การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (climate change) มีสาเหตุสำคัญมาจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) สู่บรรยากาศจากกิจกรรมต่างๆ ของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทำลายป่าไม้เพื่อเปลี่ยนแปลงเป็นการใช้ประโยชน์ที่ดินรูปแบบอื่นๆ การปลูกสร้างสวนป่าจึงเป็นอีกหนทางหนึ่งที่จะเพิ่มพื้นที่ป่าขึ้นมาเพื่อช่วยลดหรือบรรเทาผลกระทบ (mitigation) จากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เนื่องจากต้นไม้สามารถดูดซับ CO2 จากบรรยากาศ โดยผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสง (photosynthesis) และนำมาสะสมไว้ในรูปของมวลชีวภาพ (biomass) ทั้งนี้ ความสามารถในการกักเก็บคาร์บอนในมวลชีวภาพของสวนป่า หรือป่าปลูก ขึ้นอยู่กับชนิดและพันธุกรรมของพรรณไม้ที่ปลูก สภาพพื้นที่ และการจัดการ ในประเทศไทยข้อมูลการกักเก็บคาร์บอนของพื้นที่สวนป่าในปัจจุบันยังมีค่อนข้างน้อย การประเมินการกักเก็บคาร์บอนของสวนป่าโดยใช้สมการประเมินมวลชีวภาพเป็นวิธีการหนึ่งที่นิยมใช้โดยทั่วไป แต่ยังขาดสมการมวลชีวภาพที่เป็นตัวแทนของพรรณไม้แต่ละชนิดที่สามารถใช้ได้ทั่วไป กอปรกับความไม่สะดวกในการเก็บข้อมูลภาคสนามสำหรับนำมาใช้กับสมการมวลชีวภาพ ดังนั้น การพัฒนาสมการประเมินมวลชีวภาพของสวนสักเพื่อให้สามารถใช้ได้ทั่วไปควบคู่กับการใช้ตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับการเติบโตและเทคนิคในการสำรวจระยะไกล (remote sensing) จึงเป็นแนวทางหนึ่งที่ทำให้สามารถประเมินสถานภาพการกักเก็บคาร์บอนของสวนป่าเป็นพื้นที่กว้าง (large scale) ได้อย่างถูกต้อง สะดวก และใช้เวลาสั้น

วัตถุประสงค์

1. เพื่อพัฒนาสมการประเมินมวลชีวภาพเหนือพื้นดินของไม้สักที่สามารถใช้ได้ในพื้นที่ทั่วไป
2. เพื่อประเมินมวลชีวภาพเหนือพื้นดินและการกักเก็บคาร์บอนในมวลชีวภาพไม้สัก ณ สวนป่าทองผาภูมิ
3. วิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างการกักเก็บคาร์บอนกับตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับการเติบโตและผลผลิตของสวนป่า และดัชนีพืชพรรณจากการสำรวจระยะไกล

อุปกรณ์ และวิธีการ

พื้นที่ศึกษา

             สวนป่าทองผาภูมิ อำเภอทองผาภูมิ จังหวัดกาญจนบุรี อยู่สูงจากระดับน้ำทะเลปานกลางประมาณ 400 เมตร ปัจจุบันมีพื้นที่ปลูกสร้างสวนป่าจำนวน 18,238.37 ไร่ ซึ่งเป็นพื้นที่ปลูกไม้สักทั้งสิ้น 13,836.6 ไร่

การวางแปลงตัวอย่าง

             วางแปลงตัวอย่างขนาด 60 x 60 เมตร ในสวนป่าสักซึ่งมีระยะปลูกเริ่มต้น 4  x 4 เมตร (ยกเว้นชั้นอายุ 8 ปี มีระยะปลูก  3 x 3 เมตร) จำนวน 13 ชั้นอายุ ชั้นอายุละ 2 แปลง ในแต่ละแปลงแบ่งเป็นแปลงย่อยขนาด 30 x 30 เมตร เพื่อเก็บข้อมูลพิกัดของแปลงตัวอย่างทุกแปลงย่อยด้วยเครื่องกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก (global positioning system, GPS)

การเก็บข้อมูลภาคสนามและการวิเคราะห์ข้อมูล

            วัดความสูง และเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอกของไม้สักทุกต้นที่มีอยู่ในแปลง ตลอดจนถ่ายภาพเรือนยอดในแต่ละแปลงย่อยเพื่อศึกษาดัชนีพื้นที่ใบ (leaf area index) ด้วยเทคนิค hemispherical photography โดยใช้โปรแกรม Gap Light Analyzer (GLA) version 2.0 (Frazer et. al., 1999) วิเคราะห์หาค่าเฉลี่ย (mean) ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (standard deviations; SD) ของความสูง เส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอก และพื้นที่เรือนยอด (crown cover) และคำนวณพื้นที่หน้าตัด (basal area) จากเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอก ทำการวิเคราะห์ค่าความแตกต่างทางสถิติของสักแต่ละชั้นอายุ โดยใช้ Analysis of Variance (ANOVA)

           พัฒนาสมการมวลชีวภาพเหนือพื้นดินของไม้สักโดยการรวบรวมงานวิจัยเกี่ยวกับสมการมวลชีวภาพของไม้สักในพื้นที่ต่างๆ ทั่วประเทศ และวิเคราะห์เปรียบเทียบสมการทางสถิติเพื่อสร้างสมการขึ้นใหม่ตามวิธีการของ Zar (2007) โดยจำแนกเป็นสมการมวลชีวภาพของไม้สักเฉพาะพื้นที่สวนป่าทองผาภูมิ และพื้นที่ทั่วไป ประเมินมวลชีวภาพและการกักเก็บคาร์บอนในมวลชีวภาพเหนือพื้นดินของไม้สักชั้นอายุต่างๆ โดยใช้ปริมาณคาร์บอนในเนื้อเยื่อของไม้สักจำแนกตามช่วงอายุ (ทศพร และคณะ, 2548) ตลอดจนวิเคราะห์การถดถอย (regression analysis) ระหว่างมวลชีวภาพเหนือพื้นดิน และพื้นที่หน้าตัด ดัชนีพื้นที่ใบ และดัชนีพืชพรรณ (vegetation index) จากการสำรวจระยะไกล

ผลการศึกษา

สมการการประเมินมวลชีวภาพเหนือพื้นดิน

             สมการสำหรับประเมินมวลชีวภาพส่วนต่างๆ และมวลชีวภาพเหนือพื้นดินของไม้สักสำหรับสวนป่าทองผาภูมิ และสมการของไม้สักสำหรับสวนป่าทั่วไปมีนัยสำคัญทางสถิติ (ตารางที่ 1) และเมื่อเปรียบเทียบความแตกต่างทางสถิติของมวลชีวภาพของลำต้น มวลชีวภาพเหนือพื้นดิน และปริมาตร ระหว่างการใช้สมการสำหรับสวนป่าทองผาภูมิและสวนสักทั่วไปพบว่าไม่มีความแตกต่างทางสถิติ (p>0.05) ในทุกชั้นอายุที่ศึกษา

ตารางที่ 1 สมการแอลโลเมตรีของมวลชีวภาพส่วนต่างๆ และปริมาตรของสัก

หมายเหตุ       
y คือ มวลชีวภาพส่วนต่างๆ หรือปริมาตร
x คือ ตัวแปรอิสระในรูป DBH2H เมื่อ DBH คือเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอก (เซนติเมตร) และ H คือความสูงทั้งหมด (เมตร)

การเติบโต มวลชีวภาพเหนือพื้นดินและการกักเก็บคาร์บอน

             ในการศึกษาตัวแปรของการเติบโตของไม้สัก พบว่า ความสูง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอก และพื้นที่เรือนยอดของไม้สักมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญยิ่งทางสถิติระหว่างชั้นอายุ (p<0.01) โดยส่วนใหญ่มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามอายุไม้สัก ยกเว้นแปลงไม้สักอายุ 9, 21 และ 28 ปี เช่นเดียวกับมวลชีวภาพและการกักเก็บคาร์บอนในมวลชีวภาพเหนือพื้นดินของไม้สักมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญยิ่งทางสถิติระหว่างชั้นอายุ (p<0.01) โดยมวลชีวภาพเหนือพื้นดินของไม้สักมีค่าสูงสุดในชั้นอายุ 25 ปี และมีค่าต่ำสุดในชั้นอายุ 4 ปี แต่มีแนวโน้มที่ไม่แน่นอนเนื่องจากการจัดการสวนป่าสักซึ่งมีรอบตัดฟันประมาณ 30 ปี จำเป็นต้องมีการตัดขยายระยะ (thinning) 2-3 ครั้งก่อนถึงรอบตัดฟัน เพื่อเพิ่มการเติบโตของต้นสักที่เหลืออยู่ ทำให้มวลชีวภาพและการกักเก็บคาร์บอนในมวลชีวภาพเหนือพื้นดินของไม้สักขึ้นอยู่กับขนาดและความหนาแน่นของต้นไม้ที่มีอยู่ในแต่ละแปลง ทั้งนี้ ไม้สักที่ศึกษามีอัตราความเพิ่มพูนของมวลชีวภาพและการกักเก็บคาร์บอนในมวลชีวภาพเหนือพื้นดิน เท่ากับ 2.74 และ 1.28 ตันต่อเฮกแตร์ต่อปี (0.44 และ 0.20 ตันต่อไร่ต่อปี) ตามลำดับ (ตารางที่ 2)

ตารางที่ 2    ความสูง (height, H) เส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอก (diameter at breast height, DBH) มวลชีวภาพเหนือพื้นดิน (above-ground biomass) การกักเก็บคาร์บอน (carbon storage, C) และความเพิ่มพูนเฉลี่ยรายปีของมวลชีวภาพเหนือพื้นดินของไม้สักที่อายุต่างๆ ในสวนป่าทองผาภูมิ จังหวัดกาญจนบุรี

การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างมวลชีวภาพเหนือพื้นดินและตัวแปรอื่นๆ

             จากการวิเคราะห์การถดถอยพบว่า มวลชีวภาพเหนือพื้นดินมีความสัมพันธ์กับพื้นที่หน้าตัด หรือ ดัชนีพื้นที่ใบ ในรูปสมการยกกำลังอย่างมีนัยสำคัญยิ่งทางสถิติ (p<0.01) ดังแสดงในภาพที่ 1 แต่มีความสัมพันธ์กับดัชนีพืชพรรณ (normalized difference vegetation index, NDVI) อย่างไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ (p>0.05) (ข้อมูลไม่ได้นำเสนอในที่นี้)

1. สมการมวลชีวภาพเหนือพื้นดินของไม้สักสำหรับสวนป่าทั่วไปที่พัฒนาได้จากการศึกษาครั้งนี้สามารถนำไปใช้ประเมินมวลชีวภาพเหนือพื้นดินในพื้นที่อื่นๆ ในประเทศไทยได้
2. การเติบโต มวลชีวภาพเหนือพื้นดิน และการกักเก็บคาร์บอนในมวลชีวภาพเหนือพื้นดินของไม้สักมีการแปรผันระหว่างชั้นอายุ โดยมวลชีวภาพเหนือพื้นดินและการกักเก็บคาร์บอนในมวลชีวภาพเหนือพื้นดินของไม้สักส่วนใหญ่มีการแปรผันตามขนาดและจำนวนต้นสักในแต่ละแปลง เนื่องจากกำหนดการตัดขยายระยะในแต่ละชั้นอายุ และ/หรือ เกิดจากความแตกต่างของสภาพพื้นที่ปลูก
3. การวิเคราะห์การถดถอยระหว่างมวลชีวภาพเหนือพื้นดิน และพื้นที่หน้าตัด ดัชนีพื้นที่ใบ หรือดัชนีพืชพรรณ แสดงให้เห็นถึงความเหมาะสมในการนำค่าพื้นที่หน้าตัด หรือดัชนีพื้นที่ใบซึ่งเป็นตัวแปรที่สะดวกในทางปฏิบัติไปใช้ในการประมาณค่ามวลชีวภาพเหนือพื้นดิน และการกักเก็บคาร์บอนของไม้สักต่อไป แต่การประยุกต์ใช้เทคนิคการสำรวจระยะไกลจำเป็นต้องมีการพัฒนาดัชนีพืชพรรณ และ/หรือ แบบจำลองอื่นๆ ที่มีความเหมาะสมต่อไป

  

ภาพที่ 1    ความสัมพันธ์ระหว่างมวลชีวภาพเหนือพื้นดิน (above-ground biomass) และพื้นที่หน้าตัด (basal area) และดัชนีพื้นที่ใบ (leaf area index) ของไม้สักชั้นอายุต่างๆ ในสวนป่าทองผาภูมิ จังหวัดกาญจนบุรี