Nghiên cứu thực vật rừng ngập mặn có hoạt tính sinh học tại vuờn quốc gia xuân thủy và đề xuất khả năng sử dụng bền vững tt

Nguồn tài nguyên của Vườn quốc gia Xuân Thủy có triển vọng khai thác các chất có hoạt tính sinh học gồm: 1 Các loài thực vật ngập mặn; 2 Các loài thân mềm molluscs; 3 Các loài thực vật s

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

Phan Thị Thanh Hương

NGHIÊN CỨU THỰC VẬT RỪNG NGẬP MẶN CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN THỦY VÀ ĐỀ XUẤT

Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Trần Huy Thái

Người hướng dẫn khoa học 2: TS Nguyễn Hoài Nam

Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Trung Thành

Phản biện 2: PGS.TS Trịnh Thị Thủy

Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Khắc Khôi

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ’, ngày … tháng … năm 201…

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận án

Rừng ngập mặn có tầm quan trọng sinh thái lớn và ý nghĩa kinh tế xã hội quan trọng đối với con người Rừng ngập mặn được coi như là một trung tâm của sinh học biển nhiệt đới,

là một trong những hệ sinh thái giàu đa dạng sinh học và di truyền nhất thế giới Có khoảng 90% sinh vật biển sống trong hệ sinh thái này và 80% số lượng thủy hải sản đánh bắt trên toàn cầu phụ thuộc vào rừng ngập mặn (S Sandilyan, 2012) Tuy nhiên hệ sinh thái rừng ngập mặn cũng rất dễ bị tổn thương do tác động của con người và biến đổi khí hậu Cho đến nay,

đã có nhiều báo cáo cho thấy diện tích rừng ngập mặn trên thế giới đang bị suy giảm nghiêm trọng (FAO, 2007) Trong nỗ lực bảo vệ hệ sinh thái đặc biệt quý giá này, các nhà khoa học

đã và đang tiến hành nghiên cứu rừng ngập mặn theo nhiều hướng khác nhau nhằm khai thác, bảo tồn và phát triển các nguồn lợi này một cách khoa học, hiệu quả

Với hơn 3.000 km bờ biển, Việt Nam là quốc gia có hệ thống rừng ngập mặn phong phú trải dài từ Bắc đến Nam Rừng ngập mặn không chỉ có vai trò to lớn trong việc đảm bảo sinh kế của dân cư ven biển mà còn đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo môi sinh, giảm thiểu tác hại của thiên nhiên, khắc phục hiện tượng nước biển dâng, xâm lấn ngập mặn

…

Nằm trong hệ thống các hệ sinh thái rừng ngập mặn phía Bắc, Vườn quốc gia Xuân Thủy nằm ở phía đông nam huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, ngay tại cửa Ba Lạt của sông Hồng Theo các tài liệu được công bố trước đây, diện tích toàn bộ vườn khoảng 7.100 ha, bao gồm: 3.100 ha diện tích đất nổi có rừng và khoảng 4.000 ha đất rừng ngập mặn Đây là điểm Ramsar thứ 50 của thế giới, đầu tiên của Đông Nam Á và duy nhất của Việt Nam từ 1989 đến

2005 Theo báo cáo của Vườn quốc gia Xuân Thuỷ, tại đây hiện đang lưu giữ những giá trị sinh thái quý hiếm, như rừng ngập mặn rộng hàng ngàn ha, nguồn lợi thuỷ sản phong phú trong đó có những loài rong tảo có giá trị kinh tế Nguồn tài nguyên của Vườn quốc gia Xuân Thủy có triển vọng khai thác các chất có hoạt tính sinh học gồm: 1) Các loài thực vật ngập mặn; 2) Các loài thân mềm (molluscs); 3) Các loài thực vật sống trong điều kiện ngập mặn; 4) Các vi tảo và vi sinh vật của rừng ngập mặn Trong đó, thực vật ngập mặn đóng vai trò trung tâm của hệ sinh thái ngập mặn Nguồn tài nguyên sinh học này hiện chưa được nghiên cứu, khai thác và sử dụng một cách hiệu quả Cùng với nguy cơ suy thoái do tác động của biến đổi khí hậu và con người ngày càng rõ rệt Tuy nhiên cho đến nay, những nghiên cứu về thực vật ngập mặn ở Vườn quốc gia Xuân Thủy theo định hướng hoạt tính sinh học còn rất ít

ỏi và chưa thực sự toàn diện

Để góp phần vào các nghiên cứu liên quan đến hệ sinh thái rừng ngập mặn, luận án

“Nghiên cứu thực vật rừng ngập mặn có hoạt tính sinh học tại Vườn quốc gia Xuân Thủy và

đề xuất khả năng sử dụng bền vững” đã được triển khai

2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

 Ý nghĩa khoa học

Luận án được thực hiện đã góp phần bổ sung các dẫn liệu về đa dạng hệ thực vật bậc cao có mạch, cấu trúc, sinh khối của một số quần xã thực vật ngập mặn thực thụ đặc trưng, thành phần hóa học, hoạt tính sinh học một số loài thực vật ngập mặn tại Vườn quốc gia Xuân Thủy

 Ý nghĩa thực tiễn

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đã đạt được, luận án đã lựa chọn ra những loài thực vật ngập mặn có hoạt tính sinh học và đề xuất khả năng sử dụng bền vững một số loài có giá trị y dược, góp phần bảo tồn và phát triển nguồn thực vật ngập mặn tại Vườn quốc gia Xuân Thủy

3 Bố cục của luận án

Luận án gồm 146 trang, trong đó: Mở đầu (2 trang); Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu (28 trang); Chương 2: Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu (14 trang); Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (83 trang); Chương 4: Kết luận và kiến nghị (3 trang); Những đóng góp mới của luận án (1 trang); Danh mục các công trình đã công bố (1 trang); Tài liệu tham khảo (14 trang)

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Định nghĩa rừng ngập mặn

Thuật ngữ “rừng ngập mặn”, tiếng Anh là “mangrove”, rất khó định nghĩa một cách chính xác Tác giả Saeger đã đưa ra định nghĩa cây rừng ngập mặn (RNM) là loại cây cao (thân gỗ, bụi, cọ dừa, thảo mộc hoặc dương xỉ) vốn mọc chiếm ưu thế ở các vùng bán nhật triều ven biển nhiệt đới, cận nhiệt đới, thể hiện một cấp độ rõ rệt về sức chịu đựng trước điều kiện đất yếm khí và nồng độ muối cao, có trụ mầm có thể sống được trong điều kiện phát tán nhờ nước biển (P Saenger, 2002)

1.2 Địa lý phân bố, diện tích rừng ngập mặn

1.2.1 Phân bố, diện tích rừng ngập mặn trên thế giới

Rừng ngập mặn phân bố chủ yếu ở vùng xích đạo và vùng nhiệt đới của hai bán cầu (giữa vĩ độ 230 N và 230 S), thường ở bờ biển liên tục, chuỗi đảo chạy dài liên tục và dòng hải lưu ấm đem theo mầm cây từ các vùng RNM phong phú đến khu vực lạnh hơn Rừng ngập mặn trên thế giới có phân bố ở 124 quốc gia và các vùng miền Rừng ngập mặn chiếm khoảng 1% diện tích rừng trên bề mặt thế giới và xuất hiện ở khoảng 75% bờ biển nhiệt đới trên toàn thế giới (P Saenger, 2002)

1.2.2 Phân bố, diện tích rừng ngập mặn ở Việt Nam

Theo Phan Nguyên Hồng và cộng sự (1999), RNM Việt Nam được chia ra thành 4 khu vực và 12 tiểu khu: Khu vực I: Ven biển Đông Bắc, từ mũi Ngọc đến mũi Đồ Sơn; Khu vực II: Ven biển đồng bằng Bắc Bộ, từ mũi Đồ Sơn đến mũi Lạch Trường; Khu vực III: Ven biển Trung bộ, từ mũi Lạch Trường đến mũi Vũng Tàu; Khu vực IV: Ven biển Nam Bộ, từ mũi Vũng Tàu đến mũi Nải, Hà Tiên

1.3 Giá trị, vai trò của rừng ngập mặn

Rừng ngập mặn là hệ sinh thái quan trọng mang lại nhiều loại hàng hóa và dịch vụ cho cộng đồng người dân sống ở vùng ven biển Khối nguồn lợi từ RNM đó gồm có các lâm sản

từ gỗ và ngoài gỗ, nguồn lợi thủy sản, thấm lọc sinh học, phòng hộ ven biển, tồn trữ và hấp thụ các bon, nơi giải trí, du lịch sinh thái

1.4 Đa dạng thực vật ngập mặn

1.4.1 Đa dạng thực vật ngập mặn trên thế giới

Tổng số loài thực vật gập mặn trên thế giới thuộc 23 chi và 53 loài thuộc 16 họ nhưng theo Saenger và cs (1983) ghi nhận thì tổng số loài thực vật ngập mặn chính thức có là 60

loài Con số chính xác về số loài thực vật ngập mặn trên thế giới cho đến nay vẫn đang còn được bàn thảo và tranh luận giữa các nhà phân loại học, số loài thực vật ngập mặn trên thế giới có khoảng từ 50 đến 70 loài thực vật ngập mặn chính thức theo các hệ thống phân loại khác nhau

1.4.2 Đa dạng thực vật ngập mặn ở Việt Nam

Có thể nói Phan Nguyên Hồng là tác giả đi đầu trong việc nghiên cứu rừng ngập mặn

ở Việt Nam Rất nhiều sách chuyên khảo, bài báo của ông về RNM đã được xuất bản Năm

1993, Phan Nguyên Hồng đã công bố danh sách 77 loài cây ngập mặn thuộc hai nhóm được phân chia theo các điều kiện môi trường và dạng sống khác nhau: Nhóm 1 có 35 loài cây ngập mặn thuộc 20 chi của 16 họ, nhóm này thường được gọi là cây ngập mặn thực thụ; Nhóm 2

có 42 loài thuộc 36 chi của 28 họ, gồm các loài cây tham gia RNM Chúng thường sinh trưởng

ở các rừng thứ sinh và rừng trồng trên nền đất cao Đến nay khu hệ thực vật RNM ở miền Nam đã biết có 69 loài, còn ở miền Bắc mới gặp 34 loài

1.5 Cấu trúc, sinh khối của các quần xã thực vật RNM thực thụ tại VQG Xuân Thủy

Việc nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và sinh khối các quần xã thực vật nói chung và các quần xã thực vật ngập mặn nói riêng là rất quan trọng Kết quả của quá trình nghiên cứu này giúp các nhà nghiên cứu nắm được diễn thế sinh thái của quần xã, đánh giá được trữ lượng tự nhiên, là nền tảng cho công tác quản lý và khai thác có hiệu quả các nguồn tài nguyên thực vật Thường thì các nghiên cứu về cấu trúc và sinh khối RNM được tiến hành song song

1.6 Tình hình nghiên cứu về hóa học và hoạt tính sinh học các loài thực vật ngập mặn

1.6.1 Nghiên cứu hóa học các loài thực vật ngập mặn

1.6.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Đến nay đã có khoảng hơn 40 loài thực vật ngập mặn được nghiên cứu hóa học, đã có

349 hợp chất được phân lập từ thực vật ngập mặn thực sự và 200 hợp chất từ cây bán ngập mặn, trong đó có 200 hợp chất chuyển hóa thứ cấp được báo cáo là mới chỉ xuất hiện ở các loài thực vật ngập mặn thực sự và 80 hợp chất mới chỉ thấy ở cây bán ngập mặn (L.P Jayatissa

và cộng sự, 2006)

1.6.1.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài thực vật ngập mặn còn khá ít ỏi và chưa thực sự toàn diện Tác giả Nguyễn Thị Hoài Thu và các cộng sự đã nghiên cứu thành phần hóa học của Cây Bần trắng được thu thập tại RNM Cần Giờ Kết quả cho thấy, từ cao eter dầu hỏa của lá cây Bần trắng, 6 hợp chất đã được phân lập gồm acid oleanolic, betulin, acid betulinic, acid alphitolic, methyl gallat và 5-hydroxymethylfurfural (Nguyễn Thị Hoài Thu và cộng sự, 2011)

1.6.2 Nghiên cứu hoạt tính sinh học các loài thực vật ngập mặn

1.6.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới

RNM là nguồn nguyên liệu giàu các hợp chất hóa học như steroid, triterpen, saponin, flavonoid, alkaloid và tannin Chất chiết xuất từ các loài cây ngập mặn khác nhau được cho

là có đặc tính dược phẩm đa dạng

Những nghiên cứu về hoạt tính sinh học đã chỉ ra các loài thực vật ngập mặn có hoạt tính kháng khuẩn, chống oxy hóa, gây độc tế bào, chống ung thư, kháng nấm, chống sốt rét, kháng vi sinh vật kiểm định

1.6.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

Cũng như các nghiên cứu về thành phần hóa học, các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các loài thực vật ngập mặn ở Việt Nam còn rất ít ỏi và chưa toàn diện

Tác giả Phạm Văn Ngọt và các cộng sự đã nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của một

số loài cây ngập mặn ở khu DTSQ Cần Giờ Kết quả nghiên cứu cho thấy cao chiết từ 10 loài

cây ngập mặn: Bần trắng (S alba), Cóc kèn (D trifoliata), Cóc trắng (L racemosa), Đước đôi (R apiculata), Đước xanh (R mucronata), Lức Ấn (Pluchea indica (L.) Lees.), Quao nước (Dolichandrone spathacea (L.f.) Seem.), Rau mui (Wedelia biflora (L.) DC.), Vẹt dù (B gymnorhiza, Xuổi (X granatum) đều có khả năng kháng lại các chủng vi khuẩn gây bệnh như Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa (Phạm Văn Ngọt và

cộng sự, 2015)

CHƯƠNG 2 TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là hệ thực vật bậc cao có mạch và một số trạng thái thảm thực vật ngập mặn thuộc vùng cao triều và cồn cát trong vùng lõi và vùng đệm của VQG Xuân Thủy, các loài thực vật trong các hệ sinh thái nông nghiệp, hệ sinh thái vườn nhà không được đề cập đến trong nghiên cứu này

- Thời gian nghiên cứu 3 năm: 2014 – 2016

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu đa dạng hệ thực vật BCCM ở VQG Xuân Thủy, tỉnh Nam Định

+ Xác định tên loài, xây dựng danh lục các loài thực vật BCCM

+ Đa dạng các bậc taxon hệ thực vật BCCM ở VQG Xuân Thủy

+ Đa dạng về dạng sống, yếu tố địa lý thực vật

+ Đánh giá giá trị sử dụng các loài thực vật

+ Loài quí hiếm có giá trị bảo tồn trong hệ thực vật

- Nghiên cứu cấu trúc, sinh khối của một số quần xã thực vật ngập mặn thực thụ đặc

trưng ở VQG Xuân Thủy

- Điều tra thu mẫu và sàng lọc hoạt tính sinh học một số loài thực vật ngập mặn để phục

vụ cho các nghiên cứu tiếp theo

- Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài Bần chua (Sonneratia

caseolaris (L.) Engl.) và loài Đước vòi (Rhizophora stylosa Griff.) thu thập tại VQG

Xuân Thủy, tỉnh Nam Định

- Đề xuất bảo tồn hệ sinh thái rừng ngập mặn tại VQG Xuân Thủy hướng sử dụng đối

với loài có triển vọng về hoạt tính sinh học

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu đa dạng hệ thực vật bâc cao có mạch

2.3.1.1 Phương pháp kế thừa

2.3.1.2 Phương pháp điều tra thực vật theo tuyến

Nói chung phương pháp nghiên cứu đa dạng thực vật sử dụng các tài liệu của N.N Thìn (1997, 2004, …) đã tổng hợp từ các tác giả trên thế giới áp dụng cho Việt Nam

2.3.1.3 Phương pháp xử lý số liệu, phân tích, tổng hợp các vấn đề nghiên cứu

a) Định loại tên khoa học các mẫu thực vật và xây dựng danh lục các loài thực vật

- Định loại tên khoa học các mẫu thực vật: Tên loài cây ngập mặn dọc tuyến điều tra được xác định theo phương pháp so sánh hình thái dựa trên dựa trên các đặc điểm hình thái của cơ quan sinh sản và sinh dưỡng Các tài liệu chính được sử dụng là FAO (1994), Cây cỏ Việt Nam (P.H Hộ, 1999 - 2000), Danh lục các loài thực vật Việt Nam, Nguyễn Hoàng Trí (1996) …

- Xây dựng danh lục các loài thực vật ở khu vực nghiên cứu theo quan điểm hệ thống

A L Takhtazan (1973), N.T Bân (2003, 2005) đối với ngành và lớp Đối với các họ

và loài trong họ được sắp xếp theo vần ABC của tên khoa học (theo quan điểm Brummit, 1992)

b) Đánh giá đa dạng các bậc taxon thực vật

- Đánh giá đa dạng thực vật mức độ ngành và lớp: Thống kê số lượng họ, chi, loài với mỗi ngành, lớp, họ và chi Riêng ngành Ngọc lan có 2 lớp Ngọc lan và Hành

- Xác định các chỉ số chi (số loài trung bình của 1 chi), chỉ số họ (số loài trung bình của

1 họ) và chỉ số chi/ họ là số chi trung bình của 1 họ

- Đánh giá đa dạng các loài của họ và chi: Thống kê 10 họ và 10 chi đa dạng nhất để xác định mức độ đa dạng họ và chi

c) Đánh giá đa dạng về dạng sống thực vật

Dạng sống xác định theo hệ thống phân loại dạng sống của Raunkiaer (1934)

d) Đánh giá đa dạng về yếu tố địa lý thực vật

Căn cứ vào sự phân bố các loài trên thế giới và Việt Nam trong các tài liệu để xác định các yếu tố địa lý thực vật theo Pocs Tamas, 1965 và Lê Trần Chấn, 1999

e) Đánh giá về giá trị sử dụng của thực vật

Giá trị sử dụng các loài thực vật được xác định qua các tài liệu chủ yếu như: Tên cây rừng Việt Nam (Bộ NN & PTNT, 2000), 1900 loài cây có ích ở Việt Nam (T.Đ Lý, 1993), Cây cỏ có ích ở Việt Nam (V.V Chi & Trần Hợp, 1999) Những cây thuốc và

vị thuốc Việt Nam (Đ.T Lợi, 1995), Từ điển cây thuốc Việt Nam (V.V Chi, 2012), Tài nguyên thực vật Việt Nam (T.M Hợi chủ biên, 2013), … Ngoài ra còn dựa trên tài liệu thu thập kinh nghiệm sử dụng của địa phương

f) Đánh giá giá trị bảo tồn của thực vật

Sách Đỏ Việt Nam (2007), Nghị định 32/2006/NĐ-CP (2006) của Chính phủ

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc quần xã thực vật ngập mặn

2.3.2.1 Các phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa

Các phương pháp nghiên cứu thảm thực vật dựa trên các phương pháp nghiên cứu thực vật của tác giả Nguyễn Nghĩa Thìn (2007)

2.3.2.2 Phương pháp phân tích, xử lý số liệu

- Tổng hợp tất cả số liệu thu thập từ điều tra, đo đạc tại các ô tiêu chuẩn để tính toán, phân tích, xử lý số liệu Số liệu được thống kê và xử lý bằng chương trình Microsoft Excel

2007

- Xác định sinh khối các loài trong các quần xã theo công thức của Komiyama (2005)

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học

2.3.3.1 Phương pháp phân lập các hợp chất

a) Sắc ký lớp mỏng (TLC)

2.3.3.3 Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học

a) Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng sinh

Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định được tiến hành để đánh giá hoạt tính kháng sinh của các mẫu chiết được thực hiện trên phiến vi lượng 96 giếng (96-well microtiter plate) theo phương pháp hiện đại của Vander Bergher và Vlietlinck (1991), và McKane & Kandel (1996)

b) Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào

Phương pháp thử độ độc tế bào in vitro được Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ (National

Cancer Institute – NCI) xác nhận là phép thử độ độc tế bào chuẩn nhằm sàng lọc, phát hiện

các chất có khả năng kìm hãm sự phát triển hoặc diệt tế bào ung thư ở điều kiện in vitro Phép

thử này được thực hiện theo phương pháp của Monks (1991)

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đa dạng hệ thực vật BCCM ở VQG Xuân Thủy tỉnh Nam Định

3.1.1 Xác định tên loài và xây dựng danh lục các loài thực vật

Trên cơ sở mẫu vật thu thập được, đã xác định tên khoa học và xây dựng danh lục các loài thực vật bậc cao có mạch Theo kết quả, khu vực VQG Xuân Thủy có tổng số 116 loài (bao gồm các loài cây ngập mặn thực thụ, các loài tham gia vào RNM, các loài từ nội địa di

cư đến và thích nghi được với điều tại VQG Xuân Thủy) thuộc 101 chi, 42 họ của 2 ngành Dương xỉ và Ngọc lan Ngành Ngọc lan lại được phân thành 2 lớp, trong đó lớp Ngọc lan gồm 32 họ, 73 chi, 112 loài, lớp Hành gồm 5 họ, 21 chi, 26 loài thực vật bậc cao có mạch VQG Xuân Thủy có 18 loài thực vật ngập mặn thực thụ, 88 loài thực vật gia nhập vào RNM

và 10 loài thực vật gặp trong vùng đất liền nội địa ven biển

3.1.2 Đa dạng các bậc taxon hệ thực vật BCCM ở VQG Xuân Thủy

3.1.2.1 Đa dạng của taxon bậc ngành

Sự phân bố bậc ngành thực vật ở VQG Xuân Thủy chỉ có 2 ngành và rất chênh lệch về

số lượng loài Ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) có số lượng loài lên tới 109, chiếm 93,97% tổng số loài khu vực nghiên cứu; số lượng chi là 94, chiếm 93,07% tổng số chi và số lượng

họ là 37, chiếm 88,1% tổng số họ Như vậy cả họ, chi và loài ngành Ngọc lan đều có tỷ lệ % cao tuyệt đối so với ngành còn lại Đó là ngành Dương Xỉ (Polypodiophyta) có số loài chỉ là

7, chiếm 6,03% tổng số loài khu vực nghiên cứu; số lượng chi là 7, chiếm 6,93% tổng số chi toàn khu vực nghiên cứu và số lượng họ chỉ có 5, chiếm 11,9% tổng số họ khu vực nghiên cứu

Về các chỉ số đa dạng của họ, chi và chỉ số trung bình chi với họ:

- Chỉ số đa dạng họ là 2,76

- Chỉ số đa dạng chi là 1,15

- Chỉ số trung bình số chi với họ là 2,4

3.1.2.2 Đa dạng của taxon bậc họ

Trong tổng số 42 họ thực vật bậc cao có mạch ở VQG Xuân Thủy có 20 họ chỉ có 1 loài, có 10 họ gặp 2 loài và 2 họ gặp 3 loài Đó là 32 họ có số loài ít nhất (1 - 3 loài)

Còn lại 10 họ đa dạng nhất có từ 4 đến 15 loài, trong đó 1 họ nhiều loài nhất (Poaceae)

là 15, tiếp theo là 1 họ 14 loài (Asteraceae), 1 họ có 9 loài (Verbenaceae), 1 họ 6 loài (Cyperaceae), 2 họ có 5 loài (Rhizophoraceae, Malvaceae) và 4 họ có 4 loài (Amaranthaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Solanaceae)

3.1.2.3 Đa dạng của taxon bậc chi

Hệ thực vật VQG Xuân Thủy có 10 chi giầu loài nhất (9,9%) với 24 loài (23,76%) Chi nhiều loài nhất là Cói (Cyperus) với 4 loài (3,96%); Vẹt (Bruguiera) và Bần (Sonneratia) đều cùng 3 loài (2,97%); còn lại 7 chi là Ô rô (Acanthus), Ngưu tất (Achyranthes), Cúc tần (Pluchea), Cà (Solanum), Từ bi (Vitex), Dứa dại (Pandanus) và San đôi (Paspalum) đều cùng

2 loài (1,98%)

3.1.3 Đa dạng về dạng sống

Tại VQG Xuân Thủy đã xác định được dạng sống thực vật của 115 loài (99,13% tổng

số loài), còn 1 loài chưa được xác định là Cỏ lông chông (0,86%) Trong số loài xác định được dạng sống, nhóm cây chồi trên (Ph) chiếm ưu thế với 66 loài (55,65%); tiếp theo là nhóm cây chồi sát đất (Ch) 17 loài (14,78%), nhóm cây một năm (Th) 17 loài (14,78%); thấp nhất là nhóm cây chồi ẩn (Cr) 9 loài (7,82%) và nhóm cây chồi nửa ẩn (Hm) 8 loài (6,95%) Lập phổ dạng sống cho hệ thực vật VQG Xuân Thủy như sau:

SB = 55,65 Ph + 14,78 Ch + 6,95 Hm + 7,82 Cr + 14,78 Th Như vậy nhóm cây chồi trên đất (Ph) có số loài lớn nhất, giữ vai trò ưu thế so với các nhóm dạng sống khác Phổ dạng sống nhóm Ph như sau:

Ph = 7,25 Mg + 10,93 Me + 4,69 Mi + 46,87 Na + 12,5 Lp + 18,75 Hp

3.1.4 Đa dạng các yếu tố địa lý thực vật

Đã xác định được yếu tố địa lý thực vật của 113 loài (97,41%), còn 3 loài chưa xác định được yếu tố địa lý thực vật (2,59%) Trong các yếu tố địa lý thực vật VQG Xuân Thủy, yếu tố châu Á nhiệt đới chiếm tỷ lệ cao nhất (32,76%); tiếp đến là yếu tố tân nhiệt đới và liên nhiệt đới chiếm 16,38%; yếu tố Đông Dương chiếm 7,76%; yếu tố Hải Nam – Đài Loan – Philippin chiếm tỷ lệ thấp nhất chỉ có 1 loài (0,86%)

3.1.5 Giá trị sử dụng các loài thực vật

Trong tổng số 116 loài của hệ thực vật VQG Xuân Thủy có 108 loài có giá trị sử dụng (93,1%), còn lại 8 loài (6,9%) chưa xác định giá trị

Số lượt loài cây làm thuốc (THU) với 101 lượt (46,76%), chiếm nhiều nhất; tiếp theo

là cây ăn được (AND) với 32 lượt (13,42%), các công dụng khác như làm nhiên liệu đốt, cải tạo đất, … (CDK) có 18 lượt (8,33%); cây cho tinh dầu (CTD) và cây cho tanin, thuốc nhuộm (TAN) đều có 16 lượt (7,4%); cây làm cảnh (CAN) có 9 lượt (4,17%); cây cho gỗ (LGO) và cây cho sợi (SOI) đều có 7 lượt (3,24%), cây có độc (DOC) có 6 lượt (2,8%); cây làm thức

ăn gia súc (AGS) có 5 lượt (2,31%); thấp nhất là cây làm đồ thủ công mỹ nghệ (DTC) chỉ có

2 lượt (0,92%)

3.1.6 Loài quí hiếm có giá trị bảo tồn trong hệ thực vật

Ở VQG Xuân Thủy chỉ có 1 loài duy nhất (0.86 %) quý hiếm, bị đe dọa, có giá trị bảo

tồn là loài Cỏ ngạn (Scirpus kimsonnensis N.K Khoi) vừa là loài đặc hữu Việt Nam có ở vùng

ven biển nước mặn, vừa là loài có tên trong Sách Đỏ Việt Nam (2007) vì có nguy cơ bị đe dọa tuyệt chủng, được xếp ở phân hạng nguy cấp (EN) Đây là loài có giá trị làm thức ăn gia súc (củ)

3.2 Nghiên cứu cấu trúc và sinh khối một số quần xã thực vật ngập mặn đặc trưng ở VQG Xuân Thủy

3.2.1 Phân loại kiểu thảm TVNM thực thụ đặc trưng của VQG Xuân Thủy

Theo T.V Trừng (1978) và N.N Thìn (2004), thảm thực vật ngập mặn thực thụ đặc trưng của VQG Xuân Thủy nằm trong hệ thống: nhóm các kiểu thảm thực vật ở độ cao dưới 700m ở miền Bắc và dưới 1000 m ở miền Nam; các kiểu rừng kín; kiểu rừng ẩm thường xanh nhiệt đới; rừng trên đất ngập mặn Kiểu thảm thực vật này có 6 quần xã là:

- Quần xã thuần loài Trang (K candel)

- Quần xã Trang (K candel), Bần chua (S caseolaris), Sú (A corniculata), Đước vòi (R stylosa)

- Quần xã RNM ưu thế bởi loài Trang (K candel), loài tham gia nhưng không chiếm

ưu thế là Sú (A corniculata)

- Quần xã RNM ưu thế bởi loài Sú (A corniculata), loài tham gia nhưng không chiếm

ưu thế là Trang (K candel)

- Quần xã Sú (A corniculata), Bần chua (S caseolaris), Trang (K candel)

- Quần xã Sú (A corniculata), Bần chua (S caseolaris), loài Trang (K candel) tham

gia với mật độ rất thấp

3.2.2 Mô tả cấu trúc và xác định sinh khối của 6 quần xã TVNM thực thụ đặc trưng ở VQG Xuân Thủy

3.2.2.1 Quần xã thuần Trang (OTC 01)

 Mô tả cấu trúc quần xã

Kiểu quần xã này phân bố trong vùng lõi VQG, khu vực Cồn Ngạn Để nghiên cứu kiểu quần xã này, chúng tôi đã tiến hành thiết lập OTC tại vị trí có tọa độ N: 20013’12.8”, E:

106032’57.1”, kích thước OTC là 20 x 20 m (diện tích 400 m2)

Trong OTC chỉ có thuần loài Trang 20 tuổi được trồng từ năm 1997

Sự phân tầng: Tầng tán chỉ có một tầng duy nhất với sự xuất hiện của loài Trang, chiều cao vút ngọn tương đối đồng đều là 4 – 4,2 m Tầng cây bụi và cây tái sinh chỉ bắt gặp loài Trang tái sinh với chiều cao cá thể dưới 10 cm

Số lượng cây Trang trong đợt 2 (4/2015) giảm mạnh so với đợt 1 (6/2014) (từ 770 cây xuống còn 375 cây) do có 395 cây Trang trưởng thành bị chết khô Đợt 3 (4/2016), số lượng cây chết đã giảm nhiều, chỉ còn ghi nhận thêm 24 cá thể Trang bị chết, mật độ cây giảm xuống còn 8.775 cây/ha Hầu hết các cá thể Trang trưởng thành trong OTC này đều bị rụng lá và khô ngọn Hiện tượng chết xảy ra thành những đám nhỏ hoặc rải rác Các cây chết đã bị mục nát, gẫy, rụng và xuôi theo dòng nước ra biển Sự giảm mạnh về mật độ của các cá thể Trang trong OTC này bước đầu được nhận định là do gió bão và nền đất kém Ở thời điểm kết thúc nghiên cứu (4/2016), loài Trang trong OTC 01 có mật độ là 8.775 cây/ha

Nhóm cây có đường kính từ 3,1 – 3,5 cm và 3,6 – 4 cm chiếm tỷ lệ từ 60 – 70%, ngoài

ra khoảng cách giữa đường kính thân nhỏ nhất (2 cm) và đường kính thân lớn nhất (4,5 cm) không cách nhau quá lớn Điều đó chứng tỏ rằng các cá thể Trang trong OTC có đường kính thân tương đối đồng đều

Cây Trang tái sinh với số lượng ít, mọc rải rác trong OTC, chiều cao từ 10 – 20 cm, sinh trưởng bình thường, tuy nhiên khả năng phát triển thành cây trưởng thành không khả quan do nền đất ở khu vực này không tốt, bị sụt lún nhiều, thiếu ánh sáng, mật độ cây tái sinh thấp

 Sinh khối

Sinh khối loài cây gỗ trong OTC 01 đang bị sụt giảm Ở thời điểm kết thúc nghiên cứu, sinh khối trung bình các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 01 đạt mức 61,25 tấn/ha, trở thành OTC có mức sinh khối trung bình thấp nhất trong 6 OTC

3.2.2.2 Quần xã Sú - Trang - Đước vòi - Bần chua (OTC 02)

 Mô tả cấu trúc quần xã

Kiểu quần xã này chỉ gặp ở Bãi Nứt – Cồn Lu Để nghiên cứu cấu trúc và trạng thái kiểu quần xã này, chúng tôi đã tiến hành thiết lập OTC có kích thước 20x20 m2 tại vị trí có tọa độ N: 20012’58.9”, E: 106033’00.4”

Đây là kiểu quần xã RNM hỗn giao bởi nhiều loài cây ngập mặn Quần xã RNM tại khu vực này ưu thế bởi các loài Trang, Bần chua, các loài tham gia nhưng không chiếm ưu thế là Sú, Đước vòi

Sự phân tầng: Tầng vượt tán gồm các cá thể Bần chua có chiều cao 4 – 7 m Tầng tán gồm 3 loài cây gỗ ngập mặn là Trang, Đước vòi, Bần chua có chiều cao vút ngọn từ 2,5 – 3,2

m Tầng dưới tán gồm 2 loài cây gỗ ngập mặn là Trang và Sú có chiều cao vút ngọn từ 1,5 – 2,0 m Tầng cây bụi, cây tái sinh có sự xuất hiện của một số cá thể loài Trang, Sú, Đước vòi Quần thể Trang chiếm ưu thế về số lượng so với các loài còn lại trong OTC Trong số các loài tham gia vào OTC 02, quần thể Trang có sự suy giảm nhẹ về mật độ do có một số cây bị chết và bị gãy do bão, mật độ giảm từ 5.275 cây/ha xuống còn 4.825 cây/ha Các loài còn lại không có sự biến động về số lượng và mật độ, chỉ có một số nhánh cây bị gãy Trong OTC 02, loài Trang có mật độ cao nhất, tiếp theo đó là loài Sú (1.150 cây/ha), Bần chua (825 cây/ha), loài Đước vòi có mật độ thấp nhất (400 cây/ha) OTC 02 có mật độ cây gỗ thấp nhất trong 6 OTC, mật độ ghi nhận ở thời điểm kết thúc nghiên cứu là 7.200 cây/ha

Quần thể Trang, Sú, Đước vòi có đường kính thân các cá thể tương đối đồng đều Quần thể Bần chua có đường kính thân các cá thể không đều nhau

Có 3 loài cây ngập mặn có hiện tượng tái sinh là Trang, Sú và Đước vòi Loài Trang tái sinh với số lượng rất lớn, cao 20 - 70 cm, mật độ trung bình khoảng 16 – 19 cây/m2 Các cây Trang tái sinh có khả năng sinh trưởng tốt Sú, Đước vòi tái sinh với mật độ thấp, chất lượng cây tái sinh không tốt

 Sinh khối

Mức sinh khối trung bình ghi nhận ở thời điểm kết thúc nghiên cứu là 78,15 tấn/ha, chỉ đứng trên mức sinh khối của OTC 01 ở cùng thời điểm nghiên cứu Loài Bần chua có mức sinh khối trung bình lớn nhất và tăng nhẹ qua các đợt khảo sát (từ 56,25 tấn/ha – 57,25 tấn/ha) Mức sinh khối trung bình của loài Trang trong đợt 2 (10,225 tấn/ha) giảm so với đợt 1 (10,45

tấn/ha), đến đợt 3 mới có dấu hiệu tăng trở lại (10,275 tấn/ha) Mức sinh khối trung bình của loài Sú tăng nhẹ qua các đợt khảo sát (1,85 – 2,075 tấn/ha) Sinh khối loài Đước trong đợt 2 (9 tấn/ha) giảm so với đợt 1 (8,25 tấn/ha) Đến đợt 3, mức sinh khối của loài Đước vòi mới tăng trở lại (8,55 tấn/ha)

3.2.2.3 Quần xã ưu thế Trang, loài tham gia là Sú ( OTC 03)

 Mô tả cấu trúc quần xã

Kiểu quần xã này phân bố trong vùng lõi VQG thuộc khu vực Cồn Lu Để nghiên cứu kiểu quần xã này, tại đây chúng tôi đã tiến hành thiết lập ô tiêu chuẩn tại vị trí có tọa độ N:

20013’74.9”, E: 106034’14.9”, kích thước ô tiêu chuẩn 20 x 20 m (diện tích 400 m2)

Quần xã này ưu thế bởi loài Trang, loài tham gia nhưng không chiếm ưu thế là Sú, tầng cây bụi là Ô rô Đây là kiểu quần xã cây tái sinh tự nhiên nên không có sự đồng nhất về độ tuổi cây

Sự phân tầng: Sự phân tầng trong OTC này không thực sự rõ ràng Tầng tán gồm 2 loài Trang và Sú Loài Trang có chiều cao vút ngọn từ 2 – 4 m Loài Sú có chiều cao vút ngọn

từ 1 – 2,5 m Tầng cây bụi, cây tái sinh có sự xuất hiện của loài Ô rô với chiều cao các cá thể

từ 0,5 – 0,7 m Ngoài ra còn có các cá thể cây tái sinh của 2 loài Trang và Sú

Quần thể Trang trong OTC 03 phát triển không tốt Đa phần các cá thể đều bị khô ngọn Mật độ loài Trang giảm từ 10.100 cây/ha(Đợt 1) xuống còn 9.650 cây/ha (Đợt 3) Quần thể Sú trong OTC 03 phát triển tương đối tốt Tuy nhiên cũng có một số lượng nhỏ cá thể Sú bị chết làm giảm mật độ cây từ 1.950 cây/ha(đợt 1) xuống còn 1.800 cây/ha(đợt 3) Ở thời điểm kết thúc nghiên cứu, mật độ cây gỗ trong OTC là 11.275 cây/ha

Quần thể Trang trong OTC 03 có đường kính thân không đồng đều Sự tăng trưởng đường kính thân qua các đợt khảo sát cũng không thực sự rõ rệt Các cá thể Sú trong OTC có đường kính thân tương đối đồng đều, chủ yếu nằm trong khoảng từ 2,6 – 3,7 cm, đường kính thân tăng dần qua các đợt khảo sát

Trong OTC này hai loài cây gỗ ngập mặn tham gia đều ghi nhận hiện tượng tái sinh với mật độ thấp

 Sinh khối

Quần thể loài Trang trong OTC có sự suy giảm nhẹ về mật độ, bên cạnh đó sự tăng trưởng kích thước đường kính thân lại không rõ rệt dẫn đến sự suy giảm nhẹ về mức sinh khối của đợt 2 (79,4 tấn/ha) so với đợt 1 (80,625 tấn/ha) Đến đợt 3, khi số lượng cây chết giảm nhiều (chỉ còn 7 cây), sinh khối loài Trang đã bắt đầu tăng nhẹ (79,425 tấn/ha) Quần thể Sú trong OTC 03 tuy cũng có sự suy giảm mật độ nhẹ nhưng chỉ số đường kính thân lại tăng lên

rõ rệt nên mức sinh khối trung bình của loài có sự tăng trưởng nhẹ qua các đợt điều tra (từ 7,8 tấn/ha lên 8,175 tấn/ha) Tại thời điểm kết thúc điều tra, sinh khối trung các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 03 là 3,504 tấn và sinh khối trung bình đạt mức 87,6 tấn/ha

3.2.2.4 Quần xã ưu thế Sú, loài tham gia là Trang (OTC 04)

 Mô tả cấu trúc quần xã

Kiểu quần xã này phân bố trong vùng lõi VQG Xuân Thủy thuộc khu vực Cồn Ngạn

Để nghiên cứu kiểu quần xã này, chúng tôi đã tiến hành thiết lập OTC tại vị trí có tọa độ N:

20013’94.8”, E: 106034’21.2”, kích thước ô tiêu chuẩn 20 x 20 m (diện tích 400 m2)

Đây là kiểu quần xã RNM ưu thế bởi loài Sú, loài tham gia nhưng không chiếm ưu thế

là Trang, tầng cây bụi là Ô rô

Sự phân tầng: Tầng tán gồm hai loài Sú và Trang có chiều cao tương đối đồng đều Chiều cao vút ngọn các cá thể từ 3 – 4 m Tầng cây bụi, cây tái sinh có sự xuất hiện của loài

Ô rô mọc rải rác trong OTC với chiều cao khoảng 0,6 – 0,8 m Loài tái sinh chỉ có loài Trang với chiều cao 10 – 30 cm

Hầu hết các cá thể Sú trong OTC này đều bị khô ngọn và rụng lá, tuy nhiên không có hiện tượng cụt ngọn như trong OTC 03, một số cá thể Sú bị chết Mật độ loài Sú giảm từ 25.150 cây/ha (Đợt 1) xuống còn 24.525 cây/ha (Đợt 3) Mật độ loài Trang giảm từ 1.350 cây/ha (Đợt 1) xuống còn 1.250 cây/ha (Đợt 3) Vào thời điểm kết thúc nghiên cứu, OTC 04

có mật độ cây gỗ ngập mặn là 25.775 cây/ha

Hai loài Trang và Sú trong OTC 04 có đường kính thân không thực sự đồng đều Các

cá thể Sú phân bố nhiều nhất trong nhóm có đường kính 2,6 – 3,5 cm Đường kính thân có sự tăng trưởng qua các đợt khảo sát

Trong OTC này, chỉ có loài Trang tái sinh, cây sinh trưởng bình thường

 Sinh khối

Sinh khối của cả hai loài Trang và Sú đều có dấu hiệu tăng nhẹ qua các đợt khảo sát Sinh khối trung bình loài Sú trong đợt 1 là 95,95 tấn/ha, đợt 2 là 98 tấn/ha, đợt 3 là 100,5 tấn/ha Sinh khối loài Trang trong đợt 1 là 18,675 tấn/ha, đợt 2 là 19,275 tấn/ha, đợt 3 là 19,325 tấn/ha Ở thời điểm kết thúc nghiên cứu, các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 04 có mức sinh khối trung bình là 119,82 tấn/ha

3.2.2.5 Quần xã Sú - Bần chua – Trang (OTC 05)

 Mô tả cấu trúc quần xã

Kiểu quần xã này phân bố trong vùng lõi VQG khu vực Cồn Ngạn (Bồng Trắng) Để nghiên cứu kiểu quần xã này chúng tôi đã tiến hành thiết lập ô tiêu chuẩn tại vị trí có tọa độ N:20015’14.1”, E: 106034’13.8”, kích thước ô tiêu chuẩn 20 x 20 m (diện tích 400 m2) Trong kiểu quần xã này có sự tham gia của 3 loài thực vật ngập mặn là Sú, Bần chua

và Trang Tầng cây bụi là Ô rô

Sự phân tầng: Tầng vượt tán gồm các cá thể loài Bần chua có chiều cao 4 – 6 m.Tầng tán gồm hai loài Sú và Trang Loài Sú có chiều cao từ 1,3 – 2,7 m Loài Trang có chiều cao

từ 1 – 3 m Tầng cây bụi, cây tái sinh có sự xuất hiện của một số cá thể Ô rô mọc rải rác trong OTC với chiều cao 0,5 – 0,7 m Cây tái sinh gồm có hai loài Sú và Trang với các cá thể có chiều cao 10 – 20 cm

Trong kiểu quần xã này, các cá thể Sú và Trang đều sinh trưởng và phát triển tốt, các

cá thể Bần bị khô và gãy cành trong một thời gian dài, hiện nay chỉ còn lại thân và cành chính với rất ít cành và chồi bên Loài Sú trong kiểu quần xã này không phân bố đều mà mọc thành từng cụm với rất nhiều cá thể trên một cụm Quần thể Sú trong OTC 04 có mật độ rất lớn, đợt

1 ghi nhận mật độ cây Sú là 61.325 cây/ha và giảm dần cho đến đợt 3 còn 59.400 cây/ha Quần thể Trang có mật độ cây ghi nhận vào đợt 1, 2 ổn định là 3.875 cây/ha và bị giảm vào đợt 3 còn 3.775 cây/ha do có 4 cây Trang bị gãy do bão Quần thể Bần chua trong OTC 05 có

số lượng cá thể và mật độ ổn định trong suốt quá trình điều tra với mật độ là 500 cây/ha Mật

độ cây gỗ trong OTC 05 tại thời điểm kết thúc nghiên cứu ghi nhận được là 63.675 cây/ha