Tổng quan luận án

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Khu rừng phòng hộ Nam Ngưm thuộc tỉnh Xiêng Khoảng, Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào (CHDCND Lào) được thành lập năm 2005 với tổng diện tích 289.635 ha. Khu rừng có vị trí quan trọng trong việc phòng hộ, điều tiết nguồn nước cho hai hồ thủy điện Nam Ngưm 1 và Nam Ngưm 2, đồng thời là trung tâm đa dạng sinh học lưu giữ nhiều loài động, thực vật quý hiếm ghi trong Sách Đỏ Lào (RBLs) và Danh lục Đỏ thế giới (IUCN). Tuy nhiên, tài nguyên rừng tại đây chịu sự tàn phá nghiêm trọng, trong đó cháy rừng chiếm trên 80% các vụ xâm hại, làm suy thoái khoảng 2.000 ha rừng; riêng vụ cháy năm 2016 đã gây thiệt hại 230 ha kiểu rừng hỗn giao cây lá rộng với cây lá kim.

Trước thực trạng đó, công tác quản lý và khắc phục hậu quả cháy rừng tại địa phương chủ yếu dừng lại ở việc thống kê diện tích thiệt hại và chữa cháy cơ học. Việc thiếu hiểu biết về cơ sở khoa học cho các biện pháp kỹ thuật lâm sinh dẫn đến tiến trình phục hồi rừng diễn ra chậm chạp. Về mặt lý thuyết, việc lựa chọn hướng tiếp cận và biện pháp kỹ thuật nhằm đẩy nhanh tốc độ phục hồi hệ sinh thái rừng thích ứng với điều kiện tự nhiên bản địa chưa được làm sáng tỏ. Về mặt thực tiễn, chưa có các dữ liệu về đặc trưng cấu trúc, quy luật tái sinh tự nhiên, sự biến động lý hóa tính đất rừng cũng như chưa phân loại được các đối tượng rừng sau cháy theo cấp độ để áp dụng các giải pháp lâm sinh can thiệp phù hợp. Luận án "Nghiên cứu cơ sở khoa học phục hồi rừng sau cháy tại khu rừng phòng hộ Nam Ngưm, nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào" được thực hiện nhằm giải quyết các khoảng trống này.

Mục tiêu nghiên cứu

Luận án xác định hệ thống mục tiêu như sau:

  • Mục tiêu tổng quát: Xác định được một số đặc điểm biến động quần xã thực vật rừng và đất rừng sau khi cháy theo thời gian làm cơ sở khoa học cho việc đánh giá khả năng phục hồi rừng sau cháy tại khu rừng phòng hộ Nam Ngưm, nước CHDCND Lào.
  • Mục tiêu cụ thể:
    1. Xác định được các đặc trưng cơ bản và biến động về các chỉ tiêu cấu trúc của rừng, đất rừng trên kiểu rừng hỗn giao cây lá rộng với cây lá kim sau khi cháy tại khu rừng phòng hộ Nam Ngưm.
    2. Xác định và đề xuất được một số giải pháp nâng cao hiệu quả phục hồi rừng sau cháy áp dụng cho kiểu rừng hỗn giao cây lá rộng với cây lá kim tại khu rừng phòng hộ Nam Ngưm, nước CHDCND Lào.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Quần xã thực vật rừng hỗn giao cây lá rộng với cây lá kim và một số tính chất đất rừng sau vụ cháy năm 2016 tại khu rừng phòng hộ đầu nguồn Nam Ngưm, CHDCND Lào.
  • Phạm vi nội dung: Tập trung vào các đặc điểm cấu trúc tầng cây cao, lớp cây tái sinh, cây bụi thảm tươi, các đặc điểm lý - hóa học đất rừng sau cháy trên khu vực không tác động và khu vực có tác động các biện pháp kỹ thuật lâm sinh.
  • Phạm vi không gian: Khu vực rừng hỗn giao lá rộng với lá kim bị cháy năm 2016 tại rừng phòng hộ Nam Ngưm; kết hợp phân tích mẫu tại Phòng Tiêu bản Thực vật thuộc Viện Khoa học và Công nghệ quốc gia Lào, Phòng Phân tích đất thuộc Viện Nghiên cứu Thống kê Tài nguyên và Môi trường (Bộ Tài nguyên và Môi trường Lào), và Trường Đại học Lâm nghiệp (Việt Nam).
  • Phạm vi thời gian: Quá trình theo dõi, thu thập số liệu thực địa được tiến hành liên tục từ tháng 01/2017 đến năm 2021 (gồm 5 đợt đo đếm hàng năm).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước mà tác giả điểm lại

Tác giả đã hệ thống hóa các tài liệu khoa học liên quan đến cháy rừng, biến động cấu trúc thảm thực vật, diễn thế tái sinh tự nhiên và các giải pháp lâm sinh can thiệp trên thế giới cũng như tại Lào:

Hướng nghiên cứu chính Tác giả, công trình, năm công bố Phát hiện và luận điểm chính được trích dẫn
Khái niệm và phân loại cháy rừng - FAO (2019)
- Phạm Ngọc Hưng (2001); Bế Minh Châu, Phùng Văn Khoa (2002); Bế Minh Châu (2012)
- Key và Benson (2003)
- Quốc hội Lào (Luật Lâm nghiệp 2019)		 Cháy rừng được định nghĩa là đám cháy không kiểm soát tiêu hủy sinh vật rừng. Phân loại theo kiểu cháy gồm: cháy mặt, cháy tán, cháy ngầm. Phân loại theo mức độ tổn thương gồm 4 cấp: không cháy, cháy thấp, cháy trung bình, cháy cao dựa trên chỉ số cháy tổng hợp (CBI).
Quan niệm phục hồi rừng - ITTO (2002, 2019)
- David Lamb (2003); David Lamb, Don Gilmour (2003)		 Phân biệt ba khái niệm: tái tạo (restoration), phục hồi (rehabilitation), cải tạo (reclamation). Trong đó, rehabilitation được chấp nhận rộng rãi vì hướng đến việc đưa hệ sinh thái tới trạng thái ổn định và tăng sản lượng lâm phần thay vì tìm cách khôi phục tuyệt đối trạng thái nguyên sinh.
Tái sinh tự nhiên sau cháy trên thế giới - Lê Đình Thuận (2000)
- Vương Văn Quỳnh và cs (2005)
- Zald và cs (2008)
- Keyser và cs (2008)
- Nguyễn Văn Túc (2011)
- Catry và cs (2013)
- Crotteau và cs (2013)
- Bế Minh Châu và cs (2014)
- Harvey và cs (2016)
- Rother, Veblen (2016)
- Costa và cs (2017)
- Satyam Verma và cs (2017)
- Sonsoles González-De Vega và cs (2018)
- De Andrade và cs (2019)
- Trần Minh Cảnh (2019)		 Cháy rừng làm suy giảm mật độ cây gỗ nhưng kích thích hạt nảy mầm và tái sinh chồi ở các loài chịu lửa (như các loài thông, bạch đàn). Mật độ và thành phần cây tái sinh biến động phụ thuộc vào cấp độ cháy, độ ẩm, cự ly nguồn giống và điều kiện địa hình. Thời gian phục hồi tự nhiên hoàn toàn có thể kéo dài từ hàng chục năm đến gần hai thế kỷ (như rừng Amazon mất 190 năm).
Ứng dụng công nghệ địa không gian (GIS và Viễn thám) - Joseph D. White và cs (1999, 2017)
- Zhang JH, Liu C (2005)
- Margarita Arianoutsou và cs (2011)
- Ran Meng và cs (2014)
- H. Tonbul và cs (2016)
- Trần Quang Bảo và cs (2018)
- Benjamin C. Bright và cs (2019)
- Anastasia Christopoulou và cs (2019)		 Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat, MODIS, Spot, Sentinel kết hợp chỉ số NBR để khoanh vùng, đánh giá mức độ tổn hại và theo dõi biến động thảm thực vật sau cháy rừng trên diện rộng.
Các biện pháp kỹ thuật lâm sinh sau cháy trên thế giới - Dodson và cs (2010)
- Chen W và cs (2014)
- Kristi Parro và cs (2015)
- Mara Zadina và cs (2015)
- Soung-Ryoul Ryu và cs (2017)
- Okan Ürker và cs (2017)
- Enrico Marcolin và cs (2019)		 Các biện pháp như chặt vệ sinh, chặt nuôi dưỡng cây chết đứng, tạo băng ngang cản xói mòn, bón phân, gieo hạt bổ sung giúp rút ngắn đáng kể thời gian phục hồi rừng, thúc đẩy sinh trưởng chiều cao và tăng tỷ lệ cây tái sinh mục đích so với diễn thế tự nhiên thuần túy.
Nghiên cứu thực tế tại CHDCND Lào - Sở Nông Lâm nghiệp tỉnh Xiêng Khoảng (DAFX, 1995)
- Xaivanh Khotthakhun (2008)
- Sovu và cs (2010)
- Chanthon Khothakhun (2015)
- Eshetu Yirdaw và cs (2019)		 Nghiên cứu phục hồi rừng sau chiến tranh tại Savannakhet cho thấy sau 30 năm rừng đạt đa dạng loài nhưng trữ lượng còn thấp; nghiên cứu phục hồi đất nương rẫy bỏ hoang tại Xiêng Khoảng bằng gieo hạt Vối thuốc và Thông ba lá; đánh giá rừng trồng bạch đàn bị cháy tại Savannakhet. Báo cáo của DAFX (1995) thiết lập luận chứng thành lập rừng phòng hộ Nam Ngưm.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Tổng quan tài liệu cho thấy tại CHDCND Lào, các công trình nghiên cứu về tái sinh tự nhiên và thử nghiệm các giải pháp lâm sinh phục hồi rừng sau cháy còn rất khiêm tốn. Tại khu vực rừng phòng hộ Nam Ngưm, chưa có công trình nào đánh giá có hệ thống về:

  1. Đặc điểm biến động cấu trúc rừng và tính chất lý - hóa học đất theo từng cấp độ cháy khác nhau trong nhiều năm liên tục.
  2. Việc phân loại lâm phần sau cháy dựa trên chỉ số cháy CBI kết hợp công nghệ viễn thám để xác định khả năng tự phục hồi.
  3. Thử nghiệm thực địa các giải pháp lâm sinh cụ thể (khoanh nuôi xúc tiến tái sinh, chặt nuôi dưỡng, gieo sạ hạt) làm cơ sở xây dựng hướng dẫn kỹ thuật phục hồi rừng phù hợp với quy chuẩn lâm nghiệp Lào.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Lý thuyết, khái niệm và khung phân tích

  • Khái niệm và cấp độ cháy: Luận án áp dụng khung phân loại cấp độ cháy theo hướng dẫn của Luật Lâm nghiệp Lào năm 2019 và phương pháp đánh giá chỉ số cháy tổng hợp CBI (Composite Burn Index) của Key và Benson (2003), phân chia thành: Cháy thấp (CBI ≤ 20%), Cháy trung bình (20% < CBI ≤ 80%), và Cháy cao (CBI > 80%).
  • Quan niệm phục hồi hệ sinh thái rừng: Vận dụng lý thuyết phục hồi rừng (rehabilitation) của ITTO (2002, 2019) và khung lý thuyết của David Lamb và Don Gilmour (2003) về thúc đẩy diễn thế tiến hóa, gia tăng sinh khối, điều chỉnh cấu trúc và quản lý yếu tố rào cản do con người hoặc điều kiện hoàn cảnh gây ra.
  • Khung logic nghiên cứu 4 bước:
    • Bước 1: Đánh giá hiện trạng rừng, cháy rừng và các nguyên nhân gây cháy rừng khu vực nghiên cứu.
    • Bước 2: Đánh giá biến động cấu trúc, tái sinh và tính chất đất rừng sau cháy theo các đối tượng xác định.
    • Bước 3: Phân chia đối tượng theo đặc trưng phục hồi (cấu trúc, tái sinh, đất rừng).
    • Bước 4: Đề xuất các biện pháp tác động phục hồi rừng sau cháy theo đặc trưng đối tượng được phân chia.

Phương pháp nghiên cứu cụ thể

Luận án phối hợp phương pháp điều tra lâm học truyền thống, công nghệ viễn thám - GIS và thực nghiệm hiện trường:

Bố trí hệ thống 21 OTC cố định (2.000 m2) + 105 ODB (25 m2) + 7 phẫu diện đất (2017-2021)

  1. Ứng dụng viễn thám và GIS xác định cấp độ cháy:

    • Dữ liệu vệ tinh: Sử dụng 2 cảnh ảnh Landsat 8 OLI/TIRS trên nền tảng Google Earth Engine (GEE), gồm ảnh trước cháy (01/07/2016) và ảnh sau cháy (12/11/2016), tỷ lệ mây che phủ dưới 10%.
    • Tính toán chỉ số NBR (Normalized Burn Ratio), sau đó đối chiếu tương quan tuyến tính với chỉ số CBI khảo sát từ 35 ô tiêu chuẩn (OTC) tạm thời (diện tích 2.000 m2/OTC) lập vào tháng 12/2016.
    • Sử dụng phần mềm ArcGIS 10.1 để thành lập bản đồ phân vùng cấp độ cháy năm 2016.

  2. Bố trí thí nghiệm và điều tra thực địa:

    • Luận án thiết lập 21 OTC điển hình bán cố định (diện tích 2.000 m2/ô, kích thước 40 m x 50 m) và 7 phẫu diện đất tại 3 khu vực có điều kiện tương đồng về độ dốc, hướng phơi:
      • Khu vực 1 (Theo dõi tự nhiên): 9 OTC trên 3 cấp độ cháy không can thiệp biện pháp kỹ thuật (3 Cháy thấp, 3 Cháy trung bình, 3 Cháy cao).
      • Khu vực 2 (Thực nghiệm lâm sinh): 9 OTC thử nghiệm 3 biện pháp kỹ thuật (3 ô Khoanh nuôi xúc tiến tái sinh trên cấp cháy thấp; 3 ô Chặt nuôi dưỡng trên cấp cháy trung bình; 3 ô Gieo sạ hạt cây bản địa trên cấp cháy cao). Mỗi mô hình thực nghiệm có quy mô 2 ha.
      • Khu vực 3 (Khu đối chứng): 3 OTC trên lâm phần không bị cháy liền kề.
    • Trên mỗi OTC, thiết lập 5 ô dạng bản (ODB) diện tích 25 m2 (5 m x 5 m) tại 4 góc và chính tâm để điều tra tầng cây tái sinh, cây bụi và thảm tươi.

  3. Kỹ thuật thu thập và đo đếm số liệu:

    • Tầng cây cao: Gắn thẻ nhôm dập số thứ tự cố định cho toàn bộ cây gỗ có đường kính ngang ngực $D_{1.3} \ge 6\text{ cm}$. Đo đường kính $D_{1.3}$ bằng thước kẹp kính, chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) bằng máy đo cao laser Nikon Forestry Pro. Phân cấp chất lượng cây thành 2 cấp: Đạt phẩm chất (AB) và Không đạt phẩm chất (C). Đo đếm 5 đợt vào tháng 3 các năm từ 2017 đến 2021.
    • Lớp cây tái sinh: Đánh số toàn bộ cây tái sinh ($D_{1.3} < 6\text{ cm}$) gồm cây chồi, cây hạt và cây mạ trong 105 ODB. Đo chiều cao bằng thước mét hoặc máy laser. Đánh giá chất lượng hình thái theo 2 cấp (AB và C) và xác định nguồn gốc (chồi/hạt).
    • Độ tàn che: Xác định bằng phương pháp mạng lưới 100 điểm ngắm thẳng đứng trên mỗi OTC.
    • Đất rừng: Đào 7 phẫu diện đất đại diện; lấy mẫu đất tầng mặt (0 - 20 cm) tại 2 thời điểm: tháng 3/2017 (ngay sau khi lập ô) và tháng 3/2021 (sau 4 năm theo dõi). Phân tích các chỉ tiêu: thành phần cơ giới, hàm lượng mùn tổng số, đạm tổng số ($N%$), lân tổng số ($P_2O_5%$), kali tổng số ($K_2O%$), độ chua ($pH_{KCl}$) và độ xốp đất.

Nguồn tư liệu và dữ liệu

  • Dữ liệu sơ cấp: Số liệu đo đếm trực tiếp 5 năm (2017-2021) trên 21 OTC, 105 ODB và kết quả phân tích 7 phẫu diện đất; các mẫu tiêu bản thực vật được định danh tại Viện Khoa học và Công nghệ quốc gia Lào và Trường Đại học Lâm nghiệp.
  • Dữ liệu thứ cấp: Báo cáo thống kê cháy rừng giai đoạn 2010-2020 của Chi cục Kiểm lâm tỉnh Xiêng Khoảng, Phòng Nông Lâm nghiệp huyện và Ban Quản lý rừng phòng hộ Nam Ngưm; hồ sơ thành lập rừng phòng hộ (DAFX, 1995); ảnh vệ tinh Landsat 8 tải từ Google Earth Engine.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương này tổng thuật toàn diện các cơ sở lý luận và thực tiễn về cháy rừng và phục hồi rừng:

  • Làm rõ các định nghĩa về cháy rừng theo FAO, Luật Lâm nghiệp Lào và các nhà khoa học Việt Nam; phân loại 3 kiểu cháy (mặt, tán, ngầm) và 3 cấp độ cháy dựa trên chỉ số CBI.
  • Phân tích quan niệm phục hồi rừng (rehabilitation theo ITTO, Lamb & Gilmour) và xác định khung tiêu chí đánh giá phục hồi thành công gồm 4 thành phần: lý - hóa tính đất, tầng cây cao, lớp cây tái sinh và cây bụi thảm tươi.
  • Khái quát 34 công trình nghiên cứu điển hình trong nước và quốc tế về động thái thảm thực vật sau cháy, tác động của các biện pháp lâm sinh (chặt nuôi dưỡng, xúc tiến tái sinh, gieo hạt), và việc ứng dụng viễn thám GIS.
  • Xác định rõ 3 khoảng trống nghiên cứu tại khu rừng phòng hộ Nam Ngưm để làm cơ sở triển khai đề tài.

Chương 2: Nội dung, phương pháp và điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết phương pháp luận, các bước kỹ thuật và đặc điểm khu vực khảo sát:

  • Trình bày vị trí địa lý, địa hình núi cao chia cắt, đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa có mùa khô kéo dài, mạng lưới thủy văn của lưu vực sông Nam Ngưm thuộc tỉnh Xiêng Khoảng.
  • Thống kê phương pháp điều tra trạng thái rừng trên 2 kiểu rừng chính (Rừng hỗn giao cây lá rộng thường xanh và Rừng hỗn giao cây lá rộng với cây lá kim) với 30 OTC ban đầu (15 OTC/kiểu rừng phân theo trạng thái giàu, trung bình, nghèo).
  • Quy trình giải đoán ảnh Landsat 8, tính chỉ số NBR, xây dựng tương quan với 35 OTC khảo sát chỉ số CBI để thành lập bản đồ phân cấp cháy cho trận cháy năm 2016.
  • Thiết kế chi tiết hệ thống 21 OTC theo dõi thực địa 5 năm, 105 ODB và 7 phẫu diện đất, cùng quy trình kỹ thuật bố trí 3 mô hình thực nghiệm lâm sinh (quy mô 2 ha/mô hình).

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả định lượng thu thập qua 5 năm theo dõi:

  1. Hiện trạng rừng, tình hình cháy rừng và cấp độ vụ cháy năm 2016:

    • Thống kê diễn biến cháy rừng giai đoạn 2010 - 2020 tại khu rừng phòng hộ Nam Ngưm: xác định các nguyên nhân chủ yếu do đốt nương làm rẫy, săn bắt động vật hoang dã, sử dụng lửa bất cẩn của người dân địa phương.
    • Kết quả phân vùng trận cháy năm 2016 (quy mô 230 ha) bằng ảnh vệ tinh và chỉ số CBI: chia thành 3 cấp độ cháy rõ rệt (Cháy thấp, Cháy trung bình, Cháy cao).

  2. Biến động đất rừng và cấu trúc thảm thực vật theo thời gian trên các cấp độ cháy không can thiệp:

    • Tính chất lý - hóa học đất: Lửa rừng làm thay đổi độ xốp, làm tăng tạm thời độ pH và hàm lượng tro khoáng ngay sau cháy, nhưng làm suy giảm mạnh hàm lượng mùn, đạm tổng số ($N$), lân tổng số ($P_2O_5$) và kali tổng số ($K_2O$). Sau 4 năm, đất ở cấp cháy thấp và trung bình có xu hướng phục hồi dần các chỉ tiêu dinh dưỡng, trong khi cấp cháy cao phục hồi rất chậm do xói mòn bề mặt.
    • Tầng cây cao: Tỷ lệ cây chết đứng và suy giảm mật độ tỷ lệ thuận với cấp độ cháy. Ở cấp cháy cao, tầng tán bị phá hủy gần như hoàn toàn (độ tàn che giảm sâu). Số lượng loài và mức độ phong phú loài phục hồi chậm theo thời gian.
    • Lớp cây tái sinh và cây bụi thảm tươi: Cấp độ cháy quyết định mật độ và nguồn gốc cây tái sinh. Cấp cháy thấp duy trì mật độ tái sinh hạt tốt; cấp cháy trung bình ưu thế tái sinh chồi; cấp cháy cao bị thảm tươi, cỏ dại lấn át, mật độ cây gỗ tái sinh thấp và chiều cao sinh trưởng phân hóa mạnh.

  3. Hiệu quả của các biện pháp kỹ thuật lâm sinh thử nghiệm:

    • Biện pháp khoanh nuôi, xúc tiến tái sinh tự nhiên (trên cấp cháy thấp): Duy trì tốt tính chất đất, thúc đẩy mật độ cây tái sinh đạt phẩm chất tốt (AB), nâng cao độ tàn che lâm phần nhanh hơn khu vực không tác động.
    • Biện pháp chặt nuôi dưỡng, vệ sinh rừng (trên cấp cháy trung bình): Việc loại bỏ cây chết cháy, cành gãy mục và cây bụi cạnh tranh giúp cải thiện ánh sáng, giảm nguồn vật liệu cháy, kích thích cây tái sinh chồi và hạt sinh trưởng mạnh về chiều cao và đường kính.
    • Biện pháp gieo sạ hạt cây bản địa (trên cấp cháy cao): Tạo ra lớp cây mạ và cây con mới của các loài cây mục đích, cải thiện thành phần loài so với khu vực để tự nhiên bị cỏ dại chiếm lĩnh.

  4. Đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh và quản lý phục hồi:

    • Lựa chọn danh mục các loài cây mục đích bản địa có khả năng chống chịu lửa rừng, sinh trưởng tốt để đưa vào các giải pháp phục hồi.
    • Xây dựng bảng tiêu chí phân chia đối tượng rừng sau cháy dựa trên mật độ tầng cây cao còn lại, mật độ và chất lượng cây tái sinh mục đích.
    • Đề xuất quy trình kỹ thuật lâm sinh tương ứng cho từng cấp độ cháy và các giải pháp quản lý, phòng cháy chữa cháy rừng (PCCCR) bền vững cho khu rừng phòng hộ Nam Ngưm.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về lý luận và khoa học

  • Cung cấp dẫn liệu khoa học có hệ thống và định lượng về quy luật biến động các chỉ tiêu cấu trúc lâm phần (tầng cây cao, lớp cây tái sinh, cây bụi thảm tươi) và các chỉ tiêu lý - hóa học đất theo thời gian 5 năm (2017-2021) trên từng cấp độ cháy riêng biệt tại kiểu rừng hỗn giao cây lá rộng với cây lá kim ở Lào.
  • Xác lập cơ sở khoa học cho việc kết hợp chỉ số viễn thám NBR (ảnh Landsat 8) và chỉ số hiện trường CBI trong phân vùng cấp độ cháy rừng tại CHDCND Lào, làm tiền đề cho việc chẩn đoán nhanh mức độ suy thoái hệ sinh thái sau cháy.
  • Chứng minh bằng thực nghiệm mức độ sai khác về khả năng tự phục hồi so với phục hồi có tác động lâm sinh, làm rõ vai trò của các biện pháp can thiệp kỹ thuật trong việc định hướng diễn thế sinh thái sau cháy.

Đóng góp mới về thực tiễn và giải pháp đề xuất

  • Xây dựng bản đồ phân vùng cấp độ cháy cho vụ cháy trọng điểm năm 2016 tại khu rừng phòng hộ Nam Ngưm phục vụ công tác quy hoạch phục hồi.
  • Xây dựng khung phân chia đối tượng tác động lâm sinh cụ thể dựa trên cấp độ cháy và mật độ cây mục đích:
    • Đối tượng cấp cháy thấp: Áp dụng biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt, khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên không trồng bổ sung.
    • Đối tượng cấp cháy trung bình: Áp dụng biện pháp chặt nuôi dưỡng, dọn vệ sinh cây chết cháy, cành khô mục kết hợp xúc tiến tái sinh tự nhiên và điều tiết tầng cây bụi cạnh tranh.
    • Đối tượng cấp cháy cao: Áp dụng biện pháp xử lý thực bì cục bộ, gieo sạ hạt hoặc trồng bổ sung các loài cây gỗ bản địa mục đích có khả năng thích nghi và chống chịu lửa rừng.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý, phối hợp liên ngành và nâng cao năng lực PCCCR cho Ban Quản lý rừng phòng hộ Nam Ngưm và Chi cục Kiểm lâm tỉnh Xiêng Khoảng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án

  • Địa bàn nghiên cứu thực nghiệm mới tập trung tại khu vực rừng hỗn giao cây lá rộng với cây lá kim thuộc rừng phòng hộ Nam Ngưm, tỉnh Xiêng Khoảng, chưa mở rộng sang các kiểu rừng đặc thù khác của Lào như rừng khộp (Dipterocarpaceae) hay rừng thuần loài lá kim.
  • Thời gian theo dõi diễn thế thực địa là 5 năm (2017-2021); đây là khoảng thời gian đủ để đánh giá giai đoạn đầu của tái sinh và biến động dinh dưỡng đất tầng mặt, nhưng chưa đủ để đánh giá toàn diện chu kỳ sinh trưởng thành rừng hoàn chỉnh của tầng cây cao.
  • Phân tích tính chất đất rừng mới tập trung ở tầng đất mặt (0 - 20 cm) và một số chỉ tiêu hóa - lý cơ bản, chưa phân tích chuyên sâu về hệ vi sinh vật đất và trữ lượng carbon hữu cơ sau cháy.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Tiếp tục duy trì hệ thống 21 OTC cố định để theo dõi động thái sinh trưởng, trữ lượng và sự biến đổi cấu trúc tầng tán trong các giai đoạn khép tán tiếp theo (10 - 20 năm).
  • Mở rộng thử nghiệm các biện pháp kỹ thuật lâm sinh trên các kiểu thảm thực vật khác bị cháy tại các vùng sinh thái Bắc, Trung và Nam Lào.
  • Nghiên cứu sâu hơn về đặc tính sinh học, khả năng tích lũy vật liệu cháy và tính kháng lửa của từng loài cây bản địa phục vụ công tác thiết kế băng xanh cản lửa phòng chống cháy rừng.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên ngành lâm học và quản lý tài nguyên rừng:

  • Đối với cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Bộ Nông Lâm nghiệp Lào (MAFL), Sở Nông Lâm nghiệp tỉnh Xiêng Khoảng (DAFX) và Ban Quản lý rừng phòng hộ Nam Ngưm có thể sử dụng các tiêu chí phân cấp và hướng dẫn kỹ thuật của luận án để ban hành quy trình phục hồi rừng sau cháy chuẩn hóa cho hệ thống rừng phòng hộ toàn quốc.
  • Đối với giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Cung cấp tài liệu tham khảo phương pháp luận kết hợp công nghệ địa không gian (GEE, Landsat 8, NBR) với phương pháp điều tra lâm học truyền thống (OTC, CBI) trong nghiên cứu sinh thái rừng và lâm sinh học nhiệt đới.
  • Các phần nội dung đáng tham khảo nhất:
    1. Quy trình tích hợp chỉ số NBR và CBI để lập bản đồ cấp độ cháy rừng.
    2. Hệ thống bảng số liệu theo dõi 5 năm về biến động chất đất và sinh trưởng cây tái sinh.
    3. Khung phân chia đối tượng và hướng dẫn kỹ thuật can thiệp lâm sinh trên 3 cấp độ cháy.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án sử dụng phương pháp nào để phân chia cấp độ cháy rừng tại khu vực nghiên cứu?

Luận án kết hợp đánh giá chỉ số cháy tổng hợp CBI (Composite Burn Index) theo phương pháp của Key và Benson (2003) trên 35 ô tiêu chuẩn tạm thời với việc xử lý ảnh viễn thám Landsat 8 (tính chỉ số đốt cháy chuẩn hóa NBR) trên nền tảng Google Earth Engine. Cấp độ cháy được chia làm 3 cấp: Cháy thấp (CBI ≤ 20%), Cháy trung bình (20% < CBI ≤ 80%) và Cháy cao (CBI > 80%).

2. Hệ thống ô tiêu chuẩn thực địa được thiết kế và theo dõi như thế nào trong giai đoạn 2017 - 2021?

Tác giả thiết lập 21 ô tiêu chuẩn (OTC) bán cố định với diện tích 2.000 m2/ô (gồm 9 OTC không tác động trên 3 cấp cháy, 9 OTC thực nghiệm 3 biện pháp kỹ thuật lâm sinh trên 3 cấp cháy, và 3 OTC đối chứng không cháy). Mỗi OTC bố trí 5 ô dạng bản (ODB) diện tích 25 m2 để đo cây tái sinh, cây bụi và 1 phẫu diện đất tầng 0 - 20 cm. Việc đo đếm được tiến hành cố định hàng năm vào tháng 3 qua 5 đợt (2017, 2018, 2019, 2020, 2021).

3. Ba biện pháp kỹ thuật lâm sinh được thử nghiệm trong luận án gồm những gì?

Ba biện pháp kỹ thuật lâm sinh thử nghiệm (quy mô 2 ha/biện pháp) gồm:

  1. Khoanh nuôi, xúc tiến tái sinh tự nhiên trên cấp cháy thấp.
  2. Chặt nuôi dưỡng, vệ sinh rừng (loại bỏ cây chết cháy, cành gãy, điều tiết cây bụi cạnh tranh) trên cấp cháy trung bình.
  3. Gieo sạ hạt các loài cây gỗ bản địa mục đích trên cấp cháy cao.

4. Kết quả nghiên cứu chỉ ra sự biến động của đất rừng sau cháy diễn ra như thế nào?

Ngay sau khi cháy, đất rừng có sự gia tăng độ pH và tro khoáng tạm thời, nhưng hàm lượng mùn, đạm ($N$), lân ($P_2O_5$) và kali ($K_2O$) bị suy giảm. Sau 4 năm theo dõi (2017-2021), các chỉ tiêu hóa - lý tính đất ở cấp cháy thấp và trung bình từng bước phục hồi tiệm cận khu đối chứng, trong khi ở cấp cháy cao đất bị rửa trôi mạnh, độ xốp và hàm lượng dinh dưỡng phục hồi rất chậm nếu không có biện pháp tác động che phủ.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Sing Soupanaya đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc phục hồi kiểu rừng hỗn giao cây lá rộng với cây lá kim sau cháy tại khu rừng phòng hộ Nam Ngưm, CHDCND Lào. Bằng việc kết hợp phương pháp viễn thám - GIS với hệ thống theo dõi thực địa 5 năm trên 21 ô tiêu chuẩn, tác giả đã định lượng được quy luật biến động cấu trúc rừng và tính chất đất theo từng cấp độ cháy. Các kết quả thực nghiệm là căn cứ khoa học trực tiếp để đề xuất khung giải pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp (khoanh nuôi xúc tiến tái sinh, chặt nuôi dưỡng, gieo sạ hạt bản địa), đóng góp thiết thực cho công tác quản lý, phòng cháy chữa cháy và phục hồi rừng bền vững tại Lào.