Nghiên cứu đề xuất giải pháp phòng cháy cho rừng thông ba lá (pinus kesiya) tại vườn quốc gia bidoup núi bà, tỉnh lâm đồng tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ VĂN HƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHỊNG CHÁY CHO RỪNG THƠNG BA LÁ (Pinus kesiya) TẠI VƯỜN QUỐC GIA BI DOUP-NÚI BÀ, TỈNH LÂM ĐỒNG TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Ngành: Quản lý tài nguyên rừng Mã số: 9620211 Hà Nội - 2020 Luận án hoàn thành tại: Trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Bế Minh Châu – Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Trần Ngọc Hải – Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ Hội đồng chấm luận án cấp Trường: - Thời gian: phút, ngày …… tháng …… năm 2020 - Địa điểm: Trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư Viện Quốc gia Việt Nam - Thư Viện Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ Nội dung TT Tác giả Fuel assessment and fire prevention in plantations during the Huong, Le Van Xác định mùa cháy rừng phương pháp thống kê đa 36/ JanuaryJune 2007, pp 76 – 86 Dong Province, Vietnam VQG BDNB phát hành No pine tending stage in Dalat, Lam Thời điểm Số 10/2017, Lê Văn Hương trang 132- 138 biến ba VQG Lê Văn Hương Số 23/2017, Bidoup – NúiBà Nguyễn phương pháp thống kê đa Ngọc Kiểng biến International Forest Fire News (IFFN) Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn Dự báo nguy cháy rừng Thơng Tên Tạp chí trang 116123 Tạp chí Nông nghiệp Phát triển thôn Nông PHẦN MỞ ĐẦU Sự cần thiết luận án Sự cháy xem q trình lý hóa sản sinh lượng nhiệt thơng qua việc ơxy hóa vật chất hữu [83] Sự cháy xảy có kết hợp đồng thời ba yếu tố tạo thành tam giác cháy, ôxy, vật liệu cháy (VLC) nguồn nhiệt [11] Ngồi tự nhiên, q trình cháy rừng phức tạp cháy đơn vật chất hữu đơn lẻ, ba yếu tố (ơxy, VLC nguồn nhiệt) thay đổi nhanh chóng theo khơng gian thời gian Khi đám cháy đạt đến cường độ độ lớn định, lửa lan toàn cảnh quan, thiêu hủy hầu hết sinh khối thực vật bề mặt đất rừng Những năm gần đây, cháy rừng liên tục xảy nước Mỹ, Nga, Hy Lạp, Australia, Brazin, Indonesia để lại hậu to lớn kinh tế xã hội môi trường Ở Việt Nam, cháy rừng thường xuyên xảy ra, nhiên mức độ thiệt hại thường không thống kê đầy đủ Lâm Đồng tỉnh nằm khu vực trọng điểm cháy rừng nước Với đặc điểm khí hậu khu vực Tây Nguyên Việt Nam, cháy rừng thường xảy vào mùa khô từ tháng 11 đến tháng hàng năm Theo chi cục Kiểm lâm Lâm Đồng, giai đoạn từ 2001 đến 2017 có 544 vụ cháy rừng xảy gây thiệt hại 1.413,96 rừng loại [12] Vườn quốc gia Bidoup – Núi Bà (VQG BDNB), tỉnh Lâm Đồng có diện tích 70.038 nằm hệ thống Vườn quốc gia (VQG) Việt Nam Vườn quốc gia BDNB vùng lõi khu dự trữ sinh giới Langbiang Vườn di sản ASIAN, nơi chứa định giá trị đa dạng sinh học mang tính đại diện tồn cầu Tuy nhiên thách thức lớn VQG BDNB cháy rừng Theo kết kiểm kê rừng năm 2014 [34], tổng diện tích rừng dễ cháy VQG BDNB 30.930 Thống kê cho thấy từ 2005-2017 địa bàn VQG BDNB xảy 84 vụ cháy rừng với diện tích bị thiệt hại lên đến 229,4 ha, chủ yếu rừng Thơng ba Trong cảnh quan hình thành từ yếu tố địa khí hậu đặc trưng rừng Thông ba VQG BDNB, nhiều năm rừng không bị cháy, thảm cỏ dày rậm, khối lượng VLC 20 tấn/ha, nên nguy cháy xảy lúc Khi cháy rừng xẩy diện rộng, giá trị đa dạng sinh học cảnh quan mang ý nghĩa toàn cầu bị thiệt hại nghiêm trọng khó có khả phục hồi Đã có nhiều nghiên cứu khoa học phòng cháy, chữa cháy rừng giới Việt Nam Mục đích nghiên cứu khoa học lửa rừng làm để hạn chế đến mức thấp thiệt hại cháy rừng xảy Với phát triển khoa học kỹ thuật, nhiều nước ứng dụng công nghệ đại vào cơng tác phòng chống cháy rừng Tuy nhiên cháy rừng thường xuyên xảy toàn giới Việt Nam xem thảm họa điều kiện biến đổi khí hậu tồn cầu Như vậy, nhiều thách thức nghiên cứu lửa rừng Các kết nghiên cứu chưa đáp ứng mục tiêu phòng cháy, chữa cháy rừng chủ thể quản lý có VQG BDNB Làm để giảm thiểu thiệt hại xảy cháy rừng VQG BDNB, nơi xem vùng trọng điểm cháy rừng khu vực tỉnh Lâm Đồng Vì lý nêu trên, nghiên cứu sinh chọn thực đề tài “ Nghiên cứu sở khoa học đề xuất giải pháp phòng cháy cho rừng Thông ba (Pinus kesiya) Vườn quốc gia BidoupNúi Bà, tỉnh Lâm Đồng” cần thiết Mục tiêu luận án 2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu sở khoa học để đề xuất giải pháp phòng cháy hiệu rừng Thông ba Vườn quốc gia Bidoup-Núi Bà, tỉnh Lâm Đồng 2.2 Mục tiêu cụ thể (1) Xác định đặc điểm chủ yếu rừng Thông ba liên quan đến cháy rừng (2) Xác định thành phần VLC rừng Thông ba mối quan hệ chúng mơi trường (3) Tìm kiếm sở khoa học cho cơng tác phòng cháy rừng Thông ba (4) Đề xuất giải pháp phòng cháy rừng hiệu cho rừng Thơng ba VQG BDNB Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án 3.1 Đối tượng nghiên cứu Rừng trồng rừng Thông ba tự nhiên VQG BDNB, tỉnh Lâm Đồng 3.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu khu vực theo đai độ cao khác VQG BDNB gồm: Đưng K’nớ; Đưng Iar Jiêng, Cổng trời Bidoup thuộc VQG BDNB, tỉnh Lâm Đồng Những đóng góp luận án Về lý luận Luận án lượng hóa xây dựng mơ hình tốn học mối liên hệ VLC, nhiệt độ, ẩm độ môi trường rừng khả cháy rừng làm sở để dự báo nguy cháy rừng Về thực tiễn - Đề xuất cách phân loại VLC hệ số bắt cháy K đánh giá dự báo nguy cháy rừng - Xác định mùa cháy rừng phân cấp nguy cháy rừng mơ hình thống kê đơn biến thống kê đa biến - Xác định đối tượng, cường độ thời điểm đốt định; - Đề xuất giải pháp phòng cháy rừng hiệu cho VQG Bidoup-Núi Bà có sở khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học: Luận án nghiên cứu mối quan hệ nhân tố liên quan đến cháy rừng, định lượng mối quan hệ làm sở xây dựng mơ hình dự báo nguy cháy rừng, mùa cháy rừng cung cấp sở khoa học cho giải pháp xừ lý VLC, đốt định cho rừng Thông ba VQG BDNB 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Luận án đề xuất phương pháp xác định mùa cháy rừng, dự báo nguy cháy rừng đề giải pháp phòng cháy hiệu cho rừng Thông ba VQG BDNB Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trên sở xem xét đánh giá tổng quan 95 cơng trình nghiên cứu liên quan công bố giới nước theo chủ điểm: (1) Một số đặc điểm phân bố rừng thông ba cháy rừng; (2) Đặc điểm vật liệu cháy nguy cháy rừng; (3) Các phương phương dự báo cháy rừng (4) Các biện pháp kỹ thuật phòng cháy rừng, tác giả rút số kết luận sau: (1) Từ vùng phân bố, điều kiện sinh thái phát sinh, đặc tính sinh vật học lồi cho thấy hình thành tồn rừng Thơng ba có liên hệ với xuất lửa rừng Các nghiên cứu khẳng định rừng Thông ba loại rừng dễ cháy vào mùa khô hàng năm (2) VLC ba nhân tố hình thành nên cháy rừng VLC liên quan đến cháy rừng qua số: Thành phần loại vật liệu, chiều cao, khối lượng, kích thước, xếp không gian bề mặt đất rừng độ ẩm vật liệu Ngồi có tác động lớn môi trường hướng phơi, tốc độ gió, nhiệt độ, ẩm độ nhiệt độ môi trường rừng…Nếu bỏ qua nhân tố ôxy, nguồn nhiệt VLC đối tượng nghiên cứu phương pháp PCCCR (3) Các số khô hạn thường dùng để xác định mùa cháy rừng Có thể sử dụng số khơ hạn để xác định mùa cháy rừng cho vùng Các số khô hạn thường thiết lập từ lượng mưa, nhiệt độ, ẩm độ lượng bốc (4) Các số nguy cháy rừng thường sử dụng để dự báo khả cháy rừng Khác với số khô hạn thường xác lập yếu tố khí tượng, số số nguy cháy rừng xem xét đến khối lượng, ẩm độ, khả tích lũy VLC… đối tượng phòng cháy (5) Cơng nghệ viễn thám ngày ứng dụng rộng rãi dự báo phát cháy rừng Tuy nhiên việc phát sớm cháy rừng công nghệ viễn thám để triển khai công tác chữa cháy khó khăn đặc thù ngành Lâm nghiệp thường quản lý vùng rừng rộng lớn nên khó tiếp cận đám cháy cháy rừng xảy (6) Giải pháp phòng cháy rừng truyền thống như: làm đường băng trắng, băng xanh, canh gác, tuyên truyền người vào rừng để ngăn chặn cháy rừng đơn vị ngành lâm nghiệp thực (7) Ngoài giải pháp tuyền thống phòng cháy rừng, giải pháp đốt đốt định (prescribed burning) ngày ứng dụng rộng rãi Đốt định cơng cụ hiệu làm giảm VLC gây nên thảm họa cháy rừng Tuy nhiên chưa có cơng trình nghiên cứu định lượng để giải đáp câu hỏi đốt định, đối tượng rừng cần đốt định cường độ đốt định đem lại hiệu phòng cháy chữa cháy rừng Trả lời câu hỏi nêu sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp đốt định phòng cháy chữa cháy rừng VQG BDNB hệ sinh thái lửa rừng khác Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu (1) Một số đặc điểm rừng Thông ba tình hình cháy rừng VQG BDNB; (2) Nghiên cứu đặc điểm VLC rừng Thông ba lá; (3) Mơ hình hóa tương quan thành phần VLC; (4) Dự báo nguy cháy rừng VQG BDNB (5) Đề xuất giải pháp phòng cháy rừng Thơng ba VQG BDNB 2.2 Phương pháp tiếp cận: Luận án sử dụng phương pháp tiếp cận bao gồm: Tiếp cận hệ thống , tiếp cận theo nhân tố sinh thái chủ đạo kết hợp với nhân tố sinh thái phát sinh quần thể thực v ật để đạt mục tiêu nghiên cứu 2.3 Sơ đồ phương pháp tiếp cận Các nhân tố sinh thái chủ đạo Nguyên nhân cháy rừng Các yếu tố môi trường &VLC Xác định biến độc lập & phụ thuộc Các thuật toán Đề xuất giải pháp 2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Cơ sở liệu luận án (i) Đợt thu thập liệu 150 ô nghiên cứu phục vụ cho đề tài nghiên cứu luận văn thạc sĩ, trình bày lại kết nghiên cứu cốt lõi nội dung luận án tiến sĩ Bảng 2.1 Thời gian, địa điểm kiểu rừng ô nghiên cứu đợt STT Tiểu khu Ngày điều tra Kiểu rừng/năm trồng Cấp tuổi Số ô 148B 58 26 125 129 130 15/12/2009 30/01/2010 05/02/2010 07/02/2010 01/02/2010 RT 1997 RT 2001 RT 1997 RT 1998 Rừng tự nhiên III II II III 30 30 30 30 30 Cộng 150 (ii) Đợt thu thập liệu 340 ô, phục vụ trực tiếp cho nội dung nghiên cứu luận án tiến sĩ Bảng 2.2 Thời gian, địa điểm kiểu rừng 340 ô nghiên cứu STT Tiểu khu Ngày điều tra Kiểu rừng/năm trồng Cấp tuổi Số ô 10 11 12 13 14 26 103 76 59 80 96C 100 102A 75B 93 145A 27 145A 124 31/12/2015 17/01/2016 25/01/2016 01/02/2016 28/02/2016 06/03/2016 30/11/2016 18/02/2017 19/02/2017 19/02/2017 20/11/2015 29/12/2015 30/01/2016 23/03/2016 RT 2002 RT 2002 RT 1996 RT 1998 RT 1996 RT 1997 RT 2011 TR 1999 RT 1999 RT 1998 Rừng tự nhiên Rừng tự nhiên Rừng tự nhiên Rừng tự nhiên III III IV IV IV IV I III III III 40 30 30 30 15 35 45 15 15 15 10 27 30 340 Cộng (iii) Cơ sở liệu thu thập tổng hợp từ 25 ô nghiên cứu phục vụ kiểm nghiệm khu vực Cổng Trời Bảng 2.3 Cơ sở liệu tính tốn kiểm nghiệm mơ hình dự báo Tháng T (oC) H (%) m1 (Kg) K T11 T12 T01 T02 T03 27 29,26 25,04 25 30,24 51,4 55,14 73,66 53,4 28,12 0,85 1,58 2,4 5,93 1,54 0,141346 0,652034 0,542221 0,85001 0,52215 2.4.2 Phương pháp điều tra trường xử lý số liệu 2.4.2.1 Phương pháp điều tra trường bố trí thí nghiệm - Đối tượng nghiên cứu phân chia thành khu vực khác theo độ cao, nguồn gốc hình thành rừng Rừng trồng phân chia thành cấp tuổi I, II, III IV, cấp tuổi năm - Đợt 1: Bố trí 150 tiêu chuẩn hình tròn để điều tra tiêu lâm phần theo phương pháp lô rừng tự nhiên rừng trồng cấp tuổi I, II, III cấp tuổi IV theo phương pháp lấy mẫu hệ thống Tại ô tiểu chuẩn hình tròn bố trí 150 nghiên cứu có diện tích m2 (2m x 2m) để điều tra danh lục loài thực vật thành phần VLC, đốt thử để thu thập tiêu liên quan đến cháy rừng - Đợt 2: Lập 340 ô tiêu chuẩn hình tròn để điều tra bổ sung tiêu lâm phần danh lục thực vật Tại vị trí tiêu chuẩn hình tròn lập 340 nghiên cứu có kích cỡ m2 đợt để điều tra bổ sung khối lượng VLC tiêu nhiệt độ ẩm độ vào nội dung nghiên cứu Sơ đồ bố trí thí nghiệm sau: Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2.4.2.2 Phương pháp thu thập số liệu - Tại ô tiêu chuẩn hình tròn, thu thập tiêu bình qn lâm phần D1,3, Hvn N theo phương pháp ô với r6 = a6 + d/2 (r6 bán kính ơ, a6 cự ly từ tâm ô đến thứ d6 đường kính ngang ngực đó) Những tiêu điều tra gỗ lớn ô tiêu chuẩn đo đạc theo dẫn thông thường lâm học điều tra rừng Số liệu thu thập làm sở cho việc phân tích đặc điểm cấu trúc rừng Thông ba liên quan đến cháy rừng VQG BDNB - Tại ô nghiên cứu m2, điều tra thành phần loài thực vật chủ yếu nguồn gốc VLC, phân loại VLC, điều tra khối lượng VLC, đo nhiệt độ, ẩm độ môi trường đốt thực nghiệm để thu thập liệu nhằm phục vụ cho việc mơ hình hóa khả cháy rừng Các số liệu thu thập sau: +) Đo chiều cao, định danh lấy mẫu loài thực vật tán rừng +) Điều tra khối lượng thành phần VLC: tách khối lượng VLC khơ tự nhiên có kích thức ≤ cm thu gom cào cân (chính xác đến 0,1 g) khối lượng vật liệu khô tự nhiên ban đầu (ký hiệu m1, kg/4m2) Khối lượng vật liệu tươi (cây bụi có đường kính gốc nhỏ cm, cỏ, dây leo tươi) cắt sát gốc liềm cân khối lượng vật liệu tươi ban đầu (ký hiệu m2, kg/4m2) Tổng khối lượng VLC tán rừng (được ký hiệu M, kg/4m2) tính sau: M = m1+m2 Hệ số khả bắt cháy K tính theo cơng thức K=m1/M +) Trộn đống vật liệu đốt để thu thập tiêu thời gian cháy hết đống vật liệu ký hiệu Tc Sau đốt gom cân khối lượng lại để xác định tỷ lệ phần trăm cháy hết đống vật liệu ký hiệu Pc +) Dùng máy đo cầm tay chuyên dụng PCE-HT110 đo nhiệt độ ký hiệu (T, oC) ẩm độ ô nghiên cứu ký hiệu (H, %) để xác định nhiệt độ ẩm độ môi trường thời điểm nghiên cứu Số liệu thu thập từ 10 đến 14 vào ngày không mưa không đo nhiệt độ ẩm độ trực tiếp ánh nắng mặt trời 2.4.2.3 Phương pháp xử lý số liệu - Định danh loài thực vật Dữ liệu mẫu thu trường định danh theo sách Cây Cỏ Việt Nam Phạm Hoàng Hộ (1999) [18] kết hợp với giúp đỡ giám định từ chuyên gia thực vật rừng - Phương pháp mơ hình hóa tương quan thành phần VLC Trên sở số liệu thu thập tiêu m1, m2, M, Tc, Pc K tiến hành mơ hình hóa cách thiết lập ma trận tương quan (correlation matrix) thành phần, thăm dò dạng mơ hình tốn học để chọn mơ hình tốt biểu thị mối tương quan có ý nghĩa thành phần mơ hình theo hướng dẫn Nguyễn Ngọc Kiểng (1993), (1996) [24], [25] - Phương pháp xác định mùa cháy rừng dự báo nguy cháy rừng + Phân tích CSDL khí tượng Các yếu tố khí tượng tháng (từ tháng đến tháng 12) nhiệt độ (T, oC), nhiệt độ tối cao (Tmax, oC), nhiệt độ tối thấp (Tmin, oC), ẩm độ khơng khí (H, %), lượng mưa (P, mm), số nắng (Sm, giờ) giai đoạn 1978 – 2014 Trạm Đà Lạt cung cấp tiến hành tính giá trị trung bình Biên độ nhiệt (dT, oC) tính cơng thức dT = Tmax – Tmin số nắng ngày (S, giờ) tính cơng thức S = Sm/N, với N số ngày tháng + Biểu đồ Gaussen – Walter (dựa P T) bổ sung thêm yếu tố khí tượng khác H, dTvà S + Tính tốn số khô hạn theo công thức sau [75]: + Chỉ số Lang: LANG = P/T + Chỉ số De Martonne: DEMA = 12*P/(T + 10) + Chỉ số Selyaninov: SELY = P/(0,1* T), với + Chỉ số Ivanov: IVA = P/E, với E = 0,0018*(25 + T)2*(100 - H) + Chỉ số Thornthwaite: THORW = P/PET, với PET = 16*(10*T/I)a*(S/12)*(N/30), đó:  12 I= Ti ( ) 1.514  T tổng nhiệt độ tháng a = 6,75*10-7*I3 – 7,71*10-5*I2 + 1,792*10-2*I + 0,49239 i 1 + Các số nguy cháy rừng tính theo cơng thức sau: (1) Chỉ số Angstrom: ANGS = (H/20) + (27 – T)/10 (2) Chỉ số Sharples: SHAR = 10 – 0,25*(T – H) (3) Chỉ số Cheney-Sullivan: SUL = 9,668 – 0,207*T + 0,137*H (4) Chỉ số Viney: VIN = 5,658 + 0,0465*H + 3,151*10-4*H3*T-1 – 0,1854*T0,77 - Phương pháp thống kê đa biến + Để xác định mùa cháy rừng luận án sử dụng: phương pháp phân tích thành phần (PCA), phương pháp phân tích yếu tố (FA), phương pháp phân tích đồ hình đa chiều (MDSA) phương pháp phân tích cụm (CA) + Phương pháp phân tích hàm biệt định DFA Xác định tập biến độc lập {T, H, m1, K} tập biến phụ thuộc {Tc, Pc}; phân tích tương quan chuẩn tắc (CCA) để xác định hệ số tương quan chuẩn tắc R ( R =  với  giá trị riêng hay eigenvalue) xác suất mức ý nghĩa P; xây dựng hàm biệt định chuẩn tắc CDF để lập hàm phân loại Fisher tính tốn khoảng cách Mahalanobis Căn vào hàm phân loại Fisher, khoảng cách Mahalanobis CSDL đầu vào để lập bảng dự báo nguy cháy rừng Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Một số đặc điểm rừng Thơng ba tình hình cháy rừng VQG BDNB 3.1.1 Phân bố rừng Thông ba VQG BDNB Phân tích SCDL Vườn quốc gia BDNB cho thấy có 23.545 rừng Thơng ba lá, bao gồm 21.498 rừng tự nhiên 2.047 rừng trồng Điểm thấp có xuất Thơng ba 646 m, điểm cao xuất lồi 2.200 m Rừng Thơng ba mọc tự nhiên loại phân bố 70 tiểu khu, rừng trồng với diện tích 2.047 rải rác 30 tiểu khu Luận án phân chia rừng Thông ba thành bốn khu vực theo đai độ cao khác sau: (1) Khu vực Đưng K’nớ: độ cao từ 630 – 1.000 m, diện tích 2.016 ha; (2) Khu vực Đưng Iar Jieng: độ cao từ 1.000 m – 1.400 m, diện tích 10.012 ha; (3) Khu vực Cổng Trời: Độ cao từ 1.400 m – 1.900 m, diện tích 10.970 ha; (4) Khu vực Bidoup: độ cao 1.900m – 2.087 m, diện tích 541 3.1.2 Một số đặc điểm rừng trồng Thông ba Kết phân tích từ 290 tiêu chuẩn rừng trồng Thông ba từ cấp tuổi I đến cấp tuổi IV VQG BDNB, luận án đến kết luận sau: - Rừng trồng từ cấp tuổi I đến cấp tuổi IV có phân hóa mạnh chiều cao, đường kính mật độ Điều cho thấy chất lượng rừng trồng VQG BDNB không đồng - Sự chênh lệch chiều cao thảm cỏ cấp tuổi khơng đáng kể, rừng trồng tất cấp tuổi có khả cháy - Có liên quan mật độ rừng trồng chiều cao thảm cỏ, thông thường nơi có mật độ rừng cao thảm cỏ thấp ngược lại 3.1.3 Một số đặc điểm rừng Thơng ba tự nhiên Kết phân tích từ 100 ô tiêu chuẩn rừng tự nhiên Thông ba luận án đến kết luận: rừng tự nhiên Thông ba tương đối đồng giàu có trữ lượng Điều phù hợp với kết phân tích CSDL kiểm kê rừng năm 2014 VQG BDNB có diện tích rừng kim giàu trung bình lên đến 60% tổng diện tích rừng kim Cũng rừng trồng, số liệu phân tích cho thấy tương quan chiều cao thảm cỏ mật độ rừng Ở nơi có mật độ cao chiều cao thảm cỏ thấp ngược lại 3.1.4 Cháy rừng Vườn quốc gia Bidoup-Núi Bà Kết tổng hợp Chi cục kiểm lâm Lâm Đồng [12], giai đoạn 2005-2017 toàn tỉnh Lâm Đồng xảy 544 vụ cháy gây thiệt hại 1.413,96 rừng loại Theo Hạt Kiểm lâm VQG BDNB, từ năm 2005 đến năm 2017, VQG BDNB xảy 84 vụ cháy rừng, gây thiệt hại ảnh hưởng đến 229,4 rừng tự nhiên rừng trồng 3.1.5 Nguyên nhân cháy rừng Kết vấn bán định hướng cho thấy, nguyên nhân gây cháy rừng VQG BDNB đốt dọn vườn, rẫy chiếm tỷ lệ cao (24,6 %), xử lý VLC đốt trước không quy định (23,5 %) Chiếm tỷ lệ thấp người rừng du khách vô ý sử dụng lửa rừng (6,5 %) 3.2 Đặc điểm vật liệu cháy 3.2.1 Khái niệm, phân loại tính chất VLC Căn vào quan điểm học thuật nhân tố sinh thái chủ đạo kết hợp với nhân tố sinh thái phát sinh quần thể thực vật, luận án đề nghị khái niệm, phân loại tính chất VLC sau: (1) Khái niệm: VLC toàn loài thực vật vật rụng chúng (2) Phân loại: VLC chia thành loại sau: Kết phân tích cho thấy, mơ hình tốt số mơ hình thăm dò có dạng: K 3 A  B * m2 m2 , A = 0,38386, B = -0,08532, với r = 0,94611 P = 3,06*10-15 7,5 > 10,7 Cực kỳ nguy hiểm Rừng thông trồng từ < tuổi Kết thể bảng 3.13 dùng làm sở để đề xuất giải pháp kỹ thuật phòng cháy hiệu VQG BDNB Nội dung bảng 3.13 dùng làm sở khoa học giải pháp đốt định kết hợp với công tác bảo tồn đa dạng sinh học VQG BDNB, nghĩa đốt định khu rừng tự nhiên rừng trồng mà hệ số khả bắt cháy K khối lượng VLC khô m1 mức nguy hiểm nguy hiểm 3.4.2 Dự báo nguy cháy rừng dựa mơ hình thống kê đa biến 3.4.2.1 Xác định mùa cháy rừng (i) Kết phân tích liệu biến khí tượng: Kết phân tích liệu biến khí tượng: (lượng mưa (P), ẩm độ khơng khí (H), nhiệt độ (T), biên độ nhiệt (dT) số nắng (S) khu vực nghiên cứu (từ năm 1978 đến năm 2009) trình bày bảng 3.14 Bảng 3.14 Kết xử lý liệu yếu tố khí tượng Tháng T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 P 8,9 19,7 76,4 179,7 216,2 201,7 222,2 H 81,4 78,3 79,7 84,9 86,9 89,7 90 T 15,8 16,8 17,9 19 19,5 19,1 18,7 dT 17,6 17,4 17,4 15 12,4 11 10,8 S 7,8 8,2 7,8 6,7 6,1 4,7 T8 242,1 90,9 18,6 10,5 4,4 T9 277,6 90,5 18,5 10,8 4,2 T10 246 89 18,1 12 4,5 T11 99,5 85,6 17,5 12,7 5,6 T12 32 83,9 16,3 14,8 6,5 (ii) Tiếp cận đa biến biểu đồ Gaussen–Walter: Tiếp cận đa biến biểu đồ Gaussen – Walter, với yếu tố (P, T, H, dT &S) ứng với không gian chiều, thể không gian chiều sau (hình 3.18): Hình 3.18 Biểu đồ Gaussen – Walter với yếu tố khí tượng bổ sung H, dT S Căn vào kết hình 3.18, xác định mùa cháy rừng khu vực nghiên cứu (iii) Kết phân tích liệu biến khí tượng phương pháp thống kê đa biến: 13 Kết phân tích liệu với biến yếu tố khí tượng (P, H, T, dT S) bảng 3.14 phần mềm SPSS Statgraphics, kết sau (hình 3.19 (a) & hình 3.19 (b)): Biplot 1.9 T 1.4 T4 Component T3 T5 S 0.9 dT P 0.4 T2 T6 -0.1 -0.6 T7 T9 T8 T1 T10 T11 T12 H -1.1 -3.2 -1.2 -2.2 2.8 1.8 0.8 -0.2 Component Hình 3.19 (a) Kết phân tích đồ hình đa Hình 3.19 (b) Kết phân tích thành phần chiều MDSA từ biến yếu tố khí tượng (P, PCA từ biến yếu tố khí tượng H, T, dT S) bảng 3.4.2.1.1 phần (P, H, T, dT S) bảng 3.4.2.1.1 mềm SPSS phần mềm Statgraphics Kết phân tích yếu tố FA kết phân tích cụm CA từ biến yếu tố khí tượng (P, H, T, dT S) bảng 3.14 phần mềm Statgraphics cho kết tương tự (xem phụ lục 10) (iv) Kết phân tích liệu biến số khô hạn phương pháp thống kê đa biến: Kết tính tốn giá trị biến số khô hạn (Lang, De Martonne, Selyaninov, Ivanov & Thornthwaite: LANG, DEMA, SELY, IVA & THORW) sau (bảng 3.15): Bảng 3.15 Kết tính tốn giá trị biến số khơ hạn từ liệu khí tượng bảng 3.13 Tháng T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 LANG 0,6 1,2 4,3 9,5 11,1 10,5 11,9 13 15 13,6 5,7 DEMA 4,1 8,9 32,8 74,5 88 83,1 92,8 101,7 116,8 105,2 43,4 14,6 SELY 0,2 0,4 1,4 3,2 3,6 3,5 3,8 4,2 4,4 1,9 0,6 IVA 0,2 0,3 1,1 3,4 4,6 5,6 6,5 7,8 8,6 6,7 2,1 0,7 THORW 0,3 0,5 1,7 4,4 5,4 6,5 7,7 9,1 11,4 9,5 3,4 Áp dụng phương pháp thống kê đa biến đề cập trên, tiến hành phân tích liệu với biến số khô hạn (LANG, DEMA, SELY, IVA & THORW) bảng 3.15 phần mềm Statgraphics SPSS, kết sau (hình 3.20 (a), hình 3.20 (b)): Scatterplot 0.11 T8 0.07 0.03 Factor T9 T1 T2 T7 T12 T6 T11 -0.01 T10 T3 -0.05 -0.09 T4 T5 -0.13 -7 -4 -1 Factor Hình 3.20 (b) Kết phân tích yếu tố FA từ biến số khô hạn phần mềm Statgraphics Hình 3.20 (a) Kết phân tích đồ hình đa chiều MDSA từ biến số khô hạn bảng 3.15 phần mềm SPSS 14 (v) Kết phân tích liệu biến số nguy cháy rừng phương pháp thống kê đa biến: Kết tính tốn giá trị biến số nguy cháy rừng (Angstrom, Sharples, CheneySullivan Viney: ANGS, SHAR, SUL VIN) bảng 3.16 sau: Bảng 3.16 Kết tính tốn giá trị biến số nguy cháy rừng từ liệu khí tượng Tháng T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 ANGS 5,2 4,9 4,9 5,1 5,1 5,3 5,3 5,4 5,4 5,3 5,2 5,3 SHAR 26,4 25,4 25,5 26,5 26,9 27,6 27,8 28,1 28,0 27,7 27,0 26,9 SUL 17,6 16,9 16,9 17,4 17,5 18,0 18,1 18,3 18,2 18,1 17,8 17,8 VIN 18,7 16,7 16,6 18,0 18,5 19,9 20,3 20,9 20,7 20,4 19,3 19,4 Áp dụng phương pháp thống kê đa biến đề cập trên, tiến hành phân tích liệu với biến số nguy cháy rừng (ANGS, SHAR, SUL & VIN) bảng 3.16 phần mềm Statgraphics SPSS Kết thể qua hình: hình 3.21 (a), hình 3.21 (b), hình 3.21(c) & hình 3.21(d) B ip lo t AN G S T1 T 12 Com ponent T2 T 11 T 10 V IN S UL T3 -0 T8 T9 T4 T7 T5 T6 -0 S HAR -0 -3 -1 5 Com ponent 5 Hình 3.21(b) Kết phân tích thành phần PCA từ biến số nguy cháy rừng Dendrogram phần mềm Statgraphics Hình 3.21 (a) Kết phân tích đồ hình đa chiều MDSA từ biến số nguy cháy rừng phần mềm SPSS Ward's M ethod,Squared Euclidean 50 D istance 40 30 20 10 Hình 3.21(c) Kết phân tích yếu tố FA từ biến số số nguy cháy rừng (ANGS, SHAR, SUL & VIN) phần mềm SPSS T9 T8 T7 T10 T6 T3 T2 T12 T5 T11 T4 T1 Hình 3.21(d) Kết phân tích cụm CA từ biến số nguy cháy rừng (ANGS, SHAR, SUL & VIN) phần mềm Statgraphics Từ kết phân tích nêu trên, xác định mùa cháy rừng tháng trọng điểm có nguy cháy rừng cao VQG BDNB sau: - Mùa cháy rừng trùng với mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến hết tháng hàng năm - Các tháng tháng mùa khơ có mức độ nguy cháy rừng cao thể điểm định vị phân biệt rõ ràng so với tháng khác đồ hình Trong cụm tháng đầu mùa khơ T11, T12 T1 có nguy cháy rừng thấp tháng tháng - Tháng tháng kết thúc mùa khơ có khả cháy rừng cao hiệu ứng tích lũy nhiệt VLC tháng trước 15 - Cụm tháng 6, 7, 8, 10 tháng trùng với mùa mưa nên khơng có khả xảy cháy rừng 3.4.2.2 Dự báo nguy cháy rừng phương pháp phân tích hàm biệt định DFA (a) Xác định tập biến độc lập tập biến phụ thuộc (i) Tương quan nhiệt độ (T) ẩm độ môi trường (H) Để chứng minh sở khoa học mối quan hệ nhiệt độ (T) ẩm độ (H) khơng khí đến nguy cháy rừng, từ sở liệu nghiên cứu 340 ô nghiên cứu VQG BDNB, tiến hành xử lý phần mềm Statgraphics, cho kết sau: H = (14,2545 - 0,261584*T)2(3-1) Với hệ số tương quan phi tuyến R = 0,784535 xác suất mức ý nghĩa P = 3,89*10-72 0,5 khối lượng m1 > 4,6 tấn/ha, M >9,4 tấn/ha cấp dự báo cháy rừng cấp cấp theo kết dự báo cấp nguy cháy rừng từ khoảng cách Mahalanobis hàm phân loại Fisher quay lại chù kỳ đốt định Như vậy, chu kỳ đốt định lập động thái VLC nên năm hay 10 năm không phụ thuộc vào kế hoạch hàng năm đơn vị quản lý rừng Việc xác định chu kỳ đốt định có ý nghĩa việc bảo tồn đa dạng sinh học VQG BDNB giảm khí nhà kính mơi trường 3.5.5 Cảnh báo nguy cháy rừng Từ kết nghiên cứu, luận án đề nghị thiết lập hệ thống cảnh báo nguy cháy rừng riêng cho VQG BDNB Mơ hình hệ thống dự báo nguy cháy rừng vận hành suốt mùa khơ hàng năm Mơ hình cung cấp thông tin cảnh báo mức độ nguy cháy rừng dựa tính tốn tổng hợp hệ thống xác định cấp dự báo nguy cháy rừng cụ thể Để tránh sai lầm hệ thống q trình tính tốn, luận án đề nghị sử dụng hai phương pháp khoảng cách Mahalanobis hàm phân loại Fisher Trên thực tế, môi trường tự nhiên, cháy rừng phụ thuộc vào nhiều yếu tố hay nói nhiều biến liên quan đến khả cháy rừng Tuy vậy, nhiệt độ, ẩm độ môi trường rừng, khối lượng hệ số khả bắt cháy yếu tố định đến khả cháy rừng nhiều nên sử dụng làm tập biến đầu vào {T, H, m1, K} để đưa vào tính tốn hệ thống dự báo nguy cháy rừng Chính tập biến đầu vào {T, H, m1, K} cho phép tiếp cận thu thập liệu dự báo đến lô rừng cụ thể, điều làm gia tăng mức độ tin cậy kết dự báo nguy cháy rừng Chúng ta dễ dàng sử dụng CSDL phần xác định chu kỳ đốt định để xây dựng hệ thống cảnh báo nguy cháy rừng cho VQG BDNB 21 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 1.1 Một số đặc điểm rừng Thông ba cháy rừng Rừng Thông ba VQG BDNB có diện tích 23.545 rừng tự nhiên 21.948 2.047 rừng trồng Điểm thấp xuất lồi Thơng ba 630 m, điểm cao 2.200 m, rừng tự nhiên thơng ba mọc lồi tập trung độ cao từ 1.000 m đến 2.200m phân bố 70 tiểu khu, rừng trồng rải rác 30 tiểu khu Đối với rừng trồng cấp tuổi I đến cấp tuổi IV có phân hóa cao thể qua tiêu đường kính, chiều cao mật độ Rừng tự nhiên giàu trung bình chiếm 60% diện tích phân bố lồi Số liệu phân tích bảng 3.1a,b,c 3.1d cho thấy có tương quan chiều cao thảm cỏ mật độ rừng, nơi có mật độ cao thảm cỏ thấp ngược lại Đặc điểm VLC - Từ quan điểm học thuật nhân tố sinh thái chủ đạo nhân tố sinh thái phát sinh quần xã thực vật, luận án đề xuất phân loại VLC, xác định tính chất mối quan hệ chúng, đề xuất hệ số khả bắt cháy K Từ kết phân loại này, luận án xác định biến m1, m2, M, Tc, Pc K để mô hình hóa thể mối quan hệ thành phần VLC - Luận án điều tra lập danh lục 288 lồi thực vật có mạch thuộc 76 họ tham gia vào thành phần VLC rừng Thông ba với nhiều dạng sống khác Xác lập tiêu chí phân chia lồi thành ba nhóm: nhóm khó cháy, nhóm dễ cháy nhóm dễ cháy Lập danh lục 39 loài thực vật dễ cháy rừng Thông ba VQG BDNB - Kết điều tra khối lượng loại VLC bao gồm m1, m2, M, K, Pc Tc đối tượng nghiên cứu tổng hợp thành CSDL bảng 3.7a,b,c,d 3.7e Lập bảng ma trận tương quan thành phần cấu thành VLC bảng 3.8 1.3 Mơ hình hóa tương quan thành phần VLC Sử dụng CSDL thu thập, luận án xây dựng mơ hình toán học thể mối quan hệ thành phần cấu thành nên VLC sau: - Tương quan m1 với m2 M: mơ hình tốn học (3.1), (3.2), (3.3), (3.4) (3.5) - Tương quan K với m1 m2: mơ hình tốn học (3.6), (3.7), (3.8) (3.9) - Tương quan Tc với m1, m2 M: mơ hình tốn học (3.10), (3.11), (3.12) (3.13) - Tương quan Pc với m1, m2 K: mơ hình tốn học (3.14), (3.15) (3.16) - Tương quan K vài m1 với Pc: mơ hình tốn học số (3.17) 1.4 Dự báo nguy cháy rừng 1.4.1 Dự báo nguy cháy rừng dựa mơ hình thống kê đơn biến: 1.4.2 Dự báo nguy cháy rừng dựa mô hình thống kê đa biến Luận án lập bảng dự báo nguy cháy rừng dựa vào hệ số K khối lượng VLC (bảng 3.10); bảng kết tính tốn tỷ lệ phần trăm cháy Pc khối lượng VLC (bảng 3.11); bảng tính tốn khả cháy Pc % dựa vào hệ số K khối lượng VLC (bảng 3.12) bảng tổng hợp tiêu chí phục vụ công tác dự báo nguy cháy rừng dựa vào trạng thái rừng (bảng 3.13) 22 1.4.2.1 Xác định mùa cháy rừng Luận án xác định mùa cháy rừng VQG BDNB kéo dài từ tháng 11 đến hết tháng hàng năm Các tháng tháng mùa khơ có mức độ nguy cháy rừng cao Các tháng đầu mùa khơ T11, T12 T1 có nguy cháy rừng thấp tháng tháng Tháng tháng kết thúc mùa khơ có khả cháy rừng cao hiệu ứng tích lũy nhiệt VLC tháng trước Cụm tháng 6, 7, 8, 10 tháng trùng với mùa mưa nên khơng có khả xảy cháy rừng 1.4.2.2 Dự báo cháy rừng phương pháp phân tích hàm biệt định (a) Xác định tập biến độc lập tập biến phụ thuộc: Thiết lập mơ hình tương quan nhiệt độ (T) ẩm độ mơi trường (H) (mơ hình 3.18) kết phân tích tương quan chuẩn tắc (mơ hình 3.19 3.20) cho thấy có mối tương quan cao tập biến độc lập {T, H, m1, K} tập biến phụ thuộc {Pc Tc} việc đưa biến T, H, m1 K vào mơ hình dự báo đắn khách quan b) Kết thiết lập hàm biệt định hàm phân loại Fisher (i) Kết thiết lập hàm biệt định chuẩn tắc CDF Luận án thiết lập hàm biệt định chuẩn tắc CDF1; CDF2 CDF3 (mơ hình 3.21; 3.22 3.23) làm sở tính tốn dự báo cháy rừng khoảng cách Mahalanobis hàm phân loại Fisher (ii) Kết thiết lập hàm phân loại Fisher Luận án thiết lập hàm phân loại Fisher: FCF1 FCF2, FCF3, FCF4 FCF5 (mơ hình 3.24; 3.25; 3.26; 3.27 3.28) để dự báo nguy cháy rừng Thông ba VQG BDNB c) Dự báo nguy cháy rừng dựa kết phân tích hàm biệt định DFA (i) Dự báo nguy cháy rừng dựa khoảng cách đa biến Mahalanobis: Dựa vào hàm biệt định chuẩn tắc CDF CSDL thu thập trường, luận án lập bảng dự báo nguy cháy rừng VQG BDNB khoảng cách Mahalanobis (bảng 3.17); (ii) Dự báo nguy cháy rừng dựa hàm phân loại Fisher: Dựa vào hàm phân loại Fisher CSDL thu thập trường, luận án lập bảng dự báo nguy cháy rừng VQG BDNB dựa hàm phân loại Fisher (bảng 3.18); 1.5 Đề xuất giải pháp phòng cháy rừng Thơng ba VQG BDNB - Phân chia rừng thông ba VQG BDNB thành 02 đối tượng: (1) rừng trồng cấp tuổi I; cấp tuổi II, rừng cảnh quan du lịch; (2) Rừng trồng > 10 tuổi rừng tự nhiên để đề xuất giải pháp phòng cháy - Đề xuất giải pháp xử lý VLC rừng trồng cấp tuổi I; cấp tuổi II rừng cảnh quan du lịch; - Đề xuất áp dụng giải pháp đốt định rừng trồng > 10 tuổi rừng tự nhiên Thông ba VQG BDNB - Xây dựng sở khoa học để đề xuất đối tượng, cường độ, thời điểm đốt định để phòng cháy cho rừng Thơng ba VQG BDNB - Đề xuất lập hệ thống cảnh báo nguy cháy rừng cho VQG BDNB dựa vào khoảng cách Mahalonobis hàm phân loại Fisher từ kết nghiên cứu luận án 23 Sau quan điểm nghiên cứu, phương pháp tiếp cận, kỹ thuật thực luận án ứng dụng để nghiên cứu cho hệ sinh thái lửa rừng khác Tồn - Giải pháp xử lý VLC đốt định để phòng cháy rừng đem lại hiệu tối ưu cơng tác phòng cháy rừng Tuy nhiên giải pháp tiềm ẩn nguy gây cháy rừng - Trong trình xử lý VLC đốt định làm ảnh hưởng đến trình sinh trưởng, phát triển rừng - Còn nhiều ý kiến khác áp dụng giải pháp đốt định liên quan đến phát thải khí nhà kính mát đa dạng sinh học Kiến nghị: - Xây dựng quy trình thực giải pháp xử lý VLC đốt định phòng cháy rừng để tránh nguy cháy rừng thực giải pháp - Cần có nghiên cứu thêm ảnh hưởng giải pháp xử lý VLC đốt định đến sinh trưởng, phát triển rừng Thơng ba - Cần có nghiên cứu chi phí lợi ích thực giải pháp xử lý VLC đốt định việc phát thải khí nhà kính mát đa dạng sinh học thảm họa cháy rừng xẩy ra./ 24 ... tài “ Nghiên cứu sở khoa học đề xuất giải pháp phòng cháy cho rừng Thơng ba (Pinus kesiya) Vườn quốc gia BidoupNúi Bà, tỉnh Lâm Đồng cần thiết Mục tiêu luận án 2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu. .. khoa học để đề xuất giải pháp phòng cháy hiệu rừng Thông ba Vườn quốc gia Bidoup- Núi Bà, tỉnh Lâm Đồng 2.2 Mục tiêu cụ thể (1) Xác định đặc điểm chủ yếu rừng Thông ba liên quan đến cháy rừng (2)... cấp nguy cháy rừng 3.5 Đề xuất số giải pháp phòng cháy rừng Thông ba VQG BDNB 3.5.1 Xác định mùa cháy rừng thời gian dễ xảy cháy rừng Việc xác định mùa cháy rừng tháng trọng điểm cháy rừng quan