ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay biến đổi khí hậu đang là vấn đề quan tâm hàng đầu của mỗi quốc gia, nó kéo theo hệ quả tác động rất nghiêm trọng lên toàn bộ hệ sinh thái trên trái đất nhƣ: sự nóng lên toàn cầu, nhiệt độ tăng, nƣớc biển dâng,… gây nên các ảnh hƣởng tiêu cực đến cuộc sống xã hội loài ngƣời ở hiện tại và tƣơng lai. Theo kịch bản biến đổi thế giới dự báo đến cuối thế kỉ 21 nhiệt độ trái đất tăng 1.8 - 4 , mực nƣớc biển dâng cao thêm từ 0.5 m do hiện tƣợng hiệu ứng nhà kính. Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tình trạng này là do hoạt động sản suất của con ngƣời làm gia tăng các khí nhà kính nhƣ CO 2, SO2, CH4, NO, CFC…. thông qua việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, hoạt động của giao thông vận tải, các nhà máy sản suất năng lƣợng, năng lƣợng hạt nhân….; suy thoái rừng và mất rừng cũng là một nguyên nhân quan trọng - đây là một nguồn phát thải khí nhà kính đáng kể góp phần làm biến đổi khí hậu.
Ngày nay xã hội ngày càng phát triển, các nhà máy công nghiệp mọc lên cùng với đô thị hóa, phát triển giao thông, sử dụng nhiên liệu hóa thạch, chuyển đổi mục đích sử dụng đất càng làm dày thêm lớp CO 2 bao quanh khí quyển. Thêm vào đó suy thoái rừng, mất rừng càng làm cho tình trạng này nghiêm trọng hơn - bởi rừng là một bể chứa cacbon lớn trong ba bể chứa cacbon (rừng, đại dƣơng, sinh vật). Hàng năm ƣớc tính khoảng 100 tỉ tấn CO2 đƣợc cố định bởi quá trình quang hợp ở thực vật và một lƣợng tƣơng tự đƣợc trả lại khí quyển do quá trình hô hấp của chúng. Vì vậy, trong những năm gần đây các nghiên cứu về vai trò của rừng trong việc bảo vệ môi trƣờng, hấp thụ CO2 cũng nhƣ khả năng cung cấp giá trị sử dụng trực tiếp nhƣ gỗ, củi, các lâm sản ngoài gỗ,.
đã và đang triển khai ở nhiều quốc gia cũng nhƣ tại Việt Nam. Trong đó, khả năng hấp thụ carbon của rừng đóng vai trò quan trọng trong loại bỏ khí nhà kính, góp phần giảm nhẹ biến đổi khí hậu toàn cầu. Giá trị hấp thụ carbon có thể đƣợc thƣơng mại hóa theo nhiều cơ chế khác nhau nhƣ chi trả dịch vụ môi trƣờng (PES), chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng (PFES), chƣơng trình giảm 1 phát thải từ suy thoái rừng và mất rừng (REDD+), cơ chế phát triển sạch (CDM). Nơi đây có các công trình xây dựng trƣờng học, cơ quan, nhà máy, đƣờng giao thông, di tích lịch sử đền Bà Triệu, tài nguyên rừng phong phú với đa dạng các trạng thái rừng: rừng trồng keo, bạch đàn, thông….
Là nơi dân cƣ sinh sống và làm việc, có môi trƣờng sinh thái cho du lịch, tham quan và là nơi có diện tích rừng có khả năng tích lũy carbon bảo vệ môi trƣờng trên toàn khu vực xã. Tuy nhiên hiện nay tại khu vực nghiên cứu đang phải chịu các tác động mạnh của con ngƣời đến tài nguyên rừng nhƣ khai thác rừng, các hoạt động du lịch tại đền Bà Triệu, việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất không hợp lý…. đã tác động xấu đến tài nguyên rừng không chỉ về mặt phát triển kinh tế, xã hội mà còn cả về sinh thái, môi trƣờng… gây hậu quả nghiêm trọng đặc biệt là vai trò điều hòa khí hậu thông qua giảm khả năng tích lũy carbon. Chính vì vậy việc nghiên cứu nhằm đánh giá trữ lƣợng carbon đối với hệ sinh thái rừng tại khu vực có ý nghĩa quan trọng cho bảo vệ và phục hồi rừng, lƣợng hóa giá trị thƣơng mại chi trả dich vụ môi trƣờng rừng.
Vì vậy, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá khả năng tích lũy carbon của một số trạng thái rừng trồng làm cơ sở chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng tại xã Triệu Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa”. 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Quá trình quang hợp ở thực vật. Quang hợp là quá trình biến đổi các chất vô cơ thành chất hữu cơ của thực vật có chất diệp lục, dƣới tác dụng của ánh sáng mặt trời.
Phƣơng trình quang hợp nhƣ sau: 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2 + Q. Trong phƣơng trình CO2 hấp thụ bởi thực vật có chất diệp lục dƣới ánh sáng mặt trời tạo ra khí O2 trả lại môi trƣờng, cùng với chất hữu cơ và năng lƣợng Q. Ý nghĩa sinh học của quá trình quang hợp là: - Tổng hợp chất hữu cơ: thông qua quang hợp, cây xanh tạo ra nguồn chất hữu cơ bền vững. - Tích luỹ năng lƣợng: mỗi năm, cây xanh tích lũy một nguồn năng lƣợng khổng lồ.
- Điều hoà không khí: cây xanh khi quang hợp giúp điều hoà lƣợng hơi nƣớc, CO2 và O2 trong không khí. Khả năng tích lũy sinh khối và carbon ở thực vật. Sinh khối là chất hữu cơ ở dạng sống và chết có ở trên hoặc ở dƣới mặt đất. Và đƣợc coi nhƣ một chỉ tiêu đánh giá sức sản xuất cũng nhƣ năng suất sinh học của thực vật.
Chỉ duy nhất ở thực vật có khả năng quang hợp hấp thụ CO2 và trả lại lƣợng O2 tƣơng ứng vào môi trƣờng, đồng thời tích lũy lại sinh khối ở dạng hợp chất carbon (C6H12O6). Vì vậy, nghiên cứu sinh khối thực vật thực sự cần thiết, làm cơ sở xác định lƣợng hàm lƣợng carbon đƣợc tích lũy, từ đó đánh giá khả năng hấp thụ CO2 của thực vật. Nhằm cung cấp thông tin cho các nhà quản lý, hoạch định đánh giá chất lƣợng cũng nhƣ sử dụng, phát 3 triển hiệu quả thảm thực vật, tham gia thị trƣờng carbon, định lƣợng giá trị thƣơng mại chi trả dich vụ môi trƣờng rừng. Từ đó có biện pháp nâng cao bảo vệ, phục hồi rừng.
Các nghiên cứu trên thế giới. Các nghiên cứu về biến đổi khí hậu và ảnh hưởng của CO2 trong khí quyển. Theo các nghiên cứu mới đây nhất của các nhà khoa học ngƣời Úc đã phát hiện bằng chứng cho thấy sự nóng lên toàn cầu bắt đầu trong giai đoạn đầu tiên của cuộc cách mạng công nghiệp (cuối thế kỉ 18 nửa đầu thế kỉ 19). Nhóm nghiên cứu đã thu thập dữ liệu trong suốt 500 năm của những vân gỗ, san hô, các vết tích trong hang động, và những lõi băng.
Hiện tƣợng này lần đầu tiên đƣợc phát hiện ở Bắc Cực và các đại dƣơng nhiệt đới từ trƣớc những năm 1830, diễn ra ở Châu Âu, Châu Á và Bắc Mỹ do hiệu ứng nhà kính gây nên. Những khảo sát hiện tƣợng tăng nhiệt độ trên toàn cầu thực hiện bởi các nhà nghiên cứu Anh đã kết luận kể từ năm 1940 ngành công nghiệp phát triển nhanh chóng đã làm tăng tình trạng ô nhiễm, bề mặt trái đất nóng lên rất nhiều so với trƣớc đây. Năm 1958, các cuộc nghiên cứu ở viễn vọng kính Mauna Loa Observatory (Hawaii) đặt tại cao độ 3345m đã chứng minh khí CO2 là nguyên nhân chính của sự gia tăng nhiệt độ. Đến năm 1976, các chất khí methane, chlorofluorocarbon (CFC), nitrogen oxide (NOx) cũng đƣợc xác nhận là nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính.
Năm 1990, 49 nhà bác học, khôi nguyên của giải Nobel đã ra thông cáo kêu gọi mọi quốc gia trên thế giới phải có biện pháp kịp thời hạn chế ô nhiễm không khí bảo vệ trái đất. Tháng 6, 2013, Trung tâm Mauna Loa Observatory (Hawaii) vừa công bố lƣợng khí CO2 vƣợt qua nồng độ 400 mg/L, một điểm tới hạn trong không khí theo quan điểm của một số nhà khoa học, vì khi đạt đến định mức này, nguy cơ thay đổi thời tiết bất thƣờng trên trái đất sẽ khó kiểm soát đƣợc. 4 Từ đó gây ra nhiều hệ lụy nhƣ sau: - Trái đất sẽ chịu những luồng khí nóng bất thƣờng. - Hạn hán thƣờng xuyên hơn và xảy ra ở nhiều nơi.
- Mƣa to, bão tố xảy ra bất thƣờng không thể tiên liệu trƣớc nhƣ hiện nay. - Hệ thực vật, sinh vật bị thay đổi nhanh chóng. - Và sau cùng mực nƣớc biển sẽ dâng cao ở nhiều nơi. Theo kịch bản của IPCC, 2013.
- Kịch bản thấp: nhiệt độ trung bình toàn cầu cuối thế kỷ XXI dao động 1.6°C, mực nƣớc biển tăng thêm từ 32 ÷ 63cm. - Kịch bản cao: nhiệt độ trung bình Trái đất có thể tăng thêm 2.8°C, mực nƣớc biển có thể tăng thêm từ 45 ÷ 82cm. Những nghiên cứu về tích lũy CO2 trong hệ sinh thái. Quá trình biến đổi carbon trong hệ sinh thái đƣợc xác định từ cân bằng carbon gồm carbon đi vào hệ thống - thông qua quang hợp và tiếp nhận các hợp chất hữu cơ khác - và carbon mất đi từ quá trình hô hấp của thực vật và động vật, lửa, khai thác, sinh vật chết cũng nhƣ các quá trình khác.
Carbon trong hệ sinh thái rừng tập trung tại bốn bộ phận chính: thảm thực vật sống trên mặt đất, vật rơi rụng, rễ cây và đất rừng. Việc xác định lƣợng carbon trong rừng thƣờng đƣợc thực hiện thông qua xác định sinh khối rừng. Một trong những kết luận mang tính cổ điển nói rằng sinh trƣởng, sinh khối phụ thuộc vào đƣờng kính thân cây (D) và sinh trƣởng chiều cao (H) theo tuổi; sinh trƣởng và tăng trƣởng, năng suất có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Tiêu biểu kể đến các thành tựu nghiên cứu sau: Theo Brown J và Pearce D.
W (1994) đã nghiên cứu hấp thụ carbon tại rừng nhiệt đới. Kết quả cho thấy một khu rừng nguyên sinh có thể hấp thụ đƣợc 280 tấn carbon/ha và sẽ mất đi 200 tấn carbon/ha nếu bị đốt do canh tác nƣơng rẫy và sẽ giải phóng carbon lớn hơn nếu diện tích rừng chuyển thành đồng cỏ hay đất để sản xuất nông nghiệp. Rừng trồng có thể hấp thụ khoảng 5 115 tấn carbon và con số này sẽ giảm từ 1/3 đến 1/4 khi rừng chuyển đổi sang canh tác nông nghiệp. Theo Schimel và cộng sự (2001), trong chu trình carbon trên toàn cầu, lƣợng carbon lƣu trữ trong thực vật thân gỗ và trong lòng đất khoảng 2.5 Tt; trong đó khí quyển chỉ chứ 0.8 Tt và hầu hết lƣợng carbon trên trái đất đƣợc tích lũy trong sinh khối cây rừng, đặc biệt là rừng mƣa nhiệt đới.
Từ những nghiên cứu này, sau đây là bảng thống kê lƣợng carbon theo kiểu rừng nhƣ của nhà nghiên cứu Woodwell đƣa ra: Bảng 1. Lƣợng carbon tích lũy trong các kiểu rừng. Kiểu rừng Lƣợng carbon (tỷ tấn) Tỷ lệ % Rừng mƣa nhiệt đới 340 62.16 Rừng nhiệt đới gió mùa 12 2.19 Rừng thƣờng xanh ôn đới 80 14.63 Rừng phƣơng bắc 108 19.74 Đất trồng trọt 7 1.28 Tổng carbon lục địa 547 100 Nguồn Woodwell, Pecan,1973. Một nghiên cứu của Joyotee Smith và Sara J.