m /ha < M ≤ 200 m /ha) 10 Từ số 11- 20
1 3 Tuyến trên trạng thái rừng nghèo (50 m /ha <3 3
M ≤ 100 m /ha)
10 Từ số 21- 30 1 4 Tuyến trên trạng thái rừng nghèo kiệt nghèo
3 3
(10 m /ha < M ≤ 50 m /ha) 10 Từ số 31- 40
1 5 Tuyến trên trạng thái rừng chưa có trữ lượng 3
(M < 10 m /ha) (rừng đang phục hồi) 10 Từ số 41- 50
2 Rừng trồng (3 OTC/cấp tuổi - 5 năm/ 1
cấp tuổi) 36 Từ số 51- 86
2 1 Tuyến theo rừng trồng Keo 9 Từ số 51- 59
2 2 Tuyến theo rừng tròng Bạch đàn Urophyla 9 Từ số 60 - 68
2 3 Tuyến theo rừng trồng Tếch 9 Từ số 69- 77
2 4 Trồng cây Cao su 9 Từ số 78- 86
a) Lập ô tiêu chuẩn nghiên cứu:
Vị trí các OTC được xác đinh theo phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên phân tầng (stratified random sampling) Các ô tiêu chuẩn nghiên cứu là OTC điển hình, có tính đại diện (đại diện theo từng kiểu rừng/trạng thái rừng/khu rừng suy thoái), hình chữ nhật với diện tích 500 m2 cho đối tượng là rừng trồng và 2000 m2 cho đối tượng là rừng tự nhiên Vị trí các OTC cách xa đường mòn ít nhất 10 m, không vượt qua dông, qua khe Trên OTC, lập 5 ODB với diện tích mỗi ODB là 25 m2 (5 m x 5 m) để điều tra cây tái sinh và cây bụi, thảm tươi đối với khu phục hồi (rừng thứ sinh sau nương rẫy)
Cách lập OTC được thể hiện theo sơ đồ dưới đây
Hình 2 2 Sơ đồ bố trí ô d ạ ng bả n trong OTC
Trong đó: 1, 2, 3, 4, 5 là các ô dạng bản, có diện tích 25 m2 (5 m x 5 m)
Sau khi lập được OTC, tiến hành đóng 4 cọc gỗ tại các vị trí là 4 góc vuông và 1 cọc tại vị trí chính tâm của ô tiêu chuẩn
b) Thu thập số liệu về đặc điểm cấu trúc rừng
Tầng cây cao
- Xác định tên cây cho từng cá thể theo tên khoa học (latin), tên phổ thông Lào, tên Việt Nam (nếu có) và tên địa phương ở Lào, những loài không xác định được trực tiếp tại rừng, lấy tiêu bản để giám định tên
- Đường kính ngang ngực D1 3 (cm) được đo bằng thước kẹp kính tại vị trí 1 3 m tất cả các cây có đường kính từ 6 cm trở lên,
- Chiều cao vút ngọn Hvn (m) và chiều cao dưới cành Hdc (m): được đo bằng máy đo cao laser (Nikon forestry Pro), đo chiều cao tất cả các cây có đường kính từ 6 cm trở lên
- Đánh giá chất lượng cây thông qua các chỉ tiêu hình thái theo 2 cấp: (1) Cây đạt phẩm chất gồm nhưng cây có chất lượng tốt đến trung bình; (2) Cây không đạt phẩm chất là những cây xấu
Kết quả đo được thống kê vào phiếu điều tra tầng cây cao được ghi theo mẫu biểu (phụ biểu 2 1)
Cây tái sinh
Điều tra cây tái sinh được tiến hành trên các ODB Cây tái sinh được điều tra từ giai đoạn cây mạ đã vượt qua lớp cây bụi, thảm tươi dưới OTC cho đến giai đoạn cây tái sinh chưa tham gia vào tầng tán rừng (D1 3< 6cm)
Trong mỗi ô dạng bản cần xác định tên loài (tên phổ thông và tên địa phương), loài chưa biết được lấy tiêu bản để giám định Đo chiều cao (Hvn) bằng sào khắc vạch có độ chính xác 0,1m Xác định phẩm chất cho từng cây tái sinh điều tra theo 3 cấp: Tốt (A); trung bình (B), xấu (C)
Kết quả đo được thống kê vào phiếu điều tra cây tái sinh được ghi theo mẫu biểu (phụ biểu 2 2)
Điều tra cây bụi, thảm tươi trên các ODB
Cây bụi, thảm tươi được điều tra trên ô dạng bản 25m2 cùng với điều tra cây tái sinh Trên các ODB tiến hành điều tra các loài cây bụi, thảm tươi theo các tiêu chí: Tên loài chủ yếu, chiều cao bình quân, đường kính tán bình quân, độ che phủ bình quân của loài và tình hình sinh trưởng của cây bụi trên ODB Các chỉ tiêu điều tra được ghi vào mẫu biểu (phụ biểu 2 3)
c) Thời gian điều tra
d) Xử lý số liệu nghiên cứu
Các chỉ tiêu nghiên cứu được xử lý, tính toán bằng phần mềm SPSS, Excel và các phần mềm chuyên dụng khác Trình tự xử lý được thực thiện theo các bước dưới đây
- Tính tiết diện ngang G (m2/ha):
(2 1) - Trữ lượng M (m3/ha)
M = GHf (m3/ha) (2 2)
Trong đó: D: Đường kính ngang ngực M: trữ lượng (m3/ha)
G: Tổng tiết diện ngang của lâm phần(m2/ha) H: Chiều cao bình quân của lâm phần (m)
f: Hình số (f = 0,45)
(iii) Phương pháp xác đinh các nhân tố ảnh hưởng đến mất rừng, suy thái rừng và khu vực thêm rừng mới trên khu vực VQGNKĐ
Đề tài luận án sử dụng phương pháp điều tra xã hội học kết hợp với điều tra, khảo sát thực tế để xác định các nguyêy nhân chính có ảnh hưởng đến công tác quản lý hiệu quả tài nguyên rừng khu vực nghiên cứu, gồm:
(a) Điều tra thu thập tài liệu thứ cấp
- Tài liệu, bản đồ về hiện trạng diễn biến tài nguyên rừng từ các nguồn: Cục lâm nghiệp-Bộ Nông Lâm Lào; Chi cục Lâm nghiệp, Chi cục Kiểm lâm
- Các báo cáo của Ban quản lý VQGNKĐ về công tác quản lý, bảo vệ, phát triển rừng;
- Các báo cáo có liên quan về nguyên nhân mất rừng và suy thoái rừng; - Thực trạng về công tác quản lý bảo vệ tài nguyên rừng ở khu vực VQGNKĐ
Sau khi thu thập tài liệu thứ cấp, khảo sát sơ bộ một số làng, bản, trao đổi với cán bộ huyện, làng đã đưa ra các nguyên tắc lựa chọn địa điểm nghiên cứu
(c) Xác định dung lượng mẫu điều tra thực tế về các tác nhân MR và STR - Đối với cấp tỉnh, huyện, làng: Số lượng mẫu điều tra được thực hiện phục thuộc vào số lượng sở, phòng, ban chức năng có liên quan, mỗi sở, phòng, ban phỏng vấn đại diện 1 đến 2 người có trách nhiệm liên quan về quản lý và phát triển nguồn tài nguyên rừng tại địa phương phụ trách
- Đối với các hộ gia đình: Số lượng mẫu (số hộ gia đình) điều tra, phỏng vấn là một phần tổng thể được lựa chọn theo cách thức nhất định và với một số lượng hợp lý Hộ gia đình có tính đại diện để có thể suy rộng thông tin thu được cho tổng thể
Với nghiên cứu này, đề tài luận án chọn cách xác định số lượng hộ gia đình điều tra không lặp lại theo Slovin (1984)
Số lượng hộ gia đình điều tra được xác định theo công thức sau:
n = N/(1 + Ne2) (2 3)
Trong đó:
N: tổng số hộ trong thôn/bản; n: số hộ điều tra; e: sai số cho phép (0,05)
Tổng số lượng hộ gia đình được lựa chọn theo các thôn/ban được thống kê trong phụ lục
(d) Điều tra, phỏng vấn và thu thập số liệu ngoài thực địa
- Phương pháp điều tra được thực hiện thông qua phỏng vấn người đại diện các cơ quan, ban ngành của tỉnh Bolykhamsay
- Đối với cấp làng (xã Việt Nam), bản và các hộ gia đình Tổng số cán bộ cấp làng, thôn/bản và chủ hộ, nhóm phỏng vấn dự kiến gặp gỡ, trao đổi và tiến hành phỏng vấn 60 người (danh lục người phỏng vấn dự kiến trong phụ lục 2 8)
2 2 2 2 Nội dung 2: Phương pháp xác định ngưỡng mất rừng, suy thoái rừng tại khu vực VQGNKĐ
Nghiên cứu đã tiến hành lấy mẫu mất rừng cho 1 kỳ nghiên cứu, từ 2016 -2019 để tiến hành xác định ngưỡng giá trị mất rừng, suy thoái và thêm
rừng thông qua các chỉ số viễn thám ARVI Các bước để xác định một khu vực mất rừng, suy thoái rừng và thêm rừng của nghiên cứu dựa trên việc sử dụng ngưỡng giá trị đã xác định, cụ thể theo các bước như sau:
(1) Thu thập dữ liệu thứ cấp
- Bản đồ địa hình và bản đồ quy hoạch khu vực VQGNKĐ, các tài liệu liên quan về thực trạng và công tác quản lý rừng, bao gồm: số liệu báo cáo tổng kết công tác hàng năm của VQGNKĐ, của các huyện thuộc khu vực nghiên cứu
- Tải ảnh vệ tinh theo thời gian và khu vực quan tâm Ảnh vệ tinh theo không gian và thời gian khu vực nghiên cứu được thực hiện bằng đoạn mã Đoạn mã được thể hiện trong phụ biểu 8
Dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel-2 trên GEE được lấy với từ kho ee ImageCollection("COPERNICUS/S2_SR")
Lọc theo thời gian quan tâm: filterDate Lọc theo khu vực quan tâm: filterBounds
Sau khi thu thập được ảnh Sentinel-2 Tiến hành sử dụng phần mềm đánh giá chất lượng ảnh thông qua chỉ số NIIRS để đánh giá chất lượng ảnh
- Dữ liệu viễn thám Sentinel 2 tại khu vực nghiên cứu (các cảnh ảnh T48QVF và T48QUF) trong khoảng thời gian từ 1/1/2016 đến 31/10/2019 Các ảnh trên đã được tiền xử lý, hiệu chỉnh và đưa về giá trị phản xạ bề mặt (Surface Reflectance-SR) trên Google Earth Engine (GEE) nhằm thuận tiện cho việc thu thập các dữ liệu ảnh phù hợp với các khoảng thời gian xảy ra mất rừng tại các mẫu điều tra trên thực tế hiện trường Nghiên cứu đã sử dụng mã GEE có sẵn, sử dụng thuật toán loại bỏ mây dựa vào chuỗi giá trị các kênh ảnh tại mỗi pixel Các đám mây và bóng của chúng bị xóa khỏi tất cả các hình ảnh của dữ liệu Sentinel-2 Các đám mây được xác định từ tập dữ liệu xác suất đám mây S2 (s2cloudless) và bóng của chúng được xác định bằng phép chiếu đám mây kết hợp với các điểm ảnh có phản xạ cận hồng ngoại (NIR) thấp
( https://developers google com/earth-engine/tutorials/community/sentinel-2- s2cloudless) Toàn bộ dữ liệu được chuyển sang hệ tọa độ WGS_1984_UTM_Zone_48N phù hợp với khu vực nghiên cứu
(2) Dữ liệu điều tra
Điều tra ngoại nghiệp được thực hiện để thu thập thông tin tại các vị trí đã được xác định xảy ra suy thoái rừng và mất rừng hoàn toàn trên thực tế theo báo cáo tài nguyên rừng của Vườn Quốc gia và các huyện trong khu vực nghiên cứu
Đối với vị trí được xác định mất rừng hoàn toàn, 212 điểm mẫu được xác định vị trí định bằng GPS MAP64s
Đối với các vị trí được xác định là suy thoái rừng, luận án tiến hành lập 75 OTC điều tra với diện tích 500 - 2000m2 (tương tự OTC điều tra thực trạng tài nguyên rừng) trên các vị trí suy thoái để xác định đặc điểm cấu trúc rừng nhằm đánh giá suy thoái rừng
Tổng cộng có 75 điểm mẫu suy thoái rừng và 212 điểm mẫu mất rừng đã được điều tra thực tế Ranh giới các vùng rừng bị suy thoái/mất tương ứng với các điểm mẫu được số hóa dựa trên phương pháp giải đoán ảnh bằng mắt trên tư liệu ảnh viễn thám Sentinel- 2, Google Earth, Planet com và bản đồ nền trên ArcGIS 10 4 1 để tính chỉ số ARVI Sự phân bố của các điểm mẫu đã thu thập ngoài thực địa được thể hiện được thống kê trên bảng 2 2 và hình 2 3 Vì lý do địa hình gồ ghề, phức tạp nên chỉ một số ít vùng mẫu mất rừng được thu thập ở khu vực VQGNKĐ Phần lớn các vùng mẫu nằm ở khu vực các huyện lân cận
Hình 2 3 Sơ đồ phân bố không gian của các vùng mẫu MT, STR
Các điểm mẫu (OTC) được thống kê trong bảng 2 2
Bảng 2 2 Số lượng các điểm mẫu MR, STR để định ngưỡng và kiểm chứng
+ Mẫu mất rừng trên bao gồm: mất rừng tự nhiên do phá rừng, lấn chiếm và mất rừng trồng do khai thác trắng Mẫu suy thoái rừng là các mẫu rừng tự nhiên do khai thác rừng trái phép lượng cây gỗ chính, làm suy giảm về mặt trữ lượng và độ che phủ Các mẫu mất rừng, suy thoái rừng được kết hợp đưa vào Planet com để kiểm chứng thời gian mất rừng, suy thoái rừng
(3) Tính ngưỡng chỉ số viễn thám phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng
Các ảnh chỉ số ARVI tại khu vực nghiên cứu được thu thập trực tiếp trên GEE để tiết kiệm thời gian xử lý và dung lượng lưu trữ dữ liệu, tính toán dựa vào công thức:
ARVI = [NIR - (2 × RED) + BLUE] / [NIR + (2 × RED) + BLUE] (2 4)
TT Đối tượng Mã mẫu Điểm mẫu điều tra Điểm mẫu định ngưỡng Điểm mẫu kiểm chứng 1 Mất rừng MR 212 162 50 2 Suy thoái rừng STR 75 56 19
Trong đó: Đối với ảnh Sentinel- 2, NIR (kênh cận hồng ngoại) là Band 8A; RED (kênh đỏ) là Band 4; BLUE (kênh xanh lam) là Band 2 Giá trị của chỉ số ARVI nằm trong khoảng -1 ÷ 1 Nếu giá trị ARVI càng cao thì khu vực đó có độ che phủ thực vật tốt Nếu giá trị ARVI thấp thì khu vực đó có độ thực phủ thấp
Trong bộ mẫu thu thập ngoài thực địa, các mẫu định ngưỡng được sử dụng là các mẫu thu thập trong giai đoạn 2016-2018 bao gồm: (i); 162/212 mẫu mất rừng, tương ứng 76,4%; (ii) 56/75 mẫu suy thoái rừng, tương ứng 74,7% Các mẫu trên sẽ được sử dụng để xác định ngưỡng giá trị chỉ số viễn thám nhằm phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng Để xác định ngưỡng, nghiên cứu sử dụng chỉ số biến động KB (ARVI) (Phùng Văn Khoa và cs) được tính theo công thức:
KB (ARVI) = (ARVIT2 - ARVIT1) × 100 / ARVIT1 (2 5) Trong đó, ARVIT1 và ARVIT2 lần lượt là giá trị ARVI tại thời điểm trước và sau khi xảy ra biến động
Chỉ số KB (ARVI) được tính toán bằng công cụ Raster Calculator trên ArcGIS 10 4 1 Các giá trị thống kê chỉ số KB (ARVI) sẽ được chiết xuất cho từng vùng mẫu Trong đó, tập hợp các giá trị trung bình (Mean) ứng với mỗi mẫu sẽ được sử dụng để xác định ngưỡng mất rừng, suy thoái rừng
(4) Kiểm chứng kết quả định ngưỡng
Các vùng mẫu thu thập năm 2019, bao gồm (i) 50/212 mẫu mất rừng, tương ứng 23,6%; (ii) 19/75 mẫu suy thoái rừng, tương ứng 25,3% tổng số mẫu Các mẫu trên sẽ dùng để kiểm chứng kết quả Các giá trị của các vùng mẫu kiểm chứng sẽ được xem xét có nằm trong ngưỡng giá trị đã xác định từ các mẫu từ 2016 - 2018 hay không, từ đó đưa ra độ chính xác tổng quát của kết quả định ngưỡng
2 2 2 3 Nội dung 3: Phương pháp xác định ngưỡng có thêm rừng mới tại khu vực VQGNKĐ
(1) Thu thập dữ liệu thứ cấp (tương tự nội dung mất rừng, suy thoái rừng)
(2) Dữ liệu điều tra
Điều tra ngoại nghiệp được thực hiện để thu thập thông tin tại các vị trí phục hồi rừng sau cháy, sau phá rừng, trồng rừng mới sau khai thác và các khu vực đất khác chuyển đổi sang trồng rừng trên thực tế (gọi chung là các diện tích rừng mới), dựa trên cơ sở tham vấn người dân bản địa, các công ty lâm nghiệp, các hộ trồng rừng và tham khảo báo cáo tài nguyên rừng của các địa phương trong khu vực nghiên cứu Vị trí các điểm mẫu được xác định bằng GPS MAP64s ở các đối tượng rừng mới, cùng với việc ghi lại thời điểm trong quá khứ (thu thập từ phỏng vấn và tham khảo các báo cáo) Các điểm mẫu và thời gian tương ứng sẽ được kiểm tra theo phương pháp giải đoán trực quan trên GEE Việc kiểm tra dữ liệu ảnh đa thời gian giúp xác minh chính xác thời gian xảy ra mất rừng hoặc chưa có rừng, qua đó là căn cứ để sử dụng đúng dữ liệu ảnh ở đầu khoảng thời gian phân tích việc có thêm rừng mới
Sau khi xác minh các điểm mẫu có thêm rừng mới, tiến hành điều tra ô tiêu chuẩn 500-2000m2 tại các vị trí tương ứng để xác định đặc điểm cấu trúc rừng nhằm đánh giá hiệu quả quá trình phục hồi rừng Tổng cộng có 80 điểm mẫu thêm rừng mới được điều tra, phân tích trong nghiên cứu Ranh giới các vùng mẫu thêm rừng mới tương ứng với các điểm mẫu được số hóa bằng phương pháp giải đoán ảnh trực quan trên tư liệu ảnh viễn thám Sentinel-2, Google Earth, Planet com và bản đồ nền của ArcGIS 10 4 1
Sơ đồ phân bố của các điểm mẫu đã thu thập ngoài thực địa được thể hiện trên hình 2 4
Hình 2 4 Sơ đồ phân bố các vùng mẫu thêm rừng mới
Các điểm mẫu được thống kê trong bảng 2 3
Bảng 2 3 Cơ cấu các ô mẫu thêm rừng đã điều tra
(3) Xác định ngưỡng chỉ số viễn thám phát hiện có thêm rừng mới
KB (ARVI) = (ARVIT2 - ARVIT1) × 100 / ARVIT1 (2 5) Trong đó, ARVIT1 và ARVIT2 lần lượt là giá trị ARVI tại thời điểm trước và sau khi xảy ra biến động
Chỉ số KB (ARVI) được tính toán bằng công cụ Raster Calculator trên ArcGIS 10 4 1 Các giá trị thống kê chỉ số KB (ARVI) sẽ được chiết xuất cho từng vùng mẫu Trong đó, tập hợp các giá trị trung bình (Mean) ứng với mỗi mẫu