BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
----------------***--------------

TRẦN QUANG TRUNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH SINH KHỐI QUANG HỢP CHO
RỪNG TỰ NHIÊN LÁ RỘNG THƯỜNG XANH TẠI KHU
BẢO TỒN THIÊN NHIÊN COPIA, HUYỆN THUẬN CHÂU,
TỈNH SƠN LA

CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC
MÃ SỐ : 60.62.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. LÊ XUÂN TRƯỜNG
2. TS. BÙI CHÍNH NGHĨA

Hà Nội, năm 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
----------------***--------------

TRẦN QUANG TRUNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH SINH KHỐI QUANG HỢP CHO

Xin chân thành cảm ơn TS. Trần Văn Đô, ThS. Nguyễn Toàn Thắng
Viện Nghiên cứu Lâm sinh - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã tạo
mọi điều kiện giúp đỡ trong quá trình thu thập số liệu để tác giả hoàn thành
luận văn này.
Tác giả xin cảm ơn Ban Quản lý khu bảo tồn thiên nhiên Copia và ủy
ban nhân dân xã Chiềng Bôm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả triển
khai đề tài cũng như thu thập số liệu ngoại nghiệp phục vụ cho luận văn.


ii

Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và
người thân trong gia đình đã giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt thời gian
học tập và hoàn thành luận văn này.
Tác giả


iii

MỤC LỤC
Trang

LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i
MỤC LỤC .................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ................................................................. vi
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ .............................................. viii
DANH MỤC TÊN KHOA HỌC CÁC LOÀI CÂY DÙNG TRONG LUẬN VĂN . ix
ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1 ................................................................................................................ 4

2.3.2. Tổng lượng sinh khối quang hợp trên mặt đất của lâm phần .................18
2.3.2.1. Sinh khối vật rơi rụng ....................................................................... 18
2.3.2.2. Tăng trưởng sinh khối trên mặt đất ................................................... 18
2.3.3. Tổng lượng sinh khối quang hợp dưới mặt đất của lâm phần ...............18
2.3.3.1. Tăng trưởng sinh khối rễ lớn............................................................. 19
2.3.3.2. Sinh khối rễ cám ............................................................................... 19
2.3.4. Tổng sinh khối quang hợp ..........................................................................19
2.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................19
2.4.1. Phương pháp nghiên cứu chung ................................................................19
2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể.................................................................20
2.4.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm.......................................................... 20
2.4.2.2. Phương pháp thu thập số liệu ............................................................ 21
2.4.2.2. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................ 23
CHƯƠNG 3 .............................................................................................................. 28
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI ...................................................... 28
3.1. Điều kiện tự nhiên.................................................................................................28
3.1.1. Vị trí địa lý và ranh giới..............................................................................28
3.1.2. Địa hình, địa thế ...........................................................................................28
3.1.3. Khí hậu, thủy văn.........................................................................................29
3.1.3.1. Khí hậu .............................................................................................. 29
3.1.3.2. Thủy văn ........................................................................................... 29
3.1.4. Đặc điểm đất đai và hiện trạng tài nguyên rừng ......................................30
3.1.4.1. Đặc điểm đất đai ............................................................................... 30
3.1.4.2. Hiện trang tài nguyên rừng ............................................................... 31
3.1.4.3. Hệ thực vật rừng................................................................................ 33
3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội.....................................................................................35
3.2.1. Dân tộc, dân số .............................................................................................35
3.2.2. Thực trạng về cơ sở hạ tầng .......................................................................36
3.2.2.1. Thực trạng về kinh tế ........................................................................ 36
3.2.2.2. Cơ sở hạ tầng, giao thông.................................................................. 39

TT Ký hiệu
Giải thích
1 BDH
Đường kính ngang ngực (D1.3)(cm)
2

Ch

Consumed by herbivores - Phần thực vật bị động vật ăn

3

CT

Công thức

4

D

Dead - Cành, lá, rễ chết

6

Dt

Đường kính tán (m)

7


Net Ecoystem Production – Tổng sinh khối dự trữ hàng năm

14 ÔRR

Ô rơi rụng

15 ÔSC

Ô sơ cấp

16 ÔTC

Ô tiêu chuẩn

17 R

Hệ số tương quan

18 Rs

Respiration in soil - Hô hấp của vi sinh vật

19 SK

Sinh khối

20 TB

Trung bình


3.6.

3.7.

Cấu trúc hệ thống của hệ thực vật Khu rừng đặc dụng
Copia
Mười họ giàu loài nhất của hệ thực vật Khu rừng đặc
dụng Copia
Số hộ, nhân khẩu thành phần dân tộc
Thống kê sử dụng đất và tình hình sản xuất nông nghiệp
tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia
Thống kê trường học, học sinh, giáo viên của các xã
thuộc Khu rừng đặc dụng CoPia

34

35
35
38

42

4.1.

Tổng hợp một số đặc trưng lâm phần

44

4.2.


55


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ

Số hiệu
Hình 1.1.
Sơ đồ 2.1.
Sơ đồ 2.2.

Tên hình ảnh, biểu đồ, sơ đồ
Mô tả phương pháp tính sinh khối sau quang hợp (NPP) và
sinh khối dự trữ hàng năm của hệ sinh thái rừng (NEP).
Sơ đồ nghiên cứu
Bố trí thí nghiệm và thu thập số liệu trên ÔSC (30 m x 30
m)

Trang
4
19
20

Biểu đồ 2.1.

Diễn biến rễ cám trong đất

26



Biểu đồ 4.2.

Sinh khối trên mặt đất và tăng trưởng sinh khối.

49

Hình 4.5.

Cây gắn Dendrometer

49

Hình 4.6.

Thu thập sinh khối

49

Hình 4.7.

Thu thập SK rễ lớn

51

Hình 4.8.

Đo đếm SK rễ lớn

51

DÙNG TRONG LUẬN VĂN
TT

TÊN VIỆT NAM

TÊN KHOA HỌC

HỌ THỰC VẬT

TÊN KHOA HỌC

1

Ba Bét

Mallotus paniculatus

Euphobiaceae

Họ thầu dầu

2

Bản xe

Albizia lucida Benth et Hook

Mimosaceae

Họ Trinh nữ


7

Chân danh

Castanopsis tonkinensis Seemen Fagaceae
Schefflera octophylla (Lour.)
Araliaceae
Harm
Schefflera pes-avis
Araliaceae

8

Chân núi

Araliaceae

Họ Ngũ gia bì

9

Chò xanh

Combretaceae

Họ Bàng

10


Họ Côm

13

Côm tầng

Elaeocarpus dubius

Elaeocarpaceae

Họ Côm

14

Côm trung hoa

Elaeocarpus hainanensis

Elaeocarpaceae

Họ Côm

15

Cồng

Calophyllum dryobalanoides

Clusiaceae


19

Hà nu

Ixonathes reticulata

Ixonatheraceae

Hà nu

20

Kháo lá thon

Alseodaphne chinensis

Lauraceae

Họ Long não

21

Mạ sưa

Helicia grandis

Proteraceae

Cơm vàng


25

Mò hương

Cryptocarya chingii

Lauraceae

Họ Long não

26

Nanh chuột

27

Nhọc

28

Sồi lông nhung

Cryptocarya lenticellata
Lauraceae
Polyalthia cerasoides (Roxb.)
Annonaceae
Bedd
Lithocarpus vestitus Hickel & Fagaceae

Họ Ngũ gia bì

30

Sung rừng

Ficus fistulosa Reinw. ex Blume

Moraceae

Họ Dâu tằm

31

Thích núi cao

Acer campbellii

Aceraceae

Họ Thích

32

Thích lá quế

Aceraceae

Họ Thích

33



Trám nâu

Canarium littorale

Burseraceae

Họ Trám

37

Trâm núi

Syzyum levinei

Myrtaceae

Họ Sim

38

Tu hú gỗ

Callicarpa arborea Robx

Verbenaceae

Tếch

39

khai thác rừng, từ gỗ củi, đến thu hái các lâm sản ngoài gỗ, các hoạt động đốt
nương làm rẫy dẫn đến rừng bị suy kiệt cả về diện tích lẫn chất lượng, trữ
lượng. Điều này làm ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường như xói mòn, rửa
trôi đất, lũ lụt vào mùa mưa, hạn hán vào mùa khô, đặc biệt suy giảm rừng đã
phát thải một lượng lớn khí CO2 vào bầu khí quyển.
Trong những năm gần đây, thông qua thực hiện các chương trình, dự án
bảo vệ và phát triển rừng như: JICA, KfW7,… đã làm tăng diện tích và độ
che phủ rừng Tây Bắc nói chung và tỉnh Sơn La nói riêng, nhiều diện tích
rừng tự nhiên đã được phục hồi tốt thông qua quá trình bảo vệ, tái sinh tự
nhiên và tái sinh có trồng bổ sung và chủ yếu tập trung tại các khu rừng đặc
dụng và rừng phòng hộ.
Việc định giá rừng được đề cập đến trong Luật bảo vệ và phát triển
rừng sửa đổi năm 2004. Ở đây quy định giá trị của rừng không đơn thuần chỉ
là các giá trị sử dụng trực tiếp trong các hoạt động sản xuất, tiêu dùng, mua
bán của con người như thức ăn, cây thuốc, nguồn gen ... mà giá trị về môi
trường của rừng đã được xem xét và đánh giá như giá trị về bảo tồn đa dạng
sinh học, hấp thụ Carbon, phòng hộ đầu nguồn, vẻ đẹp cảnh quan ... Thông


2

qua việc mua bán tín chỉ Carbon sẽ khuyến khích được các chủ rừng trồng
rừng hoặc bảo vệ rừng tự nhiên hiện có.
Vấn đề định lượng khả năng hấp thụ Carbon và giá trị thương mại
Carbon của rừng đã và đang được quan tâm. Nhưng trên thực tế ở Việt Nam
nói chung và vùng Tây Bắc nói riêng những nghiên cứu về vấn đề này còn ít.
Trong khi mỗi dạng rừng, kiểu rừng, trạng thái rừng, loài cây ưu thế, tuổi của
lâm phần khác nhau thì sinh khối khác nhau dẫn đến lượng Carbon hấp thụ
khác nhau, trong khi đó thì không thể có bất kỳ cơ chế chi trả nào có thể áp
dụng được cho mọi trường hợp. Do đó cần phải có những nghiên cứu cho


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Trên Thế giới
Tổng sinh khối tích lũy hàng năm của hệ sinh thái rừng (NEP) là
thông số quan trọng nhất để đánh giá vai trò của rừng đối với điều tiết CO 2
trong khí quyển, bảo vệ môi trường. Để xác định NEP phụ thuộc vào 4 thông
số cần thiết: (i) Tăng trưởng sinh khối hàng năm (sự khác nhau của sinh khối
giữa năm sau và năm trước - Bi); (ii) Phần sinh khối chết tích lũy trên và dưới
mặt đất hàng năm (D - Dead); (iii) Phần thực vật bị động vật ăn (Ch Consumed by herbivores) và (iv) Hô hấp của vi sinh vật nhằm phân hủy chất
hữu cơ dưới và trên bề mặt đất (Rs - Respiration in soil). Phương pháp tính
tổng sinh khối sau quang hợp (NPP) và NEP được mô tả ở Hình 1.1

Hình 1.1. Mô tả phương pháp tính sinh khối sau quang hợp (NPP) và sinh
khối dự trữ hàng năm của hệ sinh thái rừng (NEP).


5

1.1.1. Sinh khối trên mặt đất
* Sinh khối sống trên mặt đất
Tăng tưởng sinh khối phần trên mặt đất đã được nghiên cứu rộng rãi
trên thế giới ở nhiều hệ sinh thái rừng khác nhau. Các tác giả đều dựa vào mô
hình toán học để xây dựng mối tương quan giữa D1.3 và sinh khối Sherman và
cs (2003) [49]; Fukushima và cs (2008) [42]), từ cơ sở đó căn cứ vào tăng
trưởng hàng năm về D1.3 để xác định tăng trưởng về sinh khối (kg/ha/năm).
Phần thực vật bị động vật ăn (Ch) chiếm phần nhỏ so với tổng sinh khối quang
hợp của hệ sinh thái, bên cạnh đó việc xác định cũng rất khó khăn do vậy
chúng thường bị bỏ qua trong xác định sinh khối tính lũy hàng năm của hệ
sinh thái rừng Day và cs (1996) [41]; Amarasinghe và Balasubramaniam

khối trên và dưới mặt đất phục vụ nghiên cứu sinh khối và carbon rừng. Mặc
dù vậy, Osawa và Aizawa (2012) [45] đã đề xuất một phương pháp xác định
tổng sinh khối rễ cám chết, phân hủy và sống tích lũy hàng năm bằng phương
pháp core tăng trưởng và túi phân hủy, tuy nhiên phương pháp này vẫn gặp phải
nhưng sai số nhất định. Đối với rễ lớn (có đường kính >2 mm) sinh khối chết
hàng năm chiếm tỷ lệ rất thấp do đó nó cũng không được đề cập đến trong xác
định sinh khối chết tích lũy hàng năm phần dưới đất.
1.1.3. Khả năng tích lũy sinh khối và mô hình hóa quan hệ giữa sinh khối
với các nhân tố điều tra của rừng
Tăng trưởng sinh khối hàng năm (Bi) bao gồm phần trên mặt đất và
phần dưới mặt đất. Nghiên cứu xác định tăng trưởng phần trên mặt đất đã
được thực hiện khá rộng rãi trên thế giới cho nhiều hệ sinh thái rừng khác
nhau. Các tác giả đều dựa vào mô hình toán học xây dựng mối tương quan


7

giữa D1.3 và sinh khối Sherman và cs (2003) [49]; Fukushima và cs (2008) ,
trên cơ sở đó căn cứ vào tăng trưởng hàng năm về D 1.3 để xác định ra tăng
trưởng về sinh khối (kg/ha/năm).
Nhiều nghiên cứu đã xây dựng các phương trình tương quan giữa sinh
khối với một số nhân tố điều tra ở rừng tự nhiên nhằm ước lượng sinh khối ,
biến độc lập được đưa vào tính toán là đường kính ngang ngực D 1.3 hoặc tiết
diện ngang (BA) (Brown và cs, 1989; Martinez-Yrizar và cs, 1992; Brown và
Iverson, 1992; Chase, 2005). Năm 2010, Picard và cs đã đề xuất sử dụng hàm
mũ để ước lượng sinh khối mà biến độc lập là D, H và ρ, đây cũng là dạng
hàm mà nhiều tác giả sử dụng (MacDicken, 1997; Johannes and Shem, 2011;
Henry và cs, 2010; Brown, 1997) .
Năm 2012, Osawa and Aizawa đã nghiên cứu xác định sinh khối rễ
cám sống, rễ cám chết tích lũy hàng năm và sinh khối phân hủy hàng năm ở

môi trường rừng phục vụ chi trả dịch vụ môi trường là vấn đề cần thiết.
1.2.1. Nghiên cứu sinh khối rừng trồng
Rừng trồng các loài cây chủ yếu như Keo tai tượng, Keo lá tràm, Mỡ,
Thông mã vĩ, Thông nhựa, Thông ba lá, Keo lai, Bạch đàn Urophyla,… đã
được nhiều tác giả nghiên cứu để xây dựng các biểu thể tích, biểu cấp đất,
biểu sản lượng, biểu thương phẩm, điển hình như các tác giả: (Nguyễn Xuân
Quát (1985) [24]; Nguyễn Ngọc Lung (1989) [16]; Vũ Nhâm (1995); Vũ Tiến
Hinh và Đào Công Khanh (2001); Viện Điều tra qui hoạch rừng (2001). Đây
được coi là tiền đề để xác định sinh khối và carbon rừng.
1.2.1.1. Sinh khối trên mặt đất
* Sinh khối sống trên mặt đất
Sinh khối tầng cây gỗ: Năm 1971, Ngô Đình Quế khi nghiên cứu rừng
Thông ba lá tại Lâm Đồng, tác giả cho biết mật độ 2500 cây/ha, với cấp đất I


9

thì sinh khối đạt 330 tấn/ha (dẫn theo Võ Đại Hải, 2009) [12]. Hệ sinh thái
rừng ngập mặn được Nguyễn Hoàng Trí (1986) nghiên cứu với quần xã rừng
Đước đôi (Rhizophora apiculata) tại Minh Hải, tác giả đã sử dụng phương
pháp cây mẫu để xác định năng suất sinh khối [32]. Với phương pháp cây
mẫu Hà Văn Tuế (1994) cũng dùng để nghiên cứu năng suất và sinh khối của
một số quần xã rừng nguyên liệu tại Vĩnh Phúc [27]. Nguyễn Ngọc Lung và
Đào Công Khanh (1999) khi nghiên cứu Thông ba lá, cấp đất III cho thấy sinh
khối thân cây tuyệt đối là 311,75 tấn/ha, tổng sinh khối toàn rừng là 428,2
tấn/ha với số liệu được phân tích từ 60 cây tiêu chuẩn chặt ha. Năm 2001,
Đặng Trung Tấn đã xác định tổng sinh khối rừng Đước tại Cà Mau là 327
m3/ha [28]. Theo Nguyễn Tuấn Dũng (2005) [3] khi nghiên cứu Thông mã vĩ
và Keo lá tràm tại Hà Tây thì tổng sinh khối rừng Thông mã vĩ tuổi 20 dao
động từ 173,4 - 266,2 tấn/ha và Keo lá tràm 15 tuổi khoảng 132,2 - 223,4

Sinh khối vật rơi rụng rừng Keo tai tượng tại Tuyên Quang chiếm tỷ
trọng 4-5% Nguyễn Duy Kiên (2007) [15], rừng Mỡ tại Tuyên Quang và Phú
Thọ tỷ lệ này là 8%, Lý Thu Quỳnh (2007) [26]. Khi nghiên cứu sinh khối
thảm mục đối với rừng Thông ba lá sử dụng ô dạng bản với diện tích 4m2 (2
m x 2 m) để thu thập toàn bộ thảm mục và cân để xác định khối lượng thảm
mục, tác giả Vũ Tấn Phương (2012) kết luận sinh khối thảm mục ở lâm phần
Thông ba lá ở Lâm Đồng 11,4 tấn khô/ha chiếm 10,5% (4,6 - 16,7%) và 9,64
tấn khô/ha ở Hà Giang chiếm 8% (1,3 - 26,6%)[23].
1.2.1.2. Sinh khối dưới mặt đất
* Sinh khối sống dưới mặt đất
Sinh khối của tất cả rễ lớn (Φ ≥ 2mm) của cây tiêu chuẩn được thu
thập để đưa vào tính toán sinh khối sống (tươi) dưới mặt đất, đối với rễ cám Φ
< 2 mm cũng chưa được tác giả đề cập trong tính toán sinh khối sống dưới


11

mặt đất Võ Đại Hải (2009)[10]. Từ cây tiêu chuẩn chặt hạ đối với loài Thông
ba lá, đào hố có đường kính bằng đường kính tán cây, sâu 1 m để thu nhặt
toàn bộ rễ cây để xác định sinh khối sống dưới mặt đất Vũ Tấn Phương
(2012) [23].
* Sinh khối chết dưới mặt đất
Mặc dù Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu về sinh khối song rất ít công
trình đề cập đến xác định sinh khối chết dưới mặt đất hay đề xuất phương
pháp tính toán.
1.2.1.3. Khả năng tích lũy sinh khối của rừng trồng
Năm 1996, Lê Hồng Phúc đã mô phỏng quy luật tăng trưởng sinh
khối, cấu trúc thành phần tăng trưởng sinh khối thân cây, tỷ lệ sinh khối tươi
của các bộ phận thân, cành, lá, rễ, lượng vật rơi rụng, tổng sinh khối cá thể và
quần thể rừng Thông ba lá tại Lâm Đồng [18]. Với rừng Đước ở Cà Mau, tăng

cây cá thể và lâm phần với các nhân tố điều tra của một số loài cây trồng
chính như: Mỡ, Thông mã vĩ, Thông nhựa, Keo lai, Keo lá tràm và Bạch đàn
urophylla đã được mô hình hóa, Võ Đại Hải và cs (2009) [11],[12]. Mô hình
ước tính sinh khối với các nhân tố điều tra (D, H, V) cây cá thể và lâm phần
Thông 3 lá được Vũ Tấn Phương (2012) mô phỏng dưới 2 dạng hàm tuyến
tính và phi tuyến tính. Tác giả cho biết tương quan giữa sinh khối thân, giữa
sinh khối trên mặt đất, giữa tổng sinh khối với D là chặt chẽ nhất và có độ sai
số thấp nhất và mô hình ước tính sinh khối của cả lâm phần dựa trên trữ lượng
gỗ có độ chính xác từ 89 - 92%[22].
1.2.2. Nghiên cứu sinh khối rừng tự nhiên
Hệ sinh thái rừng tự nhiên ở Việt Nam khá đa dạng ở nhiều trạng thái
khác nhau như rừng nguyên sinh, rừng phục hồi sau khai thác, rừng phục hồi


13

sau nương rẫy,…Tương ứng, cấu trúc rừng tự nhiên cũng có sự đa dạng theo
từng trạng thái rừng, hệ sinh thái rừng. Chính vì vậy vấn đề nghiên cứu sinh
khối và carbon ở rừng tự nhiên cũng không được xem là đơn giản. Mặc dù
vậy, sinh khối và carbon ở một số hệ sinh thái của rừng tự nhiên được nhiều
nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.
1.2.2.1. Sinh khối trên mặt đất
* Sinh khối sống trên mặt đất
Năm 2011, Nguyễn Thanh Tiến khi nghiên cứu rừng phục hồi trạng
thái IIB tại Thái Nguyên đã sử dụng 32 cây tiêu chuẩn để phân tích và tính
toán, tác giả cho biết sinh khối khô tầng cây gỗ trung bình 63,38 tấn/ha [30].
Sinh khối tầng cây gỗ ở 3 kiểu rừng (rừng khộp, rừng thường xanh và rừng
bán thương xanh) ở Tây Nguyên được Võ Đại Hải và Đặng Thịnh Triều
(2012) phân tích và tính toán từ số liệu 1110 cây tiêu chuẩn ở các cấp kính
khác khau từ đó ước tính cho cả lâm phần, kết quả này cho thấy: sinh khối