Diễn thế nguyên sinh rừng ngập mặn ở cồn ông trang thuộc khu dự trữ sinh quyển mũi cà mau tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LƯ NGỌC TRÂM ANH DIỄN THẾ NGUYÊN SINH RỪNG NGẬP MẶN Ở CỒN ÔNG TRANG THUỘC KHU DỰ TRỮ SINH QUYỂN MŨI CÀ MAU Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 9.42.01.20 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ NGÀNH SINH THÁI HỌC TP Hồ Chí Minh – Năm 2020 Cơng trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Viên Ngọc Nam Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Nguyễn Thị Phương Thảo Phản biện 1: …………………………… Phản biện 2: …………………………… Phản biện 3: …………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … …’, ngày … tháng … năm 201… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam -1PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Rừng ngập mặn có chức sinh thái, kinh tế môi trường vô quan trọng thích ứng giảm thiểu tác động biến đổi khí hậu; việc bảo vệ đê biển, bảo vệ đất bồi, chống xói lở, hạn chế xâm nhập mặn, điều hịa tiểu khí hậu địa phương, bảo tồn đa dạng sinh học Hệ sinh thái có vai trị quan trọng phát triển du lịch sinh thái, giáo dục môi trường [2], [3] Việt Nam có đường bờ biển kéo dài từ Bắc vào Nam với thảm thực vật rừng ngập mặn đa dạng, phong phú Cà Mau tỉnh có hệ sinh thái rừng ngập mặn điển hình Việt Nam khu vực Trần Thị Vân cộng (2015) xác định suy giảm diện tích rừng ngập mặn Cà Mau từ 71.345 (1953) xuống 33.083 (1992), sau diện tích rừng ngập mặn lại gia tăng, ước tính đến năm 2011 46.712 Nguyên nhân suy giảm diện tích chất độc hóa học Mỹ rải xuống chiến tranh, tiếp vấn đề chuyển đổi đất rừng sang đất nông nghiệp nuôi trồng thủy sản [27] Hệ sinh thái rừng ngập mặn Mũi Cà Mau chủ yếu hình thành từ phù sa sơng [18] Khu vực Cồn Ơng Trang (thuộc Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau) vùng bồi tụ tự nhiên [28] bao gồm cồn (Cồn Ngồi, Cồn Trong Cồn Mới) hình thành sơng Cửa Lớn, cửa Ơng Trang Đây khu vực hình thành theo diễn ngun sinh, khơng có tác động người; khu vực thuận lợi cho nghiên cứu liên quan đến tác động điều kiện tự nhiên đến hệ sinh thái ngập mặn Do đó, nghiên cứu diễn rừng ngập mặn Cồn Ông Trang bổ sung liệu khoa học cho nghiên cứu rừng ngập mặn sở khoa học cho quy hoạch, trồng sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên thực vật ngập mặn Đồng thời cịn có ý nghĩa quan trọng cho công tác bảo tồn phát triển -2hệ sinh thái ngập mặn Cồn Ông Trang, khu vực bảo vệ nghiêm ngặt Vườn Quốc Gia Mũi Cà Mau Mục tiêu nghiên cứu luận án Xác định ranh giới diện tích khu vực Cồn Ơng Trang có thời gian hình thành khác Phân tích q trình diễn ngun sinh rừng ngập mặn Cồn Ông Trang xây dựng sơ đồ diễn nguyên sinh khu vực Xác định phân bố loài thực vật ngập mặn, cấu trúc, đa dạng sinh học trữ lượng carbon rừng ngập mặn Cồn Ơng Trang, đồng thời phân tích ảnh hưởng nhân tố sinh thái đến cấu trúc, đa dạng phân bố thực vật ngập mặn theo không gian thời gian Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: hệ sinh thái rừng ngập mặn Cồn Ông Trang Phạm vi nghiên cứu: loài thực vật ngập mặn; tiêu độ cao địa hình, thủy triều, đặc tính thổ nhưỡng; trữ lượng carbon Cồn Ông Trang Các nội dung nghiên cứu luận án 4.1 Nghiên cứu biến động diện tích rừng ngập mặn Cồn Ơng Trang từ lúc hình thành đến 4.2 Điều tra thành phần loài, phân bố, cấu trúc đa dạng thực vật ngập mặn Cồn Ông Trang tác động nhân tố sinh thái 4.3 Diễn nguyên sinh rừng ngập mặn Cồn Ông Trang -35 Ý nghĩa luận án Luận án góp phần phát triển sở lí luận diễn nguyên sinh cung cấp liệu quan trọng cho cơng trình nghiên cứu liên quan hệ sinh thái rừng ngập mặn Luận án sở khoa học cho cơng tác quản lí, quy hoạch, lựa chọn loài trồng phù hợp dự án trồng rừng CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đa dạng loài thực vật ngập mặn cấu trúc rừng ngập mặn Rừng ngập mặn hệ sinh thái lồi thích nghi với mơi trường ven biển, cửa sơng có vai trị chủ yếu Thực vật ngập mặn chia thành nhóm: Nhóm lồi ngập mặn thực nhóm tham gia rừng ngập mặn Luận án tổng quan nghiên cứu nước liên quan đến: 1) thành phần loài thực vật ngập mặn, 2) đa dạng sinh học rừng ngập mặn, 3) cấu trúc rừng ngập mặn Đông Nam Á xem khu vực có thành phần lồi thực vật ngập mặn đa dạng với 44 loài ngập mặn thực Trong đó, hệ thực vật ngập mặn Việt Nam có 35 loài ngập mặn thực tập trung ven biển Nam Bộ Chỉ số đa dạng dao động khu vực nghiên cứu Các loài thuộc chi Mấm (Avicennia) Đước (Rhizophora) thường có giá trị IVI cao nhiều khu vực nghiên cứu Quy luật phân bố số theo cấp đường kính cấp chiều cao nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu Calegario cộng (2015), Seedo cộng (2017), Nguyễn Thị Nguyệt Hồ Đắc Hoàng (2014), Viên Ngọc Nam cộng (2016) … -41.2 Phân bố thực vật ngập mặn 1.2.1 Phân bố rừng ngập mặn giới Rừng ngập mặn thường tìm thấy dọc theo bờ biển nhiệt đới cận nhiệt đới khoảng 25° Bắc đến 25° Nam (Kauffman Donato, 2012) 1.2.2 Phân bố rừng ngập mặn Việt Nam Phan Nguyên Hồng cộng (1999) phân chia rừng ngập mặn nước ta thành khu vực Khu vực ven biển Nam Bộ có thành phần lồi phong phú khu vực khác 1.2.3 Ảnh hưởng nhân tố sinh thái đến phân bố thực vật ngập mặn Sự phân bố thực vật ngập mặn phụ thuộc vào nhiều nhân tố sinh thái bao gồm lượng mưa, nhiệt độ, thủy triều, độ mặn thổ nhưỡng, … Số lượng cá thể, số lượng lồi kích thước chịu ảnh hưởng lớn nhiệt độ khơng khí lượng mưa (Phan Nguyên Hồng Hoàng Thị Sản, 1993) Độ ngập triều nhân tố chủ yếu tác động đến phân bố thực vật ngập mặn (Giesen cộng sự, 2007) Rừng ngập mặn tồn nhiều dạng trầm tích, bùn, rạn san hô, … phát triển tốt đất bùn Độ mặn thích hợp cho ngập mặn phát triển từ – 30‰ (Lacerda cộng sự, 2001) 1.2.4 Các kiểu phân bố thực vật ngập mặn Thực vật ngập mặn thường có hai dạng phân bố phân bố ngẫu nhiên phân bố theo nhóm, tùy theo cấu trúc quần xã rừng ngập mặn khu vực 1.3 Khả tích tụ carbon rừng ngập mặn Rừng ngập mặn kiểu rừng giàu carbon vùng nhiệt đới Khả tích lũy carbon rừng ngập mặn phụ thuộc loài, mật độ, cấp tuổi, cấp chiều cao, địa hình Nhìn chung, -5bể carbon mặt đất chiếm khoảng 40 – 54% tổng trữ lượng carbon rễ từ 30 – 57% 1.4 Diễn rừng ngập mặn 1.4.1 Diễn sinh thái 1.4.1.1 Khái niệm: Quan điểm diễn khái niệm Clements (1916) Nhà khoa học phát biểu diễn thực vật dãy biến đổi không xác định 1.4.1.2 Nguyên nhân diễn thế: Diễn sinh thái trình diễn nhiều nguyên nhân, có nhóm nguyên nhân chính: Sự thay đổi điều kiện tự nhiên tác động lên quần xã hệ sinh thái; Hoạt động sống quần xã sinh vật; Sự tương tác loài quần xã… 1.4.1.3 Phân loại diễn thế: Quá trình diễn phân loại thành diễn nguyên sinh diễn thứ sinh diễn phân hủy 1.4.2 Diễn rừng ngập mặn 1.4.2.1 Lý thuyết diễn rừng ngập mặn Diễn rừng ngập mặn ví dụ đặc sắc diễn nguyên sinh thảm thực vật rừng ven biển nhiệt đới, hệ sinh thái biến động nhanh chóng theo thời gian khơng gian chu trình vật chất 1.4.2.2 Những nghiên cứu giới Chen Twilley (1998) đưa mơ hình tác động nồng độ muối chất dinh dưỡng đất phân bố loài thực vật ngập mặn Ball (1980) nghiên cứu trình diễn thứ sinh rừng ngập mặn Miền Nam Florida 1.4.2.3 Những nghiên cứu Việt Nam Phan Nguyên Hồng Hoàng Thị Sản (1993) xây dựng sơ đồ diễn xác định loài đặc trưng cho giai đoạn khu vực khác Dựa điều kiện môi trường thổ nhưỡng, -6Phùng Trung Ngân Châu Quang Hiển (1987) trình bày kiểu diễn nguyên sinh rừng ngập mặn Mũi Chùa (Quảng Ninh), Cửa Đại, Cửa Hàm Lng (Bến Tre), Dun Hải TP Hồ Chí Minh Cà Mau (Minh Hải) Theo Thái Văn Trừng (1998), trình diễn rừng ngập mặn phân chia thành giai đoạn với thành phần loài khác Các nghiên cứu gần cho thấy rõ thay quần xã theo thay đổi điều kiện môi trường, thổ nhưỡng Cà Mau Tuy nhiên, trình diễn tác giả khảo sát dựa theo dõi trạng phân bố, mà chưa phân tích mối quan hệ với yếu tố môi trường khu vực nghiên cứu Do đó, cần có nghiên cứu định lượng thời gian, khơng gian q trình diễn tương tác với điều kiện tự nhiên khu vực rừng ngập mặn 1.5 Những kết nghiên cứu rừng ngập mặn Cồn Ông Trang Cồn Ơng Trang khu vực hình thành theo tiến trình tự nhiên, chưa có tác động người Do đó, thời gian gần đây, hệ sinh thái rừng ngập mặn cồn cửa Ông Trang khu vực nhiều tác giả lựa chọn cho nghiên cứu Đã có số tác giả cơng bố cơng trình liên quan đến điều tra thành phần loài Cồn Trong Cồn Ngồi (cửa Ơng Trang, tỉnh Cà Mau), nghiên cứu nhân tố ảnh hưởng đến thảm thực vật, tìm hiểu quy luật cấu trúc rừng khu vực Những nghiên cứu thực khoảng thời gian gần (từ 2007 đến 2014) mang tính riêng lẻ, thực Cồn Trong Cồn Ngồi, chưa có nghiên cứu tổng thể cồn cửa Ông Trang, thuộc Khu dự trữ sinh Mũi Cà Mau Đồng thời, chưa có cơng trình nghiên cứu diễn ngun sinh Cồn Ông Trang -7CHƯƠNG ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Địa điểm nghiên cứu Địa điểm nghiên cứu cồn cát bao gồm Cồn Trong, Cồn Ngồi Cồn Mới có thời gian hình thành khác Các cồn nằm cửa Ông Trang, huyện Ngọc Hiển, tỉnh Cà Mau Trong luận án này, cồn gọi chung Cồn Ông Trang 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp luận: Phương pháp luận nghiên cứu luận án dựa trên: Quan điểm Sinh thái phát sinh Thái Văn Trừng (1998) Phương pháp luận “Sử dụng không gian thay cho thời gian” Walker Moral (2003) 2.3.2 Diện tích khu vực theo giai đoạn hình thành rừng ngập mặn Cồn Ông Trang: Cồn Ông Trang phân chia thành khu vực có thời gian hình thành khác (Hình 2.4; Bảng 2.3) 2.3.3 Phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn: Ở ô tiêu chuẩn, đo đếm số tiêu sinh trưởng bao gồm định danh, ghi nhận đặc điểm hình thái, xác định số lượng cá thể lồi tiêu chuẩn, xác định đường kính ngang ngực chiều cao Bảng 2.3 Số lượng ô tiêu chuẩn theo khu vực Cồn Ông Trang Giai đoạn tương ứng Trước 1962 1962-1979 1979-1992 1992-2004 2004-2016 Tổng cộng Cồn Trong Khu Số lượng vực OTC V_CT IV_CT 12 III_CT 11 II_CT I_CT 11 43 Cồn Ngoài Khu Số lượng vực OTC III_CN II_CN I_CN 20 31 Cồn Mới Khu Số lượng vực OTC I_CM 18 18 2.3.4 Phương pháp định danh lồi: Theo phương pháp so sánh hình thái dựa tài liệu chính, bao gồm Cây cỏ Việt Nam (Phạm Hoàng Hộ, 1999-2003); Rừng ngập mặn Việt Nam (Phan Nguyên -8Hồng cộng sự, 1999); Mangroves of the Kien Giang biosphere reserve Vietnam (Norm Duke, 2012) 2.3.5 Phương pháp khảo sát thông số môi trường, thu mẫu đất phân tích đặc tính thổ nhưỡng a Phân loại thể nền: theo Quyết định 5365/QĐ-BNN-TCLN b Xác định chế độ thủy triều c Thu mẫu đất: Lấy mẫu đất tầng đất: 0-20 cm 20-60 cm d Đo độ mặn pH e Phân tích mẫu đất: Những tiêu phân tích bao gồm: hàm lượng (%) nitrogen, phosphor, kali, hàm lượng (%) carbon thành phần giới hai tầng đất (tầng đất 0-20 cm 20-60 cm) 2.3.6 Xử lí số liệu 2.3.6.1 Các cơng cụ sử dụng xử lí số liệu: Microsoft Excel 2016, Statgraphics Centurion XV.I., Biodiversity Pro 2.0, Primer 6.1.6 2.3.6.2 Các cơng thức tính a Chỉ số giá trị quan trọng (IVI – Importance Value Index) IVI = (RN + RF + RBA)/3 b Các số đa dạng sinh học bao gồm độ phong phú loài, số đồng đều, số đa dạng số ưu Simpson tính tốn phần mềm PRIMER 6.1.6 c Sinh khối trữ lượng rừng, trữ lượng carbon Sinh khối thực vật: AGB = 0,251 x ρ x Dbh2,46 (kg) BGB = 0,199 x ρ0,899 x Dbh2,22 (kg) Carbon sinh khối mặt đất: CAGB = 0,47 x AGB Carbon sinh khối mặt đất:CBGB = 0,39 x BGB -10và Mấm trắng (A alba); với IVI Đước đôi cao (IVI = 54,98%), tiếp đến Mấm trắng (IVI = 29,88%) 3.2.3 Phân bố loài thực vật ngập mặn Cồn Trong Kiểu phân bố theo đám kiểu phân bố chủ yếu ngập mặn Cồn Trong (Bảng 3.8) Ở mức tương đồng 40%, Mấm trắng (A alba) Đước đôi (R apiculata) phân bố Ở mức tương đồng 20%, ba loài tạo thành nhóm phân bố Mấm trắng (A alba), Đước đôi (R apiculata), Vẹt tách (B parviflora) 3.2.4 Ảnh hưởng thủy triều thổ nhưỡng đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Trong 3.2.4.1 Ảnh hưởng thủy triều đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Trong: Phân tích MDS xác định phân bố loài ưu theo chế độ ngập triều (Hình 3.5) 3.2.4.2 Ảnh hưởng thể đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Trong: Sự phân bố Mấm trắng (A alba) Đước đôi (R apiculata) theo thể Cồn Trong thể Hình 3.6 3.2.4.3 Ảnh hưởng đặc tính thổ nhưỡng đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Trong Theo kết phân tích PCA Cồn Trong (Hình 3.7), quần xã thực vật Cồn Trong chia thành nhóm Khi độ mặn tăng, cịn pH kali giảm Đước đơi (R apiculata) xuất nhiều Sự có mặt quần xã hỗn giao Đước đôi – Mấm trắng (R apiculata – A alba) chịu chi phối lớn hàm lượng phosphor đất pH tầng 3.2.5 Diễn thành phần loài thực vật Cồn Trong IVI Mấm trắng (A alba) khu vực hình thành (giai đoạn 2004 – 2016) cao Sau giảm dần giai đoạn phát triển rừng ngập mặn Trong đó, IVI Đước đơi (R -11apiculata) tăng dần theo tuổi rừng, từ 27,23% (giai đoạn 2004 – 2016) đến 79,35% (giai đoạn 1962 – 1979) 3.2.6 Diễn cấu trúc rừng Cồn Trong Mật độ cá thể thực vật ngập mặn Cồn Trong giảm dần từ hình thành rừng đến giai đoạn trưởng thành ổn định, tốc độ giảm có khác giai đoạn Trong đó, đường kính chiều cao tăng lên liên tục giai đoạn có khác biệt có ý nghĩa thống kê khu vực có tuổi rừng khác 3.2.7 Tích tụ carbon theo giai đoạn Cồn Trong 3.2.7.1 Sinh khối trữ lượng carbon Cồn Trong Sinh khối trung bình thời điểm khảo sát 423,43 ± 157,76 tấn/ha Lượng carbon sinh khối mặt đất trung bình 140,60 ± 53,78 tấn/ha; sinh khối mặt đất 48,47 ± 16,92 tấn/ha 3.2.7.2 Tích tụ carbon theo giai đoạn Cồn Trong Khả tích tụ carbon tăng theo tuổi rừng từ khu vực hình thành giai đoạn rừng 37 – 54 tuổi sau giảm Sự giảm lượng carbon tích tụ có ngun nhân chủ yếu giảm mật độ cá thể quần xã 3.2.8 Sơ đồ diễn nguyên sinh Cồn Trong Quá trình diễn nguyên sinh Cồn Trong phân chia thành giai đoạn (Hình 3.9) Giai đoạn giai đoạn đầu trình diễn thế, diễn khoảng 12 năm với số đặc điểm môi trường đặc trưng Chế độ ngập triều chủ yếu pha ngập triều thường xuyên, thể bùn lỏng, pH trung tính (6,12 ± 0,75), độ mặn trung bình khoảng 31,68 ± 5,50‰ Mấm trắng (A alba) loài tiên phong phát tán đến phát triển thuận lợi Sau đó, Đước đơi (R apiculata) phát triển, bắt -12đầu hỗn giao với Mấm trắng (A alba) Tuy nhiên, Mấm trắng (A alba) loài ưu tuyệt đối giai đoạn Đến giai đoạn (12 đến 54 năm tuổi), địa hình nâng dần lên, với thay đổi chế đô ngập triều thể thích hợp cho Đước đơi (R apiculata) phát triển Do đó, Đước đơi (R apiculata) tạo thành quần xã hỗn giao với Mấm trắng (A alba) dần chiếm ưu hoàn toàn cuối giai đoạn Giai đoạn diễn khu vực có đặc trưng mơi trường sau: ngập triều trung bình thể sét mềm Trong pha này, Đước đôi (R apiculata) Vẹt tách (B parviflora) tạo thành quần xã hỗn giao Đước đôi – Vẹt tách (R apiculata – B parviflora); ngồi có nhiều cá thể Mấm đen (A officinalis) xen vào 3.3 Diễn nguyên sinh Cồn Ngoài 3.3.1 Đặc điểm thủy triều, thổ nhưỡng Cồn Ngoài 3.3.1.1 Chế độ ngập triều Cồn Ngồi: số lượng tiêu chuẩn thuộc nhóm bị ngập triều thường xuyên chiếm tỉ lệ cao (45%) 3.3.1.2 Đặc tính thổ nhưỡng Cồn Ngồi: Cồn Ngồi có dạng thể nền, khơng sét cứng, 96% đất sét 3.3.2 Đa dạng loài thực vật cấu trúc rừng ngập mặn Cồn Ngoài 3.3.2.1 Thành phần loài thực vật ngập mặn Cồn Ngoài Kết khảo sát có 08 lồi ngập mặn thực thuộc họ khu vực nghiên cứu Một số cá thể Dừa nước (N fruticans) tìm thấy Cồn Ngồi khơng nằm tiêu chuẩn 3.3.2.2 Chỉ số giá trị quan trọng loài thực vật Cồn Ngoài Chỉ số IV hai lồi Đước đơi (R apiculata) Mấm trắng (A alba) không chênh lệch nhiều, 48,14% 40,19%; khơng có lồi chiếm ưu tuyệt đối, lấn át hoàn toàn loài khác -133.3.3 Phân bố loài thực vật ngập mặn Cồn Ngoài Thực vật Cồn Ngồi có hai kiểu phân bố phân bố theo đám phân bố ngẫu nhiên (Bảng 3.20) Độ cao địa hình Cồn Ngồi tương đối khác biệt tuyến, chế độ thủy triều khác Do đó, có nhiều nhóm lồi hình thành tương ứng với điều kiện địa hình, thủy triều thổ nhưỡng khác (Hình 3.12) 3.3.4 Ảnh hưởng thủy triều thổ nhưỡng đến phân bố của thực vật ngập mặn Cồn Ngoài 3.3.4.1 Ảnh hưởng thủy triều đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Ngồi: Phân tích MDS cho thấy phân bố Mấm trắng (A alba), Đước đôi (R apiculata) Vẹt tách (B parviflora) theo chế độ ngập triều 3.3.4.2 Ảnh hưởng thể đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Ngoài: Mấm trắng (A alba) thường có mặt thể bùn lỏng, Đước đôi (R apiculata) phân bố chủ yếu thể sét mềm, bùn chặt 3.3.4.3 Ảnh hưởng đặc tính thổ nhưỡng đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Ngoài Quần xã ngập mặn Cồn Ngồi chia thành nhóm Quần xã hỗn giao Đước đôi – Mấm trắng (R apiculata-A alba) phát triển khu vực có pH đất cao Số lượng cá thể lồi Mấm trắng (A alba) tăng theo tăng lên hàm lượng kali đất 3.3.5 Diễn thành phần loài thực vật Cồn Ngồi Thành phần lồi có thay đổi giai đoạn hình thành rừng ngập mặn Cồn Ngồi Trong Bần trắng (S alba) có mặt giai đoạn đầu (giai đoạn 1992 – 2016) Mấm đen (A officinalis) Dà quánh (C zippeliana) đến giai đoạn 1979 – 1992 thấy xuất hiện; Vẹt tách (B parviflora) Vẹt trụ (B cylindrica) xuất giai đoạn 1992 – 2004 Mặc dù Mấm trắng (A alba) Đước đôi (R apiculta) có mặt giai đoạn phát triển -14rừng ngập mặn Cồn Ngoài; số giá trị quan trọng (IVI) hai giai đoạn có tăng giảm khác (Bảng 3.21) 3.3.6 Diễn cấu trúc rừng Cồn Ngoài Mật độ cá thể Cồn Ngoài khu vực khơng có khác biệt có ý nghĩa thống kê Giai đoạn 1979 – 1992, cá thể có tăng trưởng mạnh mẽ đường kính chiều cao so với trước 3.3.7 Tích tụ carbon theo giai đoạn Cồn Ngoài 3.3.7.1 Sinh khối trữ lượng carbon Cồn Ngoài Lượng carbon sinh khối mặt đất trung bình 114,57 ± 44,23 tấn/ha, mặt đất 40,34 ± 14,50 tấn/ha 3.3.7.2 Tích tụ carbon theo giai đoạn Cồn Ngồi Trữ lượng carbon sinh khối Cồn Ngoài tăng dần, khơng có khác biệt hai giai đoạn đầu tiên, đến giai đoạn trữ lượng carbon tăng rõ rệt (180,45 ± 52,64 tấn/ha) 3.3.8 Sơ đồ diễn ngun sinh Cồn Ngồi Q trình diễn nguyên sinh rừng ngập mặn Cồn Ngồi: Giai đoạn diễn từ hình thành đến rừng ngập mặn 24 năm tuổi Ở giai đoạn này, cồn bị ngập triều thường xuyên, thể chủ yếu bùn lỏng, pH thấp, độ mặn cao trung bình từ 35,59 ± 3,83 ‰ Mấm trắng (A alba) phát triển, chiếm ưu thế, có cá thể Bần trắng (S alba) mọc rải rác xen với quần thể Mấm trắng (A alba) Về cuối giai đoạn 1, cá thể Đước đôi (R apiculata) phát triển hỗn giao với Mấm trắng (A alba) tạo quần xã Mấm – Đước Giai đoạn diễn khu vực rừng ngập mặn 24 tuổi trở lên Một số tiêu môi trường, thổ nhưỡng có thay đổi rõ ràng Tương ứng với thay đổi môi trường, Đước đôi (R apiculata) phát triển ưu so với Mấm trắng (A alba) tạo thành quần xã Đước – Mấm (R apiculata – A alba) -153.4 Diễn nguyên sinh Cồn Mới 3.4.1 Đặc điểm thủy triều, thổ nhưỡng Cồn Mới Thể Cồn Mới chặt, dạng thể bùn lỏng; dạng sét mềm lại có tỉ lệ lớn Cồn Mới (50%) 3.4.2 Đa dạng loài cấu trúc rừng ngập mặn Cồn Mới 3.4.2.1 Thành phần loài thực vật ngập mặn Cồn Mới Kết khảo sát cho thấy có 06 loài ngập mặn thực thuộc họ ở Cồn Mới Ơ rơ tím (A ilicifolius) tìm thấy khu vực nghiên cứu không nằm ô tiêu chuẩn 3.4.2.2 Đa dạng loài Cồn Mới Mấm trắng (A alba) Cồn Mới chiếm ưu tuyệt IVI 75,68%, lồi cịn lại có số IV thấp 3.4.2.3 Cấu trúc rừng ngập mặn Cồn Mới Mật độ trung bình 3.228 ± 696 cây/ha, đường kính trung bình cá thể 7,6 ± 4,1 cm, chiều cao trung bình 7,4 ± 2,7 m 3.4.3 Phân bố loài thực vật ngập mặn Cồn Mới Các cá thể lồi Mấm trắng (A alba), Đước đơi (R apiculata) Vẹt trụ (B cylindrica) ln có xu hướng phân bố theo đám Phân tích phân bố theo nhóm lồi (mức tương đồng 40%) cho thấy Đước đôi (R apiculata) Vẹt trụ (B cylindrica) phân bố nhau, lồi cịn lại khơng tạo thành nhóm loài 3.4.4 Ảnh hưởng thủy triều thổ nhưỡng đến phân bố của thực vật ngập mặn Cồn Mới 3.4.4.1 Ảnh hưởng thủy triều đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Mới: Đã phân tích phân bố lồi ưu theo chế độ ngập triều (Hình 3.21) -163.4.4.2 Ảnh hưởng thể đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Mới: Mấm trắng (A alba) phân bố rộng dạng thể nền, Đước đôi (R apiculata) tập trung thể sét mềm sét cứng (Hình 3.22) 3.4.4.3 Ảnh hưởng đặc tính thổ nhưỡng đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Mới Kết phân tích PCA cho thấy: Mấm trắng (A alba) phát triển nơi có độ mặn cao pH thấp Ngược lại, loài Vẹt tách (B parviflora), Vẹt trụ (B cylindrica) lại xuất nơi có độ mặn thấp pH cao 3.4.5 Trữ lượng carbon Cồn Mới Lượng carbon sinh khối mặt đất trung bình 60,33 ± 19,76 tấn/ha, chiếm tỉ lệ lớn 73% Lượng carbon tích tụ đất trung bình 90,19 ± 19,03 tấn/ha 3.5 Diễn nguyên sinh Cồn Ông Trang Các cồn hình thành Cửa Ông Trang bao gồm Cồn Trong, Cồn Ngoài Cồn Mới, gọi chung Cồn Ông Trang 3.5.1 Đặc điểm thủy triều, thổ nhưỡng Cồn Ông Trang 3.5.1.1 Độ cao địa hình Cồn Ơng Trang Độ cao địa hình dao động khoảng 0,6 – 1,1 m 3.5.1.2 Chế độ ngập triều Cồn Ông Trang Khu vực ngập triều thường xuyên ngập triều thấp chiếm tỉ lệ lớn (lần lượt 34% 35%) 3.5.1.3 Đặc tính thổ nhưỡng Cồn Ơng Trang a Phân loại thể Cồn Ông Trang Thể bùn chặt sét mềm chiếm tỉ lệ lớn khu vực nghiên cứu Tuy nhiên, có khác biệt cồn b Thành phần giới đất Cồn Ông Trang Hàm lượng sét Cồn Ông Trang cao (39,6 – 59,3%) -17c Các tiêu tính chất thổ nhưỡng khác khu vực nghiên cứu Giá trị pH nước đất đo khu vực dao động mức trung bình Độ mặn trung bình 34,85 ± 6,42‰ Hàm lượng trung bình (%) nitrogen, phosphor kali cồn nhìn chung khơng có dao động hai tầng đất 3.5.2 Đa dạng loài thực vật cấu trúc rừng ngập mặn Cồn Ông Trang 3.5.2.1 Thành phần lồi thực vật ngập mặn Cồn Ơng Trang Rừng ngập mặn Cồn Ơng Trang có 11 lồi ngập mặn thực thuộc họ Trong đó, có lồi tìm thấy khu vực nghiên cứu không nằm ô tiêu chuẩn Theo kết khảo sát, họ Đước (Rhizophoraceae) chiếm tỉ lệ lớn (52,04%), họ Ơ rơ (Acanthaceae) 46,82% 3.5.2.2 Chỉ số giá trị quan trọng lồi thực vật ngập mặn Cồn Ơng Trang Hai lồi ưu Cồn Ơng Trang Mấm trắng (A alba) Đước đôi (R apiculata) với số giá trị quan trọng 44,07 42,73 3.5.2.3 Các số đa dạng sinh học Cồn Ông Trang Chỉ số đa dạng Shannon-Wiener dao động từ 0,38 đến 0,6 cho thấy rừng ngập mặn khu vực nghiên cứu có độ đa dạng thấp Chỉ số ưu Simpson nghiên cứu tương đối dao động từ 0,64 đến 0,78 chứng tỏ quần xã có nhiều loài ưu 3.5.2.4 Cấu trúc rừng ngập mặn Cồn Ơng Trang Mật độ cá thể trung bình Cồn Ông Trang 2.746 ± 887 cây/ha Tuy nhiên, mật độ rừng có khác gữa cồn -18Phân bố N – Dbh có dạng lệch trái giảm theo hướng tăng cấp đường kính (Hình 3.30 a) Phân bố số lượng cá thể theo cấp chiều cao khác cồn (Hình 3.30 b) 3.5.3 Phân bố lồi thực vật ngập mặn Cồn Ông Trang 3.5.3.1 Kiểu phân bố lồi Cồn Ơng Trang Các lồi thực vật khu vực nghiên cứu có hai kiểu phân bố phân bố ngẫu nhiên phân bố theo đám 3.5.3.2 Phân bố theo nhóm lồi thực vật ngập mặn Cồn Ơng Trang Phân tích hệ số tương đồng cho thấy nhóm có hệ số tương đồng cao Mấm trắng (A alba) Đước đôi (R apiculata) Ở mức tương đồng 40%, khu vực Cồn Ơng Trang có Đước đơi (R apiculata) Mấm trắng (A alba) tạo thành nhóm; Cịn mức tương đồng 20%, quần xã thực vật Cồn Ông Trang chia thành nhóm, có Bần trắng (S alba) xuất riêng lẻ 3.5.4 Ảnh hưởng thủy triều thổ nhưỡng đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Ông Trang 3.5.4.1 Ảnh hưởng thủy triều đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Ông Trang Sự phân bố loài theo chế độ triều sau: Mấm trắng (A alba) phân bố chủ yếu khu vực có chế độ ngập triều thường xuyên ngập triều thấp; Đước đơi (R apiculata) có mặt khu vực ngập triều thấp trung bình; Vẹt tách (B parviflora) xuất chủ yếu khu vực có chế độ ngập triều trung bình 3.5.4.2 Ảnh hưởng thể đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Ơng Trang Mấm trắng (A alba) thích nghi tốt thể bùn lỏng, bùn mềm bùn chặt; Đước đôi (R apiculata) chủ yếu phân bố -19bùn chặt sét mềm; Vẹt tách (B parviflora) phân bố tập trung thể sét mềm 3.5.4.3 Ảnh hưởng đặc tính thổ nhưỡng đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Ông Trang Kết phân tích PCA cho thấy độ mặn cao, pH hàm lượng nitrogen thấp quần xã hỗn giao Mấm trắng – Đước đôi (A alba – R apiculata) chiếm ưu Ngược lại, tạo điều kiện cho phát triển quần xã hỗn giao Đước đôi – Mấm trắng 3.5.5 Diễn thành phần lồi thực vật Cồn Ơng Trang Thành phần lồi thực vật ngập mặn Cồn Ơng Trang thay đổi theo thời gian Mấm trắng (A alba) thay dần Đước đôi (R apiculata) Vẹt tách (B parviflora) quần xã, song song nhiều loài thực vật ngập mặn khác xuất biến dần theo tiến trình diễn rừng ngập mặn Tổng hợp số liệu phân tích ba cồn, xác định IVI lồi theo giai đoạn hình thành, thể Bảng 3.44 3.5.6 Diễn cấu trúc rừng Cồn Ông Trang Mật độ cá thể giảm dần theo giai đoạn; Trong đó, đường kính chiều cao trung bình cá thể tăng rõ ràng theo thời gian hình thành Phân bố số theo cấp kính cấp chiều cao giai đoạn khu vực nghiên cứu tính tốn 3.5.7 Tích tụ carbon theo giai đoạn Cồn Ông Trang 3.5.7.1 Sinh khối trữ lượng carbon Cồn Ông Trang a Sinh khối rừng ngập mặn Cồn Ông Trang Tổng sinh khối khu vực nghiên cứu dao động từ 186,99 tấn/ha đến 423,43 tấn/ha Sinh khối mặt đất thấp sinh khối mặt đất Sinh khối mặt đất có khác biệt cồn -20b Lượng carbon tích tụ sinh khối thực vật thân gỗ Lượng carbon tích tụ sinh khối gỗ mặt đất cao carbon sinh khối mặt đất, chiếm 73 – 74% Lượng carbon tích tụ sinh khối có khác biệt khu vực nghiên cứu c Lượng carbon tích tụ đất tầng – 60 cm Lượng carbon tích tụ đất dao động từ 41,292 ± 12,14 tấn/ha tầng – 20 cm đến 80,978 ± 26,31 tấn/ha tầng 20 – 60 cm d Lượng carbon tích lũy bể chứa Lượng carbon tích lũy bể chứa tăng dần khu vực có thời gian hình thành sớm hơn; tăng giảm lại diễn không đồng khác bể chứa (Hình 3.42) Carbon tích lũy sinh khối tăng nhanh so với carbon tích lũy đất 3.5.7.2 Tích tụ carbon theo giai đoạn Cồn Ông Trang Trữ lượng có thay đổi theo giai đoạn Nhìn chung, lượng carbon tích tụ sinh khối không khác biệt hai giai đoạn đầu, tăng dần giai đoạn sau (1979 – 1992) cao giai đoạn 1962 – 1979; sau đó, giảm giai đoạn rừng nhiều tuổi 3.5.8 Sơ đồ diễn nguyên sinh Cồn Ông Trang Q trình diễn Cồn Ơng Trang sau: Giai đoạn giai đoạn đầu hình thành rừng ngập mặn, từ – 12 năm tuổi Trong giai đoạn này, Mấm trắng (A alba) phát tán đến bám trụ vào vùng đất hình thành Chế độ ngập triều thường xuyên, thể bùn lỏng, pH thấp độ mặn tương đối cao tạo điều kiện cho Mấm trắng (A alba) phát triển tạo hệ Gần cuối pha có xuất Đước đơi (R apiculata) có mặt rải rác số lồi khác Bần trắng (S alba) Giai đoạn giai đoạn trình diễn thế, từ rừng 12 đến 54 năm tuổi Độ cao địa hình khu vực nâng -21cao dần, mơi trường có thay đổi Cụ thể đất rừng bị ngập triều thấp; thể tương đối chặt với kiểu bùn chặt chiếm ưu thế, pH đất tăng lên, độ mặn giảm dần Chính thay đổi tạo điều kiện cho Đước đôi (R apiculata) Vẹt tách (B parviflora) phát triển dần xâm nhập vào quần thể Mấm trắng (A alba) Vào cuối giai đoạn này, đất rừng ngập triều trung bình, thể sét mềm, Đước đơi (R apiculata) chiếm ưu hoàn toàn so với Mấm trắng (A alba) Giai đoạn rừng hình thành 54 năm Trong giai đoạn này, rừng cịn bị ngập triều trung bình, thể chủ yếu sét mềm, pH khoảng 6,91 ± 1,06, độ mặn trung bình 31,88 ± 2,10 ‰ Khơng diện Mấm trắng (A alba) mà có Đước đơi (R apiculata) Vẹt tách (B parviflora) hỗn giao với Trong quần xã hỗn giao này, có xuất Mấm đen (A officinalis) Hình 3.44 Diễn ngun sinh Cồn Ơng Trang -22KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Các cồn cửa Ơng Trang bao gồm Cồn Trong, Cồn Ngồi Cồn Mới gọi chung Cồn Ông Trang Kết phân tích liệu đồ ảnh vệ tinh phân chia cồn thành khu vực có thời gian hình thành khác với khu vực Cồn Trong, khu vực Cồn Ngoài khu vực Cồn Mới Quá trình diễn nguyên sinh cồn diễn theo giai đoạn đặc điểm khác Phân tích trình diễn ngun sinh Cồn Ơng Trang theo giai đoạn xác định thay đổi cấu trúc thành phần loài diễn tương ứng với biến động nhân tố sinh thái bao gồm địa hình nâng cao dần, thay đổi chế độ triều thể đặc tính thổ nhưỡng khác Cùng với thay đổi thành phần lồi ưu thế, có nhiều lồi thực vật ngập mặn xuất biến theo giai đoạn q trình diễn Cồn Ơng Trang Cấu trúc đa dạng, phân bố loài thực vật ngập mặn trữ lượng carbon Cồn Ông Trang thay đổi theo thời gian chịu tác động yếu tố môi trường Kiến nghị Do thời gian điều kiện thực luận án có hạn, kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu số nội dung sau: - Bố trí ô định vị để theo dõi, thu thập số liệu dài hạn - Tăng số lượng mẫu phân tích tiêu hàm lượng N, P, K, lấy mẫu đất tầng sâu hơn, nghiên cứu thêm lượng carbon vật rơi rụng, chết - Theo dõi thêm yếu tố môi trường khác nhiệt độ, lượng mưa, tác động dịng chảy sơng Cửa Lớn - Nghiên cứu tái sinh -23NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Luận án xác định diện tích khu vực Cồn Ơng Trang có thời gian hình thành khác theo giai đoạn trình diễn Luận án phân tích hình thành đặc điểm rừng ngập mặn Cồn Ông Trang mối quan hệ với sinh cảnh chế độ ngập triều, địa hình, đất đai Trên sở đó, mơ q trình diễn nguyên sinh rừng ngập mặn Cồn Ông Trang tương ứng với biến động nhân tố sinh thái Luận án đóng góp thêm liệu khoa học sinh thái rừng ngập mặn Cồn Ông Trang bao gồm đặc điểm yếu tố môi trường, thổ nhưỡng; phân bố loài, quần xã thực vật ngập mặn theo yếu tố thổ nhưỡng, thủy triều, địa hình; đa dạng loài thực vật cấu trúc rừng ngập mặn ba cồn theo giai đoạn hình thành khác nhau; sinh khối trữ lượng carbon Cồn Ông Trang theo thời gian -24DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Lư Ngọc Trâm Anh, Võ Hồng Anh Tuấn, Viên Ngọc Nam (2017), Tích tụ bon rừng ngập mặn Cồn Trong, VQG Mũi Cà Mau theo giai đoạn, Tạp chí NN&PTNT, 321, 143-148 Lư Ngọc Trâm Anh, Võ Hoàng Anh Tuấn, Viên Ngọc Nam (2017), Trữ lượng bon đất rừng ngập mặn cồn VQG Mũi Cà Mau, Tạp chí Rừng & Mơi trường, 83, 38-41 Lư Ngọc Trâm Anh, Võ Hoàng Anh Tuấn, Viên Ngọc Nam, Nguyễn Thị Hải Lý, Nguyễn Phan Minh Trung (2017), Dẫn liệu ban đầu tích tụ carbon sinh khối rừng ngập mặn Cồn Ngoài, huyện Ngọc Hiển, tỉnh Cà Mau, Hội nghị Khoa học toàn quốc Sinh thái Tài nguyên sinh vật lần thứ 7, 1539-1543 Lư Ngọc Trâm Anh, Viên Ngọc Nam Dương Đức Thành (2017), Phân bố thực vật rừng ngập mặn Cồn Ngoài, huyện Ngọc Hiển, tỉnh Cà Mau, ECSS-2017, 474-482 Lư Ngọc Trâm Anh, Viên Ngọc Nam, Nguyễn Thị Phương Thảo, Nguyễn Thị Hải Lý (2018), Ảnh hưởng số đặc tính thổ nhưỡng đến phân bố thực vật ngập mặn Cồn Trong, Cửa Ông Trang, huyện Ngọc Hiển, tỉnh Cà Mau, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 54 (Số chuyên đề: Nông nghiệp), 75-80 ... loại diễn thế: Quá trình diễn phân loại thành diễn nguyên sinh diễn thứ sinh diễn phân hủy 1.4.2 Diễn rừng ngập mặn 1.4.2.1 Lý thuyết diễn rừng ngập mặn Diễn rừng ngập mặn ví dụ đặc sắc diễn nguyên. .. vật cấu trúc rừng ngập mặn Cồn Ông Trang 3.5.2.1 Thành phần loài thực vật ngập mặn Cồn Ông Trang Rừng ngập mặn Cồn Ông Trang có 11 lồi ngập mặn thực thuộc họ Trong đó, có lồi tìm thấy khu vực nghiên... Hệ sinh thái rừng ngập mặn Mũi Cà Mau chủ yếu hình thành từ phù sa sơng [18] Khu vực Cồn Ông Trang (thuộc Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau) vùng bồi tụ tự nhiên [28] bao gồm cồn (Cồn Ngoài, Cồn Trong Cồn