Ứng dụng công nghệ viễn thám, GIS kết hợp với dữ liệu sinh khí hậu trong nghiên cứu va quy hoạch bảo tồn đa dạng sinh học ở khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ

Mã đề tài  VT-UD.09/18-20
Hướng nghiên cứu  Ứng dụng công nghệ vũ trụ
Chủ nhiệm đề tài  TS. Diệp Đình Phong
Cơ quan chủ trì  Viện Sinh thái học Miền Nam
Thời gian  2018-2021
Mục tiêu đề tài  Mục tiêu chung: Xây dựng luận cứ và dữ liệu khoa học phục vụ quy hoạch, bảo tồn đa dạng sinh học khu vực Tây nguyên và Nam Trung bộ bằng công nghệ viễn thám GIS và dữ liệu sinh khí hậu.
Mục tiêu cụ thể:
Sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh xây dựng bản đồ hiện trạng và phân tích đánh giá thay đổi phân bố không gian của thảm phủ - rừng bốn giai đoạn: trước 1980 đến 1990, 1990 đến 2000, 2000 đến 2010 và 2010 đến nay (2017-2018);
Xây dựng bộ dữ liệu sinh khí hậu sử dụng công nghệ GIS phân tích nội suy.
Xây dựng bản đồ đa dạng sinh học ở khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ dựa trên phân tích mô phỏng phân bố loài trong mối tương quan với điều kiện sinh khí hậu và biến đổi thảm phủ rừng.
Quy hoạch bảo tồn các ‘điểm nóng’ ưu tiên bảo tồn đa dạng sinh học ở khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ.
Kết quả đạt được

1. Xây dựng bản đồ hiện trạng thảm phủ-rừng và phân tích đánh giá thay đổi thảm phủ-rừng theo các thời điểm ảnh đã thu thập
Dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat, độ phân giải không gian 60 m và 30 m của năm thời điểm đã được thu thập (Trước 1980, 1990, 2000, 2010 và 2018) với tổng cộng 45 cảnh ảnh. Đồng thời, 20 cảnh ảnh vệ tinh Sentinel-2 thời điểm 2018, độ phân giải không gian 10m cũng đã được thu thập. Bản đồ hiện trạng thảm phủ-rừng năm thời điểm cho toàn vùng nghiên cứu tỷ lệ 1/250.000 đã được xây dựng từ giải đoán ảnh vệ tinh Landsat và bản đồ hiện trạng thảm phủ-rừng thời điểm 2018. Có 23 kiểu thảm phủ-rừng khác nhau, trong đó có 9 loại rừng đã được xác định, và tính toán diện tích. Diện tích rừng tự nhiên thời điểm 2018 là 4,04 triệu ha, chiếm khoảng 41,3% tổng diện tích tự nhiên vùng nghiên cứu.
Phân tích kết quả giải đoán ảnh vệ tinh cho thấy đã có thay đổi lớn về phân bố và diện tích các loại thảm phủ-rừng theo thời gian và những thay đổi này có liên quan đến chính sách và thực tế hoạt động phát triển kinh tế xã hội, di dân,... Trong cả giai đoạn từ 1980 đến 2018, diện tích rừng tự nhiên bị suy giảm khoảng 3,77 triệu ha và độ che phủ giảm từ 78,9% xuống còn 41,3%. Diện tích rừng suy giảm chú yếu là rừng thường xanh vùng thấp và tập trung ở Tây Nguyên. Từ 1980 đến 2018, diện tích rừng thường xanh vùng thấp suy giảm hơn 2,82 triệu ha (chiếm gần 75% so với tổng diện tich rừng suy giảm), trong khi rừng thường xanh vùng núi suy giảm 0,11 triệu ha (~3%). Sự suy giảm nghiêm trọng rừng thường xanh vùng thấp đặt ra vấn đề cần bảo tồn diện tích rừng thường xanh vùng thấp còn sót lại ở vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ.

Hình 1
Hình 1. Bản đồ hiện trạng rừng qua các thời điểm

2. Xây dựng dữ liệu sinh khí hậu khu vực nghiên cứu
Các dữ liệu khí hậu hằng tháng từ 1991 tới 2015 (lượng mưa và nhiệt độ) theo trạm kết hợp với dữ liệu của tổ chức Dữ liệu khí hậu toàn cầu (WorldClim, độ phân giải không gian 1 km x 1 km, trong khoảng thời gian 1970-2000) đã được xử lý và phân tích để tạo mô hình dữ liệu sinh khí hậu có độ phân giải không gian 250 m cho vùng nghiên cứu. Kết quả phân tích có 19 chỉ số sinh khí hậu, bao gồm 11 chỉ số liên quan tới nhiệt độ (Bio 1 – Bio 11) và 8 chỉ số liên quan tới mưa (Bio 12 – Bio 19). Chất lượng dữ liệu mô hình các chỉ số sinh khí hậu phù hợp theo yêu cầu mục tiêu nghiên cứu phân tích xây dựng mô hình phân bố loài có độ phân giải không gian 250 m.
Đây là bộ dữ liệu sinh khí hậu đầu tiên được xây dựng ở Việt Nam, tạo nền tảng cho các nghiên cúu về sinh thái học, các hệ sinh thái tự nhiên, đa dạng sinh học, nghiên cứu về phân bố loài động thực vật. Bên cạnh đó, bộ dữ liệu sinh khí hậu có thể được áp dụng trong lĩnh vực nông nghiệp như quy hoạch vùng trồng cây phù hợp với điều kiện sinh khí hậu.
3. Xây dựng bản đồ đa dạng sinh học
Lần đầu tiên ở Việt Nam, dữ liệu tọa độ phân bố của 114 loài/259 loài động, thực vật (75 loài động vật và 184 loài thực vật) có tầm quan trọng bảo tồn của khu vực nghiên cứu được tổng hợp với tổng cộng 2204 ghi nhận (906 ghi nhận thực vật và 1334 ghi nhận động vật). Tổng cộng có 61 loài thực vật và 53 loài động vật có số điểm phân bố đủ để thực hiện mô phỏng vùng phân bố tiềm năng bằng phần mềm Maxent. Bản đồ phân bố tiềm năng của các loài này đã được xây dựng và hiệu chỉnh độ chính xác nhờ được bổ sung nhiều thông tin cập nhật quan trọng thông qua khảo sát thực tế và kinh nghiệm của các nhà nghiên cứu cũng như tài liệu mới được công bố. Bản đồ này được sử dụng để xây dựng bản đồ ĐDSH.
Bản đồ đa dạng sinh học của khu vực nghiên cứu đã được xây dựng thành công, với tỷ lệ 1:250.000 như thuyết minh của đề tài. Kết quả phân tích cho thấy số lượng loài quý hiếm xuất hiện trong một ô lưới có kích thước 2 km x 2 km dao động từ 0 loài đến 71 loài. Sự tập trung các loài quý hiếm thường dưới 20 loài chiếm đa số. Trong đó, có 26,41% số vị trí có từ 5 đến 10 loài quý hiếm.
Kết quả phân tích cho thấy có hai khu vực trọng tâm về sự phân bố các loài quý hiếm là khu vực cao nguyên Langbiang, và khu vực núi từ Gia Lai – Kon Tum đến Quảng Nam. Trong hai khu vực này, đặc biệt là ở cao nguyên Langbiang, số lượng loài quý hiếm được nghiên cứu hiện diện đến hơn 70 loài trong một phạm vi nghiên cứu là 4 km2. Trong khi đó, khu vực núi từ Gia Lai – Kon Tum cũng có trên 65 loài quý hiếm. Điều đó cho thấy rằng hai khu vực này có sự tập trung cao về các loài quý hiếm, cũng đồng nghĩa rằng có sự đa dạng sinh học cao.
4. Điều tra và kiểm chứng bản đồ Đa dạng sinh học
Kết quả khảo sát nhanh kiểm chứng sự phân bố của các loài đã hiệu chỉnh và tăng đáng kể độ chính xác của các bản đồ phân bố loài cũng như bản đồ ĐDSH. Số loài tối đa ghi nhận trên 1 ô cơ sở tăng lên 76 loài trên 114 loài được mô phỏng. Sự phân bố đa dạng sinh học tập trung nhiều ở hai khu vực là vùng Cao nguyên Langbiang với các vùng lân cận, khu vực thứ hai là vùng núi liền kề của các tỉnh Gia Lai, Kon Tum đến Quảng Ngãi, và Quảng Nam. Kết quả phân tích đã khẳng định rằng các vườn quốc gia như Bidoup – Núi Bà, Phước Bình, Kon Ka Kinh; các khu dự trữ thiên nhiên như Ngọc Linh, Kon Cha Răng, An Toàn là những nơi có sự tập trung cao về các loài quý hiếm. Bên cạnh đó, một số vùng có ý nghĩa bảo tồn cao như khu vực Đèo Cả, phía bắc tỉnh Quảng Nam, khu vực Kon Plong của Kon Tum cũng cần được quan tâm bảo tồn.
5. Xây dựng bản đồ điểm nóng đa dạng sinh học dựa vào bản đồ ĐDSH

Kết quả khoanh vùng đã xác định được 140 khu vực có diện tích trên 500 ha, số loài có tầm quan trọng bảo tồn tối thiểu 20 loài (theo mô phỏng) được xác định trên toàn khu vực nghiên cứu. Đặc biệt trong đó 17 khu có diện tích từ 5.000-10.000 ha và 36 khu trên 10.000 ha.
Kết quả đánh giá thông qua Điểm số ma trận ưu tiên theo các tiêu chí điểm nóng ĐDSH có diện tích trên 5000 ha và độ che phủ thảm thực vật tự nhiên trên 70% trung bình là 41,3 (SD=4,78), thấp nhất là 31,1, cao nhất là 51,5. Điểm số này tương đương với điểm số các khu RĐD hiện hữu. Có 12 điểm nóng đáp ứng tiêu chí của cả khu bảo tồn và vườn quốc gia, 23 điểm nóng đáp ứng tiêu chí của vườn quốc gia và 05 điểm nóng phù hợp tiêu chí hành lang ĐDSH cấp vùng.
Kết quả đánh giá nhanh ĐDSH cho thấy những khu vực điểm nóng đề xuất nhiều khả năng hỗ trợ nhiều loài động thực vật nguy cấp cần quan tâm bảo tồn.
6. Đánh giá nhanh đa dạng sinh học các khu vực tiềm năng ngoài hệ thống rừng đặc dụng
- Khu vực Braian
Về thực vật: Do điều kiện mưa bão và thời gian khảo sát ngắn, đến nay mới chỉ ghi nhận 180 loài, thuộc hai ngành Hạt kín (179 loài) và Hạt trần (1 loài). Xác định được ít nhất 3 loài bị đe dọa theo các qui định hiện hành, trong đó có loài Gõ mật (Sindora siamensis) được xếp hạng Sẽ nguy cấp (VU) trong Sách Đỏ Việt Nam (2007) và 2 loài khác cùng có tên trong Nghị định 06/2019.
Về động vật: Ghi nhận sơ bộ có 23 loài thú, 109 loài chim, 32 loài bò sát, và 10 loài lưỡng cư. Đánh giá sơ bộ trong khu vực này có 15 loài động vật quý hiếm được ưu tiên bảo tồn.
- Khu vực Đèo Cả - Vọng Phu
Kết quả khảo sát thực địa và kế thừa từ các báo cáo trước đây về thực vật ở các địa điểm thuộc vùng Đèo Cả - Vọng Phu cho thấy hệ thực vật bậc cao có mạch ở đây hiện biết được 926 loài, thuộc ba ngành Hạt kín (872 loài), Hạt trần (11 loài) và Dương xỉ (43 loài). Từ các báo cáo trước đây và khảo sát thực của đề tài, ghi nhận số loài bị đe dọa cần quan tâm bảo tồn là 80 loài
Về động vật: Ghi nhận sơ bộ có 46 loài thú, 147 loài chim, 88 loài bò sát, và 41 loài lưỡng cư. Tổng hợp cho thấy khu vực này có 57 loài động vật quý hiếm, được ưu tiên bảo tồn. Đặc biệt, khu vực là nơi trú ngụ của nhiều loài rùa như Rùa hộp lưng đen (Cuora amboinensis), Rùa sa nhân (Cuora mouhotii), Rùa cổ sọc (Mauremys sinensis) và Rùa bốn mắt (Sacalia quadriocellata).
- Khu vực A Yun Pa - Đồng Xuân
Kết quả khảo sát thực địa và kế thừa từ báo cáo trước đây về thực vật ở các địa điểm thuộc vùng Đồng Xuân cho thấy hệ thực vật bậc cao có mạch ở đây hiện biết được 353 loài, thuộc ba ngành Hạt kín (344 loài), Hạt trần (2 loài) và Dương xỉ (7 loài). Trong đó đáng chú ý là các loài Chò chỉ (Shorea stellata) và Dầu dọt tím (Dipterocarpus grandiflorus). Quần thể Dầu đọt tím (xếp loại Sẽ nguy cấp trong Danh mục đỏ thế giới và Sách Đỏ Việt Nam 2007) ở Đồng Xuân có thể xem là lớn nhất và có lẽ duy nhất còn lại ở Việt Nam. Từ các báo cáo trước đây và khảo sát thực của đề tài, đến nay đã ghi nhận số loài bị đe dọa cần quan tâm bảo tồn là 20 loài.
Về động vật: Ghi nhận sơ bộ có 32 loài thú, 131 loài chim, 36 loài bò sát, và 20 loài lưỡng cư. Trong đó, có 27 loài động vật quý hiếm được ưu tiên bảo tồn. Như loài Chà vá chân xám (Pygathrix cinerea), Vượn đen má vàng (Nomascus gabriallae).
7. Đề xuất quy hoạch bảo tồn các khu vực ưu tiên, mở rộng các khu rừng đặc dụng hiện tại
Dựa vào các điểm nóng có điểm số cao cũng như nhu cầu phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ ĐDSH của vùng, tổng cộng 24 khu đề xuất bảo tồn được đề nghị thành lập mới với tổng diện tích 704.771 ha. Tổng diện tích rừng tự nhiên trong các khu đề xuất là 633.193 ha, chiếm 90,4% diện tích tự nhiên của các khu đề xuất bảo tồn mới. Diện tích đề xuất bảo tồn thuộc Rừng phòng hộ hiện tại là 428.953 ha, chiếm 61,65% tổng diện tích đề xuất. Tổng diện tích đề xuất quy hoạch bảo tồn ĐDSH tới 2030, định hướng đến 2050 cho vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ là 1.579.645 ha.

Hình 2
Hình 2. Bản đồ các khu vực được đề xuất quy hoạch bảo tồn đa dạng sinh học

Tỷ lệ diện tích bảo tồn trong khu vực tăng từ 9,5% theo Quy hoạch bảo tồn ĐDSH quốc gia (QĐ 45/2014) và 9,9% theo Quy hoạch bảo tồn ĐDSH quốc gia + Quy hoạch bảo tồn ĐDSH cấp tỉnh lên 15,7% theo đề xuất quy hoạch này. Diện tích tăng thêm sẽ góp phần tăng tỷ lệ diện tích bảo tồn cả nước từ 7,2% lên 9,2%. Tỷ lệ diện tích bảo tồn trong 04 Vùng sinh thái cũng tăng từ 8,52% lên 16,64% và một phần hoặc toàn bộ 24/36 vùng đa dạng sinh học quan trọng (Key biodiversity area – KBA) được đề nghị đưa vào hệ thống khu bảo tồn.
Ngoài ra, 14 hành lang ĐDSH với tổng diện tích 293.600 ha cũng được đề xuất nhằm kết nối các khu bảo tồn hiện hữu và các khu đề xuất bảo tồn.
8. Xây dựng WebGIS để quản lý và công bố thông tin đa dạng sinh học vùng nghiên cứu
Toàn bộ dữ liệu về ĐDSH thu thập được trong nghiên cứu này cùng hệ thống bản đồ thảm thực vật, các lớp dữ liệu sinh khi hậu, bản đồ phân bố tiềm năng của các loài, bản đồ ĐDSH và đề xuất các khu bảo tồn cho khu vực nghiên cứu được tích hợp vào hệ thóng WebGIS của đề tài, dễ dàng truy xuất, cập nhật và quản lý. Trong khi chờ đầu tư hệ thống server và đường truyền tại Viện Sinh thái học Miền Nam, địa chỉ truy cập của WebGIS như sau: http://dev.dothanhlong.org/webgis_sinhthai_v2/quanly/login/ (ID: ptlong, Password: ptlong)
9. Bài báo và sách chuyên khảo đã công bố
9.1. Bài báo trên các tạp chí quốc tế trong hệ thống ISI/Scopus:
Nơi công bố: Danh mục SCI/SCI-E
[1]. Ivan A. Savinov, Maxim S. Nuraliev, Andrey N. Kuznetsov, Svetlana P. Kuznetsova, Hong Truong Luu, Huu Dang Tran, Huu Thanh Luong, 2018. Microtropis cerocarpa (Celastraceae), a new species from southern Vietnam. Phytotaxa 387 (2) : 140–148. DOI: http://dx.doi.org/10.11646/phytotaxa.387.2.6
[2]. Cindy Q. Tang, Yongchuan Yang, Arata Momohara, Huan-Chong Wang, Hong Truong Luu, Shuaifeng Li, Kun Song, Shenhua Qian, Ben LePage, Yi-Fei Dong, Peng-Bin Han, Masahiko Ohsawa, Buu Thach Le, Huu Dang Tran, Minh Tri Dang, Ming-Chun Peng, Chong-Yun Wang, 2019. Forest characteristics and population structure of Glyptostrobuspensilis, a globally endangered relict species of southeastern China. Plant Diversity 41 (4): 237-249. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.pld.2019.06.007
[3]. Maxim S. Nuraliev, Sophia V. Yudina, Ba Vuong Truong, Thi Xuyen Do, Hong Truong Luu, andrey n. Kuznetsov, & svetlana p. Kuznetsova, 2020. A revision of the family Thismiaceae (Dioscoreales) in Cambodia, Laos and Vietnam. Phytotaxa 441 (3): 229–250. DOI: ttps://doi.org/10.11646/phytotaxa.441.3.1
[4]. H.Đ. Tran, H.T. Luu, J. Leong-Škorničkova. Orchidantha anthracina (Lowiaceae), a new species from Vietnam. Blumea 65, 2020: 90 – 93 DOI: https://doi.org/10.3767/blumea.2020.65.01.12
[5]. Che-Wei Lin, Tian-Chuan Hsu, Hong Truong Luu, Ich Le Phuoc Thanh Nguyen, Tsung-Yu Aleck Yang & Chia-Wei Li. Revision of Begonia (Begoniaceae) in Bidoup-Nui Ba National Park, Southern Vietnam, including two new species. Phytotaxa 496 (1): 077–089. DOI: https://doi.org/10.11646/phytotaxa.496.1.4
9.2. Các báo cáo trên tạp chí trên tạp chí trong nước
1 bài báo đã nộp cho tạp chí Vietnam Journal of Earth Sciences
Pham Bach Viet, Hoang Minh Duc, Tran Van Bang, Luu Hong Truong, Nguyen Dang Quang and Diep Dinh Phong. Construction of fine resolution bioclimatic variables for Central Highlands and Southern Central coast of Vietnam
10. Kết quả tham gia đào tạo
10.1. Tiến sĩ
10.2. Thạc sĩ
Cấp đào tạo: thạc sỹ
- Số lượng: 01
- Chuyên ngành đào tạo: Sinh thái học
Tên luận văn thạc sỹ: “Đánh giá hệ thống quản lý, bảo vệ và phát triển rừng khu vực huyện Đông Hòa, Tây Hòa (tỉnh Phú Yên) và huyện Vạn Ninh (tỉnh Khánh Hòa)”
- Tên học viên: Võ Thị Anh Đào
- Thời gian bảo vệ luận văn: ngày 31/10/2019
- Thời gian nhận bằng thạc sỹ: ngày 28/2/2020
11. Tình hình chuyển giao công nghệ
Đang xúc tiến chuyển giao kết quả cho Tổng Cục Lâm Nghiệp (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn), Sở Tài nguyên và Môi trường và Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh trong khu vực nghiên cứu.
12. Kết quả của đề tài được lưu trữ tại
- Thư viện Viện Sinh thái học Miền Nam
- Văn phòng Chương trình KHCN Vũ trụ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt nam
- Cục thông tin khoa học và công nghệ Quốc gia.