Nghiên cứu trữ lượng carbon của rừng trồng thông ba lá tại Hoàng Su Phì, Hà Giang

Nghiên cứu chi tiết trữ lượng carbon và sinh khối của rừng trồng thông ba lá tại Hoàng Su Phì, Hà Giang. Phân tích khả năng hấp thụ carbon của rừng.

• Tác giả: Nguyễn Thanh Hải
• Người hướng dẫn: Gs. Đỗ Đình Sâm
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Lâm Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Trữ Lượng Các Bon Của Rừng Trồng Thông Ba Lá Ở Huyện Hoàng Su Phì Tỉnh Hà Giang
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Lời cảm ơn
• Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
• Danh mục các bảng
• Danh mục các hình
• Đặt vấn đề
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ HẤP THỤ CÁC BON CỦA RỪNG TRÊN THẾ GIỚI
• 1.1.1. Các kết quả nghiên cứu về khả năng hấp thụ cácbon của rừng trồng
• 1.1.2. Các phương pháp ước tính sinh khối
• 1.2. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VỀ HẤP THỤ CÁC BON CỦA RỪNG
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
• 2.1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. Nghiên cứu sinh khối rừng trồng thông ba lá tại huỵên Hoàng Su Phì
• 2.2.2. Nghiên cứu trữ lượng các bon và xây dựng mô hình tính toán sinh khối, trữ lượng các bon trong rừng trồng thông ba lá ở huyện Hoàng Su Phì tỉnh Hà Giang
• 2.2.3. Lượng giá giá trị hấp thụ các bon của rừng trồng Thông ba Lá tại huyện Hoàng Su Phì tỉnh Hà Giang
• 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu
• 2.3.2. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu
• 2.3.3. Phân tích thống kê
• 3. CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM KHÁI QUÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 3.1. ĐẶC ĐIỂM KHÁI QUÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 3.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.1.2. Các nguồn tài nguyên
• 3.1.3. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội
• 3.2. ĐẶC ĐIỂM KHÁI QUÁT ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. SINH KHỐI VÀ TRỮ LƯỢNG CÁC BON RỪNG TRỒNG THÔNG BA LÁ
• 4.1.1. Sinh khối cây cá thể và cây bụi, vật rơi rụng dưới rừng trồng thông ba lá
• 4.1.2. Trữ lượng cacbon của rừng trồng thông ba lá
• 4.2. QUAN HỆ GIỮA SINH KHỐI VÀ TRỮ LƯỢNG CACBON VỚI ĐƯỜNG KÍNH NGANG NGỰC CỦA THÔNG BA LÁ
• 4.2.1. Tương quan giữa sinh khối và đường kính ngang ngực
• 4.2.2. Tương quan giữa trữ lượng cacbon và đường kính ngang ngực
• 4.3. GIÁ TRỊ HẤP THỤ CÁC BON CỦA RỪNG TRỒNG THÔNG BA LÁ
• KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ
• 1. Sinh khối và trữ lượng cacbon rừng trồng thông ba lá
• 2. Mô hình tương quan giữa sinh khối và trữ lượng cacbon với đường kính ngang ngực
• 3. Lượng giá giá trị hấp thụ cacbon của rừng trồng thông ba lá tại Hoàng Su Phì
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Khám phá trữ lượng carbon rừng thông ba lá Hoàng Su Phì

Nghiên cứu về trữ lượng carbon rừng thông ba lá (Pinus kesiya) tại Hoàng Su Phì, Hà Giang cung cấp những dữ liệu khoa học thiết yếu trong bối cảnh biến đổi khí hậu và rừng ngày càng được quan tâm. Rừng, với vai trò là một bể chứa carbon rừng khổng lồ, đóng góp trực tiếp vào việc giảm thiểu khí nhà kính. Nghiên cứu của Nguyễn Thanh Hải (2011) tập trung vào việc định lượng khả năng lưu trữ carbon của hệ sinh thái này, một trong những loài cây trồng chủ lực tại địa phương. Việc xác định chính xác sinh khối rừng thông ba lá và lượng carbon tích lũy không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà còn mở ra tiềm năng kinh tế từ dịch vụ hệ sinh thái rừng. Đặc biệt, các kết quả này là cơ sở để phát triển thị trường tín chỉ carbon rừng tại Việt Nam. Hoàng Su Phì, với đặc điểm địa hình núi cao và diện tích rừng thông đáng kể, là một khu vực nghiên cứu điển hình cho thấy vai trò của rừng thông trong việc giảm thiểu CO2. Việc lượng hóa giá trị này giúp các nhà quản lý đưa ra chiến lược quản lý rừng bền vững, cân bằng giữa lợi ích kinh tế từ gỗ và giá trị môi trường từ việc hấp thụ carbon. Nghiên cứu này đã áp dụng các phương pháp luận tiêu chuẩn, từ việc lập ô tiêu chuẩn, giải tích cây mẫu đến phân tích trong phòng thí nghiệm để xác định trữ lượng carbon trong các bể chứa khác nhau. Các bể chứa này bao gồm carbon sinh khối trên mặt đất (AGB), carbon sinh khối dưới mặt đất (BGB), carbon trong thảm mục và carbon trong đất rừng. Sự hiểu biết toàn diện về sự phân bố carbon trong hệ sinh thái rừng Hoàng Su Phì là tiền đề quan trọng để đánh giá tổng giá trị của rừng, vượt xa quan niệm truyền thống chỉ dựa vào sản lượng gỗ. Qua đó, nghiên cứu khẳng định tầm quan trọng của rừng trồng thông ba lá trong chiến lược ứng phó với biến đổi khí hậu quốc gia.

1.1. Tầm quan trọng của việc đánh giá trữ lượng carbon

Việc đánh giá trữ lượng carbon của các hệ sinh thái rừng là nhiệm vụ cấp thiết. Nó cung cấp dữ liệu nền tảng cho các báo cáo kiểm kê khí nhà kính quốc gia theo cam kết quốc tế. Hơn nữa, những con số này là bằng chứng khoa học cho thấy vai trò của rừng thông trong việc giảm thiểu CO2, giúp nâng cao nhận thức cộng đồng và hoạch định chính sách. Dữ liệu về Pinus kesiya carbon stock còn là cơ sở để tham gia các cơ chế tài chính toàn cầu như REDD+ (Giảm phát thải từ mất rừng và suy thoái rừng), mang lại nguồn thu nhập mới cho cộng đồng địa phương và ngành lâm nghiệp. Việc lượng hóa này biến giá trị vô hình của rừng thành một tài sản có thể giao dịch, thúc đẩy các hoạt động bảo vệ và phát triển rừng.

1.2. Giới thiệu hệ sinh thái rừng Hoàng Su Phì Hà Giang

Hoàng Su Phì là một huyện vùng cao phía Tây tỉnh Hà Giang, có địa hình chia cắt mạnh và khí hậu nhiệt đới gió mùa. Những điều kiện tự nhiên này đã tạo nên một hệ sinh thái rừng Hoàng Su Phì đa dạng. Cây Thông ba lá (Pinus kesiya) được đưa vào trồng từ những năm 1990 và trở thành một trong những loài cây lâm nghiệp chính. Rừng thông không chỉ có vai trò phòng hộ đầu nguồn, chống xói mòn mà còn duy trì đa dạng sinh học rừng thông Hà Giang. Việc nghiên cứu tại đây mang ý nghĩa thực tiễn cao, phản ánh trực tiếp tiềm năng và thách thức trong việc quản lý tài nguyên rừng ở các khu vực miền núi phía Bắc Việt Nam.

II. Thách thức trong việc quản lý rừng thông và đo lường carbon

Mặc dù tiềm năng lớn, việc quản lý rừng bền vững tại các khu vực miền núi như Hoàng Su Phì đối mặt với nhiều thách thức. Các hoạt động canh tác nương rẫy, khai thác gỗ trái phép và nguy cơ cháy rừng luôn hiện hữu, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tích lũy carbon. Thách thức lớn nhất trong nghiên cứu là xây dựng được một phương pháp đánh giá trữ lượng carbon vừa chính xác, vừa hiệu quả về chi phí. Các phương pháp truyền thống đòi hỏi việc chặt hạ cây mẫu, tốn kém thời gian và công sức, đồng thời có tác động đến hệ sinh thái. Việc xác định carbon trong các bể chứa khác nhau cũng có độ phức tạp riêng. Ví dụ, carbon sinh khối dưới mặt đất (BGB), tức sinh khối rễ, rất khó đo đếm một cách chính xác do phải đào toàn bộ hệ rễ. Tương tự, carbon trong đất rừng biến động mạnh mẽ tùy thuộc vào loại đất, độ dốc và lịch sử sử dụng đất. Một thách thức khác là sự thiếu hụt các phương trình Allometric đặc thù cho loài Thông ba lá tại điều kiện lập địa cụ thể của Việt Nam. Việc sử dụng các phương trình mặc định của IPCC có thể dẫn đến sai số lớn. Do đó, nghiên cứu này nhấn mạnh sự cần thiết phải xây dựng các mô hình toán học riêng, phản ánh đúng quy luật sinh trưởng của sinh khối rừng thông ba lá tại Hoàng Su Phì. Ngoài ra, việc chuyển đổi các dữ liệu khoa học thành các chính sách khả thi, chẳng hạn như cơ chế chi trả dịch vụ hệ sinh thái rừng (PES) hoặc phát triển dự án tín chỉ carbon rừng, đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học, nhà quản lý và cộng đồng địa phương. Việc nâng cao năng lực cho cán bộ địa phương và người dân về kỹ thuật đo đếm, giám sát carbon cũng là một bài toán cần lời giải để đảm bảo tính bền vững của các sáng kiến.

2.1. Khó khăn trong việc đo lường Pinus kesiya carbon stock

Việc đo lường Pinus kesiya carbon stock một cách chính xác gặp nhiều trở ngại. Sinh khối của cây phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tuổi, mật độ, điều kiện lập địa và cấp đất. Sự biến thiên này đòi hỏi một hệ thống ô mẫu đủ lớn và mang tính đại diện. Nghiên cứu của Nguyễn Thanh Hải (2011) đã nỗ lực giải quyết vấn đề này bằng cách thiết lập 27 ô tiêu chuẩn ở 4 cấp tuổi khác nhau. Thêm vào đó, việc xác định hàm lượng carbon chính xác trong từng bộ phận (thân, cành, lá, rễ) yêu cầu phân tích hóa học phức tạp trong phòng thí nghiệm, thay vì chỉ sử dụng hệ số mặc định 0.5 do IPCC đề xuất.

2.2. Biến đổi khí hậu và rừng Mối đe dọa kép tại Hà Giang

Mối quan hệ giữa biến đổi khí hậu và rừng là mối quan hệ hai chiều. Rừng giúp giảm thiểu biến đổi khí hậu, nhưng chính biến đổi khí hậu cũng tác động tiêu cực trở lại rừng. Tại Hà Giang, sự gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan như hạn hán kéo dài hay mưa lớn có thể làm tăng nguy cơ cháy rừng và sạt lở đất, ảnh hưởng đến sinh trưởng và khả năng hấp thụ carbon của rừng thông. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết cho các chiến lược quản lý rừng bền vững phải có tính thích ứng cao, lồng ghép các biện pháp giảm thiểu rủi ro thiên tai để bảo vệ nguồn tài nguyên carbon quý giá này.

III. Phương pháp đánh giá sinh khối và các bể chứa carbon rừng

Để định lượng chính xác trữ lượng carbon rừng thông ba lá, nghiên cứu đã áp dụng một phương pháp luận khoa học và có hệ thống. Cốt lõi của phương pháp này là phương pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp kết hợp với phân tích trong phòng thí nghiệm. Đầu tiên, các ô tiêu chuẩn (diện tích 400 m²) được thiết lập ngẫu nhiên tại các lâm phần thông ba lá ở các cấp tuổi khác nhau (5, 12, 17, và 26 tuổi). Trong mỗi ô, tất cả các cây được đo đường kính ngang ngực (DBH) và chiều cao để xác định cây tiêu chuẩn đại diện. Cây tiêu chuẩn sau đó được chặt hạ và giải tích để xác định sinh khối tươi của từng bộ phận: thân, vỏ, cành, lá và rễ. Đây là cách tiếp cận trực tiếp để đo lường carbon sinh khối trên mặt đất (AGB) và carbon sinh khối dưới mặt đất (BGB). Các mẫu đại diện từ mỗi bộ phận được lấy và sấy khô trong phòng thí nghiệm ở nhiệt độ 75-85°C cho đến khi đạt trọng lượng không đổi để xác định sinh khối khô. Ngoài ra, sinh khối của thảm thực vật dưới tán rừng và thảm mục cũng được thu thập trong các ô phụ (1m²) để đánh giá các bể chứa carbon rừng khác. Đối với carbon trong đất rừng, các mẫu đất được lấy ở hai tầng sâu (0-10 cm và 10-30 cm) bằng ống dung trọng để phân tích hàm lượng carbon và dung trọng đất. Phương pháp phân tích carbon được sử dụng là phương pháp oxy hóa ướt Walkley-Black, một kỹ thuật phổ biến và có độ chính xác cao. Toàn bộ quy trình này đảm bảo rằng việc đánh giá trữ lượng carbon là toàn diện, bao quát tất cả các thành phần chính của hệ sinh thái, từ đó cung cấp một bức tranh tổng thể và đáng tin cậy về khả năng lưu trữ carbon của hệ sinh thái rừng Hoàng Su Phì.

3.1. Xác định carbon sinh khối trên mặt đất AGB

Việc xác định carbon sinh khối trên mặt đất (AGB) là thành phần quan trọng nhất, vì đây là bể chứa lớn nhất trong sinh khối cây sống. Sau khi giải tích cây tiêu chuẩn, sinh khối tươi của thân, vỏ, cành và lá được cân đo riêng biệt. Các mẫu được sấy khô để tính toán tổng sinh khối khô. Kết quả nghiên cứu cho thấy sinh khối thân chiếm tỷ lệ lớn nhất, tăng dần theo tuổi cây, từ 39% ở tuổi 5 lên đến 68% ở tuổi 26. Hàm lượng carbon trong các bộ phận này được phân tích và cho thấy dao động từ 36,9% (vỏ) đến 43,4% (thân), thấp hơn hệ số mặc định 50% của IPCC. Điều này khẳng định tầm quan trọng của việc phân tích thực tế thay vì áp dụng các giá trị chung.

3.2. Đo lường carbon sinh khối dưới mặt đất BGB và đất rừng

Đo lường carbon sinh khối dưới mặt đất (BGB) là một công việc phức tạp. Trong nghiên cứu này, toàn bộ hệ rễ của cây tiêu chuẩn đã được đào lên, làm sạch và cân để xác định sinh khối. Kết quả cho thấy tỷ lệ sinh khối rễ khá ổn định qua các cấp tuổi, chiếm khoảng 14,5% - 19,5% tổng sinh khối cây. Song song đó, việc phân tích carbon trong đất rừng ở hai tầng sâu cung cấp dữ liệu về bể chứa carbon quan trọng thứ hai sau sinh khối cây. Trữ lượng carbon trong đất (tầng 0-30 cm) cho thấy xu hướng giảm dần theo tuổi lâm phần, có thể do các yếu tố như xói mòn ở giai đoạn rừng non khi tán chưa khép kín.

IV. Bí quyết xây dựng mô hình Allometric trữ lượng carbon thông

Một trong những kết quả quan trọng nhất của nghiên cứu là việc xây dựng thành công mô hình toán học để ước tính trữ lượng carbon rừng thông ba lá. Thay vì phải chặt hạ cây để đo đếm, các mô hình này cho phép ước tính sinh khối và carbon chỉ dựa vào các chỉ số dễ đo đạc như đường kính ngang ngực (DBH). Đây chính là phương pháp Allometric, một công cụ mạnh mẽ và hiệu quả trong lâm nghiệp. Nghiên cứu đã thử nghiệm nhiều dạng phương trình và nhận thấy dạng phương trình lũy thừa (Y = a.X^b) là phù hợp nhất, với Y là sinh khối (hoặc carbon) và X là DBH. Các tham số 'a' và 'b' của phương trình được xác định thông qua phân tích hồi quy từ dữ liệu của các cây mẫu đã giải tích. Phần mềm thống kê SPSS đã được sử dụng để thực hiện các phân tích này. Kết quả kiểm định bằng tiêu chuẩn t của Student và F của Fisher đều cho thấy các tham số và hệ số tương quan của phương trình có ý nghĩa thống kê cao (p < 0.05), với hệ số tương quan (r) rất chặt (r ≥ 0,99) đối với tổng sinh khối. Ví dụ, phương trình tương quan giữa tổng sinh khối khô và DBH được xây dựng có độ tin cậy cao, tương tự các nghiên cứu trước đó của Võ Đại Hải (2008) đối với cùng loài ở Tây Nguyên. Việc xây dựng được các mô hình đặc thù này cho sinh khối rừng thông ba lá tại Hoàng Su Phì giúp tăng độ chính xác của việc đánh giá trữ lượng carbon trên quy mô lớn, tiết kiệm chi phí và công sức. Các mô hình này là cơ sở khoa học vững chắc để các đơn vị quản lý rừng, các dự án tín chỉ carbon rừng có thể thực hiện công tác giám sát, báo cáo và thẩm định (MRV) một cách hiệu quả và minh bạch.

4.1. Tương quan giữa sinh khối và đường kính ngang ngực

Mối quan hệ giữa sinh khối rừng thông ba lá và đường kính ngang ngực (DBH) là rất chặt chẽ. Nghiên cứu đã chứng minh rằng DBH là một biến dự báo xuất sắc cho sinh khối của cả từng bộ phận (thân, cành, rễ) và toàn bộ cây. Các phương trình hồi quy được xây dựng cho thấy hệ số xác định (R²) rất cao, nghĩa là DBH có thể giải thích được phần lớn sự biến thiên của sinh khối. Mô hình này cho phép các nhà lâm nghiệp chỉ cần dùng thước kẹp để đo đường kính cây và áp dụng công thức để ước tính nhanh sinh khối mà không cần các phép đo phức tạp khác.

4.2. Ứng dụng mô hình toán trong quản lý rừng bền vững

Các mô hình toán học này có ứng dụng trực tiếp vào công tác quản lý rừng bền vững. Dựa vào chúng, người quản lý có thể theo dõi sự tăng trưởng sinh khối và hấp thụ carbon của rừng thông theo thời gian. Từ đó, họ có thể tính toán lượng tăng trưởng carbon hàng năm, xác định chu kỳ kinh doanh tối ưu không chỉ về mặt gỗ mà còn về mặt tích lũy carbon. Đây là công cụ không thể thiếu để lập kế hoạch cho các dự án trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch (AR-CDM) hoặc các sáng kiến liên quan đến tín chỉ carbon rừng, giúp lượng hóa giá trị môi trường một cách khoa học.

V. Kết quả trữ lượng carbon rừng thông ba lá qua các tuổi

Kết quả nghiên cứu thực địa tại Hoàng Su Phì đã lượng hóa một cách chi tiết trữ lượng carbon rừng thông ba lá ở các giai đoạn phát triển khác nhau. Tổng trữ lượng carbon của toàn bộ lâm phần (bao gồm cây, thảm mục, cây bụi và đất) dao động từ 66,5 tấn/ha ở tuổi 5 đến 144,3 tấn/ha ở tuổi 26. Trong đó, bể chứa carbon lớn nhất và tăng trưởng mạnh mẽ nhất chính là sinh khối cây gỗ. Cụ thể, trữ lượng carbon chỉ riêng trong sinh khối cây thông (trên và dưới mặt đất) tăng từ 20,2 tấn C/ha ở tuổi 5 lên đến 129,6 tấn C/ha ở tuổi 26. Điều này cho thấy hấp thụ carbon của rừng thông diễn ra rất mạnh mẽ trong suốt quá trình sinh trưởng. Phân tích chi tiết cho thấy tỷ lệ carbon trên mặt đất tăng dần theo tuổi, từ 38,4% lên 80,7% so với tổng trữ lượng carbon của lâm phần. Ngược lại, tỷ lệ carbon dưới mặt đất (rễ và đất) giảm dần về mặt tỷ trọng khi rừng trưởng thành. Đáng chú ý, sinh khối rừng thông ba lá và tốc độ tăng trưởng sinh khối tại khu vực nghiên cứu là rất cao, tương đương với cấp đất I ở các vùng trồng thông trọng điểm phía Nam như Lâm Đồng, Kon Tum. Cụ thể, tăng trưởng sinh khối bình quân của một cây cá thể từ 6,2 kg/năm ở tuổi 5 đã tăng lên 24,82 kg/năm ở tuổi 26. Những con số này không chỉ cung cấp dữ liệu khoa học quý giá cho việc kiểm kê khí nhà kính mà còn khẳng định Pinus kesiya carbon stock tại Hoàng Su Phì là một nguồn tài nguyên quan trọng. Đây là bằng chứng vững chắc về vai trò của rừng thông trong việc giảm thiểu CO2 và là cơ sở để lượng giá dịch vụ hệ sinh thái rừng mà hệ sinh thái này mang lại.

5.1. Phân bố trữ lượng carbon trong các bể chứa khác nhau

Trữ lượng carbon được phân bố không đồng đều giữa các bể chứa carbon rừng. Sinh khối cây gỗ (AGB và BGB) là bể chứa chính và năng động nhất. Carbon trong đất rừng (tầng 0-30 cm) là bể chứa lớn thứ hai, nhưng ít biến động hơn và có xu hướng giảm nhẹ theo tuổi lâm phần. Carbon trong thảm mục và cây bụi thảm tươi chiếm một tỷ lệ nhỏ, dao động từ 1,69 – 2,98 tấn/ha (thảm mục) và 1,75 – 5,91 tấn/ha (cây bụi), không thể hiện quy luật rõ ràng theo tuổi, cho thấy sự phụ thuộc nhiều hơn vào điều kiện lập địa cụ thể tại từng ô mẫu.

5.2. So sánh khả năng hấp thụ carbon theo từng cấp tuổi

Khả năng hấp thụ carbon của rừng thông thay đổi rõ rệt theo tuổi. Giai đoạn từ sau 5 tuổi đến 26 tuổi là giai đoạn rừng tích lũy carbon mạnh mẽ nhất. Lượng carbon tích lũy trong sinh khối cây tăng hơn 6 lần trong khoảng 21 năm này. Tốc độ tích lũy carbon cao nhất được ghi nhận ở giai đoạn rừng thành thục (sau 17 tuổi). Hiểu rõ quy luật này giúp xác định thời điểm tối ưu để khai thác các lợi ích từ tín chỉ carbon rừng, cũng như lập kế hoạch kéo dài chu kỳ kinh doanh để tối đa hóa lượng carbon được lưu trữ, góp phần vào mục tiêu quản lý rừng bền vững.

VI. Hướng đi tương lai Quản lý rừng thông và tín chỉ carbon

Các kết quả từ nghiên cứu trữ lượng carbon rừng thông ba lá tại Hoàng Su Phì mở ra những định hướng quan trọng cho tương lai. Hướng đi chính là tích hợp giá trị carbon vào công tác quản lý rừng bền vững. Thay vì chỉ tập trung vào sản phẩm gỗ, các chủ rừng và đơn vị quản lý cần xem xét rừng thông như một tài sản kép, vừa cung cấp gỗ, vừa cung cấp dịch vụ hệ sinh thái rừng thông qua việc hấp thụ CO2. Để hiện thực hóa điều này, cần xây dựng các cơ chế chính sách cụ thể, đặc biệt là phát triển thị trường tín chỉ carbon rừng ở Việt Nam. Dữ liệu từ nghiên cứu này có thể được sử dụng để xây dựng các dự án trồng rừng và tái trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch (AR-CDM) hoặc các dự án trên thị trường tự nguyện. Việc lượng giá giá trị hấp thụ carbon của rừng thông ba lá cho thấy tiềm năng kinh tế đáng kể. Dựa vào giá tín chỉ CO2 trên thị trường, giá trị này có thể mang lại một nguồn thu nhập bổ sung quan trọng cho người dân địa phương, tạo động lực để họ tham gia bảo vệ và phát triển rừng. Hơn nữa, để tối ưu hóa hấp thụ carbon của rừng thông, cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tiên tiến như chọn giống tốt, điều chỉnh mật độ trồng và quản lý sức khỏe của rừng để tăng cường sinh trưởng. Các nghiên cứu tiếp theo cần được mở rộng ra các vùng sinh thái khác, các loài cây khác và hoàn thiện hệ thống phương trình Allometric cho Việt Nam. Việc xây dựng một hệ thống giám sát carbon rừng quốc gia (NFMS) minh bạch, chính xác và đáng tin cậy là bước đi tất yếu để Việt Nam có thể tham gia sâu rộng và hiệu quả vào nỗ lực giảm thiểu biến đổi khí hậu và rừng trên toàn cầu.

6.1. Tiềm năng từ thị trường tín chỉ carbon rừng tại Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng lớn để phát triển thị trường tín chỉ carbon rừng. Với diện tích rừng đáng kể và các chính sách hỗ trợ từ chính phủ, việc thương mại hóa khả năng hấp thụ carbon của rừng là hoàn toàn khả thi. Nghiên cứu về Pinus kesiya carbon stock cung cấp một ví dụ cụ thể về cách lượng hóa và xác minh lượng carbon có thể được bán dưới dạng tín chỉ. Việc phát triển thị trường này không chỉ tạo ra nguồn tài chính mới cho ngành lâm nghiệp mà còn thúc đẩy các hoạt động quản lý rừng bền vững và bảo tồn đa dạng sinh học rừng thông Hà Giang.

6.2. Khuyến nghị chính sách cho quản lý rừng bền vững

Dựa trên kết quả nghiên cứu, một số khuyến nghị chính sách được đề xuất. Cần lồng ghép giá trị carbon vào các quy hoạch sử dụng đất và kế hoạch phát triển lâm nghiệp. Chính phủ cần ban hành các hướng dẫn kỹ thuật quốc gia về đo đếm và báo cáo carbon rừng. Cần xây dựng các cơ chế chia sẻ lợi ích công bằng từ việc bán tín chỉ carbon rừng, đảm bảo cộng đồng địa phương, những người trực tiếp bảo vệ rừng, được hưởng lợi. Cuối cùng, cần tăng cường hợp tác quốc tế để học hỏi kinh nghiệm và tiếp cận các nguồn tài chính cho các dự án carbon rừng, hiện thực hóa vai trò của rừng thông trong việc giảm thiểu CO2.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong giai đoạn 1943 - 1990, diện tích rừng tự nhiên tại Việt Nam bị suy giảm nghiêm trọng khoảng 5 triệu ha, gây ảnh hưởng tiêu cực đến chu trình sinh thái và làm gia tăng phát thải khí nhà kính toàn cầu. Bước vào giai đoạn phục hồi 1990 - 2005, tổng diện tích rừng cả nước đã tăng lên xấp xỉ 12,6 triệu ha với độ che phủ đạt 38%. Cùng với xu thế toàn cầu sau sự ra đời của Nghị định thư Kyoto (1997), ngành lâm nghiệp chuyển đổi mạnh mẽ từ tư duy khai thác gỗ truyền thống sang công nhận và thương mại hóa các giá trị dịch vụ môi trường rừng, tiêu biểu là khả năng hấp thụ và lưu giữ cacbon (quy đổi thành tín chỉ CO2).

Tại huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang, loài Thông ba lá (Pinus kesiya) được đưa vào trồng tập trung từ những năm 1990 với quy mô đạt khoảng 2.400 ha, chiếm 8,6% tổng diện tích rừng toàn huyện. Mặc dù đóng vai trò quan trọng trong việc phòng hộ đầu nguồn sông Chảy và phát triển kinh tế địa phương, các dữ liệu khoa học định lượng về sinh khối và bể chứa cacbon của loài cây này tại vùng Đông Bắc vẫn còn là một khoảng trống lớn.

Luận văn thạc sĩ khoa học lâm nghiệp của tác giả Nguyễn Thanh Hải do Giáo sư, Tiến sĩ Khoa học Đỗ Đình Sâm hướng dẫn (thực hiện năm 2011 tại Trường Đại học Lâm nghiệp) đã tập trung giải quyết vấn đề cốt lõi này. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là xác định sinh khối, trữ lượng cacbon ở các cấp tuổi từ 5 đến 26, xây dựng hệ thống mô hình toán học dự đoán sinh khối qua đường kính ngang ngực, đồng thời lượng giá kinh tế giá trị hấp thụ cacbon của rừng Thông ba lá. Với tổng trữ lượng cacbon hệ sinh thái đạt từ 66,5 đến 144,3 tấn C/ha, công trình cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng cho các chương trình chi trả dịch vụ môi trường rừng (PES), cơ chế REDD+ và công tác kiểm kê khí nhà kính quốc gia.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Khung lý thuyết của nghiên cứu được phát triển dựa trên nguyên lý chu trình sinh địa hóa cacbon, lý thuyết năng suất sinh học sơ cấp và hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC 2003, 2006). Theo đó, tổng trữ lượng cacbon của hệ sinh thái rừng được cấu thành từ 4 bể chứa chính: sinh khối cây sống trên mặt đất và dưới mặt đất (AGB và BGB), thảm mục/vật rơi rụng (DWB), thảm tươi cây bụi, và lượng cacbon hữu cơ trong đất (SOC).

Các khái niệm then chốt được vận dụng gồm: Đường kính ngang ngực (DBH đo tại vị trí 1,3 m), Hệ số mở rộng sinh khối (BEF), Tăng trưởng trung bình hàng năm (MAI), và Hệ số quy đổi phân tử từ cacbon nguyên tố sang CO2 tương đương (hệ số 3,67). Mô hình nghiên cứu kế thừa các phương trình alometric dạng hàm lũy thừa phi tuyến $Y = a \cdot X^b$. Điểm đặc thù của luận văn là xác định hàm lượng cacbon thực tế qua phân tích hóa nghiệm cho từng bộ phận cây, thay vì áp dụng cứng nhắc hệ số mặc định 0,45 hoặc 0,5 của IPCC, giúp phản ánh chân thực đặc tính sinh thái của Thông ba lá tại vùng núi cao phía Bắc.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng quy trình điều tra lâm học kết hợp thực nghiệm phân tích sinh khối theo tiêu chuẩn phối hợp của Trung tâm Hợp tác Quốc tế Nhật Bản và Viện Khoa học Lâm nghiệp (FORDA & JICA, 2005). Cỡ mẫu được thiết lập gồm 27 ô tiêu chuẩn lâm phần (kích thước 20m x 20m, diện tích 400 m2/ô) được bố trí ngẫu nhiên đại diện cho 4 cấp tuổi: 5 tuổi (mật độ 1.600 cây/ha), 12 tuổi (1.100 cây/ha), 17 tuổi (700 cây/ha) và 26 tuổi (500 cây/ha).

Phương pháp chọn mẫu cây tiêu chuẩn dựa trên chỉ số đường kính bình quân theo tiết diện ngang (Dg) của từng ô đo đếm nhằm đảm bảo tính đại diện thống kê cao nhất. Cây mẫu được chặt giải tích, cân trọng lượng tươi ngoài hiện trường và tách riêng 5 bộ phận: thân, vỏ, cành, lá, rễ. Mẫu sinh khối được sấy khô kiệt ở nhiệt độ 75 - 85 độ C trong 6 - 8 giờ tại phòng thí nghiệm để xác định tỷ lệ chất khô.

Sinh khối thảm mục và tầng cây bụi thảm tươi được thu thập trong các ô dạng bản 1 m2. Mẫu đất được lấy ở hai tầng sâu 0 - 10 cm và 10 - 30 cm bằng ống dung trọng 50 cm3. Hàm lượng cacbon trong mẫu đất và thực vật được xác định bằng phương pháp oxy hóa ướt Walkley - Black. Phương pháp này được lựa chọn vì tính chính xác cao, loại bỏ sai số do tạp chất vô cơ và đạt chuẩn hóa quốc tế. Toàn bộ dữ liệu được phân tích hồi quy tương quan trên phần mềm SPSS và Microsoft Excel, kiểm tra độ tin cậy tham số bằng kiểm định Student (t) và kiểm định Fisher (F) ở mức ý nghĩa $P < 0,05$. Quá trình thu thập và xử lý số liệu hoàn thành trọn vẹn trong năm 2011.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu mang lại 4 phát hiện thực nghiệm mang tính định lượng cao về cấu trúc sinh khối và khả năng tích lũy cacbon của rừng trồng Thông ba lá:

Thứ nhất, tổng sinh khối khô cá thể tăng trưởng vượt bậc theo cấp tuổi, đạt 31,01 kg/cây ở tuổi 5; 90,79 kg/cây ở tuổi 12; 227,94 kg/cây ở tuổi 17 và đạt 645,38 kg/cây ở tuổi 26. Tốc độ tăng trưởng sinh khối bình quân tăng từ 6,20 kg/cây/năm lên 24,82 kg/cây/năm. Tỷ lệ sinh khối thân chiếm ưu thế lớn nhất và tăng dần từ 39% ở tuổi 5 lên 68% tổng sinh khối ở tuổi 26. Tỷ lệ cành giảm dần từ 28,4% (tuổi 5) xuống 9,5% (tuổi 26). Tỷ lệ sinh khối rễ duy trì ổn định trong khoảng 14,5% - 19,5%, tiệm cận tỷ lệ chuẩn 4:1 giữa phần trên mặt đất và dưới mặt đất theo khuyến cáo của IPCC.

Thứ hai, hàm lượng cacbon trong các bộ phận thực vật dao động từ 36,90% đến 43,36%, cao nhất ở thân cây (43,36%), tiếp theo là rễ (41,00%), lá (40,61%), cành (40,21%), thảm mục (38,42%) và thấp nhất ở vỏ cây (36,90%). Trữ lượng cacbon cá thể tích lũy tăng từ 12,64 kg C/cây ở tuổi 5 lên 259,17 kg C/cây ở tuổi 26, trong đó cacbon tích lũy trong thân chiếm 41% đến 69%.

Thứ ba, tổng trữ lượng cacbon của lâm phần dao động từ 66,5 tấn C/ha đến 144,3 tấn C/ha. Tỷ trọng cacbon trên mặt đất mở rộng theo tuổi từ 38,4% lên 80,7% (tương đương 25,5 đến 116,4 tấn C/ha). Ngược lại, tỷ lệ cacbon dưới mặt đất giảm mạnh từ 160,66% xuống còn 23,92% so với phần trên mặt đất. Trữ lượng thảm mục dao động 1,69 - 2,98 tấn/ha và cây bụi thảm tươi đạt 4,93 - 14,28 tấn/ha.

Thứ tư, phương trình tương quan lũy thừa $Y = a \cdot X^b$ giữa sinh khối khô, trữ lượng cacbon với đường kính ngang ngực (DBH) thể hiện độ tương thích rất cao với hệ số tương quan $r \ge 0,99$ và mức ý nghĩa thống kê $Sig F < 0,001$.

Thảo luận kết quả

Khi so sánh với các nghiên cứu lâm học tại Tây Nguyên, sinh khối cá thể Thông ba lá tại Hoàng Su Phì đạt mức tương đương với rừng trồng ở cấp đất I tại Lâm Đồng, Gia Lai và Kon Tum (ở tuổi 5 - 25 dao động 30,4 - 500,1 kg/cây). Tuy nhiên, tổng trữ lượng cacbon trên mỗi hecta của lâm phần lại chỉ tương đương cấp đất IV và V (43,89 - 144,31 tấn C/ha). Nguyên nhân của sự chênh lệch này là do mật độ lâm phần tại Hoàng Su Phì giảm nhanh theo thời gian (từ 1.600 cây/ha xuống 500 cây/ha ở tuổi 26) cùng với địa hình đồi núi dốc trên 25 độ khiến đất bị rửa trôi, làm giảm trữ lượng cacbon tích lũy trong tầng đất 0 - 30 cm (dao động 27,8 - 41,0 tấn C/ha).

Để minh họa trực quan, toàn bộ cơ cấu sinh khối và tỷ lệ tích lũy cacbon của các bộ phận có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ tròn phân đoạn tỷ lệ phần trăm và bảng so sánh đa biến theo cấp tuổi. Mối quan hệ giữa đường kính ngang ngực và sinh khối được mô hình hóa tối ưu qua đồ thị phân tán XY dạng đường cong hồi quy lũy thừa, cho phép các cơ quan kiểm lâm và chủ rừng tra cứu nhanh trữ lượng mà không phải giải tích phá hủy cây rừng.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao hiệu quả hấp thụ cacbon và tối đa hóa giá trị kinh tế của rừng trồng Thông ba lá, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp cụ thể:

Thứ nhất, tối ưu hóa mật độ lâm phần và kỹ thuật tỉa thưa. Ủy ban nhân dân huyện Hoàng Su Phì và Ban Quản lý rừng phòng hộ cần chỉ đạo duy trì mật độ ban đầu từ 1.600 đến 2.000 cây/ha ở giai đoạn 1 - 5 năm đầu, thực hiện tỉa thưa nuôi dưỡng ở giai đoạn 10 - 15 tuổi để giữ mật độ 700 - 800 cây/ha, đảm bảo mục tiêu nâng tổng trữ lượng cacbon lâm phần đạt trên 160 tấn C/ha ở tuổi 20. Quy trình tỉa thưa cần thực hiện định kỳ 5 năm một lần.

Thứ hai, ứng dụng mô hình tương quan vào công tác quản lý tài nguyên. Chi cục Kiểm lâm tỉnh Hà Giang và Hạt Kiểm lâm Hoàng Su Phì cần tích hợp các phương trình hồi quy $Y = a \cdot X^b$ vào phần mềm kiểm kê rừng từ năm 2026, giúp giảm thiểu 80% chi phí điều tra ngoại nghiệp và rút ngắn 50% thời gian đo đếm hiện trường.

Thứ ba, xúc tiến dự án thương mại hóa tín chỉ cacbon rừng. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Hà Giang phối hợp với các tổ chức tư vấn quốc tế xây dựng hồ sơ tham gia thị trường cacbon tự nguyện (thị trường OTC/cơ chế REDD+) cho 2.400 ha rừng thông tại địa phương, tạo nguồn doanh thu bổ sung từ việc bán tín chỉ CO2 trong giai đoạn 2026 - 2030.

Thứ tư, tăng cường quản lý thảm mục và bảo vệ đất dốc. Ban Quản lý rừng phòng hộ phối hợp với chính quyền 25 xã và thị trấn tuyên truyền người dân chấm dứt việc thu gom thảm mục và đốt thực bì, giữ độ dày tầng vật rơi rụng từ 2 đến 3 tấn/ha nhằm bảo toàn 30 - 40 tấn C/ha trong tầng đất 0 - 30 cm, triển khai thường xuyên hàng năm trước mùa khô hanh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là nguồn tài liệu chuyên khảo giá trị cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Cơ quan quản lý nhà nước về lâm nghiệp: Sở Nông nghiệp và PTNT, Chi cục Kiểm lâm các tỉnh miền núi phía Bắc sử dụng số liệu của 2.400 ha rừng thông tại Hoàng Su Phì để xây dựng chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng (PES) và định mức kỹ thuật lâm sinh địa phương.
2. Ban Quản lý rừng và các công ty lâm nghiệp: Các đơn vị quản lý 15.502,73 ha rừng phòng hộ và 27.702,64 ha rừng sản xuất trên địa bàn áp dụng biểu mật độ từ 500 đến 1.600 cây/ha để lập kế hoạch tỉa thưa, nuôi dưỡng và phòng cháy chữa cháy rừng hiệu quả.
3. Tổ chức phát triển dự án và chuyên gia biến đổi khí hậu: Các nhà phát triển dự án REDD+, CDM hoặc thị trường cacbon tự do sử dụng hệ số chuyển đổi sinh khối và hàm lượng cacbon thực nghiệm (36,9% - 43,36%) làm thông số đầu vào chính xác để xây dựng văn kiện dự án (PDD).
4. Giảng viên, học viên sau đại học và sinh viên ngành Lâm học: Tham khảo khung phương pháp chặt giải tích cây mẫu, quy trình phân tích đất Walkley - Black và các thuật toán kiểm định hồi quy ANOVA trong SPSS phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu học thuật.

Câu hỏi thường gặp

1. Hàm lượng cacbon thực tế của Thông ba lá có điểm gì khác so với hướng dẫn mặc định của IPCC? Hàm lượng cacbon thực nghiệm trong các bộ phận Thông ba lá dao động từ 36,90% (vỏ) đến 43,36% (thân), thấp hơn đáng kể so với mức mặc định 50% do IPCC khuyến nghị. Việc sử dụng số liệu phân tích hóa nghiệm trực tiếp giúp loại bỏ sai số phóng đại khi tính toán tín chỉ CO2 cho rừng trồng địa phương.

2. Trữ lượng cacbon của rừng Thông ba lá tại Hoàng Su Phì biến động ra sao theo độ tuổi? Tổng trữ lượng cacbon lâm phần tăng liên tục theo cấp tuổi, đạt từ 66,5 tấn C/ha ở tuổi 5 lên 144,3 tấn C/ha ở tuổi 26. Trong đó, tầng cây gỗ đứng trên mặt đất đóng vai trò chủ đạo, mở rộng tỷ trọng từ 38,4% lên 80,7% tổng trữ lượng của toàn bộ hệ sinh thái rừng.

3. Tại sao tỷ lệ cacbon dưới mặt đất lại suy giảm tương đối so với trên mặt đất khi lâm phần già đi? Ở tuổi 5, tỷ lệ cacbon dưới mặt đất so với trên mặt đất đạt 160,66% do sinh khối đất chiếm ưu thế, nhưng con số này giảm xuống còn 23,92% ở tuổi 26. Nguyên nhân là do tầng thân gỗ tích lũy sinh khối vượt bậc (đạt 441,73 kg/cây), trong khi trữ lượng cacbon trong đất giữ mức ổn định từ 27,8 đến 41 tấn C/ha.

4. Mô hình toán học nào ước tính sinh khối Thông ba lá chính xác nhất hiện nay? Phương trình dạng hàm lũy thừa $Y = a \cdot X^b$ (với $X$ là đường kính ngang ngực DBH) cho độ chính xác cao nhất với hệ số tương quan $r \ge 0,99$ và mức ý nghĩa thống kê $P < 0,05$. Mô hình này cho phép tính toán nhanh trữ lượng rừng mà không cần chặt hạ cây mẫu.

5. Việc định lượng trữ lượng cacbon mang lại lợi ích kinh tế trực tiếp nào cho người trồng rừng? Với diện tích 2.400 ha rừng Thông ba lá tại Hoàng Su Phì, việc lượng giá bể chứa cacbon mở ra cơ hội thương mại hóa tín chỉ CO2 trên thị trường tự nguyện OTC. Nguồn thu từ dịch vụ môi trường rừng tạo thêm sinh kế bền vững cho người dân địa phương bên cạnh việc khai thác gỗ.

Kết luận

• Xác định sinh khối khô cá thể Thông ba lá tăng trưởng mạnh từ 31,01 kg/cây (tuổi 5) lên 645,38 kg/cây (tuổi 26) với hàm lượng cacbon trong thân đạt 43,36%.
• Định lượng tổng trữ lượng cacbon của lâm phần đạt từ 66,5 đến 144,3 tấn C/ha, trong đó tỷ trọng tích lũy trên mặt đất chiếm từ 38,4% đến 80,7%.
• Thiết lập thành công hệ thống phương trình tương quan lũy thừa giữa đường kính ngang ngực (DBH) và sinh khối với độ tin cậy vượt trội ($r \ge 0,99$).
• Đánh giá tiềm năng kinh tế to lớn của 2.400 ha rừng thông tại Hoàng Su Phì khi tham gia thị trường chuyển nhượng tín chỉ giảm phát thải CO2.
• Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác phục vụ trực tiếp cho chiến lược quản lý rừng bền vững và kiểm kê khí nhà kính quốc gia.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là thiết lập hệ thống cơ sở khoa học định lượng toàn diện về sinh khối và bể chứa cacbon của Thông ba lá tại vùng núi cao phía Bắc Việt Nam. Trong lộ trình 2026 - 2030, các địa phương cần đẩy mạnh số hóa mô hình tính toán và tích cực xúc tiến thị trường dịch vụ môi trường rừng. Các tổ chức lâm nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm hãy liên hệ các cơ quan chuyên môn để tiếp cận toàn văn công trình và ứng dụng bộ công cụ này vào thực tiễn quản lý rừng ngay hôm nay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Các nghiên cứu về hấp thụ Cacbon của rừng trên thế giới 1. Các kết quả nghiên cứu về khả năng hấp thụ cácbon của rừng trồng Nghiên cứu về sinh khối và các bon trong các hệ sinh thái rừng được tiến hành khá sớm với mục tiêu là quản lý chu trình các bon – nhân tố quan trọng đối với việc quản lý dinh dưỡng và năng suất rừng. Từ năm 1840 trở về trước, các tác giả đã đi sâu vào lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là nghiên cứu vai trò và hoạt động của diệp lục thực vật 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.

Tiêu biểu là nghiên cứu của Canell, M.R (1982)[12] về sự tác động của thực vật tới không khí; đã công bố công trình "Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới”, trong đó tập hợp 600 công trình đã được 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. Cho đến nay các nghiên cứu trên thế giới đã xác định được khả năng hấp thụ Cacbon của nhiều kiểu rừng khác nhau. Giá trị hấp thụ Cacbon thực sự được thừa nhận với sự ra đời của Nghị định thư Kyoto (1997)[32] và sự ghi nhận của Nghị định này đối với những tác dụng của hoạt động nghề rừng trong việc hấp thụ Cacbon. Tổng hợp các nghiên cứu cho thấy khả năng hấp thụ Cacbon của một số loại rừng là rất khác nhau và phụ thuộc vào vùng địa lý (bảng 1.

Trữ lượng các bon trung bình của một số kiểu thảm thực vật Trữ lượng TT Kiểu thảm thực vật Địa điểm carbon Nguồn ( tấnC/ha) 1 Rừng già họ dầu Philippine 222.5 Brown ( 1997 ) 2 Rừng kín lá rộng nhiệt đới Indonesia 254.0 Lasco ( 2002 ) 3 Rừng tự nhiên Indonesia 254.al ( 2001 ) 4 Rừng lá kim thường xanh Châu á 183.al ( 2005 ) 5 Rừng lá rộng thường xanh Châu á 116.al ( 2005 ) 6 Rừng lá kim rụng lá Châu á 94.al ( 2005 ) 7 Rừng lá rộng rụng lá Châu á 100.al ( 2005 ) 8 Rừng hỗn loài Châu á 111.al ( 2005 ) 9 Rừng nhiệt đới Malaysia 115.0 Brown and Gaston (1996 ) 10 Rừng thấp Indonesia 120.al ( 2003 ) 11 Rừng thấp mưa thường xanh Pasoh, Malaysia 237.al ( 1996 ) 12 Rừng cây họ dầu đã khai thác Philippine 167.5 Brown ( 1997 ) 13 Rừng đã khai thác Sumatra, Indonesia 155.al ( 2000 ) 14 Rừng già thứ sinh Kalimanta, Indonesia 132.al ( 2004 ) 15 Rừng thứ sinh Miền đông Kalimanta 44.5 Prakoso 16 Rừng ngập mặn Indonesia 93.al ( 2003 ) 17 Rừng trồng keo Châu á 110.0 IPCC ( 2006 ) 18 Rừng trồng cao su Châu á 110.0 IPCC ( 2006 ) 19 Rừng trồng cọ dầu Đông nam Châu á 68.0 IPCC ( 2006 ) 5 Các nghiên cứu cho rằng mặc dù rừng chỉ che phủ 21% diện tích bề mặt đất, nhưng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75% so với tổng sinh khối thực vật trên cạn và lượng tăng trưởng hàng năm chiếm 37%. Lượng carbon tích luỹ bởi rừng chiếm 47% tổng lượng carbon trên trái đất nên việc chuyển đổi đất rừng thành các loại hình sử dụng đất khác có tác động mạnh mẽ đến chu trình carbon trên hành tinh. Những nghiên cứu hiện nay đã hướng vào các nhân tố có ảnh hưởng đến quá trình tích luỹ và phát thải carbon của lớp thảm thực vật rừng (Pastor và Post, 1986[43]; Ceulemans và Saugier, 1991[13]; Mellio và cộng sự, 1993)[36]. Công trình nghiên cứu tương đối toàn diện và có hệ thống về lượng carbon tích luỹ của rừng được thực hiện bởi Ilic (2000)[20].Theo Ilic, carbon trong hệ sinh thái rừng thường tập trung ở bốn bộ phận chính: thảm thực vật còn sống trên mặt đất, vật rơi rụng, rễ cây và đất rừng.

Việc xác định lượng carbon trong rừng thường được thực hiện thông qua xác định sinh khối rừng. Xem xét sự phân bổ sinh khối trên mặt đất trong rừng trồng thông Caribe (Pinus caribaea), Mahesh Khadka (2005)[34] cho rằng sinh khối thân cây chiếm phần lớn lượng sinh khối với khoảng 71,39%, tiếp theo là cành chiếm khoảng 9,14%, vỏ cây chiếm 8,44% tổng lượng sinh khối, cành khô gãy đổ chiếm 7,04%, lá cây chiếm 2,78% và cành non chiếm 1,31%. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu về sinh khối của một số loại rừng trồng cho thấy, Thông caribaea ở rừng Hantana có tổng lượng sinh khối là 231 tấn/ha (Mahesh Khadka, 2005), sinh khối trên mặt đất của rừng trồng Tếch (Tectona grandis) 30 tuổi tại Sri Lanka là 141 tấn/ha (Jha, 1995[24]). Nghiên cứu được thực hiện bởi Negi và Sharma (1985)[41] chỉ ra rằng sinh khối khô trên mặt đất của bạch đàn lai (Eucalyptus hybrid) là 121 tấn/ha, trong khi đó sinh khối trên mặt đất của bạch đàn trắng (Eucalyptus grandis) là khoảng 112-130 tấn/ha (Tandon và cs, 1988[46]).

Kaul và Sharma (1983)[26] chỉ ra rằng lượng sinh khối khô trên mặt đất của Populus deltoids ở vùng bán nội địa ở Ấn độ là 175 tấn/ha. Shorea robusta, một trong những loài nhập ngoại được trồng phổ biến ở vùng bán lục địa có tổng lượng sinh khối khô là 200-700 tấn/ha ở tuổi 100 (Rana, 6 1985[44]; Negi và cs, 2003[40]). Tổng hợp chi tiết về trọng lượng sinh khối khô cho từng bộ phận cây trồng của một số loại rừng trồng được cụ thể ở bảng 1. Sinh khối một số loại rừng trồng Loài Sinh khối khô (tấn/ha) Nguồn Vỏ cây Lá Gỗ Tổng Thông caribaea 19,36 6,43 184,86 210,65 Mahesh Khadka, 2005 Thông Chir 11,85 7,00 214,93 233,78 Negi et al, 2003 Sala 56,95 5,02 253,00 314,97 Negi et al, 2003 Bạch đàn cao sản 15,90 3,90 161,00 180,80 Negi et al, 2003 Tếch 13,71 5,33 67,50 86,54 Negi et al, 2003 Keo đen 2,40 4,40 12,68 19,48 Caldeira et al, 2002 Thông nhựa 44,43 Zhao và Zhao, 2005 Thông đỏ 76,53 Zhao và Zhao, 2005 Giổi 141 Sharma et al, 1988 Tếch 141 Jha, 1995 Bạch đàn cao sản 121 Negi và Sharma, 1985 Dương đen Bắc Mỹ 175 Kaul và Sharma, 1983 Sala 200-710 Rana, 1985 Nhiều nghiên cứu chứng minh, khả năng tăng sinh khối của rừng trồng có liên quan mật thiết đến loài cây trồng và đặc điểm điều kiện khí hậu gây trồng.

Yoshiyuki KIYONO (2007)[27] ước lượng giá trị sinh khối và lượng tăng trưởng trung bình hàng năm (MAI) cho các loại rừng trồng ở vùng có khí hậu khô nhiệt đới (lượng mưa trung bình hàng năm dưới 1000mm) cho thấy giá trị MAI của loại rừng trồng là 2,6 Mg/ha/năm với lượng mưa là 637 mm ở vùng Trung tâm khô hạn của Myanmar. Trong đó MAI của các cây nhập ngoại sinh trưởng nhanh như Bạch đàn caman (Eucalyptus camaldulensis Dehn) không khác biệt nhiều so với 3 loài cây bản địa mọc chậm ở vùng Trung tâm khô hạn. Giá trị MAI thấp ở những nơi đất đá sỏi và bị xói mòn mạnh hơn. Ở vùng phía đông của đảo Sumba (Indonesia), MAI của rừng trồng Tếch (Tectona grandis L.) là khoảng 3,76 Mg/ha/năm tại nơi có 7 lượng mưa trung bình hàng năm là 500 mm và 4,49 Mg/ha/năm tại nơi có lượng mưa 1500 mm.

Rừng trồng tràm (Leucaena leucocephala de Wit) có giá trị MAI lớn hơn (9,62 Mg/ha/năm) tại nơi có lượng mưa 500 mm. Nghiên cứu cũng chứng minh rằng giá trị MAI của các loại rừng trồng cây mọc nhanh ở vùng khí hậu nhiệt đới khô hạn thường nhỏ hơn 20% so với vùng khí hậu nhiệt đới ẩm và bằng 1/3 giá trị của rừng trồng các cây mọc chậm. Đối với rừng trồng, nhiều nghiên cứu đã chứng minh có sự khác biệt rất lớn về khả năng hấp thụ cácbon giữa các loài khác nhau, giữa các vùng và các cách thức chăm sóc. Sự khác nhau về điều kiện môi trường ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp thụ cácbon ngay cả trong một vùng địa lý nhỏ.

Thêm vào đó cách thức chăm sóc, chẳng hạn như bón phân cũng làm tăng khả năng hấp thụ cacbon của các loài (Koskela và cs, 2000)[30]. Sự đa dạng về tỷ lệ hấp thụ cacbon còn được đánh giá thông qua tuổi của một số loài cây trồng phổ biến (Schroeder 1992[45]; FAO 2000[14]; FAO 2001[16]; FAO 2003[15]). Montagnini và Porras (1998)[39]; Shepherd và Montagnini (2001)[38] so sánh việc trồng hỗn loài 3 loài cây với việc trồng thuần loài ở vùng Trung Mỹ. Kết quả cho thấy khả năng tích luỹ cácbon của rừng trồng hỗn loài lớn hơn ở rừng trồng thuần loài có sinh trưởng mạnh nhất.

Dựa trên nghiên cứu về rừng thông (Pinus taeda) được trồng tại bãi thải ở miền Bắc Carolina (Oren và cs, 2001[42]), sau giai đoạn đầu sinh trưởng rất nhanh, cây sinh trưởng chậm lại và không hấp thụ cácbon từ khí quyển nhiều như mong đợi. Theo Johnsen và cs (2001)[25], ba nhân tố cần thiết để xác định lượng hấp thụ cácbon là: sự tăng lên của tổng lượng cacbon trong sinh khối cây đứng; tổng lượng cacbon giữ lại trong đất trong giai đoạn cuối vòng đời của cây; tổng lượng cacbon trong các sản phẩm được tạo từ gỗ Nghiên cứu khả năng hấp thụ Cacbon của rừng trồng keo catechu và bạch đàn Caman, tác giả Min Zaw OO và cs (2006)[37] đã tiến hành lập 19 ô tiêu chuẩn hình tròn (bán kính 10m) cho bạch đàn caman và 2 ô tiêu chuẩn cho keo catechu. Xác định đường kính tại vị trí 1,3 m (D1.3 > 1 cm 8 được tính toán sinh khối. Tính toán sinh khối (sinh khối thân và sinh khối rễ) cho cả cây trồng và cây mọc tự nhiên, theo công thức B = 0,0167 * DBH 2,46 * D0,322 (1) (công thức của Kyiono và cs, 2004)[28] B = 4,71 * Ht0,525 * BA1,02 *D0,931 (2) (công thức mô tả công thức của Kyiono và cs, 2005 dựa trên 66 loài và 445 cây ở vùng nhiệt đới) Trong đó: D: tỷ trọng cơ bản của gỗ (kg/m3) Ht: chiều cao cây (m) BA: tiết diện ngang thân cây tại vị trí 1,3 m (m2) Khối lượng thể tích của bạch đàn là 713 kg/m3 (Anonymous, 1991[7]); của keo catechu là 875 kg/m3 (Anonymous, 1993[8]).

Chỉ số D cho một số loài cây bản địa khác được tính bằng 550 kg/m3 (IPCC, chương trình kiểm kê khí nhà kính quốc gia, 2003[21]). Kết quả tính toán theo công thức (1) cho thấy tổng sinh khối của bạch đàn và keo lần lượt là 14,17 Mg/ha và 6,83 Mg/ha. Lượng sinh khối của bạch đàn và keo tính theo công thức (2) lần lượt là 14,83 Mg/ha và 10,62 Mg/ha Lượng sinh khối và cácbon không chỉ cố định trong các thành phần của cây mà tăng lên hàng năm theo tuổi cây. Từ đây nghiên cứu cũng tiến hành đánh giá lượng tăng sinh khối và trữ lượng cacbon trung bình hàng năm tại các khu rừng trồng keo catechu và bạch đàn caman.