ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN TUẤN ANH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ KHẢ NĂNG
TÍCH LŨY CARBON CỦA TRẠNG THÁI RỪNG PHỤC HỒI
IIA TẠI HUYỆN ĐẠI TỪ, TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP

THÁI NGUYÊN - 2015


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN TUẤN ANH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ KHẢ NĂNG
TÍCH LŨY CARBON CỦA TRẠNG THÁI RỪNG PHỤC HỒI
IIA TẠI HUYỆN ĐẠI TỪ, TỈNH THÁI NGUYÊN
Chuyên ngành: Lâm học
Mã số: 60 62 02 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TS. ĐẶNG KIM VUI
2. TS. NGUYỄN THANH TIẾN

THÁI NGUYÊN - 2015

đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập cũng như hoàn
thành bản luận văn thạc sĩ.
Tác giả xin cảm ơn tới UBND xã La Bằng, Yên Lãng, Quân Chu huyện
Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong việc thu thập
số liệu ngoại nghiệp để thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 09 năm 2015
Tác giả luận văn

Nguyễn Tuấn Anh


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii
MỤC LỤC.......................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. vii
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................... ix
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ........................................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu ......................................................................................... 2
3. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................... 2
4. Ý nghĩa đề tài.................................................................................................... 3
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 4
1.1. Cơ sở khoa học của nghiên cứu ........................................................................ 4
1.1.1. Công ước liên hợp quốc về biến đổi khí hậu .................................................... 4
1.1.2. Cơ chế phát triển sạch (CDM) và thị trường Carbon ......................................... 4

3.2.5. Tổng hợp sinh khối khô toàn lâm phần trạng thái rừng IIa tại huyện Đại Từ ...... 48
3.3. Lượng carbon tích lũy trạng thái rừng IIa tại huyện Đại Từ ................................ 49
3.3.1. Lượng carbon tích lũy trong tầng cây gỗ ....................................................... 49
3.3.2 Lượng carbon tích lũy trong tầng cây tái sinh................................................. 50
3.3.3. Lượng carbon tích lũy trong cây bụi, thảm tươi .............................................. 51
3.3.4. Lượng carbon tích lũy trong vật rơi rụng ....................................................... 53
3.3.5. Tổng hợp lượng carbon tích lũy trạng thái rừng IIa tại huyện Đại Từ ................ 55
3.4. Dự báo lượng CO2 hấp thu tương ứng ở rừng phục hồi IIa tại huyện Đại Từ,
tỉnh Thái Nguyên ...................................................................................... 56
3.4.1. Lượng CO2 hấp thu trong tầng cây gỗ ........................................................... 56
3.4.2. Lượng CO2 hấp thu trong tầng cây tái sinh..................................................... 58
3.4.3. Lượng CO2 hấp thu trong cây bụi, thảm tươi .................................................. 59


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của bản thân
tôi, công trình được thực hiện trong thời gian từ năm 2014 đến 2015. Các số
liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng
được công bố trong các công trình nào khác, nếu có gì sai tôi xin chịu hoàn
toàn trách nhiệm.
Thái Nguyên, tháng 09 năm 2015
Người viết cam đoan

Nguyễn Tuấn Anh


vi



: Ô tiêu chuẩn

Shanon : Chỉ số đa dạng sinh học
UNFCCC: UN Framework Convention on Climate Change
(Liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu)
IPCC

: Intergovernmental Panel on Climate Change
(Ủy ban Liên chính phủ về Thay đổi khí hậu)


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Công thức tổ thành trạng thái rừng IIa huyện Đại Từ ..............................30
Bảng 3.2. Mật độ cây gỗ trạng thái rừng IIa tại Đại Từ ............................................32
Bảng 3.3. Chỉ số đa dạng sinh học của tầng cây gỗ ở trạng thái rừng IIa tại
huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ...............................................................33
Bảng 3.4. Phân bố số cây gỗ theo cấp đường kính ở trạng thái rừng IIa tại
huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ...............................................................34
Bảng 3.5. Sự phân bố loài cây theo cấp đường kính ở trạng thái rừng IIa tại
huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ...............................................................36
Bảng 3.6. Một số loài chủ yếu ở các cấp đường kính theo các ô tiêu chuẩn ở
trạng thái rừng IIa tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ............................37
Bảng 3.7. Phân bố số cây theo cấp chiều cao ở trạng thái rừng IIa tại huyện
Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ..........................................................................38
Bảng 3.8. Phân bố số loài cây theo cấp chiều cao tầng cây gỗ trạng thái rừng
IIa tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên.....................................................40
Bảng 3.9. Sinh khối khô tầng cây gỗ trạng thái rừng IIa tại Đại Từ .........................41

Bảng 3.27. Lượng CO2 hấp thu trong tầng cây tái sinh tại trạng thái rừng IIa tại
huyện Đại Từ .............................................................................................58
Bảng 3.28. Bảng so sánh lượng CO2 hấp thu trong tầng tái sinh trạng thái rừng
IIa tại huyện Đại Từ ...................................................................................59
Bảng 3.29. Lượng CO2 hấp thu của cây bụi thảm tươi trạng thái rừng IIa tại
huyện Đại Từ .............................................................................................60
Bảng 3.30. Bảng so sánh lượng CO2 hấp thu trong tầng cây bụi, thảm tươi
trạng thái rừng IIa tại huyện Đại Từ ..........................................................61
Bảng 3.31. Lượng CO2 hấp thu của vật rơi rụng trạng thái rừng IIa tại huyện
Đại Từ ........................................................................................................62
Bảng 3.32. Bảng so sánh lượng CO2 hấp thu trong vật rơi rụng trạng thái rừng
IIa tại huyện Đại Từ ...................................................................................63
Bảng 3.33. Lượng CO2 hấp thu trạng thái rừng IIa tại huyện Đại Từ ......................63


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Hình dạng, kích thước OTC sơ đồ bố trí ô thứ cấp ........................................24
Hình 3.1. Biểu đồ tổng số loài/số loài ưu thế ................................................................31
Hình 3.2. Biểu đồ phân bố số cây gỗ theo cấp đường kính ở trạng thái rừng IIa tại
huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ..................................................................35
Hình 3.3. Biểu đồ phân bố số loài theo cấp đường kính ở trạng thái rừng IIa tại
huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ..................................................................37
Hình 3.4. Biểu đồ phân bố số cây theo cấp chiều cao ở trạng thái rừng IIa tại huyện
Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ............................................................................39
Hình 3.5. Cấu trúc thành phần sinh khối khô các thành phần trạng thái rừng IIa ...........48
Hình 3.6. Cấu trúc các Carbon trong các thành phần của trạng thái rừng IIa .................56



có ý nghĩa đối với việc kiểm kê khí nhà kính của từng quốc gia mà nó còn có vai trò
hết sức quan trọng trong việc thương mại hóa giá trị hấp thụ carbon của rừng nhằm
giảm thiểu phát thải khí nhà kính.


2

Thái Nguyên là một tỉnh miền núi với nhiều nhà máy, khu công nghiệp lớn,
đang gây sức ép nặng nề với môi trường về lượng khí thải. Điều quan trọng, trong
những năm gần đây được Đảng và Nhà nước quan tâm tới công tác phát triển rừng,
diện tích rừng trên toàn tỉnh Thái Nguyên đã lên tăng đáng kể. Đặc biệt diện tích rừng
phục hồi sau nương rẫy ở Đại Từ đang tăng lên về cả diện tích và chất lượng. Để
đánh giá được giá trị thực của rừng phục hồi sau nương rẫy tại tỉnh Thái Nguyên nói
chung và huyện Đại Từ nói riêng, qua đó có thể thương mại hoá chứng chỉ giảm phát
thải, chủ yếu là lượng CO2, thì cần thiết phải xác định được trữ lượng carbon có trong
tích lũy Carbon của các loại rừng. Do vậy việc nghiên cứu lượng carbon tích lũy ở
tầng cây gỗ rừng phục hồi IIa nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc xác định lượng
carbon và thực hiện nghị định số 99/2010/NĐ-CP về chi trả dịch vụ môi trường rừng.
Những nghiên cứu dựa trên các phương pháp được thừa nhận và có độ tin cậy cao đã
được áp dụng. Xuất phát từ lý do đó, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu
đặc điểm cấu trúc và khả năng tích lũy Carbon của trạng thái rừng phục hồi IIa
tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nhằm cung cấp thêm những thông tin khoa học về cấu trúc rừng và khả năng
tích lũy Carbon của rừng phục hồi trạng thái IIa. Góp phần thực hiện Nghị định số
99/2010/NĐ-CP của Chính phủ về chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng.
3. Mục tiêu nghiên cứu
- Mô tả được đặc điểm cấu trúc, sinh trưởng, trữ lượng trạng thái rừng phục
hồi IIa tại huyện Đại Từ, Thái nguyên.
- Xác định được lượng Carbon tích lũy ở tầng cây gỗ, cây bụi, thảm tươi

nhà kính (KNK) trong khí quyển ở một mức có thể ngăn chặn và hạn chế tất cả
những biến đổi nguy hiểm của khí hậu. Công ước LHQ về thay đổi khí hậu đó được
thông qua trong hội nghị thượng đỉnh họp tại Rio de Janero, 1992. Cho đến nay đã
có 194 nước thành viên phê chuẩn công ước này.
Để đưa công ước này đi vào hoạt động, một nghị định thư đã được soạn thảo
và đưa ra thảo luận tại Hội nghị Kyoto năm 1997. Điểm quan trọng nhất của nghị
định thư Kyoto là sự cam kết có tính pháp lý của 39 nước phát triển nhằm cắt giảm
mức phát thải KNK của họ tối thiểu là 5,2 % trong giai đoạn 2008 - 2012 so với các
mức năm 1990. Và đây được coi là “bước cam kết đầu tiên”.
1.1.2. Cơ chế phát triển sạch (CDM) và thị trường Carbon

1.1.2.1. Cơ chế phát triển sạch (CDM)
Cơ chế phát triển sạch (CDM) là một trong ba cơ chế thiết lập bởi Nghị định
thư. Cơ chế này đóng vai trò rất quan trọng đối với các nước đang phát triển trong
đó có Việt Nam, nó cho phép các nước phát triển đạt được các chỉ tiêu về giảm phát
thải khí nhà kính bắt buộc thông qua đầu tư thương mại các dự án trồng rừng tại các
nước đang phát triển, nhằm hấp thụ khí CO2 từ khí quyển và làm giảm lượng phát
thải KNK. Có 2 phương thức CDM, đó là CDM cho giảm khí nhà kính (CDM thông


ii

LỜI CẢM ƠN
Luận văn được hoàn thành tại Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên theo
chương trình đào tạo Cao học chuyên ngành Lâm nghiệp, khoá 21 (2013 - 2015).
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được
sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo, đồng nghiệp, gia đình và bạn
bè, các cơ quan đơn vị nơi tác giả thực hiện nghiên cứu. Nhân dịp này, tác giả
xin chân thành cảm ơn về sự giúp đỡ có hiệu quả đó.
Trước tiên, tác giả xin đặc biệt cảm ơn GS.TS. Đặng Kim Vui và TS.

đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập cũng như hoàn
thành bản luận văn thạc sĩ.
Tác giả xin cảm ơn tới UBND xã La Bằng, Yên Lãng, Quân Chu huyện
Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong việc thu thập
số liệu ngoại nghiệp để thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 09 năm 2015
Tác giả luận văn

Nguyễn Tuấn Anh


7

cải thiện đời sống cho cư dân sống trong và gần rừng, đang bảo vệ rừng. Họ là
những người bảo vệ rừng và chịu ảnh hưởng của sự thay đổi khí hậu toàn cầu, do
đó cần có sự đền bù, chi trả thích hợp, có như vậy mới vừa góp phần nâng cao
sinh kế cho người giữ rừng đồng thời bảo vệ môi trường khí hậu bền vững trong
tương lai, hay nói cách khác là các hoạt động nhằm tích lũy carbon dựa vào
cộng đồng chỉ có thể thành công nếu như có một cơ chế cụ thể để duy trì và bảo vệ
lượng carbon lưu trữ gắn với sinh kế của người dân sống gần rừng.
1.2. Khái quát vấn đề nghiên cứu
Trạng thái rừng IIa là: Rừng phục hồi trong giai đoạn đầu chủ yếu cây ưa
sáng mọc nhanh (cây Thẩu tấu, Hu đay, Màng tang…). Đất trảng cây bụi có nhiều
cây gỗ tái sinh tự nhiên, mật độ cây tái sinh > 1000 cây/ha với độ tàn che >10%.
Khả năng tích lũy carbon của rừng được đánh giá qua sinh khối mà rừng đạt
được. Sinh khối rừng được định nghĩa là tổng khối lượng khô kiệt của rừng trên một đơn
vị diện tích (thường tính bằng tấn/ha). Sinh khối của rừng thường bao gồm các bộ phận:
sinh khối trên mặt đất (gồm sinh khối cây sống, sinh khối thảm mục, sinh khối cây chết)
và sinh khối dưới mặt đất (là sinh khối rễ) (Vũ Tấn Phương, 2009) [11].

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 et al, 1993) [29].
Các nhân tố điều tra lâm phần như sinh khối, tổng tiết diện ngang, mật độ,
tuổi, chiều cao tầng trội, và thậm chí các các yếu tố khí hậu và đất đai có mối liên
hệ với nhau và được mô phỏng bằng các phương trình quan hệ. Các phương trình
này được sử dụng để xác định sinh khối cho lâm phần.
Theo phương pháp này sinh khối lâm phần được xác định từ phương trình đường
thẳng để dự đoán sinh khối từ các phép đo đếm cây cá lẻ đơn giản:
Y = b0 + bi X i
Từ đó sinh khối lâm phần được tính
∑Y = Nb0 + bi∑Xi
Trong đó: Y là sinh khối, Xi có thể có được từ phép đo đơn giản. N là số cây
trong lâm phần; b0 và bi là hệ số tự do.
Khi các phương trình tương quan phi tuyến cho các biến lâm phần được sử
dụng không cần sử dụng phương trình đơn giản trên để tính sinh khối rừng. Hạn chế


9

chính của phương pháp này là yêu cầu phải thu thập một số lượng nhất định số liệu
các nhân tố điều tra của lâm phần để có thể xây dựng được phương trình. Tổng tiết
diện ngang, mật độ là những nhân tố điều tra dễ đo đếm, đảm bảo độ chính xác, tuổi
rừng cũng có thể xác định ở những lâm phần được quản lý tốt hoặc có thể ước
lượng từ chiều cao tầng trội. Tuy nhiên, những giá trị này thông thường không được
chỉ ra ở các nghiên cứu sinh khối. Các biến khí hậu và tính chất đất cũng có thể
được sử dụng để xây dựng các phương trình tương quan cho lâm phần, nhưng rất
khó khăn để thu thập được những số liệu này.
Một dạng các nhân tố ước lượng sinh khối khác là các nhân tố điều tra lâm

hấp thụ carbon của rừng trồng keo lai thuần loài tại một số tỉnh phía Bắc” thu được
kết quả là tổng lượng carbon tích lũy trong lâm phần keo lai thuần loài rất lớn, dao
động từ 449,6 - 113,8 tấn/ha, trong đó tích lũy carbon trong đất chiếm 67,9 % và
carbon tầng cây gỗ chiếm 27,5 % ; carbon trong vật rơi rụng chiếm 3,1 % trong cây
bụi thảm tươi là 1,5 %. Lượng tích lũy carbon trong lâm phần keo lai theo các cấp
đất và cấp tuổi khác nhau là khác nhau. Thông thường ở cấp đất tốt hơn, tuổi cao
hơn, mật độ rừng lớn hơn thì lượng carbon sẽ tích lũy lớn hơn.
- Ngô Đình Quế và cs (2006) [13], đã nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon
của một số loại rừng trồng keo (keo tai tượng, keo lá tràm, keo lai), thông (thông ba
lá, thông mã vĩ, thông nhựa) và bạch đàn Urophylla. Theo Ngô Đình Quế và cs
(2006) xây dựng phương trình mối tương quan và tính toán khả năng hấp thụ carbon
cho từng loại rừng. Rừng keo lai 3 - 12 tuổi (mật độ 800 - 1350 cây/ha) có lượng
hấp thụ tương ứng là 60 - 407,37 tấn/ha. Rừng keo lá tràm có khả năng hấp thụ 66,2
- 292,39 tấn/ha tương ứng với các tuổi từ 5 - 12 tuổi (mật độ 1033 - 1517 cây/ha).
Đối với rừng thông nhựa độ tuổi từ 5 - 21 tuổi có khả năng hấp thụ 18,81- 467,69
tấn/ha. Rừng trồng bạch đàn Urophylla 3-12 tuổi với mật độ trung bình từ 1200 1800 cây/ha có khả năng hấp thụ lượng carbon la 107,87 - 378,71 tấn/ha.
- Nghiên cứu của Võ Đại Hải cũng đã xác định biểu sinh khối và carbon theo
các cấp đất cho các loài cây: Mỡ, Bạch đàn urophylla, Thông mã vĩ, Thông ba lá.
Đặc biệt nghiên cứu cũng đã xây dựng phần mềm cho xác định trữ lượng carbon
của các loài cây này, (Võ Đại Hải, 2008) [3].
- Nghiên cứu đầu tiên về rừng tự nhiên tại Việt Nam là của Bảo Huy năm
2009 ở rừng lá rộng thường xanh theo các trạng thái : Non, nghèo, trung bình và
giàu ở Tây Nguyên, bằng phương pháp chặt hạ để đo đếm sinh khối và thiết lập
mô hình toán cho ước tính sinh khối và trữ lượng carbon của rừng lá rộng thường
xanh. Tuy nhiên nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở việc xác lập mô hình tính toán sinh
khối và trữ lượng carbon phần trên mặt đất. Các bể chứa carbon như trong đất,


13



14

tính đạt 20-33 triệu VNĐ/ha. Tác giả đã xây dựng bảng tra lượng carbon tích lũy
của 2 trạng thái rừng trồng keo lá tràm và thông mã vĩ theo mật độ, Dg và Hl..
Lý Thu Quỳnh (2007), "nghiên cứu sinh khối và khả năng hấp thụ carbon
của rừng mỡ (Manglietia conifera Dandy) trồng tại Tuyên Quang và Phú Thọ” cho
thấy: Cấu trúc sinh khối cây cá lẻ Mỡ gồm 4 phần thân, cành, lá và rễ, trong đó sinh
khối tươi lần lượt là 60%, 8%, 7% và 24%; tổng sinh khối tươi của một ha rừng
trồng Mỡ dao động trong khoảng từ 53.440 - 30.9689 kg/ha (trong đó: 86% là sinh
khối tâng cây gỗ, 6% là sinh khối cây bụi, thảm tươi và 8% là sinh khối của vật rơi rụng).
Nguyễn Thanh Tiến (2012) [16] trong nghiên cứu của mình đã xác định được
sinh khối khô rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên trạng thái IIb tại Thái Nguyên là
76,46 tấn/ha trong đó: Sinh khối khô tầng cây gỗ trung bình 63,38 tấn/ha; Sinh khối
tầng cây dưới tán (cây bụi, thảm tươi, cây tái sinh) trung bình 4,86 tấn/ha; Sinh khối
khô vât rơi rụng trung bình 8,22 tấn/ha. Đồng thời, tác giả cũng đã xác định được
tổng lượng CO2 hấp thụ của rừng IIb tại Thái Nguyên dao động từ 383,68 - 505,87
tấn CO2/ha, trung bình 460,69 tấn CO2/ha (trong đó lượng CO2 hấp thụ tập trung
chủ yếu ở tầng đất dưới tán rừng là 322,83 tấn/ha, tầng cây cao 106,91 tấn/ha, tầng
cây dưới tán 15,6 tấn/ha và vật rơi rụng là 15,34 tấn/ha).
Qua các nghiên cứu ta thấy rằng, các nghiên cứu chỉ tập trung vào đối
tượng chủ yếu là rừng trồng thuần loài và một số loài nhất định. Những nghiên
cứu chủ yếu tập trung vào tầng cây cao trong rừng, tầng cây bụi, thảm tươi chưa
được chú trọng nghiên cứu. Nghiên cứu về tầng cây bụi tại Việt Nam chỉ dừng lại
ở trạng thái đất chưa có rừng (Ia, Ib, IIb) mà chưa nghiên cứu ở các trạng thái rừng
phổ biến ở Việt Nam hiện nay như: IIa, IIIa1....
- Nhằm góp phần vào công tác định giá giá trị của rừng chúng tôi tiến hành
nghiên cứu bổ sung về xác định lượng carbon tích lũy ở trạng thái rừng phục hồi
sau nương rẫy IIa tại huyện Đại từ, tỉnh Thái Nguyên.
1.2.2. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng