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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VÕ NGƯƠN THẢO NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ DINH DƯỠNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN TẠI CỒN ÔNG TRANG, TỈNH CÀ MAU LUẬN ÁN TIẾN SĨ MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC Cần Thơ năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VÕ NGƯƠN THẢO NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ DINH DƯỠNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN TẠI CỒN ÔNG TRANG, TỈNH CÀ MAU Chuyên ngành: Môi Trường Đất Nước Mã số: 62 44 03 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRƯƠNG THỊ NGA Cần Thơ năm 2017 LỜI CẢM ƠN Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Trương Thị Nga, Người tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi, đóng góp cho lời khun dạy q báu để tơi hồn thành Luận án Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến - Ban Giám Hiệu trường Đại Học Cần Thơ - Ban Chủ nhiệm khoa Môi trường Tài nguyên thiên nhiên - Khoa Sau Đại học, phòng Đào tạo, phòng Quản lý Khoa học phòng ban chức khác trường Đại học Cần Thơ - Q Thầy, Cơ, anh chị mơn Khoa học mơi trường, q Thầy, Cơ giáo Khoa, Phịng liên quan trường Đại học Cần Thơ tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình học tập Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới Phó Giáo sư, Tiến sĩ Lê Tấn Lợi động viên hỗ trợ tơi q trình thực luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới Ban lãnh đạo vườn quốc gia Mũi Cà Mau đồng ý để tiến hành bố trí thí nghiệm Tơi xin gởi lời cảm ơn đến cán bộ, viên chức Trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm Lâm nghiệp Tây Nam Bộ Xin trân trọng ghi nhớ tất đóng góp chân tình, động viên giúp đỡ nhiệt tình bè bạn anh, chị, em mà liệt kê hết lời cảm tạ Cuối cùng, xin gửi lịng ân tình tới gia đình, đặc biệt vợ nguồn động viên truyền nhiệt huyết để tơi hồn thành Luận án i TĨM TẮT Rừng ngập mặn có tính đa dạng sinh học cao, chức sinh thái quan trọng, đóng góp phát triển kinh tế, môi trường đặc biệt có vai trị ứng phó biến đổi khí hậu Tuy rừng ngập mặn không ngừng bị suy giảm diện tích đa dạng sinh học bị tác động nhiều nguyên nhân, có thiếu hiểu biết cộng đồng nhà quản lý chức năng, hệ sinh thái rừng ngập mặn Luận án nghiên cứu cấu trúc dinh dưỡng rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang nhằm góp phần trì hệ sinh thái, bảo tồn đa dạng sinh học, nâng cao ý thức cộng đồng quản lý rừng ngập mặn bền vững Các nội dung nghiên cứu thực nhằm đạt mục tiêu cụ thể: 1) Đánh giá yếu tố môi trường đất chế độ thủy văn ảnh hưởng đến phân bố thực vật rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang 2) Xác định dạng lập địa đặc điểm cấu trúc rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang 3) Đánh giá suất vật rụng, tiến trình phân hủy rụng lồi thực vật Đước đôi, Mấm trắng Vẹt tách dạng lập địa thuộc Cồn Trong Ông Trang 4) Xác định thành phần Ba khía đánh giá tập tính ăn Ba khía qua chọn lựa rừng ngập mặn đóng góp dinh dưỡng Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố môi trường đến phân bố thực vật Cồn Trong Ông Trang thực từ 5/2011 - 4/2012 với lát cắt ngang dọc từ đầu đến cuối mũi cồn Các ô tiêu chuẩn thiết lập với lần lập lại đầu, cuối cồn cho nghiên cứu đất, cấu trúc thực vật lập địa Năng suất vật rụng Vẹt tách, Đước đôi Mấm trắng nghiên cứu từ tháng 2/2013 đến tháng 1/2014 cách bố trí thí nghiệm với túi vật rụng m2 Phân hủy thực cách cho loài kể cho vào túi nylon để rừng, cân trọng lượng phân hủy ngày 1, 2, 7, 10, 21, 58, 90, 128, 185, 304, 361 Nghiên cứu khảo sát thành phần Ba khía tập tính ăn thực từ 10/2013 - 10/2014 Thí nghiệm lựa chọn thức ăn tiến hành với loại Vẹt tách, Đước đơi Mấm trắng tình trạng xanh vàng khung lưới 40 x 40 x 40 cm Kết nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố môi trường đất đến phân bố thực vật rừng ngập mặn, cho thấy cao trình chênh lệch từ - 46 cm số lần ngập triều năm theo cao trình từ 73 – 502 lần/năm, Giá trị Eh đất từ 69,5 mV -169,5 mV, độ mặn 29,12 - 29,26‰, %N từ 0,14 0,19%, %P2O5 từ 0,08 - 0,11%, Chất hữu từ 9,66 - 10,97% Khu vực cuối cồn có hàm lượng N-NH4+ đất cao 10,74 mg/kg Ngược lại, khu vực đầu cồn có hàm lượng N-NO3- đất cao so với hai khu vực nghiên cứu lại Các yếu tố môi trường phù hợp cho phân bố 12 loài thân gỗ lồi dây leo, thân bụi Cồn Trong Ơng Trang ii Nghiên cứu xác định dạng lập địa Tại cuối cồn, lập địa đặc trưng thành phần giới thịt pha sét, đất ngập nước triều cao trung bình, số lần ngập triều 484 lần/năm, dung trọng: 0,57 g/cm,3 Eh = -168,5 mV, %N = 0,14, N-NH4+ = 11,96 mg/kg, N-NO3- = 0,49 mg/kg, TP (P2O5%) = 0,08, hàm lượng dinh dưỡng mức trung bình, giàu chất hữu cơ, ưu với lồi Mấm trắng Ở cồn, Đước đôi ưu với lập địa có thành phần giới thịt trung bình, số lần ngập triều 189 lần/năm, dung trọng 0,65 g/cm3, Eh = -134 mV, %N = 0,19, N-NH4+ = 19,12 mg/kg, N-NO3- = 0,61 mg/kg, TP (%P2O5) = 0,09, hàm lượng dinh dưỡng mức trung bình, giàu chất hữu Tại đầu cồn, lập địa Vẹt tách có thành phần giới sét pha thịt, số lần ngập triều 73 lần/năm, dung trọng: 1,04 g/cm3, Eh = 69,5 mV, %N = 0,14, N-NH4+ = 11,96 mg/kg, NNO3- = 0,49 mg/kg, TP (%P2O5) = 0,08, hàm lượng dinh dưỡng trung bình, giàu chất lữu Năng suất vật rụng lồi Đước đơi cao 12,98 T/ha/năm, Mấm trắng 10,12 T/ha/năm Vẹt tách 9,88T/ha/năm Tích lũy đạm Đước đôi, Mấm trắng Vẹt tách 0,09 T/ha/năm; 0,08 T/ha/năm 0,06 T/ha/năm Tích lũy lân loại dao động từ 0,02-0,03 T/ha/năm Thời gian bán phân hủy với Đước đôi 86 ngày; Mấm trắng 75 ngày; Vẹt tách 71 ngày Phân huỷ có ý nghĩa đóng góp dinh dưỡng rừng ngập mặn Nghiên cứu xác định lồi Ba khía thuộc họ Sesarmidae Loại ưa thích Ba khía Mấm, tiếp đến Vẹt Đước Thí nghiệm cho thấy Ba khía lựa chọn vàng để ăn xanh Ba khía đóng góp dinh dưỡng rừng ngâp mặn thông qua việc tiêu thụ rừng, cung cấp dinh dưỡng trở lại cho đất Các kết quan trọng luận án nhấn mạnh vai trò rừng ngập mặn đa dạng sinh học Các kết từ nghiên cứu triển khai rừng ngập mặn có điều kiện tương tự để bảo tồn đa dạng sinh học, phát triển bền vững rừng ngập mặn thích ứng với biến đổi khí hậu Từ khóa: Yếu tố mơi trường, cấu trúc, vật rụng, dinh dưỡng, rừng ngập mặn, Ba khía iii ABSTRACT The mangrove has high diversity, important protection function, contributes to the economic development, environment and especially in climate change mitigation However, the mangrove is decreasing due to many different causes including the awareness of community and the managers about the structure, function, ecosystem of mangrove The thesis therefore focussed on the structure and nutrient at Ong Trang mangrove islet in order to contribute the results for ecosystem remain, biodiversity conservation, awareness increasing and sustainable development The contents of research were conducted to aim 1) Environmental factors especially soil and tide characteristics on the distribution of mangrove 2) Top soil characteristics and mangrove structures determination at Ong Trang islet 3) Litter fall, leaf decomposition process of species Avicennia alba Bl., Rhizophora apiculata Bl and Bruguiera parviflora (Roxb.) W ex Griff at top soil types at Ong Trang islet 4) Sesarmid species identification; the leaf species and status consumption choice of sesarmid and their contribution of nutrient cycle The research of environmental factors affect on the structure of mangrove at Ong Trang islet was carried out 5/2011-4/2012 with horizontal and vertical transects The standard plots were established with replicates at top,middle and tip of Ong Trang mangrove for soil, structure and top soil research Litter fall of Avicennia alba Bl., Rhizophora apiculata Bl and Bruguiera parviflora (Roxb.) W ex Griff study were implemented 2/2013-1/2014 with the litter bags made by net 1m2 hang under mangrove tree permanently in one year Leaf decomposition net bags placed on the ground of mangrove and they were collected at the day 1, 2, 7, 10, 21, 58 ,90 ,128 ,185 ,304 ,361 The sesarmid identification and research on the leaf species choices of semarmid related to the nutrient cycle were carried out with Rhizophora apiculata Bl.and Bruguiera parviflora (Roxb.) W ex Griff status green and yellow leaves were fed to sesarmid in the cage 40x40x40cm placed outside the mangrove forest The results of the environmental factors affecting on the distribution of mangrove showed that the topography ranged 0-46 cm and the tide movement frequency was 73-502 times/year, Eh was 69,5-169,5 mV, the salinity ranged 29.12-29.26‰; N% changed 0.14-0.19% ; P2O5% was 0.08-0.11%; organic matter was 9.66-10.97% At the tip of islet where Avicennia distributed, the concentration of N-NH4+ in the soil was high 10,74 mg/kg and at the top studied site with Bruguirea parviflora, soil had the high concentration of N-NO3- These environmental factors showed the suitable conditions and characteristics for mangrove with 12 wood species, bushes and weed species The reseach determined typics top soil in the mangrove at Ong Trang islet At the tip, the top soil characterized by the loam and silt, deep submerged Tide movement frequency was 484 times/year, soil bulk density: 0,57 g/cm3, Eh was recorded =-168 mV, N total 0,14%, N-NH4+11,96 mg/kg, N-NO3- 0,49 iv mg/kg, P total 0,08%, nutrient content were at average level, organic matter was hight Avicennia was the dominant species At the middle of Ong Trang mangrove, Rhizophora apiculate was dominant with the typic top soil which had content of silt, loam and sand, tide movement frequency was 198 times/year, soil bulk density: 0,65 g/cm3, Eh was obtained =-134mV, N total 0,19%, NNH4+ 19,12 mg/kg, N-NO3- 0,61 mg/kg, P total 0,09%, nutrient content was at average level, organic matter was hight At the tip, Bruguirea parviflora (Roxb.) W ex Griff adapt with the top soil characterized by the silt, loam and sand Tide movement frequency was 73 times/year, soil bulk density: 1,04 g/cm3, Eh was recorded =69.5mV, N total 0,14%, N-NH4+10,76 mg/kg, N-NO3- 0,92 mg/kg, P total 0,11%, nutrient content were at average level, organic matter was hight The annual dry weight of litterfall of Rhizophora apiculate was 12.98 tons/ha; regarding Avicennia alba Bl., total annual dry weight of litterfall was estimated 10.12 tons/ha for Bruguirea parviflora, total annual dry weight of litterfalls was estimated 9.88 tons/ha The accumulated nitrogen in Rhizophora apiculate, Avicennia alba Bl and Bruguirea parviflora leaves were 0.09 T/ha/year; 0.08 T/ha/year and 0.06 T/ha/year The P accumulation was not different with 0.02-0.03 T/ha/year The decomposition time of Rhizophora apiculate, Avicennia alba Bl leaves and Bruguirea parviflora was 86 days; 75days and 71 days respectively Decomposition of leaves is significant in contributing nutrients to the mangroves Four Sesarmid species were found in this thesis belonging to Sesarmidea at Ong Trang islet At Bruguiera parviflora (Roxb.) W ex Griff site, the research found species while at Rhizophora apiculate, Avicennia alba Bl determined species Favorite leaves Sesarma sp Preferred was Avicennia alba Bl leaf, next to Bruguiera gymnorrhiza leaf and Rhizophora apiculata Bl Old leaves was consumed faster than green leaves Sesarma sp contribute to saline forest nutrition through the sale of forest leaves, providing nutrients back to the soil These important results emphasize the important role of mangrove and Sesarma sp in the nutrient cycle of mangroves forest and Sesarma sp is one of the important link in the food web of mangrove forests The application of the results will be necessary in other mangrove forests with the same conditions for biodiversity conservation and sustainable mangrove development and climate change adaptation Keywords: Environmental factor, structure, litter fall, nutrient, mangrove, sesarmid v LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu mà tơi thực Tất số liệu Luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Tác giả Luận án Võ Ngươn Thảo vi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii ABSTRACT iv LỜI CAM ĐOAN vi MỤC LỤC vii DANH SÁCH BẢNG x DANH SÁCH HÌNH xii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiv Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu tổng quát 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Tính luận án 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.6.1 Ý nghĩa khoa học 1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan rừng ngập mặn 2.1.1 Khái niệm hệ sinh thái rừng ngập mặn 2.1.2 Phân bố rừng ngập mặn 2.2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 10 2.2.1 Thành phần lồi tính đa dạng sinh học rừng ngập mặn 10 2.2.2 Đặc điểm yếu tố môi truờng đất ngập nước ven biển 12 2.3 Cấu trúc rừng ngập mặn 26 2.3.1 Nghiên cứu cấu trúc rừng ngập mặn nước 27 2.3.2 Nghiên cứu cấu trúc rừng ngập mặn Việt Nam 29 2.4 Năng suất vật rụng, phân hủy rụng vai trị Ba khía rừng ngập mặn 31 2.4.1 Nghiên cứu vật rụng loài Vẹt (Bruguiera sp.) 32 2.4.2 Nghiên cứu suất vật rụng loài Đước (Rhizophora spp.) 32 2.4.3 Nghiên cứu vật rụng loài Mấm (Avicennia sp.) 35 2.4.4 Phân hủy vật rụng 36 2.4.5 Vai trị Ba khía việc tiêu thụ vật rụng rừng ngập mặn 40 vii 2.5 Chu trình dinh dưỡng rừng ngập mặn 43 2.6 Khả cung cấp dinh dưỡng rừng ngập mặn cho hệ sinh thái lân cận 46 2.7 Một số đặc điểm khu vực nghiên cứu 46 2.7.1 Vị trí địa lí 47 2.7.2 Điều kiện tự nhiên 47 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51 3.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu 51 3.1.1 Thời gian nghiên cứu 51 3.1.2 Địa điểm nghiên cứu 51 3.2 Phương tiện nghiên cứu 51 3.3 Nội dung phương pháp nghiên cứu 52 3.3.1 Nghiên cứu yếu tố môi trường ảnh hưởng đến phân bố rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang 52 3.3.2 Nghiên cứu cấu trúc rừng ngập mặn theo dạng lập địa Cồn Trong Ông Trang 56 3.3.3 Nghiên cứu tiềm năng suất vật rụng, phân hủy rụng dạng lập địa Vẹt tách, Đước đôi, Mấm trắng 60 3.3.4 Nghiên cứu vai trò Ba khía liên quan đến tuần hồn dinh dưỡng đất rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang 61 3.3.5 Phương pháp phân tích số liệu 65 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 66 4.1 Nghiên cứu yếu tố môi trường ảnh hưởng đến phân bố rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang 66 4.1.1 Kết nghiên cứu yếu tố môi trường 66 4.1.2 Phân bố rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang theo yếu tố môi trường 76 4.1.3 Sự phân bố thực vật 79 4.2 Nghiên cứu đặc điểm dạng lập địa rừng ngập mặn Cồn Trong 83 4.2.1 Phân dạng lập địa Cồn Trong Ông Trang 83 4.2.2 Đặc điểm dạng lập địa 84 4.2.3 Kết nghiên cứu cấu trúc rừng ngập mặn theo dạng lập địa 88 4.2.4 Cấu trúc phân bố thảm thực vật thân gỗ dạng lập địa 94 4.2.5 Tương quan yếu tố môi trường với đặc điểm sinh học loài ưu 101 4.3 Tiềm năng suất vật rụng, phân hủy rụng dạng lập địa Vẹt tách, Đước đôi, Mấm trắng 104 4.3.1 Năng suất vật rụng 104 4.3.2 Phân hủy rụng 113 viii 4.4 Nghiên cứu vai trị Ba khía liên quan đến tuần hoàn dinh dưỡng rừng ngập mặn 119 4.4.1 Thành phần lồi Ba khía số đa dạng lập địa 119 4.4.2 Tập tính ăn Ba khía 124 4.4.3 Hàm lượng chất dinh dưỡng lá, phân vai trị chuyển hóa dinh dưỡng Ba khía 130 4.4.4 Vai trị chuyển hóa dinh dưỡng Ba khía 137 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 141 5.1 Kết luận 141 5.2 Kiến nghị 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO 143 PHỤ LỤC 162 ix DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Diện tích phân bố rừng ngập mặn Việt Nam 10 Bảng 2.2: Phân nhóm loài ngập mặn theo cấp độ ngập 13 Bảng 2.3: Thành phần loài rừng ngập mặn theo ngưỡng độ mặn Goa 14 Bảng 2.4: Phân bố số loài ngập mặn theo cấp độ ngập 15 Bảng 2.5: Các đặc điểm đất để xác định độ thành thục thực địa 16 Bảng 2.6: Đánh giá hàm lượng carbon theo phương pháp Walkley-Black 19 Bảng 2.7: Đánh giá hàm lượng Đạm tổng số đất 20 Bảng 2.8: Đánh giá đất theo tỉ lệ C/N 20 Bảng 2.9: Đánh giá hàm lượng lân tổng số đất 21 Bảng 2.10: Phân loại đất theo thành phần giới 23 Bảng 2.11: Các yếu tố môi trường tự nhiên phân bố loại rừng ngập mặn tỉnh Cà Mau 24 Bảng 2.12: Các yếu tố dạng lập địa 26 Bảng 2.13 : Các nhóm dạng lập địa 26 Bảng 2.14: Các nghiên suất vật rụng loài Đước 33 Bảng 2.15: Các nghiên cứu vật rụng loài Mấm 35 Bảng 2.16: Phương trình hồi quy thời gian bán hủy (t50) túi vật rụng 39 Bảng 2.17: Phương trình hồi quy thời gian bán hủy Đước đôi Dà vôi 39 Bảng 2.18: Diễn biến vật rụng rừng ngập Queensland 41 Bảng 2.17: Thành phần loài thực vật ngập mặn Cồn Trong Ông Trang 49 Bảng 2.18: Phân bố loài ưu Cồn Trong Ơng Trang Cà Mau 50 Bảng 3.1: Tóm tắt phương pháp phân tích mẫu đất 55 Bảng 3.2: Phương pháp phân tích mẫu phân hủy 61 Bảng 4.1: Tần số ngập triều hàng tháng (5/2011- 4/2012) khu vực 66 Bảng 4.2: Cao trình đất khu vực nghiên cứu 67 Bảng 4.3: Giá trị pH khu vực nghiên cứu 67 Bảng 4.4: Eh đất (mV) khu vực nghiên cứu 69 Bảng 4.5: Hàm lượng N-NH4+ đất khu vực nghiên cứu 72 Bảng 4.6: Thành phần loài thực vật ngập mặn khu vực nghiên cứu 78 Bảng 4.7 Sự phân bố loài thực vật theo yếu tố môi trường 79 Bảng 4.8: Đặc điểm lập địa Cồn Trong Ông Trang 84 Bảng 4.9: Tần số ngập triều Cồn Trong Ông Trang 85 Bảng 4.10: Độ thành thục đất lập địa 85 Bảng 4.11: Dung trọng đất lập địa (g/cm3) 86 Bảng 4.12: Thành phần giới dạng lập địa 86 Bảng 4.13: Thành phần hóa học đất dạng lập địa 87 Bảng 4.14: Mật độ theo lập địa 88 x Bảng 4.15: Đường kính theo lập địa 89 Bảng 4.16: Chiều cao theo lập địa 89 Bảng 4.17: Các số đa dạng sinh học khu vực nghiên cứu 90 Bảng 4.18: Chỉ số giá trị quan trọng (IVI) 94 Bảng 4.19: Tương quan đặc điểm thủy văn tính chất vật lý đất 101 Bảng 4.20: Tương quan đặc điểm thủy văn tính chất hóa học đất 101 Bảng 4.21: Tương quan mật độ loài ưu với đặc điểm thủy văn lập địa 102 Bảng 4.22: Tương quan mật độ loài ưu với đặc điểm lý hóa đất lập địa 102 Bảng 4.23: Thành phần trọng lượng vật rụng loài 105 Bảng 4.24: Thành phần tổng lượng vật rụng loài ưu 107 Bảng 4.25: Năng suất vật rụng Mấm trắng 111 Bảng 4.26: Hệ số tương quan Pearson mức ý nghĩa thành phần tổng lượng vật rụng với biến khí hậu 113 Bảng 4.27: Phương trình hồi quy thời gian bán hủy cho túi vật rụng 114 Bảng 4.28: Diễn biến thành phần N, P, C phân hủy 117 Bảng 4.29: Lượng dinh dưỡng tích lũy ba lồi 118 Bảng 4.30: Thành phần lồi Ba khía khảo sát lập địa 119 Bảng 4.31: Các số đa dạng nhóm Ba khía lập địa 120 Bảng 4.32: Tần suất xuất số cá thể lồi Ba khía tiêu chuẩn tất lập địa 123 Bảng 4.33: Trọng lượng xanh Ba khía tiêu thụ 127 Bảng 4.34: Trọng lượng vàng Ba khía tiêu thụ 130 Bảng 4.35: Hàm lượng carbon rừng ngập mặn 131 Bảng 4.36: Hàm lượng Nitơ loại rừng ngập mặn 131 Bảng 4.37: Tỷ lệ C/N rừng ngập mặn 132 Bảng 4.38: Hàm lượng lân (%) rừng ngập mặn 133 Bảng 4.39: Carbon phân Ba khía từ loại rừng khác 135 Bảng 4.40: Hàm lượng N phân Ba khía cho ăn loại khác 136 Bảng 4.41: Tỷ lệ C/N phân Ba khía đất rừng 136 Bảng 4.42: Hàm lượng P phân Ba khía đất rừng 137 Bảng 4.43: Lượng dinh dưỡng Ba khía giữ lại 139 xi DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Phân bố rừng ngập mặn vùng khác giới Hình 2.2: Sự phân bố rừng ngập mặn (màu xanh) Việt Nam Hình 2.3: Lồi ngập mặn thực Đông Nam Á 11 Hình 2.4: Chu trình dinh dưỡng rừng ngập mặn 44 Hình 2.5: Vị trí khu vực nghiên cứu 47 Hình 3.1: Địa điểm nghiên cứu vị trí thu mẫu 52 Hình 3.2: Phương pháp xác định độ ngập nước địa hình 53 Hình 3.3: Túi thu mẫu vật rụng Vẹt tách (A) Đước đơi (B) 60 Hình 3.4: Túi phân hủy rụng 61 Hình 4.1: Giá trị pH đất trung bình khu vực nghiên cứu 68 Hình 4.2: Hàm lượng đạm tổng đất khu vực nghiên cứu 70 Hình 4.3: Hàm lượng N-NH4+ đất khu vực nghiên cứu 73 Hình 4.4: Hàm lượng N-NO3- khu vực nghiên cứu 74 Hình 4.5: Bản đồ phân bố lồi ưu cồn Trong Ông Trang 77 Hình 4.6: Mối quan hệ lồi mức tương đồng 91 Hình 4.7: Mối quan hệ quần xã mức tương đồng 93 Hình 4.8: Phân bố tần suất theo cấp chiều cao quần xã Vẹt tách 96 Hình 4.9: Phân bố tần suất theo cấp chiều cao quần xã Đước đôi 97 Hình 4.10: Phân bố tần suất theo cấp chiều cao quần xã Mấm trắng 98 Hình 4.11: Phân bố tần suất theo cấp đường kính lập địa Vẹt tách 98 Hình 4.12: Phân bố tần suất theo cấp đường kính lập địa Đước đơi 100 Hình 4.13: Phân bố tần suất theo cấp đường kính lập địa Mấm trắng 100 Hình 4.14: Tổng lượng vật rụng hàng tháng loài nghiên cứu 106 Hình 4.15: Diễn biến rụng hình thành Vẹt tách 108 Hình 4.16: Diễn biến rụng hình thành Đước đơi 109 Hình 4.17: Diễn biến rụng Mấm trắng 109 Hình 4.18: Năng suất vật rụng (hoa trụ mầm) Vẹt tách 110 Hình 4.19: Năng suất vật rụng (hoa trụ mầm) Đước đôi 111 Hình 4.20: Phân hủy rụng theo thời gian 03 loài lập địa 115 Hình 4.21: Thành phần lồi Ba khía Cồn Trong Ông Trang 120 Hình 4.22: Mối quan hệ quần xã Ba khía dạng lập địa 122 Hình 4.23: Mối quan hệ lồi Ba khía khu vực nghiên cứu 123 Hình 4.24: Số lượng Ba khía bắt sau 30 phút ba lập địa 124 Hình 4.25: Trọng lượng ba loại xanh Ba khía tiêu thụ đợt 125 Hình 4.26: Trọng lượng ba loại xanh Ba khía tiêu thụ đợt 126 Hình 4.27: Trọng lượng ba loại xanh Ba khía tiêu thụ đợt 127 Hình 4.28: Trọng lượng ba loại vàng Ba khía tiêu thụ đợt 128 Hình 4.29: Trọng lượng ba loại vàng Ba khía tiêu thụ đợt 128 xii Hình 4.30: Hình trọng lượng ba vàng Ba khía tiêu thụ đợt 129 Hình 4.31: Trọng lượng phân cho Ba khía ăn loại khác 134 Hình 4.32: Phân Ba khía sau cho ăn 135 Hình 4.33: Sự biến đổi C/N phân Ba khía 138 xiii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt RNM CHC IVI NT DLĐ ĐBSH OTC FAO RTN RT NMDS VJR RNM Sở NN PTNN VQG AEP IWP Tiếng Việt Rừng ngập mặn Chất hữu Chỉ số giá trị quan trọng Nghiệm thức Dạng lập địa Đồng sơng Hồng Ơ tiêu chuẩn Tổ chức nông lương giới Rừng tự nhiêm Rừng trồng Tiếng Anh Important value Index Non Metric multi – Dimensional Scaling Virgin Jungle Reserve Rừng ngậm mặn Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn Vườn quốc gia Đơng Thái Bình Dương Ấn Độ - Tây Thái Bình Dương RD RF RG Relative Density Relative Frequency Relative Growth xiv Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Rừng ngập mặn hệ sinh thái đất ngập nước nhiều độc đáo vùng bãi triều nhiệt đới cận nhiệt đới (Nagarajan et al., 2008; Estrada et al., 2015) Thực vật rừng ngập mặn sinh trưởng phát triển đất phù sa chịu tác động trực tiếp thủy triều, khí hậu nóng ẩm điều kiện ngập thường xuyên với độ mặn cao Sự tồn phát triển rừng ngập mặn có quan hệ chặt chẽ với nhân tố khí hậu, thủy văn, địa hình điều kiện lý, hóa mơi trường đất lập địa Cơ sở để quản lý rừng ngập mặn bền vững kiến thức mối quan hệ nhóm nhân tố mơi trường với cấu trúc sinh thái, thành phần lồi, tính đa dạng sinh học; cấu trúc theo không gian thời gian mà hệ sinh thái rừng ngập mặn tồn phát triển Các yếu tố môi trường điều kiện đất đai, chế độ ngập triều, độ mặn có ảnh hưởng lên phát triển rừng ngập mặn thích nghi loài Ngoài hàm lượng dinh dưỡng yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc suất rừng ngập mặn (Reef et al., 2010) Những chất mùn bã xuất phát từ rừng ngập mặn nguồn dinh dưỡng chủ yếu có ảnh hưởng đáng kể đến mạng lưới thức ăn (Odum and Heald, 1972; Robertson and Daniel, 1989) Trong khu rừng ngập mặn vùng cửa sông, vật rụng chiếm đến 40–95% tổng lượng vật rụng (Day et al., 1996; Wafar et al., 1997) Ngồi ra, vật rụng cịn nguồn dự trữ dinh dưỡng tuần hoàn chất dinh dưỡng cho sinh trưởng phát triển (Alongi, 2009) Chu trình dinh dưỡng màu mỡ đất hệ sinh thái rừng phụ thuộc nhiều vào sinh khối vật rụng thành phần vật rụng chứa chất dinh dưỡng (Triadiati et al., 2011) Tầm quan trọng vật rụng rừng ngập mặn trì chuỗi thức ăn mơi trường ven biển trình bày Golley et al (1962); Odum and Heald (1975): Ong et al (1984); Lee (1995) Trong hệ thống nuôi tôm – rừng, đước phân hủy cung cấp nhiều dưỡng chất cho thủy vực (Bùi Thị Nga Scheffer, 2004) Để quản lý phát triển bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn, quy hoạch bảo tồn đa dạng sinh học, phục vụ công tác tái trồng rừng ven biển, cần nghiên cứu tiến trình bên tác động bên đến hệ sinh thái Các tác động nhân tố môi trường đa dạng khơng tn theo quy luật, điều dễ gây tổn thương cho rừng ngập mặn Tuy nhiên, rừng ngập mặn suy thối giảm diện tích nhiều áp lực việc phá rừng để nuôi tôm, biến đổi rừng ngập mặn thành khu dân cư, phát triển sở hạ tầng, phát triển khu công nghiệp Sự tàn phá dân số ngày tăng, ý thức cộng đồng vai trò, chức rừng ngập mặn Mặt khác, nguyên nhân phải kể đến kiến thức hạn chế nhà quản lý vai trò rừng ngập mặn việc cung cấp dinh dưỡng dựa sở vật rụng phân hủy cho đất rừng ngập mặn Việc nghiên cứu cấu trúc rừng theo yếu tố môi trường suất vật rụng, nghiên cứu dinh dưỡng rừng ngập mặn mang tính cấp thiết nhằm đạt kết khoa học thực tiễn cho đề xuất có tính chiến lược giáo dục cộng đồng, quản lý, bảo vệ sử dụng rừng ngập mặn cách bền vững Do luận án “Nghiên cứu cấu trúc dinh dưỡng rừng ngập mặn Cồn Ông Trang, tỉnh Cà Mau” thực nhằm nghiên cứu số quy luật phát triển rừng ngập mặn tảng phân tích mối liên hệ yếu tố môi trường cấu trúc rừng, cung cấp dinh dưỡng, chức sinh thái thực vật động vật đóng góp vào tuần hồn dinh dưỡng rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang Nội dung luận án thực khu vực Cồn Trong Ông Trang sở liệu quan trọng áp dụng cho quản lý rừng ngập mặn, bảo tồn đa dạng sinh học, phát triển bền vững hệ sinh thái đất ngập nước ven biển nói chung 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu mối quan hệ yếu tố mơi trường tự nhiên Cồn Trong Ơng Trang hệ sinh thái rừng ngập mặn nhằm mục đích góp phần bảo vệ đa dạng sinh học, trì hệ sinh thái, phục vụ cho phát triển bền vững rừng ngập mặn chịu ảnh hưởng triều biển Đơng biển Tây, ứng phó với biến đổi khí hậu 1.2.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá yếu tố môi trường đất chế độ thủy văn ảnh hưởng đến phân bố thực vật rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang - Xác định dạng lập địa đặc điểm cấu trúc rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang - Đánh giá suất vật rụng, tiến trình phân hủy rụng lồi thực vật Đước đơi, Mấm trắng Vẹt tách dạng lập địa thuộc Cồn Trong Ông Trang - Xác định thành phần Ba khía đánh giá tập tính ăn Ba khía qua chọn lựa rừng ngập mặn đóng góp dinh dưỡng 1.3 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu yếu tố môi trường ảnh hưởng đến phân bố rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang - Nghiên cứu cấu trúc rừng ngập mặn theo dạng lập địa Cồn Trong Ông Trang - Tìềm năng suất vật rụng, phân hủy rụng dạng lập địa Vẹt tách, Đước đôi, Mấm trắng - Vai trị Ba khía liên quan đến tuần hoàn dịnh dưỡng đất rừng ngập mặn Cồn Trong Ơng Trang 1.4 Tính luận án - Trong nghiên cứu yếu tố môi trường ảnh hưởng phân bố rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang, kết cho thấy cao trình, tần suất chế độ ngập, đặc điểm lý hóa đất với đạm tổng số 0,24%, lân tổng số 0,080,11%, hữu 10,09-10,7%, độ mặn 19,7‰, phù hợp cho thực vật với 12 loài thân gỗ, loài thân bụi dây leo Nghiên cứu xác định dạng lập địa: Vẹt tách đầu cồn, Đước đôi cồn Mấm trắng cuối cồn Tại cuối cồn, lập địa đặc trưng thành phần giới thịt pha sét, đất ngập nước triều cao trung bình, đặc trưng trình khử đất, hàm lượng dinh dưỡng đất mức trung bình, giàu chất hữu cơ, loài ưu Mấm trắng Ở cồn, Đước đơi ưu với lập địa có thành phần giới thịt trung bình, hàm lượng dinh dưỡng đất mức trung bình khá, chất hữu đất mức cao Tại đầu cồn, Vẹt tách chiếm ưu thế, đất có thành phần giới sét pha thịt, số lần ngập triều ít, hàm lượng dinh dưỡng đất mức trung bình khá, giàu chất hữu Trong nghiên cứu suất vật rụng luận án đánh giá đóng góp dinh dưỡng cao lồi Đước đơi với suất vật rụng đạt 12,98 tấn/ha/năm, suất vật rụng Đước đạt 0,696 tấn/ha/năm, đạm kg/ha, lân kg/ha cacbon 258 kg/ha Thời gian bán hủy loài từ 71 đến 86 ngày, Mấm trắng có thời gian phân hủy nhanh Phân huỷ có ý nghĩa đóng góp dinh dưỡng rừng ngập mặn Luận án xác định loài Ba khía dạng lập địa, Ba khía đỏ phân bố nhiều loài khác Ba khía ăn loại Vẹt, Đước, Mấm xanh vàng Ba khía mắt xích quan trọng q trình chuyển hóa dinh dưỡng rừng ngập mặn Ba khía khơng tác động đến cấu trúc tính chất lý hóa rừng thông qua việc đào hang làm đất tơi xốp, tăng tính hiếu khí cho đất,… mà hoạt động sống chúng góp phần vào sinh trưởng phát triển rừng sinh vật nhỏ sống đất 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu Luận án chọn đất, nước vùng giáp biển Đông biển Tây, chế độ ngập triều; thực vật rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang, đối tượng nghiên cứu yếu tố môi trường ảnh hưởng đến phân bố rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang Thành phần vật rụng Đước đôi, Mấm trắng, Vẹt tách dạng lập địa đối tượng nghiên cứu tiềm năng suất vật rụng, phân hủy rụng theo cấu trúc rừng ngập mặn dạng lập địa Nhóm Ba khía, Đước xanh vàng, Vẹt xanh vàng, Mấm xanh vàng, đối tượng nghiên cứu vai trị Ba khía đóng góp tuần hồn dinh dưỡng rừng ngập mặn 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu yếu tố môi trường ảnh hưởng đến phân bố rừng ngập mặn thực phạm vi Cồn Trong Ông Trang thuộc vườn quốc gia mũi Cà Mau thời gian từ tháng 5/2011 đến 4/2012 - Cấu trúc rừng ngập mặn theo dạng lập địa nghiên cứu tập trung từ đầu cồn đến cuối cồn thời gian từ tháng 5/2011 đến 4/2012 - Nghiên cứu tiềm năng suất vật rụng phân hủy rụng tiến hành dạng lập địa Dước đôi, Mấm trắng Vẹt tách Cồn Trong Ông Trang thời gian từ tháng 2/2013 đến tháng 1/2014 - Thành phần nhóm Ba khía vai trị Ba khía nghiên cứu thơng qua bố trí thí nghiệm rừng dạng lập địa Đước đôi Vẹt tách Mấm trắng với tình trạng vàng xanh 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.6.1 Ý nghĩa khoa học Luận án trình bày kết nghiên cứu yếu tố môi trường đất, đặc điểm dạng lập địa ảnh hưởng đến cấu trúc, phân bố thích nghi nhóm thực vật ưu góp phần cho định hướng bảo tồn phục hồi rừng ngập mặn ven biển Luận án cung cấp kết nghiên cứu suất vật rụng loài Mấm trắng, Đước đôi Vẹt tách Các kết động thái phân hủy rụng kết định lượng, sở góp phần cho nghiên cứu hệ sinh thái ven biển Đông Các kết tập tính ăn nhóm Ba khía cung cấp liệu khoa học chức sinh thái rừng ven biển việc trì hệ sinh thái, bảo tồn đa dạng rừng ngập mặn 1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu luận án đặc điểm môi trường đất, triều, lập địa ảnh hưởng đến cấu trúc rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang cho thấy tầm quan trọng việc quy hoạch tái trồng rừng cần dựa thích nghi với điều