Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để đánh giá biến động rừng ngập mặn ven biển thái bình nam định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
------------------------------------

ĐÀO THỊ HỒNG THẮM

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM
VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG
RỪNG NGẬP MẶN VEN BIỂN THÁI BÌNH – NAM ĐỊNH

Chuyên nghành
Mã số

: Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý
: 60440214

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS Nguyễn Trường Xuân

Hà Nội – 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
------------------------------------

ĐÀO THỊ HỒNG THẮM

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM

VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG
RỪNG NGẬP MẶN VEN BIỂN THÁI BÌNH – NAM ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2011


I
LỜI CAM ĐOAN
Tôi – Đào Thị Hồng Thắm – cam đoan đồ án tốt nghiệp là cơng trình
nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Nguyễn Trường
Xuân.
Các kết quả nghiên cứu và thực nghiệm được đưa ra trong luận văn là
hoàn toàn trung thực do tôi trực tiếp thực hiện, không phải là sao chép tồn
văn của bất kỳ cơng trình nào khác.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Đào Thị Hồng Thắm


II

MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. II
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................... V
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................ VI
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN RỪNG NGẬP MẶN .....................................................7
1.1 Những khái niệm cơ bản về rừng ngập mặn .....................................................7

1.2 Đặc điểm thích nghi sinh thái cây ngập mặn với điều kiện ngập triều .............7
1.2.1 Điều kiện sinh thái .....................................................................................7
1.2.2 Đặc điểm thích nghi ................................................................................10
1.3 Vai trò và tiềm năng của rừng ngập mặn trong nền kinh tế ...........................14
1.3.1 Vai trò và tiềm năng của rừng ngập mặn trong nền kinh tế - xã hội .......14
1.3.2 Vai trò của rừng ngập mặn đối với tài nguyên thiên nhiên .....................14
1.3.3 Bảo tồn đa dạng sinh học cho đới bờ ven biển........................................14
1.4 Các hình thái biến động của rừng ngập mặn ..................................................15
1.4.1 Khái niệm chung về biến động ................................................................15
1.4.2 Rừng ngập mặn được mở rộng ................................................................16
1.4.3 Rừng ngập mặn bị xâm lấn ......................................................................16
1.4.4 Rừng ngập mặn được mở rộng, xâm lấn xen kẽ nhau .............................16
1.5 Những nguyên nhân làm biến đổi rừng ngập mặn và hậu quả .......................17
1.5.1 Chiến tranh ..............................................................................................17
1.5.2 Khai thác quá mức ...................................................................................17
1.5.3 Phá rừng ngập mặn làm đầm nuôi tôn quảng canh .................................18
1.5.4 Phá rừng ngập mặn mở rộng đất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản ...18
1.5.5 Phá rừng ngập mặn làm đồng muối.........................................................19
1.5.6 Khai thác khống sản ..............................................................................19
1.5.7 Đơ thị hóa ................................................................................................19
1.5.8 Ơ nhiễm mơi trường ................................................................................20
1.5.9 Thiếu biện pháp, phương tiện truyền thông, giáo dục.............................20


III
CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG
RỪNG NGẬP MẶN .................................................................................................21
2.1 Công nghệ viễn thám ......................................................................................21
2.1.1 Nguyên lý viễn thám ...............................................................................21
Vùng gần hồng ngoại ................................................................................................23

2.1.2 Hệ thống viễn thám .................................................................................23
2.1.3 Phân loại viễn thám .................................................................................24
2.1.3. Giới thiệu một số tư liệu ảnh vệ tinh ......................................................27
2.2 Hệ thông tin địa lý ..........................................................................................31
2.2.1 Khái niệm về hệ thông tin địa lý .............................................................31
2.2.2 Các thành phần của hệ thông tin địa lý ...................................................32
2.2.3 Các chức năng của GIS ...........................................................................34
2.3 Lựa chọn tư liệu ảnh trong nghiên cứu biến động rừng ngập mặn .................36
2.3.1 Một số đặc trưng của tư liệu ảnh viễn thám ............................................36
2.3.2 Lựa chọn tư liệu ảnh trong nghiên cứu biến động rừng ngập mặn .........39
2.3.3 Giải đốn thơng tin trên ảnh viễn thám ...................................................42
2.4 Khái niệm về bản đồ biến động rừng ngập mặn .............................................43
2.4.1 Khái niệm chung về biến động ................................................................43
2.4.2 Khái niệm về bản đồ biến động rừng ngập mặn .....................................43
2.4.3 Phương pháp thành lập bản đồ biến động rừng ngập mặn ......................43
2.5 Ứng dụng viễn thám kết hợp với GIS đánh giá biến động .............................46
CHƯƠNG 3 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG RỪNG NGẬP MẶN KHU
VỰC CỬA SÔNG BA LẠT .....................................................................................49
3.1 Đặc điểm tự nhiên của khu vực Ba Lạt ..........................................................49
3.1.1 Vị trí địa lý...............................................................................................49
3.1.2 Tài nguyên thiên nhiên ............................................................................51
3.1.3. Điều kiện kinh tế - xã hội .......................................................................52
3.2 Thực nghiệm thành lập BĐBĐ rừng ngập mặn khu vực cửa Ba Lạt .............54
3.2.1 Thu thập dữ liệu.......................................................................................54
3.2.2 Quy trình thành lập BĐBĐ rừng ngập mặn khu vực cửa Ba Lạt ............54


IV
3.3 Kết quả thực nghiệm .......................................................................................64
3.3.1 Bản đồ biến động và các số liệu ..............................................................64

3.3.2 Phân tích kết quả biến động rừng ngập mặn khu vực thực nghiệm ........65
3.3.3 Khả năng sử dụng của bản đồ .................................................................65
3.3.4 Một số nhận xét về phương pháp ............................................................66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................71


V

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1 Hệ sinh thái rừng ngập mặn .........................................................................7
Hình 1-2 Rừng ngập mặn bị tàn phá bởi chất độc màu da cam ................................17
Hình 2-1 Phản xạ quang phổ của nước, đất và thực vật ...........................................22
Hình 2-2 Bức xạ đối với vật thể đen .........................................................................22
Hình 2-3 Mối quan hệ quang phổ điện từ và các bộ cảm biến .................................23
Hình 2-4 Sơ đồ nguyên lý viễn thám quang học .......................................................24
Hình 2-5 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo ...............................................................25
Hình 2-6 Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng ................................................26
Hình 2-7 Thời gian phóng vệ tinh SPOT ..................................................................27
Hình 2-8 Các loại sản phẩm ảnh vệ tinh SPOT ........................................................28
Hình 2-9 Nguyên lý tạo ảnh 2,5m .............................................................................29
Hình 2-10 Nguyên lý thu ảnh lập thể SPOT 5 ..........................................................29
Hình 2-11 Thơng số của ảnh SPOT ..........................................................................30
Hình 2-12 Các thành phần chính của GIS .................................................................33
Hình 2-13 Chồng xếp các lớp thơng tin bản đồ ........................................................36
Hình 2-14 Nguyên tắc nghiên cứu biến động trong GIS ..........................................44
Hình 2-15 Quy trình thành lập bản đồ biến động rừng ngập mặn ............................45
Hình 2-16 Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân tích sau phân loại 47
Hình 3-1 Quy trình thành lập bình đồ ảnh viễn thám ...............................................57
Hình 3-2 Bình đồ ảnh vệ tinh tỷ lệ 1:50.000 năm 2000 khu vực cửa sơng Ba Lạt ...58

Hình 3-3 Bình đồ ảnh vệ tinh tỷ lệ 1: 50.000 năm 2011 khu vực cửa sơng Ba Lạt ..59
Hình 3-4 Bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn tỷ lệ 1: 50.000 năm 2000.....................61
Hình 3-5 Bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn tỷ lệ 1: 50.000 năm 2011.....................62
Hình 3-6 Bản đồ biến động rừng ngập mặn tỷ lệ 1: 50.000 giai đoạn 2000 - 2011 .64


VI

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật của bộ cảm TM ......................................................31
Bảng 2-2 Đặc trưng phổ và khả năng ứng dụng cho giải đoán của ảnh Landsat ......38
Bảng 2-3 Đặc trưng phổ và khả năng giải đoán của ảnh SPOT ................................39
Bảng 2-4 Đặc trưng phổ và khả năng ứng dụng cho giải đoán của ảnh Landsat ......41
Bảng 3-1 Bảng số liệu thống kê mục đích sử dụng đất khu vực cửa Ba Lạt năm
2011 ...........................................................................................................................51
Bảng 3-2 Số liệu thống kê diện tích rừng ngập mặn trong thời kỳ 2000 - 2011 ......65
Bảng 3-3 Số liệu thống kê biến động rừng ngập mặn trong thời kỳ 2000-2011 ......65


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong q trình phát triển kinh tế-xã hội, càng ngày chúng ta càng nhận
thức được mối quan hệ rất lớn giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường.
Sự phát triển kinh tế là tiền đề cho hoạch định các kế hoạch bảo vệ mơi
trường, bên cạnh đó bảo vệ mơi trường cũng là cơ sở quyết định cho sự phát
triển bền vững nền kinh tế - xã hội tại địa phương.
Như chúng ta đã biết, rừng ngập mặn là nguồn tài ngun q giá đóng
vai trị như một rào chắn đất liền và biển, giúp chống xói mịn đất và hạn chế

ảnh hưởng của các cơn bão từ biển và giúp cân bằng sinh thái.
Trước đây, rừng ngập mặn ven biển Thái Bình – Nam Định bị suy thái
rất nhiều, chủ yếu là tình trạng khai thác quá mức. Sau khi đổi mới, rừng ngập
mặn bị suy thoái nghiêm trọng do chính sách khuyến khích người dân chuyển
đổi rừng ngập mặn sang nuôi trồng thủy sản, sản xuất nông nghiệp và đơ thị
hóa. Sự chuyển đổi cơ cấu sản xuất chạy theo lợi nhuận kinh tế trước mắt
chính là nguyên nhân gây ra suy thoái rừng ngập mặn và hậu quả tác động đối
với các thành phần tài nguyên môi trường: diện thích đất thối hóa ngày càng
nhiều, nước mặn lấn sâu vào đất liền làm giảm năng suất cây trồng, nguồn
sinh thái ven bờ giảm sút, nhiều loài hải sản mất nơi trú ngụ, đời sống nhân
dân nghèo ven biển bị đe dọa.
Trước tình hình biến động nghiêm trọng của hệ sinh thái rừng ngập
mặn khu vực ven biển Thái Bình – Nam Định cần phải có các biện pháp giám
sát chặt chẽ hiện trạng biến động của rừng ngập mặn. Ngày nay, với sự phát
triển của kỹ thuật thu thập dữ liệu từ vệ tinh, tình trạng lớp phủ hoặc sử dụng
đất của một khu vực hồn tồn có thể được ghi nhận theo chu kỳ nhất định.
Bằng cách so sánh dữ liệu rừng ngập mặn đã giải đoán của các thời điểm
trong GIS, tình trạng biến động của rừng ngập mặn theo thời gian hoàn toàn


2
có thể xác định được. Đề tài “Ứng dụng cơng nghệ Viễn thám và Hệ thống
thông tin địa lý để đánh giá biến động rừng ngập mặn ven biển Thái Bình –
Nam Định” được lựa chọn xuất phát từ yêu cầu thực tế đó.
2. Mục tiêu nhiệm vụ đề tài
Xác định mối quan hệ giữa quá trình thay đổi cơ cấu sản xuất và sự
biến động rừng ngập mặn ven biển Thái Bình - Nam Định theo khơng gian và
thời gian.
Thơng qua kết quả nghiên cứu để chứng minh tính hiệu quả của Viễn
thám và GIS trong nghiên cứu sự biến động rừng ngập mặn.

Nhiệm vụ của đề tài:
 Tìm hiểu, phân tích sơ bộ vai trị và tác dụng của hệ sinh thái rừng ngập
mặn đến vấn đề môi trường và khí hậu.
 Tích hợp tư liệu viễn thám và GIS nghiên cứu biến động rừng ngập
mặn ven khu cửa Ba Lạt.
 Thu thập tài liệu thống kê, bản đồ, dữ liệu ảnh vệ tinh vùng nghiên cứu.
 Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ xử lý và đánh giá biến động
 Xử lý dữ liệu ảnh vệ tinh của một số thời điểm chụp vùng nghiệm cứu
 Thành lập bản đồ, biểu đồ về lớp phủ thực vật ngập mặn và bản đồ biến
động giữa hai thời điểm ở khu vực cửa Ba Lạt (ven biển Thái Bình Nam Định).
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là biến động rừng ngập mặn khu cửa
Ba Lạt (ven biển Thái Bình – Nam Định).
Phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn:
 Về nội dung: luận văn tập trung nghiêm cứu đánh giá yếu tố do chuyển
dịch cơ cấu kinh tế trong thời kì đổi mới đất nước, đánh giá sự ảnh


3
hưởng của quá trình chuyển đổi cơ cấu và mục đích sản xuất đến biến
động lớp phủ thực vật ngập mặn
 Khái niệm Rừng ngập mặn được coi là lớp phủ thực vật ngập mặn và
lớp phủ thực vật ngập mặn cũng chỉ mang tính chất là một đối tượng
trong lớp phủ bề mặt.
 Về không gian: luận văn tập trung vào các xã ven biển của huyện Giao
Thủy nằm trong khu vực cửa Ba Lạt nhằm có được dữ liệu thống lê
theo ranh giới hành chính để dễ đối sánh.
 Về dữ liệu: sử dụng 2 ảnh vệ tinh Lansat7 năm 2000 và ảnh SPOT5
năm 2011. Một số dữ liệu được thu thập và sử dụng khác bao gồm các
số liệu thống kê, bản đồ địa hình, địa chính qua các thời kỳ và kết quả

khảo sát thực địa.
4. Phương pháp nghiên cứu
Trong khuôn khổ nghiên cứu của luận văn, tác giả tập trung chủ yếu
vào việc nghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật xử lý ảnh số và nguyên lý,
phương pháp xác định rừng ngập mặn bằng tư liệu viễn thám.
Phương pháp nghiên cứu đã được áp dụng như sau:
 Thu thập tư liệu, tài liệu phục vụ cho công việc nghiên cứu. Mỗi thông
tin thu thập cần phải phân tích, chọn lọc để đưa ra những thơng tin
chính phục vụ cho cơng tác nghiên cứu. Những thơng tin này được hệ
thống hóa để từ đó ta có thể so sánh, phân tích, xử lý và chọn lọc các số
liệu, tư liệu phù hợp.
 Trên cơ sở các tư tài liệu thu thập được, tiến hành nghiên cứu tổng quan
về biến động rừng ngập mặn như sự mở rộng, mất đi phần diện tích và
nguyên lý, phương pháp xác định rừng ngập mặn bằng tư liệu viễn
thám.


4
 Nghiên cứu cơ sở khoa học để xử lý ảnh và áp dụng phương pháp xử lý
ảnh số từ tư liệu viễn thám để tăng cường chất lượng hình ảnh nắn
chỉnh, thành lập bình đồ ảnh. Sau khi đã chiết xuất được tối đa các
thông tin về lớp phủ bề mặt vùng ven biển từ ảnh viễn thám kết hợp với
các tài liệu khác, sẽ tiến hành xác định rừng ngập mặn ở các thời kỳ
khác nhau trên ảnh viễn thám, áp dụng phương pháp bản đồ để thành
lập bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn ở thời kỳ 2000 -2011. Tiến hành
chồng xếp lần lượt bản đồ hiện trạng của hai thời kỳ lập bản đồ biến
động rừng ngập mặn và tính tốn số liệu biến động cho từng giai đoạn.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Về khoa học, nghiên cứu góp phần giúp học viên mở rộng hiểu biết về
lớp phủ thực vật ngập mặn, hiện trạng và biến động lớp phủ thực vật ngập

mặn khu vực cửa Ba Lạt ven biển Thái Bình – Nam Định. Bên cạnh đó, kết
quả nghiên cứu cho phép đánh giá khả năng ứng dụng của Trắc địa – Bản đồ
nói chung và cơng nghệ Viễn thám, GIS nói riêng trong việc nhận biết hiện
trạng và phân tích biến động của lớp phủ thực vật rừng ngập mặn ven biển.
Về mặt thực tiễn, các kết quả nghiên cứu của luận văn đưa ra các số
liệu biến động rừng ngập mặn tại khu vực nghiên cứu của hai thời điểm
(2000, 2011) góp phần chỉ ra khuynh hướng biến động của rừng ngập mặn.
Đây có thể là tài liệu bổ ích cho cơng tác quy hoạch, quản lý diện tích đất sản
xuất nơng nghiệp, đất ni trồng thủy sản và nghiên cứu biện pháp quy hoạch
bảo vệ cũng như tái tạo rừng ngập mặn của các xã ven biển theo hướng phát
triển bền vững.

6. Dữ liệu, trang thiết bị và phần mềm
Luận văn nghiên cứu sử dụng các tư liệu sau:


5
 Bản đồ chuyên đề tỷ lệ 1:50.000 của khu vực cửa sơng Ba Lạt, Thái
Bình – Nam Định.
 Tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, dữ liệu thống kê diện
tích về khu vực nghiên cứu.
 Ảnh vệ tinh Lansat7 năm 2000 độ phân giải 30m, và ảnh SPOT5 năm
2011 độ phân giải 2,5m của khu vực nghiên cứu.
 Một số đề tài đã nghiên cứu về các vấn đề có liên quan đến đề tài.
 Máy tính, phần mềm xử lý ảnh và GIS.
7. Bố cục luận văn
Luận văn bao gồm phần Mở đầu, ba chương và phần kết luận, được
trình bày trong 80 trang, với 27 hình và 7 bảng.
8. Lời cảm ơn
Luận văn tốt nghiệp cao học được hoàn thành tại trường Đại học Mỏ Địa Chất. Có được kết quả đồ án tốt nghiệp này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn

chân thành và sâu sắc nhất tới Đại học Mỏ - Địa Chất, phòng đào tạo Sau Đại
học, thư viện trường Đại học Mỏ - Địa Chất, đặc biệt là PGS. TS Nguyễn
Trường Xuân đã trực tiếp hướng dẫn, dùi dắt, giúp đỡ tôi với những chỉ dẫn
khoa học quý giá trong suốt quá trình triển khai, nghiên cứu và hoàn thành đề
tài.
Xin chân thành cám ơn tới các Thầy Cô giáo đã truyền đạt những kiến
thức khoa học chuyên môn, chuyên ngành viễn thám và GIS cho bản thân tôi
trong suốt thời gian học tập tại trường.
Xin gửi tới Trung tâm dịch vụ viễn thám và Địa tin học – Cục Viễn
thám quốc gia, Tổng cục Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường, Trung tâm
hỗ trợ phát triển Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa Chất đã tạo điều kiện thuận lợi
để tác giả thu thập số liệu ngoại nghiệp cũng như những tài liệu nghiên cứu
cần thiết liên quan tới đề tài tốt nghiệp.


6
Xin ghi nhận cơng sức và những đóng góp q báu và nhiệt tình của
các bạn học viên lớp đã đóng góp ý kiến và giúp đỡ tơi trong suốt q trình
học tập cũng như làm đồ án. Có thể khẳng định, sự thành công của luận văn
này, trước hết thuộc về công lao của tập thể, của nhà trường, cơ quan và xã
hội. Đặc biệt là sự quan tâm động viên, khuyến khích cũng như sự cảm thơng
sâu sắc của gia đình. Nhân đây, tơi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu đậm nhất.
Xin chân thành cảm ơn!


7

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN RỪNG NGẬP MẶN
1.1 Những khái niệm cơ bản về rừng ngập mặn

Rừng ngập mặn là kiểu rừng phát triển trên vùng đất lầy, ngập nước
mặn vùng ven biển, dọc theo các sơng ngịi, kênh rạch có nước lợ do thủy
chiều lên xuống hàng ngày. Rừng ngập mặn phát triển mạnh ở vùng nhiệt đới
có khí hậu nóng ẩm và một ít ở vùng cận nhiệt đới.
Rừng ngập mặn là thuật ngữ mô tả một hệ sinh thái thuộc vùng nhiệt
đói và cận nhiệt đới tạo thành trên nền các thực vật vùng triều với tổ hợp
động, thực vật đặc trưng.

Hình 1-1 Hệ sinh thái rừng ngập mặn

1.2 Đặc điểm thích nghi sinh thái cây ngập mặn với điều kiện ngập triều
1.2.1 Điều kiện sinh thái
Sự tồn tại của quần xã cây ngập mặn thụ thuộc vào bảy nhân tố, trong
đó yếu tố địa mạo được coi là quan trọng nhất, tác động trực tiếp tới rừng


8
ngập mặn. Bảy nhân tố đó bao gồm: khí hậu, nền bùn, che chắn bảo vệ, nước
mặn, biên độ triều, các dịng hải lưu và bờ biển nơng. Trong đó:
+ Khí hậu:
Nhiệt độ khơng khí có ảnh hưởng khá lớn đến sinh trưởng, số lượng cá
thể, lồi và kích thước của cây ngập mặn. Các vùng xích đạo, cận nhiệt đới
ẩm có nhiệt độ khơng khí quanh năm cao và biên độ dao động nhiệt khơng
lớn thường có số lượng các lồi cây ngập mặn phong phú hơn và kích thước
cây cũng lớn hơn. Do đó rừng ngập mặn ở miền Nam Việt Nam thường đa
dạng về lồi và kích thước cây cũng lớn hơn so với miền Trung và miền Bắc
Việt Nam. Theo Chapman (1997) cho rằng rừng ngập mặn chỉ phát triển khi
biên độ dao động nhiệt theo tháng lạnh nhất không quá 20oC và dao động theo
mùa không quá 10oC. Trên thực tế nhiều khu vực rừng ngập mặn có nhiệt độ
thấp thì có số lồi cây ít và thường ở dạng cây bụi thấp.

Lượng mưa cũng là nhân tố quan trọng trong vai trò cung cấp nước
ngọt cho quá trình sinh trưởng của cây ngập mặn. Trong cùng một điều kiện
nhiệt độ, lượng mưa càng cao thì số lượng các lồi ngập mặn càng nhiều, kích
thước cây cũng lớn hơn. Với lượng mưa <1000mm/năm như ở vùng cửa sơng
ven biển Khánh Hịa, các vùng ven biển miền Trung thì thảm thực vật ngập
mặn rất nghèo nàn.
Ngồi ra, gió cũng là một nhân tố tác động tới sự phân bố của thực vật
ngập mặn thông qua sự ảnh hưởng tốc độ thoát hơi nước, nhiệt độ nước, gió
mùa và xói lở bờ, đặc biệt gió bão thường xuyên vùng nhiệt đới.
+ Nền bùn:
Cây ngập mặn có thể sống trên nền cát, than bùn, sỏi và rạn san hơ,
nhưng thích hợp nhất với chúng là phát triển trên nền đất bùn mềm.


9
+ Che chắn bảo vệ:
Có các đảo che chắn và bảo vệ thì các quả, hạt giống, cây con, trụ mầm
mới khơng bị sóng, gió đánh bạt đi dễ dàng. Khi đó tạo điều kiện cho cây
ngập mặn cố định trên nền đất bùn.
+ Nước mặn:
Độ mặn ảnh hưởng đáng kể tới cây ngập mặn mặc dù hầu hết các cây
ngập mặn không phải là thực vật chịu mặn bắt buộc. Cây ngập mặn có thể tồn
tại trong mơi trường nước ngọt trong một thời gian nào đó nhưng sinh trưởng
của cây sẽ giảm dần. Sau vài tháng nếu không được cung cấp muối cây sinh
trưởng rất kém.
Hầu hết cây ngập mặn sinh trưởng tốt ở nước có độ mặn 25% ÷ 50% độ
mặn nước biển. Khi độ mặn càng cao thì sinh trưởng càng kém, sinh khối của
rễ, thân, lá đều thấp dần, lá sớm rụng.
Theo (Valentine Jackson Chapman, 1977), vai trị của muối ở chỗ:
trong mơi trường nước mặn các lồi cây khác tăng trưởng chậm, khơng thể

cạnh tranh với các loài cây ngập mặn và cuối cùng bị muối loại bỏ hoặc làm
cho suy giảm. Từ quan điểm này người ta cho rằng muối là nhân tố quan
trọng tác động đến quá tr.nh đấu tranh sinh tồn và thích nghi, tạo điều kiện
cho cây ngập mặn tồn tại và phát triển.
+ Biên độ triều:
Trên thực tế biên độ triều càng rộng thì thành phần quần xã rừng ngập
mặn càng phong phú. Thông thường biên độ triều đi đơi với địa hình khu vực
tạo điều kiện cho rừng ngập mặn phát triển mở rộng theo chiều ngang. Nhân
tố này không ảnh hưởng trực tiếp về mặt sinh lý nhưng nó đóng vai trị quan
trọng về mặt phân bố, cấu trúc các quần xã.


10
+ Các dòng hải lưu:
Các dòng hải lưu là nhân tố chính giúp cho việc phát tán quả, hạt và trụ
mầm dọc theo các vùng ven biển.
+ Bờ biển nông:
Do cây con không thể cố định được trong nước sâu, nên trong thực tế
cây ngập mặn chỉ mọc trên đất ngập triều nơng. Nước càng nơng, thoai thoải
thì rừng ngập mặn càng được mở rộng.
1.2.2 Đặc điểm thích nghi
Do sống trong điều kiện khắc nghiệt, môi trường sống luôn luôn biến
động nên các phần của của cây ngập mặn đều có những biến đổi thích nghi.
Đặc biệt hệ rễ thể hiện sự tiến hóa hồn hảo, phù hợp với điều kiện mơi
trường. Trong mơi trường đất ngập nước yếm khí và thể nền nhão là hai khó
khăn lớn tác động đến cây ngập mặn, do đó khả năng chống đỡ về mặt cơ học
kém. Hệ thống rễ của nhiều loài thể hiện đặc tính thích nghi làm hạn chế
những khó khăn này. Hầu hết các hệ thống rễ các cây ngập mặn bao gồm các
rễ nhỏ phát triển theo chiều ngang sau đó mới mọc ra các rễ dinh dưỡng và
lông hút. Hệ rễ thường mọc nông, độ sâu không quá 2m, mặc dù vậy tỷ lệ

sinh khối phần dưới đất so với phần trên mặt đất ở cây ngập mặn cao hơn các
loài cây khác. Hệ rễ các cây ngập mặn phát triển rất đa dạng và phong phú
phù hợp với đặc điểm thích nghi riêng của từng lồi đối với môi trường.
Rễ thở (rễ hô hấp): là loại rễ mọc ngược lên từ hệ thống rễ cáp ngầm.
Rễ hơ hấp có số lượng lỗ vỏ lớn, chẳng hạn ở chi Avicennia (mắm) trung bình
14-16 lỗ vỏ/cm2, chi Sonneratia (bần) 9-11 lỗ vỏ/cm2.
Rễ đầu gối: phần rễ biến dạng của rễ ngầm, ph.nh lên và trồi lên mặt
đất, sau đó lại đâm xuống dưới. Từ các phần nhơ này lại mọc ra các rễ dinh
dưỡng đâm sâu xuống đất, như các loài ở chi Bruguiera (vẹt).


11
Rễ chống: rễ này xuất phát từ thân và đâm xuống đất như ở Rhizophora
(đước), đôi khi cũng gặp ở Kandelia candel (trang). Ngoài tác dụng làm giá
đỡ cho cây, rễ chống cịn có chức năng thu nhận và dự trữ khơng khí.
Rễ khơng khí: là loại rễ mọc từ thân hoặc cành thấp rồi đâm xuống phía
dưới nhưng thường không tiếp xúc với đất, chẳng hạn như ở Rhizophena
(đước), Avicennia (mắm).
Rễ ốp: rễ này mọc ra từ thân nhưng tạo nên những bản mỏng sát gốc,
giống như gốc bạnh ra.
Bạnh gốc: ở gốc thân của Kandelia candel (trang) và các lồi thuộc chi
Bruguiera (vẹt) hình thành những bạnh gốc. Bạnh gốc có nhiều lỗ vỏ hoặc vỏ
nứt dọc, lớp ngồi mềm có tác dụng thu nhận khơng khí, phía dưới bạnh gốc
mọc ra nhiều rễ bên, làm nhiệm vụ dinh dưỡng.
Các cơng trình nghiên cứu đều thống nhất cho rằng cấu trúc các loại rễ
này thích nghi với việc cung cấp khơng khí cho các bộ phận rễ dưới mặt đất ,
đồng thời cũng là những cái “neo” bám chắc vào đất với chức năng nâng đỡ.
Việc xây dựng các đầm ni tơm bằng cách qy kín một mảnh rừng
ngập mặn rồi không cho nước triều ra vào thương xuyên đã gây ra hậu quả
nghiêm trọng là hệ rễ bị phá hủy, cây sẽ chết đứng, khô một cách nhanh

chóng trên một vùng rộng lớn như ở Đồng Rui, Tiên Yên (Quảng Ninh).
Các loài cây ngập mặn thường là lồi cây ưa sáng, tán hình nón khi cịn
non, phân cành sát gốc. Khi mọc riêng lẻ cây phân nhánh nhiều, nhưng khi
cây mọc thành quần thể hay quần xã cùng các cây khác thì có hiện tượng tỉa
thưa mạnh, cây có thân thăng cao, các cành tập trung ở phần ngọn.
Phần gỗ các cây ngập mặn có số lượng mạch rất lớn, kích thước mạch
bé và thành mạch dày so với các chi cùng họ mọc ở các môi trường khác.
Tính chất này có thể giúp cho cây vận chuyển được nước lên cao và nhanh,
hạn chế tác hại của muối trong cây.


12
Trừ một số loài thuộc chi Sonneratia (bần) và Excoecaria (giá) có lá
rụng nhiều vào mùa đơng ở miền Bắc, hoặc khi thời tiết bất lợi, còn lại phần
lớn là cây thường xanh, lá dày, nhẵn bóng, có lớp sáp mỏng ở cả hai mặt và lá
thường dịn.
Biểu bì hầu hết các lồi đều có lớp cutin dầy, các tế bào biểu bì trên
thường lớn hơn tế bào biểu bì dưới. Lỗ khí chỉ phân bố ở mặt dưới lá, trừ các
loài mọng nước và cây một lá mầm. Số lượng lỗ khí trên đơn vị diện tích
tương đối lớn (115-205 lỗ khí/mm2), thay đổi theo điều kiện mơi trường và vị
trí của lá.
Một số lồi thuộc chi Avicennia (mắm), Aegiceras (sú), Acanthus (ơ
rơ) có tuyến tiết muối ở trên mặt lá. Tuyến tiết muối có cả ở mặt trên và mặt
dưới lá, nhưng thường ở mặt trên nhiều hơn mặt dưới. Hầu hết các lồi cây
ngập mặn đều có tuyến tiết chất nhầy, tế bào chứa tanin. Nhiều loài có mơ
cứng dị hình, nhất là ở Rhizophora (đước). Các tế bào mô cứng thường tập
trung bao bọc các gân lá, làm tăng độ cứng cho lá. Lá còn non thì tương đối
mỏng, nhưng lá càng già càng dầy lên. Đặc điểm này phù hợp với chức năng
tích lũy muối thừa để thải ra ngoài khi lá rụng xuống.
Sự tiết muối được thực hiện bằng tuyến tiết muối trên lá của các cây

trong các chi Avicenia (mắm), Sonneratia (bần), Aericeras (sú), … và cũng có
thể tiết qua mụn cóc. Nồng độ muối trong các mô của cây tăng theo tỷ lệ với
nồng độ muối của mơi trường. Các lồi cây tiết muối có nồng độ muối trong
lá đạt tới mức tương đương nồng độ của nước biển. Khi nồng độ muối trong
không bào quá cao, muối được đưa dần ra tế bào thu góp của tuyến tiết muối
và tiết ra ngồi. Nồng độ muối trong mơi trường càng cao thì nồng độ muối
trong lá càng đậm đặc, tuyến tiết muối càng hoạt động mạnh. Sự tiết muối này
còn chịu ảnh hưởng vào nhịp điệu thời gian trong ngày.


13
Thực vật ngập mặn còn phát triển một cơ chế hữu hiệu nữa giúp chúng
có thể tồn tại trong mơi trường ngập mặn đó là cơ chế cản muối. Cơ chế được
thực hiện thông qua hệ thống vi lọc ở rễ, qua đó nước được hút vào và muối
bị giữ lại.
Giống như các cây chịu mặn khác, các loài cây ngập mặn chứa một
lượng muối cao trong các mô cơ thể. Các lồi cây tích muối thường tích các
Ion Cl- và Na+ trong vỏ, thân rễ và lá già. Thường những lá tích muối nhìn
chung đều mọng nước trước khi rụng xuống, bằng cách này lượng muối thừa
được chuyển ra khỏi các mô trao đổi chất. (Clough , 1984) cho rằng nồng độ
muối cao trong cây ngập mặn giúp cho việc giữ áp xuất thấm lọc của tế bào
thấp hơn thế năng nước của đất, nhờ đó mà trong mơi trường độ mặn cao, cây
ngập mặn vẫn có thể lấy được nước từ mơi trường ngồi do khả năng cân
bằng nước dương.
Môi trường rừng ngập mặn được mô tả là “hạn sinh lý” hoặc “khô sinh
lý” mặc dù xung quanh rất nhiều nước, nhưng do nước này là nước mặn hơn
so với lượng nước chứa trong tế bào do đó nước đi vào cơ thể ngược với
hướng áp xuất thấm lọc. Q trình này u cầu chi phí năng lượng đáng kể,
năng lượng trao đổi chất để làm giảm độ mặn. Giá trị áp xuất thẩm thấu của tế
bào phụ thuộc nhiều vào độ mặn môi trường. Độ mặn môi trường càng cao thì

giá trị này càng nhỏ, cây muốn giữ được cân bằng nước dương càng phải tích
lũy nhiều muối để có giá trị áp xuất thẩm thấu dịch tế bào nhỏ hơn giá trị áp
xuất thẩm thấu của môi trường. Khả năng thay đổi thế năng nước tương ứng
với sự thay đổi độ mặn của môi trường là một trong những đặc điểm sinh lý
thích nghi giúp cây sống được nơi có độ mặn cao.


14
1.3 Vai trò và tiềm năng của rừng ngập mặn trong nền kinh tế
1.3.1 Vai trò và tiềm năng của rừng ngập mặn trong nền kinh tế - xã hội
Rừng ngập mặn là hệ sinh thái quan trọng, có năng suất cao ở vùng cửa
sông ven biển nhiệt đới nhưng rất nhạy cảm với tác động của con người và
thiên nhiên. Từ rừng ngập mặn con người có thể khai thác nhằm tạo ra các
sản phẩm nông lâm nghiệp, nghư nghiệp. Ngồi ra một số lồi cây cịn là
nguồn dược phẩm quý giá. Nguồn lợi từ du lịch sinh thái và nghiên cứu khoa
học. Nhiều cơng trình nghiên cứu khoa học về bảo tồn gen, thích nghi, đấu
tranh sinh tồn, diễn thế và chu trình vật chất được nghiên cứu tại khu hệ rừng
ngập mặn đã mang lại những kết quả quý giá cho khoa học. Bên cạnh đó rừng
ngập mặn còn là địa điểm để tuyên truyền về nguồn lợi, sự cân bằng sinh thái
và bảo tồn thiên nhiên.
1.3.2 Vai trò của rừng ngập mặn đối với tài nguyên thiên nhiên
Bản thân rừng ngập mặn đã là tài nguyên thiên nhiên có khả năng tái
tạo, hơn nữa nó là quần tụ của bao loài sinh vật khác. Nhiều loại động vật quý
hiếm đã được tìm thấy ở rừng ngập mặn như gấu ăn cua, hổ (Ấn Độ), báo
đốm (Nam Mỹ), và một số lồi bị sát ăn thịt như cá sấu, kỳ đà, khỉ đuôi dài,
... Rừng ngập mặn cịn là nơi trú ngụ của hơn 200 lồi chim, cị lạo xám, sếu
cổ trụi, ...Khơng chỉ là nơi cư trú mà rừng ngập mặn còn là nơi cung cấp dinh
dưỡng đảm bảo sự tồn tại và phát triển của các quần thể sinh vật.
1.3.3 Bảo tồn đa dạng sinh học cho đới bờ ven biển
Hệ sinh thái rừng ngập mặn chứa đựng mức đa dạng sinh học rất cao.

Dễ dàng nhận biết rằng nơi ở trong rừng ngập mặn phân hóa mạnh mẽ: trên
khơng, mặt đất, trong nước với các dạng đáy cứng, đáy mềm, hang trong đất,
những không gian chật hẹp trên vòm cây, bộ rễ. Điều kiện sống rừng ngập
mặn biến đổi thường xuyên phù hợp với các hoạt động có nhịp điệu của dịng
nước ngọt và thủy triều. Sinh vật sống trong rừng ngập mặn không những có


15
số lượng lồi đơng mà trong nội bộ mỗi lồi cịn có những biến dị phong phú,
dễ thích nghi với những nơi ở khác nhau, nguồn sống khác nhau và điều kiện
sống ln thay đổi. Do đó rừng ngập mặn là nơi lưu trú nguồn gen có giá trị
khơng những cho các hệ sinh thái trên cạn mà còn cho cả vùng ven bờ biển.
1.3.3.1 Duy trì nguồn lợi thủy sản tiềm tàng cho sự phát triển ngư nghiệp
Các loài tôm sú, tôm he, tôm rảo, ... thường sống trong vùng nhiệt đới
cửa sông ven biển. Đời sống của chúng gắn với mơi trường rừng ngập mặn,
ngồi ra cịn có nhiều lồi hải sản khác như cá, sị, ... cũng là nguồn lợi kinh tế
cao của cư dân ven biển.
1.3.3.2 Mở rộng diện tích đất bồi, hạn chế xói lở
Nhìn trung sự phát triển của rừng ngập mặn và mở rộng diện tích đất
bồi là hai q trình ln song song với nhau. Các dải rừng ngập mặn đều có
thể thấy trên đất bùn mềm, đất sét pha cát, cát và có thể ngay trên những vỉa
san hơ (Snedaker, 1978, 1982). Ở những vùng đất mới có độ mặn cao chúng
ta dễ dàng tìm thấy các thực vật thuộc chi mắm, bần ổi, tại các vùng cửa sơng
có độ mặn thấp hơn thường là bần chua. Rễ cây ngập mặn mọc dày đặc có tác
dụng làm cho trầm tích bồi tụ nhanh hơn, ngăn chặn có hiệu quả hoạt động
của sóng đồng thời là vật cản để trầm tích lắng đọng. Ngồi ra rừng ngập mặn
có tác dụng hạn chế xói lở và q trình xâm thực bời biển.
1.4 Các hình thái biến động của rừng ngập mặn
1.4.1 Khái niệm chung về biến động
Cụm từ biến động (change) được nhắc đến ở mọi nơi, mọi lúc ví dụ

như:biến động thị trường, biến động giá cả, biến động dân số, ... Như vậy,
biến động được hiểu là sự biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một
trạng thái khác liên tục của sự vật. Sau khi biến động sẽ có sự thay đổi về
lượng và chất. Biến động ln tồn tại trong môi trường tự nhiên cũng như môi
trường xã hội.


16
1.4.2 Rừng ngập mặn được mở rộng
Là những khu vực rừng được mở rộng ra phía ngồi đường bờ biển, có
các trầm tích do các dịng chảy đưa đến và được tích tụ qua nhiều năm, tạo ra
ở đây các vùng đất mới hình thành một cách ổn định có thể cao hơn hoặc thấp
hơn mực nước khi triều cường. Khi đó đường bờ biển được bồi tụ dẫn đến đất
bãi mở rộng ra và cây ngập mặn phát triển trên vùng đất đó do tác động của
con người (trồng trọt) hoặc phát triển tự nhiên được gọi là rừng ngập mặn
được mở rộng.
1.4.3 Rừng ngập mặn bị xâm lấn
Là những khu vực rừng ngập mặn bị mất đi do nhiều nguyên nhân khác
nhau mà phần đất này đã bị lún sụt, sạt lở hoặc trôi ra biển, … khi đó rừng
ngập mặn sẽ bị mất đi. Mặt khác cũng có thể do điều kiện sống của cây ngập
mặn bị thay đổi dẫn đến sự suy thoái hàng loạt làm mất đi diện tích rừng trên
diện rộng.
1.4.4 Rừng ngập mặn được mở rộng, xâm lấn xen kẽ nhau
Là những khu vực rừng ngập mặn được mở rộng và bị xâm lấn xen kẽ
nhau theo các giai đoạn khác nhau


17
1.5 Những nguyên nhân làm biến đổi rừng ngập mặn và hậu quả
1.5.1 Chiến tranh

Hình 1-2 Rừng ngập mặn bị tàn phá bởi chất độc màu da cam

Ở Việt Nam, rừng ngập mặn là những căn cứ quan trọng trong hai cuộc
kháng chiến chống thực dân Pháp và đế quốc Mỹ. Chính vì thế mà qn đội
Mỹ đã dùng bom đạn, chất độc hóa học, chất diệt cỏ, chất làm rụng lá với
hàm lượng cao để huỷ diệt rừng, hòng phá vỡ các căn cứ kháng chiến. Ngoài
những tổn thất về lực lượng hiện tại, các loại chất độc hóa học này còn để lại
những di chứng về sau mà cho đến bây giờ dân tộc ta vẫn chưa khắc phục
xong. Cịn đối với mơi trường thì khơng thể đánh giá hết được những tổn
thương vô cùng to lớn mà cuộc chiến tranh hóa học đã gây ra.
1.5.2 Khai thác quá mức
Sau chiến tranh, nhân dân ven biển trở về quê cũ cùng với sự di cư ồ ạt
từ nhiều nơi khác đến vùng rừng ngập mặn nên nhu cầu về xây dựng, đất canh
tác cùng rất nhiều những nhu cầu cuộc sống khác đã làm kiệt quệ tài nguyên
rừng ngập mặn. Đặc biệt là chặt phá rừng ngập mặn đốt làm than củi kể cả
những khu rừng mới trồng lại sau chiến tranh.