Giới thiệu

Rừng ngập mặn (RMN) hiện diện chủ yếu ở các vùng triều nhiệt đới và cận nhiệt đới (Clough, 2013) có vai trò quan trọng trọng việc trữ carbon. Tuy nhiên, việc phá rừng và sự thay đổi mục đích sử dụng đất hiện đang đóng góp 8-20% lượng khí CO2 phát thải toàn cầu do hoạt động của con người, chỉ sau việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (Donato và cs, 2011). Theo báo cáo gần đây của Liên hợp quốc năm 2010, sự biến mất của các khu RNM nhanh hơn gấp 4 lần so với các khu rừng trên cạn. 

Trên cả nước, RNM Cần Giờ là một trong những hệ sinh thái rất quan trọng trong việc lưu giữ carbon. Theo nghiên cứu của Trung & cs (2009) tại Cần Giờ, lượng carbon tích tụ trung bình trong sinh khối khô là thân 5,98 kg/cây (chiếm 69,7%), cành 2,06 kg/cây (chiếm 24%) và lá 0,54 kg/cây (chiếm 6,3%); carbon tích tụ của toàn khu rừng bình quân đạt 21,31 Mg/ha, hay rừng hấp thụ lượng CO2 tương đương trung bình là 78,20 Mg/ha. 

Rừng ngập mặn có vai trò quan trọng trong việc duy trì chu trình carbon. Tuy nhiên việc đánh giá carbon gặp nhiều khó khăn, nhất là việc tính toán carbon theo không gian và thời gian. Chính vì vậy, nghiên cứu này được thực hiện nhằm cung cấp thông tin về giải pháp áp dụng mô hình hóa đơn giản và hiệu quả trong tính toán carbon ở RNM. Đồng thời, nghiên cứu cũng cung cấp thông tin khoa học về carbon đất (một thành phần quan trọng của carbon) của RNM hỗ trợ trong công tác bảo tồn. 

Phương pháp nghiên cứu 
Chọn vị trí nghiên cứu

Địa điểm nghiên cứu là RNM Cần Giờ (Hình 1). Theo số liệu của Hội Khoa học Kĩ thuật Lâm nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh (2006), hệ sinh thái RNM Cần Giờ có tổng diện tích là 71.361 ha và số dân khoảng 63.000 người, giáp với tỉnh Đồng Nai ở phía Bắc, giáp biển Đông ở phía Nam, giáp tỉnh Tiền Giang và Long An ở phía Tây, và giáp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu ở phía Đông, được hình thành ở hạ lưu sông Đồng Nai - Sài Gòn đổ ra Biển Đông ở Soài Rạp, Đồng Tranh và vịnh Gành Rái. 

Hình 1. Vị trí nghiên cứu tại RNM Cần Giờ

Công cụ InVEST

Nghiên cứu này sử dụng công cụ InVEST được phát triển bởi dự án National Capital Project của Đại học Stanford (Hoa Kỳ) (Sharp & cs, 2014). 

Xây dựng kịch bản 

Nghiên cứu thực hiện mô phỏng carbon đất từ năm 2000 đến năm 2024. Kết quả nghiên cứu bao gồm các kịch bản carbon đất cô lập được, tích lũy, phát thải và hấp thu các năm 2000, 2007 và 2024.

Thu thập số liệu 

Thu thập số liệu từ các nghiên cứu trước tại khu vực nghiên cứu bao gồm carbon đất năm 2000 được lấy từ bản đồ toàn cầu về carbon đất RNM ở độ cao 30m độ phân giải không gian; Số liệu về độ phân rã và xáo trộn của đất (Donato & cs, 2011); ảnh bao phủ và sử dụng đất năm 2000, 2007, 2014 với độ phân giải 30m x 30m.

Kết quả và thảo luận 

Carbon đất tích lũy 

Đặc điểm của đất RNM và lượng carbon tích tụ được trong đất thay đổi theo nhiều yếu tố khí hậu, thủy văn, vi sinh vật và thành phần vật rơi rụng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, lượng carbon đất tích lũy giữa năm 2000-2007 là 1.532.999 Mg, tương đương 219.000 Mg/năm, diện tích xảy ra quá trình tích lũy carbon chiếm 45,8% tổng diện tích mô phỏng. Trung bình tích lũy được 37,45 Mg/ha. Từ năm 2007 - 2014 carbon đất tích lũy được 1.551.406 Mg, tương đương 221.629 Mg/năm, diện tích tích lũy chiếm 46,3%, trung bình tích lũy được 37,5 Mg/ha. Lượng carbon đất tích lũy giai đoạn này cao hơn giai đoạn 2000-2007 là 18.407 Mg.

Từ năm 2014-2024, carbon đất tích lũy được 2.163.914 Mg, tương đương 216.391 Mg/năm, diện tích tích lũy chiếm 45% giảm hơn so với hai giai đoạn đầu. Lượng carbon tích lũy trung bình là 53,3 Mg/ha. Lượng carbon tích lũy trung bình trên một ha của giai đoạn này có tăng hơn so với các giai đoạn trước, tuy nhiên diện tích tích lũy lại giảm hơn so với các năm trước dẫn đến lượng carbon đất tích lũy của giai đoạn này thấp hơn giai đoạn 2000-2007 và giai đoạn 2007-2014. Sự tích tụ carbon bị tác động mạnh bởi nhiều yếu tố như địa hình, thủy văn và mức độ ngập trên nền rừng. Phần lớn địa hình cao, lượng vật rụng sẽ ít bị rửa trôi do sự ngập lũ, ngược lại với địa hình thấp các vật rụng khi rơi trên nền rừng sẽ bị rửa trôi nhiều hơn. Tuy nhiên, ở lập địa cao thường không có hoặc có ít lượng carbon tích tụ do phù sa mang đến. 

Lượng carbon đất phát thải

Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong khoảng thời gian 2007-2014, tổng lượng carbon đất phát thải ghi nhận được là 678.127 Mg, diện tích phát thải chiếm 8,1%. Trung bình, mỗi năm phát thải khoảng 96.875 Mg. Vùng phát thải cao nhất là 93,5 Mg/ha. Phát thải carbon đất xảy ra rải rác khắp khu rừng, tuy nhiên tập trung ở các vùng ven biển và các vùng có cây gãy đổ. Từ năm 2014-2024, tổng lượng phát thải là 409.740 Mg, diện tích phát thải chiếm 7% diện tích khu vực nghiên cứu. Trung bình mỗi năm phát thải 40.974 Mg. Lượng phát thải cao nhất là 133,3 Mg/ha. Lượng carbon phát thải giai đoạn 2007-2014 cao hơn giai đoạn 2014-2024. 

Lượng carbon ròng hấp thụ

Lượng carbon ròng hấp thụ của một giai đoạn là lượng carbon còn lại giữa quá trình tích lũy và phát thải của giai đoạn đó. Kết quả nghiên cứu cho thấy giai đoạn 2000-2007 không ghi nhận được lượng phát thải. Các giai đoạn còn lại ghi nhận kết quả như (Hình 2, Bảng 1). 

Hình 2. Tổng lượng carbon hấp thụ tại RNM Cần Giờ

Bảng 1. Lượng carbon ròng hấp thụ tại RNM Cần Giờ

Tổng lượng carbon ròng hấp thụ trong đất của cả giai đoạn mô phỏng là 4.160.453 Mg, trong đó phát thải là 437.475 Mg, tích luỹ 4.597.928 Mg. 

Kết quả mô phỏng bể carbon đất

Theo Fujimoto & cs (2000), ở độ sâu 0-100 cm trong RNM Cần Giờ, carbon dao động từ 245,20-309,90 Mg/ha. Lượng carbon đất được chọn làm đầu vào cho mô hình được lấy từ Bản đồ toàn cầu về carbon đất RNM ở độ cao 30 m độ phân giải không gian (Sanderman và cs, 2018) với giá trị 260 Mg/ha. Đây là cơ sở tính toán cho các năm tiếp theo. Kết quả mô phỏng từ năm 2000-2024 cho thấy, tổng lượng carbon cô lập trong đất đã tăng qua các năm (Bảng 2, Hình 3 & 4).

Bảng 2. Tổng lượng carbon đất được cô lập tại RNM Cần Giờ

Hình 3. Bể carbon đất năm 2000 tại RNM Cần Giờ

Hình 4. Bể carbon đất năm 2024 tại RNM Cần Giờ

Thảo luận 

Lượng carbon đất tại RNM Cần Giờ có sự biến động nhiều ở các khu vực ven biển và có xu hướng tăng dần từ mép rìa vào nội địa khu rừng. Theo nghiên cứu của Hoàn & cs (2018), tổng lượng carbon trong đất tại quần thể đước là 10.959.834 Mg, trong khi theo kết quả mô phỏng thì lượng carbon đất năm 2014 đã đạt được 13.049.264 và 2024 là 14.803.438, có sự chênh lệch giữa hai kết quả. Sự chênh lệch này có thể do diện tích mô phỏng khá lớn và vì nghiên cứu của tác giả Hoàn& cs (2018) chỉ tính carbon trong đất ở phạm vi khu rừng đước, vì thế nên trữ lượng carbon có phần chênh lệch.

Công cụ InVEST có thể giúp tính toán carbon đất ở RNM. Tuy nhiên, công cụ này có thể có các hạn chế cần lưu ý. Giả định được đặt ra cho mô hình là tất cả các lưu trữ, tích lũy và phát thải có ý nghĩa trong trường hợp tác động xảy ra trong các bể sinh khối và đất. Mô hình cũng bỏ qua sự gia tăng trữ lượng và tích lũy cùng với sự tăng trưởng và già đi của môi trường sống. Mô hình giả định rằng carbon được lưu trữ và tích lũy tuyến tính theo thời gian giữa các quá trình chuyển đổi. Ngoài ra, mô hình cũng giả định, sau khi một sự kiện xáo trộn xảy ra, carbon bị xáo trộn được phát ra theo thời gian với tốc độ phân rã theo cấp số nhân. Yếu tố về con người được xem xét làm suy giảm hệ sinh thái ven biển nhưng không ảnh hưởng đến carbon trầm tích. Mô hình cũng giả định quá trình chuyển đổi lớp phủ đất diễn ra ngay lập tức và hoàn toàn trong thời điểm đầu tiên của năm mà quá trình chuyển đổi xảy ra. Các giả định trên cần xem xét trong việc đánh giá về carbon đất. 

Kết luận

Mô hình Carbon xanh ven biển của InVEST đã giúp tính toán lượng carbon được lưu trữ và cô lập trong vùng ven biển tại các thời điểm cụ thể do những thay đổi về lớp phủ đất trong 3 giai đoạn: từ 2000-2007, 2007-2014 và 2014-2024. RNM Cần Giờ có khả năng cô được lượng carbon vào khoảng từ trên 10 triệu Mg đến 14 triệu Mg. Kết quả cho thấy việc chuyển đổi sử dụng đất có ảnh hưởng đến quá trình cô lập carbon. Nghiên cứu cũng đã chỉ ra các vùng tích lũy carbon. Tuy nhiên, do việc tính toán carbon dựa vào độ phân giải của bản đồ che phủ đất, nên tính chính xác của các kết quả tùy thuộc vào chất lượng của các bản đồ này. Nghiên cứu cũng lưu ý rằng công cụ InVEST có hiệu quả trong tính toán lượng carbon trong tương lai và đưa ra các cảnh báo sớm về sự thay đổi carbon nhưng cần quan tâm đến độ phân giải của bản đồ.

Lời cảm ơn 

Nghiên cứu này được hỗ trợ tài chính từ Sở Khoa học và Công nghệ TP. Hồ Chí Minh theo Hợp đồng số 23/2020/HĐ-QPTKHCN. 

Tài liệu tham khảo 

Clough B. (2013). Continuing the Journey Amongst Mangroves. ISME MangroveEducational Book Series No.1. International Society for Mangrove Ecosystem (ISME),Okinawa, Japan and International Tropical Timber Organization (ITTO);

Donato, D., Kauffman, J., Murdiyarso, D., Kurnianto, S., Stidham, M., & Kanninen. (2011). Mangroves among the most carbon-rich forests in the tropics. Nature Geoscience;

Hoàn, H. Đ., Kiệt, B. N. T., Trung, P. V., & Nam, V. N. (2018). Trữ lượng các bon của quần thể Đước đôi (Rhizophora apiculata Blume) trồng tại khu dự trữ sinh quyển RNM Cần Giờ, TP. Hồ Chí Minh; 

Hội Khoa học Kĩ thuật Lâm nghiệp TP. Hồ Chí Minh. (2006). Khôi phục và phát triển bền vững hệ sinh thái RNM Cần Giờ Thành phố Hồ Chí Minh. NXB Nông Nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

ĐOÀN THỊ MINH NGUYỆT, HUỲNH THỊ DIỄM, NGUYỄN TRẦN NHẪN TÁNH

Trường Đại học An Giang, VNU-Hồ Chí Minh

NGUYỄN THỊ LAN THI

Trường Đại học Khoa học tự nhiên, VNU-Hồ Chí Minh

Nguồn: Tạp chí Tài nguyên và Môi trường số 3 (Kỳ 1 tháng 2) năm 2023