BÀI BÁO KHOA HỌC
CARBON XANH TRONG HỆ SINH THÁI RỪNG NGẬP MẶN TẠI KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA XUÂN THUỶ
Hà Thị Hiền1, Nguyễn Thị Kim Cúc2
Tóm tắt: Carbon xanh tích luỹ tại các hệ sinh thái (HST) đại dương và HST ven biển, trong đó có HST rừng ngập mặn (RNM). Carbon xanh trong nghiên cứu này được thực hiện tại khu vực RNM thuộc Vườn Quốc gia Xuân Thuỷ. Nghiên cứu sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá và định lượng giá trị carbon tích luỹ và trao đổi nhằm tính ra giá trị carbon tích luỹ trong RNM. Kết quả nghiên cứu cho thấy RNM có tổng giá trị carbon xanh tích luỹ là 208,18 MgC ha-1, trong đó carbon tồn lưu dưới mặt đất chiếm tỉ lệ trên 81% tổng giá trị carbon tích luỹ. Carbon trao đổi trong nước phụ thuộc lớn vào chu kỳ thuỷ triều và mùa trong năm (mùa mưa, mùa khô). Xu hướng này cũng tương tự với giá trị carbon phát thải từ các môi trường đất, nước vào khí quyển. Nghiên cứu tính được tổng lượng carbon đầu vào và đầu ra tương ứng của RNM lần lượt là 13,51 ± 5,60 MgC ha-1 năm-1 và 13,13 ± 5,27 MgC ha-1 năm-1. Từ các giá trị này nghiên cứu xác định được carbon tích lũy trong đất và sinh khối RNM còn lại là 7,29 MgC ha-1 năm-1. Đây là một giá trị carbon xanh tích luỹ rất lớn và cho thấy RNM là một bể chứa carbon xanh và làm giảm lượng carbon phát thải vào khí quyển.
Từ khoá: Carbon xanh, rừng ngập mặn, tích luỹ carbon, Vườn Quốc gia Xuân Thuỷ.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ *
Carbon xanh (blue carbon) là khái niệm dùng để chỉ lượng carbon tích luỹ trong các HST đại dương và HST ven biển trên thế giới, bao gồm tảo, cỏ biển, rừng ngập mặn, cây đầm lầy và các thực vật khác ở vùng đất ngập nước ven biển (Thomas, 2014). Thực vật trong các HST này sử dụng năng lượng mặt trời để chuyển hóa CO2, hơi nước và các chất dinh dưỡng thành đường và các loại carbonhydrat, các sản phẩm sinh học này tích lũy trong cơ thể thực vật. Bên cạnh đó, thực vật cũng hô hấp và giải phóng khí CO2 trở lại bầu khí quyển. Trong chu trình vòng đời của nó, thực vật chết đi và giải phóng carbon lưu trữ trở lại khí quyển hoặc lưu trữ carbon trong lớp trầm tích. Tại các lớp trầm tích này, carbon lưu trữ phân hủy chậm, làm tăng hàm lượng carbon lưu giữ trong đất. Tuy nhiên, ngày nay có rất ít
1Trường Đại học Khánh Hoà
2Trường Đại học Thủy lợi
các thông tin nghiên cứu về các quá trình biến đổi và tốc độ trao đổi của carbon trong hệ sinh thái đặc biệt này (Donato và cs., 2011).
Các đại dương bao phủ khoảng 70% diện tích hành tinh, do đó việc bảo vệ và phục hồi HST đại dương và HST ven biển có tiềm năng phát triển và lưu giữ giá trị carbon xanh lớn nhất (Donato và cs., 2011). Rất nhiều các nghiên cứu đã và đang được tiến hành tập trung vào các HST ven biển, trong đó có HST RNM. Nhiều kết quả đã được công bố chỉ ra rằng, HST RNM có khả năng lưu giữ một lượng carbon xanh rất lớn trên một đơn vị diện tích, giá trị lưu giữ này lớn hơn nhiều so với carbon lưu trữ trên các HST rừng trên cạn (Donato và cs., 2011; Ha và cs., 2018; Nho và cs., 2019). Khả năng đặc biệt này của HST RNM đóng vai trò rất quan trọng trong chu trình carbon toàn cầu trong bối cảnh khí hậu toàn cầu đang nóng lên từng ngày do sự phát thải của khí CO2. Do đó, đây là một tính
chất đặc biệt của RNM mà thế giới cần quan tâm nghiên cứu để phát triển và bảo vệ diện tích RNM trong tương lai. Đặc biệt, carbon xanh lưu trữ trong HST RNM có thể duy trì trong nhiều thiên niên kỷ (Indriyani và cs., 2020).
Rừng ngập mặn nằm ở giao diện giữa đất liền và biển trong khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới, có tổng diện tích vào khoảng 160.000 km2, phân bố trải dài dọc theo đường bờ biển từ 25o Bắc tới 25o Nam, trong đó diện tích lớn nhất của RNM được ghi nhận thuộc các quốc gia: Malaysia, Ấn Độ, Bangladesh, Brazil,Venezuela, Nigeria và Senegal (Alongi, 2009; Giri và cs., 2011). Tại Việt Nam, RNM phân bố ở vùng ven biển từ tỉnh Cà Mau tại phía Nam tới tỉnh Quảng Ninh tại phía Bắc (Phan & Hoang, 1993). Đất ngập mặn hình thành từ phù sa sông vận chuyển ra biển dưới dạng trầm tích và lắng đọng tại khu vực cửa sông ven biển. Trầm tích được bồi tụ từ các hạt phù sa chứa cát, bùn và đất sét và rất giàu các chất hữu cơ. Lớp trầm tích bề mặt có cấu trúc lỏng lẻo thường nhẹ và xốp và tạo điều kiện cho nước thấm vào và hấp thụ khí khi thủy triều xuống thấp. Đây là điều kiện lý tưởng để các cây ngập mặn sinh trưởng và phát triển trên các nền đất này. Tuỳ thuộc vào các loại thể nền khác nhau, họ thảm thực vật, thành phần và cấu trúc loài có thể thay đổi đáng kể ở quy mô toàn cầu, khu vực và địa phương (Sherman và cs., 2003). Ví dụ, tại Việt Nam, cây Đước sinh trưởng và phát triển tốt trên nền đất bồi và khí hậu của khu vực phía Nam, cây Trang phù hợp và phát triển mạnh ở khu vực phía Bắc (Mcnally và cs., 2010).
Ở khu vực thuộc vùng bờ biển vùng đồng bằng Bắc Bộ, RNM phân bố trong phạm vi bồi tụ của hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình và các phụ lưu. Các bãi bồi tại đây nhận được lượng phù sa từ thượng nguồn khá nhiều và giàu chất dinh dưỡng, rất thích hợp cho sự sinh
trưởng của cây ngập mặn. Chu kì thủy triều thuộc chế độ nhật triều với biên độ khá lớn, độ lớn triều từ 3 ~ 4 m. Các bãi bồi rộng hình thành ở cả vùng cửa sông và ven biển tạo nên môi trường lý tưởng cho cây ngập mặn tại đây phát triển. Nghiên cứu trong bài viết này tập trung vào giá trị carbon xanh trong HST RNM tại khu vực Vườn Quốc gia Xuân Thuỷ. Do đó, mục tiêu trong nghiên cứu này nhằm xác định:
(i) giá trị carbon xanh tích luỹ trong sinh khối và trong đất RNM; (ii) xác định giá trị carbon trong môi trường nước và (iii) tính toán lượng carbon xanh trao đổi giữa các thành phần môi trường và khí quyển.
2. ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Địa điểm nghiên cứu
Địa điểm nghiên cứu lựa chọn vùng RNM thuộc Vườn Quốc gia Xuân Thuỷ (VQGXT) nằm tại vị trí bờ Nam của cửa sông Hồng, tỉnh Nam Định, miền Bắc Việt Nam. Hệ sinh thái RNM hình thành trên các bãi bồi tại cửa Ba Lạt với diện tích tổng cộng khoảng 15,000 hecta (Pham & Mai, 2015). Rừng ngập mặn tại VQGXT là thảm thực vật hỗn giao của rừng trồng và rừng tái sinh tự nhiên với ba loài cây chính: Trang (K. obovata), Bần chua (S.
caseolaris) và Đước (R. apiculata). Hầu hết diện tích RNM thuộc vùng đệm VQGXT là rừng trồng từ năm 1994 cho tới ngày nay với loài cây chủ yếu là cây Trang. Khu vực nghiên cứu nằm tại vùng đệm của VQGXT, nơi RNM được trồng từ năm 1998 và có vị trí tại tọa độ 20o13’37.6” N Vĩ độ Bắc và 106o31’42.0” E Kinh độ Đông. Các ô nghiên cứu (ô tiêu chuẩn) được lựa chọn và vị trí đo đạc giá trị carbon trao đổi được thiết lập tại khu vực RNM trồng bao quanh một con lạch cụt nối với kênh chính (rừng Trang 18 tuổi, 2016; 19 tuổi, 2017; và 20 tuổi, 2018; Hình 1).
Hình 1. Bản đồ khu vực nghiên cứu và vị trí lấy mẫu tại RNM thuộc VQGXT
Nằm ở khu vực ven biển phía Bắc Việt Nam, VQGXT có đầy đủ các hình thái và đặc điểm thời tiết đặc trưng của khu vực nhiệt đới gió mùa. Khí hậu nóng ẩm mưa nhiều vào mùa mưa, và lạnh khô vào mùa đông, độ ẩm không khí trung bình từ 80 – 85%. Lượng mưa trung bình hàng năm dao động trong khoảng từ 1.750 – 1.800 mm với hai mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng năm đến
tháng chín, mùa khô bắt đầu từ tháng mười năm trước và kết thúc vào tháng tư năm sau. Nhiệt độ không khí trung bình năm dao động từ 24,5 tới 25,5oC và có sự khác biệt rất rõ giữa mùa khô (mùa đông) và mùa mưa (mùa hè). Tháng lạnh nhất là tháng mười hai và tháng một, với nền nhiệt trung bình dao động trong khoảng từ 17,0 tới 18,6oC, và tháng nóng nhất là tháng Bảy, với nhiệt độ trung bình cao hơn 31,5oC (Cục thống kê Nam Định, 2021). Chu kì triều tại đây là chế độ nhật triều với biên độ rộng, lớn nhất là 3,65 m và nhỏ nhất là 0,43 m (Trung tâm Hải văn, 2021).
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp kế thừa những kết quả nghiên cứu khoa học của các tác giả trong cùng lĩnh vực đã công bố trong các bài báo, các sách chuyên khảo, các báo cáo kết quả nghiên cứu về lý thuyết và thực tiễn ở trong và ngoài nước. Để đạt được các mục tiêu đề ra, nghiên cứu xác định giá trị carbon xanh tích luỹ trong HST RNM thông qua các giá trị trình bày trong chu trình carbon của Bouillon và cs., (2008; Hình 2). Chu trình carbon trong RNM được phân loại thành ba thành phần chính:
(1) carbon trong sinh khối và trong đất; (2) carbon trong nước và (3) trao đổi carbon giữa các thành phần môi trường với khí quyển.
Hình 2. Chu trình carbon trong RNM (Bouillon và cộng sự, 2008).
Bên cạnh đó, nghiên cứu sử dụng các kết quả về carbon xanh trong sinh khối (trên mặt đất và dưới mặt đất), trong đất đã được công bố (Ha cs., 2018; Ha, 2019; Nguyen & Ha, 2021).
Carbon trao đổi trong nước được tính toán dựa vào việc lấy mẫu liên tục (2 tiếng/lần) trong suốt các chu kì thuỷ triều (24 giờ mỗi chu kỳ nước lớn và nước ròng). Mẫu nước được lọc (V lít) ngay sau khi thu mẫu bằng giấy lọc sợi thủy tinh GF/F 0,7 μm (Whatman). Lưu giữ giấy lọc và nước lọc thu được ở nhiệt độ 4ºC trước khi chuyển về phòng thí nghiệm để phân tích thông số POC và DOC. Tại phòng thí nghiệm, sấy khô giấy lọc ở 40ºC trong 48 giờ sau đó được cho vào bình hút ẩm và cân khối lượng (m1). Giấy lọc sau đó được mang đi nung ở 750ºC trong 4 giờ, để nguội trong bình hút ẩm được cân lại khối lượng (m2). Hàm lượng POC được tính như sau:
POC (mgC/L) = ((m1- m2)/V) × 1000 × 40%.
Nồng độ DOC được phân tích từ nước lọc (qua giấy GF/F 0,7 μm) bằng máy Shimazu TOC-VE tại Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Nồng độ DIC trong mẫu nước được tính từ giá trị chuẩn
độ độ kiềm toàn phần của mẫu nước ngay tại hiện trường và nồng độ khí CO2 hòa tan trong nước tại mỗi thời điểm tính toán. DIC = [CO32-
] + [HCO3-
] + [CO2]. Dòng khí CO2 trao đổi giữa giao diện RNM và môi trường khí, nước được đo đạc thực tế tại hiện trường trên bề mặt đất và bề mặt nước. Các phương pháp phân tích được áp dụng theo các qui trình chuẩn của Việt Nam và thế giới, và cũng đã được trình bày chi tiết trong luận án của tác giả Hà Thị Hiền (2019, mục 2.4. Phương pháp nghiên cứu). Các số liệu phân tích và đo đạc được xử lý trên phần mềm thống kê Microsoft Excel và phần mềm R.
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Carbon xanh trong sinh khối và trong đất
Kết quả tính toán giá trị carbon xanh trong nghiên cứu này đối với diện tích rừng Trang trồng từ 18 đến 20 tuổi tăng dần theo thời gian, trong đó cao nhất là rừng trồng 20 năm tuổi với tổng giá trị carbon xanh tích luỹ là 208,18 MgC ha-1, trong đó carbon tồn lưu dưới mặt đất chiếm tỉ lệ trên 81%
tổng giá trị carbon xanh tích luỹ (Bảng 1).
Bảng 1. Carbon xanh tích lũy (MgC ha-1) của rừng Trang trồng từ 18 - 20 tuổi Nguồn: (Ha cs., 2018; Ha, 2019; Nguyen & Ha, 2021)
Tuổi cây (năm)
Carbon xanh trong sinh khối trên mặt đất (MgC ha-1)
Carbon xanh dưới mặt đất (trong sinh khối rễ và trong đất) MgC ha-1)
Carbon xanh tổng số (MgC ha-1)
18 35,44 159,45 194,89
19 37,15 166,66 203,81
20 39,16 169,02 208,18
Carbon xanh tích lũy dưới mặt đất là tổng của carbon trong sinh khối rễ và trong đất. Kết quả nghiên cứu cho thấy carbon tồn lưu trong đất là thành phần chính của giá trị carbon xanh, giá trị này có nguồn gốc một phần từ sinh khối rễ, một phần từ carbon trong lượng rơi của RNM và carbon mang tới từ trầm tích sông biển.
3.2. Carbon xanh trao đổi trong nước
Carbon hữu cơ lơ lửng, POC, trong môi trường
nước bao gồm hàm lượng carbon trong thực vật phù du, động vật phù du, vi khuẩn và các mảnh vụn hữu cơ, trong khi chất hữu cơ hòa tan DOC, bao gồm các phân tử có khối lượng phân tử cao và khối lượng phân tử thấp. Cả hai thông số POC và DOC trong nước đều có nguồn gốc từ các nguồn nội sinh và ngoại sinh (dòng chảy của sông, từ lượng rơi của thực vật trong RNM và trầm tích).
Kết quả nghiên cứu xác định được nồng độ
POC đo được vào mùa khô cao hơn so với mùa mưa ở tất cả các chế độ triều (Hình 3). Nồng độ POC phân tích được khi triều lên cao hơn nồng độ đo được tại đỉnh triều và khi triều xuống. Vào chu kì nước lớn trong cả hai mùa, giá trị POC thu được vào mùa khô và mùa mưa lần lượt là 13,74 ± 5,12 mgC L-1 và 10,16 ± 3,18 mgC L-1, và không có sự khác biệt về giá trị POC giữa hai mùa (P >
0,05). Vào chế độ nước ròng, do biên độ triều ổn định và xuất hiện một vài đỉnh triều nhỏ hình thành trong ngày nên nồng độ POC phụ thuộc chủ yếu vào mùa, với giá trị trong mùa khô cao hơn gấp đôi trong mùa mưa, tương ứng là 12,40 ± 1,91 mgC L-1 và 5,89 ± 0,56 mgC L-1. Có sự khác biệt về giá trị POC xác định được giữa hai mùa trong chế độ nước ròng (P < 0,05).
Hình 3. Biến động hàm lượng các thông số POC, DOC, DIC theo chu kì thủy triều vào hai mùa trong năm. (Kí hiệu đường nét liền: biên độ thủy triều; nét chấm: các thông số tương ứng).
Biến động hàm lượng các chất hữu cơ hòa tan DOC có xu hướng trái ngược với độ lớn của mực nước triều trong cả hai chế độ triều và cả hai mùa trong năm. Nồng độ DOC cao nhất đo được khi triều thấp nhất với giá trị trung bình là 2,59 ± 0,35 mgC L-1. Ở trạng thái triều lên và triều xuống, nồng độ DOC cao hơn so với khi triều đạt đỉnh.
Giá trị DOC trung bình trong mùa mưa cao hơn so với mùa khô nhưng không có sự khác biệt giữa hai mùa (P > 0,05). Ở chế độ nước lớn, giá trị DOC trung bình trong mùa khô và mùa mưa tương ứng là 2,11 ± 0,28 mgC L-1 và 2,38 ± 0,34 mgC L-1. Tại chế độ nước ròng, các giá trị trung bình trong cả hai mùa đều thấp hơn chế độ nước lớn, với giá trị 1,89 ± 0,40 mgC L-1 trong mùa khô và 2,03 ± 0,44 mgC L-1 trong mùa mưa
Hàm lượng carbon vô cơ hòa tan DIC có cùng
xu hướng biến đổi với hàm lượng POC và DOC.
Các giá trị cao nhất phân tích được khi triều xuống và triều thấp, sau đó đến triều lên và thấp nhất là mức triều cao. Các giá trị thu được khi thủy triều xuống thấp cao hơn các giá trị khi triều cao từ 1,2 – 2,8 lần. Tỉ lệ này cho thấy sự khoáng hóa của các hợp chất hữu cơ trong đất RNM diễn ra rất mạnh mẽ dẫn tới làm giảm oxi hòa tan, làm tăng nồng độ khí CO2 hòa tan trong nước lỗ rỗng cũng như làm giảm giá trị pH của nước.
Lượng khí CO2 hòa tan trong nước (pCO2) cũng có sự khác biệt lớn giữa các trạng thái thủy triều khác nhau (P < 0,05, Hình 4). Khí CO2 hòa tan trong nước vào mùa khô có giá trị trung bình cao hơn mùa mưa nhưng không có khác biệt có ý nghĩa thống kê (P > 0,05). Giá trị pCO2 tăng dần khi thủy triều rút xuống và đặc biệt cao
(4400 ppm) khi triều thấp nhất do nước lỗ rỗng hòa tan CO2 giải phóng từ các quá trình khoáng hóa và hô hấp của các sinh vật trong đất rừng.
Giá trị đo được khi triều thấp cao hơn các giá trị đo được khi triều cao lớn nhất khoảng 9 lần, và các giá trị đo được vào chu kì nước ròng cao hơn chu kì nước lớn ở cả hai mùa trong năm.
Nồng độ khí CO2 hòa tan trong nước cao khi triều xuống là một nguồn carbon vô cơ mang ra khỏi RNM mà hiện nay các nghiên cứu trên thế giới còn đang tìm hiểu để xác định được một cách tương đối chính xác (ước tính > 50% tổng carbon hữu cơ trong năng suất của RNM (Steven Bouillon và cs., 2008).
Hình 4. Khí CO2 hòa tan trong nước lạch vào các chu kì thủy triều và các mùa trong năm.
(Kí hiệu đường nét liền: biên độ thủy triều; nét chấm: nồng độ khí CO2 hòa tan trong nước) Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, nồng độ
POC và DOC trong nước biến đổi không ngừng theo không gian, thời gian và nguồn cung các thông số này trong nước. Đối với hệ sinh thái RNM, nồng độ của hai thông số này biến đổi rất mạnh theo biên độ của thủy triều. Hoạt động của thủy triều diễn ra hàng ngày, không chỉ mang theo năng lượng vào các vùng đất ngập nước ven biển mà còn tạo ra tính nhịp điệu của trong đời sống của sinh vật trong vùng (Vũ Trung Tạng, 2009).
Khi thủy triều lên cao, nước biển tràn vào sàn của RNM, tại đây các quá trình hòa tan và trao đổi chất diễn ra liên tục. Carbon hữu cơ trong trầm
tích hòa tan và khí CO2 do quá trình hô hấp của động vật đáy cũng hòa tan vào nước tạo thành một quá trình khoáng hoá và là nguồn cung cấp DIC cho môi trường nước biển ven bờ.
3.3. Trao đổi carbon giữa các thành phần môi trường với khí quyển
Dòng khí CO2 phát thải mạnh nhất ở trạng thái triều thấp tại chu kì nước ròng (Hình 4). Giá trị pCO2 ở trạng thái triều xuống và triều thấp đo được vào mùa khô cao hơn so với mùa mưa. Kết quả thu được trong nghiên cứu này có cùng xu hướng với kết quả trong nghiên cứu của Borges &
Kone, (2008); Tokoro và cs., (2014) và Call và
cs., (2015). Các tác giả cũng xác định được mối tương quan và tuyến tính thuận giữa dòng khí CO2
trong nước và tổng carbon vô cơ hòa tan (DIC).
Tóm lại, giá trị CO2 phát thải từ môi trường nước vào khí quyển có liên quan chặt chẽ với các thông số lí hóa của nước, đặc biệt là thông số DIC.
Nồng độ khí CO2 phát thải từ giao diện nước - không khí tăng cao khi thủy triều xuống thấp và chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của các quá trình sinh địa hóa diễn ra trong môi trường đất RNM, nồng độ CO2 phát thải ổn định khi thủy triều lên và thủy triều cao.
3.4. Carbon xanh tích luỹ trong rừng ngập mặn
Kết hợp các giá trị carbon tính được trong diện tích RNM, nghiên cứu đã hoàn chỉnh và tính toán tổng carbon tích lũy, tồn lưu và trao đổi trong các giao diện đất - nước - không khí của RNM.
Carbon tích lũy trong HST RNM bao gồm hai thành phần: carbon từ năng suất sản phẩm của RNM và carbon mang vào từ dòng nước triều.
Trong phần năng suất sinh khối rừng, carbon tồn tại trong ba thành phần cơ bản: carbon trong lượng rơi (vật rơi rụng), carbon trong sinh khối gỗ và carbon trong rễ. Carbon trong lượng rơi ở rừng
Trang tính được trong nghiên cứu là 2,32 MgC ha-1 năm-1 (chiếm 34,47% tổng năng suất sinh khối rừng). Tương ứng carbon trong sinh khối gỗ và sinh khối rễ lần lượt là 2,03 và 2,38 MgC ha-1 năm-1 (tỉ lệ tương ứng là 30,16% và 35,36%). Tỉ lệ thành phần carbon trong năng suất sinh khối của nghiên cứu này có sự tương đồng chặt chẽ với giá trị tổng hợp trong nghiên cứu của (Steven Bouillon và cs., 2008) cho tổng giá trị carbon trong năng suất sinh khối RNM trên toàn thế giới (với tỉ lệ tương ứng là 31,34; 30,88 và 37,79% cho lượng rơi, sinh khối gỗ và sinh khối rễ của cây ngập mặn).
Thành phần carbon thứ hai mang vào HST RNM là POC, DOC và DIC từ dòng nước triều.
Sau khi đã tính toán tỉ lệ mang vào và mang ra trong diện tích rừng trồng qua lạch triều, lượng carbon mang vào RNM bao gồm DOC và POC với các giá trị trung bình tương ứng là 0,07 và 6,71 MgC ha-1 năm-1 (Bảng 2). Như vậy, tổng carbon mang vào RNM hàng năm là 13,51 MgC ha-1 năm-1, trong đó carbon trong năng suất sinh khối rừng là 6,73 MgC ha-1 năm-1 (49,82%) và carbon từ dòng nước triều là 6,78 MgC ha-1 năm-1 (50,18%).
Bảng 2. Tổng carbon mang vào và mang ra khỏi HST RNM.
Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn tính theo đơn vị MgC ha-1 năm-1 Thành phần
đầu vào
Trung bình
Độ lệch
chuẩn Thành phần đầu ra
Trung
bình Độ lệch chuẩn
Lượng rơi 2,32 0,21 Lượng rơi mang ra 0,26 0,01
Sinh khối gỗ 2,03 0,18 Tồn lưu trong đất 6,91 0,98
Sinh khối rễ 2,38 0,40 CO2 phát thải từ đất 1,75 0,76
DOC 0,07 0,11 CO2 phát thải từ nước 0,15 0,03
POC 6,71 4,70 DIC 4,06 3,49
Tổng đầu vào 13,51 5,60 Tổng đầu ra 13,13 5,27
Carbon mang ra khỏi HST RNM bao gồm nhiều thành phần: carbon mang ra theo dòng nước triều (micro export: DIC, DOC, POC), carbon mang ra từ lượng rơi (macro export) và carbon
phát thải dưới dạng khí CO2 qua giao diện đất – không khí và giao diện nước – không khí. Theo kết quả tính toán được trong Bảng 2, tổng giá trị carbon mang ra từ RNM hàng năm là 6,22 MgC
ha-1 năm-1. Carbon mang ra khỏi RNM dưới dạng lượng rơi tính được là 0,26 ± 0,01 MgC ha-1 năm-
1. So với năng suất lượng rơi của RNM, carbon mang ra theo lượng rơi chỉ chiếm một tỉ lệ rất nhỏ, tương ứng với 11,21% tổng năng suất lượng rơi.
Kết quả nghiên cứu này cho thấy HST RNM có khả năng giữ lại phần lớn năng suất lượng rơi trong bề mặt sàn rừng (88,79%). Cùng với chu kì thủy triều lên xuống hàng ngày, trầm tích lắng đọng từ dòng triều hình thành nên lớp đất nền của sàn RNM có rất nhiều hệ vi sinh vật và động vật không xương sống khác nhau như cua và cáy các loại. Các loài này tiêu thụ lượng rơi và các chất dinh dưỡng trong đất RNM và tạo nên các xáo trộn sinh học thông qua việc giải phóng các chất thải của chúng và hình thành các hang đào, đường dẫn trong đất và từ đó vận chuyển carbon hữu cơ tích lũy trong các tầng đất. DIC là thành phần mang ra khỏi RNM với tỉ lệ lớn nhất, tương ứng với giá trị tính toán được là 4,06 ± 3,49 MgC ha-1 năm-1 (chiếm 65,70% tổng carbon mang ra), sau đó đến carbon phát thải từ bề mặt đất vào không khí dưới dạng khí CO2 với giá trị trung bình là 1,75 ± 0,76 MgC ha-1 năm-1 (chiếm 28,32% tổng carbon mang ra). Như vậy DIC và CO2 phát thải từ đất là hai thành phần chính (94%) phát thải carbon vào môi trường nước và không khí xung quanh, và chỉ còn lại một phần nhỏ (6%) carbon phát thải trên bề mặt nước và carbon mang ra theo lượng rơi.
Từ các kết quả phân tích được ở trên, nghiên cứu đã tổng hợp được giá trị carbon tồn lưu trong đất (6,91 ± 0,98 MgC ha-1 năm-1) với tổng carbon mang ra từ các thành phần (6,22 ± 3,99 MgC ha-1 năm-1) có thể thấy rằng tỉ lệ carbon tồn lưu trong đất cao hơn so với carbon mang ra. Tổng hai giá
trị này tương ứng là 13,13 ± 5,27 MgC ha-1 năm-1 vẫn thấp hơn tổng carbon tích lũy trong HST RNM và carbon mang vào từ dòng nước triều (13,51 ± 5,60 MgC ha-1 năm-1). Sự chênh lệch giữa hai giá trị tính toán này (0,38 MgC ha-1 năm-1) có thể bao gồm carbon phát thải dưới dạng CH4, quá trình carbonat hóa carbon hữu cơ trong trầm tích, hoặc các sai số trong tính toán.
Tóm lại, carbon tồn lưu trong đất chiếm tỉ lệ lớn nhất (6,91 MgC ha-1 năm-1) trong giai đoạn rừng Trang (18-20 tuổi). Tuy nhiên, carbon tồn lưu trong đất bị khoáng hóa và chuyển dịch thành các dạng carbon vô cơ và dịch chuyển vào môi trường không khí và môi trường nước. Sau khi tính toán các dạng carbon mang vào và mang ra khỏi RNM, carbon tích lũy trong đất và sinh khối rừng Trang còn lại là 7,29 MgC ha-1 năm-1.
4. KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu đã tính toán được giá trị carbon xanh tích lũy và cân bằng carbon trong HST RNM và tốc độ tồn lưu, tích lũy thực tế theo thời gian. Carbon xanh tích luỹ trong sinh khối, tồn lưu carbon trong đất RNM tương ứng là 208,18 MgC ha-1. Carbon đầu vào của RNM bao gồm sinh khối, lượng rơi, POC và DOC, trong đó POC có giá trị lớn nhất với 6,71 MgC ha-1 năm-1. Carbon mang ra khỏi RNM lớn nhất là carbon khoáng hoá, DIC, với giá trị là 4,06 MgC ha-1 năm-1, tiếp đến là khí CO2 phát thải từ đất (1,75 MgC ha-1 năm-1) và một phần nhỏ từ lượng rơi.
Tính cân bằng giữa carbon đầu vào và carbon đầu ra, giá trị carbon xanh tích lũy trong đất và sinh khối rừng Trang còn lại là 7,29 MgC ha-1 năm-1. Đây là một giá trị rất lớn cho thấy vai trò quan trọng của RNM trong việc lưu trữ carbon xanh của HST này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Cục thống kê Nam Định. (2021). Niên giám thống kê tỉnh Nam Định 2020. Nhà xuất bản Thống kê.
Ha, T. H. (2019). LATS "Nghiên cứu khả năng tích lũy và trao đổi Carbon trong Rừng ngập mặn trồng tại Vườn Quốc gia Xuân Thủy". Thuyloi University.
Trung tâm Hải văn. (2021). Bảng thủy triều - Tập 1. Nhà xuất bản Khoa học và Công nghệ Quốc gia.
Alongi, D. M. (2009). Synthesis. In The energetics of mangrove forests (pp. 163–177). Springer Press.
Borges, A. V, & Kone, Y. J. (2008). Dissolved inorganic carbon dynamics in the waters surrounding forested mangroves of the Ca Mau Province (Vietnam). Estuarine, Coastal and Shelf Science, 77, 409–421. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2007.10.001
Bouillon, S., Borges, A. V., Castañeda-Moya, E., Diele, K., Dittmar, T., Duke, N. C., Kristensen, E., Lee, S. Y., Marchand, C., Middelburg, J. J., Rivera-monroy, V. H., Smith, T. J., & Twilley, R. R.
(2008). Mangrove production and carbon sinks: A revision of global budget estimates. Global Biogeochemical Cycles, 22(2), 1–12.
Call, M., Maher, D. ., Santos, I. ., Ruiz-Halpern, S., Mangion, P., Sanders, C. J., Erler, D. V, Oakes, J. . ., Rosentreter, J., Murray, R., & Eyre, B. D. (2015). Spatial and temporal variability of carbon dioxide and methane fluxes over semi-diurnal and spring – neap – spring timescales in a mangrove creek. Geochimica et Cosmochimica Acta, 150, 211–225.
Donato, D. C., Kauffman, J. B., Murdiyarso, D., Kurnianto, S., Stidham, M., & Kanninen, M. (2011).
Mangroves among the most carbon-rich forests in the tropics. Nature Geoscience, 4(5), 293–297.
https://doi.org/10.1038/ngeo1123
Giri, C., Ochieng, E., Tieszen, L. L., Zhu, Z., Singh, A., Loveland, T., Masek, J., & Duke, N. (2011).
Status and distribution of mangrove forests of the world using earth observation satellite data.
Global Ecology and Biogeography, 20(1), 154–159.
Ha, T. H., Marchand, C., Aimé, J., Dang, H. N., Phan, N. H., Nguyen, X. T., & Nguyen, T. K. C.
(2018). Belowground carbon sequestration in a mature planted mangroves (Northern Viet Nam).
Forest Ecology and Management, 407, 191–199.
Indriyani, L., Bana, S., Yasin, A., Sudia, L. B., Kahirun, Midi, L. O., & Hardin. (2020). The Potential of Carbon xanh Stocks and Carbon Dioxide Absorption in Mangrove Forests to Support Low Carbon Emission Development in Southeast Sulawesi Province, Indonesia. International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology, 10(6), 2526–2535.
Mcnally, R., Mcewin, A., & Holland, T. (2010). The potential for mangrove carbon projects in Viet Nam (Issue 2011). www.snvworld.org
Nguyen, T. K. C., & Ha, T. H. (2021). Stand structure and above ground biomass of Kandelia obovata Sheue, H.Y. Liu & J. Yong mangrove plantations in Northern, Viet Nam. Forest Ecology and Management, 483(October 2020), 118720.
Pham, T. H., & Tuan Sy Mai. (2015). Vulnerability to climate change of mangroves in Xuan Thuy National Park, Vietnam. Journal of Agricultural and Biological Science, 10(2), 55–60. Phan, H. N.,
& Hoang, T. S. (1993). Mangroves of Vietnam.
Sherman, R. E., Fahey, T. J., & Martinez, P. (2003). Spatial patterns of biomass and aboveground net primary productivity in a mangrove ecosystem in the dominican republic. Ecosystems, 6(4), 384–
398. https://doi.org/10.1007/s10021-002-0191-8
Tạng, V. T. (2009). Cơ sở sinh thái học. Nhà xuất bản Giáo dục.
Nho, N.T., Marchand, C., Strady, E., Huu-Phat, N., & Nhu-Trang, T. T. (2019). Bioaccumulation of some trace elements in tropical mangrove plants and snails (Can Gio, Vietnam). Environmental Pollution, 248, 635–645.
Thomas, S. (2014). Carbon xanh: Knowledge gaps, critical issues, and novel approaches. Ecological Economics, 107, 22–38.
Tokoro, T., Hosokawa, S., Miyoshi, E., Tada, K., Watanabe, K., Montani, S., Kayanne, H., & Kuwae, T.
(2014). Net uptake of atmospheric CO2 by coastal submerged aquatic vegetation. Global Change Biology, 20, 1873–1884.
Abstract:
BLUE CARBON IN MANGROVE ECOSYSTEM AT XUAN THUY NATIONAL PARK
Blue carbon accumulates in ocean ecosystems and coastal ecosystems, including mangrove ecosystems.
The blue carbon in this study was carried out in the mangrove forest area of Xuan Thuy National Park.
The study used many different methods to evaluate and quantify the value of accumulated and exchanged carbon to calculate the value of accumulated carbon in mangroves. Study results show that mangroves have a total accumulated blue carbon of 208.18 MgC ha-1, of which the carbon stored below ground accounts for over 81% of the total. Carbon exchange in water depends largely on the tidal cycle and the seasons of the year (rainy season, dry season). This trend is similar to the value of carbon emitted from sediment and water to the atmosphere. The study calculated the total carbon input and output of mangroves were 13.51 ± 5.60 MgC ha-1 year-1 and 13.13 ± 5.27 MgC ha-1 year-1, respectively.
From these values, the study determined that the carbon accumulated in biomass and sediment of the mangroves was 7.29 MgC ha-1 year-1. This is a very large cumulative blue carbon value. Research results show that mangroves are a blue carbon sink and reduce carbon emissions to the atmosphere.
Keywords: Blue carbon, mangroves, carbon accumulation, Xuan Thuy National Park
Ngày nhận bài: 10/4/2022 Ngày chấp nhận đăng: 28/5/2022
