Nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng mỡ (Manglietia conifera Dandy)

Nghiên cứu khối lượng và khả năng hấp thụ carbon của rừng mỡ manglietia conifera dandy, đóng góp vào bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

• Tác giả: Lý Thu Quýnh
• Người hướng dẫn: TS. Võ Đại Hải
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Lâm học
• Đề tài: Nghiên Cứu Sinh Khối Và Khả Năng Hấp Thụ Carbon Của Rừng Mỡ (Manglietia Conifera Dandy) Trồng Thuần Loài Tại Tuyên Quang Và Phú Thọ
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Lâm Nghiệp
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Tây

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Trên thế giới
• 1.1.1. Nghiên cứu sinh khối và năng suất rừng
• 1.1.2. Nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng
• 1.1.3. Kết quả nghiên cứu về sự biến động carbon sau khai thác rừng
• 1.2. Nghiên cứu về cây Mỡ (Manglietia conifera Dandy)

Tóm tắt

I. Tổng quan về khả năng hấp thụ carbon của rừng mỡ

Rừng mỡ (Manglietia conifera Dandy) là một trong những loại rừng quan trọng trong việc hấp thụ carbon. Khả năng hấp thụ carbon của rừng mỡ không chỉ giúp giảm thiểu biến đổi khí hậu mà còn đóng góp vào bảo vệ môi trường. Nghiên cứu cho thấy, rừng mỡ có thể hấp thụ một lượng lớn CO2, góp phần vào việc cải thiện chất lượng không khí và bảo vệ đa dạng sinh học.

1.1. Đặc điểm sinh học của rừng mỡ

Rừng mỡ là loài cây gỗ lớn, có chiều cao từ 25-30m và đường kính lên đến 60cm. Chúng có khả năng sinh trưởng nhanh và tái sinh mạnh mẽ, tạo ra một môi trường sống phong phú cho nhiều loài động thực vật.

1.2. Vai trò của rừng mỡ trong hệ sinh thái

Rừng mỡ không chỉ cung cấp gỗ mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng sinh thái. Chúng giúp cải thiện chất lượng đất, điều tiết nước và bảo vệ nguồn nước ngầm.

II. Thách thức trong việc bảo vệ rừng mỡ và khả năng hấp thụ carbon

Mặc dù rừng mỡ có khả năng hấp thụ carbon cao, nhưng chúng đang đối mặt với nhiều thách thức như khai thác gỗ trái phép, biến đổi khí hậu và sự phát triển đô thị. Những yếu tố này không chỉ làm giảm diện tích rừng mà còn ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ carbon của chúng.

2.1. Tác động của khai thác gỗ đến rừng mỡ

Khai thác gỗ không bền vững làm giảm diện tích rừng mỡ, dẫn đến giảm khả năng hấp thụ carbon. Việc này cũng làm suy giảm đa dạng sinh học và gây ra xói mòn đất.

2.2. Biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến rừng mỡ

Biến đổi khí hậu gây ra những thay đổi về nhiệt độ và lượng mưa, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của rừng mỡ. Điều này có thể làm giảm khả năng hấp thụ carbon của chúng trong tương lai.

III. Phương pháp nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng mỡ

Để xác định khả năng hấp thụ carbon của rừng mỡ, nhiều phương pháp nghiên cứu đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm đo đạc sinh khối, phân tích đất và sử dụng công nghệ viễn thám.

3.1. Đo đạc sinh khối rừng mỡ

Phương pháp đo đạc sinh khối giúp xác định lượng carbon mà rừng mỡ có thể hấp thụ. Các nhà nghiên cứu thường sử dụng các công thức toán học để tính toán sinh khối dựa trên kích thước cây.

3.2. Phân tích đất dưới tán rừng mỡ

Phân tích đất giúp hiểu rõ hơn về khả năng giữ nước và chất dinh dưỡng của đất, từ đó ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ carbon của rừng mỡ.

IV. Kết quả nghiên cứu về khả năng hấp thụ carbon của rừng mỡ

Nghiên cứu cho thấy rừng mỡ có khả năng hấp thụ từ 4 đến 8 tấn CO2 mỗi hecta mỗi năm. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của rừng mỡ trong việc giảm thiểu khí nhà kính.

4.1. So sánh khả năng hấp thụ carbon giữa các loại rừng

Khả năng hấp thụ carbon của rừng mỡ được so sánh với các loại rừng khác, cho thấy rừng mỡ có hiệu quả cao trong việc lưu trữ carbon.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong các chính sách bảo vệ rừng và phát triển bền vững, nhằm tối ưu hóa khả năng hấp thụ carbon của rừng mỡ.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của rừng mỡ

Rừng mỡ có vai trò quan trọng trong việc hấp thụ carbon và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, cần có các biện pháp bảo vệ và phát triển bền vững để đảm bảo khả năng hấp thụ carbon của chúng trong tương lai.

5.1. Các biện pháp bảo vệ rừng mỡ

Cần thực hiện các biện pháp bảo vệ rừng mỡ như quản lý khai thác bền vững và tăng cường công tác tuyên truyền về bảo vệ rừng.

5.2. Tương lai của rừng mỡ trong bối cảnh biến đổi khí hậu

Rừng mỡ cần được nghiên cứu và bảo tồn để đảm bảo khả năng hấp thụ carbon trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu toàn cầu và sự gia tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển, đặc biệt là khí CO2 với mức phát thải toàn cầu vượt ngưỡng 6,3 tỷ tấn CO2 mỗi năm, đang là thách thức sinh thái nghiêm trọng nhất hiện nay. Theo các báo cáo môi trường quốc tế, tổng lượng carbon dự trữ trong các hệ sinh thái rừng trên thế giới đạt khoảng 830 PgC, trong đó hoạt động trồng rừng và tái trồng rừng tại các vùng nhiệt đới có tiềm năng hấp thụ từ 4 đến 8 tấn CO2/ha/năm. Tại Việt Nam, sau khi phê chuẩn Công ước khung của Liên Hợp Quốc về Biến đổi Khí hậu (UNFCCC) và Nghị định thư Kyoto vào năm 2002, nhu cầu định lượng bể chứa carbon rừng đã trở thành nhiệm vụ cấp thiết nhằm thực hiện Cơ chế phát triển sạch (CDM/AR-CDM) và cụ thể hóa Luật Bảo vệ và Phát triển rừng năm 2004.

Cây Mỡ (Manglietia conifera Dandy) là loài cây gỗ lớn bản địa, phân bố tự nhiên và được gây trồng rộng rãi tại vùng Trung tâm Bắc Bộ và Đông Bắc theo Quyết định số 16/2005/QĐ-BNN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Mặc dù các đặc tính sinh trưởng, kỹ thuật nhân giống và chế biến gỗ đã được nghiên cứu nhiều, dữ liệu khoa học định lượng về sinh khối và trữ lượng carbon của loài cây này vẫn còn thiếu hụt và chưa có hệ thống.

Nghiên cứu được triển khai với mục tiêu xác định sinh khối tươi, sinh khối khô và khả năng tích lũy carbon của rừng Mỡ trồng thuần loài đều tuổi, đồng thời thiết lập các mô hình toán học tương quan phục vụ dự báo nhanh sản lượng carbon. Phạm vi nghiên cứu thực địa được tiến hành trên đối tượng rừng trồng từ 6 đến 18 tuổi tại hai tỉnh trọng điểm Tuyên Quang và Phú Thọ. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc cung cấp cơ sở khoa học để định giá trị môi trường rừng, mở ra triển vọng thương mại hóa chứng chỉ giảm phát thải carbon với giá trị ước tính đạt từ 45 đến 75 USD/ha/năm (tương đương 675.000 VNĐ/ha/năm theo thời giá khảo sát), nâng cao sinh kế bền vững cho người làm lâm nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết năng suất sơ cấp sinh học và chu trình sinh địa hóa của thảm thực vật rừng. Quá trình quang hợp của cây xanh hấp thụ năng lượng mặt trời và chuyển hóa CO2 trong khí quyển thành vật chất hữu cơ, tuân theo định luật tối thiểu của Liebig và các nguyên lý định lượng sinh quyển trong Chương trình Sinh học Quốc tế (IBP) và Chương trình Con người và Sinh quyển (MAB).

Về cơ chế tích lũy carbon, luận văn áp dụng mô hình đánh giá 4 bể chứa carbon cơ bản của hệ sinh thái rừng theo tiêu chuẩn IPCC và nghiên cứu của Brown (1997) cùng McKenzie (2001), bao gồm: sinh khối cây gỗ sống trên mặt đất, sinh khối rễ dưới mặt đất, vật rơi rụng cùng thảm tươi cây bụi, và tầng carbon hữu cơ trong đất. Ba khái niệm chuyên ngành trung tâm được vận dụng xuyên suốt gồm:

• Sinh khối khô tuyệt đối: Khối lượng vật chất hữu cơ sau khi sấy khô kiệt ở nhiệt độ 105°C đến khi không đổi khối lượng.
• Hệ số chuyển đổi sinh khối sang CO2: Tỷ lệ tương đương 1,630/1 dựa trên phương trình phản ứng quang hợp tổng quát để quy đổi sinh khối khô của cây rừng thành lượng CO2 hấp thụ.
• Dự án CDM lâm nghiệp (AR-CDM): Cơ chế trồng rừng và tái trồng rừng nhằm tạo tín chỉ carbon có thể thương mại hóa trên thị trường quốc tế theo quy định của Nghị định thư Kyoto.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ hệ thống 48 ô tiêu chuẩn điển hình (OTC) diện tích 1.000 m² (40 m x 25 m) tại hai tỉnh Tuyên Quang và Phú Thọ, đại diện cho 4 cấp đất (từ cấp I đến cấp IV, mỗi cấp 12 OTC) và các cấp tuổi từ 6 đến 18. Phương pháp chọn mẫu áp dụng kỹ thuật điều tra lâm học phân tầng theo cấp tuổi và cấp đất dựa trên chiều cao tầng trội ($H_{dom}$) và đường kính bình quân tầng trội ($D_{dom}$).

Trong mỗi OTC 1.000 m², bố trí 5 ô thứ cấp diện tích 25 m² (5 m x 5 m) để điều tra sinh khối tươi và khô của cây bụi thảm tươi (tổng số 240 ô), cùng 5 ô dạng bản 1 m² (1 m x 1 m) ở trung tâm ô thứ cấp để thu thập toàn bộ vật rơi rụng (tổng số 240 ô). Tại mỗi OTC, lựa chọn 1 cây tiêu chuẩn bình quân về thể tích để chặt hạ giải đoán thân cây, tách biệt 4 bộ phận gồm thân, cành, lá và đào toàn bộ hệ thống rễ có đường kính lớn hơn 2 mm (tổng số 48 cây tiêu chuẩn, 288 mẫu cây gỗ sấy khô). Hàm lượng carbon trong mẫu thực vật và mẫu đất lấy ở 3 tầng độ sâu (0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm) được phân tích trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp đốt Walkley-Black.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích allometric và xử lý thống kê trên phần mềm SPSS 13.0 kết hợp Excel là nhằm thiết lập các phương trình tương quan hồi quy phi tuyến dạng logarit ($\ln P = a_0 + a_1 \ln D_{1.3}$), cho phép dự đoán chính xác sinh khối và carbon mà không cần phải tiếp tục chặt hạ rừng trong sản xuất thực tế. Toàn bộ chu kỳ thu thập số liệu và phân tích mẫu được thực hiện tập trung trong giai đoạn 2006-2007.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra thực nghiệm trên 48 ô tiêu chuẩn đã lượng hóa chi tiết các quy luật tích lũy sinh khối của rừng Mỡ trồng thuần loài:

• Quy luật tích lũy sinh khối theo cấp đất và cấp tuổi: Sinh khối cây cá lẻ giảm rõ rệt từ cấp đất tốt đến cấp đất xấu và tăng nhanh theo tuổi. Ở cùng cấp tuổi 10, sinh khối tươi cá lẻ ở cấp đất I đạt 65,92 kg/cây; cấp đất II đạt 63,70 kg/cây (bằng 96,7% cấp đất I); cấp đất III đạt 60,80 kg/cây (bằng 92,3% cấp đất I); và cấp đất IV giảm mạnh xuống còn 41,70 kg/cây (chỉ bằng 63,3% cấp đất I). Về sinh khối khô ở tuổi 10, cấp đất I đạt 31,83 kg/cây, cao gấp 2,45 lần so với cấp đất IV (12,98 kg/cây). Đến cấp tuổi 16 ở cấp đất I, sinh khối tươi cá lẻ đạt tới 272,25 kg/cây (tương ứng 90,34 kg sinh khối khô).
• Cấu trúc phân bổ sinh khối các bộ phận cây: Sinh khối tươi toàn cây tập trung chủ yếu ở thân gỗ, chiếm trung bình 60% (dao động từ 44% đến 72%), rễ chiếm 24% (dao động 20% đến 34%), cành chiếm 8% (dao động 4% đến 13%), và lá chiếm 7% (dao động 3% đến 10%). Tỷ trọng sinh khối thân có xu hướng tăng mạnh theo tuổi; ví dụ tại cấp đất I, sinh khối thân tăng từ 51% ở tuổi 6 lên 71% ở tuổi 16, trong khi tỷ trọng lá giảm từ 9% xuống 3%.
• Tỷ lệ sinh khối dưới mặt đất so với trên mặt đất: Tỷ lệ giữa sinh khối dưới mặt đất (rễ) và trên mặt đất (thân, cành, lá) đạt trung bình 33% đối với sinh khối tươi (biến động 24% - 52%) và đạt trung bình 31% đối với sinh khối khô (biến động 23% - 57%). Tỷ lệ này biến thiên nghịch với cấp tuổi của lâm phần.
• Mô hình hóa tương quan sinh khối qua đường kính: Nghiên cứu đã xác lập các phương trình tương quan chặt chẽ giữa tổng sinh khối tươi, sinh khối khô với đường kính ngang ngực $D_{1.3}$ ở dạng hàm logarit $\ln P = a_0 + a_1 \ln D_{1.3}$. Hệ số tương quan $R$ đạt từ 0,81 đến 0,97 với mức ý nghĩa thống kê cao ($Sig.F < 0,05$ và $Sig.t < 0,05$), sai tiêu chuẩn $S$ chỉ dao động trong khoảng 0,0579 đến 0,2510.

Thảo luận kết quả

Sự biến động cấu trúc sinh khối phản ánh rõ nét đặc tính sinh lý phát triển của loài Mỡ (Manglietia conifera Dandy). Ở giai đoạn rừng non (tuổi 6-8), cây tập trung năng lượng phát triển hệ thống rễ và tán lá để cạnh tranh dinh dưỡng và ánh sáng, khiến tỷ trọng rễ đạt từ 28% đến 36%. Khi bước vào giai đoạn thành thục công nghệ (tuổi 12-16), quá trình quang hợp tập trung nuôi dưỡng tế bào mô gỗ thân cây, làm tỷ trọng thân tăng vọt lên trên 70%.

So sánh với các nghiên cứu trên các loài cây trồng rừng khác tại miền Bắc, khả năng tích lũy sinh khối của Mỡ ở tuổi 15-16 tương đương với Keo lá tràm (Acacia auriculiformis, đạt 132,2 - 223,4 tấn khô/ha ở tuổi 15 theo Nguyễn Văn Dũng, 2005) và vượt trội hơn Thông mã vĩ ở cùng cấp tuổi. Với tỷ trọng gỗ trung bình 0,48 g/cm³, cây Mỡ giữ vai trò bể chứa carbon ổn định lâu dài hơn các loài cây tiên phong mọc nhanh ngắn hạn.

Các dữ liệu thực nghiệm về động thái sinh khối và lượng carbon có thể được biểu diễn một cách trực quan qua biểu đồ đường hồi quy tương quan đa biến và đồ thị cột so sánh cấu trúc 4 bộ phận theo từng cấp tuổi. Các mô hình này cung cấp công cụ tra cứu tức thời cho cán bộ điều tra tài nguyên rừng mà không cần thực hiện các phép đo phá hủy phức tạp.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết luận rút ra từ thực tiễn khảo sát tại Tuyên Quang và Phú Thọ, đề tài đề xuất 4 nhóm giải pháp cụ thể:

• Ứng dụng hệ thống bảng tra sinh khối và carbon: Cục Lâm nghiệp và Chi cục Kiểm lâm các tỉnh vùng Trung tâm Bắc Bộ cần ban hành và áp dụng bảng tra sinh khối, trữ lượng carbon lập sẵn theo cấp đất và đường kính $D_{1.3}$ từ quý I/2008, nhằm giảm 70% chi phí và thời gian điều tra thực địa.
• Xây dựng các dự án trồng rừng thương mại carbon theo cơ chế AR-CDM: Ủy ban nhân dân hai tỉnh Tuyên Quang và Phú Thọ phối hợp với Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam quy hoạch từ 3.000 đến 5.000 ha rừng Mỡ tập trung trong giai đoạn 2008-2015 trên cấp đất I và II, hướng tới mục tiêu hấp thụ trên 40.000 tấn CO2 tương đương/năm để tham gia thị trường carbon tự nguyện và quốc tế.
• Hoàn thiện quy trình kỹ thuật lâm sinh thâm canh rừng Mỡ: Các Công ty Lâm nghiệp và Ban quản lý rừng cần thực hiện tỉa thưa nuôi dưỡng rừng ở cấp tuổi 6-8 với cường độ 25-30% mật độ, kết hợp chăm sóc xới xáo nhằm gia tăng từ 15% đến 20% sinh khối thân cây ở các cấp tuổi 12-16.
• Lồng ghép giá trị hấp thụ carbon vào chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cần tích hợp biểu giá trị carbon của rừng Mỡ vào các nghị định hướng dẫn thi hành Luật Bảo vệ và Phát triển rừng, bảo đảm chủ rừng nhận được nguồn chi trả từ 45 đến 75 USD/ha/năm từ dịch vụ hấp thụ và lưu giữ carbon.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị học thuật và ứng dụng cao cho nhiều nhóm đối tượng:

• Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách lâm nghiệp: Cục Lâm nghiệp, Sở Nông nghiệp và PTNT các tỉnh miền núi phía Bắc có cơ sở dữ liệu thực chứng để xây dựng khung giá rừng, định mức chi trả dịch vụ hấp thụ carbon và lập quy hoạch phát triển vùng nguyên liệu gỗ Mỡ.
• Các tổ chức phát triển quốc tế và doanh nghiệp phát triển dự án CDM: Chuyên viên phân tích dự án của JICA, SNV và các quỹ đầu tư khí hậu có thể sử dụng các hàm allometric và chỉ số biến đổi carbon của đề tài để thiết lập đường phát thải cơ sở (baseline) cho các dự án lâm nghiệp AR-CDM.
• Chủ rừng, công ty lâm nghiệp và hợp tác xã trồng rừng: Các đơn vị trực tiếp quản lý rừng trồng Mỡ tại địa phương sử dụng các biểu tra nhanh đường kính $D_{1.3}$ để tính toán đồng thời trữ lượng gỗ thương phẩm và sản lượng tín chỉ carbon tích lũy mà không phải chặt hạ cây mẫu.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Lâm học, Sinh thái môi trường: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp luận nghiên cứu sinh khối đầy đủ 4 bể carbon (thân, rễ, thảm tươi, đất) kết hợp kỹ thuật phân tích thống kê trên SPSS.

Câu hỏi thường gặp

Khả năng phân bố sinh khối giữa các bộ phận của cây Mỡ diễn ra như thế nào? Sinh khối cây Mỡ tập trung lớn nhất ở thân gỗ với tỷ lệ trung bình 60% tổng sinh khối tươi (biến động 44-72%), tiếp đến là rễ chiếm 24% (20-34%), cành chiếm 8% (4-13%) và lá chiếm 7% (3-10%). Khi lâm phần phát triển từ 6 lên 16 tuổi, tỷ trọng thân tăng từ 51% lên 71-72%, chứng minh sự tập trung sinh khối vào thân gỗ khi cây trưởng thành.

Tỷ lệ sinh khối rễ dưới mặt đất so với các bộ phận trên mặt đất là bao nhiêu? Tỷ lệ giữa sinh khối dưới mặt đất và trên mặt đất của cây Mỡ đạt trung bình 33% đối với sinh khối tươi (dao động 24-52%) và 31% đối với sinh khối khô (dao động 23-57%). Tỷ lệ này có xu hướng giảm dần khi tuổi cây tăng, do tốc độ tích lũy sinh khối của thân gỗ vượt trội hơn tốc độ sinh trưởng của hệ rễ.

Làm cách nào để tính toán nhanh trữ lượng carbon rừng Mỡ mà không cần chặt cây? Người điều tra chỉ cần đo đường kính ngang ngực $D_{1.3}$ và xác định cấp đất (I đến IV) của lâm phần, sau đó thay vào phương trình tương quan logarit $\ln P = a_0 + a_1 \ln D_{1.3}$ đã được kiểm định với hệ số tương quan $R = 0,81 - 0,97$. Kết hợp với hệ số chuyển đổi quang hợp 1,630 tấn CO2/tấn sinh khối khô, lượng carbon hấp thụ sẽ được xác định chính xác.

Cấp đất ảnh hưởng cụ thể như thế nào đến khả năng sinh khối của rừng Mỡ? Cấp đất quyết định mạnh mẽ tới tốc độ tích lũy sinh khối. Tại cấp tuổi 10, sinh khối tươi cá lẻ ở cấp đất I đạt 65,92 kg, trong khi cấp đất II đạt 63,70 kg (96,7%), cấp đất III đạt 60,80 kg (92,3%) và cấp đất IV chỉ đạt 41,70 kg (63,3% so với cấp đất I). Do đó, trồng rừng thâm canh lấy carbon cần ưu tiên lập địa cấp I và II.

Kết quả nghiên cứu đóng góp gì cho thị trường tín chỉ carbon tại Việt Nam? Nghiên cứu cung cấp hệ thống thông số kỹ thuật đầu vào tin cậy để định lượng khả năng thu giữ CO2 của rừng Mỡ. Với mức giá giao dịch carbon quốc tế từ 3 đến 5 USD/tấn CO2, mỗi hecta rừng Mỡ sinh trưởng tốt có thể mang lại nguồn thu bổ sung 45-75 USD/ha/năm, tạo tiền đề xây dựng dự án tín chỉ carbon chính ngạch.

Kết luận

• Hệ thống hóa toàn diện sinh khối 4 bể carbon: Luận văn đã xác định chi tiết cấu trúc sinh khối tươi và sinh khối khô của tầng cây cao, tầng cây bụi thảm tươi, vật rơi rụng và tầng đất hữu cơ của rừng Mỡ 6-18 tuổi trên 4 cấp đất tại Tuyên Quang và Phú Thọ.
• Xác lập quy luật phân bổ sinh học: Thân cây chiếm tỷ trọng sinh khối áp đảo với 60% sinh khối tươi và lên đến 71% sinh khối khô ở tuổi 16, trong khi hệ rễ chiếm trung bình 24% sinh khối tươi (tỷ lệ dưới/trên mặt đất bình quân 33%).
• Xây dựng thành công các hàm allometric dự báo: Thiết lập hệ thống phương trình tương quan có độ tin cậy rất cao ($R = 0,81 - 0,97$) giữa sinh khối với đường kính $D_{1.3}$, giải quyết triệt để bài toán định lượng không xâm lấn trong điều tra lâm nghiệp.
• Cung cấp luận cứ kinh tế - sinh thái cho cơ chế CDM: Chứng minh tiềm năng hấp thụ CO2 vượt trội của cây Mỡ với tỷ lệ chuyển đổi 1,630/1, đóng góp cơ sở khoa học quan trọng cho việc định giá dịch vụ môi trường rừng.
• Lộ trình triển khai ứng dụng thực tiễn: Trong giai đoạn 2008-2010, các địa phương cần sớm áp dụng biểu tra sinh khối vào quản lý rừng cơ sở, đẩy mạnh xây dựng hồ sơ tín chỉ carbon AR-CDM để tối đa hóa giá trị kinh tế và bảo vệ môi trường bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới 1. Nghiên cứu sinh khối và năng suất rừng Sinh khối và năng suất rừng là những vấn đề đã được rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Từ những năm 1840 trở về trước, đã có những công trình nghiên cứu về lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là vai trò và hoạt động của diệp lục thực vật màu xanh 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.

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 thể kể tới một số tác giả sau: - Liebig, J (1862) [39] lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật “tối thiểu”. (1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig, J. thành luật "năng suất".

(1957) [34] đã tổng kết quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng trong các công trình nghiên cứu của mình. (1964) [40] 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. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 - Duyiho cho biết thực vật ở biển hàng năm quang hợp đến 3x1010 tấn vật chất hữu cơ, còn trên mặt đất là 5,3x1010 tấn.

Riêng với hệ sinh thái rừng nhiệt đới năng suất chất khô thuần từ 10 - 50 tấn/ha/năm, trung bình là 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60 - 800 tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (dẫn theo Lê Hồng Phúc - 1994) [10]. - Dajoz (1971) tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái 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): 5000 - 10000 kg/ha/năm. Rừng thứ sinh 40 - 50 tuổi ở Ghana: 362.R (1982) [30] 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 thân, cành, lá và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới.

Lasco (2002) [46]), mặc dù rừng chỉ che phủ 21% diện tích bề mặt trái đất, nhưng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75% so với tổng sinh khối thực vật trên cạn và lượng tăng trưởng sinh khối hàng năm chiếm 37%. Khi nghiên cứu về sinh khối, phương pháp xác định có ý nghĩa rất quan trọng vì nó liên quan đến độ chính xác của kết quả nghiên cứu, đây cũng là vấn đề được nhiều tác giả quan tâm. Tuỳ từng tác giả với những điều kiện LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 khác nhau mà sử dụng các phương pháp xác định sinh khối khác nhau, trong đó có thể kể đến một số tác giả chính như sau: - P.Kamat (Ấn Độ, 1956) trong công trình: “Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám” đã nêu tổng quát vấn đề sản phẩm sinh khối và việc đánh giá sinh khối bằng ảnh vệ tinh. - Một số tác giả như Trasnean (1926), Huber (Đức, 1952), Monteith (Anh, 1960 - 1962), Lemon (Mỹ, 1960 - 1987), Inone (Nhật, 1965 - 1968),.

đã dùng phương pháp dioxit carbon để xác định sinh khối. Theo đó sinh khối được đánh giá bằng cách xác định tốc độ đồng hoá CO2. - Aruga và Maidi (1963): đưa ra phương pháp “Chlorophyll” để xác định sinh khối thông qua hàm lượng Chlorophyll trên một đơn vị diện tích mặt đất. Đây là một chỉ tiêu biểu thị khả năng của hệ sinh thái hấp thụ các tia bức xạ hoạt động quang tổng hợp.

- Khi xem xét các phương pháp nghiên cứu Whitaker, R.L (1971) [41] cho rằng "Số đo năng suất chính là số đo về tăng trưởng, tích luỹ sinh khối ở cơ thể thực vật trong quần xã". - Năng suất sơ cấp tuyệt đối là lượng chất hữu cơ tích luỹ trong cơ thể thực vật trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích, lượng vật chất này mới thực sự có ý nghĩa đối với đời sống con người. Từ ý nghĩa đó, Woodwell, G.H (1968) [52] đã đề ra phương pháp "thu hoạch" để nghiên cứu năng suất sơ cấp tuyệt đối.J (1967) [43] đề nghị phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối và năng suất của quần xã từ các ô tiêu chuẩn. Phương pháp này được chương trình quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng.

- Sinh khối rừng có thể xác định nhanh chóng dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối với kích thước của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó. Phương pháp này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và châu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tuy nhiên, do khó khăn trong việc thu thập rễ cây, nên phương pháp này chủ yếu dùng để xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất (Grier và cộng sự, 1989; Reichel, 1991; Burton V. Barner và cộng sự, 1998).

Al đề xướng phương pháp Oxygen năm 1968 nhằm định lượng oxygen tạo ra trong quá trình quang hợp của thực vật màu xanh. Từ đó tính ra được năng suất và sinh khối rừng. - Schumarcher, Spurr, Prodan, Alder, Abadie: đã sử dụng mô hình toán học để mô phỏng sinh khối, năng suất rừng thông qua một số nhân tố điều tra như: đường kính, chiều cao, cấp đất, tuổi, mật độ,… - Phương pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối được mô tả bởi Shurrman và Geodewaaen (1971), Moore (1973), Gadow và Hui (1999), Oliveira và cộng sự (2000), Voronoi (2001), McKenzie và cộng sự (2001) [42]. - Bộ phận cây bụi và những cây tầng dưới của tán rừng đóng góp một phần quan trọng trong tổng sinh khối rừng.

Có nhiều phương pháp để ước tính sinh khối cho bộ phận này, các phương pháp bao gồm: (1)- Lấy mẫu toàn bộ cây (quadrats); (2)- phương pháp kẻ theo đường; (3)- phương pháp mục trắc; (4)- phương pháp lấy mẫu kép sử dụng tương quan (Catchpole và Wheeler, 1992). Nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng Rừng là bể chứa carbon khổng lồ của trái đất. Tổng lượng hấp thu dự trữ carbon của rừng trên toàn thế giới khoảng 830 PgC, trong đó carbon trong đất lớn hơn 1,5 lần carbon dự trữ trong thảm thực vật (Brown, 1997 [27]). Đối với rừng nhiệt đới, có tới 50% lượng carbon dự trữ trong thảm thực vật và 50% dự trữ trong đất (Dioxon et al.

Theo ước tính, hoạt động trồng rừng và tái trồng rừng trên thế giới có tỷ lệ hấp thu CO2 ở sinh khối là 0,4 - 1,2 tấn/ha/năm ở vùng cực bắc; 1,5 - 4,5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 tấn/ha/năm ở vùng ôn đới và 4 - 8 tấn/ha/năm ở các vùng nhiệt đới (Dioxon et al. Brown và cộng sự (1996) [26] đã ước lượng tổng lượng carbon mà hoạt động trồng rừng trên thế giới có thể hấp thu tối đa trong vòng 50 năm (1995 - 2000) là khoảng 60 - 87 Gt C, với 70% ở rừng nhiệt đới, 25% ở rừng ôn đới và 5% ở rừng cực bắc (Cairns et al. Tính tổng lại rừng trồng có thể hấp thu được 11 - 15% tổng lượng CO2 phát thải từ nguyên liệu hoá thạch trong thời gian tương đương (Brown, 1997 [27]). Một số kết quả nghiên cứu về khả năng hấp thụ carbon của các dạng rừng - Năm 1980, Brawn và cộng sự đã sử dụng công nghệ GIS dự tính lượng carbon trung bình trong rừng nhiệt đới Châu Á là 144 tấn/ha trong phần sinh khối và 148 tấn/ha trong lớp đất mặt với độ sâu 1m, tương đương 42 - 43 tỷ tấn carbon trong toàn châu lục.A đã chứng minh lượng carbon trong rừng nhiệt đới châu Á là 40 - 250 tấn/ha, trong đó 50 - 120 tấn/ha ở phần thực vật và đất (dẫn theo Phạm Xuân Hoàn - 2005) [6].A và cộng sự [37] đã cho rằng lượng carbon 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.

Kết quả nghiên cứu của Brawn (1991) cho thấy rừng nhiệt đới Đông Nam Á có lượng sinh khối trên mặt đất từ 50 - 430 tấn/ha (tương đương 25 - 215 tấn C/ha) và trước khi có tác động của con người thì các trị số tương ứng là 350 - 400 tấn/ha (tương đương 175 - 200 tấn C/ha) [37]. - Brown và Pearce (1994) [27] đưa ra các số liệu đánh giá lượng carbon và tỷ lệ thất thoát đối với rừng nhiệt đới. Theo đó một khu rừng nguyên sinh có thể hấp thụ được 280 tấn carbon/ha và sẽ giải phóng 200 tấn carbon/ha nếu bị chuyển thành du canh du cư và sẽ giải phóng carbon nhiều hơn một chút nếu được chuyển thành đồng cỏ hay đất nông nghiệp. Rừng trồng có thể hấp thụ khoảng 115 tấn carbon và con số này sẽ giảm từ 1/3 đến 1/4 khi rừng LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 chuyển đổi sang canh tác nông nghiệp.

- Năm 1995, Murdiyarso D đã nghiên cứu và đưa ra dẫn liệu rừng Indonesia có lượng carbon hấp thụ từ 161-300 tấn/ha trong phần sinh khối trên mặt đất [37]. - Tại Philippines, năm 1999 Lasco R [46] cho biết ở rừng tự nhiên thứ sinh có 86-201 tấn C/ha trong phần sinh khối trên mặt đất; ở rừng già con số đó là 185 - 260 tấn C/ha (tương đương 370 - 520 tấn sinh khối/ha, lượng carbon ước chiếm 50% sinh khối). - Tại Thái Lan, Noonpragop K. đã xác định lượng carbon trong sinh khối trên mặt đất là 72 - 182 tấn/ha.

- Ở Malaysia, lượng carbon trong rừng biến động từ 100-160 tấn/ha và tính cả trong sinh khối và đất là 90 - 780 tấn/ha (Abu Bakar, R) [37]. - Năm 2000 tại Indonesia, Noordwijk [37] đã nghiên cứu khả năng tích luỹ carbon của các rừng thứ sinh, các hệ nông lâm kết hợp và thâm canh cây lâu năm. Kết quả cho thấy lượng carbon hấp thụ trung bình là 2,5 tấn/ha/năm.