Luận án Nghiên cứu cơ sở khoa học của giải pháp quản lý thủy văn phục vụ phõng cháy chữa cháy rừng ở vườn quốc gia u minh thượng tỉnh Kiên Giang

QG không đồng nhất nên khi giữ nước theo chế độ một bậc đã hình thành chế độ ngập gần như quanh năm ở khu vực than bùn, các khu vực không còn than bùn đều bị ngập sâu trong nước. - Quản lý nước từ năm 2010 đến nay: Trong giai đoạn thử nghiệm quản lý nước đảm bảo giảm thiểu nguy cơ cháy rừng và phục hồi sinh trưởng của rừng tràm, VQG U Minh Thượng đã chia vùng lõi thành 3 phân khu quản lý thủy văn theo độ cao trung bình và thực hiện quản lý nước theo 2 bậc. Chiến lược chung của quản lý nước trong giai đoạn này là giữ nước để VLC không quá khô, ít nguy cơ cháy rừng và nếu xảy ra cháy cũng dễ dàng dập tắt, đồng thời mặt than bùn phải có thời gian phơi trống từ 4 - 6 tháng đảm bảo cho sinh trưởng rừng tràm, duy trì những diện tích thường xuyên không ngập, những diện tích thường xuyên ngập và bán ngập tạo nên đa dạng sinh cảnh gần như điều kiện tự nhiên vốn có của rừng tràm, thúc đẩy phục hồi của các loài có nhu cầu về nước khác nhau trong HST. 3.2. Ảnh hƣởng của chế độ ngập nƣớc đến phân bố thảm thực vật và sinh trƣởng rừng tràm 3.2.1. Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến phân bố thảm thực vật 3.2.1.1. Đa dạng thảm thực vật Dựa trên kết quả giải đoán ảnh vệ tinh SPOT5 và khảo sát kiểm chứng trên thực địa đã phân loại thảm thực vật tự nhiên của VQG U Minh Thượng bao gồm 4 lớp phân loại gồm 14 kiểu thực vật với quy mô diện tích khác nhau được thể hiện ở bảng 3.1. Bảng 3.1. Phân loại thảm thực vật ở VQG U Minh Thƣợng Stt Kiểu thảm thực vật Diện tích (ha) Tỷ lệ % I Rừng tràm 4.868,26 60,95 1 Rừng tràm trên than bùn 2.598,70 2 Rừng tràm trên đất sét 1.659,06 3 Rừng hỗn giao 116,50 4 Rừng tràm trồng 494,00 II Đồng cỏ ngập nƣớc theo mùa 1.838,73 23,02 5 Đồng cỏ chiếm ưu thế bởi năng (Eleocharis dulcis) 553,23 6 Đồng cỏ chiếm ưu thế bởi U du (Cyperus digitatus) Cỏ ống (Panicum repens L.), Lác (Cyperus ramosii) 350,22 7 Đồng cỏ chiếm ưu thế bởi sậy (Phragmites vallatoria (L.) Veldk) 581,47 8 Đồng cỏ chiếm ưu thế bởi Dớn (Blechnum indicum Burm. f.), Choại (Stenochlaena palustris Burm.) 353,81 III Đầm lầy thực vật thủy sinh 1.184,10 14,82 9 Loài Súng ma (Nymphaea nouchali Burm. f.) chiếm ưu thế 269,38 10 Loài Bèo (Pistia stratiotes/Salvinia cucullata) chiếm ưu thế 797,24 11 Loài Bồn bồn (Typha domingensis Persoon.) chiếm ưu thế 95,13 12 Mặt nước trống 22,35 IV Các rạch và kênh 96,21 1,20 13 Các rạch tự nhiên 39,24 14 Kênh đào 56,97 Tổng 7.987,30 100,00 3.2.1.2. Sự thay đổi thảm thực vật theo chế độ mực nước Dựa vào kết quả khảo sát năm 2014, tham khảo tài liệu khảo sát thảm thực vật năm 2006 của VQG U Minh Thượng và năm 2009 của Lê Phát Quới cho phép đánh giá sự thay đổi thảm thực vật trong ba giai đoạn năm 2006, 2009 và 2014 như sau: - Thảm thực vật năm 2006: Sau trận cháy rừng năm 2002, phần lớn diện tích rừng tràm và đồng cỏ ngập nước theo mùa bị thiệt hại nghiêm trọng. Từ năm 2003 đến năm 2006 VQG U Minh Thượng đã triển khai điều tiết chế độ thủy văn để xúc tiến tái sinh tự nhiên rừng tràm bị cháy. Rừng tràm đã phục hồi được 2.312,64 ha, đạt 72% diện tích bị cháy năm 2002. Tại những khu vực bị cháy hết lớp than bùn và đồng cỏ bị cháy năm 2002, cây tràm không có khả năng tái sinh đã hình thành đồng cỏ ngập nước theo mùa với diện tích 1.828,11 ha. Tại những khu vực ngập sâu trung bình từ 40 cm trở lên và trong thời gian dài hình thành những đầm lầy thực vật thủy sinh với diện tích 1.126,74 ha với các loài ưu thế là Súng ma, Bèo cái, Bèo tai chuột và Bồn bồn. - Thảm thực vật năm 2009: Từ năm 2006 đến năm 2009, thảm thực vật ở VQG U Minh Thượng có sự thay đổi mạnh mẽ: diện tích thảm thực vật rừng tràm giảm 498,36 ha; đồng cỏ ngập nước theo mùa giảm 1.387,04 ha; đầm lầy thực vật thủy sinh tăng 1.885,4 ha. Tại những khu vực nước ngập sâu trung bình từ 40 cm trở lên trong thời gian dài đã làm cây tràm bị chết cục bộ. Ngược lại, quá trình giữ nước trong thời gian dài đã làm tăng diện tích mặt nước tạo điều kiện cho các loài thực vật thủy sinh phát triển nhanh. - Thảm thực vật năm 2014: Sau khi thay đổi phương án quản lý nước vào năm 2010, mực nước trong khu vực VQG U Minh Thượng được điều tiết phù hợp với điều kiện địa hình và hệ thống công trình hiện có nên rừng tràm đã có sự thay đổi và phục hồi tốt hơn, tăng 02 kiểu thực vật so với năm 2009 và 01 kiểu thực vật so với năm 2006. Đồng cỏ ngập nước theo mùa được phục hồi với diện tích 1.838,73 ha, tăng 1.397,66 ha so với năm 2006. Diện tích đầm lầy thực vật thủy sinh giảm 1.828,04 ha. Thảm thực vật các kênh, rạch tự nhiên không có sự thay đổi về diện tích. Qua kết quả điều tra và phân tích số liệu cho thấy: sự phục hồi và phát triển của thảm thực vật phụ thuộc chủ yếu vào chế độ ngập nước. Chế độ ngập nước sâu và trong thời gian dài làm cho diện tích rừng tràm, đồng cỏ giảm; diện tích mặt nước, đầm lầy thực vật thủy sinh tăng và ngược lại. 3.2.2. Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng rừng tràm 3.2.2.1. Đặc điểm cấu trúc của rừng tràm ở VQG U Minh Thượng Mật độ, đường kính, chiều cao, phẩm chất cây Tràm ở các trạng thái rừng ở VQG U Minh Thượng được thống kê ở bảng 3.2. Bảng 3.2. Đặc trƣng mẫu tại các trạng thái rừng TT Trạng thái rừng DTB (cm) SD HvnTB (m) SHvn N/ha Phẩm chất (%) Tốt TB Xấu 1 Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn 35,9 16,2 12,66 1,65 326 41,17 37,26 21,57 2 Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn 8,28 2,11 9,41 1,5 2.768 76,99 20,42 2,59 3 Rừng tràm trên đất sét 6,44 1,58 5,81 1,07 493 16,81 26,61 56,58 4 Rừng tràm ngoài vùng đệm 7,66 1,72 10,25 0,96 2.920 60,45 32,64 6,91 Qua bảng 3.4 cho thấy các trạng thái rừng khác nhau đường kính (D1.3), chiều cao (HVN) có sự khác nhau tương đối rõ rệt. Đường kính trung bình, chiều cao trung bình giảm dần từ trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn, rừng tràm tái sinh trên đất than bùn. Số lượng cây tốt có sự khác biệt giữa các trạng thái rừng khác nhau, số lượng cây tốt nhiều nhất thuộc trạng thái rừng tràm tái sinh trên than bùn (chiếm 76,99%) và thấp nhất thuộc trạng thái rừng tràm tái sinh trên đất sét (chỉ chiếm 16,81%). Như vậy, chế độ ngập nước khác nhau (thời gian ngập và mức độ ngập) đã ảnh hưởng đến cấu trúc rừng tràm ở khu vực nghiên cứu. Đường kính trung bình, chiều cao trung bình, tỷ lệ cây tốt của rừng tràm ở VQG U Minh Thượng đều có xu hướng tỷ lệ nghịch với chiều sâu ngập nước. Nghĩa là ở những khu vực ngập nước càng sâu thì sinh trưởng và phẩm chất cây càng kém và ngược lại. Sự khác biệt về sinh trưởng rừng tràm ở các vùng ngập nước với những mức độ khác nhau thể hiện rõ ở rừng tràm tái sinh trên đất than bùn sau cháy năm 2002. Kết quả điều tra đường kính, chiều cao rừng tràm 12 tuổi ở 06 OTC của tràm tái sinh được ghi ở bảng 3.3. Bảng 3.3. Đƣờng kính và chiều cao rừng tràm 12 tuổi tràm ở các mực nƣớc ngập Stt Mức ngập nƣớc tối đa (cm) D1.3 (cm) Hvn (m) 1 20 12,58 13,80 2 40 9,83 11,45 3 60 7,62 8,80 4 80 6,44 6,70 5 110 5,73 6,28 Kết quả thống kê cho thấy tràm có đường kính TB từ 5,73 đến 12,58 cm và chiều cao TB từ 6,28 đến 13,8 m. Đường kính lớn nhất ở mực nước ngập tối đa 20 cm và thấp nhấp ở mực nước ngập tối đa 110 cm. Chiều cao lớn nhất ở mực nước ngập tối đa 20 cm và thấp nhất ở mực nước ngập tối đa 110 cm. Liên hệ của đường kính và chiều cao rừng tràm với mức ngập nước tối đa được thể hiện qua hình 3.1 và hình 3.2. Hình 3.1. Biểu đồ liên hệ giữa đƣờng kính TB cây rừng với độ sâu mực nƣớc ngập tối đa Hình 3.2. Biểu đồ liên hệ giữa chiều cao TB cây rừng với độ sâu mực nƣớc ngập tối đa Số liệu và các hình vẽ chứng tỏ mực nước ngập ảnh hưởng mạnh đến sinh trưởng của cây rừng. Sinh trưởng đường kính và chiều cao của tràm tái sinh trên đất than bùn ở mực nước ngập tối đa 20 cm là tốt hơn cả vì có trung bình đường kính và chiều cao trội hơn. Không chỉ có sinh trưởng mà cả chất lượng cây rừng cũng thay đổi rõ theo độ sâu mực nước bị ngập. Khi mực nước ngập tối đa đạt từ 50 cm trở lên cây tràm bắt đầu có hiện tượng đổ ngả và chết do hệ rễ bị ngập sâu trong nước quá lâu. Rõ rệt nhất là khi mực nước ngập tối đa vượt quá 80 cm. Tỷ lệ cây tốt trong những trường hợp này thường không vượt quá 60%. Từ tất cả các phân tích trên cho phép khẳng định: sức sinh trưởng và tính ổn định sinh thái của rừng tràm giảm dần theo độ sâu ngập nước tối đa. 3.2.2.2. Đặc điểm sinh trưởng đường kính Các chỉ tiêu thống kê sinh trưởng đường kính rừng tràm ở 21 OTC trong các trạng thái rừng được thống kê ở bảng 3.4. Bảng 3.4. Đặc trƣng mẫu về đƣờng kính ở các trạng thái rừng TT Trạng thái rừng (cm) SD SD % PD Ex Sk D max D Min 1 Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn 35,9 16,2 45,92 1,81 -0,7 -0,19 71,98 8,96 2 Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn 8,28 2,11 28,75 1,36 -0,45 0,26 13,83 3,18 3 Rừng tràm trên đất sét 6,44 1,58 36,83 1,65 0,31 0,59 9,89 2,82 4 Rừng tràm ngoài vùng đệm 7,66 1,72 25,37 1,17 0,12 0,18 15,38 3,27 Ở các trạng thái rừng khác nhau, đặc trưng mẫu về đường kính D1.3 khác nhau, thậm chí trong cùng một trạng thái rừng. Đường kính trung bình giảm dần từ trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn, rừng tràm tái sinh trên đất than bùn đến trạng thái rừng Tràm trên đất sét. Ngược lại tại trạng thái rừng tràm trên đất sét có đường kính bình quân thấp nhất 6,44 cm, trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn có đường kính trung bình lớn nhất là 35,9 cm. Hệ số biến động đường kính của trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn là lớn nhất (45,92%). Hệ số biến động và phạm vi biến động về đường kính của trạng thái rừng tràm tái sinh trên đất than bùn là nhỏ nhất trong 3 trạng thái (28,75 %). Tuy nhiên hệ số biến động của cả 3 trạng thái rừng đều tương đối lớn, từ 28,75 – 45,92%. Nguyên nhân của sự biến động này là do sự sinh trưởng của các cây trong lâm phần có sự sai khác lớn, sinh trưởng không đồng đều. Hình 3.3. Biểu đồ phân bố N/D ở các trạng thái rừng So sánh sinh trưởng đường kính rừng tràm bên trong vùng lõi và ngoài vùng đệm cho thấy chế độ ngập nước có ảnh hưởng đến sinh trưởng đường kính. Rừng tràm ngoài vùng đệm do không bị ảnh hưởng bởi chế độ ngập nên có hệ số biến động về đường kính thấp hơn so với các kiểu rừng trong vùng lõi. 3.2.2.2. Đặc điểm sinh trưởng chiều cao Các chỉ tiêu thống kê sinh trưởng chiều cao rừng tràm ở 21 OTC đại diện cho các trạng thái rừng được thống kê ở bảng 3.5. Bảng 3.5. Bảng tính các đặc trƣng mẫu về chiều cao. TT Trạng thái rừng Htb (m) SH SH % PH Ex Sk H max H min 1 Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn 12,79 1,65 14,15 0,58 0,76 -1,11 16,8 8,0 2 Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn 9,41 1,5 16,39 1,11 4,93 -1,73 12,5 3,6 3 Rừng tràm trên đất sét 5,26 1,07 28,08 1,02 -0,87 -0,02 6,9 3,0 4 Rừng tràm ngoài vùng đệm 10,33 0,96 13,24 0,75 2,57 0,68 12,6 5,8 Nhận xét: Các đặc trưng mẫu về chiều cao giữa các OTC có sự khác nhau. Từ kết quả tính toán được ở bảng 3.7 cho thấy chiều cao trung bình của Hvn cũng giảm dần theo các trạng thái rừng tràm như ở đường kính D1.3, Hvn lần lượt giảm dần từ trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn, rừng Tràm tái sinh trên đất than bùn đến rừng tràm trên đất sét. Chiều cao của Tràm ở trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn có Hvn trung bình lớn nhất 12,79 m, rừng tràm trên đất sét có Hvn trung bình nhỏ nhất 5,26 m. Chiều cao vút ngọn (Hvn) cũng như D1.3 chịu sự tác động của các điều kiện tự nhiên, điều kiện lập địa, dinh dưỡng... nên có sự khác biệt về chiều cao. Hệ số biến động về chiều cao tăng dần từ trạng thái rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn, rừng tràm tái sinh trên đất than bùn đến rừng tràm trên đất sét. Đối với chiều cao thì hệ số biến động nằm trong khoảng 14,15 – 28,08 % nên có thể nói biến động về chiều cao của các trạng thái rừng như vậy là bình thường. Ba trạng thái rừng tràm đều có Sk < 0 vì vậy phân bố ở các trạng thái rừng tràm này là phân bố lệch phải so với giá trị trung bình. Phân bố lệch phải tức là số cây thuộc cỡ chiều cao lớn tập trung nhiều. Hình 3.4. Biểu đồ phân bố N/H ở các trạng thái rừng 3.2.2.3. Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng đường kính và chiều cao Kết quả giải tích 21 cây tiêu chuẩn ở các OTC đại diện cho các trạng thái rừng đã xác định được tuổi của tràm như sau: (1) Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn: từ 23 đến 27 tuổi. (2) Rừng tràm trên đất sét: từ 20 đến 23 tuổi. (3) Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn: từ 11 đến 12 tuổi. (4) Rừng tràm ngoài vùng đệm: 19 tuổi. Để phân tích ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến đặc điểm sinh trưởng về đường kính và chiều cao của Tràm. Đề tài chỉ tiến hành mô tả thống kê các chỉ tiêu sinh trưởng và tăng trưởng trung bình về đường kính, chiều cao từ năm 2002 đến năm 2013 của 4 trạng thái rừng tràm. - Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng đường kính (D) của rừng tràm: Tăng trưởng thường xuyên hàng năm về đường kính (ZD) chính là bề rộng vòng năm trung bình nhân 2. Kết quả tính toán chỉ tiêu sinh trưởng và ZD của 4 trạng thái rừng được ghi tại bảng 3.6. Bảng 3.6. Sinh trƣởng, tăng trƣởng, xuất tăng trƣởng trung bình về đƣờng kính cây tràm giai đoạn 2002 - 2013 Chỉ tiêu Trạng thái rừng Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn Rừng tràm trên đất sét Rừng tràm ngoài vùng đệm D(mm) 359,3 82,43 64,93 73,25 ZD (mm) 4,8 11,02 9,34 11,2 ∆D 0,34 2,73 2,5 4,44 PD% 5,39 18,42 22,65 20,18 Hình 3.5. Biểu đồ đƣờng cong tăng trƣởng ZD của 4 trạng thái rừng Hình 3.6. Biểu đồ đƣờng cong tăng trƣởng ∆D của 4 trạng thái rừng Qua bảng 3.6, biểu đồ 3.5 và 3.6 cho thấy sinh trưởng về đường kính liên tục tăng theo tuổi. Suất tăng trưởng luôn giảm theo tuổi phù hợp với quy luật biến đổi chung của suất tăng trưởng. Sinh trưởng và tăng trưởng về đường kính: tăng trưởng thường xuyên hàng năm, tăng trưởng bình quân chung biến đổi không theo quy luật chung, liên tục giảm từ năm 2002 đến năm 2009, sau đó tiếp tục tăng từ năm 2010 đến năm 2013. Tăng trưởng đường kính hàng năm rất nhạy cảm với những thay đổi của các yếu tố nội tại và ngoại cảnh, đặc biệt là chế độ ngập. Trạng thái rừng tràm ngoài vùng đệm có tăng trưởng thường xuyên hàng năm về đường kính là lớn nhất 11,22 mm do không bị ảnh hưởng bởi chế độ ngập và thời gian ngập. Sinh trưởng, tăng trưởng đường kính cây tràm tỷ lệ nghịch với mức độ ngập nước. Ngập nước lâu ngày đã làm biến đổi quy luật sinh trưởng và tăng trưởng đường kính của rừng tràm tại khu vực. - Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng chiều cao (H) của rừng tràm: Kết quả tính toán các chỉ tiêu sinh trưởng và tăng trưởng về chiều cao được ghi ở bảng 3.7: Bảng 3.7. Bảng các chỉ tiêu sinh trƣởng và tăng trƣởng trung bình về chiều cao giai đoạn 2002 - 2013 của 4 trạng thái rừng tràm. Chỉ tiêu Trạng thái rừng Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn Rừng tràm trên đất sét Rừng tràm ngoài vùng đệm H (m) 12,78 10,27 5,26 10,30 ZH 0,14 0,98 0,97 1,35 ∆H 0,73 1,03 0,92 1,08 H% 12,6 22,45 25,64 26,72 Hình 3.7. Biểu đồ đƣờng cong tăng trƣởng ZH của 4 trạng thái rừng Hình 3.8. Biểu đồ đƣờng cong tăng trƣởng ∆H của 4 trạng thái rừng Tăng trưởng bình quân chung về chiều cao giai đoạn 2002 - 2009 có xu hướng giảm dần, ngược lại giai đoạn 2010 - 2013 có xu hướng tăng dần. Qua bảng 3.9 cho thấy ZH và ∆H biến đổi mạnh chứng tỏ tốc độ sinh trưởng và tăng trưởng về chiều cao biến đổi mạnh qua các năm nhất là từ giai đoạn sau khi thay đổi phương án quản lý nước. - Quan hệ giữa chế độ giữ nước đến biến động vòng năm: Bề rộng vòng năm của tràm biến động mạnh qua các năm ở hầu hết tất cả các cây mẫu. Giá trị bề rộng vòng năm thấp nhất quan sát được ở 20 cây mẫu trong vùng lõi là 1,91 mm, cao nhất là 12 mm. Sự biến động của vòng năm tràm theo thời gian thể hiện qua hình 3.9: Hình 3.9. Biểu đồ biến động vòng năm trung bình của 20 cây tràm giải tích Qua hình 3.9 cho thấy chế độ giữ nước ảnh hưởng mạnh mẽ tới sự sinh trưởng và phát triển của rừng tràm. Độ cao mực nước càng lớn, thời gian ngập càng lâu sẽ làm cho Tràm sinh trưởng với tốc độ chậm tăng trưởng giảm hoặc tăng chậm. Như vậy, tốc độ sinh trưởng của rừng tràm trong khu vực tỷ lệ nghịch với độ cao mực nước ngập. 3.3. Ảnh hƣởng của chế độ ngập nƣớc đến đa dạng thực vật rừng tràm 3.3.1. Cấu trúc tổ thành loài thực vật ở các chế độ ngập nước khác nhau Sự khác biệt tổ thành rừng tràm ở các vùng ngập nước với những mức độ khác nhau thể hiện rõ sự thay đổi cấu trúc tổ thành rừng tại các OTC trước và sau khi thay đổi phương án quản lý nước (bảng 3.8). Bảng 3.8. Tổ thành rừng trƣớc và sau khi thay đổi phƣơng án quản lý nƣớc Chỉ tiêu Năm 2009 Năm 2013 Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn (OTC 01) Tổng số loài 78 79 Mật độ Tràm TB (cây/ha) 251 247 Tỷ lệ cây tốt (%) 62 76 Số loài cây thân gỗ 5 6 Loài cây gỗ chiếm ưu thế Tràm, Bùi, Dấu dầu ba lá Tràm, Bùi, Dấu dầu ba lá Số loài cây bụi 3 3 Loài thảm tươi 52 55 Số loài thực vật thuỷ sinh 18 15 Loài cây tái sinh 0 Tràm, Bùi, Dấu dầu ba lá Độ tàn che 0,54 0,65 Độ che phủ cây bụi, thảm tươi 0,93 0,86 Tràm tái sinh (cây/ha) 0 237 Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn (OTC 02) Tổng số loài 64 67 Mật độ Tràm TB (cây/ha) 2.632 2.605 Tỷ lệ cây tốt (%) 57 81,3 Số loài cây thân gỗ 1 2 Loài cây thân gỗ chiếm ưu thế Tràm Tràm Số loài cây bụi 2 2 Chỉ tiêu Năm 2009 Năm 2013 Số loài thảm tươi 28 32 Số loài thực vật thuỷ sinh 28 23 Độ tàn che 0,48 0,72 Độ che phủ cây bụi, thảm tươi 0,73 0,68 Loài cây tái sinh 0 Tràm, Bùi Tràm tái sinh (cây/ha) 0 843 Rừng tràm trên đất sét (OTC 03) Tổng số loài 55 58 Mật độ Tràm TB (cây/ha) 499 485 Tỷ lệ cây tốt (%) 52,6 78,4 Số loài cây gỗ 1 2 Loài cây thân gỗ chiếm ưu thế Tràm Tràm Số loài cây bụi 1 1 Loài thảm tươi 17 17 Số loài thực vật thuỷ sinh 19 18 Độ tàn che 0,53 0,64 Độ che phủ cây bụi, thảm tươi 0,81 0,72 Loài cây tái sinh 0 Tràm Tràm tái sinh (cây/ha) 0 96 Sau khi thay đổi chế độ ngập nước, số loài thực vật tại các kiểu rừng tràm tăng từ 1 đến 3 loài. Tại OTC số 5 đã phát hiện được loài cây Bùi Ilex cymosa là cây thân gỗ tái sinh. Mật độ tràm trong các OTC ở 3 trạng thái rừng đều giảm từ 4 - 27 cây/ha. Tỷ lệ cây sinh trưởng phát triển tốt tại các OTC tăng từ 14 - 25,8%. Độ tàn che tăng từ 0,11 - 0,24, độ che phủ cây bụi thảm tươi giảm từ 0,05 - 0,09. Số loài thực vật thủy sinh giảm từ 1 - 3 loài. Tại các OTC ở rừng tràm đều đã ghi nhận có các loài cây thân gỗ tái sinh với số lượng cây con từ 16- 43 cá thể, cây Tràm tái sinh có chiều cao từ 0,5 - 1,4 m. Sự khác biệt tổ thành rừng tràm ở các vùng ngập nước với những mức độ khác nhau thể hiện rõ ở rừng trên đất than bùn không bị cháy năm 2002. Kết quả thống kê các chỉ tiêu điều tra tổ thành rừng ở hai OTC đại diện ở kiểu rừng này được ghi trong bảng sau. Bảng 3.9. Tổ thành rừng ở những vùng ngập nƣớc khác nhau Chỉ tiêu Vùng ngập nông (OTC 07) Vùng ngập sâu (OTC 12) Độ dày tầng than bùn (cm) 100 -120 20 - 50 Mực nước ngập TB (cm) 20 40 Thời gian ngập (tháng) 3 5 Số loài cây gỗ 5 3 Số loài cây bụi 1 0 Độ tàn che 0,8 0,65 Loài cây gỗ chiếm ưu thế Tràm, Bùi, Dấu dầu ba lá Tràm Loài cây bụi thảm tươi 16 9 Loài trội của cây bụi thảm tươi Choại, Cương, Nắp bình Sậy, Choại, Vác Số loài thực vật thủy sinh 3 9 Số loài trội của thực vật thủy sinh Bèo tấm Bèo tản nhọn, Bèo cám - Số loài cây tầng cao ở nơi ít ngập nước phong phú hơn. Trong OTC số 7 có 5 loài cây gỗ và một loài cây bụi. Trong OTC số 12 chỉ có 3 loài cây gỗ. Độ tàn che ở nơi có mực nước ngập thấp cao hơn độ tàn che ở nơi có độ ngập sâu. - Số loài cây bụi thảm tươi cạn ở đất ít ngập nước nhiều hơn nhưng số loài thực vật thuỷ sinh ít hơn. Sự khác biệt tổ thành rừng tràm ở những mức ngập nước khác nhau cũng thể hiện rõ ở rừng tràm tái sinh trên đất than bùn sau trận cháy rừng năm 2002. Kết quả thống kê đặc điểm tổ thành loài ở 06 OTC có mức ngập nước khác nhau (bảng 3.10). Bảng 3.10. Tổ thành các loài thực vật ở rừng tái sinh sau cháy với các mực nuớc ngập khác nhau Chỉ tiêu Mực nƣớc ngập (cm) 0-20 20-40 40-60 60-80 >80 Độ dày tầng than bùn (cm) 97 72 64 43 36 Mực nước ngập tối đa (cm) 20 40 60 80 86 Thời gian ngập (tháng) 3 5 6 8 10 Số loài cây thân gỗ 2 1 1 1 1 Số loài thảm tươi 7 3 1 0 0 Loài cây thân gỗ chiếm ưu thế Tràm Tràm Tràm Tràm Tràm Số loài thực vật thủy sinh 1 3 7 8 17 Loài ưu thế của thực vật thủy sinh Bèo tấm Bèo tản nhọn, Bèo tấm Bèo cái, Bèo tai chuột Bèo cái Bèo cái Số cây Tràm tái sinh (cây/ha) 1.966 1.126 438 116 45 - Mực nước ngập ảnh hưởng đến thành phần loài và mật độ tái sinh của các loài cây thân gỗ. Kết quả điều tra cho thấy thành phần loài cây gỗ ở rừng tràm tái sinh chủ yếu là tràm, dưới rừng tràm thiểu số bị ngập nước tái sinh các loài cây gỗ khác là rất khó khăn. Hệ số tương quan (r) giữa tái sinh của tầng cây gỗ với mực nước ngập trung bình là 0,86. Phương trình tương quan như sau: Y = - 0,0207 x 2 + 0,285x + 19,47 (3.1) Kết quả điều tra cũng cho thấy mật độ cây tràm tái sinh giảm theo độ sâu mực nước ngập. Mật độ cây tràm có quan hệ rất chặt với độ sâu mực nước ngập (r = 0,96). Phương trình trương quan có dạng: Y = 6.625,2 e -0,049x (3.2) - Số loài thực vật thủy sinh xuất hiện dưới tán rừng tăng theo mực nước ngập và thời gian ngập. Ở những khu vực có mực nước ngập TB 20 cm chỉ ghi nhận 01 loài (OTC số 8), ở mực nước ngập TB trên 80 cm, thời gian ngập 10 tháng ghi nhận 17 loài thực vật thủy sinh (OTC 19). Căn cứ vào kết quả phân tích trên có thể nhận thấy xu hướng chung là khi nâng cao mực nước thì số loài cây gỗ ít hơn, mức độ phong phú của các loài thực vật tầng thấp cũng giảm, xuất hiện nhiều hơn các loài thực vật thuỷ sinh (hình 3.10). Hình 3.10. Biểu đồ tần suất trung bình gặp đƣợc các loài thực vật thuỷ sinh dƣới rừng tràm tái sinh có mức ngập nƣớc tối đa khác nhau 3.3.2. Đa dạng loài thực vật Phân tích kết quả điều tra trong các OTC và ô dạng bản ở các kiểu thực vật cho phép đánh giá đa dạng thành phần loài thực vật theo các kiểu thực vật đặc trưng của rừng tràm như sau: - Rừng tràm trên hỗn giao than bùn có chỉ số d từ 0,49 đến 2,34, chỉ số H dao động từ 0,62 đến 2,57, chỉ số Cd cao, dao động từ 0,76 đến 2,94, chỉ số J từ 0,28 đến 0,71. - Rừng tràm tái sinh trên đất than bùn có đa dạng loài cây thân gỗ thấp, Tràm là cây thân gỗ chủ yếu trong tầng cây cao. Chỉ số d dao động từ 0,44 đến 1,9. Chỉ số H biến động từ 0,32 đến 2,08. Ở kiểu rừng này cũng có chỉ số Cd cao nhưng không phổ biến từ 0,45 đến 0,94, chỉ số J từ 0,15 đến 0,52. - Rừng tràm trên đất sét có độ đa dạng loài cây thân gỗ và cây bụi thấp. Tầng cây bụi thảm tươi chủ yếu là các loài dây leo và thực vật thủy sinh. Chỉ số d không ổn định, biến động từ 0,44 đến 2,34, chỉ số H từ 0,41 đến 2,18, chỉ số Cd ở kiểu rừng này dao động từ 0,43 từ 1,76. Điều này có thể lý giải là thảm rừng chỉ vừa mới được phục hồi sau khi có sự thay đổi phương án quản lý nước. - Đồng cỏ: sinh cảnh ngập nước theo mùa ghi nhận số loài thực vật (38 loài) cao hơn so với những sinh cảnh ngập nước thường xuyên trong năm (21 loài). Chỉ số d dao động từ 0,44 đến 2,48. Chỉ số H biến động khá lớn ở quần xã đồng cỏ từ 0,32 đến 2,76. Chỉ số Cd khá cao dao động từ 0,48 đến 2,64. - Đầm lầy thực vật thủy sinh: Chỉ số d tương đối thấp từ 0,17 đến 0,54. Chỉ số H từ 0,42 đến 2,04, ngoại trừ quần xã đơn thuần không có sự đa dạng loài (H = 0). Quần xã Bồn bồn Typha domingensis hỗn loài với nhóm thực vật thủy sinh khác có chỉ số H thay đổi từ 0,39 - 1,75. Chỉ số J giữa các loài khá cao từ 0,23 đến 1,35, cá biệt ở vài quần xã Bèo cái Pistia stratiotes có chỉ số J lên đến 4,4. Chỉ số H tăng thì chỉ số tương đồng tăng và ngược lại. 3.3.3. Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến đa dạng loài thực vật Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến đa loài thực vật được phân tích qua kết quả điều tra 06 OTC ở rừng tràm tái sinh trên đất than bùn sau trận cháy rừng năm 2002 (rừng tràm trên đất than bùn). Kết quả thống kê các chỉ số đánh giá đa dạng thực vật ở 06 OTC có mức ngập nước khác nhau ở bảng 3.11. Bảng 3.11. Chỉ số đánh giá đa dạng thực vật theo độ sâu mực nƣớc ngập tối đa Độ sâu ngập nƣớc tối đa (cm) Chỉ số đánh giá d H Cd J 20 1,87 2,07 0,89 0,52 40 1,64 1,86 0,93 0,43 60 0,93 1,53 0,64 0,61 80 0,62 0,76 0,58 0,72 110 0,53 0,32 0,45 0,95 - Mực nước ngập ảnh hưởng đến độ phong phú và chỉ số đa dạng của các loài thực vật. Kết quả điều tra cho thấy ở những khu vực ngập nông có độ phong phú và chỉ số đa dạng về loài cao hơn khu vực ngập sâu. Ở những nơi ngập sâu trên 60 cm, mật độ tràm giảm trên 40% so với khu vực có mực nước ngập tối đa 20 cm và chỉ số ĐDSH tương đối thấp do ảnh hưởng của địa hình trũng và bị ngập nước nên hạn chế sự phát triển của các loài thực vật khác. Trong tất cả các OTC cho thấy phần lớn ở thảm rừng tràm hỗn loài xen với các thực vật khác thì có độ phong phú (d) khá cao, tuy nhiên kết quả phân tích cũng cho thấy độ phong phú không ổn định. Điều này có thể lý giải là thảm thực vật rừng chỉ vừa mới được phục hồi sau khi có sự quản lý thủy văn hợp lý. - Mức độ phong phú, đa dạng các loài thực vật phụ thuộc vào độ sâu mực nước ngập. Phân tích kết quả đánh giá độ phong phú về loài thực vật và chỉ số đa dạng loài ở các mực nước ngập khác nhau, chứng tỏ ảnh hưởng mạnh mẽ của mực nước ngập đối với độ phong phú và chỉ số đa dạng loài. Phương trình tương quan giữ d và độ sâu mực nước nhập như sau: y = 2,8161e -0,017x (3.3) Đặc điểm xu thế cấu trúc thảm thực vật: - Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn phát triển khá ổn định và ít có sự biến động về diện tích. - Rừng tràm trên đất than bùn có sự biến động về diện tích do ảnh hưởng của chế độ ngập nước và có khả năng phục hồi nhanh sau khi thay đổi phương án quản lý nước. - Rừng tràm trên đất sét có đa dạng loài cây thân gỗ thấp, mật độ tràm tái sinh dưới tán rừng ghi nhận thấp nhất trong các kiểu rừng tràm (trung bình 128 cây/ha). - Đồng cỏ ngập nước theo mùa có độ da dạng loài tương đối cao. Những sinh cảnh ngập nước theo mùa ghi nhận số loài thực vật cao hơn so với những sinh cảnh ngập nước thường xuyên trong năm. - Đầm lầy thực vật thủy sinh có số loài thực vật thủy sinh tăng cao đáng kể theo độ sâu mực nước ngập trung bình. Ngoại trừ quần xã đơn thuần không có sự đa dạng loài. - Chế độ ngập có quan hệ với sự phân bố của các loài thực vật ở VQG U Minh Thượng. Các loài cây thân gỗ, cây bụi chỉ ghi nhận ở những khu vực có mực nước ngập tối đa 40 cm. Độ phong phú, chỉ số đa dạng các loài cây thân gỗ trong rừng tràm giảm theo độ sâu mực nước ngập. Chế độ ngập nước sâu và thời gian ngập dài là nguyên nhân gây suy thoái HST thực vật ở VQG U Minh Thượng. Để duy trì ĐDSH rừng tràm mực nước ngập tối đa không quá 40 cm, thời gian ngập không quá 6 tháng. Mức độ biến đổi của thảm thực vật: Số loài thực vật thủy sinh có xu hướng giảm theo mực nước ngập. Diện tích thảm thực vật đầm lầy thủy sinh có xu hướng giảm và được thay thế bởi thảm thực vật đồng cỏ ngập nước theo mùa. Đồng cỏ ngập nước theo mùa chỉ xuất hiện khi mực nước ngập tối đa không quá 40 cm. Diện tích mặt nước giảm do bị xâm lấn bởi các loài thực vật thủy sinh đồng thời cũng làm cho các quần thể thực vật thủy sinh bị chìm giảm. 3.4. Ảnh hƣởng của chế độ ngập đến phát thải CO2 từ than bùn 3.4.1. Đặc điểm phát thải CO2 từ than bùn 3.4.1.1. Đặc điểm mực nước ngầm trong than bùn Kết quả do mực nước ngầm trong than bùn tại các giếng đo nước tại khu vực nghiên cứu từ ngày 04/01 đến ngày 15/6/2013 được thể hiện ở hình 3.12. Kết quả cho thấy mực nước ngầm trung bình tại các điểm đo phát thải CO2 bắt đầu giảm xuống dưới bề mặt lớp than bùn bắt đầu từ đầu tháng Ba đến cuối tháng Tư, sau đó mực nước ngầm nâng dần lên do được bù đắp bởi lượng mưa đầu mùa. Hình 3.11. Biểu đồ biến động mực nƣớc ngầm tại điểm đo phát thải CO2 3.4.1.2. Đặc điểm phát thải CO2 theo độ ẩm Quá trình phát thải CO2 từ mặt than bùn do nhiều hoạt động khác nhau như sự phân hủy sinh học và không sinh học của than bùn, sự hô hấp của rễ thực vật. Quan hệ giữa phát thải CO2 theo độ ẩm được thể hiện ở hình 3.12. Hình 3.12. Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ phát thải CO2 và độ ẩm bão hòa cm Kết quả so sánh tốc độ phát thải CO2 của các tầng khác nhau trong điều kiện hiếu khí cho thấy chất hữu cơ tầng 0 - 10 cm có phát thải CO2 cao hơn so với các tầng bên dưới, nơi có độ mùn cao. So sánh tốc độ phát thải CO2 của than bùn ở các mức độ ẩm khác nhau cho thấy vật liệu hữu cơ của các tầng đều có chung quy luật là phân hủy mạnh nhất khi độ ẩm đạt mức 80-100 % bão hòa. Khi độ ẩm hạ thấp hơn, tốc độ phát thải CO2 giảm xuống 1/2 so với lượng CO2 ở độ ẩm 80-100% bão hòa. 4.4.1.2. Đặc điểm phát thải CO2 theo mực nước ngầm Kết quả đo tốc độ CO2 phát thải từ mặt than bùn và mực nước ngầm tại hiện trường từ tháng 01- 5/2013 được thống kê ở bảng 3.12. Bảng 3.12. Kết quả đo phát thải CO2 ngoài hiện trƣờng Stt Mực nƣớc ngầm (cm) CO2 phát thải (g CO2 m -2 h -1 ) 1 2,3 0,42 2 4,5 0,48 3 8,9 0,57 4 12,3 0,87 5 17,8 1,15 6 22,6 1,26 7 24,8 1,38 8 28,4 1,54 9 31,6 1,74 10 33,6 1,86 11 35,4 1,93 12 37,6 2,04 13 41,7 2,15 14 44,6 2,48 15 47,3 2,63 16 52,8 4,32 Kết quả nghiên cứu cho thấy khi mực nước ngầm hạ thấp xuống dưới mặt đất cho thấy CO2 phát thải khoảng 0,42 – 4,32 g CO2 m -2 h -1 trong khoảng mực nước ngầm ở mức 0,23 – 52,8 cm và ẩm độ của than bùn dao động trong khoảng 100 đến 80% ẩm độ bão hòa. Dựa vào kết quả khảo sát về mối tương quan giữa mực nước ngầm với tốc độ phát thải CO2 cho thấy khi mực nước ngầm ở mức 0 – 50 cm tốc độ phát thải CO2 ở mức 0,42 – 2,63 g CO2 m -2 h -1 , trung bình là 1,5 g CO2 m -2 h -1. Khi mực nước ngầm trong lớp than bùn giảm xuống trên 50 cm, tốc độ phát thải CO2 tăng 2,88 lần. Phương trình tương quan giữa giữa mực nước ngập với tốc độ phát thải CO2 trong đất than bùn như sau:. Phương trình tương quan y = 11,483x 0,2167 . (3.4) Hệ số tương quan là 0,94 3.4.2. Đề xuất giải pháp giảm phát thải CO2 để ổn định than bùn Để quản lý nước đáp ứng yêu cầu giảm phát thải CO2 từ than bùn cần xây dựng phương án quản lý nước theo 3 bậc và chia VQG thành các phân khu. Những phân khu này có địa hình tương đối đồng nhất làm giảm diện tích những khu vực bị ngập sâu và khô hạn vào mùa khô. Các phân khu này được giữ ở các mực nước khác nhau vào cuối mùa mưa đựa trên cơ sở tính toán cân bằng nước. Quản lý nước theo phân khu làm cho diện tích than bùn bị khô hạn giảm xuống còn 127 ha vào thời điểm cuối mùa khô, chiếm 3,2% diện tích than bùn toàn VQG, tương đương giảm 18.796,05 tấn CO2 bị phát thải. 3.5. Ảnh hƣởng của chế độ ngập nƣớc đến nguy cơ cháy rừng 3.5.1. Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến VLC 3.5.1.1 Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến khối lượng VLC Kết quả điều tra khối lượng thảm tươi, thảm khô ở các kiểu thảm thực vật dễ cháy trong rừng tràm được tổng hợp trong bảng 3.13. Bảng 3.13. Khối lƣợng thảm tƣơi, thảm khô ở các kiểu thực vật TT Kiểu thực vật Khối lƣợng thảm tƣơi (tấn/ha) Khối lƣợng thảm khô (tấn/ha) 1 Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn 29,24 21,30 2 Rừng tràm trên đất than bùn 27,97 8,17 3 Rừng tràm trên đất sét 10,60 13,44 4 Đồng cỏ ngập nước theo mùa 9,30 5,42 Khối lượng thảm tươi ở kiểu rừng tràm tương đối và cao hơn mức nguy hiểm theo quy định (10 tấn/ha) từ 2 đến 3 lần. Căn cứ vào kết quả điều tra đặc điểm VLC dưới rừng tràm VQG U Minh Thượng có thể phân loại rừng tràm theo một số đặc điểm VLC như sau: - Phân chia theo khối lượng VLC khô: khối lượng VLC khô càng cao thì mức nguy hiểm với cháy càng lớn. - Phân chia theo khối lượng VLC tươi: khối lượng VLC tươi càng lớn thì khả năng chuyển cháy mặt đất thành cháy tán càng cao. - Phân chia theo sự có mặt của than bùn: sự có mặt của than bùn thường làm tăng nguy cơ cháy rừng khi mực nước ngầm hạ thấp. 3.5.1.2. Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến độ ẩm VLC Tương quan giữa độ ẩm VLC ở các kiểu rừng với độ sâu mực nước ngầm. Kết quả thể hiện ở hình 3.13, 3.14. Hình 3.13. Biểu đồ tƣơng quan giữa độ ẩm VLC với độ sâu mực nƣớc ngầm ở rừng hỗn giao trên đất than bùn Hình 3.14. Biểu đồ tƣơng quan giữa độ ẩm VLC với độ sâu mực nƣớc ngầm ở rừng tràm tái sinh trên đất than bùn Qua hình 3.13 và hình 3.14 cho thấy mực nước ngầm ảnh hưởng đến độ ẩm VLC. Mực nước ngầm càng giảm thì độ ẩm VLC càng tăng và tăng khả năng xảy ra nguy cơ cháy rừng. Căn cứ vào kết quả phân tích quan hệ của mực nước ngầm với độ ẩm VLC trong mùa khô và độ ẩm vật liệu với tốc độ bén lửa có thể phân chia mực nước ngầm thành 3 cấp theo nguy cơ cháy rừng và mức nguy hiểm của nó (bảng 3.14). Bảng 3.14. Phân chia mức nguy hiểm của cháy rừng theo mực nƣớc ngầm TT Độ sâu mực Độ ẩm VLC Mức nguy hiểm của nƣớc ngầm cháy rừng 1 <50cm Ẩm Ít nguy hiểm 2 50-100 cm Khô Nguy hiểm 3 >100 cm Rất khô Rất nguy hiểm Phân tích kết quả điều tra cho thấy: - Độ ẩm của VLC dưới rừng tràm thường không ổn định, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và mực nước ngầm, trong đó quan trọng nhất là mực nước ngầm. Khi mực nước ngầm xuống thấp, VLC dưới rừng tràm bị khô kiệt và dễ dàng gây cháy lớn. - Khi mực nước ngầm cách mặt đất hoặc mặt than bùn dưới 100 cm thì lớp thảm khô trong những ngày nóng nhất có độ ẩm thấp hơn 12%, tốc độ bén lửa cao và dễ dàng gây cháy lớn. - Khi mực nước ngầm cách mặt đất không quá 50 cm thì VLC trong những ngày nóng nhất có độ ẩm vượt quá 20%, khả năng bén lửa thấp và ít nguy hiểm với cháy rừng. Như vậy, để đảm bảo an toàn cho rừng tràm tự nhiên trên than bùn không bị lửa cháy thì độ sâu mực nước ngầm cần được duy trì ở mức nhỏ hơn 50 cm cách mặt than bùn. 3.5.2. Phân vùng có nguy cơ cháy rừng theo chế độ ngập nước Dựa vào bản đồ địa hình (2009), quan hệ giữa mực nước ngầm với độ ẩm VLC, quan hệ giữa nước kênh và nước ngầm, đề tài xác định nguy cơ cháy rừng có thể xảy ra ở các phân khu quản lý nước như sau: Nhận xét: - Khi mực nước mặt ở mức 0 cm (độ cao chỉnh lý theo cao độ TB của mỗi phân khu) nguy cơ cháy rừng xảy ra ở hầu hết các trạng thái rừng ở các cấp cháy khác nhau. - Khi mực nước ngầm cách mặt đất hoặc mặt than bùn dưới 30 cm ít có khả năng xảy ra cháy rừng ở hầu hết các trạng thái rừng. - Nguy cơ cháy rừng xảy ra khi mực nước ngầm từ 40 cm trở lên, khả năng xảy ra cháy rừng chủ yếu ở trạng thái rừng tái sinh trên đất than bùn tại khu C. 3.6. Đề xuất giải pháp quản lý nƣớc thích hợp đảm bảo sinh tƣởng rừng tràm và PCCC rừng 3.6.1. Cân bằng nước và nhu cầu nước cần thiết cho PCCC rừng 3.6.1.1. Phân khu quản lý nước ở VQG U Minh Thượng Dựa vào địa hình, hiện trạng tài nguyên rừng, hệ thống công trình quản lý nước, VQG U Minh Thượng được chia làm 5 phân khu để quản lý nước phục vụ mục tiêu bảo vệ và phát triển VQG. 3.6.1.2. Nhu cầu nước cho PCCC rừng Tính toán cân bằng nước tại các phân khu được thống kê ở bảng 3.15. Bảng 3.15. Cân bằng nƣớc tại các phân khu quản lý nƣớc Phân khu Diện tích (ha) Lƣợng mƣa (tấn) Lƣợng nƣớc thoát hơi khỏi lá ở tầng tán cây cao (tấn) Lƣợng nƣớc thoát hơi khỏi tán cây bụi (tấn) Lƣợng bốc hơi mặt đất dƣới thảm thực vật (tấn) Lƣợng n- ƣớc bốc hơi mặt nƣớc tự do (tấn) Lƣợng rò rỉ (tấn) Biến đổi trữ lƣợng nƣớc trong thời gian nghiên cứu (tấn) Tổng lƣợng nƣớc bốc thoát hơi và rò rỉ (tấn) (R) (E) (S) (K) (D) I = (R- (E+S+K+D+ U) U=10*(dh*a 1+dh*a2*k) L'= (E+S+K+D) +I Phân khu A 1.394,3 602.320,3 296.718,3 300.717,7 164.558,2 148.710,8 134.829,3 -443.214,0 1.045.534,3 Phân khu B 1.282,8 554.169,6 755.948,2 395.556,3 186.522,7 69.663,5 -294.594,0 -558.927,0 1.113.096,6 Phân khu C 2.029,6 876.787,2 1.210.347,2 909.614,7 196.096,1 232.529,6 -1.055.192,4 -616.608,0 1.493.395,2 Phân khu D 1.875,1 810.043,2 1.025.465,7 734.482,2 194.545,2 264.657,5 -915.007,3 -494.100,0 1.304.143,2 Phân khu E 1.309,3 565.617,6 576.209,7 411.496,5 159.598,7 226.088,2 392.266,4 -1.200.042,0 1.765.659,6 23 Căn cứ vào giá trị của các thành phần trong phương trình cân bằng nước đề tài đã xác định được lượng bốc thoát hơi và rò rỉ trung bình một ngày trong mùa cháy rừng và lượng nước thiếu hụt trong mùa cháy rừng ở từng phân khu được thể hiện ở bảng 3.16. Bảng 3.16. Lƣợng nƣớc thiếu hụt trong mùa cháy rừng tại các phân khu Stt Trạng thái Diện tích (ha) Tổng lƣợng nƣớc bốc thoát hơi và rò rỉ (tấn) Lƣợng bốc thoát hơi và rò rỉ trung bình 1 ngày (tấn/ha) Lƣợng bốc thoát hơi và rò rỉ tính cho cả mùa cháy (mm) Lƣợng mƣa TB trong 5 tháng mùa cháy (mm) Lƣợng nƣớc thiếu hụt (mm) 1 Phân khu A 1.394,3 1.045.534,3 24,19 365,27 152,00 213,27 2 Phân khu B 1.282,8 1.113.096,6 27,99 422,66 152,00 270,66 3 Phân khu C 2,029,6 1.493.395,2 31,74 479,21 152,00 327,21 4 Phân khu D 1.875,1 1.304.143,2 22,44 338,78 152,00 186,78 5 Phân khu E 1.309,3 1.765.659,6 24,50 369,95 152,00 217,95 Qua bảng 4.26 cho thấy lượng nước thiếu hụt ở các phân khu trong mùa cháy rừng có sự khác nhau ở các phân khu quản lý nước. Lượng nước thiếu hụt trong mùa cháy rừng cao nhất ở phân khu C và thấp nhất ở phân khu D. Phân khu C là nơi có địa hình cao nhất và là nơi có lớp than bùn tập trung, độ dày và trữ lượng lớn nhất trong VQG. Phân khu D là nơi có địa hình tương đối bằng phẳng, thảm thực vật chủ yếu là đồng cỏ ngập nước theo mùa. 3.6.2. Quy trình điều tiết mực nước cho PCCC rừng và bảo tồn HST rừng tràm 3.6.2.1. Giữ nước cuối mùa mưa Kết quả tính toán lượng nước tích trữ tại các phân khu được thể hiện ở bảng 3.17. Bảng 3.17. Mực nƣớc tích trữ tại các phân khu vào thời điểm cuối mùa mƣa Stt Phân khu Độ cao mặt đất trung bình (cm) Mực nƣớc tích trữ cuối mùa mƣa (cm) 1 Phân khu A 88,00 21,3 2 Phân khu B 83,00 27,1 3 Phân khu C 134,00 32,7 4 Phân khu D 125,00 18,7 5 Phân khu E 100,00 21,8 Để đảm bảo an toàn cho công tác PCCC rừng, tùy thuộc vào dự báo thời tiết mùa khô hàng năm ở khu vực Nam Bộ, mực nước tích trữ tại các phân khu quản lý nước cao hơn 30% trở lên so với mực nước được tính toán trong đề tài. 3.6.2.2. Lịch điều tiết thủy văn Với phương án giữ nước nhiều bậc, dựa vào đặc điểm chế độ mưa và kết quả tính cân bằng nước có thể xác lập lịch điều tiết thuỷ văn cho VQG U Minh Thượng gồm các hoạt động chính và thời gian thực hiện như sau: - Mở cống tháo nước rửa phèn cho VQG từ đầu tháng Năm. - Đóng cống giữ nước khu B, C và E vào cuối tháng Chín và các khu còn lại vào đầu tháng Mười. - Có thể bơm nước điều tiết từ vùng thấp lên vùng cao (vùng trung tâm) từ giữa tháng Hai và vào các vùng còn lại từ đầu tháng Ba. 24 3.6.2.3. Thiết lập hệ thống công trình quản lý và giám sát quy trình điều tiết nước - Nâng cấp hệ thống đê bao quanh vùng lõi, đê bao quanh các phân khu có than bùn làm giảm đến mức tối thiểu lượng nước thất thoát do rò rỉ qua lớp thảm mục và than bùn. Cần dọn sạch lớp thảm mục và than bùn này dưới nền và chân đê trước khi đổ đất lên đê. - Hệ thống cống: xây dựng bổ sung 3 cống điều tiết nước qua lại giữa các phân khu. - Hệ thống đê và bờ bao: đắp thêm 7 đập ngăn - Hệ thống thước đo nước mặt và nước ngầm: xây dựng 5 thước đo nước mặt, 03 tuyến đo nước ngầm bằng hệ thống đo tự động. - Hệ thống chòi canh và băng xanh cản lửa: Trồng băng xanh trên hai bên bờ kênh ngang trung tâm, trên hai bờ kênh dọc trung tâm đoạn nối từ hồ Hoa Mai đến cuối trạm Kiểm lâm kênh 14, bờ kênh bao trong thuộc khu C và khu D, bờ kênh ngăn cách giữa khu D và khu E. 3.6.2.4. Giải pháp chữa cháy rừng VQG U Minh Thượng thưc hiện tốt quy trình phòng cháy, chữa cháy rừng tràm Ban hành kèm theo Quyết định số 4110/QĐ - BNN - KHCN ngày 31 tháng 12 năm 2006 của Bộ Trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Kịp thời xử lý các tình huống cháy rừng theo phương châm 4 tại chỗ, xác định rõ các khu vực trọng điểm có nguy cơ xảy ra cháy rừng theo mức độ kiểm soát tại địa phương, đơn vị. Tăng cường các hoạt động tuyên truyền, nhằm nâng cao ý thức, trách nhiệm của người dân địa phương và du khách đến tham quan thực hiện các quy định của Pháp luật về bảo vệ và Phát triển rừng, PCCC rừng đến mọi tầng lớp nhân dân đồng tình ủng hộ, thực hiện. Xử lý nghiêm minh những vi phạm quy định phòng cháy, chữa cháy rừng theo quy định của pháp luật. Ngoài ra, để giảm thiểu thiệt hại do cháy rừng gây ra còn phải trang bị những phương tiện và phương pháp hiện đại để dự báo, cảnh báo, truyền tin trong chỉ đạo công tác PCCC rừng, cần có những quy định cụ thể về trách nhiệm của các ngành, các cấp, các cơ quan Nhà nước, các tổ chức kinh tế xã hội và người dân địa phương trong hoạt động PCCC rừng và khắc phục hậu quả do cháy rừng gây ra. KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Từ toàn bộ nghiên cứu của luận án có thể đi đến một số kết luận chủ yếu sau: 1.1. Hiện trạng và cơ chế quản lý nƣớc ở VQG U Minh Thƣợng - Hệ thống công trình quản lý nước VQG U Minh Thượng được phát triển qua nhiều thời kỳ và tương đối hoàn chỉnh. Mật độ các kênh, đê bao phân bố đồng đều, đảm bảo khả năng giữ nước và điều chỉnh thoát nước. Hệ thống cống còn thiếu và không đảm bảo khả năng tiêu thoát nước trong mùa mưa. Khả năng điều tiết nước bổ sung từ vùng thấp lên vùng cao còn hạn chế. - Cơ chế quản lý nước ở VQG U Minh Thượng trước năm 2010 chủ yếu là đắp các đập ngăn kênh thoát nước vào đầu mùa khô; phá các đập để tăng khả năng thoát nước của các kênh rạch vào mùa mưa. Quy trình quản lý thủy văn chưa hợp lý nên cháy rừng thường xuyên xảy ra và khi giữ nước quá cao làm cho rừng tràm bị suy thoái. Từ năm 2010 đến nay đã thực hiện thử nghiệm mô hình quản lý nước theo 2 bậc và chia VQG làm 3 phân khu theo các chế độ ngập nước khác nhau cơ bản đáp ứng mục tiêu PCCC rừng. 1.2. Ảnh hƣởng của chế độ ngập nƣớc đến thảm thực vật và sinh trƣởng rừng tràm ở VQG U Minh Thƣợng - Chế độ ngập nước ảnh hưởng mạnh đến sự thay đổi thảm thực vật, khi mực nước ngập sâu và trong thời gian dài từ năm 2006 - 2009 đã làm cho thảm thực vật rừng tràm giảm 498,36 ha, đồng cỏ ngập nước theo mùa giảm 1.417,04 ha, đầm lầy thực vật thủy sinh tăng 1.885,4 ha. Sau khi thay đổi phương án quản lý nước cho phòng cháy và bảo tồn rừng tràm vào năm 2010 đã làm cho thảm thực vật ở VQG U Minh Thượng phục hồi, hình thành 14 kiểu quần xã thực vật đan xen tạo nên nhiều kiểu thảm thực vật đặc trưng của hệ sinh thái rừng tràm ngập nước theo mùa. Thảm thực vật rừng tràm có xu thế phát triển ổn định, thảm thực 25 vật đầm lầy thủy sinh có xu hướng giảm và thay thế bởi thảm thực vật đồng cỏ ngập nước theo mùa. Diện tích mặt nước giảm do bị xâm lấn bởi các loài thực vật thủy sinh và thay thế bởi đồng cỏ ngập nước theo mùa. - Chế độ giữ nước trong khu vực VQG U Minh Thượng đã tác động mạnh tới sinh trưởng phát triển và cấu trúc của rừng tràm trong khu vực. Đường kính trung bình, chiều cao trung bình, độ tàn che, tỷ lệ cây tốt, mật độ cây tái sinh của rừng tràm ở VQG U Minh Thượng đều có xu hướng tỷ lệ nghịch với chiều sâu ngập nước. Nghĩa là ở những khu vực ngập nước càng sâu thì sinh trưởng và phẩm chất cây càng kém. Những nơi có độ cao mực nước càng lớn và bị ngập càng lâu dài thì sinh trưởng kém đi, tăng trưởng không theo quy luật nhất định. Tốc độ sinh trưởng đương kính, chiều cao của rừng tràm trong khu vực tỷ lệ nghịch với độ cao mực nước ngập. 1.3. Ảnh hƣởng của chế độ ngập nƣớc đến ĐDSH thực vật rừng tràm - VQG U Minh Thượng có thành phần và số lượng loài thực vật khá đa dạng và phong phú, đặc trưng của quần hệ rừng ngập nước theo mùa. Rừng tràm hỗn giao trên đất than bùn có đa dạng loài cây thân gỗ khá cao (8 loài); rừng tràm trên đất than bùn, rừng tràm trên đất sét có độ đa dạng loài cây thân gỗ và cây bụi thấp (2-3 loài). - Chế độ ngập có quan hệ với sự phân bố thực vật ở VQG U Minh Thượng. Các loài cây thân gỗ, cây bụi chỉ ghi nhận ở những khu vực có mực nước ngập tối đa 40 cm. Độ phong phú, chỉ số đa dạng các loài cây thân gỗ trong rừng tràm giảm theo độ sâu mực nước ngập. Chế độ ngập nước sâu và thời gian ngập dài là nguyên nhân gây suy thoái hệ sinh thái thực vật ở VQG U Minh Thượng. Để duy trì ĐDSH rừng tràm mực nước ngập tối đa không quá 40 cm, thời gian ngập không quá 6 tháng. 1.4. Ảnh hƣởng của chế độ ngập nƣớc đến phát thải CO2 từ than bùn - Tốc độ phát thải CO2 từ phân hủy than bùn phụ thuộc nhiều vào mức độ mùn hóa. Chất hữu cơ tầng mặt (0-10 cm) đóng góp chủ yếu vào sự phát thải CO2 vì có độ mùn thấp và có độ thoáng khí cao do tiếp xúc với không khí. - Tốc độ phát thải CO2 có liên quan đến mực nước ngầm và tỷ lệ nghịch với độ sâu mực nước ngầm. Khi mực nước ngầm càng giảm thì tốc độ phát thải CO2 càng tăng, khi mực nước ngầm giảm xuống trên 50 cm thì tốc độ phát thải CO2 tăng 2,88 lần so với tốc độ phát thải CO2 trung bình ở mực nước ngầm 0 - 50 cm. Vì vậy, để hạn chế phát thải CO2 trong than bùn thì độ sâu mực nước ngầm cần được duy trì ở mức nhỏ hơn 50 cm cách mặt than bùn. 1.5. Ảnh hƣởng của chế độ quản lý nƣớc đến nguy cơ cháy rừng tràm ở VQG U Minh Thƣợng. - Nguy cơ cháy rừng tràm phụ thuộc vào kiểu rừng và mực nước ngầm. Khi mực nước ngầm cách mặt đất, hoặc mặt than bùn dưới 100 cm thì lớp thảm khô trong những ngày nắng nóng nhất VLC rừng có độ ẩm vật thấp hơn 12%, tốc độ bén lửa cao và dễ dàng gây cháy lớn. Khi mực nước ngầm cách mặt đất không quá 50 cm thì VLC trong những ngày nắng nóng nhất có độ ẩm vượt quá 20%, khả năng bén lửa thấp và ít nguy hiểm đến cháy rừng. Như vậy, để đảm bảo an toàn cho rừng tràm tự nhiên trên than bùn khỏi lửa cháy thì độ sâu mực nước ngầm cần được duy trì ở mức nhỏ hơn 50 cm cách mặt than bùn. - Theo chế độ ngập nước và độ sâu mực nước ngầm, VQG U Minh Thượng gồm 71 đơn vị phân vùng có nguy cơ cháy có thể xảy ra vào mùa khô với cấp cháy và quy mô diện tích khác nhau ở các trạng thái rừng. 1.6. Đề xuất chế độ quản lý nƣớc thích hợp nhằm đảm bảo sinh trƣởng rừng tràm và phòng cháy rừng ở VQG U Minh Thƣợng - Để đảm bảo kiểm soát nghiêm ngặt, hiệu quả việc PCCC rừng, duy trì, khôi phục các giá trị ĐDSH rừng tràm thực hiện quản lý nước theo bậc phân chia vùng lõi VQG thành 5 phân khu và duy trì mực nước ngập đầu mùa khô tại các phân khu A, B, C, D và E với các mực nước tương ứng là: 213 mm, 271 mm, 327 mm, 187 mm, 218 mm. Việc duy trì mực nước tại các phân khu cần tuân theo quy trình cụ thể như sau: + Mở cống tháo nước rửa phèn từ đầu tháng Năm. + Đóng cống giữ nước khu B, C và E vào cuối tháng Chín và các khu còn lại vào đầu tháng Mười. 26 - Thiết lập hệ thống công trình quản lý nước bằng việc tu bổ, nâng cấp hệ thống đê bao hiện có; gia cố hệ thống đê bao các phân khu có than bùn, xây dựng bổ sung hệ thống cống, đập; thiết lập hệ thống thước đo nước mặt và nước ngầm tại các phân khu có than bùn; trang bị hệ thống thiết bị cảnh báo nguy cơ cháy rừng; xây dựng, duy tu đường băng xanh cản lửa và nâng cấp trạm bơm hồ Hoa Mai. - Hàng năm, vào đầu mùa khô xây dựng phương án PCCC rừng, tổ chức thực hiện tốt phương án qua các giải pháp đồng bộ về kỹ thuật và kinh tế - xã hội theo hướng lâm nghiệp cộng đồng. 2. Tồn tại Trong phạm vi nghiên cứu của luận án, nội dung nghiên cứu về ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến đa dạng động vật và thủy sinh vật, môi trường nước cũng như đánh giá về hiệu quả kinh tế của giải pháp quản lý thủy văn cho PCCC rừng ở VQG U Minh Thượng chưa được giải quyết. Do các trạng thái rừng tràm là hệ sinh thái đặc thù và là nhân tố quyết định tất cả nguồn tài nguyên ĐDSH ở trên đó. Chính vì vậy, trong phạm vi nghiên cứu của luận án chưa thể tiến hành nghiên cứu được những nội dung trên. Mặt khác, trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu đã gây ra hạn hán, lũ lụt, nước biển dâng, xâm nhập mặn, xói lở... do thời gian và điều kiện vật chất kỹ thuật chưa cho phép nên luận án chưa nghiên cứu quản lý được những nhân tố môi trường do biến đổi khí hậu gây ra. 3. Kiến nghị Xuất phát từ những kết quả đạt được và những vấn đề chưa được giải quyết trong phạm vi nghiên cứu của luận án, để kết quả nghiên cứu hoàn thiện và toàn diện hơn tác giả khuyến nghị cần tiếp tục thực hiện và hoàn thiện các nội dung nghiên cứu sau: (1) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến đa dạng động vật và thủy sinh vật. (2) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập tới môi trường nước ở VQG U Minh Thượng. (3) Đánh giá về hiệu quả kinh tế của giải pháp quản lý thủy văn cho PCCC rừng ở VQG U Minh Thượng. (4) Nghiên cứu về tác động của các nhân tố môi trường do biến đổi khí hậu gây ra ảnh hưởng đến cháy rừng tràm. Với những kết quả đã đạt được, luận án cũng khuyến nghị VQG U Minh Thượng xây dựng quy trình quản lý thủy văn phục vụ PCCC rừng ở VQG U Minh Thượng đề nghị Ủy ban nhân dân tỉnh Kiên Giang ban hành và tổ chức thực hiện. Đồng thời các VQG, khu bảo tồn thiên nhiên có điều kiện tương tự sử dụng các kết luận của luận án là căn cứ khoa học và những tư liệu tham khảo có giá trị trong quá trình quản lý, lập quy hoạch, xây dựng dự án bảo tồn và phát triển bền vững VQG. 27 CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ 1. Trần Văn Thắng, Trần Quang Bảo (2011), Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến sinh trưởng cây Tràm và đa dạng thực vật ở VQG U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang. Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn số 16/2011, tr: 83-89. 2. Trần Văn Thắng (2014), Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến than bùn ở VQG U Minh Thượng. Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn, chuyên đề phát triển nông nghiệp bền vững vùng đồng bằng sông Cửu Long tháng 12/2014, tr: 20-27. 3. Trần Văn Thắng (2016), Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến thảm thực vật VQG U Minh Thượng. Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn số 5/2016, tr: 139-146.