Tổng quan nghiên cứu

Hệ sinh thái rừng ngập mặn (RNM) đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bờ biển, duy trì đa dạng sinh học và hỗ trợ sinh kế cho cư dân ven biển. Tại xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh, với diện tích khoảng 2.800 ha đất ngập nước, RNM là một trong những hệ sinh thái chính có giá trị sinh thái và kinh tế cao. Tuy nhiên, hệ sinh thái này đang chịu áp lực lớn từ các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội, khai thác tài nguyên không kiểm soát, cùng với tác động của biến đổi khí hậu, dẫn đến suy giảm diện tích và chất lượng rừng. Nghiên cứu diễn biến lớp phủ thực vật của hệ sinh thái RNM tại Đồng Rui trong giai đoạn 1990 – 2022 nhằm đánh giá sự biến động, xác định nguyên nhân và đề xuất các giải pháp bảo tồn, phát triển bền vững là rất cần thiết.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng công nghệ địa không gian, bao gồm viễn thám (RS), hệ thống thông tin địa lý (GIS) và thiết bị bay không người lái (UAV), để phân tích hiện trạng và biến động lớp phủ thực vật RNM qua các thời điểm 1990, 2000, 2010 và 2022. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ xã Đồng Rui với các điều kiện tự nhiên đặc trưng của vùng đất ngập nước ven biển miền Bắc Việt Nam. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp dữ liệu khoa học chính xác phục vụ công tác quản lý tài nguyên mà còn góp phần nâng cao nhận thức cộng đồng và các nhà quản lý về tầm quan trọng của bảo tồn RNM.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết hệ sinh thái (Ecosystem Theory): Nhấn mạnh tính toàn vẹn, cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái RNM, trong đó lớp phủ thực vật là thành phần quan trọng phản ánh sức khỏe và sự biến động của hệ sinh thái.
  • Mô hình phân tích cảnh quan (Landscape Ecology): Tiếp cận cảnh quan giúp đánh giá sự biến động không gian và thời gian của lớp phủ thực vật, đồng thời xác định các yếu tố ảnh hưởng từ môi trường tự nhiên và hoạt động nhân sinh.
  • Lý thuyết công nghệ địa không gian (Geotechnology): Ứng dụng GIS, RS và UAV để thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu không gian phục vụ đánh giá biến động lớp phủ thực vật.

Các khái niệm chính bao gồm: Đất ngập nước ven biển, rừng ngập mặn, chỉ số thực vật NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), GNDVI (Green NDVI), phân loại ảnh viễn thám, và thuật toán phân loại Random Forest.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng ảnh viễn thám đa thời gian gồm SPOT-2 (1990), SPOT-4 (2000, 2010) và Sentinel-2 (2022) với độ phân giải từ 10 đến 20 m, kết hợp ảnh UAV đa phổ có độ phân giải cao phục vụ phân tích chi tiết lớp phủ thực vật. Dữ liệu thực địa gồm 184 mẫu khóa giải đoán ảnh được kiểm chứng thực tế tại Đồng Rui.
  • Phương pháp phân tích: Ảnh viễn thám được xử lý và phân đoạn bằng phần mềm eCognition Developer v9.1, áp dụng thuật toán phân loại Random Forest để phân loại lớp phủ thực vật. Độ chính xác phân loại được đánh giá qua ma trận sai số và hệ số Kappa, đảm bảo độ chính xác tổng thể trên 75%. Phân tích biến động lớp phủ thực vật được thực hiện bằng cách chồng xếp các bản đồ lớp phủ các năm tương ứng trong phần mềm ArcGIS 10.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu ảnh viễn thám cho các năm 1990, 2000, 2010 và 2022; khảo sát thực địa tháng 7/2022; phân tích và đánh giá biến động lớp phủ thực vật trong giai đoạn 1990 – 2022.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Biến động diện tích lớp phủ thực vật RNM: Diện tích RNM tại xã Đồng Rui có sự biến động rõ rệt qua các giai đoạn. Giai đoạn 1990 – 2000, diện tích giảm khoảng 5%, chủ yếu do khai thác và chuyển đổi đất. Giai đoạn 2000 – 2010, diện tích tăng trở lại khoảng 8%, nhờ các hoạt động trồng rừng và phục hồi. Giai đoạn 2010 – 2022 tiếp tục tăng khoảng 12%, với diện tích rừng trồng chiếm ưu thế. Tổng diện tích RNM năm 2022 đạt khoảng 1.400 ha.
  2. Chỉ số thực vật NDVI và GNDVI: Giá trị NDVI trung bình tại các khu vực bay UAV tháng 7 và tháng 11/2022 dao động từ 0,45 đến 0,65, phản ánh mức độ che phủ thực vật tốt. Giá trị GNDVI cũng cho thấy sự tăng trưởng thực vật ổn định, đặc biệt tại các khu vực rừng trồng.
  3. Độ chính xác phân loại: Độ chính xác tổng thể của bản đồ lớp phủ thực vật đạt trên 85%, hệ số Kappa từ 0,78 đến 0,85 qua các năm, cho thấy phương pháp phân loại và giải đoán ảnh có độ tin cậy cao.
  4. Ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên và nhân sinh: Sự biến động lớp phủ thực vật chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như biến đổi khí hậu, thủy triều, xâm nhập mặn, cùng với các hoạt động nuôi trồng thủy sản, khai thác rừng và phát triển hạ tầng.

Thảo luận kết quả

Sự biến động diện tích RNM tại Đồng Rui phản ánh xu hướng phục hồi tích cực trong những năm gần đây, phù hợp với các chính sách bảo tồn và phát triển bền vững của địa phương. So sánh với các nghiên cứu tại các vùng đất ngập nước ven biển khác ở Việt Nam và quốc tế, kết quả cho thấy việc ứng dụng công nghệ địa không gian giúp nâng cao độ chính xác trong đánh giá hiện trạng và biến động hệ sinh thái. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi diện tích RNM qua các giai đoạn sẽ minh họa rõ nét xu hướng phục hồi và suy giảm từng giai đoạn. Bảng phân tích chỉ số NDVI và GNDVI theo mùa cũng giúp nhận diện các khu vực có sức sống thực vật mạnh hoặc yếu, từ đó hỗ trợ định hướng quản lý.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường giám sát và quản lý bằng công nghệ địa không gian: Áp dụng thường xuyên UAV và ảnh vệ tinh đa phổ để theo dõi biến động lớp phủ thực vật, nâng cao độ chính xác và kịp thời phát hiện các thay đổi bất thường. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh, thời gian: liên tục hàng năm.
  2. Phát triển các mô hình trồng rừng ngập mặn bền vững: Khuyến khích trồng rừng kết hợp với phục hồi tự nhiên, ưu tiên các loài thực vật đặc trưng như Kandelia candel, Rhizophora stylosa. Chủ thể thực hiện: UBND xã Đồng Rui, các tổ chức cộng đồng, thời gian: 3-5 năm.
  3. Xây dựng chính sách hỗ trợ sinh kế bền vững cho cộng đồng: Phát triển các hoạt động nuôi trồng thủy sản thân thiện môi trường, giảm áp lực khai thác rừng, đồng thời nâng cao nhận thức bảo vệ RNM. Chủ thể thực hiện: UBND huyện Tiên Yên, các tổ chức phi chính phủ, thời gian: 2-4 năm.
  4. Tăng cường công tác truyền thông và giáo dục môi trường: Tổ chức các chương trình tuyên truyền, đào tạo về giá trị và bảo vệ RNM cho người dân địa phương, đặc biệt là các hộ dân sống gần rừng. Chủ thể thực hiện: UBND xã Đồng Rui, các trường học, thời gian: liên tục.
  5. Hoàn thiện hệ thống pháp lý và cơ chế quản lý: Rà soát, bổ sung các quy định về bảo vệ RNM, tăng cường kiểm tra, xử lý vi phạm, đảm bảo sự phối hợp hiệu quả giữa các cấp chính quyền. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường, UBND huyện Tiên Yên, thời gian: 1-3 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý tài nguyên và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, kế hoạch bảo tồn và phát triển bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn tại địa phương.
  2. Các nhà nghiên cứu và học viên cao học: Tham khảo phương pháp ứng dụng công nghệ địa không gian trong nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật, từ đó phát triển các đề tài nghiên cứu liên quan.
  3. Cộng đồng dân cư ven biển: Nâng cao nhận thức về giá trị của rừng ngập mặn, áp dụng các giải pháp sinh kế bền vững, góp phần bảo vệ môi trường sống.
  4. Tổ chức phi chính phủ và các dự án bảo tồn: Áp dụng dữ liệu và đề xuất giải pháp để triển khai các chương trình phục hồi và bảo vệ rừng ngập mặn hiệu quả tại khu vực Đồng Rui và các vùng tương tự.

Câu hỏi thường gặp

  1. Công nghệ địa không gian giúp gì trong nghiên cứu rừng ngập mặn?
    Công nghệ địa không gian như viễn thám, GIS và UAV cung cấp dữ liệu không gian chính xác, giúp theo dõi biến động lớp phủ thực vật, đánh giá sức khỏe rừng và hỗ trợ quản lý tài nguyên hiệu quả.

  2. Chỉ số NDVI và GNDVI phản ánh điều gì về rừng ngập mặn?
    NDVI và GNDVI là các chỉ số thực vật đo lường mức độ xanh và sức sống của thảm thực vật, giúp đánh giá sự phát triển và biến động của lớp phủ thực vật trong hệ sinh thái rừng ngập mặn.

  3. Nguyên nhân chính gây biến động lớp phủ thực vật tại Đồng Rui là gì?
    Biến động chủ yếu do tác động của hoạt động khai thác thủy sản, chuyển đổi đất, xây dựng đầm nuôi trồng thủy sản không hợp lý, cùng với ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và thủy triều.

  4. Phương pháp phân loại ảnh nào được sử dụng trong nghiên cứu?
    Thuật toán Random Forest được áp dụng để phân loại ảnh viễn thám sau khi phân đoạn, giúp nâng cao độ chính xác phân loại lớp phủ thực vật.

  5. Làm thế nào để cộng đồng tham gia bảo vệ rừng ngập mặn?
    Cộng đồng có thể tham gia qua các hoạt động trồng rừng, giám sát, tuân thủ quy định bảo vệ rừng, đồng thời phát triển sinh kế bền vững dựa trên tài nguyên rừng ngập mặn.

Kết luận

  • Ứng dụng công nghệ địa không gian đã cung cấp dữ liệu chính xác và kịp thời về biến động lớp phủ thực vật hệ sinh thái rừng ngập mặn xã Đồng Rui trong giai đoạn 1990 – 2022.
  • Diện tích rừng ngập mặn có xu hướng phục hồi tích cực trong những năm gần đây, tuy nhiên vẫn chịu nhiều áp lực từ hoạt động nhân sinh và biến đổi khí hậu.
  • Chỉ số NDVI và GNDVI là công cụ hiệu quả để đánh giá sức khỏe và sự phát triển của lớp phủ thực vật trong hệ sinh thái rừng ngập mặn.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý, bảo tồn và phát triển bền vững dựa trên kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.
  • Khuyến nghị tiếp tục ứng dụng công nghệ địa không gian trong giám sát và quản lý tài nguyên rừng ngập mặn, đồng thời tăng cường sự tham gia của cộng đồng và hoàn thiện chính sách pháp luật.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời mở rộng nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian cho các vùng rừng ngập mặn khác nhằm bảo vệ và phát triển bền vững hệ sinh thái quan trọng này.