Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang đặt ra những thách thức nghiêm trọng đối với an ninh sinh thái và phát triển kinh tế bền vững. Tại Hội nghị COP26, Việt Nam đã đưa ra cam kết mạnh mẽ đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, đưa dịch vụ hấp thụ và lưu trữ carbon rừng trở thành trung tâm của các chính sách giảm phát thải khí nhà kính. Điều 61 Luật Lâm nghiệp năm 2017 cùng đề án thí điểm dịch vụ chi trả môi trường rừng đối với dịch vụ hấp thụ và lưu giữ carbon (PFES-C) đã mở ra khung pháp lý quan trọng nhằm tạo động lực tài chính bền vững cho công tác bảo vệ rừng. Tuy nhiên, trong bối cảnh các quy định đóng cửa rừng tự nhiên được thực thi nghiêm ngặt, việc xác định chính xác trữ lượng carbon mà không làm tổn hại cấu trúc lâm phần đòi hỏi các phương pháp tiếp cận công nghệ cao và ít xâm lấn.

Nghiên cứu được triển khai tại Khu Dự trữ Sinh quyển Đồng Nai – khu dự trữ sinh quyển thứ 580 của thế giới được UNESCO công nhận năm 2011 với tổng diện tích 969.993 ha trải rộng trên địa bàn 5 tỉnh vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên. Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc định lượng chính xác đặc điểm sinh khối và khả năng tích lũy carbon của 5 loài cây bản địa chủ lực gồm Dầu rái, Dầu song nàng, Giáng hương, Sao đen và Muồng đen ở cả cấp độ cây cá lẻ lẫn cấp độ lâm phần qua các cấp tuổi khác nhau. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và số liệu thực chứng phục vụ việc quản lý 14.445,9 ha rừng trồng bản địa tại khu vực, đồng thời làm nền tảng kỹ thuật cho việc xây dựng biểu định mức hấp thụ carbon, phục vụ mục tiêu thương mại hóa tín chỉ carbon rừng tại Việt Nam trong giai đoạn 2026-2030.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp giữa lý thuyết chu trình carbon sinh địa hóa và lý thuyết sinh trắc học allometric trong lâm nghiệp nhiệt đới. Theo khung đánh giá bể chứa carbon của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC 2006), carbon trong hệ sinh thái rừng được phân chia thành các bể chứa chính: sinh khối trên mặt đất (AGB), sinh khối dưới mặt đất (BGB), thảm mục vật rơi rụng, cây bụi thảm tươi và carbon trong đất. Quá trình quang hợp giúp cây rừng hấp thụ khí CO2 từ khí quyển và chuyển hóa thành sinh khối tích lũy trong các bộ phận sinh dưỡng.

Mô hình nghiên cứu áp dụng nguyên lý chuyển đổi trực tiếp từ thể tích hình học sang sinh khối khô dựa trên khối lượng riêng cơ bản của từng loài gỗ và hệ số chuyển đổi carbon mặc định C-fraction bằng 0,47 của IPCC. Nghiên cứu tập trung giải quyết mối quan hệ tương quan allometric giữa đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn) với tổng sinh khối các bộ phận thân cây, cành lớn, cành nhỏ và lá, từ đó quy đổi tương đương sang lượng hấp thụ khí CO2 thông qua hệ số 3,67 theo quy chuẩn của Viện Nghiên cứu Lâm nghiệp Quốc tế.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được kế thừa từ Đề tài độc lập cấp Nhà nước mã số ĐTĐL.XH-XNT-06/20 kết hợp với dữ liệu đo đếm thực địa chi tiết thực hiện tại Khu Bảo tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai trong giai đoạn 2023 - 2025. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 85 ô tiêu chuẩn (OTC) tạm thời có kích thước 20 x 25 m (diện tích 500 m2/ô), được phân bố theo phương pháp rút mẫu điển hình phân tầng theo loài cây và cấp tuổi quy định tại Thông tư số 16/2023/TT-BNNPTNT. Trong đó, loài Dầu rái được điều tra tại 25 OTC (5 cấp tuổi), Sao đen 25 OTC (5 cấp tuổi), Dầu song nàng 15 OTC (3 cấp tuổi), Giáng hương 10 OTC (2 cấp tuổi) và Muồng đen 10 OTC (2 cấp tuổi).

Điểm đổi mới cốt lõi của nghiên cứu là ứng dụng thiết bị quét 3D Laser cầm tay (Terrestrial Laser Scanning - TLS) kết hợp với các phần mềm xử lý dữ liệu MAGNET Collage và Geomagic Studio để tạo lập mô hình cây xương cá 3D không xâm lấn. Phương pháp này cho phép đo đếm chính xác thể tích thân chính và toàn bộ hệ thống cành cấp 1, cấp 2 của 3 cây tiêu chuẩn trên mỗi OTC mà không cần chặt hạ cây mẫu. Để xác định sinh khối lá, phương pháp bán chặt hạ (partial destructive sampling) theo tiêu chuẩn FAO (2012) được áp dụng bằng việc thu mẫu 25 đến 30 cành đại diện cho mỗi cấp tuổi. Sinh khối tầng cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng được thu thập trên các ô thứ cấp 25 m2 (5 x 5 m) và ô dạng bản 1 m2, sau đó sấy khô ở 105 độ C đến khối lượng không đổi. Toàn bộ số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê bằng phần mềm Excel 2019 và SPSS 22.0 nhằm thiết lập các phương trình tương quan sinh khối có độ tin cậy cao.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, tổng diện tích rừng trồng cây bản địa tại Khu Dự trữ Sinh quyển Đồng Nai đạt 14.445,9 ha, phân bố chủ yếu trên địa bàn tỉnh Đồng Nai với 11.813,09 ha (chiếm 81,77%), tiếp theo là Lâm Đồng với 1.399,17 ha, Bình Phước 664,69 ha, Bình Dương 517,49 ha và Đắk Nông 51,45 ha. Xét theo chủ thể quản lý, các công ty lâm nghiệp nắm giữ diện tích lớn nhất với 7.959,31 ha (55,09%), Ban Quản lý rừng đặc dụng quản lý 3.165,57 ha (21,91%), Ban Quản lý rừng phòng hộ quản lý 2.045,1 ha (14,16%), còn lại thuộc hộ gia đình và UBND cấp xã. Cơ cấu loài ưu thế thuộc về Dầu song nàng (4.433,83 ha), Sao đen (4.092,3 ha) và Tếch (3.000,68 ha).

Thứ hai, mật độ lâm phần biến động mạnh từ 260 đến 480 cây/ha, có xu hướng giảm dần theo quy luật đào thải tự nhiên khi tuổi cây tăng lên. Đường kính bình quân D1.3 dao động trong khoảng 9,27 đến 32,44 cm, chiều cao vút ngọn đạt từ 6,3 đến 21,7 m. Tổng tiết diện ngang lâm phần biến động từ 8,86 đến 115,29 m2/ha, kéo theo trữ lượng gỗ tăng trưởng từ 8,73 đến 295,30 m3/ha. Đánh giá chất lượng lâm phần cho thấy tỷ lệ cây phẩm chất loại A chiếm ưu thế vượt trội, đạt từ 69,2% đến 100%, phản ánh điều kiện lập địa và khả năng thích nghi rất tốt của các loài bản địa.

Thứ ba, sinh khối và khả năng tích lũy carbon của cây cá lẻ tăng trưởng liên tục theo cấp tuổi. Ở cấp tuổi trên 30 năm, một cá thể Dầu song nàng tích lũy trung bình 857,0 kg sinh khối (tương đương 402,8 kg C), Dầu rái đạt 822,0 kg sinh khối (386,3 kg C). Cây Sao đen ở cấp tuổi 26-30 đạt 709,9 kg sinh khối (333,7 kg C), Muồng đen đạt 436,7 kg sinh khối (205,3 kg C), và Giáng hương cấp tuổi 11-15 đạt 185,9 kg sinh khối (87,4 kg C).

Thứ tư, tổng trữ lượng carbon tích lũy của lâm phần rừng trồng tăng theo cấp tuổi. Lâm phần Dầu rái dao động từ 19,2 tấn C/ha (cấp tuổi 11-15) lên tới 148,6 tấn C/ha (cấp tuổi trên 30). Lâm phần Dầu song nàng tăng từ 11,5 tấn C/ha lên 146,4 tấn C/ha, trong đó cấp tuổi 21-25 tích lũy carbon cao gấp 4 lần cấp tuổi 11-15. Trữ lượng carbon lâm phần Sao đen dao động từ 16,1 đến 104,9 tấn C/ha, Muồng đen đạt từ 86,2 đến 109,3 tấn C/ha, và Giáng hương đạt từ 21,5 đến 38,0 tấn C/ha.

Thảo luận kết quả

Khả năng lưu trữ carbon của hệ sinh thái rừng trồng bản địa chịu sự chi phối tổng hợp của mật độ cá thể, cấp tuổi, đặc tính sinh học của loài và sự phát triển của tầng cây bụi thảm tươi. Việc trữ lượng carbon của lâm phần Dầu song nàng và Dầu rái ở cấp tuổi trên 30 đạt xấp xỉ 148 tấn C/ha cho thấy rừng trồng cây bản địa lâu năm có tiềm năng lưu giữ carbon tương đương với nhiều trạng thái rừng tự nhiên lá rộng thường xanh nghèo và phục hồi tại vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên.

Khi trực quan hóa cấu trúc tích lũy carbon qua các biểu đồ phân đoạn và bảng số liệu tổng hợp, dữ liệu thể hiện rõ sinh khối tầng cây cao chiếm từ 85% đến 94% tổng sinh khối lâm phần, trong khi tầng cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng đóng góp từ 6% đến 15% tùy theo độ tàn che của tán cây. So với các loài cây mọc nhanh như Keo hay Bạch đàn vốn có chu kỳ khai thác ngắn (5-7 năm) với sinh khối không ổn định, các loài cây bản địa họ Dầu duy trì tốc độ tích lũy carbon tăng đều đặn theo thời gian, khẳng định ưu thế bền vững trong các dự án tín chỉ carbon dài hạn.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình kỹ thuật đo đếm carbon rừng không phá hủy: Đề nghị Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp với các viện nghiên cứu ban hành hướng dẫn kỹ thuật áp dụng công nghệ quét 3D Laser (TLS) và phương pháp bán chặt hạ vào quy trình kiểm kê, định giá trữ lượng carbon rừng định kỳ giai đoạn 2026-2030, giúp giảm 80% chi phí điều tra và bảo vệ nguyên vẹn cấu trúc rừng.

Thứ hai, triển khai cơ chế thương mại hóa tín chỉ carbon rừng trồng: Ủy ban nhân dân tỉnh Đồng Nai và Ban Quản lý Khu Dự trữ Sinh quyển Đồng Nai cần hoàn thiện hồ sơ phát hành tín chỉ carbon cho 14.445,9 ha rừng bản địa theo các tiêu chuẩn quốc tế như Verra VCS hoặc Plan Vivo, đặt mục tiêu thương mại hóa với mức giá tối thiểu 10-15 USD/tấn CO2 tương đương, tạo nguồn thu tái đầu tư cho công tác bảo vệ rừng.

Thứ ba, chuyển hóa chu kỳ kinh doanh từ gỗ nhỏ sang rừng gỗ lớn: Các Công ty Lâm nghiệp La Ngà, Lộc Bắc và các Ban Quản lý Rừng phòng hộ cần quy hoạch kéo dài luân kỳ khai thác các loài Sao đen, Dầu rái, Dầu song nàng lên trên 30 năm. Giải pháp này giúp nâng trữ lượng carbon lâm phần đạt ngưỡng trên 140 tấn C/ha, đồng thời nâng cao giá trị thương phẩm của gỗ thương phẩm lên gấp 2,5 lần so với gỗ nhỏ.

Thứ tư, quản lý bền vững thảm tươi và sinh khối vật rơi rụng: Lực lượng kiểm lâm và các chủ rừng cần thiết lập các giải pháp phòng cháy chữa cháy rừng nghiêm ngặt trong mùa khô, giữ lại tầng thảm mục có trữ lượng từ 2,0 đến 5,2 tấn/ha nhằm duy trì độ phì của đất và giảm nguy cơ phát thải carbon ngược do cháy rừng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm 1: Các nhà nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành Lâm học, Sinh thái rừng và Khoa học Môi trường. Luận văn cung cấp phương pháp luận mới về ứng dụng scan laser 3D và các phương trình sinh trắc allometric chuẩn xác cho các loài cây bản địa nhiệt đới.

Nhóm 2: Cơ quan quản lý nhà nước như Cục Lâm nghiệp, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh Đông Nam Bộ. Dữ liệu thực chứng hỗ trợ trực tiếp cho quá trình xây dựng định mức chi trả dịch vụ hấp thụ carbon (PFES-C) và quy hoạch bảo tồn đa dạng sinh học.

Nhóm 3: Các Ban quản lý rừng đặc dụng, rừng phòng hộ và các công ty lâm nghiệp. Kết quả nghiên cứu là tài liệu kỹ thuật giúp lập kế hoạch quản trị rừng bền vững, tính toán sản lượng carbon và xác định luân kỳ kinh doanh rừng gỗ lớn tối ưu.

Nhóm 4: Các doanh nghiệp và tổ chức phát triển dự án tín chỉ carbon trong và ngoài nước. Nghiên cứu cung cấp hệ số sinh khối cơ sở đáng tin cậy phục vụ quy trình thẩm định, đo lường, báo cáo và xác minh (MRV) đạt chuẩn quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

Ứng dụng công nghệ quét 3D Laser mang lại lợi thế gì so với phương pháp chặt hạ truyền thống? Phương pháp quét 3D Laser cầm tay (TLS) cho phép thu thập chính xác tọa độ không gian 3 chiều của toàn bộ thân và cành cây tiêu chuẩn với hàng triệu điểm quét. Phương pháp này loại bỏ hoàn toàn việc chặt hạ cây gỗ lớn quý hiếm, giúp bảo tồn nguyên vẹn cấu trúc lâm phần mà vẫn đảm bảo độ chính xác trên 95% so với đo đếm vật lý thực tế.

Loài cây bản địa nào có khả năng tích lũy carbon cao nhất tại Khu Dự trữ Sinh quyển Đồng Nai? Ở cấp tuổi trên 30, Dầu song nàng và Dầu rái thể hiện năng lực tích lũy vượt trội nhất. Mỗi cây cá lẻ Dầu song nàng tích lũy tới 402,8 kg C (tương đương 1.478,3 kg CO2 hấp thụ), lâm phần đạt 146,4 tấn C/ha; trong khi Dầu rái đạt 386,3 kg C/cây và lâm phần đạt 148,6 tấn C/ha.

Yếu tố nào đóng vai trò quyết định đến trữ lượng carbon của lâm phần rừng trồng? Trữ lượng carbon lâm phần chịu ảnh hưởng trực tiếp từ cấp tuổi cây, mật độ lâm phần và tổ thành loài cây gỗ. Khi rừng bước vào giai đoạn trên 20 năm tuổi, đường kính và chiều cao tăng trưởng vượt bậc giúp sinh khối tầng cây cao chiếm tới trên 90% tổng lượng carbon toàn lâm phần.

Hệ số chuyển đổi sinh khối sang trữ lượng carbon và lượng CO2 hấp thụ được tính toán như thế nào? Nghiên cứu áp dụng hệ số mặc định của IPCC (2006) với C-fraction bằng 0,47 để quy đổi từ khối lượng sinh khối khô sang khối lượng carbon nguyên chất. Sau đó, lượng carbon được nhân với hệ số 3,67 (tỷ lệ phân tử lượng CO2/C) theo hướng dẫn quốc tế để tính tổng lượng khí CO2 được hấp thụ và cố định.

Kết quả nghiên cứu hỗ trợ trực tiếp như thế nào cho thị trường carbon rừng tại Việt Nam? Số liệu định lượng chi tiết cho từng cấp tuổi của 5 loài cây bản địa cung cấp cơ sở dữ liệu đường phát thải tham chiếu và biểu định mức sinh khối chính xác. Đây là điều kiện tiên quyết để các chủ rừng xây dựng tài liệu dự án PDD, đăng ký hạn ngạch và thẩm định tín chỉ carbon rừng trên sàn giao dịch quốc tế.

Kết luận

  • Đề tài đã định lượng thành công sinh khối và trữ lượng carbon của 5 loài cây bản địa chủ lực trên 85 ô tiêu chuẩn tại Khu Dự trữ Sinh quyển Đồng Nai.
  • Ứng dụng thành công công nghệ quét 3D Laser kết hợp phương pháp bán chặt hạ, tạo bước đột phá trong phương pháp điều tra lâm học ít xâm lấn tại Việt Nam.
  • Xác định được trữ lượng carbon lâm phần của Dầu rái và Dầu song nàng ở tuổi trên 30 đạt đỉnh cao trên 146 tấn C/ha, khẳng định giá trị to lớn của rừng trồng cây bản địa.
  • Cung cấp cơ sở dữ liệu sinh khối thực tế để hoàn thiện chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng (PFES-C) và phát triển thị trường tín chỉ carbon giai đoạn 2026-2030.
  • Các đơn vị quản lý rừng và nhà đầu tư cần nhanh chóng ứng dụng bộ công cụ định lượng này để triển khai các dự án carbon rừng thương mại, hướng tới mục tiêu phát triển kinh tế xanh và đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.