Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và dinh dưỡng của rừng ngập mặn tại Cồn Ông Trang, tỉnh Cà Mau

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 Tro

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

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% ; P 2 O 5 % was 0.08-0.11%; organic matter was 9.66-10.97% At the tip of islet where Avicennia distributed, the concentration of N-NH 4 + 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-NO 3 - 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

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-

NH 4 + 19,12 mg/kg, N-NO 3 - 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-NH 4 + 10,76 mg/kg, N-NO 3 - 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

4.4 Nghiên cứu vai trò của Ba khía liên quan đến tuần hoàn dinh dưỡng trong

rừng ngập mặn 119

4.4.1 Thành phần loài Ba khía và các chỉ số đa dạng trên 3 lập địa 119

4.4.2 Tập tính ăn lá của Ba khía 124

4.4.3 Hàm lượng chất dinh dưỡng trong lá, phân và vai trò chuyển hóa dinh dưỡng của Ba khía 130

4.4.4 Vai trò chuyển hóa dinh dưỡng của Ba khía 137

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 141

5.1 Kết luận 141

5.2 Kiến nghị 141

TÀI LIỆU THAM KHẢO 143

PHỤ LỤC 162

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Diện tích và phân bố rừng ngập mặn Việt Nam 10

Bảng 2.2: Phân nhóm các loài cây ngập mặn theo cấp độ ngập 13

Bảng 2.3: Thành phần loài cây rừng ngập mặn theo ngưỡng độ mặn Goa 14

Bảng 2.4: Phân bố một số loài cây ngập mặn theo cấp độ ngập 15

Bảng 2.5: Các đặc điểm đất để xác định độ thành thục ngoài thực địa 16

Bảng 2.6: Đánh giá hàm lượng carbon theo phương pháp Walkley-Black 19

Bảng 2.7: Đánh giá hàm lượng Đạm tổng số trong đất 20

Bảng 2.8: Đánh giá đất theo tỉ lệ C/N 20

Bảng 2.9: Đánh giá hàm lượng lân tổng số trong đất 21

Bảng 2.10: Phân loại đất theo thành phần cơ giới 23

Bảng 2.11: Các yếu tố môi trường tự nhiên và sự phân bố của các loại rừng ngập mặn tại tỉnh Cà Mau 24

Bảng 2.12: Các yếu tố dạng lập địa 26

Bảng 2.13 : Các nhóm dạng lập địa 26

Bảng 2.14: Các nghiên về năng suất vật rụng của loài Đước 33

Bảng 2.15: Các nghiên cứu về vật rụng loài Mấm 35

Bảng 2.16: Phương trình hồi quy và thời gian bán hủy (t50) của túi vật rụng 39 Bảng 2.17: Phương trình hồi quy và thời gian bán hủy lá Đước đôi và Dà vôi 39

Bảng 2.18: Diễn biến của vật rụng trong rừng ngập ở Queensland 41

Bảng 2.17: Thành phần loài thực vật ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang 49

Bảng 2.18: Phân bố các loài ưu thế tại Cồn Trong Ông Trang Cà Mau 50

Bảng 3.1: Tóm tắt phương pháp phân tích mẫu đất 55

Bảng 3.2: Phương pháp phân tích mẫu lá phân hủy 61

Bảng 4.1: Tần số ngập triều hàng tháng (5/2011- 4/2012) của 3 khu vực 66

Bảng 4.2: Cao trình đất ở các khu vực nghiên cứu 67

Bảng 4.3: Giá trị pH ở các khu vực nghiên cứu 67

Bảng 4.4: Eh đất (mV) ở các khu vực nghiên cứu 69

Bảng 4.5: Hàm lượng N-NH4+ trong đất ở các khu vực nghiên cứu 72

Bảng 4.6: Thành phần loài thực vật ngập mặn tại khu vực nghiên cứu 78

Bảng 4.7 Sự phân bố các loài thực vật theo các yếu tố môi trường 79

Bảng 4.8: Đặc điểm của 3 lập địa tại Cồn Trong Ông Trang 84

Bảng 4.9: Tần số ngập triều tại Cồn Trong Ông Trang 85

Bảng 4.10: Độ thành thục đất tại 3 lập địa 85

Bảng 4.11: Dung trọng đất tại 3 lập địa (g/cm3) 86

Bảng 4.12: Thành phần cơ giới tại 3 dạng lập địa 86

Bảng 4.13: Thành phần hóa học đất tại các dạng lập địa 87

Bảng 4.15: Đường kính cây theo lập địa 89

Bảng 4.16: Chiều cao cây theo lập địa 89

Bảng 4.17: Các chỉ số đa dạng sinh học của khu vực nghiên cứu 90

Bảng 4.18: Chỉ số giá trị quan trọng (IVI) 94

Bảng 4.19: Tương quan giữa đặc điểm thủy văn và tính chất vật lý đất 101

Bảng 4.20: Tương quan giữa đặc điểm thủy văn và tính chất hóa học đất 101

Bảng 4.21: Tương quan giữa mật độ của 3 loài cây ưu thế với đặc điểm thủy văn của các lập địa 102

Bảng 4.22: Tương quan giữa mật độ của 3 loài cây ưu thế với đặc điểm lý hóa đất của các lập địa 102

Bảng 4.23: Thành phần và trọng lượng vật rụng của 3 loài cây 105

Bảng 4.24: Thành phần và tổng lượng vật rụng của 3 loài cây ưu thế 107

Bảng 4.25: Năng suất vật rụng của Mấm trắng 111

Bảng 4.26: Hệ số tương quan Pearson và mức ý nghĩa của các thành phần và tổng lượng vật rụng với các biến khí hậu 113

Bảng 4.27: Phương trình hồi quy và thời gian bán hủy cho túi vật rụng 114

Bảng 4.28: Diễn biến thành phần N, P, C trong lá cây phân hủy 117

Bảng 4.29: Lượng dinh dưỡng tích lũy trong lá của ba loài cây 118

Bảng 4.30: Thành phần các loài Ba khía khảo sát trên 3 lập địa 119

Bảng 4.31: Các chỉ số đa dạng của nhóm Ba khía tại các lập địa 120

Bảng 4.32: Tần suất xuất hiện và số cá thể các loài Ba khía của 9 ô tiêu chuẩn ở tất cả 3 lập địa 123

Bảng 4.33: Trọng lượng lá xanh Ba khía tiêu thụ 127

Bảng 4.34: Trọng lượng lá vàng Ba khía tiêu thụ 130

Bảng 4.35: Hàm lượng carbon trong lá cây rừng ngập mặn 131

Bảng 4.36: Hàm lượng Nitơ trong các loại lá cây rừng ngập mặn 131

Bảng 4.37: Tỷ lệ C/N trong lá cây rừng ngập mặn 132

Bảng 4.38: Hàm lượng lân (%) trong lá rừng ngập mặn 133

Bảng 4.39: Carbon trong phân Ba khía từ loại lá rừng khác nhau 135

Bảng 4.40: Hàm lượng N trong phân Ba khía khi cho ăn các loại lá khác nhau 136

Bảng 4.41: Tỷ lệ C/N trong phân Ba khía và đất rừng 136

Bảng 4.42: Hàm lượng P trong phân Ba khía và đất rừng 137

Bảng 4.43: Lượng lá cây và dinh dưỡng Ba khía giữ lại 139

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Phân bố rừng ngập mặn ở các vùng khác nhau trên thế giới 7

Hình 2.2: Sự phân bố rừng ngập mặn (màu xanh) ở Việt Nam 9

Hình 2.3: Loài cây ngập mặn thực sự ở Đông Nam Á 11

Hình 2.4: Chu trình dinh dưỡng ở rừng ngập mặn 44

Hình 2.5: Vị trí khu vực nghiên cứu 47

Hình 3.1: Địa điểm nghiên cứu và vị trí thu mẫu 52

Hình 3.2: Phương pháp xác định độ ngập nước và địa hình 53

Hình 3.3: Túi thu mẫu vật rụng Vẹt tách (A) và Đước đôi (B) 60

Hình 3.4: Túi phân hủy lá rụng 61

Hình 4.1: Giá trị pH đất trung bình tại 3 khu vực nghiên cứu 68

Hình 4.2: Hàm lượng đạm tổng trong đất ở các khu vực nghiên cứu 70

Hình 4.3: Hàm lượng N-NH4+ trong đất ở các khu vực nghiên cứu 73

Hình 4.4: Hàm lượng N-NO3- ở các khu vực nghiên cứu 74

Hình 4.5: Bản đồ phân bố loài cây ưu thế tại cồn Trong Ông Trang 77

Hình 4.6: Mối quan hệ giữa các loài ở các mức tương đồng 91

Hình 4.7: Mối quan hệ giữa các quần xã ở các mức tương đồng 93

Hình 4.8: Phân bố tần suất theo cấp chiều cao của quần xã Vẹt tách 96

Hình 4.9: Phân bố tần suất theo cấp chiều cao quần xã Đước đôi 97

Hình 4.10: Phân bố tần suất theo cấp chiều cao của quần xã Mấm trắng 98

Hình 4.11: Phân bố tần suất theo cấp đường kính trên lập địa Vẹt tách 98

Hình 4.12: Phân bố tần suất theo cấp đường kính trên lập địa Đước đôi 100

Hình 4.13: Phân bố tần suất theo cấp đường kính trên lập địa Mấm trắng 100

Hình 4.14: Tổng lượng vật rụng hàng tháng của 3 loài cây nghiên cứu 106

Hình 4.15: Diễn biến sự rụng và hình thành lá mới của Vẹt tách 108

Hình 4.16: Diễn biến sự rụng và hình thành lá mới của Đước đôi 109

Hình 4.17: Diễn biến sự rụng lá của Mấm trắng 109

Hình 4.18: Năng suất vật rụng (hoa và trụ mầm) của Vẹt tách 110

Hình 4.19: Năng suất vật rụng (hoa và trụ mầm) của Đước đôi 111

Hình 4.20: Phân hủy lá rụng theo thời gian của 03 loài cây tại các lập địa 115

Hình 4.21: Thành phần loài Ba khía tại Cồn Trong Ông Trang 120

Hình 4.22: Mối quan hệ giữa các quần xã Ba khía trên 3 dạng lập địa 122

Hình 4.23: Mối quan hệ giữa các loài Ba khía tại khu vực nghiên cứu 123

Hình 4.24: Số lượng Ba khía bắt được sau 30 phút ở ba lập địa 124

Hình 4.25: Trọng lượng ba loại lá xanh được Ba khía tiêu thụ ở đợt 1 125

Hình 4.26: Trọng lượng ba loại lá xanh được Ba khía tiêu thụ ở đợt 2 126

Hình 4.27: Trọng lượng ba loại lá xanh được Ba khía tiêu thụ ở đợt 3 127

Hình 4.28: Trọng lượng ba loại lá vàng được Ba khía tiêu thụ ở đợt 1 128

Hình 4.30: Hình trọng lượng ba lá vàng được Ba khía tiêu thụ ở đợt 3 129

Hình 4.31: Trọng lượng phân khi cho Ba khía ăn các loại lá khác nhau 134

Hình 4.32: Phân Ba khía sau khi cho ăn lá 135

Hình 4.33: Sự biến đổi C/N trong lá và phân Ba khía 138

Phát triển nông thôn

Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề

Rừng ngập mặn là hệ sinh thái đất ngập nước nhiều nhất và độc đáo nhất

ở các vùng bãi triều nhiệt đới và cận nhiệt đới (Nagarajan et al., 2008; Estrada

et al., 2015) Thực vật rừng ngập mặn sinh trưởng và phát triển trên đất phù sa

chịu tác động trực tiếp của thủy triều, khí hậu nóng ẩm và điều kiện ngập thường xuyên với độ mặn cao Sự tồn tại và phát triển của rừng ngập mặn do đó có quan

hệ chặt chẽ với các nhân tố khí hậu, thủy văn, địa hình và các điều kiện lý, hóa của môi trường đất và lập địa

Cơ sở để quản lý rừng ngập mặn bền vững là các kiến thức về mối quan

hệ giữa các nhóm nhân tố môi trường với cấu trúc sinh thái, thành phần loài, tính đa dạng sinh học; cấu trúc theo không gian và thời gian mà hệ sinh thái rừng ngập mặn tồn tại và phát triển Các yếu tố môi trường như điều kiện đất đai, chế độ ngập triều, độ mặn có ảnh hưởng lên sự phát triển của rừng ngập mặn và sự thích nghi của loài Ngoài ra hàm lượng dinh dưỡng cũng là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến cấu trúc và năng suất rừng ngập mặn

(Reef et al., 2010) Những chất mùn bã xuất phát từ rừng ngập mặn là nguồn

dinh dưỡng chủ yếu và có ảnh hưởng đáng kể đến mạng lưới thức ăn (Odum and Heald, 1972; Robertson and Daniel, 1989) Trong các khu rừng ngập mặn vùng cửa sông, vật rụng là lá cây chiếm đến 40–95% tổng lượng vật rụng (Day

et al., 1996; Wafar et al., 1997) Ngoài ra, vật rụng còn là một nguồn dự trữ

dinh dưỡng trong sự tuần hoàn của các chất dinh dưỡng cho cây sinh trưởng và phát triển (Alongi, 2009) Chu trình dinh dưỡng và màu mỡ của đất trong một

hệ sinh thái rừng phụ thuộc nhiều vào sinh khối vật rụng và thành phần vật rụng

chứa các chất dinh dưỡng (Triadiati et al., 2011)

Tầm quan trọng của vật rụng rừng ngập mặn trong sự duy trì chuỗi thức

ăn cơ bản trong môi trường ven biển đã được trình bày bởi Golley et al (1962); Odum and Heald (1975): Ong et al (1984); Lee (1995) Trong hệ thống nuôi

tôm – rừng, lá đước phân hủy cung cấp nhiều dưỡng chất cho thủy vực (Bùi Thị Nga và Scheffer, 2004) Để quản lý và phát triển bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn, quy hoạch và bảo tồn đa dạng sinh học, phục vụ công tác tái trồng rừng ven biển, cần nghiên cứu các tiến trình bên trong và những tác động bên ngoài đến hệ sinh thái Các tác động của các nhân tố môi trường đa dạng và không tuân theo quy luật, điều đó rất dễ gây tổn thương cho rừng ngập mặn Tuy nhiên, hiện nay rừng ngập mặn đã suy thoái và giảm diện tích rất nhiều do

áp lực việc phá rừng để nuôi tôm, biến đổi rừng ngập mặn thành các khu dân

cư, phát triển cơ sở hạ tầng, phát triển các khu công nghiệp Sự tàn phá này là

do dân số ngày càng tăng, ý thức cộng đồng về vai trò, chức năng của rừng ngập

mặn kém Mặt khác, nguyên nhân còn phải kể đến là kiến thức còn hạn chế của các nhà quản lý về vai trò của rừng ngập mặn trong việc cung cấp dinh dưỡng dựa trên cơ sở vật rụng phân hủy cho đất rừng ngập mặn

Việc nghiên cứu cấu trúc rừng theo các yếu tố môi trường và năng suất vật rụng, cũng như nghiên cứu dinh dưỡng trong rừng ngập mặn mang tính cấp thiết nhằm đạt được các kết quả khoa học và thực tiễn cho các đề xuất có tính chiến lược trong giáo dục cộng đồng, quản lý, bảo vệ và sử dụng rừng ngập mặn một cách bền vững

Do đó luận án “Nghiên cứu cấu trúc và dinh dưỡng của rừng ngập mặn

tại Cồn Ông Trang, tỉnh Cà Mau” đã được thực hiện nhằm nghiên cứu một số

quy luật phát triển của rừng ngập mặn trên nền tảng phân tích mối liên hệ giữa các yếu tố môi trường và cấu trúc rừng, sự cung cấp dinh dưỡng, chức năng sinh thái của thực vật và động vật đóng góp vào tuần hoàn dinh dưỡng rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang Nội dung của luận án chỉ được thực hiện ở khu vực Cồn Trong Ông Trang nhưng đây sẽ là cơ sở dữ liệu quan trọng áp dụng cho quản lý rừng ngập mặn, bảo tồn đa dạng sinh học, phát triển bền vững hệ sinh

thái đất ngập nước ven biển nói chung

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định được thành phần Ba khía và đánh giá tập tính ăn của Ba khía qua sự chọn lựa lá rừng ngập mặn và đóng góp dinh dưỡng

1.3 Nội dung nghiên cứu

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

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

- Tìềm năng năng suất vật rụng, phân hủy lá rụng ở các dạng lập địa Vẹt tách, Đước đôi, Mấm trắng

- Vai trò của Ba khía liên quan đến tuần hoàn dịnh dưỡng đất rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang

1.4 Tính mới của luận án

- Trong nghiên cứu các yếu tố môi trường ảnh hưởng sự phân bố rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang, kết quả đã cho thấy cao trình, tần suất và chế độ ngập, đặc điểm lý hóa đất với đạm tổng số 0,24%, lân tổng số 0,08-0,11%, hữu cơ 10,09-10,7%, độ mặn 19,7‰, phù hợp cho thực vật với 12 loài thân gỗ, 4 loài thân bụi và dây leo

Nghiên cứu đã xác định được 3 dạng lập địa: Vẹt tách ở đầu cồn, Đước đôi ở giữa cồn và Mấm trắng ở cuối cồn Tại cuối cồn, lập địa đặc trưng thành phần cơ giới thịt pha sét, đất ngập bởi các con nước triều cao trung bình, đặc trưng quá trình khử trong đất, hàm lượng dinh dưỡng đất ở mức trung bình, giàu chất hữu cơ, loài cây ưu thế là Mấm trắng Ở giữa cồn, Đước đôi ưu thế với lập địa có thành phần cơ giới thịt trung bình, hàm lượng dinh dưỡng đất ở mức trung bình khá, chất hữu cơ trong đất ở mức cao Tại đầu cồn, Vẹt tách chiếm ưu thế, đất có thành phần cơ giới sét pha thịt, số lần ngập triều ít, hàm lượng dinh dưỡng đất ở mức trung bình khá, giàu chất hữu cơ

Trong nghiên cứu năng suất vật rụng luận án đã đánh giá được sự đóng góp dinh dưỡng cao nhất ở loài Đước đôi với năng suất vật rụng đạt 12,98 tấn/ha/năm, trong đó năng suất vật rụng lá Đước đạt 0,696 tấn/ha/năm, đạm 4 kg/ha, lân 1 kg/ha và cacbon 258 kg/ha Thời gian bán hủy lá của 3 loài cây từ

71 đến 86 ngày, lá Mấm trắng có thời gian phân hủy nhanh nhất Phân huỷ lá

có ý nghĩa trong đóng góp dinh dưỡng rừng ngập mặn

Luận án đã xác định được 4 loài Ba khía tại 3 dạng lập địa, trong đó Ba khía càng đỏ phân bố nhiều hơn các loài khác Ba khía ăn cả 3 loại lá Vẹt, Đước, Mấm xanh và vàng Ba khía là một trong những mắt xích quan trọng trong quá trình chuyển hóa dinh dưỡng của rừng ngập mặn Ba khía không chỉ tác động đến cấu trúc cũng như tính chất lý hóa của nền rừng thông qua việc đào hang làm đất tơi xốp, tăng tính hiếu khí cho đất,… mà những hoạt động sống của chúng góp phần vào sự sinh trưởng và phát triển của cây rừng cũng như những sinh vật nhỏ hơn sống trong đất

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu

Luận án đã chọn đất, nước vùng giáp biển Đông và biển Tây, chế độ ngập

triều; thực vật rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang, là đối tượng trong nghiên cứu về các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phân bố rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang

Thành phần vật rụng của Đước đôi, Mấm trắng, Vẹt tách và 3 dạng lập địa

là đối tượng nghiên cứu của tiềm năng năng suất vật rụng, phân hủy lá rụng theo cấu trúc rừng ngập mặn ở các dạng lập địa

Nhóm Ba khía, lá Đước xanh và vàng, lá Vẹt xanh và vàng, lá Mấm xanh

và vàng, là đối tượng trong nghiên cứu vai trò của Ba khía đóng góp trong tuần hoàn dinh dưỡng rừng ngập mặn

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phân bố rừng ngập mặn được thực hiện trong phạm vi Cồn Trong Ông Trang thuộc vườn quốc gia mũi Cà Mau trong thời gian từ tháng 5/2011 đến 4/2012

- Cấu trúc rừng ngập mặn theo các dạng lập địa được nghiên cứu tập trung

từ đầu cồn đến cuối cồn trong thời gian từ tháng 5/2011 đến 4/2012

- Nghiên cứu tiềm năng năng suất vật rụng và phân hủy lá rụng được tiến hành tại 3 dạng lập địa Dước đôi, Mấm trắng và Vẹt tách của Cồn Trong Ông Trang trong thời gian từ tháng 2/2013 đến tháng 1/2014

- Thành phần các nhóm Ba khía và vai trò của Ba khía được nghiên cứu thông qua bố trí thí nghiệm trên nền rừng tại 3 dạng lập địa Đước đôi Vẹt tách

và thích nghi của nhóm thực vật ưu thế góp phần cho các định hướng bảo tồn

và phục hồi rừng ngập mặn ven biển

Luận án cũng cung cấp những kết quả nghiên cứu về năng suất vật rụng của 3 loài cây Mấm trắng, Đước đôi và Vẹt tách Các kết quả về động thái phân hủy lá rụng chỉ ra các kết quả định lượng, là cơ sở góp phần cho các nghiên cứu

hệ sinh thái ven biển Đông

Các kết quả về tập tính ăn của nhóm Ba khía cung cấp các dữ liệu khoa học về chức năng sinh thái rừng ven biển và việc duy trì hệ sinh thái, bảo tồn đa dạng rừng ngập mặn

1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của luận án về đặc điểm môi trường đất, triều, lập địa ảnh hưởng đến cấu trúc rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang cho thấy tầm

kiện lý hóa đất và chế độ triều phù hợp của thực vật

Năng suất vật rụng và phân hủy lá rụng cho thấy có sự đóng góp rất lớn

về dinh dưỡng cho hệ sinh thái thông qua thành phần vật rụng và sự phân hủy, trong đó lá chiếm phần lớn Cây Đước, Mấm và Vẹt đều có vật rụng cao từ đó

có tích lũy và tuần hoàn dinh dưỡng N, P, C cao, thời gian bán phân hủy từ 71

- 86 ngày chỉ ra thực tế ứng dụng là cần duy trì và phục hồi hệ sinh thái rừng ngập mặn Vật rụng và phân hủy cung cấp dinh dưỡng cho cây rừng và các sinh vật khác của hệ sinh thái

Ba khía có sự ưa thích sử dụng 3 loại lá Đước, Mấm và Vẹt làm thức ăn

và các lá này cũng cần được Ba khía ăn để được phân cắt nhỏ trong tiến trình tuần hoàn dinh dưỡng trong rừng ngập mặn, là những kết quả rất cần thiết cho các nhà quản lý trong công tác bảo tồn Ba khía, hạn chế đánh bắt và hạn chế phá rừng ngập mặn Các kết quả này cũng rất cần thiết trong thực tiển cho giáo dục cộng đồng ý thức được vai trò, chức năng rừng ngập mặn nói chung và Ba khía nói riêng

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan rừng ngập mặn

2.1.1 Khái niệm về hệ sinh thái rừng ngập mặn

Rừng ngập mặn là một tổ hợp đa dạng của các loài cây gỗ, cây bụi và địa dương xỉ sinh trưởng trong một môi trường sống đặc thù trên khu vực bán nhật triều và nhật triều giữa đất liền và biển, dọc theo bờ biển nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới Thuật ngữ "ngập mặn" thường được dùng để chỉ cả quần xã thực vật lẫn môi trường sống của chúng Cùng với hệ động vật và các sinh vật khác trong cùng một môi trường sống, rừng ngập mặn hình thành nên hệ sinh thái tiêu biểu, đó là “hệ sinh thái rừng ngập mặn” (Clough, 2013) Các thuật ngữ như quần xã rừng ngập mặn, hệ bán nhật triều ven biển hoặc dọc theo hai bên cửa sông (Duke, 1992) Nhưng có lẽ định nghĩa của Saeger (2002) là hợp lý nhất :“Cây rừng ngập mặn là loại cây cao (thân gỗ, bụi, cọ dừa, thảo mộc hoặc dương xỉ) (1) vốn mọc chiếm ưu thế ở các vùng bán nhật triều ven biển nhiệt đới và cận nhiệt đới, (2) thể hiện một cấp độ rõ rệt về sức chịu đựng trước điều kiện đất yếm khí và nồng độ muối cao, (3) có trụ mầm sống được trong điều kiện phát tán nhờ nước biển”

Do rừng ngập mặn xuất hiện ở vùng ranh giới giữa đất liền và biển nên chúng chính là một phần của hệ sinh thái nối liền giữa trên cạn và ven bờ Rừng ngập mặn có chức năng tái tạo dinh dưỡng và chất hữu cơ rất hiệu quả nên chúng

là các hệ sinh thái mở trong bối cảnh là nước, trầm tích, chất dinh dưỡng và chất hữu cơ được trao đổi với các hệ sinh thái liền kề nhờ thủy triều lên xuống và sông ngòi từ các thủy vực thượng nguồn Sự tương tác giữa các yếu tố này với các yếu tố thủy văn cho ra một lượng vật chất nhập vào và xuất đi nhất định từ một khu rừng ngập mặn riêng biệt (Clough, 2013)

Theo Sanit (1993) trích dẫn từ tài liệu của Viên Ngọc Nam (2005) cấu trúc

và chức năng của hệ sinh thái rừng ngập mặn, thành phần và phân bố các loài cây cũng như các kiểu sinh trưởng của các sinh vật rừng ngập mặn phụ thuộc vào 8 yếu tố môi trường: địa lý ven biển, khí hậu, thủy triều, sóng và dòng chảy,

độ mặn, độ oxy hòa tan, đất và các chất dinh dưỡng Clough et al (1997) đã

phân chia các yếu tố môi trường thành 3 nhóm chính là: Khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa, mây che, nắng, gió), thủy động học (địa hình, chế độ triều), đất (độ mặn, nước chứa trong đất, pH, điện thế oxy hóa khử, các tính chất vật lý, chất dinh dưỡng) Chức năng và cấu trúc của hệ sinh thái rừng ngập mặn, thành phần, phân bố loài và kiểu sinh trưởng rừng ngập mặn đều phụ thuộc vào các yếu tố môi trường này (Viên Ngọc Nam, 2005)

2.1.2 Phân bố rừng ngập mặn

2.1.2.1 Phân bố rừng ngập mặn trên thế giới

Theo Duke et al (1998), rừng ngập mặn được phân bố theo 6 vùng địa

sinh học, cụ thể: (1) Tây châu Mỹ và Đông Thái Bình Dương,(2) Đông Châu

Mỹ và Caribe, (3) Tây Phi, (4) Đông Phi và Madagascar, (5) Indo – Malesia và Châu Á, và (6) Châu Úc và Tây Thái Bình Dương (Hình 2.1) Tuy nhiên, thảm thực vật trên thế giới được chia chủ yếu vào hai bán cầu, Đại Tây Dương Đông Thái Bình Dương (AEP) và Ấn Độ - Tây Thái Bình Dương (IWP) Sự đa dạng loài lớn trong IWP, với tổng cộng 58 loài, nhiều hơn bốn lần so với AEP với 13 loài trong tự nhiên

Hình 2.1: Phân bố rừng ngập mặn ở các vùng khác nhau trên thế giới

(Clough, 2013) Rừng ngập mặn có diện tích 22 triệu ha trên toàn cầu, nhưng diện tích đã

bị giảm bởi hoạt động của con người trong vài thập kỷ qua (Snedaker, 1993)

Theo Spalding et al (2010) diện tích rừng ngập mặn trên thế giới đầu thế kỷ 20

trên 200.000 km2, đến năm 2000 diện tích chỉ còn lại 152.360 km2 Rừng ngập mặn phân bố tại 118 quốc gia và vùng lãnh thổ Ước tính 75% rừng ngập mặn của thế giới được tìm thấy chỉ trong 15 quốc gia, và tỷ lệ phần trăm lớn nhất của rừng ngập mặn được tìm thấy từ 5° Bắc và 5° Nam vĩ độ (Hình 2.1).Theo Stuart and Casey (2016) tổng hợp đến năm 2014 diện tích rừng ngập mặn chỉ còn 81.484,96 km2 và phân bố ở 105 quốc gia Rừng ngập mặn thường nằm giữa vĩ

độ 32o Bắc và 28o Nam Tuy nhiên, sự xuất hiện của rừng ngập mặn ở Bắc bán cầu từ các vĩ độ 24o Bắc đến 32o Bắc phụ thuộc vào không khí, nhiệt độ và nước địa phương (Mendelssohn and McKee, 2000)

2.2.1.2 Phân bố rừng ngập mặn ở Việt Nam

Rừng ngập mặn ở Việt Nam phân bố không tập trung, nhưng chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, cũng hỗ trợ sinh kế cho người dân sống ở các vùng cửa sông và ven biển Từ Bắc vào Nam, rừng ngập mặn hiện diện trong bốn khu vực địa lý: Khu vực 1 từ Móng Cai đến Đồ Sơn, khu vực 2 từ Đồ Sơn đến Lạch Tường, Khu vực 3 từ Lạch Tường đến Vũng Tàu

và khu vực 4 từ Vũng Tàu đến Hà Tiên (Hình 2.2) Diện tích rừng ngập mặn Việt Nam vào năm 1943 bao gồm 408.500 ha Sự phát triển rừng ngập mặn rộng lớn nhất là ở phần phía nam của Việt Nam Tuy nhiên, trong chiến tranh (1962-1971), 200.000 ha rừng ngập mặn đã bị phá hủy bởi chiến tranh hóa học (Hong P.N and San H.T., 1993) Ngoài ra, sau khi chiến tranh (1975) khu vực rộng lớn của rừng ngập mặn đã được chuyển đổi để hỗ trợ nuôi trồng thủy sản Kết quả là, diện tích rừng ngập mặn giảm xuống còn 156.608 ha vào năm 1999, bao

gồm 38.100 ha rừng tự nhiên và 97.019 ha rừng trồng (Hong P.N et al, 2005)

Còn lại 21.489 ha được phát triển nuôi trồng thủy sản Đồng bằng sông Cửu Long nằm ở miền Nam Việt Nam (Hình 2.2) ban đầu đã có 250.000 ha rừng ngập mặn Khu vực này giảm xuống còn 80.000 ha vào năm 1992 và sau đó đến 51.000 ha vào năm 1995 Nguyên nhân chính của sự suy giảm này là hậu quả của thuốc khai hoang trong chiến tranh và những năm gần đây chủ yếu là do chuyển đổi sang nuôi trồng thủy sản (Phan Nguyên Hồng, 1999) Nhập cư của những người không có đất từ các bộ phận khác của đất nước kết hợp với kiểm soát của chính phủ yếu đặt ra nhiều vấn đề khác mà dẫn đến sự khai thác quá mức của rừng ngập mặn để cung cấp gỗ

Hình 2.2: Sự phân bố rừng ngập mặn (màu xanh) ở Việt Nam

(FAO, 1993) Theo đề án bảo vệ và phát triển rừng ven biển ứng phó với biến đổi khí

hậu giai đoạn 2015 - 2020, vùng ven biển Việt Nam chia làm 3 khu Tổng diện

tích đất quy hoạch cho mục đích phát triển rừng ngập mặn là 223.964 ha (Bảng 2.1) Trong đó, có 168.688 ha đã có rừng (123.424 ha là rừng trồng và 45.264

ha là rừng tự nhiên), phân bố tại các khu vực như sau: Khu vực phía Bắc, gồm

5 tỉnh (Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định và Ninh Bình): 50.664

ha Trong đó diện tích có rừng 34.613 ha Phân bố chủ yếu ở tỉnh Quảng Ninh Khu vực miền Trung, gồm 14 tỉnh (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận): 7.238 ha Trong đó, diện tích

có rừng 1.885 ha, phân bố chủ yếu ở tỉnh Thanh Hóa Vùng ven biển Nam Trung Bộ: gồm 6 tỉnh (Đà Nẵng và Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên và

Khánh Hòa): 6.521 ha Trong đó diện tích có rừng không đáng kể Tại 3 tỉnh Quảng Trị, Đà Nẵng và Ninh Thuận không có rừng ngập mặn Phân bố chủ yếu

ở khu vực phía Nam gồm 10 tỉnh (Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Nai, Thành phố

Hồ Chí Minh, Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Kiên Giang và Cà Mau): 166.789 ha, trong đó, diện tích có rừng 131.533 ha, phân bố chủ yếu ở các tỉnh Cà Mau, Kiên Giang và thành phố Hồ Chí Minh Bảng 2.1: Diện tích và phân bố rừng ngập mặn Việt Nam

Địa danh Tổng Diện tích có rừng ngập mặn (ha) Chưa có rừng

ngập mặn

Toàn quốc 223.964 168.688 45.264 123.424 52.277 Khu vực phía Bắc 50.664 34.613 17.871 16.742 16.050

Khu vực phía Nam 166.789 131.533 27.251 104.283 35.256

(Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2015)

Ghi chú: - RTN: Rừng tự nhiên

- RT: Rừng trồng

2.2 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

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

Cây rừng ngập mặn thuộc nhóm thực vật có mạch, có các đặc điểm thích nghi đặc biệt về mặt hình thái, sinh lý và các yếu tố thích nghi vô hình khác để sống được trong môi trường mặn, ngập triều, có lượng oxy hòa tan thấp hoặc thiếu oxy Những thực vật này cùng với hệ vi sinh vật và động vật đi kèm hình thành nên hệ sinh thái rừng ngập mặn Vì vậy, thuật ngữ rừng ngập mặn vừa chỉ bản thân thực vật vừa nói đến hệ sinh thái Một số loài thực vật không phải hệ sinh thái rừng ngập mặn (thường là thảm thực vật gò cát hay bãi biển), không

có hoặc chỉ một vài đặc điểm thích nghi hình thái nêu trên, cũng được thấy trong rừng ngập mặn Vì vậy, người ta phân loại cây rừng ngập mặn thành cây thực

sự và cây tham gia rừng ngập mặn (Tomlinson, 1986) Cây rừng ngập mặn thực

sự là cây có nhiều đặc điểm thích nghi hình thái và hầu như chỉ thấy trong hệ sinh thái rừng ngập mặn Tuy nhiên, hệ thống phân loại nào cũng vậy, sẽ có ý kiến bất đồng khi cho rằng loài cây nào đó là cây rừng ngập mặn hay cây gia nhập rừng ngập mặn Không có hệ thống phân loài nào là hoàn hảo cả Tomlinson (1986) đã thừa nhận rằng Các nhóm này không bị giới hạn cứng nhắc và việc đánh giá thì có phần cảm tính, do có nhiều khả năng xảy ra trong quá trình tiến hóa

Có nhiều ý kiến khác nhau về số lượng loài thực vật rừng ngập mặn, điều

đó phụ thuộc vào quan niệm cho các vùng sinh cảnh khác nhau trên thế giới

Hiện nay vẫn chưa thống nhất chung về số loài cây rừng ngập mặn trên thế giới

Saenger (2002) đã liệt kê được 84 loài, Duke et al (1998b) đã liệt kê 70 loài và Spalding et al (2010) thì liệt kê 73 loài Vẫn còn một số vướng mắt về phân

loại đối với một số nhóm cây rừng ngập mặn, đáng chú ý là họ Đước

(Rhizophoraceae), cụ thể hơn là chi Đước (Rhizophora), ở chỗ loài Đưng (Rhizophora mucronata) ở Đông Phi trông giống như loài Đước Vòi (Rhizophora stylosa) ở châu Á – Thái Bình Dương về đặc tính hình thái và thích nghi sinh thái Nguồn gốc và phân loại giống lai chéo Rhizophora x harrisonii

ở vùng Đại Tây Dương – Đông Thái Bình Dương cũng chưa được làm rõ (Saenger, 2002) Tuy nhiên, phần lớn những cây gỗ và cây bụi trên thế giới đều

được liệt kê bởi Seanger et al (1983) Hơn nữa, những thông tin về cá thể, loài

và đặc điểm xác định chúng đã được đề cập đến bởi Chapman (1976), Tomlinson (1986), Watson (1928) và những hướng dẫn ngoài thực địa bởi

Aksornkoae et al (1992) Theo Giesen et al (2007) thì Indonesia là nước có đa

dạng nhất về thực vật rừng ngập mặn với 48 loài trong tổng số 52 loài cây ngập mặn thực sự (Hình 2.3)

Hình 2.3: Loài cây ngập mặn thực sự ở Đông Nam Á

(Giesen et al., 2007)

Hệ thực vật rừng ngập mặn Việt Nam do nằm trong vùng địa sinh học Indo – Malaysia và Châu Á, nên rất phong phú với 37 loài cây rừng ngập mặn thực

sự và 72 loài cây tham gia (Hong, P.N and H.T San, 1993) Tuy nhiên, nếu đi

từ Bắc vào Nam, hệ thực vật càng phong phú dần, nếu vùng ven biển Đông Bắc (Quảng Ninh) chỉ có 16/37 loài cây rừng ngập mặn thực sự ở Việt Nam; vùng Đông Bắc Bộ có 14 loài; vùng Bắc Trung Bộ có 18 loài; vùng Nam Trung Bộ

có 23 loài; vùng ven biển Bà Rịa Vũng Tàu có 32 loài thì nơi có số loài cao nhất

là Đồng bằng bông Cửu Long với 33 loài Theo Hoàng Văn Thơi (2004) tại khu

đa dạng sinh học 184 có 72 loài của 38 họ thực vật Nhóm cây ngập mặn thực

t Nam

Thaind S

ggap

ore

Cam

bodia

Myanm ar

Philippi

nes P G

M aysi a

Indo

nesia

sự có 23 loài thuộc 12 họ thực vật Nhóm cây tham gia rừng ngập mặn có 49 loài thuộc 26 họ thực vật

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

2.2.2.1 Đặc điểm khí hậu thủy văn

Theo Blasco (1984) rừng ngập mặn phát triển tốt nhất ở vùng cửa sông nhiệt đới, nơi nhận được lượng mưa lớn, ngay cả được phân bố suốt năm, trong khi đó sự khô cằn là nhân tố giới hạn trong nhiều vùng của thế giới Cũng theo Blasco (1984), nơi rừng ngập mặn tự nhiên phân bố, có lượng mưa hàng năm thường cao hơn 1.200 mm và không xuất hiện trong một năm một mùa khô dài Theo Phan Nguyên Hồng (1999), ở vùng nhiệt đới, rừng ngập mặn phát triển ở nơi mưa nhiều, ví dụ ở Thái Lan, Australia, Việt Nam, rừng ngập mặn phát triển mạnh ở nơi có lượng mưa trong năm cao (1.800 – 2.500 mm), vùng ít mưa số lượng loài và kích thước của cây giảm Ở ven biển Nam Bộ, trong điều kiện nhiệt độ bình quân năm ở Cà Mau và Vũng Tàu chênh lệch nhau rất ít (0,7oC), nhưng lượng mưa ở Cà Mau (2.360 mm/năm) lớn hơn nhiều so với Vũng Tàu (1.357 mm/năm), nên rừng ngập mặn ở Cà Mau phong phú hơn, kích thước cây cũng lớn hơn Theo Aksornkoae (1993) (trích dẫn bởi Phan Nguyên Hồng 1999), ở Bắc Bán Cầu, cây ngập mặn phát triển tốt ở những vùng mà lượng mưa hàng năm từ 1.800 – 3.000 mm

* Thủy triều

Thủy triều là nhân tố quan trọng đối với sự phân bố và sinh trưởng của cây ngập mặn, vì không những có tác động trực tiếp lên thực vật do mức độ và thời gian ngập, mà còn ảnh hưởng đến nhiều yếu tố khác như kết cấu, độ mặn của đất (Phan Nguyên Hồng, 1999) Dựa vào sự phân nhóm của Watson and De Haan, Chapman (1976) đã sắp xếp một số loài cây rừng ngập mặn vào các nhóm sau:

Bảng 2.2: Phân nhóm các loài cây ngập mặn theo cấp độ ngập

Đặc điểm ngập

triều

Số lần ngập/tháng Watson (1928)

Số ngày ngập/tháng

De Haan (1931)

Tên loài cây ngập mặn Đất ngập triều

– 58,0 cm Loài Đước đôi (Rhizophora apiculata Bl.) chiếm ưu thế ở khu vực

triều có tổng số lần ngập/năm là 117 – 183 và độ ngập cao nhất từ 30 – 38 cm

Nhiều nghiên cứu đã cung cấp các số liệu liên quan đến các chế độ ngập triều và tình trạng dinh dưỡng của đất ngập nước ven biển Thủy triều phân

bố cả chất dinh dưỡng hòa tan và dạng hạt thông qua các hệ thống đầm lầy, với dòng dinh dưỡng đi vào nhiều nhất ở các vùng bị ngập thường xuyên thông qua sự lắng tụ trầm tích Tuy nhiên, không chỉ có ảnh hưởng của tình trạng ngập triều lên tính khả dụng của chất dinh dưỡng dọc theo biên độ ngập triều, mà mức độ bão hòa của đất cũng ảnh hưởng lên thế oxy hóa khử của trầm tích và chính bản thân nó lại ảnh hưởng trở lại lên hình thức và tính khả dụng của chất dinh dưỡng cũng như độ mặn của lớp đất mặt (Ball, 1988) Đất ngập nước bị ngập thì pH và Eh thay đổi ảnh hưởng đến mức độ dễ tiêu của các

chất dinh dưỡng (Lê Văn Khoa và ctv., 2005)

Ở các vùng nhiệt đới, sự thay đổi nồng độ chất dinh dưỡng trong nước ở cửa sông theo chu kỳ thủy triều với nồng độ cao nhất xảy ra khi thủy triều lên

và giảm khi thủy triều thấp (Ovalle et al., 1990; trích dẫn bởi Alongi et al.,

1992) Chế độ ngập của đất ngập nước bao gồm tần số và thời gian của sự ngập triều xác định sự hiện diện của oxy trong đất ngập nước và đặc biệt quan trọng

đối với sự nitrate hóa (Rivera-Monroy and Twilley, 1996) Ở miền Bắc nước

Úc, một số lạch triều ở rừng ngập mặn bị ảnh hưởng gần như hoàn toàn bởi hoạt động của thủy triều với đầu vào từ nước ngầm hoặc chảy tràn trên mặt đất Do

đó, nồng độ nitrat trong nước thường thấp hơn ở những lạch vùng nhiệt đới khác

Bảng 2.3: Thành phần loài cây rừng ngập mặn theo ngưỡng độ mặn Goa

Chan and Baba (2009) cho rằng mỗi loài cây rừng ngập mặn chỉ thích ứng

Bảng 2.4: Phân bố một số loài cây ngập mặn theo cấp độ ngập

Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) Cóc trắng (Lumnitzera racemosa)

Xu ổi (Xylocarpus granatum)

Xu sung (Xylocarpus moluccensis)

5 Ngập khi triều

bất thường

Sét cứng, đất rắn chắc Mướp xác hường (Cerbera manghas)

Mướp xác (Cerbera odollam) Dừa nước (Nypa fruticans) Bần chua (Sonneratia caseolaris)

(Chan, H.T and Baba, S., 2009)

Nghiên cứu của Phan Nguyên Hồng và ctv (1999) cho thấy, Đước đôi tại

Duyên Hải - Trà Vinh chịu được độ mặn cao của lớp đất mặt, đặc biệt ở tầng 35

- 50 cm, độ mặn từ 5‰-35‰ Theo Bộ lâm nghiệp của chính phủ Goa (2007), cấu trúc và sự sắp sếp của các loài cây rừng ngập mặn ở cửa sông thay đổi theo ngưỡng độ mặn từ vùng cửa sông đến thượng nguồn, trong đó loài Mắm trắng

là loài có biên độ chịu mặn rộng từ 7‰-35‰, loài Đước đôi thích nghi tương

tự từ 6‰-37‰, trong khi đó loài Bần đắng lại thích hợp ở vùng đất mặn hơn từ 10‰-37‰ Theo Hà Chí Tâm (2005) tại cồn trong cửa sông Ông Trang - Cà Mau, loài Mấm trắng phân bố và chiếm ưu thế ở độ mặn trong đất từ 33‰ – 38‰, loài Đước 30‰-35‰

* Độ thành thục của đất

Theo Nguyễn Ngọc Bình (1999) đã đề nghị dùng chỉ số n để đánh giá độ thành thục của đất mặn ven biển Chỉ số n biểu hiện mối tương quan % theo trọng lượng của nước biển có trong đất Theo cách tính này, n = (% nước)/(% đất) (theo trọng lượng) Theo Nguyễn Ngọc Bình (1996), khi n < 0,7 là đất ngập mặn đã thành thục; khi n ≥ 4 đất ngập mặn có độ thành thục rất thấp, dạng bùn rất loãng, đất còn pha lẫn quá nhiều nước biển, lúc này chưa có rừng ngập mặn tiên phong, cố định bãi bồi xuất hiện (Bãi bồi non, mới bồi, nước sâu); nhưng khi đất ngập mặn có độ thành thục n < 0,4 (dạng sét rắn chắc) đất đã thành thục

ở mức độ cao, thì rừng ngập mặn sinh trưởng rất xấu

Bảng 2.5: Các đặc điểm đất để xác định độ thành thục ngoài thực địa

Tính chất đất Đặc điểm khu vực

Bùn loãng Khi đi trên bùn, bùn ngập tới đầu gối, rất khó rút chân lên khỏi

bùn, và càng đứng lâu chân càng lún sâu vào bùn, độ sâu ngập bùn trên 30 cm

Bùn chặt Khi đi trên bùn, chân bị lún sâu vào bùn tới 20 - 30cm, khó rút

chân lên khỏi bùn Sét mềm Khi đi chân bị lún sâu vào đất từ 10 – 20 cm

Sét chặt Khi đi chân bị lún sâu vào đất tới 5 cm

(Ngô Đình Quế và Đỗ Đình Sâm, 2001)

* Eh

Lê Văn Khoa và ctv (2005) cho rằng, trong đất luôn tồn tại chất ôxy hóa

và chất khử, nên quá trình oxy hóa khử xảy ra phổ biến Ở trong đất, những chất oxy hóa là O2, NO3-, Fe3+, Mn4+, Cu2+ và một số vi sinh vật hiếu khí Chất khử

là H2, Fe2+, Cu+ và vi sinh vật kỵ khí Quá trình oxy hóa khử trong đất đều có thực vật và vi sinh vật tham gia nên đây là quá trình sinh học Trong điều kiện oxy hóa hay khử, chất hữu cơ đều bị phân giải, tuy nhiên, cường độ, sản phẩm phân giải khác nhau Để đặc trưng cho cường độ oxy hóa khử của dung dịch đất thường được xác định bằng thế oxy hóa khử (Eh)

Đặc điểm oxy hóa khử trong đất rừng ngập mặn có liên quan đến quá trình ngập nước triều, đến thành phần cấp hạt và hàm lượng chất hữu cơ trong đất

Sự ngập nước cao của môi trường sẽ làm Eh giảm và ngược lại Đất rừng ngập mặn thường ngập úng, vì thế, đất bị yếm khí, quá trình phân hủy chất hữu

cơ với sự tham gia của vi khuẩn có sử dụng oxy xảy ra, qua đó lượng oxy giảm (khử oxy hóa) Eh của đất thiếu khí là thường dưới -200 mV trong khi đất thoáng khí thì Eh thường trên +300 mV (Lê Huy Bá, 2003)

Ở tầng đất mặt thoáng khí hơn nên điện thế oxy hóa khử cao hơn, càng

xuống sâu điện thế oxy hóa khử càng giảm (Hà Quang Khải và ctv., 2002) Đất

chặt bí, đất đầm lầy, đất than bùn có Eh thấp (100 đến -200 mV), quá trình khử

chiếm ưu thế, đất tích lũy nhiều chất độc (Hà Quang Khải và ctv., 2002) Nghiên

cứu của Mitsch and Gosselink (1993) (trích dẫn bởi Hseu and Chen, 2000) cho thấy rằng đất đầm lầy rừng ngập mặn thường có tính khử cao với giá trị Eh từ -100 đến - 400 mV Kết quả nghiên cứu của Hseu and Chen (2000) tại vùng đất đầm lầy rừng ngập mặn Đài Loan cho thấy rằng sự khác biệt theo không gian

và thời gian của giá trị Eh phản ánh sự dao động theo mùa bởi lượng mưa và hoạt động thủy triều Ở tầng đất mặt (0 - 20 cm), Eh dao động trong dưới 100

mV đến dưới 0 mV, trong khi ở độ sâu từ 80 - 100 cm, giá trị Eh có tính khử

ngập triều và mưa ít nên giá trị Eh vào mùa xuân cao hơn các mùa khác trong năm Sự thông thoáng đất và hàm lượng chất hữu cơ là hai yếu tố chính yếu ảnh hưởng đến Eh trong hệ sinh thái này (Hseu and Chen, 2000)

Tình trạng oxy hóa khử của đất xung quanh rễ cây ngập mặn là yếu tố quan trọng đối với tình trạng chất dinh dưỡng cho thực vật hấp thu Kết hợp với tần số và cường độ ngập triều, tình trạng oxy hóa khử của đất cũng bị ảnh hưởng bởi quần thể sinh vật trong khu vực (ví dụ như hang cua) và sự xuất hiện phong

phú của rễ cây ngập mặn (Reef et al., 2010)

Hàm lượng đạm vô cơ hòa tan bị ảnh hưởng bởi chuyển hóa đạm và tình trạng oxy hóa khử Điều góp phần vào sự biến đổi sự cố định đạm và khử nitơ đáp ứng với các điều kiện dinh dưỡng (Lee and Joye, 2006) Đất rừng ngập mặn

kỵ khí và giàu chất hữu cơ thuận lợi cho sự chuyển hóa đạm vô cơ Như ở các khu rừng nhiệt đới khác, sự chuyển hóa đạm trong rừng ngập mặn là một nguồn

đạm quan trọng (Holguin et al., 2001) Một trong những phản ứng đầu tiên xảy

ra trong đất của đất ngập nước sau khi trở nên kỵ khí là quá trình khử NO3- đến

N2O hoặc N2 NO3- là chất nhận electron ở giá trị Eh = 220 mV (Lê Văn Khoa

và ctv., 2005) Theo Reef et al (2010), trong môi trường đất rừng ngập mặn có

giá trị Eh > 330 mV, tốc độ của quá trình nitrate hóa cao và NO3- là dạng N chính trong đất Khi Eh đất có giá trị từ -100 đến 330 mV tốc độ amôn hóa và khử N trong đất cao, NH4+ là dạng N chính trong đất và NO3- trong đất không xuất hiện ở giá trị Eh thấp hơn 250 mV

Theo Nguyễn Ngọc Bình (1999), đặc điểm oxy hóa khử (Eh) của đất ngập mặn đều có liên quan đến quá trình nước triều, đến thành phần cấp hạt và hàm lượng chất hữu cơ đất Nhìn chung, đất ngập mặn có mức độ khử oxy càng cao thì càng có ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng của cây rừng ngập mặn Theo Lê Huy Bá (2003), hàm lượng Oxy trong môi trường đất, những chất bài tiết do hoạt động của vi sinh vật và chất hữu cơ có mặt trong môi trường có ảnh hưởng quyết định đến quá trình Oxy hoá - khử Theo tác giả điều kiện ngập nước và

độ ẩm cao của môi trường sẽ làm Eh giảm và ngược lại Nghiên cứu của Võ Đức Nguyên (1987) cho thấy, phần hạ lưu sông Cửu Long rất bằng phẳng, đất thường xuyên bị ngập, thường giữ lại rất nhiều sản phẩm của biển như lưu huỳnh, sắt, nhôm… thêm vào đó rừng tự nhiên phát triển khá phong phú đặc biệt là Sú - Vẹt Chất hữu cơ phong phú trong rừng ngập mặn tạo điều kiện hình thành pyrite trong điều kiện ngập nước lâu dài Theo Nguyễn Ngọc Bình (1996), trong thành phần của xác hữu cơ rừng ngập mặn có chứa nhiều lưu huỳnh (lá

cây Đước đôi (Rhyzophora apiculata) có chứa tới 1,08% SO2) Thông qua các quá trình phân giải và chuyển hóa của vi sinh vật trong đất, S sẽ được chuyển hóa thành khoáng disulfua sắt (pyrite) Khi FeS2 được tích lũy trong đất tới một mức độ nào đó, sẽ chuyển từ loại đất ngập mặn sang loại đất ngập mặn phèn

tiềm tàng ven biển Các kết quả nghiên cứu gần đây nhất của tổ chức OSTOM (Pháp) cho thấy, tất cả các lưu huỳnh của khoáng FeS2 trong đất ngập mặn ở bán đảo Cà Mau đều có nguồn gốc từ chất hữu cơ, có liên quan đến rừng ngập mặn Theo Boto (1984), khi đất bị ngập, tỷ lệ khuếch tán oxy bị suy giảm nghiêm trọng, nó phụ thuộc vào độ sâu của sự ngập và thời gian đất bị ngập, oxy cung cấp cho đất bị ngưng hầu như hoàn toàn Dưới những điều kiện này,

vi sinh vật trong đất bị biến đổi nhanh chóng Bình thường đất thoáng khí, vi sinh vật ưa khí chiếm ưu thế, những loài này đòi hỏi oxy để hô hấp, khi thiếu oxy vi sinh vật bị giảm số lượng và những kiểu vi sinh vật khác không phụ thuộc

oxy trở nên ưu thế Clough et al (1983), cho rằng, thế oxy hóa khử suy giảm từ

hiếu khí (+700 mV) đến yếm khí hoàn toàn (-300 mV) phạm vi trị số này phụ thuộc vào hóa học đất Khi trị số giảm, oxy bị giảm trước tiên, đến những mức thấp nhất, CO2 bị biến đổi thành CH4, tương tự những Ion hoạt động như những chất nhận điện tử quyết định tiến trình trung gian: NO3- thành N2, Mn4+ thành

Mn2+, Fe3+ thành Fe2+, SO42- thành S2-.

Theo kết quả nghiên cứu của Hà Chí Tâm (2005) tại Cồn Trong cửa sông Ông Trang cho thấy, loài Mấm trắng phân bố và chiếm ưu thế khi yếu tố Eh từ -220 đến -153 mV, trong khi ở loài Đước đôi là từ -158 đến -119 mV

* pH

pH đất là một trong những yếu tố môi trường quan trọng Theo English et

al (1997), nồng độ acid của đất có ảnh hưởng đến sự chuyển hóa các dưỡng

chất và các loài cây thích hợp Hầu hết đất rừng ngập mặn có giá pH trung tính

từ 6 – 7, nhưng cũng có nhiều nơi giá trị pH thấp hơn Theo Hà Chí Tâm (2005),

pH đất thích hợp cho loài Mấm trắng là từ 7,1 – 7,4

Williams and Gray (1974) cho rằng pH đất có ảnh hưởng đến hoạt động của các vi sinh vật trong đất Các vi sinh vật phân hủy vật chất hửu cơ phát triển tốt ở môi trường đất có giá trị pH gần trung tính và kém phát triển ở môi trường đất có tính acid Do đó, ở những nơi có giá trị pH đất gần trung tính sẽ thuận lợi cho quá trình phân hủy vật chất xảy ra và lượng đạm được cung cấp cho môi trường nhiều hơn Trong các sinh vật phân hủy, vi sinh vật sống ở các màng nước trong đất dễ bị ảnh hưởng nhất đối với sự thay đổi giá trị pH, mặc dù phần lớn có sự thích nghi, được cho là chịu đựng sự thay đổi pH Trong nghiên cứu của Williams and Gray (1974), kết quả cho thấy rằng ở các giá trị pH thấp (thấp hơn 5,0), nhiều sinh vật phân hủy trở nên không hoạt động hoặc giảm hoạt động 2.2.2.3 Các chất dinh dưỡng trong đất

* Hàm lượng carbon tổng số

Hàm lượng carbon tổng số trong đất bao gồm tổng các dạng carbon hữu

cơ và vô cơ, trong đó hàm lượng carbon hữu cơ thường hiện diện trong chất hữu

carbonate Carbon hữu cơ được tìm thấy ở tất cả các loại đất nông nghiệp, là lượng nguyên tố carbon chứa trong thành phần chất hữu cơ của đất Thành phần hữu cơ của đất được định nghĩa là các dư thừa thực vật, động vật và vi sinh vật hiện diện trong đất ở tất cả các trạng thái phân hủy Chất hữu cơ của đất là thành phần liên kết với thành phần khoáng của đất, bao gồm các nguyên tố chính là

C, H, O, N, S, P và một hàm lượng rất thấp các nguyên tố vi lượng

Hàm lượng carbon hữu cơ trong đất thường được dùng để đánh giá hàm lượng thành phần hữu cơ hiện diện trong đất Một cách tổng quát, đất có hàm lượng hữu cơ lớn hơn 18% được xếp vào nhóm đất hữu cơ Nhóm đất khoáng

có hàm lượng carbon nhỏ hơn18% Hàm lượng chất hữu cơ trong đất do đó có mối tương quan với sa cấu của đất Đất có sa cấu nhẹ, thô thường có hàm lượng chất hữu cơ thấp hơn đất có sa cấu sét nặng

Hàm lượng chất hữu cơ trong đất về mặt vật lý đất có mối tương quan với tình trạng thoát nước của đất, do đó tương quan với địa hình của đất Đất thoát nước kém, ở địa hình thấp trũng, hàm lượng chất hữu cơ cao do sự phân hủy chất hữu cơ kém và ngược lại Về mặt phì nhiêu đất, hàm lượng chất hữu cơ có mối tương quan với hàm lượng N hữu cơ trong đất, tuy nhiên mối tương quan này không chặt chẽ Thang đánh giá tham khảo về hàm lượng C trong đất trong đất được trình bày ở Bảng 2.6

Bảng 2.6: Đánh giá hàm lượng carbon theo phương pháp Walkley-Black

(Metson, 1961)

* Nitơ tổng số

Đạm tổng số trong đất bao gồm dạng đạm hữu cơ và vô cơ, trong đó dạng đạm hữu cơ chiếm khoảng 95% đạm tổng số Dạng đạm hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ các dạng đạm hữu cơ trong xác bả động thực vật và vi sinh vật đất

và trong các hợp chất mùn của đất Trong quá trình phân hủy chất hữu cơ, đạm hữu cơ sẽ bị khoáng hoá để chuyển thành các dạng đạm vô cơ bao gồm nitrat, nitrite và ammonium hoà tan trong dung dịch đất hoặc được hấp phụ trên keo đất ở dạng trao đổi (Ngô Ngọc Hưng, 2004)

Đạm tổng số trong đất nhằm là trữ lượng tiềm tàng của đạm trong đất Đất

có hàm lượng đạm tổng số cao được đánh giá là đất có độ phì nhiêu tiềm tàng

cao, có tốc độ cho năng suất cây trồng cao nếu chất đạm trong đất được quản lý tốt (Ngô Ngọc Hưng, 2004)

Hàm lượng đạm tổng số có mối tương quan với hàm lượng chất hữu cơ trong đất Hàm lượng đạm tổng số thường cao khi hàm lượng chất hữu cơ trong đất cao và ngược lại Tuy nhiên mối tương quan này không thật chặt chẽ, tuỳ thuộc vào hàm lượng N dư thừa chứa trong thực vật để lại trong đất, điều kiện phân hủy chất hữu cơ, đạm hữu cơ trong đất, …

Bảng 2.7: Đánh giá hàm lượng Đạm tổng số trong đất

< 0.1 % 0.2 % 0.5 % 0.5 – 1.0 %

> 1.0 %

Rất nghèo Nghèo Trung bình Cao Rất cao

(Metson, 1961)

* Tỷ lệ C/N

Thông qua tỷ số C/N (tỷ số giữa hàm lượng C hữu cơ và N tổng số trong đất) của đất phần nào đánh giá tốc độ khoáng hoá cung cấp đạm dễ tiêu cho cây trồng Đất có hàm lượng chất hữu cơ cao, tỉ số C/N thấp, thường có tốc độ khoáng hoá đạm cao, cung cấp nhiều đạm vô cơ cho cây trồng hơn so với đất

có hàm lượng chất hữu cơ cao nhưng tỷ số C/N cao Ở Đồng bằng sông Cửu Long, đất phù sa thường có hàm lượng chất hữu cơ và tỉ số C/N thường thấp hơn so với nhóm đất phèn, mặn Nên có khả năng khoáng hoá đạm cao, cung

cấp nhiều đạm vô cơ cho cây trồng hơn trên đất phèn, mặn (Nguyễn Mỹ Hoa và

trong chất hữu cơ và tác động của quá trình hình thành đất nhưng không phản ánh được khả năng cung cấp lân cho cây trồng

Bảng 2.9: Đánh giá hàm lượng lân tổng số trong đất

<0,03 0,04 – 0,06 0,061 – 0,080

0,080 – 0,13

>0,13

Rất nghèo Nghèo Trung bình Khá Giàu (Ngô Ngọc Hưng, 2009)

* Nitơ và nhu cầu dinh dưỡng nitơ của sinh vật rừng ngập mặn

Đạm là nguyên tố quyết định năng suất cây trồng, là chỉ tiêu hàng đầu đánh giá độ phì của đất (Viện Thổ nhưỡng nông hóa, 1998) Đạm trong đất chủ yếu là đạm hữu cơ (95 - 99%) hình thành từ quá trình tổng hợp chất mùn từ thảm rơi của rừng (cành, lá…) và sự vận chuyển dưỡng chất từ bên ngoài vào thông qua mưa, lũ, nước chảy trên mặt và từ sự thoát nước ngầm (Trương Thị Nga, 2010) Đạm tổng hợp được từ không khí là rất nhỏ Đạm hữu cơ qua quá trình khoáng hóa sẽ cung cấp cho cây trồng dưới dạng amôn (NH4+), nitrite (NO2-), nitrate (NO3-) Nitrate là dạng đạm khoáng cây trồng sử dụng chủ yếu Trong đất nhiệt đới đạm luôn là yếu tố thiếu hụt Đối với đất rừng hàm lượng đạm trong đất phụ thuộc rất nhiều vào các kiểu thảm thực vật ngoài các yếu tố khác như loại đất, độ cao so với mặt biển…Các kiểu thảm thực vật, điều kiện khí hậu khác nhau…dẫn đến quá trình tích lũy, phân giải hữu cơ, chất mùn… khác nhau, do vậy lượng đạm tổng số, đạm vô cơ trong đất cũng khác biệt (Đỗ

Đình Sâm và ctv., 2006)

Do tổng số chất hữu cơ của đất Việt Nam thấp so với đất vùng ôn đới nên hàm lượng đạm tổng số và đạm vô cơ trong đất nói chung thấp Đạm tổng số của đất Việt Nam thường không quá 0,3% đối với đất đồi núi và không quá 0,2% so với đất đồng bằng Cũng thấy rõ sự giảm sút hàm lượng đạm trong đất khi độ chua của đất tăng (Viện Thổ nhưỡng nông hóa, 1998)

Sự phân hủy vật rụng của cây ngập mặn đã cung cấp lượng carbon và nitơ đáng kể cho đất rừng Lượng carbon và nitơ trong đất phụ thuộc vào tuổi rừng, rừng càng nhiều tuổi thì lượng carbon và nitơ trong đất càng nhiều, nơi đất trống không có rừng lượng carbon và nitơ rất thấp, hầu như không đáng kể Đối với các mẫu lá phân hủy, tỷ lệ phần trăm carbon hữu cơ trong mẫu lá giảm dần qua các tháng phân hủy, ngược lại tỷ lệ phần trăm nitơ lại tăng lên Tỷ lệ nitơ trong mẫu phân hủy được tích lũy ngày càng cao chính là nguồn thức

ăn giàu chất đạm cho các loài động vật đáy cư trú trong rừng ngập mặn

(Nguyễn Thị Hồng Hạnh và Mai Sỹ Tuấn, 2005)

Sự biến đổi đạm vô cơ hòa tan bởi vi khuẩn được nghiên cứu tại Ao Nam Bor cho thấy rằng các hệ sinh thái rừng ngập mặn nhiệt đới vốn nghèo dinh dưỡng so với các hệ thống bãi triều khác (ví dụ như đầm muối) Hàm lượng đạm

vô cơ trong đất rừng ngập mặn bao gồm chủ yếu là NH4+ với hàm lượng NO2

-và NO3- ít hơn (Alongi et al., 1992) Trong một nghiên cứu trên đất rừng ngập

mặn ở Dominican, nồng độ NO3- trong đất được tìm thấy là không đáng kể, với đại đa số đạm vô cơ là ở dạng NH4+ (Sherman et al., 1998; trích dẫn bởi Reef et

al., 2010) Nồng độ của các dạng đạm vô cơ hòa tan trong nước ở rừng ngập

mặn nhiệt đới cũng thấp và bị chi phối bởi NH4+ với lượng NO3- và NO2- thường thấp Đạm hữu cơ hòa tan trong nước ít được đo thường xuyên nhưng cũng như

nguồn nước ở các vùng ôn đới, thường là dạng nitơ chủ yếu (Alongi et al.,

1992) Hàm lượng đạm hòa tan trong nước ở rừng ngập mặn của vùng nhiệt đới

bị giảm nhanh bởi sự gia tăng độ mặn của nước (Alongi et al., 1992)

Những ảnh hưởng của sự tăng trưởng rừng ngập mặn đến nồng độ đạm vô

cơ hòa tan trong trầm tích là nhiều nhất, sự khác biệt của NH4+ và NO3- bị ảnh hưởng bởi sự vắng mặt và có mặt của rễ cây ngập mặn Nồng độ NH4+ và NO3-

là thấp hơn đáng kể trong trầm tích nơi mà rễ cây ngập mặn được tìm thấy Sự

suy giảm này phản ánh sự hấp thu bởi thực vật (Alongi et al., 1992) Lê Xuân

Phương (2005) cho rằng một phần nitrate được thực vật hấp thụ, còn một phần

bị mất do quá trình khử nitrate và quá trình rửa trôi Nồng độ NH4+ ở rừng ngập mặn ven rừng vào mùa mưa cao hơn nhiều so với mùa khô (P<0,05) Hình thức theo mùa này cũng có ý nghĩa ở rừng ngập mặn ven sông nơi mà giá trị NH4+cao hơn nhiều vào mùa mưa so với mùa khô (Rivera-Monroy and Twilley, 1996)

Phan Nguyên Hồng (1999) cho rằng điều kiện thủy triều góp phần khẳng định vai trò của rừng ngập mặn đối với nguồn lợi hải sản ở các vùng cửa sông, ven biển Những sản phẩm phân hủy xác hữu cơ thực vật được nước triều mang

ra các vùng cửa sông ven biển làm giàu thêm nguồn thức ăn cho cả một vùng rộng lớn Những mẫu vụn hữu cơ được các ấu trùng ăn tự nhiên và chúng đủ nhỏ để dễ dàng tiêu hóa

Trong thủy vực, nitơ là thành phần cấu thành protein, là một trong những nguyên tố quan trọng đối với đời sống sinh vật Nó được thực vật xanh hấp thụ trước hết là dạng ammonium (NH4+) và dạng nitrate (NO3-), nhưng các hợp chất này thường có rất ít trong nước Do đó, trong các thủy vực nitơ thường là nhân

tố giới hạn cho đời sống của thực vật Trong các thủy vực hầu như toàn bộ nitơ được liên kết trong các protein của cơ thể sống Tuy nhiên, các hoạt động của động vật thủy sinh ammonia (NH3) luôn được bài tiết ra hoặc sau khi chúng chết

chính là nguồn cung cấp dinh dưỡng trực tiếp cho thực vật hay gián tiếp sau khi

NH3 bị oxy hóa thành nitrate (Trương Quốc Phú, 2009)

* Thành phần cơ giới đất

Những quá trình có liên quan tới sự hình thành, chuyển hóa và tích lũy các hợp chất hữu cơ, các hợp chất khoáng trong đất phụ thuộc vào thành phần

cơ giới Thành phần cơ giới đất gồm: cát, thịt, sét

Bảng 2.10: Phân loại đất theo thành phần cơ giới

Loại

đất Tên gọi của đất

Thành phần cấp hạt, % 2,0 – 0,02 mm 0,02 – 0,002 mm < 0,002 mm Cát

Thành phần cơ giới ảnh hưởng đến tính nhiệt, tính chất nước, tính chất vật

lý nước, tính chất cơ lý, tính ô xy hóa khử, tính hấp phụ, khả năng tích lũy mùn,

các chất dinh dưỡng khoáng trong đất (Hà Quang Khải và ctv., 2002)

2.2.2.4 Các dạng lập địa rừng ngập mặn

* Về lập địa

Khái niệm lập địa được hiểu là một phạm vi địa lý nhất định với tất cả những yếu tố của ngoại cảnh ảnh hưởng tới sinh trưởng của cây rừng Lập địa được hiểu theo cả nghĩa rộng và nghĩa hẹp Theo đó, nghĩa hẹp là bao gồm 3 thành phần: khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng và lập địa theo nghĩa rộng bao gồm

4 thành phần: khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng, thế giới động thực vật (Krauss,

1935, 1954), Kopp (1965, 1969), (W Schwaneeker, 1965, 1974) dẫn theo Đỗ

Đình Sâm và ctv (2005) Khái niệm này nghiên cứu về mối quan hệ giữa các

thành phần tự nhiên với nhau, giữa các thành phần tự nhiên với cây trồng trong một không gian nhất định Như vậy, lập địa được gọi là điều kiện nơi sinh trưởng, nghĩa là tác động tổng hợp của các yếu tố ngoại cảnh hình thành nên các kiểu rừng nhất định và ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng của thực vật rừng

Từ các khái niệm về lập địa nêu trên, nhiều tác giả cho rằng, những yếu tố xác

định lập địa có nhiều nét tương đồng với các yếu tố xác định đơn vị đất đai Đơn

vị cơ bản của hệ thống phân loại lập địa là dạng lập địa và nhóm dạng lập địa

Đó cũng là đơn vị cơ bản để đánh giá đất đai hoặc xác định các loài cây trồng phù hợp

* Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến rừng ngập mặn

Các công trình nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển rừng ngập mặn Theo Chapman (1975)

có 7 yếu tố sinh thái cơ bản ảnh hưởng đến sự phát triển rừng ngập mặn là: Nhiệt

độ, thế nền đất bùn, sự che chắn, độ mặn, thủy triều, dòng chảy hải lưu, biển nông

Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phân bố rừng ngập mặn (Chapman, 1975; Tomlinson, 1986) Cây ngập mặn sinh trưởng tốt ở môi trường

có nhiệt độ ấm, nhiệt độ của tháng lạnh nhất không dưới 20oC, biên độ nhiệt theo mùa không vượt quá 10oC Saenger et al (1983) đã giải thích sự có mặt

của rừng ngập mặn ở một vùng nào đó tùy thuộc nhiệt độ không khí và nhiệt độ nước

Rao (1986) nhận định rằng trong các nhân tố khí hậu thì lượng mưa là nhân tố quan trọng với vai trò cung cấp nguồn nước ngọt cho cây ngập mặn tăng trưởng và phát triển, rừng ngập mặn sinh trưởng tốt nhất ở nơi có lượng mưa đầy đủ

Bảng 2.11: Các yếu tố môi trường tự nhiên và sự phân bố của các loại rừng

ngập mặn tại tỉnh Cà Mau

Loại RNM Chế độ ngập nước triều Loại

đất Dạng đất Độ thành thục Chưa xuất

hiện RNM

Ngập khi nước triều rất thấp

>300 ngày ngập nước triều trong

1 năm

Đất ngập mặn Bùn rất loãng > 4

Mấm trắng Ngập khi nước triều

thấp

250 – 300 Bùn loãng 2,5 – 4 Mấm trắng

< 50 Sét rắn chắc < 0,4

(Nguyễn Ngọc Bình, 1996)