Tải bản đầy đủ (.docx) (90 trang)

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu, đánh giá trữ lượng cacbon trên mặt đất bằng ảnh viễn thám radar tại khu rừng ngập mặn cần giờ thành phố hồ chí minh​

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.39 MB, 90 trang )

BỘ

GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN VĂN TÙNG

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TRỮ LƢỢNG CACBON
TRÊN MẶT ĐẤT BẰNG ẢNH VIỄN THÁM RADAR
TẠI KHU RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ - THÀNH
PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Hà Nội, 2017


BỘ

GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN VĂN TÙNG

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TRỮ LƢỢNG


CACBON TRÊN MẶT ĐẤT BẰNG ẢNH VIỄN
THÁM RADAR TẠI KHU RỪNG NGẬP MẶN CẦN
GIỜ -THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC
MÃ SỐ: 60.62.02.01

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN TRỌNG BÌNH

Hà Nội, 2017


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình do tôi thực hiện, những số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa có ai cơng bố trong bất cứ cơng trình nào khác.
Tác giả

Nguyễn Văn Tùng


ii

LỜI CẢM ƠN
Luận văn “Nghiên cứu, đánh giá trữ lượng cacbon trên mặt đất bằng ảnh
viễn thám Radar tại khu rừng ngập mặn Cần Giờ - Thành phố Hồ Chí Minh”

được hồn thành theo chương trình đào tạo Thạc sỹ, khóa 2014 - 2016 của trường
Đại học Lâm nghiệp Việt Nam.
Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn, tác giả đã nhận được sự quan
tâm, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi của Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm
nghiệp; Khoa đào tạo sau đại học; Các thầy giáo, cô giáo Trường Đại học Lâm
nghiệp; Các anh, chị, em, bạn bè đồng nghiệp ở Viện Sinh thái rừng và Môi trường.
Nhân dịp này, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc trước sự quan tâm và
giúp đỡ q báu đó.
Xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Trọng
Bình đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Mặc dù đã hết sức cố gắng và nỗ lực, nhưng kinh nghiệm nghiên cứu chưa
nhiều, đặc biệt là hạn chế về mặt thời gian trong quá trình nghiên cứu nên luận văn
chắc chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tác giả rất mong nhận được
sự góp ý của các q thầy cô giáo và bạn bè đồng nghiệp để cho luận văn được hoàn
chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội,

tháng

năm 2017

Học viên

Nguyễn Văn Tùng


iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................................ ii
MỤC LỤC.................................................................................................................................................. iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT............................................................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG............................................................................................................................. vii
DANH MỤC HÌNH............................................................................................................................. viii
ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................................................ 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU....................................................... 4
1.1. Nghiên cứu về sinh khối và CO2................................................................................................. 4
1.1.1. Trên thế giới..................................................................................................................................... 4
1.1.2.

i t N m......................................................................................................................................... 9

1.2. Tổng quan dữ liệu Ảnh viễn thám RADAR.......................................................................... 18
1.2.1 RADAR độ mở thực...................................................................................................................... 20
1.2.2 RADAR độ mở tổng hợp............................................................................................................. 20
1.2.3 Các thông số cơ bản củ ảnh R d r
21
1.2.3.1 Bước sóng, tần số...................................................................................................................... 21
1.2.3.2 Phân cực....................................................................................................................................... 21
1.2.3.3 Cơ chế tán xạ.............................................................................................................................. 21
1.2.3.4. Độ phân giải.............................................................................................................................. 23
1.2.3.5 Ảnh hưởng củ đị hình.......................................................................................................... 26
CHƢƠNG 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG PHƢƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................................................................... 28
2.1. Mục tiêu nội dung nghiên cứu.................................................................................................... 28
2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................................... 28
2.1.2. Nội dung nghiên cứu.................................................................................................................. 28



iv

2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................................................ 28
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................................................ 28
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu.................................................................................................................... 28
2.3. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................................. 28
2.3.1. Phương pháp kế thừ tư li u
28
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể
.........................................................................................................................................................................

29
2.3.2.1. Phương pháp điều tr và xử lý số li u ngoại nghi p
29
2.3.2.2. Phương pháp lự chọn và xử lý ảnh RADAR
31
2.3.2.3. Phương pháp tính trữ lượng cacbon trên mặt đất
.........................................................................................................................................................................

36
2.3.2.4. Xây dựng phương trình tương qu n và kiểm định phương trình thủ nghi m. . 37
2.3.2.5. Xây dựng bản đồ cấp trữ lượng CO2
.........................................................................................................................................................................
37
CHƢƠNG 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI....................................... 38
3.1. Điều kiện tự nhiên........................................................................................................................... 38
3.1.1. ị trí đị lý...................................................................................................................................... 38
3.1.2. Đị hình........................................................................................................................................... 38
3.1.3.Thổ nhưỡng..................................................................................................................................... 39

3.1.4. Khí hậu - Thủy văn...................................................................................................................... 39
3.1.5. Chế độ thủy triều......................................................................................................................... 40
3.1.6. H sinh thái.................................................................................................................................... 41
3.2 Điều kiện Kinh tế – Xã hội........................................................................................................... 42
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN......................................... 44


4.1. Đặc điểm hiện trạng rừng tại huyện Cần Giờ....................................................................... 44
4.2. Kết quả nghiên cứu tán xạ radar và trữ lượng CO2............................................................ 47
4.2.1. Xử lý hình học ảnh...................................................................................................................... 47
4.2.2. Đo giá trị tán xạ ngược trên ảnh
.........................................................................................................................................................................

51
4.3. Thử nghiệm mô hình và xây dựng hàm tương quan.......................................................... 52


v

4.3.1. Kết quả tính trữ lượng c cbon trên mặt đất tại ví trí các ơ tiêu chuẩn.
.........................................................................................................................................................................

52
4.3.2. Mối quan h giữ trữ lượng CO2 với giá trị tán xạ ngược r d r
53
4.4. Đánh giá độ chính xác kết quả phương trình tương quan................................................ 57
4.5. Xây dựng bản đồ trữ lượng CO2 trên mặt đất khu vực huyện Cần Giờ.....................59
KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ.............................................................................................. 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ BIỂU



vi

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11


vii

DANH MỤC BẢNG
Số hiệu
bảng
2.1
4.1
4.2
4.3
4.4



viii

DANH MỤC HÌNH

Số
hiệu
hình
vẽ
1.1

Tên hình vẽ
Dải tần số hoạt động của Radar

1.2

Các kiểu phân cực trong viễn thám Radar

1.3

Các kiểu phân cực trong viễn thám Radar

1.4

Các kiểu tán xạ trên các bề mặt khác nhau

1.5

Các kiểu tán xạ trong môi trường điện môi

1.6


Độ phân giải theo tầm

1.7

Các đối tượng phân giải khác nhau

1.8

Phân giải theo phương vị đo bởi khoảng cá

rộng của chùm theo góc Bθ tại anten, hoặc

1.9

Các hiệu ứng hình học của ảnh Radar

2.1

Sơ đồ các bước tính trữ lượng các bon.

4.1

Phân cực HH trước khi định chuẩn

4.2

Phân cực HH sau khi định chuẩn

4.3


Phân cực HV trước khi định chuẩn

4.4

Phân cực HV sau khi định chuẩn

4.5

Giá trị tán xạ ngược trên ảnh ALOS PALS

4.6

Điểm điều tra OTC tại huyện Cần Giờ

4.7

Biểu đồ trữ lượng cac bon trên 37 ô mẫu rừ

4.8

Tương quan giữa Mcdt với SigHH

4.9

Tương quan giữa Mcdt với SigHV


4.10


Tương quan giữa Mcdt với (SigHH+SigHV

4.11

Tương quan giữa Mcdt với HH/HV

4.12
4.13
4.14
4.15

So sánh giá trị trữ lượng CO2 đo và Trữ lư
Bản đồ hiện trạng rừng huyện Cần Giờ năm
Bản đồ trữ lượng CO2 trên mặt đất rừng ng
Biểu đồ phần trăm trữ lượng CO2 hấp thụ


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Lịch sử phát triển của loài người gắn liền với rừng và sử dụng rừng. Rừng là
nguồn cung cấp nguyên liệu thô cho xây dựng, giao thông, là nguồn thực phẩm cho
con người, khi bị chặt phá đất rừng trở thành tài nguyên đất cho canh tác nông
nghiệp và cho phát triển đô thị. Theo khuyến cáo của các nhà khoa học thì xu thế
suy giảm tài nguyên rừng đang diễn ra hiện nay, gián tiếp hay trực tiếp gây ra hiện
tượng nóng lên của Trái đất, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến chu trình tuần hồn
của nước, tăng tần suất cũng như cường độ lũ lụt, suy kiệt tầng trữ nước, làm thối
hóa đất và dẫn đến sự tuyệt chủng của một số loài thực vật và động vật có mơi
trường sống là rừng.
Hiện nay, vấn đề biến đổi khí hậu đã và đang ảnh hưởng đến mơi trường sống

của con người trên tồn thế giới mà Việt Nam là một trong các nước bị ảnh hưởng
nghiêm trọng nhất. Do chặt phá rừng chất các bon tự nhiên khơng cịn chứa trong
cây nữa mà sẽ bị thải vào khơng khí thơng qua đốt rừng, hoặc sự phân hủy dần dần
của thực vật chết qua nhiều thập kỷ cũng làm tăng lượng khí đi ơ xít các bon trong
khơng khí.
Vì thế, để kiểm sốt lượng khí thải vào khơng khí ngồi việc kiểm sốt lượng
khí thải từ các khu cơng nghiệp trên tồn thế giới, việc giám sát chặt trẽ nguồn tài
nguyên rừng là hết sức cần thiết vì rừng là nguồn lưu trữ và tiêu thụ lượng các bon
trong tự nhiên. Để giám sát rừng, ngoài việc lập bản đồ hiện trạng phân bố rừng thì
việc tính toán sinh khối rừng là hết sức quan trọng. Sinh khối rừng cho biết cả về
diện tích và trữ lượng rừng. Kết quả tính sinh khối rừng chính xác sẽ là một tham số
quan trọng trong việc đưa ra các phương án nhằm đối phó với vấn đề biến đổi khí
hậu.
Việt Nam với bờ biển dài hơn 3000 km, với cơ chế bồi lắng lớn tại cửa các hệ
thống sông chính như hệ thống sơng Hồng, sơng Thái Bình ở miền bắc, Sông Mã
sông Cả ở bắc trung bộ, sông Hương, sông Thu Bồn ở miền nam trung bộ, sông
Đồng Nai, sông Mê Kông ở nam bộ tạo điều kiện tốt cho hệ thực vật ở cửa sông
phát triển nhất là hệ thống RNM. Diện tích RNM tuy nhỏ nhưng có vai


2

trị hết sức quan trọng duy trì đa dạng sinh học cũng như việc giảm thiểu các hậu
quả do tai biến thiên nhiên như bão, lũ và sóng thần.
RNM ở Việt Nam có khoảng hơn 50 lồi cây, phân bố không giống nhau ở các
khu vực ven biển chia làm bốn khu vực: ven biển Đơng Bắc từ Móng Cái (Quảng
Ninh) đến Đồ Sơn (Hải Phòng); khu vực ven biển đồng bằng Bắc Bộ từ Đồ Sơn
đến cửa Lạch Trường (Thanh Hóa); khu vực ven biển miền Trung, kéo dài từ Lạch
Trường đến Vũng Tàu; khu vực Nam Bộ từ Vũng Tàu đến Hà Tiên[4].
Việc kiểm kê rừng ở nước ta nói chung và RNM nói riêng chủ yếu dựa trên dữ

liệu ảnh quang học và các vùng mẫu được đo đạc thực địa. Việc phân loại dựa trên
ảnh quang học chỉ giúp phân biệt vùng có rừng và khơng có rừng, cịn thơng tin
chính xác về chất lượng và số lượng rừng là không thể biết được[21]. Để biết các
thông tin này nhất là sinh khối rừng và trữ lượng CO 2 là hết sức cần thiết vì nó có
thể đánh giá cả khối lượng cũng như chất lượng rừng.
Dữ liệu ảnh RADAR là dữ liệu ảnh vệ tinh chủ động, nó khơng phụ thuộc vào
nguồn năng lượng của mặt trời. Đặc tính thơng số của ảnh RADAR bao gồm bước
sóng, góc chụp, và sự phân cực có thể sử dụng để thu thập thông tin về chất liệu bề
mặt của vật thể được quan trắc thông qua sự tương tác của tín hiệu ảnh RADAR với
bề mặt quan trắc. Bên cạnh đó tín hiệu ảnh RADAR cịn có khả năng xuyên thấu
vào bề mặt quan trắc, tùy thuộc vào bước sóng cũng như chất liệu bề mặt sẽ quyết
định mức độ thẩm thấu của tín hiệu. Ví dụ với thực phủ, RADAR với bước sóng
kênh X (3,8 cm) hay kênh C (5,6 cm) thường tương tác với tầng vịm lá và cành
nhỏ của rừng; bước sóng lớn hơn như kênh L (23 cm), kênh P (65 cm) thường
tương tác với cành lớn, thân cây, hay bề mặt đất của rừng[17,18]. Do vậy dữ liệu
ảnh RADAR, không những chứa thông thông tin hai chiều của rừng mà thông qua
sự tương tác của sóng RADAR với rừng cịn cho thơng tin trực tiếp liên quan tới
sinh khối rừng và CO2.
Vì vậy việc sử dụng ảnh Radar để nghiên cứu về trữ lượng CO 2 rừng là rất cấp
thiết. Tất cả điều này dẫn đến để có thể sử dụng ảnh RADAR để xác định trữ lượng


3

CO2 rừng ở nước ta địi hỏi phải có các nghiên cứu khoa học về đặc điểm tán xạ và
phân cực của ảnh RADAR trong điều kiện cụ thể của rừng Việt Nam cũng như các
phương pháp tiếp cận thích hợp để có thể xác định chính xác sinh khối rừng bằng
công nghệ viễn thám RADAR.
Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn trên tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên
cứu,

đánh giá trữ lượng Carbon trên mặt đất bằng ảnh viễn thám Radar tại khu rừng
ngập mặn Cần Giờ- Thành phố Hồ Chí Minh” nhằm xác định sinh khối rừng, từ
đó có thể ứng dụng cơng nghệ này trong xác định trữ lượng các bon trên mặt đất
rừng nhiệt đới ngặp mặn tại Việt Nam.


4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nghiên cứu về sinh khối và CO2
1.1.1. Trên thế giới
Nghiên cứu sinh khối trong các hệ sinh thái rừng đã được quan tâm khá sớm
với mục tiêu là quản lý chu trình các bon – một 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, khơng khí và năng lượng ánh sáng
mặt trời.
Năm 1840, Liebig J.V. đã định lượng về sự tác động của thực vật tới khơng khí
và phát triển thành định luật “tối thiểu”. Đến năm 1954, Mitscherlich, E.A. đã phát
triển định luật này thành định luật “năng suất”[25].
Riley, G.A. (1944), Steemann, N. E. (1954), Fleming, R. H. (1957) đã tổng kết
quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng trong các cơng trình nghiên cứu
của mình [24].
Năm 1964, Lieth, H. đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng
suất. Đồng thời, sự ra đời của Chương trình sinh học quốc tế (International Biology
Program, 1964) và Chương trình sinh quyển con người (Man and Biosphere, 1971)
đã tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối. Những nghiên cứu trong giai
đoạn này tập trung vào các đối tượng là đồng cỏ, savan, rừng rụng lá và rừng mưa
thường xanh [28].

Tính tốn năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái, Dajoz (1971) đã 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 ơn đới là 23,4 tấn/ha/năm; Cịn sinh khối
(Biomass) của Savana cỏ cao Andrôpgon (cỏ Ghine): 5.000-10.000


5

kg/ha/năm;Rừng thứ sinh 40-50 tuổi ở Ghana: 362.369 kg/ha/năm (dẫn theo Dương
Hữu Thời, 1992) [15] .
Năm 1982, Canell, M.G.R. đã cơng bố cơng trình “Sinh khối và năng suất sơ
cấp rừng thế giới - World forest biomass and primary production data” trong đó tập
hợp 600 cơng trình đã được xuất bản về sinh khối khô của hơn 1.200 lâm phần
thuộc 46 nước trên thế giới [20].
Lasco, R. D. (2002) công bố mặc dù rừng chỉ che phủ 21% diện tích bề mặt
trái đất, nhưng sinh khối thực vật của nó chiếm đến 75% so với tổng sinh khối thực
vật trên cạn và tăng trưởng sinh khối hàng năm chiếm 37% [27].
Nhằm thực hiện nỗ lực này, Công ước tăng trưởng khung về biến đổi khí hậu
(BĐKH) của Liên hợp quốc (UNFCCC) đã được phê chuẩn và tiếp theo đó là Nghị
định thư Kyoto. Trong các văn bản này, việc quản lý khí nhà kính (KNK) được đặc
biệt quan tâm, trong đó các hệ sinh thái rừng tự nhiên nhiệt đới được coi là các “bể
chứa” các bon khổng lồ, là yếu tố quan trọng trong việc ngăn ngừa BĐKH. Với tầm
quan trọng này, việc nghiên cứu xác định sinh khối và trữ lượng các bon trong các
hệ sinh thái rừng, đặc biệt là rừng tự nhiên nhiệt đới được đặt lên hàng đầu. Nghiên
cứu về lĩnh vực này không chỉ có ý nghĩa đối với việc kiểm kê KNK của từng quốc
gia mà nó cịn có vai trị hết sức quan trọng trong việc thương mại hóa giá trị hấp
thụ CO2 của rừng nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính.


Các nhà khoa học đã cố gắng xác định quy mơ của các vùng dự trữ các bon
tồn cầu và sự đóng góp của rừng vào các vùng dự trữ cũng như những thay đổi về
lượng các bon được dự trữ như: Bolin (1977); Post, Emanuel và cộng sự (1982);
Detwiler và Hall (1988); Brown, Hall và cộng sự (1993); Dixon, Brown (1994)
[19]; Malhi, Baldocchi (1999).
Năm 1999, một nghiên cứu về lượng phát thải các bon hàng năm và lượng các
bon dự trữ trong sinh quyển được Malhi và Baldocchi thực hiện. Theo các tác giả,
sự phát thải từ các hoạt động của con người (như đốt nhiên liệu hoá thạch,...) đã


6

thải ra 7,1±1,1 Gt C/năm, trong đó 46% bị giữ lại khí quyển, 28% được chuyển vào
đại dương ; 25% (tương đương 1,8±1,6 Gt C/năm) được giữ trong trái đất.
Các nghiên cứu đang được tiến hành nhanh chóng để tìm dẫn chứng về kho dự
trữ các bon tại các lớp phủ thực vật và làm thế nào để các bể chứa này có thể gia
tăng hấp thụ khí CO2 từ khí quyển. Những nghiên cứu này rất quan trọng, đặc biệt
đối với các nước công nghiệp cần đạt được sự giảm phát thải theo Nghị định thư
Kyoto.
Năm 1980, Brown và cộng sự đã sử dụng GIS dự tính lượng các bon trung
bình trong rừng nhiệt đới châu Á là 144 tấn/ha trong phần sinh khối và 148 tấn/ha
trong lớp đất mặt ở độ sâu 1 m, tương đương 42-43 tỷ tấn các bon trong toàn châu
lục. Năm 1991, Houghton R.A đã chứng minh lượng các bon trong rừng nhiệt đới
châu Á từ 40-250 tấn/ha, trong đó 50-120 tấn/ha ở phần thực vật và đất [23].
Năm 1986, Palm, C.A. và cộng sự đã cho rằng lượng các bon trung bình trong
sinh khối phần trên mặt đất của rừng nhiệt đới châu Á là 185 tấn/ha và biến động từ
25-300 tấn/ha. Kết quả nghiên cứu của Brown (1994) cho thấy rừng nhiệt đới Đơng
Nam Á có lượng sinh khối trên mặt đất từ 50-430 tấn/ha (tương đương 25-215 tấn
C/ha) và trước khi có tác động của con người thì các trị số tương ứng là 350-400
tấn/ha (tương đương 175-200 tấn C/ha) [19].

Năm 1993 tại Malaysia, Putz F.E. & Pinard M.A đã chỉ ra rằng bằng việc áp
dụng phương thức khai thác giảm thiểu (RIL) tác động ở Sabah, sau khai thác một
năm, lượng sinh khối đã đạt 44-67% so với trước khai thác. Lượng các bon trong
lâm phần sau khai thác theo RIL cao hơn lâm phần khai thác theo phương thức
thông thường đến 88 tấn/ha (dẫn theo Phạm Xuân Hoàn, 2005) [2].
Cũng theo kết quả thống kê của Brown (1994), tổng lượng các bon dự trữ của
rừng trên toàn thế giới khoảng 826 tỷ tấn chủ yếu ở cây và trong lịng đất, con người
hồn tồn có thể chuyển dịch các các bon từ khí quyển thơng qua một s ố b ư ớ c
nhằm tăng các bể chứa các bon này. Các bước này có thể bao gồm tăng khối lượng
các bon dự trữ cho một ha thông qua quản lý mật độ hoặc tuổi rừng (Hoen and
Solberg, 1994; Van Kooten et al., 1995; and Murray, 2000) hoặc tăng


7

diện tích rừng (Stavins, 1999; Plantinga et al; 1999) bằng phương pháp này đã đưa
ra nhiều triển vọng làm giảm giá thành cắt giảm KNK và mối lo ngại toàn cầu [19].
Năm 2000 tại Indonesia, Noordwijk đã tính tốn khả năng tích luỹ các bon của
các rừng thứ sinh, các hệ nông lâm kết hợp và thâm canh cây lâu năm trung bình là
2,5 tấn/ha/năm và có sự biến động rất lớn trong các điều kiện khác nhau từ 0,5-12,5
tấn/ha/năm, rừng Quế 7 tuổi tích luỹ từ 4,49-7,19 kg C/ha.
Năm 2002 tại Philippines, Lasco R. cho thấy ở rừng tự nhiên thứ sinh có 86201 tấn C/ha trong phần sinh khối trên mặt đất; ở rừng già là 370-520 tấn sinh
khối/ha (tương đương 185-260 tấn C/ha, lượng các bon ước chiếm 50% sinh khối).
Rừng sản xuất cây mọc nhanh tích luỹ được 0,5-7,82 tấn C/ha/năm tuỳ theo loài cây
và tuổi [27].
Nghiên cứu sự biến động các bon sau khai thác rừng một số nhà khoa học đã
cho thấy rằng:
- Lượng sinh khối và các bon của rừng nhiệt đới châu Á bị giảm khoảng 2267% sau khai thác (Lasco, 2002) [27];
- Tại Philippines, ngay sau khi khai thác lượng các bon bị mất là 50%, so với


rừng thành thục trước khai thác ở Indonesia là 38-75%;
- Phương thức khai thác có ảnh hưởng rõ rệt tới mức thiệt hại do khai thác hay

lượng các bon bị giảm;
- Quá trình sinh trưởng của cây trồng cũng là q trình tích lũy các bon.

Năm 2002, tổ chức “Australian Greenhouse Office” đã soạn thảo sổ tay hướng
dẫn đo đạc ngoài thực địa cho việc đánh giá các bon, trong đó có các bon rừng
trồng. Theo đó, tất cả các bước thu thập thơng ti như lịch sử rừng trồng, lập địa và
các phương pháp cụ thể trong thu thập số liệu cũng như lấy mẫu, xử lý số liệu được
mô tả chi tiết.
Trên thế giới việc sử dụng ảnh SAR để xác định sinh khối rừng đã được thực
hiện từ nhiều năm trước đây. Các cơng trình nghiên cứu sử dụng ảnh SAR trong xác
định sinh khối rừng chỉ ra rằng tín hiệu RADAR với các tần số khác nhau nhạy cảm
với sinh khối rừng trong khoảng từ 80 đến 200 tấn/Hecta (Hussin et al,


8

1991; Dobson et al., 1992; Le Toan et al., 1992; Rauste et al., 1994; Rignot et al.,
1994; Ranson et al.,1997 trong [30] ). Sóng RADAR có tần số thấp như kênh P (68
cm) thể hiện sự bão hòa với sinh khối đến 200 tấn/ha, trong khi đó tần số cao như
kênh C (5,6 cm) thường bão hòa với sinh khối khoảng 80 tấn/ha [7]. Một nghiên
cứu về rừng ước tính sinh khối RNM khu vực Guiana của Pháp và phía Bắc
Australia của Christophe Proisy năm 2003 đã đưa ra dữ liệu SAR nhạy cảm với sinh
khối RNM hai vùng nghiên cứu này ở mức 50 tấn/hecta đối với kênh C, 100
tấn/hecta với kênh L, và 150 tấn/hecta với kênh L. Với các phân cực thì phân cực
HV nhậy cảm nhất đối với việc ước tính sinh khối RNM khu vực này. Tất cả các
kênh của dữ liệu SAR đều bị bão hịa ở mức 250 tấn/hecta [22].
Có rất nhiều các thuật tốn cho việc tính tốn sinh khối dựa trên dữ liệu ảnh

SAR, tuy nhiên chúng cũng cho kết quả sai khác nhau nhiều, thông thường chỉ được
áp dụng cho từng vùng. Phương pháp tiếp cận được sử dụng nhiều nhất sử dụng
hàm hồi quy, trong đó đường cong hồi quy được làm trùng với một tệp các kết quả
đo đạc sinh khối trên thực địa. Đường cong hồi quy này sau đó được sử dụng để
tính sinh khối dựa trên các giá trị tán xạ trên ảnh. Ví dụ, hàm tính tốn sinh khối
ở phía đơng bắc Phần Lan được Yrjo Rauster đưa ra như sau [31]:

Trong đó:
V: Sinh khối rừng ( tấn/ha);
0

: Hệ số tán xạ (db)

Theo Lê Toàn Thủy, 2007 đã đưa ra mối tương quan giữa sinh khối rừng khu
vực nghiên cứu Matera và Toulouse tại Pháp và tỷ số hai phân cực HH/VV theo
phương trình sau [32]:
Biomasskg/m2 = 0.369*(HH/VV)dB+ 0.509


9

2

Trong cả hai vùng nghiên cứu thì R = 0.86 và 0.95. Điều đó thể hiện có sự
tương quan lớn giữa sinh khối rừng tại hai khu vực nghiên cứu trên và chỉ số hai
phân cực HH/VV tính theo đơn vị (dB).
1.1. .

i t N m.


Ở Nước ta, việc nghiên cứu sinh khối và trữ lượng các bon của rừng được tiến

hành khá muộn, tuy nhiên bước đầu cũng đã đạt được những thành tựu đáng kể.
Trong giai đoạn đầu các cơng trình nghiên cứu liên quan tới sinh khối rừng chủ yếu
thực hiện phục vụ cho kinh doanh rừng trồng, đối tượng nghiên cứu là tầng cây gỗ.
Các nhà nghiên cứu đã thiết lập các loại biểu thể tích, biểu quá trình sinh trưởng
theo cấp đất, cấp tuổi, mật độ rừng... cho nhiều loài cây trồng phổ biến
như: Mỡ, Thơng mã vĩ, Thơng nhựa... có thể kể tới một số tác giả tiêu biểu như: Vũ
Tiến Hinh, 2000; Đào Công Khanh, 2001 và Vũ Nhâm, 1995 (dẫn theo Viện Điều
tra Quy hoạch rừng, 2001). Đây là những nghiên cứu bước đầu làm cơ sở cho việc
triển khai nghiên cứu sinh khối và tính tốn khối lượng CO 2 ở các loại rừng nhiệt
đới ở nước ta.
Việc sử dụng dữ liệu ảnh RADAR để nghiên cứu thực phủ đã được tiến hành
qua một số các nghiên cứu như sử dụng dữ liệu ảnh SAR để nghiên cứu diện tích
lúa nước khu vực đồng bằng sông Cửu Long của PGS.TS. Phạm Văn Cự (2003) và
các cộng sự. Trong cơng trình nghiên cứu tác giả đã cùng với các cộng sự của mình
nghiên cứu diện tích lúa nước khu vực đồng bằng sơng Cửu Long. Cơng trình
nghiên cứu của Ths. Lâm Đạo Nguyên sử dụng dữ liệu ảnh SAR của các vệ tinh
ERS1/2 để nghiên cứu sự tăng trưởng của cây lúa vùng đồng bằng sông Cửu Long
[8]. Các nghiên cứu thử nghiệm của Viện Quy Hoạch Nông nghiệp, sử dụng dữ liệu
ảnh ASAR để đánh giá năng xuất lúa khu vực tỉnh Thái Bình. Tuy nhiên các ứng
dụng ảnh RADAR cho mục đích tính sinh khối rừng ở nước ta cịn khá hạn chế
cũng như chưa được ứng dụng rộng rãi mặc dù vấn đề tài nguyên rừng là vấn đề
được sự quan tâm lớn của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn qua các dự án
kiểm kê rừng.


10

Trong nghiên cứu của Waruta Takeuchi và cộng sự tháng 11 năm 2011, có sử

dụng ảnh ALOS kênh L dùng ước tính sinh khối trên mặt đất khu vực RNM ven
biển tỉnh Quảng Ninh, Việt Nam. Nhóm tác giả dùng hai phân cực tính tốn là HH
và HV của ảnh Radar ALOS. Trong nghiên cứu có đề cập đến mực nước biển và các
loài cây ngập mặn khác nhau. Kết quả thu được là sinh khối phía trên mặt đất AGW
(Above Ground Tree Weight) là 16 tấn/Ha đối với vùng có cây cao khoảng 5 mét.
Tại RNM Cần Giờ, việc nghiên cứu sinh khối và tính tốn lượng carbon tích tụ
đã được thực hiện đối với một số loài như: Dà vơi, Dà qnh, Mấm trắng, Cóc
trắng, Đước đơi, Dừa lá, Chà là, carbon trong đất và phát thải CO 2 từ đất.
Viên Ngọc Nam (2009) đã nghiên cứu sinh khối Dà quánh (Ceriops zippeliana
Blume) và Cóc trắng (Lumnitzera racemosa Willd) tại Khu Dự trữ sinh quyển RNM
Cần Giờ. phương pháp nghiên cứu chủ yếu là bố trí ơ đo đếm ngồi thực địa, kết
hợp với phân tích trong phịng thí nghiệm, sử dụng máy vi tính để tính tốn nội
nghiệp, sử dụng các hàm toán học để xây dựng các biểu. các số liệu thu thập, tính
tốn và kiểm tra đều dựa vào thống kê toán học. Cụ thể, đề tài đã tiến hành bố trí 80
ơ đo đếm. Mỗi ơ đo đường kính thân cây ở vị trí 1,3 m, chiều cao vút ngọn và mật

độ. Sau đó tiến hành chặt hạ mỗi loài 40 cây tiêu chuẩn có các đường kính thân cây
ở vị trí 1,3 m từ nhỏ đến lớn, tiến hành cân trọng lượng theo từng bộ phận: Thân,

cành, lá…. các bộ phận tươi của cây được cân ngay tại thực địa. Cây sau khi được
chặt hạ được chia thành các đoạn có chiều dài 1 m để tính thể tích. Bộ phận thân và
0

cành mỗi loại lấy 1 kg sấy khô ở 105 C đến khi trọng lượng khơng đổi. Sau đó tính
carbon trong các mẫu sấy khơ. Sau khi phân tích carbon của các mẫu sẽ xây dựng
phương trình tương quan carbon tích tụ trong sinh khối của cây cá thể với các chỉ
tiêu đường kính, chiều cao. Trên cơ sở tính tốn của cây cá thể để tính tốn lượng
carbon tích tụ trong quần thể.
Kết quả đã so sánh được tỉ lệ sinh khối khô so với tươi của Dà quánh thấp hơn
Cóc trắng và lập được bảng tra nhanh sinh khối tươi, khơ của lồi Dà qnh và Cóc

trắng thơng qua phương trình sinh khối với các bộ phận cây cá thể. Đồng thời tác


11

giả đã đưa ra mối tương quan giữa các nhân tố điều tra thể hiện ở các phương trình
tương quan như sau:
Các phương trình tương quan giữa chiều cao Hvn với đường kính D1,3 ở cây
cá thể của Cóc trắng và Dà quánh lần lượt là:
- Cóc trắng: Hvn = 1/(0,0795684 + 0,278892/D1,3)
- Dà quánh: Hvn = 1/(0,1299 + 0,3064/D1,3)

Các phương trình tương quan giữa thể tích V với D1,3 và Hvn cụ thể giữa Cóc
trắng và Dà quánh lần lượt là:
- Ln(Vct) = -4,11696 + 1,8082*ln(D1,3) + 0,9409*ln(Hvn)
- Ln(Vdq) = -9,575 + 0,9959*ln(Hvn) + 1,7509*ln(D1,3)

Đề tài nghiên cứu cho thấy kết cấu sinh khối tươi và khô của cây cá thể hai
loài là: Sinh khối thân > cành > lá.
Các phương trình tương quan giữa sinh khối tươi (W) với đường kính (D1,3)
của Cóc trắng và Dà qnh lần lượt:
Cóc trắng: Ln(W) = -1,39445 + 2,46844*ln(D1,3) (1,8 cm < D1,3 < 12,2 cm)
Dà quánh: Ln(W) = -1,4971 + 2,30043*ln(D1,3) (1,27 cm < D1,3 < 7,48 cm)
Kết quả nghiên cứu của tác giả giúp cho việc tính tốn sinh khối tươi ngoài
thực địa được dễ dàng [7].
Sau khi bị chiến tranh tàn phá, RNM Cần Giờ đã được khôi phục lại, Đước đơi
là một trong những lồi được trồng lại từ năm 1978, đây là loài cây được trồng chủ
yếu ở các khu RNM ở nước ta nói chung và ở Cần Giờ nói riêng, đến nay Đước đơi
đã trở thành lồi phổ biến, sinh trưởng, phát triển và có vai trò quan trọng trong hệ
sinh thái RNM tại đây. Vì vậy có nhiều nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO 2 của

rừng Đước trồng để xác định giá trị chi trả dịch vụ môi trường đã được thực hiện.
Viên Ngọc Nam và Lâm Khải Thạnh (2010) đã tiến hành nghiên cứu so sánh
khả năng hấp thụ CO2 của rừng Đước đôi 28 – 32 tuổi ở Khu Dự trữ sinh quyển
RNM Cần Giờ. Đề tài tiến hành bố trí 30 ơ tiêu chuẩn, trong mỗi ơ xác định vị trí,
mật độ, chu vi thân cây và độ cao ngập triều. Sau khi thu thập các số liệu thực địa,
đề tài tiến hành phân tích và xác định lượng CO2 hấp thụ trung bình ở tuổi 28 -32,


12

so sánh khả năng hấp thụ CO 2 giữa 5 tuổi Đước đôi này và xác định ảnh hưởng của
yếu tố ngập triều. Kết quả như sau: khả năng hấp thụ CO 2 của Đước đôi theo từng
bộ phần là: Đước đơi có lượng CO2 hấp thụ cao nhất (84,19 % - 84,59 %); cành
(7,07% - 7,20%); rễ trên mặt đất chiếm (5,95 % – 6,14 %); lá (2,46 % – 2,47 %).
Lượng CO2 hấp thụ trung bình của quần thể Đước đôi ở 32 tuổi cao nhất trong 5
tuổi là 748,42 tấn/ha.; khả năng hấp thụ khí CO 2 của quần thể không phụ thuộc vào
yếu tố ngập triều, mà thay vào đó là những yếu tố như đường kính, chiều cao và
đường kính [8].
Năm 2011, Viên Ngọc Nam tiếp tục thực hiện nghiên cứu về khả năng tích tụ
carbon của rừng Đước đơi để xác định carbon tích lũy trong các bộ phận trên mặt
đất (Thân, lá, cành, rễ trên mặt đất) trồng từ 11 – 31 tuổi. Đề tài cũng sử dụng
phương pháp thu thập số liệu ngồi thực địa, kết hợp phân tích trong phịng thí
nghiệm. Cụ thể như sau: tác giả tiến hành chặt 42 cây tiêu chuẩn ở các đường kính
thân cây ở vị trí D1,3 từ nhỏ đến lớn (3,2 cm < D 1,3 < 30,3 cm), bố trí đều trên các
cấp tuổi, tiến hành cân trọng lượng theo từng bộ phận. Chọn cây ngã để giải tích, đo
chiều dài thân cây, đo tiết diện đoạn 1 m cho đến hết thân cây để xác định các chỉ
tiêu sinh trưởng, từ đó suy ra thể tích của cây. Mỗi mẫu từng bộ phân sinh khối
được lấy về phịng thí nghiệm để xác định sinh khối khô. Rừng được chia thành 4
cấp tuổi: cấp 1: 27 – 31 tuổi; cấp 2: 22 – 26 tuổi, cấp 3: 17 – 21 tuổi; cấp 4: 11 – 16
tuổi. Tổng số ô tiêu chuẩn là 200 ô cho 4 cấp tuổi. Trong ô đo đếm xác định đường

kính của tất cả các cây.
Kết quả tác giả đã tính được lượng carbon tích lũy trong quần thể cụ thể như
sau: Quần thể cấp tuổi 1 (tuổi từ 27 - 31) có lượng carbon tích tụ cao nhất là 138,65
± 7,43 tấn C/ha hay 508,39 ± 27,26 tấn CO2/ha, cấp tuổi 2 (22 - 26 tuổi) tích tụ là

115,72 ± 12,25 tấn C/ha hay 424,31 ± 44,90 tấn CO 2/ha, cấp tuổi 3 (17 - 21 tuổi)
tích tụ là 76,00 ± 11,06 tấn C/ha hay 278,68 ± 40,54 tấn CO 2/ha và thấp nhất là cấp
tuổi 4 (11 - 16) tích tụ 58,68 ± 7,72 tấn C/ha hay 215,66 ± 28,30 tấn CO2/ha.
Tác giả cũng đã xác định được phương trình thể hiện các mối quan hệ giữa
sinh khối, carbon và CO2 với đường kính (D1,3) dưới dạng:


13

b

W = a*D1,3

Phương trình có hệ số xác định rất cao và sai số thấp nên sử dụng tốt cho việc
đánh giá khả năng tích tụ của rừng Đước đơi trồng tại Cần Giờ [9].
Ngoài các đề tài được tiến hành xác định khả năng tích lũy CO 2 đối với bể
carbon trên mặt đất của rừng Đước đôi, việc nghiên cứu khả năng tích lũy carbon
trong đất của rừng Đước đôi trồng tại Khu Dự trữ sinh quyển RNM Cần Giờ cũng
đã được tác giả Viên Ngọc Nam và Trần Thị Thảo Nguyên thực hiện (2009), đề tài
thực hiện nhằm đánh giá và so sánh lượng carbon tích lũy trong đất theo các tuổi
Đước đôi phân bố ở ven sông và ven đường.
Đề tài tiến hành theo phương pháp của Donato và cs đã thực hiện ở RNM
Bangladesh, gồm các bước: (1) Xác định lượng carbon tích lũy trong đất ở độ sâu từ
0 – 100 cm; (2) xác định lượng carbon tích lũy trong đất ở các tầng đất 0 – 30 cm và
30 – 100 cm; (3) xây dựng phương trình tương quan giữa carbon tích lũy trong đất 0

– 100 cm với các yếu tố. Đề tài đã thu thập các mẫu đất ở 32 ô tiêu chuẩn phân bố
ở rừng Đước đôi từ 26 - 33 tuổi, sau đó phân tích mẫu và tính tốn lượng cacbon
tích lũy theo từng tuổi. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tích lũy cacbon trong đất ở các
tuổi Đước đôi phân bố ven đường là cao hơn các tuổi Đước đơi phân bố ven sơng,
trung bình lượng carbon tích lũy trong đất ở các tuổi là từ 236,99 tấn/ha đến 415,02
tấn/ha [13].
Sinh khối quần thể Dà vôi (Ceriops tagal C. B. Rob) trồng tại Khu Dự trữ sinh
quyển Cần Giờ cũng đã được tác giả Viên Ngọc Nam (2012), nghiên cứu và ước
lượng giá trị sinh khối. Đề tài dùng phương pháp chặt hạ 32 cây cá thể, sau đó xác
định sinh khối cây cá thể từ đó xây dựng các phương trình tương quan với các nhân
tố dễ đo đếm như đường kính, chiều cao [13].
Với số liệu thu thập trên 50 ô đo đếm ở tuổi 4, tuổi 11, tuổi 13, tuổi 15 và tuổi
17 của loài Cóc trắng (Luminitzera racemosa) được trồng tại Khu dự trữ sinh quyển

RNM Cần Giờ, tác giả Viên Ngọc Nam (2011) cũng đã nghiên cứu khả năng tích tụ
carbon của rừng Cóc Trắng. Đề tài đã xây dựng các phương tình tương quan giữa
sinh khối khô với D1,3 ở các bộ phận và tổng. Kết quả đã xác định được sinh khối


×