ĐẶT VẤN ĐỀ Lịch sử phát triển của loài người gắn liền với rừng và sử dụng rừng. Rừng là nguồn cung cấp nguyên liệu thô cho xây dựng, giao thông, là nguồn thực phẩm cho con người, khi bị chặt phá đất rừng trở thành tài nguyên đất cho canh tác nông nghiệp và cho phát triển đô thị. Theo khuyến cáo của các nhà khoa học thì xu thế suy giảm tài nguyên rừng đang diễn ra hiện nay, gián tiếp hay trực tiếp gây ra hiện tượng nóng lên của Trái đất, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến chu trình tuần hoàn của nước, tăng tần suất cũng như cường độ lũ lụt, suy kiệt tầng trữ nước, làm thoái hóa đất và dẫn đến sự tuyệt chủng của một số loài thực vật và động vật có môi trường sống là rừng. Hiện nay, vấn đề biến đổi khí hậu đã và đang ảnh hưởng đến môi trường sống của con người trên toàn thế giới mà Việt Nam là một trong các nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất.
Do chặt phá rừng chất các bon tự nhiên không còn chứa trong cây nữa mà sẽ bị thải vào không khí thông qua đốt rừng, hoặc sự phân hủy dần dần của thực vật chết qua nhiều thập kỷ cũng làm tăng lượng khí đi ô xít các bon trong không khí. Vì thế, để kiểm soát lượng khí thải vào không khí ngoài việc kiểm soát lượng khí thải từ các khu công nghiệp trên toàn thế giới, việc giám sát chặt trẽ nguồn tài nguyên rừng là hết sức cần thiết vì rừng là nguồn lưu trữ và tiêu thụ lượng các bon trong tự nhiên. Để giám sát rừng, ngoài việc lập bản đồ hiện trạng phân bố rừng thì việc tính toán sinh khối rừng là hết sức quan trọng. Sinh khối rừng cho biết cả về diện tích và trữ lượng rừng.
Kết quả tính sinh khối rừng chính xác sẽ là một tham số quan trọng trong việc đưa ra các phương án nhằm đối phó với vấn đề biến đổi khí hậu. Việt Nam với bờ biển dài hơn 3000 km, với cơ chế bồi lắng lớn tại cửa các hệ thống sông chính như hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình ở miền bắc, Sông Mã sông Cả ở bắc trung bộ, sông Hương, sông Thu Bồn ở miền nam trung bộ, sông Đồng Nai, sông Mê Kông ở nam bộ tạo điều kiện tốt cho hệ thực vật ở cửa sông phát triển nhất là hệ thống RNM. Diện tích RNM tuy nhỏ nhưng có vai LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 trò hết sức quan trọng duy trì đa dạng sinh học cũng như việc giảm thiểu các hậu quả do tai biến thiên nhiên như bão, lũ và sóng thần. RNM ở Việt Nam có khoảng hơn 50 loài cây, phân bố không giống nhau ở các khu vực ven biển chia làm bốn khu vực: ven biển Đông Bắc từ Móng Cái (Quảng Ninh) đến Đồ Sơn (Hải Phòng); khu vực ven biển đồng bằng Bắc Bộ từ Đồ Sơn đến cửa Lạch Trường (Thanh Hóa); khu vực ven biển miền Trung, kéo dài từ Lạch Trường đến Vũng Tàu; khu vực Nam Bộ từ Vũng Tàu đến Hà Tiên[4].
Việc kiểm kê rừng ở nước ta nói chung và RNM nói riêng chủ yếu dựa trên dữ liệu ảnh quang học và các vùng mẫu được đo đạc thực địa. Việc phân loại dựa trên ảnh quang học chỉ giúp phân biệt vùng có rừng và không có rừng, còn thông tin chính xác về chất lượng và số lượng rừng là không thể biết được[21]. Để biết các thông tin này nhất là sinh khối rừng và trữ lượng CO2 là hết sức cần thiết vì nó có thể đánh giá cả khối lượng cũng như chất lượng rừng. Dữ liệu ảnh RADAR là dữ liệu ảnh vệ tinh chủ động, nó không phụ thuộc vào nguồn năng lượng của mặt trời.
Đặc tính thông số của ảnh RADAR bao gồm bước sóng, góc chụp, và sự phân cực có thể sử dụng để thu thập thông tin về chất liệu bề mặt của vật thể được quan trắc thông qua sự tương tác của tín hiệu ảnh RADAR với bề mặt quan trắc. Bên cạnh đó tín hiệu ảnh RADAR còn có khả năng xuyên thấu vào bề mặt quan trắc, tùy thuộc vào bước sóng cũng như chất liệu bề mặt sẽ quyết định mức độ thẩm thấu của tín hiệu. Ví dụ với thực phủ, RADAR với bước sóng kênh X (3,8 cm) hay kênh C (5,6 cm) thường tương tác với tầng vòm lá và cành nhỏ của rừng; bước sóng lớn hơn như kênh L (23 cm), kênh P (65 cm) thường tương tác với cành lớn, thân cây, hay bề mặt đất của rừng[17,18]. Do vậy dữ liệu ảnh RADAR, không những chứa thông thông tin hai chiều của rừng mà thông qua sự tương tác của sóng RADAR với rừng còn cho thông tin trực tiếp liên quan tới sinh khối rừng và CO2.
Vì vậy việc sử dụng ảnh Radar để nghiên cứu về trữ lượng CO2 rừng là rất cấp thiết. Tất cả điều này dẫn đến để có thể sử dụng ảnh RADAR để xác định trữ lượng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 CO2 rừng ở nước ta đòi hỏi phải có các nghiên cứu khoa học về đặc điểm tán xạ và phân cực của ảnh RADAR trong điều kiện cụ thể của rừng Việt Nam cũng như các phương pháp tiếp cận thích hợp để có thể xác định chính xác sinh khối rừng bằng công nghệ viễn thám RADAR. Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn trên tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu, đánh giá trữ lượng Carbon trên mặt đất bằng ảnh viễn thám Radar tại khu rừng ngập mặn Cần Giờ- Thành phố Hồ Chí Minh” nhằm xác định sinh khối rừng, từ đó có thể ứng dụng công nghệ này trong xác định trữ lượng các bon trên mặt đất rừng nhiệt đới ngặp mặn tại Việt Nam. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.
Nghiên cứu về sinh khối và CO2 1. Trên thế giới Nghiên cứu sinh khối trong các hệ sinh thái rừng đã được quan tâm khá sớm với mục tiêu là quản lý chu trình các bon – một nhân tố quan trọng đối với việc quản lý dinh dưỡng và năng suất rừng. Từ năm 1840 trở về trước, các tác giả đã đi sâu vào lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là nghiên cứu vai trò và hoạt động của diệp lục thực vật trong quá trình quang hợp để tạo nên các sản phẩm hữu cơ dưới tác động của các nhân tố tự nhiên như: đất, nước, không khí và năng lượng ánh sáng mặt trời. đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật “tối thiểu”.
đã phát triển định luật này thành định luật “năng suất”[25]. đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất. Đồng thời, sự ra đời của Chương trình sinh học quốc tế (International Biology Program, 1964) và Chương trình sinh quyển con người (Man and Biosphere, 1971) đã tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối. Những nghiên cứu trong giai đoạn này tập trung vào các đối tượng là đồng cỏ, savan, rừng rụng lá và rừng mưa thường xanh [28].
Tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái, Dajoz (1971) đã thu được kết quả như sau: Mía ở châu Phi: 67 tấn/ha/năm; Rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi: 20 tấn/ha/năm; Savana cỏ Mỹ (Penisetum purpureum) châu Phi: 30 tấn/ha/năm; Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức): 10,5-15,5 tấn/ha/năm; Đồng cỏ tự nhiên Deschampia và Trifolium ở vùng ôn đới là 23,4 tấn/ha/năm; Còn sinh khối (Biomass) của Savana cỏ cao Andrôpgon (cỏ Ghine): 5.000 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 kg/ha/năm;Rừng thứ sinh 40-50 tuổi ở Ghana: 362. đã công bố công trình “Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới - World forest biomass and primary production data” trong đó tập hợp 600 công trình đã được xuất bản về sinh khối khô của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới [20]. Nhằm thực hiện nỗ lực này, Công ước tăng trưởng khung về biến đổi khí hậu (BĐKH) của Liên hợp quốc (UNFCCC) đã được phê chuẩn và tiếp theo đó là Nghị định thư Kyoto. Trong các văn bản này, việc quản lý khí nhà kính (KNK) được đặc biệt quan tâm, trong đó các hệ sinh thái rừng tự nhiên nhiệt đới được coi là các “bể chứa” các bon khổng lồ, là yếu tố quan trọng trong việc ngăn ngừa BĐKH.
Với tầm quan trọng này, việc nghiên cứu xác định sinh khối và trữ lượng các bon trong các hệ sinh thái rừng, đặc biệt là rừng tự nhiên nhiệt đới được đặt lên hàng đầu. Nghiên cứu về lĩnh vực này không chỉ có ý nghĩa đối với việc kiểm kê KNK của từng quốc gia mà nó còn có vai trò hết sức quan trọng trong việc thương mại hóa giá trị hấp thụ CO2 của rừng nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính. Các nhà khoa học đã cố gắng xác định quy mô của các vùng dự trữ các bon toàn cầu và sự đóng góp của rừng vào các vùng dự trữ cũng như những thay đổi về lượng các bon được dự trữ như: Bolin (1977); Post, Emanuel và cộng sự (1982); Detwiler và Hall (1988); Brown, Hall và cộng sự (1993); Dixon, Brown (1994) [19]; Malhi, Baldocchi (1999). Năm 1999, một nghiên cứu về lượng phát thải các bon hàng năm và lượng các bon dự trữ trong sinh quyển được Malhi và Baldocchi thực hiện.
Theo các tác giả, sự phát thải từ các hoạt động của con người (như đốt nhiên liệu hoá thạch,.) đã LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 thải ra 7,1±1,1 Gt C/năm, trong đó 46% bị giữ lại khí quyển, 28% được chuyển vào đại dương ; 25% (tương đương 1,8±1,6 Gt C/năm) được giữ trong trái đất. Các nghiên cứu đang được tiến hành nhanh chóng để tìm dẫn chứng về kho dự trữ các bon tại các lớp phủ thực vật và làm thế nào để các bể chứa này có thể gia tăng hấp thụ khí CO2 từ khí quyển. Những nghiên cứu này rất quan trọng, đặc biệt đối với các nước công nghiệp cần đạt được sự giảm phát thải theo Nghị định thư Kyoto. Năm 1980, Brown và cộng sự đã sử dụng GIS dự tính lượng các bon trung bình trong rừng nhiệt đới châu Á là 144 tấn/ha trong phần sinh khối và 148 tấn/ha trong lớp đất mặt ở độ sâu 1 m, tương đương 42-43 tỷ tấn các bon trong toàn châu lục.A đã chứng minh lượng các bon trong rừng nhiệt đới châu Á từ 40-250 tấn/ha, trong đó 50-120 tấn/ha ở phần thực vật và đất [23].
và cộng sự đã cho rằng lượng các bon trung bình trong sinh khối phần trên mặt đất của rừng nhiệt đới châu Á là 185 tấn/ha và biến động từ 25-300 tấn/ha.