Đặt vấn đề Nhiệt độ trái đất đang nóng dần và tác động xấu không chỉ đến sức khỏe và những hoạt động sống của con ngƣời, mà còn làm thay đổi những chức năng và vai trò to lớn của các hệ sinh thái (IPCC, 2000). Hàm lƣợng khí CO2, một chất khí gây ra hiệu ứng nhà kính nguy hiểm nhất, đã gia tăng 30% từ đầu thời kỳ công nghiệp cho đến năm 1992 (Mark và Thomas, 2001). Mục tiêu cơ bản của Liên hợp quốc (LHQ) là ổn định hàm lƣợng khí nhà kính trong khí quyển ở mức không gây ra những biến đổi lớn về khí hậu và các hệ sinh thái trên trái đất (IPCC, 2000). Để đạt đƣợc mục tiêu này, Nghị định thƣ Kyoto (1997) đã đề nghị các nƣớc công nghiệp phát triển phải cắt giảm sự phát thải khí nhà kính vào không khí.
Hệ sinh thái rừng đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon trên trái đất. Rừng dự trữ khoảng 80% carbon trên mặt đất và khoảng 40% dƣới mặt đất so với tổng dự trữ carbon hữu cơ trên trái đất (IPCC, 2000). Trong thời kỳ sinh trƣởng, rừng hấp thụ CO2 từ không khí thông qua quang hợp và cố định trong sinh khối. Chính vì thế, Hiệp định khung của LHQ về biến đổi khí hậu (UNFCCC, 1992) (dẫn theo Brown, 2002) và Nghị định thƣ Kyoto (1997) đã nhận ra vai trò vô cùng to lớn của rừng trong chu trình carbon trên trái đất.
Hiện nay có hai cách làm giảm hàm lƣợng khí CO2 trong không khí. Một là giảm sự phát thải khí CO2 bằng việc hạn chế sự đốt cháy nhiên liệu hóa thạch trong công nghiệp và những hoạt động sống của con ngƣời. Hai là làm tăng khả năng cố định CO2 trong sinh khối của các thảm thực vật. So với những thảm thực vật khác trên trái đất, rừng là hệ sinh thái có khả năng điều hòa khí hậu, hấp thụ và dự trữ 1 carbon to lớn nhất (Brown và ctv, 1989; Zianis và ctv, 2005; IPCC, 2000, 2003, 2004, 2006).
Xác định sinh khối và dự trữ carbon của rừng mang lại những ý nghĩa khác nhau. Theo quan điểm lâm nghiệp, đánh giá chính xác sinh khối của rừng, nhất là sinh khối của những cây gỗ hay quần thụ, có ý nghĩa đối với việc lập kế hoạch khai thác rừng, quản lý rừng và sử dụng năng lƣợng trong sinh khối của rừng (Brown, 1997, 2002; Zianis và ctv, 2005). Ở phạm vi rộng hơn, đánh giá chính xác sinh khối và dự trữ carbon của rừng còn là trách nhiệm của tất cả các nƣớc thành viên đã ký Nghị định thƣ Kyoto (1997) (IPCC, 2000, 2003, 2006). Theo UNFCCC (1992) (dẫn theo IPCC, 2000), hàng năm các nƣớc đã ký Nghị định thƣ Kyoto đều phải có trách nhiệm báo cáo chính xác về sự thay đổi tổng sinh khối và dự trữ carbon trong các hệ sinh thái rừng của nƣớc mình.
Những thay đổi này có liên quan đến mất rừng do chuyển rừng thành mục đích khác, cháy rừng và những hoạt động lâm sinh nhƣ khai thác rừng, trồng rừng và tỉa thƣa rừng. Thế nhƣng, hiện nay nhiều nƣớc báo cáo vẫn chƣa chính xác về tình hình sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất, trữ lƣợng gỗ và lƣợng tăng trƣởng của rừng. Vì thế, dự trữ carbon của rừng thế giới đƣợc tính toán dựa trên những báo cáo này cũng chƣa chính xác. Việt Nam đã phê chuẩn UNFCCC ngày 16 tháng 11 năm 1994 và Nghị định thƣ Kyoto ngày 25 tháng 09 năm 2006 (Phạm Minh Sang và Lƣu Cảnh Trung, 2006).
Theo những hƣớng dẫn của IPCC (2000, 2003, 2006), dự trữ carbon đối với rừng ở phạm vi vùng và quốc gia có thể đƣợc tính toán từ những số liệu điều tra rừng và hệ số điều chỉnh do AFOLU cung cấp. Tuy vậy, mỗi quốc gia vẫn cần phải xây dựng những phƣơng pháp ƣớc lƣợng sinh khối và dự trữ carbon của các thảm thực vật ở mức địa phƣơng, vùng và toàn quốc. Hiện nay Việt Nam cũng đã có những yêu cầu lớn về điều tra sinh khối và dự trữ carbon của rừng, tính toán chi trả phí dịch vụ môi trƣờng rừng (Phạm Minh Sang và Lƣu Cảnh Trung, 2006; Bảo Huy, 2010). Trƣớc đây, nhiều tác giả cũng đã xây dựng những hàm thể tích (Đồng Sỹ Hiền, 1974; Nguyễn Ngọc Lung và Đào Công Khanh, 1999; Vũ Tiến Hinh, 2005, 2012) và những hàm sinh khối (Lê Hồng Phúc, 1995; Viên Ngọc Nam, 1998; 2 Bảo Huy, 2010; Võ Đại Hải, 2008; Phạm Xuân Quý, 2010; Viên Ngọc Nam và Tôn Thiên An, 2010; Phạm Thế Dũng và Vũ Đình Hƣởng, 2010; Bao Huy và ctv, 2012) đối với những loài cây gỗ và những kiểu rừng khác nhau ở Việt Nam.
Theo Kimmins (1998) và Brown (2002), bên cạnh những nghiên cứu về sinh khối đối với các kiểu rừng ở phạm vi quốc gia và vùng, khoa học vẫn cần phải nghiên cứu sinh khối đối với các kiểu rừng ở phạm vi địa phƣơng. Theo Cục thống kê Ninh Thuận (2012), tổng diện tích rừng tự nhiên ở tỉnh Ninh Thuận là 133.101 ha (33,0%), rừng hỗn giao gỗ và tre hơi khô nhiệt đới 19.963 ha (14,9%), rừng thân thấp trên núi đá ven biển 13.098 ha (9,8%), rừng hỗn hợp lá rộng lá kim núi cao nhiệt đới 5.086 ha (3,8%) và rừng tre nứa 1. Tổng diện tích hai kiểu Rtr và Rkx là 94.635 ha) phân bố tập trung tại khu vực Bắc Ái (42.080 ha hay 44,7%) và Ninh Sơn (26. Thế nhƣng, hiện nay ngành lâm nghiệp Ninh Thuận vẫn còn thiếu những thông tin về trữ lƣợng sinh khối và trữ lƣợng carbon đối với rừng tự nhiên.
Do những hạn chế này, nên cho đến nay ngành lâm nghiệp Ninh Thuận vẫn chƣa thể xây dựng đƣợc chiến lƣợc quản lý rừng, xác định dự trữ năng lƣợng và tính toán chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng. Xuất phát từ đó, đề tài luận án này nghiên cứu sinh khối và khả năng dự trữ carbon trên mặt đất đối với hai kiểu Rkx và Rtr ở khu vực Phƣớc Bình thuộc tỉnh Ninh Thuận. Mục tiêu tổng quát Ƣớc lƣợng và đánh giá sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất đối với Rkx và 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 trƣờng rừng ở tỉnh Ninh Thuận. 3 Mục tiêu cụ thể (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 ƣớc lƣợng 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 ƣớc lƣợng 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 trƣờng rừng ở tỉnh Ninh Thuận. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án là sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất đối với cây gỗ và quần thụ thuộc Rkx và Rtr ở VQG Phƣớc Bình thuộc tỉnh Ninh Thuận. Nội dung nghiên cứu tập trung vào 3 chủ đề chính: (a) Kết cấu loài cây gỗ và cấu trúc của Rkx và Rtr; (b) Xây dựng và chọn những hàm sinh khối cây cá thể và hàm sinh khối quần thụ với những biến dự đoán thích hợp; (c) Thống kê và đánh giá sinh khối và dự trữ carbon trên mặt đất đối với Rkx và Rtr thuộc VQG Phƣớc Bình, tỉnh Ninh Thuận.
Ý nghĩa của đề tài (1) Về lý luận, đề tài luận án cung cấp những thông tin về sinh khối để phân tích chu trình trao đổi vật chất và năng lƣợng đối với Rkx và Rtr ở khu vực Nam Trung Bộ. (2) Về thực tiễn, đề tài luận án không chỉ cung cấp các hàm thống kê sinh khối và những số liệu về sinh khối, mà còn cả kết cấu loài cây gỗ và cấu trúc quần thụ của hai kiểu Rkx và Rtr. Những thông tin này là căn cứ khoa học cho việc xây dựng kế hoạch quản lý rừng, điều tra rừng và tính toán chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng ở khu vực Phƣớc Bình thuộc tỉnh Ninh Thuận. 4 Những điểm mới của luận án (1) Xây dựng đƣợc các hàm sinh khối trên mặt đất, các hệ số điều chỉnh sinh khối trên mặt đất và tỷ lệ giữa các thành phần sinh khối trên mặt đất đối với cây gỗ và quần thụ thuộc rừng kín thƣờng xanh hơi khô nhiệt đới và rừng thƣa nửa thƣờng xanh hơi khô nhiệt đới ở khu vực Phƣớc Bình thuộc tỉnh Ninh Thuận.
(2) Xác định đƣợc tổng sinh khối và tổng dự trữ carbon trên mặt đất đối với rừng kín thƣờng xanh hơi khô nhiệt đới ở Vƣờn quốc gia Phƣớc Bình thuộc tỉnh Ninh Thuận tƣơng ứng dao động từ 47,9 tấn/ha và 22,5 tấn/ha ở trạng thái rừng IIIA1 đến 147,0 tấn/ha và 69,1 tấn/ha ở trạng thái rừng IIIA3; trung bình 87,0 tấn/ha và 41,1 tấn/ha. Đối với rừng thƣa nửa thƣờng xanh hơi khô nhiệt đới, tổng sinh khối và tổng dự trữ carbon trên mặt đất tƣơng ứng dao động từ 35,1 tấn/ha và 16,5 tấn/ha ở trạng thái rừng IIIA1 đến 92,0 tấn/ha và 43,2 tấn/ha ở trạng thái rừng IIIA2; trung bình 57,0 tấn/ha và 26,8 tấn/ha. 5 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1. Tầm quan trọng của thống kê sinh khối và dự trữ carbon của rừng Mặc dù hàm lƣợng carbon trong không khí chiến tỷ lệ rất nhỏ (0,04%), nhƣng nó đóng vai trò rất quan trọng đối với sự sống trên trái đất.
Trong quá trình quang hợp, cây xanh hấp thụ CO2 từ không khí và chuyển thành carbon hydrat và thải ôxy vào không khí. Khi thực vật chết đi hoặc bị cháy, thì carbon trong các cơ quan của chúng lại đƣợc phóng thải vào không khí. Chu trình CO2 xuất hiện và tồn tại trên trái đất qua hàng triệu năm qua (Kimmins, 1998). Tuy nhiên, theo Keeling và ctv (1989), hiện nay chu trình carbon xảy ra không bình thƣờng.
Hàm lƣợng carbon trong không khí tăng lên từ 280 ppm vào thời kỳ tiền công nghiệp đến 390 ppm hiện nay. Sự gia tăng hàm lƣợng carbon trong không khí chủ yếu do những hoạt động của con ngƣời. Vào thế kỷ 19, với cuộc cách mạng công nghiệp, con ngƣời đã đốt cháy một lƣợng lớn nhiên liệu hóa thạch. Vào thế kỷ 20, ngành công nghiệp phát triển mạnh đã kéo theo sự gia tăng nhu cầu nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ, gas…).
Chính điều đó đã làm tăng hàm lƣợng carbon trong không khí và làm thay đổi chu trình carbon toàn cầu.