Tổng quan nghiên cứu

Khu rừng đặc dụng Copia thuộc huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La sở hữu hệ thực vật phong phú với 492 loài, 338 chi và 121 họ thuộc 5 ngành thực vật bậc cao có mạch, trong đó 20 loài được ghi trong Sách Đỏ Việt Nam (2007), Danh lục IUCN (2011) và Nghị định 32/2006/NĐ-CP. Tổng diện tích khu bảo tồn đạt 11.365,06 ha, trải trên địa giới hành chính ba xã Co Mạ, Long Hẹ và Chiềng Bôm, với độ cao dao động từ 550m đến 1.816,8m tại đỉnh Copia.

Vấn đề nghiên cứu xuất phát từ đợt thời tiết cực đoan cuối năm 2015 đến đầu năm 2016, khi nhiệt độ tại khu vực xuống dưới 0°C và băng tuyết hình thành với cường độ cao, kéo dài suốt tháng 01 và tháng 02 năm 2016. Hiện tượng này làm gãy đổ hàng loạt cây lá rộng, bật gốc, gãy cành ngọn, giảm độ tàn che và phá vỡ cấu trúc tầng tán rừng. Hệ quả tiếp theo là khối lượng vật liệu cháy tăng đột biến, đẩy nguy cơ cháy rừng lên mức rất cao trong mùa khô kế tiếp.

Mục tiêu chung của luận văn là đánh giá ảnh hưởng của thời tiết cực đoan làm cơ sở đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động tiêu cực đến tài nguyên thực vật rừng. Ba mục tiêu cụ thể gồm: đánh giá tác động của băng tuyết trên diện rộng đến thực vật rừng; xác định nguy cơ cháy rừng sau tác động; và đề xuất giải pháp giảm thiểu thiệt hại.

Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở tài nguyên thực vật rừng và hiện tượng băng tuyết trong ba năm gần thời điểm thực hiện, dữ liệu khí tượng thủy văn được kế thừa cho giai đoạn 2012–2018, dữ liệu lượng mưa dài hạn tham chiếu tới chuỗi 1958–2014. Ý nghĩa thực tiễn thể hiện ở việc lượng hóa khối lượng vật liệu cháy theo tấn/ha, thống kê số vụ và diện tích cháy giai đoạn 2013–2018, làm cơ sở định lượng cho công tác phòng cháy chữa cháy rừng tại vùng núi cao Tây Bắc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng đồng thời hai hệ lý thuyết nền tảng. Thứ nhất là lý thuyết biến đổi khí hậu và tác động hệ sinh thái, dựa trên Báo cáo đánh giá lần thứ 5 của IPCC (2013): nhiệt độ bề mặt Trái đất ba thập niên gần nhất luôn cao hơn mọi thập niên kể từ 1850; mực nước biển giai đoạn 1901–2010 dâng trung bình 0,19m với tốc độ 1,7mm/năm; nồng độ CO₂, CH₄ và N₂O tăng lần lượt 40%, 150% và 20% kể từ năm 1750. Ước tính khi nhiệt độ tăng 1,5–2,5°C so với thời kỳ tiền công nghiệp, khoảng 20–30% loài sinh vật đứng trước nguy cơ tuyệt chủng.

Thứ hai là lý thuyết vật liệu cháy rừng của Kulatxki và Bế Minh Châu (2002), phân chia vật liệu cháy thành sáu nhóm: thảm khô, thảm mục than bùn, cỏ và cây bụi tươi, cây tái sinh, cây đổ cành gãy, cành non và gốc chặt sau khai thác. Kết hợp với thang phân cấp của J.S. Gould và W.L. Matthews (2007), nguy cơ cháy được lượng hóa theo bề dày lớp vật liệu và khối lượng: thấp (<10mm, 2–6 tấn/ha), trung bình (10–20mm, 6–10 tấn/ha), cao (15–25mm, 10–14 tấn/ha), rất cao (15–25mm, 12–16 tấn/ha) và cực kỳ cao (>25mm, trên 16 tấn/ha).

Năm khái niệm chính được thao tác hóa gồm: biến đổi khí hậu, thời tiết cực đoan, vật liệu cháy, cấu trúc tổ thành rừng và tái sinh phục hồi rừng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu kết hợp ba kênh. Kế thừa tài liệu gồm bản đồ hiện trạng rừng, số liệu khí tượng thủy văn trạm gần nhất tối thiểu 10 năm, báo cáo hàng năm của Ban quản lý và Hạt kiểm lâm, cùng ảnh chụp và ảnh vệ tinh trước – sau sự kiện băng tuyết. Phỏng vấn bán cấu trúc được thực hiện với Ban quản lý, cán bộ kiểm lâm và người dân ba xã Co Mạ, Long Hẹ, Chiềng Bôm theo bộ câu hỏi gồm sáu nhóm nội dung.

Về cỡ mẫu và cách chọn mẫu, nghiên cứu áp dụng chọn mẫu có chủ đích theo tuyến điển hình. Hai tuyến điều tra được thiết kế cắt qua các dạng sinh cảnh đại diện: Tuyến 1 từ bản Huổi Pu (Chiềng Bôm) đến Hua Lương ở đai cao 700–1.000m; Tuyến 2 từ Hua Lương đi Long Hẹ, Co Mạ ở đai cao trên 1.000m. Mỗi tuyến lập 3 ô tiêu chuẩn diện tích 1.000m², cộng thêm 3 ô tại vùng phục hồi sinh thái. Trong mỗi ô tiêu chuẩn lập 5 ô dạng bản 4m² (2×2m) đặt tại bốn góc và tâm ô. Vị trí ô được ưu tiên nơi có cây gãy đổ do băng tuyết.

Lý do lựa chọn phương pháp tuyến điển hình kết hợp ô tiêu chuẩn là địa hình Copia phân cắt mạnh, nhiều vách đá vôi gần thẳng đứng, khiến bố trí mẫu ngẫu nhiên hệ thống không khả thi về mặt tiếp cận.

Chỉ tiêu đo đếm gồm D1.3 (đo chu vi bằng thước dây tại vị trí 1,3m, đọc tới hai chữ số thập phân), Hvn và Hdc (thước Blume-Leiss, đứng cách gốc 15m), đường kính tán (thước dây 30m). Vật liệu cháy được thu gom toàn bộ trong ô dạng bản, phân thành ba loại: vật liệu tươi dễ cháy, vật liệu tươi khó cháy và thảm khô, cân xác định khối lượng rồi quy đổi tấn/ha. Dữ liệu thu thập từ tháng 01 đến tháng 6 năm 2016, điều tra bổ sung tháng 8 năm 2018.

Xử lý số liệu bằng thống kê toán học, xác định công thức tổ thành với hệ số Ki = (Ni/N)×10, mật độ tái sinh N/ha và tỷ lệ phần trăm phẩm chất cây. Bản đồ và biểu đồ khí tượng được xây dựng trên phần mềm ArcGIS.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phát hiện thứ nhất – cơ cấu hiện trạng rừng phân hóa mạnh. Trong tổng 11.365,06 ha, diện tích đất có rừng chỉ đạt 4.504,84 ha, tương đương 39,64%. Rừng giàu IIIb chiếm 7,92% (443,17 ha), rừng giàu IIIa3 chiếm 17,42% (973,82 ha), rừng trung bình IIIa2 chiếm 14,64% (818,61 ha), rừng nghèo kiệt IIIa1 chỉ 7,83% (438,08 ha). Đất rừng phục hồi trạng thái IIa, IIb đạt 2.673,68 ha, chiếm 23,53%, phân bố tập trung trên độ cao 1.000m — chính là vùng lõi chịu tác động băng giá nặng nhất. Đất trống có cây tái sinh Ic chiếm tỷ trọng lớn nhất trong nhóm đất trống với 2.365,79 ha.

Phát hiện thứ hai – cấu trúc tầng thứ trên 1.000m dễ tổn thương nhất. Tầng vượt tán tại đai cao trên 1.000m gồm các loài cây cao 25–30m, đường kính trên 80cm, tán rộng 15–20m như Pơ mu, Bách xanh, Chò chỉ, Thông lông gà (ghi nhận cá thể cao trên 30m). Đây là nhóm cây gỗ lớn, sống lâu năm, tán nhô cao nên hứng chịu toàn bộ khối lượng băng tuyết bám trên cành. Công thức tổ thành cây gỗ ở đai trên 1.000m là 4,24 Chẩn + 2,73 Chẹo bông + 0,91 Cơm nguội + 0,61 Dẻ, cho thấy mức độ ưu thế tập trung cao vào hai loài, làm giảm khả năng đệm sinh thái khi loài ưu thế bị tổn thương.

Phát hiện thứ ba – chuỗi tác động dây chuyền băng tuyết → vật liệu cháy → cháy rừng. Đợt rét đậm từ đầu tháng 01 đến tháng 02 năm 2016 với nhiệt độ dưới 0°C đã làm gãy cành, bật gốc, phá vỡ tầng tán ở cả hai đai 700–1.000m và trên 1.000m. Lớp thảm dưới tán bị bỏng lạnh và chết khô. Sau khi băng tan, khối lượng vật liệu cháy tăng đột xuất. Tiếp đó là hai đợt nắng nóng cao điểm từ 20/4 đến 30/5/2016 và giai đoạn tháng 9–11/2016, tạo điều kiện cho các vụ cháy rừng gia tăng rõ rệt so với các năm trước. Theo thống kê địa phương, riêng diện tích rừng bị cháy ghi nhận tại một xã trong khu vực là 16,4 ha.

Phát hiện thứ tư – khả năng tái sinh phân hóa theo trạng thái rừng. Tổ thành cây tái sinh ở đai 700–1.000m gồm 2,50 Ba gạc + 2,27 Chè + 1,59 Dẻ ấn + 0,90 Trâm tía + 0,68 Đỏm lông, khác biệt đáng kể so với tổ thành tầng cây cao. Tại các ô lỗ trống hình thành do cây gãy đổ vì băng tuyết, cây tái sinh xuất hiện dày hơn nhờ ánh sáng lọt tán, song phẩm chất phân hóa mạnh giữa ba cấp tốt – trung bình – xấu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân gốc rễ của mức thiệt hại nằm ở tương tác giữa đặc điểm địa hình và cấu trúc lâm phần. Copia có độ cao trung bình 1.100–1.200m với nhiều đỉnh trên 1.500m, tạo tiểu khí hậu ôn đới ẩm nơi hơi nước dễ ngưng kết thành băng. Đồng thời tầng vượt tán và tầng dưới tán đều rậm rạp, nên khi cả hai tầng bị đóng băng, cành gãy từ tầng trên đè xuống cây tái sinh và cây bụi thảm tươi, nhân đôi khối lượng vật liệu cháy tích tụ trên mặt đất.

Kết quả này phù hợp với xu thế được ghi nhận trong Kịch bản BĐKH và nước biển dâng cho Việt Nam (2016): số ngày rét đậm, rét hại có xu thế giảm nhưng xuất hiện những đợt rét dị thường không theo quy luật, gây ảnh hưởng lớn cho ngành lâm nghiệp. Lượng mưa vùng Tây Bắc trong 57 năm (1958–2014) giảm 5,8% cả năm, riêng mùa thu giảm tới 40,1% — hệ số khô hạn tăng làm trầm trọng thêm nguy cơ cháy sau băng tuyết.

So sánh với dự báo cho khu vực Tây Bắc Bộ, nguy cơ cháy rừng các tháng 12, 1, 2, 3, 4 được dự tính tăng 5–41% vào năm 2020, 16–35% vào năm 2050 và 25–113% vào năm 2100. Kết quả thực đo tại Copia cho thấy các con số dự báo này không mang tính lý thuyết mà đã hiện hữu.

Dữ liệu nghiên cứu phù hợp để trình bày qua ba dạng biểu đồ: biểu đồ đường diễn biến nhiệt độ trung bình và độ ẩm giai đoạn 2012–2018 để nhận diện điểm bất thường năm 2016; biểu đồ cột chồng so sánh khối lượng ba nhóm vật liệu cháy giữa các trạng thái rừng, đối chiếu ngưỡng phân cấp Gould–Matthews; và biểu đồ cột kép số vụ cháy cùng diện tích cháy giai đoạn 2013–2018 để bộc lộ đỉnh sau sự kiện băng tuyết.

Đề xuất và khuyến nghị

Giảm tải vật liệu cháy sau sự kiện thời tiết cực đoan. Ban quản lý Khu rừng đặc dụng Copia cần tổ chức thu gom, xử lý cành nhánh gãy đổ tại các lâm phần thuộc đai cao trên 1.000m trong vòng 60 ngày kể từ khi băng tan, ưu tiên các ô có bề dày thảm khô vượt 25mm và khối lượng trên 16 tấn/ha. Mục tiêu là hạ khối lượng vật liệu cháy xuống dưới ngưỡng 10 tấn/ha, tương ứng mức nguy cơ trung bình theo thang Gould–Matthews.

Xây dựng hệ thống cảnh báo cháy dựa trên độ ẩm vật liệu cháy. Hạt Kiểm lâm huyện Thuận Châu phối hợp Trạm Khí tượng thủy văn khu vực Tây Bắc thiết lập điểm quan trắc độ ẩm vật liệu cháy tại tối thiểu 6 vị trí trùng với các ô tiêu chuẩn đã lập, vận hành liên tục trong các tháng 12 đến tháng 4 — giai đoạn nguy cơ cháy cao nhất theo dự báo tăng 5–41%. Áp dụng bảng phân cấp cháy rừng theo độ ẩm vật liệu cháy của Bế Minh Châu (1998) làm chuẩn phát cảnh báo.

Xúc tiến tái sinh tự nhiên có tác động tại các lỗ trống. Với 2.673,68 ha rừng phục hồi trạng thái IIa, IIb, cần triển khai phát dọn dây leo, luỗng phát cây bụi chèn ép và tra dặm hạt các loài bản địa chịu lạnh như Pơ mu, Bách xanh, Vối thuốc tại các lỗ trống do băng tuyết. Chỉ tiêu đề xuất là nâng mật độ cây tái sinh triển vọng lên tối thiểu 1.000 cây/ha và tỷ lệ cây phẩm chất tốt trên 50% sau chu kỳ 5 năm, do Ban quản lý chủ trì cùng các tổ bảo vệ rừng thôn bản.

Đa dạng hóa sinh kế nhằm giảm áp lực lên rừng. Ba xã trong khu bảo tồn có tỷ lệ hộ nghèo trung bình 53%, riêng Co Mạ lên tới 58,5% với 564 hộ nghèo. UBND huyện Thuận Châu cần lồng ghép chương trình chi trả dịch vụ môi trường rừng và giao khoán bảo vệ rừng cho hộ dân, hướng tới giảm tỷ lệ hộ nghèo xuống dưới 40% trong 5 năm, đồng thời cắt giảm diện tích canh tác nương rẫy lấn rừng.

Tăng cường tuyên truyền và diễn tập phòng cháy chữa cháy rừng. Tổ chức tối thiểu 2 đợt tuyên truyền mỗi năm tại 19 bản của xã Long Hẹ và các bản của Co Mạ, Chiềng Bôm, kết hợp diễn tập chữa cháy trước mùa khô, hướng tới duy trì kết quả không để xảy ra vụ cháy rừng như xã Chiềng Bôm đã đạt được.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Cán bộ quản lý rừng đặc dụng và kiểm lâm địa bàn. Nhóm này khai thác trực tiếp bộ số liệu khối lượng vật liệu cháy theo từng trạng thái rừng và bảng thống kê số vụ cháy giai đoạn 2013–2018 để xây dựng phương án phòng cháy chữa cháy rừng hàng năm. Các biểu điều tra tuyến, biểu điều tra tầng cây cao và biểu điều tra vật liệu cháy trong luận văn có thể áp dụng nguyên trạng làm mẫu ghi chép hiện trường.

Học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Khoa học môi trường, Lâm học. Luận văn cung cấp một quy trình hoàn chỉnh từ thiết kế 2 tuyến điều tra, lập 6 ô tiêu chuẩn 1.000m², bố trí 5 ô dạng bản 4m² đến xử lý công thức tổ thành với hệ số Ki. Đây là khung phương pháp có thể nhân rộng cho các khu bảo tồn núi cao khác ở Tây Bắc.

Cơ quan hoạch định chính sách ứng phó biến đổi khí hậu cấp tỉnh. Sở Tài nguyên – Môi trường và Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Sơn La có thể sử dụng kết quả như một nghiên cứu điển hình chứng minh tác động của rét dị thường lên hệ sinh thái rừng, phục vụ xây dựng kế hoạch hành động ứng phó cấp tỉnh và phân bổ ngân sách phòng chống thiên tai.

Tổ chức bảo tồn và dự án lâm nghiệp cộng đồng. Các đơn vị triển khai dự án dạng KfW7 — vốn đã khoanh nuôi tái sinh 194,4 ha tại Chiềng Bôm — có thể tham chiếu dữ liệu tổ thành tái sinh và phân bố thảm thực vật theo ba đai độ cao để lựa chọn loài trồng bổ sung phù hợp với từng đai khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

Thời tiết cực đoan được hiểu như thế nào trong luận văn? Thời tiết cực đoan là hiện tượng khí tượng nguy hiểm, bao gồm các kiểu thời tiết trái mùa, khắc nghiệt, không thể dự đoán, có khả năng gây thiệt hại nghiêm trọng. Các dạng gồm vòi rồng, lốc xoáy, mưa đá, giông, bão, sóng thần, sấm sét và băng tuyết. Luận văn tập trung vào băng tuyết — dạng cực đoan đặc thù của vùng núi cao Tây Bắc, cụ thể là đợt rét dưới 0°C tháng 01–02 năm 2016.

Vì sao băng tuyết lại dẫn tới cháy rừng, hai hiện tượng tưởng như trái ngược? Băng tuyết làm gãy đổ cành, thân cây và giết chết lớp thảm tươi dưới tán. Sau khi băng tan, toàn bộ sinh khối chết này khô đi và tích tụ thành lớp vật liệu cháy dày bất thường trên mặt đất. Khi bước vào đợt nắng nóng tháng 4–5, độ ẩm vật liệu giảm mạnh, chỉ cần một nguồn lửa nhỏ từ đốt nương là đủ phát sinh đám cháy lan rộng.

Khu vực nào trong Copia chịu thiệt hại nặng nhất? Đai cao trên 1.000m chịu thiệt hại nặng nhất, nơi tập trung 2.673,68 ha rừng phục hồi trạng thái IIa, IIb thuộc vùng lõi. Nguyên nhân là tầng vượt tán gồm cây cao 25–30m, đường kính trên 80cm với tán rộng 15–20m, diện tích hứng băng lớn nên khối lượng băng bám vượt quá sức chịu của cành.

Rừng có tự phục hồi sau băng tuyết không? Có, ảnh chụp tháng 8 năm 2018 ghi nhận rừng tự nhiên tái sinh rõ rệt tại các khu vực bị băng tuyết năm 2016, tức sau khoảng 30 tháng. Các lỗ trống do cây gãy đổ tạo điều kiện ánh sáng cho lớp cây tái sinh phát triển. Tuy nhiên tốc độ phục hồi phụ thuộc vào việc lâm phần có bị cháy tiếp theo hay không — nơi đã cháy phục hồi chậm hơn đáng kể.

Kết quả nghiên cứu có áp dụng được cho khu vực khác không? Có thể áp dụng cho các khu bảo tồn núi cao Tây Bắc có điều kiện tương đồng: độ cao trên 1.000m, khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa khô từ tháng 10 đến tháng 3, lượng mưa khoảng 1.600mm/năm. Bộ phương pháp điều tra tuyến và phân cấp nguy cơ cháy theo khối lượng vật liệu mang tính phổ quát, chỉ cần hiệu chỉnh ngưỡng theo tổ thành loài địa phương.

Kết luận

  • Khu rừng đặc dụng Copia với 11.365,06 ha và hệ thực vật 492 loài, 338 chi, 121 họ đang chịu tác động rõ rệt của thời tiết cực đoan, trong đó đợt băng tuyết tháng 01–02 năm 2016 là sự kiện gây thiệt hại nghiêm trọng nhất được ghi nhận.
  • Nghiên cứu xác lập được chuỗi tác động dây chuyền băng tuyết → gãy đổ tầng tán → tăng đột biến vật liệu cháy → gia tăng cháy rừng, đây là đóng góp lý luận chính của luận văn.
  • Đai cao trên 1.000m với 2.673,68 ha rừng phục hồi được xác định là vùng ưu tiên bảo vệ do mức tổn thương cao nhất.
  • Bộ giải pháp năm nhóm — giảm tải vật liệu cháy, cảnh báo theo độ ẩm, xúc tiến tái sinh, đa dạng sinh kế và tuyên truyền — cung cấp lộ trình can thiệp cụ thể cho giai đoạn 5 năm tiếp theo.
  • Hướng nghiên cứu tiếp nối cần mở rộng chuỗi quan trắc dài hạn và mô hình hóa mối quan hệ giữa chỉ số khí hậu với khối lượng vật liệu cháy theo mùa.

Các đơn vị quản lý, nhà nghiên cứu và tổ chức bảo tồn quan tâm đến ứng phó biến đổi khí hậu trong lâm nghiệp vùng núi cao có thể tham khảo toàn văn luận văn để khai thác bộ dữ liệu điều tra hiện trường và hệ thống biểu mẫu đi kèm.