Một trong những sản phẩm quan trọng của luận án là đề xuất được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động phục hồi rừng sau cháy phù hợp nhất trên từng cấp độ cháy cho khu vực nghiên cứu và có thể áp dụng, nhân rộng cho các khu vực bị cháy rừng khác có điều kiện tương tự khu vực nghiên cứu này. Để có được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động phục hồi rừng sau cháy phù hợp, các biện pháp quản lý thích hợp, v.v, cần dựa trên các đặc trưng biến động cấu trúc tầng cây cao, lớp cây tái sinh sau cháy rừng, một số tính chất đất rừng sau cháy cũng như các ngưỡng tiêu chí đối với rừng phòng hộ của Lào mà chúng cần đạt tới, v.v, cần phân chia các khu vực rừng sau cháy này thành các cấp độ cháy khác nhau để tạo ra nhóm tương đồng về các đặc trưng biến động trên. Vì vậy, việc nghiên cứu sự biến động các đặc trưng trên các cấp độ cháy làm cơ sở khoa học đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh là rất cần thiết.
Để có cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu biến động cấu trúc, tái sinh và một số tính chất đất rừng sau cháy, cần xác lập khu vực nghiên cứu thành: Khu vực không bị cháy (khu đối chứng), khu bị cháy trên 3 cấp độ cháy không tác động biện pháp và khu bị cháy trên 3 cấp độ cháy có tác động biện pháp kỹ thuật lâm sinh. Tiếp theo sẽ tiến hành lập các OTC theo từng khu vực được xác lập đểđánh giá các đặc trưng biến động cấu trúc, đất rừng sau cháy. Dựa vào đặc trưng biến động nghiên cứu được làm cơ sở và căn cứđề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động phục hồi rừng sau cháy và một số biện pháp quản lý bảo vệ rừng.
Để đảm bảo việc phân chia đối tượng rừng sau cháy thành các nhóm đồng nhất về các chỉtiêu trên để áp dụng các giải pháp kỹ thuật, luận án sẽ:
- Chú ý yếu tố không gian: Các OTC nghiên cứu có sự khác nhau vềđặc điểm điều tra và căn cứ vào các yếu tốnày để lập OTC điều tra.
Chú ý yếu tố về thời gian, cụ thể luận án tiến hành đo đếm số liệu 5 lần, cách nhau 4 năm. Số liệu về hiện trạng rừng và biến động của nó được sử dụng đểphân chia đối tượng tác động
Vận dụng luận điểm của luận án, sơ đồ tiến trình tiếp cận nghiên cứu được thể hiện dưới đây (Hình 2.1).
Bước 1 Bước 2 Bước 3 Bước 4
Đánh giá hiện trạng rừng, cháy rừng, các nguyên nhân gây cháy rừng khu vực nghiên cứu Đánh giá biến động cấu trúc, tái sinh và một số tính chất đất rừng sau cháy theo các đối tượng được xác định Phân chia đối tượng theo đặc trưng phục hồi (cấu trúc, tái sinh, đất rừng) Đề xuất biện pháp tác động phục hồi rừng sau cháy theo đặc trưng đối tượng được phân chia
Hình 2.1. Khung logic tiến trình nghiên cứu 2.2.2. Cách tiếp cận nghiên cứu
Phương pháp tiếp cận nghiên cứu cụ thể của luận án được thực hiện theo hình 2.2
Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.2.3.1. Phương pháp điều tra, đánh giá hiện trạng rừng và cháy rừng tại khu vực nghiên cứu
(i). Xác định kiểu rừng/trạng thái rừng phân bốở khu vực:
Phân loại các loại rừng/trạng thái xác định theo hệ thống phân loại được quy định trong Luật Lâm nghiệp Lào 2019 (Quốc hội Lào, 2018). Theo Điều
Thu thập tài liệu thứ cấp, đánh giá hiện trạng, phân loại rừng, một số trạng thái rừng đặc trưng và các vấn đề đến cháy rừng
Đánh giá và phân cấp cấp độ cháy trận cháy nghiêm trọng năm 2016 trên kiểu rừng hỗn giao cây lá rộng với cây lá kim
Tiến hành lập 21 OTC điển hình, cố định 4 năm (2017 - 2021) điều tra biến động các chỉ tiêu đặc trưng cấu trúc rừng
trên 3 cấp độ cháy và trên 3 biện pháp kỹ thuật tác động
Xử lý, tính toán các chỉ tiêu nghiên cứu
Đặc trưng, biến động cấu trúc, tái sinh, đất rừng sau cháy
Đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp với các đặc trưng phục hồi cấu trúc, đất rừng sau cháy theo thời gian
Phâm chia các đối tương theo đặc trưng phục hồi Tiến hành 5 lần đo đếm các chỉ tiêu nghiên cứu
Địa hình Cấu trúc rừng sau cháy/biện pháp Kinh độ; vĩ độ - Tầng cây cao
Độ cao - Cây tái sinh
16, khoản 7, điểm a, b, c, d. Kiểu rừng được phân theo thành phần loài cây và trạng thái rừng được phân loại dựa theo trữlượng rừng (rừng giàu, trung bình, nghèo, nghèo kiệt, rừng chưa có trữ lượng) (tương tự Thông tư 33/2018/TT- BNNPTNT của Việt Nam.
(ii). Phương pháp xác định đặc điểm các trạng thái rừng
Để thu thập đầy đủ đặc điểm cấu trúc, trạng thái rừng, luận án tiến hành lập các tuyến điều tra. Tuyến điều tra là tuyến điển hình (điển hình theo kiểu rừng), đại diện trên các kiểu rừng, chiều dài tuyến không xác định (theo chiều dài của kiểu rừng). Trên mỗi tuyến, có lập một số ô tiêu chuẩn (OTC) làm ô tiêu chuẩn điều tra. Trình tự các bước thiết lập tuyến, OTC và thực hiện điều tra hiện trường, đo đếm các chỉ tiêu nghiên cứu được thực hiện theo các bước sau.
Sơ bộ xác định số lượng tuyến, vạch tuyến trên bản đồ phân bố hiện trạng và lập ô tiêu chuẩn theo kiểu rừng
Thông qua các tài liệu sơ cấp hiện có (bản đồ phân bố hiện trạng kiểu tài nguyên rừng; diện tích các kiểu rừng, v.v), kết hợp với tham vấn các cán bộ chuyên môn phòng Kỹ thuật và các cán bộ quản lý, kiểm lâm địa bàn của khu rừng phòng hộ để nắm bắt các kiểu rừng.
Căn cứ vào kết quả thu thập tài liệu sơ cấp, luận án đã xác định và vạch ra các tuyến điển hình, lập ô tiêu chuẩn điều tra theo 2 kiểu rừng trên bản đồ và trên thực địa tại khu rừng phòng hộ. Số lượng tuyến, ô tiêu chuẩn trên 2 kiểu rừng trong toàn khu vực đã lập được thống kê trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Số lượng tuyến, ô tiêu chuẩn trên các kiểu rừng
TT Tuyến theo kiểu rừng/ trạng thái Số OTC Mã số OTC 1 Rừng hỗn giao cây lá rộng thường xanh 15 Từ số 1 - 15
1.1 Tuyến trên trạng thái rừng giàu (M > 200 m3/ha) 5 Từ số 1 - 5 1.2 Tuyến trên trạng thái rừng trung bình (100 m3/ha
TT Tuyến theo kiểu rừng/ trạng thái Số OTC Mã số OTC
1.3 Tuyến trên trạng thái rừng nghèo (50 m3/ha < M
≤ 100 m3/ha) 5 Từ số 11- 15
2 Rừng hỗn giao cây lá rộng với cây lá kim 15 Từ số 16 - 30
2.1 Tuyến trên trạng thái rừng giàu (M > 200 m3/ha) 5 Từ số 16 - 20 2.2 Tuyến trên trạng thái rừng trung bình (100 m3/ha
< M ≤ 200 m3/ha) 5 Từ số 21 - 25
2.3 Tuyến trên trạng thái rừng nghèo (50 m3/ha < M
≤ 100 m3/ha) 5 Từ số 26 - 30
(iii). Phương phápđiều tra số vụ cháy, nguyên nhân cháy rừng
- Báo cáo đánh giá về hiện trạng diện tích rừng bị cháy hàng năm trong khu vực nghiên cứu. Căn cứ kết quả theo dõi diễn biến các vụ cháy rừng hàng năm của Chị cục Kiểm lâm tỉnh, hạt Kiểm lâm huyện có khu rừng phòng hộ và Ban quản lý khu rừng phòng hộ để thu thập các thông tin về đánh giá hiện trạng số vụ cháy và diện tích cháy rừng.
- Thu thập số liệu các báo cáo sơ kết, tổng kết, đánh giá về công tác PCCCR trên địa bàn nghiên cứu do Chi cục Kiểm lâm Xiêng Khoảng, hạt Kiểm lâm, Ban quản lý rừng phòng hộ cung cấp. Các số liệu về cơ cấu tổ chức nhân lực, các trạm bảo vệ rừng, cơ sở vật chất, trang thiết bị, kinh phí, con người của huyện; sự phối hợp PCCCR như thế nào; hiệu quả PCCCR (số vụ cháy, thiệt hại), vai trò của các bên có liên quan,v.v. Từ đó đánh giá thực trạng công tác PCCCR trên địa bàn.
- Thông tin về tình hình cháy rừng ở khu vực nghiên cứu được thu thập qua số liệu thống kê hàng năm của Chi cục Kiểm lâm Xiêng Khoảng, hạt Kiểm lâm, Ban quản lý rừng phòng hộ, từnăm 2010 đến nay. Căn cứ số liệu về số vụ cháy rừng trên địa bàn, phân tích nguyên nhân gây cháy, diện tích, loại rừng
xảy ra cháy, công tác chỉ huy chữa cháy, huy động lực lượng, phương tiện tham gia và công tác hậu cần cho chữa cháy để từ đó rút ra kinh nghiệm và bài học trong phòng và chữa cháy rừng. Đặc biệt là thông qua các vụ cháy nghiêm trọng năm 2016, luận án tập chung phân tích về đặc điểm loại rừng bị cháy, cấp độ cháy theo phương pháp của Key và Benson phục vụ cho các nội dung nghiên cứu tiếp theo.
- Phân tích các nguyên nhân gây cháy rừng và rút ra bài học kinh nghiệm trong phòng và chữa cháy rừng của địa phương.
(iv). Phương pháp đánh giá cấp độ cháy vụ cháy nghiêm trọng năm 2016
- Hồ sơ, tài liệu, bản đồ hiện trạng vụ cháy nghiêm trọng năm 2016 tại khu vực nghiên cứu được thu thập tại Chi cục Kiểm lâm - Sở Nông Lâm tỉnh Xiêng Khoảng và Ban quản lý rừng phòng hộNam Ngưm.
Tại thời điểm sau cháy, tháng 12 năm 2016, luận án dựa vào bản đồ hiện trạng khu vực cháy được thu thập từ Chi cục Kiểm lâm, tiến hành lập 35 ô tiêu chuẩn (OTC) ngẫu nhiên, tạm thời với diện tích OTC bằng 2.000m2 (≈ 3% diện tích cháy) trải đều trên toàn khu vực cháy đểđánh giá chỉ số cháy và phân loại cấp độ cháy theo chỉ số cháy tổng hợp (CBI) (số hiệu OTC và tọa độ địa lý được thống kế trong xem phục lục ).
- Điều tra, đánh giá chỉ số cháy tổng hợp (CBI). Đánh giá tỷ lệ cháy tại hiện trường vụcháy được thực hiện theo phương pháp của Key và Benson đề xuất năm 2003 (Key và Benson, 2003) và tài liệu hướng dẫn điều tra hiện trường lập bản đồ cấp độ cháy của Annette Parsons et al và (Annette Parsons et al, 2009). Theo Key và Benson, chỉ số cháy được chia thành 3 cấp gồm: (1) Cháy thấp: CBI ≤ 20%; (2) Cháy trung bình: 20% < CBI ≤ 80%; (3) Cháy cao: CBI > 80%. Phương pháp được mô tả trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Đánh giá, mô tả tỷ lệ cháy tại hiện trường của Key và Benson TT Phân tầng ảnh
hưởng cháy
Chỉ chỉ số cháy CBI theo cấp cháy (%)
Thấp Trung bình Cao
1 Tầng A. Thảm khô, lá rụng (ô mẫu, diện tích 1m2)
Thảm khô, lá rụng 0,1< CBI ≤ 20 20< CBI ≤ 80 80< CBI ≤ 100
2
Tầng B. Cây bụi, thảm tươi và cây gỗtái sinh ≤ 1m (ODB, 25m2)
Cây bui, TT, TS 0,1< CBI ≤ 20 20< CBI ≤ 80 80< CBI ≤ 100
3
Tầng C. Cây bụi, cây gỗ, dây leo, v.v có chiều cao 1< H ≤ 5m (ODB, 25m2)
CB, CG, DL 0,1< CBI ≤ 20 20< CBI ≤ 80 80< CBI ≤ 100
4
Tầng D. Những cây gỗ thuộc tầng tán giữa (OTC, 2000m2)
Cây gỗ 0,1< CBI ≤ 20 20< CBI ≤ 80 80< CBI ≤ 100
5
Tầng E. Tầng cây vượt tán
Cây vượt tán 0,1< CBI ≤ 20 20< CBI ≤ 80 80< CBI ≤ 100 Tầng thấp = 1+2+3 = A + B + C
Tầng cao = 4+5 = D +E
Chỉ số cháy CBI = 1 +2 +3 +4 +5 = A + B + C + D + E
(Nguồn: Key and Benson, 2003)
Dựa vào kết quả điều tra, tính toán chỉ số cháy tổng hợp (CBI) theo Key và Benson trên từng OTC. Luận án sử dụng công nghệ địa không gian xác định diện tích, khoanh vùng và lập bản đồ cấp độ cháy. Ứng dụng phần mền Arcgis để xử lý, tính toán và lập bản đồ cấp độ cháy. Các bước được thực hiện như sau:
- Thu thập dữ liệu ảnh vệtinh và phương pháp xử lý ảnh:
Ảnh vệ tinh được luận án sử dụng là 2 ảnh Landsat 8 MT: 1 ảnh được chụp ngày 01/07/2016 (trước khi cháy); 1 chụp ngày 12/11/2016 (sau khi cháy),
để đánh giá cấp độ cháy rừng, 2 ảnh trên đều cùng một cảnh ảnh, diện tích chụp bao phủ toàn khu vực nghiên cứu.
Ảnh vệ tinh Landsat là nguồn dữ liệu ảnh có sẵn trên trang website của Google Earth Engine (GEE). Luận án đã truy cập vào trang web https://code.earthengine.google.com trước khi lập tài khoản đăng nhập riêng (tài khoản của tác giả) để thực hiện tải số lượng ảnh Landsat theo không gian (khu vực nghiên cứu) và theo thời gian (năm trước và sau cháy) cần thiết cho vùng và thời gian nghiên cứu. Ảnh Landsat là loại ảnh tải về theo chỉ số thực vật NBR (tỷ sốđốt cháy chuẩn hóa) được tính toán bằng các lệnh lập trình sẵn trong GEE. Ảnh Landsats được lựa chọn để thực hiện lệnh tính toán chỉ số NBR là những ảnh có lượng mây che phủ thấp, đạt chuẩn (<10%).
- Xác lập mối tương quan giữa chỉ số viễn thám NBR và CBI
Nghiên cứu sử dụng chỉ sốCBI tính được trên 35 OTC và đồng thời tiến hành trích xuất giá trị NBR từ các Pixels tương ứng trên ảnh Landsat 8 để xây dựng phương trình hồi quy tương quan tuyến tính. Dựa vào hệ số tương quan (r) đểđánh giá mối quan hệ giữa chỉ số viễn thám NBR và CBI của OTC nghiên cứu, từđó nội suy ra và khoanh vùng cấp độ cháy trên bản đồ.
- Sử dụng phần mềm Arcgis 10.1 để thiết lập, khoanh vùng và lập bản đồ cấp độ cháy vụ cháy rừng năm 2016 phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.
2.2.3.2. Phương pháp nghiên cứu các thay đổi về các chỉ tiêu phản ánh cấu trúc rừng, đất rừng trên cấp độ bị cháy không tác động và có tác động biện pháp thí nghiệm phục hồi rừng sau cháy.
(i). Thiết lập khu bố trí các OTC, phẫn diện đất trên thực địa đo đếm các chỉ tiêu nghiên cứu
Luận án tiến hành khoanh vùng 3 khu vực, bố trí 21 OTC điển hình, bán cốđịnh (điển hình theo cấp độ cháy và bán cốđịnh trong 5 năm), gồm: (1). Khu vực 1: trên 3 cấp độ cháy không tác động biện pháp kỹ thuật lâm sinh phục hồi; (2). Khu vực 2: trên 3 cấp độ cháy có tác động biện pháp kỹ thuật lâm sinh và
(3). Khu vực 3: trên khu đối chứng để đo đến, lấy mẫu và đánh giá các thay đổi về các chỉ tiêu nghiên cứu trong 5 năm.
Sơ đồ phân khu và bố trí 21 OTC, 21 phẫu diện đất phục vụ thu thập, đo đếm các chỉ tiêu nghiên cứu trên thực địa được thể hiện trong hình 2.3.
Hình 2.3. Sơđồ khoanh khu, bố trí OTC, phẫu diện đất nghiên cứu
Trong đó: (1): Khu nghiên cứu các thay đổi về các chỉ tiêu phản ánh cấu trúc, đất rừng trên 3 cấp độ cháy không tác động biện pháp kỹ thuật lâm sinh phục hồi rừng; (2): Khu vực nghiên cứu các thay đổi về các chỉ tiêu phản ánh cấu trúc, đất rừng thí nghiệm 3 biện pháp kỹ thuật lâm sinh phục hồi rừng sau cháy; (3): Khu vực bố trí OTC, phẫu diện đất đối chứng (khu không bí cháy), OTC được bố trí theo 3 khu vực gần kề với 3 cấp độ cháy.
(ii) Ô tiêu chuẩn, phẫu diện nghiên cứu
Ô tiêu chuẩn nghiên cứu là OTC điển hình, hình chữ nhật với diện tích 2000 m2 (40 m x 50 m). Vị trí các OTC cách xa đường mòn ít nhất 10 m, không vượt qua dông, qua khe. Trên mỗi OTC, lập 5 ODB, diện tích mỗi ODB là 25 m2 (5 m x 5 m) (4 ODB ở 4 góc vuông OTC và 1 ODB ở giữa tâm
OTC) để điều tra lớp cây tái sinh và cây bụi. Trong OTC, lập 1 phẫu diện đất để lấy mẫu đất phân tích các chỉ số ly – hóa học đất
Hình OTC và 5 ODB và 1 phẫu diện đất được thể hiện trên hình 2.4.
Hình 2.4. Sơ đồ ôtiêu chuẩn, bố trí ô dạng bản và phẫu diện đất
Sau khi lập được OTC, ODB, tiến hành chôn 5 cột bê tông tại các vị trí: 4 cột tại 4 góc vuông ngoài cùng của OTC và 4 ODB và 1 cột tại vị trí chính tâm của ô tiêu chuẩn và ODB số 3 (hình 2.4).
Các OTC bố trí trên khu vực tương đối đồng nhất vềđộ dốc, hướng phơi nhằm loại bỏ ảnh hưởng của các nhân tố tự nhiên. Số lượng OTC, phẫu diện bố