XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH CACBON CHO RỪNG THÔNG TẠI VIỆT NAM Vũ Tấn Phương và Nguyễn Viết Xuân 1 TÓM TẮT Nghiên cứu được thực hiện tại tỉnh Bắc Giang và Thanh Hóa nhằm tính lượng cacbon cho rừng trồng thông mã vĩ và thông nhựa. Hai loài này được trồng rộng rãi tại Việt Nam và phát triển tốt ngay cả trên những lập địa nghèo dinh dưỡng. Các phương trình tương quan được xây dựng nhằm tính toán cacbon cho cây riêng lẻ dựa trên đường kính của cây được đo ở độ cao ngang ngực (DBH). Tổng cộng 52 cây thông nhựa và thông mã vĩ đại diện cho các độ độ tuổi và điều kiện sinh thái khác nhau được lựa chọn ngẫu nhiên để tính sinh khối, lượng cacbon và xây dựng phương trình tương quan. Các phương trình được xây dựng cho từng loài và thể hiện mối tương quan giữa DBH và lượng cacbon trong thân, cành, lá, rễ, trên mặt đất và tổng sinh khối. Kết quả cho thấy có mối tương quan chặt chẽ giữa lượng cacbon trong thân cây, trên mặt đất và dưới mặt đất và tổng sinh khối với DBH ở dạng phương trình mũ. Các phương trình này là cơ sở để tính toán lượng cacbon rừng trồng thông nhựa và thông mã vĩ phục vụ việc kiểm kê khí nhà kính (GHGs) trong sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp (LULUCF) cũng như định lượng cacbon trong vấn đề thương mại cacbon. Từ khóa: Sinh khối, Cacbon, Lâm nghiệp, Thông, rừng trồng, Việt Nam 1. MỞ ĐẦU Ngày nay, biến đổi khí hậu đã được thừa nhận như là mối đe dọa môi trường nghiêm trọng nhất mà hành tinh của chúng ta đang phải đối mặt. Bản Báo cáo đánh giá thứ tư của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) được công bố năm 2007 đã kết luận rằng sự nóng lên của khí hậu trái đất hiện nay là một hiện thực và không thể không thừa nhận, và rất có khả năng hiện tượng này do lượng phát thải khí nhà kính (GHGs) từ các hoạt động của con người gây ra, đặc biệt là từ nửa cuối thế kỷ 20 cho đến nay. Nồng độ khí nhà kính, trong đó bao gồm lượng khí cacbon dioxit (CO 2 ), mêtan (CH - 4 ), và nitơ oxit (N 2 0), đã đạt giá trị lớn nhất trong vòng 650,000 năm qua (IPCC 2007). Việc tăng cường trồng rừng tại các khu đất trống ở vùng nhiệt đới được biết đến như là một biện pháp hiệu quả để giảm khí CO 2 , một trong những khí nhà kính chính trong khí quyển (Dyson, 1977). Cây hấp thụ CO 2 trong quá trình sinh trưởng và phát triển, do đó làm giảm nồng độ khí CO 2 trong khí quyển, góp phần giảm nhẹ sự nóng lên toàn cầu. Sự quan tâm của các nước đang phát triển đối với khả năng hấp thụ CO 2 của rừng trồng ngày càng tăng kể từ khi Nghị định thư Kyoto được phê duyệt (Fearnside, 1999). Trong lâm nghiệp, việc tính toán khả năng hấp thụ cacbon của rừng đóng vai trò rất quan trọng để thực hiện Nghị định thư Kyoto và kiểm kê khí nhà kính quốc gia. Ở Việt Nam, có một số nghiên cứu về khả năng hấp thụ cacbon của rừng trồng đã được thực hiện (Ngô Đình Quế, 2006; Vũ Tấn Phương, 2007; Nguyễn Ngọc Lung, 2004). Tuy nhiên, các nghiên cứu nay chỉ tập trung vào việc tính toán lượng cacbon của rừng trồng ở lứa tuổi nhất định và không xây dựng các mô hình ước tính cacbon trong sinh khối. 1 Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu xây dựng các mô hình ước tính cacbon cho hai loài thông nhựa và thông mã vĩ. Đây là hai loài thông đã được trồng rộng rãi ở Việt Nam và có thể phát triển tốt ngay cả trên điều kiện đất nghèo và suy thoái. Nghiên cứu này nhằm xây dựng cơ sở khoa hoc để ước tính cacbon của rừng trồng hai loài này phục vụ các dự án kiểm kê khí nhà kính và hấp thụ cabon. 2. TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu được thực hiện trên hai loại rừng thông là thông mã vĩ ở Bắc Giang và thông nhựa ở Thanh Hóa (Vị trí vùng nghiên cứu được thể hiện ở hình 1), Hai mươi sáu (26) cây thông mã vĩ độ tuổi từ 6 – 26 và hai mươi sáu cây thông nhựa ở độ t 1 uổi 14 – 29 được lựa chọn để thực hiện nghiên cứu. Việc tính toán sinh khối được thực hiện theo phương pháp giải tích cây tiêu chuẩn (IPCC 2003). Những cây được lựa chọn đại diện cho các điều kiện khác nhau về khí hậu, độ tuổi và phương pháp canh tác. Sinh khối các cây cá lẻ được chặt hạ và đo đếm với độ chính xác 0,1 gram. Sinh khối tươi trong các bộ phận khác nhau của cây bao gồm lá, cành, thân và rễ được đo đếm riêng rẽ. Sau đó, thực hiện lấy mẫu cho mỗi phần của cây để đo sinh khối khô bằng “phương pháp sấy khô” ở nhiệt độ 80 – 85 o C. Lượng cacbon trong sinh khối được tính theo công thức: W C = W SKK *0,5. Trong đó W C : Khối lượng cacbon; W SKK : Khối lượng sinh khối khô; 0,5: Tỷ lệ cacbon trong sinh khối khô (IPCC, 2003). Áp dụng công cụ phân tích dữ liệu hồi quy trong Microsoft Excel để phân tích sự tương quan giữa lượng cacbon trong sinh khối khô của các bộ phận (lá, cành, thân cây, rễ, trên mặt đất và dưới mặt đất và tổng sinh khối) của cây và DBH. Dựa vào kết quả phân tích hồi quy, các phương trình tối ưu sẽ được chọn để ước tính cacbon của từng cây các lẻ và sau đó cho toàn lâm phần 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Sinh khối cây cá thể của rừng trồng thông nhựa và thông mã vĩ Sinh khối của cây cá thể hoặc lâm phần được hiểu là sinh khối khô và đó là trọng lượng khô của cây cá thể hoặc lâm phần đó. Nghiên cứu này đã đo đếm và phân tích 26 cây cá thể của mỗi loài cây ở các lứa tuổi khác nhau, 6-26 đối với thông mã vĩ và 14-29 đối với thông nhựa. Các cây đo đếm được lựa chọn từ các rừng trồng đại diện cho các điều kiện sinh thái, địa hình, khí hậu và các kỹ thuật canh tác nhau. Các bộ phận khác nhau của cây bao gồm lá, cành, thân và rễ được đo đếm riêng rẽ, sau đó được tính toán theo từng bộ phận và chia thành hai phần: i) Sinh khối trên mặt đất bao gồm sinh khối của lá, cành và thân cây và ii) Sinh khối dưới mặt đất là sinh khối của rễ. Các kết quả đo đếm và phân tích sinh khối thông mã vĩ được thể hiện trong bảng 1. Bảng 1. Phân tích sinh khối khô từng phần cho 26 cá thể thông mã vĩ 1 Research Centre for Forest Ecology and Environment (RCFEE); e-mail: phuong.vt@rcfee.org.vn 2 Hình 1. Dia diem nghiên cứu STT Tuổi DBH (cm) Chiều cao (m) Sinh khối (kg/cây) Trên mặt đất Dưới mặt đất Tổng Tổng Thân Cành Lá Rễ 3 1 6 10,19 5,90 20,20 11,91 5,35 2,94 7,30 27,50 2 6 10,19 7,25 14,58 7,10 4,84 2,64 3,71 18,29 3 6 8,92 5,60 16,76 6,82 6,45 3,50 2,88 19,65 4 6 12,42 6,80 27,87 15,50 7,36 5,01 7,00 34,87 5 6 6,37 5,50 8,10 3,68 2,72 1,71 1,56 9,67 6 6 7,96 5,60 13,98 6,71 5,86 1,40 2,55 16,53 Trung bình 9,34 6,11 16,92 8,62 5,43 2,87 4,17 21,08 Phần trăm/ tổng sinh khối (%) 80,23 40,88 25,75 13,59 19,77 100,00 7 9 11,46 6,80 27,62 16,70 6,40 4,53 5,29 32,92 8 9 10,19 5,70 21,83 10,39 7,48 3,96 3,81 25,64 9 9 8,92 5,70 18,93 8,56 6,98 3,38 5,57 24,50 10 9 14,01 7,60 45,88 21,15 15,98 8,75 6,89 52,77 11 9 13,06 8,60 41,97 23,53 12,67 5,78 6,19 48,16 12 9 11,78 7,80 28,76 16,31 8,48 3,97 3,68 32,43 13 9 11,15 6,70 21,29 13,30 5,08 2,91 3,67 24,96 14 9 10,83 7,00 23,97 14,24 6,00 3,73 3,73 27,70 15 9 13,06 7,20 35,31 18,22 11,04 6,06 6,04 41,35 16 9 8,60 6,10 15,46 7,89 4,24 3,34 3,05 18,51 Trung bình 11,31 6,92 28,10 15,03 8,43 4,64 4,79 32,89 Phần trăm/ tổng sinh khối (%) 85,43 45,69 25,64 14,10 14,57 100,00 17 19 25,48 13,30 274,49 186,19 70,40 17,90 40,70 315,18 18 19 21,02 14,60 137,21 102,99 25,75 8,46 24,82 162,02 19 19 19,11 13,10 86,70 70,15 13,61 2,95 13,62 100,32 20 19 29,94 13,40 288,96 209,15 63,74 16,07 50,09 339,06 21 19 17,52 15,00 105,31 79,97 20,82 4,52 12,10 117,41 Trung bình 22,61 13,88 178,53 129,69 38,86 9,98 28,27 206,80 Phần trăm/ tổng sinh khối (%) 86,33 62,71 18,79 4,83 13,67 100,00 22 26 24,20 15,30 165,77 145,88 15,97 3,92 29,18 194,95 23 26 30,57 17,00 304,73 240,12 51,63 12,98 35,74 340,47 24 26 17,10 14,40 74,48 67,74 5,33 1,40 13,48 87,96 25 26 21,66 15,30 177,82 141,59 31,88 4,35 26,00 203,81 26 26 16,88 12,50 83,01 62,60 16,94 3,47 14,86 97,87 Trung bình 22,08 14,90 161,16 131,59 24,35 5,22 23,85 185,01 Phần trăm/ tổng sinh khối (%) 87,11 71,12 13,16 2,82 12,89 100,00 Bảng số liệu cho thấy sinh khối của cây ảnh hưởng bởi độ tuổi và khả năng sinh trưởng. Nhìn chung, sinh khối trên mặt đất chiếm khoảng 80-87% tổng sinh khối và sinh khối dưới mặt đất chiếm khoảng 13 -20% tổng sinh khối. Sinh khối thân cây chiếm tỷ trọng lớn nhất trong cac bộ phận của cây, khoảng 41-71% tổng sinh khối. Giá trị trung bình tổng sinh khối của cây 6 năm tuổi là 21,08 kg/cây; của cây 9 năm tuổi là 32,89 kg/cây, của cây 19 tuổi là 206,80 kg/cây và cây 26 tuổi là 185,01 kg/cây. Thông thường trong cùng điều kiện sinh thái, đất đai, nhiệt độ…, sự tăng trưởng của cây tăng lên hàng năm. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, như đã đề cập ở trên, các cây cá thể được lựa chọn để phân tích sinh khối được chặt hạ từ các lâm phần khác nhau với điều kiện phát triển khác nhau. Số liệu bảng 1 cho thấy, sinh khối rừng trồng 26 tuổi có mức tăng trưởng thấp hơn nhiều so với sinh khối rừng trồng 19 tuổi, kết quả này củng cố cho nhận định về sự khác biệt về sinh trưởng cây rừng ở các lập địa khác nhau được đề cập ở trên. Thêm vào đó, trong cùng một khu rừng, có sự khác biệt lớn về tăng trưởng đường kính và chiều cao giữa các cây. Đối với thông nhựa, tổng cộng 26 cây ở các độ tuổi từ 14 – 29 được lựa chọn từ các lâm phần trên các điều kiện lập địa khác nhau. Các số liệu đo đếm và phân tích sinh khối được trình bày ở bảng 2. Bảng 2. Phân tích sinh khối khô từng phần cho 26 cá thể thông nhựa STT Tuổi DBH Chiều Sinh khối (kg/cây) 4 (cm) cao (m) Trên mặt đất Dưới mặt đất Tổng Tổng Thân Cành Lá Rễ 1 14 12,42 6,30 32,26 22,08 5,77 4,41 5,28 37,55 2 14 14,01 7,90 40,82 24,71 6,72 9,40 6,21 47,03 3 14 16,88 8,90 56,42 35,86 13,47 7,09 12,63 69,05 4 14 11,46 7,90 18,79 14,14 2,70 1,95 3,52 22,32 5 14 12,74 7,90 29,31 20,93 5,04 3,34 7,49 36,79 6 14 14,97 8,20 32,69 22,88 5,22 4,59 6,75 39,44 Trung bình 13,75 7,85 35,05 23,43 6,49 5,13 6,98 42,03 Phần trăm/ tổng sinh khối (%) 83,39 55,75 15,43 12,21 16,61 100 7 19 13,38 7,30 29,95 20,12 6,46 3,37 5,61 35,56 8 19 20,70 10,00 100,70 65,53 22,00 13,17 17,77 118,47 9 19 19,43 10,15 86,27 60,49 13,37 12,41 28,89 115,16 10 19 21,66 10,45 97,08 73,59 16,52 6,97 24,34 121,43 11 19 15,61 8,10 44,99 31,40 8,04 5,54 10,75 55,73 12 19 15,61 10,20 62,09 43,79 12,73 5,58 18,05 80,14 Trung bình 17,73 9,37 70,18 49,15 13,19 7,84 17,57 87,75 Phần trăm/ tổng sinh khối (%) 79,98 56,01 15,03 8,93 20,02 100 13 24 19,75 9,10 106,20 58,52 31,44 16,24 19,58 125,78 14 24 15,92 9,50 65,89 43,16 15,05 7,68 12,61 78,50 15 24 19,11 8,70 95,68 56,72 27,13 11,82 16,81 112,48 16 24 17,20 9,30 70,41 47,09 14,08 9,25 22,25 92,66 17 24 21,97 10,15 143,13 88,77 38,95 15,40 28,96 172,09 18 24 14,97 8,30 50,73 34,94 10,20 5,59 14,05 64,78 19 24 17,52 9,20 62,69 44,30 10,84 7,55 11,62 74,31 Trung bình 18,06 9,18 84,96 53,36 21,10 10,50 17,98 102,94 Phần trăm/ tổng sinh khối (%) 82,53 51,83 20,49 10,20 17,47 100 20 29 23,57 12,40 127,17 98,24 21,51 7,41 30,41 157,58 21 29 20,38 11,30 114,51 90,37 17,93 6,21 25,76 140,27 22 29 26,75 13,80 222,38 172,64 38,69 11,05 49,96 272,34 23 29 24,52 13,00 203,67 148,26 43,38 12,03 80,54 284,21 24 29 21,97 11,40 154,66 112,63 26,48 15,55 43,14 197,80 25 29 21,97 11,25 142,43 104,47 23,69 14,27 44,86 187,29 26 29 18,79 10,60 99,94 76,91 15,54 7,49 24,87 124,81 Trung bình 22,57 11,96 152,11 114,79 26,75 10,57 42,79 194,90 Phần trăm/ tổng sinh khối (%) 78,04 58,9 13,72 5,42 21,96 100,00 Bảng 02 cho thấy sinh khối tăng theo độ tuổi và tăng trưởng của cây. Tỷ lệ sinh khối của cây đo đếm cho thấy sinh khối trên mặt đất chiếm khoảng 80-83% tổng sinh khối và sinh khối dưới mặt đất là 17- 20% tổng sinh khối. Sinh khối của thân cây là cao nhất và chiếm 51-59% tổng sinh khối. Sinh khối của cành và rễ chiếm khoảng 13-22% tổng sinh khối. Sinh khối của lá có giá trị nhỏ nhất, 5-12% của sinh khối tổng số. 3.2. Thành phần Cacbon trong sinh khối của từng cá thể thông nhựa và thông mã vĩ Việc tính toán trữ lượng cacbon được thực hiện bằng cách sử dụng giá trị mặc định được đưa ra bởi IPCC (IPCC 2003) nhân với trữ lượng sinh khối khô từng bộ phận của cây. Thành phần cacbon được tính bằng 50% sinh khối khô. Thành phần cacbon trong sinh khối của các bộ phận khác nhau của thông mã vĩ được lựa chọn thể hiện trong bảng 3. Bảng 3. Phân tích lượng cacbon cho từng bộ phận của 26 cây thông mã vĩ STT Tuổi DBH Chiều Lượng Cacbon (kg C/cây) 5 (cm) cao (m) Trên mặt đất Dưới mặt đất Tổng Tổng Thân Cành Lá Rễ 1 6 10,19 5,90 10,10 5,96 2,67 1,47 3,65 13,75 2 6 10,19 7,25 7,29 3,55 2,42 1,32 1,86 9,15 3 6 8,92 5,60 8,38 3,41 3,22 1,75 1,44 9,82 4 6 12,42 6,80 13,93 7,75 3,68 2,50 3,50 17,43 5 6 6,37 5,50 4,05 1,84 1,36 0,85 0,78 4,83 6 6 7,96 5,60 6,99 3,35 2,93 0,70 1,28 8,26 Trung bình 9,34 6,11 8,46 4,31 2,71 1,43 2,08 10,54 Phần trăm/ tổng lượng Cacbon(%) 80,23 40,88 25,75 13,59 19,77 100,00 7 9 11,46 6,80 13,81 8,35 3,20 2,26 2,65 16,46 8 9 10,19 5,70 10,91 5,19 3,74 1,98 1,91 12,82 9 9 8,92 5,70 9,47 4,28 3,49 1,69 2,78 12,25 10 9 14,01 7,60 22,94 10,58 7,99 4,37 3,44 26,39 11 9 13,06 8,60 20,99 11,76 6,33 2,89 3,10 24,08 12 9 11,78 7,80 14,38 8,15 4,24 1,99 1,84 16,22 13 9 11,15 6,70 10,65 6,65 2,54 1,45 1,83 12,48 14 9 10,83 7,00 11,98 7,12 3,00 1,86 1,87 13,85 15 9 13,06 7,20 17,66 9,11 5,52 3,03 3,02 20,68 16 9 8,60 6,10 7,73 3,94 2,12 1,67 1,53 9,26 Trung bình 11,31 6,92 14,05 7,51 4,22 2,32 2,40 16,45 Phần trăm/ tổng lượng Cacbon(%) 85,43 45,69 25,64 14,10 14,57 100,00 17 19 25,48 13,30 137,24 93,09 35,20 8,95 20,35 157,59 18 19 21,02 14,60 68,60 51,50 12,87 4,23 12,41 81,01 19 19 19,11 13,10 43,35 35,07 6,80 1,47 6,81 50,16 20 19 29,94 13,40 144,48 104,58 31,87 8,04 25,05 169,53 21 19 17,52 15,00 52,65 39,98 10,41 2,26 6,05 58,70 Trung bình 22,61 13,88 89,27 64,84 19,43 4,99 14,13 103,40 Phần trăm/ tổng lượng Cacbon(%) 86,33 62,71 18,79 4,83 13,67 100,00 22 26 24,20 15,30 82,88 72,94 7,98 1,96 14,59 97,47 23 26 30,57 17,00 152,37 120,06 25,81 6,49 17,87 170,24 24 26 17,10 14,40 37,24 33,87 2,67 0,70 6,74 43,98 25 26 21,66 15,30 88,91 70,80 15,94 2,17 13,00 101,91 26 26 16,88 12,50 41,51 31,30 8,47 1,73 7,43 48,94 Trung bình 22,08 14,90 80,58 65,79 12,17 2,61 11,93 92,51 Phần trăm/ tổng lượng Cacbon(%) 87,11 71,12 13,16 2,82 12,89 100,00 Bảng số liệu trên cho thấy phần lớn lượng cacbon đượcc tích trữ trong sinh khối trên mặt đất, chiếm khoảng 80-87% cacbon tổng số, chúng phụ thuộc vào lứa tuổi và tăng trưởng của cây. Lượng cacbon tìm thấy cao nhất trong thân cây, tiếp theo là cành, rễ và lá. Lượng cacbon tổng số trung bình của cây 6 tuổi khoảng 10,54 kg/cây; cây 9 tuổi là 16,45 kg/cây, cây 19 tuổi là 103,40 kg/cây và cây 26 tuổi là 92,51 kg/cây. Phương pháp tương tự được áp dụng trong tính toán trữ lượng cacbon của thông nhựa. Kết quả cho thấy trữ lượng cacbon trong sinh khối trên mặt đất chiếm khoảng 78-83% ,lượng cacbon còn lại trong sinh khối của rễ chiếm khoảng 17-22% lượng cacbon tổng số đối với cây cá thể ở độ tuổi từ 14 - 29. Lượng cacbon cao nhất được tìm thấy trong sinh khối thân, chiếm khoảng 51-60% cacbon tổng số. Lượng cacbon trong sinh khối cành chiếm 13-20% lượng cacbon tổng số. Lượng cacbon thấp nhất được tìm thấy trong sinh khối lá. Lượng cacbon tổng số trung bình của cây 14 tuổi là khoảng 21kg/cây; cây 19 tuổi là 43,87 kg/cây, cây 24 năm tuổi là 51,47 kg/cây và cây 29 tuổi là 97,45 kg/cây (xem chi tiết tại Bảng 4). Bảng 4. Phân tích lượng cacbon cho từng bộ phận của 26 cây thông nhựa 6 STT Tuổi DBH (cm) Cao (m) Sinh khối (kg/cây) Trên mặt đất Dưới mặt đất Tổng Tổng Thân Cành Lá Rễ 1 14 12,42 6,30 16,13 11,04 2,89 2,21 2,64 18,77 2 14 14,01 7,90 20,41 12,35 3,36 4,70 3,10 23,52 3 14 16,88 8,90 28,21 17,93 6,73 3,54 6,32 34,52 4 14 11,46 7,90 9,40 7,07 1,35 0,97 1,76 11,16 5 14 12,74 7,90 14,65 10,47 2,52 1,67 3,74 18,40 6 14 14,97 8,20 16,34 11,44 2,61 2,30 3,37 19,72 Trung bình 13,75 7,85 17,52 11,72 3,24 2,56 3,49 21,01 Phần trăm/ tổng lượng Cacbon(%) 83,39 55,75 15,43 12,21 16,61 100,00 7 19 13,38 7,30 14,97 10,06 3,23 1,68 2,80 17,78 8 19 20,70 10,00 50,35 32,76 11,00 6,58 8,89 59,24 9 19 19,43 10,15 43,13 30,24 6,69 6,20 14,44 57,58 10 19 21,66 10,45 48,54 36,80 8,26 3,48 12,17 60,71 11 19 15,61 8,10 22,49 15,70 4,02 2,77 5,37 27,87 12 19 15,61 10,20 31,05 21,89 6,36 2,79 9,02 40,07 Trung bình 17,73 9,37 35,09 24,58 6,59 3,92 8,78 43,87 Phần trăm/ tổng lượng Cacbon(%) 79,98 56,01 15,03 8,93 20,02 100,00 13 24 19,75 9,10 53,10 29,26 15,72 8,12 9,79 62,89 14 24 15,92 9,50 32,94 21,58 7,53 3,84 6,30 39,25 15 24 19,11 8,70 47,84 28,36 13,56 5,91 8,40 56,24 16 24 17,20 9,30 35,21 23,55 7,04 4,62 11,12 46,33 17 24 21,97 10,15 71,56 44,39 19,48 7,70 14,48 86,05 18 24 14,97 8,30 25,37 17,47 5,10 2,80 7,02 32,39 19 24 17,52 9,20 31,34 22,15 5,42 3,77 5,81 37,15 Trung bình 18,06 9,18 42,48 26,68 10,55 5,25 8,99 51,47 Phần trăm/ tổng lượng Cacbon(%) 82,53 51,83 20,49 10,20 17,47 100,00 20 29 23,57 12,40 63,58 49,12 10,76 3,71 15,21 78,79 21 29 20,38 11,30 57,25 45,19 8,96 3,10 12,88 70,13 22 29 26,75 13,80 111,19 86,32 19,35 5,52 24,98 136,17 23 29 24,52 13,00 101,84 74,13 21,69 6,02 40,27 142,11 24 29 21,97 11,40 77,33 56,32 13,24 7,77 21,57 98,90 25 29 21,97 11,25 71,22 52,24 11,85 7,14 22,43 93,65 26 29 18,79 10,60 49,97 38,45 7,77 3,75 12,43 62,41 Trung bình 22,57 11,96 76,05 57,39 13,37 5,29 21,40 97,45 Phần trăm/ tổng lượng Cacbon(%) 78,04 58,90 13,72 5,42 21,96 100,00 3.3. Xây dựng mô hình tính toán cacbon cho từng cá thể của rừng thông Phân tích hồi quy được thực hiện dựa trên dữ liệu về lượng cacbon trong sinh khối các bộ phận khác nhau của tất cả các cây được lựa chọn từ rừng thông nhựa và thông mã vĩ. Phân tích này được thực hiện để xác định mối tương quan giữa DBH và lượng cacbon trong sinh khối trong lá, thân, cành, rễ, sinh khối trên mặt đất và tổng sinh khối. Các phân tích hồi quy được thực hiện để xây dựng các dạng phương trình khác nhau như tuyến tính, mũ, logarit và parabol. Kết quả cho thấy phương trình mũ thể hiện sự tương quan giữa DBH và lượng cacbon trong sinh khối chặt chẽ nhất. Các kết quả phân tích hồi quy được thể hiện trong hình 2 và hình 3 và được trình bày tại bảng 5. 7 (2a) DBH and stem and branches carbon stock 0 20 40 60 80 100 120 140 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 DBH (cm) Carbon stock (kg C/tree) DBH-Carbon stock in the biomass of boles DBH - Carbon stock in the biomass of braches (2c) DBH and above-ground and total carbon stock 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 DBH (cm) Carbon stock (kg C/tree) DBH - Above carbon stock DBH - Total carbon stock (2b) DBH and below-ground and leaf carbon stock 0 5 10 15 20 25 30 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 DBH (cm) Carbon stock (kg C/tree) DBH - Carbon stock in leaf biomass DBH - below carbon stock (3a) DBH and stem and branches carbon stock 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 DBH (cm) Carbon stock (kg C/tree) DBH-Carbon stock in the biomass of boles DBH-Carbon stock in the biomass of braches (3b) DBH and below-ground and leaves carbon stock 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 DBH (cm) Carbon stock (kg C/tree) DBH - Carbon stock in leaf biomass DBH - below carbon stock (3c) DBH and above-ground and total carbon stock 0 20 40 60 80 100 120 140 160 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 DBH (cm) Carbon stock (kg C/tree) DBH - above carbon stock DBH - total carbon stock Hình 2. Phân tích mối tương quan giữa lượng cacbon trong sinh khối và DBH của thông mã vĩ. Trong đó, hình 2a thể hiện mối quan hệ giữa lượng cacbon trong sinh khối của thân và cành cây với DBH; Hình 2b là mối tương quan giữa lượng cacbon trong sinh khối của lá và rễ với DBH; Hình 2c là mối quan hệ giữa DBH với lượng cacbon trên mặt đất và lượng cacbon tổng số. Hình 3. Phân tích mối tương quan giữa lượng cacbon trong sinh khối và DBH của thông nhựa. Trong đó, hình 3a thể hiện mối quan hệ giữa lượng cacbon trong sinh khối thân và cành với DBH; Hình 3b là mối tương quan giữa lượng cacbon trong sinh khối lá và rễ cây với DBH; Hình 3c là mối quan hệ giữa DBH với lượng cacbon trên mặt đất và lượng cacbon tổng số. Dữ liệu trong bảng 5 cho thấy, mối quan hệ giữa lượng cacbon trong sinh khối các bộ phận của cây và DBH luôn luôn tồn tại và mức độ tương quan tùy thuộc vào từng bộ phận của cây. Hệ số tương quan (r) của phương trình là lớn hơn 0,9 đối với mối quan hệ giữa DBH và thân cây, cành, rễ, phần trên mặt đất và lượng cacbon tổng số. Đối với cacbon trong sinh khối lá, sự tương quan giữa bộ phận này và DBH la tương quan vừa và trung bình (r = 0,6 ÷ 0,8). Bảng 5. Tương quan giữa lượng Cacbon trong sinh khối của các bộ phận khác nhau của cây với DBH cho thông mã vĩ và thông nhựa Loài Tương quan giữa trữ lượng cacbon trong sinh khối các Dạng phương trình Giá trị thống kê 8 bộ phận của cây(Y) và DBH a b r Pb Pa P thong mã vĩ 1. Sinh khối thân Y = a*DBH b 0,006 2,922 0,986 <0,01 <0,01 <0,01 2. Sinh khối cành Y = a*DBH b 0,044 1,841 0,902 <0,01 <0,01 <0,01 3. Sinh khối lá Y = a*DBH b 0,146 1,026 0,673 <0,01 <0,01 <0,01 4. Sinh khối phần trên mặt đất Y = a*DBH b 0,035 2,473 0,988 <0,01 <0,01 <0,01 5. Sinh khối phần dưới mặt đất Y = a*DBH b 0,013 2,188 0,968 <0,01 <0,01 <0,01 6. Sinh khối tổng số Y = a*DBH b 0,046 2,427 0,988 <0,01 <0,01 <0,01 thông nhựa 1. Sinh khối thân Y = a*DBH b 0,007 2,86 0,972 <0,01 <0,01 <0,01 2. Sinh khối cành Y = a*DBH b 0,0016 2,921 0,922 <0,01 <0,01 <0,01 3. Sinh khối lá Y = a*DBH b 0,017 1,876 0,786 <0,01 <0,01 <0,01 4. Sinh khối phần trên mặt đất Y = a*DBH b 0,017 2,799 0,974 <0,01 <0,01 <0,01 5. Sinh khối phần dưới mặt đất Y = a*DBH b 0,001 3,196 0,930 <0,01 <0,01 <0,01 6. Sinh khối tổng số Y = a*DBH b 0,017 2,852 0,971 <0,01 <0,01 <0,01 (Chú ý: Trong phương trình, lượng Cacbon được tính bắng Kg C và DBH được tính bằng cm). Phân tích tương quan của các phương trình được xây dựng cho thấy: • Tương quan giữa lượng cacbon trong sinh khối của thân cây với DBH là rất chặt chẽ đối với cả hai loài thông nhựa và thông mã vĩ. Hệ số tương quan là 0,986 đối với thông mã vĩ và 0,972 đối với thông nhựa. Sốliệu phân tích cho thấy giá trị thống kê của Pa, Pb và P nhỏ hơn 0,05. Do đó phương trình được xây dựng tồn tại. • Tương quan giữa lượng cacbon trong sinh khối cành với DBH đối với hai loài nghiên cứu cũng tồn tại do các giá trị Pa, Pb và P nhỏ hơn 0,05. Hệ số tương quan cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa cacbon trong sinh khốii cành với DBH, với các giá trị lần lượt là 0,902 và 0,922 cho thông mã vĩ và thông nhựa. • Tồn tại mối tương quan giữa lượng cacbon trong sinh khối lá và DBH với các giá trị Pa, Pb và P nhỏ hơn 0,05 nhưng mối quan hệ này là không chặt chẽ. Hệ số tương quan là 0,673 cho thông nhựa và 0,786 cho thông mã vĩ. • Tương quan giữa lượng cacbon trong sinh khối trên mặt đất, dưới mặt đất và tổng sinh khối của cây cũng khá chặt chẽ cho cả hai loài. Các giá trị thống kê Pa, Pb và P nhỏ hơn 0,05 các phương trình tồn tại. Hệ số tương quan của các phương trình là từ 0,930 đến 0,988 cho cả hai loài. Khi so sánh với các kết quả nghiên cứu có sẵn về phương trình tính toán cacbon cho rừng trồng cho thấy luôn tồn tại sự tương quan giữa lượng cacbon trong sinh khối và các yếu tố có thể đo đếm của rừng trồng như đường kính và chiều cao. Hầu hết các phương trình để tính lượng cacbon của cây riêng lẻ có mối liên hệ với đường kính ở độ cao ngực (DBH). Hiện tại đã có một số phương trình tính sinh khối và cacbon cho một số loài. Các loài này bao gồm Tếch (Pérez và Kaninen 2003; Kraenzel 2003); Các loài bạch đàn (Senelwa và Sims 1998); Thông biển (Ritson và Sochacki 2003); Bạch đàn urrophylla (Vũ Tấn Phương 2007) và các loài keo (Vũ Tấn Phương 2008). Tất cả các phương trình tính toán sinh khối và carbon được dựa trên các giá trị của DBH và hiển thị mối tương quan rất chặt. 4. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Sinh khối và lượng cacbon trong sinh khối phụ thuộc chặt chẽ vào tăng trưởng của cây và thường tăng theo độ tuổi của cây. Lượng cacbon của từng cây riêng lẻ chủ yếu tập trung trong sinh khối của thân, cành và rễ cây. Khoảng 40 -60% lượng cacbon trong sinh khối của thân cây, 10 -20% lượng 9 cacbon nằm trong sinh khối của cành và rễ cây. Hơn 80% lượng cacbon được tìm thấy ở sinh khối trên mặt đất và chưa đến 20% lượng cacbon nằm trong sinh khối dưới mặt đất. Luôn luôn tồn tại mối tương quan giữa lượng cacbon trong sinh khối các bộ phận khác nhau của cây (thân, cành, rễ, và lá, phần trên mặt đất, phần dưới mặt đất và tổng sinh khối) với DBH đối với cả hai loài nghiên cứu. Tương quan chặt chẽ nhất giữa lượng cacbon trong sinh khối và DBH được thấy ở dạng phương trình mũ. Các tương quan chặt chẽ là mối quan hệ giữa DBH và lượng cacbon trong thân, cành, phần trên mặt đất và phần dưới mặt đất và tổng sinh khối. Các phương trình tương quan là co so để tính toán lượng cacbon trong thân, cành cây, phần trên mặt đất, dưới mặt đất và tổng sinh khối của cây riêng lẻ và rừng trồng. Các phương trình tính toán lượng cacbon nên được áp dụng cho hai loài thông là thông mã vĩ và nhựa trong khuôn khổ của dự án Quốc gia về kiểm kê khí nhà kính và liên quan đến lượng cacbon trong lâm nghiệp. TÀI LIỆU THAM KHẢO Brown, S, 1997. Estimating biomass and biomass change of tropical forests. A primer. FAO Forestry Paper, 134. Rome, FAO Dyson, J.J., 1977. Can we control the carbon dioxide in the atmosphere? Energy (Oxford) 2, 287 – 291. Fearnside, P.M., 1999. Forests and global warming mitigation in Brazil; opportunities in the Brazilian forest sector for responses to global warming under the “clean development mechanism”. Biomass Bioenergy 16, 171 – 189. IPCC, 2003. Good practice guidance for land uses, land use change and forestry. IPCC National Greenhouse Gas Inventories Programme. IPCC, 2007. Fourth Assessment Report of the Intergovernment Panel on Climate Change:WGI: “The Physical Science of Climate Change”, WGII: “Impacts, Adaptation & Vulnerability”, WGIII: “Mitigation of Climate Change. Kraenzel M., Castillo A., Moore T., and Potvin C., 2003. Carbon storage of harvest-age teak (Tectona grandis) plantations, Panama. Forest Ecology and Management, 173: pp. 213-225. Nguyễn Ngọc Lung, Nguyễn Tường Vân, 2004. Định giá kinh tế rừng trồng trong cơ chế phát triển sạch. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Số 12/2004 (1747- 1749), MARD, Hà Nội. Ngô Đình Quế, Chủ biên, 2006. Khả năng hấp thụ CO 2 của một số rừng trồng ở Việt Nam. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Số 7/2006, MARD, Hà Nội. Pérez L.D. and Kanninen M., 2003. Aboveground biomass of Tectona grandis plantations in Costa Rica. Journal of Tropical Forest Science 15(1): pp. 199-213. Ritson P. and Sochacki S., 2003. Measurement and prediction of biomass and carbon content of Pinus pinaster trees in farm forestry plantations, south-western Australia. Forest Ecology and Management 175: pp. 103-117. Senelwa, K and Sims R.E.H., 1998. Tree biomass equations for short rotation eucalypts grown in New Zealand. Biomass and Energy 13 (3): pp. 133-140 Vũ Tấn Phương và cộng sự, 2007. Báo cáo tổng kết ‘Lượng giá giá trị kinh tế của một số loại rừng tại Việt Nam’. Đề tài cấp bộ. Trung tâm Nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng, Hà Nội, 175 trang. Vũ Tấn Phương và cộng sự, 2008. Báo cáo tổng kết ‘Định giá rừng tại Việt Nam’. Đề tài cấp Bộ. Trung tâm nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng, Hà Nội. 201 trang UNFCCC, 1997. Kyoto protocol to the Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). http://unfccc.int/essential_background/kyoto_protocol/items/1678.php. 10 . trồng ở lứa tuổi nhất định và không xây dựng các mô hình ước tính cacbon trong sinh khối. 1 Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu xây dựng các mô hình ước tính cacbon cho hai loài thông nhựa và thông. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH CACBON CHO RỪNG THÔNG TẠI VIỆT NAM Vũ Tấn Phương và Nguyễn Viết Xuân 1 TÓM TẮT Nghiên cứu được thực hiện tại tỉnh Bắc Giang và Thanh Hóa nhằm tính lượng cacbon cho rừng. thông mã vĩ ở Bắc Giang và thông nhựa ở Thanh Hóa (Vị trí vùng nghiên cứu được thể hiện ở hình 1), Hai mươi sáu (26) cây thông mã vĩ độ tuổi từ 6 – 26 và hai mươi sáu cây thông nhựa ở độ t 1 uổi