Phương pháp phân tích khí hồng ngoại buồng tĩnh kín và ứng dụng trong việc xác định lượng carbon phát thải qua hô hấp đất tại rừng ngập mặn Cần Giờ

Trong nghiên cứu này, hô hấp đất của hệ sinh thái tự nhiên rừng ngập mặn Cần Giờ (Thành phố Hồ Chí Minh) được đo bằng phương pháp buồng kín di động (DC-Dynamic chamber method) tại 12 sinh cảnh rừng tự nhiên với kích thước ô mẫu 20 m x 20 m.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phương pháp phân tích khí hồng ngoại buồng tĩnh kín và ứng dụng trong việc xác định lượng carbon phát thải qua hô hấp đất tại rừng ngập mặn Cần Giờ Hóa học & Môi trường Phương pháp phân tích khí hồng ngoại buồng tĩnh kín và ứng dụng trong việc xác định lượng carbon phát thải qua hô hấp đất tại rừng ngập mặn Cần Giờ Nguyễn Thái Sơn1*, Phạm Hồng Nhật2, Đỗ Phong Lưu3, Nguyễn Văn Thịnh31 Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc gia TP.HCM;2 Viện Nhiệt đới Môi trường, Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Bộ Quốc phòng;3 Chi nhánh phía Nam/Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga, Bộ Quốc phòng.*Email liên hệ: thaison.luat.ktmt@gmail.com.Nhận bài ngày 19/9/2021; Hoàn thiện ngày 18/10/2021; Chấp nhận đăng ngày 12/12/2021.DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.76.2021.104-111 TÓM TẮT Nghiên cứu hô hấp đất là một hướng nghiên cứu có đóng góp quan trọng vào việc đánh giákhả năng trao đổi và tích trữ Carbon (C) của hệ sinh thái rừng. Sự phát thải C của hệ sinh tháithông qua quá trình hô hấp của đất rừng có thể được xác định bằng nhiều phương pháp và thiếtbị khác nhau, nhưng phổ biến nhất là phương pháp buồng tĩnh kín. Trong nghiên cứu này, hôhấp đất của hệ sinh thái tự nhiên rừng ngập mặn Cần Giờ (Thành phố Hồ Chí Minh) được đobằng phương pháp buồng kín di động (DC-Dynamic chamber method) tại 12 sinh cảnh rừng tựnhiên với kích thước ô mẫu 20 m x 20 m. Thông lượng CO2 phát thải từ đất vào khí quyển thuđược qua buồng kín được lưu chuyển đến thiết bị phân tích khí hồng ngoại IRGA xách tay vàquay trở lại buồng phục vụ việc đánh giá các thông số đo đạc. Kết quả cho thấy rừng ngập mặnCần Giờ phát thải C qua hô hấp đất với thông lượng trung bình 4,39 µmolCO 2.m-².s-¹. LượngCO2 phát thải qua đất thay đổi theo không gian, thời gian và có mối tương quan với nhiệt độ vàđộ ẩm buồng đo. Nhiệt độ và độ ẩm buồng đo cùng chế độ thủy triều có tác động đến sự phátthải CO2 qua hô hấp đất tại mỗi vị trí ô mẫu.Từ khóa: Carbon dioxide (CO2); Phát thải carbon; Hô hấp đất; Máy phân tích khí hồng ngoại; Hệ sinh thái rừng ngậpmặn Cần Giờ. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Xác định thông lượng CO2 phát thải từ đất vào khí quyển thông qua nghiên cứu hô hấp đấtcho phép chúng ta hiểu biết đầy đủ hơn về chu trình C toàn cầu, là cơ sở để dự đoán chính xáctác động của khí hậu đối với chu trình C. Hiện nay, có nhiều phương pháp để nghiên cứu hô hấpđất. Cùng với đó, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra các yếu tố có ảnh hưởng đến quá trình hô hấp đất.Công trình công bố của Singh và Gupta (1977) đã xác định thông lượng hô hấp đất ( ) thôngqua 02 phương pháp: (i) gián tiếp: đánh giá hô hấp đất liên quan đến năng lượng của động vật ăncỏ trên mặt đất thu được từ sản lượng sơ cấp thuần – ATP; (ii) trực tiếp: thu mẫu khí ở các độsâu mong muốn từ đất bởi các thiết bị khác nhau để phân tích giá trị hô hấp đất, trong đó thônglượng lớn nhất từ trước nay ở đồng cỏ ghi nhận là 8.130 - 9.540 mgCO2.m-2.h-1, ở rừng ônđới là 100 - 2.340 mgCO2.m-2.h-1. Trong nghiên cứu này, các tác giả cho rằng sự chênh lệch giữacác kết quả là do phụ thuộc vào một số yếu tố sinh thái của khu vực nghiên cứu [1]. Witkamp vàcộng sự (1966) đã sử dụng phương pháp hấp thụ kiềm (phương pháp AA; Alkali absorptionmethod) nghiên cứu lượng khí CO2 phát thải từ nền đất bên dưới một buồng kín được hấp thụtrong một dung dịch sút ăn da (NaOH, KOH) qua đó cho thấy mối tương quan cao giữa phát thảitừ hô hấp đất với nhiệt độ, độ ẩm và tuổi cây của khu rừng trên cạn [2]. Với lợi thế dễ thực hiệnvà chi phí thấp, phương pháp AA đã được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng. Tuy nhiên, theo côngbố của Freuerj và Boutenw (1991) thì phương pháp AA có thể đánh giá thấp quá trình hô hấpthực tế của đất vì hiệu suất hấp thụ CO2 của dung dịch kiềm trong đĩa hoặc lọ giảm khi dung dịchđược trung hòa [3].104 N. T. Sơn, …, N. V. Thịnh, “Phương pháp phân tích khí hồng ngoại … rừng ngập mặn Cần Giờ.”Nghiên cứu khoa học công nghệ Một phương pháp khác được Mariko và cộng sự (1994) sử dụng nhằm ước tính , đó làphương pháp buồng kín (phương pháp CC-Closed chamber method), trong đó, CO2 trong buồngkín được lấy mẫu định kỳ bằng các ống kim tiêm, nồng độ CO2 trong mỗi mẫu đo được kiểm tratại phòng thí nghiệm từ đó ước tính thông lượng phát thải dựa trên tốc độ tăng nồng độ CO2trong buồng [4]. Năm 1993, phương pháp phân tích khí hồng ngoại dòng mở (phương pháp OF;Open-Flow infrared gas analyzer method) được Nakadait và cộng sự ứng dụng cho nghiên cứuhô hấp đất. Kết quả cho thấy sự phát thải của hô hấp đất khi được quan sát trong phương phápOF là gần bằng với giá trị CO2 phát thải từ nền đất và thể hiện chính xác hơn so với phương phápAA [5]. Phương pháp OF kết hợp máy phân tích khí hồng ngoại (IRGA) được xem là giải ...