Tổng quan luận án

Sự gia tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển, đặc biệt là khí CO2 với mức tăng 30% từ đầu thời kỳ công nghiệp đến năm 1992, đã thúc đẩy các nỗ lực toàn cầu nhằm kiểm soát biến đổi khí hậu theo khuôn khổ Công ước khung của Liên hợp quốc về Biến đổi khí hậu (UNFCCC, 1992) và Nghị định thư Kyoto (1997). Hệ sinh thái rừng giữ vai trò trọng yếu trong chu trình carbon toàn cầu khi lưu trữ khoảng 80% lượng carbon trên mặt đất và 40% lượng carbon dưới mặt đất. Tại Việt Nam – quốc gia phê chuẩn UNFCCC năm 1994 và Nghị định thư Kyoto năm 2006, yêu cầu định lượng sinh khối và bể tích tụ carbon phục vụ công tác quản lý tài nguyên, kiểm kê khí nhà kính và thực thi chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng ngày càng trở nên cấp thiết.

Theo số liệu của Cục Thống kê tỉnh Ninh Thuận (2012), địa phương có 133.101 ha rừng tự nhiên (chiếm 33,0% diện tích tự nhiên toàn tỉnh). Trong đó, diện tích rừng thưa nửa thường xanh hơi khô nhiệt đới và rừng kín thường xanh hơi khô nhiệt đới đạt 94.635 ha, tập trung chủ yếu tại huyện Bác Ái (42.080 ha, tương đương 44,7%) và huyện Ninh Sơn (26.000 ha). Mặc dù diện tích lớn, ngành lâm nghiệp địa phương vẫn thiếu hụt các dẫn liệu định lượng về cấu trúc, trữ lượng sinh khối và khả năng lưu giữ carbon của hai kiểu rừng này. Khoảng trống này cản trở việc xây dựng kế hoạch quản lý kỹ thuật lâm sinh và tính toán đơn giá dịch vụ môi trường rừng. Luận án tiến sĩ lâm nghiệp của tác giả Trịnh Minh Hoàng giải quyết khoảng trống thực tiễn và học thuật nói trên tại khu vực Vườn quốc gia Phước Bình, tỉnh Ninh Thuận.

Mục tiêu tổng quát của luận án là ước lượng và đánh giá sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất đối với rừng kín thường xanh hơi khô nhiệt đới (Rkx) và rừng thưa nửa thường xanh hơi khô nhiệt đới (Rtr) để làm cơ sở cho việc quản lý rừng, kỹ thuật lâm sinh, điều tra rừng và tính toán chi trả dịch vụ môi trường rừng ở tỉnh Ninh Thuận.

Các mục tiêu cụ thể được xác định bao gồm:

  1. Phân tích kết cấu loài cây gỗ và cấu trúc quần thụ để làm cơ sở cho việc chọn loài cây gỗ trong thu mẫu sinh khối và ước lượng nhanh sinh khối đối với Rkx và Rtr.
  2. Xây dựng các hàm sinh khối trên mặt đất với những biến dự đoán thích hợp để làm cơ sở cho việc ước lượng sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất đối với cây gỗ và quần thụ thuộc Rkx và Rtr.
  3. Xác định sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất đối với Rkx và Rtr để làm cơ sở cho quản lý rừng, kỹ thuật lâm sinh, điều tra rừng và tính toán chi trả dịch vụ môi trường rừng ở tỉnh Ninh Thuận.

Đối tượng nghiên cứu của luận án là sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất của cây gỗ và quần thụ rừng thuộc hai kiểu rừng Rkx và Rtr. Phạm vi nghiên cứu về không gian được xác định tại Vườn quốc gia Phước Bình thuộc tỉnh Ninh Thuận. Phạm vi nghiên cứu về nội dung tập trung vào sinh khối trên mặt đất (thân, cành, lá), các hệ số điều chỉnh sinh khối và trữ lượng carbon tương ứng; luận án hoàn thành vào tháng 9 năm 2016.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan lịch sử nghiên cứu cho thấy việc đo đạc sinh khối thực vật được khởi xướng từ công trình của Ebermeyer (1876), sau đó phát triển mạnh qua Chương trình Sinh học Quốc tế (IBP, 1960) và các công trình tổng hợp phương pháp luận của Satoo (1982), Brown và cộng sự (1989, 1997, 2002). Theo các báo cáo và hướng dẫn của Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC, 2000, 2003, 2004, 2006), hệ sinh thái rừng gồm 5 bể carbon: sinh khối trên mặt đất, sinh khối dưới mặt đất, thảm mục/vật rụng, gỗ chết và chất hữu cơ trong đất. Để lượng hóa sinh khối trên mặt đất, các nhà nghiên cứu quốc tế đã phát triển ba nhóm phương pháp cơ bản: cân đo trực tiếp ngoài thực địa (Grace, 2004; Muukkonen, 2007), xây dựng hàm hồi quy allometric tương quan sinh khối (Chavé và ctv, 2005; Zianis và ctv, 2005; Návar, 2009), và chuyển đổi từ số liệu điều tra rừng thông qua hệ số chuyển đổi, điều chỉnh sinh khối BCEF và BEF (Dixon và ctv, 1994; Lehtonen và ctv, 2004; Jalkanen và ctv, 2005; Tobin và ctv, 2007; Teobaldelli và ctv, 2009).

Zianis và cộng sự (2005) đã thống kê 607 hàm thể tích và hàm sinh khối trên thế giới, chỉ ra rằng phần lớn phương trình thực nghiệm áp dụng dạng hàm lũy thừa dựa vào đường kính thân cây ngang ngực (D). Ketterings và cộng sự (2001) biến đổi hàm tương quan dạng lũy thừa để loại trừ chiều cao (H), đề xuất phương trình ước lượng sinh khối dựa trên D và tỷ trọng gỗ cho rừng thứ sinh tại Sumatra (Indonesia). Nghiên cứu của Chavé và cộng sự (2005) đối với rừng mưa nhiệt đới toàn cầu đã phân tích các hàm sinh khối phụ thuộc vào D, H, tỷ trọng gỗ và hình số thân cây. Tại khu vực Đông Nam Á và châu Á, các hàm allometric được thiết lập cho các hệ sinh thái rừng nhiệt đới bởi Tsutsumi (1983), Ogawa và cộng sự (1965), Basuki và cộng sự (2009) ở Kalimantan (Indonesia), Chaiyo và cộng sự (2011) ở Thái Lan, Kenzo và cộng sự (2009) ở Malaysia, Lodhiyal (2003) ở Ấn Độ và Wang và cộng sự (2011) ở Trung Quốc.

Tại Việt Nam, các mô hình thể tích thân cây được xây dựng bởi Đồng Sỹ Hiền (1974), Nguyễn Ngọc Lung và Đào Công Khanh (1999), Vũ Tiến Hinh (2005, 2012), và Phạm Trọng Thịnh (2006). Các nghiên cứu về phương trình sinh khối và tích lũy carbon tập trung vào rừng trồng hoặc một số trạng thái tự nhiên cục bộ, như rừng Thông ba lá của Lê Hồng Phúc (1995), Viên Ngọc Nam và Tôn Thiên An (2010); rừng ngập mặn Cần Giờ của Viên Ngọc Nam (1998); rừng Keo lai của Võ Đại Hải (2008); rừng Tràm cajuputi của Phạm Xuân Quý (2010, 2012); rừng tự nhiên Tây Nguyên của Bảo Huy (2010), Bao Huy và cộng sự (2012); và rừng trồng nhiệt đới của Phạm Thế Dũng và Vũ Đình Hưởng (2010).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án nhận diện là: các hàm sinh khối quy mô khu vực hay toàn cầu thường gây ra sai số lớn khi áp dụng cho các tiểu vùng sinh thái đặc thù (Kuimi và ctv, 2012). Tại Việt Nam, chưa có công trình nào thiết lập hệ thống phương trình allometric, xác định hệ số điều chỉnh sinh khối (BEF) và tỷ lệ thành phần sinh khối (Ri) chuyên biệt cho hai kiểu rừng tự nhiên đặc trưng của vùng khô hạn Nam Trung Bộ là rừng kín thường xanh hơi khô nhiệt đới và rừng thưa nửa thường xanh hơi khô nhiệt đới tại tỉnh Ninh Thuận.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên khung lý thuyết sinh thái học lâm nghiệp về sinh khối và chu trình carbon (Kimmins, 1998; IPCC, 2003, 2006). Mối quan hệ tương quan sinh trưởng giữa các bộ phận sinh thái của cây gỗ (thân, cành, lá) với kích thước hình thái (đường kính ngang ngực D, chiều cao vút ngọn H, thể tích thân V) và cấu trúc quần thụ (mật độ N, tiết diện ngang G, trữ lượng lâm phần M) được biểu diễn thông qua các mô hình hồi quy phi tuyến tính và quy luật allometric. Luận án vận dụng lý thuyết hệ số điều chỉnh sinh khối ($BEF_i = B_i / V_T$) của Brown (2002), Lehtonen và cộng sự (2004), cùng lý thuyết tỷ lệ sinh khối thành phần so với thân cây ($R_i = B_i / B_T$) của Jenkins và cộng sự (2003). Về chuyển đổi carbon, luận án kế thừa các chỉ dẫn của IPCC (2003, 2004) xác định tỷ lệ carbon trung bình đạt 47% sinh khối khô đối với thảm thực vật nhiệt đới.

Phương pháp nghiên cứu thực địa kết hợp điều tra cấu trúc lâm phần và phương pháp chặt hạ cân đo sinh khối trực tiếp:

  • Điều tra cấu trúc quần thụ: Thiết lập 35 ô tiêu chuẩn (ô mẫu) định vị có diện tích từ 0,2 ha đến 1,0 ha tại Vườn quốc gia Phước Bình, đại diện cho các trạng thái rừng IIB, IIIA1, IIIA2, IIIA3 thuộc Rkx và các trạng thái IIB, IIIA1, IIIA2 thuộc Rtr. Trên các ô mẫu, tiến hành đo đếm toàn bộ cây gỗ có đường kính ngang ngực $D \ge 8\text{ cm}$, ghi nhận các chỉ tiêu D, H, đường kính tán ($D_T$), chiều dài tán ($L_T$), xác định tổ thành loài (IVI%), phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D) và cấp chiều cao (N/H).
  • Thu thập mẫu sinh khối cây cá thể: Chọn 88 cây mẫu thuộc các loài cây ưu thế và đồng ưu thế (47 cây thuộc kiểu rừng Rkx và 41 cây thuộc kiểu rừng Rtr). Tiến hành chặt hạ, phân chia cây mẫu thành thân, cành và lá. Cân đo trực tiếp khối lượng tươi của từng bộ phận tại hiện trường với độ chính xác 0,1 kg.
  • Phân tích phòng thí nghiệm: Lấy các mẫu phụ tươi có khối lượng từ 0,5 đến 1,0 kg cho cành và lá; cắt các thớt gỗ giải tích thân có độ dày 3 đến 5 cm ở các vị trí thân cây để xác định tỷ trọng gỗ và sấy khô kiệt ở nhiệt độ quy chuẩn nhằm xác định tỷ lệ khối lượng khô kiệt so với khối lượng tươi.

Kỹ thuật phân tích và mô hình hóa thống kê:

  • Sử dụng phương pháp hồi quy phi tuyến tính để ước lượng các tham số của phương trình sinh khối các bộ phận ($B_{To}, B_T, B_C, B_L$), hệ số $BEF_i$ và tỷ lệ $R_i$ theo biến dự đoán D, H và V đối với cây cá thể; theo biến G và M đối với cấp độ lâm phần.
  • Tiêu chuẩn kiểm định và lựa chọn hàm tối ưu: Đánh giá dựa trên tổng sai lệch bình phương nhỏ nhất (SSR), hệ số xác định ($R^2$), sai số chuẩn ($S_e$), sai số tuyệt đối trung bình (MAE) và sai số phần trăm tuyệt đối trung bình (MAPE).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 tổng thuật có hệ thống cơ sở lý luận và thực tiễn về chu trình carbon, vai trò của hệ sinh thái rừng đối với việc giảm thiểu biến đổi khí hậu toàn cầu, và các cam kết quốc tế theo Nghị định thư Kyoto và UNFCCC. Tác giả phân tích chi tiết ba nhóm phương pháp ước lượng sinh khối rừng: (1) cân đo trực tiếp ngoài thực địa (phương pháp phá hủy và không phá hủy); (2) phương pháp lập mô hình thống kê allometric; và (3) phương pháp chuyển đổi từ số liệu điều tra lâm nghiệp bằng hệ số BEF và BCEF. Phân tích các nguồn sai số trong ước lượng sinh khối rừng nhiệt đới, chỉ ra 5 nguyên nhân chính gồm: tính không thuần nhất của cấu trúc rừng, lựa chọn dạng hàm thống kê không phù hợp, chọn mẫu cây không mang tính đại diện, kích thước ô mẫu chưa chuẩn xác, và tỷ lệ rút mẫu không tương xứng. Tổng quan khẳng định tính cấp thiết của việc xây dựng hệ thống phương trình allometric địa phương tại Ninh Thuận nhằm khắc phục các sai số từ mô hình quy mô lớn.

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu tại Vườn quốc gia Phước Bình, tỉnh Ninh Thuận. Thiết kế hệ thống thu thập số liệu gồm 35 ô tiêu chuẩn lâm học (kích thước từ 0,2 đến 1,0 ha) phân bố trên các trạng thái rừng phục hồi sau nương rẫy (trạng thái IIB) và rừng gỗ nghèo, trung bình, giàu (trạng thái IIIA1, IIIA2, IIIA3). Quy trình chặt hạ 88 cây gỗ mẫu đại diện (47 cây ở Rkx, 41 cây ở Rtr) được mô tả chuẩn hóa từ việc cân đo khối lượng tươi tại hiện trường đến kỹ thuật lấy thớt gỗ và sấy khô mẫu trong phòng thí nghiệm. Trình bày chi tiết cơ sở toán học của các dạng hàm hồi quy được thử nghiệm (hàm lũy thừa, hàm Korsun – Strand, hàm đa thức, hàm chuyển đổi logarit), phương pháp hồi quy phi tuyến tính, và các tiêu chí đánh giá mức độ tương thích của mô hình ($SSR$, $R^2$, sai lệch kiểm định).

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm về cấu trúc lâm phần, phương trình allometric cây cá thể, phương trình sinh khối quần thụ, và trữ lượng carbon của hai kiểu rừng:

  1. Kết cấu loài và cấu trúc quần thụ:
  • Rừng kín thường xanh hơi khô nhiệt đới (Rkx): Tổ thành loài có sự tham gia của các loài cây ưu thế thuộc họ Dầu, họ Dẻ và họ Re. Cấu trúc tầng thứ biểu hiện rõ nét qua phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D) dạng giảm (hàm mũ hoặc phân bố Weibull) ở trạng thái rừng phục hồi IIB và trạng thái IIIA1, IIIA2, IIIA3.
  • Rừng thưa nửa thường xanh hơi khô nhiệt đới (Rtr): Mật độ tầng cây gỗ thưa hơn, phân bố N/D biến động mạnh giữa các trạng thái IIB, IIIA1 và IIIA2; tỷ lệ tham gia của các loài rụng lá và chịu hạn tăng cao.
  1. Mô hình allometric sinh khối cây cá thể và quần thụ: Luận án kiểm định các dạng hàm và xác định các phương trình tối ưu để ước lượng sinh khối khô cho từng thành phần cây gỗ và cấp độ lâm phần.
Đối tượng Thành phần sinh khối / Chỉ tiêu Biến dự đoán Dạng phương trình tối ưu Tiêu chuẩn đánh giá ($R^2$, SSR)
Cây gỗ Rkx Tổng sinh khối trên mặt đất ($B_{To}$) $D$ Hàm lũy thừa: $B_{To} = a \cdot D^b$ $R^2$ cao nhất, SSR nhỏ nhất
Cây gỗ Rkx Sinh khối thân ($B_T$) $D$ Hàm lũy thừa: $B_T = a \cdot D^b$ Tương thích cao với dữ liệu thực nghiệm
Cây gỗ Rkx Sinh khối cành ($B_C$), lá ($B_L$) $D$ Hàm Korsun – Strand Sai số chuẩn và MAPE thấp hơn hàm lũy thừa
Cây gỗ Rtr Mọi thành phần ($B_{To}, B_T, B_C, B_L$) $D$ Hàm lũy thừa: $B_i = a \cdot D^b$ Biểu diễn phù hợp sinh trưởng allometric
Cây gỗ Rkx & Rtr Hệ số điều chỉnh sinh khối ($BEF_i$) $D$ $BEF_i = (a + b/D)^2$ và $BEF_i = a \cdot D^{-b}$ $BEF_i$ giảm dần khi $D$ tăng
Cây gỗ Rkx & Rtr Tỷ lệ sinh khối ($R_{To}, R_{CL}$) $D$ $R_i = a + b \cdot \ln(D)$ và $R_i = a \cdot D^b$ $R_i$ tăng dần khi $D$ tăng
Quần thụ Rkx & Rtr Sinh khối lâm phần ($M_B$) $G$ và $M$ Hàm Korsun – Strand: $M_B = f(G)$ hoặc $f(M)$ Ước lượng sinh khối nhanh từ điều tra
  1. Sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất: Kết quả định lượng sinh khối khô và dự trữ carbon trên 1 ha diện tích rừng và tổng trữ lượng tại Vườn quốc gia Phước Bình được tổng hợp tại bảng sau:
Kiểu rừng Trạng thái rừng Sinh khối trên mặt đất (tấn/ha) Trữ lượng carbon (tấn C/ha) Tổng sinh khối VQG Phước Bình ($10^3$ tấn) Tổng trữ lượng carbon VQG Phước Bình ($10^3$ tấn)
Rkx IIIA1 (Rừng nghèo) 47,9 22,5 - -
Rkx IIIA2 (Rừng trung bình) - - - -
Rkx IIIA3 (Rừng giàu) 147,0 69,1 - -
Rkx Trung bình toàn kiểu 87,5 41,1 243,7 114,5
Rtr IIIA1 (Rừng nghèo) 35,1 16,5 - -
Rtr IIIA2 (Rừng trung bình) 92,0 43,2 - -
Rtr Trung bình toàn kiểu 57,0 26,8 85,5 40,3

Ghi chú: Tại trang 5 phần Mở đầu, tác giả ghi nhận giá trị sinh khối trung bình của Rkx là 87,0 tấn/ha; tại phần Tóm tắt kết quả nghiên cứu (trang vi) ghi nhận giá trị trung bình là 87,5 tấn/ha; tỷ lệ chuyển đổi carbon tương ứng đạt 47% sinh khối khô.

Thảo luận kết quả cho thấy việc sử dụng duy nhất biến đường kính ngang ngực ($D$) mang lại độ chuẩn xác thống kê cao mà không cần bổ sung biến chiều cao ($H$), do biến $H$ trong rừng tự nhiên thường đo đạc gặp sai số lớn bởi tán rừng che khuất. So sánh với các kiểu rừng nhiệt đới khác ở châu Á, sinh khối của Rkx và Rtr tại Ninh Thuận nằm ở mức trung bình thấp, phản ánh đặc thù sinh thái của vùng khô hạn Nam Trung Bộ.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án xác định các đóng góp mới về mặt khoa học lý luận và thực tiễn:

  1. Về mặt lý luận:
  • Xây dựng thành công hệ thống hàm sinh khối trên mặt đất, các hệ số điều chỉnh sinh khối ($BEF_i$) và tỷ lệ các thành phần sinh khối ($R_i$) đối với cây gỗ và quần thụ rừng cho hai kiểu rừng đặc thù vùng sinh thái khô hạn: rừng kín thường xanh hơi khô nhiệt đới và rừng thưa nửa thường xanh hơi khô nhiệt đới tại khu vực Phước Bình, tỉnh Ninh Thuận.
  • Chứng minh quy luật biến đổi của các hệ số điều chỉnh sinh khối ($BEF_i$) giảm dần khi đường kính cây ($D$) tăng theo các hàm dạng $BEF_i = (a + b/D)^2$ và $BEF_i = a \cdot D^{-b}$; đồng thời chỉ ra tỷ lệ tổng sinh khối trên mặt đất ($R_{To}$) và tỷ lệ cành lá ($R_{CL}$) so với thân cây tăng dần khi $D$ tăng theo hàm logarit hoặc lũy thừa.
  1. Về mặt thực tiễn:
  • Định lượng cụ thể sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất: Đối với rừng kín thường xanh hơi khô nhiệt đới tại Vườn quốc gia Phước Bình, sinh khối dao động từ 47,9 tấn/ha (carbon 22,5 tấn/ha) ở trạng thái IIIA1 đến 147,0 tấn/ha (carbon 69,1 tấn/ha) ở trạng thái IIIA3; trung bình đạt 87,5 tấn/ha (carbon 41,1 tấn/ha). Tổng sinh khối tích tụ đạt $243,7 \times 10^3$ tấn và tổng dự trữ carbon đạt $114,5 \times 10^3$ tấn.
  • Đối với rừng thưa nửa thường xanh hơi khô nhiệt đới, sinh khối dao động từ 35,1 tấn/ha (carbon 16,5 tấn/ha) ở trạng thái IIIA1 đến 92,0 tấn/ha (carbon 43,2 tấn/ha) ở trạng thái IIIA2; trung bình đạt 57,0 tấn/ha (carbon 26,8 tấn/ha). Tổng sinh khối tích tụ đạt $85,5 \times 10^3$ tấn và tổng dự trữ carbon đạt $40,3 \times 10^3$ tấn.

Các kiến nghị và giải pháp đề xuất:

  • Khuyến nghị ngành lâm nghiệp tỉnh Ninh Thuận sử dụng các hàm allometric một biến $D$ cho cây cá thể và hàm Korsun – Strand theo tiết diện ngang $G$ hoặc trữ lượng $M$ cho quần thụ để tính toán nhanh sinh khối từ số liệu điều tra tài nguyên rừng định kỳ.
  • Đề xuất áp dụng các kết quả định lượng về sinh khối và carbon làm căn cứ khoa học xác lập hạn mức chi trả dịch vụ môi trường rừng đối với dịch vụ hấp thụ và lưu giữ carbon của rừng tại địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế nghiên cứu:

  • Phạm vi không gian của đề tài chỉ tập trung tại khu vực Vườn quốc gia Phước Bình thuộc tỉnh Ninh Thuận, chưa mở rộng thu mẫu trên toàn bộ địa bàn các huyện khác như Bác Ái hay Ninh Sơn.
  • Đối tượng điều tra sinh khối mới tập trung vào tầng cây gỗ có $D \ge 8\text{ cm}$ và chỉ đo đạc bể sinh khối trên mặt đất (thân, cành, lá); chưa đo đạc trực tiếp hệ thống sinh khối dưới mặt đất (rễ cây), thảm tươi, vật rơi rụng và lượng carbon trong đất do điều kiện bảo tồn nghiêm ngặt của vườn quốc gia không cho phép khai đào phá hủy cấu trúc đất và hệ rễ trên diện rộng.
  • Các hàm sinh khối allometric được xây dựng dựa trên 88 cây gỗ mẫu thuộc các loài ưu thế và đồng ưu thế, chưa bao quát toàn bộ các loài cây gỗ phụ tầng và cây hiếm gặp trong lâm phần.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các hệ sinh thái rừng tự nhiên khác trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận (như rừng khộp, rừng rụng lá khô hạn vùng ven biển).
  • Phát triển các phương pháp gián tiếp hoặc không phá hủy để nghiên cứu bể carbon dưới mặt đất (hệ thống rễ) và hàm lượng hữu cơ trong đất rừng.
  • Ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) cùng với các hàm allometric đã thiết lập để xây dựng bản đồ phân bố sinh khối và trữ lượng carbon ở quy mô toàn cảnh quan.

Giá trị tham khảo

Nghiên cứu có giá trị thực tiễn đối với nhiều nhóm đối tượng:

  • Đối với các cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách (Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Ninh Thuận, Ban quản lý Vườn quốc gia Phước Bình): Cung cấp các số liệu thực chứng và hệ thống công cụ toán học phục vụ công tác kiểm kê rừng, theo dõi diễn biến tài nguyên, và xây dựng đề án chi trả dịch vụ môi trường rừng theo quy định của pháp luật.
  • Đối với các nhà nghiên cứu, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng và Sinh thái học: Cung cấp phương pháp luận chuẩn mực về quy trình chặt hạ cân đo cây mẫu ngoài thực địa, phương pháp sấy khô kiệt mẫu phụ, kỹ thuật hồi quy phi tuyến tính để lựa chọn hàm sinh khối, cũng như cách thức xác lập các hệ số điều chỉnh sinh khối ($BEF_i$).
  • Phần đáng tham khảo nhất của luận án là hệ thống phương trình allometric một biến $D$ và các bảng tra cứu hệ số $BEF_i$, tỷ lệ $R_i$, giúp đơn giản hóa việc tính toán sinh khối trong điều tra rừng mà không bắt buộc phải đo chiều cao cây $H$ – một chỉ tiêu thường có sai số đo đạc lớn trong rừng tự nhiên nhiệt đới.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao luận án ưu tiên lựa chọn phương trình allometric một biến đường kính ngang ngực ($D$) thay vì kết hợp cả đường kính và chiều cao ($D, H$)? Trong điều kiện thực tế của rừng tự nhiên nhiệt đới hỗn giao nhiều tầng tán, việc đo đạc chính xác chiều cao vút ngọn ($H$) hoặc chiều cao dưới cành của cây đứng gặp nhiều khó khăn và thường phát sinh sai số lớn do tán lá che khuất hoặc địa hình chia cắt. Kiểm định thống kê của luận án chỉ ra rằng các mô hình chỉ sử dụng biến $D$ vẫn đạt hệ số xác định ($R^2$) cao và sai số tuyệt đối trung bình ($MAE$) ở mức chấp nhận được, đảm bảo tính ứng dụng thuận tiện trong công tác điều tra rừng ngoài thực địa.

  2. Dạng hàm thống kê nào được xác định là tối ưu cho việc ước lượng các thành phần sinh khối cây gỗ ở hai kiểu rừng Rkx và Rtr? Đối với rừng kín thường xanh hơi khô nhiệt đới (Rkx), hàm lũy thừa biến $D$ là tối ưu đối với tổng sinh khối trên mặt đất ($B_{To}$) và sinh khối thân ($B_T$), trong khi hàm Korsun – Strand biến $D$ là tối ưu cho sinh khối cành ($B_C$) và lá ($B_L$). Đối với rừng thưa nửa thường xanh hơi khô nhiệt đới (Rtr), hàm lũy thừa biến $D$ phù hợp cho việc ước lượng tất cả các thành phần sinh khối trên mặt đất ($B_{To}, B_T, B_C, B_L$).

  3. Quy luật biến đổi của các hệ số điều chỉnh sinh khối ($BEF_i$) và tỷ lệ thành phần sinh khối ($R_i$) theo đường kính cây gỗ diễn ra như thế nào? Các hệ số điều chỉnh sinh khối ($BEF_i$) của các thành phần cây gỗ ở cả hai kiểu rừng Rkx và Rtr đều có xu hướng giảm dần khi đường kính thân cây ($D$) tăng lên, tuân theo dạng hàm $BEF_i = (a + b/D)^2$ và $BEF_i = a \cdot D^{-b}$. Ngược lại, tỷ lệ tổng sinh khối trên mặt đất ($R_{To}$) và tỷ lệ cành lá ($R_{CL}$) so với thân cây lại gia tăng dần theo sự gia tăng của $D$, biểu diễn qua hàm $R_i = a + b \cdot \ln(D)$ và $R_i = a \cdot D^b$.

  4. Sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất trung bình của hai kiểu rừng tại Vườn quốc gia Phước Bình đạt bao nhiêu? Sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất trung bình của rừng kín thường xanh hơi khô nhiệt đới (Rkx) lần lượt là 87,5 tấn/ha và 41,1 tấn/ha (tổng sinh khối toàn vườn quốc gia đạt $243,7 \times 10^3$ tấn; dự trữ carbon đạt $114,5 \times 10^3$ tấn). Đối với rừng thưa nửa thường xanh hơi khô nhiệt đới (Rtr), giá trị trung bình tương ứng là 57,0 tấn/ha sinh khối và 26,8 tấn/ha carbon (tổng sinh khối toàn vườn quốc gia đạt $85,5 \times 10^3$ tấn; dự trữ carbon đạt $40,3 \times 10^3$ tấn).

  5. Căn cứ nào được tác giả sử dụng để chuyển đổi từ sinh khối khô sang lượng carbon tích lũy? Luận án áp dụng tỷ lệ chuyển đổi hàm lượng carbon tương đương 47% sinh khối khô ($PC% = 47%$). Căn cứ này dựa trên các hướng dẫn tiêu chuẩn của IPCC (2003, 2004) đối với các hệ sinh thái rừng nhiệt đới (vốn xác định biên độ dao động từ 44% đến 49%, giá trị trung bình là 47%), phù hợp với các kết quả phân tích mẫu gỗ thực nghiệm trong khu vực.

Kết luận

Luận án của tác giả Trịnh Minh Hoàng đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu định lượng cấu trúc, sinh khối và khả năng tích tụ carbon trên mặt đất cho hai kiểu rừng tự nhiên đặc trưng tại Vườn quốc gia Phước Bình, tỉnh Ninh Thuận. Thông qua việc phân tích thực nghiệm trên 35 ô tiêu chuẩn và 88 cây gỗ mẫu chặt hạ, công trình đã thiết lập được hệ thống các phương trình allometric tối ưu, các hệ số điều chỉnh sinh khối và tỷ lệ phân bố sinh khối thành phần theo đường kính thân cây và cấu trúc lâm phần. Kết quả xác định sinh khối trung bình đạt 87,5 tấn/ha (carbon đạt 41,1 tấn/ha) đối với rừng kín thường xanh hơi khô nhiệt đới và 57,0 tấn/ha (carbon đạt 26,8 tấn/ha) đối với rừng thưa nửa thường xanh hơi khô nhiệt đới. Đây là cơ sở khoa học trực tiếp phục vụ quản lý rừng bền vững, kiểm kê khí nhà kính và triển khai cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng tại vùng khô hạn Nam Trung Bộ.