Đánh giá khả năng tích lũy cacbon tại rừng phòng hộ hồ Núi Cốc, khu vực xã Phúc Trìu, thành phố Thái Nguyên

Nguyễn Thị Đông và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 97 - 102 97 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CACBON TẠI RỪNG PHÒNG HỘ HỒ NÚI CỐC, KHU VỰC XÃ PHÚC TRIÙ, THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN Nguyễn Thị Đông, Nguyễn Thu Hường*, Ma Thị Kim Cúc, Hà Thúy Vin Trường Đại học Khoa học – ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Rừng được coi như một bể chứa cacbon khổng lồ trên Trái Đất, nhằm kiểm soát việc gia tăng khí nhà kính, đặc biệt là khí CO2. Trong giai đoạn gần đây các nghiên cứu về khả năng tích lũy cacbon rừng ngày càng được chú trọng. Nghiên cứu về khả năng tích lũy cacbon tại rừng phòng hộ Hồ Núi Cốc, khu vực xã Phúc Trìu, thành phố Thái Nguyên sử dụng phương pháp chặt hạ để đo đếm sinh khối rừng, từ đó xác định các phương trình tương quan sinh trưởng. Trên cơ sở đó, xác định lượng cacbonic hấp thụ trong 1ha rừng là 118,356 tấn/ha và trong toàn khu vực nghiên cứu là 25778,01 tấn. Từ khóa: đo đếm cabon rừng, tích lũy cacbon, phương pháp chặt hạ, chi trả dịch vụ môi trường ĐẶT VẤN ĐỀ* Sự nóng lên toàn cầu đã và đang là mối quan tâm của toàn nhân loại, nguyên nhân chính gây hiện tượng này là sự gia tăng hàm lượng CO2 trong khí quyển. Trong khi đó rừng có vai trò đặc biệt trong việc cân bằng O2 và CO2 trong khí quyển. Do vậy, rừng có ảnh hưởng rất lớn tới khí hậu của từng quốc gia, từng khu vực cũng như trên toàn thế giới. Vì vậy, việc nghiên cứu, xác định khả năng tích lũy cacbon rừng là việc làm có ý nghĩa vô cùng quan trọng, là cơ sở đề xuất các phương thức quản lý rừng, xây dựng cơ chế chi trả cho các chủ rừng và cộng đồng tham gia bảo vệ rừng. Xuất phát từ các lý do trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Đánh giá khả năng tích lũy cacbon tại rừng phòng hộ Hồ Núi Cốc, khu vực xã Phúc Trìu, thành phố Thái Nguyên” Mục tiêu của đề tài là xác định giá trị hấp thụ CO2 của rừng phòng hộ Hồ Núi Cốc tại xã Phúc Trìu, góp phần cung cấp cơ sở khoa học cho việc thực hiện chi trả dịch vụ môi trường rừng và REDD + tại tỉnh Thái Nguyên. NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu sinh khối trạng thái cây rừng bao gồm đường kính ngang ngực của cây tại * Tel: 0989662798, Email: nguyenthuhuongmtk3@gmail.com các ô tiêu chuẩn đã xác định, sinh khối tươi và sinh khối khô các bộ phận cây cá lẻ đem giải tích. - Xác định mối tương quan giữa các đại lượng trọng lượng tươi và trọng lượng khô với đường kính ngang ngực (DBH) - Xác định lượng CO2 hấp thụ và phương trình tương quan giữa lượng CO2 hấp thụ với đường kính ngang ngực. Trên cơ sở đó xác định được lượng CO2 hấp thụ trong từng ô tiêu chuẩn và trong toàn bộ lâm phần. Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp lập ô tiêu chuẩn Trên cơ sở bản đồ hiện trạng rừng do Ban quản lý rừng phòng hộ Hồ Núi Cốc cung cấp, lựa chọn các khu vực lập ô tiêu chuẩn. Sử dụng GPS, thước dây để lập ô tiêu chuẩn có kích thước 1000m2 (20m x 50m), thực hiện đo đếm đường kính ngang ngực của tất cả các cây trong ô tiêu chuẩn. Các ô tiêu chuẩn được chọn theo cấp tuổi (3, 5, 7 tuổi). Sau đó phân loại cây theo từng cấp kính. Trong các ô tiêu chuẩn lựa chọn chặt hạ 2 cây đại diện cho từng cấp kính. Tiến hành giải tích từng cây cá lẻ, bao gồm đo chiều cao vút ngọn của cây, sinh khối tươi của từng bộ phận lá, thân, cành. Cân chính xác từng bộ phận để rút mẫu đối với lá là 0,5kg và đối với thân và cành là 1kg. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Thị Đông và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 97 - 102 98 + Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm Mẫu được đưa về phòng thí nghiệm, sấy khô ở nhiệt độ 1050C đến khối lượng không đổi, sau đó sử dụng máy phân tích TOC để xác định hàm lượng cacbonic có trong từng bộ phận của cây giải tích [4]. + Xây dựng hàm tương quan Trên cơ sở hàm lượng CO2 xác định tại từng bộ phận của cây cá lẻ, sử dụng excel thiết lập phương trình tương quan giữa hàm lượng CO2 hấp thụ và đường kính ngang ngực. Từ đó tính được lượng CO2 hấp thụ trong từng ô tiêu chuẩn và trong toàn bộ lâm phần KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sinh khối trạng thái cây rừng Sinh trưởng đường kính D1,3 của rừng Nhóm tác giả đã tiến hành điều tra trên 3 ÔTC. Kết quả về đường kính D1,3 và số lượng cây thân gỗ ở mỗi ÔTC được thể hiện tại bảng 1 và 2. Qua số liệu bảng 1 và 2, thấy rằng D1.3 trung bình tăng theo tuổi cây, cụ thể ở ÔTC1 cây 3 tuổi có D1.3 trung bình là 8,05 cm; ÔTC2, 5 tuổi có D1.3 trung bình là 9,76 cm; ÔTC3, 7 tuổi có D1.3 trung bình là 11,43 cm. Trong cùng cấp tuổi số lượng cây theo từng cấp kính giảm khi cấp kính tăng lên. Sinh khối tươi cây cá lẻ Nghiên cứu sinh khối cây cá lẻ bao gồm sinh khối tươi của thân cây, cành cây và lá cây. Kết quả được thể hiện tại bảng 3. Số liệu về sinh khối cây cá lẻ và tỷ lệ % các bộ phận của chúng được tính trung bình cho các ÔTC. Bảng 1. Đường kính bình quân của tầng cây gỗ ÔTC Loài cây Cấp tuổi (năm) D1.3tb (cm) 01 Keo lai 3 8,56 02 Keo lai 5 10,42 03 Keo lai 7 12,04 Bảng 2. Số lượng cây phân theo cấp kính trong từng ÔTC STT Cấp kính (cm) Số lượng cây ÔTC1 ÔTC2 ÔTC3 1 <10 67 48 43 2 10-15 17 23 46 3 15-20 3 9 18 4 > 20 0 3 5 Số liệu bảng 3 cho thấy: trong cùng một cấp tuổi, có sự khác biệt lớn về sinh khối tươi cây cá lẻ, sinh khối tươi cây cá lẻ tăng theo cấp kính; cụ thể ở cấp tuổi 3 mã cây C1-1 có D1.3=9,07cm tổng sinh khối tươi là 58,6 kg, mã cây C2-1 có D1.3=8,06cm có tổng sinh khối tươi là 46,8 kg; cấp tuổi 5 mã cây C1-2 có D1.3 = 9,8cm tổng sinh khối tươi là 74,7 kg, mã cây C2-2 có D1.3 = 12,7cm có tổng sinh khối tươi là 115 kg; cấp tuổi 7 mã cây C1-3 có D1.3 = 15,3cm tổng sinh khối tươi là 163,2 kg, mã cây C2-3 có D1.3 = 21,3cm có tổng sinh khối tươi là 348,6 kg. Bảng 3. Cấu trúc sinh khối tươi cây cá lẻ Mã ÔTC Mã cây DBH (cm) Cấp tuổi (năm) Thân Cành Lá Tổng kg % kg % kg % kg % 01 C1-1 9,07 3 45,1 77,6 8 13,8 5 8,6 58,6 100 C2-1 8,06 3 37,6 80,3 5 10,7 4,2 9,0 46,8 100 02 C1-2 9,8 5 48,2 65,5 16,7 22,4 9,8 13,1 74,7 100 C2-2 12,7 5 89,8 77,7 12,2 10,6 13,4 11,6 115 100 03 C1-3 15,3 7 135,8 83,2 14,7 9,0 12,7 7,8 163,2 100 C2-3 21,3 7 229,5 65,8 94,1 27 25 7,2 348,6 100 (Nguồn: Số liệu điều tra của nhóm nghiên cứu tại rừng phòng hộ Hồ Núi Cốc) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Thị Đông và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 97 - 102 99 Bảng 4. Cấu trúc sinh khối khô cây cá lẻ Mã ÔTC Mã cây DBH (cm) Cấp tuổi (năm) Thân Cành Lá Tổng Kg % Kg % Kg % Kg % 01 C1-1 8,06 3 21,06 83,06 2,66 10,56 1,47 5,84 25,19 100 C2-1 9,07 3 22,14 81,16 3,07 13,56 1,44 5,28 27,28 100 02 C1-2 9,8 5 27,64 70,18 8,61 21,86 3,13 7,94 39,38 100 C2-2 12,7 5 46,75 81,30 6,23 10,83 4,52 7,86 57,50 100 03 C1-3 15,3 7 70,68 85,34 8,02 9,68 4,12 4,97 82,82 100 C2-3 21,3 7 112,46 65,76 50,04 29,26 8,51 4,98 171,01 100 Nếu xét trong cùng một cấp kính thì sinh khối tươi cây cá lẻ tăng lên cùng với sự tăng lên của tuổi cây, điều đó phản ánh quá trình tích luỹ sinh khối theo thời gian của cây rừng và cũng có thể nhận thấy giữa sinh khối và sinh trưởng cây cá lẻ có liên hệ chặt chẽ với nhau, ví dụ trong cấp kính tương đương, ở tuổi 3 mã cây C1-1 có DBH = 9,07 cm sinh khối cây cá lẻ là 58,6 kg, đến tuổi 5 mã cây C1-2 có DBH = 9,8 cm sinh khối là 74,7 kg. Cấu trúc sinh khối các bộ phận thân, cành, lá cây cá lẻ là rất khác nhau trong cả 3 cấp tuổi và các cấp kính. Sinh khối thân chiếm tỷ lệ cao nhất, sau đó đến sinh khối cành và chiếm tỷ lệ thấp nhất là sinh khối lá. Tỷ lệ % sinh khối tươi các bộ phận tính trung bình cho cả 3 ô tiêu chuẩn là: Thân 75%; cành 15,6%; lá 9,4%. Sinh khối khô cây cá lẻ Nhóm tác giả tiến hành phân tích sinh khối khô của 18 mẫu (6 mẫu thân, 6 mẫu cành và 6 mẫu lá). Kết quả được thể hiện tại bảng 4. Bảng 4 cho thấy, sinh khối khô cây cá lẻ cũng thay đổi theo cấp kính và cấp tuổi. Xét trong cùng một cấp kính, khi tuổi cây tăng lên thì sinh khối khô cây cá lẻ cũng tăng theo và ngược lại. Tỷ lệ % sinh khối khô các bộ phận tính trung bình cho cả 3 ô tiêu chuẩn sẽ là: Thân 74,6%; cành 19,6%; lá 5,8%. Tương quan giữa trữ lượng và đường kính ngang ngực (DBH) Trọng lượng tươi với đường kính ngang ngực Trong thực tế vấn đề xác định trọng lượng cây trực tiếp là vấn đề rất khó khăn và phức tạp, vì thế, thiết lập mô hình quan hệ giữa sinh khối cây và đường kính có vai trò rất hữu ích. Bảng 5. Trọng lượng tươi & DBH của cây mẫu Cấp tuổi DBH (cm) Trọng lượng tươi (kg) 03 8,06 46,8 03 9,07 58,1 05 9,8 74,7 05 12,7 115 07 15,3 163,2 07 21,3 348,6 Bảng 5 cho thấy, trọng lượng tươi tăng theo đường kính, sự gia tăng này thể hiện càng mạnh ở những cây có đường kính lớn. Hình 1 cho thấy, phương trình tương quan giữa trọng lượng tươi và đường kính có mối tương quan rất chặt chẽ (R2= 0,996). Kết quả này được thể hiện theo phương trình (*). Trọng lượng tươi = 0,681*D2,027 (kg). (*) Hình 1. Mối quan hệ giữa trọng lượng tươi và DBH(D1,3) Trọng lượng khô với đường kính ngang ngực Trọng lượng khô của cây tăng dần theo chiều tăng của đường kính ngang ngực. Đặc biệt tăng nhiều ở cây có tuổi cao và đường kính lớn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Thị Đông và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 97 - 102 100 Bảng 6. Trọng lượng khô & DBH của cây mẫu Cấp tuổi DBH (cm) Trọng lượng khô (kg) 03 8,06 25,19 03 9,07 27,28 05 9,8 39,38 05 12,7 57,50 07 15,3 82,82 07 21,3 171,01 Hình 2. Mối quan hệ giữa trọng lượng khô và DBH của cây Phương trình tương quan giữa trọng lượng khô và đường kính ngang ngực xác định là trọng lượng khô = 0,3842*D1,9833 (kg), với hệ số R2 = 0,9894. Hình 2 cho thấy trọng lượng khô của cây tăng theo đường kính, đặc biệt tăng mạnh ở các cây lớn. Tỷ lệ cacbonic hấp thụ trong cây Lượng CO2 hấp thụ trong từng bộ phận và toàn bộ cây Kết quả phân tích hàm lượng cacbonic trong trong từng bộ phận cây cá lẻ được trình bày tại bảng 7, cho thấy, trữ lượng cacbonic hấp thụ có sự khác biệt trong các bộ phận của cây, ở thân là lớn nhất, tiếp đến là bộ phận cành và lá là ít nhất. Nếu tính cho cả 3 ÔTC thì lượng cacbonic hấp thụ trong thân chiếm trung bình khoảng 74,71%, trong bộ phận cành chiếm là 19,17% và lá là 6,13%. Kết quả này cũng phù hợp với các nghiên cứu trước đó tỷ lệ tích lũy cacbon trong thân là lớn nhất, tiếp đến là cành và lá [1], [2]. Lượng cacbonic hấp thụ trong cây tỷ lệ thuận với cấp kính và tuổi cây, cụ thể xét trong cấp kính tương đương, ở độ tuổi 3 cây C1-1 có DBH = 9,07 cm, lượng cacbonic là 13,95 kg, cùng cấp kính này ở độ tuổi 5 cây C1-2 là 19,73 kg. Cùng cấp tuổi 3, ÔTC3 mã cây C1- 1 có D1.3 = 9,07 có tổng lượng cacbonic hấp thụ là 13,95 kg, mã cây C2-1 có D1.3 = 8,06 cm thì lượng cacbonic hấp thụ chỉ có 12,98 kg; cấp tuổi 5, mã cây C1-2 có D1.3 = 9,8cm, lượng cacbonic là 19,73 kg, mã cây C2 -2 có D1.3 = 12,7cm, lượng cacbon là 29,39 kg; cấp tuổi 7, mã cây C1-3 có D1.3 = 15,3cm, có lượng cacbonic là 42,71 kg, cây C2-3 có D1.3 = 21,3cm, có lượng cacbonic là 88,33 kg. Bảng 7. Hàm lượng cacbonic trong trong từng bộ phận cây cá lẻ Mã ÔTC Mã cây DBH (cm) Cấp tuổi (năm) Thân Cành Lá Tổng kg % kg % kg % Kg % 01 C1-1 8,06 3 10,78 83,05 1,40 10,78 0,80 6,16 12,98 100 C2-1 9,07 3 11,64 83,15 1,54 11,04 0,77 5,52 13,95 100 02 C1-2 9,8 5 13,67 69,28 4,35 22,04 1,71 8,66 19,73 100 C2-2 12,7 5 23,76 80,84 3,24 11,02 2,39 8,13 29,39 100 03 C1-3 15,3 7 36,37 85,16 4,00 9,36 2,34 5,48 42,71 100 C2-3 21,3 7 58,49 66,22 25,16 28,48 4,68 5,30 88,33 100 Tổng 154,71 74,71 39,69 19,17 12,69 6,13 207,09 100 (Nguồn: Số liệu của nhóm nghiên cứu phân tích tại phòng thí nghiệm Hoá – Trường ĐH SP – ĐHTN) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Thị Đông và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 97 - 102 101 Tương quan giữa hàm lượng cacbonic và đường kính ngang ngực Bảng 8. Hàm lượng cacbonic hấp thụ trong cây theo DBH Cấp tuổi DBH (cm) Lượng CO2 (kg) 03 8,06 12,98 03 9,07 13,95 05 9,8 19,73 05 12,7 29,39 07 15,3 42,71 07 21,3 88,33 Bảng 8 cho thấy, lượng cacbonic tăng dần theo kích thước của đường kính ngang ngực. Phương trình tương quan giữa lượng cacbonic và đường kính ngang ngực là: Lượng cacbonic = 0,190*D1,996 (kg) ( R2=0,990). Hình 3. Mối quan hệ giữa lượng CO2 và DBH Lượng cacbonic hấp thụ trong từng ÔTC và toàn bộ lâm phần Số liệu lượng cacbonic hấp thụ trong cây cá lẻ đại diện cho từng cấp kính được tính trung bình cho các ÔTC. Lượng CO2 hấp thụ trong từng ÔTC được tính là: mCO2 = ∑mCO2 cây cá lẻ trong ÔTC (kg). Kết quả trình bày ở bảng 9. Bảng 9. Trữ lượng cacbonic trong các ÔTC theo cấp tuổi ÔTC Cấp tuổi mCO2 tích luỹ (kg) 01 03 6.896,55 02 05 10.306,39 03 07 18.303,96 Tổng 35.506.90 Theo kết quả tính toán bảng 9, lượng cacbonic hấp thụ trong 3 ÔTC có tổng diện tích 0,3 ha là 35.506,90 (kg) = 35,5069 (tấn). Lượng cacbonic hấp thụ trong 1ha là: mCO2 = 35,5069 / 0,3 = 118,356 (tấn). Nếu so với mức hấp thụ cacbonic của rừng tự nhiên thì mức hấp thụ này tương ứng với rừng nghèo là 119 tấn/ ha [1]. Toàn bộ khu vực nghiên cứu có tổng diện tích 217,8 ha: mCO2 = 217,8 * 118,356 = 25.778,01 (tấn). KẾT LUẬN Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng cacbonic hấp thụ trong cây cá thể của thân là cao nhất và tăng theo đường kính ngang ngực. Phương trình tương quan giữa các đại lượng với đường kính ngang ngực: - Trọng lượng tươi = 0,681*D2,027 (kg) - Trọng lượng khô = 0,3517*D2,0152 (kg) - Lượng cacbonic = 0,190*D1,996 (kg) Lượng cacbonic hấp thụ trong 1ha rừng là 118,356 tấn/ha và trong toàn khu vực nghiên cứu là 25.778,01 tấn. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bảo Huy (2009), “Phương pháp nghiên cứu ước tính trữ lượng cacbon của rừng tự nhiên làm cơ sở tính toán lượng CO2 phát thải từ suy thoái và mất rừng ở Việt Nam”, Tạp chí Nông nghiệp và phát triển Nông thôn, số 1/2009. 2. Vũ Tấn Phương và cộng sự (2008), “Xây dựng mô hình tính toán cacbon rừng trồng keo lai”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, Số 8 /2008. 3. Ngô Đình Quế và các cộng sự (2006), “Khả năng hấp thụ CO2 của một số loại rừng trồng chủ yếu ở Việt Nam”, tạp chí Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, số 7/ 2006. 4. Tổng cục Lâm nghiệp Việt Nam (2012), Hướng dẫn đo đếm sinh khối rừng bằng phương pháp chặt hạ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Thị Đông và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 97 - 102 102 SUMMARY ASSESSMENT ON THE CARBON ACCUMULATION CAPABILITIES IN THE COC LAKE PROTECTION FOREST - PHUC TRIU COMMUNE - THAI NGUYEN CITY - VIETNAM Nguyen Thi Dong, Nguyen Thu Huong*, Ma Thi Kim Cuc, Ha Thuy Vin College of Sciences - TNU Forest is considered as a huge carbon sink on earth to control the increase of greenhouse gases, especially CO2. Studies on capability of forest carbon accumulation are more and more consider recently. Specifically, a study on the capability of carbon accumulation in the Coc Lake Protection Forest at the area of Phuc Triu Commune, Thai Nguyen City applying a study method of cut down the tree to determine the correlative equation of tree growth. Based on this study to determine the amount of carbon dioxide absorbed in one forest hectare is 118.356tons/ha, and in the entire studied area is 25.778.01 tons. Key words: Forest carbon measurement, carbon accumulation, cut-down method, environment service expenses Ngày nhận bài: 10/4/2013; Ngày phản biện: 17/7/2013; Ngày duyệt đăng: 26/7/2013 * Tel: 0989662798, Email: nguyenthuhuongmtk3@gmail.com Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên