Năng suất sinh học sơ cấp ở vịnh Vân phong, tỉnh khánh hòa

Tuyển Tập Nghiên Cứu Biển, 2014, tập 20: 60 - 69<br /> <br /> NĂNG SUẤT SINH HỌC SƠ CẤP Ở VỊNH VÂN PHONG, TỈNH KHÁNH HÒA<br /> Phan Minh Thụ, Nguyễn Hữu Huân, Lê Trần Dũng<br /> Lê Trọng Dũng, Võ Hải Thi, Trần Thị Minh Huệ, Hoàng Trung Du<br /> Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam<br /> Tóm tắt<br /> <br /> Dựa vào dữ liệu tổng quan trong giai đoạn 2004 - 2013, các đặc trưng về<br /> NSSH sơ cấp được thảo luận trong mối quan hệ với chlorophyll-a và mức độ<br /> suy giảm ánh sáng của cột nước. NSSH sơ cấp vịnh Vân Phong biến động<br /> mạnh theo không gian và thời gian, nhưng không có sự sai khác giữa mùa<br /> khô và mùa mưa. NSSH có mối quan hệ chặt chẽ với phát triển của thực vật<br /> nổi và hệ số suy giảm ánh sáng. Hệ số chuyển hóa carbon của thực vật nổi ở<br /> mùa khô cao hơn mùa mưa và tầng mặt cao hơn tầng đáy. Theo phân bố mặt<br /> rộng, NSSH sơ cấp tích phân tăng dần từ vùng cạn sang vùng nước sâu hơn.<br /> Theo chu kỳ năm, NSSH tích phân trung bình tháng ở phần ngoài vịnh Vân<br /> Phong là 1069,15 - 2205,05 mgC/m2/ngày và ở vụng Bến Gỏi là 696,19 1435,85 mgC/m2/ngày. Sự biến động của NSSH sơ cấp liên quan đến nguồn<br /> cung cấp dinh dưỡng từ các hoạt động kinh tế trong vùng nghiên cứu.<br /> GROSS PRIMARY PRODUCTION OF PHYTOPLANKTON<br /> IN VAN PHONG BAY, KHANH HOA PROVINCE<br /> Phan Minh Thu, Nguyen Huu Huan, Le Tran Dung<br /> Le Trong Dung, Vo Hai Thi, Tran Thi Minh Hue, Hoang Trung Du<br /> Institute of Oceanography, Vietnam Academy of Science & Technology<br /> <br /> Abstract<br /> <br /> Based on data set of GPP in the period of 2004-2013, characteristics of gross<br /> primary production (GPP) were discussed in the relation to chlorophyll-a<br /> and the vertical light extinction coefficient. GPP in Van Phong bay was<br /> strongly varied in spatial and temporal, but there was no significant<br /> difference between dry and rainy seasons. The variation of GPP was<br /> significantly contributed by phytoplankton growth and vertical light<br /> extinction coefficient. Efficiency of phytoplankton assimilation for carbon in<br /> dry season was higher than that in rainy season, and this value at surface<br /> layer was higher than that at bottom layer. In the term of spatial distribution,<br /> integrated GPP increased from the shallow waters to deep waters. In annual<br /> cycle, the monthly average of integrated GPP was 1069.15 - 2205.05<br /> mgC/m2/day in outer part of Van Phong bay and 696.19 - 1435.85<br /> mgC/m2/day in Ben Goi waters. The variation of GPP was resulted from<br /> nutrient sources supporting from economic activities within the coastal<br /> areas.<br /> <br /> 60<br /> <br /> I. MỞ ĐẦU<br /> <br /> của NSSH sơ cấp trong vùng nước là rất<br /> phức tạp (Platt và cs., 1991; Platt &<br /> Sathyendranath, 2000) và chi phối bởi địa<br /> hình cũng như hiệu ứng các đảo (Nguyen<br /> Tac An và cs., 2013). Do đó, để hiểu rõ<br /> được những biến động của NSSH ở vịnh<br /> Vân Phong, bài báo này trình bày bức tranh<br /> toàn diện của NSSH ở vịnh Vân Phong.<br /> <br /> Vịnh Vân Phong nằm giới hạn trong<br /> khoảng 109°10’÷109°26’ Đông và 120°29’<br /> ÷120°48’ Bắc. Vịnh cách Nha Trang về<br /> phía Bắc hơn 30 km theo đường chim bay,<br /> 60 km đường bộ và 40 hải lý theo đường<br /> biển. Phía Tây vịnh Vân Phong là phần kéo<br /> dài của dãy Trường Sơn. Cửa vịnh nằm ở<br /> phía Đông Nam rộng 17 km thông ra biển<br /> Đông. Phía Đông Bắc là bán đảo Hòn Gốm<br /> gồm các dãy núi nhỏ và cồn cát kéo dài nên<br /> tránh được sóng. Nằm giữa bán đảo Hòn<br /> Gốm, Hòn Lớn và đảo Cổ Cò là lạch Cổ Cò<br /> có chiều rộng 200 m có độ sâu trung bình<br /> 25 m. Diện tích mặt nước vùng vịnh khoảng<br /> 80.000 ha. Khu vực này có địa hình phong<br /> phú, đặc biệt là hệ thống đảo, bán đảo, vịnh<br /> sâu và kín gió, bờ và bãi biển, cồn cát hấp<br /> dẫn và là khu vực có hệ sinh thái đa dạng<br /> như rừng nhiệt đới, rừng ngập mặn, khu hệ<br /> sinh vật đáy ở biển nông ven bờ.<br /> Nhờ thiên nhiên ưu đãi về điều kiện tự<br /> nhiên, tính đa dạng sinh học cao, vịnh Vân<br /> Phong trở thành nơi giàu có nguồn lợi thủy<br /> sản. Chính vì vậy, đánh giá nguồn hữu cơ<br /> sơ cấp thông qua những thay đổi của năng<br /> suất sinh học (NSSH) sơ cấp góp phần<br /> lượng hóa được mức độ dinh dưỡng của<br /> thủy vực. Nghiên cứu NSSH ở vịnh Vân<br /> Phong đã được tiến hành theo phương pháp<br /> định lượng hoặc mô hình. Nguyen Huu<br /> Huan và Nguyen Tac An (2000) đã sử dụng<br /> mô hình LOICZ đã đánh giá rằng khả năng<br /> đồng hóa tinh của hệ sinh thái vịnh Vân<br /> Phong là tương đối thấp, vào khoảng 0,12<br /> mg C/m2/ngày. Trong khi đó, Thái Ngọc<br /> Chiến và cs. (2006) đã áp dụng mô hình<br /> ECOHAM để mô tả biến động của NSSH.<br /> Tuy nhiên, kết quả của mô hình ECOHAM<br /> chưa đánh giá được thực trạng của toàn khu<br /> vực. NSSH sơ cấp tích phân ở vùng biển<br /> vịnh Vân Phong dao động 0,26 - 1,15<br /> gC/m2/ngày và năng suất vùng ven bờ, ven<br /> đảo thường cao hơn ở cửa vịnh (Nguyen<br /> Tac An và cs., 2013) nhưng chưa phân tích<br /> được những yếu tố ảnh hưởng đến sự phân<br /> bố NSSH ở đây. Như một số nghiên cứu đã<br /> chỉ ra, trong tự nhiên, biến động và phân bố<br /> <br /> II. TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP<br /> Bài báo sử dụng nguồn dữ liệu tổng hợp từ<br /> các chuyến khảo sát tại vịnh Vân Phong<br /> trong thời gian từ 2004 đến 2009 và kết quả<br /> khảo sát bổ sung vào tháng 5/2013 theo sơ<br /> đồ như trên hình 1.<br /> Trong các chuyến khảo sát thuộc dự án<br /> NUFU (2004 - 2009), mẫu NSSH và Chl-a<br /> được thu ở tầng mặt và tầng đáy. Trong khi<br /> đó, trong đợt khảo sát bổ sung tháng<br /> 5/2013, mẫu NSSH được thu ở tầng mặt,<br /> giữa và đáy; mẫu Chl-a, TSS được thu ở<br /> các tầng 0, 5, 10, 20 và tầng đáy; cường độ<br /> ánh sáng và Chl-a huỳnh quang được đo<br /> trong toàn cột nước, Chl-a huỳnh quang<br /> dùng để xác định tầng Chl-a cực đại tại hiện<br /> trường. Mẫu nước tại tầng Chl-a cực đại tại<br /> 2 trạm VP9 và VP13 được thu phục vụ cho<br /> thí nghiệm xác định NSSH cực đại (PBmax)<br /> và hiệu suất sử dụng ánh sáng của thực vật<br /> nổi (αB).<br /> Nhiệt độ, độ mặn được đo tại hiện<br /> trường bằng CTD. Chlorophyll-a: 2 - 4 lít<br /> mẫu được lọc qua màng lọc GF/F, sau đó<br /> định lượng bằng phương pháp chiết suất với<br /> acetol 90% và đo trên máy quang phổ<br /> (Jeffrey & Welschmeyer, 1997). TSS (Vật<br /> chất lơ lửng): mẫu nước được lọc qua màng<br /> GF/F, và sấy ở 105°C (APHA, 2005).<br /> NSSH: được xác định bằng phương pháp<br /> gia số oxy trong bình đen – trắng dưới ánh<br /> sáng tự nhiên trong thời gian 24 giờ<br /> (Gaarder & Gran, 1927). DO định lượng<br /> bằng phương pháp Winkler (APHA, 2005).<br /> Ánh sáng trong toàn cột nước được xác<br /> định bằng máy PRR2600/2601.<br /> Hệ số suy giảm ánh sáng của PAR<br /> (cường độ ánh sáng hữu dụng cho quang<br /> hợp) tại độ sâu z (KPAR(z) – đơn vị tính m-1)<br /> 61<br /> <br /> được xác định theo công thức sau (Phan<br /> Minh Thu và cs., 2008):<br /> K PAR ( z ) =<br /> <br /> ln Ed PAR ( z + 1) − ln Ed PAR ( z − 1)<br /> ( z − 1) − ( z + 1)<br /> <br /> Đánh giá năng suất sinh học tích phân sử<br /> dụng dữ liệu ảnh viễn thám theo Behrenfeld<br /> & Falkowski (1997):<br /> <br /> (1)<br /> <br /> Trong đó: EdPAR(z+1) và EdPAR(z-1) là<br /> cường độ của PAR tại độ sâu (z+1) và<br /> (z-1)m.<br /> Tính toán NSSH tích phân trong toàn cột<br /> nước là hàm của độ sâu và thời gian (Platt<br /> và cs., 1991) theo công thức:<br /> (2)<br /> Trong đó: P(z,t): Năng suất sinh học của<br /> thực vật nổi tại độ sâu z và thời gian t.<br /> <br /> (3)<br /> Trong đó: IPP: NSSH tích phân trong<br /> ngày (mgC m-2 day-1); PBopt: NSSH cực đại<br /> riêng phần của Chl-a (mgC (mgChl a)-1 h-1);<br /> E0: PAR tại bề mặt (E m-2 d-1); Zeu: Độ sâu<br /> tầng ưu quang (m) (Zeu = 4.6/KPAR); Chl0:<br /> Chl-a tầng mặt (mg m-3) và DL: thời gian<br /> chiếu sáng trong ngày (h). Những dữ liệu<br /> về E0, Chl-a và KPAR (thay thế bằng K490)<br /> được khai thác từ cơ sở dữ liệu của MODIS<br /> trung bình tháng có độ phân giải 4km trong<br /> thời gian 2004-2013.<br /> <br /> Hình 1. Vị trí các trạm nghiên cứu<br /> Fig. 1. Study stations<br /> <br /> 61<br /> 62<br /> <br /> C/m3,ngày đến 252,82 ± 111,16 mg C/m3,<br /> ngày. Cường độ hô hấp trung bình tầng đáy<br /> dao động từ 43,14 ± 27,71 mg C/m3,ngày<br /> đến 256,03 ± 96,70 mg C/m3,ngày. Giá trị<br /> NSSH sơ cấp và cường độ hô hấp cao nhất<br /> vào tháng 8/2009 kể cả tầng mặt và tầng<br /> đáy. Điều này có thể là do sự cộng hưởng<br /> của cường độ bức xạ mặt trời gia tăng và<br /> nguồn vật chất thích hợp cho quang hợp<br /> của thực vật nổi được cung cấp từ đất liền<br /> và các hoạt động trong vịnh như nuôi trồng<br /> hải sản.<br /> Về phân bố không gian, NSSH sơ cấp<br /> cao thường xuất hiện ở đỉnh vịnh Vân<br /> Phong, trong khi đó ở cửa vịnh Vân Phong,<br /> NSSH sơ cấp thường rất thấp (Hình 4). Tuy<br /> nhiên, ở tầng đáy, NSSH sơ cấp ở Cửa Bé<br /> thường lớn hơn so với vùng Cửa Lớn của<br /> vịnh Vân Phong. Kết quả đánh giá cho<br /> thấy, những vùng có NSSH sơ cấp cao<br /> thường liên quan đến hoạt động cung cấp<br /> muối dinh dưỡng từ hoạt động nuôi cá lồng<br /> hoặc tôm hùm lồng trong khu vực.<br /> <br /> III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> 1. Phân bố NSSH sơ cấp<br /> NSSH sơ cấp và cường độ hô hấp của thực<br /> vật nổi biến động mạnh theo thời gian và<br /> không gian (Hình 2, 3 và 4). Vào mùa khô,<br /> NSSH sơ cấp trung bình tầng mặt (giá trị<br /> trung bình dao động từ 35,90 ± 17,31 mg<br /> C/m3,ngày đến 156,57 ± 94,90 mg C/m3,<br /> ngày) thấp hơn có ý nghĩa thống kê so với<br /> tầng đáy (giá trị trung bình dao động từ<br /> 34,41 ± 33,77 mg C/m3,ngày đến 208,36 ±<br /> 116,51 mg C/m3,ngày) (p