3.1. Hàm lượng cacbon (%) trong đất rừng
Sự tích luỹ cacbon trong đất rừng ngập mặn được hình thành từ bốn nguồn chính: lượng rơi rụng của thực vật, lượng lớn phù sa từ các con sông bồi đắp, trầm tích từ biển đưa vào và cuối cùng là lượng cacbon trong rễ cây. Đất rừng ngập mặn là loại đất chua mặn được hình thành do quá trình oxy hóa các sản phẩm hữu cơ chứa lưu huỳnh do xác thực vật ngập mặn phân hủy ở môi trường yếm khí tạo nên các sunfua, khi gặp không khí chúng lại bị oxy hóa thành các sunfat và axit sunfuric.
Đất rừng ngập mặn được hình thành do phù sa của các con sông mang từ lục địa đổ ra biển và sự bồi tụ trầm tích biển do thủy triều đem vào. Đặc điểm của đất RNM phụ thuộc vào chất lượng phù sa và trầm tích biển, nó rất dễ bị biến đổi dưới tác động của khí hậu, thủy văn và các hoạt động của động vật, vi sinh vật đất. Nền đất RNM ở khu vực nghiên cứu được hình thành bởi phù sa chủ yếu từ sông Lèn và trầm tích biển do thủy triều mang vào.
Các chất hữu cơ trong các mẫu trầm tích của RNM chủ yếu là do cây ngập mặn, sinh vật đáy vùng triều và một phần là các sản phẩm vật chất hữu cơ từ lục địa đưa ra và phù du sinh vật từ biển đưa vào.
Ngoài ra, loài động vật đáy trong RNM cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc phân bố lại trầm tích bằng cách đào hang, ổ trên mặt bãi, khi chết đi xác của chúng đã cung cấp các chất hữu cơ, làm giàu dinh dưỡng và cung cấp vỏ làm nguyên liệu cho trầm tích trong RNM. Như vậy, tất cả động vật và thực vật đều tham gia vào việc tạo các hợp chất hữu cơ trong trầm tích, mỗi loài đều là một mắt xích trong chuỗi và lưới thức ăn của hệ sinh thái RNM và tạo ra chu trình khép kín trong hệ sinh thái đặc biệt này.
Hàm lượng cacbon (%) trong đất rừng là lượng cacbon hữu cơ có trong 100g đất khô, đây chính là một chỉ tiêu đánh giá hàm lượng vật chất hữu cơ trong đất RNM. Ở mỗi tuổi rừng 17, 18, 19 tuổi, các mẫu được lấy theo độ sâu các tầng như sau: 0 – 20 cm, 20 – 40 cm, 40 – 60 cm, 60 – 80 cm, 80 – 100 cm. Hàm lượng
cacbon trong đất có sự biến động theo độ sâu của đất và giữa các tuổi rừng, hàm lượng cacbon trong đất tăng dần theo tuổi rừng và càng xuống sâu hàm lượng cacbon lại càng giảm, điều đó được nêu trong bảng 3.1
Bảng 3.1: Hàm lượng cacbon (%) ở các độ sâu khác nhau của đất Độ sâu của đất (cm) Hàm lượng cacbon (%) tích lũy trong đất
R19T R18T R17T KR 0 − 20 1,86 1,75 1,65 0,83 20 − 40 1,8 1,69 1,58 0,77 40 − 60 1,58 1,53 1,32 0,69 60 − 80 1,51 1,42 1,19 0,6 80 − 100 1,36 1,29 1,04 0,53 TB 1,62 1,54 1,36 0,68
Kết quả bảng 3.1 cho thấy, ở các độ sâu và tuổi rừng khác nhau, có sự biến động lớn về lượng cacbon. Giá trị cacbon lớn nhất đạt được trên lớp đất bề mặt (0 – 20cm) của R19T là 1,86% và giá trị cacbon thấp nhất ở độ sâu 80 – 100cm của R17T là 1,04%.
Mức biến động về lượng cacbon trong đất ở các tuổi rừng R19T, R18T, R17T đều giảm dần theo sự tăng độ sâu của đất. Với R19T giá trị cacbon trên lớp bề mặt (0 − 20cm) là 1,86%, giá trị cacbon giảm xuống còn 1,36% ở độ sâu 80 – 100cm; ở R18T giá trị cacbon trên lớp bề mặt (0 − 20cm) là 1,75%, giá trị cacbon giảm xuống còn 1,29% ở độ sâu 80 – 100cm; với R17T giá trị cacbon trên lớp bề mặt (0 – 20cm) là 1,65%, giá trị cacbon giảm xuống còn 1,04% ở độ sâu 80 – 100cm.
Sự khác biệt về mức độ biến động lượng cacbon theo độ sâu của đất thể hiện rõ nhất ở khoảng độ sâu 0 – 40cm và 40 – 100cm. Rừng 19 tuổi giá trị cacbon ở 2 khoảng đất từ 0 – 40 cm lần lượt là 1,86% và 1,8%, giảm xuống còn 1,36% ở tầng đất 80 – 100 cm. Ở R18T giá trị cacbon trên lớp bề mặt (0 – 20cm) là 1,75%, giảm xuống còn 1,53% ở độ sâu 40 – 60 cm và chỉ còn 1,29% ở độ sâu 80 – 100 cm. Tương tự R16T giá trị cacbon trên lớp bề mặt (0 – 20cm) là 1,65%, giảm xuống còn 1,32% ở độ sâu 40 – 60cm và ở độ sâu 80 – 100 cm chỉ còn 1,04%.
Sự khác biệt về mức độ biến động lượng cacbon theo độ sâu của đất thể hiện rất rõ giữa khu vực có rừng trồng và khu vực không có rừng trồng. Khu vực đất trống không có rừng, mức độ biến động về lượng cacbon theo độ sâu của đất rất thấp, hầu như không đáng kể, tại tầng bề mặt (0 – 20cm) là 0,83%, giảm xuống còn 0,69% ở độ sâu 40 – 60 cm, và còn 0,53% ở độ sâu 80 – 100 cm.
Sự biến động hàm lượng cacbon được thể hiện rõ nét qua hình 3.1
Hình 3.1. Hàm lượng cacbon (%) ở các độ sâu khác nhau của đất
Kết quả nghiên cứu từ hình 3.1 cho thấy rằng, rừng 19 tuổi có hàm lượng cacbon trong đất đạt giá trị cao nhất (trung bình là 1,62%), kế tiếp là rừng 18 tuổi (trung bình là 1,54%), hàm lượng cacbon thấp nhất là rừng 17 tuổi đạt trung bình 1,36%. Khu vực đất trống không có rừng hàm lượng cacbon đạt trung bình là 0,68%, ít hơn so với hàm lượng cacbon trong đất rừng.
Từ kết quả sơ đồ nghiên cứu trên, có thể thấy rằng, hàm lượng cacbon ở khu vực trồng rừng và không trồng rừng có sự khác biệt lớn. Ở khu vực trồng rừng thì hàm lượng cacbon thay đổi theo tuổi rừng và độ sâu của đất. Hàm lượng giảm dần theo độ sâu của đất, càng xuống tầng đất sâu hàm lượng cacbon càng thấp. Ngược
lại, khu vực đất trống không có rừng hàm lượng cacbon hầu như ít thay đổi theo độ sâu của đất.
3.2. Lượng cacbon (tấn/ha) tích lũy trong đất trồng ở các độ tuổi khác nhau
Để định lượng cacbon tích lũy của rừng, IPCC (2006) đã phát triển một bộ hướng dẫn cho các quốc gia để điều tra giám sát phát thải khí nhà kính nói chung, trong đó có vấn đề phát thải khí CO2 từ suy thoái và mất rừng (dẫn theo Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2016) [8]. Trong hệ sinh thái rừng có trong 5 bể chứa được xác định:
1)Trong thực vật trên mặt đất (above ground biomass – AGB; 2)Trong thực vật dưới mặt đất (below ground biomass – BGB; 3) Trong thảm mục hay còn gọi là lượng rơi (litter);
4) Trong cây gỗ chết đứng hoặc đã đổ (dead wood) và
5) Trong đất dưới dạng cacbon hữu cơ (soil organic carbon – SOC).
Trong định lượng cacbon của rừng, không nhất thiết phải xác định cả 5 bể chứa, việc xác định lựa chọn bể chứa nào phải tùy thuộc vào loại rừng. Tuy nhiên, 3 bể chứa cacbon bắt buộc phải xác định để định lượng cacbon của rừng là: 1)Trong thực vật trên mặt đất (above ground biomass – AGB; 2)Trong thực vật dưới mặt đất (below ground biomass – BGB; 5) Trong đất dưới dạng cacbon hữu cơ (soil organic carbon – SOC).
Trong khuôn khổ bản đồ án này, bể chứa cacbon trong rừng được xác định đó là bể chứa 5) Trong đất dưới dạng cacbon hữu cơ.
Sự tích lũy cacbon trong đất rừng có sự khác nhau giữa các tầng đất, lượng cacbon tích lũy cao ở lớp đất bề mặt và giảm ở các độ sâu khác nhau của đất (bảng 3.2).
Bảng 3.2. Lượng cacbon (tấn/ha) tích lũy ở các độ sâu khác nhau của đất Độ sâu của
đất
Lượng cacbon tích lũy của đất(tấn/ha)
R19T R18T R17T KR
0 − 20 cm 49,157±2,689 46,421±1,281 41,919±1,506 16,938±1,129
20 − 40 cm 47,519±0,657 43,354±0,607 39,414±0,834 15,074±0,675
40 − 60 cm 44,100±0,452 40,767±0,202 35,815±1,472 14,183±0,717
Độ sâu của đất
Lượng cacbon tích lũy của đất(tấn/ha)
R19T R18T R17T KR 80 − 100 cm 32,783±0,086 30,873±2,594 24,470±0,431 11,399±0,597 TB 213,607±1,95 4 195,797±3,27 0 171,987±3,81 5 70,032±1,313
Kết quả bảng 3.2 cho thấy, lượng cacbon tích lũy trong đất rừng giảm dần theo độ sâu của đất, lượng cacbon tích lũy chủ yếu ở độ sâu 0 – 40cm. Lượng cacbon tích lũy ở độ sâu 0 – 40cm trong đất của R19T dao động trong khoảng 49,157 – 47,519 tấn/ha; trong đất của R18T dao động trong khoảng 46,421 – 43,354 tấn/ha; trong đất của R17T dao động trong khoảng 41,919 – 39,414 tấn/ha, cao hơn nhiều so với lượng cacbon tích lũy trong đất ở độ sâu 40 – 100cm.
Lượng cacbon tích lũy trong đất ở độ sâu 40 – 100cm của R19T dao động trong khoảng 44,100 – 32,783 tấn/ha, cao hơn so với các rừng khác. Trong đất R18T dao động trong khoảng 40,767 – 30,873 tấn/ha; trong đất R17T dao động trong khoảng 35,815 – 24,470 tấn/ha, thấp hơn nhiều so với rừng 19 tuổi. Điều này cho thấy rễ của cây R19T phát triển mạnh và phân bố sâu xuống lớp đất 100cm vì sự tích lũy cacbon trong đất chủ yếu từ rễ mang lại, rễ cây có khả năng hấp thụ lượng cacbon từ thân, lá và cành đưa xuống, giải phóng vào trong đất nhờ các mô tế bào tạo thành một bể chứa cacbon.
Lượng cacbon tích lũy trong đất rừng giảm dần theo độ sâu của đất, sự tích lũy cacbon trong đất chủ yếu là ở độ sâu 0 – 40cm, lượng cacbon tích lũy giảm dần theo các độ sâu tiếp theo, nguyên nhân là do quá trình sunfat hóa các chất hữu cơ và hô hấp kỵ khí của đất.
Sự tích lũy cacbon trong đất RNM tăng theo tuổi của rừng. Lượng cacbon tích lũy trong đất ở độ sâu 0 – 100cm của rừng trồng trong khoảng 171,987 – 213,607 tấn/ha (hình 3.2). Giá trị cao nhất là R19T với 213,607 tấn/ha, tiếp đến là R18T với 195,797 tấn/ha, đến là R16T với 171,987 tấn/ha. Khu vực đất trống không có rừng lượng cacbon trong đất thấp nhất là 70,032 tấn/ha (hình 3.2).
Hình 3.2. Lượng cacbon (tấn/ha) tích lũy ở các độ sâu từ 0 đến 100 cm của các tuổi rừng
Từ kết quả tính toán lượng cacbon tích lũy, dựa vào công thức chuyển đổi để tính được lượng CO2. Lượng CO2 hấp thụ của rừng có sự khác nhau giữa các độ sâu của đất và giữa các tuổi rừng (bảng 3.3)
Kết quả bảng 3.3 cho thấy, lượng CO2 hấp thụ giảm dần theo độ sâu của đất, lượng CO2 hấp thụ chủ yếu ở độ sâu 0 − 40 cm. Lượng CO2 hấp thụ ở độ sâu 0 − 40 cm trong đất của R19T dao động trong khoảng 181,397 − 173,898 tấn/ha; trong đất của R18T dao động trong khoảng 170,364 − 159,108 tấn/ha; trong đất của R17T dao động trong khoảng 153,842 − 144,649 tấn/ha, cao hơn nhiều so với lượng cacbon hấp thụ trong đất ở độ sâu 40 − 100 cm.
Lượng CO2 hấp thụ ở độ sâu 40 − 100 cm của R19T dao động trong khoảng 161,539 − 120,262 tấn/ha, cao hơn so với rừng 18, rừng 17 tuổi. Tiếp theo là R18T dao động trong khoảng 149,614 − 113,303 tấn/ha; cuối cùng là R17T dao động trong khoảng 131,442 − 89,807 tấn/ha, thấp hơn khoảng 1,23 lần so với rừng 19 tuổi.
Kết quả nghiên cứu được lượng CO2 hấp thụ được thể hiện qua hình 3.3
Hình 3.3: Lượng CO2 hấp thụ của rừng
Kết quả nghiên cứu hình 3.3 cho thấy rằng, lượng CO2 hấp thụ của rừng không những giảm dần theo độ sâu của đất mà còn giảm dần theo độ tuổi. Rừng 19 tuổi khả năng hấp thụ cacbon là lớn nhất, tiếp theo là rừng 18 tuổi và cuối cùng là rừng 17 tuổi. Cụ thể, rừng 19 tuổi lượng CO2 hấp thụ trung bình là 783,939 tấn/ha; sau đó đến rừng 18 tuổi lượng CO2 hấp thụ trung bình của rừng là 718,574 tấn/ha và cuối cùng là rừng 17 tuổi với 631,191 tấn/ha.
Độ sâu của đất
Lượng CO2 hấp thụ của rừng (tấn/ha)
R19T R18T R17T 0 − 20 cm 181,397 170,364 153,842 20 − 40 cm 173,898 159,108 144,649 40 − 60 cm 161,539 149,614 131,442 60 − 80 cm 145,879 126,184 111,452 80 − 100 cm 120,262 113,303 89,807 TB 783,939 718,574 631,191
Từ các kết quả nghiên cứu trên cho thấy lượng cacbon tích lũy phụ thuộc vào tuổi rừng và độ sâu của đất, có nghĩa là phụ thuộc vào sự gia tăng sinh khối của cây, đặc biệt sinh khối của rễ cây, tuổi rừng càng cao thì lượng cacbon tích lũy trong đất càng lớn, càng xuống sâu thì lượng cacbon tích lũy càng giảm. Ngoài ra, sự tích lũy cacbon trong đất rừng và đất không có rừng có sự khác biệt rất lớn. Điều này đã chỉ ra rằng, trồng rừng có ý nghĩa rất lớn trong việc tích lũy cacbon, góp phần đáng kể giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính.
3.3. Đánh giá khả năng tích lũy cacbon trong đất của rừng trang (Kandelia obovata) trồng xã Đa Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa
Để đánh giá khả năng tích lũy cacbon trong đất của rừng, chúng tôi tiến hành đánh giá sự thay đổi bể chứa cacbon qua các năm nghiên cứu dựa theo hướng dẫn của IPCC (2006).
Theo IPCC (2006) để đánh giá sự thay đổi trữ lượng cacbon của rừng. Từ kết quả quan trắc và phân tích trữ lượng cacbon tại các bể chứa, độ tăng giảm bình quân của lượng cacbon được tính theo công thức:
ΔB = Trong đó:
ΔB: Tín chỉ cacbon trong một khoảng thời gian; Δt1: Trữ lượng cacbon nghiên cứu tại thời điểm t1; Δt2: Trữ lượng cacbon nghiên cứu tại thời điểm t2; t1: Thời gian nghiên cứu tại thời điểm t1;
t2: Thời gian nghiên cứu tại thời điểm t2.
Đánh giá khả năng tạo bể chứa cacbon trong đất rừng trồng thuần loài trang
(Kandelia obovata) tại xã Đa Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa.
So sánh kết của nghiên cứu của chúng tôi năm 2017 với kết quả nghiên cứu năm 2016 của Phạm Trần Trang Dung “Nghiên cứu định lượng lượng cacbon trong đất rừng ngập mặn trồng thuần loài trang 16, 17, 18 tuổi trồng tại xã Đa Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa” [1]. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự tích lũy cacbon tăng theo các năm, điều đó được thể hiện qua bảng 3.4.
Bảng 3.4. Lượng cacbon (tấn/ha) tích lũy ở các độ sâu khác nhau của đất rừng trang vào các năm 2016, 2017
Năm trồn g Thời gian nghiên cứu
Lượng cacbon (tấn/ha) tích lũy ở các độ sâu của đất lượngTổng cacbon (0 – 100 cm) 0 – 20 cm 20 – 40 cm 40 – 60 cm 60 – 80 cm 80 – 100 cm 1998 Năm 2016 44,546 41,124 35,538 32,401 27,643 181,252 Năm 2017 49,157 47,519 44,100 40,049 32,783 213,607 1999 Năm 2016 37,999 34,212 32,698 31,655 28,584 165,148 Năm 2017 46,421 43,354 40,767 34,382 30,873 195,797 2000 Năm 2016 35,769 33,319 28.829 26,642 20,519 145,078 Năm 2017 41,919 39,414 35,815 30,368 24,470 171,987
So sánh lượng cacbon tích lũy trong đất vào các năm nghiên cứu (bảng 3.4) cho thấy, lượng cacbon trong đất có chiều hướng gia tăng. Tổng lượng cacbon tích lũy của rừng trang trồng năm 1998 vào năm 2016 là 181,252 tấn/ha tăng lên 213,607 tấn/ha vào năm 2017. Rừng trang trồng năm 1999 có tổng lượng cacbon tích lũy vào năm 2016 là 165,148 tấn/ha tăng lên 195,797 tấn/ha vào năm 2017. Cuối cùng là rừng trang trồng năm 2000, tổng lượng cacbon tích lũy là 145,078 tấn/ha vào năm 2016 đến năm 2017 tổng lượng cacbon tích lũy tăng lên 171,987 tấn/ha. Sự gia tăng này có ý nghĩa thực tiễn lớn, góp phần làm giảm nồng độ CO2
trong không khí đồng thời có ý nghĩa trong việc thực hiện các chương trình giảm phát thải khí nhà kính từ suy thoái rừng và mất rừng (REDD và REDD+) ở Việt Nam.
Từ kết quả nghiên cứu năm của Phạm Trần Trang Dung (2016) và của chúng tôi năm 2017 về lượng cacbon tích lũy trong đất trồng thuần loài trang (Kandelia obovata) 17, 18, 19 tuổi (bảng 3.4) của rừng chúng tôi xác định được số tín chỉ cacbon trong 1 năm của rừng. Kết quả nghiên cứu được thể hiện qua bảng 3.5.
Bảng 3.5: Sự thay đổi bể chứa cacbon trong đất của rừng trồng thuần loài trang tại xã Đa Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa
Đánh giá sự thay đổi
Lượng cacbon tích lũy trong đất tương ứng với lượng CO2 hấp thụ của rừng R17T R18T R19T Cacbon tích lũy CO2 tương ứng Cacbon tích lũy CO2 tương ứng Cacbon tích lũy CO2 tương ứng Kết quả nghiên cứu năm 2016 (tấn/ha) [1] 145,078 532,436 165,148 606,093 181,252 665,195 Kết quả nghiên cứu năm 2017 (tấn/ha) 171,987 631,191 195,797 718,574 213,607 783,939