Đông Tây. Chế độ triều là nhật triều không đều, biên độ triều thấp 0,4 – 0,7m, ít tạo điều kiện cho sự phát tán của trụ mầm [18].
1.3.2. Một số tính chất của trầm tích bề mặt ảnh hưởng đến hệ sinh thái ven sông ven sông
Trầm tích bề mặt là chất vô cơ do phong hóa và xói mòn của đất đá được tích lũy nhờ dòng chảy của sông, suối hay thủy triều của biển. Đặc biệt vùng cửa sông tiếp giáp với biển, trầm tích bề mặt được bồi tụ hay xói mònbởi các tác nhân như dòng chảy ven bờ, thủy triều lên xuống của biển kết hợp thành sóng trong việc phá huỷ, tái vận chuyển và tái phân bố trầm tích. Khi triều lên thường tạo điều kiện cho sóng phá huỷ bờ đồng thời vận chuyển vật liệu ra phía ngoài và lắng đọng tạo nên trầm tích bãi triều. Sông làm nhiệm vụ mang vật liệu ra biển sau đó thuỷ triều và dòng chảy ven bờ lại làm nhiệm vụ tái vận chuyển và phân bố trầm tích. Trầm tích thường thấp trong mùa khô và cao nhất trong những tháng đầu của mùa mưa vì chịu ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy.
Độ pHlà đại lượng biểu thị độ chua của đất thể hiện qua nồng độ ion H+ và Al3+ trong dung dịch đất. pH phản ánh mức độ rửa trôi các cation kiềm cũng như mức độ tích tụ cation sắt, nhôm. Bao gồm : pHH2O (độ chua hoạt tính) biểu thị nồng độ ion H+ tự do trong dung dịch đất và pHKCl (độ chua trao đổi) do ion H+, Al3+ từ đất tách ra dung dịch khi cho trao đổi với muối trung tính KCl và ion H+ tự do có sẵn vì thế đối với đất chua pHKCl < pHH2O . pH hay độ chua của đất ảnh hưởng đến khả năng trao đổi của các nguyên tố và quá trình hút chất dinh dưỡng của cây. Nhờ có tính đệm mà độ pH của đất ít bị biến đổi tạo điều kiện ổn định môi trường có lợi cho sinh trưởng phát triển của cây và vi sinh vật đất. Tính đệm
là khả năng chống lại sự thay đổi pH của đất. Tính đệm phụ thuộc vào nhiều tính chất đất trong đó đất càng nhiều chất hữu cơ (mùn) thì tính đệm càng cao. Sự khử sunfat trong điều kiện kị khí hay sự phân hủy chất hữu cơ sẽ giải phóng acid làm cho độ chua của đất tăng lên [54], [13].
- Độ chua của đất dựa vào pHH2O được phân cấp như sau [13]: 4,6 – 5,5: Đất chua vừa
5,6 – 6,5: Đất chua ít 6,6 – 7,5: Đất trung tính 7,6 – 8,0: Đất kiềm yếu 8,1 – 8,5: Đất kiềm vừa
- Độ chua của đất dựa vào pHKCl được phân cấp như sau [6]: 4,6 – 5,5: Đất chua vừa
5,6 – 6,5: Đất chua ít 6,6 – 7,5: Đất trung tính 7,6 – 8,0: Đất kiềm yếu 8,1 – 8,5: Đất kiềm vừa
Phần lớn cây trồng sinh trưởng tốt trong khoảng pH đất từ 6,0 – 7,5 [6].
Độ dẫn điện (EC) phản ánh nồng độ muối hòa tan trong dung dịch từ đó cho biết độ mặn của đất. EC càng cao chứng tỏ độ mặn của đất và nước càng cao. Thành phần và nồng độ các muối tan có thể thay đổi do bón phân, do độ ẩm của đất, sự hút chất dinh dưỡng của vi sinh vật, sự rửa trôi, tương tác giữa dung dịch đất với phần rắn của đất, phản ứng trao đổi giữa dung dịch đất và keo đất. Phản ứng dung dịch đất làm thay đổi pH ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật và đặc tính lí hóa của đất. Khi độ mặn cao làm thay đổi tính chất của đất, cây khó hấp thụ chất dinh dưỡng. Độ mặn đất thay đổi kéo theo hoạt động của vi sinh vật thay đổi và thay đổi đặc tính lí hóa của đất. Độ mặn đất tăng làm hàm lượng sunfat tăng [30].
Để phân cấp độ mặn cũng như mức ảnh hưởng đến thực vật người ta dựa ECse (mS/cm) đối với trầm tích với thang đánh giá sau [71]:
1,5 – 2 : Mặn ít (Cây ít chịu ảnh hưởng) 2 – 6: Mặn vừa (Cây chịu ảnh hưởng nhiều) 6 – 15: Mặn nặng (Cây chịu mặn mới phát triển)
>15: Mặn cực nặng (Rất ít cây chịu mặn phát triển được)
Dung trọng là trọng lượng khô kiệt của một đơn vị diện tích đất ở trạng thái tự nhiên (kể cả khe hở). Dung trọng được sử dụng trong việc tính độ xốp của đất, tính trữ lượng các chất dinh dưỡng hay trữ lượng nước trong đất,… từ đó ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ thực vật. Đất càng nhiều chất hữu cơ, tơi xốp thường có dung trọng nhỏ và ngược lại đất nghèo chất dinh dưỡng, ít tơi xốp dung trọng cao. Dung trọng của đất phụ thuộc vào độ hổng và số lượng chất hữu cơ là yếu tố vât lí của đất ảnh hưởng đến sự trao đổi nước trong đât, sự nảy mầm của hạt, diện tích gốc rễ; dùng dung trong để tính độ xốp, trữ lượng các chất mùn và nước ở trong đất. Dung trọng của rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng thường thấp nhất <1g/cm3 [26]. Theo thang đánh giá của Katrinski đất có dung trọng <1g/cm3 là đất giàu chất hữu cơ. Giá trị dung trọng tỉ lệ thuận với đất sét. Chất hữu cơ là một nguồn cung cấp chất dinh dưỡng quan trọng cho cây trồng. Nitơ, phốt pho và lưu huỳnh được coi là các chất dinh dưỡng đa lượng, các chất dinh dưỡng cần thiết là sắt, mangan, kẽm, đồng, bo, molybden và clo.
Chất hữu cơ giữ nước trong đất ngăn chặn xói mòn đất, tăng độ ẩm và kết cấu tốt giúp thực vật phát triển tốt. Chất hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ tàn tích sinh vật, bao gồm xác thực vật, động vật, vi sinh vật đất (trong đó xác thực vật chiếm tới 4/5 tổng số chất hữu cơ của đất) và từ các sản phẩm phân giải và tổng hợp được của vi sinh vật. Chất hữu cơ của đất là chỉ tiêu số một về độ phì vì thế ảnh hưởng đến nhiều tính chất đất: khả năng cung cấp chất dinh dưỡng, khả năng hấp thụ, giữ nhiệt và kích thích sinh trưởng cây trồng.
Hàm lượng chất hữu cơ trong đất ảnh hưởng đến sự phát triển của RNM [12]:
+ Đất có hàm lượng chất hữu cơ từ 2 – 8% rất thích hợp với RNM. + Đất có hàm lượng chất hữu cơ từ 8 – 15% thích hợp với RNM.
+ Đất có hàm lượng chất hữu cơ < 2% hoặc > 15% ít thích hợp với RNM. RNM ven biển trao đổi lượng chất hữu cơ với biển và các vùng lân cận. Thời gian phân hủy vật chất hữu cơ từ vật rụng ở hệ sinh thái RNM phụ thuộc vào cấp độ, tần số ngập do thủy triều, oxi, nhiệt độ và loại cây RNM [38].
Sản phẩm chính của sự khử ở bề mặt lớp trầm tích là H2S (hydro sulfide) làm cho đất vùng đầm lầy nước lợ có mùi hắc. Phần lớn các chất oxy hóa vùng cửa sông là sulphate (SO42-) bị khử thành sulfide (S2-). Một số sulfide có thể bị giữ lại trong lớp trầm tích do sự kết tủa với ion kim loại như sắt. Hầu hết phần còn lại hòa tan và phân tán vào những tầng hiếu khí trên mặt. Ở đây quá trình oxy hóa lại xảy ra tức khắc trở lại SO42- một cách tự phát (không có trung gian sinh học), hoặc qua sự xúc tác của vi khuẩn hóa tự dưỡng hay quang tự dưỡng (photo-autotrophic bacteria). Một tỉ lệ của pyrite (FeS2) hình thành trong quá trình tích tụ sẽ bị oxy hóa trở lại thành SO42-.
Môi trường giàu vật chất hữu cơ sẽ phân huỷ và giải phóng H2S tiếp theo là thành tạo pyrit. RNM chứa hàm lượng lưu huỳnh vô cơ ở mức độ cao dưới dạng chủ yếu là pyrit và lưu huỳnh nguyên tố (S) và chỉ một lượng không đáng kể các monosulfua sắt (FeS). Lưu huỳnh được tích lũy trong trầm tích liên quan đến giảm sunfat và oxy hóa các hợp chất lưu huỳnh. Vào mùa mưa, đất ngập nước môi trường yếm khí và quá trình khử xảy ra làm sunfat giảm, chất hữu cơ nhiều và ngược lại vào mùa khô. Rễ cây tiết oxy giúp làm suy giảm hàm lượng chất hữu cơ và axit hóa trầm tích [52]. Khử sunfat là cơ chế diễn ra sự oxy hóa chất hữu cơ, trầm tích giàu hữu cơ có thể khiến bị pH tăng do giải phóng ion sắt kết hợp phân giải sunfide tạo sắt pyrite [59].
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
2.1.1. Thời gian nghiên cứu
Từ tháng 3/2017 – 11/2017 với 2 đợt thực địa vào ngày 8-9 /4/2017 để thu thập các số liệu đại diện cho mùa khô và một lần vào ngày 22-23/6/2017 đại diện cho mùa mưa. Các đợt thực địa được thực hiện dựa theo bảng triều của khu vực để có thể thuận tiện trong di chuyển và thu được mẫu nước lỗ rỗng, mẫu trầm tích khi thủy triều thấp, mỗi đợt thực địa kéo dài 2 ngày.
2.1.2. Địa điểm nghiên cứu
Dựa theo theo bản đồ Google Earth kết hợp với khảo sát thực địa, chúng tôi xác định 5 vị trí khảo sát dọc theo sông Cửa Tiểu thuộc tỉnh Tiền Giang với tổng chiều dài khoảng 30 km tính từ cửa biển đi vào theo thượng nguồn (Hình 2.1).
Hình 2.1. Sơ đồ các vị trí nghiên cứu [70]
Dựa vào thông số độ mặn trong các báo cáo về tình hình khí tượng thủy văn (Trạm Vàm Kênh và Trạm Hòa Bình) của khu vực nghiên cứu, kết hợp với tiêu chuẩn phân vùng đất ngập nước ven biển [29], có thể phân chia 5 vị trí khảo sát thuộc các vùng như sau:
+ Vùng mặn vừa (mesohaline): vị trí S3 và S4, cách vùng mặn nhiều từ 5 – 8 km.
+ Vùng mặn ít (oligohaline): vị trí S5, phía thượng nguồn cách cửa biển khoảng 30km.
Tại mỗi vị trí khảo sát nước mặt, chúng tôi lựa chọn thêm 3 ô mẫu tiêu chuẩn (10m x 10m) để khảo sát tính chất hóa lí của nước lỗ rỗng và trầm tích bề mặt. Ở các vị trí S1, S2, S3, các ô mẫu được bố trí thẳng góc với hướng dòng chảy. Ở các vị trí S4 và S5, các ô mẫu có hướng song song với dòng chảy. Sự lựa chọn các ô mẫu tiêu chuẩn này dựa trên thực tế về chiều rộng đai thực vật còn hiện diện và một số tính chất có liên quan đến nhóm thực vật ưu thế cũng như độ cao tương đối của bề mặt thể nền mà trong các nghiên cứu tiến hành trước về thực vật đã được ghi nhận tại các vị trí này (Bảng 2.1).
Bảng 2.1. Đặc điểm của các ô mẫu tiêu chuẩn trong mỗi vị trí nghiên cứu [4], [11]. Vị trí Tọa độ Ô mẫu E (cm) Phân vùng Thực vật ưu thế Thủy chế và thể nền S1 10°15'30.62"N 106°44'57.38"E (Bờ phía Nam của cửa sông Cửa Tiểu) S1.1 39 Thấp Bần chua (Sonneratia caseolaris) Ngập triều, gần cửa sông nhất, sát bờ sông. Sét mềm, đi lún 20 – 25cm, nhiều rễ cây S1.2 78 Trung bình Bần chua, Mấm trắng (Avicennia alba), Trang (Kandelia candel); Dừa lá (Nypa fruticans) Ngập triều, cách bờ sông 50m, sét, đi lún 10–15cm, ít rễ cây S1.3 115 Cao Bần chua, Mấm trắng, Trang, Dừa lá.
Ngập triều; gần khu dân cư, cách bờ 150m, Sét, đi lún 10–15cm, ít rễ cây S2 10°15'58.74"N 106°45'21.78"E (Bờ phía Bắc của cửa sông Cửa Tiểu)
S2.1 30 Thấp Bần chua, nhiều cây con, cao 0.5 – 2m Ngập triều, gần cửa sông, sát bờ sông, Sét mềm, đi lún 30– 40cm, nhiều rễ cây S2.2 55 Trung bình
Bần chua, nhiều cây trưởng thành, cao 10 – 15 m. Ngập triều, giữa lát cát, cách bờ 50m, đi lún 20 – 15cm, nhiều rễ cây S2.3 115 Cao Bần chua, Mấm trắng. Có một số cây già cỗi
Ngập triều; sát đê sông, cách bờ 100m, đi lún 10– 15cm, ít rễ cây S3 10°16'30.13"N 106°44'0.61"E (Gần trạm Vàm Kênh, cách 3 km từ cửa sông) S3.1 36 Thấp Bần chua, cao 10 – 15 m Ngập triều, gần cửa sông, sát bờ, sét mềm S3.2 96 Trung bình Bần chua, Mấm trắng, Trang. Ngập triều, cách bờ 50m, đi lún 10–15cm S3.3 106 Cao Bần chua, Mấm trắng, Trang, Dừa lá. Ngập triều, cách bờ 100 m, đi lún 10–15cm S4 10°16'23.44"N 106°42'29.52"E S4.1 145 Cao Chà là biển (Phoenix paludosa)
Hiếm khi ngập triều, thể nền cứng, vùng bờ bị xói lở nhiều 10°17'26.98N 106°41'5.61E S4.2 87 Trung bình Bần chua trưởng thành Ngập triều, sát bờ, thể nền mềm, nhiều rễ cây 10°17'18.17"N 106°41'13.86"E S4.3 85 Trung bình Bần chua trưởng thành Ngập triều; sát bờ, thể nền mềm, nhiều rễ cây S5 10°18'5.70"N 106°31'39.94"E S5.1 95 Trung bình Bần chua, Dừa lá Ngập triều; sát bờ, sét mềm, nhiều rễ cây 10°18'9.24N 106°31'20.88"E S5.2 93 Trung bình Bần chua, Dừa lá Ngập triều; gần bờ, sét mềm, nhiều rễ cây 10°18'20.74"N 106°29'37.93"E S5.3 115 Cao
Dừa lá, có nhiều cây con
Ngập triều, thể nền bùn sét mềm, lún 20-30cm, ngọt hóa vào mùa mưa
E : Độ cao tương đối so với mực nước biển trung bình, đo khi thủy triều thấp, sử dụng phương pháp cân bằng mực nước
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Thu mẫu nước mặt, nước lỗ rỗng và trầm tích bề mặt
- Tiến hành thu mẫu nước mặt, nước lỗ rỗng, trầm tích bề mặt (0 – 5cm) tại các vị trí nghiên cứu khi thủy triều thấp. Mẫu thu nước mặt được thu ở giữa dòng, cách bề mặt 50cm (TCVN 6663-6:2008). Mẫu nước mặt được đựng trong chai nhựa loại 500mL. Mẫu nước lỗ rỗng được thu ngẫu nhiên (tránh những chỗ có hang cua còng hay rễ cây) bằng cách đào một lỗ sâu 10 - 15cm [27], chờ 20 - 30 phút rồi thu mẫu nước thấm vào lỗ đã đào. 3 mẫu nước lỗ rỗng/ô mẫu đã được thu thập thu thập cùng lúc với thu mẫu trầm tích. Mẫu trầm tích lấy từ 0 - 5cm [28], bằng ống nhựa PVC (đường kính 9cm, cao 5cm) cắm vào bề mặt đất, sau đó dùng dao inox đào xung quanh để thu hồi lõi trầm tích bề mặt. 3 mẫu phụ/ô mẫu tiêu chuẩn được thu thập. Mẫu trầm tích sau đó được đựng trong túi nylon có ghi sẵn kí hiệu mẫu và bảo quản trong thùng xốp cho đến khi phân tích tại phòng thí nghiệm của Khoa Sư phạm Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Sài Gòn.
- Vì lí do khách quan nên các mẫu nước lỗ rỗng của vị trí S4 không được thu thập. Ô mẫu S4.1 do có cao độ khá cao, ít bị ngập, thực vật ưu thế là Chà là biển nên không thể thu mẫu nước lỗ rỗng theo phương pháp đã dùng trong nghiên cứu này. Các ô mẫu S4.2 và S4.3 bị thất lạc do hoạt động cải tạo và mở rộng nuôi trồng thủy sản của các hộ dân sinh sống xung quanh nên không có mẫu nước lỗ rỗng và mẫu trầm tích.
2.2.2. Phân tích các đặc điểm lí hóa của nước mặt, nước lỗ rỗng và trầm tích bề mặt tích bề mặt
- Đối với nước mặt và nước lỗ rỗng:
Độ mặn (g/L) được đo bằng máy đo khúc xạ kế (HANA instruments). pH được xác định bằng cách sử dụng một máy đo độ pH EcoTest cầm tay với dung dịch chuẩn 4 và 7 (HANA instruments). Độ dẫn điện (EC) của nước được xác định máy đo độ dẫn điện cầm tay (MW302, Milwaukee) với độ bù nhiệt tự động. Tuy bị phụ thuộc vào tính chất về thời gian và ảnh hưởng của thủy triều, nhưng hầu hết
các phép đo này đều thực hiện tại thực địa và được kiểm tra lại một lần nữa trong phòng thí nghiệm.
- Đối với trầm tích bề mặt:
Mẫu trầm tích được cân bằng cân phân tích trước được sấy khô ở nhiệt độ 105°C trong 3 ngày [19]cho đến khi đạt trạng thái khô kiệt, để nguội trong bình hút ẩm ít nhất 45 phút. Mẫu trầm tích sau khi sấy được giã bằng cối và chày sứ, cho qua rây 1mm để loại bỏ sỏi, rễ cây hay xác bã hữu cơ. Ba mẫu phụ sau khi qua rây (20g) của một ô mẫu được trộn đều thành 1 mẫu hỗn hợp đại điện cho ô mẫu tương ứng. Các mẫu sau khi trộn chung được bảo quản trong túi vuốt mép có ghi sẵn kí hiệu. Tổng cộng có 13 mẫu (3 mẫu/vị trí, ngoại trừ vị trí S4 chỉ có 1 một) đã được phân tích.
Phương pháp xác định pHH2O, pHKCl và độ dẫn điện (ECse)
pHH2O được xác định bằng cách cân 20g trầm tích khô. Cho vào 50 ml nước cất (pHH2O) và KCl 1M (pHKCl). Lắc trong 30 phút rồi để yên 2h và đo pH bằng máy pH – 62K. Có thể thay đổi khối lượng trầm tích và thể tích nước nhưng phải đảm bảo tỷ lệ 1: 2,5 [49]. Độ dẫn điện (EC1:5) được xác định bằng cách cân 20g trầm tích trên cho vào 100ml nước cất đảm bảo tỉ lệ 1:5 lắc trong 2h và để yên 30