Bình Thuận: Lượng hấp thu CO2 của rừng trồng phi lao tại rừng phòng hộ Tuy Phong

Tóm tắt – Phi lao (Casuarina equisetifolia Forst) đã được nhập nội, trồng rừng ở Việt Nam từ năm 1896 và là loài cây sinh trưởng nhanh nên thường được sử dụng làm cây tiên phong trồng rừng ven biển để phòng hộ chống cát bay, cát nhảy. Để góp phần vào việc tính toán khả năng hấp thu CO₂ của quần thể rừng trồng phi lao hấp thu CO₂ trên mặt đất.

Đề tài đã chặt 40 cây tiêu chuẩn và thiết lập 60 ô tiêu chuẩn để thu thập số liệu. Qua nghiên cứu cho thấy, dạng phương trình Y = a*X^b thể hiện tốt mối quan hệ giữa sinh khối, các bon và CO₂ với đường kính thân cây. Kết quả nghiên cứu cho thấy, lượng các bon của quần thể phi lao tích tụ trung bình là 46,71 ± 4,9 tấn/ha, tích lũy phần lớn ở thân là 25,78 ± 2,8 tấn/ha hay lượng CO₂ hấp thụ tương đương là 94,52 ± 10,26 tấn/ha, biến động từ 4,61 – 274,27 tấn/ha. Lượng các bon tích lũy ở cành là 12,72 ± 1,3 tấn/ha hay lượng CO₂ tương đương là 46,62 ± 5,07 tấn/ha, biến động từ 2,26 – 135,50 tấn/ha và còn lại trong lá có lượng các bon tích tụ là 8,22 ± 0,79 tấn/ha hay lượng CO₂ hấp thụ là 30,14 ± 2,93 tấn/ha, biến động từ 2,16 – 77,76 tấn/ha. Kết quả sẽ là tài liệu tham khảo cho việc tính toán trong chi trả dịch vụ môi trường rừng trong tương lai.

1. Đặt vấn đề

Bình Thuận hiện có 365.689 ha đất lâm nghiệp, trong đó rừng tự nhiên là 286.999 ha, rừng trồng là 23.844 ha còn lại là đất quy hoạch cho lâm nghiệp (Theo kiểm kê rừng năm 2015). Tuy nhiên, hiện nay ngành lâm nghiệp Bình Thuận thiếu thông tin về sinh khối, trữ lượng các bon rừng trồng cũng như rừng tự nhiên, vậy Lâm nghiệp Bình Thuận cần thiết phải xây dựng kế hoạch thực hiện các đề tài, dự án có liên quan để xác định sinh khối, trữ lượng các bon rừng để hướng tới tham gia chi trả dịch môi trường rừng.

Phi lao được nhập nội, trồng rừng ở Việt Nam từ năm 1896 và tỏ ra là một loài cây sinh trưởng nhanh về chiều cao thường được sử dụng làm cây tiên phong trồng rừng ven biển. Hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO₂ của các loài cây rừng trồng cũng như rừng tự nhiên. Trong đó phải kể đến các công trình nghiên cứu khả năng hấp thụ CO₂ rừng trồng các tỉnh phía Bắc của Ngô Đình Quế, rừng tự nhiên lá rộng thường xanh ở Tây Nguyên của Bảo Huy (2009), giá trị tích tụ các bon của một số loại rừng phía Nam của Viên Ngọc Nam (2010)… Tuy nhiên, cho đến nay chưa có công trình nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO₂ của rừng trồng Phi lao. Việc nghiên cứu khả năng hấp thụ CO₂ của rừng trồng Phi lao để xác định giá trị dịch vụ đối với chức năng phòng hộ môi trường sinh thái của rừng và làm cơ sở để xác định giá trị chi trả dịch vụ môi trường rừng góp phần phát triển kinh tế và môi trường bền vững rừng phòng hộ ven biển trong tương lai cho địa phương.

2. Phương pháp nghiên cứu

Xác định phương trình sinh khối của cây cá thể thông qua tương quan với nhân tố điều tra là đường kính thân cây (D_1,3) tại vị trí 1,3m. Sau khi tính được sinh khối sẽ tính được lượng các bon tích lũy trong sinh khối (đồng thời tính được khả năng hấp thụ CO₂ thông qua hệ số chuyển đổi). Xác định lượng các bon tích tụ trong các bộ phận cây cá thể thông qua chọn một số cây tiêu chuẩn để cân đo sinh khối tươi, sinh khối khô và lượng các bon tích tụ. Kế thừa số liệu thứ cấp có chọn lọc, tiến hành điều tra thực địa kết hợp với phân tích số liệu trong phòng thí nghiệm, các số liệu thu thập được tính toán và kiểm tra dựa vào thống kê toán học.

Phương pháp thu thập số liệu ngoài thực địa. Trên cơ sở số liệu về diện tích, thời gian trồng, mật độ cây và tuổi cây rừng tại thời điểm nghiên cứu, quần thể rừng Phi Lao tại Ban Quản lý rừng phòng hộ Tuy Phong đã bố trí 60 ô tiêu chuẩn tạm thời phân bố đều trên diện tích rừng trồng Phi lao theo 5 cấp tuổi (Cấp I: tuổi 6 đến tuổi 12; cấp II: tuổi 13 đến tuổi 19; cấp III: tuổi 20 đến tuổi 26; cấp IV: tuổi 27 đến tuổi 33 và cấp V: tuổi 34 đến tuổi 40) và địa hình chia thành 3 cấp độ cao (Cấp I: 6 – 22 m; Cấp II: 22 – 39 m; Cấp III: 39 – 56 m). Mỗi ô tiêu chuẩn có diện tích 500 m2 (20 x 25 m), trong ô tiến hành đo đếm các chỉ tiêu phục vụ cho nội dung nghiên cứu.

Tiến hành chặt hạ 40 cây tiêu chuẩn (trong đó 34 cây được sử dụng để xây dựng phương trình sinh khối cây cá thể và 6 cây còn lại không tham gia xây dựng phương trình dùng kiểm tra tính thích ứng và khả năng vận dụng của các phương trình) có các cỡ kính thân cây ở vị trí D_1,3 từ nhỏ đến lớn thành chuỗi đường kính, tiến hành cân trọng lượng tươi của các bộ phận thân cây (thân, cành, lá) ngay tại thực địa.

Cây tiêu chuẩn là cây sinh trưởng bình thường, không bị sâu bệnh, không gãy ngọn, thân thẳng, tán lá đều. Để đo tính thể tích, cây tiêu chuẩn sau khi chặt hạ xuống chia thành các đoạn có chiều dài 1 m ở vị trí 0,5 m; 1,5 m; 2,5 m… cho đến đoạn lẻ cuối cùng để xác định đường kính D1 (tại vị trí một m đầu tiên), D2 (vị trí m kế tiếp), … Dn; Hn (chiều dài ở vị trí cuối cùng của cây). Từ đó tính thể tích của từng đoạn và cho cả cây.

Cách thức lấy mẫu tươi đem về phòng thí nghiệm: Trong 40 cây tiêu chuẩn được chọn để chặt hạ và cân các bộ phận tại hiện trường, chia thành 3 cấp có tiết diện ngang bằng nhau, mỗi cấp lựa chọn chọn 3 cây đại diện cho từng cấp tuổi, cấp kính để tiến hành lấy mẫu tươi theo từng bộ phận thân gỗ, cành và lá đem về Phòng thí nghiệm của Viện Nghiên cứu Lâm nghiệp Nam bộ để phân tích.

Đối với thân và cành: Lấy 3 đoạn được phân bố đều ở gốc, giữa và đầu ngọn của thân (hoặc cành) cây. Tổng số mẫu cần thu thập: 1 mẫu/cây x 3 cây/cấp x 3 cấp x 2 bộ phận = 18 mẫu. Đối với lá: Ở mỗi cấp chỉ lấy một mẫu trộn chung cho từng cấp tiết diện ngang. Số mẫu cần thu thập là 3 mẫu. Cân từng bộ phận ngay tại chỗ để được trọng lượng tươi, mỗi loại lấy từ 500 – 1.000 g cho vào bao nylon buộc kín, đánh dấu các mẫu theo ký hiệu riêng đem về phòng thí nghiệm để phân tích.

Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: Mẫu tươi của thân, cành và lá đem về phòng thí nghiệm được sấy khô ở 76⁰C đến khi trọng lượng không đổi. Sau đó tính được carbon trong các mẫu sấy khô được phân tích theo phương pháp Walkey-Black (1951). Sau khi phân tích các bon của các mẫu sẽ xây dựng phương trình tương quan các bon tích tụ trong sinh khối của cây cá thể với đường kính (D_1,3). Trên cơ sở tính toán của cây cá thể để tính lượng các bon tích tụ trong quần thể. Từ sinh khối khô của từng bộ phận cây cá thể, tính toán tổng sinh khối khô cho toàn bộ của cây, từ đó tính toán cho ô tiêu chuẩn và quy ra cho 1 ha theo từng cấp tuổi.

Lượng CO₂/ha được tính toán theo công thức sau: Trữ lượng CO₂ = Các bon * 3,67 (tấn CO₂/ha).

Trong đó: C là lượng các bon 3,67 (44/12) là hệ số chuyển đổi từ các bon nguyên tử (C) sang các bon dioxide (CO₂).

Phương pháp phân tích xử lý số liệu: Các số liệu thu thập được xử lý trong phần mềm Excel và Stagraphic 5.1 để tính toán các mối quan hệ giữa các đại lượng sinh khối và các bon với các nhân tố điều tra. Phương trình được chọn là những phương trình có hệ số xác định (R2) lớn nhất, sai số nhỏ, hàm thông dụng và dễ tính toán. Tính giá trị bằng tiền về khả năng hấp thụ CO₂ của rừng phi lao tại Bình Thuận. Tính giá trị hấp thụ CO₂/ha (VNĐ) = Lượng CO₂ (tấn/ha) x Đơn giá CO₂ (Euro/tấn) x Tỉ giá VNĐ theo thời điểm nghiên cứu.

3. Kết quả nghiên cứu

Tương quan giữa chiều cao (Hvn) và đường kính (D_1,3):

Sau khi thăm dò và lựa chọn phương trình mô phỏng tốt nhất giữa hai nhân tố trên có dạng: Hvn= exp(0,2494 + 0,8075*ln(D_1,3)).

Với hệ số xác định R2 = 99,01 cao nhất, giá trị xác suất Pa và Pb < 0,05 các chỉ tiêu thống kê SEE, MAE, SSR có mức độ tin cậy cho phép và giá trị thấp, tham số của phương trình đều tồn tại ở mức rất có ý nghĩa cao (P < 0,05).

Tương quan giữa thể tích (Vm3) với chiều cao (Hvn) và đường kính (D_1,3):

Xác định tương quan giữa thể tích cây (V m3) với D_1,3 và Hvn nhằm giúp xác định trữ lượng rừng thông qua hai nhân tố D_1,3 và Hvn.
Phương trình được chọn có dạng sau: V = 0,0005 * D_1,3^2,181* Hvn^0,0147
Với R2 = 99,78 với 3,2 cm ≤ D_1,3 ≤ 54,8 cm
Vẽ biểu đồ về tỉ lệ % sinh khối khô của các bộ phận của quần thể Phi Lao.
Tương quan giữa sinh khối khô của các bộ phận cây cá thể với D_1,3, cho thấy:
Kết cấu sinh khối khô cây cá thể được xếp theo thứ tự: Thân (70,21%) > Cành (26,21%) > Lá (3,58%)

Tương quan giữa C với sinh khối khô của các bộ phận:

Nhằm tính toán lượng các bon của các bộ phận cây thông qua hệ số chuyển đổi từ sinh khối khô thành các bon, kết quả:

Tương quan giữa C với sinh khối khô của các bộ phận:

Nhằm tính toán lượng các bon của các bộ phận cây thông qua hệ số chuyển đổi từ sinh khối khô thành các bon, kết quả xem bảng 2:

Phần lớn các tham số ở hàm mũ của phương trình các bộ phận gần bằng 1, do đó lượng tích lũy các bon gần đúng chính tham số a của phương trình mũ.

Khả năng tích tụ các bon của quần thể Phi lao

Lượng các bon tích tụ trung bình của quần thể là 46,71 ± 4,9 tấn/ha, biến động từ 2,46 tấn/ha đến 132,90 tấn/ha.

Bộ phận thân có lượng các bon tích tụ cao nhất, trung bình 25,78 ± 2,8 tấn/ha, biến động từ 1,26 tấn/ha đến 74,80 tấn/ha, lượng các bon tích tụ trung bình ở cành là 12,72 ± 1,3 tấn/ha, biến động từ 0,62 tấn/ha đến 36,95 tấn/ha và lượng các bon tích tụ ở lá thấp nhất, trung bình 8,22 ± 0,79 tấn/ha, biến động từ 0,59 tấn/ha đến 21,21 tấn/ha.

Lượng các bon tích tụ theo cấp độ cao

Vẽ đồ thị tổng lượng các bon tích tụ của quần thể theo cấp độ cao.

Qua phân tích phương sai (ANOVA) giá trị trung bình lượng các bon tích tụ của quần thể phi lao với cấp độ cao cho thấy, không có sự khác biệt với giá trị xác xuất P-Value > 0,05 ở mức độ tin cậy 95%. Điều này phản ánh lượng các bon tích tụ của quần thể cây phi lao không phụ thuộc vào cấp độ cao. Sự khác nhau về lượng các bon là do ngẫu nhiên.

Lượng các bon tích tụ theo cấp tuổi: Vẽ đồ thị tổng lượng các bon tích tụ của quần thể theo cấp tuổi.

Qua phân tích phương sai (ANOVA) giá trị trung bình lượng các bon tích tụ của quần thể phi lao với cấp tuổi cho thấy, có sự khác biệt với giá trị xác xuất P-Value < 0,05 ở mức độ tin cậy 95%. Điều này phản ánh lượng các bon tích tụ của quần thể cây phi lao phụ thuộc vào cấp tuổi.

Ước lượng khả năng hấp thu CO₂ của quần thể Phi lao

Kết quả nghiên cứu cho thấy, ở các cấp tuổi khác nhau của quần thể thì lượng hấp thụ CO₂ của từng bộ phận thân, cành, lá của cây cũng khác nhau, cao nhất là ở cấp tuổi V (392,3 tấn/ha) và thấp nhất là cấp tuổi I (33,5 tấn/ha).

Lượng CO₂ mà bộ phận thân hấp thụ được trung bình là 94,51 tấn/ha, chiếm tỉ lệ cao nhất, tiếp theo bộ phận cành hấp thụ trung bình được 46,62 tấn/ha và sau cùng là bộ phận lá có lượng hấp thụ CO₂ thấp nhất, trung bình chỉ đạt 30,14 tấn/ha.

Ước giá CO₂ cho đến năm 2016 là 10,00 USD/tấn (World Bank Group – Carbon Pricing Watch, 2016). Theo Ngân hàng ngoại thương Việt Nam, tính đến ngày 03/10/2018, thì 1 USD = 23.300 VNĐ. Kết quả tính giá trị bằng tiền khả năng hấp thụCO₂ của rừng Phi lao .

Tổng lượng CO₂ hấp thu của cả khu vực nghiên cứu là 51.593,34 tấn. Vậy tổng giá trị hấp thụ CO₂ của rừng Phi lao tại khu vực nghiên cứu là 1.202.124.862 đồng. Trung bình mỗi hecta có giá trị 3.850.743 đồng/ha.

Lập bảng tra sinh khối khô, lượng tích tụ C và lượng CO₂ hấp thụ của loài Phi lao.

Dựa vào các mô hình tương quan giữa sinh khối khô, lượng tích tụ các bon và lượng hấp thu CO₂ của các bộ phận thân, cành, lá và tổng cây cá thể với nhân tố điều tra đường kính D_1,3. Việc xây dựng bảng tra nhằm ước lượng nhanh các chỉ tiêu nêu trên thông qua nhân tố đường kính D_1,3 với độ chính xác cho phép.

Xây dựng được bảng tra sinh khối khô, lượng C và lượng CO₂ hấp thụ của cây Phi lao trong phần mềm Excelnb.

4. Kết luận

Quan hệ giữa các nhân tố điều tra của cây cá thể được thể hiện qua phương trình chính tắc có dạng: Y = a*X^b. Quan hệ giữa các nhân tố điều tra cây cá thể với D_1,3 chặt chẽ hơn so với Hvn. Sinh khối thân cây cao nhất, sinh khối lá cây thấp nhất so với các bộ phận khác của cây cá thể. Kết cấu sinh khối khô cây cá thể xếp theo thứ tự Thân > Cành > Lá.

Lượng các bon tích tụ có tương quan chặt chẽ với D_1,3 và sinh khối của cây được thể hiện qua các phương trình tương quan. Lượng các bon tích tụ của quần thể không phụ thuộc vào cấp độ cao mà phụ thuộc vào cấp tuổi. Việc định lượng khả năng hấp thụ các bon của quần thể từ kết quả nghiên cứu sinh khối sẽ cho mức độ chính xác cao hơn từ việc ứng dụng hệ số chuyển đổi giữa lượng các bon và sinh khối loài Phi lao tại khu vực rừng phòng hộ Tuy Phong của đề tài. Từ kết quả tính toán lượng các bon tích tụ ở các bộ phận của cây, của quần thể, đề tài đã tính toán được lượng CO₂ hấp thụ của cây Phi lao, quần thể rừng Phi lao theo cấp tuổi và cả quần thể rừng Phi lao khu vực nghiên cứu. Trên cơ sở giá CO₂ trên thị trường Thế giới năm 2018 tính toán được giá trị bằng tiền khả năng hấp thụ CO₂ của rừng Phi lao là 1.202.124.862 đồng. Dựa vào tương quan giữa sinh khối khô, các bon với D_1,3 đã xây dựng được bảng tra nhanh sinh khối khô, các bon và CO₂.

Phan Văn Thưởng – Chi cục Kiểm lâm Bình Thuận
Viên Ngọc Nam – Đại học Nông lâm TP. Hồ Chí Minh

Người phản biện: TS. Bùi Việt Hải
Ngày nhận bài: Tháng 10/2018
Ngày phản biện thông qua: Tháng 10/2018
Ngày duyệt đăng: Tháng 10/2018