Tổng quan nghiên cứu

Rừng tự nhiên lá rộng thường xanh đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu, bảo tồn đa dạng sinh học và hấp thụ khí CO2, góp phần giảm thiểu hiệu ứng nhà kính. Tại Việt Nam, đặc biệt là vùng Tây Bắc, diện tích và chất lượng rừng tự nhiên đã chịu nhiều tác động tiêu cực do khai thác rừng, đốt nương làm rẫy và các hoạt động kinh tế khác. Khu bảo tồn thiên nhiên Copia, huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La, với diện tích rừng tự nhiên phong phú, là một trong những khu vực trọng điểm được bảo vệ và phục hồi. Tuy nhiên, việc xác định chính xác tổng sinh khối quang hợp (NPP) của rừng tại đây còn hạn chế, ảnh hưởng đến việc lượng hóa giá trị môi trường và chi trả dịch vụ môi trường rừng.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định tổng sinh khối quang hợp cho rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại khu bảo tồn Copia trong giai đoạn 2014-2015, góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc lượng hóa giá trị môi trường rừng tại vùng Tây Bắc. Nghiên cứu tập trung vào trạng thái rừng IIIA1, với phạm vi khảo sát tại ô tiêu chuẩn 900 m² trong khu bảo tồn. Kết quả nghiên cứu sẽ hỗ trợ việc đánh giá khả năng hấp thụ carbon và phát triển các chính sách bảo vệ rừng hiệu quả, đồng thời cung cấp dữ liệu phục vụ cho các chương trình chi trả dịch vụ môi trường rừng đang được triển khai tại Sơn La.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sinh khối rừng toàn diện, bao gồm:

  • Mô hình tổng sinh khối tích lũy hàng năm (NEP): NEP được xác định dựa trên bốn thành phần chính gồm tăng trưởng sinh khối hàng năm (Bi), sinh khối chết tích lũy trên và dưới mặt đất (D), phần sinh khối bị động vật ăn (Ch) và hô hấp của vi sinh vật đất (Rs). Trong nghiên cứu này, phần sinh khối bị động vật ăn được bỏ qua do chiếm tỷ lệ rất nhỏ.

  • Mô hình tương quan sinh khối với chỉ tiêu sinh trưởng: Sinh khối trên mặt đất được ước lượng dựa trên mối quan hệ giữa đường kính ngang ngực (D1.3) và sinh khối, theo các công trình của Sherman và cộng sự (2003), Fukushima và cộng sự (2008). Tăng trưởng sinh khối rễ lớn được xác định dựa trên tỷ lệ sinh khối rễ lớn so với sinh khối trên mặt đất theo công thức của Mokany và cộng sự.

  • Mô hình cân bằng sinh khối rễ cám: Sinh khối rễ cám được xác định dựa trên mô hình cân bằng giữa sinh khối rễ sống, rễ chết và tỷ lệ phân hủy rễ cám, theo phương pháp của Osawa và Aizawa (2012).

Các khái niệm chính bao gồm: sinh khối trên mặt đất, sinh khối dưới mặt đất (rễ lớn và rễ cám), sinh khối vật rơi rụng, tổng sinh khối quang hợp (NPP), và hô hấp vi sinh vật đất.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu thu thập tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia, huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La trong 18 tháng (3/2014 - 9/2015). Đối tượng nghiên cứu là rừng tự nhiên lá rộng thường xanh trạng thái IIIA1.

  • Thiết kế thí nghiệm: Thiết lập một ô tiêu chuẩn sơ cấp (ÔSC) diện tích 900 m² (30 m x 30 m), chia thành 4 ô tiêu chuẩn thứ cấp (ÔTC) diện tích 225 m² mỗi ô. Bố trí 22 ô hứng vật rơi rụng (1 m² mỗi ô), 30 điểm lấy mẫu soil core để thu thập rễ cám, và 40 túi phân hủy rễ (20 túi rễ nhỏ, 20 túi rễ lớn) được chôn sâu 20 cm để xác định tỷ lệ phân hủy.

  • Phương pháp thu thập số liệu: Đo đường kính cây (DBH) và chiều cao cây tại các ô tiêu chuẩn, sử dụng Dendrometer đo chu vi cây 2 lần trong năm. Thu vật rơi rụng theo mùa, xác định sinh khối rễ lớn bằng cách đo đường kính rễ tại vị trí cố định, thu mẫu rễ cám qua soil core và phân loại rễ sống, rễ chết. Xác định tỷ lệ phân hủy rễ bằng phương pháp túi phân hủy.

  • Phân tích số liệu: Tính mật độ cây, mật độ loài, tiết diện ngang, độ ưu thế loài. Tính tổng sinh khối quang hợp (NPP) theo công thức:

$$ NPP = \Delta M + \Delta Cr + L_f + F_p $$

trong đó (\Delta M) là tăng trưởng sinh khối trên mặt đất, (\Delta Cr) là tăng trưởng sinh khối rễ lớn, (L_f) là sinh khối vật rơi rụng, và (F_p) là sinh khối rễ cám. Các công thức ước lượng sinh khối dựa trên các mô hình toán học đã được kiểm chứng quốc tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Đặc điểm lâm học của lâm phần: Mật độ cây trung bình đạt khoảng 1.200 cây/ha với đa dạng sinh học cao, gồm 492 loài thực vật thuộc 121 họ. Trữ lượng gỗ rừng tự nhiên trạng thái IIIA1 đạt khoảng 39 m³/ha, chiếm 7,83% diện tích đất có rừng.

  2. Tổng sinh khối quang hợp trên mặt đất: Tăng trưởng sinh khối trên mặt đất ((\Delta M)) được xác định trung bình khoảng 8,5 tấn khô/ha/năm, trong đó sinh khối vật rơi rụng ((L_f)) chiếm khoảng 10% tổng sinh khối trên mặt đất, dao động từ 5,5 đến 9,6 tấn khô/ha.

  3. Tổng sinh khối quang hợp dưới mặt đất: Tăng trưởng sinh khối rễ lớn ((\Delta Cr)) chiếm khoảng 15% tổng sinh khối quang hợp, với giá trị trung bình 1,3 tấn khô/ha/năm. Sinh khối rễ cám ((F_p)) dao động từ 0,8 đến 1,2 tấn khô/ha, chiếm tỷ lệ đáng kể trong tổng sinh khối dưới mặt đất.

  4. Tổng sinh khối quang hợp (NPP): Tổng NPP của rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại Copia ước tính khoảng 11,6 tấn khô/ha/năm, phù hợp với các nghiên cứu tương tự ở vùng Tây Bắc và các khu vực rừng nhiệt đới khác.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy sinh khối trên mặt đất chiếm phần lớn trong tổng sinh khối quang hợp, tương tự các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam và quốc tế. Tỷ lệ sinh khối rễ lớn và rễ cám dưới mặt đất cũng đóng vai trò quan trọng trong cân bằng sinh khối của hệ sinh thái rừng. Việc sử dụng phương pháp kết hợp đo đạc trực tiếp và mô hình toán học giúp giảm thiểu sai số và tăng độ chính xác trong ước lượng sinh khối.

So sánh với các nghiên cứu tại rừng trồng và rừng tự nhiên khác, sinh khối tại Copia có sự đa dạng và phân bố phù hợp với điều kiện tự nhiên và trạng thái rừng phục hồi. Kết quả này có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố sinh khối theo các thành phần (trên mặt đất, rễ lớn, rễ cám, vật rơi rụng) và bảng tổng hợp số liệu chi tiết theo từng thời điểm thu thập.

Việc xác định chính xác NPP tại Copia góp phần quan trọng trong việc lượng hóa khả năng hấp thụ carbon của rừng tự nhiên, hỗ trợ các chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng và bảo vệ đa dạng sinh học tại khu vực.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường bảo vệ và phục hồi rừng tự nhiên: Khuyến khích các hoạt động bảo vệ rừng tại khu bảo tồn Copia nhằm duy trì và nâng cao tổng sinh khối quang hợp, góp phần tăng khả năng hấp thụ carbon. Thời gian thực hiện: ngay lập tức và liên tục; chủ thể: Ban Quản lý khu bảo tồn, chính quyền địa phương.

  2. Phát triển hệ thống giám sát sinh khối và carbon rừng: Thiết lập các điểm đo đạc định kỳ để theo dõi biến động sinh khối và đánh giá hiệu quả các biện pháp bảo vệ rừng. Thời gian: 3-5 năm; chủ thể: Viện nghiên cứu lâm nghiệp, trường đại học liên quan.

  3. Xây dựng mô hình ước lượng sinh khối phù hợp với từng trạng thái rừng: Áp dụng mô hình toán học đã được hiệu chỉnh dựa trên số liệu thực tế tại Copia để phục vụ cho việc quản lý và chi trả dịch vụ môi trường. Thời gian: 1-2 năm; chủ thể: các nhà khoa học, cơ quan quản lý rừng.

  4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng dân cư: Tổ chức các chương trình giáo dục, đào tạo về vai trò của rừng và lợi ích của việc bảo vệ sinh khối rừng nhằm giảm thiểu khai thác trái phép. Thời gian: liên tục; chủ thể: chính quyền địa phương, các tổ chức phi chính phủ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý rừng và cơ quan bảo vệ môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách bảo vệ rừng, chi trả dịch vụ môi trường và quản lý tài nguyên rừng hiệu quả.

  2. Các nhà khoa học và nghiên cứu sinh ngành lâm nghiệp, môi trường: Tham khảo phương pháp nghiên cứu sinh khối, mô hình ước lượng và dữ liệu thực nghiệm phục vụ các nghiên cứu tiếp theo.

  3. Các tổ chức phi chính phủ và dự án phát triển bền vững: Áp dụng kết quả nghiên cứu trong các chương trình bảo tồn đa dạng sinh học và giảm thiểu biến đổi khí hậu.

  4. Cộng đồng dân cư địa phương và các bên liên quan: Nâng cao nhận thức về giá trị của rừng tự nhiên, thúc đẩy các hoạt động bảo vệ và phát triển rừng bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần xác định tổng sinh khối quang hợp của rừng?
    Tổng sinh khối quang hợp (NPP) phản ánh khả năng tích lũy vật chất và hấp thụ carbon của rừng, là cơ sở để đánh giá vai trò của rừng trong điều hòa khí hậu và chi trả dịch vụ môi trường.

  2. Phương pháp nào được sử dụng để đo sinh khối rễ cám?
    Sinh khối rễ cám được thu thập qua mẫu đất bằng ống thép, phân loại rễ sống và chết, kết hợp với phương pháp túi phân hủy để xác định tỷ lệ phân hủy, từ đó tính toán sinh khối rễ cám tích lũy.

  3. Sinh khối vật rơi rụng có vai trò gì trong tổng sinh khối?
    Sinh khối vật rơi rụng chiếm khoảng 10% tổng sinh khối trên mặt đất, đóng vai trò quan trọng trong chu trình dinh dưỡng và tái tạo đất rừng.

  4. Làm thế nào để mô hình ước lượng sinh khối được áp dụng trong quản lý rừng?
    Mô hình dựa trên các chỉ tiêu sinh trưởng như đường kính cây giúp ước lượng sinh khối nhanh chóng, hỗ trợ đánh giá trữ lượng rừng và lượng carbon hấp thụ mà không cần chặt hạ cây.

  5. Kết quả nghiên cứu có thể hỗ trợ gì cho chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng?
    Dữ liệu sinh khối và NPP giúp lượng hóa giá trị hấp thụ carbon của rừng, làm cơ sở khoa học cho việc xác định mức chi trả phù hợp cho các chủ rừng tham gia bảo vệ và phát triển rừng.

Kết luận

  • Đã xác định được tổng sinh khối quang hợp (NPP) trung bình khoảng 11,6 tấn khô/ha/năm cho rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại khu bảo tồn Copia.
  • Sinh khối trên mặt đất chiếm phần lớn trong tổng sinh khối, trong khi sinh khối rễ lớn và rễ cám đóng vai trò quan trọng trong cân bằng sinh khối dưới mặt đất.
  • Phương pháp kết hợp đo đạc thực tế và mô hình toán học giúp nâng cao độ chính xác trong ước lượng sinh khối rừng tự nhiên.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc lượng hóa giá trị môi trường rừng, hỗ trợ chính sách chi trả dịch vụ môi trường và bảo vệ đa dạng sinh học tại vùng Tây Bắc.
  • Đề xuất tiếp tục giám sát sinh khối, phát triển mô hình ước lượng và tăng cường bảo vệ rừng nhằm nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên rừng.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, đồng thời mở rộng nghiên cứu sang các trạng thái rừng khác để hoàn thiện hệ thống dữ liệu sinh khối rừng Việt Nam.