Rừng ngập mặn là một hệ sinh thái đa dạng, phong phú về thành phần loài động, thực vật, nơi cư trú nhiều loài động vật hoang dã, các loài tôm cá. Ngoài ra, rừng ngập mặn có vai trò quan trọng trong phòng chống thiên tai, bức tường chắn sóng, chóng xói lở bảo vệ đê sông, đê biển. Hiện nay, dọc bờ sông Thị Vải công nghiệp ngày càng phát triển, ô nhiễm môi trường nghiêm trọng (ô nhiễm hữu cơ, các kim loại nặng) đã ảnh hưởng lên sự sinh trưởng của thực vật rừng ngập mặn, mà cây Đước chiếm ưu thế. Để xác định sự ảnh hưởng của hàm lượng Cr trong đất, mật độ cây trong ô đo tới sự sinh trưởng, phát triển của cây Đước (Rhizophora apiculata), đồng thời thực hiện mô phỏng quá trình sinh trưởng của cây Đước trong điều kiện môi trường bị ô nhiễm. Đề tài “Đánh giá và mô phỏng sinh trưởng của cây Đước (Rhizophora apiculata Blume) trong điều kiện đất bị ô nhiễm kim loại Cr tại rừng ngập mặn Long Thành – Đồng Nai” được đề xuất tiến hành.Xác định sự ảnh hưởng của hàm lượng Cr tích lũy trong đất, mật độ cây lên sự sinh trưởng của cây Đước. Chúng tôi tiến hành đo các chỉ tiêu sinh trưởng cây Đước và mẫu đất được lấy ở 6 vị trí dọc theo sông Thị Vải và rạch Ông Trúc. Mẫu đất sau đó được bảo quản và gửi về Viên Môi trường – Tài nguyên phân tích, xác định hàm lượng Cr có trong đất. Hàm lượng Cr trong đất, mật độ cây có sự tương quan chặt với tốc độ sinh trưởng của cây Đước. Hàm lượng Cr trong đất thấp cây phát triển tốt, ngược lại khi hàm lượng Cr trong đất cao cây kém phát triển.Tiến hành mô phỏng sinh trưởng cây đước với hai điều kiện ô nhiễm giả định: điều kiện ô nhiễm thứ nhất với hàm lượng Cr trong đất ở 40 ppm và điều kiện ô nhiễm thứ 2 với hàm lượng Cr trong đất ở 250 ppm trong thời gian 120 năm. Ở điều kiện ô nhiễm giả định thứ nhất, giá trị tốc độ sinh trưởng (G) của cây cao, cây phát triển nhanh, đường kính thân lớn đạt trên 60 cm, sinh khối rừng lớn sau 120 năm. Ở điều kiện ô nhiễm giả định thứ 2, giá trị tốc độ sinh trưởng (G) của cây thấp, cây kém phát triển, đường kính thân đạt dưới 50 cm, sinh khối rừng thấp sau 120 năm chạy mô hình.Kết luận, hàm lượng Cr tích lũy trong đất, mật độ cây tương quan chặt với sinh trưởng cây Đước. Hàm lượng Cr trong đất thấp cây phát triển nhanh, sinh khối rừng tăng nhanh qua từng năm. Hàm lượng Cr trong đất cao, cây sinh trưởng phát triển chậm, sinh khối rừng tăng chậm, năng suất rừng thấp.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ VÀ MÔ PHỎNG SINH TRƯỞNG CỦA CÂY ĐƯỚC (Rhizophora apiculata Blume) TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT BỊ Ô NHIỄM KIM LOẠI Cr TẠI RỪNG NGÂP MẶN LONG THÀNH – ĐỒNG NAI Ngành học : CÔNG NGHỆ SINH HỌC Mã ngành : D420201 Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG SVTH : TỪ HỮU HÒA Niên khóa : 2010 – 2014 Tháng 2/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ VÀ MÔ PHỎNG SINH TRƯỞNG CỦA CÂY ĐƯỚC (Rhizophora apiculata Blume) TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT BỊ Ô NHIỄM KIM LOẠI Cr TẠI RỪNG NGẬP MẶN LONG THÀNH – ĐỒNG NAI Giáo viên hướng dân: Sinh viên thực hiên TS. NGUYỄN HOÀNG ANH TỪ HỮU HÒA ThS. NGUYỄN THỊ KIM LINH Tháng 2/2015 i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học, cùng toàn thể thầy cô dạy dỗ, giúp đỡ tôi trong suốt 4 năm học tập tại trường, cũng như các thầy cô trong 12 năm tôi học phổ thông. Tôi xin gửi đến TS. Nguyễn Hoàng Anh, ThS. Trần Bảo Trân, ThS. Nguyễn Thị Kim Linh lời cảm ơn sâu sắc nhất. Các cô đã truyền cho tôi nhiều kiến thức quý báu, đồng thời luôn tạo điều kiện thuận lợi nhất hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài này. Tôi xin cám ơn tất cả các thành viên trong lớp DH10SM, các bạn đã giúp đỡ, động viên tôi trong thời gian 4 năm học vừa qua, cũng như trong thời gian thực hiện đề tài này. Thật vui và hạnh phúc khi là một thành viên trong gia đình DH10SM, và trong đại gia đình Công nghệ Sinh học. Con xin gửi lời cám ơn đến cha mẹ, những người đã sinh thành, dạy dỗ, nuôi dưỡng và luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất cho con được học tập tốt. Xin gửi lời cám ơn đến anh, chị, em và tất cả những người thân yêu nhất của con, mọi người luôn tạo điều kiện, động viên, giúp đỡ con những lúc con khó khăn nhất. TP. Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2015 Sinh viên TỪ HỮU HÒA ii TÓM TẮT Rừng ngập mặn là một hệ sinh thái đa dạng, phong phú về thành phần loài động, thực vật, nơi cư trú nhiều loài động vật hoang dã, các loài tôm cá. Ngoài ra, rừng ngập mặn có vai trò quan trọng trong phòng chống thiên tai, bức tường chắn sóng, chóng xói lở bảo vệ đê sông, đê biển. Hiện nay, dọc bờ sông Thị Vải công nghiệp ngày càng phát triển, ô nhiễm môi trường nghiêm trọng (ô nhiễm hữu cơ, các kim loại nặng) đã ảnh hưởng lên sự sinh trưởng của thực vật rừng ngập mặn, mà cây Đước chiếm ưu thế. Để xác định sự ảnh hưởng của hàm lượng Cr trong đất, mật độ cây trong ô đo tới sự sinh trưởng, phát triển của cây Đước (Rhizophora apiculata), đồng thời thực hiện mô phỏng quá trình sinh trưởng của cây Đước trong điều kiện môi trường bị ô nhiễm. Đề tài “Đánh giá và mô phỏng sinh trưởng của cây Đước (Rhizophora apiculata Blume) trong điều kiện đất bị ô nhiễm kim loại Cr tại rừng ngập mặn Long Thành – Đồng Nai” được đề xuất tiến hành. Xác định sự ảnh hưởng của hàm lượng Cr tích lũy trong đất, mật độ cây lên sự sinh trưởng của cây Đước. Chúng tôi tiến hành đo các chỉ tiêu sinh trưởng cây Đước và mẫu đất được lấy ở 6 vị trí dọc theo sông Thị Vải và rạch Ông Trúc. Mẫu đất sau đó được bảo quản và gửi về Viên Môi trường – Tài nguyên phân tích, xác định hàm lượng Cr có trong đất. Hàm lượng Cr trong đất, mật độ cây có sự tương quan chặt với tốc độ sinh trưởng của cây Đước. Hàm lượng Cr trong đất thấp cây phát triển tốt, ngược lại khi hàm lượng Cr trong đất cao cây kém phát triển. Tiến hành mô phỏng sinh trưởng cây đước với hai điều kiện ô nhiễm giả định: điều kiện ô nhiễm thứ nhất với hàm lượng Cr trong đất ở 40 ppm và điều kiện ô nhiễm thứ 2 với hàm lượng Cr trong đất ở 250 ppm trong thời gian 120 năm. Ở điều kiện ô nhiễm giả định thứ nhất, giá trị tốc độ sinh trưởng (G) của cây cao, cây phát triển nhanh, đường kính thân lớn đạt trên 60 cm, sinh khối rừng lớn sau 120 năm. Ở điều kiện ô nhiễm giả định thứ 2, giá trị tốc độ sinh trưởng (G) của cây thấp, cây kém phát triển, đường kính thân đạt dưới 50 cm, sinh khối rừng thấp sau 120 năm chạy mô hình. Kết luận, hàm lượng Cr tích lũy trong đất, mật độ cây tương quan chặt với sinh trưởng cây Đước. Hàm lượng Cr trong đất thấp cây phát triển nhanh, sinh khối rừng tăng nhanh qua từng năm. Hàm lượng Cr trong đất cao, cây sinh trưởng phát triển chậm, sinh khối rừng tăng chậm, năng suất rừng thấp. iii SUMMARY Assess and simulate the growth of the torch Rhizophora apiculata Blume in polluted land condition with metal Cr at Long Thanh mangroves. The mangrove is a diverse ecosystem, rich in species composition, plant, home to many species of wildlife, fish and shrimp species. In addition, mangrove have an important role in disaster prevention, impenetrable barrier soon, wave erosion of sea dykes, river protection. At present, along Thi Vai river the industry is over growing, beside so many serious environmental pollution (organic pollution, heavy metals) that affect the growth of plants, mangroves, where mangroves are dominant. Aim to definite the influence of Cr amount in soil and tree density on the growth, development of the mangroves - Rhizophora apiculata, simultaneously take the simulate the growth of the torch in polluted environment condition. Project “assess and simulate the growth of the torch Rhizophora apiculata Blume in polluted land condition with metal Cr at Long Thanh mangroves” is put forward to implement. Determine the influence of amount Cr in soil, tree density with the torch’s growth speed. Proceed to measure the growth indicator of mangroves and soil samples were taken at the 6 position along the Thi Vai river and Ong Truc channel, then the soil sample was sent to the Institute of environment-resource analysis, determination of Cr amount in the soil. Amount Cr in soil, plant density has a strong correlation with the growth rate of the mangroves. Amount Cr in soil with low plants grow well, back when the Cr content in high ground less developed plants. Simulation of growth mangroves with two assumptions: pollution conditions conditions first pollution runs with Cr in soil in 40 ppm and the second pollution conditions running with Cr in soil at 250 ppm during 120 years. In terms of pollution first assumption, the value of growth rate (G) of fast-growing trees, tall trees, large trunk diameter reaches over 60 cm (approx 70 cm in the optimal environmental conditions), large forest biomass after 120 years. In terms of pollution the second assumption, the growth rate (G) of low trees, trees are less developed, body diameter reaches 50 cm below the low forest biomass, after 120 years of running the model. In conclusion, the Cr concentrations accumulate in soil, plant density correlated with grow mangroves. The Cr content of fast-growing trees in the lowland, forest biomass increased rapidly every year. High concentrations of Cr in soil, plant growth development is slow, slow-growth forest biomass, low forests productivity. iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii SUMMARY iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH SÁCH CÁC BẢNG viii DANH SÁCH CÁC HÌNH ix Chương 1 MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu đề tài 1 1.3. Nội dung thực hiện 2 Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Tổng quan rừng ngập mặn 3 2.1.1. Rừng ngập mặn 3 2.1.2. Diễn thế rừng ngập mặn 3 2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng thực vật rừng ngập mặn 5 2.1.3.1. Yếu tố khí hậu 5 2.1.3.2. Yếu tố địa mạo 5 2.1.3.3. Yếu tố địa hình 6 2.1.3.4. Thủy triều 6 2.1.3.5. Thổ nhưỡng 7 2.1.3.6. Độ mặn 7 2.1.4. Lợi ích mà rừng ngập mặn đem lại: 7 2.2. Điều kiện tự nhiên – kinh tế, xã hội huyện Long Thành 8 2.2.1 Điều kiện tự nhiên 8 2.2.1.1. Vị trí địa lý 8 2.2.1.2. Địa hình 8 v 2.2.1.3. Khí hậu 9 2.2.1.4. Đặc điểm thủy văn 9 2.2.1.5. Tài nguyên đất 9 2.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 10 2.3. Rừng ngập mặn Long Thành 11 2.3.1. Quá trình hình thành và lịch sử phát triển 11 2.3.2. Cây Đước đôi (Rhizophora appiculata Blume) 13 2.3.2.1. Hình thái 13 2.3.2.2. Đặc điểm sinh trưởng 14 2.3.2.3. Đặc điểm phân bố 14 2.3.2.4. Phân bố 14 2.3.3. Chất lượng môi trường rừng ngập mặn Long Thành 14 2.3.3.1. Môi trường đất 14 2.3.3.2. Môi trường nước 16 2.4. Kim loại Cr và ảnh hưởng của nó tới thực vật 17 2.5. Một số mô hình sinh thái rừng ngập mặn trên thế giới 18 Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 20 3.2. Vật liệu nghiên cứu 20 3.3. Phương pháp nghiên cứu 21 3.3.1. Phương pháp thu thập số liệu 21 3.3.2. Phương pháp đo đạc, khảo sát ngoài hiện trường 21 3.3.3. Phương pháp lấy mẫu đất 22 3.3.4. Phương pháp mô phỏng sinh thái 22 3.3.5. Phương pháp xây dựng mô hình 28 3.3.5.1. Khái niệm mô hình 28 3.3.5.2. Các tham số đầu vào của mô hình (các biến, tỷ lệ…) 28 3.3.5.3. Quá trình mô phỏng 28 3.3.5.4. Dữ liệu đầu vào và các giá trị ban đầu 28 vi Chương 4 KẾT QUẢ 30 4.1. Xử lý, phân tích và đánh giá số liệu 30 4.1.1. Phân bố hàm lượng Cr trong đất tại 6 vị trí lấy mẫu 30 4.1.2. Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng Cr trong đất lên tốc độ sinh trưởng 31 4.1.3. Đánh giá ảnh hưởng hàm lượng Cr, mật độ cây lên sự sinh trưởng 32 4.2. Kết quả tính toán mô hình 34 4.3.1. Đường kính theo điều kiện ô nhiễm Cr giả định 34 4.3.2. Sinh khối rừng theo các điều kiện ô nhiễm Cr giả định 37 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 39 5.1. Kết luận 39 5.2. Đề nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 42 vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CGMM :CanGio Mangrove Forest Model CHLB :Cộng hòa liên bang Cr :Kim loại Crom DBH :Đường kính thân ngang ngực FAO :Food and Agricuture Organization G :Giá trị tốc độ sinh trưởng thực vật PVC :Polyvinyl clorua QCVN :Quy chuẩn Việt Nam QĐ :Quyết định RNM :Rừng ngập mặn UBND :Ủy ban nhân dân WQI :Chỉ số chất lượng nước WQI STV :Chỉ số chất lượng nước sông Thị Vãi viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 Sự phân bố thực vật tương ứng với các thành tạo trầm tích biển 4 Bảng 2.2 Sự phân bố loài thực vật tương ứng với các thành tạo trầm tích sông 4 Bảng 2.3 Sự phân bố các loài thực vật tương ứng với các thành tạo trầm tích đầm lầy .5 Bảng 2.4 Thông số quan trắc môi trường đất khu vực RNM Long Thành năm 2013 15 Bảng 2.5 Tổng hợp các thông số dinh dưỡng tại Lâm trường Long Thành 16 Bảng 2.6 Bảng phân vùng chất lượng nước sông Thị Vải và các chi lưu 16 Bảng 2.7 Bảng tổng hợp chất lượng nước sông Thị Vải và các chi lưu năm 2013 17 Bảng 2.8 Bảng tổng hợp chất lượng nước sông Thị Vải 17 Bảng 3.1 Giá trị thiết lập được của tham số trong phương trình sinh trưởng cây đước 27 Bảng 4.1 Kết quả phân tích 30 Bảng 4.2 Kết quả thiết lập tham số mô hình 32 [...]... có của nó 1.2 Mục tiêu đề tài Phân tích mối tương quan giữa hàm lượng kim loại Cr tích lũy trong đất, mật độ cây lên sự sinh trưởng của cây Đước (Rhizophora apiculata Blume) Mô phỏng sinh trưởng của cây Đước đôi (Rhizophora apiculata Blume) trong điều kiện môi trường đất bị ô nhiễm Cr tại RNM Long Thành 1 1.3 Nội dung thực hiện Đánh giá ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại Cr trong đất đến sự sinh trưởng của. .. ứng của cây đước trong điều kiện môi trường ô nhiễm ở nhiều mức độ khác nhau, góp phần vào công tác quản lý và phát triển bền vững RNM Từ những lý do trên, đề tài Đánh giá và khảo sát khả năng sinh trưởng của cây đước đôi trong điều kiện đất bị ô nhiễm kim loại Cr tại RNM Long Thành được đề xuất, để góp phần vào việc đánh giá và quản lý RNM tốt hơn, trong việc ngày càng có nhiều can thiệp vào môi... phỏng ảnh hưởng của các điều kiện ô nhiễm Cr tại vị trí SV1 35 Hình 4.9 Đồ thị mô phỏng ảnh hưởng của các điều kiện ô nhiễm Cr tại vị trí SV2 36 Hình 4.10 Đồ thị mô phỏng ảnh hưởng của điều kiện ô nhiễm Cr tại SV3 và SV4 36 Hình 4.11 Sinh khối rừng theo kịch bản ô nhiễm Cr .38 ix Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Rừng ngập mặn (RNM) là hệ sinh thái tự nhiên đặc trưng và đóng vai trò rất quan... độ sinh trưởng và hàm lượng Cr 31 Hình 4.3 Đồ thị thể hiện sự tương quan giữa hàm lượng Cr và tốc độ sinh trưởng 32 Hình 4.4 Đồ thị thể hiện sự tương quan giữa hàm lượng Cr và đường kính thân 33 Hình 4.6 Đồ thị mô phỏng ảnh hưởng của các điều kiện ô nhiễm Cr tại vị trí DN1 .34 Hình 4.7 Đồ thị mô phỏng ảnh hưởng của các điều kiện ô nhiễm Cr tại vị trí DN2 .35 Hình 4.8 Đồ thị mô phỏng ảnh hưởng của. .. của cây Đước (Rhizophora apiculata Blume) Xây dựng phương trình mô phỏng sinh trưởng của cây Đước (Rhizophora apiculata Blume) với các điều kiện ô nhiễm Cr trong đất giả định cho trước 2 Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan rừng ngập mặn 2.1.1 Rừng ngập mặn Rừng ngập mặn (RNM) là dạng cấu trúc thực vật đặc trưng của vùng ven biển nhiệt đới và cận nhiệt đới, là một trong những hệ sinh thái rừng. .. quan trọng trong việc phòng hộ, bảo vệ bờ biển, bờ sông Vì vậy đề tài nghiên cứu được đề xuất nhằm xem xét, đánh giá và mô phỏng khả năng thích nghi và sinh trưởng của cây đước đôi trong điều kiện môi trường bị ô nhiễm trên sông Thị Vải Đồng thời, đây cũng là một cách để xem xét đến khả năng hấp thụ và xử lý các chất ô nhiễm của loài cây này Kết quả của đề tài này có thể được sử dụng để đánh giá sự thích... của điều kiện môi trường, đó là mô hình CGMM CGMM (Hoang Anh Nguyen, 2011) (CanGio Mangrove Forest Model) được phát triển tại Đại học Kỹ Thuật Braunschweig, CHLB Đức vào năm 2011 Mô hình này được thiết kế nhằm mô phỏng động thái rừng ngập mặn tại Cần Giờ Mô hình này được phát triển để đáp ứng nhu cầu về một mô hình có thể mô phỏng và dự báo diễn thế của các loài cây ngập mặn trong bối cảnh thay đổi của. .. (3.6) 24 Trong đó: Cr hàm lượng Cr tích lũy trong đất, aCr là giá trị tối thiểu nhân tố Cr Đường cong thể hiện sự ảnh hưởng của yếu tố Cr đến sinh trưởng của cây có dạng giống như đường cong thể thể hiên sự ảnh hưởng của độ mặn lên sinh trưởng của cây (Hình 3.2) Khi hàm lượng Cr đạt ở trong một khoảng từ 0 đến một giá trị hạn mức nào đó thì tốc độ sinh trưởng của cây là tối ưu và bằng 1, nhưng khi giá trị... nghiên cứu tại rừng ngập mặn Long Thành, tỉnh Đồng Nai loại đất ở đây thuộc nhóm đất phèn Đất có thành phần cơ giới từ thịt nặng đến sét, đất có tầng sinh phèn nông và bị nhiễm mặn hầu như quanh năm nên chỉ thích hợp cho các loài cây ngập mặn và nuôi trồng thủy sản nước mặn 2.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội Kinh tế: theo “Báo cáo tóm tắt: Tình hình kinh tế - xã hội, quốc phòng – an ninh năm 2013 và phương... trong giai đoạn 1965 – 1970 RNM Long Thành bị chất độc của quân đội Mỹ hủy diệt Từ năm 1977, RNM Long Thành được trồng phục hồi lại với cây Đước là chiếm chủ đạo Do đó, hiện nay tại RNM Long Thành chủ yếu là các khoanh rừng Đước chiếm ưu thế Tại vùng nghiên cứu của đề tài là các rừng Đước được trồng phục hồi từ những năm 1990 12 2.3.2 Cây Đước đôi (Rhizophora appiculata Blume) Tên Việt Nam: Đước đôi . lũy trong đất, mật độ cây lên sự sinh trưởng của cây Đước (Rhizophora apiculata Blume). Mô phỏng sinh trưởng của cây Đước đôi (Rhizophora apiculata Blume) trong điều kiện môi trường đất bị. (Rhizophora apiculata) , đồng thời thực hiện mô phỏng quá trình sinh trưởng của cây Đước trong điều kiện môi trường bị ô nhiễm. Đề tài Đánh giá và mô phỏng sinh trưởng của cây Đước (Rhizophora apiculata. - Đánh giá ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại Cr trong đất đến sự sinh trưởng của cây Đước (Rhizophora apiculata Blume). - Xây dựng phương trình mô phỏng sinh trưởng của cây Đước (Rhizophora apiculata