Luận án: Ứng dụng công nghệ địa không gian quản lý tài nguyên rừng Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh, Lào

Tính cấp thiết của đề tài luận án Trên thế giới hiện còn khoảng 3,2 tỷ ha rừng, nhưng rừng thứ sinh nghèo chiếm khoảng 80% (ITTO, 2019) [37]. Việt Nam cũng có khoảng 10,24 triệu ha rừng, trong đó rừng thứ sinh chiếm trên 90% (Pham Van Đien, 2019 )[34]. Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào (CHDCND Lào hay còn gọi là Lào) có 9 triệu ha rừng, trong đó rừng thứ sinh chiếm trên 85% (DOF- MAF, 2018) [32]. Trải qua vài thập kỷ, phần lớn diện tích rừng trên thế giới, cũng như Việt Nam và Lào có những biến động lớn (mất rừng (MR), bị suy thoái (STR)).

Mức độ biến động rừng đang là mối quan ngại không riêng một quốc gia mà là mối quan ngại chung toàn cầu. Trong giai đoạn từ năm 2000 đến nay, hàng năm rừng đã bị MR và STR về diện tích khoảng 14,6 triệu ha, tương ứng tỷ lệ diện tích rừng bị mất, STR khoảng 2% so với tổng diện tích rừng còn lại (FAO, 2019). Lào là một nước nằm trong vùng nhiệt đới, có diện tích đất đai tự nhiên 23.000 ha, đất lâm nghiệp chiếm 47% diện tích cả nước. Hàng năm, tỷ lệ biến động rừng ở mức cao hơn so với mức bình quân chung (2,5%) (DOF- MAF, 2018) [32]).

Quá trình biến động trải rộng trên các vùng, miền, huyện và tỉnh có rừng trên toàn quốc. Để hạn chế mức độ biến động tài nguyên rừng, Chính phủ Lào thành lập một số vườn quốc gia, khu bảo tồn nhằm quản lý, khai thác bền vững nguồn tài nguyên rừng tự nhiên. Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh (VQGNKĐ), tỉnh Bolikhamsay được thành lập năm 1995, với tổng diện tích đất đai tự nhiên 168.550ha với 4 kiểu rừng được phân chia theo thành phần loài cây (Niên giám thống kê tỉnh Bolikhamsay, năm 2020). Diện tích rừng tư nhiên của VQGNKĐ biến động đo mất rừng (MR) và suy thoái rừng (STR) không ngừng tăng, làm tổng diện tích rừng tự nhiên giảm dần, mức độ biến động giảm khoảng 2,5%/năm (Sở Nông Lâm Bolikhamsay-DARB), (2020) [33].

2 Vấn đề đặt ra: Tại sao diện tích rừng tự nhiên vẫn đang bị biến động?. Làm thế nào để xác định được mức độ biến động đó? Hiên nay, biến động rừng thường được phát hiện trực tiếp bởi lực lượng chức năng và các tổ chức, các chủ rừng và người dân địa phương,v.v, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin trong đó phải kể đến công nghệ địa không gian đã góp phần quan trọng trong phát hiện và đánh giá biến động tài nguyên rừng. Ở Lào, công nghệ địa không gian ngày càng được ứng dụng nhiều hơn trong lĩnh vực quản lý, giám sát và đánh giá biến động tài nguyên rừng như: điều tra, kiểm kê rừng; giám sát các hoạt động lâm nghiệp (trồng rừng, khai thác rừng, v. Tuy nhiên, do còn chưa được ứng dụng rộng rãi trong đánh giá biến động tài nguyên rừng tại một số vườn quốc gia, khu bảo tồn, trong đó có VQGNKĐ và có ít hiểu biết về hiện trạng tài nguyên rừng hiện tại của huyện, chưa xác định được nguyên nhân chính gây biến động làm cơ sở khoa học cho các giải pháp quản lý rừng, nên việc quản lý bền vững tài nguyên rừng nơi đây đang gặp nhiều khó khăn, nổi cộm là: - Chưa sớm xác định được mức độ biến động tài nguyên rừng theo thời gian; - Chưa sớm xác định được tác nhân chính gây ra biến động; - Chưa đề xuất được những giải pháp ứng dụng khoa học công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng phù hợp.

Để góp phần giải quyết vấn đề nêu trên, đề tài luận án “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh, nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào” đã được thực hiện. Đề tài được nghiên cứu là rất cần thiết và có ý nghĩa lý luận và thực tiễn cao. Mục tiêu của luận án 2. Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu xây dựng quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian phát hiện mất rừng, suy thoái và khu vực thêm mới rừng nhằm góp phần 3 nâng cao hiệu quả của công tác quản lý và bảo vệ rừng, giám sát, theo dõi diễn biến tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc Gia Nam Ka Đinh, nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào.

Mục tiêu cụ thể - Xác định được đặc điểm hiện trạng rừng và các yếu tố ảnh hưởng đến quản lý tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh. - Xác định được ngưỡng chỉ số tương đối với chỉ số thực vật kháng khí quyển (ARVI) trên ảnh vệ tỉnh Sentinal 2 để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng và các khu vực có thêm rừng mới tại khu vực nghiên cứu. - Đề xuất được quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng và một số giải pháp thúc đẩy quá trình ứng dụng công nghệ địa không gian trong quả lý tài nguyên rừng cho khu vực nghiên cứu (và các khu vực khác có điều kiện tương tự). Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là toàn bộ các diện tích rừng tại khu vực Vườn Quốc gia (VQGNKĐ) Nam Ka Đinh.

Luận án tập trung vào nghiên cứu ứng dụng CNĐKG trong giám sát và phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng, khu vực có thêm rừng mới và các giải pháp thúc đẩy ứng dụng công nghệ địa không gian, nâng cao hiệu quả quản lý bảo vệ rừng ở khu vực nghiên cứu. Những đóng góp mới của luận án - Thiết lập được ngưỡng chỉ số tương đối với chỉ số thực vật kháng khí quyển (ARVI) trên ảnh vệ tỉnh Sentinel 2 để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng và các khu vực có thêm rừng mới cho khu vực VQGNKĐ. - Đề xuất được quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh từ tư liệu ảnh viễn thám Sentinel 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 5.

Ý nghĩa khoa học Luận án đã bổ sung được ngưỡng chỉ số tương đối phản ánh sự thay đổi chỉ số viễn thám với chỉ số thực vật kháng khí quyển (ARVI) trên ảnh vệ tỉnh Sentinel 2 làm cơ sở khoa học cho việc phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng và khu vực thêm rừng mới ở khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh. Ý nghĩa thực tiễn Các kết quả nghiên cứu của luận án đã đề xuất được quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh, nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào từ tư liệu ảnh viễn thám Sentinel 2. Giới hạn của luận án 6. Giới hạn nội dung nghiên cứu Về hiện trạng tài nguyên rừng: Đề tài luận án tập trung nghiên cứu một số tiêu chí về đặc điểm hiện trạng rừng và các nhân tố ảnh hưởng đến công tác quản lý hiện trạng tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh; Tập trung chủ yếu tại các khu vực có sự thay đổi rừng: mất rừng, suy thoái rừng, khu vực có thêm rừng mới.

Về ứng dụng công nghệ viễn thám: sử dụng 1 chỉ số thực vật kháng khí quyển trên tư liệu anh Sentinal 2A và 2B và phần mềm ArcGis, Google Earth Engine. Giới hạn địa bàn nghiên cứu Khu vực nghiên cứu của luận án là: toàn bộ khu vựcVQGNKĐ và một số khu vực có rừng của các huyện, tỉnh lân cận, bao gồm: Huyện Viengthong, Borikhane, Pakkading và Khamkeut, thuộc tỉnh Bolikhamsay, và huyện Khounakham, tỉnh Khammuan. Giới hạn thời gian nghiên cứu Về thời gian: luận án được thực hiện trong thời gian từ tháng 06/2016 đến tháng 31 tháng 10 năm 2021. Kết cấu của luận án Ngoài phần mở đầu; Sự cần thiết; Mục tiêu và điểm mới, luận án bao gồm: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Nội dung, phương pháp và đặc điểm nghiên cứu Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Kết luận, tồn tại, khuyến nghị Danh mục các bài báo có liên quan đế đề tài luận án Tài liệu tham khảo và các phụ lục của luận án.

6 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Định nghĩa về Vườn quốc gia, rừng, mất rừng, thêm rừng và suy thoái rừng Đã có một số định nghĩa về Vườn Quốc gia, về rừng, mất rừng, thêm rừng và suy thoái rừng được chấp nhận bởi một số quốc gia, tổ chức chính trị, môi trường và các cơ quan quản lý, nghiên cứu về lâm nghiệp như sau: 1. Rừng Theo Công ước của Liên hợp quốc về Đa dạng sinh học rừng (UNEF) (UNEF/CBD/SBSTTA, 2001), rừng được định nghĩa là diện tích đất lớn hơn 0,5 ha, có độ tàn che trên 10%, cây phải có khả năng đạt chiều cao 5 m. Theo Công ước khung về biến đổi khí hậu (FCCC) (FCCC, 2001) [35],rừng được định nghĩa là diện tích đất tối thiểu 0,05-1,0 ha với độ tàn che trên 10-30% với những cây có khả năng đạt chiều cao tối thiểu 2-5 m.

Rừng có thể bao gồm một trong hai dạng rừng kín (nơi cây cối nhiều tầng) hoặc rừng thưa. Theo Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO) (FAO, 2020), rừng được định nghĩa là diện tích đất có độ tàn che trên 10% và diện tích lớn hơn 0,5 ha. Các cây phải có thể đạt chiều cao tối thiểu là 5 m khi trưởng thành, hàng cây rộng trên 20 m. Có thể bao gồm một trong hai kiểu rừng: rừng kín, nơi cây có nhiều tầng và tầng sinh trưởng chiếm tỷ lệ cao trên mặt đất; hoặc rừng thưa, có độ tàn che trên 10%.

Theo Luật Lâm nghiệp Việt Nam, năm 2017 (Quốc hội, 2017) [18] , rừng được định nghĩa là một hệ sinh thái bao gồm các loài thực vật rừng, động vật rừng, nấm, vi sinh vật, đất rừng và các yếu tố môi trường khác trong đó thành phần chính là một hoặc một số loài cây thân gỗ, tre, nứa, cây họ cau có chiều cao được xác định theo hệ thực vật trên núi đất, núi đá, đất ngập nước, đất cát hoặc hệ thực vật đặc trưng khác; diện tích liền vùng từ 0,3 ha trở lên; độ tàn che từ 0,1 trở lên. 7 Theo Phụ lục I - Phân chia trạng thái rừng tại Thông tư số 33/2018/TT- BNNPTNT (Bộ NN&PTNTVN, 2018) quy định về điều tra, kiểm kê và theo dõi diễn biến rừng thì đất quy hoạch cho lâm nghiệp được chia thành đất có rừng và đất chưa có rừng. Đất có rừng là diện tích được xác định là có rừng theo Luật Lâm nghiệp 2017.