Luận án tiến sĩ: Đánh giá khả năng hấp thụ CO2 và cải tạo đất rừng trồng keo lai (Acacia mangium x Acacia auriculiformis) tại miền núi phía Bắc Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------- NGUYỄN VIẾT KHOA NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP THỤ KHÍ CO2 VÀ CẢI TẠO ĐẤT CỦA RỪNG TRỒNG KEO LAI (Acacia mangium x Acacia auriculiformis) Ở MỘT SỐ TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC Hà Nội - 2011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------- Nguyễn Viết Khoa NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP THỤ KHÍ CO2 VÀ CẢI TẠO ĐẤT CỦA RỪNG TRỒNG KEO LAI (Acacia mangium x Acacia auriculiformis) Ở MỘT SỐ TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Môi trường đất và nước Mã số: 62.05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Võ Đại Hải Hµ Néi - 2010 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các ký hiệu, các từ viết tắt vii Danh mục các bảng ix Danh mục các hình vẽ, đồ thị xiv Mở đầu 1 1 Tính cấp thiết của đề tài 1 2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3 3 Mục đích nghiên cứu của đề tài 3 4 Những đóng góp mới của đề tài 3 Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 4 1.1 Một số khái niệm cơ bản dùng trong luận án 4 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới 4 1.1 Nghiên cứu về Keo lai 4 1.2 Nghiên cứu về sinh khối rừng 6 1.3 Nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của rừng 9 1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng đến môi trường đất 11 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước 12 1.1 Nghiên cứu về Keo lai 12 1.2 Nghiên cứu về sinh khối rừng 15 1.3 Nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của rừng 17 1.4 Nghiên cứu về khả năng cải tạo đất của rừng 20 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.4 Nhận xét và đánh giá chung 22 Chương 2 Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp 24 nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu 24 2.2 Phạm vi nghiên cứu 26 2.3 Nội dung nghiên cứu 26 2.4 Phương pháp nghiên cứu 26 2.1 Quan điểm và cách tiếp cận của luận án 26 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 27 Chương 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 36 3.1 Nghiên cứu sinh khối rừng keo lai trồng thuần loài đều 36 tuổi 3.1 Sinh khối cây cá thể keo lai 36 3.1 Cấu trúc sinh khối cây cá thể 36 3.2 Mối quan hệ giữa sinh khối dưới mặt đất và trên mặt 40 đất cây cá thể 3.3 Mối quan hệ giữa sinh khối khô với sinh khối tươi cây 40 cá thể 3.2 Sinh khối cây bụi thảm tươi và vật rơi rụng dưới tán 41 rừng Keo lai 3.3 Tổng sinh khối toàn lâm phần rừng trồng Keo lai 43 3.1 Cấu trúc sinh khối khô toàn lâm phần 43 3.2 Nghiên cứu khả năng hấp thụ Cacbon rừng trồng Keo 45 lai thuần loài 3.1 Lượng Cacbon hấp thụ trong cây cá thể Keo lai 45 3.1 Hàm lượng Cacbon hấp thụ trong cây cá thể 45 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Lượng Cacbon hấp thụ và cấu trúc trong cây cá thể 47 Keo lai 3.3 Mối quan hệ giữa lượng Cacbon hấp thụ dưới mặt đất 52 và trên mặt đất cây cá thể 3.4 Mối quan hệ giữa tổng lượng Cacbon và sinh khối tươi 52 3.5 Mối quan hệ giữa tổng lượng Cacbon và sinh khối khô 53 cây cá thể 3.6 Lượng các bon hấp thụ trong toàn lâm phần Keo lai 54 3.3 Nghiên cứu mối quan hệ giữa sinh khối, lượng cacbon 56 hấp thụ với các nhân tố điều tra rừng chủ yếu và xây dựng bảng tra lượng CO 2 hấp thụ.1 Mối quan hệ của sinh khối cây cá thể Keo Lai với các 56 nhân tố điều tra.2 Mối quan hệ giữa tổng sinh khối toàn lâm phần Keo 58 Lai với các nhân tố điều tra lâm phần 3.3 Mối quan hệ giữa lượng cacbon hấp thụ cây cá thể với 59 các nhân tố điều tra 3.4 Mối quan hệ giữa lượng cacbon hấp thụ toàn lâm phần 60 với các nhân tố điều tra lâm phần 3.5 Xây dựng bảng tra sinh khối cây cá thể, sinh khối lâm 62 phần, lượng CO2 hấp thụ cây cá thể và lâm phần Keo Lai Nhận định chung về sinh khối và khả năng hấp thụ 69 CO2 của rừng trồng Keo lai 3.4 Đánh giá khả năng cải tạo đất của Keo lai 70 3.1 Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá chất lượng môi trường 70 đất vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Giá trị pH đất, hàm lượng sắt, nhôm di động các tầng 74 đất 3.3 Dung trọng đất 76 3.5 Thành phần cơ giới đât 81 3.6 Hàm lượng chất hữu cơ tổng số (OM) 84 3.7 Hàm lượng nitơ tổng số (N) 89 3.8 Hàm lượng phốt pho tổng số (P2O5ts ) 93 3.9 Hàm lượng Ka li tổng số (K2Ots) 98 3.10 Hàm lượng N, P, K dễ tiêu 101 3.11 Dung tích trao đổi cation (CEC) và hàm lượng Ca2+, Mg2+ 119 trong đất 3.12 Lượng vi sinh vật tổng số và vi sinh vật cố định nitơ tự do 122 3.13 Ảnh hưởng của rừng trồng Keo lai đến xói mòn đất 125 Nhận định chung về khả năng cải tạo đất của rừng trồng 127 thuần loài Keo lai Kết luận - kiến nghị 128 Kết luận 128 Kiến nghị 131 CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 133 PHỤ LỤC vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A Tuổ i cây C Lươ ̣ng cacbon hấ p thu ̣ trong cây cá thể CBTT Cây bu ̣i thảm tươi C1 Lươ ̣ng cacbon dưới mă ̣t đấ t cây cá thể C2 Lươ ̣ng cacbon trên mă ̣t đấ t cây cá thể CEC Dung tích trao đổi Cation của đất CSVS Chỉ số vệ sinh Dđấ t Dung tro ̣ng đấ t Ddom Đường kính ngang ngực tầng cây trội DMĐ Dưới mă ̣t đấ t D1,3 Đường kính ngang ngực (cm) ĐC 1 Đối chứng 1 ĐC 2 Đối chứng 2 FAO Tổ chức lương nông liên hợp quốc Hdom Chiề u cao vút ngo ̣n tầ ng cây trô ̣i Hvn Chiề u cao vút ngo ̣n (m) K2O TS Kali tổng số K2O dt Kali dễ tiêu LSNG Lâm sản ngoài gỗ N Mâ ̣t đô ̣ (cây/ha) Ntp Ni tơ thủy phân P Sinh khố i cây cá thể (kg/cây) Pkhô Sinh khố i khô cây cá thể (kg/cây) Ptươi Sinh khố i tươi cây cá thể Ptlp Sinh khố i toàn lâm phầ n Ptmd Sinh khối khô trên mặt đất cây cá thể (tổng sinh khối thân, cành, lá, vỏ). Pdmd Sinh khối khô dưới mặt đất cây cá thể (sinh khối rễ) P1 Sinh khố i dưới mă ̣t đấ t cây cá thể P2 Sinh khố i trên mă ̣t đấ t cây cá thể P2O5 TS Phốt pho tổng số P2O5dt Phốt pho dễ tiêu TMĐ Trên mă ̣t đấ t viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TB Trung bình S sai tiêu chuẩn hồi quy Sig.F kết quả kiểm tra sự tồn tại của hệ số R bằng tiêu chuẩn F của Fisher Sig.Tb1 Kết quả kiểm tra sự tồn tại của hệ số gắn với biến số trong phương trình bằng tiêu chuẩn T của Student. R hệ số tương quan V Thể tích thân cây VSVTS Vi sinh vật tổng số VSVCĐN Vi sinh vật cố định đạm VRR Vâ ̣t rơi ru ̣ng OM Chất hữu cơ ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng Trang 3.1 Cấu trúc sinh khối trên mặt đất cây cá thể Keo lai trồng 36 thuần loài 3.2 Cấu trúc sinh khối dưới mặt đất cây cá thể Keo lai trồng 37 thuần loài và tỷ lệ dưới mặt đất, trên mặt đất 3.3 Mối quan hệ giữa sinh khối khô dưới mặt đất và trên mặt 40 đất cây cá thể Keo lai 3.4 Tỷ lệ % sinh khối khô với sinh khối tươi cây cá thể Keo lai 41 3.5 Sinh khối cây bụi thảm tươi và vật rơi rụng dưới tán rừng Keo 42 lai 3.6 Sinh khối khô lâm phần rừng Keo lai trồng thuần loài theo 44 các cấp đất và cấp tuổi khác nhau 3.7 Kết quả phân tích hàm lượng cacbon trong các bộ phận cây 46 Keo lai 3.8 Lượng cacbon hấp thụ trong cây cá thể Keo lai 47 3.9 Cấu trúc lượng cacbon hấp thụ trên mặt đất trong cây cá thể 48 (%) 3.10 Cấu trúc lượng cacbon hấp thụ dưới mặt đất và trên mặt đất 49 trong cây cá thể 3.11 Mối quan hệ giữa lượng cacbon hấp thụ trên và dưới mặt 52 đất 3.12 Mối quan hệ giữa tổng cacbon và sinh khối tươi 53 3.13 Mối qua hệ giữa tổng lượng cacbon và sinh khối khô cây cá 53 thể 3.14 Lượng cacbon hấp thụ trong toàn lâm phần Keo lai 54 x LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.15 Mối quan hệ giữa sinh khối khô cây cá thể với các nhân tố 57 điều tra lâm phần trên các cấp đất khác nhau 3.16 Mối quan hệ giữa tổng sinh khối toàn lâm phần với các 58 nhân tố điều tra cơ bản 3.17 Mối quan hệ giữa tổng cacbon trong cây cá thể và D1.3 và 59 Hvn và D1.18 Phương trình tương quan giữa lượng cacbon toàn lâm phần 61 Keo lai với các nhân tố điều tra 3.19 Bảng tra sinh khối lâm phần Keo lai theo tuổi và mật độ; 63 cấp đất I 3.20 Bảng tra sinh khối lâm phần Keo lai theo tuổi và mật độ; 63 cấp II 3.21 Bảng tra sinh khối lâm phần Keo lai theo tuổi và mật độ; 64 cấp III 3.22 Bảng tra sinh khối lâm phần Keo lai theo tuổi và mật độ; 64 cấp IV 3.23 Bảng tra sinh khối lâm phần Keo lai theo tuổi và mật độ; 65 chung cho các cấp đất 3.24 Bảng tra trữ lượng CO2 tương đương trong thực vật lâm 66 phần cây Keo lai trồng thuần loài cấp đất I 3.25 Bảng tra trữ lượng CO2 tương đương trong thực vật lâm 66 phần cây Keo lai trồng thuần loài cấp đất II 3.26 Bảng tra trữ lượng CO2 tương đương trong thực vật lâm 67 phần cây Keo lai trồng thuần loài cấp đất III 3.27 Bảng tra trữ lượng CO2 tương đương trong thực vật lâm 67 phần cây Keo lai trồng thuần loài cấp đất IV 3.28 Bảng tra trữ lượng CO2 tương đương trong thực vật lâm 68 xi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phần cây Keo lai trồng thuần loài chung cho các cấp đất 3.29 Thang đánh giá cho các loại cây trồng chính 71 3.30 Thang đánh giá một số chỉ tiêu hóa học thông thường trong 72 đất 3.31 Đánh giá chất lượng môi trường đất theo sinh học 74 3.