Bước đầu nghiên cứu khả năng tích lũy carbon trong cây mắm biển avicennia marina forsk veirh ở giai đoạn cây mạ tại vườn quốc gia xuân thủy tỉnh nam định

LỜI CẢM ƠN Sau 4 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại học Lâm Nghiệp, được sự đồng ý của nhà trường, khoa Lâm học và bộ môn Lâm sinh, tôi tiến hành thực hiện khóa luận tốt nghiệp với

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

KHOA LÂM HỌC

***

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài:

“BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CARBON

TRONG CÂY MẮM BIỂN (Avicennia marina (Forsk) Veirh) Ở GIAI ĐOẠN

CÂY MẠ TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH”

Giáo viên hướng dẫn 1 : Ths Trần Thị Mai Sen Giáo viên hướng dẫn 2 : Ths Lê Hồng Liên Sinh viên thực hiện : Thái Khắc Tú

2

Hà Nội - 2019

LỜI CẢM ƠN

Sau 4 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại học Lâm Nghiệp, được sự đồng ý của nhà trường, khoa Lâm học và bộ môn Lâm sinh, tôi tiến hành thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Bước đầu nghiên cứu khả năng tích lũy

carbon trong cây Mắm biển (Avicennia marina (Forsk) Veirh) ở giai đoạn cây

mạ tại Vườn quốc gia Xuân Thủy, tỉnh Nam Định”

Để hoàn thành khóa luận này tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy, cô giáo và các bạn học trường Đại học Lâm nghiệp và phòng thí nghiệm Đất - Nước - Môi trường thuộc trường Đại học Thủy lợi trong suốt quá trình thực hiện Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể các thầy, cô giáo đã dạy tôi trong suốt thời gian học tập tại trường Đặc biệt cho tôi gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới cô giáo Ths Trần Thị Mai Sen, cô giáo Ths

Lê Hồng Liên đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi

Tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc cùng toàn thể các cán

bộ tại Vườn Quốc Gia Xuân Thủy, tỉnh Nam Định và người dân địa phương

đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực tập ngoại nghiệp trên địa bàn

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và năng lực của bản thân còn hạn chế nên khóa luận không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Vì vậy, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo để khóa luận tốt nghiệp được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

PHẦN 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Trên thế giới 4

1.1.1 Sự tích lũy carbon trong rừng ngập mặn 4

1.1.2 Sự tích lũy carbon trong đất rừng ngập mặn 5

1.1.3 Nghiên cứu sinh thái rừng ngập mặn 6

1.2 Ở Việt Nam 7

1.2.1 Sự tích lũy carbon trong rừng ngập mặn 7

1.2.2 Sự tích lũy carbon trong đất rừng ngập mặn 8

1.2.3 Nghiên cứu sinh thái rừng ngập mặn 10

1.3 Nhận xét 12

PHẦN 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 14

2.1 Điều kiện tự nhiên 14

2.1.1 Vị trí địa lý 14

2.1.2 Địa hình địa mạo 14

2.1.3 Đặc điểm khí, hậu thủy văn và thủy triều 15

2.1.4 Đặc điểm đất đai 16

2.2.1 Dân số lao động và làm việc 17

2.2.2 Tình hình sản xuất 18

PHẦN 3 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

3.1 Mục tiêu nghiên cứu 19

3.1.1 Mục tiêu chung 19

3.1.2 Mục tiêu cụ thể 19

3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 19

3.2.1 Đối tượng nghiên cứu 19

3.2.2 Phạm vi nghiên cứu 19

3.3 Nội dung nghiên cứu 20

3.3.1 Đặc điểm sinh thái cây Mắm biển tại VQG Xuân Thủy 20

3.3.2 Đánh giá hàm lượng sinh khối khô của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 21

3.3.3 Đánh giá hàm lượng carbon tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 21

3.3.4 Đề xuất một số biện pháp phát triển loài Mắm biển tại khu vực nghiên cứu 21

3.4 Phương pháp nghiên cứu 21

3.4.1 Kế thừa số liệu 21

3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu ngoài thực địa 21

3.4.3 Thu thập số liệu trong phòng thí nghiệm 24

3.4.4 Xử lý số liệu nội nghiệp 25

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

4.1 Đặc điểm sinh thái cây Mắm biển tại VQG Xuân Thủy 27

4.1.1 Đặc điểm hình thái cây Mắm biển 27

4.1.2 Đặc điểm sinh trưởng của cây Mắm biển 28

4.1.3 Đặc điểm tái sinh của cây Mắm biển 30

4.2 Đánh giá hàm lượng sinh khối khô của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 32

4.2.1 Một số chỉ tiêu sinh trưởng của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 32

4.2.2 Hàm lượng sinh khối khô trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 36

4.3 Đánh giá lượng carbon tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 41

4.3.1 Lượng carbon tích lũy trong từng bộ phận của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ của 41

4.3.2 Tổng lượng carbon tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 45

4.4 Đề xuất một số biện pháp phát triển rừng Mắm biển tại khu vực nghiên

cứu 47

4.4.1 Phục hồi rừng bằng biện pháp xúc tiến tái sinh tự nhiên 47

4.4.2 Phục hồi rừng bằng biện pháp tái sinh nhân tạo 47

4.4.3 Biện pháp phục hồi rừng từ kết quả nghiên cứu hàm lượng carbon tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 48

PHẦN 5 49

KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 49

5.1 Kết luận 49

5.1.1 Đặc điểm của cây Mắm biển tại VQG Xuân Thủy 49

5.1.2 Đánh giá hàm lượng sinh khối của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 49 5.1.3 Đánh giá hàm lượng carbon tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 50

5.2 Tồn tại 51

5.3 Kiến nghị 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

PHỤ LỤC 57

Phụ lục 1 Một số hình ảnh rừng ngập mặn tại VQG Xuân Thủy 58

Phụ lục 2 So sánh sự sai khác chỉ tiêu sinh trưởng giữa các thí nghiệm với độ mặn nghiên cứu 59

Phụ lục 3 So sánh hàm lượng sinh khối khô tích lũy trong từng bộ phận của cây Mắm biển giữa các thí nghiệm với độ mặn nghiên cứu 63

Phụ lục 4 So sánh sự sai khác lượng carbon tích lũy trong từng bộ phận cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ giữa các thí nghiệm với độ mặn nghiên cứu 66

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Biểu 01 Phiếu điều tra đặc điểm hình thái của cây Mắm biển 21

Biểu 02 Biểu điều tra sinh trưởng của cây ngập mặn 22

Biểu 03 Biểu điều tra cây tái sinh 23

Bảng 4.1 Sinh trưởng của cây Mắm biển tại khu vực nước lợ 29

Bảng 4.2 Sinh trưởng của cây Mắm biển tại khu vực nước mặn 29

Bảng 4.3 Các chỉ tiêu sinh trưởng và phẩm chất cây Mắm biển tái sinh, khu vực nước mặn 31

Bảng 4.4 Sinh trưởng của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 32

Bảng 4.5 Sinh khối khô tích lũy trong từng bộ phận của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ của các độ mặn khác nhau 37

Bảng 4.6 Lượng carbon tích lũy trong từng bộ phận của cây mắm ở giai đoạn cây mạ 42

Bảng 4.7 Mật độ và phẩm chất cây Mắm biển tái sinh tự nhiên tại khu vực nghiên cứu 47

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1 Bản đồ hiện trạng khu vực nghiên cứu 20 Hình 3.2 Cây Mắm biển 1 tháng tuổi 24 Hình 3.3: Các mẫu sinh khối khô của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ sau khi sấy ở phòng thí nghiệm 24 Hình 3.4: Các mẫu phân tích carbon tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 25 Hình 4.3 Lá của cây Mắm biển 28 Hình 4.4 Cây Mắm biển tái sinh tại khu vực nước mặn 31 Hình 4.5 Biểu đồ so sánh trọng lượng hai lá mầm cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ ở các độ mặn khác nhau 33 Hình 4.6 Biểu đồ so sánh chiều cao cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ ở các độ mặn khác nhau 34 Hình 4.7 Biểu đồ so sánh đường kính thân cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ ở các độ mặn khác nhau 34 Hình 4.8 Biểu đồ so sánh số lượng lá cây Mắm biển , giai đoạn cây mạ ở các

độ mặn khác nhau 35 Hình 4.9 Biểu đồ so sánh số lượng rễ cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ ở các

độ mặn khác nhau 36 Hình 4.10 Sinh khối khô tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 37 Hình 4.11 Biểu đồ so sánh sinh khối khô trong hai lá mầm cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ ở các độ mặn khác nhau 38 Hình 4.12 Biểu đồ so sánh sinh khối khô trong lá cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ ở các độ mặn khác nhau 39 Hình 4.13 Biểu đồ so sinh khối khô trong rễ cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ

ở các độ mặn khác nhau 39 Hình 4.14 Biểu đồ so sánh sinh khối khô trong thân cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ ở các độ mặn khác nhau 40

Hình 4.15 Biểu đồ so sánh Lƣợng carbon tích lũy trong hai lá mầm của cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ của ở độ mặn khác nhau 42 Hình 4.16 Biểu đồ so sánh lƣợng carbon tích lũy trong lá của cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ ở các độ mặn khác nhau 43 Hình 4.17 Biểu đồ so sánh lƣợng carbon tích lũy trong thân của cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ ở các độ mặn khác nhau 44 Hình 4.18 Biểu đồ so sánh lƣợng carbon tích lũy trong rễ của cây Mắm biển, giai đoạn cây mạ ở các độ mặn khác nhau 45 Hình 4.19 Lƣợng carbon tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ 46

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hệ thống các hệ sinh thái (HST) rừng với sự tăng trưởng sinh học của thực vật là một con đường tiêu thụ khí carbonic từ khí quyển Rừng ngập mặn (RNM) là bể chứa carbon quan trọng trong chu trình carbon toàn cầu tại khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới [25] So sánh trữ lượng carbon ở HST RNM với trữ lượng carbon ở các HST rừng khác cho thấy khả năng hấp thụ CO2 của RNM cao hơn rất nhiều [26, 21] Ngoài khả năng lưu trữ carbon, RNM còn có vai trò đặc biệt quan trọng trong phòng hộ ven biển, chắn sóng, chắn gió, hạn chế tác động của các hiện tượng thời tiết cực đoan Cây ngập mặn sinh trưởng tại khu vực chuyển tiếp giữa HST trên cạn và dưới nước, tạo nên một HST có mức độ đa dạng sinh học cao, cung cấp nhiều giá trị thương mại và dịch vụ góp phần tăng thêm thu nhập và ổn định đời sống cho cộng đồng dân cư xung quanh

Vườn quốc gia (VQG) Xuân Thủy thuộc địa phận huyện Giao Thủy – tỉnh Nam Định là một khu RNM thuộc khu dự trữ sinh quyển vùng châu thổ sông Hồng Cây ngập mặn ở đây sinh trưởng và phát triển tốt với các loài cây

chủ yếu là Trang (Kandenia obovata Sheue, Liu & Yong), Bần chua (Sonneratia caseolaris (L.) Engl), Mắm biển (Avicennia marina (Forsk) Vieirh), Đâng (Rhizophora Stylosa Griff)… Khu vực này chịu tác động của

biến đổi khí hậu, những năm gần đây biên độ thủy triều có nhiều thay đổi, vì vậy nhiều vùng bị ngập nước khiến cho nhiều diện tích cây ngập mặn bị ngập sâu hơn, thời gian cây ngập mặn trong nước triều lâu hơn và hậu quả là các cây tiên phong chắn sóng và gió suy thoái và chết hàng loạt Vì vậy, việc bảo

vệ và phục hồi lại HST RNM đang là vấn đề cần thiết và cấp bách

Tại VQG Xuân Thủy, Mắm biển là một trong bốn loài cây ngập mặn phổ biến và quan trọng của HST RNM tại đây, là loài cây tiên phong ở những khu vực có độ mặn cao, góp phần duy trì và phát triển các chức năng của RNM tại khu vực Mắm biển phân bố chủ yếu ở khu vực Cồn Lu và Bãi Lứt, cây sinh trưởng và phát triển tốt có khả năng phòng hộ cao

Khác với cây tái sinh của HST rừng trên cạn, cây tái sinh của HST RNM ngay từ lúc còn nhỏ phải chịu rất nhiều tác động của sóng, gió và thủy triều Mặt khác, lượng carbon tích lũy là chỉ tiêu quan trọng để xác định độ cứng của cây Vì vậy, việc nghiên cứu lượng carbon tích lũy giúp đánh giá khả năng thích nghi với điều kiện môi trường của cây tái sinh là cần thiết, đây

cũng là mục đích của nhóm nghiên cứu khi thực hiện đề tài: “Bước đầu

nghiên cứu khả năng tích lũy cacbon trong cây Mắm biển (Avicennia marina

(Forsk) Veirh) ở giai đoạn cây mạ tại Vườn Quốc gia Xuân Thủy, tỉnh Nam

Định” Kết quả góp phần xác định đầy đủ lượng cacbon tích lũy trong cây

Mắm biển Dựa trên nghiên cứu carbon và một số chỉ tiêu sinh trưởng của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ, từ đó có thể xác định được khả năng thích nghi với điều kiện lập địa ở các độ mặn khác nhau

PHẦN 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

RNM trên thế giới được phân bố ở giữa 300 Bắc và Nam của xích đạo Ở gần đường xích đạo, cây ngập mặn sinh trưởng tốt, chiều cao của cây cao, số lượng loài cũng nhiều hơn nơi xa vùng xích đạo

Trong vài thập kỷ qua, trữ lượng carbon tích lũy trong HST RNM thuộc các vùng trên toàn cầu đã được nhiều nhà khoa học tiến hành nghiên cứu Carbon được tích lũy theo hai con đường, cả hai đều liên quan đến quá trình quang hợp Đầu tiên, CO2 bị thu giữ và biến đổi bởi thực vật thông qua quá trình quang hợp, sau đó được lưu trữ trong các mô thực vật Khi cây chết vi sinh vật phân giải hoạt động mạnh, chất hữu cơ bị phân giải đi vào đất và trở thành chất hữu cơ của đất Chất hữu cơ của đất là hỗn hợp các hợp chất carbon, phân hủy thực vật và động vật và vi khuẩn Chất hữu cơ này sau đó được phân hủy thành dạng ổn định được gọi là mùn Mùn lưu trữ carbon và là nguồn năng lượng cho vi sinh vật Cách thứ hai để thu giữ carbon là thông qua vi sinh vật tổng hợp Trong đất, vi khuẩn quang hợp lên tới 200mm có thể hấp thụ CO2 từ khí quyển do thực tế tia cực tím và tia hồng ngoại có thể tiếp cận các vi khuẩn này và cung cấp năng lượng cho quá trình quang hợp Ngoài

ra carbon tích lũy trong HST RNM còn phụ thuộc vào trầm tích sông (lượng cacbon hữu cơ hòa tan từ thượng nguồn đổ về), trầm tích carbon từ biển được mang vào do thủy triều, tảo và các loại thực vật phù du, sản phẩm của động vật đáy cũng góp phần vào lượng tích lũy carbon tích lũy trong đất RNM thông quá quá trình bồi tụ và lắng đọng theo Alongi, D T (2009), Kristensen

E , Leopold, A (2015) [24, 27, 14] Quá trình này diễn ra liên tục và thường xuyên vì vậy lượng carbon tích lũy trong HST RNM được môi trường xung quanh mang vào và được giữ lại rất cao, đặc biệt là các khu rừng ở cửa sông lớn theo Bouillon, S (2008), Alongi, A (2007), Leopold, A (2012) [43, 15,

1.1 Trên thế giới

RNM đóng vai trò chuyển tiếp giữa hệ sinh thái (HST) trên cạn và dưới nước, phân bố dọc các bờ biển và vùng cửa sông ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trải dài từ 25º Nam đến 25º Bắc RNM là nơi trú ngụ và sinh sản của nhiều loài động vật biển, đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ bờ biển, tạo sinh kế cho người dân Có thể thấy rằng, HST RNM có vai trò vô cùng quan trọng nên là đối tượng chủ yếu được các nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm

1.1.1 Sự tích lũy carbon trong rừng ngập mặn

Theo Cebrain J., (2002), việc mất đi khoảng 35% diện tích RNM trên thế giới sẽ làm mất đi lượng carbon lưu giữ trong sinh khối RNM là là 3,8×1014 gram carbon [20] Lượng carbon tích lũy trên toàn cấu ước tính khoảng 4,03

tỷ tấn (TgC), trong đó khoảng 70% lượng carbon được tích lũy trong HST RNM có vĩ độ từ 0 - 10º theo Twilley và cs (1992) [41] Theo Fromard F (1998), Putz, F (1986) và cs, Dung, L V (2016) , Stringer, C E (2015), các tác giả đều cho rằng sinh khối tích lũy cao nhất tại khu vực có vĩ độ từ 0 - 10º

cụ thể là: Sinh khối của rừng Trâm bầu ở French Guiana đạt 31,5 Mg ha-1, rừng đước ở Malaysia đạt 460 Mg ha-1 [28, 29] Sinh khối giảm dần khi càng

xa xích đạo đi về hai cực, với giá trị biến động từ 55,4 – 5536,8 Mg ha-1

[34, 22], càng về hai cực, năng suất rừng càng thấp do ảnh hưởng của khí hậu có mùa đông dài

Rừng tự nhiên, rừng phân bố ở các cửa sông và các khu rừng được bảo tồn có giá trị carbon tích lũy trong sinh khối và trong đất cao hơn rừng trồng

và rừng tái sinh Theo Dixon và cs 1994, IPCC 2000 (Trích theo Viên Ngọc Nam) [11] cho rằng các hoạt động trồng rừng và trồng lại rừng trên thế giới

có thể cố định CO2 trong sinh khối trên mặt đất ở các khu vực lần lượt là 0,4 – 1,2 tấn/ha/năm ở vùng cực bắc, 1,5 – 4,5 tấn/ha/năm ở vùng ôn đới và 4 – 8 tấn/ha/năm ở vùng nhiệt đới Nhiều nghiên cứu đối với rừng trồng chỉ ra rằng

tuổi rừng càng cao thì giá trị tích lũy carbon càng lớn Ngoài ra, loài cây trồng

là yếu tố tác động sâu sắc đến sự tích lũy carbon trong sinh khối

Bray, J R., Gorham E (1964)., Pool, D J và cộng sự (1975) cho rằng, thành phần hoa và quả chiếm một tỷ lệ lớn trong vật rơi rụng tổng số của RNM [17, 40] Tại Thái Lan, nghiên cứu của Kathiresan, K và cs (2013) cho

thấy năng suất vật rơi rụng của rừng Đước (R apiculata) là 883 - 978

g/m2/năm, của rừng Mắm (A marina) là 964 – 1002 g/m2/năm[32] Vật rơi rụng tổng số của RNM trung bình khoảng 460 gC m-2 năm-1 Kết quả tổng hợp cho thấy xu hướng biến đổi của lượng rơi không rõ ràng theo vĩ độ, một phần do sự khác biệt lớn về thành phần loài và nhiều yếu tố môi trường khác nữa theo nhận định của Twilley, R R (1992) [41] Vì vậy, yếu tố thành phần loài, chế độ thủy triều, thủy văn, độ mặn của nước biển, các yếu tố nhân tạo

đã tạo nên sự khác biệt lượng vật rơi rụng giữa các vùng

1.1.2 Sự tích lũy carbon trong đất rừng ngập mặn

Nghiên cứu của Donato và cs (2015) [23] nhận định rằng RNM là một trong những kiểu rừng có lượng carbon tích lũy cao nhất tại vùng nhiệt đới, chứa bình quân khoảng 1023 MgC ha-1 Đất giàu chất hữu cơ, phân bố cao nhất từ độ sâu 0,5 m đến 3 m dưới mặt đất và chiếm tới 49 – 98 % trữ lượng carbon tích lũy trong các HST RNM Nghiên cứu của Matsui (2000) cho thấy

lượng carbon tích lũy trong đất rừng Ráng (Acrostichum sp.) tới độ sâu 40 cm

là 347 tấn/ha, đất rừng Đước (Rhizophora sp.) tới độ sâu 40 cm là 312 tấn/ha, đất rừng Giá (Ceriops sp.) tới độ sâu 45 cm là 312 tấn/ha, đất rừng Mắm (Avicennia sp.) tới độ sâu 50 cm là 45 tấn/ha [36]

Những nghiên cứu của Clough, B F (1997) và Eong, O J và cs (1995)

đã chỉ ra rằng RNM có khả năng hấp thụ CO2 cao hơn so với rừng nhiệt đới trên cạn [21, 26] Theo Alongi et al., (2007) RNM chiếm tới 10% tổng số sản phẩm sơ cấp và 25% lượng carbon chôn vùi trong khu vực ven biển trên toàn cầu [24] Một số đánh giá gần đây về trữ lượng carbon trong RNM toàn cầu

phát tán ra đại dương thông qua các quá trình phát thải và chôn vùi trong trầm tích theo nghiên cứu của Bouillon, S và cộng sự (2008) [19] Theo Donato, D

C và cs [23] chỉ ra rằng HST RNM có năng suất sơ cấp cao và lại tồn tại trong điều kiện đất đai yếm khí Khi các mảnh vụn gỗ, rễ cây, vật rơi rụng rơi xuống sàn rừng hoặc chết trong đất khó khăn để phân hủy nên tăng khả năng tích lũy carbon trong các tầng đất của HST Vì vậy rừng phát triển trên các vùng đất ngập nước phân bố ở khu vực nhiệt đới (đất than bùn) có lớp đất giàu chất hữu cơ dày tới khoảng vài mét và có trữ lượng carbon cao nhất trong các hệ sinh thái trên cạn

1.1.3 Nghiên cứu sinh thái rừng ngập mặn

Snedaker (1989) [42] cho rằng: “Nước ngọt là môi trường sinh lý và nước mặn là yêu cầu sinh thái cho cây ngập mặn”

Nhiều nghiên cứu cho thấy cây ngập mặn có thể tồn tại trong nước ngọt một thời gian nào đó, nhưng sinh trưởng của cây giảm dần, sau vài tháng nếu không cung cấp một lượng muối thích hợp cây sẽ sinh trưởng kém, lá nhiều chấm đen và vàng do sắc tố bị phân hủy, lá sớm rụng Hầu hết các cây ngập mặn đều sinh trưởng tốt môi trường có độ mặn 25-50% độ mặn nước biển Khi độ mặn càng cao thì sinh trưởng của cây càng kém, sinh khối rễ, thân, lá thấp dần, lá sớm rụng (Seanger, cộng sự 1983) (Dẫn theo Nguyễn Hoàng Trí, 1996) [12]

Kogo (1986) [33] trồng thí nghiệm 2 loài: Đước vòi (Rhizophora stylosa)

và Mắm biển (Avicennia marina) và nhận thấy: “Đối với Avicennia marina

mọc tốt ở điều kiện nước mặn, còn ở độ mặn 60‰ thì ảnh hưởng mạnh đến sự

nảy mầm và sinh trưởng Đối với Rhizophora stylosa thì tốc độ nảy mầm và

sinh trưởng tốt nhất ở độ mặn 20‰ và xấu nhất ở độ mặn 60‰ do lúc đó rễ không xuất hiện

Theo Sanit A (1993) (Dẫn theo Nguyễn Quý Thương, 2016) [10] cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái RNM, thành phần và phân bố các loài cây cũng như các kiểu sinh trưởng của các sinh vật RNM phụ thuộc nhiều vào 8

yếu tố môi trường: địa lý ven biển, khí hậu, thuỷ triều, sóng và dòng chảy, độ mặn, độ oxy hoà tan, đất và các chất dinh dưỡng

1.2 Ở Việt Nam

Việt Nam nằm trong khu vực Ấn Độ - Thái Bình Dương là nơi có mức

độ đa dạng về loài cây ngập mặn cao nhất trên thế giới, đa dạng về cấu trúc và chức năng Vì vậy, các nhà khoa học đã chú trọng nghiên cứu về HST RNM

1.2.1 Sự tích lũy carbon trong rừng ngập mặn

Tuổi của rừng là một trong những nhân tố ảnh hưởng tới lượng carbon tích lũy trong HST RNM, tuổi rừng càng lớn thì lượng carbon tích lũy càng

cao và ngược lại Trong cây rừng trang (K obovata) 5 tuổi, 10 tuổi và 15 tuổi

trồng ở cửa sông Lèn, Thanh Hóa (Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2016) [2], kết quả nghiên cứu cho biết rằng, hàng năm sinh khối trên mặt đất của rừng

Trang (K obovata) 5 tuổi là 28,5 tấn/ha/năm, 10 tuổi là 13,7 tấn/ha/năm Một

số RNM trồng được nghiên cứu bởi Nguyễn Thị Hồng Hạnh thu được kết quả carbon trong sinh khối trên mặt đất ở rừng một tuổi là 1,02 MgC ha-1, ở rừng

9 tuổi đạt 48,03 MgC ha-1 [44] Nghiên cứu của Nguyễn Thanh Hà và cs (2004) đã chỉ ra rằng tổng carbon tích lũy trong sinh khối và trong đất của rừng Trang ở cây 3 – 9 tuổi biến động từ 100,7 – 199,3 MgC ha-1, trong đó sinh khối trên mặt đất tăng rất nhanh theo tuổi cây với mức tăng trung bình là 13,9 MgC ha-1 [37] Nghiên cứu về carbon tích lũy dưới mặt đất của rừng Trang trồng 3 – 10 tuổi tại tỉnh Thái Bình của Nguyễn Thị Kim Cúc và cs (2009) thu được kết quả tổng carbon tích lũy dưới mặt đất tăng dần theo độ tuổi, với khoảng giá trị từ 52,84 – 85,16 MgC ha-1, carbon trong đất và sinh khối cũng tăng dần theo thời gian [38] Khả năng tích lũy carbon của rừng

Đước (Rhizophora apiculta Blume) ở cấp tuổi I là 41,6 tấn/ha; cấp tuổi II là

7,94 tấn/ha; cấp tuổi III là 101,4 tấn/ha; cấp tuổi IV là 132,9 tấn/ha; cấp tuổi

V là 154,0 tấn/ha và cấp tuổi VI là 167,4 tấn/ha (Nguyễn Thị Hà và cộng sự 2017) [4]

Mỗi loài cây khác nhau thì khả năng quang hợp khác nhau, hình thái và kích thước cây khác nhau dẫn đến khả năng cố định CO2 khác nhau, vì vậy thành phần loài quyết định lớn đến lượng carbon tích lũy trong HST Theo Vũ Mạnh Hùng, Đàm Đức Tiến, Cao Văn Lương (2015) [8] khả năng lưu trữ

carbon của ba kiểu RNM tại Hải Phòng lần lượt là Bần chua (Sonneratia

caseolaris (L) Engl ) 171,61 tấn/ha, Đước vòi (Rhizophora stylosa Griff)

2,69 tấn/ha và Trang (Kandelia obovata Sheue, Liu & Yong) là 6,72 tấn/ha

Nghiên cứu của Nguyễn Thị Hồng Hạnh (2017) [3] đã chỉ ra rằng năng suất vật rơi rụng tổng số và lượng carbon trong vật rơi rụng có sự khác nhau

giữa các tuổi rừng Trang (Kandelia obovata) Năng suất vật rơi rụng tổng số

của rừng 5 tuổi đạt giá trị cao nhất với 6,67 tấn/ha/năm, tiếp theo là rừng 4 tuổi với 5,91 tấn/ha/năm, thấp hơn là rừng 3 tuổi với 3,86 tấn/ha/năm Hàng năm, trong quá trình sinh trưởng và phất triển của rừng, rừng cung cấp cho đất rừng một lượng carbon tương đương với lượng CO2 là đáng kể Rừng 5 tuổi có lượng carbon trong vật rơi rụng là 2,98 tấn/ha/năm tương ứng với lượng CO2 là 10,94 tấn/ha/năm, tiếp theo là rừng 4 tuổi với 2,61 tấn/ha/năm tương ứng với lượng CO2 là 9,58 tấn/ha/năm, thấp nhất là rừng 3 tuổi với 1,69 tấn/ha/năm tương ứng với lượng CO2 là 6,20 tấn/ha/năm

1.2.2 Sự tích lũy carbon trong đất rừng ngập mặn

Đặc điểm của RNM là phát triển trên thể nền lầy thụt, ngập nước định kỳ dẫn đến yếm khí vì vậy bã mùn hữu cơ khó bị phong hóa nên tích lũy carbon trong RNM tăng, đặc biệt trong đất RNM Lượng carbon tích tụ trung bình ở tầng 0 – 20 cm là 46,49 ± 11,95 tấn/ha, thấp hơn lượng carbon tích tụ ở tầng

20 – 60 cm (90,40 ± 24,61 tấn/ha) (Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2016) [2] Lượng tích lũy carbon trung bình trong sinh khối cây ngập mặn ở Cồn Trong là 208,79 ± 78,41 tấn/ha, trong đó, sinh khối trên mặt đất là 155,69 ± 59,82 tấn/ha và dưới mặt đất 53,1 ± 18,62 tấn/ha Trữ lượng carbon chủ yếu trong sinh khối trên mặt đất chiếm 45,04% tổng carbon của 3 bể chứa, tiếp theo là lượng carbon tích tụ trong tầng đất 0 – 60 cm (chiếm 39,60%) và lượng

carbon tích tụ trong sinh khối cây dưới mặt đất là thấp nhất (chỉ chiếm 15,36%) (Lư Ngọc Trâm Anh và cs, 2017) [1] Theo Fujimoto và cs (2000) [30] nghiên cứu sự tích lũy carbon trong RNM hỗn giao gồm rừng tự nhiên và rừng trồng ở miền Nam Việt Nam nhận định rằng lượng carbon tích lũy trong đất ở độ sâu 0 – 100 cm trong RNM Cà Mau dao động trong khoảng 258,51 – 479,29 MgC ha-1, còn trong đất RNM tại Cần Giờ lượng carbon tích lũy trong đất có giá trị thấp hơn và dao động trong khoảng 245,2 – 309,9 Sự tích lũy carbon trong đất là một quá trình tích lũy theo thời gian, có khuynh hướng tăng cùng với sự phát triển của cây rừng, nhận định này được làm rõ qua các nghiên cứu gần đây Hàm lượng carbon tích lũy trong đất rừng Trang

(Kandelia obovata) đạt giá trị cao nhất tại rừng 13 tuổi với 127,74 tấn/ha, tiếp

theo là rừng 11 tuổi với 111,56 tấn/ha, thấp nhất là rừng 10 tuổi với 103,62 tấn/ha, ở khu vực đất trống không có rừng hàm lượng carbon tích lũy trong đất là 51,38 tấn/ha, thấp hơn tại khu vực có rừng [37] Nguyễn Tài Tuệ và cs,

2014 [39] xác định trữ lượng carbon tích lũy trên mặt đất và dưới mặt đất tại Vườn quốc gia Mũi Cà Mau dao động trong khoảng 719,2 – 802,1 MgC ha-1

Tổng giá trị carbon tích lũy trong HST RNM ở Cần Giờ đạt 910,7 MgC ha-1(Lưu Việt Dũng và cs, 2016) [34]

Theo Viên Ngọc Nam (2003) [9] cho rằng thành phần chủ yếu của lượng vật rơi rụng của loài Mắm trắng là hoa và quả Năng suất vật rơi rụng của trụ mầm của rừng 3 tuổi đạt trung bình là 0,50 g/m2/ngày, rừng 4 tuổi đạt trung bình là 0,82 g/m2/ngày, rừng 5 tuổi đạt trung bình là 0,86 g/m2/ngày Năng suất vật rơi rụng của các thành phần có sự khác nhau, năng suất vật rơi rụng của trụ mầm có tỷ lệ % cao nhất dao động trong khoảng 46,81% - 50,44% lượng rơi tổng số Năng suất lượng rơi của trụ mầm có sự khác nhau theo độ tuổi và đặc biệt ở những rừng nhều tuổi và có tầng tán dày Đạt giá trị rất cao

so với vật rơi rụng của các bộ phận khác của cây (Nguyễn Thị Hồng Hạnh, 2017) [3]

Lượng vật rơi rụng là nhân tố quan trọng đối với quá trình tích lũy vật chất hữu cơ trong đất RNM Thông qua quá trình quang hợp, cây rừng đã sử dụng nguồn năng lượng ánh sang mặt trời và CO2. Trong bầu khí quyển để tổng hợp chất hữu cơ cho cơ thể Một phần chất hữu cơ được phân giải tạo ra các chất đơn giản và năng lượng cho cây rừng Một phần nhỏ chất hữu cơ được trả về cho đất rừng thông qua vật rơi rụng (cành, lá, chồi, hoa, quả) của rừng Việc nghiên cứu năng suất vật rơi rụng của rừng có ý nghĩa quan trọng nhằm xác định hàm lượng carbon và nitơ trong vật rơi rụng trả lại cho đất rừng, đánh giá một phần lượng carbon trong chu trình carbon của rừng, đồng thời góp phần đánh giá và giải thích nguồn carbon tích lũy trong đất rừng

1.2.3 Nghiên cứu sinh thái rừng ngập mặn

Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu về ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu, thủy văn, độ mặn, thể nền, địa hình Trong đó, các yếu tố khí hậu nhiệt

độ, lượng mưa, gió có tác động lớn nhất đối với cây ngập mặn

Nhiệt độ không khí có ảnh hưởng lớn tới sự sinh trưởng và số lượng loài

theo Phan Nguyên Hồng (1999) [7] Cây nập mặn phong phú nhất có kích thước lớn nhất ở vùng xích đạo và nhiệt đới ẩm cận xích đạo là những nơi có nhiệt độ không khí trong năm cao và biên độ hẹp Nhiệt độ thích hợp cho hoạt động sinh lý của các cây ngập mặn là 25-280

C

Lượng mưa: Phan Nguyên Hồng (1991) [5] cho rằng: Ở vùng nhiệt đới,

RNM phát triển ở nơi có mưa nhiều Vùng ít mưa, số lượng loài và kích thước của cây giảm

Gió: Phan Nguyên Hồng (1991), Nguyễn Hoàng Trí (1996) [5, 12] đều

cho rằng gió có tác dụng trực tiếp đến sự hình thành của RNM theo nhiều cách Gió địa phương giúp cho việc phát tán hạt giống, gió mùa Đông bắc về mùa Đông đem theo không khí lạnh từ phía Bắc Việt Nam, ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng và phân bố của thực vật nhiệt đới nói chung và cây ngập mặn nói riêng

Nghiên cứu đặc điểm thủy triều liên quan đến sự phân bố và phát triển của RNM Việt Nam và một số nước Đông Nam Á, Phan Nguyên Hồng

(1991) [5] có nhận xét: Khi điều kiện khí hậu và đất không có sự khác biệt nhau lớn vùng có chế độ bán nhật triều cây sinh trưởng tốt hơn vùng có chế

độ nhật triều Vì thời gian cây bị ngập nước không thu được không khí trên mặt ngắn hơn thời gian đất bị phơi trống cũng ngắn, hạn chế bớt sự bốc hơi nước trong đất và trong cây, nhất là thời kỳ nắng nóng

Độ mặn: Phan Nguyên Hồng (1991) [5] chia các loài ngập mặn Việt

Nam ra làm 2 loại là: Có biên độ muối rộng và có biên độ muối hẹp

Loại có biên độ muối rộng gồm:

+ Nhóm chịu độ mặn cao (10-35‰ hoặc hơn) gồm một số loài Mắm, Đâng, Đưng, Dà quánh, Vẹt dù,…

+ Nhóm chịu độ mặn mặn trung bình (15-30‰) có Đước, Vẹt tách, Vẹt

dù, Sú các loại này sống ở nơi có độ mặn thay đổi nhiều vào mùa mưa

+ Nhóm chịu độ mặn tương đối thấp: (7-20‰) có Trang, Vẹt tách, Ôrô, Cóc kèn

+ Nhóm cây chịu đất lợ sông trên đất cạn, độ mặn thấp (1-10‰) từ nội địa phát tán ra vùng đất ẩm ven sông nước lợ

Thể nền, trên thực tế cây ngập mặn có thể sống trên thể nền ngập nước

định kỳ khác nhau như sét bùn, bùn cát, bùn thô lẫn sỏi đá, bùn ở cửa sông,

bờ biển, đất than bùn, san hô Tuy nhiên, RNM phát triển rộng nhất trên thể nền bùn sét có mùn bã hữu cơ Nói chung, môi trường càng thoáng khí cây

ngập mặn sinh trưởng càng tốt, nhưng một số loài có rễ thở (như Mắm, Bần) vẫn có khả năng thích nghi và tồn tại trong điều kiện yếm khí vừa phải

Tái sinh – Phát tán: Seanger (1982) (Dẫn theo Đặng Xuân Từ, 2008) [11]

cho rằng số lượng cây con loài Trang (Kandelia obovata) được phát tán ở hầu

hết các vùng triều ở RNM Thái Bình và tỷ lệ chết cao nhất là ở năm đầu tiên

Độ sống sót ở cây con được đảm bảo khi chúng gần cây mẹ Phan Nguyên Hồng, Hoàng Thị Sản, Nguyễn Hoàng Trí, Mai SỹTuấn, Lê Xuân Tuấn, Trần Văn Ba (1998) [6] cho rằng trụ mầm trồng ở các mức độ cắm khác nhau ảnh hưởng tới thời gian nảy mầm và tăng trưởng chiều cao, đường kính của trụ mầm ở mức độ 1/3 và 1/2 chiều dài ở cả hai loài Trang và Đước vòi là tốt nhất, cho tốc độ tăng trưởng cao nhất

đủ và cần thiết cho việc thực hiện cắt giảm phát thải khí nhà kính, đánh giá chất lượng rừng theo một tiêu chí mới là lưu trữ carbon, từ đó tạo cơ sở cho việc chi trả dịch vụ môi trường rừng, góp phần và phát triển rừng một cách bền vững

Cây Mắm biển (Avicennia marina) là cây tiên phong lấn biển, có khả

năng chịu mặn và chịu ngập nước tốt (Phan Nguyên Hồng, 1991) [5], đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với HST RNM Mắm biển là loài cây có đặc điểm hình thái phân hóa mạnh, từ cây bụi đến cây gỗ nhỏ, phân bố ở các bãi bùn cát mới bồi, cố định thể nền cho cây ngập mặn khác phát triển (Nguyễn Hoàng Trí, 1996) [12] Cho tới nay, chưa có nghiên cứu cụ thể về sự tích lũy carbon trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ

Vì vậy, đề tài “Bước đầu nghiên cứu khả năng tích lũy carbon trong cây

Mắm biển (Avicennia marina (Forssk) Veirh) ở giai đoạn cây mạ tại Vườn Quốc gia Xuân Thủy, tỉnh Nam Định” đươc thực hiện Kết quả sẽ góp phần bổ

sung đầy đủ số liệu về lượng carbon tích lũy trong cây Mắm biển

PHẦN 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

2.1 Điều kiện tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

VQG Xuân Thủy thuộc hữu ngạn Sông Hồng tại cửa Ba Lạt có tổng diện tích tự nhiên khoảng 15.000 ha Bao gồm Cồn Lu, Cồn Ngạn và Cồn Xanh, cách thành phố Nam Định khoảng 40 km và cách Hà Nội 130km, có tọa độ địa lý

Từ 5‟ vĩ độ Bắc, từ 2010‟B đến 2015‟B

Từ 12‟ kinh độ Đông, từ 10620‟Đ đến 10632‟Đ

Phía Đông Bắc giáp sông Hồng

Phía Tây Bắc giáp vùng dân cư 5 xã: Giao Thiện, Giao An, Giao Lạc, Giao Xuân và xã Giao Hải, thuộc huyện Giao Thủy tỉnh Nam Định

Phía Tây Nam và Đông Nam giáp biển Đông

2.1.2 Địa hình địa mạo

VQG Xuân Thủy là bãi triều ngoài đê biển, bãi triều bao gồm các cồn, lòng sông, lạch triều, được cấu tạo bởi trầm tích cửa sông Hồng và biển Đông bao gồm cát, bùn và sét Sự bồi đắp trầm tích từ xa theo không gian và thời gian được quyết định bởi: lượng phù sa và động lực dòng chảy cửa sông, động lực dòng chảy thủy triều và tác động của con người (quai đê, trồng rừng, vuông tôm…) đã tạo nên hình thái địa mạo ngày nay Nhìn chung, địa mạo thấp từ Bắc vào Nam, từ Đông sang Tây Độ cao trung bình từ 0,5 – 0,9m, đặc biệt Cồn Lu có đai cát cao từ 1,2 – 1,5m

Sự phân cắt bãi triều VQG bởi đê biển, sông Trà, lạch triều và hạ lưu sông Vọp thành một phần cồn Ngạn, Cồn Lu và Cồn Xanh

Bãi Trong được chia thành các ô, thửa hình thành các đầm nuôi tôm và khai thác hải sản Trong đó diện tích 2000 ha thì có khoảng 800 ha đất bồi đã được trồng RNM

Cồn Ngạn: hầu hết diện tích phía bắc Cồn Ngạn được ngăn đắp thành ô, thửa để nuôi bắt hải sản Diện tích còn lại phía Bắc cửa sông Trà là bãi lầy và đất trống, từ bãi lầy đến cuối Cồn Ngạn là RNM Sú và Trang

Cồn Xanh: có độ cao trung bình từ 0,5 – 0,9m đang tiếp tục bồi đắp để

mở rộng diện tích và nâng cao cồn cát, luôn ngập nước lúc triều cường

Lòng lạch sông và lạch triều là địa hình thấp ngập nước thường xuyên, đại bộ phận có lớp trầm tích lầy nhão, đang được phù sa bồi đắp, nâng cao cồn đất, thu hẹp dòng chảy

2.1.3 Đặc điểm khí, hậu thủy văn và thủy triều

a) Đặc điểm khí hậu

VQG Xuân Thủy có vùng khí hậu chung của vùng đồng bằng ven biển,

có khí hậu nhiệt đới ẩm (K=1,5 - 2,0), có gió mùa đông lạnh với 2 tháng nhiệt

độ trung bình nhỏ hơn 18C Mùa hè nóng, nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất lớn hơn 25C Mùa mưa, mùa hè và mùa thu từ tháng 5 – 10; mùa khô kéo dài 2 tháng, không có tháng hạn; mùa xuân kéo dài hơn, ẩm do mưa phùn Nhịp điệu tại đồng bằng ven biển có nét độc đáo riêng, 4 mùa trong năm có sự phân biệt khá rõ ràng

Chế độ nhiệt: Nhiệt độ trung bình năm 24C Nhiệt độ trung bình tháng

từ 16,3C – 20,9C Nhiệt độ thấp nhất xuất hiện vào tháng giêng là 6,8C Nhiệt độ cao nhất vào mùa hè là 40,1C

Chế độ mưa: Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 Tổng lượng mưa trung

bình năm 1,500 – 1,715 mm, năm có tổng lượng mưa thấp nhất là 978 mm

Chế độ ẩm: Độ ẩm không khí là 84% Độ bốc hơi trung bình tháng biến

thiên từ 86 - 126mm/tháng, độ bốc hơi cao nhất vào tháng 7

Chế độ gió: Mùa Đông gió thịnh hành là hướng Bắc Mùa Hạ gió thịnh

hành vào hướng Đông và Đông Nam

Sông Hồng có tổng lượng nước bình quân là 114,109 m3/năm và dòng bùn cát là 115 triệu tấn/năm Dòng bùn cát này góp phần bồi đắp lên châu thổ sông Hồng với tốc độ tiến ra biển bình quân 17 – 83 m/năm Vào mùa lũ, lượng dòng chảy chiến tới 75 – 79% tổng lượng nước cả năm và mang tới 90% lượng bùn cát, gây ra sự ngập úng vùng đồng bằng, bồi lấp lường lạch của sông bị thu hẹp, thủy triều lên, đưa nước mặn xâm nhập sâu vào lục địa theo các dòng sông, làm tăng phạm vi bị nhiễm mặn

c) Thủy triều

Thủy triều ở khu vực thuộc chế độ “Nhật triều” trên dưới 25 giờ, ngoài

ra còn có những trường hợp ngập triều nhưng rất ít biên độ triều trung bình khoảng 1500 - 1800 mm, lớn nhất đạt đến 4500 mm và nhỏ nhất là 250 mm Biến thiên của thủy triều trong khoảng nửa tháng có một lần triều cường, một lần triều kém Đôi khi cũng xảy ra ba lần triều kém, hai lần triều cường

và ngược lại

2.1.4 Đặc điểm đất đai

Trong những khu vực chủ yếu là đất bùn phù sa và lắng đọng Các nhóm đất chưa ổn định, còn chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của các yếu tố tự nhiên, bao gồm các nhóm đất chính là: Nhóm đất cát pha thịt nhẹ, đất thịt trung bình và đất thịt đến sét

Những nhóm đất chưa ổn định còn chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của nhật triều, sóng, dòng lũ và dòng chảy ven bờ, chưa cố kết ở dạng bùn lỏng Tầng dưới sâu đã dần dần ổn định và hình thành tầng B, tầng trên không dày quá 20

cm Tập đoàn cây thuộc loại hình RNM có vai trò rất tích cực cố định lớp đất, nâng dần cốt cao trình ven biển Lượng phù sa ở cửa sông Ba Lạt trung bình 1,8 gram trong 1 lít nước là cơ sở để hình thành những cồn cát đất bồi lắng kéo dài theo hướng Tây Nam (lưỡi đất cửa sông) Độ pH của lớp đất khá ổn định (Thịt – thịt nặng từ 7,2 – 7,6) và mức độ nhiễm mặn với mật độ pH biến thiên dao động

từ 17,2 – 20 miligam trong 100 gram đất khô lấy mẫu

Đất bùn lỏng hay đất đã cố định dinh dưỡng, thích hợp với nhiều loài cây ngập mặn Thể hiện rõ nhất mối quan hệ chặt chẽ và ảnh hưởng tương tác theo chiều hướng có lợi giữa thổ nhưỡng với quần thể rừng ngập nước, hình thành hệ sinh thái đặc trưng của vùng cửa sông ven biển

Các loại đất cụ thể của khu vực như sau:

Vùng lõi: có diện tích 7.100 ha, trong đó có 3.100 ha đất nổi; 4.000 ha

đất còn đang ngập nước; 948 ha đất cát và đất pha cát; 2.152 ha đất thịt và đất sét; RNM 1,855 ha, rừng phi lao: 93 ha

Vùng đệm: có diện tích 8.000 ha, trong đó có 1.407 ha còn ngập nước;

6,593 ha đất nổi; đất cát pha 220 ha, đất thịt và sét 6.373 ha; đất có RNM 1.724 ha trong đó rừng phi lao là 6 ha

Nhân lực trong khu vực vùng đệm tập trung chủ yếu vào sản xuất nông nghiệp chiếm 78,6% số lao động, còn lại là các ngành nghề khác như: Thương mại dịch vụ 2%, công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, xây dựng 3,2% và thủy sản chiếm 16,2 số lao động

2.2 Điều kiện kinh tế xã hội

2.2.1 Dân số lao động và làm việc

Tổng số dân ở 5 xã vùng đệm là 445.000 người; 11.464 hộ; 45.967 khẩu với diện tích 38,68 km2 , có mật độ trung bình 1.189 người/km2 Xã có mật độ cao nhất là 1.133 người/km2; xã có mật độ thấp nhất là 1.002 người/km2

Dân cư chủ yếu sống bằng nghề: Canh tác lúa nước, đánh bắt, nuôi trồng thủy hải sản (chiếm 78,6%); thương mại dịch vụ (2%); công nghiệp, tiểu thủ

khoảng 15 - 20% tổng số lao động Khi thời vụ nông nhàn, số lao động từ các địa phương như Tiền Hải (Thái Bình), Giao Thanh, Giao Hương, Giao Thuận… khoảng vài trăm lượt người/ngày đổ ra VQG để khai thác thủy sản, gây nhiều áp lực cho VQG

2.2.2 Tình hình sản xuất

Tổng diện tích tự nhiên của 5 xã là 3.868,6 ha trong đó: đất nông nghiệp là 2.910,6 ha chiếm 67,5%; đất khác 55,3 ha chiếm 1,4% diện tích tự nhiên

2.2.2.1 Nông nghiệp

Nông nghiệp là ngành mũi nhọn trong cơ cấu phát triển kinh tế của các

xã trong khu vực vùng đệm VQG với ngành chính là trồng trọt

Bình quân diện tích canh tác 1 sào Bắc Bộ/người Năng suất lúa trung bình khoảng 13 tấn/ha/năm Lương thực bình quân trên đầu người khoảng 600 kg/người/năm, nghề chăn nuôi không phát triển

2.2.2.2 Lâm nghiệp

Đã triển khai các chương trình trồng rừng như SPAM, 661 Trồng được khoảng hơn 200 ha RNM với các loài Đước, Vẹt Dù, Sú, Trang ở vùng đệm

2.2.2.3 Nuôi trồng thủy hải sản:

Toàn bộ diện tích bãi Trong và một phần bãi ngoài của Cồn Lu, Cồn Ngạn được nuôi tôm, cua, ngao (vạng)… đã đem lại nguồn lợi thủy hải sản lớn cho người dân địa phương

Trong những năm gần đây, kinh tế biển đã khẳng định được là ngành kinh tế mũi nhọn trong khu vực Tốc độ tăng trung bình hằng năm là 14,9%, chiếm tỷ trọng 18 % trong nhóm nông, lâm, ngư

2.2.2.4 Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp

Chế biến nông sản, thủy hải sản và cơ khí sửa chữa chưa phát triển, cơ sở vật chất còn yếu kém, sản phẩm làm ra chỉ đủ phục vụ tại chỗ, tỷ trọng kinh tế còn quá thấp mới chỉ đạt khoảng 5% Tuy nhiên, đã góp phần quan trọng vào việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế thu hút lao động và khai thác các nguồn lực của địa phương

PHẦN 3 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 3.1 Mục tiêu nghiên cứu

3.1.1 Mục tiêu chung

Kết quả của nghiên cứu nhằm bổ sung thông tin về lượng carbon tích lũy

ở giai đoạn cây mạ, góp phần hoàn thiện thông tin về tích lũy carbon của cây

Mắm biển (Avicennia marina) Dựa trên khả năng khả năng tích lũy carbon,

các chỉ tiêu sinh trưởng từ đó đánh giá khả năng thích nghi của cây Mắm biển

ở các độ mặn khác nhau

3.1.2 Mục tiêu cụ thể

- Đánh giá được một số đặc điểm cơ bản của loài Mắm biển (Avicennia

marina) ở khu vực nghiên cứu như đặc điểm chung về hình thái, đặc điểm

sinh trưởng và tái sinh tự nhiên;

- Xác định được sinh khối khô của cây Mắm biển (Avicennia marina) ở

giai đoạn cây mạ;

- Xác định được hàm lượng carbon tích lũy trong cây Mắm biển

(Avicennia marina) ở giai đoạn cây mạ

3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là loài cây Mắm biển (Avicennia marina) tự nhiên

tại VQG Xuân Thủy và cây con Mắm biển trồng thí nghiệm ở một số độ mặn khác nhau

3.2.2 Phạm vi nghiên cứu

Về đặc điểm hình thái, sinh trưởng và tái sinh của Mắm biển, đề tài chỉ tiến hành nghiên cứu các đặc điểm cơ bản về hình thái như: thân, cành, lá, tán, gốc và rễ; đặc điểm sinh trưởng như đường kính gốc, chiều cao, đường kính tán, mật độ và tái sinh

Về hàm lượng sinh khối khô và hàm lượng carbon tích lũy, đề tài chỉ nghiên cứu ở giai đoạn cây mạ (cây con 1 tháng tuổi) ở các độ mặn khác nhau

Về khu vực nghiên cứu: đề tài nghiên cứu loài cây Mắm biển phân bố tại khu vực nước lợ và nước mặn thuộc VQG Xuân Thủy, các thí nghiệm được thực hiện tại khu vực thí nghiệm thuộc địa phận của VQG Xuân Thủy

Hình 3.1 Bản đồ hiện trạng khu vực nghiên cứu

Về thời gian nghiên cứu: số liệu ngoại nghiệp được thu thập trong khoảng thời gian từ 25/1/2019 – 30/4/2019

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Đặc điểm sinh thái cây Mắm biển tại VQG Xuân Thủy

- Đặc điểm hình thái cây Mắm biển

- Đặc điểm sinh trưởng của cây Mắm biển

- Đặc điểm tái sinh của cây Mắm biển

3.3.2 Đánh giá hàm lượng sinh khối khô của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ

- Một số chỉ tiêu sinh trưởng của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ

- Hàm lượng sinh khối khô của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ

3.3.3 Đánh giá hàm lượng carbon tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ

- Hàm lượng carbon tích lũy trong từng bộ phận của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ

- Tổng lượng carbon tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ

3.3.4 Đề xuất một số biện pháp phát triển loài Mắm biển tại khu vực nghiên cứu

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Kế thừa số liệu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kế thừa những kết quả điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu Các nghiên cứu về đặc điểm hình thái của cây Mắm biển, các phương pháp tính sự tích lũy carbon trong HST RNM

3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu ngoài thực địa

3.4.2.1 Điều tra bổ sung đặc điểm hình thái của cây Mắm biển tại VQG Xuân

Thủy

Quan sát, ghi chép, mô tả các đặc điểm hình thái của loài cây Mắm biển tại khu vực nghiên cứu Số liệu điều tra được ghi chép vào các phiếu điều tra:

Biểu 01 Phiếu điều tra đặc điểm hình thái của cây Mắm biển

Loài: Người điều tra:

Bộ phận mô tả: Thời gian:

Nội dung mô tả: ……

3.4.2.2 Điều tra đặc điểm sinh trưởng và tái sinh của cây Mắm biển tại khu

Qua khảo tra khảo sát sơ bộ tại khu vực nghiên cứu cho thấy Mắm biển phân bố chủ yếu ở khu vực nước mặn và xuất hiện rải rác khu vực nước lợ Vì vậy, đề tài tiến hành lập các tuyến điều tra ở cả 2 khu vực, mỗi khu vực điều tra trên 2 tuyến, trong đó tuyến 1 và 2 cho khu vực nước lợ, tuyến 3 và 4 cho khu vực nước mặn Trên mỗi tuyến, tiến hành lập 3 OTC điển hình tạm thời hình vuông có kích thước 100m2 (10x10) Điều tra chi tiết trong OTC như sau:

a Điều tra tầng cây cao

Xác định và đánh số thứ tự tất cả cây Mắm biển có mặt trong các OTC,

đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng: D0.3, Dt, Hvn cho tất cả cây trong OTC Đường kính thân cây đo tại vị trí cách mặt đất 30 cm (D0.3, cm) sử dụng thước kẹp kính với độ chính xác đến mm Chiều cao vút ngọn (HVN, m) được đo bằng sào có kẻ vạch với độ chính xác đến cm, HVN của cây được xác định từ gốc cây đến đỉnh sinh trưởng của cây Đường kính tán lá (DT, m) được đo bằng thước dây có độ chính xác đến cm, đo hình chiếu tán lá trên mặt phằng ngang theo hai hướng Đông Tây và Nam Bắc, sau đó tính trị số bình quân

Biểu 02 Biểu điều tra sinh trưởng của cây ngập mặn

Loài: Mắm biển Diện tích

OTC số Ngày lập OTC

Địa điểm Độ mặn nước biển

Vị trí Thể nền

Stt D0,3 (cm) Hvn (m) Dt (m) Ghi chú

Đ-T N-B TB

b Điều tra đặc điểm tái sinh

Trên mỗi OTC, lập 5 ODB có diện tích 1m2, 4 ô ở 4 góc và 1 ô ở giữa Trong các ODB tiến hành xác định loài cây Mắm biển, số cây, chiều cao, đường kính và chất lượng Kết quả ghi vào biểu sau:

Biểu 03 Biểu điều tra cây tái sinh

Số hiệu OTC:…

Người điều tra:…

Ngày điều tra

OTC ODB H (cm) D (mm)

Phẩm chất

Ghi chú Tốt TB Xấu

3.4.2.3 Thí nghiệm cây Mắm biển ở các độ mặn

Địa điểm lập ô thí nghiệm trồng cây Mắm biển thuộc khu vực thí nghiệm thuộc địa phận VQG Xuân Thủy Các trụ mầm cây Mắm biển được gieo ươm trong các bể thí nghiệm, chế độ tưới nước ở các độ mặn khác nhau (10‰, 15‰, 20‰ và 30‰), trong thời gian 1 tháng, mỗi độ mặn tiến hành gieo ươm

ít nhất 30 trụ mầm (thí nghiệm được bố trí trên hệ thống thí nghiệm được kế thừa từ dự án MOMENT‟S) Sau khi kết thúc thí nghiệm, tiến hành lấy mẫu cây Mắm biển để xác định một số chỉ tiêu sinh trưởng:

Xác định trọng lượng tươi hai lá mầm (g) (lấy đến hai chữ số sau dấu phẩy), chiều cao cây (cm) với độ chính xác đến mm, đường kính thân (mm), đếm số lượng lá, số lượng rễ Sau đó chuyển về phòng thí nghiệm Đất - Nước

- Môi trường thuộc trường Đại học Thủy lợi để sấy mẫu và phân tích

Hình 3.2 Cây Mắm biển 1 tháng tuổi

3.4.3 Thu thập số liệu trong phòng thí nghiệm

3.4.3.1 Xác định sinh khối khô của cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ

Sinh khối khô (g/cây) = Sinh khối lá (g) + Sinh khối thân (g) + Sinh khối rễ (g) 3.4.3.2 Xác định lượng carbon tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ

Các mẫu sinh khối khô được nghiền nhỏ bằng máy nghiền và cưa sau đó tiến hành phân tích hàm lượng carbon có trong từng mẫu bằng phương pháp nung Trong phương pháp này, hợp chất hữu cơ trong mẫu sẽ bị oxi hóa thành khí carbonic (CO2), hơi nước và tro ở nhiệt độ 7500

C trong 1 giờ Khối lượng

bị mất đi tương ứng với lượng nước và khí CO2 bị giải phóng và từ đó tính được hàm lượng carbon hữu cơ (OC%) có trong mẫu, carbon tích lũy trong sinh khối thực vật (Theo đơn vị MgC ha-1)

Carbon tích lũy trong sinh khối thực vật (gC) = ∑ Sinh khối khô của từng bộ

phận (g) × OC của từng bộ phận (%)

Hình 3.4: Các mẫu phân tích carbon tích lũy trong cây Mắm biển

ở giai đoạn cây mạ

3.4.4 Xử lý số liệu nội nghiệp

3.4.4.1 Tính lượng carbon tích lũy trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ

Hệ số chuyển đổi của cây dưới tán rừng (cây tái sinh và cây thân thảo) và vật rơi rụng cho rừng nhiệt đới nằm trong khoảng 38 – 49%, hằng số thường xuyên được sử dụng là 0,45 (45%) (Donato, 2011) [23] Đối tượng nghiên cứu của đề tài là cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ thuộc nhóm cây tái sinh,

vì vậy đề tài sử dụng hằng số chuyển đổi 0,45 hoàn toàn phù hợp Lượng nước và khí carbonic bị giải phóng sẽ được chuyển đổi thành lượng cacrbon với hằng số là 0,45 (45%)

OC% = Lương nước và khí carbonic × Hằng số chuyển đổi (45%)

3.4.4.2 Tính toán một số chỉ tiêu sinh trưởng sinh trưởng của cây Mắm biển

ở giai đoạn cây mạ

X X

3.4.4.3 Kiểm tra sự sai khác

Sử dụng trình lệnh ANOVA trong SPSS để kiểm tra sự sai khác về hàm lượng carbon tích lũy, sinh trưởng, sinh khối khô trong cây Mắm biển ở giai đoạn cây mạ ở các độ mặn khác nhau Nếu giá trị Sig > 0,05 thì kết luận không có sự sai khác Ngược lại, Nếu Sig < 0,05 thì kết luận có sự sai khác rõ rệt

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Đặc điểm sinh thái cây Mắm biển tại VQG Xuân Thủy

4.1.1 Đặc điểm hình thái cây Mắm biển

Cây Mắm biển có tên khoa học là Avicennia marina (Forsk) Vierh, là

cây bụi nhỏ đến cây gỗ nhỏ, sinh trưởng chậm, cao 0,5 – 5m; có thể cao đến 12m, đường kính gốc có thể lên đến 20 – 30 cm Mọc trên bãi bùn cát mới bồi, là cây tiên phong lấn biển Cành phân hóa từ rất sớm, thân cây có màu nâu hồng, cành non có màu xanh thẫm, có chồi gốc vì vậy cây có khả năng tái sinh chồi nhanh khi bị chặt, gãy hoặc sau thời kỳ ngập mặn kéo dài

Cây Mắm biển có hệ thống rễ thở phát triển, mọc từ các rễ bên nằm ngang ở gần mặt đất Đặc điểm này giúp cây tồn tài trong môi trường lầy thụt, yếm khí, thể nền nhão và có độ mặn cao Rễ thở cao từ 5 – 20 cm trên mặt đất, đường kính từ 0,5 – 2 cm, dạng chóp nhọn, vỏ rễ sần sùi màu nâu đen tạo thành các khoang rỗng chữa khí Mật độ rễ thở cũng phản ánh điều kiện môi trường, nơi nào bùn loãng ngập sâu thì mật độ rễ thở nhiều

Để thích nghi với điều kiện môi trường sống lầy thụt, ngập triều và có độ

Hình 4.2 Cây Mắm biển tại khu vực VQG Xuân Thủy Hình 4.1 Cây con của loài Mắm

biển

phát triển Lá đơn, hình ô van, đầu lá tròn hoặc hơi nhọn, dài từ 4 – 8 cm, rộng 3 – 5 cm, biểu bì dưới có màu trắng vàng phủ lông mịn Mép lá cong có khi hơi cuộn lại, tuyến muối có ở cả hai mặt lá

Hình 4.3 Lá của cây Mắm biển

Cây Mắm biển có hoa nhỏ màu vàng cam, đường kính 6 mm, đài hoa ngắn, bốn cánh hoa hình bầu dục dài và cứng, 4 nhị (2 dài, 2 ngắn) Bầu có hình bầu dục, vòi nhụy ngắn hoặc không có, đầu nhụy chẻ đôi Quả hình trái tim hoặc gần tròn, ngắn, vỏ có lông mịn màu lục hơi vàng, “nửa sinh con” Trụ mầm nằm trong vỏ quả, dài 2 cm, có nhiều lông ở đầu chồi mầm

4.1.2 Đặc điểm sinh trưởng của cây Mắm biển

Độ mặn là một trong những nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, tỷ lệ sống của các loài và phân bố RNM Khác với cây trên đất liền, nồng độ muối vừa phải là điều kiện tiên quyết cho cây sinh trưởng tốt Mắm biển là loài cây chịu mặn có biên độ muối rộng, sinh trưởng tốt trong khoảng độ mặn 10‰ – 35‰ và có thể cao hơn theo Phan Nguyên Hồng,

1991 [5] Qua việc đánh giá sinh trưởng của cây ở độ mặn khác nhau, giúp tìm ra khu vực có độ mặn phù hợp cho sự sinh trưởng của cây Mắm biển Sinh trưởng của cây Mắm biển tại khu vực nước lợ được tổng hợp vào bảng sau:

Bảng 4.1 Sinh trưởng của cây Mắm biển tại khu vực nước lợ

m Đường kính tán của cây Mắm biển có giá trị trung bình là 2,1 ± 0,4 m Các chỉ tiêu sinh trưởng của cây Mắm biển tại khu vực nước mặn được tổng hợp vào bảng 4.2:

Bảng 4.2 Sinh trưởng của cây Mắm biển tại khu vực nước mặn

OTC N/ha (cây/ha) D 0.3 (cm) H (m) Dt (m)