BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Môi trường đất nước Mã ngành: 62 44 03 03 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 Cần Thơ, 2017 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: TS Dương Văn Ni Người hướng dẫn phụ: TS Nguyễn Văn Bé Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trường Họp tại: Phòng Bảo vệ luận án tiến sĩ (Phòng họp 3, lầu 2, Nhà điều hành), Khu II – Trường Đại học Cần Thơ.
 Vào lúc ngày tháng năm Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Xác nhận xem lại Chủ tịch Hội đồng Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ Trần Thị Kim Hồng, Nguyễn Bình Long, Dương Văn Ni, Nguyễn Văn Bé, 2015 Khảo sát sinh trưởng tràm (Melaleuca cajuputi) độ dày than bùn Vườn quốc gia U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ Số 40/2015 Trang 92-100 Trần Thị Kim Hồng, Nguyễn Văn Bé, Dương Văn Ni (2016) Sinh khối rừng tràm chất lượng nước điều kiện ngập khác Vườn quốc gia U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau Tạp chí Khoa học Đất Số 49/2016 Trang 134-139 Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết luận án Trong điều kiện biến đổi khí hậu vấn đề cấp thiết có vai trò giảm thiểu tác động thông qua hấp thụ CO2 (IPCC, 2003) Đặc điểm tràm có khả chịu đựng điều kiện ngập nước, hạn hán hay nhiễm mặn mức nhẹ, nhiễm phèn (Da, 2012; Sam Binh, 1999; Okubo ctv, 2003) Chính mà có nhiều nghiên cứu khả thích ứng tràm với biến đổi khí hậu Việc giữ cho rừng tràm ngập nước có ảnh hưởng đến sinh trưởng sinh khối tràm vấn đề cần quan tâm nghiên cứu Điều kiện tự nhiên Vườn quốc gia (VQG) U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau có rừng tràm đất than bùn than bùn phân bố thành độ dày khác nơi Vì vậy, chất lượng đất than bùn độ dày tầng than bùn 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 tràm có tồn vĩnh viễn để tạo môi trường thích hợp cho bảo tồn đa dạng sinh học hay không nghiên cứu tổng hợp điều kiện môi trường đất nước cần thiết để phục vụ cho công tác quản lý rừng bền vững lâu dài Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng đất than bùn chế độ ngập nước lên sinh khối rừng tràm VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau” thực 1.2 Mục tiêu luận án - Đánh giá độ dày tầng than bùn chất lượng than bùn đến sinh khối rừng Tràm - Xác định mức độ ngập khác chất lượng nước lên sinh khối rừng Tràm - Đánh giá mức độ dày tầng than bùn mức độ ngập khác lên sinh khối CO2 rừng Tràm -1- 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu thực VQG U Minh Hạ, ấp Vồ Dơi, xã Trần Hợi, huyện Trần Văn Thời, tỉnh Cà Mau Số liệu đất than bùn, nước tràm khảo sát thu thập khoảnh 13, 14 tiểu khu II; khoảnh 23, 24, 26, 27 thuộc tiểu khu khoảnh thuộc tiểu khu 75 vùng lõi VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau 1.4 Những đóng góp luận án Xác định mối quan hệ đất than bùn sinh khối tràm độ dày than bùn Đất than bùn VQG U Minh Hạ giàu đạm (0,58 - 1,23%N) chưa phải môi trường tốt cho phát triển tràm Do than bùn dễ cháy nên việc giữ nước phòng chống cháy rừng làm cho rừng tràm bị suy thoái dần thể rõ qua mật độ Khi độ dày than bùn cao mật độ thấp Sinh khối khô rừng Tràm nghiệm thức độ dày than bùn dao động từ 72,3 – 95,9 tấn/ha sinh khối có xu hướng giảm dần độ dày tầng than bùn cao Giá trị sinh khối rừng cao độ dày than bùn 20 – 40 cm (95,9 tấn/ha), thấp độ dày than bùn 60 – 80 cm (72,3 tấn/ha) độ dày than bùn 40 – 60 cm có giá trị 81,1 tấn/ha Xác định mối quan hệ độ sâu ngập sinh khối tràm mức ngập Mật độ nơi tràm có độ sâu ngập thấp (60 cm) Sinh khối khô bình quân rừng Tràm VQG U Minh Hạ từ 75 - 91 tấn/ha độ ngập Ở độ ngập thấp (60 cm (75 tấn/ha) độ ngập 30 – 60 cm 85 tấn/ha Điều chứng tỏ tràm chịu đựng tình trạng ngập nước suất cao sống điều kiện ngập Mối quan hệ đa nhân tố yếu tố môi trường đất – nước sinh khối Tràm -2- Các tiêu chất lượng môi trường nước pH, DO, BOD 5, N-NO3-, N-NH4 môi trường đất như: dung trọng, pH, tổng đạm, tổng lân, chất hữu N-NH4+ đưa vào sử dụng hàm đa biến Kết cho thấy yếu tố pH, DO, N-NH4+ nước pH, tổng đạm, tổng lân, N-NH4+ độ dày tầng than bùn chưa thể rõ tác động lên yếu tố sinh khối rừng Tràm Yếu tố mức độ ngập, BOD5 N-NO3- nước dung trọng, mùa chất hữu đất có tác động đến sinh khối rừng Tràm + 1.5 Ý nghĩa thực tiễn Đề tài cung cấp thông tin, số liệu phục vụ công tác quản lý phát triển ổn định rừng tràm VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau Việc bảo tồn hệ sinh thái đất ngập nước rừng tràm đất than bùn công việc lâu dài cần có nhiều giải pháp tổng hợp công tác quản lý rừng đặc dụng Đối với rừng tràm đất than bùn quản lý việc giữ cho rừng ngập quanh năm mực nước giữ sâu rừng không bị cháy mật độ tràm giảm bị chết dần Do đó, để vừa phòng cháy vừa đảm bảo cho rừng tràm phát triển ổn định độ dày tầng than bùn 20 – 40 cm độ sâu ngập thấp 30 cm điều kiện tối ưu cho giá trị sinh khối cao -3- Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu - Xác định độ dày tầng than bùn VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau chất lượng đất độ dày than bùn khác - Xác định độ sâu ngập chất lượng nước độ sâu ngập VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau - Khảo sát, đo đếm số tiêu sinh trưởng tràm độ dày than bùn độ sâu ngập khác - Đánh giá sinh khối khả hấp thụ CO2 rừng tràm điều kiện độ dày than bùn độ sâu ngập khác - Đề xuất biện pháp quản lý cho rừng Tràm VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau 2.2 Phương pháp thực 2.2.1 Thiết lập ô mẫu thực địa 18 ô mẫu bao gồm ô mẫu rừng tràm đất than bùn có độ dày than bùn khác (20 - 40 cm, 40 - 60 cm, 60 - 80 cm) ô mẫu rừng tràm có độ sâu ngập khác (< 30 cm, 30 - 60 cm, > 60 cm) thiết lập VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau Mỗi độ sâu ngập độ dày than bùn có ô mẫu diện tích ô 100 m2 (10 m x 10 m) Bảng 2.1 Các tiêu thu mẫu số mẫu thu thập VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau Địa điểm Chỉ tiêu Số ô mẫu Số lần thu mẫu Tổng cộng Tổng cộng Mẫu đất Dung Trọng 36 216 mẫu TN 36 TP 36 CHC 36 N-NO39 36 N-NH4+ 36 pH 18 Mẫu nước DO 45 198 mẫu BOD 45 N-NH4+ 45 N-NO39 45 pH 18 Mẫu tràm 18 18 ô đo đếm 2.2.2 Phương pháp thu mẫu đất nước Dung trọng: dùng ống trụ kim loại tích 100 cm3, dùng tay ấn mạnh xuống đất cho ngập ống hình trụ, sau đậy hai đầu ống trụ đem phòng thí nghiệm phân tích -4- Các tiêu N-NH4+, N-NO3-, Nitơ tổng, Photpho tổng, pH, CHC: sử dụng khoan tay để khoan lấy kg đất than bùn, cho vào bọc nilon đưa phòng thí nghiệm để phân tích - Chỉ tiêu DO: thu riêng Sau thu, mẫu cố định ml MnSO4 ml KI-NaOH (cho lọ 125 ml) trường trữ lạnh 40C (trong tối) - N-NH4+, N-NO3-, BOD5: mẫu thu can nhựa lít Khi thu dùng tay cầm can nhựa nhúng vào dòng nước dòng, miệng can hướng phía dòng nước tới Đậy kín miệng can Sau thu mẫu, trữ lạnh 40C 2.2.3 Phương pháp phân tích tiêu đất - Bảng 2.2 Phương pháp phân tích tiêu đất STT Chỉ tiêu Dung trọng N-NH4+ Nitơ tổng Photpho tổng pH N-NO3CHC Phương pháp Phương pháp sấy nhiệt độ 105oC Phương pháp so màu Phương pháp Kjendhal Phương pháp so màu Đo trực tiếp trường Phương pháp so màu Phương pháp nung Bảng 2.3 Phương pháp phân tích tiêu đất STT Chỉ tiêu DO BOD5 N-NH4+ N-NO3pH Phương pháp Phân tích phương pháp Winkler cải tiến Phân tích phương pháp Oxitop Đo máy sắc ký ion Thermor 1100, USA Phân tích phương pháp Thiết Clorua (SnCl2) Đo trực tiếp trường 2.2.4 Phương pháp đo đếm tiêu tràm ô tiêu chuẩn - Mật độ: đếm tất số sống ô mẫu, tính cây/ha; - Đường kính ngang ngực (DBH): dùng thước kẹp đo đường kính thân vị trí cách mặt đất 1,3 m; - Chiều cao cành (Hdc): chiều cao tính từ mặt đất đến đoạn cành phân nhánh cây, đo thước đo chiều cao; - Chiều cao vút (Hvn): chiều cao tính từ mặt đất đến vút cây, đo thước đo chiều cao -5- 2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu - Sử dụng chương trình SPSS 20.0 để xử lý thống kê số liệu - Các phương trình chọn để tính toán số liệu là: - - - o Wtổngkhô = 0,144 * D1,3 2,160 o Ct = 0,066 * D1,3 2,1267 o CO2= C*44/12 (tấn/ha) Phân tích hồi qui đa biến cho số liệu chất lượng môi trường đất độ dày than bùn chất lượng môi trường nước mức ngập với sinh khối để tìm yếu tố có tác động đến sinh khối rừng Tràm Thống kê mô tả: Tính giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, sai số chuẩn, max, tiêu thí nghiệm Dùng phép thử Duncan so sánh khác biệt nhân tố độ dày than bùn độ ngập đến đường kính, chiều cao, mật độ, sinh khối CO2 Dùng phép thử Duncan so sánh khác biệt nhân tố độ dày than bùn độ ngập đến tiêu đất nước Dùng phép thử Duncan so sánh khác biệt nhân tố mùa tiêu đất nước Kiểm định nhân tố tương quan mùa * độ dày than bùn mùa * độ ngập nước đến tiêu đất nước -6- Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Chất lượng môi trường đất độ dày than bùn 3.1.1 Dung trọng đất than bùn Dung trọng đất độ dày than bùn: 20 – 40 cm, 40 – 60 cm 60 – 80 cm VQG U Minh Hạ tương đối thấp, dao động từ 0,19 - 0,37 g/cm3 Dung trọng đất than bùn có xu hướng giảm độ dày than bùn tăng Trong độ dày than bùn khảo sát, dung trọng có giá trị cao độ dày than bùn 20 - 40 cm (0,24 g/cm3±0,02 đến 0,34 g/cm3±0,03) Giá trị thấp độ dày than bùn 60 - 80 cm (0,20 g/cm3±0,01 đến 0,23 g/cm3±0,02) Dung trọng đất VQG U Minh Hạ nghiệm thức tràm có độ dày than bùn 20 – 40 cm khác biệt có ý nghĩa so với độ dày than bùn 40 - 60 cm 60 - 80 cm Sự khác biệt ảnh hưởng trình phân hủy hợp chất hữu đất diễn chậm điều kiện môi trường ngập nước Vì vậy, đất than bùn sâu trình phân hủy hợp chất hữu diễn chậm (Ghi chú: Đợt 1: 9/2014, Đợt 2: 11/2014, Đợt 3: 1/2015, Đợt 4: 9/2015) Hình 3.1 Dung trọng đất than bùn nghiệm thức Nếu so sánh theo mùa (đợt khảo sát) lần khảo sát đợt (giữa mùa khô) dung trọng có giá trị cao Điều ảnh hưởng đặc điểm đất than bùn là loại đất giàu chất hữu phân hủy chậm điều kiện môi trường ngập nước mà lần khảo sát này, tầng đất than bùn 20 - 40 cm 40 - 60 cm không -7- hợp với nhận xét nhiều tác giả khác nghiên cứu sản lượng sinh khối loài gỗ Việt Nam giới Hình 3.8 Sinh khối khô rừng tràm nghiệm thức Sinh khối rừng phụ thuộc nhiều vào tiêu sinh học tràm mật độ tràm vùng nghiên cứu Trong kết nghiên cứu, sinh khối khô rừng Tràm nghiệm thức dao động từ 72,3 – 95,9 tấn/ha sinh khối có xu hướng giảm dần độ dày tầng than bùn cao Giá trị sinh khối rừng cao độ dày than bùn 20 – 40 cm (95,9 tấn/ha), thấp độ dày than bùn 60 – 80 cm (72,3 tấn/ha) độ dày than bùn 40 – 60 cm có giá trị 81,1 tấn/ha 3.2.4 Các loài thực vật bậc cao rừng tràm độ dày than bùn khác Khảo sát thành phần loài thực vật bậc cao rừng tràm VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau cho thấy có 27 loài Số lượng loài tăng dần độ dày than bùn cao Ở độ dày than bùn từ 20 – 40 cm có số lượng loài thấp (9 loài), độ dày than bùn từ 40 – 60 cm (12 loài) số lượng loài nhiều độ dày than bùn từ 60 80 cm (14 loài) Nguyên nhân độ dày than bùn thấp mật độ tràm cao, loài thực vật bậc cao khác phải cạnh tranh với tràm để giành không gian sống yếu tố dinh dưỡng, ánh sáng,…Khi độ dày than bùn tăng, mật độ tràm giảm xuống kết hợp với điều kiện ẩm ướt độ tơi xốp cao đất than bùn tạo điều kiện thích hợp cho phát triển loài thực vật bậc cao bụi, dây leo chiếm ưu dần (Thái Văn Trừng, 1998) Nhóm thực vật thân gỗ gồm có tràm (Melaleuca cajuputy), tràm vàng (Acacia auriculiformis), trâm (Eugenia - 14 - zeylanica), bùi (Ilex thorelli) móp (Alstonia spathulata) chiếm tỉ lệ 18,5 % số loài khảo sát Nhóm thảm tươi chiếm tỉ lệ 22,2 % số loài khảo sát bao gồm sậy (Phragmites karka),choại (Stenocholena palustris), dớn (Blechnum serrulentum), cỏ cạnh (Cyperus compactus), mây nước (Flagellaria indica), cỏ bắc (Leersia hexandra) Nhóm thân leo, bò chiếm tỉ lệ cao 40,7 % gồm cứt quạ lớn (Gymnopetalum integrifolium), bòng bong (Lygodium microphylum), chìa vôi (Cissus modeccoides), dây giác (Cayratia trifolia),….Nhóm thân bụi có tỉ lệ thấp 18,5 % bao gồm bình bát (Annona glabra), bí bái (Evodia lepta), múi (Glochidion littorale),… Ở độ dày than bùn khác mức độ đa dạng loài thực vật bậc cao khác nhau: Đa dạng loài cao độ dày than bùn 60 - 80 cm (H=3,95), độ dày than bùn 40 - 60 cm (H=2,77) thấp độ dày than bùn 20 - 40 cm (H=1,5) Như vậy, độ dày than bùn cao, mật độ thân gỗ (tràm) thấp số loài bụi, dây leo nhiều 3.2.5 Hồi qui đa biến sinh khối rừng độ dày than bùn tiêu chất lượng môi trường đất Khi xem xét mô hình hồi qui tuyến tính đa biến sinh khối rừng độ dày than bùn tiêu chất lượng môi trường đất dung trọng, pH, tổng đạm, tổng lân, chất hữu cơ, N-NO3- N-NH4+ cho thấy: tiêu dung trọng chất hữu tác động rõ đến sinh khối khô rừng Tràm (P