Chương 1. Tổng quan nghiên cứu gồm 29 trang - Chương 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu gồm 13 trang - Chương 3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận gồm 80 trang - Phần kết luận và kiến nghị gồm 3 trang - Phần danh mục các công trình khoa học liên quan đã công bố gồm 7 công trình.
- Phần tài liệu tham khảo gồm 131 tài liệu tham khảo trong đó có 36 tài liệu tiếng Việt, 94 tài liệu tiếng Anh, 1 tài liệu từ Website. Luận án có 30 bảng, 39 hình. Luận án có 10 phụ lục gồm 127 trang. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.
Đặc điểm của vùng đất cát và sự ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên thực vật vùng đất cát 1. Đặc điểm của vùng đất cát Cồn cát ven biển có nhiều kiểu rất khác nhau điều này liên quan đến sự bồi lắng cát của khu vực, đặc điểm khí hậu cả trong quá khứ, hiện tại và các yếu tố sinh thái. Các điều kiện tiên quyết cơ bản cho sự hình thành của các cồn cát là một nguồn cung cấp cát dồi dào và gió để vận chuyển nó. Chiều cao của mỗi cồn cát có sự khác nhau phụ thuộc vào nguồn cung cấp cát, khí hậu cũng như địa hình.
Tại các vùng ôn đới, á nhiệt đới hay nhiệt đới ẩm, nơi có gió mạnh có thể mang cát vượt qua các thảm cỏ, lượng cát tích lũy quá lớn gây khó khăn cho thực vật phát triển. Điều đó làm cho cát có thể lấn sâu hơn vào trong đất liền. Cát được gió mang đi một cách tự do, lúc này hình thái các cồn cát phụ thuộc vào khí động học. Mỗi cồn cát có thể cao từ 5 đến 50 m hoặc hơn do sự tích lũy của cát rất lớn.
Các cồn cát cũng có sự khác nhau về độ ẩm do mạch nước ngầm hay lượng mùn trong thể nền [91]. Cồn cát trẻ nhất, được hình thành do các yếu tố môi trường bất thường có tác động mạnh như triều cường hoặc các cơn bão đẩy cát lấn sâu vào trong đất liền [65],[91]. Tại những nơi này môi trường khá khắc nghiệt đối với thực vật: thể nền không ổn định, khô, mặn và thiếu chất dinh dưỡng. Những nơi này chủ yếu là các sinh vật tiên phong chiếm lĩnh môi trường, thực vật chủ yếu là cây một năm.
Với sự hiện diện của chúng làm cho cát có thể tích tụ ở xung quanh tạo nên sự tích lũy của cát [91]. Cồn cát sơ khai là nơi cát tích lũy phía cao hơn so với thủy triều. Ở nơi này, môi trường có thể thích hợp cho một số thực vật lâu năm có thể tái sinh. Tiếp đó, một số loài cỏ có thể sống, chúng mọc phía trên các đụn cát nhỏ được tích lũy do gió thổi cát vào.
Tuy nhiên môi trường ở đây cũng rất khắc nghiệt đối với sự sinh trưởng của thực vật [73],[94],[130]. 5 Cồn cát di động được hình thành do sự tích lũy cát từ các cồn cát sơ khai. Sự tích lũy cát làm cho các đụn cát cao hơn mức mà triều cường có thể đạt đến. Tại các cồn cát di động, do sự tích lũy của nước mưa làm cho cát ở đây ít mặn hơn.
Trong khi gió thổi làm cho sự tích lũy cát ngày các lớn, các cồn cát có thể cao 1 m trong một năm. Thực vật ở đây có thể sinh trưởng để vươn lên sự gia tăng chiều cao của cồn cát hàng năm. Các chất hữu cơ được tích lũy dần dần nhờ xác chết của thực vật, lá cây,. dần dần cải thiện lượng chất hữu cơ trong các cồn cát.
Vì vậy, thực vật đa dạng hơn và bề mặt cát không được che phủ ngày càng giảm [73],[94],[130]. Cồn cát bán cố định có thể nền ổn định hơn so với cồn cát di động. Sự đa dạng loài tiếp tục tăng. Khi thực vật phát triển, tạo thành lớp bao phủ trên bề mặt các đụn cát và tạo thành cồn cát ổn định.
Môi trường vẫn rất nghèo dinh dưỡng, khả năng hạn cao tạo nên điều kiện khắc nghiệt. Tuy nhiên, một lớp chất hữu cơ đã bắt đầu hình thành [73],[94],[130]. Phía sau cồn cát bán cố định là cồn cát ẩm, tùy thuộc vào chiều cao của mạch nước ngầm, thậm chí có nơi tạo thành các vùng nước đọng. Tiếp theo trong quá trình diễn thế hình thành các đụn cát có cây bụi.
Tại đây xuất hiện các thực vật lâu năm, có cây gỗ phát triển. Ở các cồn cát có cây bụi, nếu dưới áp lực của việc chăn thả hoặc tác động khác làm ngăn cản sự phát triển của các cây bụi phát triển thành thảm thực vật cây bụi. Bãi cỏ trên cồn cát cố định được hình thành và phát triển thành nhiều kiểu thảm thực vật khác nhau. Thảm thực vật chủ yếu gồm các loài có thể phát triển được trên các vùng đất trống hay trên các bãi cỏ.
Chúng gồm những loài có thể chịu được sự khô hạn, môi trường chua và tình trạng nghèo dinh dưỡng. Giai đoạn sau cùng đó là sự phát triển của thảm thực vật thành rừng. Mỗi giai đoạn trong quá trình diễn thế được đặc trưng bởi nhiều đặc điểm như: màu đất, độ tuổi, độ pH, tỷ lệ % đất mùn,… [73],[94],[130]. Thảm thực vật làm cho môi trường ngày càng được cải thiện, các cồn cát càng ổn định hơn.
Vì vậy, thảm thực vật vùng đất cát có vai trò hết sức quan trọng đối với các hệ sinh thái sâu trong đất liền hay các hệ sinh thái nông nghiệp. Thảm thực vật làm cho đất cát tích lũy được nhiều chất hữu cơ, hạn chế hiện tượng cát bay cát nhảy 6 hay cát xen lấn đất canh tác hay đất thổ cư tại các vùng đất cát. Đồng thời thực vật còn cung cấp nguồn thức ăn, nơi ở cho nhiều loài động thực vật hay cả con người. Các cồn cát hình thành nhiều môi trường sống khác nhau cần thiết cho sinh vật cũng như có vai trò kinh tế quan trọng.
Đất cát được cung cấp chất hữu cơ từ thực vật, từ đó nó quyết định đến sự đa dạng, sự phân bố, sự phong phú của thảm thực vật. Các cồn cát ven biển bảo vệ đất liền trước nhiều thiên tai như gió, bão. Bên cạnh đó, chúng còn tham gia lọc nước từ đó cung cấp nước cho mặt đất và các môi trường nước, chúng ngăn cản hiện tượng di động của cát, cát lấn sâu vào trong đất liền. Tuy nhiên, các cồn cát thường xuyên chịu tác động của con người như xây dựng các công trình giao thông, thổ cư,… vì thế làm phá vỡ quá trình hình thành cồn cát đặc biệt là sự tích lũy chất dinh dưỡng trong cát, sự phát triển của các cồn cát và bãi cát tiên phong [101].
Quá trình hình thành và phát triển của các đụn cát gắn liền với diễn thế của thảm thực vật. Sự tương tác giữa các yếu tố vô sinh và thực vật đã hình thành nên nhiều kiểu cồn các khác nhau. Theo Wiedemann các đụn cát ven biển là cảnh quan gồm nhiều dạng đụn cát có hình thái khác nhau tạo nên hệ thống đụn cát ven biển. Sự hình thành các đụn cát là kết quả của sự tương tác giữa các yếu tố trong môi trường như cát, gió, nước và thực vật.
Sự tương tác với nước và thực vật tạo nên các cồn cát di động chậm cho đến ổn định. Tác giả đã đưa ra 13 kiểu đụn cát khác nhau ở các cồn cát ven biển Tây Bắc Thái Bình Dương gồm: 1 - Cồn cát ngang (Transverse Dunes), 2 – Cồn cát lệch (Oblique Dunes), 3 – Cồn cát di động (Foredune), 4 – Các đụn cát có đỉnh nhọn được duy trì (Retention ridge), 5 - Các cồn cát dạng parabole (Parabola Dune), 6 – Các gò cát (Sand hummock), 7 – Lõm cát (Blowout), 8 – Bãi cát bằng (Sand plain), 9 – Các bãi cát bằng xói mòn (Deflation plain), 10 – Các dãy đồi cát (Dune ridge), 11 – Các đụn cát rừng tàn dư (Remnant forest mounds), 12 – Đầm và hồ (Ponds and Lakes) và 13 – Đầm lầy (Swales) [130]. Moreno-Casasolal và Espejel phân loại vùng đất cát ở vịnh Mexico cũng trên căn cứ tính di động của cát, độ mặn và chiều sâu của mạch nước ngầm đã phân loại vùng đất cát ở đây thành 6 vùng khác nhau: vùng cát ở bãi biển (beach), vùng cát sơ 7 khai (Embryo dune) và đất cát di động (Foredune), lõm cát (blowout - được hình thành sau khi thảm thực vật phân bố trên đất cát cố định bị phá hủy vì vậy gió tiếp tục mang cát đi, gây ra hiện tượng di động của cát và xói mòn tạo nên lõm cát) loại này được hình thành khá sâu trong nội địa, vùng đất cát ẩm và ngập nước (Humid and wet slacks), vùng đất cát phía sau đất cát di động (Sheltered zone), đất cát cố định (Fixed dunes) [94]. Holmes nghiên cứu cồn cát ven biển nước Anh, cùng với quá trình diễn thế, đã xác định 9 giai đoạn trong quá trình diễn thế, tương ứng 9 môi trường cồn cát khác nhau: cồn cát trẻ nhất (youngest dunes), cồn cát sơ khai (embryo dunes), cồn cát ban đầu hoặc cồn cát di động (force-dunes or mobile dunes), cồn cát trắng hoặc vàng hay cồn cát bán cố định (white or yellow dunes or semi-fixed dunes), cồn cát cố định hay cồn cát ổn định (fixed dunes or stabilised dunes), cồn cát ẩm (dune slack), cồn cát cây bụi (dune scrub), rừng thưa (woodland) và cồn cát trống (dune heath).
Ở mỗi giai đoạn diễn thế của cồn cát, hệ thực vật cũng có sự đặc trưng [73]. Maun cho rằng cồn cát ven biển gồm 6 kiểu: cồn cát bóng (shadow dune), cồn cát sơ khai (embryo dune), cồn cát ban đầu đã ổn định (established fore dune), cồn cát nhọn (subsequent dune ridges), các cồn cát di động xâm lấn sâu vào trong nội địa (transgressive dune-fields) và cồn cát ẩm (dune slack). Tác giả còn đưa nhận xét là quá trình hình thành cồn cát ven biển do 3 yếu tố quyết định: vận tốc gió trong khu vực, nguồn cung cấp cát và chướng ngại vật để giữ cát được mang đến. Cả ba yếu tố này sẽ khác nhau ở các bờ biển trên thế giới và sự hình thành cồn cát được quyết định bởi yếu tố sinh thái chủ đạo của từng vùng.
Sự hình thành các loại cồn cát phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau như thủy triều, nguồn cung cấp cát, gió, điều kiện khí hậu, thành phần các loài thực vật, chiều cao của thực vật và sự tác động của con người [91]. Từ sự khác nhau trong phân loại cồn cát của Wiedemann, Moreno-Casasolal và Espejel, Holmes và Maun thể hiện sự phân loại các cồn cát là mang tính tương đối và đặc trưng cho từng vùng.