Ứng Dụng Viễn Thám Và Gis Đánh Giá Khả Năng Lưu Trữ Cacbon Rừng Trồng Keo Thuần Loài Làm Cơ Sở Đề Xuất Chi Trả Dịch Vụ Môi Trường Tại Lâm Trường Yên Lập Phú Thọ

1

LỜI CẢM ƠN

Việc học lý thuyết trên lớp cung cấp cho ta các kiến thức cơ bản của một

sự vật, hiện tƣợng nhƣng quan trọng là việc áp dụng kiến thức đó vào thực tế thế

nào bởi ngoài thực tế luôn khác rất nhiều so với trên sách vở.

Các môn học chuyên ngành nhƣ Arc.GIS và viễn thám, quan trắc môi

trƣờng, công nghệ môi trƣờng ....là các môn chuyên ngành quan trọng đối với

sinh viên ngành khoa học môi trƣờng. Đây là các môn học có ứng dụng thực tiễn

cao trong thực tế phục vụ cho công việc sau này.

Vì vậy để củng cố kiến thức về mặt lí thuyết, tăng cƣờng khả năng ứng

dụng thực tế cho sinh viên, đƣợc sự đồng ý của Ban giám hiệu trƣờng Đại học

Lâm nghiệp Việt Nam, khoa QLTNR & MT cùng với sự hƣớng dẫn tận tình của

thầy giáo Nguyễn Hải Hòa, tôi đã tiến hành thực tập khóa luận tốt nghiệp tại

Ban quản lí rừng phòng hộ sông Ngòi Giành thuộc thị trấn Yên Lập, Phú Thọ.

Qua đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô, đặc biệt là thầy

trực tiếp hƣớng dẫn tôi làm khóa luận TS. Nguyễn Hải Hòa.

Đồng thời, tôi cũng gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bác Lê Quang Vĩnh - Giám

đốc Ban quản lí rừng phòng hộ sông Ngòi Giành, cùng toàn thể các cô, các chú,

các anh, các chị và ngƣời dân địa phƣơng tại huyện Yên Lập đã tạo điều kiện và

tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực tập vừa qua.

Tôi cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn ở bên

cạnh ủng hộ để tôi có thể hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp lần này.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhƣng do trình độ, kinh nghiệm bản thân còn

nhiều hạn chế nên bản báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong

nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để bản báo cáo đƣợc

hoàn thiện hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2016

Sinh viên

Nguyễn Thị Minh Phƣơng

2

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................................... 1

CHƢƠNG I ........................................................................................................... 3

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU............................................................. 3

1.1. Tổng quan về công nghệ viễn thám và GIS................................................... 3

1.1.1. Khái niệm chung ......................................................................................... 3

1.1.2. Ảnh viễn thám Landsat 8 ............................................................................ 6

1.1.3. Ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu sinh khối và Cacbon ..................... 7

1.2. Các phƣơng pháp nghiên sinh khối và Cacbon rừng ..................................... 9

1.2.1. Một số phƣơng pháp ƣớc tính sinh khối và Cacbon rừng........................... 9

1.2.2. Một số nghiên cứu điển hình về sinh khối và Cacbon.............................. 12

1.3. Tổng quan chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng................................................. 16

1.3.1. Trên thế giới .............................................................................................. 16

1.3.2. Tại Việt Nam............................................................................................. 17

1.3.3. Đối tƣợng đƣợc chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng...................................... 17

1.3.4. Đối tƣợng phải chi trả dich vụ môi trƣờng rừng....................................... 18

1.3.5. Công thức tính tiền chi trả cho chủ rừng................................................... 18

CHƢƠNG II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..... 19

2.1. Mục tiêu........................................................................................................ 19

2.1.1. Mục tiêu tổng quát..................................................................................... 19

2.1.2. Mục tiêu cụ thể.......................................................................................... 19

2.2. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu ................................................................ 19

2.2.1. Phạm vi nghiên cứu................................................................................... 19

2.2.2. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................ 19

2.3. Nội dung nghiên cứu.................................................................................... 20

2.3.1. Nghiên cứu phân bố không gian và thực trạng quản lí rừng tại huyện Yên

Lập, tỉnh Phú Thọ................................................................................................ 20

2.3.2. Đánh giá khả năng lƣu trữ Cacbon qua từng cấp tuổi của rừng trồng Keo

thuần loài của lâm trƣờng Yên Lập, tỉnh Phú Thọ.............................................. 20

3

2.3.3. Nghiên cứu cơ hội và thách thức chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng tại Thị

trấn Yên Lập, Đồng Thịnh và Đồng Lạc, huyện Yên Lập, Phú Thọ ................. 21

2.3.4. Đề xuất giải pháp chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng cho khu vực nghiên cứu. ....... 21

2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu.............................................................................. 22

2.4.1. Phƣơng pháp luận, cách tiếp cận nghiên cứu............................................ 22

2.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể................................................................ 22

2.4.3. Xây dựng cụ thể tiêu chuẩn kĩ thuật cho từng phƣơng pháp .................... 29

2.5. Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................... 33

CHƢƠNG III. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ- XÃ HỘI KHU VỰC

NGHIÊN CỨU.................................................................................................... 34

3.1. Tìm hiểu chung về khu vực nghiên cứu....................................................... 34

3.1.1. Điều kiện tự nhiên..................................................................................... 35

3.1.2. Đời sống kinh tế ........................................................................................ 36

3.1.3. Đời sống văn hóa, tinh thần ...................................................................... 38

3.1.4. Tài nguyên thiên nhiên.............................................................................. 38

3.1.5. Cơ sở hạ tầng............................................................................................. 39

3.2. Giới thiệu về Lâm trƣờng Yên Lập.............................................................. 39

CHƢƠNG IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.......................... 41

4.1. Phân bố không gian và thực trạng quản lý rừng tại khu vực nghiên cứu .... 41

4.1.1. Phân bố không gian rừng trồng khu vực nghiên cứu................................ 41

4.1.2. Bản đồ hiện trạng rừng khu vực nghiên cứu............................................. 43

4.1.3. Thực trạng quản lí rừng tại khu vực nghiên cứu....................................... 44

4.2. Đánh giá khả năng lƣu trữ Cacbon qua từng cấp tuổi của rừng trồng Keo

thuần loài của Lâm trƣờng huyện Yên Lập, tỉnh Phú Thọ. ................................ 45

4.2.1. Bản đồ hệ thống ô lấy mẫu điều tra .......................................................... 45

4.2.2. Kết quả sinh khối và Cacbon khu vực nghiên cứu ................................... 46

4.2.3. Bản đồ sinh khối và Cacbon...................................................................... 49

4.2.5. Phƣơng trình quan hệ giữa sinh khối, Cacbon lƣu trữ với nhân tố D13 .... 54

4

4.3. Cơ hội và thách thức của chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng tại khu vực nghiên

cứu. .................................................................................................................... 57

4.3.1. Cơ sở thực hiện chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng...................................... 57

4.3.2. Cơ hội........................................................................................................ 58

4.3.3. Thách thức................................................................................................. 61

4.4. Giải pháp chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng cho khu vực nghiên cứu........... 61

4.4.1. Theo quan điểm PFES............................................................................... 61

4.4.2. Theo quan điểm của quyết định số 1565-BNN-TCLN............................. 64

4.4.3. Theo quan điểm của REDD+.................................................................... 66

CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ .......................................... 67

5.1. Kết luận ........................................................................................................ 67

5.2. Tồn tại........................................................................................................... 68

5.3. Kiến nghị...................................................................................................... 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO

5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Ý nghĩa

AGB Cacbon tích lũy trên mặt đất

Bộ NN&PTNT Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn

CSDL Cơ sở dữ liệu

CDM Cơ chế phát triển sạch

D13 Đƣờng kính tại vị trí 1m3

DBH Đƣờng kính ngang ngực hoặc Đƣờng kính tại vị trí 1m3

DN Giá trị cấp độ xám

DVMTR Dịch vụ môi trƣờng rừng

FSC Chứng chỉ đảm bảo về gỗ có nguồn gốc có trách nhiệm

GIS Hệ thống thông tin địa lí

ICRAF Tổ chức Nông lâm kết hợp thế giới

IPPC Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu

LDCM Landsat 8

NDBI Chỉ số sự khác biệt xây dựng (Normalized Difference Built￾up Index)

NDVI Chỉ số thực vật (Normalized Difference Vegatation Index)

OLI Bộ thu nhận ảnh mặt đất

OTC Ô tiêu chuẩn

PFES Dịch vụ chi trả môi trƣờng rừng

REDD+ Giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính từ suy thoái và

mất rừng

TAGB Sinh khối trên mặt đất

TIRS Bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt

VNFF Qũy bảo vệ và phát triển rừng

6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Lịch sử phát triển của GIS.................................................................... 3

Bảng 1.2. Tóm tắt sự phát triển của viễn thám qua các sự kiện ........................... 4

Bảng 1.3. Vệ tinh chụp ảnh độ phân giải cao đang hoạt động.............................. 5

Bảng 1.4. So sánh Landsat 7 và Landsat 8............................................................ 7

Bảng 1.5. Chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng trên thế giới .................................... 16

Bảng 4.1. Kết quả sinh khối tại thị trấn Yên Lập................................................ 46

Bảng 4.2. Kết quả sinh khối tại xã Đồng Thịnh.................................................. 46

Bảng 4.3. Kết quả sinh khối tại xã Đồng Lạc ..................................................... 47

Bảng 4.4. Kết quả lƣu trữ Cacbon tại thị trấn Yên Lập ...................................... 48

Bảng 4.5. Kết quả lƣu trữ Cacbon tại xã Đồng Thịnh ........................................ 48

Bảng 4.6. Kết quả lƣu trữ Cacbon tại xã Đồng Lạc............................................ 49

Bảng 4.7. Bảng đánh giá độ chính xác mô hình nội suy giá trị Cacbon............. 52

Bảng 4.8. Bảng so sánh tổng thể về 3 xã của khu vực nghiên cứu:.................... 54

7

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 2.1. Sơ đồ tiếp cận nghiên cứu................................................................... 22

Hình 2.2. Chuyển đổi giá trị cấp độ xám thành giá trị bức xạ, phản xạ. ............ 24

Hình 2.3. Tổ hợp màu. ........................................................................................ 25

Hình 2.4. Chuyển hệ tọa độ ảnh.......................................................................... 25

Hình 2.5. Tạo ảnh NDVI..................................................................................... 26

Hình 2.6. Cắt ảnh................................................................................................. 27

Hình 3.1. Bản đồ khu vực nghiên cứu. ............................................................... 34

Hình 4.1. Giá trị chỉ số thực NDVI (Normalised Difference Vegetation Index)

khu vực nghiên cứu (Landsat 8/ 2016). .............................................................. 41

Hình 4.2. Giá trị chỉ số thực NDBI (Normalized Difference Built-up Index) khu

vực nghiên cứu (Landsat 8/2016)........................................................................ 42

Hình 4.3. Bản đồ hiện trạng. ............................................................................... 43

Hình 4.4. Bản đồ lấy mẫu.................................................................................... 45

Hình 4.5: Bản đồ phân cấp sinh khối. ................................................................. 50

Hình 4.6. Bản đồ phân cấp trữ lƣợng tích lũy Cacbon. ...................................... 51

Hình 4.7. Kết quả so sánh sinh khối và trữ lƣợng Cacbon tại Yên Lập. ............ 53

Hình 4.8. Kết quả so sánh sinh khối và trữ lƣợng Cacbon tại Đồng Thịnh........ 53

Hình 4.9. Kết quả so sánh sinh khối và trữ lƣợng Cacbon tại Đồng Lạc. ......... 53

Hình 4.10. Phƣơng tƣơng quan giữa lƣợng Cacbon lƣu trữ và D13. ................... 54

Hình 4.11. Phƣơng tƣơng quan sinh khối và D13................................................ 55

Hình 4.12. Phƣơng tƣơng quan sinh khối và lƣợng Cacbon lƣu trữ................... 56

Hình 4.13. Phƣơng tƣơng quan giữa cấp tuổi và lƣợng Cacbon lƣu trữ............. 56

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Việc nghiên cứu về hàm lƣợng Cacbon tích lũy trong các hệ sinh thái

rừng đƣợc tiến hành với mục tiêu quản lý chu trình Cacbon là nhân tố quan

trọng trong việc quản lý dinh dƣỡng và năng suất rừng. Gần đây nghiên cứu sinh

khối và khả năng hấp thụ Cacbon của rừng lại càng trở nên quan trọng trong bối

cảnh biến đổi khí hậu bởi rừng có vai trò điều hòa khí hậu, giảm thiểu thiên tai

nhờ khả năng tích lũy Cacbon kì diệu của nó. Do vậy, việc nghiên cứu các giải

pháp bảo vệ, phát triển và quản lý tài nguyên rừng ngày càng đƣợc thế giới nói

chung và Việt Nam nói riêng chú ý hơn.

Với thực tế diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp, cộng với việc khai thác

và sử dụng rừng cũng nhƣ bảo vệ rừng chƣa hợp lý là những nguyên nhân làm

lƣợng Cacbon tích trữ trong hệ sinh thái rừng thấp dẫn đến lƣợng CO2 trong khí

quyển gia tăng. Với mục tiêu chung là làm giảm tác hại của hiệu ứng nhà kính,

đòi hỏi phải có sự nghiên cứu, đánh giá, xác định sinh khối và trữ lƣợng Cacbon

trong từng kiểu rừng, loài cây… làm cơ sở để lƣợng hóa kinh tế giá trị về môi

trƣờng xã hội mà rừng mang lại.

Việc lập các bản đồ phân cấp sinh khối và trữ lƣợng Cacbon lƣu giữ trên

mặt đất cũng đã đƣợc đề cập tới bởi rất nhiều các nhà khoa học. Tuy nhiên, sai

số nhiều và độ chính xác của các phƣơng pháp đang đƣợc sử dụng chƣa thực sự

cao nhƣ mong muốn. Đi đôi với đó, trong những năm qua chính sách chi trả

DVMTR đã mang lại những hiệu quả thực tế và quan trọng cho việc bảo vệ

rừng, tăng thu nhập cho những ngƣời dân sống trong vùng rừng, góp phần cung

ứng nguồn nƣớc cho sản xuất thủy điện và nƣớc sạch, cảnh quan thiên nhiên cho

du lịch, bảo vệ môi trƣờng và ứng phó với biến đổi khí hậu.

Hiện nay, huyện Yên Lập, tỉnh Phú Thọ đang đƣợc xem nhƣ cái nôi màu

xanh của miền Bắc hội tụ tất cả các nét đẹp của thiên nhiên ban tặng. Trên địa

bàn xã có một diện tích rừng trồng thuần loài khá lớn, chủ yếu là loài Keo thuần

loài, Bạch đàn hoặc hỗn giao…