Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu ảnh hưởng của đất than bùn và chế độ ngập nước lên sinh khối rừng Tràm ở Vườn Quốc gia U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau" của tác giả Trần Thị Kim Hồng được thực hiện trong khuôn khổ chuyên ngành Môi trường Đất và Nước (mã số 62 44 03 03) tại Trường Đại học Cần Thơ năm 2017, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Dương Văn Ni và TS. Nguyễn Văn Bé.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Cây Tràm (Melaleuca cajuputi Powell) là thực vật đặc trưng của hệ sinh thái đất ngập nước phèn chua tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Do phát sinh ở địa hình trũng thấp, xác bã hữu cơ của rừng Tràm qua thời gian dài ngập úng yếm khí đã tích lũy thành lớp than bùn dày từ 50 cm đến trên 100 cm. Do đặc tính than bùn rất dễ bắt lửa trong mùa khô, công tác quản lý bảo vệ rừng tại Vườn Quốc gia (VQG) U Minh Hạ chủ yếu dựa vào giải pháp đắp đê bao, đóng cống tích trữ nước mưa nhằm giữ nước ngập thường xuyên để phòng cháy chữa cháy.

Tuy nhiên, việc duy trì mực nước ngập sâu và kéo dài liên tục nhiều năm đã bộc lộ những tác động bất lợi: cây Tràm bị ức chế hô hấp ở hệ rễ, rễ khí sinh kém phát triển, cây suy thoái, gãy đổ và chết dần, làm giảm mật độ quần thụ. Các công trình nghiên cứu trước đây tại khu vực U Minh Thượng và U Minh Hạ (như của Nguyễn Văn Hiệp, 2005; Lê Minh Lộc và ctv, 2009; Vương Văn Quỳnh và ctv, 2005; Trần Văn Thắng và Trần Quang Bảo, 2011) chủ yếu tập trung vào khía cạnh kỹ thuật thủy lợi và giải pháp phòng cháy đơn thuần. Khoảng trống nghiên cứu thực tế là chưa có đánh giá định lượng đồng bộ về tác động tương hỗ giữa các cấp độ dày than bùn, chế độ ngập nước, chất lượng môi trường đất - nước đối với khả năng sinh trưởng, tích lũy sinh khối và lưu trữ carbon/CO2 của cây Tràm nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho công tác bảo tồn và quản lý rừng bền vững.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Mục tiêu tổng quát: Khảo sát đặc tính sinh học của rừng Tràm trên đất than bùn ở các độ sâu ngập khác nhau để cung cấp cơ sở khoa học nhằm phục vụ công tác quản lý và phát triển ổn định rừng Tràm ở VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Đánh giá độ dày tầng than bùn và chất lượng than bùn đến sinh khối rừng Tràm.
    • Xác định mức độ ngập khác nhau và chất lượng nước lên sinh khối rừng Tràm.
    • Đánh giá mức độ dày tầng than bùn và mức độ ngập khác nhau lên sinh khối và khả năng hấp thụ CO2 của rừng Tràm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Đất than bùn, môi trường nước mặt và quần thụ cây Tràm (Melaleuca cajuputi Powell).
  • Phạm vi không gian: VQG U Minh Hạ, ấp Vồ Dơi, xã Trần Hợi, huyện Trần Văn Thời, tỉnh Cà Mau. Địa điểm thu mẫu đặt tại khoảnh 13, 14 (tiểu khu II); khoảnh 23, 24, 26, 27 (tiểu khu IV) và khoảnh 3 (tiểu khu 75) thuộc Phân khu bảo vệ nghiêm ngặt.
  • Phạm vi thời gian: Thực hiện từ tháng 01/2014 đến tháng 12/2015, thu thập số liệu qua 2 mùa mưa và 2 mùa nắng.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu liên quan đã được điểm lại

Luận án đã hệ thống hóa các tài liệu khoa học trong và ngoài nước theo ba nhóm chủ đề chính:

  1. Phân loại học, phân bố và sinh thái cây Tràm:

    • Tên khoa học của loài Tràm ở ĐBSCL được xác định lại là Melaleuca cajuputi Powell thuộc họ Sim (Myrtaceae) (Crevost & Lecomte, 1927; John Brock, 1988; Hoàng Chương, 2004; Blake, 1968; Suzuki & Niyomdham, 1992).
    • Khả năng chống chịu điều kiện úng phèn, đất chua mặn nhẹ và môi trường thiếu oxy được chứng minh qua các nghiên cứu của Thái Văn Trừng (1998), Trần Xuân Thiệp (2002), Phạm Thế Dũng (2005), Serbesoff (2003), Tran et al. (2013).
    • Đa dạng sinh học đi kèm rừng Tràm gồm 77 loài thực vật và nhiều loài động vật ngập nước (Buckton et al., 1999; Zieren et al., 1999).

  2. Phương pháp đánh giá sinh khối và trữ lượng CO2:

    • Các mô hình tương quan giữa sinh khối với đường kính ngang ngực ($DBH/D_{1,3}$) và chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$): Wang và ctv (1981), Reddy & Sugur (1992), Phạm Xuân Quý (2006, 2008), Rayachhetry et al. (2001), Van et al. (2000, 2002), Finlayson (1993).
    • Nghiên cứu sinh khối và hấp thụ carbon trên đất than bùn tại Indonesia của Alpian et al. (2013) cho thấy Tràm có $DBH = 16\text{ cm}$ cho sinh khối $230\text{ kg/cây}$; sinh khối rừng dao động $127 - 144\text{ tấn/ha}$.
    • Công thức tính thể tích của Đào Công Khanh (2001) cho Tràm 2-12 năm tuổi; biểu tăng trưởng theo tuổi của Tanit Nuyim (2005) tại Thái Lan cho thấy sau 14 năm tỷ lệ sống của cây Tràm giảm còn 41%.
    • Các phương trình hồi quy sinh khối và tích lũy carbon của rừng Tràm tại ĐBSCL: Viên Ngọc Nam & Lư Ngọc Trâm Anh (2011) tại Gáo Giồng; Viên Ngọc Nam & Lê Hoàng Long (2012) tại Tràm Chim; Nguyễn Minh Hoàng & Viên Ngọc Nam (2016) tại Trà Sư; Nguyễn Khánh Toàn & Viên Ngọc Nam (2017) tại Sóc Trăng; Bảo Huy (2008, 2009) về mô hình hồi quy đa biến cho bể carbon rừng tự nhiên.

  3. Đặc tính đất than bùn và chế độ thủy văn ngập nước:

    • Sự suy giảm diện tích than bùn do cháy rừng: Đỗ Đình Sâm và ctv (2010, 2011) chỉ ra diện tích than bùn U Minh Hạ giảm từ 20.167 ha (1976) xuống còn 6.035 ha (2009), phát thải do cháy than bùn trung bình 6,59 triệu tấn than bùn/năm (tương đương 12,083 triệu tấn $\text{CO}_2\text{/năm}$).
    • Tính chất vật lý đất than bùn U Minh Hạ: Nguyễn Mỹ Hoa và ctv (2009) xác định đất có dung trọng thấp, độ xốp cao (81,4 - 87,2%).
    • Tác động của chế độ ngập nước: Takashi Yamanoshita et al. (2001) theo dõi Tràm ngập dưới 65 cm trong 6 tháng/năm; Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn (2006) cảnh báo ngập sâu trên 70 cm kéo dài trên 8 tháng sẽ ức chế sinh trưởng; Trần Văn Thắng & Trần Quang Bảo (2011) tại U Minh Thượng xác định mức ngập trên 50 cm làm rễ chính chết yếm khí, cây đổ ngã, sinh trưởng tốt nhất ở mức ngập tối đa 25 cm; các phân tích quản lý nước của Vương Văn Quỳnh (2005), Dương Văn Ni (2005), Nguyễn Ngọc Anh (2005), Thái Thành Lượm (2005), Dương Minh Viễn (2009).

Khoảng trống luận án giải quyết

Luận án giải quyết khoảng trống thực nghiệm tại VQG U Minh Hạ: phân tích đồng thời chất lượng môi trường đất theo 3 cấp độ dày than bùn (20 - 40 cm, 40 - 60 cm, 60 - 80 cm) và chất lượng môi trường nước theo 3 cấp độ ngập (< 30 cm, 30 - 60 cm, > 60 cm) qua 2 mùa mưa - nắng; từ đó xác lập mối quan hệ định lượng giữa các chỉ tiêu lý hóa môi trường với mật độ, cấu trúc sinh học, sinh khối khô và dung lượng hấp thụ $\text{CO}_2$ của quần thụ rừng Tràm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng

Nghiên cứu dựa trên lý thuyết sinh thái học rừng ngập nước nội địa, cơ chế trao đổi khí và thích nghi sinh lý của rễ khí sinh cây Tràm trong môi trường yếm khí ngập nước phèn; lý thuyết sinh khối rừng và mối quan hệ dị ứng sinh trưởng (allometric relationship) giữa đường kính thân, chiều cao với tổng trọng lượng sinh khối khô; lý thuyết lưu trữ carbon trong sinh khối thực vật và quy đổi tương đương khí $\text{CO}_2$ theo hướng dẫn của IPCC.

Thiết kế thí nghiệm và phương pháp thu thập dữ liệu

Luận án bố trí thí nghiệm thực địa bằng phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn (OTC):

  • Thiết lập 18 ô tiêu chuẩn tạm thời, mỗi ô có diện tích $100\text{ m}^2$ ($10\text{ m} \times 10\text{ m}$).
  • Bố trí theo 3 nghiệm thức độ dày tầng than bùn: 20 - 40 cm, 40 - 60 cm, 60 - 80 cm.
  • Bố trí theo 3 nghiệm thức độ sâu ngập nước: Mức ngập thấp (< 30 cm), mức ngập trung bình (30 - 60 cm), mức ngập sâu (> 60 cm).
  • Đo đếm chỉ tiêu lâm học trong OTC:
    • Đo đường kính ngang ngực tại vị trí $1,3\text{ m}$ ($D_{1,3}$ hoặc $DBH$) bằng thước kẹp hoặc thước dây đo chu vi.
    • Đo chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) và chiều cao dưới cành ($H_{dc}$) bằng thước đo cao chuyên dụng.
    • Xác định mật độ cá thể cây Tràm (cây/ha), đếm số cây tái sinh và ghi nhận thành phần loài thực vật bậc cao đi kèm (dây leo, thảm tươi, cây bụi).

Phương pháp phân tích mẫu đất và nước

Các chỉ tiêu môi trường được lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm theo phương pháp chuẩn:

  • Chỉ tiêu đất than bùn:
    • Dung trọng ($g/\text{cm}^3$): Phương pháp ống gắp dung tích chuẩn.
    • Độ chua ($pH_{\text{H}_2\text{O}}$): Đo bằng máy đo pH tỷ lệ đất:nước 1:5.
    • Hàm lượng chất hữu cơ ($\text{CHC} %$): Phương pháp nung Walkley-Black hoặc mất khi nung.
    • Tổng Nitơ ($\text{TN} %$): Phương pháp Kjeldahl.
    • Tổng Lân ($\text{TP} %\text{P}_2\text{O}_5$): Phương pháp so màu sau khi vô cơ hóa bằng hỗn hợp acid.
    • Đạm amôn ($\text{N-NH}_4^+$) và Đạm nitrat ($\text{N-NO}_3^-$): Trích ly và so màu quang phổ.
  • Chỉ tiêu chất lượng nước:
    • $pH$, Oxy hòa tan ($DO$, $\text{mg/l}$): Đo trực tiếp ngoài hiện trường hoặc đo điện cực.
    • Nhu cầu oxy sinh hóa ($BOD_5$, $\text{mg/l}$): Phương pháp ủ 5 ngày ở $20^\circ\text{C}$.
    • Hàm lượng $\text{N-NH}_4^+$ ($\text{mg/l}$) và $\text{N-NO}_3^-$ ($\text{mg/l}$): Phương pháp so màu quang phổ kế.

Phương pháp tính toán sinh khối, CO2 và xử lý thống kê

  • Sinh khối cây cá thể ($kg/\text{cây}$) và sinh khối quần thể ($\text{tấn/ha}$) được tính toán dựa trên phương trình tương quan sinh khối khô từ số đo $D_{1,3}$ và $H_{vn}$ đã được chuẩn hóa cho rừng Tràm ĐBSCL.
  • Lượng hấp thụ $\text{CO}_2$ ($\text{tấn/ha}$) được quy đổi từ sinh khối khô thông qua hệ số tích lũy carbon của rừng ngập nước.
  • Dữ liệu được phân tích phương sai hai nhân tố (Two-way ANOVA) để kiểm định ảnh hưởng của mùa (mưa, nắng) kết hợp với độ dày than bùn hoặc độ sâu ngập.
  • Mô hình hồi quy đa biến (multivariate regression analysis) được xây dựng để xác định mức độ tác động của các thông số môi trường đất và nước lên biến phụ thuộc là sinh khối rừng Tràm.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương 1 trình bày tổng quan về tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh quản lý đất ngập nước và phòng chống cháy rừng tại VQG U Minh Hạ. Xác định 1 mục tiêu tổng quát, 3 mục tiêu cụ thể, 5 nội dung nghiên cứu chính. Nêu rõ ý nghĩa khoa học trong việc làm sáng tỏ cơ chế tác động của môi trường đất - nước lên năng suất rừng Tràm; ý nghĩa thực tiễn cung cấp thông số tối ưu để điều tiết thủy văn bảo tồn hệ sinh thái than bùn. Chương này cũng phân tích cơ sở pháp lý và tiêu chí bảo tồn Vườn quốc gia theo Quyết định số 186/2006/QĐ-TTg và Luật Đa dạng sinh học năm 2008.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương 2 tổng hợp lịch sử phân loại học của chi Melaleuca, hiện trạng phân bố 176.000 ha rừng Tràm toàn quốc và diện tích Tràm tại ĐBSCL. Cung cấp dữ liệu chi tiết về VQG U Minh Hạ: tổng diện tích 8.527,8 ha (diện tích có rừng 7.639 ha, chiếm 89%; gồm 1.100,6 ha rừng tự nhiên và 6.538,4 ha rừng trồng). Phân tích hệ thực vật gồm 78 loài (thuộc 65 chi, 36 họ) và khu hệ động vật phong phú. Tổng hợp các công trình quốc tế và trong nước về sinh khối, trữ lượng than bùn bị suy giảm và kinh nghiệm quản lý chế độ nước phòng cháy rừng.

Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết địa bàn nghiên cứu tại các tiểu khu bảo vệ nghiêm ngặt (tiểu khu II, IV, 75). Mô tả thiết kế 18 ô tiêu chuẩn $100\text{ m}^2$, quy trình thu thập mẫu đất, nước, đo đạc đường kính và chiều cao lâm học. Quy định phương pháp phân tích phòng thí nghiệm cho các chỉ tiêu hóa lý đất than bùn (dung trọng, pH, CHC, TN, TP, $\text{N-NH}_4^+$, $\text{N-NO}_3^-$) và nước ($pH$, $DO$, $BOD_5$, $\text{N-NH}_4^+$, $\text{N-NO}_3^-$) cùng thuật toán phân tích thống kê ANOVA, hồi quy đa biến.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 là nội dung trọng tâm của luận án, công bố toàn bộ dữ liệu định lượng thu thập qua các đợt khảo sát:

1. Đặc tính lý hóa của đất than bùn theo độ dày

Đất than bùn tại VQG U Minh Hạ có dung trọng thấp dao động $0,19 - 0,37\text{ g/cm}^3$, tính chất đất phèn chua với $pH$ từ $3,41 - 4,84$. Hàm lượng chất hữu cơ rất cao, biến thiên từ $83,71 - 94,00%$. Về dưỡng chất, đất rất giàu đạm ($\text{TN} = 0,58 - 1,23% \text{N}$) nhưng nghèo đến trung bình về lân ($\text{TP} = 0,03 - 0,12% \text{P}_2\text{O}_5$).

Cấp độ dày than bùn Dung trọng ($g/\text{cm}^3$) $pH$ Chất hữu cơ ($%$) Tổng Nitơ ($%\text{N}$) Tổng Lân ($%\text{P}_2\text{O}_5$)
20 – 40 cm 0,19 – 0,37 3,41 – 4,84 83,71 – 94,00 0,58 – 1,23 0,03 – 0,12
40 – 60 cm 0,19 – 0,37 3,41 – 4,84 83,71 – 94,00 0,58 – 1,23 0,03 – 0,12
60 – 80 cm 0,19 – 0,37 3,41 – 4,84 83,71 – 94,00 0,58 – 1,23 0,03 – 0,12

Chất lượng đất không có sự sai khác thống kê giữa các độ dày than bùn khác nhau, nhưng biến động rõ rệt giữa các đợt khảo sát theo mùa. Kiểm định ANOVA 2 nhân tố (độ dày than bùn $\times$ mùa) cho thấy hầu hết các chỉ tiêu hóa học ($pH$, TN, TP, CHC, $\text{N-NH}_4^+$) đều bị ảnh hưởng bởi sự tương tác này (ngoại trừ dung trọng và $\text{N-NO}_3^-$).

2. Sinh trưởng, sinh khối và hấp thụ CO2 theo độ dày than bùn

Cá thể cây Tràm ở độ dày than bùn 20 – 40 cm có sinh khối khô bình quân thấp nhất ($60,7\text{ kg/cây}$), khác biệt có ý nghĩa với cấp 40 – 60 cm ($78,9\text{ kg/cây}$) và 60 – 80 cm ($77,4\text{ kg/cây}$). Tuy nhiên, xét trên quy mô lâm phần, do tầng than bùn mỏng có mật độ cây sống cao hơn, sinh khối rừng Tràm lại đạt giá trị cao nhất ở cấp 20 – 40 cm và giảm dần khi tầng than bùn dày lên.

Độ dày tầng than bùn Sinh khối khô cây cá thể ($kg/\text{cây}$) Sinh khối khô quần thụ ($\text{tấn/ha}$) Khả năng hấp thụ $\text{CO}_2$ ($\text{tấn/ha}$)
20 – 40 cm 60,7 95,9 $147 \pm 66$
40 – 60 cm 78,9 81,1 $124 \pm 56$
60 – 80 cm 77,4 72,3 $110 \pm 51$

Khả năng hấp thụ $\text{CO}_2$ ở tầng than bùn 20 – 40 cm cao nhất ($147\text{ tấn/ha}$), khác biệt có ý nghĩa thống kê so với tầng than bùn 60 – 80 cm ($110\text{ tấn/ha}$). Ở tầng than bùn 60 – 80 cm, dù đường kính thân cây lớn hơn nhưng mật độ cây bị suy giảm dẫn đến tổng lượng $\text{CO}_2$ lưu giữ thấp hơn.

3. Chất lượng môi trường nước và sinh khối rừng Tràm theo độ sâu ngập

Môi trường nước dưới tán rừng Tràm có $pH$ từ $4,21 - 4,83$ ($pH$ mùa mưa thấp hơn mùa nắng). Lượng oxy hòa tan ($DO$) rất thấp, dao động trong khoảng $1,33 - 3,00\text{ mg/l}$. Hàm lượng $BOD_5$ dao động lớn giữa các ô tiêu chuẩn ($8,0 - 53,2\text{ mg/l}$). Hàm lượng $\text{N-NH}_4^+$ trong nước từ $0,12 - 3,13\text{ mg/l}$, hàm lượng $\text{N-NO}_3^-$ từ $0,02 - 0,43\text{ mg/l}$. Tương tác giữa độ sâu ngập và mùa tác động rõ nét nhất lên hai chỉ tiêu $DO$ và $BOD_5$.

Mức độ ngập nước Mật độ cây (cây/ha) Sinh khối khô rừng Tràm ($\text{tấn/ha}$) Khả năng hấp thụ $\text{CO}_2$ ($\text{tấn/ha}$)
Ngập thấp (< 30 cm) $1.564 \pm 306$ 91 143
Ngập trung bình (30 – 60 cm) Thấp hơn 85 123
Ngập sâu (> 60 cm) Thấp nhất 75 136

Mật độ cây ở nghiệm thức ngập thấp (< 30 cm) đạt giá trị trung bình cao nhất ($1.564 \pm 306\text{ cây/ha}$), khác biệt có ý nghĩa so với hai mức ngập còn lại ($P < 0,05$). Sinh khối bình quân toàn rừng dao động từ $75 - 91\text{ tấn/ha}$, cao nhất ở mức ngập < 30 cm ($91\text{ tấn/ha}$) và thấp nhất ở mức ngập > 60 cm ($75\text{ tấn/ha}$). Lượng hấp thụ $\text{CO}_2$ đạt cao nhất ở mức ngập < 30 cm ($143\text{ tấn/ha}$).

4. Phân tích hồi quy đa biến

Mô hình hồi quy đa biến giữa các yếu tố môi trường đất - nước với sinh khối khô rừng Tràm cho kết quả:

  • Các yếu tố có ảnh hưởng mang ý nghĩa thống kê đến sinh khối rừng Tràm: Mức độ ngập, nồng độ $BOD_5$ và $\text{N-NO}_3^-$ trong nước ($P < 0,1$); Dung trọng đất, mùa và hàm lượng chất hữu cơ trong đất ($P < 0,05$).
  • Các yếu tố chưa thể hiện tác động rõ ràng lên sinh khối: $pH$, $DO$, $\text{N-NH}_4^+$ trong nước và $pH$, tổng đạm (TN), tổng lân (TP), $\text{N-NH}_4^+$ trong đất than bùn.

Chương 5: Kết luận và đề nghị

Tổng kết các kết quả đạt được về đặc trưng thổ nhưỡng than bùn, chất lượng nước, sinh khối và khả năng hấp thụ $\text{CO}_2$. Đưa ra các kiến nghị về giải pháp quản lý thủy văn hợp lý để bảo vệ rừng Tràm và đất than bùn tại VQG U Minh Hạ.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

  1. Xác lập mối quan hệ định lượng giữa độ dày than bùn và sinh khối rừng: Luận án chứng minh rằng đất than bùn tuy rất giàu chất hữu cơ ($83,71 - 94,00%$) và đạm tổng số ($0,58 - 1,23% \text{N}$) nhưng độ dày tầng than bùn càng lớn thì mật độ quần thụ cây Tràm càng thưa do đất có độ xốp cao, rễ bám yếu. Do đó, tổng sinh khối khô rừng Tràm và khả năng hấp thụ $\text{CO}_2$ có xu hướng giảm dần khi độ dày than bùn tăng lên (đạt cực đại $95,9\text{ tấn/ha}$ sinh khối và $147\text{ tấn CO}_2\text{/ha}$ ở độ dày $20 - 40\text{ cm}$; giảm xuống $72,3\text{ tấn/ha}$ sinh khối và $110\text{ tấn CO}_2\text{/ha}$ ở độ dày $60 - 80\text{ cm}$).
  2. Làm rõ giới hạn sinh thái ngập nước của cây Tràm: Cây Tràm chịu được ngập úng nhưng ngập sâu kéo dài quanh năm không phải là môi trường tối ưu. Mức ngập sâu > 60 cm làm giảm mật độ cây sống và hạ thấp sinh khối rừng xuống còn $75\text{ tấn/ha}$. Mức ngập thấp (< 30 cm) mang lại mật độ cây cao nhất ($1.564\text{ cây/ha}$), sinh khối cao nhất ($91\text{ tấn/ha}$) và khả năng lưu trữ $\text{CO}_2$ lớn nhất ($143\text{ tấn/ha}$).
  3. Xác định các biến số môi trường chi phối sinh khối: Bằng mô hình hồi quy đa biến, luận án xác định mức độ ngập, $BOD_5$, $\text{N-NO}_3^-$ của nước cùng dung trọng, mùa và chất hữu cơ của đất là các biến số chính tác động trực tiếp đến sự biến thiên sinh khối rừng Tràm.

Kiến nghị và giải pháp quản lý đề xuất

  • Điều chỉnh chế độ quản lý nước phòng cháy rừng: Chấm dứt biện pháp giữ nước ngập sâu quanh năm trên toàn bộ diện tích. Cần phân vùng quản lý thủy văn theo cao trình địa hình và độ dày lớp than bùn.
  • Duy trì ngưỡng ngập tối ưu: Mực nước ngập kiểm soát lý tưởng trong rừng Tràm nên duy trì ở mức dưới 30 cm vào mùa mưa và chỉ giữ ẩm bề mặt than bùn trong mùa khô để vừa ngăn ngừa cháy than bùn, vừa đảm bảo cho hệ rễ Tràm hô hấp, hạn chế hiện tượng đổ ngã và suy thoái mật độ.
  • Bảo tồn vùng than bùn mỏng: Tập trung các giải pháp kỹ thuật lâm sinh tại các khu vực có độ dày than bùn 20 – 40 cm để phát huy tối đa tiềm năng sinh khối và tích lũy carbon của rừng Tràm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế nghiên cứu:
    • Địa bàn thực nghiệm chỉ tập trung tại các tiểu khu thuộc Phân khu bảo vệ nghiêm ngặt của VQG U Minh Hạ (khoảnh 13, 14 tiểu khu II; khoảnh 23, 24, 26, 27 tiểu khu IV; khoảnh 3 tiểu khu 75), chưa mở rộng khảo sát so sánh toàn diện với các phân khu phục hồi sinh thái hay vùng đệm có hoạt động dân sinh.
    • Chuỗi số liệu thực địa giới hạn trong 2 năm (2014 – 2015), phản ánh đặc trưng thủy văn và sinh trưởng trong chu kỳ 2 mùa mưa - nắng ngắn hạn.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Cần tiếp tục quan trắc dài hạn biến động chất lượng nước và tốc độ tích lũy hoặc phân hủy tầng than bùn dưới các kịch bản điều tiết mực nước khác nhau.
    • Nghiên cứu sâu hơn về động thái carbon ngầm dưới đất (rễ cây, thảm mục và tầng than bùn) kết hợp với phần sinh khối trên mặt đất để xây dựng cán cân carbon tổng thể cho hệ sinh thái rừng Tràm VQG U Minh Hạ.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng thực tiễn và học thuật cho các nhóm đối tượng:

  • Ban quản lý các Vườn quốc gia và Khu bảo tồn đất ngập nước: Đặc biệt là VQG U Minh Hạ, VQG U Minh Thượng và VQG Tràm Chim; cung cấp cơ sở định lượng để chuyển đổi phương thức quản lý nước từ "giữ nước sâu quanh năm để chống cháy" sang "điều tiết nước theo ngưỡng sinh thái (< 30 cm)" nhằm bảo tồn đa dạng sinh học.
  • Cơ quan quản lý nhà nước về Lâm nghiệp và Môi trường: Chi cục Kiểm lâm, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh ĐBSCL trong việc xây dựng phương án phòng cháy chữa cháy rừng gắn liền với bảo vệ tài nguyên than bùn và lượng hóa bể hấp thụ carbon rừng ngập phèn.
  • Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Chuyên ngành Môi trường Đất và Nước, Quản lý Tài nguyên Rừng, Sinh thái học đất ngập nước; tham khảo phương pháp thiết kế ô tiêu chuẩn, kỹ thuật phân tích lý hóa đất than bùn, quy trình ước tính sinh khối và áp dụng mô hình hồi quy đa biến trong nghiên cứu lâm nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Đất than bùn tại Vườn Quốc gia U Minh Hạ có những đặc trưng lý hóa nào nổi bật?

Đất than bùn tại VQG U Minh Hạ có độ xốp cao, dung trọng rất thấp ($0,19 - 0,37\text{ g/cm}^3$), thuộc loại đất phèn chua với $pH$ dao động từ $3,41 - 4,84$. Hàm lượng hợp chất hữu cơ rất cao ($83,71 - 94,00%$). Về dinh dưỡng, đất giàu đạm tổng số ($0,58 - 1,23% \text{N}$) nhưng hàm lượng lân tổng số chỉ ở mức nghèo đến trung bình ($0,03 - 0,12% \text{P}_2\text{O}_5$).

2. Độ dày tầng than bùn ảnh hưởng như thế nào đến sinh khối rừng Tràm?

Mặc dù cá thể cây Tràm ở tầng than bùn dày (40 - 60 cm và 60 - 80 cm) có trọng lượng khô từng cây cao hơn ($78,9\text{ kg/cây}$ và $77,4\text{ kg/cây}$) so với tầng than bùn 20 - 40 cm ($60,7\text{ kg/cây}$), nhưng tổng sinh khối rừng Tràm trên một hecta lại có xu hướng giảm dần khi tầng than bùn dày hơn. Cụ thể, sinh khối rừng đạt cao nhất ở tầng than bùn 20 – 40 cm ($95,9\text{ tấn/ha}$), giảm xuống $81,1\text{ tấn/ha}$ ở tầng 40 – 60 cm và thấp nhất ở tầng 60 – 80 cm ($72,3\text{ tấn/ha}$) do mật độ cây sống bị suy giảm ở nền than bùn dày.

3. Mực nước ngập sâu ảnh hưởng ra sao đến mật độ và khả năng hấp thụ CO2 của rừng Tràm?

Chế độ ngập nước sâu (> 60 cm) kéo dài làm rễ Tràm thiếu oxy, ức chế sinh trưởng và làm giảm mật độ cây sống. Ở mức ngập thấp (< 30 cm), mật độ cây Tràm đạt cao nhất ($1.564 \pm 306\text{ cây/ha}$), sinh khối khô đạt cao nhất ($91\text{ tấn/ha}$) và khả năng hấp thụ $\text{CO}_2$ đạt giá trị lớn nhất ($143\text{ tấn/ha}$). Ở mức ngập 30 – 60 cm và > 60 cm, sinh khối rừng lần lượt giảm xuống $85\text{ tấn/ha}$ và $75\text{ tấn/ha}$, dung lượng giữ $\text{CO}_2$ đạt $123\text{ tấn/ha}$ và $136\text{ tấn/ha}$.

4. Những yếu tố môi trường nào tác động có ý nghĩa thống kê đến sinh khối rừng Tràm trong mô hình hồi quy đa biến?

Kết quả hồi quy đa biến xác định các nhân tố có ảnh hưởng có ý nghĩa thống kê đến sinh khối khô của rừng Tràm gồm: mức độ ngập nước, nồng độ $BOD_5$ và hàm lượng $\text{N-NO}_3^-$ trong nước ($P < 0,1$); cùng với dung trọng đất, mùa (mưa/nắng) và hàm lượng chất hữu cơ trong đất than bùn ($P < 0,05$). Các yếu tố $pH$, $DO$ và $\text{N-NH}_4^+$ chưa thể hiện tác động rõ ràng trong mô hình.

Kết luận

Luận án của tác giả Trần Thị Kim Hồng đã làm sáng tỏ một cách định lượng tác động của độ dày tầng than bùn và chế độ ngập nước đối với sinh khối và khả năng hấp thụ $\text{CO}_2$ của rừng Tràm tại VQG U Minh Hạ. Kết quả chứng minh việc duy trì mực nước ngập sâu liên tục quanh năm làm suy giảm mật độ cây sống và giảm năng suất tích lũy sinh khối của rừng Tràm. Điều kiện môi trường tối ưu nhất cho sự phát triển sinh khối rừng Tràm và lưu giữ $\text{CO}_2$ được xác định ở độ dày than bùn 20 – 40 cm và độ sâu ngập nước dưới 30 cm. Công trình cung cấp cơ sở khoa học quan trọng giúp các nhà quản lý lâm nghiệp chuyển đổi giải pháp phòng chống cháy rừng theo hướng điều tiết thủy văn hợp lý và bảo tồn hệ sinh thái bền vững.