8
9
10
Rauvoflia varticillata
(Lour.) Baill.1888
(CCVN,2 :873).
Ké lá hình Triumfetta
thoi
rhomboidea
Vỏ dụt
Hymenodictyon
orixense (Roxb.)
Mabb.1982
(CCVN,2:1191;3:163)
Myrsinaceae
1,3
Euphorbiaceae
1
Euphorbiaceae
1
Myrtaceae
1,2,3
Sterculiaceae
Hình 3.3. Một số loài cây bụi có trong OTC 2
- Thảm cây bụi thấp sau nương rẫy
Hình 3.4. Một số loài cây bụi có trong OTC 3
18
Hình 3.5. Một số loài cây bụi có trong OTC 3
Nhận xét:
Các loài: Mua, Cỏ lào, Sim, Tháu kén là những loài cây bụi điển hình
và rất hay gặp trong khu vực nghiên cứu, các loài này phân bố rất rộng và có
mặt trên cả 3 địa điểm (OTC) điển hình điều tra.
So sánh số lượng loài giữa 3 OTC thì đứng đầu là OTC1 với 15 loài,
thứ hai là OTC3 với 6 loài và ít nhất là OTC2 với 4 loài. OTC1 là địa điểm
phục hồi sau khai thác và chăn thả, có thời gian phục hồi dài nhất khoảng 9 10 năm, đồng thời OTC1 giáp với rừng phục hồi của vùng đệm VQG Tam
Đảo nên có số lượng loài nhiều nhất. OTC2 là địa điểm phục hồi sau canh tác
nương rẫy, có thời gian phục hồi ngắn nhất khoảng 5 - 6 năm nên có số lượng
loài ít nhất. OTC3 là địa điểm phục hồi sau nương rẫy và chăn thả, có thời
gian phục hồi trung bình khoảng 7- 8 năm, đồng thời giáp với vùng trồng
thông nên có số lượng loài nhiều hơn OTC2 và ít hơn OTC1.
19
3.1.2. Tính đa dạng loài và mật độ
Tính đa dạng loài của các trạng thái được thể hiện qua chỉ số
Shannon (H).
Mật độ cá thể được tính theo đơn vị: cây/ha.
4
0,776
18.750
OTC 3
51
6
1,55
31.875
Ta dễ dàng nhận thấy: H1=2,184 >H3=1,55>H2=0,776. Như vậy xét về
tính đa dạng thì đứng đầu là địa điểm 1, tiếp đến là địa điểm 3 và thấp nhất là
địa điểm 2. Tuy nhiên, về mật độ cá thể thì lần lượt giảm dần từ địa điểm1,
địa điểm 3 và cuối cùng là địa điểm 2. Ngoài ra, chúng tôi còn tính mật độ và
cấu trúc đường kính gốc và chiều cao trung bình cho từng loài ở các địa điểm,
nhằm chỉ rõ thêm vai trò của từng loài trong các địa điểm.
20
Bảng 3.3: Mật độ tính cho từng loài
Loài
Mua
1,3
0,44
0,5
0,6
Ba chạc 10625
-
10000
0,92
-
1,17
0,82
-
1,11
625
-
-
1250
-
-
0,9
-
-
1,1
-
-
1265
-
-
0,5
-
-
0,3
-
-
0,3
-
-
1265
-
-
2,25
-
-
2,65
-
1,57
2,67
2,5
1,48
-
-
0,67
-
-
1,2
-
-
625
-
-
Sầm
Mộc
trắng
Lấu
Bồ cu
vẽ
Trọng
đũa
Bùm
bụp
Thẩu
tấu
Sim
Tháu
kén
Ba gạc 8125
Ké lá
hình
thoi
Vỏ dụt
Copyright: Tài liệu đại học ©