4.1 Nghiên cứu các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phân bố của rừng ngập mặn tại Cồn Trong Ông Trang
4.1.1 Kết quả nghiên cứu các yếu tố môi trường
Độ ngập triều tại các khu vực nghiên cứu ở Cồn Trong Ông Trang được tính toán thông qua các số đo cao trình đất tại các khu vực nghiên cứu lúc triều cao nhất và các số đo mức giai đoạn triều tại trạm Năm Căn (Trung tâm khí tượng thủy văn Cà Mau) trong một năm (được minh họa ở Bảng 4.1).
Khu vực nghiên cứu có số ngày và số lần ngập triều trong năm cao từ tháng 10 đến tháng 12. Khu vực cuối cồn có số ngày ngập triều bình quân/tháng là 28 ngày (334 ngày/năm) và số lần ngập triều bình quân/tháng là 42 lần (502 lần/năm). Khu vực đầu cồn có số ngày ngập triều bình quân/tháng chỉ còn 6 ngày (72 ngày/năm) và số lần ngập triều bình quân/tháng chỉ còn 6 lần (73 lần/năm). Khu vực giữa cồn có số ngày và số lần ngập triều trung gian giữa hai khu vực nghiên cứu trên với số ngày ngập triều bình quân/tháng là 13 ngày (153 ngày/năm) và số lần ngập triều bình quân/tháng là 16 lần (189 lần/năm).
Bảng 4.1: Tần số ngập triều hàng tháng (5/2011- 4/2012) của 3 khu vực Tháng
Cuối cồn Giữa cồn Đầu cồn
Số ngày ngập
Số lần ngập
Số ngày ngập
Số lần ngập
Số ngày ngập
Số lần ngập
1/2012 28 45 21 24 9 9
2/2012 28 45 20 23 5 5
3/2012 29 53 14 19 6 6
4/2012 28 39 7 8 2 2
5/2011 27 32 0 0 0 0
6/2011 23 28 1 1 0 0
7/2011 24 27 0 0 0 0
8/2011 31 42 4 4 0 0
9/2011 27 35 8 8 1 1
10/2011 31 52 23 25 9 9
11/2011 29 52 27 37 19 19
12/2011 29 52 28 40 21 22
Trung bình/năm 334 502 153 189 72 73
Trung bình/tháng 28 42 13 16 6 6
Theo cách phân chia cấp độ ngập triều của Watson (1928). Độ ngập triều ở khu vực cuối cồn thuộc cấp 2 (Đất ngập triều trung bình thấp), chế độ ngập triều ở khu vực giữa cồn và đầu cồn thuộc cấp 4 (đất ngập bởi triều cường).
67
Cao trình đất khác biệt giữa 3 khu vực nghiên cứu, kết quả đo đạc được thể hiện ở Bảng 4.2. Sự khác biệt về cao trình được giải thích do địa hình của Cồn Trong Ông Trang giảm dần từ khu vực đầu cồn đến khu vực cuối cồn. Nếu lấy khu vực nghiên cứu cuối cồn làm chuẩn, khu vực giữa cồn có cao trình là 25,9 cm và khu vực đầu cồn có cao trình là 46,7 cm. Khu vực cuối cồn có cao trình đất thấp hơn so với khu vực giữa cồn và đầu cồn.
Bảng 4.2: Cao trình đất ở các khu vực nghiên cứu Khu vực
nghiên cứu
Cao trình (lúc triều cao nhất) (cm)
Cao trình (lấy khu vực Mấm làm chuẩn) (cm)
Đầu cồn -7,1±1,3a 46,7
Giữa cồn -27,9±0,9b 25,9
Cuối cồn -53,8±0,7c 0
Ghi chú: Trong cùng một hàng, có ít nhất một ký tự giống nhau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5% theo kiểm định Duncan.
4.1.1.2 pH đất
Giá trị pH đất bị ảnh hưởng đáng kể bởi mùa vụ được trình bảy trong Bảng 4.3. Ảnh hưởng của mùa trên độ pH đất là khác nhau ở 3 khu vực. Tại khu vực đầu cồn pH thấp hơn đáng kể trong mùa khô so với mùa mưa. Khác biệt này ở mức ý nghĩa (P<0,01). pH ở khu vực đầu cồn vào mùa mưa cao hơn mùa khô và có ý nghĩa về mặt thống kê (P<0,05). Nguyên nhân là do vào mùa khô có số lần ngập triều thấp, đất khô và thoáng khí hơn nên quá trình ôxy hóa diễn ra mạnh hơn quá trình khử, làm cho giá trị pH có xu thế giảm thấp hơn vào mùa khô. Kết quả này tương tự với kết quả của Lê Tấn Lợi (2011): Trong mùa khô, đất nhận được nhiều oxy làm tăng quá trình oxy hóa dẫn đến pH thấp hơn. Trong mùa mưa, pH được pha loãng bởi lượng mưa và dòng chảy bề mặt dẫn đến pH cao hơn. Kết quả này cho thấy pH đất của khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng theo mùa.
Bảng 4.3: Giá trị pH ở các khu vực nghiên cứu
Mùa Khu vực cuối cồn Khu vực giữa cồn Khu vực đầu cồn
Mùa mưa 7,38±0,1Aa 7,27±0,08Ab 7,1±0,19Ac
Mùa khô 7,05±0,1Ba 6,88±0,11Bb 6,62±0,16Bc
Ghi chú: Trong một hàng có ít nhất một chữ cái (a,b,c) giống nhau thì không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% qua kiểm định Duncan.
Trong cùng một cột có ít nhất một chữ cái (A,B) giống nhau thì không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% qua kiểm định Duncan.
Giá trị pH đất cũng bị ảnh hưởng bởi yếu tố khu vực. Giá trị pH tại 3 khu vực được mô tả trong Bảng 4.3 là có khác biệt. Tại khu vực đầu cồn pH có giá trị nhỏ hơn đáng kể so với khu vực giữa và cuối cồn, sự khác biệt này có ý nghĩa
68
thống kê (P<0,01). Giá trị pH trung bình trong đất tại các khu vực nghiên cứu có xu hướng giảm dần từ khu vực cuối cồn đến khu vực đầu cồn. Nguyên nhân là do số lần ngập triều giảm dần từ khu vực cuối cồn đến khu vực đầu cồn.
Trương Thị Nga (2010) cho rằng điều kiện ngập triều là nguyên nhân trực tiếp làm thay đổi độ pH của đất. Điều kiện ngập triều thường xuyên, sự xâm nhập của nước biển trong đất tạo ra tính đệm cao cho đất và vì vậy, giá trị pH đất ở khu vực ngập triều thường xuyên cao hơn khu vực còn lại. Ngoài ra còn do hoạt động đào hang của các loài Ba khía tạo điều kiện cho oxy không khí khuếch tán vào đất, do đó quá trình oxy hóa đất phèn tiềm tàng tăng dẫn đến pH đất thấp hơn.
Hình 4.1: Giá trị pH đất trung bình tại 3 khu vực nghiên cứu
Ghi chú: Trong cùng một cột, có ít nhất một ký tự giống nhau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5% theo kiểm định Duncan.
Theo kết quả phân tích thống kê, pH đất ở các khu vực vào mùa khô thấp hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê (P<0,01) so với mùa mưa. Nguyên nhân là do đợt thu mẫu vào mùa khô có số lần ngập triều thấp, đất khô và thoáng khí hơn nên quá trình ôxy hóa diễn ra mạnh hơn quá trình khử. Điều này làm cho giá trị pH có xu thế giảm thấp hơn vào mùa khô. Kết quả này cho thấy pH đất của khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng theo mùa.
4.1.1.3 Eh đất
Kết quả ở Bảng 4.4 cho thấy giá trị Eh tại các khu vực nghiên cứu đều có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (P<0,05) giữa mùa mưa và mùa khô. Giá trị Eh trung bình vào mùa mưa cao nhất ở khu vực đầu cồn với giá trị ghi nhận là
a
a a
a
a
a a
b
c
5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6
Khu vực cuối cồn Khu vực giữa cồn Khu vực đầu cồn
Giá trị pH
Mùa mưa Mùa khô Trung bình
69
60±11 mV, tiếp đến là ở khu vực giữa cồn ghi nhận là -143±24 mV và thấp nhấp ở khu vực cuối cồn với giá trị là -176±25 mV.
Tương tự, giá trị Eh trung bình vào mùa khô cao nhất ở khu vực đầu cồn với giá trị là 79±12 mV, tiếp đến là ở khu vực giữa cồn với giá trị là -125±28 mV và thấp nhất ở khu vực cuối cồn với giá trị là -161±23 mV.
Khu vực cuối cồn có giá trị Eh đất thấp hơn so với khu vực giữa cồn và khu vực đầu cồn. Đồng thời khu vực cuối cồn có cao trình đất thấp và số lần ngập triều nhiều hơn 2 khu vực còn lại, làm cho hàm lượng oxy trong đất thấp nên quá trình khử chiếm ưu thế, dẫn đến giá trị Eh đất tại khu vực cuối cồn thấp.
Cho thấy giá trị Eh đất bị ảnh hưởng bởi chế độ ngập triều, kết quả này cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của Lê Huy Bá (2003), kết quả nghiên cứu của Phùng Thị Bích Lam (2006) ở rừng ngập mặn ở huyện Hòn Đất, tỉnh Kiên Giang cũng cho kết quả tương tự.
Bảng 4.4: Eh đất (mV) ở các khu vực nghiên cứu
Mùa Khu vực cuối cồn Khu vực giữa cồn Khu vực đầu cồn
Mùa mưa -176±25 -143±24 60±11
Mùa khô -161±23 -125±28 79±12
Độ sâu ngập lớn và thời gian ngập dài làm cho oxy không khí khó khuếch tán vào đất, thiếu oxy nên quá trình khử các chất hữu cơ chiếm ưu thế dẫn đến giá trị Eh ở khu vực cuối cồn và giữa cồn mang giá trị âm. Đồng thời hàm lượng NH4+ ở hai khu vực nghiên cứu này ưu thế hơn so với ở khu vực đầu cồn. Kết quả trình bày ở Bảng 4.5 cho thấy hàm lượng N-NH4+ vào mùa khô ở khu vực cuối cồn là 10,74±3,08 mg/kg có giá trị cao hơn so với hàm lượng N-NH4+ ở khu vực đầu cồn là 5,65±1,46 mg/kg.
Khu vực đầu cồn thoáng khí hơn và do đó thuận lợi hơn cho hoạt động của vi khuẩn nitrate hóa so với hai khu vực nghiên cứu còn lại (Võ Thị Gương, 2004). Vì thế, thời gian của quá trình nitrate hóa ở khu vực đầu cồn cao hơn và lượng NO3- được phóng thích vào trong đất rừng sẽ nhiều hơn. Hàm lượng N-NO3- ở khu vực đầu cồn là 1,37±0,15 mg/kg vào mùa mưa và 0,48±0,14 mg/kg vào mùa khô cao hơn so với khu vực giữa cồn với giá trị vào mùa mưa là 1,03±0,29 mg/kg và vào mùa khô là 0,19±0,10 mg/kg và thấp nhất ở khu vực cuối cồn với giá trị vào mùa mưa là 0,88±0,25 mg/kg và vào mùa khô là 0,11±0,06 mg/kg (Hình 4.3).
Giá trị Eh trung bình giữa mùa mưa và mùa khô tại khu vực cuối cồn và giữa cồn không khác biệt có ý nghĩa thống kê (P>0,05). Trong khi đó, giá trị Eh tại khu vực đầu cồn lại có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (P<0,05) giữa mùa
70
mưa và mùa khô. Khảo sát thực tế cho thấy nền đất ở khu vực cuối cồn và giữa cồn luôn mềm, nhão ở cả mùa mưa và mùa khô. Trong khi đó, nền đất ở khu vực đầu cồn mềm vào mùa mưa do có nước mưa và ngập triều thường xuyên nhưng lại khô cứng và thoáng khí hơn vào mùa khô do vào mùa khô nền đất ít được làm ướt bởi nước mưa và số lần ngập triều ít hơn. Đây là nguyên nhân làm cho giá trị Eh có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở khu vực đầu cồn giữa mùa mưa và mùa khô. Tóm lại, giá trị Eh và cao trình ở các khu vực nghiên cứu cho thấy hàm lượng N-NH4+ chiếm ưu thế hơn so với hàm lượng N-NO3- ở cuối cồn vào cả mùa mưa và mùa khô (Reef et al.,2010). Kết quả ở Bảng 4.5 và Hình 4.3 cho thấy hàm lượng N-NH4+ so với hàm lượng N-NO3- trong đất ở khu vực cuối cồn cao hơn gấp 15 lần vào mùa mưa và cao gấp 98 lần vào mùa khô; ở khu vực giữa cồn cao gấp 26 lần vào mùa mưa và 60 lần vào mùa khô. Tại khu vực đầu cồn, số liệu ước tính cao hơn 12 lần vào mùa mưa và mùa khô.
4.1.1.4 Hàm lượng đạm tổng trong đất
Hàm lượng đạm tổng trong đất ở 03 khu vực nghiên cứu được trình bày trong Hình 4.2.
Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng đạm tổng trong đất ở khu vực cuối cồn không khác biệt có ý nghĩa thống kê so với khu vực đầu cồn (P>0,05) nhưng lại khác biệt có ý nghĩa thống kê so với khu vực giữa cồn (P<0,05) vào cả mùa mưa và mùa khô.
Hình 4.2: Hàm lượng đạm tổng trong đất ở các khu vực nghiên cứu Ghi chú: Trong cùng một cột, có ít nhất một ký tự giống nhau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5% theo kiểm định Duncan.
Hàm lượng đạm tổng trong đất ở các khu vực nghiên cứu vào mùa mưa và mùa khô đều ở mức thấp trừ khu vực giữa cồn vào mùa mưa có hàm lượng đạm
a
b
a a
b
a a
b
a
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25
Khu vực cuối cồn Khu vực giữa cồn Khu vực đầu cồn
Hàm lượng đạm tổng (%)
Mùa mưa Mùa khô Trung bình
71
tổng trong đất đạt mức trung bình (Metson, 1961; trích dẫn bởi Ngô Ngọc Hưng, 2004). Khu vực giữa cồn có hàm lượng đạm tổng trong đất cao nhất với giá trị ghi nhận là 0,2%±0,018 vào mùa mưa và 0,18%±0,014 vào mùa khô, tiếp đến là ở khu vực cuối cồn với giá trị là 0,15%±0,009 vào mùa mưa và 0,14%±0,005 vào mùa khô và thấp nhất là ở khu vực đầu cồn với giá trị là 0,14%±0,011 vào mùa mưa và 0,14%±0,007 vào mùa khô.
Khu vực đầu cồn có số ngày và số lần ngập triều ít hơn so với khu vực cuối cồn và giữa cồn. Do đó, thời gian phân hủy vật rụng ở khu vực phân bố chủ yếu của Vẹt tách thấp hơn mặc dù lá Vẹt tách có hàm lượng đạm tổng số cao hơn so với lá Đước đôi nhưng không đáng kể (Robertson et al., 1993). Ngoài ra, do có số lần ngập triều ít nên lá cây ở khu vực đầu cồn ít được sử dụng bởi những động vật phân hủy lá của khu vực và do đó sự phân hủy vật rụng ở khu vực nghiên cứu này là chậm (Basaguren and Pozo, 1994). Mặc khác, khu vực đầu cồn có nhiều cây tái sinh hơn khu vực cuối cồn và giữa cồn nên hàm lượng đạm được cung cấp cho những cây tái sinh này nhiều hơn. Vì vậy, hàm lượng đạm tổng trong đất ở khu vực đầu cồn thấp hơn so với hai khu vực nghiên cứu còn lại.
Hàm lượng đạm tổng trong đất ở mùa mưa cao hơn mùa khô ở cả 3 khu vực, sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê ở mức (P<0,01). Hàm lượng đạm tổng số trung bình ở khu vực cuối cồn và đầu cồn thấp hơn khu vực giữa cồn, sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê ở mức (P<0,01). Hàm lượng đạm tổng trong đất vào mùa mưa so với mùa khô cao hơn gấp 1,09 lần ở khu vực cuối cồn, cao hơn 1,14 lần ở khu vực giữa cồn và 1,07 lần ở khu vực đầu cồn. Vào mùa mưa nước biển ở khu vực nghiên cứu có độ mặn thấp hơn so với mùa khô nên thời gian phân hủy của vật rụng nhanh hơn (Bùi Thị Nga và Scheffer, 2004). Ngoài ra, nền rừng vào mùa mưa có số lần ngập triều cao nên sự tiêu thụ lá của Ba khía và quá trình phân hủy của vi khuẩn nhanh hơn so với mùa khô. Đây là nguyên nhân làm cho lượng đạm trong đất ở khu vực nghiên cứu vào mùa mưa cao hơn mùa khô.
Tóm lại, qua quá trình phân hủy vật rụng ở rừng ngập mặn sẽ cung cấp lượng nitơ đáng kể cho đất rừng. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp dinh dưỡng cho cây rừng và mạng lưới thức ăn của rừng ngập mặn.
4.1.1.5 N-NH4+ trong đất
Kết quả ở Bảng 4.5 cho thấy qua hai đợt khảo sát cho thấy hàm lượng N- NH4+ trong đất vào mùa mưa ở khu vực cuối cồn là 13,18±3,92 mg/kg, ở khu vực đầu cồn là 15,86±4,77 mg/kg và ở khu vực giữa cồn là 26,80±4,79 mg/kg.
72
Bảng 4.5: Hàm lượng N-NH4+ trong đất ở các khu vực nghiên cứu
(Đơn vị: mg/kg)
Mùa Cuối cồn Giữa cồn Đầu cồn
Mùa mưa 13,18±3,92b 26,80±4,79a 15,86±4,77b
Mùa khô 10,74±3,08a 11,43±2,98a 5,65±1,46b
Ghi chú: Trong một hàng có ít nhất một chữ cái giống nhau thì không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% qua kiểm định Duncan.
Vào mùa khô, hàm lượng N-NH4+ ở khu vực giữa cồn là 11,43±2,98 mg/kg, ở khu vực cuối cồn là 10,74±3,08 mg/kg và ở khu vực đầu cồn là 5,65±1,46 mg/kg. Kết quả này cho thấy hàm lượng N-NH4+ ở các khu vực nghiên cứu vào mùa mưa và mùa khô đều ở mức nghèo (Agricultural Compendium, 1989; trích dẫn bởi Trần Văn Chính và ctv., 2010).
Hàm lượng N-NH4+ ở khu vực cuối cồn vào mùa mưa không khác biệt có ý nghĩa thống kê so với khu vực đầu cồn (P>0,05) nhưng lại khác biệt có ý nghĩa thống kê so với khu vực giữa cồn (P<0,05). Tuy nhiên, vào mùa khô, hàm lượng N-NH4+ ở khu vực cuối cồn lại không khác biệt có ý nghĩa thống kê so với khu vực giữa cồn (P>0,05) nhưng khác biệt có ý nghĩa thống kê so với khu vực đầu cồn (P<0,05).
Hàm lượng N-NH4+ ở khu vực giữa cồn cao hơn so với khu vực cuối cồn và đầu cồn là do hàm lượng đạm tổng số trong đất ở khu vực giữa cồn cao hơn.
Do đó, thông qua quá trình amôn hóa sẽ chuyển đổi nitơ hữu cơ sang dạng NH4+
ở khu vực giữa cồn nhiều hơn (Alongi et al., 1992). Ngoài ra, khu vực giữa cồn có lượng vật rụng nhiều hơn (Tomas et al., 1997) nên hàm lượng chất hữu cơ mục nát nhiều và qua quá trình cố định nitơ sinh học sẽ sinh ra NH4+ nhiều hơn so với hai khu vực nghiên cứu còn lại (Hicks and Silvester, 1985; trích dẫn bởi Purvaja et al., 2008).
73
Hình 4.3: Hàm lượng N-NH4+ trong đất ở các khu vực nghiên cứu Ghi chú: Trong cùng một cột, có ít nhất một ký tự giống nhau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5% theo kiểm định Duncan.
Vào mùa khô, hàm lượng N-NH4+ ở khu vực cuối cồn cao hơn so với khu vực đầu cồn là do hàm lượng đạm tổng trong đất ở khu vực cuối cồn cao hơn (Bảng 4.5) nên qua quá trình amôn hóa sẽ phóng thích NH4+ nhiều hơn. Ngoài ra, ở khu vực cuối cồn có độ sâu ngập lớn và thời gian ngập dài, gây khó khăn cho việc khuếch tán oxy không khí vào đất, gây thiếu oxy nên quá trình amôn hóa chiếm ưu thế hơn và làm tăng hàm lượng N-NH4+ ở khu vực nghiên cứu này.
Hàm lượng N-NH4+ giữa mùa mưa và mùa khô ở khu vực cuối cồn không khác biệt có ý nghĩa thống kê (P>0,05) nhưng lại khác biệt có ý nghĩa thống kê ở hai khu vực nghiên cứu còn lại (P<0,05). Hàm lượng đạm tổng trong đất ở các khu vực nghiên cứu vào mùa mưa cao hơn so với mùa khô, do đó, qua quá trình amôn hóa sẽ cung cấp lượng NH4+cho đất rừng vào mùa mưa nhiều hơn. Ngoài ra, thời gian cố định nitơ vào mùa mưa cao hơn so với mùa khô (Woitchik et al., 1997) nên lượng NH4+cung cấp cho đất rừng vào mùa mưa nhiều hơn. Mặc khác, vào mùa mưa giá trị Eh ở các khu vực nghiên cứu thấp hơn so với mùa khô. Điều này cho thấy hàm lượng oxy trong đất vào mùa mưa thấp hơn so với mùa khô và do đó quá trình amôn hóa sẽ xảy ra nhiều hơn và làm tăng hàm lượng NH4+ trong đất. Vì vậy, hàm lượng N-NH4+ ở các khu vực nghiên cứu vào mùa mưa cao hơn so với mùa khô. Rivera-Monroy và Twilley (1996) cũng cho rằng hàm lượng NH4+ ở đất rừng ngập mặn vào mùa mưa cao hơn nhiều so với mùa khô (P<0,05).
b
a
b
a a
b a
b
a
0 5 10 15 20 25 30 35
Khu vực cuối cồn Khu vực giữa cồn Khu vực đầucồn
Hàm lượng N-NH4 (mg/kg)
Mùa mưa Mùa khô Trung bình