Untitled Science & Technology Development, Vol 18, No M1 2015 Trang 44 Mô hình diễn biến phân bố rừng ngập mặn Cần Giờ dưới tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng Hoàng Văn Thơi1 Nguyễn T[.]
Science & Technology Development, Vol 18, No.M1- 2015 Mơ hình diễn biến phân bố rừng ngập mặn Cần Giờ tác động biến đổi khí hậu nước biển dâng Hoàng Văn Thơi1 Nguyễn Thị Thanh Mỹ Phạm Quốc Khánh3 Lê Thanh Quang1 Nguyễn Khắc Điệu1 Viện Khoa học Lâm nghiệp Nam Bộ Sở Tài nguyên Môi trường Viện Môi trường Tài nguyên, ĐHQG-HCM (Bài nhận ngày 30 tháng 10 Năm2014, nhận đăng ngày 19 tháng 03 năm 2015) TÓM TẮT Nghiên cứu thực địa bàn RNM Cần Giờ HCM, đối tượng loài Mắm trắng, Đước, Chà Bần chua; đề tài xây dựng mơ hình diễn biến RNM theo kịch BĐKH nước biển dâng; lập mơ hình diễn biến phân bố loài theo kịch bản; sử dụng phương pháp chồng lớp loại đồ địa hình, phân bố thảm thực vật để tính tốn diện tích phân bố lồi, lập phương trình tương quan Kết xác định lồi Đước có 19.784 ha, Bần chua có 80,7 ha, Chà có 3.232 ha, Mắm trắng có 2.025 phân bố theo cấp độ cao địa hình từ 1,7 m đến 5,1 m Tuy nhiên đa số diện tích lại tập trung độ cao – 0,2 m đến 2,4 m với 99,19 % Diện tích có độ cao mực nước trung bình (0 m) 476,99 Diện tích có độ cao mực nước biển trung bình 34.722,98 diện tích có độ cao ngang với mực nước biển trung bình 641,39 Đã xác định độ cao thích hợp độ cao phân bố cho lồi nhóm lồi theo độ cao địa hình Đã lập kiểm tra tính phù hợp phương trình mơ tương quan lồi nhóm lồi theo độ cao địa hình diện tích phân bố, làm sở để xác định diện tích phân bố lồi nhóm lồi theo kịch BĐKH Từ khóa: mơ hình, rừng ngập mặn, nước biển dâng 1.GIỚI THIỆU Biến đổi khí hậu (BĐKH) thách thức lớn đe dọa trực tiếp đến sống hệ sinh thái trái đất Trong số hệ sinh thái, rừng ngập mặn (RNM) có nguy bị đe dọa nhiều tính dễ bị tổn thương có gia tăng mực nước biển ảnh hưởng BĐKH toàn cầu (Field năm 1995; Lovelock Ellison, 2007) Sự gia tăng mực nước biển theo khu vực bị ảnh hưởng chuyển động kiến tạo mà chúng gây sụt lún đất Trang 44 nâng cao bề mặt đất Các chứng địa chất biến động mực nước biển trước tạo khủng hoảng hội cho quần xã RNM, chúng sống sót mở rộng nơi ẩn náu (Field 1995) RNM thích ứng với nước biển dâng xảy đủ chậm, có đủ khơng gian để mở rộng, điều kiện môi trường khác đáp ứng (Ellison and Stoddart 1991) RNM với vai trò chức phòng hộ tự nhiên chúng, hệ tự nhiên góp phần hỗ trợ TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ M1-2015 việc giảm thiểu thiên tai Tuy nhiên, RNM vốn hệ sinh thái nhạy cảm với biến động môi trường, nên bị tác động trực tiếp BĐKH Vì vậy, có phương án bảo vệ tốt RNM, góp phần việc bảo vệ phịng chống thiên tai BĐKH gây Theo dự báo, TPHCM chịu ảnh hưởng gia tăng tần suất cường độ ngập lụt, gia tăng kiện thời tiết cực đoan hạn hán thiên tai khác bão, lũ, lốc xoáy,… Và mực nước biển dâng 1m có khoảng 20,1% diện tích thành phố bị ngập (Bộ Tài nguyên Môi trường, 2012) Vấn đề đặt xác định ngưỡng giới hạn mà vai trị RNM cịn phát huy tác dụng ảnh hưởng điều kiện cực đoan môi trường, trường hợp tác động vượt ngưỡng chịu đựng RNM, việc dự báo khuynh hướng thay đổi loài thực vật RNM ứng với kịch mực nước biển dâng khác giúp nhà quản lý xác định kế hoạch bảo vệ tương lai Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn ranh giới hành huyện Cần Giờ với tổng diện tích tự nhiên 70.421,58 ha, tập trung vào khu rừng ngập mặn Cần Giờ Đối tượng thực vật rừng ngập mặn tập trung nghiên cứu loài, bao gồm: Mắm (Avicennia alba) loài tiên phong trình lấn biển, cố định bãi bồi; Đước (Rhizophora apiculata) loài trồng chủ yếu Cần Giờ thường phân bố vùng trung gian đất cao đất bồi; Chà (Phoenix paludosa) loài bụi tập trung chủ yếu vùng đất cao; Bần chua (Sonneratia caseolaris (L.)) loài nước lợ tập trung chủ yếu ven sông NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Lập phương trình tương quan phân bố lồi RNM nhóm lồi theo độ cao địa hình; Lập phương trình tương quan phân bố lồi nhóm lồi RNM theo độ cao địa hình diện tích phân bố; Tính tốn diện tích phân bố lồi theo kịch BĐKH PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1.Tính tốn diện tích phân bố lồi thực vật RNM theo độ cao địa hình Chồng lớp loại đồ địa hình, với độ chênh cao địa hình 0,1 m đồ phân bố thảm thực vật Tính tốn diện tích phân bố lồi nhóm lồi theo độ cao địa hình với độ chênh lệch 0,1 m 3.2.Lập phương trình tương quan phân bố lồi nhóm lồi theo độ cao địa hình diện tích chiếm Lập phương trình đơn biến với độ cao địa hình phần mềm Stagraphic XV-II Excell 10 Lập phương trình đa biến với độ cao địa hình diện tích phân bố phần mềm Stagraphic XV-II Excell 10 3.3 Phương pháp thiết kế mơ hình Thử nghiệm số dạng phương trình tốn học Tính tham số mơ hình phương pháp hồi quy Kiểm tra tồn phương trình thơng qua tham số phương trình Kiểm tra tồn Tham số tương quan (r) Kiểm tra tính phù hợp phân bố tiêu chuẩn 2 So sánh để lựa chọn dạng phương trình phù hợp Sử dụng thống kê tốn học để kiểm tra tính phù hợp phương trình: 3.4 Về phương diện lý thuyết: Kiểm tra tồn phương trình (hàm hồi quy) trắc nghiệm F thông qua việc so sánh trị số Ftính với trị số Fbảng với hai độ tự Bậc tự = Bậc tự = n – Nếu Ftính > Fbảng giả thuyết H0 bị bác bỏ Ngược lại, Ftính < Fbảng giả thuyết H0 chấp nhận, nghĩa hàm hồi quy không tồn thật Trang 45 Science & Technology Development, Vol 18, No.M1- 2015 Kiểm tra tồn tham số phương trình trắc nghiệm T thơng qua việc so sánh trị số Ttính với trị số Tbảng với độ tự Bậc tự = n – Nếu Ttính > Tbảng giả thuyết H0 bị bác bỏ Ngược lại giả thuyết H0 chấp nhận Tuy nhiên, việc xử lý tính tốn thực phần mềm (Excel, Statgraphics ), kết thu bên cạnh giá trị Ftính hay Ttính cịn có mức xác suất tương ứng nó, cần so sánh mức xác suất với mức ý nghĩa cho phép ( = 0,05) Nếu giá trị tính nhỏ 0,05 nghĩa phương trình tồn (Significance F < 0,05), P – Value < 0,05 nghĩa tham số phương trình tồn (khác 0) Việc kiểm tra Tham số tương quan để khẳng định phương trình thực nghiệm có thật tồn tổng thể rừng hay khơng Sau kiểm tra loại phương trình có hệ tương quan khơng tồn Chỉ tiêu r (+) (-), biểu thị mối quan hệ hai nhân tố điều tra (X Y) đồng biến hay nghịch biến Giá trị r đánh sau: r=0 : Khơng có tương quan < /r/ 0.3 : Tương quan yếu 0.3 < /r/ 0,5 : Tương quan vừa phải 0,5< /r/ 0,7 : Tương quan tương đối chặt 0,7< /r/ 0,9 : Tương quan chặt /r/ = : Tương quan hàm số Tiêu chuẩn chung để lựa chọn mơ hình tối ưu là: Đường biểu diễn lý thuyết gần với đường thực nghiệm Có Tham số tương quan (r) hay Tham số xác định (R2) lớn Sai số phương trình nhỏ Phải phù hợp với đặc tính sinh học quy luật phát triển rừng Kiểm định tính phù hợp phương trình Kiểm định tính phù hợp phương trình thiết Trang 46 lập trắc nghiệm χ2 để lắp phân bố thực nghiệm vào phân bố lý thuyết xác định trước Với χ2 = ( f fe) fe Trong đó: f0 tần số quan sát fe tần số lý thuyết tương ứng với tổ So sánh χ2 tính với χ2 tra bảng với = 0,05 độ tự Bậc tự = m - p - (p tham số phân bố kiểm tra) để đến kết luận chấp nhận hay bác bỏ giả thiết H0 Nếu χ2 tính < χ2 bảng giả thiết H0 chấp nhận ngược lại Áp dụng phương pháp phân tích hồi quy tương quan để mơ hình hóa đường hồi quy thực nghiệm theo hàm tốn học Việc chọn hàm thích hợp việc vào tham số thống kê có từ phương trình xây dựng, cịn phải vào tính phù hợp với quy luật sinh trưởng phát triển rừng Khảo sát thực địa điều tra ô đo đếm Nội dung đo đếm ô tiêu chuẩn thực theo quy định Quy trình điều tra rừng ban hành, cụ thể sau: Mô tả ô đo đếm: vị trí tiêu chuẩn, điều kiện đất đai, bụi, phương thức trồng tình hình sinh trưởng rừng Xác định tên loài cây: tên loài xác định thực địa Đo đường kính vị trí 1,3 m (D1,3) tồn gỗ có D1,3 ≥ cm thước dây với độ xác 0,1 cm Việc đo đường kính vị trí 1,3 m thực thơng qua đo chu vi vị trí 1,3 m (C1,3) Trường hợp hai thân: Nếu chia thân từ vị trí 1,3 m trở xuống xem hai cây, chia thân 1,3 m coi Đo chiều cao: Chọn - có đường kính (D1,3) đại diện cho cỡ kính để tiến hành đo chiều cao vuốt KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ M1-2015 4.1 Mơ hình phân bố diện tích thực RNM Cần Trong đó: Giờ theo độ cao địa hình Ln (ASp) Logarite tự nhiên mắm trắng Kết giải đoán ảnh SPOT xác định tổng diện tích rừng ngập mặn Cần Giờ thời điểm tháng 12/2012 35.841,35 ha; đó, diện tích có rừng 31.984,93 ha, chiếm tới 89,44%; diện tích loại đất khác 3.856,42 chiếm 10,56%; loại đất có rừng rừng Đước có diện tích lớn với 19.784,71 chiếm tới 55,2%, rừng Chà chiếm 9,02%, rừng Mắm trắng chiếm 5,65%, rừng Bần chua chiếm 0,23% lại loại rừng hỗn giao khác Hm độ cao địa hình (m) (R2 = 96, 19 %; SE = 0.584939; F =176.73; P = 0,0000) Chuyển phương trình tắc: Asp = Exp(4.29023 + 4.56743*Hm-2.84485*Hm2) (1) ASp -2 -4 -1.6 Hình Diện tích phân theo độ cao địa hình khu vực Cần Giờ Kết tính tốn diện tích theo cấp độ cao địa hình (Hình 1) cho thấy diện tích phân bố độ cao địa hình từ -1,7 m đến 5,1 m, nhiên đa số diện tích lại tập trung độ cao – 0,2 m đến 2,4 m với 99,19 %; diện tích có độ cao mực nước trung bình (0 m) 476,99 ha; diện tích có độ cao mực nước trung bình 34.722,98 diện tích có độ cao ngang với mực trung bình 641,39 bị ảnh hưởng lớn BĐKH nước biển dâng Mơ hình phân bố Mắm trắng theo độ cao địa hình Mơ hình tương quan Diện tích Mắm trắng (Asp) có dạng: LnASp =4.29023 + 4.56743*Hm-2.84485*Hm2 -0.6 0.4 1.4 Hm 2.4 3.4 4.4 Hình Diện tích phân bố Mắm trắng theo độ cao địa hình khu vực Cần Giờ Kết tính tốn Hình cho thấy, Mắm trắng phân bố từ độ cao – 0,2 m đến độ cao 2,6 m, thích hợp độ cao địa hình 0,8 m Mơ hình phân bố Chà (PP) theo độ cao địa hình (Hm) Phương trình mơ có dạng: Ln (PP) = 3.21736 + 4.73117*Hm 2.00297*Hm2 Trong đó: Ln (PP) Logarite tự nhiên PP Hm độ cao địa hình (m) (R2 = 96.7255 %; SE = 0.561591) Chuyển phương trình dạng tắc: PP = 3.21736 + 4.73117*Hm -2.00297*Hm2 (2) Trang 47 Science & Technology Development, Vol 18, No.M1- 2015 Theo Hình 4, độ cao thích hợp cho Đước phân bố 1,2 m; diện tích phân bố biến động khoảng từ 0,0 m - 3,4 m, có đến 99% diện tích Đước phân bố độ cao từ 0,0 m -2,2 m PP Kết phân tích thống kê cho thấy có tương quan chặt chẽ phân bố Đước với độ cao địa hình (Ftính = 300,3 Fbảng; P = 0,0000