Tổng quan nghiên cứu

Vườn Quốc gia Cát Bà sở hữu tổng diện tích tự nhiên 17.362,96 ha, bao gồm 10.912,51 ha phần đảo và 6.450,45 ha phần biển, là vùng lõi của Khu Dự trữ Sinh quyển thế giới Quần đảo Cát Bà được UNESCO chính thức công nhận vào năm 2004. Trong cấu trúc cảnh quan của Vườn, kiểu phụ thổ nhưỡng rừng ngập mặn chiếm 254,90 ha, tương đương 2,30% tổng diện tích tự nhiên. Mặc dù diện tích không lớn so với các vùng châu thổ phía Nam, hệ sinh thái này đóng vai trò thiết yếu trong việc giảm 77% đến 86% độ cao sóng biển trong các đợt bão lớn, ngăn chặn xói lở bờ đê và bảo vệ nguồn nước ngầm của huyện đảo Cát Hải.

Tuy nhiên, hệ sinh thái rừng ngập mặn tại đây đang đối mặt với nguy cơ suy thoái nghiêm trọng do áp lực phát triển kinh tế cục bộ. Điển hình tại xã Phù Long, nơi tập trung phần lớn diện tích rừng ngập mặn của quần đảo với 302 ha, đã có tới 263,4 ha rừng bị khoanh đắp thành các đầm nuôi trồng thủy sản, khiến diện tích rừng tự nhiên nguyên vẹn chỉ còn lại 38,6 ha. Sự suy giảm thảm phủ thực vật cùng với ô nhiễm môi trường nước cục bộ—với hàm lượng nitrit vượt giới hạn cho phép từ 3,3 đến 4,5 lần—đang làm mất dần sinh cảnh sinh sản tự nhiên của nhiều loài thủy hải sản giá trị cao.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là điều tra, thống kê và đánh giá toàn diện tính đa dạng thực vật ngập mặn và bán ngập mặn tại Vườn Quốc gia Cát Bà; phân tích cấu trúc tổ thành loài, mật độ và sinh khối của các kiểu quần xã; đồng thời xác định các tác nhân gây suy thoái để đề xuất các giải pháp bảo tồn và phục hồi bền vững. Nghiên cứu được triển khai thực địa tập trung tại xã Phù Long và các dải bãi triều ven đảo trong khung thời gian từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 10 năm 2018. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học định lượng chuẩn xác, hỗ trợ công tác quản lý tài nguyên rừng và phục vụ chiến lược thích ứng với biến đổi khí hậu của thành phố Hải Phòng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng lý thuyết chuỗi thức ăn và dòng năng lượng trong hệ sinh thái cửa sông rừng ngập mặn do Odum (1969), Heald (1972) cùng các cộng sự phát triển. Lý thuyết này chỉ rõ rằng thảm thực vật ngập mặn tạo ra nguồn năng lượng sơ cấp dồi dào thông qua lượng rơi rụng cành lá—đạt trung bình từ 9.700 kg đến 10.000 kg vật chất khô trên mỗi hecta trong một năm. Quá trình phân hủy sinh học của các vi sinh vật chuyển hóa lượng rơi rụng này thành mùn bã hữu cơ (detritus) giàu protein, nuôi sống hơn 90% các loài thủy sinh vật ven bờ trong các giai đoạn phát triển cá thể.

Đồng thời, nghiên cứu kết hợp mô hình phân loại thảm thực vật rừng ngập mặn nhiệt đới của Phan Nguyên Hồng (1991) và mô hình ước tính sinh khối phi phá hủy cây ngập mặn của Komiyama (2005). Luận văn làm rõ 4 khái niệm cốt lõi:

  • Cây ngập mặn thực sự: Các loài thích nghi hoàn toàn với môi trường ngập triều định kỳ và độ mặn cao bằng rễ thở hoặc rễ chống.
  • Cây tham gia ngập mặn: Các loài mọc ở vùng cao triều, đê bao hoặc mép cạn, có khả năng chịu mặn hạn chế.
  • Sinh khối trên mặt đất và sinh khối rễ: Tổng lượng vật chất khô của thân, cành, lá và hệ thống rễ cây.
  • Chỉ số tương đồng Sorensen và chỉ số Shannon-Wiener: Các thước đo định lượng độ phong phú loài và tính tương đồng sinh thái giữa các vùng địa lý.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được tổng hợp từ khảo sát thực địa trực tiếp năm 2018 kết hợp kế thừa tài liệu quy hoạch giai đoạn 2006-2020 của Vườn Quốc gia Cát Bà. Cỡ mẫu nghiên cứu cấu trúc bao gồm 09 ô tiêu chuẩn định vị bằng GPS, kích thước mỗi ô là 20m x 20m (diện tích 400 m2/ô, tổng diện tích điều tra cấu trúc đạt 3.600 m2), kết hợp khảo sát theo các tuyến điều tra dài cắt ngang các đai thực vật với bề rộng tuyến 5m.

Phương pháp chọn mẫu điển hình đại diện được áp dụng để đảm bảo bao quát các trạng thái rừng ngập mặn tự nhiên, rừng trồng phục hồi và rừng nằm trong các đầm nuôi thủy sản công nghiệp lẫn quảng canh tại xã Phù Long. Việc lựa chọn phương pháp này giúp phản ánh chính xác sự phân hóa cấu trúc thực vật dưới các mức độ tác động nhân vi khác nhau. Mẫu thực vật thu thập được phân tích hình thái so sánh và chuẩn hóa danh pháp theo Danh lục thực vật Việt Nam (2005). Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm thống kê để tính toán mật độ cây trên một mét vuông, diện tích tiết diện thân tương đối (RBA), hệ số tổ thành loài (P%) và chỉ số đa dạng loài Shannon-Wiener (H') dựa trên sinh khối khô.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã phát hiện và ghi nhận 140 loài và dưới loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 120 chi, 62 họ của 2 ngành thực vật tại hệ sinh thái rừng ngập mặn Vườn Quốc gia Cát Bà. Trong đó, ngành Mộc lan chiếm tỷ lệ áp đảo với 136 loài (chiếm 97,14% tổng số loài), phân bố trong 116 chi và 58 họ; lớp Mộc lan có 112 loài (49 họ) và lớp Hành có 24 loài (9 họ). Ngành Dương xỉ chiếm tỷ lệ khiêm tốn với 4 loài (chiếm 2,86% tổng số loài), thuộc 4 chi và 4 họ.

Về phân nhóm sinh thái, khu hệ thực vật ghi nhận 19 loài cây ngập mặn thực sự thuộc 15 chi và 12 họ, gồm 14 loài thân gỗ và 5 loài thân thảo. Họ Đước (Rhizophoraceae) giữ vai trò chủ đạo với 9 loài tiêu biểu như Trang (Kandelia candel), Vẹt dù (Bruguiera gymnorhiza), Đước vòi (Rhizophora stylosa) và Đước mũi (Rhizophora mucronata). Nhóm cây tham gia ngập mặn gồm 30 loài thuộc 29 chi, 20 họ (như Tra bồ đề, Giá, Cóc kèn, Cúc tần biển). Ngoài ra còn ghi nhận 106 loài thực vật nội địa di thực ngẫu nhiên hoặc do con người đưa vào.

Khi so sánh với Vườn Quốc gia Xuân Thủy (nơi có 118 loài, 104 chi, 42 họ), hai khu hệ có tới 97 loài chung, đạt chỉ số tương đồng Sorensen SI = 0,751. Điều này chứng minh mức độ tương đồng rất cao về mặt cấu trúc thực vật ven biển Bắc Bộ.

Về cấu trúc quần xã, tại ô tiêu chuẩn OTC 01 thuộc quần xã ưu thế Mắm (Avicennia marina), tổng số cá thể Mắm đạt 249 cây, mật độ trung bình là 0,6225 cây/m2; loài Sú (Aegiceras corniculatum) đạt 48 cây với mật độ 0,1225 cây/m2; và loài Trang (Kandelia candel) đạt 8 cây với mật độ 0,02 cây/m2.

Thảo luận kết quả

Sự phân bố thành phần loài phản ánh điều kiện lập địa đặc thù của quần đảo đá vôi Cát Bà nằm tại cửa sông Bạch Đằng. Số lượng loài ngập mặn thực sự tại đây (19 loài) cao hơn so với một số khu vực lân cận như Nga Sơn (8 loài) hay Tiên Yên (16 loài), nhưng thấp hơn khu vực Cần Giờ phía Nam (30 loài). Nguyên nhân chính là do khu vực Đông Bắc chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa Đông Bắc với nhiệt độ mùa đông có thể hạ xuống dưới 10 độ C, làm hạn chế sự phát triển của một số loài nhiệt đới điển hình.

Cấu trúc quần xã và sinh khối thảm thực vật có thể được trực quan hóa rõ nét thông qua biểu đồ phân bố mật độ cá thể và bảng ma trận diện tích tiết diện thân tương đối (RBA). Biểu đồ cột thể hiện mật độ cây tại 09 ô tiêu chuẩn cho thấy sự ưu thế vượt trội của Mắm biển và Sú tại các bãi bồi cửa sông có nền bùn lỏng, trong khi Trang và Vẹt dù chiếm ưu thế ở các vùng đất bồi cao hơn hoặc ven các chân núi đá vôi.

Nghiên cứu cũng chỉ rõ sự suy thoái sinh thái bắt nguồn từ hoạt động nhân sinh. Việc chuyển đổi 263,4 ha đất ngập mặn sang đắp đầm nuôi trồng thủy sản đã làm suy giảm nghiêm trọng diện tích rừng tự nhiên. Nguồn nước tại xã Phù Long có nồng độ nitrit dao động từ 32,9 đến 45,4 μg/l (cao gấp 3,3 đến 4,5 lần giới hạn cho phép đối với nuôi trồng thủy sản) và hàm lượng dầu mỡ vượt giới hạn gần 2 lần do mật độ tàu thuyền hoạt động cao. Những số liệu này cảnh báo sự suy giảm nhanh chóng chức năng lọc nước và tự làm sạch của rừng ngập mặn nếu không có biện pháp can thiệp kịp thời.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm bảo tồn tính đa dạng sinh học và phục hồi hệ sinh thái rừng ngập mặn tại Vườn Quốc gia Cát Bà, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp trọng tâm:

Thứ nhất, phục hồi sinh thái và liên thông dòng chảy tại các đầm nuôi thủy sản. Ban Quản lý Vườn Quốc gia Cát Bà cần phối hợp với chính quyền xã Phù Long quy hoạch lại 263,4 ha đầm nuôi, tiến hành mở rộng cống điều tiết hoặc phá dỡ các bờ bao của các đầm bỏ hoang trước năm 2022. Mục tiêu là khôi phục chế độ bán nhật triều tự nhiên cho ít nhất 100 ha, giảm hàm lượng nitrit trong nước xuống dưới mức 10 μg/l.

Thứ hai, nâng cao định mức đầu tư và kỹ thuật trồng rừng ngập mặn. Sở Khoa học và Công nghệ cùng Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thành phố Hải Phòng cần xem xét nâng suất đầu tư trồng mới từ mức dưới 20 triệu đồng/ha lên 50 đến 70 triệu đồng/ha trong giai đoạn 2020-2025. Cần áp dụng quy trình gieo ươm cây giống trong bầu đạt chuẩn chiều cao trên 50 cm đối với Trang và Bần chua để nâng tỷ lệ sống sau 3 năm lên trên 85%.

Thứ ba, tăng cường quan trắc môi trường và kiểm soát khai thác hủy diệt. Lực lượng Kiểm lâm Vườn Quốc gia Cát Bà và Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Cát Hải cần thiết lập 03 trạm quan trắc nước mặt tự động tại cửa Lạch Huyện, kiểm soát 100% việc xả thải dầu từ tàu thuyền và xử lý nghiêm các hành vi đào bới rễ cây ngập mặn bắt sá sùng, bông thùa trước năm 2021.

Thứ tư, xây dựng mô hình đồng quản lý và sinh kế cộng đồng bền vững. Triển khai mô hình nuôi ngao, vạng và cua biển sinh thái dưới tán rừng ngập mặn cho khoảng 500 hộ dân xã Phù Long, phấn đấu đạt năng suất thủy sản tự nhiên từ 500 đến 750 kg/ha/năm, giúp nâng cao thu nhập của người dân địa phương từ 15% đến 20% mỗi năm mà không gây tổn hại đến thảm rừng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là nguồn tài liệu tham khảo giá trị cho 4 nhóm đối tượng chính:

Nhóm thứ nhất là cán bộ quản lý và hoạch định chính sách tại Ban Quản lý Vườn Quốc gia Cát Bà, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Hải Phòng. Tài liệu cung cấp bản đồ phân bố thực vật và số liệu kiểm kê 254,90 ha rừng ngập mặn để điều chỉnh quy hoạch phân khu bảo vệ nghiêm ngặt và phân khu phục hồi sinh thái.

Nhóm thứ hai là các nhà khoa học, giảng viên và sinh viên chuyên ngành Thực vật học, Sinh thái học và Quản lý tài nguyên rừng. Luận văn cung cấp danh lục chuẩn hóa 140 loài thực vật bậc cao có mạch cùng phương pháp luận chi tiết về tính toán sinh khối và chỉ số đa dạng sinh học Shannon-Wiener ứng dụng cho hệ sinh thái đảo đá vôi.

Nhóm thứ ba là các tổ chức phi chính phủ và cơ quan bảo tồn quốc tế như UNESCO, IUCN hay Ngân hàng Thế giới. Dữ liệu thực nghiệm về 31,9 ha rừng trồng mới và khả năng giảm 86% năng lượng sóng bão là luận cứ khoa học quan trọng để thiết kế các dự án tài trợ thích ứng với biến đổi khí hậu và trồng rừng ngập mặn phòng hộ ven biển.

Nhóm thứ tư là các hợp tác xã và hộ dân nuôi trồng thủy sản tại vùng đệm. Tài liệu giúp người dân hiểu rõ chu trình chuyển hóa 90% nitrogen của vi sinh vật rừng ngập mặn, từ đó chuyển đổi phương thức nuôi thả quảng canh sang mô hình kinh tế kết hợp bảo vệ rừng.

Câu hỏi thường gặp

Luận văn đã ghi nhận bao nhiêu loài thực vật có mạch tại rừng ngập mặn Vườn Quốc gia Cát Bà?
Nghiên cứu đã xác định được 140 loài và dưới loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 120 chi và 62 họ của 2 ngành thực vật. Trong đó có 19 loài cây ngập mặn thực sự, 30 loài tham gia ngập mặn và 106 loài di thực nội địa. Họ Đước chiếm ưu thế nổi trội với 9 loài tiêu biểu.

Nguyên nhân chính nào dẫn đến sự suy thoái rừng ngập mặn tại khu vực nghiên cứu?
Nguyên nhân hàng đầu là việc khoanh đắp 263,4 ha rừng trên tổng số 302 ha tại xã Phù Long để làm đầm nuôi trồng thủy sản tự phát. Cùng với đó là tình trạng ô nhiễm nước với nồng độ nitrit vượt quy chuẩn từ 3,3 đến 4,5 lần và ô nhiễm dầu mỡ do hoạt động giao thông thủy ven đảo.

Thành phần thực vật ngập mặn tại Cát Bà có điểm gì tương đồng và khác biệt so với Vườn Quốc gia Xuân Thủy?
Hai khu vực có độ tương đồng cấu trúc rất cao với chỉ số Sorensen đạt 0,751 và chia sẻ 97 loài thực vật chung. Tuy nhiên, Cát Bà có số lượng loài phong phú hơn với 140 loài so với 118 loài tại Xuân Thủy nhờ sự đa dạng của các sinh cảnh chân núi đá vôi ngập triều.

Kết quả công tác trồng mới rừng ngập mặn tại Vườn Quốc gia Cát Bà đạt được như thế nào?
Giai đoạn từ năm 2010 đến 2013, Vườn Quốc gia Cát Bà đã trồng mới được tổng cộng 31,9 ha rừng ngập mặn từ các dự án bảo tồn và tài trợ của Ngân hàng Thế giới. Mặc dù vậy, diện tích này vẫn còn khiêm tốn do suất đầu tư ban đầu thấp dưới 20 triệu đồng/ha và điều kiện lập địa gặp nhiều khó khăn.

Rừng ngập mặn có mối liên hệ như thế nào đối với sản lượng hải sản kinh tế tại địa phương?
Rừng ngập mặn cung cấp lượng mùn bã hữu cơ đóng vai trò là thức ăn sơ cấp và là vườn ươm tự nhiên cho con non. Hàng năm, mỗi hecta rừng ngập mặn có thể hỗ trợ khai thác tự nhiên khoảng 160 kg tôm xuất khẩu hoặc từ 500 đến 750 kg ngao sò, tạo sinh kế trực tiếp cho hàng nghìn hộ dân ven biển.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng danh lục hoàn chỉnh gồm 140 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 120 chi và 62 họ tại hệ sinh thái rừng ngập mặn Vườn Quốc gia Cát Bà.
  • Xác định được 19 loài ngập mặn thực sự và 30 loài tham gia ngập mặn, trong đó họ Đước (Rhizophoraceae) giữ vai trò chủ chốt với 9 loài đại diện.
  • Chứng minh tính ổn định cấu trúc sinh thái thông qua chỉ số tương đồng Sorensen SI = 0,751 khi so sánh với hệ thực vật ngập mặn Vườn Quốc gia Xuân Thủy.
  • Đánh giá định lượng cấu trúc tại 09 ô tiêu chuẩn, xác định mật độ quần xã ưu thế Mắm biển đạt 0,6225 cây/m2 tại các bãi bồi cửa sông xã Phù Long.
  • Phát hiện các nguy cơ suy thoái từ 263,4 ha đầm nuôi thủy sản và tình trạng ô nhiễm nitrit vượt ngưỡng cho phép tới 4,5 lần, làm cơ sở đề xuất 4 nhóm giải pháp bảo tồn đồng bộ.

Đóng góp khoa học cốt lõi của công trình là cung cấp bức tranh định lượng chi tiết về khu hệ thực vật ngập mặn trên nền địa hình karst cửa sông ven biển miền Bắc, lấp đầy khoảng trống dữ liệu sinh thái tại Khu Dự trữ Sinh quyển thế giới Cát Bà. Trong giai đoạn 2020-2025, các cơ quan ban ngành cần nhanh chóng đưa các khuyến nghị kỹ thuật lâm sinh và phục hồi thủy văn vào kế hoạch hành động thực tế, đồng thời tiếp tục mở rộng nghiên cứu trữ lượng hấp thụ carbon nhằm phục vụ các chương trình bảo tồn và phát triển kinh tế bền vững.