Nghiên cứu, đề xuất chế độ nước hợp lý để phát triển rừng tràm tái sinh vườn quốc gia u minh thượng (tt)

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO – BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM  PHẠM VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CHẾ ĐỘ NƯỚC HỢP LÝ ĐỂ PHÁT TRIỂN RỪNG TRÀM TÁI SINH VƯỜN QUỐC GIA U MINH THƯỢNG Chuyên ngành : Môi trường đất nước Mã số : 62 44 03 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017 Cơng trình hồn thành tại: Viện khoa học Thủy lợi Miền Nam Viện Viện khoa học Thủy lợi Việt Nam Người hướng dẫn Khoa học: PGS.TS Lương Văn Thanh PGS.TS Thái Thành Lượm Phản Biện 1: Phản Biện 2: Phản Biện 3: …………………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại: Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam 658 Đại lộ Võ Văn Kiệt, Phường 01, Quận 5, TP Hồ Chí Minh Vào hồi … … phút, ngày tháng 12 năm 2016 Có thể tìm đọc luận án tại: - ………………………………………………… - ………………………………………………… - ………………………………………………… -1- MỞ ĐẦU SỰ CẦN THIẾT NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Tháng năm 2002 xảy cháy vùng lõi VQG UMT, tổng diện tích bị cháy 3.212 Do đặc điểm tự nhiên khu vực có thời tiết khơ hạn kéo dài, đất rừng nhiều vật liệu dễ cháy nên rừng tiềm ẩn nguy cháy cao Từ sau cháy rừng đến nay, quản lý chế độ nước trì mức cao thời gian dài để phòng chống cháy rừng làm thay đổi dần sinh cảnh, hệ sinh thái tán rừng thay đổi Do đó, nhiệm vụ quản lý nước quan trọng việc phát triển hệ sinh thái rừng tràm sau cháy rừng Quản lý nước thực chuỗi hành động kiểm soát nước hợp lý nhằm tạo điều kiện thích hợp cho phát triển loài động, thực vật, giúp cho tràm loài khác hệ sinh thái phát triển bình thường phải đáp ứng tiêu chí phòng cháy, chữa cháy rừng trì phù hợp sinh cảnh Nghiên cứu trình hình thành phát triển rừng tràm, đặc biệt sau đợt cháy rừng cho thấy bảo vệ tốt VQG UMT không làm tốt công tác quản lý nước Từ dẫn đến việc thực đề tài điều cần thiết thời điểm 0.1 0.2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU a) Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá tình hình sinh trưởng rừng tràm tái sinh mức độ ngập nước khác từ sau cháy rừng đến - Xác định chế độ nước hợp lý nhằm phát triển rừng tràm tái sinh chống cháy rừng VQG - Đề xuất giải pháp QL nước phù hợp cho vùng lõi VQG b) Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu luận án chế độ nước phù hợp cho phát triển rừng tràm tái sinh sau -2- cháy rừng VQG U Minh Thượng c) Phạm vi nghiên cứu: Là khu vực rừng tràm tái sinh có diện tích bị cháy năm 2002 3.212 ha, nằm khu vực vùng lõi có diện tích 8.003 VQG U Minh Thượng 0.3 CÁCH TIẾP CẬN CỦA LUẬN ÁN Tiếp cận qua thực tiễn quản lý rừng; Tiếp cận kế thừa kết khoa học kỹ thuật, sở liệu có; tiếp cận qua phương pháp quản lý chế độ nước nguyên tắc lợi dụng tổng hợp 0.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN a) Ý nghĩa khoa học: Giải vấn đề chế độ nước mơi trường hệ sinh thái vùng đất than bùn ngập nước theo mùa đặc trưng Kết nghiên cứu góp phần bảo vệ phát triển bền vững rừng tràm VQG UMT b) Ý nghĩa thực tiễn: Kết qủa NC giúp cho nhà quản lý có thêm thơng tin phát triển bền vững VQG UMT Đề xuất chế độ nước hợp lý, đề xuất hệ thống CTTL nhằm giúp nhà tư vấn có thêm liệu quản lý nước phù hợp với VQG Kết NC tham khảo cho quản lý VQG có điều kiện tượng tự 0.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Xác định chế độ nước hợp lý để phát triển rừng tràm tái sinh đất than bùn VQG U Minh Thượng làm sở để điều tiết chế độ nước hợp lý Kết mô đồ trực quan "Phân bố diện tích theo sinh cảnh ngập nước phù hợp" Lựa chọn thời điểm bắt đầu tích nước phù hợp để có chế độ nước hợp lý năm, sở tính tốn tài nguyên nước từ mưa với tần suất mưa khác Thời điểm tích nước xác định hàng năm khoảng từ ngày 11/9 cho năm nước (tần tuất 75%), khoảng từ ngày 1/10 cho năm nước trung bình (tần tuất 50%) khoảng từ ngày 21/10 cho năm nhiều nước (tần -3- tuất 25%) Bước đầu đề xuất giải pháp quản lý nước phù hợp để phát triển vùng lõi rừng tràm VQG Kết nghiên cứu luận án quản lý chế độ nước hợp lý cho rừng tràm tái sinh VQG U Minh Thượng đưa vấn đề điều tiết nước cho rừng tràm VQG khu vực Nam lên mức độ cao để giải tốt môi trường sinh thái cho hệ sinh thái rừng tràm phát triển phòng chánh cháy rừng vào thời kỳ mùa khô CHƢƠNG TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN Vùng nghiên cứu nằm khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa với nhiệt cao suốt tháng năm Lượng mưa phân bố không tạo tháng mùa khô tháng mùa mưa Từ đặc điểm khí hậu, điều kiện địa hình thấp – trũng hình thành nên hệ sinh thái đất rừng đặc trưng ngập nước theo mùa 1.1 HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH ĐIỀU TIẾT NƢỚC Hệ thống cơng trình VQG đánh giá chưa hồn thiện nên khơng có phối hợp hoạt động điều tiết nước đồng bộ, dẫn đến mực nước mức cao rừng 1.2 QUẢN LÝ NƢỚC Ở VQG U MINH THƢỢNG Nước phục vụ cho sinh trưởng phòng chống cháy rừng xác định chủ yếu từ nước mưa Vì vậy, giải pháp trữ VQG cần thiết Do địa hình khơng đồng giai đoạn 20022009 quản lý nước bậc mức cao làm số vùng thấp bị ngập sâu Hoạt động quản lý nước vùng lõi VQG thời gian từ năm 2010 đến có số biến chuyển qua việc phân làm khu riêng biệt để quản lý theo cao độ (Khu A khu B khu C) 1.3 -4-  Đánh giá thực trạng quản lý nước: Tài liệu mực nước thu thập từ Ban quản lý VQG UMT [3] [20] [32] [38] chia làm thời kỳ khác để đánh giá: Trước xảy cháy rừng tháng 3/2002; sau xảy cháy rừng đến hết năm 2009; từ năm 2010 đến năm 2016 Kết thu thập mực nước trung bình tháng h th (cm) theo thời gian Số liệu tính chuyển qua mức so sánh cao độ quốc gia trạm Hòn Dấu Quản lý nước trước năm 2002: Mực nước cao H max=154cm tương ứng với 1.820 (≈22% diện tích) không bị ngập quanh năm; Mực nước thấp H min=87cm tương ứng với 2.375ha (≈30% diện tích) bị ngập nước quanh năm; Như có 3.808ha (≈48% diện tích) bị ngập nước theo mùa MN trung bình năm H nam = 132cm gần ngang với cao độ trung bình Ztb = 133cm Thời gian mực nước cao độ trung bình tháng Quản lý nước từ năm 2002 đến có nhiều thay đổi so với trước xảy cháy rừng MN mức cao nhiều Thể rõ qua diện tích ngập nước quanh năm tăng từ 30% lên 50% (giai đoạn 2003-2009) trì mức 44% (khu C) (giai đoạn 20102015) Hầu khơng có thời gian mực nước cao độ TB  Xác định mực nước hao rừng tràm: Kết từ tài liệu [18] xác định MN bị bốc thoát rò rỉ rừng tràm tháng mùa khơ 51,4cm Nếu trừ lượng mưa MN giảm tháng mùa khô ≈32cm Theo công thức (1.1), tính tốn tương quan qua lượng bốc có mực nước hao mùa mưa 2,77mm/ngày (chưa tính lượng mưa) 1.4 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN CHẾ ĐỘ NƢỚC VÀ MÔI TRƢỜNG SINH THÁI NC luận án chế độ nước phù hợp cho u cầu mơi trường hệ sinh thái phòng chống cháy rừng, NCS đề cập -5- kết nghiên cứu liên quan: Hoàng Văn Thắng, Lê Diên Dực [30] “hệ thống phân loại đất ngập nước VN”; tổ chức CARE [3] “NC tổng hợp nhiều lĩnh vực MT sinh thái, thực vật, động vật, đất đai, chế độ thủy văn,…”; Lê Minh Lộc [12] “PP đánh giá nhanh sinh khối ảnh hưởng độ sâu ngập lên sinh khối rừng tràm đất than bùn đất phèn”; Phạm Xuân Quý [19] “NC số đặc điểm lâm học rừng tràm trồng (Melaleuca cajuputi) ĐBSCL”; Phạm Trọng Thịnh [34] “đánh giá ảnh hưởng cháy rừng VQG UMT”; Vương Văn Quỳnh [18] “các giải pháp phòng chống khắc phục hậu cháy rừng cho vùng U Minh”; Vương Văn Quỳnh, Trần Văn Thắng, Trần Quang Bảo [20] [1] “quản lý nước cho phòng cháy bảo tồn rừng VQG UMT” “chế độ ngập nước thích hợp đảm bảo phòng chống cháy trì phát triển rừng tràm hai VQG UMT UMH”; Lương Văn Thanh, Phạm Văn Tùng [26] “Biên hội, đánh giá tổng quan sinh thái VQG UMT đề xuất giải pháp bảo tồn”; Trần Văn Thắng [32] “ảnh hưởng chế độ ngập nước đến thảm thực vật VQG U Minh Thượng”; Phạm Trọng Thịnh [36] “QH bảo tồn phát triển bền vững VQG UMT đến năm 2020”; Một số NC sinh trưởng tràm Phùng Trung Ngân Châu Quang Hiền [15], Hồ Văn Phúc [21], Nguyễn Bình [2], Phạm Thế Dũng Vũ Đình Hưởng [6]; Richard B Primarck [22] “cơ sở sinh học bảo tồn”; Markus Schmidt, Helge Torgersen, Astrid Kuffner nnk [16] trình bày “quan điểm tồn cầu đa dạng sinh học”; Doran, J.C Gunn, B.V [45] “nghiên cứu đặc điểm phân bố sinh thái tràm”; Smathi [57] [58] “NC cấu trúc sinh trưởng rừng tràm”; Yamanoshita Takashi [59] “NC ảnh hưởng môi trường đến sinh trưởng rừng tràm”; Takeshi [60] “NC sinh khối rừng tràm” -6- NHẬN XÉT PHẦN TỔNG QUAN Cao độ địa hình vùng lõi VQG thay đổi khơng đều, chênh lệch cao độ khu vực lớn điều kiện khó khăn cho cơng tác quản lý chế độ nước Mùa khơ khơng có mưa lại kèm theo lượng bốc lớn, làm cho nhu cầu nước tăng cao Đã phân tích làm rõ thực trạng quản lý nước VQG từ trước xảy cháy rừng Kết cho thấy quản lý nước từ sau xảy cháy rừng mức cao Chế độ nước làm thay đổi tỷ lệ diện tích ngập nước tương ứng với sinh cảnh ngập nước quanh năm chiếm ưu thế, sinh cảnh ngập nước theo mùa bị thu hẹp thời gian ngập nước trung bình năm tăng lên Đã có nhiều NC liên quan đến chế độ nước môi trường sinh thái VQG Một số NC đề cập đến chế độ nước phục vụ phòng chống cháy rừng chưa đến cuối chưa thỏa đáng Một số NC đề xuất hệ thống CT phục vụ điều tiết chế độ nước chưa trình bày cụ thể sở khoa học để XD, bố trí vị trí, tính tốn kỹ thuật Từ đó, nghiên cứu sinh nhận thấy cần sâu NC thêm để làm rõ chế độ nước cho rừng tràm tái sinh VQG, bao gồm: MN rừng theo không gian thời gian năm; tài nguyên nước từ mưa đáp ứng yêu cầu nước; thời điểm năm bắt đầu trữ nguồn nước mưa giới hạn tích nước; hệ thống CT giải pháp quản lý để điều tiết nước hợp lý cho VQG 1.5 CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu xác định mực nước hợp lý theo không gian (từng khu VQG) thời gian năm; Nghiên cứu tài nguyên nước từ mưa đáp ứng theo yêu cầu nước năm; Nghiên cứu xác 2.1 -7- định thời điểm năm bắt đầu tích trữ nguồn nước mưa để có chế độ nước hợp lý; Nghiên cứu hệ thống cơng trình giải pháp quản lý để điều tiết chế độ nước hợp lý 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Nghiên cứu đặc điểm lâm sinh học rừng tràm tái sinh VQG U Minh Thƣợng  Cơ sở khoa học điều tra đo đạc lâm sinh: Để thuận tiện cho việc xác định khả tái sinh rừng tràm, luận án chia làm mức độ ảnh hưởng ngập nước để khảo sát 0÷60cm [1] [2] [12] [20] Theo [28] [29] Trong luận án với nhiệm vụ tập trung vào thực nghiên cứu “nắm bắt tình hình sinh trưởng, quy luật sinh trưởng tăng trưởng khả sản xuất rừng” Các tiêu cần thực hiện: Xác định ô mẫu, mật độ rừng, tiêu chuẩn; trữ lượng rừng; sinh khối rừng Điều tra đo cá thể ô mẫu: xác định chiều cao bình quân, đường kính tán bình qn (Dtán), đường kính thân bình quân 1,3m (D1,3)  Phương pháp nghiên cứu khảo sát đo đạc lâm sinh: - Phân chia rừng tràm tái sinh theo độ sâu ngập nước; - Xác định ô mẫu: Chọn mật độ ô mẫu 15 ô, tương ứng với mức ngập nước (5 ô mẫu cho mức độ ngập), diện tích 500m2, kích thước 20x25m Xác định chiều dày tầng than bùn ô - Điều tra đo cá thể giải tích: đường kính thân 1,3m (D1,3); chiều cao (H); đường kính tán (Dtán); Sinh khối tươi: vỏ, gỗ không vỏ, cành nhánh, lá, phần rễ đất (Ghi chú: H (m) chiều cao bình quân ô mẫu; hi (m) chiều cao thứ i ô mẫu (i thuộc miền n); n (cây) tổng số ô mẫu; N (cây/ha) mật độ rừng; notci (cây/ha) mật độ ô mẫu thứ I; ni (cây) số ô mẫu thứ i (i thuộc miền a); a (ơ) số mẫu; si (ha) -8diện tích mẫu thứ i; V (m3) bình qn thể tích; f1,3 hệ số hình số thân ngang ngực) n - Xác định chiều cao bình quân: H h i (2.1) n - Xác định đường kính tán bình qn (Dtán) - Xác định đường kính thân bình qn 1,3m (D1,3) - Xác định mật độ rừng: N (cây / ha)   n ; n (cây / ha)  ni (2.2) a otci a otci - Xác định trữ lượng rừng: M (m /ha) = N V  ; f1,3=0,45 V (m )  D1,3 H f1,3 si (2.3) (2.4) - Xác định tiêu chuẩn - Nghiên cứu sinh khối rừng tràm qua thu thập số liệu 15 ô mẫu mức độ ngập nước Xây dựng mối quan hệ phận sinh khối với D1,3 dựa theo hàm hồi quy đơn mặc định phần mềm thống kê Statgraphics Centurion XVII Từ đó, lựa chọn hàm tương quan phù hợp để tính tốn 2.2.2 Nghiên cứu phƣơng án quản lý nƣớc  Quản lý chế độ nước sở mặt hạ tầng trạng: Giữ nguyên mặt trạng với sở hạ tầng trạng để tìm phương án quản lý chế độ nước hợp lý ưu tiên Tuy nhiên, phân tích luận án mục 1.2, 1.3 VQG có hệ thống cơng trình chưa đáp ứng u cầu VQG có thay đổi phân khu, quản lý điều tiết nước chưa mang lại hiệu Vì vậy, cần có điều chỉnh lại phân khu bổ sung cơng trình phục vụ quản lý chế độ nước hợp lý  Quản lý chế độ nước hợp lý sở lựa chọn lại phương án phân khu bổ sung cơng trình hạ tầng: Phân lại khu quản lý rừng bổ sung cơng trình hạ tầng phục vụ quản lý chế độ nước hợp lý việc làm cần thiết gian đoạn tới VQG UMT Nhiệm vụ nhằm khắc phục hạn chế mà hệ - 11 - với sở khoa học xác định chế độ nước cho: sinh trưởng tràm; bảo tồn đa dạng sinh học; phòng chống cháy rừng Xác định phương pháp nghiên cứu đề xuất hệ thống cơng trình Hệ thống cơng trình thủy lợi làm cơng cụ hỗ trợ để đạt hiệu cao việc triển khai điều tiết chế độ nước hợp lý: tiêu thoát lượng nước dư thừa; trữ nước; điều tiết nước khu; Kết qủa đưa phương pháp tính tốn cơng trình theo quy phạm CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 CÁC CHỈ TIÊU LÂM SINH CỦA RỪNG TRÀM TÁI SINH Thực điều tra rừng tràm tái sinh sau cháy rừng làm đợt Điều tra 15 ô tiêu chuẩn vào thời điểm khác nhau: Đợt tháng 4/2009, rừng tràm tái sinh năm [26]; Đợt tháng 4/2012, tái sinh 10 năm; Đợt tháng 4/2014, tái sinh 12 năm; Đợt tháng 4/2016, tái sinh 14 năm Nhận xét kết quả: - Mức ngập nông 0÷