Luận án Tiến sĩ Môi trường: Nghiên cứu môi trường đất, nước và đa dạng cá của các mô hình sản xuất tại U Minh Hạ tỉnh Cà Mau

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:164

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Môi trường "Nghiên cứu môi trường đất, nước và đa dạng cá của các mô hình sản xuất tại U Minh Hạ tỉnh Cà Mau" trình bày phân tích và đánh giá kỹ thuật lên liếp canh tác Tràm, Keo lai tại khu vực nghiên cứu; Đánh giá tính chất, sự biến động của môi trường đất và nước tại các mô hình khác nhau theo không gian (các mô hình và tầng phèn) và thời gian (theo mùa và cấp tuổi); Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng môi trường đất, nước và đa dạng cá tại VQG U Minh Hạ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Môi trường: Nghiên cứu môi trường đất, nước và đa dạng cá của các mô hình sản xuất tại U Minh Hạ tỉnh Cà Mau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ LÊ VĂN DŨ NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG ĐẤT, NƯỚC VÀ ĐA DẠNG CÁ CỦA CÁC MÔ HÌNH SẢN XUẤT TẠI U MINH HẠ TỈNH CÀ MAU LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ SỐ: 62 44 03 03 NĂM 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG ĐẤT, NƯỚC VÀ ĐA DẠNG CÁ CỦA CÁC MÔ HÌNH SẢN XUẤT TẠI U MINH HẠ TỈNH CÀ MAU LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ SỐ: 62 44 03 03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS. TS. TRƯƠNG HOÀNG ĐAN NĂM 2022
CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Luận án này với đề tựa là “Nghiên cứu đánh giá chất lượng đất, nước và đa dạng cá ở các mô hình sản xuất tại U Minh Hạ - tỉnh Cà Mau”, do nghiên cứu sinh Lê Văn Dũ thực hiện theo sự hướng dẫn của PGS.TS. Trương Hoàng Đan. Luận án đã báo cáo và được Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ thông qua ngày: …/…/2022. Luận án đã được chỉnh sửa theo góp ý và được Hội đồng đánh giá luận án xem lại. Thư ký Uỷ viên (ký tên) (ký tên) Uỷ viên Phản biện 3 (ký tên) (ký tên) Phản biện 2 Phản biện 1 (ký tên) (ký tên) Người hướng dẫn Chủ tịch Hội đồng (ký tên) (ký tên) I
LỜI CẢM ƠN Xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS. Trương Hoàng Đan, đã tận tình hướng dẫn về chuyên môn và đóng góp những ý kiến quý báu trong suốt quá trình thực hiện luận án. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các cán bộ Vườn quốc gia U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau. Xin cám ơn gia đình anh Nguyễn Minh Truyền đã tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án tại vùng nghiên cứu. Xin cảm ơn gia đình và đồng nghiệp đã hết lòng động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận án. Trong quá trình thực hiện luận án mặc dù đã cố gắng nhưng không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy rất mong được sự đóng góp ý kiến cũng như bổ sung của quý Thầy Cô. Tôi xin chân thành cảm ơn! II
TÓM TẮT Nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát kỹ thuật của các mô hình sản xuất Tràm tự nhiên, Tràm trồng (Melaleuca cajuputi), Keo lai (Acacia hybrid) và Lúa hai vụ tại VQG U Minh Hạ - Cà Mau; đồng thời, đánh giá tác động của các mô hình đến chất lượng môi trường đất, môi trường nước và sự đa dạng cá trong giai đoạn 2017 – 2020 và đề xuất một số giải pháp phù hợp hỗ trợ cho công tác quản lý tại đây. Nghiên cứu đã tiến hành phỏng vấn về kỹ thuật canh tác và đánh giá sự biến động môi trường đất, nước và đa dạng cá ở các cấp tuổi khác nhau trên hai tầng phèn (phèn nông và phèn sâu) vào mùa mưa (8/2018) và mùa khô (4/2019) sử dụng 6 thông số chất lượng đất và 9 thông số chất lượng nước. Các phân tích thống kê đa biến cũng đã được áp dụng nhằm đánh giá mối tương quan, sự biến đổi chất lượng nước và đất theo không gian và thời gian. Kết quả cho thấy chất lượng đất tại các mô hình Tràm tự nhiên ở mức nghèo và mức trung bình đối với Tràm trồng, Keo lai và Lúa 2 vụ. Chất lượng nước được xác định không phù hợp cho mục đích bảo tồn động thực vật thuỷ sinh. Chất lượng đất phèn nông có thành phần các chất dinh dưỡng cao hơn đất phèn sâu; trong khi đó, chất lượng nước vào mùa mưa có xu hướng ô nhiễm hơn so với mùa khô, phèn nông ô nhiễm hơn phèn sâu. Phân tích cụm và phân tích thành phần chính cho thấy sự biến động được xác định chủ yếu là các quá trình lý-hoá trong tự nhiên, yếu tố thuỷ văn và sự tác động của con người. Phân tích biệt số chỉ ra rằng sự biến động theo mùa và theo tầng được phân biệt bởi các thông số chính bao gồm pH, tỷ trọng, chất hữu cơ và TP (theo tầng), tỷ trọng và ẩm độ (theo mùa) đối với môi trường đất. Đối với môi trường nước, pH, EC, BOD, COD, N-NH₄⁺, N- NO₃ˉ va Fe³⁺ được xác định để phân biệt mùa và pH, EC, DO, COD và N-NH₄⁺ giữa hai tầng với mức độ chính xác 76,76 - 100% cho các trường hợp phân biệt. Đa dạng thành phần loài cá tại các mô hình được phát hiện giảm, thuỷ vực thuộc phèn nông đa dạng kém hơn so với phèn sâu và mô hình Tràm tự nhiên có cấu trúc thành phần loài thấp hơn Keo lai, Tràm trồng và Lúa hai vụ. Thông số pH, EC, BOD, N-NO₃ˉ, N-NH₄⁺, Fe³⁺ và Al³⁺ được xác định có ý nghĩa giải thích sự biến động cá thông qua phân tích BIO-ENV. Từ kết quả của nghiên cứu, việc hạn chế quá trình phèn hoá, xử lý chất lượng nước mặt tại khu vực Tràm trồng và Keo lai là cần thiết để đảm bảo môi trường sống và sự phát triển của cá trong các mô hình. Từ khoá: Đa dạng cá, mô hình sản xuất, môi trường đất, môi trường nước, U Minh Hạ - Cà Mau, III
ABSTRACT The study was carried out to investigate the techniques of production models (Melaleuca cajuputi, Acacia hybrid and 2-crop rice) in U Minh Ha National Park – Ca Mau, assess the impact of the models on environmental quality of soil, water and fish diversity and propose suitable solutions for management. The study conducted interviews on farming techniques and assessed the changes in soil environment, water environment and fish diversity at different age levels on two acid sulfate soil layers (shallow (S-ASS) and deep (D-ASS)) in the rainy season (August 2018) and dry season (April 2019) using six soil quality parameters and nine water quality parameters. Multivariate statistical analyses were applied to evaluate the correlation and spatial and temporal variations in the soil and water quality. The results for soil quality in the natural Melaleuca models were poor and moderate for planted Melaleuca, Acacia hybrid and 2-crop rice. The water quality was determined to be unsuitable for conservation purposes of aquatic flora and fauna. The quality of S-ASS has a higher nutrient composition than D-ASS; meanwhile, water quality in the rainy season tended to be more polluted than in the dry season, and S-ASS was more polluted than D-ASS. Cluster analysis and principal component analysis showed that the variability was mainly determined by physico- chemical processes in nature, hydrological factors and human impacts. Discriminant analysis showed that seasonal and layers variation were distinguished by the main parameters, including pH, density, organic matter and TP (by layers), density and moisture (by seasonal) for with the soil environment. For water quality, pH, EC, BOD, COD, N-NH₄⁺, N-NO₃ˉ and Fe³⁺ were detected to distinguish the seasons and pH, EC, DO, COD and N-NH₄⁺ (between the two acid sulfate soil layers) with an accuracy level of 76.76 - 100% for discriminant cases. The diversity of fish species composition in the models was found to be reduced, the water bodies of S-ASS were less diverse than those of D-ASS, and the species in natural Melaleuca model had a lower species composition than Acacia hybrid, planted Melaleuca and 2-crop rice. pH, EC, BOD, N-NO₃ˉ, N-NH₄⁺, Fe³⁺ and Al³⁺ were determined to be significant in explaining fish fluctuations through BIO-ENV analysis. From the results of the study, limiting the oxidation in the soil, treating surface water quality in the area of Melaleuca and Acacia hybrid are necessary to ensure the habitat and growth of fish in the models. Keywords: Fish diversity, soil environment, water environment, production model, U Minh Ha National park – Ca Mau IV
LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là Lê Văn Dũ, là nghiên cứu sinh ngành Môi trường đất và nước, khóa 2017 – 2020. Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi được sự hướng dẫn của PGS.TS. Trương Hoàng Đan. Các thông tin được sử dụng tham khảo trong đề tài luận án được thu thập từ các nguồn đáng tin cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và được tôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần Danh mục Tài liệu tham khảo. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án này là do chính tôi thực hiện một cách nghiêm túc, trung thực và không trùng lắp với các đề tài khác đã được công bố trước đây. Tôi xin lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này. Cần Thơ, ngày 19 tháng 9 năm 2022 Người hướng dẫn Tác giả thực hiện (ký tên) (ký tên) PGS. TS Trương Hoàng Đan Lê Văn Dũ V
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii TÓM TẮT .................................................................................................................... iii ABSTRACT ................................................................................................................. iv LỜI CAM ĐOAN ..........................................................................................................v DANH SÁCH HÌNH ......................................................................................................x DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................. xii DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. xiv CHƯƠNG 1 ....................................................................................................................1 GIỚI THIỆU ..................................................................................................................1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................. 1 1.2 Mục tiêu của đề tài ...................................................................................... 2 1.2.1 Mục tiêu tổng quát ............................................................................... 2 1.2.2 Mục tiêu cụ thể ..................................................................................... 2 1.3 Giới hạn đề tài ............................................................................................. 2 1.4 Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 2 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................... 3 1.5.1 Ý nghĩa khoa học ................................................................................. 3 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.................................................................. 3 1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................... 3 1.6.1 Đối tượng nghiên cứu........................................................................... 3 1.6.2 Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 3 1.7 Điểm mới của luận án ................................................................................. 4 1.8 Cơ sở chọn nghiên cứu ................................................................................ 4 1.9 Giả thuyết nghiên cứu ................................................................................. 5 CHƯƠNG 2 ....................................................................................................................6 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..............................................................................................6 2.1 Các chỉ tiêu lý hóa đánh giá chất lượng môi trường đất và nước ............... 6 2.1.1 Các chỉ tiêu phổ biến trong đánh giá chất lượng môi trường đất ...... 20 2.1.2 Các chỉ tiêu phổ biến trong đánh giá chất lượng nước ...................... 23 2.2 Mối quan hệ giữa các thành phần môi trường trong điều kiện đất phèn .... 6 2.2.1 Đất ........................................................................................................ 6 2.2.2 Nước ..................................................................................................... 8 2.2.3 Cá.......................................................................................................... 9 VI
2.3 Các phương pháp nâng cao trong đánh giá chất lượng môi trường và đa dạng sinh học ................................................................................................... 24 2.3.1 Ứng dụng thống kê đa biến trong đánh giá chất lượng môi trường... 24 2.3.2 Phân tích mối liên hệ giữa chất lượng môi trường và sinh vật (BIO- ENV) ........................................................................................................... 26 2.4 Vườn Quốc gia U Minh Hạ ....................................................................... 12 2.4.1 Giới thiệu............................................................................................ 12 2.4.2 Điều kiện tự nhiên .............................................................................. 13 2.4.3 Đặc điểm kinh tế-xã hội ..................................................................... 16 2.5 Chính sách chuyển đổi canh tác ở VQG U Minh Hạ ................................ 17 2.5.1 Cây Tràm ............................................................................................ 17 2.5.2 Keo lai ................................................................................................ 18 2.5.3 Chính sách chuyển đổi cây trồng ở VQG U Minh Hạ ....................... 18 2.5.4 Hoạt động kê liếp trồng Tràm và Keo lai.......................................... 19 2.6 Nghiên cứu về chất lượng môi trường và đa dạng sinh học ở VQG U Minh Hạ........................................................................................................... 10 CHƯƠNG 3 ..................................................................................................................28 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............................................................................28 3.1 Thời gian và nội dung nghiên cứu ............................................................ 28 3.1.1 Thời gian nghiên cứu ......................................................................... 28 3.1.2 Nội dung nghiên cứu .......................................................................... 28 3.2 Phương tiện nghiên cứu ............................................................................ 29 3.2.1 Phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 29 3.2.2 Đối tượng nghiên cứu......................................................................... 29 3.2.3 Phương tiện nghiên cứu ngoài thực địa ............................................. 29 3.3 Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 30 3.3.1 Thu thập số liệu thứ cấp ..................................................................... 30 3.3.2 Phương pháp khảo sát ........................................................................ 30 3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu.................................................................. 35 CHƯƠNG 4 ..................................................................................................................39 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................................................39 4.1 Khảo sát cấu trúc, kỹ thuật trồng rừng Keo lai, Tràm và lúa 2 vụ tác động của chúng đến môi trường đất, nước và cá tự nhiên ở vùng nghiên cứu ........ 39 4.1.1 Khảo sát cấu trúc, kỹ thuật lên liếp trồng Keo lai và Tràm ............... 39 VII
4.1.2 Khảo sát hiện trạng canh tác lúa 2 vụ ................................................ 42 4.2 Đánh giá chất lượng môi trường đất ......................................................... 44 4.2.1 Biến động chất lượng đất theo cấp tuổi ............................................. 44 4.2.2 Biến động chất lượng đất theo tầng phèn........................................... 46 4.2.3 Biến động chất lượng đất theo mùa ................................................... 50 4.2.4 Mối tương quan của các thông số chất lượng đất trong các mô hình 52 4.2.5 Đánh giá sự tương đồng chất lượng đất tại các mô hình ................... 54 4.2.6 Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đất ........................... 57 4.2.7 Xác định thông số gây ra sự biến động chất lượng đất các mô hình . 60 4.3 Đánh giá chất lượng môi trường nước ...................................................... 62 4.3.1 Biến động chất lượng nước theo tầng phèn ....................................... 62 4.3.2 Biến động chất lượng nước theo mùa ................................................ 67 4.3.3 Mối tương quan của các thông số chất lượng nước trong các mô hình ..................................................................................................................... 72 4.3.4 Đánh giá sự tương đồng chất lượng nước tại các mô hình ................ 74 4.3.5 Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước ........................ 77 4.3.6 Xác định thông số gây ra sự biến động chất lượng nước các mô hình ..................................................................................................................... 80 4.4 Đánh giá đa dạng thành phần loài cá ........................................................ 82 4.4.1 Đa dạng thành phần loài tại khu vực nghiên cứu............................... 82 4.4.2 Đa dạng thành phần loài theo tầng phèn ............................................ 84 4.4.3 Đa dạng thành phần loài theo mùa ..................................................... 88 4.4.4 Đa dạng thành phần loài theo cấp tuổi ở các mô hình ....................... 91 4.5 Phân tích mối liên hệ giữa chất lượng môi trường đất, nước và đa dạng cá tại các mô hình ................................................................................................ 92 4.5.1 Mối liên hệ giữa chất lượng đất và nước ........................................... 92 4.5.2 Mối liên hệ giữa đa dạng thành phần loài cá và chất lượng môi trường ..................................................................................................................... 95 4.6 Đề xuất giải pháp quản lý môi trường đất, nước và đa dạng cá tại các mô hình ................................................................................................................ 101 CHƯƠNG 5 ................................................................................................................105 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .......................................................................................105 5.1 Kết luận ................................................................................................... 105 5.2 Đề xuất .................................................................................................... 106 VIII
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................107 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ .........................................................115 PHỤ LỤC ...................................................................................................................116 IX
DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Biểu đồ Eh/pH cho S và Fe áp dụng cho đất phèn tiềm tàng và hoạt động (Fanning và ctv., 1993) ....................................................................................................7 Hình 2.2 Sơ đồ phương pháp phân tích BIO-ENV (Clarke et al ., 2008) .....................27 Hình 3.1 Cơ cấu phân bố mẫu đất, nước tại các mô hình trong nghiên cứu .................31 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí không gian vị trí thu mẫu............................................................32 Hình 4.1 Lịch thời vụ canh tác lúa 2 vụ (dương lịch) tại khu vực nghiên cứu .............42 Hình 4.2 Biến động các thông số vật lý đất theo tầng phèn ..........................................47 Hình 4.3 Biến động hàm lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng theo tầng phèn .................48 Hình 4.4 Biến động các thông số vật lý đất theo mùa ...................................................51 Hình 4.5 Biến động hàm lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng theo mùa .........................52 Hình 4.6 Sự tương đồng chất lượng đất của các mô hình trong tầng phèn nông ..........55 Hình 4.7 Sự tương đồng chất lượng đất của các mô hình trong tầng phèn sâu .............56 Hình 4.8 Sự tương đồng chất lượng đất của các mô hình vào mùa khô .......................56 Hình 4.9 Sự tương đồng chất lượng đất của các mô hình vào mùa mưa ......................57 Hình 4.10 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đất phèn nông ..................................58 Hình 4.11 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đất phèn sâu .....................................59 Hình 4.12 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đất vào mùa khô ..............................60 Hình 4.13 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đất vào mùa mưa .............................60 Hình 4.14 Biến động giá trị pH và EC theo tầng phèn ..................................................63 Hình 4.15 Biến động hàm lượng DO và hữu cơ trong nước theo tầng phèn ................65 Hình 4.16 Biến động giá trị dinh dưỡng trong nước theo tầng phèn ............................66 Hình 4.17 Biến động giá trị Fe³⁺ và Al³⁺ trong nước theo tầng phèn ............................67 Hình 4.18 Biến động giá trị pH và EC theo mùa ..........................................................68 Hình 4.19 Biến động hàm lượng DO và hữu cơ trong nước theo mùa .........................70 Hình 4.20 Biến động giá trị dinh dưỡng trong nước theo mùa .....................................71 Hình 4.21 Biến động giá trị Fe³⁺ và Al³⁺ trong nước theo mùa .....................................72 Hình 4.22 Sự tương đồng chất lượng nước của các mô hình trong tầng phèn nông .....75 Hình 4.23 Sự tương đồng chất lượng nước của các mô hình trong tầng phèn sâu .......76 Hình 4.24 Sự tương đồng chất lượng nước của các mô hình vào mùa khô ..................76 Hình 4.25 Sự tương đồng chất lượng nước của các mô hình vào mùa mưa .................77 Hình 4.26 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong tầng phèn nông ..............78 Hình 4.27 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong tầng phèn sâu ................78 Hình 4.28 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước vào mùa khô ...........................79 Hình 4.29 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước vào mùa mưa ..........................80 Hình 4.30 Số lượng loài và họ cá trong các Bộ tại khu vực nghiên cứu .......................83 Hình 4.31 Tỷ lệ thành phần loài (a) và họ (b) theo Bộ cá tại khu vực nghiên cứu .......83 Hình 4.32 Đa dạng thành phần loài trong các mô hình tại khu vực nghiên cứu ...........84 Hình 4.33 Biến động thành phần loài theo tầng phèn giữa hai mô hình Tràm trồng và Keo lai............................................................................................................................88 X
Hình 4.34 Biến động thành phần loài theo mùa ở mô hình Tràm trồng và Keo lai ......91 Hình 4.35 Mức độ ảnh hưởng theo kiểu sử dụng đất ....................................................97 Hình 4.36 Mức độ tác động của môi trường đối với hai mô hình canh tác...................99 Hình 4.37 Mục đích đánh bắt cá ....................................................................................99 Hình 4.38 Các loại ngư cụ đánh bắt thường dùng .......................................................100 Hình 4. 39 Mức độ ảnh hưởng từ việc đánh bắt đến đa dạng loài cá ..........................101 XI
DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Các nghiên cứu về chất lượng nước tại khu vực đất phèn ...............................9 Bảng 2.2 Thống kê các loại đất chủ yếu ở vùng U Minh Hạ ........................................14 Bảng 2.3 Thống kê số loài thực vật thuộc VQG U Minh Hạ ........................................15 Bảng 2.4 Động vật ở VQG U Minh Hạ .........................................................................16 Bảng 2.5 Xếp loại phản ứng của đất (theo pHH2O, tỷ lệ đất : nước = 1:2,5) .................20 Bảng 2.6 Đánh giá hàm lượng chất hữu cơ trong đất ....................................................21 Bảng 2.7 Hàm lượng Nitơ trong đất ..............................................................................22 Bảng 2.8 Đánh giá mức độ phốt pho trong đất..............................................................22 Bảng 3.1 Phương pháp phân tích các thông số chất lượng nước ..................................33 Bảng 3.2 Phương pháp phân tích các thông số chất lượng đất......................................34 Bảng 3.3 Giá trị giới hạn của một số thông số đánh giá chất lượng môi trường nước .36 Bảng 4.1 Kích thước mặt liếp và kênh mương ở mô hình Tràm...................................39 Bảng 4.2 Kích thước mặt liếp và kênh mương ở mô hình Keo lai................................40 Bảng 4.3 Thời gian lên liếp và cải tạo lại liếp ...............................................................41 Bảng 4.4 Tỉ lệ canh tác vụ đông xuân và hè thu ...........................................................43 Bảng 4.5 Kích thước mương bao trong mô hình canh tác lúa 2 vụ...............................43 Bảng 4.6 Biến động chất lượng đất dựa trên cấp tuổi tại các mô hình (Đơn vị: năm tuổi) ................................................................................................................................45 Bảng 4.7 Mức độ tương quan giữa các thông số chất lượng đất tại các mô hình .........54 Bảng 4.8 Các thông số gây ra sự biến động chất lượng đất giữa hai tầng phèn trong mùa khô và mưa ............................................................................................................61 Bảng 4.9 Các thông số gây ra sự biến động chất lượng đất giữa hai mùa trong tầng phèn nông và sâu ...........................................................................................................62 Bảng 4.10 Mức độ tương quan giữa các thông số chất lượng nước tại các mô hình ....73 Bảng 4.11 Thông số gây ra sự biến động chất lượng nước giữa hai tầng phèn trong mùa khô và mưa ............................................................................................................81 Bảng 4.12 Thông số gây ra sự biến động chất lượng nước giữa hai mùa trong tầng phèn nông và sâu ...........................................................................................................82 Bảng 4.13 Đa dạng thành phần loài theo tầng phèn tại hai mô hình Tràm trồng và Keo lai ...................................................................................................................................85 Bảng 4.14 So sánh thành phần loài theo bộ tại mô hình Tràm trồng và Keo lai trong hai tầng phèn ..................................................................................................................87 Bảng 4.15 Đa dạng thành phần loài theo mùa tại hai mô hình Tràm trồng và Keo lai .88 Bảng 4.16 So sánh thành phần loài theo bộ tại mô hình Tràm trồng và Keo lai theo mùa ................................................................................................................................90 Bảng 4.17 Thành phần các loài cá theo Bộ, Họ, Loài trong các mô hình theo cấp tuổi .......................................................................................................................................92 Bảng 4.18 Hệ số tương quan giữa chất lượng đất và nước tại mô hình Tràm tự nhiên 93 XII
Bảng 4.19 Hệ số tương quan giữa chất lượng đất và nước tại mô hình Tràm trồng .....93 Bảng 4.20 Hệ số tương quan giữa chất lượng đất và nước tại mô hình Keo lai ...........94 Bảng 4.21 Hệ số tương quan giữa chất lượng đất và nước tại mô hình Lúa .................95 Bảng 4.22 Nguyên nhân của việc thay đổi môi trường đất canh tác đối với cá ............96 Bảng 4.23 Tác động của môi trường đất đến cá ............................................................96 Bảng 4.24 Kết quả phân tích BIO-ENV giữa thành phần loài cá và chất lượng nước trong mô hình Tràm trồng .............................................................................................97 Bảng 4.25 Kết quả phân tích BIO-ENV giữa thành phần loài cá và chất lượng nước trong mô hình Keo lai ....................................................................................................98 Bảng 4.26 Tần suất đánh bắt cá tại khu vực nghiên cứu .............................................100 XIII
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Thuật ngữ tiếng Việt Thuật ngữ tiếng Anh APHA Hiệp hội Y tế Công cộng Hoa Kỳ American Public Health Association BOD Nhu cầu oxy sinh học Biological Oxygen Demand BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường CA Phân tích Cụm Cluster Analysis CHC Chất hữu cơ Organic matter COD Nhu cầu oxy hoá học Chemical Oxygen Demand ASS Đất phèn Acid sulfate soil DA Phân tích biệt số Discriminate analysis ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long - DO Oxy hoà tan Dissolved Oxygen PC Thành phần chính Principal Component PCA Phân tích thành phần chính Principal Component Analysis QCVN Quy chuẩn Việt Nam - R Phân tích tương quan Pearson Correlation TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam - TN Tổng đạm Total nitrogen TP Tổng lân Total phosphorus UMH U Minh Hạ VQG Vườn Quốc Gia XIV
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Đất ngập nước là yếu tố quan trọng trong đa dạng sinh học và chức năng của hệ sinh thái. Nhiều nghiên cứu trước đó cũng đã nhận định rằng hệ sinh thái đất ngập nước rất hữu ích trong việc điều hoà khí hậu, lọc các chất độc hại, đảm bảo đa dạng sinh học, nguồn thức ăn và tạo sinh kế cho cộng đồng xung quanh (Malthby & Barker, 2009; Triet et al, 2018; Oujidi et al., 2020; Yetis & Akyuz, 2021). Tuy nhiên, những lợi ích mà các vùng đất ngập nước mang lại cũng đã gây ra áp lực đối với khu vực do phát triển của các hoạt động kinh tế - xã hội khác (Scholte et al., 2016; Yetis & Akyuz, 2021), điều này dẫn đến tổng diện tích đất ngập nước trên thế giới đang giảm dần qua từng năm (Hu et al., 2017). Sự suy giảm này được ghi nhận là kết quả của việc gia tăng nuôi tôm, việc chuyển đổi đất ngập nước sang đất nông nghiệp và đất xây dựng, và việc khai thác gỗ nhiên liệu quá mức (Patino and Estupinan-Suarez, 2016; Cui et al., 2016; Tuboi et al., 2018). Song song đó, các tác động này có khả năng làm giảm chất lượng nước và ảnh hưởng ngược lại đối với các điều kiện hệ sinh thái (chức năng và dịch vụ của hệ sinh thái), điều này cũng đã được báo cáo trong các vùng đất ngập nước khác trên thế giới (Cui et al., 2020). Hệ sinh thái đất ngập nước rất nhạy cảm với các nguồn ô nhiễm và do đó có thể dễ dàng bị ô nhiễm khi tiếp xúc với các tác động (Yetis et al., 2014). Chất lượng nước trong hệ sinh thái đất ngập nước được xem là quyết định chủ yếu đến môi trường sống của các sinh vật đất ngập nước khác nhau. Tại vùng đồng bằng sông Cửu Long, đất ngập nước chủ yếu là hệ sinh thái rừng Tràm trên đất phèn/đất than bùn, điển hình như Vườn Quốc gia Tràm Chim, Vườn Quốc gia U Minh Thượng, VQG U Minh Hạ, Khu bảo tồn thiên nhiên Lung Ngọc Hoàng. Tuy nhiên, các vùng do chi Tràm (Melaleuca) chiếm ưu thế có hai đặc điểm (1) hầu hết đã bị xáo trộn đáng kể bởi hoạt động của con người; (2) hầu hết đều bị tổn thương do biến đổi khí hậu (Tran et al., 2013; Triet et al., 2018). Hiện nay, với chính sách chuyển đổi cơ cấu, quy hoạch lại đối tượng rừng trồng, khuyến khích trồng Keo lai trên đất trồng Tràm truyền thống nhằm thúc đẩy, phát triển kinh tế địa phương cũng như tăng nguồn thu nhập người dân trồng rừng (Lợi & Nguyên, 2015). Với lợi nhuận trồng Keo lai cao gấp 3 - 4 lần so với Tràm bản địa đã đặt ra nhiều thách thức về mức độ xáo trộn hiện trạng mặt đất tự nhiên, ngay cả đất ở tầng sâu vốn là tầng phèn tiềm tàng cũng được đào lên để tôn liếp trồng Keo lai, Tràm trồng có thể làm tăng quá trình sinh phèn, phóng thích nhiều độc tố như sulfate (SO42-), nhôm (Al), sắt (Fe) vào trong môi trường gây ô nhiễm nước và ảnh hưởng đến đa dạng sinh học, đặc biệt là cá. Thêm vào đó, việc phát triển kinh tế rừng cũng cần nguồn lao động, thu hút nhiều dân cư nên tình trạng khai thác cá tự nhiên càng nhiều cũng là nguyên làm suy giảm các nguồn tài nguyên tự nhiên ở khu vực nghiên cứu. Trước đây, nhiều nghiên cứu đã thực hiện ở các khía cạnh khác nhau tại VQG U Minh Hạ, chủ yếu nghiên cứu về thảm thực vật, đa dạng sinh học và 1
đất than bùn (Hồng và ctv ., 2015; Quoi et al., 2016; Khanh & Subasinghe, 2017). Bên cạnh đó, một số nghiên cứu cũng đã nghiên cứu về đặc tính môi trường nước (Haidary et al., 2017; Bé và ctv., 2017). Thế nhưng, các nghiên cứu về tác động của mô hình canh tác như Keo lai, Tràm trồng đến chất lượng môi trường đất, nước và đa dạng cá vẫn chưa được thực hiện tại khu vực này. Nghiên cứu đánh giá chất lượng đất, nước và đa dạng cá ở các mô hình sản xuất tại U Minh Hạ - tỉnh Cà Mau được thực hiện nhằm cung cấp thông tin về đặc tính môi trường đất, nước, và đa dạng cá chịu ảnh hưởng bởi các mô hình canh tác bao gồm Tràm tự nhiên, Keo lai, Tràm trồng, Lúa hai vụ phục vụ phát triển bền vững vùng đệm VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin khoa học phục vụ quản lý và phát triển bền vững vùng đệm tại khu vực nghiên cứu. 1.2 Mục tiêu của đề tài 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Đánh giá hiện trạng canh tác và tác động các mô hình Tràm tự nhiên, Tràm trồng (Melaleuca cajuputi), Keo lai (Acacia hybrid) và Lúa 2 vụ nhằm xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng môi trường đất, nước và đa dạng cá. Từ đó, đề xuất các giải pháp phù hợp trong công tác quản lý Vườn Quốc gia U Minh Hạ. 1.2.2 Mục tiêu cụ thể - Khảo sát hiện trạng kỹ thuật lên liếp canh tác Tràm trồng, Keo lai và tác động đến môi trường đất, nước để đánh giá mức độ tác động đến chất lượng môi trường; - Đánh giá diễn biến chất lượng môi trường đất, nước; hiện trạng đa dạng cá và ảnh hưởng của môi trường đến đa dạng cá tại các mô hình Tràm tự nhiên, Tràm trồng, Keo lai và Lúa 2 vụ để xác định nguyên nhân ô nhiễm môi trường đất, nước và đa dạng cá; - Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng môi trường đất, nước và đa dạng cá tại VQG U Minh Hạ. 1.3 Giới hạn đề tài Đề tài được thực hiện tại vùng đệm và vùng lõi VQG U Minh Hạ thuộc 2 huyện Trần Văn Thời và huyện U Minh, tỉnh Cà Mau. 1.4 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu này tập trung vào ba nội dung chính sau đây: Nội dung 1: Phân tích và đánh giá kỹ thuật lên liếp canh tác Tràm, Keo lai tại khu vực nghiên cứu. Nội dung 2: Đánh giá tính chất, sự biến động của môi trường đất và nước tại các mô hình khác nhau theo không gian (các mô hình và tầng phèn) và thời gian (theo mùa và cấp tuổi). 2
Nội dung 3: Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng môi trường đất, nước và đa dạng cá tại VQG U Minh Hạ. 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.5.1 Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu đã sử dụng phương pháp khảo sát thực địa kết hợp với phân tích thống kê đa biến xác định được hiện trạng canh tác Keo lai, Tràm, lúa hai vụ theo độ sâu tầng phèn đến môi trường đất, nước và đa dạng cá tại vùng đệm vườn quốc gia U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin khoa học về mối quan hệ giữa kiểu sử dụng đất, các vấn đề môi trường tác động đến đa dạng cá thông qua các nhân tố nhân tố chính, phân tích tác động và nguyên nhân ảnh hưởng đến chất lượng đất, nước. Kết quả nghiên cứu này sẽ làm tài liệu tham khảo hay cơ sở khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực quản lý chất lượng môi trường, bảo vệ nguồn lợi cá và các lĩnh vực liên quan khác. 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Việc chuyển đổi mô hình canh tác có thể dẫn đến các tác động môi trường và đa dạng sinh học. Nghiên cứu này đã xác định hoạt động chuyển đất tự nhiên sang đất liếp trồng Keo lai và Tràm trồng dẫn đến thay đổi tính chất đất và nước từ đó góp phần tác động đến đa dạng cá. Từ ý nghĩa trên cho thấy thực tiễn nhu cầu phát triển kinh tế rừng đã được qui hoạch nên cần thiết ưu tiên trồng Tràm, hạn chế trồng Keo lai, hoặc thay đổi luân phiên chu kỳ sử dụng đất giữa Tràm trồng và Keo lai để hạn chế tối thiểu tác động đến môi trường nước và đa dạng cá tại vùng đệm VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau. Kết quả này có thể sử dụng vào thực tiễn quản lý, phát triển bền vững vùng đệm vườn quốc gia U Minh Hạ và các khu bảo tồn có vùng đệm có tính chất tương tự. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu còn phục vụ hiệu quả cho việc lựa chọn yếu tố môi trường đưa vào quan trắc định kỳ tại các kiểu sử dụng đất như lên liếp trồng Keo lai, trồng Tràm và Lúa hai vụ. 1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.6.1 Đối tượng nghiên cứu - Môi trường đất, nước mùa mưa và mùa khô tại tầng phèn khác nhau ở khu vực trồng Keo lai, Tràm và khu vực canh tác lúa 2 vụ, VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau. - Đa dạng cá tự nhiên vào mùa mưa và mùa khô tại tầng phèn khác nhau ở khu vực trồng Keo lai, Tràm và khu vực canh tác lúa 2 vụ, VQG U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau. 1.6.2 Phạm vi nghiên cứu Vùng đệm và vùng lõi VQG U Minh Hạ thuộc huyện Trần Văn Thời, và huyện U Minh, tỉnh Cà Mau. 3
1.7 Điểm mới của luận án Điểm mới của luận án là tập trung sử dụng các phương pháp, kỹ thuật xử lý thống kê để suy luận, tìm ra mối liên hệ giữa các kiểu sử dụng đất (lên liếp trồng Keo lai và Tràm trồng) đến môi trường nước. Đồng thời các nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng môi trường đất, nước cũng được nhận biết nhờ vào việc ứng dụng các phương pháp này. Với phương pháp phân tích biệt số được sử dụng để nhận biết chỉ tiêu chính ảnh hưởng đến môi trường đất theo tầng phèn bao gồm: pH, tỷ trọng, CHC và TP. Các chỉ tiêu chính ảnh hưởng đến môi trường nước là pH, EC, DO, COD và N-NH₄⁺. Như vậy pH là nhân tố quan trọng làm biến động chất lượng môi trường ở các mô hình. Phương pháp phân tích thành phần chính (PCA) sẽ giúp nhận biết các nguồn gây ra tác động đến chất lượng môi trường nước; với 2 PCs gây biến động chất lượng nước theo tầng phèn và 4 PCs theo mùa. Bio-Env là phương pháp hiệu quả để xác định rõ yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến đa dạng cá với các chỉ tiêu chất lượng nước pH, EC, BOD, N-NO₃ˉ, N-NH₄⁺, Fe³⁺ và Al³⁺. Vì vậy, có thể dựa vào kết quả đề tài để đưa ra các giải pháp quản lý phù hợp về môi trường đất, nước và cá tại vùng nghiên cứu. Bên cạnh đó, chất lượng môi trường đất, nước ở các mô hình sản xuất khá biến động. Xu hướng ở mô hình lúa 2 vụ và Tràm tự nhiên có hàm lượng chất hữu cơ, đạm và lân cao hơn so với mô hình Tràm trồng và Keo lai. Điều này cho thấy ở mô hình sản xuất bị tác động thì chất lượng môi trường sẽ bị suy giảm, vì vậy cần phải có giải pháp quản lý phù hợp để đảm bảo chất lượng môi trường đất, nước, từ đó đảm bào chất lượng môi trường sống cho cá tự nhiên. Nghiên cứu đã chỉ ra, tại khu vực Tràm trồng và Keo lai, bộ cá Vược và cá Chép chiếm ưu thế, cho thấy đây là loài cá thích nghi với điều kiện môi trường bị tác động, cần nghiên cứu tiếp tục để phát triển mô hình cá nuôi, tạo nguồn sinh kế phù hợp cho vùng nghiên cứu. 1.8 Cơ sở chọn nghiên cứu Trong những năm gần đây, để cải thiện sinh kế cho cộng đồng dân cư tại vùng đệm VQG U Minh Hạ, Ủy Ban Nhân Dân tỉnh Cà Mau đã cho phép đưa cây Keo lai vào trồng trên những khu Tràm truyền thống. Cả Keo lai và Tràm đều có đặc tính thích nghi trên cạn nên trong quá trình trồng cần lên liếp. Đất tại vùng đệm vườn quốc gia là vùng đất phèn nên khi lên liếp có thể dẫn đến các vấn đề môi trường do quá trình lên liếp có thể chuyển phèn tiềm tàng sang phèn hoạt động, phóng thích nhiều độc tố như sulfate (SO42-), nhôm (Al), sắt (Fe) vào trong môi trường gây ô nhiễm nước và ảnh hưởng đến đa dạng sinh học, đặc biệt là cá. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện tại vùng đệm vườn quốc gia U Minh Hạ; tuy nhiên, các nghiên cứu chỉ tập trung vào hiệu quả kinh tế của các mô hình canh tác, hoặc có ít nghiên cứu về chất lượng nước và phiêu sinh tách biệt không thể hiện được mối tương quan giữa yếu tố môi trường nước và thủy sinh vật. Các nghiên cứu về tác động của mô hình canh tác đến chất lượng môi trường nước và đa dạng cá vẫn chưa được thực hiện tại khu vực này. Để cung cấp thông tin về khía cạnh môi trường, giúp cơ quan quản lý vườn quốc gia, quản lý môi trường phát triển bền vững, 4