I. Tổng Quan Nghiên Cứu Trữ Lượng Carbon Rừng Khộp Gia Lai
Nghiên cứu về trữ lượng carbon rừng và sinh khối rừng đã được quan tâm từ sớm, nhằm quản lý chu trình carbon, yếu tố quan trọng đối với dinh dưỡng và năng suất rừng. Các nghiên cứu ban đầu tập trung vào vai trò của diệp lục trong quá trình quang hợp. Chương trình Sinh học Quốc tế (1964) và Sinh quyển Con người (1971) thúc đẩy nghiên cứu sinh khối, tập trung vào đồng cỏ, savan, rừng rụng lá và rừng mưa thường xanh. Dajoz (1971) đã tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái. Các nghiên cứu chỉ ra rằng rừng, dù chỉ chiếm 21% diện tích đất, nhưng sinh khối thực vật chiếm 75% tổng sinh khối trên cạn. Lượng carbon tích lũy bởi rừng chiếm 47% tổng lượng carbon trên trái đất. Do đó, chuyển đổi đất rừng ảnh hưởng mạnh mẽ đến chu trình carbon. Các nghiên cứu hiện nay tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến tích lũy và phát thải carbon của thảm thực vật rừng.
1.1. Lịch Sử Nghiên Cứu Sinh Khối Rừng Trên Thế Giới
Từ năm 1840, các nhà khoa học đã nghiên cứu sâu về sinh lý thực vật, đặc biệt là vai trò của diệp lục trong quá trình quang hợp. Liebig đã định lượng tác động của thực vật đến không khí và phát triển định luật "tối thiểu". Shelford phát triển định luật này thành định luật "năng suất". Lieth (1957) tổng kết nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng, thể hiện năng suất trên bản đồ thế giới. Chương trình Sinh học Quốc tế (1964) và Sinh quyển Con người (1971) thúc đẩy mạnh mẽ nghiên cứu sinh khối, tập trung vào đồng cỏ, savan, rừng rụng lá và rừng mưa thường xanh.
1.2. Vai Trò Của Rừng Trong Chu Trình Carbon Toàn Cầu
Rừng đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon toàn cầu. Mặc dù chỉ chiếm 21% diện tích đất, sinh khối thực vật của rừng chiếm 75% tổng sinh khối trên cạn. Lượng tăng trưởng hàng năm của rừng chiếm 37%. Lượng carbon tích lũy bởi rừng chiếm 47% tổng lượng carbon trên trái đất. Chuyển đổi đất rừng thành các loại hình sử dụng đất khác có tác động mạnh mẽ đến chu trình carbon. Các hoạt động lâm nghiệp và thay đổi sử dụng đất, đặc biệt là suy thoái rừng nhiệt đới, làm tăng lượng CO2 trong khí quyển.
II. Thách Thức Trong Xác Định Trữ Lượng Carbon Rừng Khộp
Xác định trữ lượng carbon trong các hệ sinh thái rừng, đặc biệt là rừng tự nhiên nhiệt đới, là một thách thức lớn. Việc này không chỉ quan trọng đối với việc kiểm kê khí nhà kính của từng quốc gia mà còn có vai trò trong thương mại hóa giá trị hấp thụ CO2 của rừng. Quá trình biến đổi carbon trong hệ sinh thái được xác định từ cân bằng carbon, bao gồm lượng carbon đi vào hệ thống thông qua quang hợp và tiếp thu các chất hữu cơ khác, và lượng carbon mất đi từ quá trình hô hấp, lửa, khai thác, sinh vật chết. Việc xác định đầy đủ sinh khối rừng là không dễ dàng, đặc biệt là sinh khối của hệ rễ và đất rừng.
2.1. Các Phương Pháp Điều Tra Carbon Trong Rừng
Các phương pháp điều tra carbon và động thái biến đổi carbon trong rừng có thể được tóm tắt thành 4 nhóm lớn: phương pháp dựa trên đo đếm các bể carbon, phương pháp dựa trên đo đếm các dòng carbon, phương pháp dựa trên công nghệ viễn thám và phương pháp mô hình hóa (IPCC, 2000). Ilic (2000) và Mc Kenzie (2001) đã thực hiện nghiên cứu toàn diện về lượng carbon tích lũy của rừng. Theo Mc Kenzie, carbon trong hệ sinh thái rừng thường tập trung ở thảm thực vật sống, vật rơi rụng, rễ cây và đất rừng.
2.2. Khó Khăn Trong Xác Định Sinh Khối Rừng
Việc xác định đầy đủ sinh khối rừng là một thách thức, đặc biệt là sinh khối của hệ rễ và đất rừng. Các nhà sinh thái rừng đã dành sự quan tâm đặc biệt đến nghiên cứu sự khác nhau về sinh khối rừng ở các vùng sinh thái. Tuy nhiên, việc làm sáng tỏ vấn đề này đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn nữa để đưa ra những dẫn liệu mang tính thực tiễn và có sức thuyết phục cao. Hiện tại có 3 cách tiếp cận trong việc xác định sinh khối và trữ lượng carbon của các hệ sinh thái rừng.
III. Phương Pháp Xác Định Trữ Lượng Carbon Rừng Khộp Gia Lai
Hiện tại, có ba cách tiếp cận chính trong việc xác định sinh khối rừng và trữ lượng carbon của các hệ sinh thái rừng. Thứ nhất, dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối rừng với kích thước của cây hoặc từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học. Thứ hai, xác định sinh khối rừng bằng cách đo trực tiếp quá trình sinh lý điều khiển cân bằng carbon trong hệ sinh thái. Thứ ba, sử dụng phương pháp phân tích hiệp phương sai dòng xoáy, cho phép định lượng sự thay đổi của lượng CO2 theo mặt phẳng đứng của tán rừng. Các nhà khoa học đã cố gắng xác định quy mô của các vùng dự trữ carbon toàn cầu và sự đóng góp của rừng vào các vùng dự trữ.
3.1. Phương Pháp Dựa Trên Mối Liên Hệ Giữa Sinh Khối Và Kích Thước Cây
Phương pháp này dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối rừng với kích thước của cây hoặc từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học. Hướng tiếp cận này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và châu Âu (Whittaker, 1966; Tritton và Hornbeck, 1982; Smith và Brand, 1983). Tuy nhiên, do khó khăn trong việc thu thập rễ cây nên hướng tiếp cận này chủ yếu dùng để xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất.
3.2. Phương Pháp Đo Trực Tiếp Quá Trình Sinh Lý
Phương pháp này xác định sinh khối rừng bằng cách đo trực tiếp quá trình sinh lý điều khiển cân bằng carbon trong hệ sinh thái. Cách này bao gồm việc đo cường độ quang hợp và hô hấp cho từng thành phần trong hệ sinh thái rừng (lá, cành, thân, rễ), sau đó ngoại suy ra lượng CO2 tích luỹ trong toàn bộ hệ sinh thái. Các nhà sinh thái rừng thường sử dụng tiếp cận này để dự tính tổng sản lượng nguyên, hô hấp của hệ sinh thái và sinh khối hiện có của nhiều dạng rừng trồng hỗn giao ở Bắc Mỹ (Botkin và cộng sự, 1970; Woodwell và Botkin, 1970).
3.3. Phương Pháp Phân Tích Hiệp Phương Sai Dòng Xoáy
Phương pháp này được phát triển trong những năm gần đây với sự hỗ trợ của kỹ thuật vi khí tượng học (Micrometeological techniques). Phương pháp này đã cho phép định lượng sự thay đổi của lượng CO2 theo mặt phẳng đứng của tán rừng. Căn cứ vào tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ, số liệu CO2 theo mặt phẳng đứng sẽ được sử dụng để dự đoán lượng carbon đi vào và đi ra khỏi hệ sinh thái rừng theo định kỳ từng giờ, từng ngày, từng năm.
IV. Kết Quả Nghiên Cứu Trữ Lượng Carbon Tại Rừng Khộp Gia Lai
Nghiên cứu tại Gia Lai tập trung vào xác định trữ lượng carbon ở các trạng thái rừng khộp khác nhau. Các kết quả cho thấy sự khác biệt đáng kể về sinh khối và trữ lượng carbon giữa các trạng thái rừng. Sinh khối cây cá thể ưu thế, sinh khối tầng cây cao, sinh khối cây bụi thảm tươi và vật rơi rụng đều được đánh giá. Mối quan hệ giữa sinh khối, trữ lượng carbon với các nhân tố điều tra rừng cũng được phân tích. Các phương pháp xác định sinh khối và trữ lượng carbon ở các trạng thái rừng khộp tại Gia Lai được đề xuất.
4.1. Sinh Khối Cây Cá Thể Ưu Thế Trong Rừng Khộp Gia Lai
Nghiên cứu tập trung vào sinh khối tươi của các loài cây ưu thế theo cấp đường kính. Sinh khối tươi trung bình các bộ phận của các loài cây ưu thế cũng được xác định. Hàm lượng nước trung bình ở các bộ phận cây ưu thế được đo lường. Sinh khối khô và cấu trúc sinh khối khô các bộ phận cây ưu thế trong lâm phần rừng khộp được phân tích.
4.2. Trữ Lượng Carbon Toàn Lâm Phần Rừng Khộp Gia Lai
Trữ lượng carbon toàn lâm phần rừng khộp được xác định. Cấu trúc trữ lượng carbon toàn lâm phần rừng khộp cũng được phân tích. Mối quan hệ giữa trữ lượng carbon của tầng cây cao với tổng tiết diện ngang và trữ lượng rừng khộp được nghiên cứu. Các phương trình xác định sinh khối và lượng carbon tích lũy trong cây cá thể ưu thế của rừng khộp được xây dựng.
4.3. Mối Quan Hệ Giữa Sinh Khối Và Các Yếu Tố Điều Tra Rừng
Mối quan hệ giữa sinh khối cây cá thể với đường kính thân cây (D1.3) được phân tích. Mối quan hệ giữa sinh khối dưới mặt đất và sinh khối trên mặt đất của cây cá thể ưu thế trong lâm phần rừng khộp được nghiên cứu. Mối quan hệ giữa sinh khối khô với sinh khối tươi cây cá thể ưu thế được xác định. Mối quan hệ giữa tổng sinh khối tầng cây cao với tổng tiết diện ngang và trữ lượng rừng khộp được phân tích.
V. Đề Xuất Giải Pháp Quản Lý Trữ Lượng Carbon Rừng Khộp
Dựa trên kết quả nghiên cứu, các giải pháp quản lý rừng bền vững và tăng cường carbon sequestration được đề xuất. Các chính sách bảo tồn rừng khộp và giảm phát thải carbon cần được xây dựng và thực thi. Việc tái sinh rừng khộp và phục hồi trữ lượng carbon là cần thiết. Các phương pháp đo đạc sinh khối rừng và tính toán trữ lượng carbon cần được chuẩn hóa và áp dụng rộng rãi. Cần có sự phối hợp giữa các bên liên quan để bảo vệ và phát triển rừng khộp.
5.1. Chính Sách Bảo Tồn Rừng Khộp Và Giảm Phát Thải Carbon
Cần xây dựng và thực thi các chính sách bảo tồn rừng khộp và giảm phát thải carbon. Các chính sách này cần khuyến khích người dân tham gia vào công tác bảo vệ và phát triển rừng. Cần có cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng để tạo động lực cho người dân bảo vệ rừng.
5.2. Tái Sinh Rừng Khộp Và Phục Hồi Trữ Lượng Carbon
Việc tái sinh rừng khộp và phục hồi trữ lượng carbon là cần thiết. Cần có các chương trình trồng rừng và phục hồi rừng khộp. Cần áp dụng các biện pháp lâm sinh phù hợp để tăng cường sinh trưởng và phát triển của rừng.
VI. Tương Lai Nghiên Cứu Trữ Lượng Carbon Rừng Khộp Gia Lai
Nghiên cứu về trữ lượng carbon rừng khộp cần tiếp tục được đẩy mạnh. Cần có các nghiên cứu sâu hơn về tác động của biến đổi khí hậu đến trữ lượng carbon rừng. Cần phát triển các mô hình ước tính trữ lượng carbon chính xác hơn. Cần có sự hợp tác quốc tế để chia sẻ kinh nghiệm và kiến thức về quản lý rừng bền vững và giảm phát thải carbon. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nỗ lực giảm phát thải khí nhà kính.
6.1. Nghiên Cứu Tác Động Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Trữ Lượng Carbon
Cần có các nghiên cứu sâu hơn về tác động của biến đổi khí hậu đến trữ lượng carbon rừng. Biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của rừng, cũng như đến quá trình phân hủy vật chất hữu cơ trong rừng. Cần đánh giá các tác động này để có các biện pháp ứng phó phù hợp.
6.2. Phát Triển Mô Hình Ước Tính Trữ Lượng Carbon Chính Xác Hơn
Cần phát triển các mô hình ước tính trữ lượng carbon chính xác hơn. Các mô hình này cần dựa trên các dữ liệu thực tế về sinh khối rừng, trữ lượng carbon và các yếu tố môi trường. Cần sử dụng các công nghệ tiên tiến như viễn thám và GIS để thu thập dữ liệu và xây dựng mô hình.
