Ứng dụng công nghệ viễn thám và gis vào nghiên cứu và quản lý sử dụng đất tại xã châu khê huyện con cuông tỉnh nghệ an

Trong khi tăng dân số thường được xem là nguyên nhân chính dẫn tới suy giảm diện tích rừng trong 1 khoảng thời gian dài, thì các yếu tố định hướng việc suy giảm rừng như chính sách, phát

Ứng dụng công nghệ Viễn thám và GIS vào nghiên cứu và quản lý sử dụng

đất tại xã Châu Khê, huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An

TS Đào Minh Trường, CN Lê Trọng Toán Trung Tâm Nghiên cứu Tài nguyên và Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội

I CƠ SỞ NGHIÊN CỨU

Lãnh thổ Việt nam trên đất liền được bao phủ bởi 3/4 diện tích đồi và núi Ta vẫn thường nói lên núi là thấy rừng Tuy nhiên nơi cư trú của khoảng 1/3 dân số quốc gia này đã bị tàn phá nghiêm trọng trong nhiều thập kỷ vừa qua Diện tích rừng của Việt nam đã giảm một cách đáng kể từ 42% năm 1943 xuống còn khoảng 28% năm 1995 Sự suy giảm diện tích rừng thường được xác định là nguyên nhân chính gây nên suy thoái môi trường, xói mòn đất đai, giảm năng suất trong nông nghiệp và bồi lắng các hồ chứa nước Trong khi tăng dân số thường được xem là nguyên nhân chính dẫn tới suy giảm diện tích rừng trong 1 khoảng thời gian dài, thì các yếu tố định hướng việc suy giảm rừng như chính sách, phát triển kinh tế và du nhập công nghệ mới rất khó nhận biết Một lý do đơn giản là các yếu tố này thường xuyên thay đổi Thiếu số liệu diện tích rừng vào những thời điểm đó đã phần nào ngăn cản các nhà khoa học đưa ra những kết luận cụ thể

Phương pháp viễn thám đã chứng tỏ là nguồn cung cấp dữ liệu chi tiết, tin cậy

và thường xuyên Các số liệu viễn thám được dùng trong các công trình nghiên cứu có ưu điểm là nhất quán và tương thích khi so sánh Vì số liệu viễn thám mang tính không gian nên nó không những là cơ sỏ dữ liệu khách quan để tìm hiểu những thay đổi của thảm phủ của rừng về số lượng và sự phân bố mà còn cho phép xác định được cả bản chất của những sự thay đổi trong các nghiên cứu theo thời gian Kết hợp kết quả phân tích ảnh viễn thám với các thông tin điều tra kinh tế xã hội sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn quá trình thay đổi sử dụng đất

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu này nhằm điều tra tình hình thay đổi thảm thực vật che phủ (thảm rừng) từ năm 1954 tới 2005 tại điểm nghiên cứu xã Châu Khê, huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An đồng thời xác định các yếu tố ảnh hưởng tới thảm phủ Vì vậy nghiên cứu này sẽ góp phần mang lại những hiểu biết chính xác hơn về thảm phủ rừng và động thái thay đổi sử dụng đất ở vùng núi phía bắc Việt nam Những hiểu biết này sẽ cho phép các nhà hoach định chính sách đưa ra những

quyết định phù hợp với điều kiện địa phương cũng như khu vực nhằm đạt được những mục tiêu kinh tế xã hội đồng thời bảo đảm sự phát triển một cách bền vững nông thôn miền núi

III ĐIỂM NGHIÊN CỨU:

1 Vị trí địa lý

Về mặt địa lý, điểm nghiên cứu Châu Khê nằm trên phần phía nam của Vùng núi phía bắc Việt Nam Xã Châu Khê là 1 trong 12 xã thuộc huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An (hình 1) Xã Châu Khê nằm vào khoảng 18o51' đến 19o08' vĩ bắc,

104o31' đến 104o48' kinh đông Trung tâm xã Châu Khê nằm cách thị trấn Con Cuông khoảng 30km hay 150km từ thành phố Vinh-trung tâm hành chính của tỉnh Nghệ An

Hình 1: Vị trí điểm nghiên cứu xã Châu Khê, huyện Con Cuông,

tỉnh Nghệ An

2 Địa hình

Xã Châu Khê gồm 10 bản: khe Choang, Bãi gạo, Nông trang 2-9, Châu Sơn nằm rải rác dọc theo 2km quốc lộ số 7, và bản Châu Đình, bản Bùng, bản Sát, bản

Diềm, bản Khe Bu nằm dọc theo 15-16km đường cấp phối ( xe máy và ô tô có gầm cao có thể đi lại quanh năm) từ đường 7 vào bản Khe Bu-bản nằm xa trung tâm xã nhất

Châu Khê có diện tích tự nhiên vào khoảng 43.888 ha Vì xã Châu Khê nằm trên khu bảo thiên nhiên Pù Mát và vùng đệm của nó nên phần lớn diện tích của xã là đất lâm nghiệp có rừng, bao gồm rừng đặc dụng của khu bảo tồn thiên nhiên Pù Mát (27.000ha) và rừng do lâm trường quản lý (6500ha) Cũng như các xã miền núi tây nam của tỉnh Nghệ An, địa hình của xã Châu Khê rất phức tạp và hiểm trở, có nhiều núi cao trên 1300m và bị chia cắt bởi các sông suối (hình 2) Các dãy núi cao chạy dọc theo biên giới Việt-Lào như Pù Mát (1841m), Pù Văn, Pù Đen Đinh, các dãy núi thấp hơn một chút như Pù Luông, Pù Nong, Pù Nhong,

Pù Huổi Ngoa và Cao Vều có độ cao từ 1100m đến 1600m chạy theo hướng Đông bắc-Tây nam ra sông Lam Với địa hình hiểm trở như vậy Châu Khê có rất

ít đât bằng phẳng, chủ yếu là đất có độ dốc cao (hình 3)

Nguồn: SRTM data-USGS

Hình 2: Địa hình xã Châu Khê

Nguồn: SRTM data – USGS

Hình 3: Độ dốc của đất đai xã Châu Khê

3 Điều kiện tự nhiên:

Về khí hậu, Châu Khê nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, chịu ảnh hưởng sâu sắc của gió Tây nam (gió Lào) vào mùa hạ từ tháng 4 đến tháng

10, và gió Đông bắc vào mùa đông từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau

Theo số liệu khí tượng của trạm Con Cuông: nhiệt độ trung bình năm của khu vực

là 23,5C Tháng 7 là tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất 34,6C Tháng 1 là tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất 14,4C; Lượng mưa trung bình năm là 1791mm Tháng 12 là tháng có lượng mưa trung bình thấp nhất 33,5mm Tháng 9

là tháng có lượng mưa trung bình cao nhất 386mm

4 Dân số

Xã Châu Khê có 3 dân tộc Thái, Kinh và Dan Lai cùng chung sống Năm 2005 Châu Khê có 5319 nhân khẩu thuộc 1131 hộ gia đình Trong đó người Thái có

2616 người, Kinh có 1586 người và Đan Lai có khoảng 1250 người Cuộc sống của người dân xã Châu Khê chủ yếu là dựa vào canh tác nông nghiệp và khai

thác gỗ (trước kia) Trong nông nghiệp họ trồng lúa nước, lúa nương, ngô, sắn

và các loại hoa màu khác Ngoài ra họ còn nuôi trâu, bò, lợn, gà

IV CÁC CÂU HỎI ĐẶT RA CHO NGHIÊN CỨU

a Thảm phủ rừng ở xã Châu Khê đã thay đổi như thế nào?

 Có sự nhất quán về hình thức thay đổi của thảm phủ rừng qua các giai đọan không?

 Mức độ thay đổi như thế nào?

b Có những yếu tố nào tưong quan với sự thay đổi của thảm phủ rừng?

 Yếu tố đường giao thông:

- Chất lượng đường giao thông?

- Khoảng cách tới các trục giao thông chính

 Yếu tố dân số:

- Sự phát triển dân số?

- Mật độ dân cư?

 Yếu tố chính sách thay đổi đã có tác động ra sao?

 Yếu tố khoa học công nghệ có ảnh hưởng như thế nào?

V PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ CÁC HOẠT ĐỘNG

Để trả lời cho các câu hỏi được đặt ra ở trên, điểm nghiên cứu được chọn có tính đến sự đa dạng về sinh thái và kinh tế-xã hội so với những nơi khác của vùng núi phía bắc Việt nam mà chúng tôi dự định làm và so sánh trong những nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu này sẽ được thực hiện theo phương pháp kết hợp kết quả phân tích ảnh viễn thám với nghiên cứu thực địa về kinh tế xã hội

Tư liệu ảnh viễn thám sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm các bức ảnh chụp

từ vệ tinh Corona của Mỹ vào năm 1967, và ảnh chụp từ vệ tinh Landsat của Mỹ vào các năm 1989, 1998 và 2005 Các bức ảnh chụp từ máy bay và vệ tinh Corona là ảnh đen trắng thông thường bề mặt đất của khu vực nghiên cứu Ảnh

vệ tinh Landsat thì được chụp theo các băng sóng định trước phục vụ cho các

mục tiêu nghiên cứu khác nhau (đất đai, thực vật, địa chất …) Các bức ảnh Landsat ta xem trên màn hình hay trên giấy chỉ là tổ hợp của 1 hay 3 băng sóng

do đó nhiều khi không thể hiện đúng/đầy đủ các đối tượng trên mặt đất Do vậy việc giải đoán cần phải có chuyên môn cũng như những phần mềm chuyên dùng

Công tác giải đoán ảnh hàng không và vệ tinh tại các thời điểm khác nhau của điểm nghiên cứu cho ta một bản mô tả cụ thể của thảm rừng và sử dụng đất bao gồm các loại và diện tích của từng loại rừng/sử dụng đất tại từng thời điểm

Phân tích so sánh những thay đổi của thảm rừng và sử dụng đất giữa các thời điểm sẽ cung cấp cho ta một bức tranh tòan cảnh mô tả quá trình thay đổi của thảm rừng của xã Châu Khê từ trước tới nay

Nghiên cứu thực địa bao gồm các cuộc phỏng vấn người dân và các cán bộ địa phương, cùng với thu thập số liệu thống kê kinh tế xã hội:

- Các cuộc phỏng vấn người dân và cán bộ từ cấp làng bản đến cấp huyện được tập trung vào các họat động nông lâm nghiệp và điều kiện sinh sống để nắm bắt đưọc các hoạt động trong từng giai đoạn, do đó có thể xác định các yếu

tố chính liên quan đến sự thay đổi thảm phủ rừng và sử dụng đất

- Số liệu thống kê cho thấy sự thay đổi các họat động của con người, đồng thời cho phép kiểm chứng những thông tin thu được từ các cuộc phỏng vấn

Ngoài ra các phân tích về những đặc tính của thảm rừng và sử dụng đất như hiện tượng phân mảnh (số mảnh và kích thuớc các mảnh) sẽ cho phép đánh giá các tác động của con người đến thảm rừng và sử dụng đất

VI CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Kết quả phân tích và giải đoán ảnh viễn thám là các bản đồ thảm rừng-sử dụng đất của các năm được thể hiện ở hình 4 Các số liệu chi tiết của từng lọai hình sử dụng đất khai thác từ các bản đồ này đựoc tóm tắt ở bảng 1 và hình 5

Hình 4: Bản đồ phân loại thảm rừng-sử dụng đất của xã Châu Khê

Bảng 1: bảng tổng hợp kết quả phân loại thảm phủ của xã Châu Khê

(ha) (%) (ha) (%) (ha) (%) (ha) (%) Rừng khép tán 40490 94.3% 34891 81.2% 37165 86.5% 37031 86.2% Rừng chưa khép tán 427 1.0% 2472 5.8% 1538 3.6% 2785 6.5%

Xa Chau Khe

0 10000

20000

30000

40000

(ha)

Nuong ray Trang co Cay bui Rung thua Rung day

Hình 5: Sơ đồ tổng hợp kết quả phân loại thảm phủ của xã Châu Khê

Nhìn toàn cảnh, kết quả giải đoán và phân loại sử dụng đất từ ảnh viễn thám cho thấy rừng nguyên sinh (rừng khép tán) và rừng thưa (ít nhiều bị tác động của con người) vẫn chiếm ưu thế tại xã Châu Khê từ trước tới nay (hình 4) Các số liệu tính toán cho thấy có tới từ 81% đến 94% diện tích tự nhiên của xã được bao phủ bởi loại rừng dày khép tán (bảng 1) Tỷ lệ che phủ này là rất cao so với số liệu toàn quốc Điều này phần nào được giải thích là do xã Châu Khê nằm trong vùng lõi và vùng đệm của khu bảo tồn thiên nhiên Pù Mát như đã mô tả ở trên Kinh nghiệm thực tiễn trong giải đoán ảnh viễn thám cho thấy: trên các bản đồ kết quả (hình 4) thì các khu rừng mà ở vị trí xa làng bản dường như là rất ít bị tác động và là rừng khép tán, rừng nguyên sinh Điều này thể hiện ở sự liên tục,

có diện tích lớn và không có các loại thảm phủ khác xen lẫn; Các khu rừng gần làng bản hầu hết đã bị tác động của người dân và là rừng thưa, tái sinh Cụ thể là

có nhiều loại thảm phủ/sử dụng đất xen kẽ nhau

Về mặt không gian mối liên hệ giữa thảm rừng với đường giao thông nói lên mức độ ảnh hưởng của đường đến việc phá rừng Nói chung nơi nào càng gần đường giao thông thì rừng nơi đó càng ít Ở Châu Khê điều này khá là đúng với quốc lộ 7, và có vẻ đúng với đường cấp phối liên bản, nhưng thực ra là với sông suối vì đường thi chạy ven sông mà sông lại là đường vận chuyển gỗ chính từ trong rừng ra

Về xu thế, kết quả cho thấy diện tích rừng của Châu Khê đã giảm nhiều trong giai đoạn đầu và giảm tới mức thấp nhất vào năm1989 là thời điểm các bức ảnh

viễn thám được chụp và sẵn có để sử dụng; sau đó diện tích rừng lại dần dần tăng lên, nhưng vẫn chưa đạt được độ che phủ trước đây

Kết quả điều tra thực địa cho thấy rừng bị phá là do làm nương rẫy để đáp ứng nhu cầu tự túc lương thực của tăng dân số (hình 6) Đồ thị ở hình 7 cho thấy trước năm 1989, có sự tương quan giữa mất rừng và tăng dân số Ngoài nguyên nhân chính của sự mất rừng trong thời gian này là do dân số, yếu tố quản lý và khai thác gỗ cũng cần được tính đến Yếu tố buông lỏng quản lý góp phần đáng

kể cho việc phát rừng làm rẫy Tuy vậy điều này không thể khác được do yếu tố lịch sử: kinh tế tự cung tự cấp, phục vụ giải phóng miền nam, xây dựng miền bắc, nhận thức về nguồn tài nguyên vô hạn (!) và năng suất thấp Xét về mặt không gian, sự xuất hiện những diện tích diện tích màu xanh lá cây nhạt và xanh lam (rừng chưa khép tán và cây bụi) xen lẫn các loại thảm phủ là sự thể hiện có những tác động của con người đến thảm rừng: việc làm nương rẫy ở gần làng bản, khai thác gỗ dọc theo các khe suối ở rất xa làng bản.Cụ thể việc khai thác

gỗ của lâm trường ở huyện Con Cuông và xã Châu khê rất sôi động như một công trường khai thác Tiền thân của Lâm trường Con Cuông là 1 đơn vị quân đội chuyên sản xuất tà vẹt Thời kỳ đầu có tới 1500 người khai thác khoảng 30.000m3 gỗ/năm Năm 1989 lâm trường còn khoảng 600 người khai thác 5.000-7.000m3 gỗ/năm Ngoài ra các bản cũng có các đội sơn tràng chuyên khai thác gỗ cho lâm nghiệp để đổi lấy lương thực Họ thậm chí đuợc cung cấp trâu

để kéo gỗ Tuy khai thác chọn, nhưng phương pháp lại thủ công nên cũng ảnh hưởng đáng kể đến thảm rừng

Sau năm 1989 mối quan hệ giữa tăng dân số và thay đổi thảm rừng ở hình 7 không còn đúng nữa Dân số tăng, mà diện tích rừng thì lại tăng Điều tra thực địa cho thấy yếu tố tăng dân số không còn là nhân tố của sự thay đổi rừng Diện tích rừng tăng là do việc khai thác gỗ và phát rừng làm rẫy đã bị hạn chế do các họat động để thành lập Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Mát từ những năm 1997 Vấn đề giao đất giao rừng từ năm 1999-2000 cũng đã có ảnh hưởng đến nhận thức của người dân Người dân ý thức được quyền lợi về sau nên đã tích cực tham gia bảo vệ rừng và theo họ rừng phát triển tốt hơn Ngoài ra nhà nước và chính quyền địa phuơng còn có những chương trình, dự án giúp người dân có thêm thu nhập để mua lương thực thay cho việc làm nương rẫy Cụ thể là người dân có thu nhập từ trồng cây mét, hay là Lâm trường Con Cuông đã thành lập trạm nghiền bột nứa để thu mua nứa của dân vì theo họ nguồn khai thác nứa ở các khu quy họach này rất dồi dào và không ảnh hưởng đến rừng

Xã Châu Khê, huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

19 70 19 72 19 74 19 76 19 78 19 80 19 82 19 84 19 86 19 88 19 90 19 92 19 94 19 96 19 98 20 00 20 02 20 04

pop pop labor hhs

Hình 6: Kết quả thống kê dân số, lao động và số hộ gia đình của xã

Châu Khê

Xa Chau Khe

0 10000 20000 30000 40000

1967 1989 1998 2005

(ha)

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Rung day Rung thua Cay bui Trang co Nuong ray Dan so

Hình 7: Thay đổi dân số và thay đổi sử dụng đất ở xã Châu Khê

Các diện tích đất trống cây bụi và trảng cỏ là loại thảm phủ có tổng diện tích lớn thứ 2 trong các lớp phân loại Các diện tích này cũng tăng đến năm 1989 và giảm dần Các khu vực được xác định là đất nương rẫy có tổng diện tích đứng hàng thứ 3 Diện tích nương rẫy tăng nhiều vào những năm đầu thời kỳ và tương đối ổn định Có rất ít các diện tích ruộng lúa được phát hiện trên ảnh viễn thám

bởi vì diện tích và kích thuớc hình học quá nhỏ để phần mềm xử lý ảnh có thể nhận dạng chính xác

Trước đây do dân số ít, rừng thì nhiều nên nương rẫy mới phát xuống cũng chỉ được người dân sử dụng một thời gian ngắn sau đó bỏ hóa Kết quả là tỷ lệ diện tích đất cây bụi + trảng cỏ trước kia nhiều hơn (bảng 2) Tỷ số giữa (cây bụi+trảng cỏ)/nương rẫy giảm đáng kể từ 5,9 vào năm 1967 xuống 1,1 vào năm

2005 (bảng 2) Điều này phần nào cho phép ta nhận định hoặc là chu kỳ làm nương rẫy đã bị rút ngắn hay là người dân đã tiến đến định canh Nói cách khác

đã có những yếu tố khác ảnh hưởng đến phương thức sản xuất của người dân

Thực tế cho thấy vấn đề quản lý đất làm nương rẫy ngày càng chặt chẽ hơn Nhà nước đã dần ban hành và hoàn thiện các luật lệ và chính sách như luật đất đai, luật bảo vệ rừng, chính sách giao đất giao rừng… Theo các quy định này, người dân gần đây chỉ được làm nương trên những khu vực được quy họach luân canh

và theo những quy định cụ thể, ví dụ không được khai thác gỗ hay làm nương rẫy trong vùng cấm của khu bảo tồn, khu rừng đầu nguồn, chỉ được làm nương vào những diện tích quy họach để luân canh Thực ra đây là những khu vực làm nương gần bản bị bỏ hóa Như vậy có thể thấy yếu tố chính sách đã góp phần cho rừng phát triển trở lại Hình 4 cũng thể hiện sự ảnh hưởng này: đất nương rẫy ngày càng tập trung vào một số khu vực nhất định và xa khu bảo tồn; diện tích đất cây bụi và trảng cỏ cũng tập trung và lùi xa khu bảo tồn

Bảng 2: Tình hình phân bổ trảng cỏ và cây bụi có trên nương rẫy

Ngoài ra, kết quả phỏng vấn ngưòi dân cho biết người dân đã biết sử dụng phân bón, giống mới nên năng suất thu hoạch đã tăng lên gấp 2-3 lần so với trước Do làm đuợc thêm vụ lúa nước thứ 2 nên tổng sản lượng lúa thu họach được của người dân cũng tăng lên gấp 2-3 lần so với lúa nương Ở đây cần nhấn mạnh lúa nương là nguồn thu họach chính của người dân trước kia Như vậy yếu tố phát triển khoa học công nghệ cũng đã đóng vai trò đáng kể trong hoạt động sản xuất nông nghiệp và thu nhập của người dân Nó gián tiếp làm giảm áp lực đến việc phá rừng và đã tạo điều kiện cho rừng phát triển trở lại

Tóm lại

Kết quả phân loại thảm rừng, số liệu thống kê thu thập được cùng với thông tin

từ các cuộc phỏng vấn thực địa cho thấy rừng thay đổi là do các yếu tố sau: