Luận án Tiến sĩ Lâm nghiệp: Nghiên cứu cơ sở khoa học để đề xuất giải pháp phục hồi rừng ngập mặn tại Vườn quốc gia Xuân Thủy, tỉnh Nam Định

Chia sẻ: Dopamine Grabbi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:199

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài nghiên cứu nhằm xác định được cơ sở khoa học về khả năng tái sinh tự nhiên của một số loài cây ngập mặn chủ yếu để đề xuất giải pháp phục hồi và phát triển các quần xã thực vật ngập mặn tại khu vực nghiên cứu. Mời các bạn tham khảo nội dung đề tài!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Lâm nghiệp: Nghiên cứu cơ sở khoa học để đề xuất giải pháp phục hồi rừng ngập mặn tại Vườn quốc gia Xuân Thủy, tỉnh Nam Định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ==================== TRẦN THỊ MAI SEN NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHỤC HỒI RỪNG NGẬP MẶN TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN THUỶ, TỈNH NAM ĐỊNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP HÀ NỘI - NĂM 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ==================== TRẦN THỊ MAI SEN NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHỤC HỒI RỪNG NGẬP MẶN TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN THUỶ, TỈNH NAM ĐỊNH Chuyên ngành: Lâm sinh Mã số: 9.62.02.05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: Hướng dẫn 1: PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Cúc Hướng dẫn 2: PGS.TS. Phạm Minh Toại HÀ NỘI - NĂM 2021
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả. Các số liệu, kết quả sử dụng trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác. Tài liệu tham khảo có trích dẫn nguồn gốc rõ ràng và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng quy định./. Người hướng dẫn khoa học 1 Tác giả luận án PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Cúc Trần Thị Mai Sen Người hướng dẫn khoa học 2 PGS.TS. Phạm Minh Toại
ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bản luận án này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của Ban lãnh đạo Trường Đại học Lâm nghiệp, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban lãnh đạo Khoa Lâm học, Bộ môn Lâm sinh, Ban lãnh đạo Vườn quốc gia Xuân Thủy, Thầy Cô giáo hướng dẫn khoa học, các chuyên gia và đồng nghiệp. Tôi rất hạnh phúc khi được làm việc và tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Cúc, PGS.TS. Phạm Minh Toại đã bồi dưỡng, tận tình hướng dẫn tôi nghiên cứu chuyên sâu về một lĩnh vực hết sức thú vị nhưng cũng rất khó khăn. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Khoa Lâm học, các Thầy Cô của bộ môn Lâm sinh, Phòng Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Lâm nghiệp đã tận tình chia sẻ, đóng góp ý kiến về mặt chuyên môn để luận án được hoàn thành. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo, nhân viên, người dân địa phương tại Vườn Quốc Gia Xuân Thủy, các tập thể, cá nhân đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thu thập số liệu. Một số thí nghiệm của luận án được hoàn thành dưới sự hỗ trợ của đề tài nghiên cứu khoa học thuộc Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong khuôn khổ Chương trình hợp tác NAFOSTED-RCUK, mã số NE/P014127/1, chủ nhiệm đề tài là TS. Nguyễn Thị Xuân Thắng, đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở do Trường Đại học Lâm nghiệp quản lý do NCS là chủ nhiệm đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ks. Hoàng Thị Lan đã luôn tận tình hỗ trợ tôi trong quá trình theo dõi và thu thập số liệu thí nghiệm. Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các nhà khoa học, các chuyên gia, các tác giả của những nghiên cứu đã được trích dẫn trong luận án. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình đã luôn là chỗ dựa vững chắc và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận án tốt nhất. Hà Nội, tháng 9/2021 Tác giả
iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Nghĩa đầy đủ Ac Aegiceras corniculatum (Sú) Am Avicennia marina (Mắm biển) CNM Cây ngập mặn CTS Cây tái sinh CTTN Công thức thí nghiệm D00 Đường kính gốc (mm) EVI Chỉ số thực vật tăng cường FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp Quốc HST Hệ sinh thái HVN Chiều cao vút ngọn (cm) ISME Hiệp Hội Hệ sinh thái Rừng ngập mặn Quốc tế ITTO Tổ chức Gỗ nhiệt đới Quốc tế Ko Kandelia obovata (Trang) NAFOSTED Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia NDVI Chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ODB Ô dạng bản QXTVNM Quần xã thực vật ngập mặn RAMSAR Khu bảo tồn thiên nhiên đất ngập nước RNM Rừng ngập mặn Rs Rhizophora stylosa (Đước vòi) Sa Sonneratia apetala (Bần không cánh) Sc Sonneratia caseolaris (Bần chua) SD Sai tiêu chuẩn TB Trung bình TCC Tầng cây cao UNDP Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc UNESCO Tổ chức Giáo dục, khoa học và Văn hóa Liên hợp quốc VQG Vườn quốc gia WoO Chế độ phơi bãi
iv MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................................ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................ iii MỤC LỤC ..................................................................................................................................... iv DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................................... vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................................... viii PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 1 1. Tính cấp thiết của đề tài................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................................ 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ...................................................................... 3 4.1. Ý nghĩa khoa học .......................................................................................................... 3 4.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................................... 3 5. Điểm mới của luận án ...................................................................................................... 4 6. Bố cục của luận án ........................................................................................................... 4 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................................................. 5 1.1. Giới thiệu chung về rừng ngập mặn ............................................................................. 5 1.2. Nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh rừng ngập mặn ...................................................... 8 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh rừng ngập mặn trên thế giới .............................. 8 1.2.2. Nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh rừng ngập mặn ở Việt Nam ............................. 17 1.3. Nghiên cứu về phục hồi rừng ngập mặn .................................................................... 19 1.3.1. Nghiên cứu về phục hồi rừng ngập mặn trên thế giới ............................................. 19 1.3.2. Nghiên cứu phục hồi rừng ngập mặn ở Việt Nam ................................................... 26 1.4. Một số kết quả nghiên cứu về rừng ngập mặn tại Vườn Quốc gia Xuân Thủy ......... 29 1.5. Thảo luận chung ......................................................................................................... 30 Chương 2. NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU .......................... 32 2.1. Nội dung nghiên cứu .................................................................................................. 32 2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 32 2.2.1. Quan điểm và phương pháp luận nghiên cứu ......................................................... 32 2.2.2. Phương pháp thu thập số liệu.................................................................................. 34 2.2.3. Phương pháp phân tích số liệu ................................................................................ 45 2.3. Đặc điểm khu vực nghiên cứu .................................................................................... 48
v 2.3.1. Đặc điểm khí hậu ..................................................................................................... 48 2.3.2. Đặc điểm thuỷ văn ................................................................................................... 49 2.3.3. Một số nhân tố sinh thái khác.................................................................................. 51 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................................................... 53 3.1. Hiện trạng, biến động diện tích, chất lượng của rừng ngập mặn ............................... 53 3.1.1. Hiện trạng rừng ngập mặn tại khu vực nghiên cứu ................................................ 53 3.1.2. Biến động diện tích và chất lượng rừng ngập mặn ................................................. 58 3.2. Đặc điểm cấu trúc của các QXTVNM chủ yếu .......................................................... 64 3.2.1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao .............................................................................. 64 3.2.2. Đặc điểm tái sinh tự nhiên của các QXTVNM chủ yếu ....................................................... 77 3.2.3. Ảnh hưởng một số nhân tố tới sự phong phú/phân bố của các loài cây ngập mặn............. 85 3.3. Khả năng thiết lập tái sinh của một số loài cây ngập mặn chủ yếu ............................ 87 3.3.1. Sự thay đổi kích thước và khối lượng trụ mầm/quả ở 3 loài cây ngập mặn ........... 87 3.3.2. Đặc điểm phát triển rễ và lá của cây tái sinh ở 3 loài cây ngập mặn..................... 93 3.3.3. Sự thiết lập tái sinh của 3 loài cây ngập mặn ....................................................... 110 3.3.4. Mô hình đánh giá nhân tố ảnh hưởng tới sự thiết lập tái sinh của 3 loài cây ngập mặn.. 116 3.4. Đề xuất một số giải pháp phục hồi và phát triển rừng ngập mặn ............................. 123 3.4.1. Cơ sở đề xuất giải pháp ......................................................................................... 123 3.4.2. Giải pháp phục hồi và phát triển rừng ngập mặn ................................................. 124 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................................... 132 Kết luận............................................................................................................................ 132 Tồn tại .............................................................................................................................. 133 Khuyến nghị .................................................................................................................... 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................... 134 DANH SÁCH CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ... 147 PHỤ LỤC ................................................................................................................................... 148
vi DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1. Sơ đồ quá trình nghiên cứu ......................................................................................... 34 Hình 2.2. Sơ đồ bố trí các điểm kiểm chứng tại VQG Xuân Thủy ............................................ 37 Hình 2.3. Sơ đồ 10 tuyến điều tra tại VQG Xuân Thủy (T1÷T10) ............................................ 39 Hình 2.4. Tuyến điều tra và phương pháp điều tra theo điểm trung tâm.................................... 40 Hình 2.5. Thiết bị ghi mực nước (Rugged Troll 100) ................................................................ 41 Hình 2.6. Hệ thống bể thí nghiệm trong nhà kính tại khu thí nghiệm ........................................ 43 Hình 2.7. Sơ đồ các trạng thái phát triển của trụ mầm/quả ........................................................ 45 Hình 2.8. Biểu đồ nhiệt độ, lượng mưa trung bình các tháng trong năm, giai đoạn 2008– 2019 tại khu vực nghiên cứu ............................................................................................................... 48 Hình 2.9. Mực nước thủy triều tại khu vực nghiên cứu ............................................................. 49 Hình 3.1. QXTVNM Sú – Trang – Bần chua tại VQG Xuân Thủy ........................................... 57 Hình 3.2. Biến động diện tích rừng trồng ngập mặn giai đoạn 2005 - 2019 .............................. 60 Hình 3.3. Biến động chỉ số NDVI và EVI vùng RNM giai đoạn 2005-2019 ............................ 61 Hình 3.4. Sơ đồ lát cắt QXTVNM Mắm biển ưu thế (tuyến 01) ................................................ 70 Hình 3.5. Sơ đồ lát cắt QXTVNM Mắm biển ưu thế (tuyến 02) ................................................ 71 Hình 3.6. Sơ đồ lát cắt QXTVNM Trang ưu thế (tuyến 03) ...................................................... 72 Hình 3.7. Sơ đồ lát cắt QXTVNM Trang ưu thế (tuyến 04) ...................................................... 72 Hình 3.8. Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú – Trang (tuyến 05) ......................................................... 73 Hình 3.9. Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú - Trang (tuyến 06) .......................................................... 73 Hình 3.10. Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú – Trang – Bần chua (tuyến 07) .................................... 73 Hình 3.11. Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú – Trang – Bần chua (tuyến 08) .................................... 73 Hình 3.12. Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú – Trang – Bần chua – Đước vòi (tuyến 09) ................. 74 Hình 3.13. Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú – Trang – Bần chua – Đước vòi (tuyến 10) ................. 75 Hình 3.14. Trụ mầm Trang tại QXTVNM Trang ưu thế ............................................................ 77 Hình 3.15. Sự thay đổi độ cao thể nền theo tuyến điều tra ......................................................... 82 Hình 3.16. Ranh giới khu vực bãi bồi và rìa rừng (tuyến điều tra số 06) ................................... 82 Hình 3.17. Mô hình tương quan giữa khối lượng và kích thước của quả Mắm biển ................. 89 Hình 3.18. Mô hình tương quan giữa khối lượng và kích thước của trụ mầm Trang ................ 90 Hình 3.19. Mô hình tương quan giữa khối lượng và kích thước của trụ mầm Đước vòi ........... 91 Hình 3.20a. Số lượng rễ của cây Mắm biển tái sinh ở các CTTN (Không sóng)..................... 100 Hình 3.20b. Số lượng rễ của cây Mắm biển tái sinh ở các CTTN (Có sóng)........................... 101 Hình 3.21a. Số lượng rễ trung bình của cây Trang tái sinh ở các CTTN (Không sóng) .......... 103 Hình 3.21b. Số lượng rễ trung bình của cây Trang tái sinh ở các CTTN (Có sóng) ............... 104 Hình 3.22. Chiều dài rễ trung bình của cây Trang tái sinh ở các CTTN .................................. 106
vii Hình 3.23a. Số lượng rễ trung bình của cây Đước vòi tái sinh ở các CTTN (Không sóng) .... 107 Hình 3.23b. Số lượng rễ trung bình của cây Đước vòi tái sinh ở các CTTN (Có sóng) .......... 108 Hình 3.24a. Sự thiết lập tái sinh của CNM ở các CTTN (Không sóng) (Giả thiết 01) ............ 112 Hình 3.24b. Sự thiết lập tái sinh của CNM ở các CTTN (Có sóng) (Giả thiết 01) .................. 112 Hình 3.25a. Sự thiết lập tái sinh của CNM ở các CTTN (Không sóng) (Giả thiết 02) ............ 113 Hình 3.25b. Sự thiết lập tái sinh của CNM ở các CTTN (Có sóng) (Giả thiết 02) .................. 113 Hình 3.26. Biểu đồ xác định thời gian thiết lập tái sinh của Mắm biển ở độ mặn khác nhau .. 117 Hình 3.27. Biểu đồ xác định thời gian thiết lập tái sinh của Trang ở các CTTN ..................... 118 Hình 3.28. Biểu đồ xác định thời gian thiết lập tái sinh của loài Trang với khối lượng trụ mầm khác nhau .................................................................................................................................. 119 Hình 3.29. Biểu đồ xác định thời gian thiết lập tái sinh của loài Đước vòi ở các CTTN......... 120 Hình 3.30. Bản đồ phân bố chế độ phơi bãi (WoO) tại VQG Xuân Thủy ............................... 125 Hình 3.31. Bản đồ phân bố độ mặn tại VQG Xuân Thủy ........................................................ 126 Hình 3.32. Bản đồ đề xuất giải pháp phục hồi và phát triển RNM tại VQG Xuân Thủy ........ 127 Hình 3.33. Sơ đồ hàng rào lưới xúc tiến tái sinh tự nhiên ........................................................ 130 Hình 3.34. Sơ đồ trồng cây theo đám hai loài Mắm biển và Đước vòi .................................... 131
viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1. Ma trận biến động diện tích RNM giữa hai thời điểm ............................................... 35 Bảng 2.2. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích thành phần cấp hạt đất ................................. 42 Bảng 2.3. Ma trận bố trí các công thức thí nghiệm .................................................................... 44 Bảng 2.4. Bảng tổng hợp số ngày phơi bãi trung bình theo từng độ cao ................................... 50 Bảng 2.5. Độ mặn nước trung bình của các tuyến điều tra ........................................................ 51 Bảng 2.6. Độ thành thục thể nền của các tuyến điều tra tại KVNC ........................................... 52 Bảng 2.7. Thành phần cấp hạt đất của các tuyến điều tra........................................................... 52 Bảng 3.1. Hiện trạng RNM tại VQG Xuân Thủy năm 2019 ...................................................... 53 Bảng 3.2. Biến động diện tích RNM VQG Xuân Thủy giai đoạn 2005 – 2019 ......................... 59 Bảng 3.3. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao.................................................................................. 64 Bảng 3.4. Sinh trưởng của các loài CNM chủ yếu ..................................................................... 67 Bảng 3.5. Chất lượng của các loài CNM chủ yếu ...................................................................... 69 Bảng 3.6. Sản lượng và chất lượng trụ mầm/quả của một số loài cây ....................................... 76 Bảng 3.7. Đặc điểm của cây tái sinh dưới tán ............................................................................ 78 Bảng 3.8. Chất lượng sinh trưởng của cây tái sinh dưới tán ...................................................... 80 Bảng 3.9. Đặc điểm của cây tái sinh bãi bồi............................................................................... 83 Bảng 3.10. Chất lượng sinh trưởng của cây tái sinh bãi bồi....................................................... 84 Bảng 3.11. Nhân tố ảnh hưởng tới sự phong phú các loài CNM ............................................... 85 Bảng 3.12. Nhân tố ảnh hưởng tới sự phong phú của loài Mắm biển ........................................ 85 Bảng 3.13. Nhân tố ảnh hưởng tới sự phong phú loài Trang ..................................................... 86 Bảng 3.14. Nhân tố ảnh hưởng tới sự phong phú loài Đước vòi ................................................ 86 Bảng 3.15. Tổng hợp các chỉ tiêu về kích thước và khối lượng trụ mầm/quả của 3 loài CNM . 87 Bảng 3.16. Tỷ lệ ra rễ, lá và trạng thái thiết lập tái sinh của Mắm biển ..................................... 93 Bảng 3.17. Tỷ lệ ra rễ và trạng thái thiết lập tái sinh của Mắm biển .......................................... 94 Bảng 3.18: Tỷ lệ ra rễ, lá và trạng thái thiết lập tái sinh của Trang ........................................... 94 Bảng 3.19. Tỷ lệ ra rễ và trạng thái thiết lập tái sinh của Trang ................................................ 95 Bảng 3.20. Tỷ lệ ra rễ, lá và trạng thái thiết lập tái sinh của Đước vòi ...................................... 95 Bảng 3.21. Tỷ lệ ra rễ và trạng thái thiết lập tái sinh của Đước vòi ........................................... 96 Bảng 3.22. Số lượng lá của cây Mắm biển tái sinh ở các CTTN ............................................... 96 Bảng 3.23. Số lá trung bình của cây Trang tái sinh ở các CTTN ............................................... 97 Bảng 3.24. Số lượng rễ trung bình của cây Mắm biển tái sinh ở các CTTN ........................... 100 Bảng 3.25. Chiều dài rễ trung bình của cây Mắm biển tái sinh ở các CTTN........................... 102 Bảng 3.26. Số lượng rễ trung bình cây Trang tái sinh ở các CTTN ......................................... 103
ix Bảng 3.27. Chiều dài rễ trung bình của cây Trang tái sinh ở các CTTN ................................. 105 Bảng 3.28. Số lượng rễ trung bình cây Đước vòi tái sinh ở các CTTN ................................... 107 Bảng 3.29. Chiều dài rễ trung bình của cây Đước vòi tái sinh ở các CTTN ............................ 109 Bảng 3.30. Mô hình đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến thiết lập tái sinh của loài Mắm biển .... 116 Bảng 3.31. Mô hình đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến thiết lập tái sinh của loài Trang ........... 117 Bảng 3.32. Mô hình đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến sự thiết lập tái sinh loài Đước vòi ....... 120
1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hệ sinh thái rừng ngập mặn có vai trò quan trọng đối với đời sống xã hội thông qua các giá trị kinh tế - xã hội và môi trường, đặc biệt là khả năng lưu trữ carbon, phòng hộ đê biển, chống xói lở, cố định đất, hạn chế gió bão, sóng biển, triều cường, góp phần điều hòa khí hậu (Feller và cộng sự, 2017) [55]. Rừng ngập mặn đang được cho là một trong số các hệ sinh thái bị đe dọa nhiều nhất trên toàn cầu (Martinuzzi và cộng sự, 2009; Taylor và cộng sự, 2003) [76, 103], có rất nhiều tranh luận về các nguyên nhân gây ra sự biến động về chất lượng rừng ngập mặn như các yếu tố khí tượng, con người hay đơn giản đó là sự biến động theo chu kỳ sinh trưởng của rừng hay sự phát triển đô thị và công nghiệp ngày càng tăng (Abouda và cộng sự, 2001; Spalding và cộng sự, 2010) [21, 101]. Ngoài ra, các hiện tượng cực đoan như bão, sét đánh, nhiễm mặn và lũ lụt cũng được báo cáo là ảnh hưởng đến chất lượng của rừng ngập mặn (Kathiresan và Bingham, 2001) [67]. Trước bối cảnh biến đổi khí hậu như hiện nay, việc phục hồi các chức năng của hệ sinh thái rừng ngập mặn đang là nhiệm vụ hết sức cấp thiết của các nhà quản lý và các nhà khoa học. Trong thời gian qua, đã có nhiều chương trình, dự án trồng rừng ngập mặn được triển khai, tuy nhiên khả năng thành công chưa được như mong đợi, điều này có thể do các điều kiện vật lý của khu vực trồng, kỹ thuật trồng hoặc sự thiết lập các chức năng của hệ sinh thái rừng ngập mặn khó khăn hơn so với phục hồi rừng bằng con đường tự nhiên (N. Tonné và cộng sự, 2017) [105]. Do đó phục hồi rừng ngập mặn dựa vào năng lực tự tái sinh của rừng đang là một hướng đi hứa hẹn nhiều triển vọng. Tuy nhiên, quá trình thiết lập tái sinh tự nhiên của cây ngập mặn lại phụ thuộc chủ yếu vào thời gian phát tán của trụ mầm và các điều kiện môi trường ảnh hưởng tới quá trình phát triển của cây con, điều này mở ra nhiều hướng mới cho các nghiên cứu liên quan đến phục hồi rừng ngập mặn. Vườn quốc gia Xuân Thủy - vùng ngập nước đầu tiên của khu vực Đông Nam Á tham gia Công ước bảo tồn những vùng đất ngập nước có tầm quan trọng
2 quốc tế (Công ước RAMSAR). Trong giai đoạn từ năm 2005 đến năm 2019 tác động của các hiện tượng khí hậu cực đoan đã ảnh hưởng đến chất lượng và khả năng phục hồi rừng ngập mặn của Vườn quốc gia Xuân Thủy. Trước thực tế đó, nghiên cứu này được triển khai nhằm góp phần bổ sung cơ sở khoa học của quá trình thiết lập tái sinh tự nhiên của cây ngập mặn và cơ sở để hoạch định giải pháp phục hồi và phát triển các hệ sinh thái rừng ngập mặn một cách hiệu quả cho Vườn quốc gia Xuân Thủy nói riêng và Việt Nam nói chung. 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1. Mục tiêu tổng quát Xác định được cơ sở khoa học về khả năng tái sinh tự nhiên của một số loài cây ngập mặn chủ yếu để đề xuất giải pháp phục hồi và phát triển các quần xã thực vật ngập mặn tại khu vực nghiên cứu. 2.2. Mục tiêu cụ thể i) Đánh giá được hiện trạng của các quần xã thực vật ngập mặn tại khu vực nghiên cứu; ii) Xác định được khả năng tái sinh tự nhiên của một số loài cây ngập mặn chủ yếu; iii) Đề xuất được một số giải pháp kỹ thuật phục hồi và phát triển rừng ngập mặn tại khu vực nghiên cứu. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài luận án là các quần xã thực vật ngập mặn, đặc điểm tái sinh tự nhiên và các yếu tố ảnh hưởng đến tái sinh tự nhiên của những quần xã đó. 3.2. Phạm vi nghiên cứu 3.2.1. Phạm vi về địa điểm nghiên cứu Phạm vi về địa điểm nghiên cứu: là vùng rừng ngập mặn tại Vườn quốc gia Xuân Thủy, nằm tại vị trí bờ Nam của cửa sông Hồng, tỉnh Nam Định.
3 3.2.2. Phạm vi về địa điểm nghiên cứu của luận án: - Nội dung nghiên cứu về đánh giá chất lượng của rừng ngập mặn được đánh giá thông qua kết quả trên chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa (NDVI) và và chỉ số thực vật tăng cường (EVI), hai chỉ số này dựa trên sự phát xạ chlorophyll của thực vật, với giả định chỉ số chlorophyll cao nghĩa là cây đang sinh trưởng tốt và mật độ cao, ngoài ra chất lượng rừng ngập mặn phụ thuộc vào các chỉ số khác chưa được tính đến trong luận án này. - Trong điều kiện thí nghiệm luận án chỉ tiến hành ở 3 loài cây ngập mặn gồm: Trang (Kandelia obovata), Đước vòi (Rhizophora stylosa) và Mắm biển (Avicennia marina); Các loài cây ngập mặn khác như.. Bần chua và Sú chưa được thực hiện ở nghiên cứu này. - Nghiên cứu tập trung vào một số nhân tố ảnh hưởng tới sự thiết lập tái sinh trên bãi triều ở giai đoạn cây non cho đến khi cây tái sinh cố định được xuống thể nền bao gồm: độ mặn, chế độ phơi bãi và chế độ sóng. Điều kiện môi trường khác như: độ thành thục của thể nền, thành phần cấp hạt cát chưa được tích hợp vào các thí nghiệm trong nhà kính về sự thiết lập tái sinh của cây ngập mặn. - Việc đề xuất các giải pháp phục hồi và phát triển rừng ngập mặn chỉ hoàn toàn dựa trên cơ sở khoa học từ kết quả nghiên cứu thí nghiệm trong nhà kính và phân tích khảo sát tại hiện trường mà chưa xét đến các cơ sở khác như: căn cứ về chính sách, quy hoạch phát triển,... 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 4.1. Ý nghĩa khoa học Luận án bổ sung cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp phục hồi rừng ngập mặn tại khu vực nghiên cứu. Trong đó luận án đã xác định được chế độ mặn và chế độ phơi bãi có ảnh hưởng lớn đến quá trình thiết lập tái sinh của cây ngập mặn ở khu vực nghiên cứu. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn
4 Lượng hóa được đặc điểm cấu trúc tầng cây cao, đặc điểm cây tái sinh và một số nhân tố ảnh hưởng đến tái sinh tự nhiên làm cơ sở đề xuất một số giải pháp phục hồi rừng ngập mặn. 5. Điểm mới của luận án - Bổ sung các dẫn liệu khoa học về đặc điểm cấu trúc của quần xã thực vật ngập mặn và đặc điểm tái sinh của một số cây ngập mặn chủ yếu tại khu vực nghiên cứu. - Xác định được khả năng thiết lập tái sinh tự nhiên của một số loài cây ngập mặn chủ yếu và đề xuất được một số giải pháp phục hồi rừng ngập mặn bằng các loài Trang, Đước vòi và Mắm biển tại những vùng có độ mặn và chế độ phơi bãi thích hợp. 6. Bố cục của luận án Luận án gồm 147 trang, được chia thành các phần: - Mở đầu: 4 trang; - Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (27 trang); - Chương 2. Nội dung, phương pháp nghiên cứu và địa điểm (21 trang); - Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận (79 trang); - Kết luận, tồn tại và khuyến nghị (2 trang); - Tài liệu tham khảo (13 trang); - Danh sách các công trình đã công bố liên quan đến luận án (1 trang). Luận án có 39 bảng; 43 hình, 120 tài liệu tham khảo, trong đó có 20 tài liệu tiếng Việt và 100 tài liệu tiếng Anh; 18 phụ lục.
5 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Giới thiệu chung về rừng ngập mặn Rừng ngập mặn (RNM) được coi là một hệ sinh thái (HST) có vai trò đặc biệt quan trọng đối với cuộc sống của cộng đồng người dân ven biển. RNM có tác dụng về nhiều mặt như môi trường, xã hội, giá trị kinh tế và đặc biệt trong đó là về giá trị lưu trữ carbon, phòng hộ đê biển, chống xói lở, cố định đất ven biển, ven sông, hạn chế gió bão, sóng biển, triều cường, góp phần điều hòa khí hậu. Bên cạnh vai trò bảo vệ đường bờ biển, HST RNM còn cung cấp rất nhiều dịch vụ như củi gỗ, là nơi sinh sản và phát triển của các loài thủy hải sản và rất nhiều các giá trị thương mại khác (Feller và cộng sự, 2017) [55]. Theo FAO (2007) [51] và UNEP (2004) [108] năm 1980 diện tích RNM trên thế giới là 156.426,7 km². Sự suy giảm RNM toàn cầu được ghi nhận nhiều nhất vào năm 1993 khi diện tích chỉ còn là 124.291,1 km², ITTO/ISME, 1993 [119]. Tổng diện tích RNM trên thế giới năm 2000 là 137.800 km² (Field, 1999) [54]. Spalding và cộng sự (2010) [101] đã công bố thì diện tích RNM trên thế giới tăng lên là 152.361 km². Theo số liệu của FAO (2020) [52] diện tích RNM trên thế giới là 147.860 km2, phân bố ở 113 quốc gia; Châu Á có diện tích lớn nhất (55.470 km2), tiếp theo là Châu Phi (32.400 km2), Bắc và Trung Mỹ (25.710 km2), Nam Mỹ (21.300 km2) và Châu Đại Dương (12.980 km2); Châu Âu không có RNM; Hơn 40 % diện tích RNM trên thế giới xuất hiện ở 4 quốc gia: Indonesia (chiếm 19 % tổng số diện tích RNM trên thế giới), Brazil (9 %), Nigeria (7 %) và Mexico (6 %). Rừng ngập mặn xuất hiện trên toàn thế giới ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, chủ yếu nằm giữa 25° độ vĩ Nam và 25° độ vĩ Bắc. Diện tích RNM lớn nhất và đa dạng loài cao nhất được tìm thấy ở các khu vực gần xích đạo trong khoảng 5° độ vĩ Bắc đến 5° độ vĩ Nam. Tuy nhiên, một số loài có thể mở rộng phân bố lên phía Bắc ở Bermuda (32o20' Bắc) và Nhật Bản (31o22' Bắc) như Trang (Kandelia candel), Vẹt Dù (Bruguiera gymnorrhira), Đước vòi và Cóc vàng (Lumnitzera racemosa). Giới hạn phía nam của CNM là New Zealand (38o03' Nam). Ở những vùng này do khí hậu mùa đông lạnh nên thường chỉ còn loài Mắm biển (Avicennia marina) phân
6 bố (Phan Nguyên Hồng, 1991, Spalding, 2010) [8, 101]. Có khoảng 110 loài được coi là "cây ngập mặn", trong số đó có 54 loài thuộc 20 chi từ 16 họ được gọi là “cây ngập mặn thực sự”. Các quần xã sinh vật rừng mưa nhiệt đới độ đa dạng loài lên tới hàng nghìn loài cây, nhưng điều này không có nghĩa là RNM thiếu tính đa dạng. Mặc dù có ít loài cây ngập mặn (CNM), nhưng HST mà những cây này tạo ra tạo lập môi trường sống cho rất nhiều sinh vật khác, như ở Caribe bao gồm tới 174 loài động vật biển (Amir và cộng sự, 2019) [27]. Việt Nam là một quốc gia nằm trên bán đảo Đông Dương, thuộc khu vực Đông Nam Á, ven biển Thái Bình Dương, khí hậu nhiệt đới gió mùa ở đây đã tạo ra những điều kiện thuận lợi cho RNM sinh trưởng và phát triển, đặc biệt là ở vùng ven biển Nam Bộ. Phan Nguyên Hồng (1999) [9] đã công bố 77 loài CNM thuộc 2 nhóm được phân chia theo các điều kiện môi trường và dạng sống khác nhau. Nhóm 1 có 35 loài CNM thuộc 20 chi của 16 họ, nhóm này thường được gọi là CNM "thực thụ" hoặc CNM "chủ yếu", phân bố ở các bãi lầy ngập triều định kỳ. Nhóm 2 có 42 loài thuộc 36 chi của 28 họ, nhóm này bao gồm loài cây "gia nhập" hoặc "tham gia" RNM thường ở các rừng thứ sinh và rừng trồng trên đất cao hoặc một số loài gặp cả ở vùng đất nước ngọt. Sự phân bố địa lý RNM cũng thể hiện sự khác nhau giữa miền Nam và miền Bắc. Ở miền Nam có 69 loài, trong khi ở miền Bắc chỉ có 34 loài. Một số loài cây như: Mắm trắng (Avicennia alba), Dà vôi (Ceriops tagal), Vẹt tách (Bruguiera parviflora), Vẹt trụ (Bruguiera cylindrica), Đước bộp (Rhizophora apiculata), Bần trắng (Sonneratia alba), Bần ổi (Sonneratia ovata) và Cóc đỏ (Lumnitzara littorea) chỉ có ở miền Nam. Sự phân bố, độ nhiều của các loài thực vật ngập mặn ven biển Việt Nam cho thấy phần lớn đều nằm ở ven biển Nam bộ, rồi đến Bắc Bộ và miền Trung. Nghiên cứu về sự phân bố địa lý của RNM ở Việt Nam, theo Phan Nguyên Hồng (1999) [9] các HST RNM ở nước ta có tới 45 quần xã CNM, 6 quần thể cây RNM, và được phân bố theo 4 khu vực và 12 tiểu khu gồm:
7 Khu vực I: Ven biển Đông Bắc, từ mũi Ngọc đến mũi Đồ Sơn. Được chia ra làm 3 tiểu khu: tiểu khu 1 - từ Móng Cái đến Cửa Ông; tiểu khu 2 - từ Cửa Ông đến Cửa Lục; tiểu khu 3 - từ Cửa Lục đến Mũi Đồ Sơn. Khu vực II: Ven biển Đồng Bằng Bắc Bộ, từ mũi Đồ Sơn đến mũi Lạch Trường, được chia ra làm 2 tiểu khu: tiểu khu 1 - từ mũi Đồ Sơn đến cửa sông Văn Úc; tiểu khu 2 - từ cửa sông Văn Úc đến cửa Lạch Trường. Khu vực III: Ven biển Trung Bộ, từ mũi Lạch Trường đến mũi Vũng Tàu. Dựa vào đặc điểm địa mạo, thủy văn, có thể chia ra làm 3 tiểu khu: tiểu khu 1 - từ Lạch Trường đến mũi Ròn; tiểu khu 2 - từ mũi Ròn đến đèo Hải Vân; tiểu khu 3 - từ đèo Hải Vân đến mũi Vũng Tàu. Khu vực IV: Ven biển Nam Bộ, từ mũi Vũng Tàu đến mũi Nài. Khu vực này được chia ra làm 4 tiểu khu: tiểu khu 1 - từ mũi Vũng Tàu đến cửa sông Soài Rạp; tiểu khu 2 - từ cửa sông Soài Rạp đến cửa sông Mỹ Thanh; tiểu khu 3 - từ cửa sông Mỹ Thanh đến cửa sông Bảy Háp (ven biển Tây Nam bán đảo Cà Mau); tiểu khu 4 - từ cửa sông Bảy Háp đến mũi Nài - Hà Tiên (ven biển phía Tây bán đảo Cà Mau). Về diện tích RNM ở Việt Nam, trước năm 1943 thì RNM phân bố khá rộng ở các vùng ven biển, cửa sông với tổng diện tích trên 400.000 ha, nhưng sau năm 1975 diện tích chỉ còn lại 185.877 ha. Năm 2020, tổng diện tích RNM của Việt Nam chỉ còn 154.878 ha phân bố trên 28 tỉnh thành, trong đó Tây Nam bộ là khu vực có diện tích RNM lớn nhất, chiếm đến hơn 50 % diện tích của cả nước (81.979 ha). Trong 28 tỉnh thành có RNM phân bố, các tỉnh từ Quảng Bình tới Bình Thuận có diện tích RNM dưới 100 ha/tỉnh, mỗi tỉnh chiểm khoảng 0,01 – 0,06 % so với tổng diện tích RNM cả nước, trong đó Ninh Thuận có diện tích RNM ít nhất (chỉ có 5,13 ha), ngược lại Cà Mau là tỉnh có diện tích RNM lớn nhất cả nước với 52.378 ha (chiếm 33,82 %) (Bộ NN&PTNT, 2021) [2]. Như vậy, Việt Nam có HST RNM tương đối đa dạng so với các quốc gia trên thế giới, trong đó, miền Bắc Việt có HST RNM đa dạng thứ hai so với cả nước. Tuy nhiên, diện tích RNM ở Việt Nam có suy hướng giảm trong nhiều năm gần đây.
8 1.2. Nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh rừng ngập mặn 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh rừng ngập mặn trên thế giới Trong môi trường tự nhiên nếu đặt giả thuyết rằng cấu trúc rừng chỉ đạt tốt nhất khi ở các lâm phần rừng nguyên sinh, thì đánh giá cấu trúc RNM sẽ cung cấp thông tin có giá trị giúp cho công tác phục hồi RNM trở lại cấu trúc rừng gần nhất với trạng thái tự nhiên ban đầu vốn có. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu khác nhau về khả năng phát hạt giống là sự khởi đầu của quá trình tái sinh tự nhiên của CNM. Rabinowitz và Deborah (1978) [83] nghiên cứu về khả năng phát tán hạt giống của RNM và cho rằng đặc tính phát tán hạt giống tương quan với sự phân bố không gian trong RNM. Các chi được tìm thấy ở rìa rừng, phía đất liền của RNM có trụ mầm nhỏ hơn, cần khoảng thời gian không bị ngập triều là 5 ngày để có thể cố định trên thể nền. Các chi được tìm thấy ở vùng nước sâu và lầy hơn thường có trụ mầm lớn hơn. Biên độ triều và khả năng thiết lập của trụ mầm trên bãi triều là yếu tố quan trọng quyết định sự phân bố của CNM ở các khu vực, Jiménez và A. Sauter (1991) [64]. Clarke và Myerscough (1991) [39] khi quan sát khả năng tái sinh của Mắm biển và cho rằng trụ mầm rụng nhanh hơn và chìm sớm hơn ở vị trí nước lợ. Sau 24 giờ, hơn 80% trụ mầm đã chìm ở tất cả các vị trí, sau 48 giờ các mầm cây ở vùng nước lợ bắt đầu quần tụ lại. Nghiên cứu còn chỉ ra rằng khả năng phát tán của Mắm biển tương đối hẹp, có xu hướng phân bố gần cây mẹ. Cũng với nghiên cứu về sự phát tán của Mắm biển, Clarke (1993) [40] cho rằng: các quả phát triển bộ phận trụ dưới, lá mầm, gốc, rễ trong vòng vài tuần do đó việc phát tán bắt buộc phải thực hiện trong vòng 1 tuần để cây con cố định trên bãi triều có được sự sinh trưởng phát triển tốt nhất, tránh được những tổn hại cơ học trước khi hình thành đủ các bộ phận cơ bản. Kết quả quan sát sự phát tán của Mắm biển cho thấy hầu hết quả chỉ phát tán trong bán kính 1 km, rất ít quả phát tán quá 10 km. Các mô hình phát tán trụ mầm CNM là một quá trình quan trọng trong động lực học không gian thực vật, các nghiên cứu về mô hình phát tán đã đóng một vai trò cơ bản trong việc nghiên cứu quá trình thiết lập tái sinh chỉ ra các kiểu phát tán,
9 điều tra các quá trình phát tán, làm sáng tỏ kết quả của sự phát tán đối với quần thể và quần xã, Levin và cộng sự (2003) [69]. Steinke và cộng sự (2003) [102] đã mô phỏng khả năng phát tán của quả Mắm biển bằng cách thả trôi các quân bài bằng nhựa từ máy bay xuống biển tại cửa sông Mhlathuze ngoài vịnh Richards, sông Mgeni ngoài khơi Durban và sông Nxaxo-Ngqusi ngoài khơi Wavecrest trên bờ biển phía đông Nam Phi. Kết quả cho thấy các cửa sông phía Bắc có thể cung cấp nguồn giống đáng kể cho bờ biển Nam Phi, điều này có thể dẫn đến sự phân bố rộng hơn RNM ở Đông Cape. Alleman và Hester (2011) [23] khi nghiên cứu về khả năng sinh sản trên loài Mắm đen (Avicennia germinans) cho rằng độ mặn ảnh hưởng đến khả năng nổi của quả trong môi trường nhà kính. Ở các vĩ độ cao hơn vùng xích đạo, sự phát tán quả cũng tương quan có ý nghĩa với nhiệt độ. Phát tán của hạt và trụ mầm có thể ảnh hưởng mạnh mẽ đến biến động mật độ và tổ thành loài trong các hệ thực vật bị chi phối bởi sự phát tán dưới nước, (Di Nitto và cộng sự, 2013) [49]. Van der Stocken và cộng sự (2017) [110] cho rằng: Lượng mưa có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát tán trụ mầm và thiết lập tái sinh của cây con ngoại trừ những nơi có vĩ độ ở cực Nam. Ở vùng xích đạo (100N-100S), trụ mầm rơi khỏi cây mẹ hầu như suốt năm mà không có đỉnh sản lượng rõ rệt. Kết quả nghiên cứu của Van der Stocken và cộng sự (2019) [111] cho thấy: RNM có tỷ lệ phát tán cao ven biển và sự phát tán xuyên đại dương qua Đại Tây Dương, Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương. Không có sự kết nối nào được quan sát thấy giữa các quần thể ở hai bên lục địa Châu Mỹ và Châu Phi. Sự thiết lập tái sinh của CNM phụ thuộc vào nhiều yếu tố của môi trường. Trong nghiên cứu của Delgado và cộng sự (2001) [47] khi so sánh sự thiết lập tái sinh giữa 2 chi Laguncularia và Avicennia trên bãi triều tại các đảo ở cửa sông nhiệt đới Costa Rica cho thấy cả 2 chi đều được thiết lập tái sinh thành công ở vùng hạ triều, tuy nhiên trong môi trường ngập nước thường xuyên, khả năng nổi của quả, tính sẵn có, sự phân tán và chuyển động nước ảnh hưởng đến khả năng bám của quả