Đặt vấn đề Thế kỷ XXI, nhân loại chứng kiến sự phát triển như vũ bão của khoa học, kỹ thuật và công nghệ. Từ đó tạo cho con người có nhiều điều kiện để giải quyết các vấn đề về cuộc sống, quan hệ xã hội, trí tuệ, tìm hiểu khoa khọc tự nhiên. Theo đó, cuộc sống của con người có nhiều tiến bộ đáng kể. Tuy nhiên, chính sự phát triển quá nóng như vậy, Chính phủ các nước hầu như chưa quan tâm đến sự phát triển bền vững, hài hoà giữa kinh tế với bảo đảm môi trường trên trái đất.
Kết quả của việc phát triển kinh tế mà chưa quan tâm đến bảo vệ môi trường là sự gia tăng của nồng độ CO2 trong khí quyển. Các nhà nghiên cứu lo ngại rằng sự gia tăng các khí gây hiệu ứng nhà kính, đặc biệt là khí CO 2, chính là nhân tố gây nên những biến đổi bất ngờ và không lường trước của khí hậu. Trong khi đó rừng có vai trò điều tiết khí hậu, đặc biệt là khả năng hấp thụ khí thải CO2. Vì vậy, cần thiết phải phát triển và tạo ra những diện tích rừng đủ lớn để hấp thụ CO2, góp phần giảm hiệu ứng nhà kính trên tầng khí quyển bề mặt trái đất.
Ngày nay, với nhận thức và trách nhiệm đối với sự tồn vong của nhân loại, Chính phủ nhiều nước đã có sự quan tâm, nghiên cứu và đi vào giải quyết mối quan hệ giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường sinh thái, phát triển bền vững nguồn tài nguyên thiên nhiên. Từ đó, xây dựng các công ước quốc tế, nghị định thư. để thống nhất các biện pháp bảo vệ môi trường, điều hoà khí hậu ở các quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam chúng ta, trong những năm cuối của thế kỷ XX, với hậu quả của cuộc chiến tranh kháng chiến chống Mỹ, sức ép về điều kiện kinh tế, sự gia tăng dân số, kiến thức về môi trường, năng lực quản lý.
diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp, nguồn tài nguyên rừng hầu như bị triệt phá hoàn toàn, giá trị kinh tế, vai trò điều hoà khí hậu, điều hoà sinh thái của rừng suy giảm 2 nghiêm trọng, thậm chí mất cân bằng sinh thái, giảm khả năng điều hoà nguồn nước bề mặt và nước ngầm, đã ảnh hưởng rất lớn tới khí hậu, tới đời sống người dân. Trong gần 20 năm trở lại đây, Đảng, Nhà nước ta đã có những chủ trương lớn nhằm phục hồi, phát triển nguồn tài nguyên rừng thông qua các chính sách liên quan đến rừng và các dự án, chương trình trồng rừng, khoanh nuôi, bảo vệ rừng cũng như những chính sách đối với người dân có cuộc sống gắn bó với rừng và nghề rừng như: Dự án 327, PAM, 661; các dự án trồng rừng kinh tế, các chương trình trồng rừng ở các địa phương; các hoạt động liên quan đến bảo tồn và phát triển rừng của các tổ chức phi chính phủ. Các hoạt động trên đã góp phần quan trọng vào việc tăng diện tích đất có rừng ở nước ta, cũng như từng bước đảm bảo cuộc sống người dân có cuộc sống gắn bó với rừng. Xã Thành Công huyện Nguyên Bình là xã đặc biệt khó khăn của huyện Nguyên Bình có trục đường giao thông tỉnh lộ 212 đi qua từ trung tâm huyện đến Thị trấn Nà Phặc, huyện Ngân Sơn tỉnh Bắc Cạn 70 km, định hướng trong tương lai là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá - xã hội của huyện Nguyên Bình: có vị trí địa lý, điều kiện thời tiết khí hậu, có vườn quốc gia Phia Oắc – Phia Đén thuận lợi quan trọng trong việc phát triển kinh tế - xã hội và phát triển du lịch của huyện Nguyên Bình và tỉnh Cao Bằng, xã Thành Công có 16 xóm với tổng diện tích tự nhiên là: 81576,33km2 trong đó diện tích rừng và đất lâm nghiệp là: 6.775,85ha (Theo Quyết định số:415/QĐ-UBND ngày 31/3/2015 của UBND tỉnh Cao Bằng về việc phê duyệt điều chỉnh quy hoạch 3 loại rừng tỉnh Cao Bằng đến 2020) tập trung ở 12 huyện và 1 thành phố trong đó xã Thành Công gồm có 16 xóm và khu bảo tồn thiên nhiên Phia Oắc – Phia Đén huyện Nguyên Bình 10.593,5ha: (Kế quả rà soát, điều chỉnh rừng phòng hộ của Huyện Nguyên Bình 34,143,7ha; Kế quả rà soát, điều chỉnh rừng sản xuất của Huyện Nguyên Bình 25,961,9ha.
Phần lớn diện tích rừng hiện nay chủ yếu đã giao cho các hộ gia đình, cá nhân quản lý, chủ yếu là rừng phòng 3 hộ đầu nguồn và rừng sản xuất trồng cây thông, cây Trẩu, cây Trúc sào theo dự án 327 góp phần lớn trong tỷ lệ che phủ rừng của địa phương, ngoài ra còn góp phần phát triển kinh tế của người dân địa phương. Nhằm đi sâu nghiên cứu, đánh giá giá trị môi trường và khả năng tích luỹ các bon của rừng trồng Thông trên địa bàn xã Thành Công, huyện Nguyên Bình hiện nay, dự báo khả năng hấp thụ CO2 của rừng Thông và các phương thức quản lý rừng để làm cơ sở khuyến khích, xây dựng cơ chế chi trả dịch vụ môi trường, đây chính là những vấn đề còn thiếu nhiều nghiên cứu ở Việt Nam. Trên cơ sở đó, có những đề xuất, khuyến cáo người dân, cấp uỷ, chính quyền địa phương để có những định hướng, lựa chọn loại cây để đưa vào trồng rừng ở địa phương nhằm đáp ứng tốt nhất hiệu quả kinh tế và hiệu quả bảo vệ môi trường trong thời gian tới. Từ những điều kiện thực tiễn và nhu cầu khoa học trên đây cùng với sự nhất trí của trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Lâm nghiệp, tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng tích lũy các bon của rừng trồng Thông mã vĩ (Pinus massoniana) trên địa bàn xã Thành Công, huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng” 2.
Mục tiêu tổng quát Xác định được khả năng tích lũy các bon của rừng trồng Thông mã vĩ (Pinus massoniana) trên địa bàn xã Thành Công, huyện Nguyên Bình. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá được hiện trạng và một số đặc điểm đặc trưng của rừng trồng Thông mã vĩ (Pinus massoniana) trên địa bàn xã Thành Công, huyện Nguyên Bình. - Đánh giá được lượng sinh khối của rừng trồng Thông mã vĩ (Pinus massoniana) trên địa bàn xã Thành Công, huyện Nguyên Bình. - Đánh giá được lượng các bon tích lũy trong rừng trồng Thông mã vĩ (Pinus massoniana) trên địa bàn xã Thành Công, huyện Nguyên Bình.
4 - Lượng hóa được năng lực hấp thu CO2 của rừng trồng Thông mã vĩ (Pinus massoniana) trên địa bàn xã Thành Công, huyện Nguyên Bình. - Bước đầu lượng hóa được giá trị môi trường của rừng trồng Thông mã vĩ (Pinus massoniana) tại khu vực nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và ý nghiã thực tiễn của đề tài - Về mặt khoa học: Bổ sung các dẫn chứng khoa học cho các nhà quản lý đánh giá một cách tổng quát về các chỉ tiêu quản lý, bảo vệ và phát triển rừng. - Về mặt thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần cho địa phương tham khảo hoạch định các chính sách quản lý, bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng.
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Nghiên cứu về sinh khối và năng suất rừng Trên thế giới 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 hoạt động của diệp lục 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 hóa phân tích, hóa 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 (1840) lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật tối thiểu, sau đó Mitscherlich (1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig thành luật "năng suất". Lieth (1964) 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. Duyiho cho biết 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, 1996).
Dajoz (1971) đưa ra năng suất của một số hệ sinh thái rừng như sau: + Mía ở Châu Phi: 76 tấn/ha/năm. + Rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi: 20 tấn/ha/năm. + Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức): 10,5 - 15,5 tấn/ha/năm (dẫn theo Lê Hồng Phúc, 1996). 6 Theo Rodel (2002), 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%.
Canell (1982) đã cho ra đời cuốn sách “Sinh khối và năng suất sơ cấp của rừng thế giới", cho đến nay nó vẫn là tác phẩm quy mô nhất. Tác phẩm đã tổng hợp 600 công trình nghiên cứu được toám tắt 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. Trong những năm gần đây các phương pháp nghiên cứu định lượng, xây dựng các mô hình dự báo sinh khối cây rừng đã được áp dụng thông qua các mối quan hệ giữa sinh khối cây với các nhân tố điều tra cơ bản, dễ đo đếm như đường kính ngang ngực, chiều cao cây, giúp cho việc dự đoán sinh khối được nhanh và kinh tế hơn. Sinh khối rừng trên các vùng sinh thái khác nhau được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.
Tuy nhiên, để xác định đầy đủ sinh khối rừng không đơn giản, đặc biệt là sinh khối của hệ rễ trong đất rừng, nên việc làm sáng tỏ vấn đề 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. Các thành phần tạo nên sinh khối rừng trồng trên mặt đất bao gồm bộ phận tầng cây gỗ, cây bụi thảm tươi và tầng thảm mục.