Tổng quan luận án
Đề tài luận án tiến sĩ: "Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên và phục hồi thảm thực vật ngập mặn khu vực quanh đảo Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh" thuộc chuyên ngành Lâm học (hướng nghiên cứu Lâm sinh và Sinh thái rừng ngập mặn).
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Hệ sinh thái rừng ngập mặn (HST RNM) giữ vai trò quan trọng về môi trường và kinh tế - xã hội ở vùng cửa sông ven biển nhiệt đới. Thảm thực vật ngập mặn (TTVNM) tại xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh là hệ sinh thái tiêu biểu cho tiểu khu 1 (khu vực từ Móng Cái đến Cửa Ông) thuộc khu vực I ven biển Đông Bắc (từ Mũi Ngọc đến mũi Đồ Sơn) theo phân vùng sinh thái của Phan Nguyên Hồng (1991). Khu hệ thực vật ở đây mang tính đặc trưng với các loài cây ngập mặn chịu mặn cao, không có các loài ưa nước lợ điển hình, gồm các loài phổ biến như Đâng (Rhizophora stylosa Griff.), Vẹt dù (Bruguiera gymnorrhiza (L.) Savigny), Trang (Kandelia obovata Sheue, Liu & Yong).
Trong thời gian qua, các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất để khai thác và nuôi trồng thủy sản, đã làm diện tích TTVNM tự nhiên tại khu vực này bị tàn phá, thu hẹp và suy giảm chất lượng. Trong khi phục hồi rừng bằng phương pháp trồng nhân tạo đòi hỏi chi phí lớn và thường gặp khó khăn ở các lập địa phức tạp, phục hồi thông qua tái sinh tự nhiên giúp rừng duy trì cấu trúc loài bản địa, nâng cao khả năng chống chịu và tính bền vững sinh thái. Tuy nhiên, trước thời điểm nghiên cứu, các công trình khoa học tại miền Bắc nói chung và Đồng Rui nói riêng chưa có những đánh giá mang tính định lượng, dài hạn và có hệ thống về cơ chế duy trì đa dạng loài, động thái tái sinh dưới tán rừng và trong các lỗ trống tán rừng.
Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu tổng quát: Định lượng các thông tin, số liệu khoa học cần thiết về đặc điểm tái sinh tự nhiên và phục hồi TTVNM khu vực đảo Đồng Rui, phục vụ công tác phục hồi, phát triển và quản lý bền vững HST RNM tại địa phương.
- Mục tiêu cụ thể:
- Đánh giá được các đặc điểm tái sinh và phục hồi của TTVNM tại khu vực nghiên cứu.
- Đánh giá được hiện trạng cấu trúc và xu hướng biến động TTVNM khu vực nghiên cứu.
- Đề xuất được giải pháp phục hồi TTVNM khu vực quanh đảo Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Thảm thực vật ngập mặn khu vực quanh đảo Đồng Rui, được phân loại thành 13 quần xã thực vật ngập mặn (QXTVNM) tự nhiên và 01 QXTVNM nhân tạo (rừng trồng). Trọng tâm nghiên cứu là đặc điểm tái sinh tự nhiên và phục hồi của 13 QXTVNM tự nhiên.
- Phạm vi không gian: Không gian vùng triều và các bãi lầy ngập mặn quanh đảo Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh.
- Phạm vi thời gian: Nghiên cứu được triển khai trong thời gian 7 năm (từ tháng 12/2011 đến tháng 9/2018), chia thành 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1 (12/2011 - 02/2012): Nghiên cứu tài liệu, tổng hợp thông tin, hoàn thiện phương pháp và lập kế hoạch chi tiết.
- Giai đoạn 2 (03/2012 - 03/2018): Điều tra thu thập số liệu thực địa, xử lý và phân tích dữ liệu định lượng qua các năm (theo dõi định vị 6 năm).
- Giai đoạn 3 (03/2018 - 09/2018): Viết bài báo khoa học, hoàn thiện toàn văn luận án.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu trên thế giới
Vấn đề phân bố, cấu trúc, động thái tái sinh và giải pháp phục hồi RNM đã được nhiều tác giả quốc tế khảo sát:
- Quy mô phân bố và suy thoái toàn cầu: M. Spalding et al. (2010) trong cuốn World Atlas of Mangroves ghi nhận diện tích RNM toàn cầu còn lại khoảng 152.361 km² phân bố trên 10 khu vực, trong đó Đông Nam Á chiếm diện tích lớn nhất. Báo cáo FAO (2015) chỉ ra 7 quốc gia châu Á chiếm 30% diện tích RNM thế giới nhưng có tỷ lệ mất rừng hàng năm vượt quá 55% mức trung bình toàn cầu. Giri et al. (2015) ghi nhận tại Nam Á mất 92.135 ha RNM giai đoạn 2000–2012.
- Tái sinh tự nhiên và phục hồi rừng: A. Winata et al. nghiên cứu vai trò của chất nền đối với sự tái sinh của Dà (Ceriops tagal) và Cóc (Lumnitzera racemosa), đồng thời mô phỏng quá trình phục hồi Đước (Rhizophora apiculata) trên đầm tôm hoang hóa tại Thái Lan (ghi nhận 50% cây trồng chết do tỉa thưa tự nhiên và 38% cây mới xuất hiện từ tái sinh tự nhiên). Ferreira et al. (2015) so sánh phục hồi bằng trồng Đước đỏ (Rhizophora mangle) và tái sinh tự nhiên qua 5 năm, chỉ ra rừng tái sinh tự nhiên có độ phong phú loài cao hơn và đảm bảo tính bền vững sinh thái. Sillanpää et al. (2017) đánh giá rừng tái sinh sau khai thác ở Indonesia và xác định chu kỳ luân canh cần kéo dài 30–40 năm để phục hồi cấu trúc tương đương rừng gốc.
- Cấu trúc không gian và vi môi trường: Olagoke et al. ứng dụng phân tích mô hình điểm nghiên cứu cấu trúc tái sinh loài Đưng (Rhizophora mucronata); Kamruzzaman et al. (2017) khảo sát cấu trúc tái sinh tại Sundarbans, Bangladesh; Mohamed et al. (2008) tại Mombasa (Kenya) chỉ ra cây ngập mặn trưởng thành phân bố đồng đều trong khi tầng cây non phân bố theo nhóm; Amir (2009, 2012) tại Úc và Malaysia phân tích hiện tượng tái sinh lỗ trống tán do sét đánh trong rừng ngập mặn.
- Yếu tố sinh thái ảnh hưởng: V. Chapman (1977) phân tích ngưỡng nhiệt độ (tối thiểu 20°C, biên độ mùa không quá 10°C); C. Raunkiær (1934) phân tích vai trò lượng mưa; S. Aksornkoae (1996) xác định nồng độ mặn 10–30‰ tối ưu cho cây ngập mặn và phân loại nhóm chịu mặn; Mayer et al. (1965), Quarto (2007) nhấn mạnh mức độ ngập triều; Field (1998) phân tích đặc tính thể nền đất bùn.
Các hướng nghiên cứu tại Việt Nam
- Phân loại và phân bố thảm thực vật: Vũ Văn Cương (1964) phân chia thực vật rừng Sát thành nhóm nước mặn và nước lợ; Phan Nguyên Hồng và Hoàng Thị Sản (1984) thống kê hơn 80 loài thực vật ngập mặn Việt Nam; Lê Công Khanh (1986) phân loại 57 loài vào 4 nhóm độ mặn; Phan Nguyên Hồng (1991, 1999) xác lập hệ thống phân vùng RNM Việt Nam thành 4 khu vực, 12 tiểu khu và công bố danh mục thực vật ngập mặn gồm 77 loài (35 loài thực thụ, 42 loài tham gia).
- Kỹ thuật trồng và cải tạo rừng ngập mặn: Ngô Đình Quế (2003) nghiên cứu mật độ trồng hỗn giao tại Hải Phòng; Đỗ Xuân Phương (2006) thử nghiệm trồng rừng trên lập địa khó ở Bạc Liêu; Trần Thanh Cao (2006) phân tích khó khăn khi trồng Bần chua (Sonneratia caseolaris) tại Sóc Trăng; Đoàn Đình Tam (2012) phục hồi RNM trên các dạng lập địa khó khăn miền Bắc; Vũ Tấn Phương (2013) nghiên cứu mô hình trồng bổ sung Đước vòi (Rhizophora stylosa) để cải tạo rừng nghèo tại Quảng Ninh.
- Nghiên cứu tại khu vực Tiên Yên - Đồng Rui: Tổng cục Môi trường (2009–2011) lượng giá dịch vụ HST vịnh Tiên Yên; Hoàng Văn Tuấn và cộng sự (2012) đề xuất phân 7 vùng chức năng cho vịnh Tiên Yên; Tổng cục Thủy sản (2012) lập quy hoạch khu bảo tồn biển Tiên Yên - Hà Cối; Trần Ngọc Cường và Trần Huyền Trang (2010) đánh giá giải pháp quản lý rừng ngập mặn dựa vào cộng đồng; Đinh Thanh Giang (2010, 2016) thử nghiệm trồng Đước vòi, Mắm biển, Trang trên các đầm nuôi tôm bỏ hoang tại Đồng Rui.
Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết
Tổng quan các công trình cho thấy phần lớn nghiên cứu trước đây tại miền Bắc chỉ tập trung vào kỹ thuật trồng rừng nhân tạo hoặc khảo sát tĩnh tại một thời điểm. Luận án lựa chọn giải quyết 4 khoảng trống cụ thể:
- Thiếu các số liệu điều tra lượng hóa mang tính hệ thống về phân loại và đặc trưng của toàn bộ các QXTVNM tại khu vực quanh đảo Đồng Rui.
- Chưa có dẫn liệu đầy đủ về đa dạng thành phần loài của khu hệ thực vật bậc cao và cấu trúc tầng cây cao (tổ thành, mật độ, độ tàn che, ưu thế loài) ở các quần xã tự nhiên.
- Thiếu nghiên cứu thực nghiệm dài hạn về diễn biến động thái của tầng cây tái sinh (chết, bổ sung, chuyển cấp) dưới tán rừng tự nhiên thông qua phương pháp ô định vị.
- Thiếu các nghiên cứu định lượng về đặc điểm tái sinh trong lỗ trống tán rừng và cơ chế duy trì tính đa dạng loài làm cơ sở khoa học cho công tác phục hồi sinh thái.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết và khái niệm sử dụng
- Thảm thực vật: Luận án tiếp cận theo định nghĩa của Thái Văn Trừng (1999) và Trần Đình Lý (1998), coi thảm thực vật là tầng phủ thực vật tại một khu vực xác định, được cấu thành từ các quần xã thực vật.
- Tái sinh tự nhiên của rừng: Kế thừa quan điểm của Nguyễn Đắc Triển (2014), Bùi Chính Nghĩa (2012), Nguyễn Văn Thêm (2002) và Trần Xuân Thiệp (1995), xác định tái sinh tự nhiên là quá trình động thái liên tục thể hiện qua ba quá trình: cây mới xuất hiện (tái sinh bổ sung), cây non bị đào thải (cây chết) và cây sống sót sinh trưởng vượt lên (cây chuyển cấp).
- Phục hồi rừng ngập mặn: Tiếp cận theo định nghĩa của Field (1998), xem phục hồi là sự thiết lập lại các đặc điểm cấu trúc và chức năng sinh thái của hệ sinh thái ban đầu.
- Phân loại quần xã thực vật ngập mặn: Dựa trên các thuộc tính: cấu trúc tổ thành loài; độ cao thể nền; mức độ thành thục của thể nền (theo QPN7-84); thời gian ngập triều; và nguồn gốc hình thành (tự nhiên hoặc nhân tạo) (Nguyễn Hoàng Trí, 1999; Phan Nguyên Hồng, 1991).
Phương pháp nghiên cứu thực địa và thu thập dữ liệu
Luận án kết hợp giữa phương pháp điều tra tĩnh theo chuỗi không gian (ô tiêu chuẩn tạm thời) và phương pháp quan trắc động thái theo chuỗi thời gian dài hạn (ô định vị):
| Phương pháp điều tra |
Quy mô thiết lập |
Đối tượng & Chỉ tiêu đo đếm |
Thời gian / Tần suất |
| Tuyến khảo sát sơ thám |
50 tuyến phân bố đều quanh đảo Đồng Rui |
Xác định ranh giới QXTVNM, dạng sống, thu mẫu thực vật, đo độ mặn, độ cao và độ thành thục thể nền (theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2007). |
2012 |
| Ô tiêu chuẩn tạm thời (OTC) |
39 OTC diện tích 100 m² (10 m x 10 m), mỗi QXTVNM lập 3 ô. Trong mỗi OTC lập 5 ô dạng bản (ODB) diện tích 4 m² (2 m x 2 m). |
Đo tầng cây cao (TCC): $H_{vn}$ (sào đo chia vạch 0,1 m), $D_{0.0}$ (thước kẹp sai số 0,1 cm), đường kính tán ($D_t$), độ tàn che (chụp ảnh bán cầu). Điều tra tầng cây tái sinh (CTS) trong ODB: tên loài, $H_{vn}$, $D_{0.0}$, cấp chất lượng (Tốt - A, Trung bình - B, Xấu - C). |
Tháng 3/2012 |
| Ô định vị dưới tán (ODV) |
04 ODV diện tích 400 m² (20 m x 20 m) trên 4 QXTVNM đặc trưng. Mỗi ODV bố trí 9 ODB (4 m²). |
Theo dõi động thái liên tục của TCC và tầng CTS: số lượng cá thể, sinh trưởng chiều cao, đường kính gốc, tỷ lệ cây chết, cây bổ sung, cây chuyển cấp. |
4 đợt quan trắc định kỳ: Tháng 3/2012, 3/2014, 3/2016 và 3/2018 |
| Ô định vị lỗ trống (ODV) |
04 ODV diện tích 22.500 m² (150 m x 150 m), theo dõi 15 lỗ trống tự nhiên (theo Trần Văn Con, 2009). |
Lỗ trống thỏa mãn 3 tiêu chí: diện tích $\ge 10\text{ m}^2$; cây trong lỗ trống có $H_{vn} < 1,2\text{ m}$ hoặc $\le 50%$ chiều cao TCC xung quanh; cách lỗ trống khác $\ge 50\text{ m}$. Đo diện tích qua 8 hướng phương vị; lập ODB chiếm 20% diện tích lỗ trống để điều tra CTS; đo TCC dải biên 3 m quanh lỗ trống. |
Năm 2012 và 2018 |
Phương pháp phân tích mẫu và ứng dụng công nghệ viễn thám
- Định danh thực vật: Dựa trên tài liệu của Phạm Hoàng Hộ, Nguyễn Hoàng Trí (1996), Đỗ Tất Lợi (1999), Võ Văn Chi (1996), Triệu Văn Hùng (2007), đối chiếu Sách Đỏ Việt Nam (2007). Phân tích dạng sống theo C. Raunkiær (1934).
- Đo độ tàn che: Chụp 5 ảnh bán cầu/ô bằng máy ảnh kỹ thuật số Canon 450D (12.1 MP, tiêu cự $f = 4,5$, tốc độ $1/100\text{s}$, ISO 800, độ cao cố định 1,5 m), phân tích bằng phần mềm Gap Light Analyzer (GLA v2.0).
- Giải đoán viễn thám và thành lập bản đồ: Sử dụng phần mềm eCognition Developer 8 kết hợp ArcGIS. Nguồn dữ liệu gồm: Ảnh SPOT 5 (độ phân giải 5 m, tháng 10/2012), Ảnh VNREDSat-1 (độ phân giải 5 m, tháng 10/2017), Ảnh Landsat 7 (tháng 11/2012 và 11/2017), 180 mẫu khóa ảnh thực địa (10 mẫu/trạng thái). Năm 2018, sử dụng thiết bị bay không người lái (Flycam) bay chụp kiểm chứng ở độ cao 30 m, chu kỳ chụp 5 giây.
Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
Xử lý dữ liệu thống kê theo hướng dẫn của Nguyễn Hải Tuất và cộng sự (2006) bằng các công thức:
- Mật độ tầng cây cao: $N = \frac{n}{S_{ô}} \times 10.000$ (cây/ha).
- Hệ số tổ thành loài: $k_i = \frac{n_i}{N} \times 10$.
- Phân cấp chiều cao cây tái sinh: Chia thành 4 cấp: $H_1 < 0,4\text{ m}$; $0,4 \le H_2 < 0,8\text{ m}$; $0,8 \le H_3 < 1,2\text{ m}$; $H_4 \ge 1,2\text{ m}$.
- Chỉ số ưu thế Simpson ($D$): $D = 1 - \sum_{i=1}^{m} \frac{n_i(n_i - 1)}{n(n - 1)}$.
- Chỉ số đa dạng loài Shannon - Wiener ($H'$): $H' = - \sum_{i=1}^{m} P_i \log_2 (P_i)$ với $P_i = \frac{n_i}{n}$.
- Chỉ số đa dạng Rényi ($H_\alpha$): $H_\alpha = \frac{\ln \sum_{i=1}^{s} P_i^\alpha}{1 - \alpha}$ với các giá trị $\alpha = 0; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 8; \infty$.
- Chỉ số tương đồng Sorensen ($SI$): $SI = \frac{2C}{A + B}$ ($SI \ge 0,75$ thể hiện sự liên hệ chặt chẽ giữa tầng cây cao và cây tái sinh).
- Động thái tái sinh:
- Tỷ lệ chết: $M_p = \left(\frac{M}{N_0}\right) \times 100$ (%); Hệ số chết: $M_r = \frac{\ln N_0 - \ln N_s}{t}$.
- Tỷ lệ chuyển cấp: $R_p = \left(\frac{R}{N_t}\right) \times 100$ (%); Hệ số chuyển cấp: $R_r = \frac{\ln N_t - \ln N_s}{t}$.
- Phương trình cân bằng chuyển cấp: $N_{k,t} = N_{k,t_0} + R_k - O_k - M_k$.
Nội dung chính theo từng chương
Bố cục của luận án gồm 143 trang (phần Mở đầu 5 trang, Chương 1 gồm 19 trang, Chương 2 gồm 17 trang, Chương 3 gồm 9 trang, Chương 4 gồm 82 trang, Kết luận và kiến nghị 3 trang, Tài liệu tham khảo 7 trang với 71 tài liệu, Danh mục công trình 1 trang; kèm theo 41 bảng, 31 hình và 27 phụ lục). Nội dung cụ thể phân bổ qua các chương:
Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về thảm thực vật, tái sinh rừng nhiệt đới, sinh thái rừng ngập mặn và cơ chế phục hồi hệ sinh thái. Tác giả phân tích các nghiên cứu quốc tế về phân bố RNM toàn cầu, suy giảm diện tích, động thái tái sinh tự nhiên trên các đầm tôm thoái hóa, ảnh hưởng của cấu trúc tầng tán và thể nền chất bồi lắng. Tại Việt Nam, chương 1 điểm lại các mốc phân chia lập địa, thống kê thành phần loài và các thử nghiệm lâm sinh phục hồi rừng tại Nam Bộ và Bắc Bộ; tổng kết các đề tài, quy hoạch phân vùng chức năng tại vịnh Tiên Yên và xã Đồng Rui, từ đó làm rõ 4 khoảng trống nghiên cứu cần giải quyết.
Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Trình bày chi tiết khung logic nghiên cứu, quy trình phân loại quần xã, thiết kế hệ thống điều tra 50 tuyến thực địa, thiết lập 39 OTC tạm thời và hệ thống ô định vị (04 ODV dưới tán, 04 ODV lỗ trống theo dõi trong 6 năm). Trình bày chi tiết quy chuẩn đo đếm hình thái cây ngập mặn ($D_{0.0}$ trên rễ chống của loài Đâng, trên bạnh vè của loài Vẹt dù, và cách mặt đất 3 cm đối với các loài Mắm biển, Bần chua, Sú, Trang), kỹ thuật chụp ảnh phân tích độ tàn che bằng GLA v2.0, công nghệ phân loại ảnh viễn thám đa thời gian kết hợp Flycam và hệ thống các công thức toán học - thống kê sinh thái.
Chương 3: Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu
Chương 3 lượng hóa điều kiện lập địa và bối cảnh dân sinh của xã đảo Đồng Rui:
- Khí hậu: Lượng mưa trung bình năm đạt 2.384 mm (tập trung cao nhất vào tháng 7–8, thấp nhất vào tháng 1–12). Nhiệt độ trung bình năm là 23,3°C (tổng tích ôn $8.500^\circ\text{C}$); tháng nóng nhất là tháng 6–7 ($37,1^\circ\text{C}$), tháng lạnh nhất là tháng 1–12 ($15,8^\circ\text{C}$). Đợt rét đậm rét hại kỷ lục từ giữa tháng 1 đến cuối tháng 2/2016 có nền nhiệt từ 5–15°C (trong đó 5 ngày từ 23–27/01/2016 nhiệt độ xuống mức 5,7–9,3°C) gây hiện tượng táp lá, chết ngọn ở cây tái sinh.
- Thủy văn và hải văn: Hệ thống sông Tiên Yên (lưu vực 1.070 km², dài 82 km, lưu lượng thấp nhất 28 m³/s, lớn nhất 2.090 m³/s) và sông Ba Chẽ tạo nguồn bồi tích; chế độ nhật triều đều với độ cao trung bình 1,8–2,0 m (tối đa 3,5–4,0 m); độ mặn nước biển dao động 15–24‰.
- Đặc tính lý, hóa học của đất ngập mặn: Kết quả phân tích mẫu đất tại các QXTVNM được thể hiện trong Bảng 3.1:
| TT |
Chỉ tiêu phân tích |
Đơn vị |
Độ sâu tầng đất 0 - 20 cm |
Độ sâu tầng đất 20 - 40 cm |
Đánh giá tính chất |
| 1 |
$\text{pH}_{\text{KCl}}$ |
- |
4,17 |
4,93 |
Chua mạnh |
| 2 |
Hàm lượng mùn ($\text{OM}$) |
% |
3,06 |
4,18 |
Khá giàu chất hữu cơ |
| 3 |
Đạm tổng số ($\text{N}_{\text{ts}}$) |
% |
0,09 |
0,11 |
Trung bình ($\text{N} < 0,15%$) |
| 4 |
Đạm dễ tiêu ($\text{N}_{\text{dt}}$) |
mg N/100g đất |
2,09 |
3,03 |
Mức độ trung bình |
| 5 |
Lân tổng số ($\text{P}2\text{O}{5,\text{ts}}$) |
% |
0,03 |
0,03 |
Mức độ trung bình |
| 6 |
Lân dễ tiêu ($\text{P}2\text{O}{5,\text{dt}}$) |
mg $\text{P}_2\text{O}_5$/100g đất |
4,36 |
3,21 |
Mức độ trung bình |
| 7 |
Kali tổng số ($\text{K}2\text{O}{\text{ts}}$) |
% |
0,54 |
1,16 |
Mức độ khá |
| 8 |
Kali dễ tiêu ($\text{K}2\text{O}{\text{dt}}$) |
mg $\text{K}_2\text{O}$/100g đất |
34,67 |
53,87 |
Mức độ khá |
| 9 |
Cát thô ($2 - 0,25\text{ mm}$) |
% |
42,34 |
29,90 |
Chiếm tỷ trọng lớn ở tầng mặt |
| 10 |
Cát mịn ($0,25 - 0,05\text{ mm}$) |
% |
34,75 |
32,40 |
Mức độ trung bình |
| 11 |
Limon ($0,05 - 0,002\text{ mm}$) |
% |
14,39 |
14,09 |
Mức độ trung bình |
| 12 |
Sét ($< 0,002\text{ mm}$) |
% |
8,52 |
23,61 |
Tăng mạnh ở tầng sâu |
- Bối cảnh kinh tế - xã hội: Xã Đồng Rui có diện tích tự nhiên trên 4.900 ha (đất ngập nước 3.000 ha, diện tích có RNM trên 2.000 ha). Dân số gồm 812 hộ với 2.971 nhân khẩu phân bổ ở 4 thôn, thuộc 8 dân tộc (dân tộc thiểu số chiếm 15%), tỷ lệ hộ nghèo 2,78%. Hoạt động kinh tế chủ yếu là nông nghiệp (diện tích gieo trồng năm 2017 đạt 427,9 ha, tổng giá trị 22,3 tỷ đồng) và thủy sản (tổng sản lượng 643 tấn, giá trị 27,54 tỷ đồng; diện tích nuôi trồng 233 ha gồm 137 ha tôm và 96 ha cá; khai thác tự nhiên đạt 462 tấn).
Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương 4 là phần nội dung thực nghiệm chính (chiếm 82 trang của luận án), tập trung vào các phát hiện định lượng:
- Đa dạng khu hệ thực vật và quần xã: Xác định 144 loài thực vật bậc cao thuộc 115 chi, 53 họ thuộc 2 ngành Dương xỉ (Pteridophyta) và Ngọc Lan (Magnoliophyta), trong đó có 16 loài thực vật ngập mặn thực thụ. Xác lập và mô tả chi tiết cấu trúc của 14 QXTVNM (13 quần xã tự nhiên và 01 quần xã rừng trồng).
- Cấu trúc tầng cây cao: Đánh giá định lượng mật độ, độ tàn che, các chỉ tiêu đường kính, chiều cao, chỉ số ưu thế Simpson, chỉ số đa dạng Shannon - Wiener và chuỗi biến thiên Rényi của tầng cây cao trên 13 quần xã tự nhiên.
- Động thái tái sinh dưới tán rừng (2012–2018): Phân tích qua 4 kỳ đo đếm trên hệ thống ODV cho thấy sự biến đổi công thức tổ thành loài, biến thiên mật độ cây tái sinh theo 4 cấp chiều cao ($H_1$ đến $H_4$), tính toán cụ thể tỷ lệ cây chết ($M_p$), hệ số chết ($M_r$), tỷ lệ chuyển cấp ($R_p$), hệ số chuyển cấp ($R_r$) và lập phương trình cân bằng chuyển cấp cho từng quần xã.
- Đặc điểm tái sinh trong lỗ trống tán: Phân tích quy luật biến đổi diện tích và mật độ tái sinh của 15 lỗ trống định vị, xác định vai trò của việc mở tán đối với sự phục hồi mật độ của các loài cây tiên phong ưa sáng và cơ chế ngăn chặn hiện tượng già hóa của thảm thực vật ngập mặn.
- Bản đồ biến động và giải pháp phục hồi: Xây dựng ma trận chuyển đổi các trạng thái thảm thực vật giai đoạn 2012–2018 từ ảnh vệ tinh kết hợp Flycam; đề xuất các giải pháp lâm sinh phân chia theo từng nhóm lập địa và từng trạng thái quần xã.
Kết quả và những đóng góp mới
Những đóng góp mới của luận án
- Về tính đa dạng khu hệ và quần xã thực vật: Đã nghiên cứu và nhận dạng được tính đa dạng của khu hệ thực vật bậc cao có tại khu vực quanh đảo Đồng Rui với 144 loài, 115 chi, 53 họ thuộc 2 ngành Dương xỉ (Pteridophyta) và Ngọc Lan (Magnoliophyta); trong đó xác định được 16 loài thực vật ngập mặn thực thụ. Đã xác định và mô tả được 14 quần xã thực vật ngập mặn (13 quần xã tự nhiên và 1 quần xã rừng trồng) tại vùng biển quanh đảo.
- Về dữ liệu lượng hóa động thái tái sinh: Cung cấp hệ thống dẫn liệu khoa học có lượng hóa về quá trình biến đổi tổ thành loài, đa dạng loài, diễn biến cây chết, cây bổ sung, cây chuyển cấp của tầng cây tái sinh dưới tán và tái sinh lỗ trống trong các QXTVNM tự nhiên trên cơ sở nguồn số liệu thu thập từ các ô định vị theo dõi liên tục trong 6 năm (2012–2018).
- Về cơ chế duy trì tính đa dạng loài: Xác định được cơ chế duy trì đa dạng loài của thảm thực vật ngập mặn thông qua đặc điểm tái sinh tự nhiên dưới tán và tái sinh trong lỗ trống của các QXTVNM tự nhiên khác nhau tại khu vực nghiên cứu.
Đề xuất và giải pháp lâm sinh
- Giải pháp lâm sinh phục hồi tự nhiên: Dựa trên đặc tính tái sinh của từng quần xã và tính chất thể nền, đề xuất các biện pháp khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên, tận dụng khả năng tự phục hồi của các loài bản địa (Đâng, Vẹt dù, Trang) ở những khu vực có mật độ cây tái sinh triển vọng cao.
- Giải pháp kỹ thuật cho lập địa thoái hóa: Tại các diện tích đầm nuôi tôm bỏ hoang hoặc bãi triều nghèo dinh dưỡng, đề xuất sử dụng cây con có bầu (> 12 tháng tuổi) để trồng bổ sung hoặc hỗn giao giữa Đước vòi, Mắm biển và Trang với mật độ thích hợp nhằm nâng cao tỷ lệ sống.
- Định hướng quy hoạch và quản lý sinh thái: Cung cấp cơ sở khoa học để chính quyền địa phương hoàn thiện quy chế quản lý phân vùng chức năng vịnh Tiên Yên, kết hợp giữa bảo vệ nghiêm ngặt diện tích rừng tự nhiên quanh đảo Đồng Rui với sinh kế khai thác thủy sản bền vững của cộng đồng.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Phạm vi nghiên cứu thực địa giới hạn tại vùng bãi triều quanh đảo Đồng Rui (thuộc tiểu khu 1, khu vực I ven biển Đông Bắc), nơi mang đặc trưng của vùng á nhiệt đới mùa đông lạnh và chịu mặn cao, do đó các quy luật động thái có thể khác biệt so với các HST RNM vùng nước lợ hoặc RNM tại Nam Bộ.
- Quá trình nghiên cứu thực địa trong giai đoạn 2012–2018 chịu tác động của hiện tượng thời tiết cực đoan (đợt rét đậm, rét hại kỷ lục tháng 1–2/2016 với nhiệt độ xuống 5,7–9,3°C) làm tăng tỷ lệ chết đột biến của một số nhóm cây tái sinh non, ảnh hưởng cục bộ đến chuỗi số liệu động thái.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Cần tiếp tục duy trì quan trắc dài hạn trên hệ thống ô định vị (ODV) sau năm 2018 để theo dõi chu kỳ khép tán hoàn toàn của các lỗ trống và quá trình chuyển tầng từ cây tái sinh lên tầng cây cao trưởng thành.
- Mở rộng nghiên cứu cơ chế bồi lắng phù sa và tương tác giữa vi khí hậu dưới tán với độ phì thể nền trong các mô hình phục hồi đầm tôm hoang hóa.
Giá trị tham khảo
- Đối với nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Lâm học, Sinh thái học: Luận án là tài liệu tham khảo về phương pháp kết hợp ô tiêu chuẩn tạm thời (OTC) và ô định vị lâu năm (ODV), phương pháp đo đếm hình thái cây ngập mặn có bạnh vè, rễ chống, cũng như quy trình ứng dụng ảnh bán cầu (phần mềm GLA v2.0), viễn thám eCognition và Flycam trong đánh giá động thái thảm thực vật.
- Đối với giảng viên và các viện nghiên cứu lâm nghiệp: Cung cấp bộ dẫn liệu định lượng về chỉ số đa dạng Shannon-Wiener, chuỗi phổ Rényi, hệ số tương đồng Sorensen và mô hình cân bằng chuyển cấp cây rừng ngập mặn vùng ven biển Đông Bắc.
- Đối với cán bộ quản lý tài nguyên, kiểm lâm và chính quyền địa phương: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực chứng và bản đồ biến động thảm thực vật phục vụ công tác quy hoạch bảo tồn hệ sinh thái đất ngập nước, phân vùng bảo vệ nghiêm ngặt và xây dựng các dự án trồng rừng thay thế, phục hồi đầm nuôi thủy sản bỏ hoang tại tỉnh Quảng Ninh.
Câu hỏi thường gặp
1. Khu hệ thực vật bậc cao tại khu vực nghiên cứu quanh đảo Đồng Rui có số lượng loài như thế nào?
Luận án đã ghi nhận 144 loài thực vật bậc cao thuộc 115 chi, 53 họ thuộc 2 ngành Dương xỉ (Pteridophyta) và Ngọc Lan (Magnoliophyta). Trong số này có 16 loài thực vật ngập mặn thực thụ.
2. Hệ thống ô tiêu chuẩn và ô định vị được thiết kế với quy mô và thời gian theo dõi ra sao?
Luận án thiết lập 39 ô tiêu chuẩn tạm thời (100 m²/ô) trên 13 QXTVNM tự nhiên; lập 04 ô định vị dưới tán (400 m²/ô, mỗi ô có 9 ô dạng bản 4 m²) theo dõi qua 4 kỳ (2012, 2014, 2016, 2018); và lập 04 ô định vị lỗ trống (22.500 m²/ô) để theo dõi 15 lỗ trống tự nhiên trong giai đoạn 2012–2018.
3. Đợt rét đậm, rét hại tháng 1–2/2016 đã ảnh hưởng như thế nào đến khu vực nghiên cứu?
Nền nhiệt khu vực dao động từ 5–15°C, đặc biệt có 5 ngày liên tục (23–27/01/2016) nhiệt độ xuống mức 5,7–9,3°C. Nền nhiệt thấp dưới 10°C kéo dài đã gây bất lợi cho sinh trưởng của cây ngập mặn, làm cây tái sinh non bị héo ngọn, táp lá và làm tăng tỷ lệ chết của tầng cây non.
4. Đặc điểm độ chua và thành phần dinh dưỡng của đất ngập mặn tại xã Đồng Rui ra sao?
Đất ngập mặn ở đây có phản ứng chua mạnh ($\text{pH}_{\text{KCl}}$ từ 4,17 đến 4,93). Hàm lượng chất hữu cơ khá giàu (OM từ 3,06% đến 4,18%); đạm tổng số ở mức trung bình (0,09–0,11%); lân tổng số ở mức 0,03%; kali tổng số ở mức khá (0,54–1,16%); cát thô chiếm tỷ trọng lớn ở tầng mặt 0–20 cm (29,90–42,34%).
5. Luận án phân chia cây tái sinh thành mấy cấp chiều cao để đánh giá động thái chuyển cấp?
Cây tái sinh được phân chia thành 4 cấp chiều cao: Cấp $H_1$ ($< 0,4\text{ m}$), Cấp $H_2$ ($0,4 \le H_2 < 0,8\text{ m}$), Cấp $H_3$ ($0,8 \le H_3 < 1,2\text{ m}$) và Cấp $H_4$ ($\ge 1,2\text{ m}$).
Kết luận
Luận án tiến sĩ của tác giả đã cung cấp một công trình nghiên cứu toàn diện và định lượng về đặc điểm tái sinh tự nhiên, cấu trúc tầng cây cao và xu hướng phục hồi thảm thực vật ngập mặn tại khu vực đảo Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh. Thông qua việc quan trắc liên tục 6 năm trên hệ thống ô định vị kết hợp công nghệ viễn thám và thiết bị bay Flycam, luận án đã làm rõ cơ chế duy trì đa dạng loài dưới tán rừng và trong các lỗ trống tán tự nhiên. Các kết quả và dẫn liệu thực chứng này là cơ sở khoa học quan trọng cho việc hoạch định các giải pháp lâm sinh, xúc tiến tái sinh tự nhiên và quản lý bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn vùng ven biển Đông Bắc Việt Nam.
