NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ DINH DƯỠNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN TẠI CỒN ÔNG TRANG, TỈNH CÀ MAU. LUẬN ÁN TIẾN SĨ MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VÕ NGƯƠN THẢO NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ DINH DƯỠNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN TẠI CỒN ÔNG TRANG, TỈNH CÀ MAU LUẬN ÁN TIẾN SĨ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

VÕ NGƯƠN THẢO

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ DINH DƯỠNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN TẠI

CỒN ÔNG TRANG, TỈNH CÀ MAU

LUẬN ÁN TIẾN SĨ MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC

Cần Thơ năm 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

VÕ NGƯƠN THẢO

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ DINH DƯỠNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN TẠI

CỒN ÔNG TRANG, TỈNH CÀ MAU

Chuyên ngành: Môi Trường Đất và Nước

Mã số: 62 44 03 03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS TRƯƠNG THỊ NGA

Cần Thơ năm 2017

LỜI CẢM ƠN

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến

PGS TS Trương Thị Nga, Người đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi, đóng góp và cho những lời khuyên dạy hết sức quý báu để tôi hoàn thành Luận án này

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến

- Ban Giám Hiệu trường Đại Học Cần Thơ

- Ban Chủ nhiệm khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên

- Khoa Sau Đại học, phòng Đào tạo, phòng Quản lý Khoa học và các phòng ban chức năng khác của trường Đại học Cần Thơ

- Quí Thầy, Cô, anh chị bộ môn Khoa học môi trường, quí Thầy, Cô giáo

và các Khoa, Phòng liên quan của trường Đại học Cần Thơ đã tạo điều kiện giúp

đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới Phó Giáo sư, Tiến sĩ

Lê Tấn Lợi đã động viên hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện luận án

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban lãnh đạo vườn quốc gia Mũi

Cà Mau đã đồng ý để tôi tiến hành bố trí thí nghiệm

Tôi xin gởi lời cảm ơn đến cán bộ, viên chức Trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm Lâm nghiệp Tây Nam Bộ

Xin trân trọng ghi nhớ tất cả những đóng góp chân tình, sự động viên giúp

đỡ nhiệt tình của bè bạn và các anh, chị, em mà tôi không thể liệt kê hết trong lời cảm tạ này

Cuối cùng, tôi xin gửi tấm lòng ân tình tới gia đình, đặc biệt là vợ và con của tôi là nguồn động viên và truyền nhiệt huyết để tôi hoàn thành Luận án

TÓM TẮT

Rừng ngập mặn có tính đa dạng sinh học cao, chức năng sinh thái quan trọng, đóng góp trong phát triển kinh tế, môi trường và đặc biệt có vai trò trong ứng phó biến đổi khí hậu Tuy vậy hiện nay rừng ngập mặn không ngừng bị suy giảm diện tích và đa dạng sinh học bị tác động do nhiều nguyên nhân, trong đó

có sự thiếu hiểu biết của cộng đồng và nhà quản lý về chức năng, hệ sinh thái rừng ngập mặn Luận án do đó đã nghiên cứu cấu trúc và dinh dưỡng của rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang nhằm góp phần duy trì hệ sinh thái, bảo tồn

đa dạng sinh học, nâng cao ý thức cộng đồng và quản lý rừng ngập mặn bền vững Các nội dung nghiên cứu được thực hiện nhằm đạt được các mục tiêu cụ thể: 1) Đánh giá các yếu tố môi trường đất và chế độ thủy văn ảnh hưởng đến phân bố thực vật rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang 2) Xác định các dạng lập địa và đặc điểm cấu trúc rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang 3) Đánh giá được năng suất vật rụng, tiến trình phân hủy lá rụng của 3 loài thực vật Đước đôi, Mấm trắng và Vẹt tách tại 3 dạng lập địa thuộc Cồn Trong Ông Trang 4) Xác định được thành phần Ba khía và đánh giá tập tính ăn Ba khía qua sự chọn lựa lá rừng ngập mặn và đóng góp dinh dưỡng

Nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến phân bố của thực vật tại Cồn Trong Ông Trang thực hiện từ 5/2011 - 4/2012 với các lát cắt ngang

và dọc từ đầu đến cuối mũi cồn Các ô tiêu chuẩn đã được thiết lập với 3 lần lập lại tại đầu, giữa và cuối cồn cho nghiên cứu đất, cấu trúc thực vật và lập địa Năng suất vật rụng Vẹt tách, Đước đôi và Mấm trắng được nghiên cứu từ tháng 2/2013 đến tháng 1/2014 bằng cách bố trí thí nghiệm với túi vật rụng 1 m2 Phân hủy lá thực hiện bằng cách cho lá của 3 loài kể trên cho vào các túi nylon để trên nền rừng, cân trọng lượng lá phân hủy ở các ngày 1, 2, 7, 10, 21, 58, 90,

128, 185, 304, 361 Nghiên cứu về khảo sát thành phần Ba khía và tập tính ăn thực hiện từ 10/2013 - 10/2014 Thí nghiệm về sự lựa chọn thức ăn tiến hành với 3 loại lá Vẹt tách, Đước đôi và Mấm trắng ở 2 tình trạng lá xanh và vàng trong các khung lưới 40 x 40 x 40 cm

Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đất đến sự phân bố của thực vật rừng ngập mặn, cho thấy cao trình chênh lệch từ 0 - 46 cm

và số lần ngập triều trong năm theo cao trình từ 73 – 502 lần/năm, Giá trị Eh đất

từ 69,5 mV cho đến -169,5 mV, độ mặn 29,12 - 29,26‰, %N từ 0,14 - 0,19%, %P2O5 từ 0,08 - 0,11%, Chất hữu cơ từ 9,66 - 10,97% Khu vực cuối cồn có hàm lượng N-NH4+ trong đất cao nhất 10,74 mg/kg Ngược lại, khu vực đầu cồn có hàm lượng N-NO3- trong đất cao hơn so với hai khu vực nghiên cứu còn lại Các yếu tố môi trường này phù hợp cho sự phân bố của 12 loài thân gỗ

và 4 loài dây leo, thân bụi tại Cồn Trong Ông Trang

Nghiên cứu đã xác định được 3 dạng lập địa Tại cuối cồn, lập địa đặc trưng thành phần cơ giới thịt pha sét, đất ngập bởi các con nước triều cao trung bình, số lần ngập triều 484 lần/năm, dung trọng: 0,57 g/cm,3 Eh = -168,5

mV, %N = 0,14, N-NH4+ = 11,96 mg/kg, N-NO3- = 0,49 mg/kg, TP (P2O5%) = 0,08, hàm lượng dinh dưỡng ở mức trung bình, giàu chất hữu cơ, ưu thế với loài Mấm trắng Ở giữa cồn, Đước đôi ưu thế với lập địa có thành phần cơ giới thịt trung bình, số lần ngập triều 189 lần/năm, dung trọng 0,65 g/cm3, Eh = -134

mV, %N = 0,19, N-NH4+ = 19,12 mg/kg, N-NO3- = 0,61 mg/kg, TP (%P2O5) = 0,09, hàm lượng dinh dưỡng ở mức trung bình, giàu chất hữu cơ Tại đầu cồn, lập địa Vẹt tách có thành phần cơ giới sét pha thịt, số lần ngập triều 73 lần/năm, dung trọng: 1,04 g/cm3, Eh = 69,5 mV, %N = 0,14, N-NH4+ = 11,96 mg/kg,

N-NO3- = 0,49 mg/kg, TP (%P2O5) = 0,08, hàm lượng dinh dưỡng trung bình, giàu chất lữu cơ

Năng suất vật rụng của loài Đước đôi là cao nhất 12,98 T/ha/năm, Mấm trắng 10,12 T/ha/năm và Vẹt tách 9,88T/ha/năm Tích lũy đạm lần lượt ở lá Đước đôi, Mấm trắng và Vẹt tách là 0,09 T/ha/năm; 0,08 T/ha/năm và 0,06 T/ha/năm Tích lũy lân ở 3 loại lá dao động từ 0,02-0,03 T/ha/năm Thời gian bán phân hủy với lá Đước đôi 86 ngày; lá Mấm trắng là 75 ngày; và lá Vẹt tách

là 71 ngày Phân huỷ lá có ý nghĩa trong đóng góp dinh dưỡng rừng ngập mặn Nghiên cứu đã xác định được 4 loài Ba khía thuộc họ Sesarmidae Loại lá

ưa thích của Ba khía là lá Mấm, tiếp đến là lá Vẹt và lá Đước Thí nghiệm cũng cho thấy Ba khía lựa chọn lá vàng để ăn hơn lá xanh Ba khía đóng góp dinh dưỡng rừng ngâp mặn thông qua việc tiêu thụ lá rừng, cung cấp dinh dưỡng trở lại cho đất

Các kết quả quan trọng của luận án nhấn mạnh vai trò của rừng ngập mặn

và đa dạng sinh học Các kết quả từ nghiên cứu này có thể được triển khai ở những rừng ngập mặn có điều kiện tương tự để bảo tồn đa dạng sinh học, phát triển bền vững rừng ngập mặn và thích ứng với biến đổi khí hậu

Từ khóa: Yếu tố môi trường, cấu trúc, vật rụng, dinh dưỡng, rừng ngập mặn, Ba khía

ABSTRACT

The mangrove has high diversity, important protection function, contributes to the economic development, environment and especially in climate change mitigation However, the mangrove is decreasing due to many different causes including the awareness of community and the managers about the structure, function, ecosystem of mangrove The thesis therefore focussed on the structure and nutrient at Ong Trang mangrove islet in order to contribute the results for ecosystem remain, biodiversity conservation, awareness increasing and sustainable development The contents of research were conducted to aim 1) Environmental factors especially soil and tide characteristics on the distribution of mangrove 2) Top soil characteristics and mangrove structures determination at Ong Trang islet 3) Litter fall, leaf decomposition process of 3 species Avicennia alba Bl., Rhizophora apiculata Bl and Bruguiera parviflora (Roxb.) W ex Griff at 3 top soil types at Ong Trang islet 4) Sesarmid species identification; the leaf species and status consumption choice of sesarmid and their contribution of nutrient cycle

The research of environmental factors affect on the structure of mangrove

at Ong Trang islet was carried out 5/2011-4/2012 with 3 horizontal and vertical transects The standard plots were established with 3 replicates at top,middle and tip of Ong Trang mangrove for soil, structure and top soil research Litter fall of Avicennia alba Bl., Rhizophora apiculata Bl and Bruguiera parviflora (Roxb.) W ex Griff study were implemented 2/2013-1/2014 with the litter bags made by net 1m 2 hang under mangrove tree permanently in one year Leaf decomposition net bags placed on the ground of mangrove and they were collected at the day 1, 2, 7, 10, 21, 58 ,90 ,128 ,185 ,304 ,361 The sesarmid identification and research on the leaf species choices of semarmid related to the nutrient cycle were carried out with Rhizophora apiculata Bl.and Bruguiera parviflora (Roxb.) W ex Griff 2 status green and yellow leaves were fed to sesarmid in the cage 40x40x40cm placed outside the mangrove forest

The results of the environmental factors affecting on the distribution of mangrove showed that the topography ranged 0-46 cm and the tide movement frequency was 73-502 times/year, Eh was 69,5-169,5 mV, the salinity ranged 29.12-29.26‰; N% changed 0.14-0.19% ; P2O5% was 0.08-0.11%; organic matter was 9.66-10.97% At the tip of islet where Avicennia distributed, the concentration of N-NH4 + in the soil was high 10,74 mg/kg and at the top studied site with Bruguirea parviflora, soil had the high concentration of N-NO3 - These environmental factors showed the suitable conditions and characteristics for mangrove with 12 wood species, 4 bushes and weed species

The reseach determined 3 typics top soil in the mangrove at Ong Trang islet At the tip, the top soil characterized by the loam and silt, deep submerged Tide movement frequency was 484 times/year, soil bulk density: 0,57 g/cm 3 , Eh

was recorded =-168 mV, N total 0,14%, N-NH4 + 11,96 mg/kg, N-NO3 - 0,49

mg/kg, P total 0,08%, nutrient content were at average level, organic matter was hight Avicennia was the dominant species At the middle of Ong Trang mangrove, Rhizophora apiculate was dominant with the typic top soil which had content of silt, loam and sand, tide movement frequency was 198 times/year, soil bulk density: 0,65 g/cm 3 , Eh was obtained =-134mV, N total 0,19%, N-NH4 + 19,12 mg/kg, N-NO3 - 0,61 mg/kg, P total 0,09%, nutrient content was at average level, organic matter was hight At the tip, Bruguirea parviflora (Roxb.)

W ex Griff adapt with the top soil characterized by the silt, loam and sand Tide movement frequency was 73 times/year, soil bulk density: 1,04 g/cm 3 , Eh

was recorded =69.5mV, N total 0,14%, N-NH4 + 10,76 mg/kg, N-NO3 - 0,92 mg/kg, P total 0,11%, nutrient content were at average level, organic matter was hight

The annual dry weight of litterfall of Rhizophora apiculate was 12.98 tons/ha; regarding Avicennia alba Bl., total annual dry weight of litterfall was estimated 10.12 tons/ha for Bruguirea parviflora, total annual dry weight of litterfalls was estimated 9.88 tons/ha The accumulated nitrogen in Rhizophora apiculate, Avicennia alba Bl and Bruguirea parviflora leaves were 0.09 T/ha/year; 0.08 T/ha/year and 0.06 T/ha/year The P accumulation was not different with 0.02-0.03 T/ha/year The decomposition time of Rhizophora apiculate, Avicennia alba Bl leaves and Bruguirea parviflora was 86 days; 75days and 71 days respectively Decomposition of leaves is significant in contributing nutrients to the mangroves

Four Sesarmid species were found in this thesis belonging to Sesarmidea

at Ong Trang islet At Bruguiera parviflora (Roxb.) W ex Griff site, the research found 4 species while at Rhizophora apiculate, Avicennia alba Bl determined 2 species

Favorite leaves Sesarma sp Preferred was Avicennia alba Bl leaf, next to Bruguiera gymnorrhiza leaf and Rhizophora apiculata Bl Old leaves was consumed faster than green leaves Sesarma sp contribute to saline forest nutrition through the sale of forest leaves, providing nutrients back to the soil These important results emphasize the important role of mangrove and Sesarma sp in the nutrient cycle of mangroves forest and Sesarma sp is one of the important link in the food web of mangrove forests The application of the results will be necessary in other mangrove forests with the same conditions for biodiversity conservation and sustainable mangrove development and climate change adaptation

Keywords: Environmental factor, structure, litter fall, nutrient, mangrove, sesarmid

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu mà chính tôi đã thực hiện Tất cả các số liệu trong Luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất

kỳ công trình nghiên cứu nào khác

Tác giả Luận án

Võ Ngươn Thảo

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

ABSTRACT iv

LỜI CAM ĐOAN vi

MỤC LỤC vii

DANH SÁCH BẢNG x

DANH SÁCH HÌNH xii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiv

Chương 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.2.1 Mục tiêu tổng quát 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

1.4 Tính mới của luận án 3

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 4

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4

1.6.1 Ý nghĩa khoa học 4

1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

2.1 Tổng quan rừng ngập mặn 6

2.1.1 Khái niệm về hệ sinh thái rừng ngập mặn 6

2.1.2 Phân bố rừng ngập mặn 7

2.2 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu 10

2.2.1 Thành phần loài và tính đa dạng sinh học rừng ngập mặn 10

2.2.2 Đặc điểm các yếu tố môi truờng của đất ngập nước ven biển 12

2.3 Cấu trúc rừng ngập mặn 26

2.3.1 Nghiên cứu về cấu trúc rừng ngập mặn ở nước ngoài 27

2.3.2 Nghiên cứu về cấu trúc rừng ngập mặn Việt Nam 29

2.4 Năng suất vật rụng, phân hủy lá rụng và vai trò của Ba khía trong rừng ngập mặn 31

2.4.1 Nghiên cứu vật rụng loài Vẹt (Bruguiera sp.) 32

2.4.2 Nghiên cứu năng suất vật rụng của loài Đước (Rhizophora spp.) 32

2.4.3 Nghiên cứu vật rụng loài Mấm (Avicennia sp.) 35

2.4.4 Phân hủy vật rụng 36

2.4.5 Vai trò của Ba khía trong việc tiêu thụ vật rụng rừng ngập mặn 40

2.5 Chu trình dinh dưỡng của rừng ngập mặn 43

2.6 Khả năng cung cấp dinh dưỡng của rừng ngập mặn cho các hệ sinh thái lân cận 46

2.7 Một số đặc điểm khu vực nghiên cứu 46

2.7.1 Vị trí địa lí 47

2.7.2 Điều kiện tự nhiên 47

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 51

3.1.1 Thời gian nghiên cứu 51

3.1.2 Địa điểm nghiên cứu 51

3.2 Phương tiện nghiên cứu 51

3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 52

3.3.1 Nghiên cứu các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phân bố của rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang 52

3.3.2 Nghiên cứu cấu trúc rừng ngập mặn theo các dạng lập địa tại Cồn Trong Ông Trang 56

3.3.3 Nghiên cứu tiềm năng năng suất vật rụng, phân hủy lá rụng ở các dạng lập địa Vẹt tách, Đước đôi, Mấm trắng 60

3.3.4 Nghiên cứu vai trò của Ba khía liên quan đến tuần hoàn dinh dưỡng đất rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang 61

3.3.5 Phương pháp phân tích số liệu 65

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 66

4.1 Nghiên cứu các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phân bố của rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang 66

4.1.1 Kết quả nghiên cứu các yếu tố môi trường 66

4.1.2 Phân bố rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang theo các yếu tố môi trường 76

4.1.3 Sự phân bố thực vật 79

4.2 Nghiên cứu đặc điểm các dạng lập địa rừng ngập mặn tại Cồn Trong 83

4.2.1 Phân dạng lập địa tại Cồn Trong Ông Trang 83

4.2.2 Đặc điểm các dạng lập địa 84

4.2.3 Kết quả nghiên cứu cấu trúc rừng ngập mặn theo dạng lập địa 88

4.2.4 Cấu trúc phân bố thảm thực vật thân gỗ trên 3 dạng lập địa 94

4.2.5 Tương quan giữa các yếu tố môi trường với đặc điểm sinh học của 3 loài cây ưu thế 101

4.3 Tiềm năng năng suất vật rụng, phân hủy lá rụng ở các dạng lập địa Vẹt tách, Đước đôi, Mấm trắng 104

4.3.1 Năng suất vật rụng 104

4.3.2 Phân hủy lá rụng 113