6. Bố cục của luận án
1.5. Thảo luận chung
Đến nay, những lý giải và phân tích về nguyên nhân thành công nhiều hay ít
và cơ chế của quá trình phục hồi RNM bằng con đường tự nhiên vẫn còn nhiều hạn chế chưa được làm sáng tỏ. Thông qua những phân tích ở các tiểu mục trên có thể
thấy rằng, việc phục hồi RNM bằng quá trình tái sinh tự nhiên không thông qua các hoạt động trồng rừng, nhất là ở các bãi bồi, phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của trụ mầm/hạt giống, thời gian phát tán của trụ mầm và các điều kiện cần thiết để cây con có thể thiết lập tái sinh (neo đậu) trên nền đất và tiếp tục quá trình tái sinh.
31
Các nghiên cứu về quá trình thiết lập tái sinh của các loài CNM cung cấp cơ
sở khoa học quan trọng vào sự thành công ban đầu của quá trình phục hồi RNM. Trong những năm qua, hướng nghiên cứu này đã nhận được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới, một số thí nghiệm đối với một số loài thực vật ngập mặn
ở các vùng sinh thái khác nhau đã được thử nghiệm tại một số nước như: Panama,
Sri Lanka, Australia, Singapore,... Kết quả của những nghiên cứu thử nghiệm đó là bài học quý cho những nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về vấn đề này, giải đáp
những câu hỏi liên quan đến định lượng khoảng an toàn cho CNM trong các điều kiện sinh thái, môi trường ở Việt Nam. Đây là những thông tin rất quan trọng và cần thiết để xác định giải pháp nâng cao hiệu quả hoạt động phục hồi các HST RNM.
Với tầm quan trọng về vai trò sinh thái cũng như giá trị kinh tế, xã hội của mình, VQG Xuân Thủy đã nhận được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Nhiều kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng đã được công bốnhư: hiện trạng hệđộng thực vật tại VQG Xuân Thủy; các tác nhân gây mất rừng, ảnh hưởng đến hệ sinh thái RNM của khu vực; ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS cho công tác theo dõi, quản lý, bảo vệ rừng; khảnăng tích lũy carbon trong RNM đặc điểm điều kiện lập địa, khảnăng sinh trưởng của thực vật ngập mặn,... Tuy nhiên, để công tác phục hồi rừng được hiệu quảhơn thì một sốcăn cứ khoa học cho phục hồi RNM như: đặc
điểm cấu trúc rừng, đặc điểm tái sinh của một số loài CNM chủ yếu hay tác động
của một số nhân tố sinh thái tới sự thiết lập tái sinh tự nhiên ở RNM cần được nghiên cứu bổ sung.
32
Chương 2. NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁPVÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊNCỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu
2.1.1. Hiện trạng, biến động diện tích, chất lượngcủa rừng ngập mặn
- Hiệntrạngrừng ngập mặn tại khu vực nghiên cứu;
- Biến động diện tích và chất lượng của rừng ngập mặn;
2.1.2. Đặc điểm cấu trúc của cácquần xã thực vật ngập mặnchủ yếu
- Đặc điểmcấu trúc tầng cây cao của các quần xã thực vật ngập mặn chủ yếu;
- Đặc điểm tái sinh tự nhiên của các quần xã thực vật ngập mặn chủ yếu;
- Ảnh hưởng một số nhân tố tới phân bố của các loài cây ngập mặn.
2.1.3. Khả năng thiết lập tái sinhcủa một số loài cây ngập mặn chủ yếu
- Sự thay đổi kích thước và khốilượng của trụ mầm/quảở 3 loài cây ngập mặn;
- Đặc điểm phát triển rễ và lá của cây tái sinhở 3 loài cây ngập mặn; - Sựthiết lập tái sinh của 3 loài cây ngập mặn;
- Mô hình đánh giá nhân tố ảnh hưởng tới sự thiết lập tái sinh của 3 loài cây
ngập mặn.
2.1.4. Đề xuất một số giải pháp phục hồi và phát triển rừng ngập mặn
- Cơ sở đề xuất giải pháp;
- Giải pháp phục hồi và phát triển rừng ngập mặn.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Quan điểm và phương pháp luận nghiên cứu
Phục hồi RNM là sự tái tạo thảm thực vật ngập mặn ở những nơi trước đây
rừng đã tồn tại. Phục hồi RNM được tiến hành dựa trên kỹ thuật phục hồi HST,
nhằm mục đích thúc đẩy khả năng tái sinh tự nhiên và thích ứng của các HST đã bị
suy thoái, hư hại hoặc bị phá hủy”. Do các tác động môi trường là mối đe dọa
thường trực và luôn thay đổi, nên để khôi phục thành công một hệ sinh thái không
chỉ có nghĩa là phục hồi lại tình trạng cũ của nó mà còn phải tăng cường năng lực
thích ứng với sự thay đổi theo thời gian (SER, 2010) [99]. Quá trình phục hồi RNM
bị ảnh hưởng với các nhân tố sinh thái, môi trường bao gồm: Thủy triều, độ mặn,
33
giá bằng sựphục hồi của lớp CTS thông qua quá trình diễn thế thứ sinh tự nhiên mà
không cần trồng rừng. Trong nhiều trường hợp, phục hồi rừng bằng phương pháp
trồng rừng từ cây con không thành công nên giải pháp trồng rừng chỉ nên xem xét
khi tái sinh tự nhiên không đạt được mục tiêu và khi đó trồng rừng là biện pháp cuối
cùng. Việc tiến hành các nghiên cứu thí nghiệm sinh thái về khả năng tái sinh tự nhiên của một số loài CNM chủ yếu kết hợp với điều kiện tự nhiên của khu vực là
cơ sở để đề xuất các giải pháp phục hồi RNM không chỉtheo hướng thuận tự nhiên
mà còn có thể vận dụng trong phục hồi rừng nhân tạo.
Như vậy, đối với HST rừng, cụ thể là HST RNM thì cách tiếp cận đểphục hồi
sinh thái phải dựa vào quan điểm chủ đạo là tận dụng tối đa năng lực tự tái sinh trong điều kiện có sự can thiệp của con người.
Phục hồi rừng theo quan điểm của (Mudappa và Raman, 2010) [78] có nghĩa
là hướng tới mục tiêu phục hồi lại các chức năng sinh thái của môi trường sống
dần được khôi phục gần như môi trường sống ban đầu. Theo quan điểm này, để
đánh giá được khả năng phục hồi RNM theo hướng gần với tự nhiên nhất thì năng
lực tái sinh của rừng trong mối liên hệ với các yếu tố môi trường như: chế độ thủy
triều, độ mặn, độ cao thể nền,... và con người được coi là thước đo quan trọng thông qua các chỉ tiêu như nhân tố ảnh hưởng tới sự phân bố, thành phần loài
CTS, mật độ,...
Trong nghiên cứu này, sự phục hồi của QXTVNM khu vực VQG Xuân Thủy
được đánh giá thông qua đặc điểm tái sinh tự nhiêndưới tán, tái sinh bãi bồi bằng
việc quan sát trên các tuyến điều tra, sự xuất hiện hay vắng bóng của lớp CTS ở
các tuyến điều trakhác nhau được xem xét dựa trên sự tương tác qua lại, phân tích
ảnh hưởng của các nhân tố môi trường tới sự xuất hiện của lớp CTS, trên cơ sở đó
tiến hành các thí ngiệm mô phỏng điều kiện tự nhiên nghiên cứu sự thiết lập tái
sinh của một số loài CNM chủ yếu ở những môi trường độ mặn, chế độ phơi bãi
34
Hình 2.1. Sơ đồ quá trình nghiên cứu
2.2.2. Phương pháp thu thập số liệu
2.2.2.1. Phương pháp đánh giá hiện trạng, biến động diện tích, chất lượng của
RNM tại khu vực nghiên cứu
a) Phương pháp đánh giá hiện trạng về diện tích rừng ngập mặntại khu vực
Nghiên cứu sử dụng phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh, kết hợp điều tra kiểm chứng ngoài thực địa để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng tại thời điểm năm 2019.
Bản đồ hiện trạng rừng thể hiện được diện tích, phân bố QXTVNM. Các phần mềm
được sử dụng để xây dựng bản đồ gồm: eCognition 8.7, ArcGIS 10.4, Mapinfor 15.0.
Các bước xây dựng bản đồ hiện trạng bao gồm:
1)Chuẩn bị và thu thập các loại bản đồ hiện trạng rừng, ảnh vệ tinh SPOT, Landsat, Sentinal chụp năm 2019 của khu vực;
35
2)Điều tra, thu thập các mẫu khóa ảnh, mỗi điểm mẫu khóa ảnh (mẫu ảnh) gồm
một đối tượng (object) trên ảnh vệ tinh và một điểm mẫu đối tượng (trạng thái) tương ứng tại thực địa có cùng tọa độ;
3)Sử dụng ảnh vệ tinh, mẫu khóa ảnh để giải đoán tạm thời theo phương pháp
phân loại có kiểm định bằng phần mềm eCognition;
4)Giải đoán chi tiết các trạng thái bằng phương pháp chuyên gia đồng thời kết
hợp với các tài liệu hỗ trợ, các biệnpháp tăng cường chất lượng ảnh để xác định các
đối tượng chưa rõ ràng;
5)Điều tra, hiệu chỉnh ngoài thực địa tại những khu vực mà giải đoán ảnh bằng
phương pháp chuyên gia cũng không xác định rõ.Các yếu tố nội dung nếu có sự thay
đổi giữa ảnh và thực địa thì được chỉnh sửa, bổ sung trực tiếp lên bình đồ ảnh;
Hoàn thiện và biên tập bản đồ hiện trạng bằng cách chồng xếp các lớp bản đồ thủy văn, giao thông, địa hình, ký hiệu và biên tập bản đồ hiện trạng rừng năm 2019.
b) Phương pháp đánh giá biến động diện tích, chất lượng rừng ngập mặn theo thời gian tại khu vực nghiên cứu
* Đánh giá biến động rừng ngập mặn
Sử dụng phương pháp đánh giá biến động có sự kết hợp giữa viễn thám và
GIS: Để đánh giá biến động tại các thời điểm từ năm 2005 đến năm 2019. Nguyên tắc đánh giá biến động của hai thời điểm là dựa vào bảng ma trận biến động:
Bảng 2.1. Ma trận biến động diện tích RNM giữa hai thời điểm
Trạng thái Năm …. L1 L2 … Tổng Năm …. L1 L1.1 L2.1 … … L2 L1.2 L2.2 … … … … … … … Tổng … … … …
Trên ma trận, theo cột và theo hàng là tên các trạng thái đã được phân loại tại 2 thời điểm. Theo đường chéo là các đơn vị không có sự biến động, còn lại là những biến động chi tiết của từng trạng thái.
36
Nghiên cứu xây dựng bản đồ hiện trạng rừng các năm 2005, 2007, 2009, 2011,
2013, 2015, 2017 và 2019 dựa vào ảnh vệ tinh đa thời gian LANDSAT. Số lượng
và đặc điểm của các ảnh vệtinh được trình bày tại Phụ lục 02.
* Đánh giá chất lượng rừng ngập mặn theo thời gian
Trong nghiên cứu này, các ảnh vệ tinh LANDSAT được sử dụng đểđánh giá
chất lượng của RNM trong khoảng thời gian từ năm 2005 - 2019 (Phụ lục 02). Chỉ
số thực vật khác biệt chuẩn hóa (NDVI) (Tucker, 1979) [106], chỉ số thực vật tăng
cường (EVI) (Huete và cộng sự, 2002) [62] trích xuất từảnh Landsat được sử dụng
để đánh giá chất lượng RNM. Chỉ số NDVI truy xuất thông tin về chất diệp lục (chlorophyl) và sinh khối thực vật, chỉ số EVI tương tự như NDVI nhưng rất hữu ích ở những vùng nhiệt đới vì nó hạn chế những sai số do tác động của khí quyển. Chỉ số NDVI, EVI được xác định trên tất cả các ảnh vệ tinh có chất lượng cao cho khu vực nghiên cứu trong khoảng 2005 - 2019.
Trong đó: ρNIR, ρred, ρblue lần lượt là phổ phản xạ của kênh cận hồng ngoại,
kênh đỏ và kênh xanh da trời. Ở công thức này giá trị NDVI và EVI có giá trị từ -1
đến 1 và có thể được giãn tuyến tính. Giá trị NDVI thấp thể hiện nơi đó phản xạ tia cận hồng ngoại (NIR – Near infrared) và tia nhìn thấy (Vi – visible) gần bằng nhau,
nghĩa là khu vực đó độ phủ thực vật thấp (cây có hàm lượng chlorophyl và sinh khối thấp) và ngược lại chỉ số NDVI sẽ có giá trị thấp ở khu vực không có rừng hoặc rừng chất lượng thấp.
Các điểm kiểm chứng được lựa chọn đểxác định biến động. Để hạn chế sai số
chủ quan trong việc xác định điểm kiểm chứng, chúng được upload lên trên bản đồ
Google earth với độ phân giải cao để xác định xem liệu điểm đó có nằm trên một diện tích đồng nhất đủ lớn hay không. Khi đã xác định được tình trạng đồng nhất về
37
xung quanh pixel chứa điểm kiểm chứng được xác định. 6 điểm xung quanh được thiết kế tạo thành một hình lục giác, cách đều điểm kiểm chứng 30 m để đảm bảo chúng không nằm trên cùng một điểm ảnh (pixel image). Điều này tránh các sai số
chủ quan của nhà nghiên cứu trong quá trình chọn điểm kiểm chứng, đảm bảo các
điểm kiểm chứng này đại diện cho một khu vực đủ rộng và đồng nhất về trạng thái.
Sốlượng điểm kiểm chứng là 48 điểm, trong đó có 12 điểm không có rừng, 36 điểm
có rừng.
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí các điểm kiểm chứng tại VQG Xuân Thủy
Ghi chú: Điểm hình vuông là khu vực không có rừng hoặc rải rác cây tái sinh; điểm hình tròn là khu vực có rừng
Giá trị NDVI, EVI được trích xuất cho tất cả 7 pixel, sau đó tính trung bình
38
trên ảnh vệtinh được cung cấp bởi Cục địa chất khoáng sản Mỹvà đã tính toán sẵn chỉ số NDVI (https://espa.cr.usgs.gov/) [120].
Dựa vào trạng thái đã giải đoán tại thời điểm năm 2019 để phân loại các điểm kiểm chứng thành 2 nhóm: Nhóm có rừng và nhóm không có rừng (đất trống ngập mặn hoặc đất có cây gỗ tái sinh ngập mặn). Nghiên cứu sử dụng 48 điểm kiểm chứng phân bố trên diện tích VQG Xuân Thủy. Sau khi lọc bỏ những điểm nghi ngờ (bị mây che phủ, ảnh hưởng của mặt nước), nghiên cứu chọn lọc ra 24 điểm để đưa vào phân tích (bao gồm 08 điểm không có rừng, 16 điểm có rừng). Trong các điểm có rừng có 8 điểm tại khu vực Bãi Trong (đại diện cho vùng đệm), 8 điểm tại khu
vực Cồn Ngạn, Cồn Lu (đại diện cho khu vực vùng lõi VQG). Sau đó, các chỉ số
NDVI, EVI sẽđược phân tích theo thời gian từnăm 2005 - 2019 để xem xét mức độ
biến đổi của các giá trị này. Theo Chen và cộng sự, (2015) [38], Xiao và cộng sự, (2009) [117] chỉ số NDVI > 0,3, EVI > 0,2 được xác định là rừng. Đồng thời hai giá trị này càng cao thì chất lượng rừng càng tốt và ngược lại.
2.2.2.2. Đặc điểm cấu trúc của các quần xã thực vật ngập mặn chủ yếu
a) Đặc điểm cấu trúc
- Thiết kế tuyến điều tra
Nghiên cứu đã tập trung vào các QXTVNM tại khu vực chịu tác động của thủy triều, tiến hành điều tra sơ thám khu vực này, đánh giá sơ bộ về đặc điểm tự
nhiên, địa hình, thổ nhưỡng, loài CNM,... Dựa trên bản đồ hiện trạng, 10 tuyến điều
tra được thiết lập (Thông tin chi tiết 10 tuyến điêu tra tại Phụ lục 03), trên các tuyến
điều tra, sử dụng phương pháp điều tra điểm trung tâm (the point - centred quarter
method) (Snedaker và cộng sự, 1984) [97] kết hợp phương pháp lập ô dạng bản để đánh giá sự thay đổi cấu trúc rừng dọc theo tuyến điều tra.
39
Hình 2.3. Sơ đồ 10 tuyến điều tra tại VQG Xuân Thủy (T1÷T10)
- Thành phần tầng cây cao:
+ Phương pháp điều tra theo điểm trung tâm (áp dụng cho tầng cây cao)
Trên mỗi tuyến, chọn các điểm cách nhau 1 - 2 mét, tại mỗi điểm kẻ một
đường vuông góc với tuyến điều tra để tạo thành 4 góc vuông (Hình 2.4), đánh số
thứ tự các góc vuông theo chiều kim đồng hồ lần lượt từ 1 đến 4, tại mỗi góc vuông xác định cây gần nhất tới điểm trung tâm và đo đếm các chỉ số (khoảng cách từ cây tới điểm trung tâm, loài cây, chiều cao vút ngọn, đường kính thân, đường kính tán,
chất lượng cây và tình hình sâu bệnh hại). Chi tiết cách đo tầng cây cao (TCC) tại
các điểm trung tâm như sau:
+ Đo chiều cao cây (chiều cao vút ngọn: HVN): đo trực tiếp bằng thước nhựa gập
40
RNM
Bãi bồi
+ Đo đường kính cây (thường đo tại vị trí nằm trên bạnh gốc cây: D0.0): đo trực
tiếp thước kẹp Palme điện tử có độ chính xác đến mm. Khi đo đường kính gốc với từng loài tại khu vực nghiên cứu: Loài Đước vòi: D0.0 tại phía trên của rễ chống; Loài
Trang: D0.0 đo tại vị trí ngay trên của bạnh vè; Loài Mắm biển, Bần chua, Vẹt dù, Sú:
Đo cách mặt đất 3cm (trước phần phân cành nhánh).
Hình 2.4. Tuyến điều tra và phương pháp điều tra theo điểm trung tâm
+ Xác định độ tàn che: Tại mỗi điểm trên tuyến điều tra, chụp theo phương
thẳng đứng 01 bức ảnh, ảnh chụp tại vị trí trung tâm của điểm điều tra, để xác
định độ tàn che bằng phần mềm Gap Light Analysis..
- Thành phần tầng cây tái sinh
+ Trên các tuyến điều tra, tại các điểm, tiến hành lập các ô dạng bản (ODB) để