Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của đất than bùn và chế độ ngập nước đến sinh khối rừng tràm vườn quốc gia u minh hạ, tỉnh cà mau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN THỊ KIM HỒNG 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC 62 44 03 03 Cần Thơ, năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN THỊ KIM HỒNG 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC 62 44 03 03 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS. DƯƠNG VĂN NI TS. NGUYỄN VĂN BÉ Cần Thơ, năm 2017 LỜI CẢM TẠ Xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy, Cô Khoa Môi trưởng và Tài nguyên thiên nhiên đã hướng dẫn, truyền đạt vốn kiến thức quý báu, những kinh nghiệm thực tế trong suốt quá trình học tập tại trường. Xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ts. Dương Văn Ni và Ts. Nguyễn Văn Bé, đã tận tình hướng dẫn về chuyên môn và đóng góp những ý kiến quý báu trong suốt quá trình thực hiện luận án. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các cán bộ Vườn quốc gia U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau. Xin cám ơn gia đình anh Nguyễn Minh Truyền đã tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án tại vùng nghiên cứu. Xin cảm ơn gia đình và đồng nghiệp đã hết lòng động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận án. Trong quá trình thực hiện luận án mặc dù đã cố gắng nhưng không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy rất mong được sự đóng góp ý kiến cũng như bổ sung của quý Thầy Cô để đề tài được hoàn thiện hơn. i TÓM TẮT “Nghiên cứu ảnh hưởng của đất than bùn và chế độ ngập nước lên sinh khối rừng Tràm tại Vườn Quốc gia U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau” được thực hiện từ tháng 01/2014 đến tháng 12/2015. Nghiên cứu nhằm xác định sinh khối và khả năng hấp thụ CO2 của rừng Tràm ở các nghiệm thức khác nhau về độ dày than bùn và độ sâu ngập. Có 18 ô tiêu chuẩn (100 m2) được thiết lập để khảo sát và thu mẫu. Kết quả nghiên cứu cho thấy, đất than bùn ở VQG U Minh Hạ là loại đất có độ xốp cao, dung trọng thấp dao động trong khoảng 0,19 - 0,37 g/cm3, là loại đất phèn có pH từ 3,41 4,84. Hàm lượng chất hữu cơ cao (83,71 - 94,00%). Về chất dinh dưỡng thì đất than bùn ở đây là loại đất giàu đạm (0,58 - 1,23%N) nhưng lân chỉ đạt ở mức trung bình (0,03 - 0,12 %P2O5). Tuy chất lượng đất không có sự khác biệt rõ ràng ở các độ dày than bùn khác nhau nhưng trong cùng độ dày than bùn có sự khác biệt qua các đợt khảo sát. Khi kết hợp 2 điều kiện thời gian trong năm (mùa mưa, mùa nắng) và độ dày than bùn thì hầu như các chỉ tiêu hóa học đất (trừ Dung trọng và N-NO3-) đều ảnh hưởng đến sự thay đổi hàm lượng pH, TN, TP, CHC, N-NH4+ trong đất. Ở độ dày than bùn 20 – 40 cm, sinh khối khô cây Tràm có giá trị thấp nhất (60,7 kg/cây) khác biệt ý nghĩa với 2 nghiệm thức còn lại (40 – 60 cm và 60 - 80 cm) có giá trị lần lượt là 78,9 kg/cây và 77,4 kg/cây. Sinh khối có xu hướng giảm dần khi độ dày tầng than bùn cao hơn. Sinh khối rừng Tràm tại các nghiệm thức độ dày than bùn dao động từ 72,3 – 95,9 tấn/ha và sinh khối có xu hướng giảm dần khi độ dày tầng than bùn cao hơn. Giá trị sinh khối rừng cao nhất ở độ dày than bùn 20 – 40 cm (95,9 tấn/ha), thấp nhất ở độ dày than bùn 60 – 80 cm (72,3 tấn/ha) và ở độ dày than bùn 40 – 60 cm có giá trị 81,1 tấn/ha. Khả năng hấp thụ CO2 của rừng Tràm ở nghiệm thức độ dày than bùn 20 – 40 cm cũng là cao nhất (147 tấn/ha) và khác biệt ý nghĩa với nghiệm thức than bùn 60 – 80 cm. Ở độ dày than bùn 60 – 80 cm mặc dù có đường kính cây lớn hơn nhưng do mật độ cây thấp nên lượng CO2 được giữ lại cũng thấp. Lượng hấp thụ CO2 của rừng Tràm nơi đây là 110 tấn/ha (độ dày than bùn 60 – 80 cm). Ở vị trí 40 – 60 cm có giá trị là 124 tấn/ha. Đối với nghiệm thức Tràm ở các độ sâu ngập khác nhau, các chỉ tiêu lý hóa hầu như không khác biệt trừ pH (4,21- 4,83). Giá trị pH nước có sự khác biệt: mùa mưa thấp hơn mùa nắng. Lượng oxy hòa tan trong nước rất thấp chỉ dao động trong khoảng 1,33 - 3 mg/l và chỉ tiêu BOD5 có khoảng dao động khá lớn ở các ô tiêu chuẩn (từ 8 – 53,2 mg/l). Nồng độ N-NH4+ trong nước rừng Tràm từ 0,12 - 3,13 mg/l, hàm lượng N-NO3- trong nước tại các ô tiêu chuẩn dao động 0,02 - 0,43 mg/l. Đối với 2 nhân tố độ sâu ngập và thời điểm mùa trong năm thì chất lượng nước của rừng Tràm bị tác động rõ nhất đến chỉ tiêu DO và BOD5. Sinh khối rừng Tràm ở độ ngập thấp (<30 cm) cho giá trị cao nhất (91 tấn/ha), thấp nhất ở độ ngập >60 cm (75 tấn/ha) và ở độ ngập 30 – 60 cm là 85 tấn/ha. Khả năng hấp thu CO2 cao nhất ở độ ngập < 30 cm (143 tấn/ha) trong khi ở độ ngập 30 – 60 cm lượng CO2 được giữ lại chỉ 123 tấn/ha và ở độ ngập >60 cm là 136 tấn/ha. Kết quả hồi quy đa biến cho thấy ii các yếu tố mức độ ngập, BOD5 và N-NO3- của nước và dung trọng, mùa và chất hữu cơ của đất có tác động đến sinh khối của rừng Tràm. Từ khóa: Đất than bùn; chất lượng đất; chất lượng nước; độ ngập nước; sinh khối rừng Tràm; hấp thu CO2 iii ABSTRACT “Researching on effects of peat soil, flooding regime, water and soil quality on the Melaleuca forest biomass at U Minh Ha National Park, Ca Mau province" was conducted from 01/2014 to 12/2015. The study was carried out to determine biomass and CO2 absorption of melaleuca forests in different treatments about the thickness of the layer of peat and flooding levels of water. 18 sample plots (100 m2) were established to collect samples. The study results showed that peat soil in U Minh Ha National Park, Ca Mau province is highly porous soil, soil density fluctuated from 0.19 – 0.37 g/cm3 and is acidic soils, pH from 3.41 to 4.84. Organics concentrations in soil is high (83.71 - 94%). Nitrogen total is high (0.58 – 1.23%N), Phosphorus total fluctuated from 0.03 to 0.12 %P2O5. Although soil quality in 3 differences thicknesses peat are not statistically significant but there are clear differences about Soil quality in the same peat soil layer through surveys. When integrated two conditions of season in a year (rain and dry) and the thick of peat, most of soil chemical indexes (except bulk density and N-NO3-) were able to influence to the changing of pH, TN, TP, CHC, N-NH4+. The lowest value of Melaleuca cajuputi dry biomass is 60.7 kg/tree at peat thickness levels 20 – 40 cm and statistically significant with two others. The dry biomass of tree in 40 – 60 cm and 60 - 80 cm peat thickness levels respectively were 78.9 kg/tree and 77.4 kg/tree. The tree’ biomass tends to decrease when the peat layer thickness higher. The dry biomass of melaleuca forest ranged from 72.3 to 95.9 tons/ha and the biomass tends to decrease as the peatland thickness increases. At peatland thickness of 20 - 40 cm, biomass of melaleuca forest was 95.9 ton/ha. In the peatland thickness of 40 - 60 cm and 60 - 80 cm, biomass of melaleuca forest were 81.1 ton/ha and 72.3 ton/ha, respectively. The ability to absorb CO2 at peatland thickness of 20 - 40 cm was highest (147 ± 66 tons/ha) and significant difference with that of peatland thickness of 60 - 80 cm (110 ± 51 tons/ha). At peatland thickness 40 – 60 cm was 124 ± 56 ton/ha. The study results of the Melaleuca experiments in various inundation situation were shown that there weren’t different among physical and chemical indexes excepting pH (4.21 - 4.83). The pH value of water were different between dry and rain season, which rain season was lower value than dry season. The amount of dissolved oxygen in water were very low around 1.33 – 3 mg/l and BOD5 index in water at U Minh Ha National Part were pretty high fluctuation at sample sites (from 8 – 53.2 mg/l). N-NH4+ concentration in water of Melaleuca forest was roughly 0.12 – 3.13 mg/l, the amount of N-NO3- in water at sample site were approximately 0.02 – 0.43 mg/l. For two factors of the inundation depth and the season time in a year, water quality of Melaleuca forest was impacted the most clearly on DO and BOD5 index. At the experiments within different inundation depth, dry tree biomass were not significantly different among experiments. The biomass of melaleuca forest in the lowest level of submergence (<30 cm) is the highest (91 tấn/ha), the biomass of levels submergence 30 - 60 cm and >60 cm were 85 ton/ha and 75 ton/ha, iv respectively. For melaleuca forest, the highest CO2 absorption capacity (143 tons/ha) was found at the submergence depth of less than 30 cm, while the amount of CO2 absorped at the submergence depth of 30 - 60 cm was only at 123 tons/ha and >60 cm was 136 ton/ha. The results of testing multivariate regression analysis indicated that levels of submergence, BOD5 and N-NO3- in water and bulk density, and organic matter in soil, and seasonal variation showed influence on the biomass of the melaleuca forest. Key words: Peat soil, soil quality, water quality, water depth, Melaleuca biomass, CO2 accumulation v CAM KẾT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Tôi xin cam kết luận văn này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của bản thân. Ngày …… tháng ……... năm .....… vi MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ ..................................................................................................... i ABSTRACT...................................................................................................... iv CAM KẾT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................ vi MỤC LỤC ....................................................................................................... vii DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................ xi DANH SÁCH HÌNH ......................................................................................... x DANH SÁCH BẢNG ...................................................................................... xii CHƯƠNG 1 ....................................................................................................... 1 GIỚI THIỆU ...................................................................................................... 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 1 1.2 Mục tiêu của đề tài ................................................................................................ 2 1.2.1 Mục tiêu tổng quát ......................................................................................... 2 1.2.2 Mục tiêu cụ thể .............................................................................................. 2 1.3 Giới hạn đề tài ....................................................................................................... 2 1.4 Nội dung nghiên cứu............................................................................................. 2 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 3 1.5.1 Ý nghĩa khoa học ........................................................................................... 3 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ........................................................................... 3 1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 3 1.6.1 Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 3 1.6.2 Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 3 1.7 Điểm mới của luận án ........................................................................................... 4 1.8 Cơ sở chọn nghiên cứu ......................................................................................... 5 CHƯƠNG 2 ....................................................................................................... 7 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................. 7 2.1 Nguồn gốc cây Tràm............................................................................................. 7 2.2 Phân bố cây Tràm ................................................................................................. 7 2.3 Giá trị của cây Tràm ............................................................................................. 9 vii 2.4 Các nghiên cứu về sinh khối, Cacbon và CO2 rừng Tràm.................................... 9 2.5 Các nghiên cứu về đất than bùn và sinh khối rừng Tràm ................................... 17 2.5.1 Đất than bùn trên thế giới và ở Việt Nam.................................................... 17 2.5.2 Các nghiên cứu về đất than bùn và sinh khối rừng Tràm ............................ 20 2.6 Các nghiên cứu về mức độ ngập và sinh khối rừng Tràm .................................. 22 2.6.1 Vai trò của nước đối với rừng Tràm trên đất than bùn ................................ 22 2.6.2 Ảnh hưởng của mức ngập và thời gian ngập đến rừng Tràm ...................... 22 2.7 VQG U Minh Hạ................................................................................................. 26 2.7.1 Tình hình tài nguyên rừng ........................................................................... 27 2.7.2 Cơ cấu tổ chức bộ máy hoạt động ............................................................... 28 2.7.3 Điều kiện tự nhiên........................................................................................ 28 2.7.4 Các đặc điểm sinh thái, phân bố, sinh trưởng và giá trị sử dụng của cây Tràm ............................................................................................................... 30 CHƯƠNG 3 ..................................................................................................... 33 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 33 3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU ....................................................................... 33 3.1.1 Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................... 33 3.1.2 Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 33 3.1.3 Phương tiện nghiên cứu ngoài thực địa ...................................................... 34 3.1.4 Thời gian nghiên cứu ................................................................................... 35 3.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 35 3.2.1 Nội dung 1: Xác định độ dày tầng than bùn tại VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau và chất lượng đất ở các độ dày than bùn khác nhau ........................ 36 3.2.2 Nội dung 2: Xác định độ sâu ngập và chất lượng nước ở các độ sâu ngập tại VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau ............................................................... 36 3.2.3 Nội dung 3: Khảo sát, đo đếm một số chỉ tiêu sinh trưởng trên cây Tràm ở các độ dày than bùn và các độ sâu ngập khác nhau ................................. 36 3.2.4 Nội dung 4: Đánh giá sinh khối rừng Tràm và khả năng hấp thụ CO2 ở các điều kiện độ dày than bùn và độ sâu ngập khác nhau .......................... 36 3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................... 37 viii 3.3.1 Thu thập số liệu thứ cấp ............................................................................... 37 3.3.2 Thu thập số liệu ngoài thực địa .................................................................... 37 3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu ........................................................................... 43 CHƯƠNG 4 ..................................................................................................... 44 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................... 44 4.1 Chất lượng môi trường đất ở các độ dày than bùn ............................................. 44 4.1.1 Độ dày tầng than bùn ở VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau ............................. 44 4.1.2 Dung trọng đất than bùn .............................................................................. 46 4.1.3 Chỉ tiêu pH của đất than bùn ....................................................................... 47 4.1.4 Hàm lượng chất hữu cơ trong đất than bùn ................................................. 48 4.1.5 Tổng Nitơ trong đất than bùn ...................................................................... 50 4.1.6 Hàm lượng N-NH4+ trong đất than bùn ....................................................... 52 4.1.7 Chỉ tiêu N-NO3- trong đất than bùn ............................................................. 53 4.1.8 Photpho tổng trong đất than bùn .................................................................. 55 4.1.9 Đánh giá chung về chất lượng đất than bùn ................................................ 56 4.2 Sinh trưởng và sinh khối cây Tràm ở 3 độ dày than bùn khác nhau ................. 57 4.2.1 Các chỉ tiêu sinh học và sinh khối của rừng Tràm ở 3 độ dày than bùn khác nhau ....................................................................................................... 57 4.2.2 Các loài thực vật bậc cao trong rừng Tràm ở các độ dày than bùn khác nhau .............................................................................................................. 65 4.2.3 Hồi qui đa biến của sinh khối rừng ở các độ dày than bùn và các chỉ tiêu chất lượng môi trường đất ............................................................................. 66 4.2.4 Nhận xét chung chất lượng đất than bùn và sinh khối rừng Tràm ở các nghiệm thức độ dày than bùn khác nhau ........................................................ 67 4.3 Môi trường nước và các chỉ tiêu sinh trưởng, sinh khối cây Tràm ở các độ sâu ngập khác nhau ....................................................................................... 68 4.3.1 Chất lượng môi trường nước trong rừng Tràm ở các độ sâu ngập khác nhau .............................................................................................................. 68 4.3.2 Chỉ tiêu pH và DO trong nước ..................................................................... 70 4.3.3 Chỉ tiêu BOD5 trong nước ........................................................................... 72 ix 4.3.4 Nồng độ N-NO3- trong nước ........................................................................ 74 4.3.5 Nồng độ N-NH4+ trong nước ....................................................................... 75 4.3.6 Đánh giá chung về chất lượng nước ............................................................ 76 4.3.7 Sinh trưởng và sinh khối cây Tràm ở 3 độ ngập nước khác nhau ............... 76 4.3.8 Các loài thực vật bậc cao trong rừng Tràm ở các nghiệm thức độ sâu ngập khác nhau ............................................................................................... 83 4.4 Hồi qui đa biến của sinh khối rừng ở các mức ngập và các chỉ tiêu chất lượng môi trường nước ...................................................................................... 84 4.5 Nhận xét chung về chất lượng môi trường nước và rừng Tràm trong điều kiện ngập nước khác nhau ................................................................................. 84 4.5.1 Chất lượng môi trường nước ....................................................................... 84 4.5.2 Các chỉ tiêu cây Tràm trong điều kiện ngập nước khác nhau ..................... 85 4.5.3 Tính chịu đựng điều kiện ngập nước của cây Tràm .................................... 86 4.5.4 Kiểm định mối quan hệ hai nhân tố chất lượng môi trường đất và mùa trong rừng Tràm VQG U Minh Hạ ............................................................... 87 4.5.5 Kiểm định mối quan hệ hai nhân tố chất lượng môi trường nước và mùa trong rừng Tràm VQG U Minh Hạ ............................................................... 88 4.6 Khả năng hấp thụ CO2 trên mặt đất của rừng Tràm ........................................... 90 4.6.1 Khả năng hấp thụ CO2 trên mặt đất của rừng Tràm ở các độ dày than bùn tại VQG U Minh Hạ............................................................................... 90 4.6.2 Khả năng hấp thụ CO2 trên mặt đất của rừng Tràm ở các độ ngập nước khác nhau ..................................................................................................... 92 4.7 Đề xuất biện pháp quản lý rừng Tràm VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau ............. 93 CHƯƠNG 5 ..................................................................................................... 95 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................. 95 5.1 Kết luận ............................................................................................................... 95 5.2 Kiến nghị............................................................................................................. 97 5.3 DANH MỤC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN LUẬN ÁN ......... 98 5.4 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 99 PHỤ LỤC ...................................................................................................... 108 x DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Ý nghĩa BOD Nhu cầu oxi sinh hóa CHC Hợp chất hữu cơ DBH Đường kính ngang ngực DO Oxy hòa tan DBH Đường kính ngang ngực ĐBSCL Đồng bằng Sông Cửu Long DDSH Đa dạng sinh học GPS Hệ thống định vị toàn cầu Hdc Chiều cao dưới cành Hvn Chiều cao vút ngọn IPCC Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn OTC Ô tiêu chuẩn (100 m2) SKT Sinh khối tươi SKC Sinh khối cành SKL Sinh khối lá TSK Tổng sinh khối TN Tổng Nitơ (%N) TP Tổng Photpho (%P2O5) VQG Vườn quốc gia xi DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Sự suy giảm diện tích rừng Tràm ở Việt Nam ................................... 8 Hình 2.2 Thay đổi diện tích than bùn ở Kiên Giang từ năm 1993 – 2010 ...... 19 Hình 2.3 Thay đổi diện tích than bùn ở Cà Mau từ năm 2000 – 2010 ............ 19 Hình 2.4 Mực nước trong rừng Tràm qua các tháng ....................................... 23 Hình 2.5 Bản đồ hiện trạng rừng VQG U Minh Hạ, Cà Mau ........................ 31 Hình 3.1 Bản đồ vị trí thu mẫu tại VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau ................ 34 Hình 3.2 Một số phương tiện dùng bố trí thí nghiệm ngoài thực địa ............. 35 Hình 3.3 Phương pháp đo đếm các chỉ tiêu Tràm tại các ô mẫu ..................... 41 Hình 4.1 Dung trọng của đất than bùn ở các nghiệm thức .............................. 46 Hình 4.2 pH của đất than bùn .......................................................................... 48 Hình 4.3 Chất hữu cơ của đất than bùn ở các nghiệm thức ............................. 50 Hình 4.4 Nitơ tổng của đất than bùn ở các nghiệm thức ................................. 51 Hình 4.5 Hàm lượng N-NH4+ trong đất ở các nghiệm thức ........................... 52 Hình 4.6 Hàm lượng N-NO3- trong đất than bùn ở các nghiệm thức .............. 54 Hình 4.7 Hàm lượng lân tổng cộng trong đất ở các nghiệm thức ................... 55 Hình 4.8 Mật độ Tràm ở các độ dày than bùn khác nhau ................................ 59 Hình 4.9 Đường kính của cây Tràm ở các nghiệm thức độ dày than bùn khác nhau .................................................................................................................. 60 Hình 4.10 Chiều cao dưới cành của cây Tràm ở các nghiệm thức .................. 62 Hình 4.11 Chiều cao vút ngọn của cây Tràm ở các nghiệm thức .................... 63 Hình 4.12 Sinh khối khô của cây Tràm ở các nghiệm thức............................. 64 Hình 4.13 Sinh khối khô rừng Tràm ở các nghiệm thức ................................. 65 Hình 4.14 Các loài thực vật bậc cao trong rừng Tràm độ dày than bùn 60 - 80 cm..................................................................................................................... 66 Hình 4.15 Nồng độ DO trong nước qua các đợt thu mẫu ................................ 70 Hình 4.16 Nồng độ DO trong nước ở các nghiệm thức ................................... 71 Hình 4.17 Nồng độ BOD5 trong nước ở các nghiệm thức ............................... 72 Hình 4.18 Nồng độ BOD5 trong nước qua các đợt thu mẫu ............................ 73 x Hình 4.19 Nồng độ N-NO3- trong nước ở các nghiệm thức ........................... 74 Hinh 4.20 Nồng độ N-NH4- trong nước ở các nghiệm thức ............................ 75 Hình 4.21 Mật độ trung bình cây Tràm ở các nghiệm thức............................ 78 Hình 4.22 Dây leo và cây bụi trong rừng Tràm VQG U Minh Hạ ................. 79 Hình 4.23 Chiều cao trung bình cây Tràm ở các nghiệm thức ........................ 80 Hình 4.24 Đường kính trung bình cây Tràm ở các nghiệm thức ..................... 81 Hình 4.25 Sinh khối khô trung bình cây Tràm ở các nghiệm thức ................ 82 Hình 4.26 Sinh khối khô quần thụ ở các nghiệm thức ................................... 83 Hình 4.27 Hấp thụ CO2 của quần thụ ở các độ dày than bùn .......................... 91 Hình 4.28 Khả năng hấp thu CO2 của rừng Tràm ở các mức độ ngập ............ 92 xi DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Biểu dự đoán tổng sinh khối tươi của cây Tràm theo cấp D(cm) và cấp H(m) Đơn vị tính: kg/cây ......................................................................... 11 Bảng 2.2 Chiều cao, đường kính và tỉ lệ sống của cây Tràm theo tuổi ........... 12 Bảng 2.3 Tóm tắt các nghiên cứu về sinh khối Tràm ...................................... 13 Bảng 2.4 Phát thải CO2 do cháy rừng và than bùn .......................................... 18 Bảng 2.5 Tóm tắt các nghiên cứu về đất than bùn và rừng Tràm .................... 21 Bảng 3.1 Vị trí ô mẫu đất, nước và Tràm ở VGQ U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau .. 38 Bảng 3.2 Các chỉ tiêu thu mẫu và số mẫu thu thập tại VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau ............................................................................................................. 39 Bảng 3.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong đất than bùn ................... 40 Bảng 3.4 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong nước ............................... 40 Bảng 4.1 Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý của đất than bùn .................... 45 Bảng 4.2 Các chỉ tiêu sinh học của cây Tràm ở các độ dày than bùn khác nhau .......................................................................................................................... 57 Bảng 4.3 Số liệu đo đếm cây cá Tràm cá thể ở các nghiệm thức .................... 58 Bảng 4.4 Các chỉ tiêu hóa lý trong nước ở các độ sâu ngập khác nhau .......... 69 Bảng 4.5 Các chỉ tiêu sinh học của cây Tràm ở 3 độ sâu ngập khác nhau ...... 77 Bảng 4.6 ANOVA của kiểm định mối quan hệ 2 nhân tố độ dày than bùn và mùa................................................................................................................... 88 Bảng 4.7 ANOVA của kiểm định mối quan hệ 2 nhân tố độ ngập và mùa ... 89 xii CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Cây Tràm là loài cây khá quen thuộc đối với người dân ở đồng bằng sông Cứu Long đặc biệt là các tỉnh Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp, An Giang, Kiên Giang và Cà Mau. Thái Văn Trừng (1998) gọi rừng Tràm ở vùng này là hệ sinh thái rừng úng phèn trên đó cây Tràm là cây thích nghi nhất, từ lúc hạt nảy mầm thành cây mạ có thể sinh trưởng trong nước ngập phèn nhưng năng suất không cao. Rừng Tràm do phát sinh ở những nơi trũng thấp nên bị ngập nước ngọt trong mùa mưa lũ, hàng năm rừng Tràm trả lại cho đất một lượng lớn chất hữu cơ và do bị ngập úng trong thời gian dài nên chất hữu cơ được tích lũy nhiều trong đất và đã tạo thành lớp mùn dày 60 – 70 cm và lâu ngày thành than bùn dưới rừng Tràm. Tầng than bùn dưới rừng Tràm có tác dụng hạn chế quá trình phèn hóa của đất. Than bùn là sản phẩm phân hủy của xác bã hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật trong điều kiện ngập nước và tùy vào điều kiện ngập nước và mức độ phân hủy mà than bùn có thành phần và đặc tính khác nhau (Tanit, 2005). Đặc tính của than bùn là dễ cháy nên để quản lý rừng Tràm trên đất than bùn, công tác thường được chú trọng của các nhà quản lý là giữ nước trong rừng Tràm và xây dựng hệ thống kênh mương để phòng cháy chữa cháy. Các nhà khoa học thì quan tâm đến hệ sinh thái tự nhiên hay sự đa dạng sinh học có bị tác động hay không với việc giữ nước trong rừng. Đã có khá nhiều nghiên cứu về vấn đề này như nghiên cứu của Nguyễn Văn Hiệp (2005), Lê Minh Lộc và ctv (2009) về quản lý nước rừng Tràm ở U Minh Hạ; nghiên cứu của Trần Quang Thắng và Trần Quang Bảo (2011) ở U Minh Thượng; nghiên cứu về cân bằng nước của Vương Văn Quỳnh và ctv (2005) ở U Minh Thượng... Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chỉ thực hiện ở góc độ quản lý rừng Tràm cho khỏi cháy bằng việc giữ nước. Lợi ích của rừng Tràm đã được biết đến trong việc phòng hộ chắn gió bão, là nơi cư trú của rất nhiều loài động vật hoang dã nhất là các loài bò sát, cá, chim …, rừng Tràm có vai trò bảo vệ đất, nước và lưu trữ một lượng lớn cacbon. Những sản phẩm kinh tế từ rừng Tràm cũng rất đa dạng: Tinh dầu Tràm, mật ong…, gỗ Tràm được sử dụng phổ biến trong việc gia cố nền móng các công trình xây dựng, làm chất đốt (Saberioon, 2009). Trong điều kiện biến đổi khí hậu đang là vấn đề cấp thiết thì cây có vai trò giảm thiểu tác động thông qua hấp thụ CO2 (IPCC, 2003). Đặc điểm chính của cây Tràm có khả năng chịu đựng được điều kiện ngập nước, hạn hán hay 1 nhiễm mặn ở mức nhẹ, nhiễm phèn (Tran et al., 2013; Sam and Binh, 1999; Okubo et al., 2003). Chính vì vậy mà đã có nhiều nghiên cứu về khả năng thích ứng của cây Tràm với biến đổi khí hậu. Việc giữ cho rừng Tràm luôn ngập nước có ảnh hưởng như thế nào đến sự sinh trưởng và sinh khối cây Tràm thì đây là vấn đề cần được quan tâm và nghiên cứu. Điều kiện tự nhiên của VQG U Minh Hạ là có rừng Tràm trên đất than bùn và than bùn phân bố thành các độ dày khác nhau ở các nơi. Vì vậy, chất lượng đất than bùn cũng như độ dày tầng than bùn cũng là yếu tố cần xem xét bên cạnh việc giữ nước phòng chống cháy rừng. Việc giữ nước phòng chống cháy rừng qua nhiều năm có làm ảnh hưởng đến mật độ Tràm và cây Tràm có tồn tại vĩnh viễn để tạo ra môi trường thích hợp cho bảo tồn đa dạng sinh học hay không thì nghiên cứu tổng hợp về điều kiện môi trường đất và nước là cần thiết để phục vụ cho công tác quản lý rừng bền vững và lâu dài. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của đất than bùn và chế độ ngập nước lên sinh khối rừng Tràm (Melaleuca cajuputi Powell) ở Vườn Quốc Gia U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau” được thực hiện. 1.2 Mục tiêu của đề tài 1.2.1 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. 1.2.2 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 CO2 của rừng Tràm. 1.3 Giới hạn đề tài Thời gian và không gian: Đề tài được thực hiện trong 2 mùa mưa và 2 mùa nắng từ tháng 01/2014 đến tháng 12/2015 tại VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau. 1.4 Nội dung nghiên cứu - Xác định độ dày tầng than bùn tại VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau và chất lượng đất ở các độ dày than bùn khác nhau 2 - Xác định độ sâu ngập và chất lượng nước ở các độ sâu ngập tại VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau - Khảo sát, đo đếm một số chỉ tiêu sinh trưởng trên cây Tràm ở các độ dày than bùn và các độ sâu ngập khác nhau - Đánh giá sinh khối và khả năng hấp thụ CO2 của rừng Tràm ở các điều kiện độ dày than bùn và độ sâu ngập khác nhau - Đề xuất biện pháp quản lý cho rừng Tràm VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau. 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.5.1 Ý nghĩa khoa học Kết quả của đề tài là xác định được ảnh hưởng của đất than bùn, độ sâu ngập nước và chất lượng đất, nước đến sinh khối rừng Tràm. 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Đề tài cung cấp thông tin, số liệu phục vụ công tác quản lý và phát triển ổn định rừng Tràm ở VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau. Việc bảo tồn hệ sinh thái đất ngập nước rừng Tràm trên đất than bùn là công việc lâu dài và cần có nhiều giải pháp tổng hợp trong công tác quản lý rừng đặc dụng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, đối với rừng Tràm trên đất than bùn nếu quản lý bằng việc luôn giữ cho rừng ngập nước quanh năm và mực nước được giữ càng sâu thì rừng không bị cháy nhưng mật độ cây Tràm càng giảm vì bị chết dần. Do đó, để có thể vừa phòng cháy vừa đảm bảo cho rừng Tràm phát triển ổn định thì độ dày tầng than bùn 20 – 40 cm và độ sâu ngập thấp hơn 30 cm là điều kiện tối ưu nhất và cho giá trị sinh khối cao nhất. 1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.6.1 Đối tượng nghiên cứu - Đất than bùn trong rừng Tràm VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau - Nước trong rừng Tràm VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau - Cây Tràm (Melaleuca cajuputi Powell) trong rừng Tràm VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau 1.6.2 Phạm vi nghiên cứu VQG U Minh Hạ, ấp Vồ Dơi, xã Trần Hợi, huyện Trần Văn Thời, tỉnh Cà Mau. 3 1.7 Điểm mới của luận án Xác định mối quan hệ giữa đất than bùn và sinh khối Tràm ở các độ dày than bùn khác nhau Đất than bùn là loại đất giàu đạm (0,58 - 1,23%N) nhưng chưa phải là môi trường tốt cho sự phát triển của cây Tràm. Do than bùn dễ cháy nên đối với rừng Tràm trên đất than bùn thì việc giữ nước để không bị cháy rừng đã làm cho rừng Tràm bị suy thoái dần và được thể hiện rõ nhất qua mật độ cây. Mật độ Tràm ở VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau dao động từ 1.100 – 2.000 cây/ha. Ở các địa điểm nghiên cứu, độ dày than bùn càng cao thì mật độ cây càng thấp. Sinh khối rừng Tràm tại các nghiệm thức độ dày than bùn dao động từ 72,3 – 95,9 tấn/ha và sinh khối có xu hướng giảm dần khi độ dày tầng than bùn cao hơn. Giá trị sinh khối rừng cao nhất ở độ dày than bùn 20 – 40 cm (95,9 tấn/ha), thấp nhất ở độ dày than bùn 60 – 80 cm (72,3 tấn/ha) và ở độ dày than bùn 40 – 60 cm có giá trị 81,1 tấn/ha. Khả năng hấp thụ CO2 của rừng Tràm ở nghiệm thức độ dày than bùn 20 – 40 cm cũng là cao nhất (147 tấn/ha) và khác biệt ý nghĩa với nghiệm thức than bùn 60 – 80 cm (110 tấn/ha). Ở vị trí 40 – 60 cm có giá trị là 124 tấn/ha. Xác định mối quan hệ giữa độ sâu ngập và sinh khối Tràm ở các điều kiện ngập khác nhau Tràm là cây có thể chịu đựng và sống được trong điều kiện ngập nước nhưng không thích ngập vì khi cây Tràm bị ngập sâu trong thời gian dài sẽ dần dần thoái hóa và chết. Từ đó, mật độ cây sẽ giảm và ảnh hưởng đến sinh khối của rừng. Nước được giữ lại trong rừng Tràm để phòng cháy rừng thường vào mùa mưa nhưng nước mưa có tính axit và không cung cấp nhiều dưỡng chất cho cây Tràm. Trong kết quả nghiên cứu, mật độ cây ở nghiệm thức Tràm có độ ngập thấp nhất (<30 cm) có giá trị trung bình cao nhất (1.564 cây/ha±306) và có sự khác biệt so với hai nghiệm thức ngập nước còn lại (P<0,05). Sinh khối bình quân của rừng Tràm VQG U Minh Hạ từ 75 - 91 tấn/ha. Sinh khối rừng Tràm ở độ ngập thấp (<30 cm) cho giá trị cao nhất (91 tấn/ha), thấp nhất ở độ ngập >60 cm (75 tấn/ha) và ở độ ngập 30 – 60 cm là 85 tấn/ha. Khả năng hấp thu CO2 lớn nhất của rừng Tràm ở độ ngập < 30 cm là 143 tấn/ha trong khi ở độ ngập 30 – 60 cm và >60 cm lượng CO2 được giữ lại chỉ 123 tấn/ha và 136 tấn/ha. Điều này chứng tỏ cây Tràm mặc dù có thể chịu đựng được tình trạng ngập nước nhưng năng suất cao nhất khi cây sống ở điều kiện ngập ít hơn. Xem xét mối quan hệ đa nhân tố giữa các yếu tố môi trường đất – nước và sinh khối Tràm 4