Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang là thách thức nghiêm trọng, trong đó nồng độ khí CO2 gia tăng được xem là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Theo ước tính, nếu toàn bộ sinh khối rừng mưa nhiệt đới bị đốt trong 50 năm tới, lượng CO2 thải ra sẽ làm tăng gấp đôi nồng độ CO2 hiện tại, dẫn đến nhiệt độ trái đất tăng từ 2 đến 5 độ C, gây ra nhiều hệ quả nghiêm trọng như băng tan, mực nước biển dâng cao, ảnh hưởng đến các vùng ven biển và đảo quốc. Trước thực trạng này, Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) và Nghị định thư Kyoto đã được ký kết nhằm giảm phát thải khí nhà kính, trong đó cơ chế phát triển sạch (CDM) cho phép các nước phát triển đầu tư vào các dự án trồng rừng tại các nước đang phát triển để hấp thụ CO2.

Tại Việt Nam, các chính sách về chi trả dịch vụ môi trường rừng đã được ban hành như Nghị định 48/2007/NĐ-CP, Quyết định 380-TTg năm 2008 và Nghị định 99/2010/NĐ-CP nhằm thúc đẩy phát triển dịch vụ môi trường rừng, trong đó có khả năng hấp thụ CO2. Tuy nhiên, việc xác định chính xác sinh khối và khả năng hấp thụ CO2 của từng loại rừng còn hạn chế, đặc biệt với rừng tự nhiên như rừng Vầu đắng (Indosasa angustata Mc. Clure) tại huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên.

Rừng Vầu đắng có diện tích khoảng 1.730,9 ha, chiếm 5,72% diện tích rừng tự nhiên huyện Định Hóa, phân bố chủ yếu tại các xã Lam Vĩ, Tân Thịnh, Quy Kỳ, Bảo Linh, Phú Đình và Bình Thành. Loài cây này không chỉ có giá trị kinh tế từ măng và thân khí sinh mà còn góp phần quan trọng trong cải tạo đất, điều hòa khí hậu và bảo vệ nguồn nước. Mục tiêu nghiên cứu là định lượng sinh khối và khả năng hấp thụ CO2 của rừng Vầu đắng thuần loài, xây dựng mô hình xác định nhanh sinh khối và lượng CO2 hấp thụ, làm cơ sở cho việc chi trả dịch vụ môi trường rừng theo chính sách của Chính phủ. Nghiên cứu được thực hiện trên địa bàn 4 xã có diện tích rừng Vầu đắng tập trung, trong phạm vi thời gian nghiên cứu theo phương pháp mẫu điển hình.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về sinh khối và năng suất rừng, cũng như khả năng hấp thụ CO2 của rừng. Sinh khối được định nghĩa là tổng trọng lượng sinh vật sống trên một đơn vị diện tích, là chỉ tiêu quan trọng thể hiện năng suất rừng và được dùng để tính toán lượng carbon hấp thụ. Các lý thuyết nổi bật bao gồm:

  • Luật tối thiểu của Liebig và phát triển thành luật năng suất của Mitscherlich, giải thích sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến năng suất sinh khối.
  • Mô hình sinh khối và năng suất sơ cấp của rừng thế giới do Canell (1982) tổng hợp từ hơn 600 công trình nghiên cứu.
  • Các nghiên cứu về cấu trúc sinh khối và hàm lượng carbon trong các bộ phận cây rừng, từ thân, cành, lá đến rễ và vật rơi rụng.
  • Cơ chế phát triển sạch (CDM) và các chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng tại Việt Nam, làm nền tảng pháp lý và thực tiễn cho việc định lượng giá trị môi trường rừng.

Các khái niệm chính bao gồm sinh khối tươi và khô, hàm lượng carbon trong sinh khối, lượng CO2 hấp thụ, và các cấp tuổi cây trong rừng Vầu đắng (cấp 1: 1-2 tuổi, cấp 2: 3-4 tuổi, cấp 3: trên 4 tuổi).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên, trên 4 xã có diện tích rừng Vầu đắng tập trung: Tân Thịnh, Quy Kỳ, Lam Vĩ và Bảo Linh. Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

  • Lập ô tiêu chuẩn (OTC): 12 ô tiêu chuẩn được bố trí ngẫu nhiên, mỗi xã 3 ô tương ứng với 3 cấp mật độ rừng (thưa, trung bình, cao). Mỗi ô tiêu chuẩn có diện tích 400 m², trong đó có 5 ô thứ cấp (25 m²) để điều tra cây bụi, thảm tươi và 5 ô dạng bản (1 m²) để thu gom vật rơi rụng.
  • Thu thập số liệu: Đo đạc đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao cây (Hvn), phân loại cây theo cấp tuổi. Chọn ngẫu nhiên 36 cây tiêu chuẩn (12 cây mỗi cấp tuổi) để chặt hạ, đo đếm sinh khối tươi từng bộ phận (thân, cành, lá, thân ngầm), lấy mẫu phân tích sinh khối khô.
  • Phân tích sinh khối khô: Mẫu được sấy khô ở 105°C đến khối lượng không đổi để xác định tỷ lệ khô/tươi.
  • Tính toán sinh khối và lượng carbon tích lũy: Sử dụng công thức tính sinh khối tươi, sinh khối khô, lượng carbon tích lũy dựa trên tỷ lệ phần trăm carbon trong sinh khối khô từng bộ phận. Lượng CO2 hấp thụ được tính theo công thức chuẩn dựa trên lượng carbon tích lũy.
  • Phân tích thống kê: Sử dụng phần mềm SPSS 13.0 để xây dựng mô hình hồi quy giữa sinh khối, lượng CO2 hấp thụ với các nhân tố điều tra như đường kính, chiều cao, mật độ cây. Các mô hình được lựa chọn dựa trên hệ số tương quan cao và sai số thấp, với mức ý nghĩa thống kê p < 0,05.

Phương pháp mẫu điển hình và phân tích nội nghiệp đảm bảo tính đại diện và độ chính xác của kết quả nghiên cứu trong điều kiện thời gian và kinh phí hạn chế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng diện tích và mật độ rừng Vầu đắng: Tổng diện tích rừng Vầu đắng tại huyện Định Hóa là 1.730,9 ha, chiếm 5,72% diện tích rừng tự nhiên. Mật độ cây phân bố theo 3 cấp: thưa (<3.000 cây/ha), trung bình (3.000-5.000 cây/ha), và cao (>5.000 cây/ha).

  2. Sinh khối tươi và khô của rừng Vầu đắng: Sinh khối tươi trung bình của lâm phần Vầu đắng dao động từ khoảng 50 đến 120 tấn/ha tùy theo cấp mật độ, trong đó sinh khối khô chiếm khoảng 40-50% sinh khối tươi. Cây Vầu đắng cấp tuổi 3 (trên 4 tuổi) chiếm tỷ trọng sinh khối lớn nhất, đạt khoảng 60% tổng sinh khối lâm phần.

  3. Lượng carbon tích lũy: Lượng carbon tích lũy trong rừng Vầu đắng dao động từ 20 đến 60 tấn C/ha, tương ứng với lượng CO2 hấp thụ từ 73 đến 220 tấn CO2/ha. Cây thân chính chiếm tỷ lệ carbon tích lũy cao nhất (khoảng 50-55%), tiếp theo là thân ngầm và cành lá.

  4. Mô hình xác định nhanh sinh khối và CO2 hấp thụ: Mối quan hệ hồi quy giữa sinh khối cây cá thể với đường kính D1.3 và chiều cao cây có hệ số tương quan cao (R² > 0,85), cho phép xây dựng mô hình dự báo sinh khối và lượng CO2 hấp thụ chính xác và dễ áp dụng trong thực tiễn quản lý rừng.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy rừng Vầu đắng tại Định Hóa có khả năng tích lũy sinh khối và hấp thụ CO2 đáng kể, góp phần quan trọng trong việc giảm thiểu biến đổi khí hậu. So với các nghiên cứu về rừng trồng phổ biến như Keo, Thông, Bạch đàn, sinh khối và lượng carbon tích lũy của rừng Vầu đắng tương đối thấp hơn do đặc tính sinh trưởng của loài tre trúc và mật độ phân bố. Tuy nhiên, rừng Vầu đắng có ưu thế về khả năng phát triển nhanh, tái sinh tốt và giá trị kinh tế từ măng và thân khí sinh.

Việc xây dựng mô hình xác định nhanh sinh khối và CO2 hấp thụ dựa trên các chỉ tiêu sinh trưởng cơ bản giúp giảm chi phí và thời gian khảo sát, đồng thời cung cấp công cụ hữu ích cho các chủ rừng và cơ quan quản lý trong việc đánh giá giá trị dịch vụ môi trường rừng. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố sinh khối theo cấp tuổi, bảng tổng hợp lượng carbon tích lũy theo mật độ rừng, và mô hình hồi quy sinh khối - CO2 hấp thụ.

Kết quả cũng khẳng định vai trò của rừng Vầu đắng trong hệ sinh thái địa phương, góp phần bảo vệ đất, điều hòa khí hậu và tạo cảnh quan, đồng thời mở ra cơ hội phát triển dịch vụ môi trường rừng theo cơ chế chi trả hiện hành.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng chương trình quản lý và bảo vệ rừng Vầu đắng: Tăng cường công tác quản lý, bảo vệ rừng tại các xã trọng điểm như Tân Thịnh, Quy Kỳ, Lam Vĩ và Bảo Linh nhằm duy trì và phát triển diện tích rừng Vầu đắng, bảo vệ nguồn sinh khối và khả năng hấp thụ CO2. Thời gian thực hiện: 1-3 năm; chủ thể: Ban quản lý rừng địa phương, chính quyền xã.

  2. Áp dụng mô hình xác định nhanh sinh khối và CO2 hấp thụ: Đào tạo cán bộ kỹ thuật và chủ rừng sử dụng mô hình dự báo sinh khối để đánh giá nhanh giá trị môi trường rừng, phục vụ cho việc chi trả dịch vụ môi trường rừng theo Nghị định 99/2010/NĐ-CP. Thời gian: 6-12 tháng; chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Viện Khoa học Lâm nghiệp.

  3. Phát triển dịch vụ môi trường rừng và thị trường carbon: Khuyến khích các dự án trồng mới, phục hồi rừng Vầu đắng theo cơ chế phát triển sạch (CDM), tận dụng giá trị hấp thụ CO2 để thu hút đầu tư tài chính, góp phần nâng cao thu nhập cho người dân. Thời gian: 3-5 năm; chủ thể: UBND tỉnh, các tổ chức phi chính phủ, doanh nghiệp.

  4. Nâng cao nhận thức và đào tạo cộng đồng: Tổ chức các chương trình tuyên truyền, tập huấn về vai trò của rừng Vầu đắng trong bảo vệ môi trường và biến đổi khí hậu, thúc đẩy sự tham gia của cộng đồng trong bảo vệ và phát triển rừng bền vững. Thời gian: liên tục; chủ thể: Hội Nông dân, các tổ chức xã hội.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý lâm nghiệp và môi trường: Sở Nông nghiệp, Ban quản lý rừng, các phòng ban chuyên môn có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, kế hoạch quản lý và phát triển rừng Vầu đắng, cũng như triển khai chi trả dịch vụ môi trường rừng.

  2. Chủ rừng và cộng đồng dân cư địa phương: Các hộ dân và tổ chức quản lý rừng tại huyện Định Hóa có thể áp dụng mô hình xác định sinh khối và lượng CO2 hấp thụ để đánh giá giá trị rừng, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ tài nguyên rừng.

  3. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành Lâm nghiệp, Môi trường: Luận văn cung cấp dữ liệu thực nghiệm, phương pháp nghiên cứu và mô hình toán học hữu ích cho các nghiên cứu tiếp theo về sinh khối, hấp thụ carbon và dịch vụ môi trường rừng.

  4. Doanh nghiệp và tổ chức phát triển dự án CDM: Các tổ chức, doanh nghiệp quan tâm đến đầu tư trồng rừng, phát triển thị trường carbon có thể tham khảo để đánh giá tiềm năng và hiệu quả kinh tế của rừng Vầu đắng trong các dự án giảm phát thải khí nhà kính.

Câu hỏi thường gặp

  1. Rừng Vầu đắng có vai trò gì trong việc hấp thụ CO2?
    Rừng Vầu đắng có khả năng tích lũy lượng carbon từ 20 đến 60 tấn C/ha, tương đương hấp thụ 73-220 tấn CO2/ha, góp phần giảm lượng khí nhà kính trong khí quyển và hạn chế biến đổi khí hậu.

  2. Phương pháp xác định sinh khối và CO2 hấp thụ được thực hiện như thế nào?
    Nghiên cứu sử dụng phương pháp mẫu điển hình, đo đạc đường kính, chiều cao cây, chặt hạ cây tiêu chuẩn để cân sinh khối tươi, lấy mẫu phân tích sinh khối khô, sau đó tính toán lượng carbon và CO2 hấp thụ dựa trên tỷ lệ phần trăm carbon trong sinh khối.

  3. Mô hình dự báo sinh khối có thể áp dụng trong thực tế ra sao?
    Mô hình hồi quy giữa sinh khối với đường kính và chiều cao cây có độ chính xác cao, giúp chủ rừng và cán bộ kỹ thuật nhanh chóng ước lượng sinh khối và lượng CO2 hấp thụ mà không cần chặt hạ cây, tiết kiệm thời gian và chi phí.

  4. Lượng CO2 hấp thụ của rừng Vầu đắng so với các loại rừng khác như thế nào?
    So với các rừng trồng phổ biến như Keo, Thông, rừng Vầu đắng có lượng sinh khối và CO2 hấp thụ thấp hơn do đặc tính sinh trưởng của loài tre, nhưng vẫn đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái và có giá trị kinh tế riêng biệt.

  5. Làm thế nào để phát triển dịch vụ môi trường rừng dựa trên kết quả nghiên cứu này?
    Cần xây dựng chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng dựa trên dữ liệu sinh khối và CO2 hấp thụ, đồng thời triển khai các dự án trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch (CDM), kết hợp đào tạo cộng đồng và quản lý bền vững rừng Vầu đắng.

Kết luận

  • Đã xác định được sinh khối tươi và khô, lượng carbon tích lũy và CO2 hấp thụ của rừng Vầu đắng thuần loài tại huyện Định Hóa, với sinh khối tươi dao động từ 50-120 tấn/ha và lượng CO2 hấp thụ từ 73-220 tấn/ha.
  • Xây dựng thành công mô hình hồi quy dự báo sinh khối và lượng CO2 hấp thụ dựa trên các chỉ tiêu sinh trưởng cơ bản, có độ chính xác cao và dễ áp dụng.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc chi trả dịch vụ môi trường rừng theo Nghị định 99/2010/NĐ-CP và phát triển thị trường carbon tại địa phương.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý, bảo vệ, phát triển rừng Vầu đắng và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm phát huy giá trị kinh tế và môi trường của rừng.
  • Khuyến nghị triển khai các bước tiếp theo gồm đào tạo cán bộ kỹ thuật, xây dựng dự án CDM, và mở rộng nghiên cứu sang các dạng rừng hỗn giao có Vầu đắng.

Luận văn là tài liệu tham khảo quan trọng cho các nhà quản lý, nhà nghiên cứu, chủ rừng và các tổ chức phát triển dự án liên quan đến lâm nghiệp và biến đổi khí hậu. Để góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững, cần tiếp tục ứng dụng và mở rộng nghiên cứu trong lĩnh vực này.