Xác định sinh khối rễ nhỏ trong rừng tự nhiên tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc

Đỗ Hoàng Chung và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 108(08): 81 - 85<br /> <br /> XÁC ĐỊNH SINH KHỐI RỄ NHỎ TRONG RỪNG TỰ NHIÊN<br /> TẠI TRẠM ĐA DẠNG SINH HỌC MÊ LINH, TỈNH VĨNH PHÚC<br /> Đỗ Hoàng Chung1*, Nguyễn Tuấn Hùng1,<br /> Nguyễn Thị Thanh Nhàn2<br /> 1<br /> <br /> Trường Đại học Nông Lâm – ĐH Thái Nguyên;<br /> 2<br /> Trường Đại học Sư phạm – ĐH Thái Nguyên<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Thông tin về sinh khối rễ nhỏ rất quan trọng cho việc xác định số lượng các chất dinh dưỡng và<br /> chu kỳ carbon của các hệ sinh thái rừng. Năm ô tiêu chuẩn đại diện cho rừng tự nhiên đã được<br /> thiết lập tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh. Sinh khối rễ nhỏ được xác định thông qua việc thu<br /> mẫu từ các lõi đất của ống dung trọng ở các tầng khác nhau: 0 – 10 cm ; 10- 20 cm; 20-30 cm.<br /> Sinh khối rễ nhỏ (đường kính ≤ 2 mm) trong rừng tự nhiên nằm trong khoảng từ 685,95 g/m2 đến<br /> 1835,71 g/m2. Hàm lượng carbon trong rễ nhỏ của rừng tự nhiên nằm trong khoảng 0,352 g C/g –<br /> 0,429 g C/g. Tổng lượng carbon tích lũy trong rễ nhỏ của rừng tự nhiên đạt giá trị từ 2,74 tấn C /ha<br /> đến 7,64 tấn C /ha. Trữ lượng carbon rễ nhỏ ở ba tầng đất có sự khác nhau và giảm dần theo chiều<br /> sâu. Rễ nhỏ đóng vai trò như một phương tiện để chuyển các bon trong khí quyển vào đất dưới<br /> dạng các hợp chất chứa carbon. Những trầm tích này có tiềm năng đóng góp lớn thông qua việc cô<br /> lập cácbon lâu dài trong đất đối với việc giảm nồng độ CO2 trong khí quyển.<br /> Từ khóa: Rễ nhỏ, rừng tự nhiên, sinh khối, trữ lượng carbon.<br /> <br /> MỞ ĐẦU *<br /> Rễ nhỏ của cây gỗ và thảm tươi dưới tán đóng<br /> vai trò quan trọng đối với động thái carbon và<br /> dinh dưỡng của đất rừng. Tuy nhiên, hiện tại<br /> có rất ít thông tin định lượng về đóng góp của<br /> chúng đối với carbon và dinh dưỡng của đất<br /> rừng [1]. Rễ nhỏ liên tục được tạo mới và<br /> năng suất của chúng thường lớn hơn phần<br /> năng suất trên mặt đất, mặc dù trên thực tế<br /> sinh khối của rễ nhỏ chỉ chiếm một phần rất<br /> nhỏ trong tổng sinh khối rừng [2]. Trên quy<br /> mô toàn cầu, 33% của năng suất sơ cấp thuần<br /> hàng năm được ước tính được sử dụng để tạo<br /> ra rễ nhỏ [3].<br /> Carbon và lượng chất dinh dưỡng trở lại đất<br /> theo dạng rễ nhỏ có thể lớn hơn nhiều lần so<br /> với các yếu tố đầu vào tương ứng từ vật rơi<br /> rụng trên mặt đất [4, 5]. Do đó, các chất hữu<br /> cơ có nguồn gốc từ rễ nhỏ chết và quá trình<br /> phân hủy chúng chiếm một tỷ lệ lớn.<br /> *<br /> <br /> Tel:0989313129; Email:dhchung.tuaf@gmail.com<br /> <br /> Định lượng rễ nhỏ rất cần thiết để đánh giá<br /> vai trò của chúng như là kho chứa carbon và<br /> nguyên liệu đầu vào cho chu trình dinh dưỡng<br /> đất. Mục tiêu của nghiên cứu này là: 1) Đánh<br /> giá được một số đặc điểm cấu trúc tầng cây<br /> gỗ của rừng tự nhiên tại Trạm Đa dạng sinh<br /> học Mê linh; 2) Xác định được sinh khối rễ<br /> nhỏ của rừng tự nhiên ở khu vực nghiên cứu;<br /> 3) Đánh giá được trữ lượng carbon trong rễ<br /> nhỏ của rừng tự nhiên ở khu vực nghiên cứu.<br /> ĐỐI TƯỢNG<br /> NGHIÊN CỨU<br /> <br /> VÀ<br /> <br /> PHƯƠNG<br /> <br /> PHÁP<br /> <br /> Đối tượng và khu vực nghiên cứu<br /> Nghiên cứu được thực hiện đối với rừng phục<br /> hồi tự nhiên tại Trạm Đa dạng sinh học Mê<br /> Linh, Vĩnh Phúc.<br /> Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh thuộc Viện<br /> Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, nằm trên xã<br /> Ngọc Thanh, thị xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh<br /> Phúc; có tọa độ địa lý từ 21023’57’’ đến<br /> 21025’15’’ vĩ bắc và từ 105042’40’’ đến<br /> 105046’65’’ kinh đông, độ cao từ 100-500 m<br /> so với mặt biển.<br /> 81<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Đỗ Hoàng Chung và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Phương pháp nghiên cứu<br /> Rễ nhỏ được xác định tại 5 ô định vị đại diện<br /> cho rừng tự nhiên (Ký hiệu từ ML01 đến<br /> ML05). Rừng tại các ô tiêu chuẩn này đều<br /> thuộc quần hệ rừng kín thường xanh mưa mùa<br /> nhiệt đới ở địa hình thấp.<br /> <br /> Đánh giá cấu trúc tầng cây gỗ<br /> Loài cây, đường kính (1,3 m so với mặt đất),<br /> chiều cao cây được xác định trên tất cả các<br /> cây trong ô tiêu chuẩn diện tích 2000 m2 với<br /> đường kính ngang ngực ít nhất là 5 cm. Điều<br /> này cho phép xác định chính xác các đặc<br /> điểm cấu trúc tầng cây gỗ của rừng như: Chỉ<br /> số đa dạng sinh học Shannon, Đường kính<br /> bình quân, chiều cao bình quân, tiết diện<br /> ngang thân cây, sinh khối tầng cây gỗ.<br /> <br /> Xác định sinh khối và hàm lượng carbon<br /> của rễ nhỏ<br /> Trong ô tiêu chuẩn 2000 m2, thiết lập 4 ô<br /> dạng bản có diện tích 1 m2 trên đường chéo<br /> của ô tiêu chuẩn. Trên ô dạng bản rễ nhỏ<br /> được thu thập theo Vogt và Persson (1991)<br /> [6]. Theo đó, tại mỗi ô tiêu chuẩn, 12 lõi đất<br /> được thu cho mỗi tầng đất khác nhau bởi ống<br /> dung trọng (đường kính 5cm, dài 10 cm), và<br /> các mẫu được thu thập ở 3 tầng theo chiều sâu<br /> tầng đất: tầng 0 – 10 cm; tầng 10 – 20 cm;<br /> tầng 20 – 30 cm. Rễ nhỏ (đường kính ≤<br /> 2mm) được tách ra từ đất bằng cách rửa, sau<br /> đó được sấy khô và cân nặng.<br /> Sinh khối của rễ nhỏ (g/m2) được xác định<br /> trên khối lượng khô của mẫu thu được, và<br /> được tính theo công thức 1.<br /> <br /> SK Fineroot<br /> <br /> 108(08): 81 - 85<br /> <br />  n Pi<br /> ∑ s<br /> =  i =1<br /> n<br /> <br /> <br /> <br /> a<br /> <br /> (1)<br /> Trong đó: SKFineroot là sinh khối rễ nhỏ (g/m2);<br /> Pi là lượng rễ nhỏ (tính theo khối lượng khô)<br /> thu được trong một lõi đất (g); n = 12 (số lõi<br /> đất thu được); s = 19,62 cm2 (diện tích bề mặt<br /> của ống dung trọng có đường kính 5 cm); a =<br /> 10000 cm2/m2 (hệ số qui đổi từ cm2 sang m2).<br /> Mẫu rễ nhỏ sau khi sấy khô, xác định trọng<br /> lượng được nghiền nhỏ để xác định hàm<br /> lượng carbon (C). Phép phân tích được thực<br /> hiện trên máy Multi N/C 3100 của hãng<br /> Analytik-Jena (Đức). Tất cả các kết quả đều<br /> được trình bày dựa trên khối lượng khô sau<br /> sấy. Sử dụng phần mềm Microsoft Excel<br /> 2003 để phân tích số liệu.<br /> KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> Đặc điểm cấu trúc tầng cây gỗ<br /> Trên cơ sở điều tra ô tiêu chuẩn, một số đặc<br /> điểm cấu trúc tầng cây gỗ của rừng tự nhiên<br /> tại khu vực nghiên cứu được tổng hợp tại<br /> bảng 1.<br /> Kết quả phân tích cho thấy: Chỉ số đa dang<br /> sinh học H` của các quần xã thực vật nằm<br /> trong khoảng 2,61 – 3,37; Chiều cao trung<br /> bình từ 7,75 – 9,04 m; Đường kính 1,3 m của<br /> cây gỗ trung bình từ 9,44 – 16,43 cm; Tiết<br /> diện ngang thân cây tại vị trí 1,3 m so với mặt<br /> đất biến động từ 9,90 – 24,03 m2/ha. Mật độ<br /> cây gỗ (D1.3>5cm) biến động từ 325 – 1310<br /> cây/ha; Sinh khối tầng cây gỗ biến động trong<br /> khoảng 33,70 – 121,94 tấn /ha.<br /> <br /> Bảng 1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây gỗ của rừng tự nhiên tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh<br /> Ô tiêu chuẩn<br /> <br /> H`<br /> <br /> Hvn (m)<br /> <br /> D1.3 (cm)<br /> <br /> G (m2/ha)<br /> <br /> ML 01<br /> ML 02<br /> ML 03<br /> ML 04<br /> ML 05<br /> <br /> 2,61<br /> 3,30<br /> 2,86<br /> 3,37<br /> 2,89<br /> <br /> 8,21<br /> 8,04<br /> 9,04<br /> 7,75<br /> 8,10<br /> <br /> 12,79<br /> 9,44<br /> 15,34<br /> 16,43<br /> 14,10<br /> <br /> 13,82<br /> 11,07<br /> 24,03<br /> 9,90<br /> 18,46<br /> <br /> Mật độ cây<br /> (cây/ha)<br /> 840<br /> 1310<br /> 975<br /> 325<br /> 880<br /> <br /> Sinh khối<br /> (tấn/ha)<br /> 62,81<br /> 33,70<br /> 121,94<br /> 87,47<br /> 92,02<br /> <br /> Ghi chú: H`là chỉ số đa dạng sinh học Shannon; Hvn là chiều cao trung bình; D1.3 là đường kính tại vị trí<br /> 1,3 m so với mặt đất; G là tiết diện ngang thân cây tại vị trí 1,3 m so với mặt đất.<br /> <br /> 82<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Đỗ Hoàng Chung và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 108(08): 81 - 85<br /> <br /> Sinh khỗi rễ nhỏ<br /> Sinh khối rễ nhỏ (đường kính ≤ 2mm) được tính cho từng lớp đất và là giá trị khô tuyệt đối, dẫn<br /> liệu được trình bày tại bảng 2.<br /> Bảng 2. Sinh khối rễ nhỏ của rừng phục hồi tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh<br /> Sinh khối khô (g/m2)<br /> Ô tiêu chuẩn<br /> <br /> 0-10 cm<br /> <br /> 10-20 cm<br /> <br /> 20-30 cm<br /> <br /> Tổng số<br /> <br /> ML 01<br /> <br /> 454,47<br /> <br /> 169,47<br /> <br /> 62,01<br /> <br /> 685,95<br /> <br /> ML 02<br /> <br /> 908,94<br /> <br /> 252,72<br /> <br /> 41,62<br /> <br /> 1203,28<br /> <br /> ML 03<br /> <br /> 563,20<br /> <br /> 250,59<br /> <br /> 128,70<br /> <br /> 942,49<br /> <br /> ML 04<br /> <br /> 471,46<br /> <br /> 186,88<br /> <br /> 120,20<br /> <br /> 778,54<br /> <br /> ML 05<br /> <br /> 896,19<br /> <br /> 645,60<br /> <br /> 293,92<br /> <br /> 1835,71<br /> <br /> Những dẫn liệu cho thấy sinh khối rễ nhỏ trong các quần xã rừng biến động trong khoảng 685,95<br /> - 1835,71 (g/m2). Trong đó, sinh khối rễ nhỏ tập trung nhiều ở tầng 0 – 10 cm (454,47 – 908,94<br /> g/m2), tiếp đến là tầng 10 – 20 cm (169,47 – 645,60 g/m2) và thấp nhất ở tầng 20 – 30 cm (41,62<br /> – 293,92 g/m2).<br /> <br /> Lượng carbon tích lũy trong rễ nhỏ<br /> Dựa trên kết quả phân tích hàm lượng carbon và sinh khối rễ nhỏ, lượng carbon tích lũy trong rễ<br /> nhỏ được xác định và trình bày tại bảng 3.<br /> Bảng 3. Lượng carbon tích lũy trong rễ nhỏ của rừng tự nhiên<br /> Ô tiêu chuẩn<br /> <br /> Rc (g C/g)<br /> <br /> ML 01<br /> <br /> Lượng carbon tích lũy (tấn C/ha)<br /> 0-10 cm<br /> <br /> 10-20 cm<br /> <br /> 20-30 cm<br /> <br /> Tổng số<br /> <br /> 0,417<br /> <br /> 1,89<br /> <br /> 0,70<br /> <br /> 0,26<br /> <br /> 2,86<br /> <br /> ML 02<br /> <br /> 0,429<br /> <br /> 3,90<br /> <br /> 1,09<br /> <br /> 0,18<br /> <br /> 5,17<br /> <br /> ML 03<br /> <br /> 0,426<br /> <br /> 2,40<br /> <br /> 1,07<br /> <br /> 0,55<br /> <br /> 4,02<br /> <br /> ML 04<br /> <br /> 0,352<br /> <br /> 1,66<br /> <br /> 0,66<br /> <br /> 0,42<br /> <br /> 2,74<br /> <br /> ML 05<br /> <br /> 0,416<br /> <br /> 3,73<br /> <br /> 2,69<br /> <br /> 1,22<br /> <br /> 7,64<br /> <br /> Ghi chú: Rc là hàm lượng carbon trong một đơn vị khối lượng sinh khối rễ nhỏ (g/g)<br /> <br /> Dẫn liệu tại bảng 3 cho thấy: (1) Hàm lượng carbon trong rễ nhỏ của rừng tự nhiên nằm trong<br /> khoảng 0,352 – 0,429 g C/g; (2) Lượng carbon tích lũy trong rễ nhỏ của rừng tự nhiên ở khu vực<br /> nghiên cứu biến động trong khoảng 2,74 – 7,64 tấn C /ha.<br /> Mức độ đóng góp trữ lượng carbon trong rễ nhỏ theo các tầng đất được thể hiện ở hình 1. Theo<br /> đó, trữ lượng carbon rễ nhỏ ở tầng 0 – 10 cm chiếm tỷ lệ cao nhất (48,82% - 75,50%), tiếp đến là<br /> tầng 10 – 20 cm (21,01% - 35,17 %), thấp nhất là ở tầng 20 – 30 cm (3,49% - 16,01%).<br /> <br /> 83<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Đỗ Hoàng Chung và Đtg<br /> <br /> 100%<br /> <br /> 9.06<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 3.49<br /> <br /> 13.67<br /> <br /> 15.41<br /> <br /> 26.61<br /> <br /> 24.02<br /> <br /> 108(08): 81 - 85<br /> <br /> 16.01<br /> <br /> 21.01<br /> 80%<br /> <br /> 24.70<br /> <br /> 35.17<br /> <br /> 60%<br /> <br /> Tầng 20-30 cm<br /> Tầng 10-20 cm<br /> <br /> 40%<br /> <br /> 66.24<br /> <br /> 75.50<br /> 59.72<br /> <br /> 60.57<br /> <br /> Tầng 0-10 cm<br /> 48.82<br /> <br /> 20%<br /> 0%<br /> ML 01<br /> <br /> ML 02<br /> <br /> ML 03<br /> <br /> ML 04<br /> <br /> ML 05<br /> <br /> Hình 1. Tỷ lệ trữ lượng carbon trong rễ nhỏ theo các tầng đất<br /> <br /> Rễ nhỏ đóng vai trò như một phương tiện để<br /> chuyển carbon trong khí quyển vào đất dưới<br /> dạng các hợp chất chứa carbon. Phân hủy rễ<br /> và các dịch tiết đóng góp với số lượng đáng<br /> kể carbon lắng đọng trong các lớp đất. Những<br /> trầm tích này có tiềm năng đóng góp lớn<br /> thông qua việc cô lập carbon lâu dài trong đất<br /> đối với việc giảm nồng độ CO2 trong khí<br /> quyển, do làm chậm quá trình oxy hóa hơn so<br /> với trên bề mặt đất rừng.<br /> KẾT LUẬN<br /> - Sinh khối rễ nhỏ trong các quần xã rừng<br /> phục hồi tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh<br /> nằm trong khoảng 685,95 - 1835,71 (g/m2).<br /> - Hàm lượng carbon trong rễ nhỏ của các quần<br /> xã nằm trong khoảng 0,352 – 0,429 g C/g. Trữ<br /> lượng carbon rễ nhỏ ở ba tầng đất có sự khác<br /> nhau và giảm dần theo chiều sâu. Tổng lượng<br /> carbon tích lũy trong rễ nhỏ của các loại rừng tự<br /> nhiên tại khu vực nghiên cứu đạt giá trị từ 2,74<br /> tấn C /ha đến 7,64 tấn C /ha.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> 1. Gower, S.T., H.L. Gholz, Nakane, K. &<br /> Baldwin, V.C. (1994), Production and allocation<br /> patterns of pine forests. Ecological Bulletins, 43,<br /> p. 115-135.<br /> 2. Helmisaari, H.-S., K. Makkonen, Kellomäki,<br /> S., Valtonen, E. & Mälkönen, E. (2000), Below<br /> and aboveground biomass, production and<br /> nitrogen use in Scots pine stands in eastern<br /> Finland. Forest Ecology and Management , 165, p.<br /> 317-326.<br /> 3. Jackson, R.B. and H.A.S. Mooney, E-D.<br /> (1997), A global budget for fine root biomass,<br /> surface area and nutrient content. Proc. Natl.<br /> Acad. Sci., 94, p. 7362-7366.<br /> 4. Ruess, R.W., K. Van Cleve, Yarie, J. &<br /> Viereck, L.A. (1996), Contributions of fine root<br /> production and turnover to the carbon and<br /> nitrogen cycling in taiga forests of the Alaskan<br /> interior. Can. J. For. Res., 26, p. 1326-1336.<br /> 5. Scheffer, R.A. and R. Aerts (2000), Root<br /> decomposition and soil nutrient and carbon<br /> cycling in two temperate fen ecosystems. Oikos,<br /> 91, p. 541-549.<br /> 6. Vogt, K.A. and H. Persson (1991), Root<br /> methods. In Techniques and Approaches in Forest<br /> Tree Ecophysiology (Lassoie, J. P. & Hinckley, T.<br /> M., eds), p. 477-502, CRC Press, Boca Raton,<br /> Florida.<br /> <br /> 84<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Đỗ Hoàng Chung và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 108(08): 81 - 85<br /> <br /> SUMMARY<br /> ESTIMATE FINE ROOT BIOMASS IN NATURAL FOREST AT THE ME LINH<br /> STATION FOR BIODIVERSITY, VINH PHUC PROVINCE<br /> Do Hoang Chung1*, Nguyen Tuan Hung1,<br /> Nguyen Thi Thanh Nhan2<br /> 1<br /> <br /> College of Agriculture and Forestry- TNU,<br /> 2<br /> College of Education - TNU<br /> <br /> Information of fine-root biomass is critical for quantifying the nutrients and carbon cycle of forest<br /> ecosystems. Five plots representing different natural forest communities were established in The<br /> Me Linh station for biodiversity. Fine root biomass was estimated by soil coring. The samples<br /> were systematically taken from different layers, the soil cores were divided into three layers by<br /> depth: 0–10 cm, 10–20 cm, and 20–30 cm. Biomass of fine root (≤ 2 mm diam.) ranged from<br /> 685.95 g/m2 to 1835.71 g/m2. Carbon contents of fine root ranged from 0.352 g C/g to 0.429 g C/g.<br /> The total amount of carbon accumulated in the fine roots of the natural forest types ranged from<br /> 2.74 t C / ha to 7.64 t C / ha. Fine root carbon stocks in three different soil layer are different and<br /> decreases by depth.Fine roots act as a medium for transfer of atmospheric carbon into the soil in<br /> the form of carbon containing compounds. These deposits have the potential for a greater<br /> contribution to long term soil carbon sequestration in reducing atmospheric CO2 concentration.<br /> Key words: Biomass, carbon stock, fine root, natural forest<br /> <br /> *<br /> <br /> Tel:0989313129; Email:dhchung.tuaf@gmail.com<br /> <br /> 85<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.lrc-tnu.edu.vn<br /> <br />