Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang tác động sâu sắc đến mọi mặt đời sống kinh tế - xã hội, trong đó sự gia tăng nồng độ khí thải nhà kính trong khí quyển là nguyên nhân cốt lõi. Báo cáo của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu ước tính mỗi năm có khoảng 1,5 tỷ tấn carbon phát thải do suy thoái và chuyển đổi mục đích sử dụng đất rừng nhiệt đới, chiếm tới 20% tổng lượng phát thải khí nhà kính trên toàn thế giới. Tại Việt Nam, kịch bản biến đổi khí hậu dự báo đến năm 2100 nhiệt độ trung bình có thể tăng khoảng 2,3 độ C và mực nước biển dâng thêm 75 cm. Trước bối cảnh đó, bảo tồn và nâng cao trữ lượng carbon rừng thông qua cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng và sáng kiến giảm phát thải khí nhà kính đóng vai trò sống còn.

Nghiên cứu được triển khai tại xã Bình Long, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên - một địa bàn miền núi đặc biệt khó khăn với diện tích đất tự nhiên là 2.777,49 ha, trong đó địa hình đồi núi chiếm trên 60%. Quỹ đất lâm nghiệp của xã đạt 1.703,87 ha, tương đương 77,57% diện tích đất nông nghiệp, bao gồm 946,22 ha rừng tự nhiên trên núi đá vôi và 756,38 ha rừng trồng. Mục tiêu then chốt của luận văn là định lượng sinh khối tươi, sinh khối khô và xác định chính xác trữ lượng carbon tích lũy tại các trạng thái rừng núi đá và rừng trồng thuần loài giai đoạn từ tháng 1 đến tháng 10 năm 2016. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp phục vụ chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng theo quy định pháp luật hiện hành, đồng thời xây dựng sinh kế bền vững cho hơn 1.886 nhân khẩu tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết chu trình sinh địa hóa carbon rừng theo hướng dẫn của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu năm 2006, kết hợp khung lý thuyết kinh tế tài nguyên và dịch vụ hệ sinh thái. Các khái niệm trung tâm bao gồm: sinh khối trên mặt đất của cây gỗ, bể chứa carbon trong thảm mục và thảm tươi cây bụi, đường kính ngang ngực tại vị trí 1,3 m, cùng cơ chế chi trả dịch vụ hấp thụ và lưu giữ carbon rừng theo Nghị định 99/2010/NĐ-CP của Chính phủ.

Khả năng cô lập carbon được tính toán thông qua các mô hình toán học tương quan sinh trưởng allometric. Đối với rừng tự nhiên vùng Đông Bắc, phương trình sinh khối thân đứng áp dụng là $AGB = 0,1142 \times D^{2,4451}$, trong đó AGB là sinh khối trên mặt đất tính bằng kg và D là đường kính thân cây tại vị trí 1,3 m. Đối với rừng trồng Bạch đàn, mô hình tương quan áp dụng là $AGB = 0,0199 \times DBH^{3,114}$ với hệ số tương quan r = 0,94. Trữ lượng carbon được quy đổi dựa trên tỷ lệ tích lũy carbon mặc định bằng 0,47 sinh khối khô kiệt theo tiêu chuẩn quốc tế.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp chọn mẫu điển hình kết hợp ngẫu nhiên có hệ thống được sử dụng để thiết lập 6 ô tiêu chuẩn tạm thời với diện tích 500 m2 mỗi ô (kích thước 20 m x 25 m). Trong đó, ô tiêu chuẩn số 1 và số 2 đại diện cho trạng thái rừng tự nhiên phục hồi trung bình; ô tiêu chuẩn số 3 đại diện cho rừng tự nhiên nghèo; các ô tiêu chuẩn số 4, số 5 và số 6 đại diện cho rừng trồng Bạch đàn lần lượt ở các cấp tuổi 3 năm, 5 năm và 7 năm. Tất cả cây gỗ có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên đều được đo chu vi thân bằng thước chuyên dụng và giám sát tọa độ bằng thiết bị định vị GPS.

Để xác định sinh khối tầng thảm tươi cây bụi và thảm mục rác hữu cơ, trong mỗi ô tiêu chuẩn bố trí 1 ô dạng bản diện tích 1 m2 (kích thước 1 m x 1 m). Phương pháp thu hoạch toàn phần được áp dụng để cân trọng lượng tươi trực tiếp tại hiện trường. Sau đó, các mẫu đại diện 100 gram được sấy khô trong tủ sấy phòng thí nghiệm ở nhiệt độ 80 độ C cho đến khi đạt khối lượng không đổi nhằm xác định tỷ lệ chất khô kiệt. Bên cạnh đo đếm thực địa, nghiên cứu triển khai điều tra đánh giá nhanh có sự tham gia của cộng đồng với 160 phiếu khảo sát phát ra tại 10 trên 20 xóm và thu về 156 phiếu hợp lệ (tỷ lệ phản hồi 97,5%), làm cơ sở đánh giá năng lực quản trị rừng của các hộ gia đình.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra ghi nhận 31 loài cây gỗ tái sinh trong các ô tiêu chuẩn rừng tự nhiên với mật độ trung bình 1.113 cây/ha. Loài chiếm ưu thế cao nhất là Đèo đỏ với mật độ 347 cây/ha, tiếp theo là Sang, Sảng và Đu đủ rừng. Cấu trúc đường kính ngang ngực trung bình của tầng cây gỗ rừng tự nhiên dao động từ 12,62 cm đến 13,03 cm, tập trung chủ yếu ở cấp kính dưới 20 cm (chiếm trên 85% tổng số cây). Đối với rừng trồng Bạch đàn, đường kính bình quân tăng đều theo tuổi sinh trưởng: 7,72 cm ở 3 năm tuổi; 9,88 cm ở 5 năm tuổi; và 11,85 cm ở 7 năm tuổi.

Sinh khối trên mặt đất của rừng tự nhiên trung bình đạt 120,51 tấn/ha, biến thiên từ 91,91 tấn/ha (ô tiêu chuẩn số 3) đến 147,46 tấn/ha (ô tiêu chuẩn số 1). Trữ lượng carbon rừng tự nhiên đạt trung bình 59,55 tấn C/ha. Trong đó, tầng cây gỗ chiếm tỷ trọng áp đảo từ 94,60% đến 96,74%; tầng thảm tươi cây bụi chiếm từ 1,84% đến 3,29%; tầng thảm mục chiếm từ 1,37% đến 2,90%. Đối với rừng trồng Bạch đàn, sinh khối khô bình quân đạt 32,53 tấn/ha, mang lại trữ lượng carbon trung bình 16,84 tấn C/ha (tăng từ 7,35 tấn C/ha ở tuổi 3 lên 25,62 tấn C/ha ở tuổi 7). Tổng trữ lượng carbon tích lũy trên toàn bộ 1.702,60 ha rừng của xã Bình Long được xác định là 65.999,10 tấn C (bao gồm 32.006,40 tấn C từ 480 ha rừng tự nhiên trung bình; 21.124,43 tấn C từ 466,22 ha rừng nghèo; và 12.868,27 tấn C từ 756,38 ha rừng trồng).

Thảo luận kết quả

Trữ lượng carbon trung bình 59,55 tấn C/ha của rừng núi đá Bình Long cao hơn đáng kể so với kết quả ghi nhận tại khu vực Thần Sa lân cận (dao động từ 17,90 đến 56,30 tấn C/ha). Nguyên nhân là do các khu rừng tại Bình Long được giao khoán bảo vệ tốt hơn, mật độ tái sinh tự nhiên dày đặc và ít chịu áp lực khai thác trộm gỗ quy mô lớn. Tuy nhiên, nếu so sánh với mức bình quân rừng giàu toàn quốc (123,77 đến 206,23 tấn C/ha), trữ lượng tại đây vẫn ở mức trung bình thấp do phần lớn là rừng non phục hồi sau nương rẫy, thiếu vắng các cây gỗ lớn có đường kính trên 40 cm.

Dữ liệu thực nghiệm có thể được mô hình hóa trực quan thông qua biểu đồ phân tán hồi quy phi tuyến giữa đường kính thân cây và sinh khối tích lũy, cùng với biểu đồ tròn biểu diễn tỷ trọng các bể chứa carbon. Phân tích cho thấy tầng thảm mục dù chỉ chiếm khoảng 2% trữ lượng nhưng giữ vai trò trạm trung chuyển vật chất hữu cơ cực kỳ quan trọng giúp bổ sung dinh dưỡng và bảo tồn carbon trong tầng đất mặt đá vôi mỏng. Kết quả này khẳng định hệ sinh thái rừng núi đá có năng lực hấp thụ khí nhà kính rất bền vững nếu được duy trì cơ chế quản lý cộng đồng chặt chẽ.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, hoàn thiện và áp dụng cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng theo Nghị định 99/2010/NĐ-CP và các quy định pháp luật lâm nghiệp bổ sung. Ủy ban nhân dân huyện Võ Nhai và Quỹ Bảo vệ và Phát triển rừng tỉnh cần định giá dịch vụ lưu giữ carbon cho 946,22 ha rừng tự nhiên núi đá, phấn đấu tạo nguồn thu ổn định hàng năm để chi trả trực tiếp cho các cộng đồng nhận khoán bảo vệ rừng trước năm 2020.

Thứ hai, củng cố mô hình quản trị lâm nghiệp cộng đồng thông qua 2 hợp tác xã nông lâm nghiệp địa phương gồm Hợp tác xã Hòa Bình (45 tổ tự quản) và Hợp tác xã Thống Nhất (15 tổ tự quản). Cần gắn quy ước bảo vệ rừng truyền thống với pháp luật nhà nước, duy trì tần suất tuần tra rừng định kỳ tối thiểu 2 lần mỗi tháng nhằm ngăn chặn triệt để tình trạng khai thác gỗ và phát rừng làm nương.

Thứ ba, chuyển đổi cơ cấu kinh doanh rừng trồng Bạch đàn từ chu kỳ gỗ nhỏ sang kinh doanh gỗ lớn. Khuyến khích các hộ gia đình kéo dài chu kỳ khai thác từ 5 năm lên 10 đến 12 năm, kết hợp tỉa thưa hợp lý để nâng cao trữ lượng carbon tích lũy của rừng trồng thêm 40% đến 50% trên mỗi hecta.

Thứ tư, xây dựng hệ thống đo đạc, báo cáo và thẩm định lượng carbon cấp cơ sở. Ban Quản lý rừng và lực lượng khuyến nông cần tổ chức tập huấn kỹ thuật đo chu vi thân cây, lập ô tiêu chuẩn định kỳ cho ít nhất 80% trưởng thôn bản và tổ trưởng tự quản, phục vụ việc giám sát trữ lượng phục vụ các dự án giảm phát thải trong tương lai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất là các cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên, môi trường và lâm nghiệp tại tỉnh Thái Nguyên và các tỉnh vùng Trung du miền núi phía Bắc. Công trình cung cấp hệ thống số liệu thực chứng phục vụ xây dựng kế hoạch hành động giảm phát thải khí nhà kính và lập đề án chi trả dịch vụ hấp thụ carbon cấp xã.

Nhóm thứ hai là các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Biến đổi khí hậu, Quản lý tài nguyên rừng, Sinh thái học. Tài liệu này là nguồn tham khảo phương pháp luận đo đếm sinh khối không phá hủy trên hệ sinh thái núi đá vôi đặc thù.

Nhóm thứ ba là các tổ chức phi chính phủ và các đơn vị tư vấn dự án tín chỉ carbon quốc tế. Báo cáo cung cấp dữ liệu nền tảng về sinh khối và xã hội học để thiết kế các can thiệp lâm nghiệp cộng đồng theo tiêu chuẩn quốc tế.

Nhóm thứ tư là ban quản trị các hợp tác xã nông lâm nghiệp và chính quyền cấp xã. Luận văn hướng dẫn quy trình điều tra có sự tham gia của người dân bản địa, giúp nâng cao năng lực tự quản và tối ưu hóa nguồn thu từ rừng.

Câu hỏi thường gặp

Trữ lượng carbon trung bình của rừng tự nhiên trên núi đá tại xã Bình Long là bao nhiêu? Theo kết quả nghiên cứu thực địa trên các ô tiêu chuẩn, trữ lượng carbon trung bình của rừng tự nhiên trên núi đá vôi tại xã Bình Long đạt 59,55 tấn C/ha. Giá trị này biến động trong khoảng từ 45,31 tấn C/ha ở trạng thái rừng nghèo đến 73,08 tấn C/ha ở trạng thái rừng phục hồi trung bình.

Tầng thảm tươi cây bụi và thảm mục đóng góp bao nhiêu phần trăm vào tổng trữ lượng carbon rừng? Tầng thảm tươi cây bụi đóng góp từ 1,84% đến 3,29% (trung bình 1,42 tấn C/ha), trong khi tầng thảm mục tích lũy từ 1,37% đến 2,90% (trung bình 1,27 tấn C/ha). Tầng cây gỗ thân đứng vẫn chiếm tỷ trọng lớn nhất với trên 94,60% tổng lượng carbon của toàn bộ hệ sinh thái.

Phương trình sinh khối nào được áp dụng cho rừng tự nhiên trong luận văn? Luận văn sử dụng phương trình tương quan sinh trưởng allometric dành riêng cho rừng tự nhiên vùng Đông Bắc: $AGB = 0,1142 \times D^{2,4451}$, trong đó AGB là sinh khối thân đứng tính bằng kg và D là đường kính ngang ngực tại vị trí 1,3 m. Trữ lượng carbon được tính bằng sinh khối khô nhân với hệ số 0,47.

Tại sao trữ lượng carbon của rừng trồng Bạch đàn thấp hơn nhiều so với rừng tự nhiên? Rừng trồng Bạch đàn trong khu vực có chu kỳ khai thác ngắn từ 3 đến 7 năm, đường kính trung bình nhỏ từ 7,72 cm đến 11,85 cm, dẫn đến sinh khối khô chỉ đạt 32,53 tấn/ha và trữ lượng carbon đạt 16,84 tấn C/ha, thấp hơn gần 3,5 lần so với cấu trúc đa tầng tán lâu năm của rừng tự nhiên.

Mô hình hợp tác xã lâm nghiệp tại địa phương có vai trò gì trong chi trả dịch vụ môi trường rừng? Hai hợp tác xã gồm Hòa Bình và Thống Nhất với 60 tổ tự quản đóng vai trò đại diện pháp nhân ký kết hợp đồng chi trả, quản lý 946,22 ha rừng được giao 50 năm, tổ chức lực lượng tuần tra và phân phối công bằng nguồn tiền dịch vụ môi trường rừng trực tiếp đến từng hộ dân.

Kết luận

  • Luận văn đã định lượng hóa sinh khối và trữ lượng carbon của hệ sinh thái rừng núi đá và rừng trồng tại xã Bình Long, xác định tổng lượng carbon tích lũy toàn xã đạt 65.999,10 tấn C trên diện tích 1.702,60 ha.
  • Rừng tự nhiên trên núi đá có khả năng cô lập carbon vượt trội đạt 59,55 tấn C/ha, trong đó tầng cây gỗ chiếm trên 94,60% tổng trữ lượng, khẳng định vai trò then chốt của việc bảo tồn cây gỗ tái sinh.
  • Rừng trồng Bạch đàn đạt trữ lượng carbon trung bình 16,84 tấn C/ha, chứng minh tiềm năng gia tăng bể chứa carbon nếu kéo dài chu kỳ kinh doanh gỗ lớn lên 10 đến 12 năm.
  • Công trình đã chứng minh tính hiệu quả của mô hình quản trị lâm nghiệp cộng đồng với 2 hợp tác xã và 60 tổ tự quản trong việc duy trì và bảo vệ bể chứa carbon rừng bền vững.
  • Đề tài đóng góp bộ công cụ dữ liệu kỹ thuật chuẩn xác làm tiền đề áp dụng chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng và tham gia thị trường tín chỉ carbon trong giai đoạn 2020 - 2030.

Các cơ quan quản lý, tổ chức khoa học và cộng đồng địa phương cần tiếp tục phối hợp mở rộng các đợt kiểm kê định kỳ và xúc tiến các dự án đầu tư tín chỉ carbon rừng, góp phần hiện thực hóa mục tiêu giảm nhẹ phát thải khí nhà kính và nâng cao thu nhập cho người dân vùng cao.