Luận văn: Nghiên cứu khả năng tích lũy carbon của rừng luồng tại Thanh Hóa

Nghiên cứu khả năng tích lũy carbon của các mô hình rừng luồng Dendrocalamus membranaceus Munro trồng tại Thanh Hóa. Luận văn thạc sĩ lâm nghiệp.

• Tác giả: Nguyễn Thị Diệu Thúy
• Người hướng dẫn: TS. Lê Xuân Trường
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Lâm học
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng tích lũy các bon của một số mô hình rừng Luồng (Dendrocalamus membranaceus Munro) gây trồng tại tỉnh Thanh Hóa
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khám phá tiềm năng tích lũy carbon của rừng luồng Thanh Hóa

Rừng luồng (Dendrocalamus membranaceus Munro) tại Thanh Hóa không chỉ là nguồn tài nguyên kinh tế trọng điểm mà còn đóng vai trò quan trọng như một bể chứa carbon tự nhiên, góp phần đáng kể vào nỗ lực giảm phát thải khí nhà kính. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu, việc lượng hóa khả năng hấp thụ và lưu trữ carbon của các hệ sinh thái rừng trở nên cấp thiết. Nghiên cứu khoa học, tiêu biểu là luận văn của Nguyễn Thị Diệu Thúy (2012), đã cung cấp những bằng chứng xác thực về khả năng tích lũy carbon của rừng luồng, mở ra hướng đi mới cho phát triển rừng bền vững ở Thanh Hóa. Rừng được ví như lá phổi xanh của hành tinh, và cây luồng, với tốc độ sinh trưởng nhanh, thể hiện một tiềm năng vượt trội trong việc hấp thụ CO2 từ khí quyển. Lượng carbon này được lưu trữ trong các bộ phận của cây như thân, cành, lá, và đặc biệt là hệ thống thân ngầm phức tạp. Việc đánh giá chính xác trữ lượng carbon rừng luồng không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn là cơ sở để tham gia vào thị trường carbon, tạo ra nguồn tài chính bền vững từ tín chỉ carbon rừng trồng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các huyện miền núi như Bá Thước, Lang Chánh, Ngọc Lặc, nơi rừng luồng là sinh kế chính của người dân. Hiểu rõ vai trò của rừng trong biến đổi khí hậu giúp các nhà hoạch định chính sách xây dựng chiến lược phát triển lâm nghiệp hiệu quả, kết hợp giữa lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường.

1.1. Tầm quan trọng của hệ sinh thái rừng luồng trong bối cảnh mới

Hệ sinh thái rừng luồng tại Thanh Hóa đang được nhìn nhận dưới một góc độ mới, không chỉ là vùng nguyên liệu luồng Quan Hóa hay các huyện lân cận, mà còn là một giải pháp cho các thách thức môi trường. Sự ra đời của Nghị định thư Kyoto đã chính thức công nhận vai trò của lâm nghiệp trong việc lưu giữ carbon. Điều này đã thúc đẩy các nghiên cứu nhằm lượng hóa giá trị môi trường của rừng. Khả năng hấp thụ CO2 của tre luồng có thể quy đổi thành giá trị tiền tệ, tạo động lực cho việc đầu tư vào trồng và bảo vệ rừng. Các khu rừng này giúp điều hòa khí hậu, bảo vệ đất và nguồn nước, đồng thời duy trì đa dạng sinh học. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển rừng luồng không chỉ phục vụ mục tiêu kinh tế mà còn là một phần quan trọng trong chiến lược ứng phó với biến đổi khí hậu của quốc gia.

1.2. Tiềm năng kinh tế từ rừng luồng và tín chỉ carbon rừng trồng

Tiềm năng kinh tế từ rừng luồng không còn giới hạn ở việc bán thân cây làm vật liệu xây dựng hay nguyên liệu giấy. Giờ đây, giá trị vô hình từ việc lưu trữ carbon đang dần được hiện thực hóa thông qua thị trường carbon. Mỗi tấn carbon mà rừng luồng tích lũy được có thể chuyển đổi thành tín chỉ carbon rừng trồng và bán cho các quốc gia, tổ chức cần bù đắp lượng phát thải. Theo các nghiên cứu, một hecta rừng luồng có thể tích lũy một lượng carbon đáng kể, mang lại nguồn thu nhập bổ sung và bền vững cho người trồng rừng. Đây là một cơ hội lớn để nâng cao đời sống người dân, đồng thời khuyến khích các hoạt động lâm nghiệp có trách nhiệm, góp phần vào mục tiêu phát triển rừng bền vững ở Thanh Hóa và trên cả nước.

II. Thách thức trong việc đánh giá trữ lượng carbon rừng luồng

Việc xác định chính xác trữ lượng carbon rừng luồng đối mặt với nhiều thách thức đặc thù so với các loại rừng cây gỗ. Cây luồng có cấu trúc sinh học và quy luật sinh trưởng khác biệt, đòi hỏi một phương pháp đánh giá carbon chuyên biệt và khoa học. Một trong những khó khăn lớn nhất nằm ở việc đo đếm sinh khối dưới mặt đất (BGB), bao gồm hệ thống thân ngầm và rễ chùm phức tạp, vốn chiếm một tỷ trọng lớn trong tổng sinh khối của cây. Không giống cây thân gỗ có thể ước tính sinh khối rễ qua các phương trình có sẵn, hệ rễ của luồng ăn rộng và đan xen khiến việc đào và cân đo trực tiếp trở nên cực kỳ tốn công sức và khó khăn. Thêm vào đó, sinh khối của một bụi luồng thay đổi liên tục theo tuổi của từng cây riêng lẻ trong bụi, từ măng mới mọc đến cây trưởng thành. Điều này tạo ra sự biến động lớn trong việc thu thập số liệu. Ngoài ra, việc thiếu các phương trình allometric (tương quan sinh trưởng) chuẩn hóa được xây dựng riêng cho loài luồng tại Việt Nam cũng là một rào cản, buộc các nhà nghiên cứu phải tự xây dựng mô hình từ đầu thông qua phương pháp chặt hạ tốn kém. Những thách thức này đòi hỏi sự đầu tư nghiêm túc về thời gian, nhân lực và kỹ thuật để có thể đưa ra con số tin cậy về khả năng tích lũy carbon của rừng luồng.

2.1. Sự phức tạp trong việc đo lường sinh khối cây luồng thực tế

Đo lường sinh khối cây luồng là một công việc phức tạp. Đặc điểm sinh trưởng theo cụm (bụi) với các cây có độ tuổi khác nhau trong cùng một gốc gây khó khăn cho việc chọn mẫu đại diện. Các phương pháp truyền thống áp dụng cho cây thân gỗ không hoàn toàn phù hợp. Việc xác định sinh khối của hệ thống thân ngầm và rễ, phần quan trọng của bể chứa carbon, đòi hỏi phải đào toàn bộ bụi luồng, một công việc rất nặng nhọc và phá hủy. Theo tài liệu nghiên cứu, các nhà khoa học phải thiết lập các ô dạng bản nhỏ để thu thập mẫu rễ ở các khoảng cách khác nhau từ tâm bụi, sau đó ngoại suy ra toàn bộ diện tích. Quá trình này tiềm ẩn sai số nếu không được thực hiện một cách cẩn trọng và có hệ thống.

2.2. Khoảng trống dữ liệu và nhu cầu xây dựng mô hình phù hợp

Một khoảng trống lớn trong nghiên cứu tại Việt Nam là sự thiếu hụt các mô hình toán học và biểu tra sinh khối chuyên dụng cho cây luồng. Hầu hết các mô hình quốc tế được xây dựng cho các loài tre, trúc khác hoặc cho các hệ sinh thái rừng nhiệt đới nói chung, không phản ánh chính xác đặc điểm của luồng Thanh Hóa. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Diệu Thúy (2012) là một trong những nỗ lực tiên phong để giải quyết vấn đề này bằng cách trực tiếp chặt hạ cây mẫu, cân đo sinh khối tươi và khô của từng bộ phận (thân, cành, lá, thân ngầm), từ đó xây dựng các phương trình hồi quy. Việc này là cần thiết để tạo ra một phương pháp đánh giá carbon chính xác, làm cơ sở khoa học vững chắc cho các dự án lâm nghiệp và thương mại carbon trong tương lai.

III. Phương pháp khoa học xác định sinh khối và carbon rừng luồng

Để lượng hóa khả năng tích lũy carbon của rừng luồng, các nhà khoa học đã áp dụng một phương pháp tiếp cận hệ thống và bài bản. Cốt lõi của phương pháp đánh giá carbon này là xác định sinh khối cây luồng một cách chính xác. Nghiên cứu được thực hiện tại ba huyện trọng điểm của Thanh Hóa là Bá Thước, Lang Chánh và Ngọc Lặc. Tại mỗi khu vực, các ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình với diện tích 1000m2 được thiết lập. Trong các ô này, toàn bộ cây luồng được đo đếm các chỉ số sinh trưởng cơ bản như đường kính ngang ngực (D1.3) và chiều cao vút ngọn (Hvn). Dựa trên các số liệu này, cây tiêu chuẩn (cây có kích thước trung bình) được lựa chọn để tiến hành phương pháp chặt hạ. Cây mẫu được cẩn thận tách riêng thành các bộ phận chính: thân khí sinh, cành, lá, và phần thân ngầm. Mỗi bộ phận được cân để xác định sinh khối tươi. Sau đó, các mẫu đại diện được lấy từ mỗi bộ phận, đưa về phòng thí nghiệm để sấy khô ở nhiệt độ 105°C cho đến khi trọng lượng không đổi, từ đó xác định tỷ lệ sinh khối khô/tươi. Lượng sinh khối trên mặt đất (AGB) và sinh khối dưới mặt đất (BGB) được tính toán chi tiết, tạo ra bộ dữ liệu nền tảng và đáng tin cậy.

3.1. Quy trình điều tra thực địa và thu thập mẫu sinh khối

Quy trình điều tra thực địa được tiến hành một cách nghiêm ngặt. Sau khi xác định các ô tiêu chuẩn, việc đo đếm toàn bộ cây trong ô giúp tính toán các chỉ số trung bình của lâm phần. Việc lựa chọn cây tiêu chuẩn để chặt hạ là bước quan trọng, đảm bảo mẫu vật phản ánh đúng đặc điểm chung của khu rừng. Phương pháp chặt hạ trực tiếp, dù tốn kém, vẫn được xem là phương pháp cho độ chính xác cao nhất trong nghiên cứu sinh khối. Các bộ phận của cây luồng sau khi chặt hạ được phân loại và cân ngay tại hiện trường để có số liệu sinh khối tươi. Các mẫu nhỏ (khoảng 1kg mỗi bộ phận) được đóng gói, dán nhãn cẩn thận và vận chuyển về phòng thí nghiệm để phân tích, đảm bảo tính toàn vẹn và chính xác của dữ liệu.

3.2. Phân tích trong phòng thí nghiệm và xác định hàm lượng carbon

Tại phòng thí nghiệm, các mẫu sinh khối được xử lý theo hai mục đích. Một phần được sấy ở 105°C để xác định sinh khối khô tuyệt đối, cơ sở để tính toán tổng sinh khối khô của toàn bộ cây và lâm phần. Phần còn lại được sấy ở nhiệt độ thấp hơn (70°C) và sau đó được sử dụng để phân tích hàm lượng carbon. Hàm lượng carbon trong mỗi bộ phận (thân, cành, lá, rễ) thường được xác định bằng phương pháp đốt cháy hoặc oxy hóa ướt. Kết quả phân tích cho thấy tỷ lệ carbon trong sinh khối khô thường dao động quanh mức 50%, nhưng con số chính xác cho từng bộ phận là rất quan trọng. Tích của sinh khối khô và hàm lượng phần trăm carbon sẽ cho ra trữ lượng carbon rừng luồng một cách khoa học và có cơ sở.

IV. Các bể chứa carbon chính trong hệ sinh thái rừng luồng Thanh Hóa

Hệ sinh thái rừng luồng là một hệ thống phức tạp với nhiều bể chứa carbon khác nhau. Việc xác định trữ lượng carbon đòi hỏi phải xem xét tất cả các thành phần quan trọng. Dựa trên các nghiên cứu khoa học, carbon trong rừng luồng được phân bổ chủ yếu vào bốn bể chứa chính. Thứ nhất là sinh khối trên mặt đất (AGB), bao gồm toàn bộ phần thân, cành và lá của cây luồng. Đây là bể chứa dễ quan sát và đo đếm nhất, chiếm một tỷ trọng đáng kể trong tổng lượng carbon. Thứ hai, và cũng là một bể chứa đặc biệt quan trọng, là sinh khối dưới mặt đất (BGB), gồm hệ thống thân ngầm và rễ. Đối với các loài tre nứa như luồng, BGB có thể chiếm một phần rất lớn trong tổng sinh khối, đóng vai trò then chốt trong việc lưu trữ carbon lâu dài. Thứ ba là lớp thảm mục và vật rơi rụng, bao gồm lá khô, cành nhỏ, và bẹ mo rụng xuống bề mặt đất. Lớp vật liệu hữu cơ này đang trong quá trình phân hủy và là một nguồn carbon quan trọng. Cuối cùng là carbon trong đất rừng, dù nghiên cứu của Nguyễn Thị Diệu Thúy (2012) không đi sâu vào bể chứa này, nhưng khoa học đã công nhận đất rừng là bể chứa carbon lớn nhất trên cạn. Việc đánh giá đầy đủ các bể chứa này mang lại cái nhìn toàn diện về khả năng tích lũy carbon của rừng luồng.

4.1. Phân bổ carbon trong sinh khối trên mặt đất AGB

Trong sinh khối trên mặt đất (AGB), thân cây luồng là bộ phận tích lũy nhiều carbon nhất do chiếm khối lượng lớn nhất. Cành và lá, mặc dù có khối lượng nhỏ hơn, nhưng lại có vòng đời ngắn và tốc độ thay thế nhanh, đóng góp vào chu trình carbon thông qua quá trình quang hợp và rơi rụng. Nghiên cứu chỉ ra rằng, tỷ lệ sinh khối giữa các bộ phận này có sự ổn định tương đối ở cây trưởng thành. Việc xác định chính xác sinh khối của từng bộ phận giúp xây dựng các mô hình dự báo chính xác hơn, hỗ trợ công tác quản lý và kinh doanh rừng luồng một cách bền vững.

4.2. Vai trò của sinh khối dưới mặt đất BGB và thảm mục

Sinh khối dưới mặt đất (BGB), đặc biệt là hệ thống thân ngầm, hoạt động như một ngân hàng carbon ổn định. Carbon được tích lũy trong thân ngầm ít bị tác động bởi các hoạt động khai thác bề mặt và các yếu tố môi trường ngắn hạn. Lớp thảm mục trên bề mặt, tuy là một bể chứa tạm thời, lại có vai trò cực kỳ quan trọng trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất. Quá trình phân hủy thảm mục từ từ giải phóng dinh dưỡng và một phần carbon được chuyển hóa và lưu trữ trong tầng đất mặt, góp phần làm giàu hàm lượng carbon trong đất rừng. Do đó, việc bảo vệ lớp thảm mục cũng là một biện pháp quan trọng để tối ưu hóa khả năng lưu trữ carbon của cả hệ sinh thái.

V. Kết quả thực tiễn và ứng dụng từ nghiên cứu trữ lượng carbon

Các kết quả nghiên cứu thực tiễn về khả năng tích lũy carbon của rừng luồng tại Thanh Hóa đã cung cấp những số liệu định lượng vô cùng giá trị. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Diệu Thúy (2012) tại Bá Thước, Lang Chánh và Ngọc Lặc cho thấy tổng lượng carbon tích lũy trong một hecta rừng luồng thuần loài là rất đáng kể, dao động tùy thuộc vào tuổi rừng và điều kiện lập địa. Cụ thể, báo cáo đã tính toán chi tiết trữ lượng carbon rừng luồng trong từng bộ phận: thân, cành, lá, rễ, thảm tươi và thảm mục. Những con số này không chỉ là bằng chứng khoa học khẳng định vai trò to lớn của rừng luồng trong việc hấp thụ CO2 của tre luồng mà còn mở ra nhiều ứng dụng thực tiễn. Dữ liệu này là cơ sở nền tảng để các địa phương xây dựng các dự án về chi trả dịch vụ môi trường rừng (PFES). Hơn nữa, nó giúp người trồng rừng và các doanh nghiệp tính toán được tiềm năng kinh tế từ rừng luồng thông qua việc bán tín chỉ carbon rừng trồng. Việc áp dụng các kết quả này vào thực tiễn sẽ thúc đẩy mạnh mẽ mô hình phát triển rừng bền vững ở Thanh Hóa, tạo ra sự hài hòa giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, góp phần vào cam kết quốc gia về giảm phát thải khí nhà kính.

5.1. Tổng trữ lượng carbon trung bình trên một hecta rừng luồng

Dựa trên các bảng tính toán chi tiết (ví dụ Bảng 4.9 trong luận văn), tổng lượng carbon tích lũy trên một hecta rừng luồng có thể đạt hàng chục, thậm chí hàng trăm tấn, tùy thuộc vào mật độ và tuổi rừng. Ví dụ, một khu rừng luồng phát triển tốt có thể tích lũy một lượng carbon tương đương với nhiều loại rừng cây gỗ khác. Các con số cụ thể từ nghiên cứu là minh chứng thuyết phục nhất để đưa rừng luồng vào danh sách các đối tượng ưu tiên trong các chương trình tín chỉ carbon và các dự án lâm nghiệp ứng phó với biến đổi khí hậu.

5.2. Hàm ý chính sách và định hướng phát triển bền vững

Từ kết quả nghiên cứu, các hàm ý chính sách quan trọng được rút ra. Chính quyền địa phương cần có những cơ chế khuyến khích người dân trồng, chăm sóc và bảo vệ rừng luồng không chỉ vì sản phẩm gỗ mà còn vì dịch vụ hấp thụ carbon. Cần xây dựng các bộ tiêu chuẩn và quy trình kỹ thuật để tối ưu hóa khả năng tích lũy carbon, ví dụ như kỹ thuật canh tác, mật độ trồng và chu kỳ khai thác hợp lý. Đồng thời, cần kết nối người trồng rừng với thị trường carbon tiềm năng, giúp họ được hưởng lợi trực tiếp từ những nỗ lực bảo vệ môi trường. Đây chính là con đường để hiện thực hóa mục tiêu phát triển rừng bền vững ở Thanh Hóa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 , TONG QUAN VAN DE NGHIEN CUU 1. Những nghiên cứu về cây luồng và sinh khối 1. Trên thế giới 1.1 Nghiên cứu về cây Luồng Luồng là cây thân ngầm dạng củ, thân khí sinh mọc cụm, chiều cao thân 15- 18m, đường kính 10-15em, ngọn cong hay hơi rủ, một số đốt gốc có vòng rễ khí sinh; lóng màu lục xẫm, chiều dài 26-32cm, phần phẳng det một phía không lông, phân trên có ít phấn trắng, bề dày vách thân 2 - 2,5cm; vòng thân không nỗi lên, chiều dài đốt 1,5cm, ở đốt và phía dưới vòng mo đều có một vòng lông nhung màu trắng. Chiều cao dưới cành 0,5 - Im.

Mỗi đốt thân có nhiều cành, cành chính 3. Bẹ mo rụng sớm, chất da, lúc đầu màu nâu vàng, lưng phú phấn trắng và có lông gai nhỏ màu nâu; tai mo liền với phần kéo dài ra ngoài của gốc phiến mo, dạng sóng, đài 5-15mm, rộng 2-3mm, phủ dày lông mi dạng lông bờm lợn dài 1cm; lưỡi mo cao $-8mm, dau xẻ răng không đều; phiến mo lật ra ngoài, gốc mặt bụng cũng phủ day lông thẳng cứng dạng lông bờm lợn, phần còn lại phủ lông gai nhỏ. Cảnh nhỏ 8-15 lá; bẹ lá phủ lông; tai lá nhỏ, dễ rụng; lưỡi lá cao 1mm; chiều dài phiến lá 10-15em, rộng 1-2em, gân cấp hai 5 hay 6 đôi. Cụm hoa không mang.

lá, mỗi đốt đính 10-25 bông nhỏ, đường kính trục cụm 1-2,2cm; bông nhỏ hình trứng ngược, dài 6 - 8.5mm, rộng 2 - 4mm, màu lục vàng; chiều dài mày ngoài 6- 7mm, rộng 4-5mm, đầu có mũi nhọn nhỏ dạng gai dài 0,8-Imm; chiều dai may trong 5-6mm, khoảng cách giữa hai gờ Imm, có 3 gân; chiều dài chỉ nhị 6mm, bao phan mau vàng hay sau khi khô màu tím, dài 6mm, đầu có mũi nhọn; chiều dài nhuy 6-7,Smm, phần trên của bầu cùng với vòi và đầu nhuy đều phủ lông. Luỗng có phân bố tự nhiên ở Myanma, được trồng tại Vườn thực vật Ân Độ ở Trung tâm nghiên cứu Lâm nghiệp Calcutta, Dehra Dun và được dẫn giống vào Kerala. Đây là một trong những loài phổ biến ở Trung Quốc và Dai Loan. Ludng mọc ở những khu rừng ẩm, đất thấp, độ cao so với mặt nước biển dưới 1000m.

Luông cũng chịu được điều kiện đất xấu và khô hạn. Đắt thích hợp là đất mùn trên núi đá hoặc đất giàu nhôm và ô xít sắt hình thành ở khu vực nhiệt đới nóng ẩm. Luồng được dùng để xây dựng nhà cửa ở Myanma và Thái Lan. Nó là một trong những loài triển vọng cho bột giấy.

Kennard và Freyre (1957) sau khi nghiên cứu 27 loài tre trúc trong 10 chỉ có măng ăn được đã coi Luồng là loài tốt nhất cho chế biến măng vì măng non nhẫn và dễ cầm. Ở Trung Quốc, nó được dùng để làm đũa, dăm hoặc giấy. 'Theo thông tin trên mạng eFlora of China (FOC vol. 22 Page 40) thì Luồng (Dendrocalamus membranaceus Munro) cdn có tên khoa học là Bambusa membranaceus là loài cây có thân khí sinh, cao từ 8- 15m, đường kính thân từ 7- 10cm, chiều dài đốt từ 34- 42cm, ban đầu có phủ bột trắng, sau bóng.

Cành mọc từ thân, có từ 3 đến vài cành trên một đốt, tập trung chủ yếu ở 1/3 chiều dài thân tính từ ngọn xuống, cành ở giữa không phát triển lớn hơn các cành khác. Bẹ lá rụng, lúc đầu có màu xanh cam, hình elip hoặc thuôn dài, thường dài hơn đốt, mỏng. Phân bố ở đồng bằng ven song hoặc khu vực đồi rừng ở độ cao 500- 1000m ỏ Nam Vân Nam (Lào, Myanma, Bắc Thái Lan, Bắc Việt Nam). Loài này cũng được xếp vào chỉ Bambusa vì có đặc điểm thực vật và 2 lá bắc nhưng lại có hơn các loài Bambusa một đầu cụm hoa.

Nó là loài tre trúc quan trọng nhất và có phân bố tự nhiên rộng ở khu vực á nhiệt đới Trung Quốc, xuất hiện trong rừng tre trúc thuần loài hoặc hỗn giao với cây thân gỗ lá rộng. Nghiên cứu về sinh khối và khả năng hắp thụ cacbon của rừng Mặc dù rừng chỉ che phủ 31% diện tích bề mặt đất, nhưng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75 so với tổng sinh khối thực vật trên cạn và lượng tăng trưởng. Lượng các bon tích luỳ bởi rừng chiếm 47% tông lượng các bon trên trái đất, nên việc chuyển đổi đất rừng thành các loại hình sử dụng đất khác có tác động mạnh mẽ đến chu trình carbon trên hành tinh. Những nghiên cứu hiện nay đã hướng vào các nhân tố có ảnh hưởng đến quá trình tích luỹ và phát thải các bon của lớp thảm thực vật rừng [21], [30], [31].

Các hoạt động lâm nghiệp và sự thay đổi phương thức sử dụng đất, đặc biệt là sự suy thoái rừng nhiệt đới là một nguyên nhân quan trọng làm tăng lượng CO2 trong khí quyền, ước tính khoảng 1,6 tỷ tắn/năm trong tổng số 6,3 tỷ tắn khí CO2 /năm được phát thải ra do các hoạt động, của con người. Do đó, rừng nhiệt đới và sự biến động của nó có ý nghĩa rất to lớn trong việc hạn chế quá trình biến đổi khí hậu toàn cầu [22], [30], [43], [45]. Sang thế kỷ XIX nhờ áp dụng các thành tựu khoa học như hoá phân tích, hoá thực vật và đặc biệt là vận dụng nguyên lý tuần hoàn vật chất trong thiên nhiên, các nhà khoa học đã thu được những thành tựu đáng kể. Tiêu biểu cho lĩnh vực này có tác giả sau: - Liebig, J (1862) [42], lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật "tối thiểu" và sau đó phát triển thành luật luật "năng suất".

(1964) [45], đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất, đồng thời với sự ra đời của chương trình sinh học quốc tế "IBP" (1964) và chương trình sinh quyển con người "MAB" (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 đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mưa thường xanh [42].R (1982) [32] [52], đã công bồ 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 thân, cành, lá và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới [22], (26), [32] ~ Công trình nghiên cứu tương đổi toàn diện và có hệ thống về lượng các bon tích luỹ của rừng được thực hiện bởi Me Kenzie (2001). Theo Me Kenzie các bon trong hệ sinh thái rừng thường tập trung ở bốn bộ phận chính: thảm thực vật còn sống trên mặt đất, vật rơi rụng, rễ cây và đất rừng.

Việc xác định lượng các bon trong rừng thường được thực hiện thông qua xác định sinh khối rừng. Tuỳ thuộc vào yêu câu chí tiết của việc kiểm kê hay dự án thương mại các bon mà việc lựa chọn các bể chứa các bon được đề xuất. Các bể chứa các bon chủ yếu trong rừng, gồm: trong sinh khối cây rừng (trên mặt đất và dưới mặt đất); trong sinh khối cây bụi thảm tươi (trên mặt đất và dưới mặt đấu); trong sinh khối thảm mục và cây chết và trong đất [51]. Các nhà sinh thái rừng đã dành sự quan tâm đặc biệt đến nghiên cứu sự khác nhau về sinh khối rừng ở các vùng sinh thái.

Tuy nhiên, việc xác định đầy đủ sinh khối rừng không dễ dàng, đặc biệt là sinh khối của hệ rễ, trong đất rừng, nên việc làm sáng tỏ vấn để trên đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn nữa mới đưa ra được những dẫn liệu mang tính thực tiễn và có sức thuyết phục cao. Việc xác định sinh khối rừng, chủ yếu được thực hiện theo 3 cách tiếp cận sau: ~ Tiếp cận thứ nhất dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối rừng với kích thước của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó. Hướng tiếp cận này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và châu Âu [36], [44]. Tuy nhiên, đo khó khăn trong việc thu thập rễ cây, nên hướng tiếp cận này chủ yếu dùng để xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đắt [27], [34].

Hiện nay một số phương trình toán xây dựng cho ước tính sinh khối được sử dụng khá phổ biến gồm: Brown (1997) và Chave (2005) cho rừng nhiệt đới ở phạm vi toàn cầu [23], [24]. [29] và Zianis (2005) cho các loài cây ở Châu Âu. Cách tiếp cận này mang lại độ chính xác cao và rắt phù hợp với quy mô quốc gia, vùng hoặc dự án cụ thể. Các biến thường được sử dụng trong các phương trình toán là đường kính ngang ngực, chiều cao vút ngọn và các hàm sử dụng phổ biến là hàm mũ, tuyến tính hoặc lô ga rít.

Tuy nhiên dể lập được mô hình toán thì việc đo đếm trực tiếp sinh khối tươi thường được tiến hành bằng phương pháp chặt hạ. Ngoài các mô hình toán ước tính trực tiếp sinh khối rừng, thì việc ước tính sinh khối rừng có thể thực hiện thông qua trữ lượng gỗ, BEF, BCEF và WD [29|, [51] cận thứ hai để xác định sinh khối rừng là đo trực tiếp quá trình sinh lý điều khiển cân bằng các bon trong hệ sinh thái. Cách này bao gồm việc đo cường độ quang hợp và bô hấp cho từng thành phần trong hệ sinh thái rừng (lá, cành, thân, rễ), sau đó ngoại suy ra lượng CO2 tích luỹ trong toàn bộ hệ sinh thái. Các nhà sinh thái rừng thường sử dụng tiếp cận này để dự tính tổng sản lượng nguyên, hô hấp của sinh thái và sinh khối hiện có của nhiều dạng rừng trồng hỗn gjao ở Bắc Mỹ [23].

Tuy nhiên cách tiếp cận này đòi hỏi các trang thiết bị chính xác, hiện đại nên không phù hợp với các nước đang phát triển như Việt Nam. - Tiếp cận thứ ba là ứng dụng kỹ thuật viễn thám trong ước tính sinh khối rừng. Trong cách tiếp cận này, các ảnh vệ tinh có độ phân giải cao và đặc biệt là ảnh ra đa cho phép có thẻ đo đếm tương đối chính xác kích thước cây rừng và từ đó có thể xác định sinh khối và trữ lượng các bon của rừng. Phương pháp này chủ yếu áp dụng cho đánh giá sinh khối và trữ lượng các bon trên mặt đất ở quy mô lớn, nhưng nó cũng khá tốn kém do yêu cầu về chất lượng ảnh và các điều tra mặt đất.

Dựa trên nghiên cứu về sinh khối rừng, các tính toán về trữ lượng các bon trong sinh khối được tiến hành. Việc nghiên cứu trữ lượng các bon trong sinh khối thường được tiến hành bằng cách rút mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm.