i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
∑ C Tổng Carbon tích lũy
∑ M Tổng sinh khối
∑ DW Tổng sinh khối khô
C Carbon
CT Công thức
D
1.3
Đường kính ngang ngực
H
vn
Chiều cao vút ngọn
N, N/ha Mật độ, mật độ cây/ha
n% Tỷ lệ tổ thành
REDD, REDD+ Giảm việc phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính do
mất rừng và suy thoái rừng ở các quốc gia đang phát
triển - Reduced Emission from Deforestation and
Forest Degradation in Developping countries
OTC Ô tiêu chuẩn
UNFCCC Công ước khung về biến đổi khí hậu của Liên hợp
quốc – United Nation Famewwork Convention on
Climate Change.
VQG Vườn quốc gia
V Trữ lượng
ii
DANH MỤC CÁC BẢNG
MỞ ĐẦU 1
1. Đặt vấn đề 1
2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
2.1. Mục tiêu 3

2.2.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể 40
Chương 3 50
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50
3.1.3. Đặc điểm cấu trúc tổ thành 53
3.2.3. Sinh khối của tầng cây dưới tán 59
3.2.4. Sinh khối của vật rơi rụng, thảm mục 60
3.3.1. Lượng Carbon tích lũy trong tầng cây gỗ 64
3.3.2. Lượng Carbon tích lũy trong cây chết, đoạn thân cành 65
3.3.3. Lượng Carbon tích lũy trong tầng cây dưới tán 65
3.3.4. Lượng Carbon tích lũy trong vật rơi rụng, thảm mục 66
3.4. Các khuyến nghị trong nghiên cứu tích lũy Carbon tại VQG Ba Bể 70
3.4.1. Về phương pháp nghiên cứu 70
3.4.2. Về hướng nghiên cứu xây dựng đường Carbon cơ sở tham gia tiến
trình REDD+ 71
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 72
1. Kết luận 72
2. Khuyến nghị 73
iv
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU 1
1. Đặt vấn đề 1
2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
2.1. Mục tiêu 3
2.1.1. Mục tiêu chung 3
2.1.2. Mục tiêu cụ thể 3
2.2. Đối tượng nghiên cứu 3
2.3. Phạm vi nghiên cứu 3
3. Ý nghĩa của đề tài 3
3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài 3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn 3

3.3.2. Lượng Carbon tích lũy trong cây chết, đoạn thân cành 65
3.3.3. Lượng Carbon tích lũy trong tầng cây dưới tán 65
3.3.4. Lượng Carbon tích lũy trong vật rơi rụng, thảm mục 66
3.4. Các khuyến nghị trong nghiên cứu tích lũy Carbon tại VQG Ba Bể 70
3.4.1. Về phương pháp nghiên cứu 70
3.4.2. Về hướng nghiên cứu xây dựng đường Carbon cơ sở tham gia tiến
trình REDD+ 71
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 72
1. Kết luận 72
2. Khuyến nghị 73
vi
1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay sự gia tăng nồng độ khí Carbon dioxit (CO
2
) trong khí quyển
đang là mối quan tâm toàn cầu. Các nhà khoa học đã chỉ ra lượng CO
2
này là
nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng hiệu ứng nhà kính và các thảm họa lụt lội,
băng tan nhanh ở hai cực, những đợt nóng bất thường…. Ở giai đoạn hiện nay,
nồng độ khí CO
2
tăng khoảng 10% trong chu kỳ 20 năm. Theo dự báo của các
chuyên gia, nếu không có biện pháp hữu hiệu để giảm bớt khí thải nhà kính thì
nhiệt độ mặt đất sẽ tăng lên 1,8
0
c - 6,4
0

gia cơ chế phát triển sạch và nhận được tín dụng từ các quốc gia phát triển
(Phan Minh Sáng và Lưu Cảnh Trung, 2006) [13]. Tuy nhiên, lượng CO
2
hấp
thụ phụ thuộc vào kiểu rừng, trạng thái rừng, tuổi của lâm phần. Vấn đề đặt ra
là phải xác định và dự báo được khả năng hấp CO
2
của các loại rừng, các
trạng thái rừng để từ đó đề xuất các phương thức quản lý rừng làm cơ sở
khuyến khích, xây dựng cơ chế chi trả dịch vụ môi trường.
Hệ thống Vườn quốc gia tại Việt Nam nói chung và Vườn quốc gia Ba
Bể nói riêng được biết đến như là những khu vực tăng cường lưu trữ đa dạng
sinh học và Carbon với các khu rừng giàu tính đa dạng sinh học và sinh khối.
Tuy nhiên, những khu vực này đang phải đối mặt với các nguy cơ bị khai
thác, săn bắn và chuyển đổi mục đích sử dụng đất trái phép. Những nguyên
nhân này dẫn đến sự suy thoái đa dạng sinh học, tài nguyên rừng và mật độ
Carbon rừng.
Để có được những dẫn liệu, minh chứng khoa học sẵn sàng cho sự gia
nhập tiến trình REDD+ của các Vườn quốc gia tại Việt Nam. Việc cung cấp
những dữ liệu về đường Carbon cơ sở là một trong những vấn đề cần tiến
hành cho bất cứ dự án Carbon rừng bất kỳ. Tuy nhiên cho đến nay các Vườn
quốc gia của Viện Nam chưa có các nghiên cứu cụ thể về vấn đề này.
Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài: “Nghiên cứu khả năng tích lũy
Carbon ở trạng thái rừng IIB tại phân khu phục hồi sinh thái Vườn quốc gia
Ba Bể - huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn” đặt ra là cần thiết và có ý nghĩa.
3
2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.1. Mục tiêu
2.1.1. Mục tiêu chung
Góp phần cung cấp cơ sở khoa học cho việc định lượng khả năng tích

Điểm chung của hai phương pháp này là để đánh giá trữ lượng carbon
ở cấp cảnh quan đều tiếp cận theo hướng sử dụng dữ liệu không gian xác định
quy mô của các loại hình sử dụng đất và có thể kết hợp với dữ liệu điều tra
mặt đất (cấp độ ô tiêu chuẩn/lô) để tính toán tổng trữ lượng carbon trên mặt
đất. Sự khác biệt chủ yếu là kỹ thuật đánh giá trữ lượng carbon trên mặt đất ở
cấp độ ô tiêu chuẩn.
1.1.1. Phương pháp điều tra theo IPCC/UNFCCC
IPCC (2003) [34] đã chỉ ra, các bể chứa carbon trên mặt đất chính trong
các hình thức sử dụng đất: sinh khối trên mặt đất, rác, gỗ chết.
Sự lựa chọn các bể chứa carbon trong đó để đo lường và giám sát theo
có khả năng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm cả tỷ lệ thay đổi dự kiến, độ
lớn và hướng thay đổi sử dụng đất, khả năng sẵn có và tính chính xác của
phương pháp để xác định số lượng thay đổi, và chi phí đo lường. Trên thực tế,
lựa chọn các bể chứa có thể thay đổi nếu chi phí giám sát nó cao hơn so với
sự gia tăng carbon dự kiến - trong một số trường hợp, ví dụ, như thảm thực
vật thân thảo dưới tán trong loại hình sử dụng đất trồng rừng/tái trồng rừng.
Đối với các loại hình sử dụng đất khác nhau, một ma trận quyết định
minh họa những sự lựa chọn có thể có để đo lường và giám sát các bể chứa
carbon được thể hiện trong Bảng 1.1
5
Bảng 1.1. Ma trận minh họa các tiêu chí có thể lựa chọn các hồ chứa
carbon trên mặt đất để đo đếm và giám sát
Loại hình sử dụng đất
Bể chứa carbon (C)
Sinh khối sống trên mặt đất Vật chất hữu cơ chết
Cây gỗ
Không phải
cây gỗ
Vật rơi
rụng

trên 50 cm có thể được đo
trong một ô tròn lớn hơn và tầng dưới tán (cây bụi thảm tươi) và vật rơi rụng
có thể được đo bằng những ô dạng bản nhỏ hình vuông hoặc tròn nằm trong
mỗi góc phần tư của ô mẫu.
Kích thước của các ô mẫu đảm bảo sự kết hợp hài hòa giữa tính chính
xác, độ chính xác, và thời gian (chi phí) của việc đo lường. Kích thước của ô
tiêu chuẩn cũng liên quan đến số lượng cây, đường kính của chúng, và
phương sai của giá trị carbon tích lũy giữa các lô. Nói chung, khuyến cáo sử
dụng một ô tiêu chuẩn có kích thước khác nhau từ 100 m
2
(đối với mật độ cây
là 1.000 cây/ha trở lên) và 600 m
2
(loại hình có trồng cây đa mục đích, mọc
thưa thớt). Sử dụng ô tiêu chuẩn hình tròn hoặc hình chữ nhật hay không phụ
thuộc vào điều kiện của địa phương.
* Điều tra thực địa và phân tích số liệu xác định tích lũy carbon
Xác định lượng carbon tích lũy trên mặt đất trong các hồ chứa đều
được quy đổi thông qua sinh khối khô tuyệt đối, chuyển đổi carbon bằng cách
nhân các giá trị vật chất khô trong tủ sấy bằng tỷ lệ carbon trong sinh khối
khô. Giá trị này có thể thay đổi chút ít tùy thuộc vào loài và thành phần sinh
khối trong hợp phần của thảm thực vật (thân cây, cành nhánh, thảm thực vật
dưới tán ). Tuy nhiên, giá trị 0,5 cho việc chuyển đổi là xấp xỉ đúng và
thống nhất sử dụng trong hướng dẫn của IPCC (IPCC Guideline) và nên được
áp dụng nếu không có giá trị có sẵn tại địa phương.
a) Điều tra sinh khối trên mặt đất
* Cây gỗ
Có hai phương pháp để ước tính sinh khối trên mặt đất trong cây gỗ:
phương pháp thứ nhất là xác định trực tiếp sử dụng các phương trình tương
quan và phương pháp thứ hai là xác định gián tiếp bằng cách sử dụng các yếu

phương trình được lựa chọn. Nếu sinh khối thu được từ các cây mẫu nằm
trong khoảng sai số ± 10% so với kết quả dự đoán của phương trình, thì có thể
được giả định rằng phương trình lựa chọn phù hợp cho loại rừng đo đếm. Nếu
phương trình lựa chọn không phù hợp, khuyến cáo nên xây dựng phương
trình tương quan cho vùng nghiên cứu.
Phương pháp gián tiếp
8
Một cách tiếp cận khác để ước lượng sinh khối trên mặt đất rừng, đặc
biệt với đối tượng các loại rừng trồng, là căn cứ vào thể tích các thành phần
của cây đã có rất nhiều phương trình hoặc các phương pháp có sẵn để đánh
giá thành phần này. Phương pháp gián tiếp dựa vào các yếu tố phát triển theo
chiều thẳng đứng, đối với rừng khép tán, và không thể được sử dụng để ước
lượng sinh khối của cây cá thể. Có hai cách để có được ước tính trữ lượng thể
tích trong cách tiếp cận này:
Cách 1:
Bước 1: Giống như phương pháp trực tiếp, đường kính của tất cả các cây có
đường kính lớn hơn mức tối thiểu đều được xác định.
Bước 2: Thể tích của thân cây được xác định bằng phương pháp và phương
trình phù hợp. Sau đó được tính tổng thể tích cho tất cả các cây và được biểu
thị bằng thể tích trên đơn vị diện tích (ví dụ, m
3
/ha).
Cách 2:
Bước 1 và 2 kết hợp với nhau: Sử dụng dụng cụ đo chuyên dùng (ví dụ,
relascope) để xác định trực tiếp trữ lượng (thể tích) của tất cả các cây trong ô
tiêu chuẩn. Tính tổng cho tất cả các cây sau đó tính theo thể tích trên đơn vị
diện tích.
Khi thể tích của thân cây đã được xác định, cần chuyển đổi thành sinh
khối và sau đó ước tính cho các thành phần cây khác (như các nhánh thân,
cành cây và lá) cần phải được cộng thêm vào. Phương pháp này được thể hiện

tán và chiều cao hoặc đường kính gốc của cây hoặc một số biến khác có liên
quan (ví dụ như số thân trong cùng một bụi cây). Các phương trình sau đó sẽ
được xây dựng dựa trên hồi quy của sinh khối của cây bụi so với một số kết
hợp hợp lý của các biến độc lập. Biến độc lập hay các biến sau đó sẽ được đo
trong ô lấy mẫu.
b) Điều tra vật chất hữu cơ chết
* Vật rơi rụng
Vật rơi rụng có thể được lấy mẫu trực tiếp bằng cách sử dụng một
khung nhỏ (có thể hình tròn hoặc hình vuông), thường có diện tích khoảng
0,5m
2
, như mô tả ở trên cho cây thân thảo (bốn ô dạng bản trong ô mẫu).
10
Khung thu mẫu được đặt trong ô mẫu; tất cả vật rơi rụng trong khung được
thu thập và cân nặng. Một mẫu phụ được thu từ hỗn hợp mẫu thu được trong
các ô dạng bản, sấy trong tủ sấy để xác định tỷ lệ trọng lượng khô - ướt, sau
đó dùng để chuyển đổi tổng khối lượng ướt sang khối lượng khô tuyệt đối
(trong tủ sấy).
* Gỗ chết
Gỗ chết, bao gồm cả đứng và nằm, nói chung không tương quan với bất
kỳ chỉ số của cấu trúc đứng . Phương pháp đã được phát triển để đo lường
sinh khối gỗ chết và đã được thử nghiệm nhiều trong các loại rừng với những
đòi hỏi đơn giản hơn đo cây sống. Đối với gỗ chết nằm trên mặt đất, cách tiếp
cận chung là ước tính khối lượng của các đoạn gỗ theo thể tích và tỷ trọng gỗ
(thường liên quan đến trạng thái phân hủy của nó, nhưng không phải thường
xuyên) và sau đó chuyển đổi sang khối lượng dựa trên thể tích và tỷ trọng.
1.1.2. Phương pháp điều tra theo FAO
Phương pháp đánh giá sinh khối trên mặt đất mô tả ở đây không hạn
chế đối với sản xuất nông nghiệp, rừng hoặc đồng cỏ. Theo FAO (2004) [26],
phương pháp này được sử dụng để đánh giá sinh khối của tất cả các loại lớp

giảm thiểu chi phí. Đó là, trên cùng một khu vực điều tra thực hiện đo đạc xác
định sinh khối trên mặt đất, cũng nên được sử dụng để điều tra đa dạng sinh
học và đánh giá suy thoái đất thông qua quan sát các chỉ số của chúng. Thiết
kế lẫy mẫu đa mục đích yêu cầu đảm bảo phải cung cấp dữ liệu cho:
* Đo đếm cấu trúc đứng của thảm thực vật; thân và cấu trúc tầng tán cây gỗ,
cây bụi; cũng như vật chất hữu cơ chết, gỗ chết, cây tái sinh, các loại cây thân
thảo và vật rơi rụng;
* Điều tra đa dạng sinh học: xác định các loài cây và định lượng cho việc tính
toán các chỉ số đa dạng thực vật.
Hình 1.1. Ô tiêu chuẩn xác định sinh
khối, đa dạng sinh học và suy thoái
đất
12
* Điều tra suy thoái đất: đo lường tại thực địa và quan sát, đánh giá các chỉ số
liên quan đến suy thoái đất
Các ô lấy mẫu thường có
hình vuông với kích thước 10 x 10
m, 5 x 5 m và 1 x1 m, xếp lồng vào
nhau (Hình 1.1), được xác định là
các đơn vị để lấy mẫu cấp cảnh
quan và đo đếm sinh khối, đa dạng
sinh học và suy thoái đất. Kích
thước của các ô mẫu phù hợp với
các khuyến cáo điều tra trong các
tài liệu sinh thái học và thỏa mãn
các yêu cầu về độ chính xác, thời
gian và vật lực.
Thiết kê hệ thống các ô mẫu có kích thước khác nhau được lồng xếp
vào nhau tuân theo các yêu cầu để đo lường và tính toán thảm thực vật với
kích thước khác nhau, các tầng cây và thu thập các mảnh vụn và vật rơi rụng

Sự phân biệt này là cần thiết vì các trình tự tính toán được tiếp cận theo
các cách khác nhau theo từng phần. Trong mỗi ô mẫu 10 x 10 m, các phép đo
tương quan sau đây cần thu thập từ những cây có trong ô mẫu (Hình 1.2):
- Chiều cao cây (H),
- Đường kính ngang
ngực (D
bh
)
- Đường kính của tán
cây hoặc vòm lá theo hai
hướng vuông gốc, để cho
thuận tiện ta gọi là “chiều
dài” (L) và “chiều rộng” (W),
- Chiều cao dưới tán
(Hc).
- Tỷ lệ che phủ lá trong vòm lá hay tán cây (Fc)
Có hai cách lựa chọn để tiếp cận trong tính toán sinh khối thân cây và
tán lá. Việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào điều kiện và các công cụ
sẵn có trong thu thập số liệu và bên cạnh đó là các biến đo lường cùng mức
độ chính xác cần thiết. Hai phương pháp đó là: Phương pháp tương quan và
phương pháp phương trình hồi quy tuyến tính.
14
Với phương pháp tương quan, đầu tiên cần phải xem xét tiết diện thân
cây (basal area - Ab). Khi tiết diện thân cây không được đo đếm tại thực địa,
nó có thể được tính bằng công thức sau:
Ab =

π x r
2
Trong đó: Ab là tiết diện thân (m

Bảng 1.3. Ước tính thể tích của tán lá theo hình dạng của tán lá
Hình dạng tương đối của tán lá Phương trình
Hình nón
2
3
Db
( ) x
12
xHc
V m
π
=
Hình parabol
2
3
Db
( ) x
8
xHc
V m
π
=
Hình bán cầu
2
3
x Db
( )
12
V m
π

ước tính sinh khối của cây bụi, gỗ chết và các mảnh vỡ hữu cơ được đo đếm
trong ô mẫu lồng nhau có kích thước 5 x 5 m cần phải được cộng thêm vào.
Thể tích cây bụi được xác định với cách tương tự như cây gỗ, bằng cách tính
thể tích của thân. Tuy nhiên, tỷ trọng gỗ giảm đi đáng kể vì trong mô của cây
bụi có hàm lượng nước nhiều hơn. Hơn nữa, đóng góp cho thể tích của tán lá
đối với cây bụi là không đáng kể. Vì thế, nó không được tính đến trong tính
toán tổng thể của tổng sinh khối.
Lớp cây thân thảo, vật rơi rụng và các mảnh vụn hữu cơ khác được thu
thập tại thực địa trong ô có kích thước 1 x 1m, chuyển về phòng thí nghiệm,
sấy khô và cân nặng. Giá trị thu được là ước tính vật chất hữu cơ khô trên m
2
.
Việc tính toán kết quả sinh khối được ngoại suy cho diện tích 100 m
2
, ô mẫu
lớn nhất. Con số cuối cùng này có thể được cộng với kết quả ước tính sinh
khối của thân và tán lá đã được tính trước đó. Việc tính toán kết quả nên đưa
ra một giá trị tổng sinh khối trên mặt đất cho mỗi khu vực đo đếm thực địa (ô
10 x 10 m).
e) Carbon tích lũy trong sinh khối
Tính toán lượng carbon (C) tích lũy trong sinh khối bằng cách nhân
tổng sinh khối với hệ số chuyển đổi C, đó là hàm lượng carbon trung bình
trong sinh khối.Theo Winrock (1997) [41] đã chỉ ra hệ số chuyển đổi sinh
khối sang C là 0,55; Đây là hệ số được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
17
1.2. Nghiên cứu về sinh khối và khả năng tích lũy Carbon của rừng trên
thế giới
Các bể chứa Carbon chính trong các hệ sinh thái rừng nhiệt đới là các
sinh khối sống của cây cối và thực vật dưới tán và khối lượng vật liệu chết
của vật rơi rụng, mảnh vụn gỗ và các chất hữu cơ trong đất. Carbon được lưu

thước của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó.
Hướng tiếp cận này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và châu Âu (Whittaker,
1966 [42]; Smith và Brand, 1983 [40]).
ii) Tiếp cận thứ hai để xác định sinh khối rừng là đo trực tiếp quá trình
sinh lý điều khiển cân bằng Carbon trong hệ sinh thái. Cách này bao gồm việc
đo cường độ quang hợp và hô hấp cho từng thành phần trong hệ sinh thái
rừng (lá, cành, thân, rễ), sau đó suy ra lượng CO
2
tích luỹ trong toàn bộ hệ
sinh thái (Woodwell và Botkin, 1970) [44]).
iii) Tiếp cận thứ ba được phát triển trong những năm gần đây với sự hỗ
trợ của kỹ thuật vi khí tượng học (micrometeological techniques). Phương
pháp phân tích hiệp phương sai dòng xoáy đã cho phép định lượng sự thay đổi
của lượng CO
2
theo mặt phẳng đứng của tán rừng. Căn cứ vào tốc độ gió,
hướng gió, nhiệt độ, số liệu CO
2
theo mặt phẳng đứng sẽ được sử dụng để dự
đoán lượng Carbon đi vào và đi ra khỏi hệ sinh thái rừng theo định kỳ từng
giờ, từng ngày, từng năm. Kỹ thuật này đã áp dụng thành công ở rừng thứ
sinh Harward - Massachusetts. Tổng lượng Carbon tích luỹ dự đoán theo
phương pháp phân tích hiệp phương sai dòng xoáy là 3,7 megagram/ha/năm.
Tổng lượng Carbon hô hấp của toàn bộ hệ sinh thái vào ban đêm là 7,4
megagram/ha/năm, nói lên rằng tổng lượng Carbon đi vào hệ sinh thái là 11,1
megagram/ha/năm (Wofsy và cs, 1993) [43].
Theo cách khác, Modelling (IPCC, 2000) [30] lại chỉ ra phương pháp
điều tra Carbon và động thái biến đổi Carbon trong các loại hình sử dụng đất
bao gồm 4 nhóm lớn: Phương pháp dựa trên đo đếm các bể Carbon - Stock
change measurements (bao gồm việc điều tra thảm thực vật dưới tán; Điều tra

Panama – Amazôn - 129 - -
Braxin – Amazôn - 186 - -
Mỹ La tinh
Rừng nhiệt đới xích đạo 200 - - 193
Rừng nhiệt đới thay đổi theo mùa 140 - - 128
Rừng khô nhiệt đới 55 47 - 126
Rừng lá rộng ôn hòa 100 - - -
Cận Sahara Châu Phi
Các loại rừng - 143 - -
Rừng nhiệt đới xích đạo - - 99 200
Rừng nhiệt đới thay đổi theo mùa - - 38 152
Rừng khô nhiệt đới - - 17 72
Rừng kín 136 - - -
Rừng thưa 30 36 - -
Nhiệt đới châu Á
Các loại rừng - 151 - -
Rừng nhiệt đới xích đạo 250 - 164 180/225
Rừng nhiệt đới thay đổi theo mùa 150 - 142 105/169
Rừng khô nhiệt đới - - 120 78/96