Đặt vấn đề Rừng ngập mặn là hệ sinh thái đất ngập nước nhiều nhất và độc đáo nhất ở các vùng bãi triều nhiệt đới và cận nhiệt đới (Nagarajan et al., 2008; Estrada et al. Thực vật rừng ngập mặn sinh trưởng và phát triển trên đất phù sa chịu tác động trực tiếp của thủy triều, khí hậu nóng ẩm và điều kiện ngập thường xuyên với độ mặn cao. Sự tồn tại và phát triển của rừng ngập mặn do đó có quan hệ chặt chẽ với các nhân tố khí hậu, thủy văn, địa hình và các điều kiện lý, hóa của môi trường đất và lập địa. Cơ sở để quản lý rừng ngập mặn bền vững là các kiến thức về mối quan hệ giữa các nhóm nhân tố môi trường với cấu trúc sinh thái, thành phần loài, tính đa dạng sinh học; cấu trúc theo không gian và thời gian mà hệ sinh thái rừng ngập mặn tồn tại và phát triển.
Các yếu tố môi trường như điều kiện đất đai, chế độ ngập triều, độ mặn có ảnh hưởng lên sự phát triển của rừng ngập mặn và sự thích nghi của loài. Ngoài ra hàm lượng dinh dưỡng cũng là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến cấu trúc và năng suất rừng ngập mặn (Reef et al. Những chất mùn bã xuất phát từ rừng ngập mặn là nguồn dinh dưỡng chủ yếu và có ảnh hưởng đáng kể đến mạng lưới thức ăn (Odum and Heald, 1972; Robertson and Daniel, 1989). Trong các khu rừng ngập mặn vùng cửa sông, vật rụng là lá cây chiếm đến 40–95% tổng lượng vật rụng (Day et al., 1996; Wafar et al.
Ngoài ra, vật rụng còn là một nguồn dự trữ dinh dưỡng trong sự tuần hoàn của các chất dinh dưỡng cho cây sinh trưởng và phát triển (Alongi, 2009). Chu trình dinh dưỡng và màu mỡ của đất trong một hệ sinh thái rừng phụ thuộc nhiều vào sinh khối vật rụng và thành phần vật rụng chứa các chất dinh dưỡng (Triadiati et al. Tầm quan trọng của vật rụng rừng ngập mặn trong sự duy trì chuỗi thức ăn cơ bản trong môi trường ven biển đã được trình bày bởi Golley et al. (1962); Odum and Heald (1975): Ong et al.
Trong hệ thống nuôi tôm – rừng, lá đước phân hủy cung cấp nhiều dưỡng chất cho thủy vực (Bùi Thị Nga và Scheffer, 2004). Để quản lý và phát triển bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn, quy hoạch và bảo tồn đa dạng sinh học, phục vụ công tác tái trồng rừng ven biển, cần nghiên cứu các tiến trình bên trong và những tác động bên ngoài đến hệ sinh thái. Các tác động của các nhân tố môi trường đa dạng và không tuân theo quy luật, điều đó rất dễ gây tổn thương cho rừng ngập mặn. Tuy nhiên, hiện nay rừng ngập mặn đã suy thoái và giảm diện tích rất nhiều do áp lực việc phá rừng để nuôi tôm, biến đổi rừng ngập mặn thành các khu dân cư, phát triển cơ sở hạ tầng, phát triển các khu công nghiệp.
Sự tàn phá này là do dân số ngày càng tăng, ý thức cộng đồng về vai trò, chức năng của rừng ngập 1 mặn kém. Mặt khác, nguyên nhân còn phải kể đến là kiến thức còn hạn chế của các nhà quản lý về vai trò của rừng ngập mặn trong việc cung cấp dinh dưỡng dựa trên cơ sở vật rụng phân hủy cho đất rừng ngập mặn. Việc nghiên cứu cấu trúc rừng theo các yếu tố môi trường và năng suất vật rụng, cũng như nghiên cứu dinh dưỡng trong rừng ngập mặn mang tính cấp thiết nhằm đạt được các kết quả khoa học và thực tiễn cho các đề xuất có tính chiến lược trong giáo dục cộng đồng, quản lý, bảo vệ và sử dụng rừng ngập mặn một cách bền vững. Do đó luận án “Nghiên cứu cấu trúc và dinh dưỡng của rừng ngập mặn tại Cồn Ông Trang, tỉnh Cà Mau” đã được thực hiện nhằm nghiên cứu một số quy luật phát triển của rừng ngập mặn trên nền tảng phân tích mối liên hệ giữa các yếu tố môi trường và cấu trúc rừng, sự cung cấp dinh dưỡng, chức năng sinh thái của thực vật và động vật đóng góp vào tuần hoàn dinh dưỡng rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang.
Nội dung của luận án chỉ được thực hiện ở khu vực Cồn Trong Ông Trang nhưng đây sẽ là cơ sở dữ liệu quan trọng áp dụng cho quản lý rừng ngập mặn, bảo tồn đa dạng sinh học, phát triển bền vững hệ sinh thái đất ngập nước ven biển nói chung.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu mối quan hệ giữa các yếu tố môi trường tự nhiên tại Cồn Trong Ông Trang và hệ sinh thái rừng ngập mặn tại đây nhằm mục đích góp phần bảo vệ đa dạng sinh học, duy trì hệ sinh thái, phục vụ cho phát triển bền vững rừng ngập mặn chịu ảnh hưởng của triều biển Đông và biển Tây, ứng phó với biến đổi khí hậu.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá được các yếu tố môi trường đất và chế độ thủy văn ảnh hưởng đến phân bố thực vật rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang. - Xác định các dạng lập địa và đặc điểm cấu trúc rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang. - Đánh giá được năng suất vật rụng, tiến trình phân hủy lá rụng của 3 loài thực vật Đước đôi, Mấm trắng và Vẹt tách tại 3 dạng lập địa thuộc Cồn Trong Ông Trang. - Xác định được thành phần Ba khía và đánh giá tập tính ăn của Ba khía qua sự chọn lựa lá rừng ngập mặn và đóng góp dinh dưỡng.3 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phân bố rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang.
- Nghiên cứu cấu trúc rừng ngập mặn theo các dạng lập địa tại Cồn Trong Ông Trang. 2 - Tìềm năng năng suất vật rụng, phân hủy lá rụng ở các dạng lập địa Vẹt tách, Đước đôi, Mấm trắng. - Vai trò của Ba khía liên quan đến tuần hoàn dịnh dưỡng đất rừng ngập mặn Cồn Trong Ông Trang.4 Tính mới của luận án - Trong nghiên cứu các yếu tố môi trường ảnh hưởng sự phân bố rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang, kết quả đã cho thấy cao trình, tần suất và chế độ ngập, đặc điểm lý hóa đất với đạm tổng số 0,24%, lân tổng số 0,08- 0,11%, hữu cơ 10,09-10,7%, độ mặn 19,7‰, phù hợp cho thực vật với 12 loài thân gỗ, 4 loài thân bụi và dây leo. Nghiên cứu đã xác định được 3 dạng lập địa: Vẹt tách ở đầu cồn, Đước đôi ở giữa cồn và Mấm trắng ở cuối cồn.
Tại cuối cồn, lập địa đặc trưng thành phần cơ giới thịt pha sét, đất ngập bởi các con nước triều cao trung bình, đặc trưng quá trình khử trong đất, hàm lượng dinh dưỡng đất ở mức trung bình, giàu chất hữu cơ, loài cây ưu thế là Mấm trắng. Ở giữa cồn, Đước đôi ưu thế với lập địa có thành phần cơ giới thịt trung bình, hàm lượng dinh dưỡng đất ở mức trung bình khá, chất hữu cơ trong đất ở mức cao. Tại đầu cồn, Vẹt tách chiếm ưu thế, đất có thành phần cơ giới sét pha thịt, số lần ngập triều ít, hàm lượng dinh dưỡng đất ở mức trung bình khá, giàu chất hữu cơ. Trong nghiên cứu năng suất vật rụng luận án đã đánh giá được sự đóng góp dinh dưỡng cao nhất ở loài Đước đôi với năng suất vật rụng đạt 12,98 tấn/ha/năm, trong đó năng suất vật rụng lá Đước đạt 0,696 tấn/ha/năm, đạm 4 kg/ha, lân 1 kg/ha và cacbon 258 kg/ha.
Thời gian bán hủy lá của 3 loài cây từ 71 đến 86 ngày, lá Mấm trắng có thời gian phân hủy nhanh nhất. Phân huỷ lá có ý nghĩa trong đóng góp dinh dưỡng rừng ngập mặn. Luận án đã xác định được 4 loài Ba khía tại 3 dạng lập địa, trong đó Ba khía càng đỏ phân bố nhiều hơn các loài khác. Ba khía ăn cả 3 loại lá Vẹt, Đước, Mấm xanh và vàng.
Ba khía là một trong những mắt xích quan trọng trong quá trình chuyển hóa dinh dưỡng của rừng ngập mặn. Ba khía không chỉ tác động đến cấu trúc cũng như tính chất lý hóa của nền rừng thông qua việc đào hang làm đất tơi xốp, tăng tính hiếu khí cho đất,… mà những hoạt động sống của chúng góp phần vào sự sinh trưởng và phát triển của cây rừng cũng như những sinh vật nhỏ hơn sống trong đất.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Luận án đã chọn đất, nước vùng giáp biển Đông và biển Tây, chế độ ngập 3 triều; thực vật rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang, là đối tượng trong nghiên cứu về các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phân bố rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang. Thành phần vật rụng của Đước đôi, Mấm trắng, Vẹt tách và 3 dạng lập địa là đối tượng nghiên cứu của tiềm năng năng suất vật rụng, phân hủy lá rụng theo cấu trúc rừng ngập mặn ở các dạng lập địa. Nhóm Ba khía, lá Đước xanh và vàng, lá Vẹt xanh và vàng, lá Mấm xanh và vàng, là đối tượng trong nghiên cứu vai trò của Ba khía đóng góp trong tuần hoàn dinh dưỡng rừng ngập mặn.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phân bố rừng ngập mặn được thực hiện trong phạm vi Cồn Trong Ông Trang thuộc vườn quốc gia mũi Cà Mau trong thời gian từ tháng 5/2011 đến 4/2012.
- Cấu trúc rừng ngập mặn theo các dạng lập địa được nghiên cứu tập trung từ đầu cồn đến cuối cồn trong thời gian từ tháng 5/2011 đến 4/2012. - Nghiên cứu tiềm năng năng suất vật rụng và phân hủy lá rụng được tiến hành tại 3 dạng lập địa Dước đôi, Mấm trắng và Vẹt tách của Cồn Trong Ông Trang trong thời gian từ tháng 2/2013 đến tháng 1/2014. - Thành phần các nhóm Ba khía và vai trò của Ba khía được nghiên cứu thông qua bố trí thí nghiệm trên nền rừng tại 3 dạng lập địa Đước đôi Vẹt tách và Mấm trắng với 2 tình trạng lá vàng và lá xanh.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.1 Ý nghĩa khoa học Luận án trình bày những kết quả nghiên cứu cơ bản về các yếu tố môi trường đất, đặc điểm của các dạng lập địa ảnh hưởng đến cấu trúc, sự phân bố và thích nghi của nhóm thực vật ưu thế góp phần cho các định hướng bảo tồn và phục hồi rừng ngập mặn ven biển. Luận án cũng cung cấp những kết quả nghiên cứu về năng suất vật rụng của 3 loài cây Mấm trắng, Đước đôi và Vẹt tách.
Các kết quả về động thái phân hủy lá rụng chỉ ra các kết quả định lượng, là cơ sở góp phần cho các nghiên cứu hệ sinh thái ven biển Đông.