Tổng quan nghiên cứu

Hệ sinh thái rừng đóng vai trò tối quan trọng trong việc cân bằng cán cân cacbon toàn cầu, khi diện tích rừng bao phủ khoảng 31% diện tích đất liền của Trái Đất và riêng rừng ẩm nhiệt đới đã lưu giữ tới 340 tỷ tấn cacbon, tương đương 62,16% tổng lượng cacbon tích lũy ở thảm thực vật lục địa. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn biến phức tạp và các cam kết giảm nhẹ khí nhà kính theo cơ chế quốc tế như REDD+ ngày càng được đẩy mạnh, việc định lượng chính xác khả năng hấp thụ và lưu trữ cacbon của các thảm thực vật tự nhiên trở thành yêu cầu cấp thiết về cả mặt học thuật lẫn thực tiễn quản lý.

Nghiên cứu được triển khai tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Hoàng Liên – Văn Bàn, tỉnh Lào Cai, một khu vực có địa hình núi cao hiểm trở với độ cao dao động từ 700 mét đến 2.913 mét so với mực nước biển. Tổng diện tích tự nhiên của khu bảo tồn là 25.093,20 ha, trong đó đất có rừng chiếm 23.525,10 ha, tương ứng tỷ lệ che phủ 93,8%. Mục tiêu trọng tâm của đề tài là đánh giá hiện trạng tài nguyên đa dạng sinh học, tính toán sinh khối và định lượng khả năng lưu giữ cacbon của thảm thực vật qua 3 trạng thái rừng chính gồm rừng giàu, rừng trung bình và rừng nghèo, trải rộng trên 5 bể chứa cacbon tiêu chuẩn.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện liên tục từ tháng 3/2013 đến tháng 11/2013, kết hợp khảo sát thực địa chuyên sâu và phân tích trong phòng thí nghiệm. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện rõ nét qua việc cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng phục vụ chi trả dịch vụ môi trường rừng và xây dựng dự án tín chỉ cacbon. Điều này mở ra cơ hội tạo nguồn tài chính bền vững nhằm hỗ trợ cộng đồng địa phương với 98,7% là đồng bào dân tộc thiểu số và tỷ lệ hộ nghèo lên tới 54,72%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết chu trình sinh thái cacbon toàn cầu và phương trình quang hợp cân bằng sinh khối của thảm thực vật. Thực vật hấp thụ khí cacbonic từ khí quyển qua quá trình quang hợp để chuyển hóa thành các hợp chất hữu cơ cấu thành sinh khối cây rừng, đồng thời giải phóng khí oxy. Theo các mô hình sinh thái lượng hóa chuẩn quốc tế, để tổng hợp được 1 tấn sinh khối khô tuyệt đối, cây rừng cần hấp thụ trung bình khoảng 1.873,17 kg khí CO2 và nhả ra môi trường khoảng 1.450 kg khí O2.

Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp khung lý thuyết của Cơ chế Phát triển Sạch và Sáng kiến Giảm phát thải từ mất rừng và suy thoái rừng do Công ước Khung của Liên Hợp Quốc về Biến đổi Khí hậu khởi xướng. Các khái niệm nền tảng bao gồm: sinh khối trên mặt đất, sinh khối dưới mặt đất, 5 bể chứa cacbon theo chuẩn của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu bao gồm tầng cây gỗ, tầng cây bụi thảm tươi, tầng thảm mục rơi rụng, rễ cây và hàm lượng hữu cơ trong đất, cùng với hệ số chuyển đổi sinh khối khô mặc định là 0,5 đối với tầng cây gỗ.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp kế thừa dữ liệu thứ cấp từ các báo cáo kiểm kê tài nguyên rừng và phương pháp điều tra thực địa theo ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời:

  • Cỡ mẫu và cách bố trí: Thiết lập tổng cộng 12 ô tiêu chuẩn chính có kích thước 2.500 m2 (50m x 50m), chia đều 4 ô tiêu chuẩn cho mỗi trạng thái rừng giàu, rừng trung bình và rừng nghèo. Trong mỗi ô tiêu chuẩn chính, bố trí 5 ô tiêu chuẩn phụ kích thước 25 m2 (5m x 5m) tại 4 góc và tâm ô để thu thập sinh khối cây bụi thảm tươi. Tại vị trí trung tâm, lập tiếp 1 ô thứ cấp 1 m2 (1m x 1m) để thu gom toàn bộ thảm mục và vật rơi rụng. Đồng thời, mẫu đất được lấy ở 3 tầng độ sâu gồm 0-10 cm, 10-20 cm và 20-30 cm để xác định dung trọng và hàm lượng chất hữu cơ.
  • Phương pháp phân tích và xử lý số liệu: Đường kính ngang ngực tại vị trí 1,3 mét của toàn bộ cây gỗ có đường kính trên 5 cm trong ô tiêu chuẩn được đo đếm trực tiếp. Lý do lựa chọn mô hình phương trình tương quan sinh khối dạng hàm lũy thừa AGB = 0.4451 x DBH^2.1485 là vì phương trình này đã được Chương trình UN-REDD Việt Nam và Viện Điều tra Quy hoạch Rừng xây dựng, kiểm định riêng cho kiểu rừng lá rộng thường xanh tại tỉnh Lào Cai. Hàm lượng cacbon trong đất được phân tích chuẩn xác theo phương pháp Walkley-Black.
  • Thời gian tiến hành: Toàn bộ quá trình thu thập tài liệu, lập ô tiêu chuẩn đo đếm thực địa và lấy mẫu phân tích được thực hiện qua 3 đợt khảo sát tập trung từ tháng 5/2013 đến tháng 11/2013.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã mang lại các phát hiện cốt lõi về cấu trúc thảm thực vật và trữ lượng lưu trữ cacbon tại khu vực nghiên cứu:

Thứ nhất, tính đa dạng sinh học của hệ thực vật đạt mức rất cao. Đã ghi nhận 1.487 loài thực vật bậc cao có mạch, thuộc 747 chi và 179 họ. Trong đó, ngành Mộc lan chiếm ưu thế tuyệt đối với 1.369 loài, tương ứng 92,06% tổng số loài. Có 34 loài thực vật quý hiếm nằm trong Sách Đỏ Việt Nam năm 2007, gồm 2 loài Cực kỳ nguy cấp như Bách tán Đài Loan và Ô rô bà, 14 loài Nguy cấp như Pơ mu, Sến mật và 18 loài Sẽ nguy cấp.

Thứ hai, diện tích rừng tự nhiên chiếm ưu thế áp đảo với 23.525,10 ha (93,8% diện tích tự nhiên). Cơ cấu chất lượng rừng cho thấy trạng thái rừng giàu chiếm tỷ trọng lớn nhất với 16.894,80 ha (67,32%), rừng trung bình đạt 2.670,00 ha (10,64%), trong khi rừng nghèo chỉ chiếm 104,80 ha (0,41%), còn lại là rừng phục hồi và rừng hỗn giao tre nứa.

Thứ ba, sự phân bổ trữ lượng sinh khối và cacbon có sự chênh lệch rõ rệt giữa các trạng thái rừng. Trữ lượng sinh khối tập trung cao nhất ở rừng giàu với tầng tán cây gỗ phát triển 3 tầng rõ rệt, tiếp đến là rừng trung bình và thấp nhất ở rừng nghèo. Trong cấu trúc các bể chứa, tầng cây gỗ tích lũy lượng cacbon lớn nhất trên mặt đất, rễ cây chiếm khoảng 20% sinh khối tầng cây gỗ, và bể chứa đất ở độ sâu 0-30 cm duy trì trữ lượng hữu cơ ổn định.

Thứ tư, áp lực dân sinh từ vùng đệm rất lớn đối với tài nguyên rừng. Toàn khu vực có 1.050 hộ dân với 6.494 nhân khẩu, tỷ lệ hộ nghèo chiếm 54,72%, thu nhập bình quân chỉ đạt khoảng 120.000 đồng/người/tháng. Hoạt động canh tác nương rẫy và thu hái lâm sản phụ đặt ra nguy cơ suy thoái cục bộ đối với các bể chứa cacbon rừng.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội về trữ lượng cacbon ở trạng thái rừng giàu bắt nguồn từ mật độ các loài cây họ Dẻ, họ Re, họ Mộc lan có đường kính lớn và chiều cao vượt trội, tạo nên sinh khối thân lá khổng lồ. Điều này hoàn toàn tương thích với các nghiên cứu sinh thái học của Woodwell cũng như các khảo sát tại Đông Nam Á, khẳng định rằng rừng tự nhiên nguyên sinh và rừng thứ sinh phục hồi tốt có khả năng cố định khí nhà kính cao gấp nhiều lần so với trảng cây bụi hoặc đất nông nghiệp thoái hóa.

Về mặt trình bày dữ liệu trực quan, sự phân bổ sinh khối và trữ lượng cacbon giữa 3 trạng thái rừng rất thích hợp để mô hình hóa qua biểu đồ cột chồng nhiều thành phần. Mỗi cột biểu thị một trạng thái rừng, chia thành 5 phần tương ứng với 5 bể chứa gồm cây gỗ, cây bụi, thảm mục, rễ cây và đất. Ngoài ra, cơ cấu diện tích các loại rừng nên được trực quan hóa qua biểu đồ hình tròn nhằm làm nổi bật ưu thế 67,32% diện tích rừng giàu, kết hợp bảng ma trận đối sánh trữ lượng CO2 quy đổi trên mỗi hecta giữa các trạng thái để phục vụ tính toán tài chính.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm bảo tồn tính đa dạng sinh học và tối ưu hóa khả năng hấp thụ cacbon của khu bảo tồn, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược:

  • Tăng cường bảo vệ nghiêm ngặt 16.894,80 ha rừng giàu và 2.670,00 ha rừng trung bình hiện có. Ban Quản lý Khu bảo tồn cần phối hợp chặt chẽ với Hạt Kiểm lâm và chính quyền các xã Nậm Xây, Nậm Xé, Liêm Phú ký cam kết bảo vệ rừng với 100% trong tổng số 1.050 hộ dân, đặt mục tiêu giảm 90% số vụ xâm hại tài nguyên rừng giai đoạn 2014-2018.
  • Triển khai phục hồi sinh thái và trồng bổ sung trên 1.568,10 ha đất chưa có rừng cùng 104,80 ha rừng nghèo kiệt. Chi cục Kiểm lâm tỉnh Lào Cai và chính quyền địa phương cần ưu tiên đưa các giống cây bản địa đa mục đích, có khả năng hấp thụ cacbon cao như Pơ mu, Giổi xanh, Kháo vàng vào khoanh nuôi tái sinh, phấn đấu nâng độ che phủ rừng lên trên 95% trước năm 2020.
  • Thiết lập cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng gắn liền với thị trường tín chỉ cacbon và chương trình REDD+. Ban Quản lý khu bảo tồn cùng các cơ quan tài chính cần xây dựng đề án thương mại hóa lượng CO2 rừng hấp thụ để tạo nguồn thu bền vững, hướng tới mục tiêu tăng thu nhập bình quân của 6.494 người dân bản địa từ mức 120.000 đồng/tháng lên gấp 2 đến 3 lần trong giai đoạn 2015-2020.
  • Xây dựng hệ thống đo lường, báo cáo và thẩm định cacbon rừng cấp cơ sở. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Lào Cai cần ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh GIS kết hợp giám sát định kỳ hàng năm tại 12 ô tiêu chuẩn cố định, hoàn thiện bộ cơ sở dữ liệu số hóa bắt đầu từ năm 2015.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang tính ứng dụng cao và là tài liệu tham khảo giá trị cho 4 nhóm đối tượng:

  • Cơ quan quản lý nhà nước và Ban Quản lý rừng đặc dụng: Cung cấp cơ sở khoa học xác thực để hoạch định chính sách phân vùng bảo tồn 25.093,20 ha đất rừng, xây dựng phương án giao khoán bảo vệ rừng và định giá dịch vụ hấp thụ cacbon phục vụ cơ chế chi trả môi trường rừng.
  • Các nhà khoa học, chuyên gia sinh thái và lâm nghiệp: Sử dụng nguồn số liệu định lượng chi tiết về 1.487 loài thực vật, các hệ số sinh khối chuyên biệt và phương trình tương quan sinh khối AGB theo đường kính để phát triển các mô hình tính toán trữ lượng cacbon cho các vùng sinh thái tương tự tại Tây Bắc.
  • Các tổ chức phi chính phủ và quỹ môi trường quốc tế: Sử dụng báo cáo hiện trạng kinh tế xã hội với 54,72% hộ nghèo để thiết kế các dự án viện trợ sinh kế bền vững, tài trợ bảo tồn đa dạng sinh học và thí điểm dự án tín chỉ cacbon theo tiêu chuẩn quốc tế.
  • Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Biến đổi khí hậu, Quản lý tài nguyên rừng: Xem đây là một nghiên cứu trường hợp mẫu mực về phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn tầng cây gỗ, thảm mục và đất theo tiêu chuẩn quốc tế IPCC.

Câu hỏi thường gặp

Khả năng tích lũy cacbon của rừng tự nhiên tại Hoàng Liên – Văn Bàn có vai trò gì với biến đổi khí hậu toàn cầu? Rừng ẩm nhiệt đới tại đây lưu trữ sinh khối khổng lồ với 67,32% diện tích là rừng giàu, giúp cô lập hàng trăm nghìn tấn khí CO2 từ khí quyển, trực tiếp giảm phát thải khí nhà kính và duy trì chức năng phòng hộ đầu nguồn sông Hồng.

Phương pháp tính toán sinh khối cây gỗ trong nghiên cứu dựa trên cơ sở nào? Nghiên cứu áp dụng phương trình hồi quy sinh khối AGB = 0.4451 x DBH^2.1485 do UN-REDD xây dựng riêng cho rừng lá rộng thường xanh Lào Cai, sau đó nhân với hệ số chuyển đổi mặc định 0,5 theo chuẩn IPCC để tính lượng cacbon tích lũy.

Tại sao nghiên cứu phải tiến hành đo đạc trên cả 5 bể chứa cacbon? Việc khảo sát đủ 5 bể chứa gồm cây gỗ, cây bụi thảm tươi, thảm mục, rễ cây và đất ở 3 tầng độ sâu từ 0 đến 30 cm giúp phản ánh toàn diện tổng trữ lượng cacbon của hệ sinh thái, tránh bỏ sót lượng cacbon đáng kể trong lòng đất và rễ.

Dự án REDD+ mang lại lợi ích cụ thể gì cho cộng đồng dân cư địa phương? Chương trình tạo ra nguồn tài chính từ việc bán chứng chỉ giảm phát thải khí nhà kính, giúp hỗ trợ sinh kế và nâng mức thu nhập hiện chỉ đạt khoảng 120.000 đồng/người/tháng cho 6.494 người dân, giảm áp lực chặt phá rừng.

Thực vật tại Khu bảo tồn Hoàng Liên – Văn Bàn có gì đặc biệt về mặt đa dạng sinh học? Khu bảo tồn sở hữu 1.487 loài thực vật bậc cao có mạch, trong đó có 34 loài quý hiếm ghi danh trong Sách Đỏ Việt Nam như Bách tán Đài Loan, Ô rô bà và Pơ mu, tạo nên cấu trúc thảm thực vật nguyên vẹn có giá trị bảo tồn ngoại hạng.

Kết luận

  • Luận văn đã định lượng toàn diện sinh khối và khả năng hấp thụ cacbon trên 23.525,10 ha rừng tự nhiên tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Hoàng Liên – Văn Bàn qua 5 bể chứa sinh thái chuẩn mực.
  • Thiết lập hệ thống 12 ô tiêu chuẩn điều tra thực địa khoa học, áp dụng thành công phương trình hồi quy sinh khối đặc thù của UN-REDD cho vùng sinh thái rừng Tây Bắc.
  • Ghi nhận hệ thực vật phong phú với 1.487 loài, 179 họ, trong đó có 34 loài nguy cấp có tên trong Sách Đỏ Việt Nam năm 2007.
  • Nhận diện rõ nét mâu thuẫn giữa áp lực sinh kế của 1.050 hộ dân có tỷ lệ nghèo 54,72% với nhiệm vụ bảo vệ các bể chứa cacbon rừng.
  • Đề xuất đồng bộ 4 nhóm giải pháp quản lý rừng bền vững, gắn kết bảo tồn sinh thái với phát triển kinh tế thông qua thị trường giao dịch tín chỉ cacbon giai đoạn 2015-2020.

Công trình là bước đệm khoa học vững chắc phục vụ công tác ứng phó biến đổi khí hậu cấp vùng. Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu quan tâm có thể khai thác trực tiếp nguồn dữ liệu thực nghiệm của luận văn để phục vụ công tác đào tạo và triển khai các dự án tín chỉ cacbon thực tế.