Nghiên cứu khả năng hấp thụCO2 của trạng thái rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên sau khai thác ki ệt tại tỉnhThái Nguyên

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công tr ình nghiên cứu khoa học của bản
thân tôi, công
trình được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Võ Đại Hải và
PGS.TS. Lê Sỹ
Trung trong thời gian từ năm 2008 đến 2011. Các số liệu và kết quả nghiên
cứu trình
bày trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong các công
trình nào
khác, nếu có gì sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Thái Nguyên, ngày 02 tháng 12 năm
2011
Người viết cam đoan

NCS. Nguy ễn Thanh Tiến


LỜI CẢM ƠN
Luận án này được hoàn thành tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
theo chương tr ình đào tạo tiến sĩ giai đoạn 2008 - 2011.
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án, tác giả đã nhận được sự
quan tâm, giúp đ ỡ của Ban giám hiệu, Khoa Đào tạo sau Đại học, Khoa Lâm
Nghiệp trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên,... cùng các th ầy cô giáo trường
Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, nhân d ịp này tác giả xin chân thành c ảm ơn về sự
giúp đỡ quý báu và có hi ệu quả đó.
Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng nhất đến
PGS.TS. Võ Đại Hải, PGS.TS. Lê S ỹ Trung với tư cách là ngư ời hướng dẫn khoa
học đã dành nhiều thời gian và công s ức giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án này.
Xin chân thành c ảm ơn Khoa Lâm nghi ệp - nơi tác giả đang công tác cùng
các thầy, cô giáo trong khoa đ ã tạo mọi điều kiện về thời gian và công vi ệc để tác

giả học tập và hoàn thành lu ận án.
Tác giả xin cảm ơn Sở NN & PTNT, Chi c ục Kiểm lâm tỉnh Thái Nguyên,
UBND, Phòng NN & PTNT, các H ạt Kiểm lâm, các Công ty Lâm nghi ệp, Lâm
trường,... trên địa bàn 3 huyện Võ Nhai, Định Hóa và Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả triển khai thu thập số liệu ngoại nghiệp.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới người thân trong gia đ ình và bàn bè
gần xa đã động viên, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án này.
Tác giả

Nguyễn Thanh Tiến


MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU V À TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN..............i
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................iii
DANH MỤC CÁC HÌNH ...................................................................................v
PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...........................................5
1.1.Trên thế giới ..................................................................................................5
1.1.1. Nghiên c ứu sinh khối rừng ....................................................................5
1.1.2. Nghiên c ứu khả năng hấp thụ CO 2 của rừng ..........................................11
1.2. Ở Việt Nam ..................................................................................................17
1.2.1. Nghiên c ứu sinh khối rừng ...................................................................17
1.2.2. Nghiên c ứu khả năng hấp thụ CO 2 của rừng .........................................19
1.2.3. Những nghiên cứu rừng trạng thái IIB ..................................................23
1.2.4. Những nghiên cứu trạng thái rừng IIB tại Thái Nguy ên .......................27
1.3. Nhận định và đánh giá ..................................................................................27
Chương 2: N ỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU............................30
2.1. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................30

2.2. Phương pháp nghiên c ứu ..............................................................................30
2.2.1. Cách ti ếp cận của đề tài........................................................................30
2.2.2. Phương pháp k ế thừa số liệu, t ài liệu ....................................................32
2.2.3. Phương pháp l ập ô tiêu chuẩn ..............................................................32
2.2.4. Phương pháp nghiên c ứu sinh khối cây ti êu chuẩn ...............................33
2.2.5. Phương pháp nghiên c ứu sinh khối tầng tầng cây dưới tán ...................35
2.2.6. Phương pháp nghiên c ứu sinh khối vật r ơi rụng ...................................35
2.2.7. Phương pháp l ấy mẫu đất dưới tán rừng ...............................................35
2.3. Phương pháp x ử lý số liệu ............................................................................35
2.3.1. Đặc điểm cấu trúc rừng IIB .................................................................35
2.3.2. Xác đ ịnh sinh khối rừng II B................................................................36


2.3.3. Xác đ ịnh lượng CO 2 hấp thụ ...............................................................39
2.3.4. Phương pháp xây d ựng mối quan hệ giữa các đại l ượng ......................41
2.3.5. Đề xuất phương pháp xác đ ịnh sinh khối và lượng CO2 hấp thụ của rừng
tự nhiên phục hồi sau khai thác kiệt (trạng thái IIB) ............................................41
Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHI ÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHI ÊN
CỨU....................................................................................................................42
3.1. Điều kiện tự nhiên ........................................................................................42
3.1.1. Vị trí địa lý.........................................................................................42
3.1.2. Địa hình, địa thế .................................................................................43
3.1.3. Khí h ậu, thủy văn ...............................................................................43
3.1.4. Địa chất, thổ nhưỡng ..........................................................................45
3.1. 5. Hiện trạng đất đai v à tài nguyên rừng ................................................45
3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội..............................................................................46
3.2.1. Dân tộc, dân số và lao động ................................................................46
3.2.2. Giáo d ục, y tế ......................................................................................47
3.2.3. Cơ s ở hạ tầng ......................................................................................48
3.3. Nhận xét và đánh giá chung ..........................................................................48

3.3.1. Thuận lợi ............................................................................................48
3.3.2. Khó khăn ............................................................................................49
Chương 4: K ẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................50
4.1. Nghiên cứu một số đặc điểm rừng thứ sinh phục hồi tự nhi ên trạng thái IIB tại
tỉnh Thái Nguyên.................................................................................................50
4.1.1. Diện tích rừng IIB tại Thái Nguy ên......................................................50
4.1.2. Một số đặc điểm cấu trúc tr ạng thái rừng IIB tại tỉnh Thái Nguy ên ......51
4.2. Nghiên cứu sinh khối rừng thứ sinh phục hồi tự nhi ên trạng thái IIB tại tỉnh
Thái Nguyên........................................................................................................57
4.2.1. Sinh khối cây cá lẻ ...............................................................................57
4.2.2. Sinh kh ối tầng cây gỗ...........................................................................64
4.2.3. Sinh kh ối tầng cây dưới tán ..................................................................69


4.2.4. Sinh kh ối vật rơi rụng ..........................................................................74
4.2.5. Tổng sinh khối to àn lâm phần rừng phục hồi tự nhi ên trạng thái IIB tại
tỉnh Thái Nguyên.................................................................................................79
4.3. Nghiên cứu lượng CO2 hấp thụ và mối quan hệ giữa sinh khối, l ượng CO 2 hấp
thụ rừng thứ sinh phục hồi trạng thái IIB với các nhân tố điều tra ........................82
4.3.1. Nghiên c ứu lượng CO2 hấp thụ của rừng phục hồi tự nhiển trạng thái IIB
tại Thái Nguyên. ..................................................................................................83
4.3.2. Nghiên c ứu mối quan hệ sinh khối, l ượng CO2 hấp thụ rừng thứ sinh
phục hồi tự nhiên trạng thái IIB vớ i các nhân tố điều tra ......................................98
4.4. Đề xuất một số ứng dụng trong việc xác định sinh khối v à lượng CO 2 hấp thụ
rừng thứ sinh phục hồi tự nhi ên trạng thái IIB tỉnh Thái Nguy ên .........................105
4.4.1. Đề xuất ứng dụng xác định sinh khối v à lượng CO2 hấp thụ cây cá lẻ ..105
4.4.2. Đề xuất ứng dụng xác định sinh khối khô v à lượng CO2 hấp thụ trong
tầng cây dưới tán thông qua sinh kh ối tươi tầng cây dưới tán...............................107
4.4.3. Đề xuất ứng dụng xác định sinh khối khô v à lượng CO2 tích lũy trong vật
rơi rụng thông qua sinh khối tươi vật rơi rụng......................................................107

4.4.4. Đề xuất ứng dụng xác định sinh khối v à lượng CO2 hấp thụ bởi tầng cây
gỗ với các nhân tố điều tra lâm phần ....................................................................107
4.4.5.Đề xuất ứng dụng xác định tổng sinh khối v à lượng CO2 hấp thụ toàn lâm
phần với các nhân t ố điều tra lâm phần ................................................................107
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................108
Kết luận ...............................................................................................................108
Kiến nghị.............................................................................................................111
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................112
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Đ Ã CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN ...........................................................................................................120
PHỤ LỤC............................................................................................................121


i

DANH MỤC CÁC KÝ HI ỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN
Cây bụi, thảm tươi
CBTT
Cơ chế phát triển sạch (Clean Development Mechanism )
CDM:

Xã Cù Vân

CV:

Đường kính ở vị trí cách mặt đất 1,3 mét (cm)

D1.3:

Dưới mặt đất

DMĐ:
FAO:

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc(Food and
Agriculture Organization of the United Na tions)
Tổng tiết diện ngang lâm phần (m2)

G:

Tỷ lệ % tiết diện ngang của loài so với tổng tiết diện ngang của

Gi%

lâm phần (m2)
Chiều cao cây từ mặt đất đến đỉnh sinh trưởng. (m)

HVN:

Ký hiệu trạng thái rừng phục hồi tự nhiên

IIB:

Chỉ số quan trọng của loài

IV%

Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản

JICA

Trữ lượng lâm phần (m3)

M:

Lượng CO2 hấp thụ toàn lâm phần (tấn/ha)

MCO2

Khối lượng mẫu tươi bộ phận i của cây cá thể (kg)

mi

Khối lượng mẫu khô của bộ phận i sau khi sấy ở 1050C

Mki

Mật độ lâm phần (cây/ha)

N:

Tỷ lệ % số cây của loài so với tổng số cây trong lâm ph ần

Ni%

Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

NN&PTNT

Xã Nghinh Tường

NT:

Ô tiêu chuẩn (hay ô sơ cấp)

OTC:

Sinh khối tươi, khô cây b ụi, thảm tươi (tấn/ha)

PCBTT/ha

Sinh khối tươi, khô cây tầng cao (tấn/ha)

PCC/ha

Xã Phú Đình

PĐ:

Sinh khối tươi hoặc khô của cành cây (kg)

Pi-C


ii

Pi-L
Pi-R
Pi-T
Pki

PL:
PLP
POTC
Pti
PVRR
QC:
QK:
REDD:

Sinh khối tươi hoặc khô của lá cây (kg)
Sinh khối tươi hoặc khô của rễ cây (kg)
Sinh khối tươi hoặc khô của thân cây (kg)
Sinh khối bộ phận i cây cá thể (thân, cành, lá, r ễ) (kg)
Xã Phúc Lương
Sinh khối tươi, khô toàn lâm ph ần (tấn/ha)
Sinh khối tươi, khô tầng cây gỗ trong OTC 2500m 2
Sinh khối tươi bộ phận i của cây cá thể (kg)
Sinh khối tươi, khô vật rơi rụng (tấn/ha)
Xã Quân Chu
Xã Quy Kỳ
Giảm phát thải khí nhà kính do m ất rừng ở các nước đang phát
triển(Reduced Emission from Deforestation in Degradation
Countries)

SKkhô
SKtươi
TMĐ:
TN:
TT:
UNFCCC:

USD:
VC:
VRR

Sinh khối khô
Sinh khối tươi
Trên mặt đất
Xã Thượng Nung
Xã Tân Thịnh
Công ước khung về biến đổi khí hậu của Liên hợp quốc (United
Nations Framework Convention on Climate Change)
United States dollar (Đô la M ỹ)
Xã Vũ Chấn
Vật rỏi rụng


iii

Bảng
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10

4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20
4.21
4.22

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN ÁN
Tên bảng

Trang

Diện tích rừng tự nhiên phục hồi trạng thái IIB tại Thái Nguyên

50

Phân bố diện tích trạng thái rừng phục hồi tại khu vực nghiên cứu

50

Công thức tổ thành tầng cây gỗ trạng thái rừng IIB tại Thái Nguyên

52

Tầng cây dưới tán chủ yếu dưới tán rừng IIB tại Thái Nguyên

55

Sinh khối tươi cây cá lẻ các loài ưu thế rừng IIB tại Thái Nguy ên

57

Sinh khối khô cây cá lẻ các loài ưu thế rừng IIB tại Thái N guyên

61

Sinh khối tươi tầng cây gỗ trạng thái rừng IIB tại tỉnh Thái Nguy ên

65

Sinh khối khô tầng cây gỗ trạng thái rừng IIB tại tỉnh Thái Nguyên

68

Sinh khối tươi cây bụi, thảm tươi trạng thái IIB tại Thái Nguyên

70

Cấu trúc sinh khối tươi cây bụi, thảm tươi trạng thái rừng IIB tại tỉnh

Thái Nguyên

71

Sinh khối khô cây bụi, thảm t ươi trạng thái IIB tại Thái Nguy ên

73

Cấu trúc sinh khối khô cây bụi, thảm tươi ở trạng thái rừng IIB
tại tỉnh Thái Nguy ên

74

Sinh khối tươi vật rơi rụng dưới tán rừng IIB tại Thái Nguyên

75

Cấu trúc sinh khối tươi vật rơi rụng trạng thái rừng IIB tại tỉnh Thái Nguy ên

76

Sinh khối khô vật rơi rụng dưới tán rừng IIB tại Thái Nguy ên

77

Cấu trúc sinh khối khô vật r ơi rụng trạng thái rừng IIB tại tỉnh Thái
Nguyên

78

Cấu trúc sinh khối t ươi trạng thái rừng IIB tỉnh Thái Nguy ên

79

Cấu trúc sinh khối khô trạng thái rừng IIB tỉnh Thái Nguyên

81

Khả năng hấp thụ CO2 cây cá lẻ các loài ưu thế rừng IIB

83

Cấu trúc lượng CO2 hấp thụ cây cá lẻ các loại cây ưu thế ở rừng IIB tại
Thái Nguyên

85

Khả năng hấp thụ CO2 tầng cây gỗ rừng IIB tại Thái Nguyên

87

Lượng CO2 hấp thụ ở tầng cây dưới tán dưới tán rừng phục hồi tự nhiên
sau khai thác kiệt IIB tại tỉnh Thái Nguyên

89


iv

4.23

4.24

4.25

4.26
4.27
4.28
4.29
4.30
4.31
4.32
4.33
4.34
4.35
4.36
4.37

Lượng CO2 hấp thụ trong cây bụi, thảm tươi dưới tán rừng phục hồi sau
khai thác kiệt IIB tại Thái Nguyên
Lượng CO2 hấp thụ trong vật rơi rụng dưới tán rừng IIB tại tỉnh Thái

90

Nguyên
Lượng CO2 tương đương trong v ật rơi rụng trạng thái rừng IIB tại tỉnh

92

Thái nguyên
Lượng CO2 hấp thụ trong đất dưới tán rừng IIB tại Thái Nguyên

93
95

Tổng lượng CO2 hấp thụ trong trạng thái rừng IIB tại Thái Nguyên

96

Mối quan hệ giữa sinh khối tươi, sinh khối khô cây cá lẻ với đường
kính 1,3m (D 1,3m) của lâm phần

99

Hệ số chuyển đổi sinh khối, lượng CO2 hấp thụ của cây cá lẻ trạng thái
rừng IIB tại Thái Nguyên

100

Phương trình chuyển đổi sinh khối, lượng CO2 hấp thụ của các loài cây
ưu thế trong rừng IIB tại Thái Nguyên

101

Mối quan hệ giữa sinh khối của tầng cây gỗ với các nhân tố diều tra
bình quân lâm ph ần

102

Mối quan hệ giữa lượng CO2 hấp thụ của tầng cây gỗ với các nhân tố
diều tra bình quân lâm ph ần

102

Mối quan hệ giữa CO2 hấp thụ của rừng IIB với các nhân tố diều tra
bình quân lâm ph ần

104

Thử nghiệm mối tương quan CO 2 và D1.3 bình quân lâm ph ần bằng các
hàm toán học thống kê khác nhau
Thử nghiệm mối tương quan CO 2 và G bình quân lâm ph ần bằng các
hàm toán học thống kê khác nhau
Sai số của công thức tính CO2 hấp thụ của rừng phục hồi tự nghiên
trạng thái IIB tại Thái Nguyên
Đề xuất xác định sinh khối tươi và khô cây cá l ẻ theo D 1,3

104
105
105
106


v

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LU ẬN ÁN
Hình
2.1
2.2
3.1
4.1
4.2
4.3
4.4

4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17

Tên biểu đồ

Trang

Sơ đồ các bước nghiên cứu của đề tài

31

Sơ đồ bố trí OTC của đề t ài

33

Sơ đồ khu vực nghiên cứu tại tỉnh Thái Nguyên

42

Một số loài tầng cây dưới tán dưới tán rừng IIB tại Thái Nguy ên

56

Biểu đồ tăng trưởng sinh khối theo cấp kính lo ài Dẻ đỏ thuộc rừng phục
hồi tự nhiên trạng thái IIB tại tỉnh Thái Nguy ên

60

Biểu đồ cấu trúc sinh khối t ươi trung bình loài Dẻ đỏ thuộc rừng phục hồi
tự nhhiên trạng thái IIB tại Thái Nguy ên

60

Biểu đồ cấu trúc sinh khối khô trung b ình loài Re hương ở trạng thái rừng
IIB tại Thái Nguyên

63

Biểu đồ so sánh sự sụt giảm sinh khối t ươi sau khi sấy của 2 loài Dẻ gai
ấn độ và Hu đay thuộc rừng IIB tại Thái Nguy ên

64

Biểu đồ cấu trúc sinh khối tươi tầng cây gỗ trạng thái rừng IIB

66

Một số hình ảnh xử lý mẫu xác định sinh khối khô

67

Biểu đồ cấu trúc sinh khối khô tầng cây gỗ trạng thái rừng IIB

69

Biểu đồ cấu trúc sinh khối tươi tầng cây dưới tán rừng IIB tại Thái Nguyên

72

Biểu đồ cấu trúc sinh khối khô cây bụi, thảm tươi ở rừng IIB tại tỉnh Thái Nguyên

74

Biểu đồ cấu trúc sinh khối tươi vật rơi rụng rừng IIB

76

Biểu đồ cấu trúc sinh khối khô vật rơi rụng dưới tán rừng IIB tại tỉnh Thái Nguyên

78

Biểu đồ cấu trúc sinh khối tươi lâm phần rừng IIB tại Thái Nguyên

80

Biểu đồ cấu trúc sinh khối khô lâm phần rừng phục hồi tự nhiên trạng thái
IIB tại tỉnhThái Nguyên

82

Biểu đồ cấu trúc lượng CO2 hấp thụ trung bình của loài Dẻ gai

86

Biểu đồ cấu trúc lượng CO2 hấp thụ trung bình của loài Hu đay

86

Biểu đồ cấu trúc lượng CO2 hấp thụ ở tầng cây gỗ rừng IIB

88


vi

4.18
4.19
4.20

Biểu đồ cấu trúc lượng CO2 hấp thụ ở tầng cây dưới tán

91

Biểu đồ cấu trúc lượng CO2 hấp thụ dưới tán rừng phục hồi tự nhiên trạng
thái IIB tại Thái Nguyên

94

Biểu đồ cấu trúc lượng CO2 hấp thụ lâm phần rừng IIB tại Thái Nguyên

97


1

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài
Biến đổi khí hậu, hiện tượng nóng lên của trái đất đang là vấn đề nghiêm
trọng và là mối quan tâm chung c ủa toàn xã hội. Nồng độ khí cacbonic (CO 2) gia
tăng trong bầu khí quyển được coi là nguyên nhân chính gây ra hi ện tượng nóng lên
của trái đất. Theo tính toán c ủa các nhà khoa học, khi nồng độ CO2 trong khí quyển
tăng gấp đôi, thì nhiệt độ bề mặt trái đất tăng lên khoảng 30C. Các số liệu nghiên
cứu cho thấy nhiệt độ trái đất đã tăng 0,50c trong khoảng thời gian từ 1885 - 1940,
do thay đổi của nồng độ CO2 trong khí quyển từ 0,027% lên 0,035%. T ừ năm 1958
đến 2003 lượng CO2 trong khí quyển tăng lên 5%. Theo ư ớc tính của các nhà khoa
học, nếu toàn bộ sinh khối của rừng mưa nhiệt đới bị đốt trong vòng 50 n ăm tới thì
lượng CO2 thải ra cùng với lượng CO2 không được hấp thụ từ rừng mưa sẽ làm tăng
lượng CO2 trong khí quyển gấp đôi hiện nay và nhiệt độ trái đất sẽ tăng lên 2 - 50 C,
làm cho băng 2 c ực tan dẫn đến những thay đổi đối với các hệ sinh thái ở dãy
Himalaya, dãy Andes và m ực nước biển sẽ dâng lên 1 - 3 m làm ngập các vùng thấp
ven biển phía Nam của Bangladesh, đ ồng bằng sông Mêkông ở Việt Nam và một
phần lớn diện tích các bang Florida và Louisiana c ủa Mỹ, nhiều hòn đảo trên Thái
Bình Dương sẽ biến mất trên bản đồ thế giới (Bảo Huy, 2005)[18]
Nhằm ngăn chặn những thảm họa do biến đổi khí hậu toàn cầu gây ra, Công
ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) đ ã được ký tại Rio de
Janeiro - Brazil năm 1992 với sự tham gia của gần 160 quốc gia trên toàn thế giới.
Nghị định thư Kyoto ra đ ời nhằm đạt được sự thỏa thuận về giảm phát thải khí nhà
kính của các nước, trong đó CDM (Clean Development Mechanism) là m ột trong 3
cơ chế linh hoạt của Nghị định thư Kyoto, trong đó nó cho phép các nư ớc phát triển

đạt được các chỉ tiêu về giảm phát thải khí nhà kính bắt buộc thông qua đầu tư
thương mại các dự án trồng rừng tại các nước đang phát triển, nhằm hấp thụ khí
CO2 từ khí quyển và làm giảm lượng phát thải khí nhà kính. Do v ậy, đây cũng được
xem là hướng đi quan trọng đối với những nước đang phát triển, trong đó có Vi ệt
Nam trong việc tiến tới xóa đói, giảm nghèo phát tri ển kinh tế từ những giá trị thu
được từ dịch vụ môi trường rừng.


2

Điều quan tâm hiện nay là làm thế nào để ước lượng, dự báo khả năng hấp
thụ CO2 của các trạng thái rừng và các phương th ức quản lý rừng để làm cơ sở
khuyến khích, xây dựng cơ chế chi trả dịch vụ môi trường.
Ở Việt Nam, vấn đề thương mại hóa các giá trị dịch vụ môi trường rừng bao
gồm khả năng hấp thụ CO2 của rừng còn rất mới mẻ nhưng cũng đã có sự quan tâm
nghiên cứu trong một vài năm gần đây. Chính ph ủ đã có Nghị định 48/2007/NĐ -CP
ngày 28/3/2007 v ề nguyên tắc và phương pháp đ ịnh giá các loại rừng; Quyết định
380-TTg ngày 10/4/2008 của Thủ tướng Chính phủ về thí điểm cơ chế chi trả dịch
vụ môi trường rừng, tiếp đó năm 2010 chính ph ủ đã ra Nghị định số 99/2010/NĐ CP ngày 24/9/2010 v ề chính sách chi tr ả dịch vụ môi trường rừng. Chính phủ cũng
đã có nhiều chủ trương, chính sách nh ằm ứng phó với biến đổi khí hậu điển hình là
quyết định 158/QĐ-TTg ngày 02/12/2008 c ủa Thủ tướng chính phủ về chương trình
mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu, trong đó việc giảm lượng CO2
(nguyên nhân chính gây nên s ự nóng lên của trái đất) rất được quan tâm. Như v ậy,
có thể nói hiện nay ở nước ta hành lang pháp lý cho vi ệc thực hiện chi trả dịch vụ
môi trường rừng bao gồm cả khả năng hấp thụ và lưu giữ CO2 là đã có cơ sở nhưng
việc thực thi còn rất nhiều cản trở do chúng ta chưa có đ ủ cơ sở khoa học cũng như
thực tiễn cho việc xác định khả năng hấp thụ và lưu giữ CO2 của từng loại rừng. Ở
nước ta hiện nay các công trình nghiên c ứu mới chỉ tập trung nghiên c ứu sinh khối
và khả năng hấp thụ carbon của một số dạng rừng trồng cho một số loài cây trồng
rừng phổ biến ở Việt Nam như Keo các lo ại, Bạch đàn, Thông,... R ừng tự nhiên là

đối tượng có cấu trúc rất phức tạp, do vậy việc nghiên cứu sinh khối và khả năng
hấp thụ CO2 cho đối tượng rừng này là rất khó khăn và cho t ới nay rất ít được tiến
hành. Trong đối tượng rừng tự nhiên thì trạng thái rừng phục hồi sau khai thác kiệt
(sau đây gọi tắt là trạng thái IIB) hiện nay ở nước ta chiếm khá phổ biến, ở Thái
Nguyên đối tượng này chiếm gần 20% diện tích rừng tự nhiên. Do vậy, để có thể
xây dựng được luận cứ cơ sở khoa học cũng như thực tiễn trong việc lượng hóa
được những giá trị môi trường rừng thì nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của trạng
thái rừng IIB là rất khách quan và c ấp bách.


3

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn đó, đề tài “Nghiên cứu khả năng hấp thụ
CO2 của trạng thái rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên sau khai thác ki ệt tại tỉnh
Thái Nguyên” được đặt ra là thật sự cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Nhằm cung cấp thêm những kết quả nghiên cứu về sinh khối và lượng CO2
hấp thụ của rừng tự nhiên nói chung và r ừng thứ sinh phục hồi trạng thái IIB ở Thái
Nguyên nói riêng, góp ph ần định lượng giá trị môi trường của rừng tự nhiên.
2.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Góp phần thực hiện chính sách chi tr ả dịch vụ môi trường rừng ở Thái Nguyên
theo Nghị định 99/2010/NĐ-CP ngày 24/9/2010 c ủa Chính phủ.
3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
3.1. Mục tiêu về lý luận
Góp phần xây dựng luận cứ khoa học cho việc định lượng giá trị môi trường
của rừng thứ sinh phục hồi trạng thái IIB tại Thái Nguyên nói riêng và định giá rừng
tự nhiên Việt Nam nói chung.
3.2. Mục tiêu thực tiễn
+ Xác định được lượng CO2 hấp thụ ở rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên trạng

thái IIB tại Thái Nguyên.
+ Đề xuất được hướng dẫn phương pháp xác đ ịnh sinh khối và lượng CO2 hấp
thụ ở rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên trạng thái IIB tại khu vưc nghiên c ứu.
4. Những đóng góp mới của đề tài
- Là công trình đầu tiên nghiên cứu tương đối hệ thống, đầy đủ, có độ tin cậy về sinh
khối và khả năng tích tụ carbon làm cơ sở xác định giá trị dịch vụ môi trường rừng
của kiểu rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên IIB tại tỉnh Thái Nguyên.
- Đề xuất một số ứng dụng kết quả nghiên cứu để xác định sinh khối và lượng CO2
hấp thu của rừng IIB tại khu vực nghiên cứu và những nơi khác có đi ều kiện lập địa
và kiểu rừng tương tự .


4

5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên trạng thái
rừng IIB (theo hệ thống phân loại Loeschau, 1966: Rừng phục hồi trong giai đoạn
sau chủ yếu cây ưa sáng m ọc nhanh (cây Thẩu tấu, Hu đay, Màng tang...) đ ã xuất
hiện cây chịu bóng, cây gỗ lớn, có hiện tượng cạnh tranh không gian dinh dư ỡng.
Mật độ cây > 1000cây/ha v ới đường kính D1.3 > 10 cm (đường kính phổ biến không
vượt quá 20 cm, trữ lượng không vượt quá 50 m 3) – Ký hiệu: IIB) tại tỉnh Thái
Nguyên. Rừng phục hồi giai đoạn 10-15 năm.
- Phạm vi nghiên cứu:
Thái Nguyên là một tỉnh miền núi có diện tích rừng tự nhiên lớn, trong đó
diện tích rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác kiệt chiếm diện tích không nhỏ. Do
địa bàn rộng, đề tài chỉ nghiên cứu trên 3 huyện, trên mỗi huyện lựa chọn 3 xã có
tập trung nhiều diện tích rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác ki ệt (IIB) gồm: Huyện
Đại Từ (xã Quân Chu, xã Phúc L ương, xã Cù Vân); huyện Võ Nhai (xã V ũ Chấn,
xã Thượng Lung, xã Nghinh T ường) và huyện Định Hóa (xã Phú Đình, xã Quy K ỳ,

xã Tân Thịnh).
6. Cấu trúc luận án
Ngoài phần tài liệu tham khảo và các phụ lục luận án gồm các phần sau đây:
Phần mở đầu.
Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu.
Chương 2: N ội dung và phương pháp nghiên c ứu.
Chương 3: Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu
Chương 4: K ết quả nghiên cứu và thảo luận.
Kết luận và kiến nghị.
-


5

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Sự tăng cao hàm lư ợng CO2 trong không khí s ẽ dẫn tới nhiều hậu quả do ô
nhiễm môi trường. Sự tăng cao này đ ến một mức độ nào đó sẽ gây hại cho sự sống
của con người và sinh vật. Có 2 cứu tinh có khả năng hấp thụ một khối lượng lớn
dioxit carbon phát thải vào không khí b ởi con người là đại dương và thảm thực vật,
nhờ đó mà hàm lượng CO2 làm ô nhiễm không khí s ẽ giảm đi. Trước đây, các nhà
khoa học cho rằng một nửa khối lượng dioxit carbon tích t ụ trong không khí, ph ần
còn lại do đại dương và cây xanh hấp thụ. Ngày nay, các đo lư ờng của các nhà khoa
học đã cho thấy thảm thực vật đã thu giữ 1 trữ lượng CO2 lớn hơn một nửa khối
lượng chất khí đó sinh ra t ừ sự đốt cháy các nhiên li ệu hóa thạch trên thế giới. Theo
Viện Tài nguyên thế giới (World Resources Institute) cho r ằng xã hội loài người từ
năm 1860 – 1949 đã thải vào khí quyển khoảng 51 tỷ tấn carbon dưới dạng dioxit
carbon thông qua hình th ức duy nhất là sử dụng các nhiên liệu hóa thạch. Sau đó
nhịp độ thải khí CO2 gia tăng và đạt tới 130 tỷ tấn bổ sung từ 1950 đến 1987.
(UNFCCC, 2005)

Từ những thực tế đó, những nghiên cứu về vai trò của rừng trong khả năng
hấp thụ CO2 được nhiều nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam nghiên cứu.
1.1. Trên thế giới
1.1.1. Nghiên c ứu sinh khối rừng
"Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật sống trong sinh quyển hoặc số
lượng sinh vật sống tr ên một đơn vị diện tích, thể tích vùng”. Sinh khối là một chỉ
tiêu quan trọng thể hiện năng suất của rừng, sinh khối đ ược dùng để nghiên cứu một
số chỉ tiêu khác như dinh dưỡng hoặc các chỉ ti êu về môi trường rừng. Khi c ơ chế
phát triển sạch (CDM) xuất hiện, nghi ên cứu sinh khối giữ vai tr ò quan trọng hơn,
được dùng để xác định lượng carbon hấp thụ bởi thực vật rừng, góp phần định
lượng giá trị môi tr ường do rừng mang lại .


6

Nghiên cứu sinh khối được thực hiện từ rất sớm, tr ước năm 1840, các công
trình nghiên cứu đã tập trung vào lĩnh vực sinh lý thực vật, nghi ên cứu quá trình
quang hợp tạo nên vật chất hữu cơ từ nước, oxi và năng lượng ánh sáng mặt trời.
Sự phát triển không ngừng của xã hội loài người, bước sang thế kỷ XIX ứng
dụng thành tựu khoa học kỹ thuật của các ng ành hóa phân tích, hóa th ực vật các nhà
khoa học đã vận dụng nguyên lý tuần hoàn vật chất trong chu tr ình tuần hoàn vật
chất của tự nhiên để áp dụng nghiên cứu sinh khối rừng và bước đầu đã thu được
những thành tựu đáng kể. Riley G. A (1944) [67], Steemann N.E (1954) [70],
Fleming R.H(1957) [57] đã tổng kết quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối
rừng trong các công tr ình nghiên cứu của mình. Đến năm 1964, Lieth H. [64] đã thể
hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất, đồng thời với sự ra đời của
chương trình sinh học quốc tế “International Biology Program” (1966) v à chương
trình con người và sinh quyển “Man and Biosphere” (1973) đ ã tác động mạnh mẽ
tới việc nghiên cứu sinh khối. Những nghi ên cứu trong giai đoạn n ày tập trung vào
các đối tượng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng m ưa thường xanh.

Công trình nghiên c ứu của Cannell M.G.R (1981) đ ã công bố “Sinh khối và
năng suất sơ cấp rừng trên thế giới - World forest biomass and primary production
data” trong đó tập hợp 600 công tr ình nghiên cứu đã được xuất bản về sinh khối
thân, cành, lá và một số thành phần, sản phẩm s ơ cấp của hơn 1.200 lâm ph ần thuộc
46 nước trên thế giới [53].
Dajoz (1971) đã tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái và thu được
kết quả như sau: Mía ở châu Phi: 67 tấn/ha/năm; Rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi:
20 tấn/ha/năm; Savana cỏ Mỹ (Penisetum purpureum ) châu Phi: 30 tấn/ha/năm;
Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức): 10,5 - 15,5 tấn/ha/năm; Đồng cỏ tự nhiên
Deschampia và Trifolium ở vùng ôn đới là 23,4 tấn/ha/năm; Còn sinh khối (Biomass)
của Savana cỏ cao Andrôpgon (cỏ Ghine): 5.000 - 10.000 kg/ha/năm; R ừng thứ sinh
40 - 50 tuổi ở Ghana: 362.369 kg/ha/năm (d ẫn theo Dương Hữu Thời, 1992) [32].
Trong những năm gần đây các phương pháp nghiên c ứu định lượng, xây
dựng các mô hình d ự báo sinh khối cây rừng đã được áp dụng thông qua các m ối


7

quan hệ giữa sinh khối cây với các nhân tố điều tra cơ bản, dễ đo đếm như đường
kính ngang ngực, chiều cao cây, giúp cho vi ệc dự đoán sinh khối được nhanh và
kinh tế hơn.
Phương pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối được mô tả bởi Shurrman và
Geodewaaen 1971; Moore 1973; Gadow và Hui 1999; Oliveira và c ộng sự 2000;
Voronoi 2001; McKenzie v à cộng sự 2001.
Có nhiều phương pháp ư ớc tính sinh khối cho cây bụi và cây tầng dưới trong
hệ sinh thái cây gỗ (Catchpole và Wheeler, 1992). Các phương pháp bao g ồm: (1)Lấy mẫu toàn bộ cây; (2)- phương pháp kẻ theo đường; (3)- phương pháp mục trắc;
(4)- phương pháp lấy mẫu kép sử dụng tương quan.
Sinh khối rừng trên các vùng sinh thái khác nhau đư ợc nhiều nhà khoa học
quan tâm nghiên c ứu. Tuy nhiên, để xác định đầy đủ sinh khối rừng không đ ơn
giản, đặc biệt là sinh khối của hệ rễ trong đất rừng, n ên việc làm sáng tỏ vấn đề trên

đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn nữa mới đưa ra được những dẫn liệu mang tính thực tiễn
và có sức thuyết phục cao.
Các thành phần tạo nên sinh khối rừng trồng trên mặt đất bao gồm bộ phận
tầng cây gỗ, tầng cây dưới tán và tầng thảm mục. Do đặc điểm hình thái và d ạng tồn
tại của mỗi bộ phận này là khác nhau nên các phương pháp nghiên c ứu xác định các
bộ phận này cũng khác nhau.
Có nhiều phương pháp đ ể xác định sinh khối tầng cây gỗ. Các phương pháp
có thể tiến hành đo đếm trực tiếp tại lâm phần, sử dụng tỷ trọng gỗ để quy đổi ra
sinh khối; cân tươi ngay t ại rừng để lấy sinh khối tươi, sau đó lấy mẫu đem về sấy ở
phòng thí nghiệm và quy đổi ra sinh khối khô toàn lâm ph ần; sử dụng các loại biểu
thể tích, biểu sinh khối đã được lập sẵn cho từng loài,... Từng phương pháp c ụ thể
sẽ được trình bày ở dưới đây:
(1) - Phương pháp dựa trên mật độ sinh khối rừng
Theo phương pháp này t ổng lượng sinh khối của rừng trồng trên mặt đất
được tính bằng cách nhân diện tích của một lâm phần với mật độ sinh khối tương
ứng (thông thường là trọng lượng của sinh khối trên mặt đất/ha). Mật độ sinh khối
của rừng phụ thuộc chủ yếu vào tổ thành loài cây, đ ộ phì của đất và tuổi rừng.


8

Gifford (2000) đ ã tính được mật độ sinh khối cho rừng trồng ở Australia là 244
tấn/ha. Do sai số của phương pháp này tương đ ối lớn nên thường chỉ được dùng khi
ước lượng sinh khối rừng nhanh trên ph ạm vi quốc gia.
(2) - Phương pháp dựa trên điều tra rừng thông thư ờng
Sử dụng phương pháp đo đ ếm trực tiếp truyền thống được sử dụng phổ biến
trong điều tra rừng. Tuy nhiên, phương pháp này khá t ốn kém do phải đo đếm trên
một số lượng OTC đủ lớn thì mới đảm bảo độ chính xác.
(3) - Phương pháp dựa trên điều tra thể tích
Phương pháp này dựa vào hệ số chuyển đổi để tính tổng lượng sinh khối trên

mặt đất dựa trên thể tích thân cây. Phương pháp này bao g ồm các bước cụ thể như sau:
- Tính thể tích thân cây gỗ từ số liệu điều tra.
- Chuyển đổi từ thể tích thân cây gỗ thành sinh khối bằng cách nhân với tỷ
trọng gỗ.
- Tính tổng số sinh khối trên mặt đất bằng cách nhân với hệ số chuyển đổi
sinh khối (tỷ lệ giữa tổng sinh khối với sinh khối thân).
Hệ số chuyển đổi là “Tỷ số giữa tổng sinh khối trên mặt đất với sinh khối gỗ
có giá trị thương mại”, như vậy định nghĩa này bao gồm cả thành phần không phải
gỗ như lá. Hệ số này có giá trị từ 1,4 - 5,4 tuỳ thuộc vào cấp năng suất của rừng và
phương pháp tính toán, đ ối với rừng trồng ở giai đoạn còn non thậm chí hệ số này
có thể cao hơn. Kết quả nghiên cứu cho rừng Bạch đàn, Thông ở Australia và một
số nước khác cho thấy hệ số chuyển đổi có quan hệ khá chặt chẽ với đường kính,
chiều cao, tiết diện ngang, tuổi và tổng lượng carbon trên mặt đất của lâm phần. Từ
quan hệ xây dựng được này có thể tính được hệ số chuyển đổi của một lâm phần
rừng trồng nào đó, từ đó có thể tính được tổng sinh khối từ sinh khối thân cây của
lâm phần. Tuy nhiên, theo IPCC cho r ằng phương pháp này có sai s ố lớn nếu sử
dụng hệ số mặc định cho tất cả các loại rừng, do đó cần phải có nghiên cứu cho
từng địa phương, từng loài cây.
(4) - Phương pháp d ựa trên các nhân t ố điều tra lâm phần


9

Theo phương pháp này sinh kh ối rừng được xác định từ phương trình đường
thẳng để dự đoán sinh khối từ các phép đo đếm cây cá thể đơn giản.
Y= bo + biXi
Từ đó sinh khối lâm phần được tính theo công thức:
Y = N.bo + bi.

Xi

Hoặc một số phương trình dạng đơn giản khác như:
Ln(Y) = bo + biln(Xi)
Trong đó: Y là sinh kh ối, Xi có được từ phép đo đơn giản (ví dụ như tổng tiết
diện ngang), N là s ố cây trong lâm phần, b0 và bi là hệ số của phương trình.
Khi các phương trình tương quan phi tuy ến cho các biến lâm phần được sử
dụng không cần sử dụng phương trình đơn giản trên để tính tổng sinh khối rừng. Tuy
nhiên, một cách tốt nhất là kết hợp được kết quả từ những ước lượng độc lập về sinh
khối lâm phần để từ đó xây dựng phương trình dựa trên lâm phần. Hạn chế của
phương pháp này là yêu c ầu phải thu thập một lượng nhất định số liệu các biến của
lâm phần để có thể xây dựng được phương trình. Tổng tiết diện ngang, mật độ là
những nhân tố dễ đo đếm chính xác nhất, tuổi rừng có thể xác định thông qua lịch sử
rừng trồng. Các biến khí hậu cũng có thể được sử dụng để xây dựng các phương trình
tương quan cho lâm ph ần nhưng thường rất khó khăn để thu thập các số liệu này.
Một dạng các nhân tố ước lượng sinh khối khác là nhân tố điều tra lâm phần
được ước lượng bằng công nghệ viễn thám hoặc đầu ra của mô hình. Trong m ột số
trường hợp một biến, ví dụ như chiều cao lâm phần có thể được đo đếm trực tiếp
trên hiện trường hoặc ước lượng bằng công nghệ viễn thám, từ chiều cao này thông
qua phương trình đã xây dựng sẽ xác định được sinh khối lâm phần. Ngoài ra, còn
có phương pháp đo đ ếm phi truyền thống như ước lượng sinh khối lâm phần trực
tiếp bằng các thiết bị hàng không, vệ tinh. Những phương pháp này có đ ộ tin cậy
thấp hơn phương pháp đo đ ếm trực tiếp nhưng lại có chi phí rẻ hơn. Tuy nhiên, chi
phí để thiết lập hệ thống lại rất đắt.
(5) - Phương pháp d ựa trên số liệu cây cá thể


10

Hầu hết các nghiên cứu về sinh khối từ trước tới nay là dựa vào cây cá thể,
trong đó sinh kh ối cây được xác định từ mối quan hệ của nó với các nhân tố điều tra

khác của cây cá thể như chiều cao, đường kính ngang ng ực, tiết diện ngang, thể
tích,… hoặc tổ hợp các nhân tố này của cây.
Y (sinh khối) = f (nhân tố điều tra cây cá thể)
Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp này không đư ợc đánh giá cao do
việc lựa chọn cây cá lẻ có mức độ đại diện còn thấp và số lượng cây còn ít.
(6) - Phương pháp d ựa trên vật liệu khai thác
Lượng carbon mất đi từ rừng sau khai thác đư ợc tính theo công th ức:
Y = H.D
Trong đó: Y là t ổng sinh khối mất đi do khai thác r ừng trồng.
H là tổng thể tích gỗ mất đi.
D là tỷ trọng gỗ rừng trồng.
Phương pháp này thư ờng được sử dụng để tính lượng sinh khối bị mất sau
khai thác.
(7) - Phương pháp dùng bi ểu Biomass
Phương pháp này cho đ ộ chính xác cao do vi ệc đo tính khối lượng khô các
bộ phận rừng (thân, cành, v ỏ, lá, gốc, rễ, vật liệu rơi rụng,…).
(8)- Phương pháp dùng bi ểu sản lượng
Dựa vào biểu sản lượng hay còn gọi là biểu quá trình sinh tr ưởng để có tổng
trữ lượng thân cây gỗ/ha cho từng độ tuổi M (m3/ha), nhân với tỷ trọng khô bình
quân của loài cây gỗ đó để có khối lượng khô thân cây, l ại nhân với một hệ số
chuyển đổi cho từng loại rừng để có khối lượng khô biomass. Phương pháp này đ ã
được JIFPRO sử dụng tại Inđônêxia.
(9) - Phương pháp d ựa vào mô hình sinh tr ưởng
Có ba dạng mô hình sinh tr ưởng chính, đó là:
- Mô hình thực nghiệm, thống kê.
- Mô hình động thái.
- Mô hình tổng hợp.


11

Phương pháp này đ ã được Viện Nghiên cứu Lâm nghiệp Châu Âu xây d ựng
thành mô hình CO 2Fix và đã áp dụng cho nhiều nước trên thế giới, có thể áp dụng
cho các nước đang phát triển như nước ta trong khi chưa có đi ều kiện thu thập số
liệu trên các ô thí nghiệm, ô định vị lâu năm. Đây là mô h ình miễn phí, có thể tải
phần mềm và hướng dẫn sử dụng trang web: http//w.w.w.2.efi.fi.projects/ casfor/
(10) - Phương pháp đi ều tra sinh khối bằng cách đo trực tiếp quá trình sinh lý
điều khiển cân bằng carbon trong h ệ sinh thái rừng
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 r ừng thường sử dụng phương pháp
này để dự tính tổng sản lượng nguyên, hô h ấp của hệ sinh thái và sinh kh ối của
nhiều dạng rừng trồng hỗn giao ở Bắc Mỹ (Botkin và cộng sự, 1970. Woodwell và
Botkin, 1970).
Ngoài các phương pháp đ ã được nêu ở trên thì phương pháp “điều tra sinh
khối dựa trên sinh khối cây tiêu chuẩn” cũng được sử dụng khá phổ biến trong xác
định sinh khối rừng ở trên thế giới, tùy vào điều kiện cụ thể mà lựa chọn phương
pháp sao cho phù h ợp.
1.1.2. Nghiên c ứu khả năng hấp thụ CO2 của rừng
1.1.2.1. Các dự án liên quan đến nghiên cứu CO2 của rừng
Ngày nay với sự biến đổi khí hậu toàn cầu, đứng trước hàng loạt những sự cố,
hậu quả về môi trường do con ngư ời gây ra như ô nhi ễm bầu khí quyển, hiệu ứng
nhà kính, hiện tượng nóng lên của trái đất,…đã làm cho các nhà khoa học, các tổ
chức, các quốc gia trên toàn thế giới phải quan tâm tới việc nghiên cứu giải pháp
khắc phục hậu quả môi trường, trong đó những giá trị môi trường rừng đặc biệt là
khả năng hấp thụ CO2 của rừng được xem là biện pháp rẻ tiền, có hiệu quả lâu dài,
do vậy rất được quan tâm nghiên c ứu.
Tính tới năm 2004, 16 d ự án về hấp thụ CO2 thông qua việc trồng mới và tái
trồng mới rừng đã được thực hiện, trong đó châu M ỹ Latinh có 4 dự án, châu Phi có
7 dự án, châu Á có 5 dự án và 1 dự án liên quốc gia được thực hiện tại các nước Ấn

Độ, Brazil, Jordan và Kenya (FAO, 2004) [5 6]. Tại Mexico một dự án đang được


12

thực hiện, mục tiêu của dự án là cung cấp 18.000 tấn CO2/năm (Phạm Xuân Hoàn,
2005) [16]. M ột dự án rất lớn nhằm nâng cao khả năng hấp thụ CO2 của rừng ở Ấn
Độ đang được thực hiện với thời gian 50 năm, theo tính toán khi k ết thúc dự án có
thể cố định được từ 0,4 - 0,6 Mt carbon, trong đó sau 8 năm m ỗi ha có thể cố định
được 25,44 tấn, sau 12 năm có th ể cố định được 41,2 tấn và sau 50 năm có th ể cố
định được 58,8 tấn (tương đương kho ảng 3 tấn C/ha).
Công trình nghiên c ứu tương đối toàn diện và có hệ thống về lượng carbon
hấp thụ của rừng được thực hiện bởi Ilic (2000) và Mc Kenzie (2001). Theo Mc
Kenzie (2001), carbon trong h ệ 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 r ừng thường được thực hiện thông qua xác đ ịnh sinh khối rừng.
Ở Costa Rica chương tr ình lâm nghiệp tư nhân đã khuyến khích các chủ đất
lựa chọn phương thức sử dụng đất gắn liền với lâm nghiệp thông qua việc cung cấp
cho các dịch vụ hấp thụ CO2. Với chương trình này, đợt đầu tiên các chủ đất đã bán
được 200.000 tấn carbon với giá 2 triệu USD cho Na Uy . Đã có dự án khác nhằm
giảm những thiệt hại do nóng lên toàn c ầu và giảm tỷ lệ đói nghèo của người dân
trong vùng đư ợc thực hiện tại Tây Phi thông qua vi ệc tăng cường khả năng hấp thụ
CO2 của trảng cỏ Savannah (FAO, 2004) [5 6]. Nhìn chung, mục tiêu của các dự án
về khả năng hấp thụ carbon biến động rất lớn, từ 7 tấn/ha trong dự án tại vườn quốc
gia Noel Kempf Mercado ở Bolivia đến 129 tấn/ha trong dự án thực hiện tại vùng
Andean ở Ecuador (FAO, 2004) [56].
Dự án thực hiện trình diễn về hấp thụ CO2 trong hệ thống lâm nghiệp và sinh
thái nông nghiệp trị giá 53,8 tỷ USD đã được ngân hàng thế giới huy động vào năm
2004. Mục tiêu của chương trình này là hỗ trợ chi phí cho việc giảm phát thải khí
nhà kính, đồng thời tăng cường bảo tồn đa dạng sinh học cũng như giảm đói nghèo

trên thế giới. Tuy nhiên, cho t ới cuối năm 2007, mới chỉ 1 dự án được phê duyệt
bằng quỹ này và 7 dự án khác đang ch ờ đợi để được phê chuẩn [74]. Dự án mới
được duyệt sẽ thực hiện tại lưu vực đầu nguồn sông Pearl, Qu ảng Tây, Trung Qu ốc
với 4 mục tiêu: (i) Nâng cao kh ả năng hấp thụ CO2 của rừng tại lưu vực đầu nguồn,


13

(ii) Tăng cường bảo tồn đa dạng sinh học rừng tự nhiên, (iii) Cải tạo đất và chống
xói mòn và (iv) Nâng cao thu nh ập của người dân địa phương. Để đạt được mục
tiêu trên, 4.000 ha r ừng đa tác dụng sẽ được trồng mới. Hiệu quả mong muốn của
dự án là đem lại việc làm cho 18.000 h ộ gia đình trong vùng d ự án với 110.000
ngày công, đồng thời đến năm 2012 rừng trồng trên có thể hấp thụ được 320.000
tấn CO2.
1.1.2.2. Nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO 2 của rừng
Hiện có nay 3 cách tiếp cận để xác định sinh khối v à khả năng CO 2 hấp thụ
của rừng như sau:
+ Tiếp cận thứ nhất: Dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối rừng với kích th ước
của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng h àm toán học nào đó. Hướng tiếp cận
này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ v à châu Âu (Whittaker, R.H 1966) [72]. Tuy
nhiên, do khó khăn trong vi ệc thu thập rễ cây, nên hướng tiếp cận này chủ yếu dùng
để xác định sinh khối của bộ phận tr ên mặt đất (Burton v à cộng sự, 1998) [4 9].
+ Tiếp cận thứ hai: Đo trực tiếp quá trình sinh lý điều khiển cân bằng carbon
trong hệ sinh thái. Cách n ày bao gồm việc đo cường độ quang hợp v à hô hấp cho
từng thành phần trong hệ sinh thái rừng (lá, c ành, thân, rễ), sau đó ngoại suy ra
lượng CO2 tích luỹ trong toàn bộ hệ sinh thái.
+ Tiếp cận thứ ba: Được phát triển trong những năm gần đây với sự hỗ trợ của
kỹ thuật vi khí t ượng học (Micrometeological techniques). Ph ương pháp phân tích
hiệp phương sai dòng xoáy đã cho phép định lượng sự thay đổi lượng CO2 theo mặt
phẳng đứng của tán r ừng. Căn cứ vào tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ, số liệu CO 2

theo mặt phẳng đứng sẽ đ ược sử dụng để dự đoán l ượng carbon đi vào và đi ra khỏi
hệ sinh thái rừng theo định kỳ từng giờ, từng ng ày, từng năm. Kỹ thuật này đã áp
dụng thành công ở rừng thứ sinh ở Harward - Massachusetts. T ổng lượng carbon
tích luỹ dự đoán theo ph ương pháp phân tích hi ệp phương sai dòng xoáy là 3,7
megagram/ha/năm. T ổng lượng carbon hô hấp của to àn bộ hệ sinh thái vào ban đêm
là 7,4 megagram/ha/năm, nói lên r ằng tổng lượng carbon đi vào hệ sinh thái là 11,1
megagram/ha/năm.


14

Với những cách tiếp cận trên, nhằm phục vụ cho công tác nghiên c ứu sinh khối
để tính toán khả năng hấp thụ carbon của rừng, nhiều phương pháp xác đ ịnh sinh
khối khác nhau đã được các nhà khoa h ọc đề xuất, mỗi phương pháp đều có những
ưu nhược điểm riêng, căn cứ vào từng điều kiện cụ thể và mục tiêu của công việc
mà lựa chọn phương pháp thích h ợp nhất để áp dụng. Năm 2002, t ổ chức
“Australian Greenhouse Office” [4 6] đã soạn thảo sổ tay hướng dẫn đo đạc ngoài
thực địa cho việc đánh giá carbon r ừng bao gồm cả rừng trồng và rừng tự nhiên.
Ngoài ra, Kurniatun và c ộng sự (2001) [62] cũng đã xây dựng một hệ thống các
phương pháp cho vi ệc thu thập số liệu về sinh khối trên và dưới mặt đất rừng nhằm
phục vụ công tác nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon của rừng.
Từ những cơ sở xác định sinh khối nh ư đã đề cập trên, khả năng hấp thụ CO 2
của rừng trồng đ ã được nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế giới, một số nghi ên cứu
được thể hiện như sau:
Ở Trung Quốc, nghiên cứu được thực hiện với rừng trồng hỗn loài giữa Pinus
massoniana và Schima superba cho thấy, lượng carbon biến động từ 146,35 - 215,30
tấn/ha, trong đó lượng carbon của cây trồng v à thảm thực vật dưới tán rừng chiếm
61,9% - 69,9%, lượng carbon trong đất chiếm từ 28,5 - 35,5% và lượng carbon trong
vật rơi rụng chiếm từ 1,6 - 2,8% (Fang Yunting và c ộng sự, 2003) [55].
Wei Haidong và Ma Xiangqing (2007) [7 1], đối với loài Pinus massoniana

lượng carbon của cây trồng, vật r ơi rụng và đất của rừng 30 năm tuổi (rừng gi à) cao
hơn lượng carbon của rừng 20 năm tuổi (rừng trung ni ên) và hai loại rừng trên đều
có lượng carbon tích trữ cao h ơn so với rừng 7 năm tuổi (rừng non). Tuy nhi ên, đối
với thảm thực vật d ưới tán rừng thì lượng carbon cao nhất đ ược ghi nhận ở rừng
già, sau đó đến rừng non và thấp nhất là rừng trung niên.
Nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO 2 của rừng trồng h ỗn loài P. massoniana
và Cunninghamia lanceolata cho thấy, tổng lượng carbon của lo ài P. massoniana
lớn hơn lượng carbon của C. lanceolata, trong đó hàm lượng carbon chứa trong gỗ,
rễ, cành, vỏ, lá của P. masoniana lần lượt là 58,6%, 56,3%, 51,2%, 49,8% và
46,8%, trong khi đó loài C. lanceolata có hàm lượng carbon lần l ượt là vỏ (52,2%),