Đánh giá nhanh lượng các bon tích lũy trên mặt đất của một số trạng thái rừng tại xã Nam Mẫu, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn - Bùi Văn Trường

Bùi Văn Trường và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 108(08): 121 - 126 121 ĐÁNH GIÁ NHANH LƯỢNG CÁC BON TÍCH LŨY TRÊN MẶT ĐẤT CỦA MỘT SỐ TRẠNG THÁI RỪNG TẠI XÃ NAM MẪU, HUYỆN BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN Bùi Văn Trường*, Bùi Văn Tân, Đỗ Hoàng Chung Trường Đại học Nông Lâm– ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Ước tính trữ lượng các bon tại một khoảng thời gian nhất định rất có ý nghĩa, bởi nó cho thấy tiềm năng của thảm thực vật trong giải phóng hoặc tích lũy các bon. Thông qua kỹ thuật viễn thám và các dữ liệu không gian các loại rừng chủ yếu tại xã Nam Mẫu đã được xác định. Trên cơ sở 8 điểm đã được xác định, lượng các bon tích lũy trong các rừng chính đã được xác định thông qua phương pháp đánh giá nhanh tích lũy các bon (RaCSA) của tổ chức ICRAF. Các bon tích lũy ở phần trên mặt đất trong các trạng thái rừng được tính toán thông qua việc nhân hệ số 0.46 với giá trị thu được của sinh khối trong các phần trên mặt đất như: tầng cây gỗ; cây gỗ đổ; tầng dưới tán và lớp thảm mục. Kết quả thu được trữ lượng các bon của các trạng thái rừng là: Rừng tự nhiên ít bị tác động (IIIb) đạt 379,29 (tấn C/ha); Rừng tự nhiên bị tác động mạnh (IIIa) đạt 96,24 (tấn C/ha); Rừng phục hồi sau khai thác (IIb) đạt 87,37 (tấn C/ha); Rừng phục hồi sau nương rẫy (IIa) đạt 36,94 (tấn C/ha). Các yếu tố quyết định trữ lượng các bon là: nguồn gốc, cấu trúc về thành phần loài, đặc trưng cấu trúc của các thành phần trong các trạng thái, mức độ tác động của các yếu tố ngoại cảnh và nguồn gốc phục hồi rừng. Từ khóa: Bắc Kạn, đánh giá nhanh, trạng thái rừng, tích lũy các bon, trên mặt đất MỞ ĐẦU * Cácbon được luân chuyển trong chu trình cácbon toàn cầu giữa bốn “bể chứa” lớn: hóa thạch và cấu trúc địa chất, khí quyển, các đại dương và các hệ sinh thái trên cạn [9]. Sự dịch chuyển giữa các hồ xảy ra chủ yếu là dịch chuyển cácbon dioxít (CO2) trong các quá trình đốt cháy nhiên liệu, phân rã hóa học và khuếch tán, quang hợp, hô hấp, phân hủy, cháy rừng và đốt nhiên liệu sinh học hiếu khí và trong lò. Trong trường hợp một thành phần trong sinh quyển như sinh khối gỗ bị suy giảm có nghĩa là các bon được giải phóng vào khí quyển. Nếu sinh khối được tăng lên, nó trở thành nơi tích lũy và do đó loại bỏ và giảm được các bon từ khí quyển. Xu thế ngày càng tăng lượng CO2 trong khí quyển [5], một phần có thể được quy cho sinh khối (nhiên liệu sinh học) của thế giới bị suy giảm. Việc theo dõi tích lũy các bon của các thảm thực vật toàn cầu là rất quan trọng. Ước tính * Tel:0974286646; Email:buivantruong.tuaf@gmail.com lượng tích lũy các bon tại một khoảng thời gian nhất định rất có ý nghĩa, bởi nó cho thấy tiềm năng của thảm thực vật để giải phóng hoặc tích lũy cácbon. Hệ sinh thái trên cạn đóng một vai trò quan trọng trong chu trình các bon toàn cầu (C). Rừng nhiệt đới ở Việt Nam liên tục thay đổi do hệ quả của việc khai thác rừng và chuyển đổi sang các loại hình sử dụng đất khác. Bởi kết quả của những thay đổi này, những nghiên cứu về tích lũy các bon của các hệ sinh thái rừng đã được tiến hành trong vài năm qua ở Việt Nam. Lượng các bon tích lũy trong các loại rừng tự nhiên ở Việt Nam từ 66,05 – 206,23 tấn C/ha [1]. Xã Nam Mẫu nằm trong phân khu bảo vệ nghiêm ngặt của Vườn Quốc gia Ba Bể, thuộc vùng núi đá vôi xen kẽ các thung lũng đất hẹp thuộc huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn. Khu vực xã nằm trong vùng caxtơ chợ Rã Ba Bể - Chợ Đồn, khí hậu tại xã Nam Mẫu mang đặc điểm khí hậu của vùng núi phía Bắc Việt Nam. Trung tâm của xã là hồ Ba Bể với diện tích 500 ha. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bùi Văn Trường và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 108(08): 121 - 126 122 Sự bốc hơi liên tục tạo nên vi khí hậu vùng hồ mát mẻ, giảm bớt sự khắc nghiệt của các mùa. Tổng diện tích tự nhiên của xã 6.478,94 ha, trong đó diện tích đất sản xuất nông nghiệp 175,54 ha; đất lâm nghiệp 5.657,71 ha và là rừng đặc dụng; 20,86 ha đất nuôi trồng thủy sản nước ngọt. Đất phi nông nghiệp 599,17 ha, đất chưa sử dụng 25,66 ha. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng Các bể chứa cácbon trong thảm thực vật ở một vùng nhất định tại một thời điểm nhất định được tính bằng lượng tích lũy các bon trong sinh khối thực vật trên một đơn vị diện tích, và được tính bằng kgC/m2 hoặc tấnC/ha. Số liệu về sinh khối được tính toán dựa trên điều tra thực địa, dựa trên các phương pháp điều tra rừng. Trong phạm vi bài báo này, chúng tôi chỉ tập trung đánh giá khả năng tích lũy các bon phần trên mặt đất trong các trạng thái rừng tại xã Nam Mẫu. Phân loại các trạng thái thảm thực vật rừng Kết hợp ảnh vệ tinh và các dữ liệu viễn thám mặt đất đáng tin cậy để phân tích không gian và phân loại trạng thái thảm thực vật. Ba nguồn dữ liệu chính được thu thập bao gồm: ảnh vệ tinh Landsat (2007), các dữ liệu phụ và bản đồ địa chính. Khảo sát mặt đất trên thực địa cũng được tiến hành với sự hỗ trợ của hệ thống định vị toàn cầu (GPS) [8]. Xác định vị trí của 6 điểm mẫu, để phân loại các trạng thái của thảm thực vật rừng trên bản đồ vệ tinh Landsat 2007 Điều tra ô tiêu chuẩn Trên cơ sở 6 điểm đã được xác định, chúng tôi tiến hành đo đếm ở cấp độ ô tiêu chuẩn. Các ô tiêu chuẩn được thống nhất ký hiệu như sau: IIb-01 (Trạng thái rừng IIb, OTC số 01) hoặc IIIa-02 (Trạng thái rừng IIIa, OTC số 02). Phương pháp đo đếm sử dụng phương pháp đánh giá nhanh tích lũy cácbon – RaCSA (Rapid Các bon Stock Appraisal) của ICRAF, kỹ thuật đo đếm theo phương pháp của Kurniatun Hairiah và đồng tác giả [6]. Xử lý số liệu Lượng sinh khối khô trên mặt đất được tính bằng tổng lượng sinh khối khô của cây gỗ (W), sinh khối khô của cây bụi thảm tươi và sinh khối khô của lớp vật rụng, thảm mục. Cụ thể, theo công thức: DWTrên mặt đất = Wcây gỗ+Wdưới tán+Wthảm mục (tấn/ha) (1) Trong đó: DWTrên mặt đất – Lượng sinh khối khô trên mặt đất (tấn/ha); Wcây gỗ – Lượng sinh khối khô của tầng cây gỗ (tấn/ha); Wdưới tán - Lượng sinh khối khô của tầng dưới tán bao gồm cây bụi và thảm tươi (tấn/ha); Wthảm mục - Lượng sinh khối khô của tầng thảm mục bao gồm vật rụng, gỗ chết (tấn/ha). Theo Meine van Noordwijk (2007) [7], lượng các bon tích lũy phần trên mặt đất được tính theo công thức: WC= 0.46 * DWTrên mặt đất (tấnC/ha) (2) Trong đó: WC - Lượng các bon tích lũy trong sinh khối (tấn/ha); DWTrên mặt đất– Lượng sinh khối khô trên mặt đất (tấn/ha). KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Các trạng thái của thảm thực vật rừng Dựa trên kỹ thuật phân tích không gian và thông tin địa lý, chúng tôi đã xác định được các trạng thái chủ yếu của lớp phủ thực vật. Rừng tự nhiên ít bị tác động (IIIb) Loại rừng này phân bố từ độ cao 400 đến 700m, diện tích còn lại nhỏ ít bị tác động, loài ưu thế: Nghiến (Excentrodendron tonkinense), Trai (Garcinia fagraeoides), Đinh (Fernandoa brilletii), Lát hoa (Chukrasia tabularis), một số loài họ Dẻ (Fagaceae). Ở ven hồ có loài Trâm (Syzygium sp.), Kẹn (Aesculus assamica), Si (Ficus sp.), Mùng Quân (Flacourtia indica). Rừng tự nhiên bị tác động mạnh (IIIa) Loại rừng này thường tập trung ở thung lũng với một số loài chiếm ưu thế như: (Excentrodendron tonkinense), Trai (Garcinia fagraeoides), Sấu (Dracontomelon duperreanum), Thung (Tetrameles nudiflora), Đinh (Fernandoa brilletii). Trong kiểu này rừng phân thành 4 tầng rõ rệt, có tầng vượt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bùi Văn Trường và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 108(08): 121 - 126 123 tán là Thung thân trắng phân biệt với nền xanh của 3 tầng dưới. Loại rừng này chịu sự tác động của các cộng đồng dân cư sinh sống gần đó bởi nhu cầu gỗ lớn. Rừng phục hồi Rừng phục hồi sau khai thác (IIb) phân bố chủ yếu ở độ cao 200 đến 800 m với một số loài Dẻ (Castanopsis sp.), Thích (Acer fabri), Lòng mang (Pterospermum sp.), ở trên đỉnh cao: Đinh (Fernandoa brilletii), Lát hoa (Chukrasia tabularis), Sấu (Dracontomelon duperreanum), ở thấp hơn và Hu đay (Trema orientalis), Trám ba cạnh (Canarium bengalese), Sồi (Lithocarpus sp.), Chẹo (Engelhardtia sp.) ở những rừng phục hồi sau khai thác kiệt. Rừng phục hồi sau nương rẫy (IIa), đa phần là các cây gỗ tạp: Thôi ba (Alangium chinense), Cò ke (Grewia sp.), Hồng bì rừng (Clausena anisata) và các cây bụi như Thấu kén (Helicteres hirsuta), Ba chạc (Euodia lepta) đây là trạng thái thảm thực vật phục hồi sau nương rẫy phân bố rải rác gần các khu dân cư. Sinh khối của các trạng thái rừng Phần sinh khối trên mặt đất của các trạng thái thảm thực vật được cấu thành từ sinh khối tầng cây gỗ, sinh khối tầng cây bụi thảm tươi và sinh khối lớp vật rụng, thảm mục. Sinh khối được tính theo trọng lượng khô tuyệt đối, các dẫn liệu được thể hiện tại bảng 1. Những dẫn liệu tại bảng 1, cho ta thấy: (1) Sinh khối của rừng phục hồi sau nương rẫy từ 78,77 – 81,83 tấn/ha; (2) Sinh khối của rừng phục hồi sau khai thác từ 186,61 - 193,25 tấn/ha; (3) Sinh khối của rừng tự nhiên bị tác động mạnh từ 207,12 - 211,30 tấn/ha; (4) Sinh khối của rừng tự nhiên ít bị tác từ 810,31 - 838,76 tấn/ha; (5) Sinh khối của loại hình rừng phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc rừng và đặc biệt là mức độ tác động của các yếu tố (con người, chăn thả,...) và nguồn gốc phục hồi rừng. Bảng 1. Sinh khối khô tuyệt đối của các trạng thái rừng tại xã Nam Mẫu Trạng thái rừng/OTC Sinh khối (tấn/ha) Cây gỗ lớn (D1.3 >30cm) Cây gỗ nhỏ (5cm<D1.3<30cm) Cây đổ Tầng dưới tán Thảm mục Tổng số IIa-01 - 72,53 - 2,73 6,57 81,83 IIa-02 - 70,51 - 2,03 6,23 78,77 IIb-01 93,74 65,73 19,39 2,83 4,92 186,61 IIb-02 98,71 68,31 18,59 2,03 5,61 193,25 IIIa-01 43,85 156,43 0,12 6,89 4,01 211,30 IIIa-02 33,59 162,19 0,07 7,54 3,73 207,12 IIIb-01 663,54 99,84 31,85 6,73 8,35 810,31 IIIb-02 678,99 102,93 38,58 9,31 8,95 838,76 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00 IIa-01 IIa-02 IIb-01 IIb-02 IIIa-01 IIIa-02 IIIb-01 IIIb-02 37.64 36.23 85.84 88.90 97.20 95.28 372.74 385.83tấn C/ha Hình 1. Lượng cácbon tích lũy trong các trạng thái rừng tại xã Nam Mẫu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bùi Văn Trường và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 108(08): 121 - 126 124 Lượng các bon tích lũy trong các trạng thái rừng Dựa trên cơ sở sinh khối của các trạng thái của thảm thực vật, sử dụng công thức 2 lượng các bon tích lũy trong các trạng thái thảm thực vật của xã Nam Mẫu đã được xác định (hình 1). Từ những dẫn liệu của hình 1, ta thấy rằng: (1) Lượng các bon tích lũy trong trạng thái rừng phục hồi sau nương rẫy (IIa) đạt 36,94 tấnC/ha; (2) Đối với các trạng thái rừng phục hồi sau khai thác (IIb) lượng các bon tích lũy đạt 87,37 tấnC/ha; (3) Loại rừng tự nhiên bị tác động mạnh (IIIa) có trữ lượng các bon đạt 96,24 tấnC/ha; (4) Trữ lượng các bon của trạng thái rừng ít bị tác động (IIIb) đạt 379,29 tấn C/ha. Dẫn liệu về lượng các bon tích lũy trong các trạng thái rừng trên đây được tính trung bình dựa trên số liệu của các ô tiêu chuẩn điều tra đối với từng loại rừng. Tỷ lệ các bon tích lũy trong các thành phần so với tổng lượng các bon tích lũy trong các trạng thái rừng được thể hiện ở bảng 2. Các dẫn liệu ở bảng 2 cho thấy: (1) Tỷ lệ các bon tích lũy trong tầng cây gỗ rất lớn từ 85,45% – 94,52 %; (2) Tỷ lệ các bon tích lũy trong cây đổ chiếm 0 – 10,39 %, sở dĩ có sự chênh lệch lớn này là do một số trạng thái như rừng phục hồi sau nương rẫy (IIa) và rừng tự nhiên bị tác động mạnh (IIIa) lúc này chưa có sự đào thải tự nhiên nên số cây chết đổ hầu như không có. Đối với rừng phục hồi sau khai thác (IIb) và rừng tự nhiên ít bị tác động (IIIb) ở thời điểm nghiên cứu rừng được bảo vệ tương đối tốt nên các trạng thái này đang ở quá trình diễn thế theo quy luật tự nhiên: Ở rừng IIb các loài cây ưa sáng mọc nhanh bị đào thải thay vào đó là các loài có đời sống cố định, sống lâu năm; Ở trạng thái rừng IIIb, một số loài cây gỗ lớn cũng bị đào thải tự nhiên do quá trình già cỗi hoặc do gió bão làm đổ. (3) Trữ lượng các bon ở tầng dưới tán chiếm tỷ lệ từ 0,83% - 3,64%. Tỷ lệ này biến động phụ thuộc vào một số yếu tố như: Mức độ tàn che, độ tàn che thấp, tầng dưới tán được chiếu sáng mạnh nên sinh khối và trữ lượng các bon nhiều (rừng IIa); Hoặc phụ thuộc vào mức độ tái sinh, trạng thái IIIa có mật độ cây tái sinh (cây gỗ có đường kính D1.3<cm) nên sinh khối và trữ lượng các bon của tầng dưới tán cũng lớn hơn so với các trạng thái rừng còn lại. (4) Tỷ lệ lượng các bon tích lũy trong tầng thảm mục chiếm từ 1,03% – 8,03 %, tỷ lệ này có ý nghĩa quan trọng đối với việc lưu giữ các bon, vì đây là phần trung gian của quá trình dịch chuyển các bon từ thảm thực vật tới bể chứa các bon trong đất, khoảng thời gian tích lũy các bon trong đất được đánh giá là lâu nhất. Bảng 2. Tỷ lệ các bon tích lũy trong các thành phần của các trạng thái rừng tại xã Nam Mẫu Trạng thái rừng/OTC Tỷ lệ các bon tích lũy (%) Tầng cây gỗ Cây đổ Tầng dưới tán Thảm mục IIa-01 88.63 0.00 3.34 8.03 IIa-02 89.51 0.00 2.58 7.91 IIb-01 85.45 10.39 1.52 2.64 IIb-02 86.43 9.62 1.05 2.90 IIIa-01 94.78 0.06 3.26 1.90 IIIa-02 94.52 0.03 3.64 1.80 IIIb-01 94.21 3.93 0.83 1.03 IIIb-02 93.22 4.60 1.11 1.07 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bùi Văn Trường và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 108(08): 121 - 126 125 Trên đây là những dẫn liệu ban đầu góp phần làm sáng tỏ khả năng tích lũy các bon của rừng. Đóng góp cho việc cung cấp cơ sở khoa học cho việc tham gia chương trình giảm phát thải khí nhà kính thông qua mất rừng và suy thoái rừng (REDD+) ở Việt Nam đối với các loại rừng tự nhiên tại xã Nam Mẫu thuộc vùng lõi của VQG Ba Bể, thông qua hoạt động tăng cường trữ lượng và bảo tồn các bon rừng. KẾT LUẬN 1. Các trạng thái rừng chủ yếu trên địa bàn xã Nam Mẫu gồm: Rừng tự nhiên ít bị tác động (IIIb); Rừng tự nhiên bị tác động mạnh (IIIa); Rừng phục hồi sau khai thác (IIb); Rừng phục hồi sau nương rẫy (IIa). 2. Trữ lượng các bon (tấn C/ha) tích lũy trong các trạng thái rừng: Rừng tự nhiên ít bị tác động (IIIb); Rừng tự nhiên bị tác động mạnh (IIIa); Rừng phục hồi sau khai thác (IIb); Rừng phục hồi sau nương rẫy (IIa) lần lượt đạt: 379,29; 96,24; 87,37; 36,94. 3. Sinh khối và trữ lượng các bon trên mặt đất của các trạng thái rừng phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc rừng (nguồn gốc, cấu trúc về thành phần loài, cấu trúc của các thành phần trong các trạng thái) và đặc biệt là mức độ tác động của các yếu tố (con người, chăn thả,...) và nguồn gốc phục hồi rừng. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Vũ Tấn Phương, (2009), Nghiên cứu định giá rừng ở Việt Nam. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 2. Vũ Tấn Phương, (2006), ”Trữ lượng cácbon của cây bụi và thảm tươi, cơ sở để xác định kịch bản đường các bon cơ sở trong các dự án trồng rừng và tái trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch ở Việt Nam”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn - Số 1. (Tham khảo tại: 2006/5fuongvt_2006_biomas_carbon.pdf) 3. Ngô Đình Quế, (2008), Ảnh hưởng của một số loại rừng đến môi trường ở Việt Nam. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội. 4. Keeling C.D. & Whorf T.P, (2002), “Atmospheric CO2 records from sites in the SIO air sampling network”. Oak Ridge National Laboratories, Các bon Dioxide Information Center. Available at: 5. Ketterings QM, Coe R, van Noordwijk M, Ambagau Y and Palm CA., (2001), “Reducing uncertainty in the use of allometric biomass equations for predicting above-ground tree biomass in mixed secondary forests”, Forest Ecology and Management, 120, 199-209. 6. Kurniatun Hairiah, SM Sitompul, Meine van Noordwijk and Cheryl Palm, (2001), “Methods for sampling carbon stocks above and below ground”. ASB lecture note 4b. Bogor, Indonesia. 7. Meine van Noordwijk, (2007), Rapid Carbon Stock Appraisal (RaCSA). ICRAF, Bogor, Indonesia. 8. Richards, J.A., X. Jia, (2006), Remote Sensing Digital Image Analysis: An Itroduction, 4th Ed., 439 pages. Springer, Heidelberg. 9. Schimel, D.S. et al., (2001), ”Recent patterns and mechanisms of các bon exchange by terrestrial ecosystems”, Nature, 414,169–172. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bùi Văn Trường và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 108(08): 121 - 126 126 SUMMARY RAPID ASSESSMENT ABOVE GROUND CAC BON STOCK OF SOME FOREST STATES IN NAM MAU COMMUNE, BA BE DISTRICT, BAC KAN PROVINCE Bui Van Truong*, Bui Van Tan, Do Hoang Chung College of Agriculture and Forestry – TNU Estimated amount of carbon stock at a certain time period is significant because it shows the potential of vegetation in the release or absorption of các bon. Through remote sensing techniques and spatial data, the main types of the forest in Nam Mau commune has been identified. On the basis of 8 points have been identified, the value of carbon stock in various types of forest have been identified by rapid assessment carbon stock method (RaCSA) of ICRAF. The accumulation of carbon above ground in the forest types is calculated by multiplying coefficient with 0,46 value of biomass obtained in the section above ground such as wooden trees, dead felled trees, understorey and litter layer. Carbon accumulation (ton C/ha) in each forest types (The less affected natural forests –IIIb; The strong disturbed natural forest – IIIa; The recovered forest after extraction – IIb; The recovered forest after shifting cultivation - IIa) are 379.29; 96.24; 87.37; 36.94, respectively. The carbon (C) stock in forest types depends on derived, the structure of species composition, structural characteristics of the components in the state, the impact of external factors and origin forest restoration. Key words: Accumulation of carbon, above ground, Bac Kan, forest type, rapid assessment. * Tel:0974286646; Email:buivantruong.tuaf@gmail.com Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên