Khả năng tích lũy carbon trong nền đất trảng Tà Nốt, Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát, tỉnh Tây Ninh

Nghiên cứu thực hiện đánh giá khả năng tích lũy carbon trong nền đất trảng Tà Nốt, Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát dưới ảnh hưởng của các yếu tố môi trường vào mùa khô và mùa mưa năm 2018. Mẫu đất trên 5cm bề mặt đất được thu và phân tích trữ lượng carbon theo mô tả của General Department of Forestry (2012).

TẠP CHÍ KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF EDUCATION JOURNAL OF SCIENCE Tập 17, Số (2020): 1653-1663 ISSN: 1859-3100 Vol 17, No (2020): 1653-1663 Website: http://journal.hcmue.edu.vn Bài báo nghiên cứu* KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CARBON TRONG NỀN ĐẤT TRẢNG TÀ NỐT, VƯỜN QUỐC GIA LÒ GÒ – XA MÁT, TỈNH TÂY NINH Lê Thị Son1*, Lê Đình Anh Vũ2, Phạm Quỳnh Hương1,2 Khoa Sinh học – Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG TPHCM, Việt Nam Trung tâm Nghiên cứu Khí nhà kính Biến đổi khí hậu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG * Tác giả liên hệ: Lê Thị Son – Email: lethison0119@gmail.com Ngày nhận bài: 13-5-2020; ngày nhận sửa: 14-8-2020, ngày chấp nhận đăng: 23-9-2020 TÓM TẮT Nghiên cứu thực đánh giá khả tích lũy carbon đất trảng Tà Nốt, Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát ảnh hưởng yếu tố môi trường vào mùa khô mùa mưa năm 2018 Mẫu đất 5cm bề mặt đất thu phân tích trữ lượng carbon theo mô tả General Department of Forestry (2012) Các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, pH đất lượng carbon phát thải định lượng sau thu mẫu thực địa Kết cho thấy trữ lượng carbon trung bình đất khơng có khác biệt hai mùa (P > 0,05) Thay vào đó, việc ngập nước đóng vai trị quan trọng việc tích lũy carbon Kết ghi nhận trữ lượng carbon đất nơi ngập nước (9,09 ± 2,22 tấn/ha) cao nơi không ngập (3,58 ± 2,32 tấn/ha) (P < 0,001) Tình trạng ngập nước làm giảm nhiệt độ, tăng độ ẩm đất, giảm lượng carbon phát thải Từ đó, lượng vật chất hữu khơng phân hủy tích lũy dần làm tăng trữ lượng carbon Từ khóa: tích trữ carbon; Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát; đất ngập nước Giới thiệu Hệ sinh thái đất ngập nước gắn liền với đời sống người, ảnh hưởng đến phát triển nhân loại (Mitsch, & Gosselink, 2007) có vai trò quan trọng tự nhiên Các hệ sinh thái đất ngập nước đảm nhiệm chức cung ứng ngun vật liệu cho người, điều hịa khí hậu thủy chế khu vực, giá trị đa dạng sinh học cao bể chứa carbon khổng lồ, trì cân chu trình sinh địa hóa chu trình carbon, nitrogen (Mitsch, & Gosselink, 2007) Trên giới, đất ngập nước chiếm không tới 9% diện tích bề mặt Trái Đất (Mitsch, & Gosselink, 2007) lại lưu giữ đến 20-35% tổng lượng carbon tích trữ cạn (Lal, 2007; John et al 2012) Hiện nay, khả lưu giữ carbon hệ sinh thái ngày trọng hơn, nhằm tìm kiếm giải pháp giảm lượng khí CO2 khơng khí, tăng lượng carbon tích trữ dể ứng phó với Biến Cite this article as: Le Thi Son, Le Dinh Anh Vu, & Pham Quynh Huong (2020) Studying the carbon sequestrated in soil of ta not wet savanna, Lo Go – Xa Mat National park, Tay Ninh province Ho Chi Minh City University of Education Journal of Science, 17(9), 1653-1663 1653 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Tập 17, Số (2020): 1653-1663 đổi khí hậu Nhiều nghiên cứu giới cơng nhận vai trị tích trữ carbon hệ sinh thái đất ngập nước (Adame et al., 2015) Có khác biệt lớn lượng carbon tích trữ kiểu đất ngập nước khác Một số kiểu đất ngập nước nguồn phát thải carbon, dạng CO2 CH4, khí nhà kính gây biến đổi khí hậu Trong đó, hệ sinh thái đất ngập nước khu vực nhiệt đới vừa nguồn phát thải vừa bể chứa carbon (Mitsch et al., 2013; Forster et al., 2007), tùy thuộc vào điều kiện môi trường sức khỏe hệ sinh thái khu vực (Batson et al 2015; Ju et al., 2006) Điều kiện ngập nước ức chế phân hủy hiếu khí nguyên nhân khiến vật chất hữu tích lũy dần theo thời gian (Batson et al., 2015, Adame et al., 2015; Mitsch, & Gosselink, 2007) Tại trảng cỏ ngập nước theo mùa có khoảng thời gian đất bị phơi ra, khơng cịn ngập nước, làm thay đổi điều kiện mơi trường khiến phân hủy hiếu khí diễn mạnh mẽ Sự thay đổi mùa tình trạng ngập nước làm thay đổi số điều kiện: nhiệt độ, pH, độ ẩm đất dung trọng đất, từ đó, ảnh hưởng đến lượng carbon tích lũy (Serna et al., 2013; Mitsch et al., 2013) Nhiệt độ, pH, độ ẩm dung trọng đất ảnh hưởng đến lượng carbon tích lũy đất thơng qua việc chi phối hoạt động sống vi sinh vật phân hủy Các vi sinh vật có ngưỡng sống định, nhiệt độ, pH thấp hay cao ức chế hoạt động chúng (Mitsch et al., 2013) Độ ẩm dung trọng đất ảnh hưởng đến thống khí đất Khi đất bị ngập hay đất bị nén chặt (dung trọng cao) làm giảm lượng oxygen đất, ức chế hoạt động vi khuẩn phân hủy hiếu khí (Bridgham et al., 1998) Ngoài ra, lượng vật chất hữu bổ sung cho đất ảnh hưởng đến khả phân hủy vi sinh vật (Heal et al., 1997) Tại trảng cỏ ngập nước theo mùa, nguồn vật chất chủ yếu từ thực vật chết thay đổi mùa chế độ ngập nước (Mitsch et al., 2013) Sự thất CO2 thơng qua q trình hơ hấp phân hủy hữu có ảnh hưởng đến lượng carbon tích lũy đất (Batson et al., 2015) Trong số báo cáo trước Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát thuộc tỉnh Tây Ninh, nơi có diện tích đất ngập nước lớn, đề cập đến tình trạng khơ trảng ngập nước theo mùa (Tran, 2005; Ly, 2005; Pham, 2018), ảnh hưởng đến chức lưu trữ carbon vùng đất ngập nước nguy biến bể chứa carbon thành nguồn phát thải carbon cao Tuy nhiên nay, vấn đề chưa xem xét tới Nghiên cứu thực với mục tiêu đánh giá khả tích lũy carbon đất trảng Tà Nốt, Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát ảnh hưởng yếu tố môi trường Nghiên cứu giải đáp câu hỏi: (1) Lượng carbon đất có thay đổi theo mùa hay khơng? (2) Những yếu tố mơi trường có ảnh hưởng lên lượng carbon tích lũy đất trảng Tà Nốt Đây nghiên cứu xác định khả tích lũy carbon ảnh hưởng yếu tố mơi trường trảng cỏ ngập nước theo mùa nói chung Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát nói riêng Nghiên cứu cung cấp số liệu thực tiễn nhằm phản ánh khả tích lũy carbon trảng Tà Nốt, làm sở 1654 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Lê Thị Son tgk cho định quản lí, bảo tồn đất ngập nước Ban Quản lí Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát đạt hiệu Khu vực nghiên cứu Vườn quốc gia Lò Gò – Xa Mát thuộc huyện Tân Biên, tỉnh Tây Ninh (11°02'– 11°47' N, 105°57' – 106 °04' E) có hệ thống đất ngập nước bảo tồn rộng lớn với diện tích 4000 ha, bao gồm nhiều kiểu phụ đầm lầy, rừng đất ngập nước, trảng cỏ ngập nước theo mùa lung bàu (Tran, 2005) Các bàu trảng Vườn Quốc gia nơi lưu trú nhiều lồi chim nước, có độ đa dạng sinh học cao (Tordoff et al., 2002) Trảng Tà Nốt có diện tích 250ha, trảng có diện tích lớn Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát Đất trảng Tà Nốt có địa hình dốc nghiêng, nhẹ theo hướng Đông Nam, nơi trung gian chuyển nước từ vùng địa hình gị cao vùng trũng suối Tà Nốt Địa hình phẳng làm khả tích luỹ nước – chất hữu kém, môi trường nước tĩnh chảy chậm, nguồn cung cấp nước chủ yếu nước mưa nước chảy tràn Trảng có thời Hình Vị trị thu mẫu trảng Tà Nốt: vị trí gian ngập nước kéo dài khoảng từ đến T1, T2 T4 đại diện cho trảng cỏ; vị trí T3, tháng (trong mùa mưa) không ngập T5, T6 T7 đại diện cho trảng cỏ gỗ mùa khô Mực nước trảng có (ảnh chụp từ Google Earth - 2018) thể xuống tới -200cm vào mùa khô (Tran, 2006) Tầng đá ong xuất nông, cách mặt đất 28cm Kiểu thảm thực vật trảng cỏ (ưu mồm mốc, cỏ đưng), trảng cỏ gỗ (dầu trà beng, tràm, rừng thường xanh) Cỏ đưng (Scleria poaeformis) mọc gần loài khu vực trũng, ngập sâu trảng, xuất quanh năm Ngoài ra, mồm mốc (Ischaemum rugosum), (Eleocharis dulcis) loài thực vật phát triển ưu phát triển mạnh vào mùa khô mùa mưa Phương pháp nghiên cứu Các mẫu thu vào tháng 4/2018 tháng 9/2018, ứng với thời điểm mùa khô mùa mưa (Tran, 2006; Pham, 2018), để xem xét ảnh hưởng thay đổi điều kiện mơi trường lên khả tích lũy carbon Việc thiết lập vị trí thu mẫu dựa vào khác biệt độ cao địa hình trảng Tà Nốt với địa hình thấp dần từ trảng gỗ đến trảng cỏ ngập nước Các ô mẫu 50cm x 50cm thiết lập ngẫu nhiên sinh cảnh Vị trí T1, T2 T4 đại diện cho trảng cỏ; vị trí T3, T5, T6 T7 đại diện cho trảng cỏ gỗ Tại ô mẫu, tiến hành thu dọn tồn thảm thực vật phía mặt đất Mẫu đất tầng mặt (0-5cm) 1655 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Tập 17, Số (2020): 1653-1663 thu dao vịng có dung tích 200cm3, xác định khối lượng bảo quản lạnh 4oC túi kín đem phịng thí nghiệm để xác định hàm lượng trữ lượng carbon (General Department of Forestry, 2012) 3.1 Phương pháp xác định nhiệt độ, pH, độ ẩm Nhiệt độ pH đất đo trực tiếp thực địa máy đo pH nhiệt độ đất HI99121 – Hanna Độ ẩm đất dung trọng đất phân tích mẫu đất đưa phịng thí nghiệm Mẫu đất sau đồng cho vào đĩa petri, sau đem sấy khơ 70oC đến trọng lượng khơng đổi Độ ẩm (%) tính theo cơng thức sau: A = [(P2 – P3)/(P2 – P1)]x100 Trong đó: P1 khối lượng đĩa petri (g); P2 khối lượng đĩa có mẫu trước sấy (g); P3 khối lượng đĩa có mẫu sau sấy (g) Dung trọng trầm tích khối lượng (g) đơn vị thể tích đất (cm3) trạng thái tự nhiên (có khe hở) sau sấy khơ kiệt, sử dụng việc tính tốn trữ lượng carbon tích lũy đất Dung xác định theo cơng thức: W = m1  m0 V Trong đó: W dung trọng ẩm trầm tích (g/cm3 t/m3); m1 khối lượng dao vịng chứa trầm tích (g);m0 khối lượng dao vòng (g); V thể tích dao vịng (cm3) Dung trọng khơ trầm tích (K):  ¦W K =  0,01.W Trong đó: K dung trọng khơ trầm tích (g/cm3 tấn/m3); W dung trọng ầm trầm tích (g/cm3 tấn/m3); W độ ẩm trầm tích theo % khối lượng 3.2 Phương pháp xác định hàm lượng carbon lượng carbon tích lũy Hàm lượng carbon mẫu xác định dựa sở oxy hóa chất hữu K2Cr2O7 theo phương pháp Walkley – Black Xác định lượng carbon phương pháp so màu xanh lục Cr3+ tạo thành bước sóng 625 nm Cơng thức chung để tính lượng carbon hữu tích lũy đất (SOC) sau: SOC = CF x BD x SD Trong đó: CF hàm lượng carbon trầm tích (%); BD dung trọng trầm tích (tấn/m3 g/cm3); SD độ sâu tầng đất tính tốn (cm) 3.3 Phương pháp đánh giá lượng CO2 phát thải từ đất qua hô hấp phân hủy hữu Lượng CO2 thoát từ đất đo phương pháp bẫy kiềm theo Anderson (1982) Hô hấp đất đo cách đặt ống nhựa (đường kính 90mm) thẳng đứng ép hay vỗ cho ngập sâu vào đất 10cm Bên ống nhựa có đặt lọ đựng 70ml dung dịch NaOH 0,1M, đậy kín để tồn khí CO2 hấp thụ NaOH lọ 1656 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Lê Thị Son tgk Đồng thời, chuẩn bị hộp nhựa có ống khí, chuyển toàn lượng thảm mục vào hộp nhựa Lượng CO2 từ thảm mục theo ống khí dẫn vào lọ chứa 70ml dung dịch NaOH 0,1M Ghi xác thời gian bắt đầu Sau 24 (1 ngày), thêm 5ml dung dịch BaCl2 0,5M vào lọ chứa dung dịch NaOH ủ, phản ứng tủa xảy tức thời tạo tủa màu trắng đục, cố định lượng CO2đã NaOH hấp thụ Đậy kín nắp chai chứa mẫu Ghi xác thời gian kết thúc Mẫu chuẩn độ HCl 0,1M để tính lượng NaOH dư (sử dụng thị màu phenolphtalein), từ tính lượng NaOH phản ứng Lượng Carbon hấp thụ tính theo cơng thức: (0,007 – V x 0,1) x 12 𝑚𝐶 (𝑔) = Trong đó: tỉ lệ phản ứng NaOH CO2; 0,007 số mol NaOH ban đầu (mol); V thể tích HCl 0,1M phản ứng (lít); 12 khối lượng mol C (g) Lượng C phát thải qua hô hấp đất tính theo cơng thức: mgC/m2/ngày = mC / 0,0064 Trong đó: mC lượng carbon hấp thụ; 0,0064 diện tích mặt đất khí Lượng carbon phát thải qua q trình phân hủy tính theo cơng thức: mgC/m2/ngày = mC /mTM/ 0,16 Trong đó, mC lượng carbon hấp thụ; mTM khối lượng khơ thảm mục 0,16m2 diện tích mặt đất 3.4 Phương pháp xử lí số liệu Sử dụng phần mềm Microsoft Excel 2013 để tính tốn dung trọng đất, hàm lượng carbon, lượng carbon tích lũy đất, lượng CO2 phát thải từ hô hấp phân hủy hữu Phần mềm Statgraphics Centurion XV dùng để: so sánh lượng carbon tích lũy hai mùa, ảnh hưởng yếu tố môi trường lên lượng carbon tích lũy phân tích ttest với mức ý nghĩa lớn 95% (P < 0,05) Trong trường hợp biến mơi trường khơng có khác biệt hai mùa, ảnh hưởng ngập nước lên yếu tố mơi trường phân tích dựa số liệu tổng hợp hai mùa Kết thảo luận 4.1 Điều kiện môi trường đất Các giá trị môi trường theo mùa trảng Tà Nốt trình bày Bảng Vào mùa khơ, nhiệt độ đất cao, độ ẩm thấp so với mùa mưa, cho thấy có thay đổi theo mùa khơng đáng kể (P>0,05) Riêng giá trị pH đất vào mùa mưa cao nhiều so với mùa khô (P< 0,05) Sự tích tụ ion Fe3+, Al3+, Mn6+, Mn4+trong mùa khơ tượng laterite hóa làm tăng tính acid (giảm pH) đất (Pham, 2018) Đồng thời, nước mưa có lẽ rửa bớt ion khỏi vị trí nghiên cứu làm tính acid trở nên ơn hịa 1657 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Tập 17, Số (2020): 1653-1663 Bảng Điều kiện môi trường đất trảng Tà Nốt vào mùa khô mùa mưa Nhiệt độ ( C) Độ ẩm (%) pH o Mùa khô 31,5 ± 4,7 (8)ns 21,09 ± 3,99 (7)ns 4,47 ± 0,20(7) * Mùa mưa 29,7 ± 3,6 (6)ns 21,76 ± 4,45 (6)ns 5,37 ± 0,47 (6) ** Ghi chú: Trung bình (Mean) ± Độ lệch chuẩn (SD) (số mẫu (n)) Kí hiệu *, ** thể khác biệt có ý nghĩa thống kê (P