Nghiên cứu cơ sở khoa học của giải pháp quản lý thủy văn phục vụ phòng cháy chữa cháy rừng ở vườn quốc gia u minh thượng, tỉnh kiên giang tt

Luận án tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng của quần thể tràm và mức đa dạng của thực vật tầng thấp, đây là những thành phần chính có vai trò quyết định

hHA

HAH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

TRẦN VĂN THẮNG

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA GIẢI PHÁP QUẢN LÝ THỦY VĂN PHỤC VỤ PHÕNG CHÁY CHỮA CHÁY RỪNG Ở VƯỜN QUỐC GIA U MINH THƯỢNG TỈNH KIÊN GIANG

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP

Chuyên ngành: Lâm sinh

Mã số: 62.62.02.05

HÀ NỘI - 2017

Luận án được hoàn thành tại:

Trường Đại học Lâm nghiệp – Xuân Mai – Chương Mỹ - Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS TS Thái Thành Lượm

Phản biện 1:

Phản biện 2:

Phản biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại:

Vào hồi …… giờ, ngày tháng năm 2017

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc gia và Thư viện trường Đại học Lâm nghiệp

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của luận án

Vườn Quốc gia (VQG) U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang là một trong hai khu rừng đầm lầy than bùn quan trọng còn lại ở Việt Nam (khu vực khác là VQG U Minh Hạ) được công nhận là Vườn di sản ASEAN

và khu đất ngập nước có tầm quan trọng Quốc tế Cháy rừng tràm trên than bùn với quy mô và mức độ thiệt hại nghiêm trọng trong những năm qua đã trở thành mối quan tâm của nhiều ngành nhiều cấp và nhân dân cả nước Nó được xem là nhân tố chủ yếu đang đe doạ sự tồn tại của bể than bùn còn lại của nước ta với tất cả nguồn tài nguyên đa dạng sinh học (ĐDSH) quý giá trên đó

Trong nhiều năm trở lại đây, việc giữ nước được coi là một giải pháp cần thiết cho phòng cháy chữa cháy (PCCC) rừng tràm ở VQG U Minh Thượng Sau trận cháy rừng năm 2002, cao trình ở VQG không đồng nhất, việc giữ nước để PCCC rừng gần như suốt năm, ngay cả thời kỳ khô hạn nhất mực nước vẫn cao hơn mặt than bùn tới hàng chục centimet (cm) Sau nhiều năm giữ nước để phòng cháy chữa cháy (PCCC) rừng, tình trạng ngập nước đã ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng rừng tràm Ở nhiều nơi cây tràm bị đổ gẫy hàng loạt, rừng không còn sức sống, chim thú mất nơi trú ngụ

Việc giữ nước ở VQG U Minh Thượng về cơ bản đã giảm được nguy cơ cháy rừng, nhưng lại làm cho sinh trưởng rừng và hoàn cảnh sinh thái nói chung bị biến đổi nghiêm trọng Nếu tình trạng này kéo dài, rừng tràm có thể bị mất hẳn trong tương lai, đất nước sẽ mất đi những hình mẫu tiêu biểu của cảnh quan thiên nhiên cùng với nguồn tài nguyên ĐDSH phong phú của rừng tràm Vậy giữ nước như thế nào để vừa làm tốt công tác PCCC rừng nhưng vẫn đảm bảo điều kiện sinh thái cho hệ sinh thái (HST) rừng tràm và các HST khác phát triển bền vững? Vì vậy, việc làm sáng tỏ những cơ sở khoa học của giải pháp quản lý thủy văn vừa đảm bảo kiểm soát PCCC rừng, vừa duy trì các giá trị đa dạng sinh học và phục hồi rừng Tràm trên đất than

bùn lại càng trở lên cấp thiết hơn bao giờ hết Đây là lý do để thực hiện luận án Nghiên cứu cơ sở khoa học

của giải pháp quản lý thủy văn phục vụ phòng cháy chữa cháy rừng ở Vườn Quốc gia U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang’’

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát: Góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho quản lý thuỷ văn và PCCC rừng tràm ở

Việt Nam

Luận án có những mục tiêu cụ thể sau:

1 Xác định được ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng và tính ổn định của HST rừng tràm

2 Xác định được ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến nguy cơ cháy rừng tràm

3 Đề xuất giải pháp quản lý mực nước đảm bảo sinh trưởng rừng tràm và PCCC rừng ở VQG U Minh Thượng

3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là rừng tràm ở VQG U Minh Thượng Luận án tập trung nghiên cứu

ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng của quần thể tràm và mức đa dạng của thực vật tầng thấp, đây là những thành phần chính có vai trò quyết định đến sự tồn tại và phát triển của rừng tràm

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

4.1 Ý nghĩa khoa học

Luận án cung cấp hệ thống tư liệu về đặc điểm HST rừng tràm, làm rõ quy luật tác động của chế độ ngập nước đến một số nhân tố sinh thái và sinh trưởng rừng tràm, góp phần làm sáng tỏ cơ sở khoa học của các giải pháp kỹ thuật về PCCC rừng

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Góp phần nâng cao hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật về PCCC rừng tràm Đề xuất được chế độ quản lý nước thích hợp đáp ứng yêu cầu kiểm soát PCCC rừng và bảo tồn ĐDSH rừng tràm trên đất than bùn

ở VQG U Minh Thượng

5 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

5.1 Về lý luận:

- Luận án đã xác định được cơ sở khoa học quan trọng áp dụng cho quản lý thủy văn đảm bảo cho

rừng sinh trưởng bình thường và an toàn về lửa cho HST rừng tràm

- Đã lượng hóa được mối quan hệ giữa mực nước với ĐDSH, sinh trưởng rừng tràm, phát thải CO2

trong đất than bùn và nguy cơ cháy rừng

- Dự báo được xu thế phát triển của thảm thực vật rừng ở VQG U Minh Thượng

+ Trên thế giới các nghiên cứu đã chứng minh cháy rừng là một hiện tượng phổ biến, thường xuyên xảy ra ở các loại rừng dễ cháy đã gây nên những tổn thất to lớn về tài nguyên, của cải vật chất và cả tính mạng con người Tác động của nó sẽ ảnh hướng tới nhiều ngành, lĩnh vực và các vùng lãnh thổ Trên Thế giới, những nghiên cứu về PCCC rừng tập trung vào sáu lĩnh vực: nghiên cứu bản chất của cháy rừng; phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng, các công trình PCCC rừng; phương pháp chữa cháy rừng; phương

tiện chữa cháy rừng và tác động của biến đổi khí hậu đến nguy cơ cháy rừng Ở nước ta, hiện còn rất ít

những nghiên cứu về hiệu lực của các công trình PCCC rừng cũng như những phương pháp và phương tiện PCCC rừng Các nghiên cứu về PCCC rừng ở Việt Nam chủ yếu hướng vào thử nghiệm và phân tích hiệu quả của giải pháp đốt trước nhằm giảm khối lượng vật liệu cháy (VLC), nghiên cứu phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng, phương pháp phát hiện sớm cháy rừng, các giải pháp kinh tế - xã hội PCCC rừng, tập đoàn cây trồng có khả năng chống chịu lửa, những thiết bị chữa cháy rừng, các phần mềm dự báo nguy cơ cháy rừng và phát hiện sớm cháy rừng,

+ Những nghiên cứu về PCCC rừng tràm chủ yếu là xây dựng hệ thống kênh, mương, đập, cống điều tiết để giữ nước vào cuối mùa mưa; duy trì độ ẩm cho rừng trong suốt mùa khô, làm tốt công tác dự báo cháy rừng; tuyên truyền nâng cao nhận thức của cộng đồng dân cư sống ven rừng; phát hiện sớm và chữa cháy kịp thời, hiệu quả Những giải pháp này là những đề xuất cho PCCC rừng tràm, chưa được thử nghiệm và xây dựng trên những cơ sở khoa học về quản lý thủy văn dựa trên đặc điểm của HST rừng tràm trên đất than bùn + Những nghiên cứu về thủy văn các vùng đất than bùn cho thấy bản chất của một vùng đất than bùn được điều khiển bởi các quá trình thủy văn Các quần thể thực vật đặc trưng cho một vùng đất than bùn không chỉ phụ thuộc vào nguồn nước mà còn phụ thuộc vào mức độ và thời gian ngập nước Nhân tố cơ bản

để bảo vệ các vùng đất than bùn nhiệt đới đó là duy trì mực nước ngầm ở mức vừa phải, đảm bảo an toàn cho PCCC rừng mà vẫn duy trì được các quẩn thể thực vật

+ Hiện nay, ở nước ta chưa có tác giả nào thực hiện nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học cho quản lý thuỷ văn và PCCC rừng tràm

Từ những kết luận được rút ra trong quá trình nghiên cứu tổng quan, cho phép tác giả xác định ba vấn

đề chính sẽ được giải quyết trong luận án: (1) Xác định ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng cây rừng và ĐDSH thực vật rừng tràm (2) Xác định ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến phát thải CO2 trong đất than bùn (3) Xác định ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến nguy cơ cháy rừng ở VQG U Minh Thượng Trên cơ sở đó xác định chế độ quản lý mực nước đảm bảo sinh trưởng rừng tràm và PCCC rừng ở VQG U Minh Thượng

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

Phù hợp với mục tiêu nghiên cứu luận án xác định những nội dung nghiên cứu cụ thể sau:

2.1.1 Nghiên cứu hiện trạng và cơ chế quản lý nước ở VQG U Minh Thượng

2.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến phân bố thảm thực vật và sinh trưởng rừng tràm

ở VQG U Minh Thượng

- Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến phân bố thảm thực vật

- Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng rừng tràm

2.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến ĐDSH thực vật rừng tràm

- Nghiên cứu cấu trúc tổ thành loài thực vật ở các chế độ ngập nước khác nhau

- Nghiên cứu chế độ ngập nước thích hợp để duy trì ĐDSH

2.1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến phát thải CO 2 từ than bùn

- Nghiên cứu đặc điểm phát thải CO2 từ than bùn

- Đề xuất giải pháp giảm phát thải CO2 đểổn định than bùn ở VQG U Minh Thượng

2.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước nước đến nguy cơ cháy rừng tràm ở VQG U Minh Thượng

- Nghiên cứu ảnh hưởng của mức độ ngập nước đến nguy cơ cháy rừng

- Nghiên cứu xác định vùng rừng tràm có nguy cơ cháy cao liên quan đến chế độ ngập nước

2.1.6 Nghiên cứu đề xuất chế độ quản lý nước thích hợp nhằm đảm bảo sinh trưởng rừng tràm và phòng cháy rừng ở VQG U Minh Thượng

- Nghiên cứu cân bằng nước và nhu cầu nước cần thiết cho PCCC rừng

- Nghiên cứu xây dựng quy trình điều tiết mực nước cho PCCC rừng và bảo tồn HST rừng tràm

2.2 Phương pháp tiếp cận

2.2.1 Quan điểm và cách tiếp cận của đề tài

- Kế thừa các thông tin và tài liệu đã có:

Trong khoảng 30 năm gần đây ở VQG U Minh Thượng đã có hàng loạt những nghiên cứu ở nhiều lĩnh vực khác nhau, những nghiên cứu này chủ yếu hướng vào hiện trạng rừng và tài nguyên sinh vật, chế độ thủy văn rừng tràm, PCCC rừng tràm, bảo tồn HST rừng tràm v.v Mặc dù còn rời rạc, chưa hệ thống nhưng những kết quả các nghiên cứu này đã trở thành tài liệu tham khảo quý cho công tác tổ chức và hoạt động thực tiễn của VQG Để giảm chi phí, nhân lực và thời gian, đề tài này chủ trương kế thừa những số liệu và kết quả nghiên cứu có liên quan của tất cả các đề tài và dự án đã được thực hiện tại VQG U Minh Thượng

- Cách tiếp cận hệ thống:

Cháy rừng là một hiện tượng tự nhiên, không những ảnh hưởng đến các hiện tượng khác trong tự nhiên mà còn phụ thuộc chặt chẽ vào các yếu tố khác, đặc biệt là điều kiện khí tượng thủy văn, điều kiện địa hình, thổ nhưỡng và thảm thực vật Tùy thuộc vào đặc điểm của các yếu tố trên mà cháy rừng có thể hình thành và phát triển, cũng có thể suy yếu và tắt đi Vì vậy, trên quan điểm hệ thống người ta có thể giảm thiểu nguy cơ cháy rừng bằng việc tác động làm thay đổi các yếu khác của tự nhiên Ở VQG U Minh Thượng, nơi

có địa hình tương đối bằng phẳng và một mùa khô kéo dài thì yếu tố tự nhiên có ảnh hưởng lớn đến nguy cơ cháy rừng là mực nước Vì vậy, có thể xem quản lý nước để giảm thiểu nguy cơ cháy rừng là một giải pháp điều khiển hệ thống ở VQG U Minh Thượng

- Cách tiếp cận hệ sinh thái:

Các nghiên cứu về sinh thái rừng đã chỉ ra rằng lửa là một nhân tố sinh thái Ở VQG U Minh Thượng, lửa cháy định kỳ đã trở thành nhân tố quan trọng đảm bảo cho quá trình tái sinh theo dạng khảm với thành phần chủ yếu là cây tràm, duy sự cân bằng của các HST tự nhiên hướng đến bảo tồn tính toàn vẹn của HST, bảo tồn các loài động thực vật, bảo tồn cấu trúc và các tiến trình sinh thái rừng

Vì tính lệ thuộc lẫn nhau của các yếu tố trong rừng tràm mà quản lý nước sẽ không chỉ tính đến PCCC rừng, mà còn phải đảm bảo sinh trưởng rừng tràm, bảo vệ các loài động thực vật đặc trưng khác và bảo vệ

lớp than bùn - nhân tố sinh thái phát sinh quan trọng của rừng tràm Việc quản lý nước cũng không nhằm loại bỏ hoàn toàn yếu tố lửa ra khỏi HST rừng tràm Trong điều kiện tự nhiên, lửa không chỉ tạo điều kiện thúc đẩy tái sinh và phục hồi quần thể cây tràm, mà còn tạo nên những tiểu sinh cảnh để phục hồi và duy trì ĐDSH rừng tràm Do đó, không cần thiết phải ngăn chặn hoàn toàn cháy rừng tràm, ngược lại, còn phải duy trì nó ở mức độ nhất định như một nhân tố sinh thái cần thiết để bảo vệ và phục hồi hình mẫu tiêu biểu của cảnh quan thiên nhiên rừng tràm ở VQG U Minh Thượng Khi xây dựng quy hoạch quản lý nước sẽ tính đến việc duy trì lửa rừng ở một xác suất nhất định nhưng không để xảy ra cháy lớn

Các phương án quản lý nước ở VQG U Minh Thượng hướng đến bảo vệ được lớp than bùn Những kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy vai trò quan trọng của than bùn trong việc duy trì nét độc đáo của cảnh quan thiên nhiên, phục hồi và bảo vệ lâu dài nguồn tài nguyên ĐDSH quý giá của rừng tràm U Minh

Vì vậy, chế độ ngập nước cần tích trữ vào thời điểm cuối mùa mưa hàng năm không chỉ tính đến PCCC rừng

và duy trì sinh trưởng của rừng tràm mà còn phải đảm bảo nhịp thủy văn hàng năm với điều kiện khô ướt luân phiên theo mùa, bề mặt của lớp than bùn vẫn ẩm nhưng không ngập nước trong mùa khô, không có dòng chảy ngang, len lỏi trong lớp than bùn mang oxy vào làm oxy hóa than bùn trong nước

2.3 Cơ sở dữ liệu của luận án

Trong luận án, để phục vụ quá trình nghiên cứu và hoàn thiện báo cáo, tác giả đã sử dụng các nguồn tư liệu cụ thể như sau:

1 Ảnh vệ tinh SPOT 5 (tháng 4/2014), bản đồ phân bố thảm thực vật năm 2006 và 2009

2 Dữ liệu đo mực nước tại 03 thước đo mực nước từ tháng 01/2010 đến tháng 12/2014 Thu thập số liệu mực nước ngầm tại 02 tuyến quan trắc mực nước ngầm từ tháng 01 đến tháng 5 năm 2013

3 Hệ thống 21 ô tiêu chuẩn điển hình đại diện cho các trạng thái rừng đặc trưng được lựa chọn nghiên cứu do tác giả cùng các cán bộ của phòng Khoa học và Hợp tác Quốc tế, Vườn Quốc gia U Minh Thượng điều tra

4 Dữ liệu giải tích 21 cây tiêu chuẩn;

5 Dữ liệu đo phát thải CO2 tại 3 điểm cố định nằm ở các khu vực tập trung than bùn; dữ liệu đo phát thải CO2 từ 02 thí nghiệm;

6 Dữ liệu về khối lượng VLC trong hệ thống 20 ô tiêu chuẩn;

7 Tham khảo hệ thống số liệu về hiện trạng rừng và tài nguyên sinh vật, số liệu khí tượng, thủy văn; bản đồ địa hình; phương pháp nghiên cứu, kết quả nghiên cứu của các công trình nghiên cứu đã công bố:

- Đề tài Cấp nhà nước: Nghiên cứu chế độ ngập nước thích hợp đảm bảo phòng chống cháy và duy trì

sự phát triển rừng tràm ở hai VQG U Minh Thượng và U Minh Hạ Chủ trì đề tài: PGS.TS Trần Quang Bảo Thời gian thực hiện: 2009 – 2011 Thuộc chương trình khoa học công nghệ phục vụ phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên Mã số: KC08.24

- Nhiệm vụ: Đánh giá ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến đất than bùn ở VQG U Minh Thượng; Đánh giá sự phục hồi của thảm thực vật rừng VQG U Minh Thượng sau khi thay đổi phương án quản lý

nước” được thực hiện vào năm 2013 thuộc dự án Bảo tồn và phát triển khu dự trữ sinh quyển Kiên Giang”

do tác giả thực hiện

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Hiện trạng và cơ chế quản lý nước ở VQG U Minh Thượng

3.1.1 Hiện trạng công trình quản lý nước

Hệ thống công trình quản lý nước ở VQG U Minh Thượng được phát triển qua nhiều thời kỳ, bao gồm: hệ thống kênh và đê bao khép kín, đê bao than bùn, cống tiêu thoát nước, đập ngăn giữa các kênh cùng

trạm bơm để bơm bổ sung nước từ ngoài vào khi cần thiết

- Các kênh được phân chia thành 2 loại: kênh chính và kênh nhánh Hệ thống kênh bao được nạo vét năm 2003 với độ sâu trung bình 2,5 m, bề rộng mặt kênh trung bình 12 m

- VQG hiện có hệ thống đê bao khép kín trong vùng lõi có tổng chiều dài 38,4 km và đê bao ngoài xung quanh vùng đệm Mặt đê có cao trình +2,0, chiều rộng 4 m Theo quy trình vận hành điều tiết nước hiện nay thì hầu hết đê bao trong không bị nước tràn qua, kể cả lúc tích nước cao nhất

- Hệ thống trạm bơm gồm có 02 trạm Trạm bơm số 1 gồm 5 máy bơm có công suất 2.500 m3/giờ/máy phục vụ bơm nước từ ngoài vùng đệm vào vùng lõi khi cần thiết Trạm bơm tại hồ Hoa Mai gồm 5 máy bơm,

có công suất 250 m3/giờ/máy dùng để bơm nước từ vùng thấp lên vùng cao

Qua phân tích hiện trạng hệ thống công trình điều tiết nước tại VQG, có một số nhận xét sau:

- Số lượng kênh không nhiều nhưng được liên thông với nhau và với các khu vực đầm lầy thực vật thủy sinh đảm bảo thoát nước nhanh có thể được xem là yếu tố góp phần quan trọng vào thay đổi hoàn cảnh sinh thái rừng tràm

- Hệ thống đê bao giữ nước tương đối hoàn chỉnh Đê bao quanh các phân khu có than bùn cao chưa đảm bảo giữ nước trong những tháng mùa khô, lượng nước rò rỉ qua đê tương đối lớn, cần phải gia cố

- Số lượng cống ít không đủ để điều tiết nước của khu vực, đặc biệt là khả năng điều tiết qua lại giữa các phân khu Trong mùa mưa các cống không kịp tiêu thoát nước Các cống phân bố chủ yếu ở đê bao mà không có cống cho phép điều tiết nước giữa các phân khu, không thuận tiện cho giữ nước nhiều bậc ở VQG

- Trạm bơm điều tiết nước từ vùng thấp lên vùng cao có công suất thấp, không đủ khả năng bơm

bổ sung nước trong mùa khô khi mực nước tích trữ bị thiếu hụt

3.1.2 Cơ chế quản lý nước

Qua tổng hợp, phân tích các tài liệu thu được và phỏng vấn các nhà quản lý VQG qua các thời kỳ cho thấy cơ chế quản lý nước phục vụ PCCC rừng tràm ở VQG U Minh Thượng được chia làm ba giai đoạn:

- Quản lý nước giai đoạn trước năm 2003:

Mục tiêu quản lý nước giai đoạn này là tạo nguồn nước tại chỗ cho chữa cháy rừng với chiến lược chung là phát triển hệ thống kênh cách nhau khoảng 4 km để tạo nên những bể chứa nước trong mùa khô Biện pháp quản lý nước là đắp đập, cống thoát nước ngăn kênh giữ nước vào đầu mùa khô, tháo nước giảm tình trạng ngập úng trong mùa mưa Mùa khô mực nước ngầm thường thấp hơn mặt than bùn hơn 50 cm Chế độ thuỷ văn trong thời kỳ này không ảnh hưởng lớn đến thảm thực vật rừng tràm Tuy nhiên, nguy

cơ cháy rừng thường rất cao Theo thống kê của Chi cục Kiểm lâm Kiên Giang từ tháng Hai năm 1983 đến tháng Năm năm 2002 đã xảy ra 14 vụ cháy rừng, làm thiệt hại 7.112 ha rừng tràm Riêng năm 2002, tổng diện tích rừng tràm bị cháy là 3.212 ha

- Quản lý nước từ năm 2003 đến năm 2009:

Năm 2003 - 2004, VQG U Minh Thượng đã đầu tư xây dựng hệ thống kênh bao, cống, đập tương đối hoàn thiện để giữ nước cho PCCC rừng tràm Biện pháp chủ yếu là giữ mức nước cao để đảm bảo đến thời

kỳ khô hạn nhất mực nước vẫn không thấp hơn mặt than bùn, kết hợp với tháo nước vào mùa mưa để rửa phèn và đưa bớt nước ra khỏi vùng lõi Tuy nhiên, sau vụ cháy rừng năm 2002 cao trình VQG không đồng nhất nên khi giữ nước theo chế độ một bậc đã hình thành chế độ ngập gần như quanh năm ở khu vực than bùn, các khu vực không còn than bùn đều bị ngập sâu trong nước

- Quản lý nước từ năm 2010 đến nay:

Trong giai đoạn thử nghiệm quản lý nước đảm bảo giảm thiểu nguy cơ cháy rừng và phục hồi sinh trưởng của rừng tràm, VQG U Minh Thượng đã chia vùng lõi thành 3 phân khu quản lý thủy văn theo độ cao trung bình và thực hiện quản lý nước theo 2 bậc Chiến lược chung của quản lý nước trong giai đoạn này là giữ nước để VLC không quá khô, ít nguy cơ cháy rừng và nếu xảy ra cháy cũng dễ dàng dập tắt, đồng thời mặt than bùn phải có thời gian phơi trống từ 4 - 6 tháng đảm bảo cho sinh trưởng rừng tràm, duy trì những diện tích thường xuyên không ngập, những diện tích thường xuyên ngập và bán ngập tạo nên đa dạng sinh cảnh gần như điều kiện tự nhiên vốn có của rừng tràm, thúc đẩy phục hồi của các loài có nhu cầu về nước khác nhau trong HST

3.2 Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến phân bố thảm thực vật và sinh trưởng rừng tràm

3.2.1 Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến phân bố thảm thực vật

3.2.1.1 Đa dạng thảm thực vật

Dựa trên kết quả giải đoán ảnh vệ tinh SPOT5 và khảo sát kiểm chứng trên thực địa đã phân loại thảm thực vật tự nhiên của VQG U Minh Thượng bao gồm 4 lớp phân loại gồm 14 kiểu thực vật với quy mô diện tích khác nhau được thể hiện ở bảng 3.1

Bảng 3.1 Phân loại thảm thực vật ở VQG U Minh Thƣợng

5 Đồng cỏ chiếm ưu thế bởi năng (Eleocharis dulcis) 553,23

6 Đồng cỏ chiếm ưu thế bởi U du (Cyperus digitatus) Cỏ ống (Panicum

repens L.), Lác (Cyperus ramosii) 350,22

7 Đồng cỏ chiếm ưu thế bởi sậy (Phragmites vallatoria (L.) Veldk) 581,47

8 Đồng cỏ chiếm ưu thế bởi Dớn (Blechnum indicum Burm f.), Choại

9 Loài Súng ma (Nymphaea nouchali Burm f.) chiếm ưu thế 269,38

10 Loài Bèo (Pistia stratiotes/Salvinia cucullata) chiếm ưu thế 797,24

11 Loài Bồn bồn (Typha domingensis Persoon.) chiếm ưu thế 95,13

3.2.1.2 Sự thay đổi thảm thực vật theo chế độ mực nước

Dựa vào kết quả khảo sát năm 2014, tham khảo tài liệu khảo sát thảm thực vật năm 2006 của VQG U Minh Thượng và năm 2009 của Lê Phát Quới cho phép đánh giá sự thay đổi thảm thực vật trong ba giai đoạn năm 2006, 2009 và 2014 như sau:

- Thảm thực vật năm 2006:

Sau trận cháy rừng năm 2002, phần lớn diện tích rừng tràm và đồng cỏ ngập nước theo mùa bị thiệt hại nghiêm trọng Từ năm 2003 đến năm 2006 VQG U Minh Thượng đã triển khai điều tiết chế độ thủy văn

để xúc tiến tái sinh tự nhiên rừng tràm bị cháy Rừng tràm đã phục hồi được 2.312,64 ha, đạt 72% diện tích

bị cháy năm 2002 Tại những khu vực bị cháy hết lớp than bùn và đồng cỏ bị cháy năm 2002, cây tràm không có khả năng tái sinh đã hình thành đồng cỏ ngập nước theo mùa với diện tích 1.828,11 ha Tại những khu vực ngập sâu trung bình từ 40 cm trở lên và trong thời gian dài hình thành những đầm lầy thực vật thủy sinh với diện tích 1.126,74 ha với các loài ưu thế là Súng ma, Bèo cái, Bèo tai chuột và Bồn bồn

- Thảm thực vật năm 2009:

Từ năm 2006 đến năm 2009, thảm thực vật ở VQG U Minh Thượng có sự thay đổi mạnh mẽ: diện tích thảm thực vật rừng tràm giảm 498,36 ha; đồng cỏ ngập nước theo mùa giảm 1.387,04 ha; đầm lầy thực vật thủy sinh tăng 1.885,4 ha Tại những khu vực nước ngập sâu trung bình từ 40 cm trở lên trong thời gian dài

đã làm cây tràm bị chết cục bộ Ngược lại, quá trình giữ nước trong thời gian dài đã làm tăng diện tích mặt nước tạo điều kiện cho các loài thực vật thủy sinh phát triển nhanh

- Thảm thực vật năm 2014:

Sau khi thay đổi phương án quản lý nước vào năm 2010, mực nước trong khu vực VQG U Minh Thượng được điều tiết phù hợp với điều kiện địa hình và hệ thống công trình hiện có nên rừng tràm đã có sự thay đổi và phục hồi tốt hơn, tăng 02 kiểu thực vật so với năm 2009 và 01 kiểu thực vật so với năm 2006 Đồng cỏ ngập nước theo mùa được phục hồi với diện tích 1.838,73 ha, tăng 1.397,66 ha so với năm 2006 Diện tích đầm lầy thực vật thủy sinh giảm 1.828,04 ha Thảm thực vật các kênh, rạch tự nhiên không có sự thay đổi về diện tích

Qua kết quả điều tra và phân tích số liệu cho thấy: sự phục hồi và phát triển của thảm thực vật phụ thuộc chủ yếu vào chế độ ngập nước Chế độ ngập nước sâu và trong thời gian dài làm cho diện tích rừng tràm, đồng cỏ giảm; diện tích mặt nước, đầm lầy thực vật thủy sinh tăng và ngược lại

3.2.2 Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng rừng tràm

3.2.2.1 Đặc điểm cấu trúc của rừng tràm ở VQG U Minh Thượng

Mật độ, đường kính, chiều cao, phẩm chất cây Tràm ở các trạng thái rừng ở VQG U Minh Thượng được thống kê ở bảng 3.2

Bảng 3.2 Đặc trưng mẫu tại các trạng thái rừng

Hvn TB (m)

S Hvn N/ha Phẩm chất (%)

1 Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn 35,9 16,2 12,66 1,65 326 41,17 37,26 21,57

2 Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn 8,28 2,11 9,41 1,5 2.768 76,99 20,42 2,59

3 Rừng tràm trên đất sét 6,44 1,58 5,81 1,07 493 16,81 26,61 56,58

4 Rừng tràm ngoài vùng đệm 7,66 1,72 10,25 0,96 2.920 60,45 32,64 6,91 Qua bảng 3.4 cho thấy các trạng thái rừng khác nhau đường kính (D1.3), chiều cao (HVN) có sự khác nhau tương đối rõ rệt Đường kính trung bình, chiều cao trung bình giảm dần từ trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn, rừng tràm tái sinh trên đất than bùn Số lượng cây tốt có sự khác biệt giữa các trạng thái rừng khác nhau, số lượng cây tốt nhiều nhất thuộc trạng thái rừng tràm tái sinh trên than bùn (chiếm 76,99%) và thấp nhất thuộc trạng thái rừng tràm tái sinh trên đất sét (chỉ chiếm 16,81%)

Như vậy, chế độ ngập nước khác nhau (thời gian ngập và mức độ ngập) đã ảnh hưởng đến cấu trúc rừng tràm ở khu vực nghiên cứu Đường kính trung bình, chiều cao trung bình, tỷ lệ cây tốt của rừng tràm ở VQG U Minh Thượng đều có xu hướng tỷ lệ nghịch với chiều sâu ngập nước Nghĩa là ở những khu vực ngập nước càng sâu thì sinh trưởng và phẩm chất cây càng kém và ngược lại

Sự khác biệt về sinh trưởng rừng tràm ở các vùng ngập nước với những mức độ khác nhau thể hiện rõ

ở rừng tràm tái sinh trên đất than bùn sau cháy năm 2002 Kết quả điều tra đường kính, chiều cao rừng tràm

12 tuổi ở 06 OTC của tràm tái sinh được ghi ở bảng 3.3

Bảng 3.3 Đường kính và chiều cao rừng tràm 12 tuổi tràm ở các mực nước ngập

Hình 3.1 Biểu đồ liên hệ giữa đường kính TB cây rừng với độ sâu mực nước ngập tối đa

Hình 3.2 Biểu đồ liên hệ giữa chiều cao TB cây rừng với độ sâu mực nước ngập tối đa

Số liệu và các hình vẽ chứng tỏ mực nước ngập ảnh hưởng mạnh đến sinh trưởng của cây rừng Sinh trưởng đường kính và chiều cao của tràm tái sinh trên đất than bùn ở mực nước ngập tối đa 20 cm là tốt hơn

cả vì có trung bình đường kính và chiều cao trội hơn

Không chỉ có sinh trưởng mà cả chất lượng cây rừng cũng thay đổi rõ theo độ sâu mực nước bị ngập Khi mực nước ngập tối đa đạt từ 50 cm trở lên cây tràm bắt đầu có hiện tượng đổ ngả và chết do hệ rễ bị ngập sâu trong nước quá lâu Rõ rệt nhất là khi mực nước ngập tối đa vượt quá 80 cm Tỷ lệ cây tốt trong những trường hợp này thường không vượt quá 60% Từ tất cả các phân tích trên cho phép khẳng định: sức sinh trưởng và tính ổn định sinh thái của rừng tràm giảm dần theo độ sâu ngập nước tối đa

3.2.2.2 Đặc điểm sinh trưởng đường kính

Các chỉ tiêu thống kê sinh trưởng đường kính rừng tràm ở 21 OTC trong các trạng thái rừng được thống kê ở bảng 3.4

Bảng 3.4 Đặc trưng mẫu về đường kính ở các trạng thái rừng

D max

D Min

1 Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn 35,9 16,2 45,92 1,81 -0,7 -0,19 71,98 8,96

2 Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn 8,28 2,11 28,75 1,36 -0,45 0,26 13,83 3,18

3 Rừng tràm trên đất sét 6,44 1,58 36,83 1,65 0,31 0,59 9,89 2,82

4 Rừng tràm ngoài vùng đệm 7,66 1,72 25,37 1,17 0,12 0,18 15,38 3,27

Ở các trạng thái rừng khác nhau, đặc trưng mẫu về đường kính D1.3 khác nhau, thậm chí trong cùng một trạng thái rừng Đường kính trung bình giảm dần từ trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn, rừng tràm tái sinh trên đất than bùn đến trạng thái rừng Tràm trên đất sét Ngược lại tại trạng thái rừng tràm trên đất sét có đường kính bình quân thấp nhất 6,44 cm, trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn có đường kính trung bình lớn nhất là 35,9 cm Hệ số biến động đường kính của trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn là lớn nhất (45,92%) Hệ số biến động và phạm vi biến động về đường kính của trạng thái rừng tràm tái sinh trên đất than bùn là nhỏ nhất trong 3 trạng thái (28,75 %) Tuy nhiên hệ số biến động của

cả 3 trạng thái rừng đều tương đối lớn, từ 28,75 – 45,92% Nguyên nhân của sự biến động này là do sự sinh trưởng của các cây trong lâm phần có sự sai khác lớn, sinh trưởng không đồng đều

Hình 3.3 Biểu đồ phân bố N/D ở các trạng thái rừng

So sánh sinh trưởng đường kính rừng tràm bên trong vùng lõi và ngoài vùng đệm cho thấy chế độ ngập nước có ảnh hưởng đến sinh trưởng đường kính Rừng tràm ngoài vùng đệm do không bị ảnh hưởng bởi chế độ ngập nên có hệ số biến động về đường kính thấp hơn so với các kiểu rừng trong vùng lõi

3.2.2.2 Đặc điểm sinh trưởng chiều cao

Các chỉ tiêu thống kê sinh trưởng chiều cao rừng tràm ở 21 OTC đại diện cho các trạng thái rừng được thống kê ở bảng 3.5

Bảng 3.5 Bảng tính các đặc trƣng mẫu về chiều cao

H max

H min

1 Rừng tràm hỗn giao trên đất than

2 Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn 9,41 1,5 16,39 1,11 4,93 -1,73 12,5 3,6

3 Rừng tràm trên đất sét 5,26 1,07 28,08 1,02 -0,87 -0,02 6,9 3,0

4 Rừng tràm ngoài vùng đệm 10,33 0,96 13,24 0,75 2,57 0,68 12,6 5,8 Nhận xét:

Các đặc trưng mẫu về chiều cao giữa các OTC có sự khác nhau Từ kết quả tính toán được ở bảng 3.7 cho thấy chiều cao trung bình của Hvn cũng giảm dần theo các trạng thái rừng tràm như ở đường kính D1.3,

Hvn lần lượt giảm dần từ trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn, rừng Tràm tái sinh trên đất than bùn đến rừng tràm trên đất sét Chiều cao của Tràm ở trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn có Hvn trung bình lớn nhất 12,79 m, rừng tràm trên đất sét có Hvn trung bình nhỏ nhất 5,26 m Chiều cao vút ngọn (Hvn) cũng như D1.3 chịu sự tác động của các điều kiện tự nhiên, điều kiện lập địa, dinh dưỡng nên có sự khác biệt về chiều cao

Hệ số biến động về chiều cao tăng dần từ trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn, rừng tràm tái sinh trên đất than bùn đến rừng tràm trên đất sét Đối với chiều cao thì hệ số biến động nằm trong khoảng 14,15 – 28,08 % nên có thể nói biến động về chiều cao của các trạng thái rừng như vậy là bình thường Ba trạng thái rừng tràm đều có Sk < 0 vì vậy phân bố ở các trạng thái rừng tràm này là phân bố lệch phải so với giá trị trung bình Phân bố lệch phải tức là số cây thuộc cỡ chiều cao lớn tập trung nhiều

Hình 3.4 Biểu đồ phân bố N/H ở các trạng thái rừng

3.2.2.3 Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng đường kính và chiều cao

Kết quả giải tích 21 cây tiêu chuẩn ở các OTC đại diện cho các trạng thái rừng đã xác định được tuổi của tràm như sau: (1) Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn: từ 23 đến 27 tuổi (2) Rừng tràm trên đất sét: từ

20 đến 23 tuổi (3) Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn: từ 11 đến 12 tuổi (4) Rừng tràm ngoài vùng đệm:

19 tuổi Để phân tích ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến đặc điểm sinh trưởng về đường kính và chiều cao của Tràm Đề tài chỉ tiến hành mô tả thống kê các chỉ tiêu sinh trưởng và tăng trưởng trung bình về đường

kính, chiều cao từ năm 2002 đến năm 2013 của 4 trạng thái rừng tràm

- Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng đường kính (D) của rừng tràm:

Tăng trưởng thường xuyên hàng năm về đường kính (ZD) chính là bề rộng vòng năm trung bình nhân

2 Kết quả tính toán chỉ tiêu sinh trưởng và ZD của 4 trạng thái rừng được ghi tại bảng 3.6

Bảng 3.6 Sinh trưởng, tăng trưởng, xuất tăng trưởng trung bình về đường kính cây tràm giai đoạn

2002 - 2013 Chỉ tiêu

Trạng thái rừng Rừng tràm hỗn giao

trên đất than bùn

Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn

Rừng tràm trên đất sét

Rừng tràm ngoài vùng đệm

Hình 3.6 Biểu đồ đường cong tăng trưởng ∆D của 4 trạng thái rừng

Qua bảng 3.6, biểu đồ 3.5 và 3.6 cho thấy sinh trưởng về đường kính liên tục tăng theo tuổi Suất tăng trưởng luôn giảm theo tuổi phù hợp với quy luật biến đổi chung của suất tăng trưởng

Sinh trưởng và tăng trưởng về đường kính: tăng trưởng thường xuyên hàng năm, tăng trưởng bình quân chung biến đổi không theo quy luật chung, liên tục giảm từ năm 2002 đến năm 2009, sau đó tiếp tục tăng từ năm 2010 đến năm 2013 Tăng trưởng đường kính hàng năm rất nhạy cảm với những thay đổi của các yếu tố nội tại và ngoại cảnh, đặc biệt là chế độ ngập Trạng thái rừng tràm ngoài vùng đệm có tăng trưởng thường xuyên hàng năm về đường kính là lớn nhất 11,22 mm do không bị ảnh hưởng bởi chế độ ngập

và thời gian ngập Sinh trưởng, tăng trưởng đường kính cây tràm tỷ lệ nghịch với mức độ ngập nước Ngập nước lâu ngày đã làm biến đổi quy luật sinh trưởng và tăng trưởng đường kính của rừng tràm tại khu vực

- Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng chiều cao (H) của rừng tràm:

Kết quả tính toán các chỉ tiêu sinh trưởng và tăng trưởng về chiều cao được ghi ở bảng 3.7:

Bảng 3.7 Bảng các chỉ tiêu sinh trưởng và tăng trưởng trung bình về chiều cao giai đoạn 2002 - 2013

của 4 trạng thái rừng tràm

Chỉ

tiêu

Trạng thái rừng Rừng tràm hỗn giao

trên đất than bùn

Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn

Rừng tràm trên đất sét

Rừng tràm ngoài vùng đệm

Hình 3.7 Biểu đồ đường cong tăng trưởng ZH của 4 trạng thái rừng

Hình 3.8 Biểu đồ đường cong tăng trưởng ∆H của 4 trạng thái rừng