Bài seminar sinh thái rừng ngập mặn năng suất các hệ sinh thái rừng ngập mặn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ
KHOA SINH HỌC

BÀI SEMINAR
SINH THÁI RỪNG NGẬP MẶN

NĂNG SUẤT CÁC HỆ SINH THÁI
RỪNG NGẬP MẶN

Giáo viên hướng dẫn:

Học viên:


MỞ ĐẦU
Trong tự nhiên, các hệ sinh thái đóng một vai trò vô cùng
to lớn đến các quá trình sống. Nó là nơi bảo tồn đa dạng sinh học
và thực hiện các chức năng khác nhằm đảm bảo cho sự sống trên
trái đất. Điều này thể hiện và đánh giá qua các quá trình diễn ra
trong bản thân mỗi hệ sinh thái hay nói cách khác đó chính là
năng suất của các hệ sinh thái này.
Trong sinh quyển, chúng ta có các hệ sinh thái khác nhau,
hệ sinh thái trên cạn, hệ sinh thái dưới nước. Trong đó, hệ sinh
thái rừng ngập mặn được xem là một trong những hệ sinh thái đa
dạng và có năng suất cao. Và chúng cũng chịu những yếu tố chi
phối trong quá trình thực hiện chức năng của một hệ sinh thái.
Qua bài báo cáo này, nhóm chúng tôi muốn cung cấp
những dẫn liệu năng suất và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
hình thành năng suất của hệ, để khẳng định được tầm quan trọng
và vai trò của hệ sinh thái rừng ngập mặn đối với sinh quyển.

* Khái quát về rừng ngập mặn
RNM (mangroves) là thuật ngữ mô tả một HST thuộc
vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới hình thành trên nền các
thực vật vùng triều với tổ hợp động, thực vật đặc trưng.
Trong HST này, các động, thực vật, vi sinh vật trong
đất và môi trường tự nhiên được liên kết với nhau
thông qua quá trình trao đổi và đồng hoá năng lượng.
Các quá trình nội tại như cố định năng lượng, tích luỹ
sinh khối, phân huỷ vật chất hữu cơ và chu trình dinh
dưỡng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các nhân tố bên
ngoài gồm cung cấp nước, thuỷ triều, nhiệt độ và
lượng mưa


- RNM là ngôi nhà của vô số sinh vật trên cạn và dưới
nước. Hầu hết các loài cá đều trải qua một phần hay cả vòng
đời của mình ở rừng ngập mặn. Các loài giáp xác thực sự
phong phú. Nhiều loài thân mềm thường được gặp ở gốc của
cây ngập mặn. Nhiều loài chim đến RNM theo mùa để kiếm
ăn hoặc trú ẩn và có thể hình thành những đàn lớn. Một số
động vật như Cua lại sống chủ yếu ở rừng RNM và chỉ đi ra
biển khi sinh sản.
Theo nhiều tác giả cây ngập mặn được chia thành hai
nhóm chính “cây ngập mặn chính thức” gồm các họ như họ
đước Rhizophoraceae với các chi đước Rhizophora, chi bần
Sonneratia, trang Kandelia, vẹt Bruguiera, Dà Ceriops, Họ
mắm Avicenniaceae với chi mắm Avicennia, họ đơn nem
Myrsinaceae với chi sú Aegiceras ... và “nhóm cây tham gia
rừng ngập mặn”.

I. Năng suất sơ cấp
* Định nghĩa: theo Whittaker (1975) định nghĩa về năng suất sơ
cấp thuần (NPP - Net Primary Productivity) như sau:
“NPP là một phần còn lại sau khi tiêu phí trong quá trình hô
hấp của năng suất sơ cấp tổng số trong quá trình quang hợp của
thực vật”.
Đó là sự tích lủy tổng số các chất hửu cơ mới trong các mô thực
vật / đv diện tích/ đv thời gian – phần sử dụng cho hô hấp.
Quá trình hô hấp xảy ra trên toàn bộ các bộ phận của thực vật bao
gồm lá, thân, rễ.
Theo một cách định nghĩa khác thì: Năng suất sơ cấp thuần
(NPP): Là phần chất hữu cơ còn lại trong thực vật được động vật
sử dụng và đồng hóa tạo nên chất hữu cơ của động vật đầu tiên
trong chuỗi thức ăn.
*NPP=GPP – Rs.
Trong đó: Rs là phần năng lượng bị sinh vật tự dưỡng sử dụng cho
hoạt động sống để xây dựng cơ thể. Rs= 30-40(%)


Ngoài ra còn sử dụng khái niệm năng suất sơ cấp tổng số GPP
(Gross Primary Production): Tổng các chất hửu cơ thực vật tạo
được trong quang hợp chưa trừ tiêu hao do hô hấp.


Ngoài cây ngập mặn là thành phần chính tạo
NPP của rừng ngập mặn, bên cạnh đó còn có các thực
vật bì sinh, tảo bám trên rể thở, trên cây, trên mặt bùn;
hệ cỏ biển cũng góp phần nào cho năng suất này.

Tuy nhiên trị số năng suất sơ cấp được tính toán
dựa trên các chỉ tiêu về quang hợ, hô hấp và chỉ số diện
tích bề mặt lá. Các đại lượng này lại phụ thuộc vào
nhiều yếu tố: chế độ chiếu sáng, điều kiện sinh thái,
thời thiết, khí hậu, đặc điểm sinh học của loài nên việc
so sánh cũng chỉ mang tính chất tương đối


II. Các phương pháp đo và xử lý kết quả
2.1. Sinh khối
Sinh khối là tổng trọng lượng các chất hữu cơ của quần xã hoặc 1
loài cụ thể trong quần xã trên một đơn vị diện tích
Sinh khối không phải là số đo trực tiếp của năng suất
-Năng

suất là tỉ lệ mà ở đó chất hữu cơ được sản sinh trong một
đơn vị thời gian
-Sinh

khối là tổng chất hữu cơ hiện có ở một thời điểm đánh giá.

Đối với 1 giá trị sinh khối nào đó năng suất có thể cao hoặc rất
thấp. Cần dựa vào tỷ lệ chu chuyển sinh khối để so sánh
 Người ta có thể sử dụng sinh khối làm đơn vị cơ bản để so
sánh năng suất có tính chất ước lượng


Việc đánh giá sinh khối thường ở dưới mức thực tế do
không thể đánh giá chính xác tác động của động vật. Phần lớn
các nghiên cứu về năng suất thường tập trung sinh khối trên

mặt đất
Sinh khối cũng không thể tăng mãi theo thời gian, lúc
đầu thì tăng trưởng nhanh, sau đó giảm dần
Nguyễn Hoàng Trí (1984) đã nghiên cứu đánh giá 3
loại rừng đước đôi (Rhizophora apiculata)
Loại rừng

Rừng trưởng
thành

Rừng tái sinh tự
nhiên

Rừng trồng 7 năm

S/Khối tổng số (thân,
cành, rể chống, lá,
chồi, hoa quả, rể dưới
đất)

119335kg/ha

35159

34853


Sinh khối tổng số ở các quần xã khác nhau thì
khác nhau có thể do tác động của vĩ độ hoặc do tuổi
rừng, được thể hiện trong nghiên cứu của Briggs

(1977).
Mặc dù Sinh khối trên mặt đất tượng tụ nhau ở
một loạt các môi trường khác nhau nhưng sinh khối rễ
và rễ thở khác nhau khá nhiều. Đối với một số loài sinh
khối rễ thường chiếm 20% tổng sinh khối (Clough và
Attiwill, 1982)


2.2. Năng suất lượng rơi
Một phương pháp khác để đánh giá năng suất là đô
một thành phần của năng suất sơ cấp thuần là năng suất
lượng rơi (lá, cành, chồi, hoa…) và so sánh kết quả thu được
với hệ thống khác
Lượng rơi của lá đước đôi ở bán đảo Cà Mau là 0,5 –
4,15g trọng lượng khô/m2/năm (N H Trí 1984).
Lượng rơi của Mắm ổi (Avicennia marina) ở Sydney
(Úc) là 1,2 – 1,5kg/m2/năm (Briggs 1977)
Lượng rơi lá sau khi rơi xuống một phần được nước
triều mang đi, một phần được giữ lại tích lũy trên sàn rừng.
Năng suất lượng rơi có thể tính theo: lượng rơi theo
ngày, lượng rơi theo tháng và lượng rơi theo tuổi cây.


Trong thành phần lượng rơi thì lá chiếm tỷ lệ cao
nhất, ở tuổi nhỏ thì tổng lượng rơi nhiều hơn các tuổi
khác
Lượng rơi là giai đoạn đầu của chuỗi thức ăn hay
dòng năng lượng của chuỗi sinh thái RNM. Vì thế việc
nghiên cứu năng suất lượng rơi rất có ý nghĩa không
những về khoa học mà còn có giá trị thực tiễn góp phần

quản lý và sử dụng RNM hợp lý, nhất là việc nuôi trồng
thủy hải sản trong rừng


2.3. Trao đổi khí ở lá
Đo tỉ lệ quang hợp/ hô hấp của từng lá hoặc cành
cây nhỏ → NPP thuần của từng cây → NPP quần xã.
Lugo (1974) cho rằng khoảng 4 – 10% năng suất
sơ cấp tổng số bị mất đi trong quá trình hô hấp của thân và
rễ bề mặt. Tuy nhiên điều này chỉ phản ánh một phần của
toàn bộ hệ thống rễ


2.4. Diệp lục, sự giảm thiểu ánh sáng trong rừng
Bunt và Boto (1979) đã tính toán năng suất của RNM bằng
cách đo sự giảm thiểu ánh sáng qua tán rừng và giả định rằng điều
này phù hợp với việc sử dụng ánh sáng trong quá trình quang hợp.
Các thí nghiệm về các sắc tố trong lá đã khẳng định điều này
Năng suất được tính bằng tỉ lệ đồng hóa trong quang hợp vào
khoảng 26kg/ha/ngày.
Giá trị năng suất trong quang hợp cao hơn một chút so với
năng suất lượng rơi
Các tác giả cho răng phương pháp của họ sẽ có giá trị trong
việc đánh giá năng suất sơ cấp của một loạt các loại rừng ngập. Tuy
nhiên, có 1 số sai khác do: lượng mưa, dòng nước ngọt, dinh dưỡng
đất và tác động của con người.


2.5. Sử dụng phối hợp các phương pháp
Christensen (1978) đã đánh giá tất cả các sinh khối các

phần thực vật theo phân đoạn 1m một, và tỷ lệ năng suất lá
khi đánh giá năng suất sơ cấp của rừng đước đôi (Rhizophona
apiculata) ở Miền Nam Thái Lan
Bằng việc kết hợp số liệu này với sự tăng trưởng hằng
năm của thân, cành, rễ chống, tác giả cho rằng tổng năng suất
thuần đạt với 27 tấn (chất khô)/ha/năm hoặc 6.9 chất khô tự
do (tro)/m2/ngày.
Tuy nhiên lá có tỉ lệ luân chuyển cao hơn thân và rễ
rất nhiều, lá là nguồn chất thực vật liên tục của quần xã
RNM.
Sự phân hủy của lá cũng diễn ra nhanh chóng so với
thân và rễ


III. Động thái tăng trưởng và
Trữ lượng thảm mục rừng
3.1 Động thái tăng trưởng rừng ngập mặn
- Tốc độ tăng trưởng trung bình của gỗ thân là
0,85m/năm về chiều cao và 0,75cm/năm về đường kính
thân. Mức tăng trưởng các cây ở cấp đường kính thân 510cm là cao nhất và các cây ở cấp đường kính thân 2cm
là thấp nhất.
Ví dụ: Tăng trưởng về đường kính thân trung
bình/tháng của rừng Đước Cần Giờ sau 1 năm tuổi 8 là
0,46cm, tuổi 12 là 0,64cm, tuổi 16 là 0,81cm và tuổi 21
là 0,53cm. Tăng trưởng đường kính trung bình/năm là
0,51cm.


- Tăng trưởng chiều cao ở tuổi 4 là cao nhất, đây
chính là giai đoạn cây đang phát triển mạnh vì chưa có

cạnh tranh về không gian sống. Ở tuổi 12, 16 tăng trưởng
chiều cao giống nhau do rừng ở hai tuổi này được tỉa
thưa kịp thời. Đước 21 tuổi có tăng trưởng chiều cao thấp
nhất do tỉa thưa không kịp thời, nên trong giai đoạn này
cây tăng trưởng chậm về đường kính cũng như chiều cao
khi so sánh với tuổi khác.
- Tăng trưởng trung bình của chiều dài rễ chống
phần trên mặt đất của Đước ở Cà Mau là 0,2cm/ngày.
Mức tăng trưởng cao nhất thuộc về các rễ ở lớp chiều dài
25-50cm. Các rễ ở lớp chiều dài 50-100cm có tỉ lệ tăng
trưởng thấp nhất. Tốc độ tăng trưởng của rễ chống vào
mùa mưa là 0,132cm/ngày về chiều dài và 0,037cm/ngày
về đường kính.


- Tốc độ tăng trưởng của chồi vào mùa mưa
0,128cm/ngày cao hơn so với mùa khô. Tốc độ tăng
trưởng trung bình của trụ mầm là 0,11cm/ngày vào mùa
khô và 0,15cm /ngày vào mùa mưa.
- Nhìn chung, tốc độ tăng trưởng của một số bộ
phận thực vật của Đước ở Cà Mau, cũng như ở Cần Giờ
tương đối nhanh. Tốc độ tăng trưởng vào mùa mưa cao
hơn mùa khô một ít, là do vào mùa mưa các hoạt động
sinh lý của cây thuận lợi hơn. Riêng ở miền Bắc do chịu
ảnh hưởng của gió mùa đông bắc lạnh nên vào mùa khô
cây sinh trưởng rất chậm.


- Các điều kiện tự nhiên có ảnh hưởng đến sự sinh
trưởng và một số chỉ tiêu sinh trưởng khác.

Ví dụ sự tăng trưởng của Đâng trồng ở Hà Tĩnh khi
cây được 24 tháng tuổi có chiều cao trung bình là 87cm, từ
tuổi 2 sang tuổi 3 có sự tăng trưởng đạt 21.7cm. Giai đoạn
tăng trưởng từ tháng 9-11 cao hơn nhiều so với giai đoạn
tháng 12-2. Do lượng mưa vào tháng 9-11 lớn đã làm tăng
lưu lượng nước ngọt và lượng trầm tích trong dòng chảy ở
hạ lưu ven biển làm giảm độ mặn của nước biển, tăng độ
bồi lắng của phù sa.


- Mức độ gia tăng chiều cao thân chậm dần theo sự
tăng trưởng tuổi cây.
Ví dụ cây Trang trồng ở Hà Tĩnh sau một năm có chiều
cao cây là 60cm và ở tuổi 2 là 84,6cm.
- Giai đoạn từ tháng 4- 6 lượng gia tăng là lớn nhất so
với các thời kì khác trong năm.
Ví dụ từ khi trồng cho đến khi đến tuổi 1, mức tăng
trưởng là 29,5cm và bằng 55% mức tăng trưởng của cả năm,
trung bình 8,6cm/tháng.


3.2. Trữ lượng thảm mục rừng ngập mặn
Trữ lượng thảm mục hay xác thực vật tích lũy trên sàn
rừng gồm cành, lá, hoa quả, trụ mầm rơi.
Trữ lượng thảm mục rừng trung bình là 10654,1kg/ha.
Theo kết quả nghiên cứu của Viên Ngọc Nam cho thấy thảm
mục rừng ở tuổi thứ 4 là 3,4 tấn khô/ha, tuổi 8 là 12,46 tấn
khô/ha, tuổi 12 là 6,19 tấn khô/ha, tuổi 21 là 6,45 tấn khô/ha.
Từ số liệu trên cho thấy ở tuổi 8 trữ lượng thảm mục
rừng là cao nhất là do rừng vừa được tỉa thưa nên cành, nhánh

để lại nhiều và thường tập trung quanh gốc, chưa bị phân hủy
và nước triều cuốn trôi đi và các rễ chống giữ lại, còn lá thì dễ
bị nước cuốn trôi đi. Ở tuổi 4 do cây còn nhỏ nên việc phát
triển cành, lá cũng còn ít, do đó trữ lượng thảm mục cũng ít. Ở
những tuổi còn lại do rừng đã bị tỉa thưa trước đó nên lượng
cành ít.



Xác thực vật tích lũy trên sàn rừng còn phụ thuộc
nhiều yếu tố, trong đó có loại rừng, tuổi rừng, vị trí khu
rừng, thủy triều, thời gian thu mẫu….Trong mùa mưa
lượng thảm mục rừng thấp hơn mùa khô do bị nước
mưa mang đi.
Việc nghiên cứu xác thực vật tích lũy trên sàn
rừng giúp ta biết được chất hữu cơ để lại trong quá
trình tự bón phân lại cho rừng thông qua chu trình dinh
dưỡng.


IV. Các nhân tố tác động tới năng suất
Các nhân tố môi trường tác động đến rừng ngập mặn,
cũng đồng thời tác động tới quá trình năng suất của chúng. Có
thể chia các nhân tố này thành 2 loại: nhân tố bên ngoài và
nhân tố nội tại. Chúng bao gồm các nhân tố vật lý (ánh sang,
nhiệt độ) nhân tố không gian (vĩ độ) và những tác động về thời
gian (mùa, sự khác nhau từng năm).
Những tính chất cấu trúc của tán như chỉ số diện tích lá,
sự phân bố và sắp xếp lá đều tác động đến năng suất qua sự
thay đổi nhiệt độ lá và các lớp không khí bao quanh. Mức độ

tác động của các nhân tố này khác nhau tùy thuộc vào từng
loại rừng ngập mặn. Sự phân bố theo chiều thẳng đứng của
sinh khối lá, diện tích lá, diệp lục a và cường độ ánh sang đều
dẫn đến sự khác nhau về năng suất đối với mỗi tán (theo
Golley, Odum 1962).


4.1. Năng suất sơ cấp theo mùa
Đa số các công trình nghiên cứu về năng suất sơ cấp thường chỉ
tiến hành trong một thời gian ngắn. Tuy nhiên, theo một số tác giả,
đã nghiên cứu 9 loài cây ngập mặn, theo từng tháng một (Saenger
1985) được thể hiện trên 5 kiểu hình lá và lượng rơi, đó là:
- Năng suất lá cao và không theo mùa, quanh năm (Aegialitis
annulata).
- Năng suất lá thấp, không theo mùa, quanh năm nhưng cao hơn
một chút vào mùa hè (Ceriops tagal và Rhizophora stylosa).
- Năng suất lá cao theo mùa (A. corniculatum, Osbornia
octodonta).
- Hai loại năng suất lá; năng suất lá giảm trong mùa ra hoa
(tháng10-12) và cao nhất trong các tháng 1-2 (Avicennia marina),
do đó năng suất lượng rơi cũng dao động theo mùa (cao nhất vào
các tháng 3, 10, thấp nhất trong các tháng 6, 7 đối với loài A.
marina.
- Năng suất lá cao, rụng theo mùa (Xylocarpus austrasicus,
Excoecaria agallocha, Lumnitzera racemosa).