Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ lâm nghiệp của nghiên cứu sinh Hoàng Văn Thơi với đề tài "Nghiên cứu cơ sở khoa học và kỹ thuật gây trồng một số loài cây ngập mặn trên nền cát, đá, sỏi, vụn san hô ngập triều không thường xuyên tại các đảo ven bờ phía Nam, Việt Nam" được thực hiện tại Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TSKH Đỗ Đình Sâm và PGS.TS Viên Ngọc Nam. Nghiên cứu thuộc chuyên ngành Lâm sinh (mã số: 62 62 02 05), hoàn thành và bảo vệ năm 2014.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Rừng ngập mặn giữ vai trò phòng hộ xung yếu đối với đới bờ và hải đảo, giúp giảm thiểu năng lượng sóng, hạn chế xói lở, ngăn chặn tác động của gió bão, bảo vệ rạn san hô và các công trình hạ tầng ven biển. Trước áp lực của biến đổi khí hậu, nước biển dâng và yêu cầu củng cố an ninh quốc phòng biển đảo, việc thiết lập các đai rừng phòng hộ ven các đảo có ý nghĩa quan trọng.

Tuy nhiên, hầu hết các công trình nghiên cứu trước đây về rừng ngập mặn ở Việt Nam và trên thế giới đều tập trung trên lập địa bùn bồi phù sa màu mỡ tại các cửa sông hoặc dải ven biển đất liền. Ngược lại, điều kiện lập địa tại các đảo ven bờ phía Nam rất khắc nghiệt: thể nền chủ yếu là cát, đá, sỏi, vụn san hô nghèo dinh dưỡng; chế độ ngập triều không thường xuyên; chịu tác động trực tiếp của sóng to, gió lớn và thiếu hụt nguồn nước ngọt. Các nghiên cứu về thành phần loài, cấu trúc quần xã, đặc tính sinh thái và đặc biệt là kỹ thuật gieo ươm, gây trồng cây ngập mặn trên nền trầm tích phi phù sa này chưa được thực hiện một cách có hệ thống. Do đó, luận án được triển khai nhằm lấp đầy khoảng trống khoa học và thực tiễn này.

Mục tiêu nghiên cứu

Luận án xác định hai nhóm mục tiêu cụ thể:

  1. Mục tiêu lý luận: Xác định được cơ sở khoa học chủ yếu để xây dựng dải rừng ngập mặn phòng hộ trên các dạng lập địa khó khăn ở các đảo ven bờ phía Nam nước ta.
  2. Mục tiêu thực tiễn:
    • Tuyển chọn được 2 - 3 loài cây trồng có khả năng tồn tại, thích ứng và chịu đựng được sóng, gió cũng như thể nền thiếu dinh dưỡng.
    • Xác định được hệ thống biện pháp kỹ thuật gây trồng rừng phù hợp trong điều kiện lập địa khó khăn ven đảo.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Một số loài cây ngập mặn có tiềm năng sử dụng để trồng rừng phòng hộ ven biển và hải đảo thuộc vùng biển phía Nam.
  • Phạm vi nội dung: Tập trung vào các biện pháp kỹ thuật gây trồng thử nghiệm trên thể nền cát, đá, sỏi, vụn san hô thuộc chế độ ngập triều không thường xuyên.
  • Phạm vi không gian:
    • Khu vực điều tra thành phần loài, phân bố và lập địa: Trải dài từ Nam Trung Bộ đến Nam Bộ, bao gồm các đảo ven bờ và dải ven biển thuộc các tỉnh: Bình Định (đảo Nhơn Châu), Phú Yên (Hòn Nhất Tự Sơn, vịnh Xuân Đài, đầm Ô Loan, Cù Mông), Khánh Hòa (vịnh Vân Phong, Hòn Tre - Nha Trang, Cam Ranh, quần đảo Trường Sa), Ninh Thuận (Ninh Hải, Vườn quốc gia Núi Chúa), Bình Thuận (Kê Gà, Hàm Tân, đảo Phú Quý), Bà Rịa - Vũng Tàu (quần đảo Côn Đảo: Côn Sơn, Hòn Bà, Bảy Cạnh, Hòn Tre, Hòn Tài), Sóc Trăng, Trà Vinh, Cà Mau (Hòn Khoai, Hòn Đá Bạc) và Kiên Giang (Hòn Tre, Phú Quốc). Các đảo Cù Lao Ré (Lý Sơn) và Cù Lao Chàm được kế thừa qua tài liệu thứ cấp.
    • Địa điểm thu hái hạt giống/cây mẹ: Bà Rịa - Vũng Tàu, Khánh Hòa và Phú Yên.
    • Địa điểm bố trí thí nghiệm gieo ươm và kỹ thuật trồng rừng: Hòn Bà (huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu), Hòn Nhất Tự Sơn (thị xã Sông Cầu, tỉnh Phú Yên) và Hòn Tranh, Hòn Lớn (huyện đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận).
  • Phạm vi thời gian: Thu thập số liệu ngoại nghiệp và theo dõi thí nghiệm từ năm 2009 đến năm 2013.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trên thế giới

  1. Thành phần loài và phân bố: Tomlinson (1986) phân định cây ngập mặn thành nhóm thực thụ (true mangroves) và tham gia (mangrove associates). Saenger và cộng sự (1983), Chapman (1976), Watson (1928), Aksornkoae và cộng sự (1992), Giesen và Wulffraat (1998) thống kê đa dạng thực vật ngập mặn toàn cầu, ghi nhận Indonesia có tính đa dạng cao nhất (45 loài thực thụ). Twilley và cộng sự (1992), Field (1996), Spalding và cộng sự (1997, 2004), Duke (1992) phân chia rừng ngập mặn toàn cầu thành 5 - 6 vùng địa lý.
  2. Lập địa đảo san hô và phân chia lập địa: Solomon và Forbes (1999), Woodroffe (2008), Mueller-Dombois và Fosberg (1998) nghiên cứu quá trình hình thành đảo san hô và cấu trúc thể nền từ cát thô, sỏi, mảnh vụn san hô. Ellison (2008), Gillespie (2007), Chan và Baba (2009), Jagtap và Untawale (1999), Mimura (1999) ghi nhận các loài thực vật trên đảo san hô Thái Bình Dương và Maldives. Về phân loại lập địa, các tác giả Krauss (1935, 1954), Kopp (1965, 1969), Schwaneeker (1965, 1974) định hình khái niệm lập địa theo nghĩa hẹp và nghĩa rộng. Chapman (1975), Chan và Baba (2009), Rao (1986), de Haan (1931), Aksornkoae (1993), Choudhury (1994) phân tích 7 yếu tố sinh thái giới hạn, đặc biệt là quan hệ giữa cấp hạt, độ mặn đất và chế độ ngập triều.
  3. Sinh lý, sinh thái cây ngập mặn: Ding Hou (1958), Kint (1934), Aragones và cộng sự (1998) ghi nhận một số loài họ Đước (Rhizophora stylosa, Sonneratia alba) có khả năng sống trên nền cát, đá vôi, bãi biển san hô. Mayer và cộng sự (1965), Bunt (1982), Macnae (1968), Chapman (1977), Stodart và cộng sự (1973) nghiên cứu ngưỡng chịu mặn của các loài cây ngập mặn; Watson (1928) và de Haan (1931) xây dựng thang 5 cấp ngập triều.
  4. Kỹ thuật gieo ươm và trồng rừng: Siddiqi và cộng sự (1993), Hideki Hachinohe và cộng sự (1998) nghiên cứu kích thước túi bầu và thành phần ruột bầu cho 17 loài cây ngập mặn tại Bangladesh và Indonesia. Koko (1986), Saenger (1996), Aksornkoae (1996), Chan (1996), Soemodihardjo và cộng sự (1996), Untawale (1996), Qureshi (1996), Siddiq và Khan (1996), Milian (1996), Duke (1996), Snedaker và Biber (1996), Bohorquenz (1996), Kogo và Tsuruda (1996) nghiên cứu các phương thức trồng (trực tiếp trụ mầm, cây rễ trần, cây có bầu), mật độ, dinh dưỡng bổ sung và ảnh hưởng của sóng gió tại Úc, Thái Lan, Malaysia, Ấn Độ, Cuba, Panama, Florida và Ả Rập Xê Út. Shamsudin và cộng sự (2008), Reef Ball Foundation (2008) phát triển các giải pháp cản sóng như ống Geotube, ống tre/nhựa và khối bê tông "Quả bóng ngầm san hô".

Các hướng nghiên cứu trong nước

  1. Thành phần loài và phân bố: Phan Nguyên Hồng và Hoàng Thị Sản (1993) ghi nhận 77 loài cây ngập mặn tại Việt Nam (35 loài thực thụ, 42 loài tham gia). Phan Nguyên Hồng và cộng sự (1999) phân vùng rừng ngập mặn thành 6 khu vực địa lý. Viên Ngọc Nam và Trần Đình Huệ (2007), Kiều Tuấn Đạt và cộng sự (2012) thống kê thực vật ngập mặn tại Côn Đảo gồm 28 - 41 loài, ghi nhận các loài quý hiếm như Bruguiera hainesii, Xylocarpus rumphii, Lumnitzera littorea.
  2. Lập địa và hải đảo: Lê Đức An (1995), Lê Đức Tố và cộng sự (2004), Lăng Văn Kẻng (1997) công bố dữ liệu địa mạo, trầm tích đáy và rạn san hô trên 2.773 đảo ven bờ, quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa và Côn Đảo. Nguyễn Ngọc Bình (1996), Ngô Đình Quế và cộng sự (2001, 2003), Tôn Thất Chiểu và cộng sự (1990), Tô Văn Vượng (2009), Bộ Lâm nghiệp (1984), Đỗ Đình Sâm và cộng sự (2005), Đoàn Đình Tam (2011) xây dựng các hệ thống phân chia lập địa ngập mặn dựa trên loại đất, độ thành thục, hàm lượng chất hữu cơ và chế độ ngập triều từ đồng bằng sông Cửu Long đến miền Bắc.
  3. Sinh lý và sinh thái: Vũ Văn Cương (1964), Mai Sỹ Tuấn (1995), Nguyễn Hoàng Trí (1999), Hoàng Công Đãng (1995), Lê Xuân Tuấn (1995), Lê Công Khanh (1986), Đặng Trung Tấn (2000), Nguyễn Mỹ Hằng và Phan Nguyên Hồng (1995), Nguyễn Đức Tuấn (1994), Thái Văn Trừng (2000) nghiên cứu mối quan hệ giữa sinh trưởng cây ngập mặn với độ mặn, nhiệt độ thấp, cơ giới đất và thời gian ngập triều.
  4. Gieo ươm và kỹ thuật trồng trên lập địa khó khăn: Đặng Công Bửu (2006), Hoàng Văn Thơi và Phạm Trọng Thịnh (2012), Đỗ Xuân Phương (2005, 2006), Kiều Tuấn Đạt và cộng sự (2009) nghiên cứu kích thước bầu và tỷ lệ phối trộn ruột bầu đất sét + mùn + tro trấu. Chu Văn Cường và Saron Brown (2012), Albers (2012), Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam (2011), Sở Khoa học và Công nghệ Hải Phòng (2006), Trịnh Văn Hạnh và cộng sự (2009, 2011), Sở Nông nghiệp và PTNT Thanh Hóa (2013), Trần Thanh Cao và cộng sự (2006), Phạm Ngọc Cơ và cộng sự (2006) thử nghiệm các giải pháp hàng rào cừ tràm mê bồ, hàng rào tre giảm sóng, đào hố thay thế đất cục bộ và đóng cọc giữ cây trên bãi cát di động, bãi xói lở ven biển miền Bắc và Tây Nam Bộ.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Tổng hợp các nghiên cứu cho thấy, việc gây trồng rừng ngập mặn từ trước đến nay hầu hết dừng lại ở dạng lập địa bãi bồi cửa sông, đất bùn sét. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống khoa học về: cơ sở sinh thái, thành phần loài, bảng phân chia lập địa chuyên biệt và hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh (giống, ruột bầu, mật độ, tuổi cây, biện pháp cản sóng bảo vệ) đối với thể nền cát, đá, sỏi, vụn san hô ngập triều không thường xuyên tại vùng biển đảo phía Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng

  • Lý thuyết lập địa: Kế thừa quan điểm của Krauss (1935, 1954), Kopp (1965, 1969), Schwaneeker (1965, 1974) và Đỗ Đình Sâm và cộng sự (2005), xem lập địa là tổng hợp các nhân tố tự nhiên (khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng, thủy văn) tác động trực tiếp đến sinh trưởng của thực vật. Đơn vị cơ sở là dạng lập địa và nhóm dạng lập địa.
  • Phân loại độ ngập triều: Sử dụng khung phân loại ngập triều của Watson (1928) và de Haan (1931) gồm 5 cấp độ ngập theo số lần và số ngày ngập trong tháng.
  • Phân loại cấp hạt thể nền: Sử dụng thang phân loại kích thước hạt trầm tích Wentworth (1922) để phân định đá tảng, đá cuội, sỏi, sỏi mịn, cát trung bình, cát mịn, bùn và sét.
  • Định lượng quần xã thực vật: Sử dụng phương pháp điều tra thực vật học của Curtis (1959) để tính toán các chỉ số mật độ tương đối, độ ưu thế tương đối, tần suất tương đối và chỉ số giá trị quan trọng (IV).

Phương pháp nghiên cứu cụ thể

1. Điều tra thành phần loài và cấu trúc quần xã thực vật

  • Bố trí tuyến và ô tiêu chuẩn: Thiết lập 40 tuyến điều tra ven bờ (mỗi điểm 2 tuyến song song bờ biển: tuyến ngoài mép nước, tuyến trong giáp bờ; cự ly 20 - 150 m). Lập 78 ô tiêu chuẩn điển hình kích thước 20 x 10 m (diện tích 200 m²/ô; 3 ô/điểm) tại các đảo và dải ven biển thuộc 10 tỉnh/thành phố phía Nam.
  • Chỉ tiêu thu thập: Định danh thành phần loài; đo đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$) và đường kính tán ($D_{tán}$) cho cây có chiều cao $H > 2$ m; đo chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) cho 5 - 10 cây đại diện/loài/ô.
  • Thời gian thực hiện: Từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2009.
  • Chỉ số tính toán: $$\text{Mật độ tương đối (RD)} = \frac{n_i}{N} \times 100$$ $$\text{Ưu thế tương đối (RDo)} = \frac{g_i}{G} \times 100$$ $$\text{Tần suất tương đối (RF)} = \frac{f_i}{F} \times 100$$ $$\text{Chỉ số giá trị quan trọng (IV)} = \text{RD} + \text{RDo} + \text{RF}$$
  • Khung thang điểm tuyển chọn loài cây triển vọng (chọn loài đạt > 50 điểm):
    1. Ưu thế sinh thái (chỉ số IV): < 15% (0 điểm); 15 - 25% (10 điểm); 25 - 35% (20 điểm); 35 - 45% (30 điểm); 45 - 60% (40 điểm); > 60% (50 điểm).
    2. Khả năng phòng hộ: Tán dày thường xanh (15 điểm); tán dày rụng lá (5 điểm); tán thưa thường xanh (5 điểm); tán thưa rụng lá (0 điểm).
    3. Tốc độ sinh trưởng: Nhanh (10 điểm); trung bình (5 điểm); chậm (0 điểm).
    4. Nguồn giống: Nhiều (15 điểm); trung bình (10 điểm); ít (5 điểm); không có (0 điểm).
    5. Kỹ thuật gây trồng: Đã hiểu biết (10 điểm); ít hiểu biết (5 điểm); chưa hiểu biết (0 điểm).

2. Nghiên cứu lập địa và tính chất lý hóa thổ nhưỡng

  • Chế độ ngập triều: Quan trắc liên tục 12 tháng (từ tháng 1 đến tháng 12 năm 2011) bằng cột đo mực nước thủy triều chuyên dụng (theo English và cộng sự, 1997) đặt tại trung tâm khu vực nghiên cứu. Phân chia thành 5 lớp ngập: Lớp 1 ($L_1$ - ngập triều trung bình thấp), Lớp 2 ($L_2$ - ngập triều trung bình cao), Lớp 3 ($L_3$ - ngập triều cao), Lớp 4 ($L_4$ - ngập khi triều cường), Lớp 5 ($L_5$ - ngập triều bất thường).
  • Độ mặn nước biển: Thu mẫu nước định kỳ vào các ngày 5, 15 và 25 hàng tháng trong suốt 12 tháng năm 2011; đo bằng khúc xạ kế cầm tay.
  • Khảo sát thể nền và phân tích đất: Mô tả mặt cắt ngang từ triều cao đến triều kiệt; mô tả phẫu diện dọc đến độ sâu 1 m; đo đếm ô thể nền $1 \text{ m}^3$ ($1 \times 1 \times 1$ m) để xác định tỷ lệ cấp hạt theo thang Wentworth (1922). Thu mẫu đất ở hai tầng độ sâu (0 - 10 cm và 40 - 50 cm).
  • Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm (theo ISRIC, 1995 và Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 1998):
    • Cấp hạt: Phương pháp Robinson.
    • Chất hữu cơ/mùn tổng số: Phương pháp Chiurin.
    • Đạm tổng số ($N_{ts}$): Phương pháp Kjeldahl.
    • Lân dễ tiêu ($P_2O_5$): Phương pháp Oniani.
    • Kali dễ tiêu ($K_2O$): Phương pháp Maslova.
    • pH: Đo bằng máy pH meter.
    • Độ mặn đất ($S‰$): Đo bằng khúc xạ kế.
Nhóm cấp hạt Kích thước hạt (mm) Tỷ lệ chiếm (%) Tên gọi thể nền tương ứng
Đá tảng > 256 $\ge 80%$ Thể nền Đá
Đá cuội 64 - 256 $\ge 80%$ Thể nền Đá
Sỏi 8 - 64 $\ge 80%$ Thể nền Sỏi
Sỏi mịn 4 - 8 $\ge 80%$ Thể nền Sỏi
Cát trung bình 0,25 - 2 $\ge 80%$ Thể nền Cát
Cát mịn 0,0625 - 0,25 $\ge 80%$ Thể nền Cát
Bùn (bột) 0,0039 - 0,0625 $\ge 80%$ Thể nền Thịt
Hạt sét < 0,0039 $\ge 80%$ Thể nền Sét
Hệ keo < 0,001 $\ge 80%$ Thể nền Sét

3. Thí nghiệm kỹ thuật gieo ươm trong vườn ươm

Bố trí thí nghiệm thành phần hỗn hợp ruột bầu gồm 4 công thức, 3 lần lặp lại, quy mô 30 cây/loài/công thức. Thời gian theo dõi 9 tháng (tháng 4 đến tháng 12 năm 2010), thu thập tỷ lệ sống và tăng trưởng chiều cao ở các mốc 3, 6 và 9 tháng:

  • Đối chứng (ĐC): 100% Đất cát, vụn san hô tại chỗ.
  • Công thức 1 (CT1): 75% Cát, vụn san hô + 15% Đất bùn rừng ngập mặn + 10% Phân vi sinh.
  • Công thức 2 (CT2): 59% Cát, vụn san hô + 30% Đất bùn rừng ngập mặn + 10% Phân vi sinh + 1% NPK (20:20:15).
  • Công thức 3 (CT3): 39% Cát, vụn san hô + 50% Đất bùn rừng ngập mặn + 10% Phân vi sinh + 1% NPK (20:20:15).

4. Thí nghiệm các biện pháp kỹ thuật trồng rừng thực địa

Các thí nghiệm được thiết kế theo khối ô phụ chia lô (Split-plot design) gồm 2 nhân tố, 3 lần lặp lại. Mật độ chuẩn là 5.000 cây/ha, bố trí trồng theo cụm 3 cây ($0,7 \times 0,7 \times 0,7$ m), cự ly giữa các cụm là $3 \times 2$ m. Cây con tiêu chuẩn có bầu nilon $12 \times 25$ cm, chiều cao bình quân 30 cm, đường kính gốc ($D_0$) bình quân 1 cm.

  • Thí nghiệm 1 - Lập địa trồng: Lô chính là 3 dạng lập địa: Đá ($LĐ_1$ - mặn nặng, ngập triều cao), Sỏi ($LĐ_2$ - mặn nặng, ngập triều trung bình), San hô ($LĐ_3$ - mặn nặng, ngập triều thấp). Lô phụ gồm 5 loài: Dà vôi ($S_1$), Đưng ($S_2$), Đâng ($S_3$), Sú đỏ ($S_4$), Đước ($S_5$). Diện tích: 3.600 m².
  • Thí nghiệm 2 - Trồng trực tiếp trụ mầm: Bố trí trên lập địa sỏi. Lô chính là 3 nghiệm thức: $V_1$ (Đào hố $30 \times 30 \times 30$ cm, cắm trực tiếp, xếp đá xung quanh đỡ), $V_2$ (Đào hố $30 \times 30 \times 30$ cm, bổ sung ruột bầu, cắm trụ mầm), $V_3$ (Cắm cọc gỗ sâu 40 - 50 cm, đào lỗ đặt trụ mầm và buộc cố định vào cọc). Lô phụ gồm 4 loài ($S_1, S_2, S_3, S_5$). Diện tích: 3.600 m².
  • Thí nghiệm 3 - Phương thức trồng: Bố trí trên lập địa san hô. Lô chính là 3 phương thức: $PT_1$ (Hỗn giao theo hàng, hàng cách hàng 3 m, cây cách cây 0,7 m), $PT_2$ (Hỗn loài theo cụm, 12 cây/cụm, cụm cách cụm $5 \times 5$ m), $PT_3$ (Hỗn loài theo đám, mỗi đám 5 loài $\times$ 10 cây, đám cách đám $10 \times 10$ m). Lô phụ gồm 5 loài ($S_1, S_2, S_3, S_4, S_5$). Diện tích: 3.600 m².
  • Thí nghiệm 4 - Mật độ trồng: Bố trí trên lập địa sỏi. Lô chính là 3 mật độ: $N_1$ (2.500 cây/ha, 2 cây/cụm), $N_2$ (3.750 cây/ha, 3 cây/cụm), $N_3$ (5.000 cây/ha, 4 cây/cụm). Lô phụ gồm 3 loài: Mắm biển ($S_1$), Đưng ($S_2$), Đâng ($S_3$). Diện tích: 3.600 m².
  • Thí nghiệm 5 - Tuổi cây con: Bố trí trên lập địa đá. Lô chính là 3 cấp tuổi: $T_1$ (6 tháng tuổi), $T_2$ (12 tháng tuổi), $T_3$ (24 tháng tuổi). Lô phụ gồm 3 loài ($S_1, S_2, S_3$). Diện tích: 3.600 m².
  • Thí nghiệm 6 - Biện pháp bảo vệ cản sóng: Bố trí trên lập địa đá. Lô chính gồm 4 giải pháp: $BV_1$ (Tạo bờ đá chắn sóng song song bờ biển: cao 1,2 m; đáy rộng 3,0 m; mặt rộng 1,2 m; dài 36 m), $BV_2$ (Tạo 2 bờ đá chắn sóng vuông góc bờ biển dài 30 m, cách nhau 36 m), $BV_3$ (Tạo giá đỡ bằng cọc gỗ $D > 3,5$ cm, dài 1,5 m, chôn sâu 60 - 70 cm), $BV_4$ (Đối chứng: đào hố trồng thông thường). Lô phụ gồm 3 loài ($S_1, S_2, S_3$). Diện tích: 4.800 m².

5. Thu thập và xử lý số liệu

Thu thập số liệu định kỳ vào tháng 9 - 10 hàng năm trên các ô tiêu chuẩn định vị diện tích 100 m²/lần lặp ở các mốc thời gian: 6 tháng, 1 năm, 2 năm và 3 năm sau khi trồng. Các chỉ tiêu đo đếm gồm: tỷ lệ sống (%), đường kính gốc ($D_0$) và chiều cao vút ngọn ($H$). Số liệu được xử lý thống kê phân tích phương sai hai nhân tố (ANOVA) và so sánh sai biệt trung bình bằng tiêu chuẩn LSD trên phần mềm Microsoft Excel và Statgraphics Centurion XV-II.

Nội dung chính theo từng chương

Luận án gồm 140 trang nội dung chính, 55 bảng số liệu, 39 hình ảnh và sơ đồ minh họa, được kết cấu thành 4 chương:

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa các tài liệu khoa học chuyên ngành trong nước và quốc tế liên quan đến thực vật ngập mặn. Tác giả đã phân tích các đặc trưng sinh thái của rừng ngập mặn trên thế giới (diện tích khoảng 16 - 18 triệu ha phân bố ở 114 quốc gia) và Việt Nam (chia thành 4 - 6 vùng sinh thái rừng ngập mặn); phân tích các yếu tố giới hạn sinh trưởng như độ mặn, nhiệt độ, chế độ ngập triều và đặc điểm thể nền. Chương này chỉ rõ rằng các công trình đi trước chủ yếu áp dụng kỹ thuật lâm sinh trên lập địa phù sa cửa sông; các mô hình trồng rừng trên bãi cát di động hay vùng xói lở mới chỉ thử nghiệm cục bộ tại Hải Phòng, Thanh Hóa, Sóc Trăng, Trà Vinh mà chưa có giải pháp toàn diện cho lập địa cát, đá, sỏi, vụn san hô tại các hải đảo.

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết cơ sở phương pháp luận, cách tiếp cận tổng hợp kết hợp giữa điều tra sinh thái học tự nhiên, kế thừa tài liệu chuyên ngành và bố trí các khối thí nghiệm lâm sinh thực nghiệm ngoài hiện trường. Chương này mô tả cụ thể quy trình lập 40 tuyến điều tra, 78 ô đo đếm thảm thực vật tự nhiên, phương pháp quan trắc thủy hải văn, quy trình phân tích các chỉ tiêu cơ lý hóa của đất trong phòng thí nghiệm và thiết kế chi tiết 6 nhóm thí nghiệm lâm sinh theo khối ô phụ chia lô (Split-plot) tại Côn Đảo, Sông Cầu và Phú Quý.

Chương 3: Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu

Chương 3 tổng hợp điều kiện tự nhiên tại các vùng nghiên cứu từ Bình Định đến Kiên Giang:

  • Địa hình và thảm thực vật: Phân chia thành hai dạng địa hình đảo chính gồm: (1) Đảo núi cao, dốc (Côn Đảo, Phú Quốc, Hòn Tre...) có rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới ở phần trên và bãi triều cát, đá, sỏi, san hô ở chân đảo; (2) Đảo thấp thoai thoải nguồn gốc đá vôi/san hô (độ cao nổi dưới 10 m như quần đảo Trường Sa, một phần đảo Phú Quý) với thảm thực vật chịu mặn đặc thưng (Bàng vuông, Phong ba, Mù u, Hếp).
  • Khí hậu: Mang tính chất nhiệt đới gió mùa hải dương; nhiệt độ trung bình năm biến động từ 26,0 - 27,7°C; lượng mưa trung bình năm từ 1.700 mm (Trường Sa, Quy Nhơn) đến 3.000 mm (Phú Quốc); tốc độ gió trung bình 2,0 - 7,0 m/s; số ngày mưa từ 130 - 166 ngày/năm.
  • Thủy văn và chế độ thủy triều: Luận án tổng hợp đặc tính thủy triều dọc theo các vùng biển nghiên cứu:
Vùng biển ven bờ và đảo Đặc tính chế độ thủy triều Độ lớn thủy triều kỳ nước cường
Quảng Nam đến Bình Thuận Nhật triều không đều (18 - 22 ngày nhật triều/tháng; thời gian triều dâng lớn hơn triều rút) 1,2 - 2,0 m (tăng dần về phía Nam)
Hàm Tân (Bình Thuận) đến Mũi Cà Mau Bán nhật triều không đều (2 lần triều lên, 2 lần triều xuống/ngày; chênh lệch mực nước rất lớn) 3,5 - 4,0 m (lớn nhất Việt Nam)
Mũi Cà Mau đến Hà Tiên (Vịnh Thái Lan) Nhật triều thuần nhất hoặc hơi không đều (chủ yếu 1 lần triều lên, 1 lần triều xuống/ngày) 1,0 m (triều cường); triều kém giảm xuống 0,0 m
Quần đảo Trường Sa Nhật triều không đều (18 - 22 ngày nhật triều/tháng) 1,2 - 2,0 m (tăng dần về phía bờ Tây)

Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 4 là chương trọng tâm của luận án, tập trung vào 8 nhóm nội dung chính:

  1. Thành phần loài và phân bố cây ngập mặn tại các đảo phía Nam: Đánh giá chi tiết sự phân bố của các loài thực vật ngập mặn theo vùng địa lý (Đồng bằng sông Cửu Long, Đông Nam Bộ, Nam Trung Bộ) và theo từng loại thể nền (cát, sỏi, đá, vụn san hô).
  2. Tuyển chọn loài cây ngập mặn gây trồng: Dựa trên định lượng chỉ số IV và khung thang điểm 5 tiêu chí, luận án xác định các loài có điểm đánh giá thích hợp nhất để đưa vào gây trồng là Đưng (Rhizophora mucronata), Đâng (Rhizophora stylosa), Mắm biển (Avicennia marina), Dà vôi (Ceriops tagal) và Sú đỏ (Aegiceras floridum).
  3. Đặc điểm lập địa và tính chất lý hóa thổ nhưỡng: Phân tích độ ngập triều, độ mặn nước biển (dao động 25 - 33‰), diễn biến bão và áp thấp nhiệt đới; phân tích hàm lượng dinh dưỡng nghèo nàn của thể nền cát, đá, sỏi, san hô (chất hữu cơ thấp, thiếu hụt đạm và lân).
  4. Xây dựng bảng phân chia lập địa: Thiết lập bảng phân loại dạng lập địa cho vùng ven đảo phía Nam dựa trên sự kết hợp giữa 3 yếu tố: dạng thể nền (Đá, Sỏi, Cát, San hô), chế độ ngập triều ($L_1 - L_5$) và độ mặn của nước biển.
  5. Đặc điểm sinh học, sinh thái của loài và quần xã: Xác định cấu trúc tầng tán, hệ thống rễ chống/rễ thở, khả năng bám giữ trên nền đá sỏi của các loài lựa chọn trong các quần xã tự nhiên.
  6. Kết quả kỹ thuật gieo ươm: Xác định tỷ lệ nảy mầm của trụ mầm/hạt giống và đánh giá ảnh hưởng của 4 công thức ruột bầu đến tỷ lệ sống và tăng trưởng chiều cao cây con sau 9 tháng trong vườn ươm.
  7. Kết quả khảo nghiệm các biện pháp kỹ thuật trồng rừng: Đánh giá định lượng kết quả sau 3 năm theo dõi về: tỷ lệ sống (%), tăng trưởng đường kính gốc ($D_0$) và chiều cao vút ngọn ($H$) qua 6 thí nghiệm lâm sinh (thể nền lập địa, trồng trực tiếp trụ mầm có giá đỡ, phương thức hỗn giao hàng/cụm/đám, mật độ trồng cụm, tuổi cây con 6 - 24 tháng, và giải pháp bờ đá cản sóng $BV_1, BV_2, BV_3$).
  8. Đề xuất hướng dẫn kỹ thuật trồng rừng ngập mặn ven đảo: Tổng hợp thành bộ chỉ dẫn kỹ thuật lâm sinh hoàn chỉnh, bao gồm tiêu chuẩn lập địa, danh mục loài cây trồng, tiêu chuẩn cây con xuất vườn, mùa vụ, kỹ thuật đào hố bổ sung giá thể và biện pháp công trình bảo vệ cây con cản sóng.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học

  1. Lần đầu tiên cung cấp dữ liệu đầy đủ, có hệ thống về thành phần loài, đặc điểm phân bố, cấu trúc quần xã và khả năng thích ứng sinh thái của các loài cây ngập mặn trên các dạng thể nền phi phù sa (cát, đá, sỏi, vụn san hô) tại hệ thống đảo ven bờ Nam Trung Bộ và Nam Bộ.
  2. Xây dựng cơ sở lý luận và bảng phân chia lập địa chuyên biệt phục vụ gây trồng rừng ngập mặn ven đảo dựa trên tổ hợp 3 nhân tố sinh thái chính: dạng thể nền trầm tích, chế độ ngập triều và độ mặn nước biển.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  1. Tuyển chọn được nhóm loài cây ngập mặn có khả năng sinh trưởng và chống chịu tốt nhất trên lập địa biển đảo khắc nghiệt gồm: Đưng (Rhizophora mucronata), Đâng (Rhizophora stylosa), Mắm biển (Avicennia marina), Dà vôi (Ceriops tagal) và Sú đỏ (Aegiceras floridum).
  2. Xác định được thành phần ruột bầu tối ưu trong vườn ươm (bổ sung đất bùn ngập mặn, phân vi sinh và NPK vào nền cát/san hô tại chỗ) giúp nâng cao tỷ lệ sống và chất lượng cây con trước khi xuất vườn.
  3. Hoàn thiện hệ thống giải pháp kỹ thuật trồng rừng thực địa:
    • Xác định tuổi cây con đem trồng phù hợp từ 12 - 24 tháng tuổi.
    • Xác định phương thức trồng hỗn giao theo cụm 3 - 4 cây giúp các cá thể tương hỗ chống chịu lực sóng.
    • Xác định hiệu quả của các biện pháp công trình cản sóng (bờ đá chắn sóng song song, bờ đá vuông góc hoặc cọc trụ gỗ đỡ cây) giúp hạn chế trôi dạt và gãy đổ cây con trong giai đoạn đầu.
  4. Đề xuất quy trình chỉ dẫn kỹ thuật lâm sinh hoàn chỉnh làm căn cứ áp dụng vào các chương trình phục hồi và phát triển rừng phòng hộ ven biển đảo phía Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án

  • Các mô hình thử nghiệm kỹ thuật lâm sinh mới chỉ tập trung trên thể nền đá, sỏi, vụn san hô thuộc chế độ ngập triều không thường xuyên; chưa mở rộng trên các dạng lập địa ngập sâu thường xuyên hoặc bãi cát hoàn toàn trơ sỏi ngoài đảo xa.
  • Thời gian theo dõi động thái sinh trưởng của rừng trồng thử nghiệm tại các đảo mới dừng lại ở mốc 3 năm (36 tháng), chưa đủ để đánh giá toàn diện chu kỳ khép tán và diễn thế tự nhiên dài hạn của lâm phần.
  • Điều kiện địa lý hải đảo xa xôi, giao thông trắc trở và kinh phí hạn hẹp khiến việc theo dõi liên tục ở một số đảo xa (như Trường Sa, Phú Quý) gặp nhiều khó khăn; một số đảo như Cù Lao Ré, Cù Lao Chàm mới chỉ dừng lại ở khảo sát kế thừa tài liệu thứ cấp.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Tiếp tục duy trì quan trắc định kỳ các ô tiêu chuẩn thí nghiệm tại Côn Đảo, Sông Cầu, Phú Quý sau 5 - 10 năm để đánh giá sinh trưởng tầng cao, khả năng tạo lập lập địa mới và tích tụ trầm tích của rừng ngập mặn trồng.
  • Nghiên cứu mở rộng ứng dụng kỹ thuật gây trồng cho các quần đảo xa bờ (quần đảo Trường Sa, Hoàng Sa) và các dạng vi lập địa khắc nghiệt khác.
  • Nghiên cứu sâu hơn về đặc điểm sinh lý trao đổi nước, áp suất thẩm thấu và cơ chế bám rễ vi mô của các loài cây ngập mặn trong các khe nứt nền đá và rạn san hô chết.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo chuyên ngành Lâm sinh và Sinh thái học biển đảo, có giá trị ứng dụng đối với:

  • Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Tổng cục Lâm nghiệp, Chi cục Kiểm lâm các tỉnh ven biển Nam Trung Bộ và Nam Bộ, Ban quản lý các Vườn quốc gia và Khu bảo tồn biển (Côn Đảo, Phú Quốc, Núi Chúa, vịnh Nha Trang) trong việc lập quy hoạch, thiết kế và phê duyệt dự án trồng rừng phòng hộ chắn sóng, bảo vệ công trình ven đảo.
  • Lực lượng công binh và quốc phòng: Cung cấp cơ sở khoa học và kỹ thuật lâm sinh phục vụ trồng cây xanh che chắn công trình hạ tầng, chắn gió bão và cải tạo môi trường sống trên các đảo tiền tiêu.
  • Các viện nghiên cứu và trường đại học: Là tài liệu tham khảo cho nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng, Sinh thái học, Hải dương học; đặc biệt có thể ứng dụng khung phương pháp điều tra thực vật định lượng (chỉ số IV), bảng phân loại thể nền theo Wentworth và thiết kế thí nghiệm Split-plot trên lập địa khó khăn.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã bố trí các mô hình thí nghiệm lâm sinh thực địa tại những địa điểm cụ thể nào?

Các mô hình thí nghiệm lâm sinh được bố trí tại 3 địa điểm đại diện cho các vùng biển đảo phía Nam:

  • Hòn Bà, huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu (thí nghiệm về: lập địa, vật liệu trồng, phương thức trồng, mật độ, tuổi cây và biện pháp bảo vệ cản sóng).
  • Hòn Nhất Tự Sơn, thị xã Sông Cầu, tỉnh Phú Yên (thí nghiệm về: lập địa, vật liệu trồng trực tiếp trụ mầm và phương thức trồng).
  • Hòn Tranh và Hòn Lớn, huyện đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận (thí nghiệm về: mật độ, tuổi cây con và biện pháp bảo vệ cản sóng).

2. Khung thang điểm tuyển chọn loài cây triển vọng để gây trồng trên đảo dựa trên những tiêu chí nào?

Tác giả xây dựng khung thang điểm tổng cộng 100 điểm dựa trên 5 tiêu chí:

  1. Ưu thế sinh thái (chỉ số IV): Tối đa 50 điểm (tính từ 0 điểm cho IV < 15% đến 50 điểm cho IV > 60%).
  2. Khả năng phòng hộ: Tối đa 15 điểm (tán lá dày, thường xanh được 15 điểm).
  3. Khả năng cho hiệu quả (tốc độ sinh trưởng): Tối đa 10 điểm (sinh trưởng nhanh: 10 điểm, trung bình: 5 điểm, chậm: 0 điểm).
  4. Nguồn giống tại chỗ: Tối đa 15 điểm (nhiều: 15 điểm, trung bình: 10 điểm, ít: 5 điểm).
  5. Mức độ hiểu biết về kỹ thuật gây trồng: Tối đa 10 điểm (đã hiểu biết: 10 điểm, ít: 5 điểm, chưa biết: 0 điểm). Các loài đạt tổng điểm trên 50 điểm được đề xuất lựa chọn đưa vào khảo nghiệm gây trồng.

3. Chế độ thủy triều tại các vùng nghiên cứu có sự khác biệt như thế nào?

Theo số liệu quan trắc và tổng hợp của luận án:

  • Vùng ven bờ từ Quảng Nam đến Bình Thuận: Chế độ nhật triều không đều (18 - 22 ngày nhật triều/tháng), độ cao nước cường trung bình 1,2 - 2,0 m.
  • Vùng từ Hàm Tân (Bình Thuận) đến Mũi Cà Mau: Chế độ bán nhật triều không đều (2 lần triều lên, 2 lần triều xuống mỗi ngày), biên độ triều nước cường lớn nhất cả nước, đạt 3,5 - 4,0 m.
  • Vùng từ Mũi Cà Mau đến Hà Tiên (Vịnh Thái Lan): Chế độ nhật triều thuần nhất hoặc hơi không đều, biên độ triều nước cường thấp, trung bình 1,0 m (kỳ triều kém giảm còn 0,0 m).
  • Vùng biển quần đảo Trường Sa: Nhật triều không đều (18 - 22 ngày nhật triều/tháng), độ cao nước cường trung bình 1,2 - 2,0 m.

4. Thí nghiệm thành phần ruột bầu trong vườn ươm được thiết kế với các công thức nào?

Thí nghiệm ruột bầu được thiết kế gồm 4 công thức với 3 lần lặp lại:

  • Đối chứng (ĐC): 100% Cát, vụn san hô tại chỗ.
  • Công thức 1 (CT1): 75% Cát, vụn san hô + 15% Đất bùn rừng ngập mặn + 10% Phân vi sinh.
  • Công thức 2 (CT2): 59% Cát, vụn san hô + 30% Đất bùn rừng ngập mặn + 10% Phân vi sinh + 1% NPK (20:20:15).
  • Công thức 3 (CT3): 39% Cát, vụn san hô + 50% Đất bùn rừng ngập mặn + 10% Phân vi sinh + 1% NPK (20:20:15).

5. Những giải pháp công trình bảo vệ cây con cản sóng nào đã được thử nghiệm ngoài thực địa?

Luận án đã bố trí 4 nghiệm thức bảo vệ cây trồng trên lập địa đá tại Côn Đảo và Phú Quý:

  • $BV_1$: Xây dựng bờ đá chắn sóng song song với bờ biển (cao 1,2 m; đáy rộng 3,0 m; mặt rộng 1,2 m; dài 36 m).
  • $BV_2$: Xây dựng 2 bờ đá cản sóng vuông góc với bờ biển (dài 30 m/bờ, khoảng cách giữa 2 bờ là 36 m).
  • $BV_3$: Cắm cọc trụ gỗ đỡ cây ($D > 3,5$ cm, dài 1,5 m, chôn sâu 60 - 70 cm và lèn chặt sỏi đá).
  • $BV_4$: Đối chứng (đào hố và trồng cây thông thường, không có công trình che chắn).

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Hoàng Văn Thơi đã giải quyết trọn vẹn cả hai mục tiêu lý luận và thực tiễn về gây trồng rừng ngập mặn trên lập địa cát, đá, sỏi, vụn san hô ngập triều không thường xuyên tại các đảo ven bờ phía Nam Việt Nam. Tác giả đã hệ thống hóa cơ sở khoa học, phân chia dạng lập địa chuyên biệt và tuyển chọn được nhóm loài cây ngập mặn có khả năng thích ứng cao như Đưng, Đâng, Mắm biển, Dà vôi và Sú đỏ. Các giải pháp kỹ thuật lâm sinh đồng bộ từ giai đoạn đóng bầu dinh dưỡng trong vườn ươm, xác định tuổi cây 12 - 24 tháng, trồng theo cụm đến giải pháp công trình bờ đá cản sóng đã chứng minh được hiệu quả nâng cao tỷ lệ sống và sức sinh trưởng của cây trồng ngoài thực địa đảo. Đây là công trình lâm sinh thực nghiệm hoàn chỉnh, cung cấp luận cứ khoa học và quy trình kỹ thuật trực tiếp cho công tác trồng rừng phòng hộ, bảo vệ môi trường sinh thái và củng cố dải vành đai xanh an ninh biển đảo.