Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu ngày càng nghiêm trọng, việc quản lý và bảo vệ tài nguyên rừng trở thành một nhiệm vụ cấp thiết. Khí CO2, một trong những khí nhà kính chính, đã tăng 45% kể từ năm 1750 đến năm 2019, với nồng độ hiện tại đạt khoảng 415 ppm, mức cao nhất trong hơn 3 triệu năm qua. Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ CO2 thông qua quá trình quang hợp, góp phần giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, diện tích rừng tự nhiên trên thế giới đã giảm khoảng 3% từ năm 1990 đến 2015, trong đó rừng nhiệt đới bị mất tới 10%. Việt Nam, với hơn 70% diện tích là đồi núi và hệ sinh thái rừng đa dạng, đặc biệt là rừng khô hạn tại Vườn quốc gia Núi Chúa, tỉnh Ninh Thuận, có tiềm năng lớn trong việc tích trữ carbon và phát triển dịch vụ môi trường rừng.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để tính toán khả năng tích trữ carbon trong chi trả dịch vụ môi trường rừng tại Vườn quốc gia Núi Chúa. Mục tiêu cụ thể gồm đánh giá hiện trạng tài nguyên rừng, xây dựng bản đồ sinh khối carbon và tính toán mức chi trả dịch vụ môi trường rừng, đồng thời đề xuất các giải pháp quản lý hiệu quả. Nghiên cứu sử dụng số liệu thực địa và ảnh vệ tinh thu thập trong giai đoạn 2017-2022, nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho công tác bảo vệ và phát triển bền vững hệ sinh thái rừng khô hạn tại khu vực này. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả chi trả dịch vụ môi trường rừng, góp phần giảm phát thải khí nhà kính và bảo tồn đa dạng sinh học.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS). Viễn thám là kỹ thuật thu thập dữ liệu từ xa qua vệ tinh hoặc máy bay, cho phép đo lường các thuộc tính của đối tượng nghiên cứu mà không cần tiếp xúc trực tiếp. GIS là hệ thống tích hợp phần cứng, phần mềm và dữ liệu địa lý để lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin không gian, hỗ trợ quản lý tài nguyên và ra quyết định.

Ba khái niệm chuyên ngành quan trọng được sử dụng gồm:

  • Sinh khối rừng: tổng khối lượng vật chất hữu cơ trong rừng, biểu thị khả năng tích trữ carbon.
  • Chỉ số thực vật NDVI: chỉ số đo độ phủ xanh và sức khỏe thực vật, được tính từ ảnh vệ tinh Landsat 8.
  • Chi trả dịch vụ môi trường rừng (PFES): cơ chế tài chính nhằm khuyến khích bảo vệ và phát triển rừng thông qua việc trả tiền cho các chủ rừng hoặc người quản lý rừng dựa trên giá trị dịch vụ môi trường mà rừng cung cấp.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu thực địa từ các ô tiêu chuẩn (OTC) đo đạc đường kính, chiều cao cây và tên loài, cùng với ảnh vệ tinh quang học (Landsat 8, Sentinel 2) và ảnh radar (ALOS-2 PALSAR-2) thu thập trong giai đoạn 2017-2022. Dữ liệu ảnh được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng như ArcGIS, ENVI để hiệu chỉnh hình học, khí quyển và chiết xuất các thông số tán xạ ngược, kết cấu (texture) từ ảnh radar.

Phương pháp phân tích sử dụng hồi quy tuyến tính đơn biến và đa biến để xây dựng mô hình tính toán sinh khối rừng dựa trên các chỉ số ảnh vệ tinh và dữ liệu thực địa. Mô hình được kiểm định bằng bộ dữ liệu validation với các chỉ số đánh giá như hệ số tương quan R² và sai số trung bình RMSE. Mô hình tối ưu được lựa chọn để xây dựng bản đồ sinh khối rừng phân loại theo tiêu chí trữ lượng giàu, trung bình và nghèo.

Phương pháp tính trữ lượng carbon dựa trên kết quả bản đồ sinh khối, kết hợp với các hệ số chuyển đổi và quy định pháp lý về chi trả dịch vụ môi trường rừng tại Việt Nam. Nghiên cứu cũng tổng hợp các văn bản pháp luật liên quan như Luật Lâm nghiệp 2017, Nghị định 99/2010/NĐ-CP và các Thông tư hướng dẫn để xác định mức chi trả và đối tượng chi trả phù hợp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng tài nguyên rừng tại Vườn quốc gia Núi Chúa: Diện tích rừng là 29.856 ha với địa hình đồi núi phức tạp, khí hậu khô hạn đặc trưng. Đa dạng sinh học phong phú nhưng chịu áp lực từ biến đổi khí hậu và khai thác tài nguyên. Độ che phủ rừng đạt trên 40%, trong đó rừng giàu chiếm khoảng 35%, rừng trung bình 40%, và rừng nghèo 25%.

  2. Mô hình tính toán sinh khối rừng: Mô hình đa biến kết hợp 8 chỉ số cấu trúc ảnh radar, chỉ số thực vật NDVI và chiều cao cây đạt hệ số tương quan R² khoảng 0.85, sai số RMSE thấp, cho phép ước tính sinh khối chính xác. Bản đồ sinh khối năm 2022 cho thấy tổng sinh khối rừng trung bình đạt khoảng 150 tấn/ha, trong đó rừng giàu có sinh khối trên 200 tấn/ha chiếm 30% diện tích.

  3. Khả năng tích trữ carbon và mức chi trả dịch vụ môi trường: Tổng trữ lượng carbon ước tính tại Vườn quốc gia Núi Chúa đạt khoảng 4.500 tấn, tương đương hấp thụ khoảng 16.500 tấn CO2. Mức chi trả dịch vụ môi trường rừng được đề xuất dựa trên Nghị định 147/2016/NĐ-CP, với mức chi trả trung bình khoảng 36 đồng/kWh điện cho các nhà máy thủy điện và 52 đồng/m3 nước sạch, tổng số tiền chi trả ước tính đạt hàng tỷ đồng mỗi năm.

  4. Bất cập trong chi trả dịch vụ môi trường hiện nay: Hình thức chi trả chủ yếu là gián tiếp qua Quỹ Bảo vệ và Phát triển rừng, chi trả trực tiếp còn hạn chế. Mức chi trả chưa phản ánh đầy đủ giá trị tích trữ carbon và chưa có quy định cụ thể cho các cơ sở sản xuất công nghiệp sử dụng nguồn nước.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô hình sinh khối phù hợp với các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam và quốc tế, khẳng định hiệu quả của việc kết hợp dữ liệu viễn thám quang học và radar trong đánh giá tài nguyên rừng. Bản đồ sinh khối cung cấp công cụ trực quan để quản lý và phân vùng rừng theo khả năng tích trữ carbon, hỗ trợ chính sách chi trả dịch vụ môi trường.

Mức chi trả dịch vụ môi trường hiện tại chưa tương xứng với tiềm năng hấp thụ carbon của rừng, đặc biệt là nhóm dịch vụ môi trường liên quan đến giảm phát thải khí nhà kính. So sánh với các quốc gia như Costa Rica và Mexico, Việt Nam cần hoàn thiện cơ chế chi trả, mở rộng đối tượng và tăng mức chi trả để khuyến khích bảo vệ rừng hiệu quả hơn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố sinh khối theo lớp rừng và bảng thống kê mức chi trả dịch vụ môi trường theo từng nhóm đối tượng, giúp minh bạch và dễ dàng theo dõi hiệu quả chính sách. Việc áp dụng công nghệ viễn thám và GIS không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn giảm chi phí và thời gian khảo sát thực địa.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường áp dụng công nghệ viễn thám và GIS trong quản lý rừng: Đẩy mạnh sử dụng các mô hình sinh khối và bản đồ tích trữ carbon để cập nhật thường xuyên hiện trạng rừng, phục vụ cho việc ra quyết định và giám sát hiệu quả chi trả dịch vụ môi trường. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; Chủ thể: Ban quản lý Vườn quốc gia Núi Chúa, Sở Tài nguyên và Môi trường.

  2. Hoàn thiện cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng: Xây dựng chính sách chi trả trực tiếp cho các cơ sở sản xuất công nghiệp sử dụng nguồn nước, mở rộng đối tượng chi trả dựa trên lượng phát thải carbon thực tế, đồng thời tăng mức chi trả phù hợp với giá trị tích trữ carbon. Thời gian thực hiện: 2-3 năm; Chủ thể: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Bộ Tài nguyên và Môi trường.

  3. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và các bên liên quan: Tổ chức các chương trình đào tạo, hội thảo về lợi ích của chi trả dịch vụ môi trường rừng và vai trò của rừng trong giảm phát thải khí nhà kính, nhằm tăng cường sự tham gia và hợp tác của người dân địa phương. Thời gian thực hiện: liên tục; Chủ thể: Ban quản lý Vườn quốc gia, các tổ chức phi chính phủ.

  4. Phát triển thị trường tín chỉ carbon trong lĩnh vực lâm nghiệp: Khuyến khích các doanh nghiệp trong và ngoài nước tham gia mua bán tín chỉ carbon từ rừng, tạo nguồn tài chính bền vững cho công tác bảo vệ và phát triển rừng. Thời gian thực hiện: 3-5 năm; Chủ thể: Bộ Tài chính, Bộ Công Thương, các doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý và hoạch định chính sách môi trường: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực tiễn để xây dựng và điều chỉnh chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành khoa học môi trường, lâm nghiệp: Tài liệu tham khảo về ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong đánh giá sinh khối rừng và tính toán tích trữ carbon, đồng thời cung cấp phương pháp luận và mô hình phân tích dữ liệu.

  3. Các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng địa phương: Hiểu rõ hơn về giá trị dịch vụ môi trường rừng và cơ chế chi trả, từ đó tham gia tích cực vào công tác bảo vệ và phát triển rừng tại địa phương.

  4. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực tín chỉ carbon và dịch vụ môi trường: Cung cấp thông tin về tiềm năng tích trữ carbon của rừng khô hạn và cơ chế chi trả dịch vụ môi trường, hỗ trợ quyết định đầu tư và phát triển thị trường carbon.

Câu hỏi thường gặp

  1. Viễn thám và GIS có vai trò gì trong quản lý tài nguyên rừng?
    Viễn thám cung cấp dữ liệu ảnh vệ tinh đa phổ và radar giúp đánh giá hiện trạng rừng, trong khi GIS hỗ trợ lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian. Kết hợp hai công nghệ này giúp xây dựng bản đồ sinh khối chính xác, phục vụ quản lý và bảo vệ rừng hiệu quả.

  2. Làm thế nào để tính toán sinh khối rừng từ ảnh vệ tinh?
    Sinh khối được ước tính thông qua mô hình hồi quy tuyến tính đa biến, sử dụng các chỉ số như NDVI, thông số tán xạ ngược radar và dữ liệu thực địa. Mô hình được kiểm định bằng bộ dữ liệu độc lập để đảm bảo độ chính xác.

  3. Chi trả dịch vụ môi trường rừng là gì và tại sao cần thiết?
    Chi trả dịch vụ môi trường rừng là cơ chế tài chính nhằm khuyến khích bảo vệ rừng bằng cách trả tiền cho các chủ rừng dựa trên giá trị dịch vụ môi trường mà rừng cung cấp, như điều tiết nước, bảo tồn đa dạng sinh học và tích trữ carbon. Đây là công cụ quan trọng để giảm phát thải khí nhà kính và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.

  4. Mức chi trả dịch vụ môi trường rừng hiện nay được xác định như thế nào?
    Mức chi trả được quy định theo từng loại dịch vụ và đối tượng sử dụng, ví dụ như 36 đồng/kWh điện cho nhà máy thủy điện, 52 đồng/m3 nước sạch. Mức chi trả còn phụ thuộc vào trạng thái rừng, mục đích sử dụng và độ khó khăn trong bảo vệ.

  5. Làm sao để nâng cao hiệu quả chi trả dịch vụ môi trường rừng tại Việt Nam?
    Cần hoàn thiện chính sách chi trả, mở rộng đối tượng và hình thức chi trả trực tiếp, tăng cường ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để giám sát, đồng thời phát triển thị trường tín chỉ carbon và nâng cao nhận thức cộng đồng về giá trị dịch vụ môi trường rừng.

Kết luận

  • Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS đã thành công trong việc xây dựng mô hình tính toán sinh khối và bản đồ tích trữ carbon tại Vườn quốc gia Núi Chúa, với độ chính xác cao (R² ~ 0.85).
  • Tổng trữ lượng carbon rừng tại khu vực đạt khoảng 4.500 tấn, tương đương hấp thụ 16.500 tấn CO2, khẳng định vai trò quan trọng của rừng khô hạn trong giảm phát thải khí nhà kính.
  • Mức chi trả dịch vụ môi trường rừng hiện tại còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào nhóm dịch vụ phòng hộ đầu nguồn và chưa phản ánh đầy đủ giá trị tích trữ carbon.
  • Đề xuất hoàn thiện cơ chế chi trả, tăng cường ứng dụng công nghệ và phát triển thị trường tín chỉ carbon nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ và phát triển rừng.
  • Nghiên cứu mở ra hướng đi mới cho quản lý tài nguyên rừng bền vững tại Việt Nam, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và hội nhập quốc tế.

Next steps: Triển khai áp dụng mô hình sinh khối trong giám sát thường xuyên, hoàn thiện chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng, và phát triển thị trường tín chỉ carbon trong 3-5 năm tới.

Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và doanh nghiệp cần phối hợp chặt chẽ để khai thác hiệu quả tiềm năng dịch vụ môi trường rừng, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững.