TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tổng quan về rừng ngập mặn
2.1.1 Khái niệm rừng ngập mặn
Rừng ngập mặn là quần xã thực vật phát triển ở vùng ven biển và cửa sông, nơi chịu ảnh hưởng của thủy triều tại các khu vực nhiệt đới và á nhiệt đới Trên thế giới, loại rừng này được gọi bằng nhiều tên khác nhau như "rừng ven biển" và "rừng ở vùng thủy triều" Tại Việt Nam, các nhà khoa học thống nhất sử dụng thuật ngữ "Rừng ngập mặn" để chỉ loại hình sinh thái đặc biệt này.
Theo Phan Nguyên Hồng (1999), cây ngập mặn phát triển ở khu vực chuyển tiếp giữa biển và đất liền, nơi mà các yếu tố sinh thái ảnh hưởng đến sự phân bố của chúng Những cây này bao gồm các loại gỗ và bụi thường xanh, thuộc nhiều họ khác nhau nhưng có yêu cầu sinh cảnh tương tự Rừng ngập mặn là kiểu thảm thực vật đặc trưng cho vùng ven biển nhiệt đới và á nhiệt đới.
Theo Thái Văn Trừng (1999) định nghĩa kiểu phụ thổ nhưỡng rừng ngập mặn là đất mặn bùn lầy, thường xuyên bị ngập nước biển Đất này chủ yếu chứa muối NaCl cùng với các loại muối khác với tỷ lệ thấp hơn.
2.1.2 Vai trò của rừng ngập mặn
Rừng ngập mặn có vai trò rất lớn đối với tự nhiên và cả đời sống con người a) Vai trò đối với tài nguyên và môi trường
Rừng ngập mặn là nơi cƣ trú và cung câp nguồn thức ăn cho các quần thể sinh vật của sông, ven biển
Rừng ngập mặn có tác dụng phân hủy chất thải, giảm thiểu ô nhiễm môi trường cửa sông, ven biển
4 Điều hòa khí hậu, mở rộng diện tích đất bồi, hạn chế xói mòn sạt lở, xâm nhập mặn và tác hại của gió bão
Rừng ngập mặn có vai trò thiết yếu trong việc bảo vệ đê ven biển, giúp ngăn chặn sóng biển và bảo vệ sản xuất nông nghiệp tại các khu vực ven biển Hơn nữa, rừng ngập mặn còn góp phần mở rộng đất liền thông qua quá trình bồi tụ lấn biển, mang lại lợi ích kinh tế và xã hội đáng kể cho cộng đồng.
Rừng ngập mặn là hệ sinh thái quan trọng, nơi cư trú của nhiều loại hải sản giá trị như tôm, cua và cá, cung cấp nguồn lợi hải sản phong phú cho người dân Bên cạnh việc khai thác hải sản, người dân còn tận dụng nguồn thức ăn dồi dào từ rừng ngập mặn để phát triển các hoạt động nuôi trồng thủy sản như tôm, cá, ngao và sò.
Rừng ngập mặn đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, cung cấp không chỉ nguồn tài nguyên gỗ mà còn đa dạng hải sản và các sản phẩm lâm sản quý giá, đáp ứng nhu cầu thị trường.
Rừng ngập mặn Việt Nam không chỉ cung cấp gỗ mà còn nhiều tài nguyên quý giá khác Tài nguyên lâm sản ngoài gỗ bao gồm 30 loài cây cung cấp gỗ, than và củi; 21 loài cây làm diệc liệu cho con người; 21 loài cây có hoa nuôi ong mật; 14 loài cây cho tannin; 9 loài cây chủ thả cánh kiến đỏ; 24 loài cây cung cấp phân xanh cải tạo đất; và 1 loài cây sản xuất nhựa để chế biến nước giải khát, đường và cồn.
1984, 1993)[5] [36] Rừng ngập mặn còn mang lại thu nhập cho hoạt động du lịch sinh thái Nhƣ vậy, ý nghĩa kinh tế của rừng ngập mặn rất đa dạng
2.1.3 Rừng ngập mặn trên thế giới
RNM chủ yếu phân bố ở vùng xích đạo và nhiệt đới của hai bán cầu, nhưng một số loài như Trang (Kandelia obovata), Vẹt dù (Bruguiera gymnorrhiza), Đâng (Rhizophora stylosa) và Cóc vàng (Lumnitzera racemosa) có thể mở rộng khu phân bố lên phía bắc tới Bermunda (32º20' Bắc) và Nhật Bản (31º22' Bắc) Giới hạn phía nam của RNM nằm ở New Zealand (38°03’ Nam) và phía nam Australia (38º43’ Nam), nơi có khí hậu mùa đông lạnh.
5 nên thường chỉ còn loài Mắm biển (Avicennia marina) (Phan Nguyên Hồng, 1999)[4]
Trong nghiên cứu về RNM, Tomlinson (1986) phân chia các quần xã RNM thành hai nhóm với thành phần loài cây khác nhau Nhóm phía Đông, thuộc vùng Ấn Độ-Thái Bình Dương, có sự đa dạng và phong phú về số loài, trong khi nhóm phía Tây, bao gồm bờ biển nhiệt đới châu Phi và châu Mỹ ở cả Đại Tây Dương và Thái Bình Dương, chỉ có khoảng 1/5 số loài so với nhóm phía Đông (Spalding và cs, 1997) Các loài chủ yếu ở khu vực này là Đước đỏ (Rhizophora mangle) và Mắm (Avicennia germinans), mặc dù kích thước của một số loài cây lại lớn hơn so với nhóm phía Đông; chẳng hạn, Đước đỏ ở Brazil có thể cao trên 50m và ở Ecuador, loài này cao hơn 60m.
Theo nghiên cứu của FAO về rừng ngập mặn thế giới giai đoạn 1980 – 2005, tổng diện tích rừng ngập mặn đã giảm từ 18,8 triệu ha xuống còn 15,2 triệu ha Tuy nhiên, tỷ lệ mất rừng ngập mặn đã chậm lại, từ 187.000 ha mỗi năm trong những năm 1980 xuống còn 102.000 ha mỗi năm trong giai đoạn 2000 - 2005, cho thấy sự nâng cao nhận thức về giá trị của hệ sinh thái rừng ngập mặn.
Trong 25 năm qua, Châu Phi, Bắc và Trung Mỹ đã chứng kiến sự suy giảm đáng kể diện tích rừng nguyên sinh, với con số mất mát lần lượt là 690.000 và 510.000 ha Từ năm 1980, Châu Á là khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất với hơn 1,9 triệu ha rừng bị tàn phá, chủ yếu do sự thay đổi trong việc sử dụng đất đai.
Trong thập niên 1980, Indonesia, Mexico, Madagascar, Pakistan, Papua New Guinea và Panama là những quốc gia có diện tích rừng ngập mặn (RNM) bị mất lớn nhất, với tổng diện tích mất khoảng 1 triệu ha, tương đương với diện tích Jamaica Tuy nhiên, vào những năm 1990, Panama và Pakistan đã thành công trong việc giảm tỷ lệ mất RNM Ngược lại, Madagascar, Malaysia và Việt Nam lại chứng kiến sự gia tăng phá rừng và nằm trong số 5 quốc gia hàng đầu về diện tích rừng bị mất trong thập niên 1990 và giai đoạn 2000-2005 Báo cáo của FAO cho biết Nigeria, Indonesia, Australia, Brazil và Mexico chiếm 50% tổng diện tích RNM trên toàn thế giới.
Sự tàn phá rừng ngập mặn (RNM) chủ yếu xuất phát từ áp lực dân số tăng cao, chuyển đổi lớn diện tích RNM sang nuôi trồng thủy sản, nông nghiệp, phát triển cơ sở hạ tầng và du lịch Bên cạnh đó, ô nhiễm môi trường và các thảm họa tự nhiên cũng góp phần làm gia tăng tình trạng này.
Hình 2.2: Biểu đồ phân bố rừng ngập mặn trên thế giới
Nguồn: FAO, 2005 2.1.4 Rừng ngập mặn ở Việt Nam
Theo Đề án phục hồi và phát triển rừng ngập mặn ven biển giai đoạn 2008 – 2015 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, vùng ven biển nước ta được chia thành 5 vùng với tổng diện tích quy hoạch cho phát triển rừng ngập mặn là 323.712ha Trong đó, 209.741ha đã có rừng, bao gồm 152.131ha rừng trồng và 57.610ha rừng tự nhiên, phân bố tại các khu vực ven biển.
Vùng ven biển Quảng Ninh và đồng bằng Bắc Bộ (QN&ĐBBB) bao gồm 5 tỉnh là Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định và Ninh Bình, với tổng diện tích lên đến 88.340 ha Trong đó, diện tích rừng chiếm 37.651 ha, chủ yếu tập trung tại tỉnh Quảng Ninh.
Tổng quan về viễn thám
Viễn thám là công nghệ sử dụng sóng điện từ để truyền tải thông tin từ các vật thể cần nghiên cứu đến thiết bị thu nhận Công nghệ này không chỉ giúp thu thập thông tin mà còn bao gồm các phương pháp xử lý để tạo ra dữ liệu có ý nghĩa Mặc dù có nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, tất cả đều nhấn mạnh rằng đây là một môn khoa học chuyên về việc thu nhận thông tin từ xa về các đối tượng tự nhiên trên Trái Đất.
Viễn thám là quá trình đo lường các thuộc tính của đối tượng trên bề mặt trái đất thông qua dữ liệu thu thập từ máy bay và vệ tinh.
Viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một khoảng cách nhất định (Barret và Curtis, 1976)[26]
Viễn thám là công nghệ thu thập thông tin về bề mặt đất và nước của Trái Đất thông qua việc sử dụng hình ảnh từ các thiết bị chụp ảnh, dựa vào bức xạ hoặc phản xạ của sóng điện từ, có thể là đơn kênh hoặc đa phổ.
Viễn thám là một lĩnh vực khoa học chuyên nghiên cứu các phương pháp thu thập, đo lường và phân tích thông tin về đối tượng mà không cần tiếp xúc trực tiếp.
Trong viễn thám, nguyên tắc hoạt động của nó liên quan giữa song điện từ từ nguồn phát và vật thể quan tâm
Nguồn phát năng lượng là yếu tố quan trọng đầu tiên trong viễn thám, vì nó cung cấp năng lượng điện từ cần thiết để tiếp cận và khảo sát đối tượng quan tâm.
Khi năng lượng di chuyển từ nguồn phát đến đối tượng, nó tương tác với khí quyển mà nó đi qua Sự tương tác này có thể xảy ra lần nữa khi năng lượng được truyền từ đối tượng đến bộ cảm biến.
Khi năng lượng đi qua khí quyển và gặp đối tượng, nó sẽ tương tác với đối tượng đó Sự phản xạ năng lượng của đối tượng phụ thuộc vào đặc tính của nó cũng như loại sóng điện từ mà năng lượng mang theo.
Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động của viễn thám
Bộ cảm biến (D) có nhiệm vụ ghi lại năng lượng sau khi năng lượng đó bị tán xạ hoặc phát xạ từ đối tượng, thu nhận và ghi lại sóng điện từ.
Năng lượng ghi nhận bởi bộ cảm biến cần được truyền tải đến trạm thu nhận và xử lý để đảm bảo quá trình xử lý diễn ra hiệu quả.
11 truyền đi thường ở dạng điện Trạm thu nhận sẽ xử lý năng lượng và để tạo ra ảnh dưới dạng hardcopy hoặc là số
Sự giải đoán và phân tích hình ảnh là bước quan trọng trong quy trình xử lý công nghệ viễn thám, nơi hình ảnh được xử lý tại trạm thu nhận để tách thông tin từ đối tượng Ứng dụng của thông tin sau khi được phân tích giúp hiểu rõ hơn về đối tượng, khám phá thông tin mới và hỗ trợ giải quyết các vấn đề cụ thể.
Tổng quan về GIS
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một ngành khoa học khá mới nên cũng có nhiều định nghĩa khác nhau về GIS
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ quan trọng, bao gồm cơ sở dữ liệu về sự quan sát các đặc trưng phân bố không gian và các hoạt động sự kiện có thể xác định trong không gian, như điểm, đường và vùng (Ducke, 1979).
GIS là công cụ lưu trữ, truy vấn, biến đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) được định nghĩa là một hệ thống sử dụng dữ liệu đầu vào, thao tác phân tích và cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan đến không gian địa lý Mục tiêu của GIS là hỗ trợ thu nhận, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị thông tin không gian từ thế giới thực, nhằm giải quyết các vấn đề tổng hợp từ thông tin cho các mục đích của con người.
GIS có 4 chức năng cơ bản:
Thu thập dữ liệu trong GIS từ nhiều nguồn khác nhau cho phép tích hợp thông tin thành một định dạng đồng nhất, giúp dễ dàng so sánh và phân tích dữ liệu.
Quản lý dữ liệu: Sau khi sử dụng dữ liệu thu thập và tích hợp, GIS cung cấp các chức năng lưu trữ và duy trì dữ liệu
Phân tích không gian: Là chức năng quan trọng nhất của GIS nó cung cấp các chức năng nhƣ nội suy không gian, tạo vùng đệm, chồng lớp
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cung cấp nhiều phương pháp hiển thị dữ liệu, bao gồm bảng biểu, đồ thị, bản đồ và ảnh ba chiều Khả năng hiển thị trực quan nổi bật của GIS cho phép người sử dụng tương tác hiệu quả với dữ liệu, nâng cao trải nghiệm và khả năng phân tích thông tin.
Ứng dụng GIS và viễn thãm trong nghiên cứu sinh khối và cacbon
Phương pháp sử dụng bức xạ điện từ để điều tra và đo đạc đặc tính của đối tượng đã trở thành nguồn thông tin quý giá trong nhiều thập kỷ qua và sẽ ngày càng quan trọng trong tương lai (Lillesand và Kiefer, 1994) Hiện nay, nhiều dữ liệu viễn thám được áp dụng trong lâm nghiệp, với các loại ảnh vệ tinh phổ biến như Sentinel, SPOT, LANDSAT và MODIS Ứng dụng của ảnh viễn thám trong lâm nghiệp rất đa dạng và có ý nghĩa lớn trong việc quản lý tài nguyên rừng.
Ảnh viễn thám đóng vai trò quan trọng trong việc lập bản đồ phân khối rừng và thảm thực vật Ứng dụng đầu tiên của công nghệ này trong lâm nghiệp là thiết lập bản đồ hiện trạng và thảm phủ rừng, giúp theo dõi và quản lý tài nguyên rừng hiệu quả hơn.
Nghiên cứu của Brown và cộng sự (1999) cùng với Salovaara (2005) chỉ ra rằng việc sử dụng ảnh để phân loại thảm phủ và kiểu trạng thái rừng có thể dẫn đến sai số cao hơn khi số lớp phân loại tăng lên Theo Souza và cộng sự (2003) cũng như Trisurat và cộng sự (2000), điều này cho thấy mối liên hệ giữa độ phức tạp của phân loại và khả năng xảy ra sai số.
Việc áp dụng ảnh viễn thám trong phân loại thảm phủ rừng đã trở nên phổ biến, nhưng độ tin cậy của kết quả phụ thuộc vào loại ảnh, phương pháp phân loại và yêu cầu chi tiết trong lập bản đồ.
+ Ứng dụng ảnh viễn thám trong giám sát trữ lƣợng sinh khối, cacbon rừng
Hiện nay, xu hướng sử dụng ảnh viễn thám không chỉ nhằm lập bản đồ lớp phủ mà còn để giám sát các yếu tố liên quan đến rừng như mật độ, trữ lượng, sinh khối và carbon Việc áp dụng công nghệ này giúp giảm thiểu nhân công và chi phí lao động Theo IPCC (2003), viễn thám là phương pháp lý tưởng cho việc phân tích biến đổi sử dụng đất, lập bản đồ sử dụng đất và ước lượng carbon rừng, đồng thời giám sát sinh khối trên mặt đất Phương pháp này cung cấp dữ liệu tham chiếu đầy đủ và sẵn có, bao gồm các ước lượng về tài nguyên rừng.
Brown (2002) cho rằng trong tương lai, việc đo đếm trữ lượng carbon rừng có thể chỉ dựa vào dữ liệu viễn thám nhờ vào các kỹ thuật mới trong thu nhận ảnh vệ tinh Mặc dù sinh khối không thể đo đếm trực tiếp trong không gian, dữ liệu viễn thám lại có mối quan hệ với sinh khối được đo trực tiếp trên mặt đất (Dong và cộng sự, 2003) Do đó, sinh khối carbon rừng có thể được ước lượng thông qua các mô hình toán học dựa trên mối quan hệ này.
Phương pháp sử dụng ảnh viễn thám để ước lượng trữ lượng rừng, sinh khối và cacbon rừng thường áp dụng mô hình hồi quy phi tuyến hoặc tuyến tính, liên kết giữa trữ lượng, sinh khối với các chỉ số ảnh và lớp ảnh phân loại Kết quả có thể khác nhau tùy thuộc vào loại ảnh và phương pháp lập mô hình hồi quy được sử dụng Một số nghiên cứu liên quan đã được thực hiện trong lĩnh vực này.
Trung tâm Nông Lâm kết hợp thế giới (ICRAF, 2007) đã phát triển các phương pháp dự báo nhanh lượng cacbon lưu trữ bằng cách giám sát sự thay đổi sử dụng đất thông qua phân tích ảnh viễn thám Phương pháp này liên quan đến việc đánh giá sinh khối và cacbon tích lũy từ các ô mẫu nghiên cứu hiện trường.
Tuyền thống trong phân tích ảnh và sử dụng chỉ số thực vật NDVI
Nghiên cứu của Avery và Berlin (1992) đã sử dụng chỉ số NDVI để ước lượng chỉ số diện tích lá (LAI), nhằm xác định các khu vực có rừng và không có rừng, đồng thời giám sát tình trạng phá rừng và sa mạc hóa Lu và các cộng sự (2004) cũng đã áp dụng chỉ số NDVI trong nghiên cứu cấu trúc rừng Việc ứng dụng GIS trong quản lý dữ liệu tài nguyên rừng và cacbon rừng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và duy trì tài nguyên thiên nhiên.
Công nghệ GIS, lần đầu tiên được ứng dụng trong việc lập và quản lý cơ sở dữ liệu bản đồ rừng, không chỉ dừng lại ở đó mà còn là công cụ hữu ích cho phân tích, tổng hợp và đánh giá nhằm hỗ trợ quản lý và đưa ra quyết định khách quan Trong lĩnh vực Lâm Nghiệp, GIS giúp quản lý cơ sở dữ liệu theo thời gian, phân tích mối quan hệ giữa sinh khối và carbon rừng với các yếu tố ảnh hưởng, cũng như dự báo tăng trưởng và phát thải.
CO2 (Campbell và cộng sự, 2008)[32]
Ứng dụng GIS đã trở thành công cụ quan trọng trong nghiên cứu và thực tiễn, với nhiều bản đồ chuyên đề và dự báo được xây dựng từ các mô hình đa dạng, từ hồi quy truyền thống đến phân tích không gian phức tạp Các mô hình này cho thấy khả năng tích hợp và phân tích cao, hỗ trợ hiệu quả cho người quản lý và nhà hoạch định chính sách trong giám sát, quản lý, lập kế hoạch, và đặc biệt là dự báo nguồn tài nguyên rừng Điều này giúp giảm phát thải carbon từ suy thoái và mất rừng, cũng như đánh giá khối lượng carbon rừng và các yếu tố ảnh hưởng đến tăng trưởng và phát thải CO2.
2.4.2 Ở Việt Nam Ở Việt Nam, ứng dụng ảnh viễn thám trong ngành lâm nghiệp đã đƣợc áp dụng khá lâu, thực hiện bởi Viện Điều tra quy hoạch rừng để lập bản đồ hiện trạnh rừng và lưu trữ cơ sở dữ liệu bản đồ trong phần mềm GIS Trước đấy chủ yếu sử dụng ảnh vệ tinh Landsat, gần đây đã sử dụng ảnh có độ phân giải cao hơn nhƣ SPOT4 và 5 Tuy nhiên sủ dụng ảnh là chủ yếu là lập bản đồ thảm phủ, với phương pháp giải đoán ảnh bằng mắt kết hợp với các điểm huấn luyện trên hiện trường (GCP: Ground Control Poin) để sử dụng phân loại ảnh có giám định Cơ sở dữ liệu bản đồ chủ yếu là lưu trữ trong phần mềm mapinfo với hệ tọa độ VN2000 Ở cấp độ tỉnh, khu vực quốc gia chƣa có quy trình, quy phạm áp dụng ảnh viễn thám trong phân loại rừng, ƣớc tính trữ lƣợng, sinh khối, cacbon thông qua ảnh
Việt Nam đã phê chuẩn Công ước khung của Liên Hợp Quốc về biến đổi khí hậu vào ngày 16/11/1994 và Nghị định thư Kyoto vào ngày 25/9/2002, trở thành một trong những quốc gia tích cực tham gia vào Nghị định thư này từ sớm Tuy nhiên, nghiên cứu về trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch (CDM), khả năng hấp thụ carbon của rừng và giá trị của rừng vẫn còn là những vấn đề mới mẻ, chỉ được bắt đầu nghiên cứu trong những năm gần đây Hiện tại, các nghiên cứu về hấp thụ CO2 chủ yếu tập trung vào các loài cây rừng trồng để tham gia vào cơ chế phát triển sạch - CDM.
Nghiên cứu của Nguyễn Văn Dũng (2005) tại rừng Thông Mã Vỹ trên Núi Luốt, Đại học Lâm nghiệp Việt Nam cho thấy rằng rừng Thông Mã Vỹ thuần loài 20 tuổi có lượng cacbon tích lũy từ 80,7 đến 122 tấn/ha, với giá trị cacbon ước tính đạt từ 25,8 đến 39 triệu VNĐ/ha Trong khi đó, rừng Keo tràm trồng thuần loài 15 tuổi có tổng lượng cacbon tích lũy từ 62,5 đến 103,1 tấn/ha.
Ngô Đình Quế và cộng sự (2005) đã nghiên cứu và xây dựng các tiêu chí trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch tại Việt Nam, đánh giá khả năng hấp thụ CO2 của một số loài rừng trồng như Thông nhựa, Keo lai, Mỡ, Keo lá tràm và Bạch đàn Uro ở các độ tuổi khác nhau Kết quả cho thấy khả năng hấp thụ CO2 của các lâm phần biến đổi tùy thuộc vào năng suất và độ tuổi của từng loại rừng.
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc ứng dụng viễn thám và GIS trong việc ước tính sinh khối và trữ lượng cacbon của rừng ngập mặn, từ đó góp phần nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý và bảo vệ rừng ngập mặn.
3.1.2 Mục tiêu cụ thể Đánh giá thực trạng và hiện trạng quản lý rừng ngập mặn tại xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh
Mô hình sinh khối và trữ lượng carbon của rừng ngập mặn được xây dựng dựa trên dữ liệu ảnh viễn thám và kết quả điều tra thực địa trong khu vực nghiên cứu Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý bền vững cho rừng ngập mặn tại khu vực này.
Phạm vi nghiên cứu
Nội dung bài viết tập trung vào việc nghiên cứu sinh khối và trữ lượng carbon của các cây rừng ngập mặn ven biển tại xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh.
Phạm vị vể phương pháp: Sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám Landsat và
Sentinel 2A và các phương pháp sử lý ảnh thông qua phần mềm ArcGIS 10.1
Phạm vi về không gian và thời gian: Đề tài tập chung nghiên cứu sinh khối và trữ lƣợng cacbon của rừng ngập mặn năm 2017.
Dụng cụ, thiết bị, vật liệu nghiên cứu
- Bản đồ hành chính xã Đồn Rui, huyện Tiên Yên, Quảng Ninh
- Thiết bị và phần mềm sử dụng:
• Máy GPS Gamin 76S: dùng xác định tọa độ tâm OTC
• Máy tính cài đặt các phần mềm ArcGIS, Google Earth, Excel,
• Bảng biểu điều tra, bút, thước,
• Cuộn thước dây chia sẵn theo OTC, cọc, thước dây đo D1.3
Bài viết này sử dụng ảnh viễn thám Sentinel-2A năm 2017 với độ phân giải 10x10m để xây dựng bản đồ hiện trạng và xác định phân bố sinh khối cũng như trữ lượng carbon của rừng ngập mặn trong khu vực nghiên cứu.
Nội dung nghiên cứu
3.4.1 Nghiên cứu thực trạng và hiện trạng công tác quản lý rừng ngập mặn tại xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh
- Hiện trạng rừng ngập mặn vên biển nghiên cứu: Diện tích, thành phần loài, phân bố, chiều cao vút ngọn (Hvn), D1.3
- Thực trạng quản lý rừng ngập mặn: Hoạt động quản lý, vai trò của người quản lý
3.4.2 Xây dựng bản đồ hiện trạng, tính toán sinh khối và trữ lượng cacbon khu vực nghiên cứu
- Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng
- Tính toán sinh khối và trữ lƣợng cacbon khu vực nghiên cứu
3.4.3 Nghiên cứu xây dựng bản đồ sinh khối và trữ lượng cacbon khu vực nghiên cứu
- Xây dựng bản đồ sinh khối
- Xây dựng bản đồ trữ lƣợng cacbon
3.4.4 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý bền vững rừng ngập mặn
ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Điều kiện tự nhiên
4.1.1 Vị trí địa lý Đồng Rui là một xã đảo ven biển huyện Tiên Yên nằm ở phía đông tỉnh Quảng Ninh Cách trung tâm huyện 23km về phía Bắc Tổng diện tích tự nhiên toàn xã la 4910,12 ha Về hành chính xã bao gồm có 4 thôn: Thôn Thƣợng, Thôn Trung, Thôn Hạ và Thôn Bốn Nằm trong tọa độ địa lý:
Xã được bao bọc bởi biển, với vùng biển nhỏ ở phía Bắc và Tây Bắc tiếp giáp xã Hải Lạng và thị trấn Tiên Yên, trong khi phía Tây Nam giáp xã Cộng Hòa.
TP Cẩm Phả, phía Đông Nam giáp với hai xã Đài Xuyên và Bình Dân của huyện đảo Vân Đồn
Trung tâm xã được kết nối với Quốc lộ 18A qua một trục lối, tạo điều kiện thuận lợi cho giao thông và giao thương với thành phố Cẩm Phả, thị trấn Tiên Yên cùng các xã khác trong huyện.
Hình 4.1: Khu vực nghiên cứu
4.1.2 Địa hình địa mạo Đồng Rui là một xã đảo nằm kẹp giữa hai con sông là Sông lớn và sông
Ba Chẽ có địa hình tương đối bằng phẳng, với Đồng Rui nằm ven biển và bị ngăn cách bởi đồi núi Khu vực này có độ cao từ 1,5m đến 3m, với một số diện tích đã được cải tạo thành đất canh tác nông nghiệp, được bao bọc bằng đê Bên ngoài khu canh tác là các đầm nuôi trồng thủy sản, trong khi phần còn lại là rừng ngập mặn và cát ven biển thường xuyên bị ngập nước thủy chiều.
4.1.3 Khí hậu, thủy văn, hải văn
Khu vực Đồng Rui, Tiên Yên có khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa hè nóng ẩm và mùa đông khô lạnh Tuy nhiên, nhờ vị trí địa lý và địa hình phức tạp, nơi đây hình thành những tiểu vùng khí hậu hỗn hợp giữa miền núi và ven biển, tạo nên đặc trưng khí hậu riêng biệt cho khu vực.
Mùa mƣa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng
Sau 4 năm, nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 20 đến 29ºC, với nhiệt độ cao nhất vào tháng 7 và tháng 8, trong khi tháng 12 và tháng 1 là thời điểm lạnh nhất Mùa đông thường có sương mù, với nhiệt độ trung bình tháng 1 từ 12 đến 15ºC, gây ảnh hưởng đến giao thông đường thủy và hoạt động sản xuất Vào mùa hè, nhiệt độ tăng cao, trung bình tháng 7 đạt từ 28 đến 29ºC, có khi lên tới 37,3ºC.
Lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 2200 đến 2400mm, với khoảng 130 đến 160 ngày mưa mỗi năm Trong số đó, có từ 5 đến 15 ngày mưa lớn, thường rơi vào các tháng 7 và 8, với lượng mưa đạt khoảng 50mm.
Lượng mưa hàng tháng thường vượt 200 mm vào mùa hè, với tháng 7 và 8 ghi nhận lượng mưa cao nhất Trong khi đó, mùa đông có lượng mưa ít nhất vào tháng 12, tháng 1 và tháng 2 năm sau Một ngày có thể ghi nhận lượng mưa lớn từ 350 đến 450 mm, thường xảy ra trong những ngày bị ảnh hưởng bởi áp thấp, bão hoặc dải hội tụ nhiệt đới.
Chế độ gió ở khu vực nghiên cứu chủ yếu bị ảnh hưởng bởi hệ thống gió mùa, với hướng gió thịnh hành vào mùa đông là bắc và đông bắc, trong khi mùa hè có gió thịnh hành từ nam và đông nam Sự luân chuyển gió giữa các mùa diễn ra một cách tuần tự, với gió nam chiếm ưu thế vào đầu mùa hè và đạt đỉnh giữa mùa trước khi giảm Tương tự, tần suất gió bắc trong mùa đông cũng có sự biến đổi, với tháng 9-10 là giai đoạn trung gian khi gió bắc xuất hiện ít hơn so với mùa đông nhưng nhiều hơn mùa hè, ngược lại với gió nam Mỗi hướng gió thường đi kèm với tốc độ gió khác nhau.
Hướng gió chủ yếu tại khu vực là 40 độ tây, với tốc độ nhỏ nhất và gió có thành phần từ hướng bắc Trong khi đó, gió từ hướng nam có tốc độ lớn nhất Tốc độ gió trung bình hàng năm tại đây dao động từ 2,5 đến 3,5 m/s.
Tiên Yên có ít sông nhưng nhiều suối nhỏ bắt nguồn từ vùng đồi núi, chảy ra biển Sông Tiên Yên là sông lớn nhất với chiều dài 82 km và có 7 nhánh nhỏ, trong đó nhánh lớn nhất là sông Phố Cũ Bên cạnh đó, sông Ba Chẽ cũng đổ ra khu vực biển phía tây xã Đồng Rui.
Khu vực Tiên Yên, đặc biệt là Đồng Rui, có chế độ thủy chiều thuần nhất với một lần nước lớn và một lần nước ròng trong ngày Vào mùa hè, nước thường dâng vào buổi chiều, trong khi mùa đông, nước thường lên vào buổi sáng Các đỉnh nước lớn cách nhau khoảng 25 giờ, và có từ 85-95% số ngày trong tháng có một lần nước lên và một lần nước ròng, tương đương trên 25 ngày Biên độ thủy chiều tại đây thuộc loại lớn nhất Việt Nam, dao động từ 3,5 đến 4,0 mét.
Thuỷ triều ở Đồng Rui dao động mạnh nhất vào tháng 1, 6, 7 và 12, với mực nước thực tế lên đến hơn 4 m, trong khi thấp nhất vào tháng 3, 4, 8 và 9, chỉ đạt 0,3 m Trong năm, có 101 ngày mực nước cao trên 3,5 m Biên độ thuỷ triều cao tại Đồng Rui mang lại nhiều thuận lợi cho nuôi trồng thuỷ sản, như việc trao đổi nước tốt, dễ dàng trong việc lấy và xả nước Tuy nhiên, các đầm nuôi cũng phải có đê bao hoặc bờ cao, chắc chắn để ngăn chặn sự xâm nhập của nước biển.
Sóng và hướng sóng: Vào mùa đông, độ cao của sóng chỉ ở mức 0,5-0,7 m với tần suất rất bé (khoảng 0,48%) xuất hiện chủ yếu vào tháng 12 Hầu hết
Trong suốt 41 tháng trong năm, tần suất sóng lặng và sóng lăn tăn đạt từ 97-99% ở độ sâu 0,25-0,5 m Hướng sóng chủ yếu là hướng Bắc với tần suất khoảng 30-38%, tiếp theo là hướng Đông Bắc với tần suất 15-20% Các hướng Đông, Đông Nam và Nam có tần suất từ 10-15%, trong khi sóng hướng Tây xuất hiện với tần suất thấp nhất, chỉ từ 1-3%.
Vào mùa hè, sóng lặng và sóng lắn tăn chiếm từ 88-94%, trong khi sóng cao từ 0,25-0,5m chỉ chiếm 4-9% Đặc biệt, vào tháng 7 và tháng 8, sóng có thể đạt độ cao tối đa từ 2-2,5m do ảnh hưởng của bão Hướng sóng chủ yếu đến từ Đông Nam với tần suất 20-40%, trong khi sóng từ hướng Nam cũng khá cao, đạt 15-25% Độ mặn của nước biển ven bờ là sự pha trộn giữa nước biển và nước ngọt từ các dòng sông Ba Chẽ, Tiên Yên và Cái Mắm Trong mùa khô (tháng 9 đến tháng 4), độ mặn dao động từ 26-30 0/00, còn trong mùa mưa (tháng 5 đến tháng 8), lượng mưa lớn làm giảm độ mặn xuống còn 5-17 0/00.
Kinh tế - xã hội
4.2.1 Dân cư và Lao đông a Dân số và dân tộc
Xã Đồng Rui bao gồm 4 thôn: Thượng, Trung, Hạ và Bốn Theo thống kê của UBND xã, vào cuối năm 2017, Đồng Rui có 827 hộ với tổng cộng 2.900 nhân khẩu Thôn Thượng là thôn đông dân nhất với 917 người, trong khi thôn Hạ có 525 người, là thôn ít dân nhất trong xã Tình hình dân số cụ thể của từng thôn được thể hiện rõ trong bảng thống kê.
Bảng 4.2: Dân số xã Đồng Rui
TT Thôn Số hộ Số khẩu
Xã Đồng Rui có sự đa dạng về dân tộc với 9 nhóm chính bao gồm Kinh, Tày, Dao, Sán Dìu, Sán Chỉ, Hoa, Cao Lan, Thái và Nùng Trong đó, người Kinh chiếm đa số, trong khi các dân tộc thiểu số chủ yếu cư trú tại thôn Bốn.
Trong sinh hoạt hàng ngày, người dân tộc thiểu số thường sử dụng tiếng dân tộc để giao tiếp với nhau, và chỉ khi nói chuyện với người Kinh thì họ mới chuyển sang tiếng Kinh Mặc dù nhiều người chưa thành thạo tiếng Kinh, nhưng họ vẫn có thể trao đổi thông tin một cách hiệu quả.
Trong xã, lao động trong độ tuổi từ 18 đến 22 chiếm 62,8% tổng số dân số, với 1.406 người làm việc trong lĩnh vực nông, lâm, ngư nghiệp, tương đương 76,7% Ngoài ra, có 155 người làm việc trong các ngành thương mại và dịch vụ, chiếm 8,5%, trong khi số lao động trong ngành công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và xây dựng cũng đáng kể.
Trong số 270 người lao động, tỷ lệ chiếm 14,8% là những người chưa qua đào tạo chuyên môn Số lượng lao động đã được đào tạo nghiệp vụ chỉ có 425 người, cho thấy sự thiếu hụt kỹ năng trong lực lượng lao động Bên cạnh đó, tỷ lệ lao động thiếu việc làm đạt 10%, phản ánh tình hình việc làm còn nhiều thách thức.
Xã có nền kinh tế nông nghiệp chủ yếu với nhiều lao động trong lĩnh vực này, mặc dù ngành chăn nuôi đang phát triển nhưng vẫn chưa mạnh mẽ Thời tiết có ảnh hưởng lớn đến kinh tế xã, đặc biệt là vào mùa đông khi gió mùa đông bắc làm nhiệt độ giảm sâu, gây tác động trực tiếp đến cây trồng và vật nuôi.
4.2.2 Kinh tế Đồng Rui là một xã đảo ven biển huyện Tiên Yên, có 827 hộ với 2.900 nhân khẩu sinh sống tại 4 thôn Người dân nơi đây chủ yếu sống bằng nghề sản xuất nông nghiệp kết hợp với khai thác, nuôi trồng thủy sản a Nông nghiệp
Vào năm 2017, tổng diện tích gieo trồng đạt 427,9 ha, với người dân chỉ canh tác 2 vụ lúa chính là vụ chiêm và vụ mùa Vụ chiêm diễn ra từ tháng 2 đến tháng 5, trong khi vụ mùa bắt đầu từ tháng 7 và kéo dài đến tháng 11.
Nhiều diện tích đất chỉ có thể trồng một vụ lúa do thiếu nước tưới, trong khi vụ còn lại, người dân thường phải chuyển sang trồng các loại cây màu như khoai lang, ngô, sắn, khoai sọ và lạc Cây lúa vẫn là cây lương thực chủ yếu trong vùng.
46 đỗ tương và các loại rau xanh Diện tích và sản lưởng của từng loại được thể hiện ở bảng sau
Bảng 4.3: Tình hình sản xuất nông nghiệp của xã Đồng Rui
Diện tích (ha) Sản lƣợng (tấn)
Tổng diện tích gieo trồng 427.9 2313,2
Tổng giá trị sản xuất trồng trọt (tỷ đồng) 11,83
(Nguồn: UBND xã Đồng Rui, 2017)
Chăn nuôi ở xã Đồng Rui không phát triển, đàn gia súc không lớn Tình hình chăn nuôi của xã đƣợc thể hiện cụ thể trong bảng sau
Bảng 4.4: Tình hình chăn nuôi ở xã Đồng Rui
Tổng giá trị sản xuất chăn nuôi
(Nguồn: UBND xã Đồng Rui, 2017)
Ở Đồng Rui, vật nuôi chủ yếu gồm trâu phục vụ sản xuất, lợn và gia cầm phục vụ sinh hoạt và phát triển kinh tế hộ gia đình, trong khi số hộ nuôi thương mại với quy mô lớn còn hạn chế.
Mặc dù chăn nuôi tại địa phương chưa phát triển mạnh mẽ, nhưng vẫn mang lại lợi ích kinh tế đáng kể, với tổng giá trị sản xuất đạt khoảng 10,47 tỷ đồng, gần tương đương với giá trị sản xuất trong lĩnh vực trồng trọt.
Tổng lƣợng thủy sản ƣớc đạt 643 tấn trong đó:
Nuôi trồng thủy hải sản: tình hình nuôi trồng thủy hải sản đƣợc thể hiện trong bảng sau
Bảng 4.5: Nuôi trồng thủy sản của xã Đồng Rui
Diện tích (ha) Sản lƣợng (tấn)
Tổng diện tích nuôi trồng thủy hải sản 233 181
(Nguồn: UBND xã Đồng Rui, 2017)
Trong bối cảnh các cầm tôm bị bỏ hoang, tình hình khai thác hải sản tự do đang ngày càng gia tăng Sự phát triển này được thể hiện rõ qua các số liệu trong bảng dưới đây.
Bảng 4.6: Khai thác thủy sản của xã Đồng Rui
Tổng giá trị sản xuất nông nghiệp năm 2017 ước đạt khoảng 642 tấn, tương ứng với giá trị kinh tế đạt 27,54 tỷ đồng (Nguồn: UBND xã Đồng Rui, 2017).
Theo đánh giá của người dân địa phương, số lượng nhuyễn thể, đặc biệt là cua, đã giảm đáng kể trong những năm gần đây Khối lượng hải sản đánh bắt cũng giảm sút, khiến người dân trong xã nhận thức rõ về sự suy giảm nguồn lợi hải sản Họ hiểu rõ vai trò quan trọng của rừng ngập mặn (RNM) đối với môi trường sống của các loài hải sản.
Giá trị sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp năm 2017 ƣớc đạt 4,06 tỷ đồng
Giá cả hàng hóa năm 2017 ổn định và đảm bảo chất lượng, trong khi hoạt động của các hàng quán và dịch vụ vận tải đáp ứng tốt nhu cầu sinh hoạt và vận chuyển hàng hóa của người dân Dịch vụ cung cấp thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm ngày càng phát triển, góp phần vào tổng mức bán lẻ hàng hóa và doanh thu dịch vụ thị trường xã hội ước đạt 26 tỷ đồng.
4.2.3 Cơ sở hạ tầng a Thủy lợi