Bài viết Nghiên cứu sự thay đổi thành phần loài thực vật ngập mặn tại ven biển miền Bắc, Việt Nam trong bối cảnh biến đổi khí hậu trình bày những kết quả nghiên cứu về sự thay đổi thành phần loài cây ngập mặn tại khu vực ven biển miền Bắc, Việt Nam theo kịch bản biến đổi khí hậu 2016 của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
Trang 1NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI THÀNH PHẦN LOÀI THỰC VẬT
NGẬP MẶN TẠI VEN BIỂN MIỀN BẮC, VIỆT NAM
TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Nguyễn Thị Hồng Hạnh, Nguyễn Văn Linh, Lê Đắc Trường, Phạm Hồng Tính
Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội
Tóm tắt
Rừng ngập mặn phân bố chủ yếu ở vùng ven biển của các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới, trong đó có Việt Nam Rừng ngập mặn cũng được biết đến là hệ sinh thái mang lại nhiều dịch vụ sinh thái giá trị cho con người (như bảo vệ bờ biển, chống xói lở, phòng chống thiên tai như bão, gió cũng như làm giảm thiệt hại có thể gây ra bởi sóng thần, lưu giữ phù sa, tích lũy dinh dưỡng, điều tiết và làm sạch nước, tạo cảnh quan sinh thái cho du lịch, giải trí và nghiên cứu khoa học,
và là một bể chứa Cacbon) Tuy nhiên, bên cạnh những tác động của con người, sự thay đổi của khí hậu đã ảnh hưởng rất lớn tới sự tồn tại, sinh trưởng và phát triển của rừng ngập mặn Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá sự thay đổi thành phần loài cây ngập mặn theo kịch bản biến đổi khí hậu tại khu vực ven biển miền Bắc, Việt Nam Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong bối cảnh biến đổi khí hậu, rừng ngập mặn tại ven biển miền Bắc vẫn phát triển và chưa bị thay đổi bằng một thảm thực vật hay hệ sinh thái khác Tuy nhiên, thành phần loài có sự thay đổi đáng kể Tại huyện Tiên Yên, Quảng Ninh, độ quan trọng của loài Trang (K obovata) hiện tại gần 60 %
và tương đối ổn định cho tới năm 2030 Nhưng sau đó, Trang (K obovata) giảm rõ rệt và tới năm
2100 chỉ còn dưới 2 % Trong khi đó, Sú (A corniculatum) có xu hướng tăng lên từ 20 % đến 40
%, trong giai đoạn 2020 - 2080, nhưng đến năm 2100 thì độ quan trọng của Sú (A corniculatum) chỉ còn khoảng 5 % Đối với các khu vực nghiên cứu khác, gồm: huyện Tiên Lãng, Hải Phòng, Tiền Hải, Thái Bình, Giao Thuỷ, Nam Định hay Kim Sơn, Ninh Bình, rừng ngập mặn vẫn phát triển với
độ quan trọng của các loài có sự thay đổi nhưng không lớn như đối với khu vực huyện Tiên Yên, Quảng Ninh Kết quả nghiên cứu là cơ sở quan trọng để các đơn vị quản lý ở Trung ương và địa phương đề ra những chính sách chiến lược quản lý, bảo tồn và phát triển hệ sinh thái rừng ngập mặn hiệu quả.
Từ khóa: Rừng ngập mặn; Thay đổi thành phần loài; Biến đổi khí hậu; Miền Bắc Việt Nam Abstract
Study on change of mangrove species composition in Northern coast of Vietnam in the context
of climate change
Mangroves are distributed mainly in the coastal areas of tropical and subtropical countries, including Vietnam Mangrove forests are also known as ecosystems that provide many valuable ecosystem services (such as coastal protection, erosion control, disaster prevention, nutrients accumulation, water regulation and purification, ecological landscapes creation for tourism, recreation and scientific research, etc.) However, besides human activities, climate change has greatly affected the existence, growth and development of mangroves This study was carried out to evaluate the change of mangrove species composition under the climate change scenario
in the northern coastal area of Vietnam The results indicated that, in the context of climate change, mangrove forests in the northern coast of Vietnam are still develop and have not been replaced by another vegetation or ecosystem However, the species composition has changed significantly In Tien Yen-Quang Ninh, the importance value index (IVI) of K Obovata close to
Trang 260 % at present and will be relatively stable until 2030 But after that, K obovata will decrease markedly and by 2100 it will take less than 2 % Meanwhile, Su tends to increase from 20 % to
40 % during the period 2020 - 2080, and from 2080 the IVI of Su is only about 5 % For other study areas, including Tien Lang-Hai Phong, Tien Hai-Thai Binh, Giao Thuy-Nam Dinh or Kim Son-Ninh Binh, mangroves still grow with varying species importance but not as much as
in the Tien Yen-Quang Ninh The research results are an important basis for central and local management agenies in making policies and strategies for effective management, conservation and development of mangrove ecosystems.
Keywords: Mangroves; Species composition change; Climate change; Northern Vietnam.
1 Mở đầu
Rừng ngập mặn phân bố ở hầu hết diện tích đất ngập nước ven biển vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, tạo thành một hệ sinh thái đặc trưng với tổng diện tích khoảng 15,2 triệu ha Trong đó, châu Á chiếm tỉ lệ cao nhất (38,5 %) với 5,86 triệu ha, tập trung chủ yếu ở các nước, như: Indonesia (2,9 triệu ha); Malaysia (565 nghìn ha); Thái Lan (240 nghìn ha); Trung Quốc (22,5 nghìn ha) và Việt Nam (157 nghìn ha) (Pham et al 2021)
Mặc dù diện tích rừng ngập mặn Việt Nam cũng như ở các nước khác trên thế giới không lớn
so với hệ sinh thái rừng nội địa, nhưng rừng ngập mặn có tầm quan trọng và giá trị rất to lớn trong việc bảo vệ bờ biển, chống xói lở, phòng chống thiên tai như bão, gió cũng như làm giảm thiệt hại
có thể gây ra bởi sóng thần, lưu giữ phù sa, tích lũy dinh dưỡng, điều tiết và làm sạch nước Rừng ngập mặn cũng có vai trò quan trọng trong việc tạo cảnh quan sinh thái cho du lịch, giải trí và nghiên cứu khoa học và còn là một bể chứa Cacbon với khả năng tích lũy Cacbon từ CO2, góp phần làm giảm khí nhà kính (Pham et al 2021) Những giá trị đó đã trực tiếp hoặc gián tiếp đem lại lợi ích cho cộng đồng dân cư ven biển
Hiện nay, biến đổi khí hậu (BĐKH) dẫn tới sự thay đổi nhiệt độ, lượng mưa và nước biển dâng đang trở thành một vấn đề cấp bách đe dọa sự tồn tại và phát triển của hầu hết các quốc gia ven biển (Blasco, 1996) BĐKH với biểu hiện là sự thay đổi nhiệt độ, lượng mưa và nước biển dâng có thể ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng, phát triển và tồn tại của rừng ngập mặn Thông qua sự tác động trực tiếp lên các quá trình quang hợp, hô hấp của thực vật ngập mặn và tác động gián tiếp qua sự xói lở, thay đổi độ mặn, tần suất ngập triều và tích tụ trầm tích (Donald et al 2006) Ngược lại, rừng ngập mặn lại có tác dụng làm thay đổi nền đất và làm giảm tác động của BĐKH Tuy nhiên, ở một số khu vực, đặc biệt là ở những vùng cửa sông có lượng phù sa lớn, sự bồi tụ của trầm tích ở rừng ngập mặn làm cho đất ổn định, nền đất ngày càng được nâng cao (Nguyễn Thị Hồng Hạnh và Mai Sỹ Tuấn 2008) đã góp phần quan trọng trong giảm tác động của sóng vào bờ biển, chống xói lở, chống xâm nhập mặn Việc hiểu biết đầy đủ về sự sinh trưởng, phát triển, thích ứng và biến đổi của rừng ngập mặn, đặc biệt là dự báo chính xác sự thay đổi của rừng ngập mặn trong điều kiện BĐKH có thể giúp đề xuất những giải pháp quản lý, bảo vệ, quy hoạch phát triển rừng ngập mặn sao cho phù hợp với từng vùng, để góp phần giảm thiểu những rủi ro và thách thức đối với sự phát triển và an toàn của người dân ven biển
Trong phạm vi bài báo này, chúng tôi trình bày những kết quả nghiên cứu về sự thay đổi thành phần loài cây ngập mặn tại khu vực ven biển miền Bắc, Việt Nam theo kịch bản BĐKH 2016 của Bộ Tài nguyên và Môi trường Kết quả nghiên cứu là định hướng cho những nghiên cứu tiếp theo về sự biến đổi của hệ sinh thái rừng ngập mặn, từ đó, đề xuất được những giải pháp quản lý, bảo tồn và phát triển một các hiệu quả hệ sinh thái rừng ngập mặn ven biển
Trang 32 Địa điểm và phương pháp nghiên cứu
2.1 Địa điểm nghiên cứu
Đề tài đánh giá sự thay đổi cấu trúc thành phần loài cây ngập mặn thực thụ của rừng ngập mặn tại vùng ven biển miền Bắc, Việt Nam, trong đó tập trung thực nghiệm tại 05 địa điểm, đại diện cho các khu vực và tiểu khu kế tiếp nhau của vùng ven biển miền Bắc Việt Nam, bao gồm: rừng ngập mặn huyện Tiên Yên (tỉnh Quảng Ninh); rừng ngập mặn huyện Tiên Lãng (TP Hải Phòng); rừng ngập mặn huyện Tiền Hải (tỉnh Thái Bình); rừng ngập mặn huyện Giao Thủy (tỉnh Nam Định) và rừng ngập mặn huyện Kim Sơn (tỉnh Ninh Bình) (Hình 1) khi các điều kiện nhiệt
độ, lượng mưa và mực nước biển thay đổi Thành phần loài được lựa chọn để nghiên cứu vì đó là những đặc điểm cơ bản của rừng ngập mặn, có thể bị thay đổi khi điều kiện môi trường (trong đó
có khí hậu và mực nước biển) thay đổi Thành phần loài cũng là những đặc điểm có thể định lượng chính xác bằng đo đếm tại thực địa Nghiên cứu này tập trung vào nhóm cây ngập mặn thực thụ vì đây là những loài phân bố ở những nơi ngập triều định kỳ (Phan Nghuyên Hồng và cộng sự 1999) nên có thể định lượng được sự thay đổi về thành phần loài của chúng khi BĐKH gây ra sự thay đổi
về mực nước biển và làm thay đổi tần suất ngập triều Nhóm cây còn lại tham gia rừng ngập mặn, sống trên đất, chỉ ngập triều cao hoặc vùng đất ngọt sẽ không được nghiên cứu trong đề tài luận án này Ngoài ra, khảo sát sơ bộ tại thực địa cũng cho thấy, nhóm cây tham gia rừng ngập mặn phân
bố và chiếm tỷ lệ rất nhỏ trên các bờ đầm, gò đất cao không hoặc ít khi bị ngập triều
Hình 1: Sơ đồ khu vực nghiên cứu và vị trí tương đối của các ô tiêu chuẩn
2.2 Phương pháp nghiên cứu
- Điều tra, thu thập dữ liệu thứ cấp: Dữ liệu nhiệt độ, lượng mưa tại các trạm Khí tượng
gần các địa điểm nghiên cứu; dữ liệu về mực nước tại trạm Cửa Ông và Hòn Dấu theo từng ngày, trong giai đoạn 2000 - 2020 được thu thập từ Tổng cục Khí tượng Thủy văn Quốc gia Dữ liệu này sau đó được phân tích, xử lý và sử dụng làm cơ sở đánh giá sự biến đổi của thảm thực vật ngập mặn trong các điều kiện khí hậu và thuỷ văn khác nhau ở khu vực nghiên cứu
- Điều tra, đánh giá đặc điểm cấu trúc, thành phần loài cây ngập mặn mặn: Tổng số 160 ô
tiêu chuẩn (10 × 10 m) đã được thiết lập tại rừng ngập mặn thuộc khu vực nghiên cứu Trong đó,
có ít nhất 30 ô tiêu chuẩn đã được thiết lập cách nhau ít nhất 100 m và đại diện cho rừng ngập mặn tại mỗi địa điểm nghiên cứu (Phan Nguyên Hồng 1991) Đường kính thân cây (tại vị trí chiều cao 0,3 m), chiều cao cây và tên loài của tất cả các cây trong từng ô tiêu chuẩn được đo đếm vào năm
Trang 42020 và 2021 để tính toán mật độ, thành phần các loài cây ngập mặn hay độ quan trọng của từng loài (Misra, 1968; Phạm Hồng Tính và Mai Sỹ Tuấn 2015) Kết quả điều tra tại 160 ô tiêu chuẩn (về thành phần loài cây ngập mặn) được tổng hợp và trình bày ở Bảng 1
Bảng 1 Thành phần loài cây ngập mặn chủ yếu tại khu vực nghiên cứu
Ký hiệu Đơn vị Trung bình chuẩn Nhỏ nhất Lệch nhất Lớn
- Điều tra, đánh giá tần suất ngập triều: Trước hết, độ cao nền đất tại mỗi ô tiêu chuẩn
được xác định bằng cách cắm 03 cọc nhựa thẳng có gắn dây vải nhuộm màu khi thuỷ triều kiệt Sau
đó, khi thuỷ triều lên, màu trên dây vải tan ra Chiều cao từ mặt đến vị trí màu trên dây vải tan ra (độ ngập sâu) được đo và ghi chép cho từng vị trí cọc nhựa, sau đó, tính độ cao nền đất bằng cách lấy mực nước biển cao nhất ở ngày cắm cọc nhựa (theo số liệu Hòn Dấu với các địa điểm tại Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình và Cửa Ông) với các địa điểm tại Quảng Ninh trừ đi độ ngập sâu Tiếp theo, độ cao nền đất cùng với mực nước biển của từng ngày trong năm trong giai đoạn nghiên cứu được sử dụng để tính toán số ngày ngập trong từng tháng, từ đó, tính được tỷ lệ phần trăm số ngày ngập trong tháng Tần suất ngập triều được tính toán là trung bình tỷ lệ phần trăm số ngày ngập trong tháng của tất cả các tháng trong năm (English et al 1997; Clough 2013) Kết quả tổng hợp về điều kiện khí hậu, tần suất nghiên cứu tại khu vực nghiên cứu được trình bày
ở Bảng 2
Bảng 2 Đặc điểm nhiệt độ, lượng mưa tại khu vực nghiên cứu
Ký hiệu Đơn vị Trung bình chuẩn Lệch nhất Lớn nhất Nhỏ
Nhiệt độ trung bình của
Lượng mua trung bình của
Số ngày ngập/tháng Ngay_ngap ngày/tháng 21,9 7,8 3,4 30,4
- Phân tích, xử lý số liệu: Dữ liệu khí hậu, tần suất ngập triều và đặc điểm mật độ, thành phần
loài, tăng trưởng rừng ngập mặn được sử dụng để thực hiện phân tích, thống kê, mô tả, phân tích thành phần chính (Principle Component Analysis - PCA), phân tích tương quan và phân tích hồi quy để xây dựng mô hình toán dự báo sự thay đổi của thảm thực vật ngập mặn Dữ liệu của 160 ô tiêu chuẩn được chia ngẫu nhiên thành 02 tập mẫu là: tập huấn luyện (training data set), gồm 100
ô tiêu chuẩn dùng để xây dựng các mô hình và tập kiểm chứng (validation data set), gồm 60 ô tiêu chuẩn dùng để đánh giá, kiểm chứng mô hình (James, 2013; Yun and Goodacre 2018)
Trang 53 Kết quả và thảo luận
3.1 Ảnh hưởng của điều kiện khí hậu, sự ngập triều tới thành phần loài cây ngập mặn
Các đặc điểm sinh trưởng phát triển của rừng ngập mặn, trong đó có thành phần loài cây ngập mặn được quyết định bởi rất nhiều nhân tố sinh thái như: khí hậu, thuỷ văn, độ mặn, tần suất ngập triều, đặc điểm lý hoá học của đất Trong phạm vi bài báo này, các điều kiện nhiệt độ, lượng mưa, sự ngập triều tác động tới thành phần loài cây ngập mặn được khảo sát, thông qua kết quả phân tích sự tương quan giữa nhiệt độ trung bình năm (0C), nhiệt độ tháng lạnh nhất (0C), lượng mưa trung bình năm (mm), lượng mưa tháng khô nhất (mm), độ ngập triều (cm) và tần suất ngập triều (ngày/tháng), với độ quan trọng của một số loài cây ngập mặn thực thụ ưu thế tại khu vực nghiên cứu Kết quả được trình bày ở Bảng 3
Bảng 3 Hệ số tương quan Pearson giữa thành phần loài cây ngập mặn với đặc điểm khí hậu
và sự ngập triều
Thành phần loài Trang
Thành phần loài Bần chua
Thành phần loài Sú
Thành phần loài Vẹt dù
Thành phần loài Đâng
Thành phần loài Mắm biển
Nhiệt độ trung bình tháng
-Lượng mưa trung bình tháng
Tần suất ngập triều 0.213** 0,181* -0.257** -0.346** -0.129 0.044
Kết quả phân tích tương quan ở Bảng 3 cho thấy, thành phần loài Trang (K obovata) có sự
tương quan thuận với nhiệt độ trung bình năm (r = 0,404 và p < 0,01), nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất (r = 0,523 và p < 0,01), độ ngập triều (r = 0,209 và p < 0,01) và tần suất ngập triều (r
= 0,213 và p < 0,01) nhưng lại tương quan nghịch với lượng mưa năm (r = -0,235 và p < 0,05)
và lượng mưa tháng khô nhất (r = -0,354 và p < 0,01) Tương tự, thành phần loài Bần chua (S caseolaris) cũng tương quan thuận với nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất (r = 0,198 và p < 0,05)
và tần suất ngập triều (r = 0,181 và p < 0,05) nhưng lại có sự tương quan nghịch với lượng mưa năm (r = -0,384 và p < 0,01) và lượng mưa tháng khô nhất (r = -0,274 và p < 0,01) Trong khi đó,
Sú (A corniculatum) và Vẹt dù (B gymnorrhiza) đều có tương quan nghịch với độ ngập triều (Sú (A corniculatum): r = -0,243 và p < 0,01; Vẹt dù (B gymnorrhiza): r = -0,259 và p < 0,01) và tần suất ngập triều Sú (A corniculatum): r = -0,257 và p < 0,01; Vẹt dù (B gymnorrhiza): r = -0,346
và p < 0,01) Như vậy, kết quả phân tích tương quan đã cho thấy, độ quan trọng của Trang (K obovata) và Bần chua (S caseolaris) tăng lên khi nhiệt độ và tần suất ngập triều tăng lên nhưng lại
giảm xuống khi lượng mưa tăng lên
Như vậy, qua kết quả nghiên cứu có thể góp phần khẳng định: nhiệt độ, lượng mưa và tần suất ngập triều là những nhân tố ảnh hưởng tới mức độ ưu thế và phân bố của các loài cây ngập
mặn như: Trang (K obovata); Bần chua (S caseolaris) và Sú (A corniculatum) Điều này có thể
bổ sung cho ý kiến của Bunt et al (1992), cho rằng điều kiện khí hậu không phải là nhân tố quan trọng nhất mà mức độ mặn của nước đã hạn chế sự phân bố của các loài cây ngập mặn Khi đánh giá trên quan điểm tổng hợp, Phan Nguyên Hồng và cộng sự (1999) đã cho rằng mỗi thành phần của khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm, gió, ) đều có ảnh hưởng nhất định đến sự sinh trưởng
Trang 6và phân bố của các loài cây ngập mặn Tùy theo điều kiện cụ thể mà nhân tố này có thể tác động mạnh hay yếu hơn các nhân tố khác Bên cạnh đó, Phan Nguyên Hồng (1991) cũng cho rằng tần suất ngập triều cũng là một trong những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp tới sự sinh trưởng và phân bố của các loài cây ngập mặn
3.2 Phân tích thành phần chính theo các chỉ tiêu khí hậu, thuỷ văn
Phân tích thành phần chính (PCA) là một kỹ thuật thống kê phân tích đa biến được sử dụng rộng rãi mà có thể được áp dụng cho dữ liệu QDA (chuẩn bị thuộc tính với các điểm mô tả thuộc tính) để giảm tập hợp các biến phụ thuộc (ví dụ thuộc tính) đến một tập hợp dữ liệu nhỏ hơn của các biến cơ bản (yếu tố), dựa trên mô hình của tương quan giữa các biến ban đầu (Reid and Spencer, 2009) Kết quả PCA xác định số lượng thành phần chính cần thiết để biểu diễn dữ liệu được trình bày ở Bảng 4
Bảng 4 Kết quả phân tích thành phần chính theo biến khí hậu và thuỷ văn
Thành phần chính Giá trị riêng Phần trăm (%) của phương sai Phần trăm (%) tích luỹ của phương sai
Bảng 4 cho thấy, nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất; nhiệt độ trung bình năm; lượng mưa trung bình tháng khô nhất; lượng mưa tổng và biến thuỷ văn, gồm: độ ngập triều và tần suất ngập triều, có thể được biểu diễn thông qua 06 thành phần chính, từ F1 đến F6 Kết quả cũng cho thấy, giá trị riêng và giá trị phần trăm tích luỹ phương sai giảm dần, từ thành phần chính thứ nhất đến thành phần chính thứ sáu Theo Sarva et al (2012), các thành phần chính cần phải mô tả được ít nhất 80 % tích luỹ phương sai và có giá trị riêng lớn hơn 1 Trong nghiên cứu này, 02 thành phần chính F1 và F2 có giá trị riêng lớn hơn 1 và mô tả được tới 95,021 % tích luỹ phương sai Thành phần F3 và F4 có tương tác nhỏ so với biến, có thể nhận biết qua giá trị phần trăm tích luỹ phương sai không có sự thay đổi nhiều Đồng thời, giá trị riêng cũng giảm mạnh ở thành phần F3 và F4 Độ lớn của các thành phần F3 đến F6 rất nhỏ so với thành phần F1 và F2, do đó, không cần hiết phải
sử dụng các thành phần từ F3 đến F6 để mô tả số liệu khí hậu và thuỷ văn đã thu thập
Hình 2: Giá trị riêng (Eigenvalue) và phần trăm tích luỹ phương sai (cumulative variability
-%) của các thành phần biểu diễn theo Scree plot
Trang 7Bên cạnh đó, kết quả phân tích PCA cũng cho thấy sự đóng góp của mỗi nhân tố khí hậu hay thuỷ văn vào 02 thành phần chính F1 và F2 (Bảng 5)
Bảng 5 Eigenvector của các thành phần chính tương ứng với các nhân tố khí hậu và thuỷ
văn khác nhau
Nhân tố khí hậu, thuỷ văn F1 Thành phần chính F2
Lương mưa trung bình của tháng khô nhất -0.983 0.139
Nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất 0.969 -0.231
Thành phần quan trọng nhất - F1 đóng góp tới 69,919 % của tổng phương sai, bị ảnh hưởng hay tác động chủ yếu bởi các biến khí hậu, như: lượng mưa (bao gồm cả lượng mưa năm và lượng mưa của tháng khô nhất) theo hướng âm (negative) và nhiệt độ (bao gồm cả nhiệt độ trung bình năm và nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất) theo hướng dương (positive) Thành phần thứ hai
- F2 bị ảnh hưởng chủ yếu bởi độ ngập triều và tần suất ngập triều Như vậy, phân tích thành phần chính PCA đã cho thấy, cả 06 nhân tố, bao gồm: lượng mưa trung bình của tháng khô nhất, nhiệt
độ trung bình của tháng lạnh nhất, lượng mưa cả năm, nhiệt độ trung bình năm, độ ngập triều và tần suất ngập triều đều được lựa chọn để xây dựng mô hình, tuy nhiên, để tóm gọn những biến này, PCA cũng đề xuất 02 biến đại diện Đó là biến khí hậu (F_khí hậu), đại diện cho các biến lượng mưa trung bình của tháng khô nhất, nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất, lượng mưa cả năm, nhiệt độ trung bình năm và biến thuỷ văn (F_thuỷ văn), đại diện cho các biến độ ngập triều và tần suất ngập triều Việc sử dụng các biến đại diện này cũng tránh được hiện tượng đa cộng tuyến như
đã phân tích ở phần trên
3.3 Xây dựng mô hình toán và dự báo thay đổi thành phần loài cây ngập mặn
Mô hình toán biểu diễn mối quan hệ giữa thành phần loài và các biến đại diện khí hậu, thuỷ văn, được xây dựng thông quan phân tích hồi quy Bảng 6 trình bày kết quả phân tích và đánh
giá các mô hình tính toán thành phần loài Trang (K obovata), Bần chua (S caseolaris) và Sú (A corniculatum) Cả 03 mô hình đều có ý nghĩa (R = 0,31-0,41; p < 0,01) và là cơ sở để dự báo sự
thay đổi thành phần loài cây ngập mặn tại khu vực nghiên cứu
Bảng 6 Mô hình hồi quy dự báo thành phần loài cây ngập mặn
1 Trang IV_Tr = -3002,381 + 12,855F_khí hậu - 0,013(F_khí hậu)2 - 0,559F_thuỷ văn + 0,007(F_thuỷ văn)2 0,38 6,57 < 0,001
4 Bần chua IV_Ba = 1383,353 - 5,524F_khí hậu + 0,005(F_khí hậu)2 + 1,181F_thuỷ văn - 0,011(F_thuỷ văn)2 0,41 7,63 < 0,001
8 Sú IV_Su = 1257,048 - 5,132F_khí hậu + 0,005(F_khí hậu)2 - 0,486F_thuỷ văn + 0,003(F_thuỷ văn)2 0,31 4,14 0,003
Kết quả áp dụng mô hình dự báo sự thay đổi thành phần loài Trang (K obovata), Bần chua (S caseolaris) và Sú (A corniculatum) của rừng ngập mặn tại một số khu vực thuộc ven biển miền
Bắc Việt Nam theo kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng của Bộ Tài nguyên và Môi trường (BTNMT 2016), được trình bày ở Hình 3 Tuy nhiên, một điều cần lưu ý là kết quả tính toán dự báo
Trang 8này được thực hiện với giả thiết rằng nhiệt độ, lượng mưa và mực nước biển thay đổi theo tính toán của BTNMT (2016), còn các nhân tố sinh thái khác vẫn chưa được bổ sung vào mô hình dự báo Kết quả dự báo cho thấy, trong bối cảnh BĐKH, thành phần loài cây ngập mặn ở các khu vực nghiên cứu có sự thay đổi đáng kể Nhìn chung, nếu rừng ngập mặn được bảo vệ tốt và không chịu
sự tác động của con người thì độ quan trọng của loài Trang (K obovata) có xu hướng giảm, loài Sú (A corniculatum) có xu hướng tăng lên Trong khi đó, Bần chua (S caseolaris) ít biến động hơn
Cụ thể, tại huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh, độ quan trọng của loài Trang (K obovata) hiện tại
là gần 60 % và tương đối ổn định, cho tới năm 2030 Nhưng sau đó, Trang (K obovata) đã có sự giảm rõ rệt và tới năm 2100 thì chỉ còn dưới 2 % Trong khi đó, Sú (A corniculatum) có xu hướng
tăng lên, từ 20 % đến 40 %, trong giai đoạn 2020 - 2080 và từ năm 2080 - 2100, độ quan trọng của
Sú (A corniculatum) chỉ còn khoảng 5 %.
0
20
40
60
80
100
Năm
Series1 Trang Series2 Bần chua Series3 Sú
0 20 40 60 80 100
Năm
Series1 Series2 Series3
0
20
40
60
80
100
Năm
Series1 Trang Series2 Bần chua Series3 Sú
0 20 40 60 80 100
Năm Series1 Trang Series2 Bần chua Series3 Sú
Kim Sơn - Ninh Bình
0 20 40 60 80 100
Năm Series1 Trang Series2 Bần chua Series3 Sú
Hình 3: Sự thay đổi thành phần loài cây ngập mặn tại một số khu vực ven biển miền Bắc theo
Kịch bản BĐKH, NBD
Tại các khu vực nghiên cứu khác (Tiên Lãng - Hải Phòng, Tiền Hải - Thái Bình, Giao Thuỷ
- Nam Định hay Kim Sơn - Ninh Bình), mặc dù có sự thay đổi về độ quan trọng của các loài nhưng rừng ngập mặn vẫn phát triển Sự thay đổi thành phần loài là quá trình diễn thế tự nhiên của rừng ngập mặn Theo Phan Nguyên Hồng (1991), quá trình diễn thế tự nhiên của rừng ngập
mặn ở Tiên Yên - Quảng Ninh là sau giai đoạn tiên phong của Mắm biển (A marina) hoặc Sú (A corniculatum), là giai đoạn hỗn hợp gồm các loài Trang (K obovata), Đâng (R stylosa) hay Vẹt
Trang 9dù (B gymnorrhiza) Sau đó là giai đoạn Vẹt dù (B gymnorrhiza) chiếm ưu thế Như vậy, với kết quả tính toán, thành phần loài Sú (A corniculatum) và Trang (K obovata) suy giảm có thể là hiểu hiện của quá trình diễn thế tự nhiên và sự thay thế của Vẹt dù (B gymnorrhiza) là do quá trình
bồi tụ, làm cho nền đất ngày một cao lên, không phù hợp với sự sinh trưởng và phát triển của Sú
(A corniculatum) và Trang (K obovata) (Phan Nguyên Hồng và cộng sự, 1999) Tuy nhiên, ở các
điểm nghiên cứu thuộc ven biển các tỉnh Đồng bằng Sông Hồng, rừng ngập mặn chủ yếu là rừng
trồng loài Trang (K obovata) và Bần chua (S caseolaris) Bên cạnh sự phát triển tự nhiên của Sú (A corniculatum) ở những bãi bồi thấp (Phan Nguyên Hồng, 2004; Nguyễn Thị Hồng Hạnh và Phạm Hồng Tính, 2017) Khi tính toán theo kịch bản biến đổi khí hậu, Trang (K obovata), Bần chua (S caseolaris) và Sú (A corniculatum) vẫn là những loài chiếm ưu thế và tương đối ổn định
Điều đó cho thấy, rừng ngập mặn vẫn phát triển và thay đổi song song cùng với BĐKH và NBD Kết quả này cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của Gilman (2004), Phạm Hồng Tính và cộng
sự (2014) cho rằng rừng ngập mặn vẫn phát triển và theo kịp tốc độ tăng của mực nước biển Điều
đó có nghĩa là khi nước biển dâng xảy ra nhưng trầm tích vẫn được bồi tụ và tốc độ bồi tụ trầm tích cao hơn hoặc bằng tốc độ gia tăng mực nước biển thì rừng ngập mặn ít bị tác động
4 Kết luận
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, rừng ngập mặn tại ven biển miền Bắc Việt Nam vẫn phát triển và chưa bị thay đổi hẳn bằng một thảm thực vật hay hệ sinh thái khác Tuy nhiên, thành phần loài cũng có sự thay đổi đáng kể Tại huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh, độ quan trọng của loài
Trang (K obovata) hiện tại gần 60 % và tương đối ổn định cho tới năm 2030 Nhưng sau đó, Trang (K obovata) giảm rõ rệt và tới năm 2100 sẽ chỉ còn dưới 2 % Trong khi đó, Sú (A corniculatum)
có xu hướng tăng lên từ 20 - 40 %, trong giai đoạn 2020 - 2080 và từ năm 2080 đến năm 2100, độ
quan trọng của Sú (A corniculatum) chỉ còn khoảng 5 % Đối với các khu vực nghiên cứu khác,
gồm: Tiên Lãng - Hải Phòng, Tiền Hải - Thái Bình, Giao Thuỷ - Nam Định hay Kim Sơn - Ninh Bình, rừng ngập mặn vẫn phát triển với độ quan trọng của các loài thay đổi nhưng không lớn như đối với khu vực Tiên Yên - Quảng Ninh Những nghiên cứu chi tiết hơn về sự sinh trưởng của đường kính, chiều cao và mật độ cây ngập mặn cần tiếp tục nghiên cứu để đánh giá đầy đủ hơn về
sự thay đổi của hệ sinh thái rừng ngập mặn Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở quan trọng để các đơn
vị quản lý ở Trung ương và địa phương đề ra những chính sách chiến lược quản lý, bảo tồn hệ sinh thái rừng ngập mặn hiệu quả
Lời cảm ơn: Nghiên cứu được hoàn thành dưới sự hỗ trợ kinh tế của Đề tài mã số
TNMT.2018.05.06 Các tác giả xin trân trọng cảm ơn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2016) Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam Hà Nội [2] Bunt, J S (1992) Introduction In Robertson A I and Alongi D M (eds), Tropical mangrove ecosystem,
American Geophysical Union, Washington DC, USA, pp 1 - 6.
[3] Blasco, F (1996) Mangroves as indicators of coastal change Catena, 27, pp.167 - 178.
[4] Clough, B (2013) Continuing the Journey Amongst Mangroves ISME Educational Book Series
No.1, International Society for Mangrove Ecosystems, Okinawa, Japan, and International Tropical Timber Organization, Yokohama, Japan, 86 pp.
[5] Donald R Cahoona, Philippe F Hensel (2006) High-Resolution Global Assessment of Mangrove
Responses to Sea-Level Rise: A Review In Proceedings of the Symposium on Mangrove Responses to
Relative Sea-Level Rise and Other Climate Change Effects, 13 July 2006, Cairns Convention Centre,
Trang 10Cairns, Australia.
Edition, Australian Institute of Marine Science, Townsville, Australia, 389 pages.
[7] Gilman, E (2004) Assessing and Managing Shoreline Response to Projected Relative Sea-Level Rise
and Climate Change Prepared for the UNESCO World Heritage Central Pacific Project.
[8] James Gareth (2013) An Introduction to Statistical Learning: with Applications in R Springer p 176
ISBN 978 - 1461471370.
[9] Lawless H T and Heymann H (1998) Sensory Evaluation of Food: Principles and Practices New
York: Chapman & Hall.
[10] Misra R (1968) Ecology work book New Delhi: Oxford & IBH Publishing Co
[11] Phan Nguyên Hồng, Trần Văn Ba, Viên Ngọc Nam, Hoàng Thị Sản, Vũ Trung Tạng, Lê Thị Trễ,
Nguyễn Hoàng Trí, Mai Sỹ Tuấn, Lê Xuân Tuấn (1999) Rừng ngập mặn Việt Nam Nhà xuất bản Nông
nghiệp, Hà Nội.
[12] Phan Nguyên Hồng (1991) Sinh thái thảm thực vật rừng ngập mặn Việt Nam Luận án tiến sỹ Sinh
học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
[13] Phan Nguyên Hồng (2004) Hệ sinh thái rừng ngập mặn ven biển đồng bằng Sông Hồng Nhà xuất
bản Nông nghiệp, Hà Nội.
[14] Phạm Hồng Tính, Mai Sỹ Tuấn (2015) Phân tích định lượng các chỉ số đa dạng sinh học và phân
bố của thảm thực vật thân gỗ thảm thực vật ngập mặn tại ven biển miền Bắc Việt Nam Tạp chí Sinh học
38(1): 53 - 60.
[15] Phạm Hồng Tính, Phạm Đức Cường và Mai Sỹ Tuấn (2014) Đánh giá tính dễ bị tổn thương đối với
biến đổi khí hậu của hệ sinh thái rừng ngập mặn: lựa chọn phương pháp và những kết quả áp dụng bước đầu Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ 2 về sinh học biển và phát triển bền vững Nhà
xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, p: 305 - 313.
[16] Pham Hong Tinh, Nguyen Thi Hong Hanh and Mai Sy Tuan (2021) Ecological Valuation and
Ecosystem Services of Mangroves In: Rastogi R.P., Phulwaria M., Gupta D.K (eds) Mangroves: Ecology,
Biodiversity and Management Springer, Singapore.
[17] Nguyễn Thị Hồng Hạnh, Mai Sỹ Tuấn (2008) Đặc tính của thể nền rừng ngập mặn - yếu tố tạo cho
TTVNM là bể chứa khí thải nhà kính Tạp chí Sinh học, 30(9), tr 106 - 113.
[18] Nguyễn Thị Hồng Hạnh, Phạm Hồng Tính (2017) Định lượng cacbon trong rừng ngập mặn trồng
vùng ven biển miền Bắc Việt Nam NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội.
[19] Reid, M K and Spencer, K L (2009) Use of principal components analysis (PCA) on estuarine
sediment datasets: the effect of data pre-treatment Environmental Pollution, 157, 2275 - 2281.
[20] Sarva Mangala Praveena, Ong Wei Kwan and Ahmad Zaharin Aris (2012) Effect of data pre-treatment
procedures on principal component analysis: a case study for mangrove surface sediment datasets Environ
Monit Assess (2012) 184:6855 - 6868.
[21] Yun Xu, Royston Goodacre (2018) On splitting training and validation set: A comparative study of
cross - validation, bootstrap and systematic sampling for estimating the generalization performance of supervised learning Journal of Analysis and Testing 2(3): 249 - 262.
Ngày chấp nhận đăng: 10/11/2021 Người phản biện: PGS.TS Vũ Thanh Ca