Luận án: Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp phục hồi rừng ngập mặn tại VQG Xuân Thủy, Nam Định

Nghiên cứu luận án tiến sĩ về cơ sở khoa học phục hồi rừng ngập mặn tại Vườn quốc gia Xuân Thủy, tỉnh Nam Định. Phân tích giải pháp và quản lý bảo tồn hiệu quả.

• Tác giả: Trần Thị Mai Sen
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Kim Cúc
• Trường học: Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Lâm sinh
• Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học để đề xuất giải pháp phục hồi rừng ngập mặn tại vườn quốc gia xuân thủy tỉnh nam định
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan nghiên cứu rừng ngập mặn Xuân Thủy Nam Định

Vườn Quốc gia Xuân Thủy nằm tại tỉnh Nam Định, là khu bảo tồn đất ngập nước có tầm quan trọng quốc tế theo Công ước Ramsar. Đây là hệ sinh thái rừng ngập mặn điển hình ở vùng duyên hải Bắc Bộ. Luận án tiến sĩ của Trần Thị Mai Sen (2021) thuộc chuyên ngành Lâm sinh, Trường Đại học Lâm nghiệp, đã nghiên cứu toàn diện về cơ sở khoa học nhằm đề xuất giải pháp phục hồi hệ sinh thái này. Nghiên cứu tập trung vào đặc điểm cấu trúc, sự tái sinh tự nhiên và các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quần xã thực vật ngập mặn. Phương pháp điều tra sử dụng kỹ thuật điểm trung tâm kết hợp lập ô dạng bản đồ đánh giá sự thay đổi cấu trúc rừng. Kết quả cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác bảo tồn và phát triển bền vững rừng ngập mặn trước tác động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội.

1.1. Vị trí địa lý và giá trị sinh thái vườn quốc gia Xuân Thủy

Vườn Quốc gia Xuân Thủy tọa lạc tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, thuộc vùng cửa sông Hồng. Đây là vùng đất ngập nước ven biển được quốc tế công nhận theo Công ước Ramsar năm 1989. Hệ sinh thái rừng ngập mặn tại đây đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bờ biển, cung cấp sinh kế cho cộng đồng địa phương và là nơi cư trú của nhiều loài chim di cư quý hiếm. Đa dạng sinh học cao với nhiều loài cây ngập mặn đặc trưng như Sú (Aegiceras corniculatum) và Mắm biển (Avicennia marina).

1.2. Mục tiêu và phương pháp luận của luận án tiến sĩ

Luận án đặt ra mục tiêu nghiên cứu cơ sở khoa học để đề xuất giải pháp phục hồi rừng ngập mặn hiệu quả. Phương pháp luận bao gồm thiết lập 10 tuyến điều tra dọc theo vùng chịu tác động thủy triều. Sử dụng phương pháp điều tra điểm trung tâm theo Snedaker và cộng sự (1984) kết hợp phương pháp lập ô dạng bản. Tại mỗi điểm trung tâm, nghiên cứu đo đếm khoảng cách, loài cây, chiều cao vút ngọn, đường kính thân và tán để đánh giá toàn diện cấu trúc rừng.

II. Phân tích đặc điểm cấu trúc và tái sinh rừng ngập mặn

Nghiên cứu cấu trúc rừng ngập mặn tại Vườn Quốc gia Xuân Thủy cho thấy sự phân hóa rõ rệt giữa các quần xã thực vật. Thành phần loài tập trung chủ yếu ở tầng cây cao với các loài đặc trưng vùng ngập mặn. Cấu trúc rừng được đánh giá qua hai chỉ số quan trọng: mật độ cây và độ che phủ. Hai giá trị này càng cao thì chất lượng rừng càng tốt. Thiết kế điều tra sử dụng 10 tuyến theo hướng vuông góc với bờ biển, tại mỗi điểm trung tâm tạo bốn góc vuông để xác định cây gần nhất. Phương pháp đo chiều cao cây sử dụng thước nhựa gập có chia vạch đến centimet. Kết quả phân tích giúp hiểu rõ sự phân bố không gian của các loài, từ đó xác định khu vực cần ưu tiên phục hồi. Đặc biệt, nghiên cứu nhấn mạnh vai trò của biên độ triều, thời gian ngập triều, độ mặn và sóng biển trong việc quyết định cấu trúc rừng hiện tại.

2.1. Phương pháp điều tra điểm trung tâm đánh giá cấu trúc rừng

Phương pháp điều tra điểm trung tâm (point-centred quarter method) là kỹ thuật được áp dụng chính trong nghiên cứu. Trên mỗi tuyến điều tra, các điểm cách nhau 1-2 mét được chọn lọc. Tại mỗi điểm, một đường vuông góc với tuyến tạo thành bốn góc vuông theo chiều kim đồng hồ. Ở mỗi góc, cây gần nhất với điểm trung tâm được xác định và đo các chỉ số sinh trưởng. Phương pháp này giúp thu thập dữ liệu có hệ thống về phân bố không gian và mật độ cây trong quần xã ngập mặn.

2.2. Đánh giá các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến tái sinh

Sự tái sinh tự nhiên của rừng ngập mặn chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các yếu tố môi trường. Biên độ triều và thời gian ngập triều quyết định thời gian phơi bãi cần thiết để hạt giống neo đậu và cố định. Mỗi loài cây có thời gian thiết lập tái sinh khác nhau, có loài cần năm ngày phơi bãi. Độ mặn và sóng biển cũng là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến sự sống sót của cây con. Nghiên cứu về thiết lập tái sinh là công cụ hữu ích cho công tác bảo tồn.

III. Giải pháp phục hồi rừng ngập mặn dựa trên cơ sở khoa học

Từ kết quả nghiên cứu cấu trúc và tái sinh, luận án đề xuất các giải pháp phục hồi rừng ngập mặn tại Vườn Quốc gia Xuân Thủy. Giải pháp đầu tiên là lựa chọn các loài tiên phong phát triển nhanh phù hợp với điều kiện địa phương. Các loài cây ngập mặn bản địa như Sú và Mắm biển được khuyến nghị ưu tiên do khả năng thích nghi cao. Giải pháp thứ hai liên quan đến thời điểm và kỹ thuật trồng phù hợp với chu kỳ thủy triều. Việc xác định khoảng thời gian phơi bãi tối ưu giúp tăng tỷ lệ sống sót của cây con. Giải pháp thứ ba tập trung vào bảo vệ cây non khỏi tác hại cơ học từ sóng biển và dòng chảy. Thiết lập các hàng rào chắn sóng tự nhiên bằng cây bụi bản địa giúp giảm thiểu thiệt hại. Các giải pháp được xây dựng dựa trên dữ liệu khoa học cụ thể, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả lâu dài cho công tác phục hồi hệ sinh thái ngập mặn.

3.1. Lựa chọn loài cây ngập mặn tiên phong phù hợp điều kiện địa phương

3.2. Kỹ thuật trồng và bảo vệ cây con trong điều kiện thủy triều

Kỹ thuật trồng rừng ngập mặn phải tuân thủ chặt chẽ chu kỳ thủy triều tại khu vực nghiên cứu. Thời điểm trồng lý tưởng là giai đoạn nước rạn, khi cây con có thời gian bám rễ trước đợt triều tiếp theo. Biện pháp bảo vệ cây non khỏi tác hại cơ học do sóng và dòng chảy là thiết lập hàng rào chắn sóng bằng vật liệu tự nhiên. Việc tăng cường sự phát triển của cây con thông qua bón phân hữu cơ và chăm sóc trong giai đoạn đầu giúp nâng cao tỷ lệ sống sót. Giám sát định kỳ sau trồng đảm bảo phát hiện sớm các vấn đề và can thiệp kịp thời.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn phục hồi rừng ngập mặn

Luận án tiến sĩ của Trần Thị Mai Sen đã hoàn thành mục tiêu nghiên cứu cơ sở khoa học để đề xuất giải pháp phục hồi rừng ngập mặn tại Vườn Quốc gia Xuân Thủy. Kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu toàn diện về cấu trúc, thành phần loài và khả năng tái sinh tự nhiên của hệ sinh thái ngập mặn. Các giải pháp đề xuất dựa trên bằng chứng khoa học, đảm bảo tính khả thi trong điều kiện thực tế tại Nam Định. Ứng dụng thực tiễn bao gồm hỗ trợ công tác quản lý vườn quốc gia, xây dựng kế hoạch bảo tồn dài hạn và phát triển sinh kế bền vững cho cộng đồng địa phương. Nghiên cứu cũng đóng góp vào khoa học lâm sinh Việt Nam về hiểu biết cơ chế tái sinh rừng ngập mặn. Trước bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng, kết quả luận án có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ và phát triển hệ sinh thái đất ngập nước ven biển.

4.1. Đóng góp khoa học của luận án trong lĩnh vực lâm sinh

Luận án đóng góp quan trọng vào lĩnh vực lâm sinh Việt Nam thông qua việc cung cấp dữ liệu chi tiết về cấu trúc và tái sinh rừng ngập mặn. Nghiên cứu xác định được khoảng thời gian cần thiết để hạt giống của từng loài cây ngập mặn neo đậu thành công trên bãi triều. Đây là công cụ hữu ích giúp hiểu biết sâu sắc về cơ chế tái sinh tự nhiên. Kết quả nghiên cứu cũng bổ sung cơ sở dữ liệu về đa dạng sinh học hệ sinh thái ngập mặn vùng duyên hải Bắc Bộ, phục vụ các nghiên cứu tiếp theo.

4.2. Ứng dụng trong bảo tồn và phát triển bền vững hệ sinh thái ngập mặn

Các giải pháp đề xuất từ luận án có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong công tác bảo tồn rừng ngập mặn tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu hỗ trợ xây dựng kế hoạch quản lý tổng thể cho Vườn Quốc gia Xuân Thủy và các vùng đất ngập nước tương tự. Trước tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu và nước biển dâng, giải pháp phục hồi rừng ngập mặn giúp tăng cường khả năng phòng hộ ven biển. Đồng thời, phát triển rừng ngập mặn bền vững tạo sinh kế mới cho cộng đồng địa phương thông qua du lịch sinh thái và nuôi trồng thủy sản.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (27 trang); - Chương 2. Nội dung, phương pháp nghiên cứu và địa điểm (21 trang); - Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận (79 trang); - Kết luận, tồn tại và khuyến nghị (2 trang); - Tài liệu tham khảo (13 trang); - Danh sách các công trình đã công bố liên quan đến luận án (1 trang). Luận án có 39 bảng; 43 hình, 120 tài liệu tham khảo, trong đó có 20 tài liệu tiếng Việt và 100 tài liệu tiếng Anh; 18 phụ lục.

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Giới thiệu chung về rừng ngập mặn Rừng ngập mặn (RNM) được coi là một hệ sinh thái (HST) có vai trò đặc biệt quan trọng đối với cuộc sống của cộng đồng người dân ven biển. RNM có tác dụng về nhiều mặt như môi trường, xã hội, giá trị kinh tế và đặc biệt trong đó là về giá trị lưu trữ carbon, phòng hộ đê biển, chống xói lở, cố định đất ven biển, ven sông, hạn chế gió bão, sóng biển, triều cường, góp phần điều hòa khí hậu. Bên cạnh vai trò bảo vệ đường bờ biển, HST RNM còn cung cấp rất nhiều dịch vụ như củi gỗ, là nơi sinh sản và phát triển của các loài thủy hải sản và rất nhiều các giá trị thương mại khác (Feller và cộng sự, 2017) [55].

Theo FAO (2007) [51] và UNEP (2004) [108] năm 1980 diện tích RNM trên thế giới là 156. Sự suy giảm RNM toàn cầu được ghi nhận nhiều nhất vào năm 1993 khi diện tích chỉ còn là 124.291,1 km², ITTO/ISME, 1993 [119]. Tổng diện tích RNM trên thế giới năm 2000 là 137. Spalding và cộng sự (2010) [101] đã công bố thì diện tích RNM trên thế giới tăng lên là 152.

Theo số liệu của FAO (2020) [52] diện tích RNM trên thế giới là 147.860 km2, phân bố ở 113 quốc gia; Châu Á có diện tích lớn nhất (55.470 km2), tiếp theo là Châu Phi (32.400 km2), Bắc và Trung Mỹ (25.710 km2), Nam Mỹ (21.300 km2) và Châu Đại Dương (12.980 km2); Châu Âu không có RNM; Hơn 40 % diện tích RNM trên thế giới xuất hiện ở 4 quốc gia: Indonesia (chiếm 19 % tổng số diện tích RNM trên thế giới), Brazil (9 %), Nigeria (7 %) và Mexico (6 %). Rừng ngập mặn xuất hiện trên toàn thế giới ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, chủ yếu nằm giữa 25° độ vĩ Nam và 25° độ vĩ Bắc. Diện tích RNM lớn nhất và đa dạng loài cao nhất được tìm thấy ở các khu vực gần xích đạo trong khoảng 5° độ vĩ Bắc đến 5° độ vĩ Nam. Tuy nhiên, một số loài có thể mở rộng phân bố lên phía Bắc ở Bermuda (32o20' Bắc) và Nhật Bản (31o22' Bắc) như Trang (Kandelia candel), Vẹt Dù (Bruguiera gymnorrhira), Đước vòi và Cóc vàng (Lumnitzera racemosa).

Giới hạn phía nam của CNM là New Zealand (38o03' Nam). Ở những vùng này do khí hậu mùa đông lạnh nên thường chỉ còn loài Mắm biển (Avicennia marina) phân 6 bố (Phan Nguyên Hồng, 1991, Spalding, 2010) [8, 101]. Có khoảng 110 loài được coi là "cây ngập mặn", trong số đó có 54 loài thuộc 20 chi từ 16 họ được gọi là “cây ngập mặn thực sự”. Các quần xã sinh vật rừng mưa nhiệt đới độ đa dạng loài lên tới hàng nghìn loài cây, nhưng điều này không có nghĩa là RNM thiếu tính đa dạng.

Mặc dù có ít loài cây ngập mặn (CNM), nhưng HST mà những cây này tạo ra tạo lập môi trường sống cho rất nhiều sinh vật khác, như ở Caribe bao gồm tới 174 loài động vật biển (Amir và cộng sự, 2019) [27]. Việt Nam là một quốc gia nằm trên bán đảo Đông Dương, thuộc khu vực Đông Nam Á, ven biển Thái Bình Dương, khí hậu nhiệt đới gió mùa ở đây đã tạo ra những điều kiện thuận lợi cho RNM sinh trưởng và phát triển, đặc biệt là ở vùng ven biển Nam Bộ. Phan Nguyên Hồng (1999) [9] đã công bố 77 loài CNM thuộc 2 nhóm được phân chia theo các điều kiện môi trường và dạng sống khác nhau. Nhóm 1 có 35 loài CNM thuộc 20 chi của 16 họ, nhóm này thường được gọi là CNM "thực thụ" hoặc CNM "chủ yếu", phân bố ở các bãi lầy ngập triều định kỳ.

Nhóm 2 có 42 loài thuộc 36 chi của 28 họ, nhóm này bao gồm loài cây "gia nhập" hoặc "tham gia" RNM thường ở các rừng thứ sinh và rừng trồng trên đất cao hoặc một số loài gặp cả ở vùng đất nước ngọt. Sự phân bố địa lý RNM cũng thể hiện sự khác nhau giữa miền Nam và miền Bắc. Ở miền Nam có 69 loài, trong khi ở miền Bắc chỉ có 34 loài. Một số loài cây như: Mắm trắng (Avicennia alba), Dà vôi (Ceriops tagal), Vẹt tách (Bruguiera parviflora), Vẹt trụ (Bruguiera cylindrica), Đước bộp (Rhizophora apiculata), Bần trắng (Sonneratia alba), Bần ổi (Sonneratia ovata) và Cóc đỏ (Lumnitzara littorea) chỉ có ở miền Nam.

Sự phân bố, độ nhiều của các loài thực vật ngập mặn ven biển Việt Nam cho thấy phần lớn đều nằm ở ven biển Nam bộ, rồi đến Bắc Bộ và miền Trung. Nghiên cứu về sự phân bố địa lý của RNM ở Việt Nam, theo Phan Nguyên Hồng (1999) [9] các HST RNM ở nước ta có tới 45 quần xã CNM, 6 quần thể cây RNM, và được phân bố theo 4 khu vực và 12 tiểu khu gồm: 7 Khu vực I: Ven biển Đông Bắc, từ mũi Ngọc đến mũi Đồ Sơn. Được chia ra làm 3 tiểu khu: tiểu khu 1 - từ Móng Cái đến Cửa Ông; tiểu khu 2 - từ Cửa Ông đến Cửa Lục; tiểu khu 3 - từ Cửa Lục đến Mũi Đồ Sơn. Khu vực II: Ven biển Đồng Bằng Bắc Bộ, từ mũi Đồ Sơn đến mũi Lạch Trường, được chia ra làm 2 tiểu khu: tiểu khu 1 - từ mũi Đồ Sơn đến cửa sông Văn Úc; tiểu khu 2 - từ cửa sông Văn Úc đến cửa Lạch Trường.

Khu vực III: Ven biển Trung Bộ, từ mũi Lạch Trường đến mũi Vũng Tàu. Dựa vào đặc điểm địa mạo, thủy văn, có thể chia ra làm 3 tiểu khu: tiểu khu 1 - từ Lạch Trường đến mũi Ròn; tiểu khu 2 - từ mũi Ròn đến đèo Hải Vân; tiểu khu 3 - từ đèo Hải Vân đến mũi Vũng Tàu. Khu vực IV: Ven biển Nam Bộ, từ mũi Vũng Tàu đến mũi Nài. Khu vực này được chia ra làm 4 tiểu khu: tiểu khu 1 - từ mũi Vũng Tàu đến cửa sông Soài Rạp; tiểu khu 2 - từ cửa sông Soài Rạp đến cửa sông Mỹ Thanh; tiểu khu 3 - từ cửa sông Mỹ Thanh đến cửa sông Bảy Háp (ven biển Tây Nam bán đảo Cà Mau); tiểu khu 4 - từ cửa sông Bảy Háp đến mũi Nài - Hà Tiên (ven biển phía Tây bán đảo Cà Mau).

Về diện tích RNM ở Việt Nam, trước năm 1943 thì RNM phân bố khá rộng ở các vùng ven biển, cửa sông với tổng diện tích trên 400.000 ha, nhưng sau năm 1975 diện tích chỉ còn lại 185. Năm 2020, tổng diện tích RNM của Việt Nam chỉ còn 154.878 ha phân bố trên 28 tỉnh thành, trong đó Tây Nam bộ là khu vực có diện tích RNM lớn nhất, chiếm đến hơn 50 % diện tích của cả nước (81. Trong 28 tỉnh thành có RNM phân bố, các tỉnh từ Quảng Bình tới Bình Thuận có diện tích RNM dưới 100 ha/tỉnh, mỗi tỉnh chiểm khoảng 0,01 – 0,06 % so với tổng diện tích RNM cả nước, trong đó Ninh Thuận có diện tích RNM ít nhất (chỉ có 5,13 ha), ngược lại Cà Mau là tỉnh có diện tích RNM lớn nhất cả nước với 52. Như vậy, Việt Nam có HST RNM tương đối đa dạng so với các quốc gia trên thế giới, trong đó, miền Bắc Việt có HST RNM đa dạng thứ hai so với cả nước.

Tuy nhiên, diện tích RNM ở Việt Nam có suy hướng giảm trong nhiều năm gần đây. Nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh rừng ngập mặn 1. Nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh rừng ngập mặn trên thế giới Trong môi trường tự nhiên nếu đặt giả thuyết rằng cấu trúc rừng chỉ đạt tốt nhất khi ở các lâm phần rừng nguyên sinh, thì đánh giá cấu trúc RNM sẽ cung cấp thông tin có giá trị giúp cho công tác phục hồi RNM trở lại cấu trúc rừng gần nhất với trạng thái tự nhiên ban đầu vốn có. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu khác nhau về khả năng phát hạt giống là sự khởi đầu của quá trình tái sinh tự nhiên của CNM.

Rabinowitz và Deborah (1978) [83] nghiên cứu về khả năng phát tán hạt giống của RNM và cho rằng đặc tính phát tán hạt giống tương quan với sự phân bố không gian trong RNM. Các chi được tìm thấy ở rìa rừng, phía đất liền của RNM có trụ mầm nhỏ hơn, cần khoảng thời gian không bị ngập triều là 5 ngày để có thể cố định trên thể nền. Các chi được tìm thấy ở vùng nước sâu và lầy hơn thường có trụ mầm lớn hơn. Biên độ triều và khả năng thiết lập của trụ mầm trên bãi triều là yếu tố quan trọng quyết định sự phân bố của CNM ở các khu vực, Jiménez và A.

Clarke và Myerscough (1991) [39] khi quan sát khả năng tái sinh của Mắm biển và cho rằng trụ mầm rụng nhanh hơn và chìm sớm hơn ở vị trí nước lợ. Sau 24 giờ, hơn 80% trụ mầm đã chìm ở tất cả các vị trí, sau 48 giờ các mầm cây ở vùng nước lợ bắt đầu quần tụ lại. Nghiên cứu còn chỉ ra rằng khả năng phát tán của Mắm biển tương đối hẹp, có xu hướng phân bố gần cây mẹ. Cũng với nghiên cứu về sự phát tán của Mắm biển, Clarke (1993) [40] cho rằng: các quả phát triển bộ phận trụ dưới, lá mầm, gốc, rễ trong vòng vài tuần do đó việc phát tán bắt buộc phải thực hiện trong vòng 1 tuần để cây con cố định trên bãi triều có được sự sinh trưởng phát triển tốt nhất, tránh được những tổn hại cơ học trước khi hình thành đủ các bộ phận cơ bản.

Kết quả quan sát sự phát tán của Mắm biển cho thấy hầu hết quả chỉ phát tán trong bán kính 1 km, rất ít quả phát tán quá 10 km. Các mô hình phát tán trụ mầm CNM là một quá trình quan trọng trong động lực học không gian thực vật, các nghiên cứu về mô hình phát tán đã đóng một vai trò cơ bản trong việc nghiên cứu quá trình thiết lập tái sinh chỉ ra các kiểu phát tán, 9 điều tra các quá trình phát tán, làm sáng tỏ kết quả của sự phát tán đối với quần thể và quần xã, Levin và cộng sự (2003) [69].