Luận án Tiến sĩ Nghiên cứu cơ sở khoa học để đề xuất giải pháp phục hồi rừng ngập mặn tại Vườn quốc gia Xuân Thủy, tỉnh Nam Định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ==================== TRẦN THỊ MAI SEN NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHỤC HỒI RỪNG NGẬP MẶN TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN THUỶ, TỈNH NAM ĐỊNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP HÀ NỘI - NĂM 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ==================== TRẦN THỊ MAI SEN NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHỤC HỒI RỪNG NGẬP MẶN TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN THUỶ, TỈNH NAM ĐỊNH Chuyên ngành: Lâm sinh Mã số: 9.62.02.05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: Hướng dẫn 1: PGS.TS Nguyễn Thị Kim Cúc Hướng dẫn 2: PGS.TS Phạm Minh Toại HÀ NỘI - NĂM 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tác giả Các số liệu, kết sử dụng luận án trung thực chưa công bố nghiên cứu khác Tài liệu tham khảo có trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ghi nguồn tài liệu tham khảo theo quy định./ Người hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Thị Kim Cúc Người hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Minh Toại Tác giả luận án Trần Thị Mai Sen ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận án này, tơi nhận giúp đỡ Ban lãnh đạo Trường Đại học Lâm nghiệp, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban lãnh đạo Khoa Lâm học, Bộ môn Lâm sinh, Ban lãnh đạo Vườn quốc gia Xuân Thủy, Thầy Cô giáo hướng dẫn khoa học, chuyên gia đồng nghiệp Tôi hạnh phúc làm việc tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS.TS Nguyễn Thị Kim Cúc, PGS.TS Phạm Minh Toại bồi dưỡng, tận tình hướng dẫn tơi nghiên cứu chun sâu lĩnh vực thú vị khó khăn Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Khoa Lâm học, Thầy Cô môn Lâm sinh, Phòng Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Lâm nghiệp tận tình chia sẻ, đóng góp ý kiến mặt chun mơn để luận án hồn thành Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo, nhân viên, người dân địa phương Vườn Quốc Gia Xuân Thủy, tập thể, cá nhân tạo điều kiện cho tơi q trình thu thập số liệu Một số thí nghiệm luận án hồn thành hỗ trợ đề tài nghiên cứu khoa học thuộc Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) khn khổ Chương trình hợp tác NAFOSTED-RCUK, mã số NE/P014127/1, chủ nhiệm đề tài TS Nguyễn Thị Xuân Thắng, đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở Trường Đại học Lâm nghiệp quản lý NCS chủ nhiệm đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ks Hoàng Thị Lan ln tận tình hỗ trợ tơi q trình theo dõi thu thập số liệu thí nghiệm Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới nhà khoa học, chuyên gia, tác giả nghiên cứu trích dẫn luận án Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình ln chỗ dựa vững tạo điều kiện để tơi hồn thành luận án tốt Hà Nội, tháng 9/2021 Tác giả iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Ac Am CNM CTS CTTN D00 EVI FAO HST HVN ISME ITTO Ko NAFOSTED NDVI NN&PTNT ODB QXTVNM RAMSAR RNM Rs Sa Sc SD Nghĩa đầy đủ Aegiceras corniculatum (Sú) Avicennia marina (Mắm biển) Cây ngập mặn Cây tái sinh Cơng thức thí nghiệm Đường kính gốc (mm) Chỉ số thực vật tăng cường Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên hợp Quốc Hệ sinh thái Chiều cao vút (cm) Hiệp Hội Hệ sinh thái Rừng ngập mặn Quốc tế Tổ chức Gỗ nhiệt đới Quốc tế Kandelia obovata (Trang) Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia Chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn Ô dạng Quần xã thực vật ngập mặn Khu bảo tồn thiên nhiên đất ngập nước Rừng ngập mặn Rhizophora stylosa (Đước vịi) Sonneratia apetala (Bần khơng cánh) Sonneratia caseolaris (Bần chua) Sai tiêu chuẩn TB Trung bình TCC Tầng cao UNDP Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc UNESCO Tổ chức Giáo dục, khoa học Văn hóa Liên hợp quốc VQG Vườn quốc gia WoO Chế độ phơi bãi iv MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU viii PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 4.1 Ý nghĩa khoa học 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Điểm luận án Bố cục luận án Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu chung rừng ngập mặn 1.2 Nghiên cứu cấu trúc tái sinh rừng ngập mặn 1.2.1 Nghiên cứu cấu trúc tái sinh rừng ngập mặn giới 1.2.2 Nghiên cứu cấu trúc tái sinh rừng ngập mặn Việt Nam 17 1.3 Nghiên cứu phục hồi rừng ngập mặn 19 1.3.1 Nghiên cứu phục hồi rừng ngập mặn giới 19 1.3.2 Nghiên cứu phục hồi rừng ngập mặn Việt Nam 26 1.4 Một số kết nghiên cứu rừng ngập mặn Vườn Quốc gia Xuân Thủy 29 1.5 Thảo luận chung 30 Chương NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 32 2.1 Nội dung nghiên cứu 32 2.2 Phương pháp nghiên cứu 32 2.2.1 Quan điểm phương pháp luận nghiên cứu 32 2.2.2 Phương pháp thu thập số liệu 34 2.2.3 Phương pháp phân tích số liệu 45 2.3 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 48 v 2.3.1 Đặc điểm khí hậu 48 2.3.2 Đặc điểm thuỷ văn 49 2.3.3 Một số nhân tố sinh thái khác 51 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 Hiện trạng, biến động diện tích, chất lượng rừng ngập mặn 53 3.1.1 Hiện trạng rừng ngập mặn khu vực nghiên cứu 53 3.1.2 Biến động diện tích chất lượng rừng ngập mặn 58 3.2 Đặc điểm cấu trúc QXTVNM chủ yếu 64 3.2.1 Đặc điểm cấu trúc tầng cao 64 3.2.2 Đặc điểm tái sinh tự nhiên QXTVNM chủ yếu 77 3.2.3 Ảnh hưởng số nhân tố tới phong phú/phân bố loài ngập mặn 85 3.3 Khả thiết lập tái sinh số loài ngập mặn chủ yếu 87 3.3.1 Sự thay đổi kích thước khối lượng trụ mầm/quả loài ngập mặn 87 3.3.2 Đặc điểm phát triển rễ tái sinh loài ngập mặn 93 3.3.3 Sự thiết lập tái sinh loài ngập mặn 110 3.3.4 Mơ hình đánh giá nhân tố ảnh hưởng tới thiết lập tái sinh loài ngập mặn 116 3.4 Đề xuất số giải pháp phục hồi phát triển rừng ngập mặn 123 3.4.1 Cơ sở đề xuất giải pháp 123 3.4.2 Giải pháp phục hồi phát triển rừng ngập mặn 124 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ 132 Kết luận 132 Tồn 133 Khuyến nghị 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO 134 DANH SÁCH CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 147 PHỤ LỤC 148 vi DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1 Sơ đồ trình nghiên cứu 34 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí điểm kiểm chứng VQG Xuân Thủy 37 Hình 2.3 Sơ đồ 10 tuyến điều tra VQG Xuân Thủy (T1÷T10) 39 Hình 2.4 Tuyến điều tra phương pháp điều tra theo điểm trung tâm 40 Hình 2.5 Thiết bị ghi mực nước (Rugged Troll 100) 41 Hình 2.6 Hệ thống bể thí nghiệm nhà kính khu thí nghiệm 43 Hình 2.7 Sơ đồ trạng thái phát triển trụ mầm/quả 45 Hình 2.8 Biểu đồ nhiệt độ, lượng mưa trung bình tháng năm, giai đoạn 2008– 2019 khu vực nghiên cứu 48 Hình 2.9 Mực nước thủy triều khu vực nghiên cứu 49 Hình 3.1 QXTVNM Sú – Trang – Bần chua VQG Xuân Thủy 57 Hình 3.2 Biến động diện tích rừng trồng ngập mặn giai đoạn 2005 - 2019 60 Hình 3.3 Biến động số NDVI EVI vùng RNM giai đoạn 2005-2019 61 Hình 3.4 Sơ đồ lát cắt QXTVNM Mắm biển ưu (tuyến 01) 70 Hình 3.5 Sơ đồ lát cắt QXTVNM Mắm biển ưu (tuyến 02) 71 Hình 3.6 Sơ đồ lát cắt QXTVNM Trang ưu (tuyến 03) 72 Hình 3.7 Sơ đồ lát cắt QXTVNM Trang ưu (tuyến 04) 72 Hình 3.8 Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú – Trang (tuyến 05) 73 Hình 3.9 Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú - Trang (tuyến 06) 73 Hình 3.10 Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú – Trang – Bần chua (tuyến 07) 73 Hình 3.11 Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú – Trang – Bần chua (tuyến 08) 73 Hình 3.12 Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú – Trang – Bần chua – Đước vòi (tuyến 09) 74 Hình 3.13 Sơ đồ lát cắt QXTVNM Sú – Trang – Bần chua – Đước vòi (tuyến 10) 75 Hình 3.14 Trụ mầm Trang QXTVNM Trang ưu 77 Hình 3.15 Sự thay đổi độ cao thể theo tuyến điều tra 82 Hình 3.16 Ranh giới khu vực bãi bồi rìa rừng (tuyến điều tra số 06) 82 Hình 3.17 Mơ hình tương quan khối lượng kích thước Mắm biển 89 Hình 3.18 Mơ hình tương quan khối lượng kích thước trụ mầm Trang 90 Hình 3.19 Mơ hình tương quan khối lượng kích thước trụ mầm Đước vịi 91 Hình 3.20a Số lượng rễ Mắm biển tái sinh CTTN (Khơng sóng) 100 Hình 3.20b Số lượng rễ Mắm biển tái sinh CTTN (Có sóng) 101 Hình 3.21a Số lượng rễ trung bình Trang tái sinh CTTN (Khơng sóng) 103 Hình 3.21b Số lượng rễ trung bình Trang tái sinh CTTN (Có sóng) 104 Hình 3.22 Chiều dài rễ trung bình Trang tái sinh CTTN 106 vii Hình 3.23a Số lượng rễ trung bình Đước vịi tái sinh CTTN (Khơng sóng) 107 Hình 3.23b Số lượng rễ trung bình Đước vịi tái sinh CTTN (Có sóng) 108 Hình 3.24a Sự thiết lập tái sinh CNM CTTN (Không sóng) (Giả thiết 01) 112 Hình 3.24b Sự thiết lập tái sinh CNM CTTN (Có sóng) (Giả thiết 01) 112 Hình 3.25a Sự thiết lập tái sinh CNM CTTN (Khơng sóng) (Giả thiết 02) 113 Hình 3.25b Sự thiết lập tái sinh CNM CTTN (Có sóng) (Giả thiết 02) 113 Hình 3.26 Biểu đồ xác định thời gian thiết lập tái sinh Mắm biển độ mặn khác 117 Hình 3.27 Biểu đồ xác định thời gian thiết lập tái sinh Trang CTTN 118 Hình 3.28 Biểu đồ xác định thời gian thiết lập tái sinh loài Trang với khối lượng trụ mầm khác 119 Hình 3.29 Biểu đồ xác định thời gian thiết lập tái sinh loài Đước vịi CTTN 120 Hình 3.30 Bản đồ phân bố chế độ phơi bãi (WoO) VQG Xuân Thủy 125 Hình 3.31 Bản đồ phân bố độ mặn VQG Xuân Thủy 126 Hình 3.32 Bản đồ đề xuất giải pháp phục hồi phát triển RNM VQG Xuân Thủy 127 Hình 3.33 Sơ đồ hàng rào lưới xúc tiến tái sinh tự nhiên 130 Hình 3.34 Sơ đồ trồng theo đám hai loài Mắm biển Đước vòi 131 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1 Ma trận biến động diện tích RNM hai thời điểm 35 Bảng 2.2 Các tiêu phương pháp phân tích thành phần cấp hạt đất 42 Bảng 2.3 Ma trận bố trí cơng thức thí nghiệm 44 Bảng 2.4 Bảng tổng hợp số ngày phơi bãi trung bình theo độ cao 50 Bảng 2.5 Độ mặn nước trung bình tuyến điều tra 51 Bảng 2.6 Độ thành thục thể tuyến điều tra KVNC 52 Bảng 2.7 Thành phần cấp hạt đất tuyến điều tra 52 Bảng 3.1 Hiện trạng RNM VQG Xuân Thủy năm 2019 53 Bảng 3.2 Biến động diện tích RNM VQG Xuân Thủy giai đoạn 2005 – 2019 59 Bảng 3.3 Đặc điểm cấu trúc tầng cao 64 Bảng 3.4 Sinh trưởng loài CNM chủ yếu 67 Bảng 3.5 Chất lượng loài CNM chủ yếu 69 Bảng 3.6 Sản lượng chất lượng trụ mầm/quả số loài 76 Bảng 3.7 Đặc điểm tái sinh tán 78 Bảng 3.8 Chất lượng sinh trưởng tái sinh tán 80 Bảng 3.9 Đặc điểm tái sinh bãi bồi 83 Bảng 3.10 Chất lượng sinh trưởng tái sinh bãi bồi 84 Bảng 3.11 Nhân tố ảnh hưởng tới phong phú loài CNM 85 Bảng 3.12 Nhân tố ảnh hưởng tới phong phú loài Mắm biển 85 Bảng 3.13 Nhân tố ảnh hưởng tới phong phú loài Trang 86 Bảng 3.14 Nhân tố ảnh hưởng tới phong phú loài Đước vòi 86 Bảng 3.15 Tổng hợp tiêu kích thước khối lượng trụ mầm/quả loài CNM 87 Bảng 3.16 Tỷ lệ rễ, trạng thái thiết lập tái sinh Mắm biển 93 Bảng 3.17 Tỷ lệ rễ trạng thái thiết lập tái sinh Mắm biển 94 Bảng 3.18: Tỷ lệ rễ, trạng thái thiết lập tái sinh Trang 94 Bảng 3.19 Tỷ lệ rễ trạng thái thiết lập tái sinh Trang 95 Bảng 3.20 Tỷ lệ rễ, trạng thái thiết lập tái sinh Đước vòi 95 Bảng 3.21 Tỷ lệ rễ trạng thái thiết lập tái sinh Đước vòi 96 Bảng 3.22 Số lượng Mắm biển tái sinh CTTN 96 Bảng 3.23 Số trung bình Trang tái sinh CTTN 97 Bảng 3.24 Số lượng rễ trung bình Mắm biển tái sinh CTTN 100 Bảng 3.25 Chiều dài rễ trung bình Mắm biển tái sinh CTTN 102 Bảng 3.26 Số lượng rễ trung bình Trang tái sinh CTTN 103 Phụ lục 10 Bảng theo dõi hàng ngày Đước vịi thiết lập tái sinh (Chìm rễ) độ mặn khác (tiếp…) Phụ lục 10.3 Độ mặn 30 (‰) Chế độ Chế độ WoO sóng N7 10 Tổng N10 N11 N12 N13 N14 N15 N16 N17 N18 N19 N20 N21 14 14 16 19 19 19 19 19 20 20 20 20 20 9 13 13 13 14 14 14 14 14 16 16 16 16 16 7 17 17 17 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 15 15 17 18 18 18 18 18 20 20 20 20 20 8 17 17 18 20 20 20 20 20 21 21 21 21 21 11 13 18 18 18 19 19 20 20 20 20 20 20 20 20 19 19 20 20 21 21 21 21 21 21 21 21 21 8 17 17 17 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 12 12 15 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 16 16 17 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 19 19 19 19 19 19 19 19 20 20 20 21 21 21 21 21 234 234 234 241 241 241 241 241 N9 2 N8 1 N6 Số tái sinh bắt đầu rễ theo ngày theo dõi 60 67 158 158 168 193 194 Phụ lục 11 So sánh sai khác số đo đếm trước sau thí nghiệm cơng thức Lồi Đước vòi t-Test: Paired Two Sample for Means t-Test: Paired Two Sample for Means Wi.fresh.p Wo.fresh.p Dimax.m Domax.m g g m m 14.313518 Mean 33.23226 34.04728 Mean 14.876 52 3.3671380 Variance 131.3915 110.9767 Variance 17.928 67 Observations 756 756 Observations 756 756 Pearson Pearson 0.913008 0.4228 Correlation Correlation Hypothesized Hypothesized Mean Mean Difference Difference 0 df 755 df 755 t Stat -4.79176 t Stat 4.03 P(T