Báo cáo khoa học ứng dụng gis xây dựng bản đồ đa dạng sinh học tại trung tâm nông nghiệp mùa xuân

Báo cáo khoa học ứng dụng gis xây dựng bản đồ đa dạng sinh học tại trung tâm nông nghiệp mùa xuân Báo cáo khoa học ứng dụng gis xây dựng bản đồ đa dạng sinh học tại trung tâm nông nghiệp mùa xuân Báo cáo khoa học ứng dụng gis xây dựng bản đồ đa dạng sinh học tại trung tâm nông nghiệp mùa xuân Báo cáo khoa học ứng dụng gis xây dựng bản đồ đa dạng sinh học tại trung tâm nông nghiệp mùa xuân Báo cáo khoa học ứng dụng gis xây dựng bản đồ đa dạng sinh học tại trung tâm nông nghiệp mùa xuân Báo cáo khoa học ứng dụng gis xây dựng bản đồ đa dạng sinh học tại trung tâm nông nghiệp mùa xuân Báo cáo khoa học ứng dụng gis xây dựng bản đồ đa dạng sinh học tại trung tâm nông nghiệp mùa xuân

ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐA DẠNG SINH HỌC

TẠI TRUNG TÂM NÔNG NGHIỆP MÙA XUÂN

Trần Thị Kim Hồng, Lý Văn Lợi, Trần Quốc Hão, Hồ Hồng Cẩm

Khoa Môi trường & TNTN, Đại học Cần Thơ

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Theo Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Hậu Giang, nhờ làm tốt côngtác quy hoạch, bảo tồn nên môi trường sống ở Hậu Giang được cải thiện, dần trở lạiphong cảnh hoang dã, thu hút nhiều loài chim quý hiếm nằm trong diện bảo tồn, sách đỏ

về sinh sống, sinh sản ngày một nhiều Đặc biệt tập trung nhiều ở khu bảo tồn thiên nhiênLung Ngọc Hoàng và Trung tâm nông nghiệp (TTNN) Mùa Xuân

TTNN Mùa Xuân thuộc xã Tân Phước Hưng, huyện Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giangvới tổng diện tích tự nhiên 1.434,89 ha Trong đó gồm có 5 phân khu chức năng: phânkhu hành chính, phân khu sản xuất nông nghiệp – thủy sản – chăn nuôi, phân khu du lịchsinh thái, phân khu vườn chim và phân khu đất rừng

TTNN Mùa Xuân có tính đa dạng sinh học cao nên công tác bảo tồn đa dạng sinhhọc, bảo vệ nguồn gen quý hiếm cũng như các nguồn tài nguyên khác tại Trung tâm cầnđược quan tâm Từ khi thành lập, Trung tâm đã có một số điều tra, đánh giá tài nguyênsinh học, bước đầu cũng đã đánh giá được giá trị, tiềm năng và ý nghĩa của nguồn tàinguyên nơi đây Với sinh cảnh phong phú cùng với hệ động thực vật đa dạng về thànhphần và chủng loại Đa dạng sinh học ở TTNN Mùa Xuân được xem như một tài nguyênquý giá có ý nghĩa to lớn về môi trường, chúng giữ chức năng sinh thái cực kì quan trọng.Đặc biệt trong tình hình hiện nay, biến đổi khí hậu ngày càng có những tác động tiêu cựcđến vùng ĐBSCL trong khi đó công tác quản lý còn gặp nhiều khó khăn do diện tích quálớn cùng với nhiều phân khu, chưa thể hiện rõ được chất lượng cũng như sự biến độngcủa các thành phần trong khu vực quản lý.Yêu cầu đặt ra là cần phải có một công cụ hữuhiệu để giúp cho công tác quản lý được thuận tiện hơn Một trong những công cụ quản lýtài nguyên môi trường khá phổ biến hiện nay đó chính là GIS – hệ thống thông tin địa lý.Nghiên cứu: “ Xây dựng bản đồ đa dạng sinh học tại TTNN Mùa Xuân” được thực hiệnnhằm xây dựng cơ sở dữ liệu về hiện trạng tài nguyên ở TTNN Mùa Xuân góp phần hỗtrợ cho công tác quản lý, bảo tồn nơi đây được bền vững

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu được thực hiện từ năm 2016 đến năm 2017 tại TTNN Mùa Xuân,huyện Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang

2.1 Phương pháp xử lý số liệu

CSDL được xử lý bằng cách xác định khoảng đa dạng sinh học trên từng sinh cảnh

Công thức tính khoảng dao động của mức độ đa dạng của nhóm i

Trong đó:

N là tổng số loài i khảo sát từ khu vực nghiên cứu

D khoảng dao động của mức độ dạng của nhóm i

M là số loài của sinh cảnh có số lượng loài thấp nhất

n là số khoảng dao động

Với M = MIN (A, B, C, E, F)

Trong đó:

A là số loài của nhóm i xuất hiện ở sinh cảnh Đất rừng

B là số loài của nhóm i xuất hiện ở sinh cảnh Đất trồng lúa

C là số loài của nhóm i xuất hiện ở sinh cảnh Đất trồng mía

E là số loài của nhóm i xuất hiện ở sinh cảnh Đất thủy sản

F là số loài của nhóm I xuất hiện ở sinh cảnh Đất lung

 Các khoảng đa dạng của loài i với n = 4

o Khoảng đa dạng sinh học cao từ đến (M+D+1) đến N

o Khoảng đa dạng sinh học trung bình (M+D+1) đến (M+2D)

o Khoảng đa dạng sinh học thấp (M+1) đến (M+D)

o Khoảng đa dạng sinh học rất thấp 0 đến (0+M)

Dựa vào số lượng loài ở từng sinh cảnh và các khoảng đa dạng sinh học đã tínhtrên, có thể xác định từng sinh cảnh cụ thể thuộc khoảng đa dạng sinh học nào

2.2 Phương pháp đánh giá chất lượng đất và nước

2.2.1 Chất lượng đất

Chất lượng đất tại TTNN Mùa Xuân được đánh giá qua 3 thông số: hàm lượng chấthữu cơ (CHC), hàm lượng đạm (TN), hàm lượng lân dễ tiêu (P2O5)

Số liệu của 3 thông số được xử lý, đánh giá theo các thang điểm như sau:

Hàm lượng chất hữu cơ:

Bảng 1 Thang đánh giá hàm lượng CHC trong đất (Metson, 1961)

0,1 – 0,2% Trung bình

Hàm lượng lân dễ tiêu P2O5

Bảng 3. Thang đánh giá hàm lượng lân dễ tiêu trong đất (Lê Văn Can, 1968)

Hàm lượng P205 (%) Đánh giá

2.2.2 Tính toán WQI chất lượng nước

a Tính toán WQI thông số

* WQI thông số (WQISI) được tính toán cho các thông số BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 ,TSS, độ đục, Tổng Coliform theo công thức như sau:

- qi: Giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng tương ứng với giá trị Bpi

- qi+1: Giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi+1

- Cp: Giá trị của thông số quan trắc được đưa vào tính toán

Hình 1 Bản quy định các giá trị qi , Bpi

* Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQIDO):

 tính toán thông qua giá trị DO % bão hòa. 

Bước 1: Tính toán giá trị DO % bão hòa:

Tính giá trị DO bão hòa:

T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: 0C)

- Tính giá trị DO % bão hòa:

DO hòa tan: Giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l)

Bước 2: Tính giá trị WQIDO:

Trong đó: 

Cp: giá trị DO % bão hòa

- BPi, BPi+1, qi, qi+1 là các giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong Bảng 2. 

Hình 2 Bảng quy định các giá trị Bpi và qi đối với DO% bão hòa.

Nếu giá trị DO% bão hòa ≤ 20 thì WQIDO bằng 1

Nếu 20< giá trị DO% bão hòa< 88 thì WQIDO được tính theo công thức 2 và sử dụngBảng 2

Nếu 88≤ giá trị DO% bão hòa≤ 112 thì WQIDO bằng 100

Nếu 112< giá trị DO% bão hòa< 200 thì WQIDO được tính theo công thức 1 và sử dụngBảng 2.

Nếu giá trị DO% bão hòa ≥200 thì WQIDO bằng 1

* Tính giá trị WQI đối với thông số pH

Hình 3 Bảng quy định các giá trị Bpi và qi đối với thông số pH.

Nếu giá trị pH≤5.5 thì WQIpH bằng 1

Nếu 5,5< giá trị pH<6 thì WQIpH được tính theo công thức 2 và sử dụng bảng 3.Nếu 6≤ giá trị pH≤8,5 thì WQIpH bằng 100

Nếu 8.5< giá trị pH< 9 thì WQIpH được tính theo công thức 1 và sử dụng bảng 3

Nếu giá trị pH≥9 thì WQIpH bằng 1

b Tính toán WQI

Sau khi tính toán WQI đối với từng thông số nêu trên, việc tính toán WQI được áp dụngtheo công thức sau:

Trong đó:

- WQIa: Giá trị WQI đã tính toán đối với 05 thông số: DO, BOD5, COD,N-NH4, P-PO4

- WQIb: Giá trị WQI đã tính toán đối với 02 thông số: TSS, độ đục

- WQIc: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số Tổng Coliform

- WQIpH: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số pH

Ghi chú: Giá trị WQI sau khi tính toán sẽ được làm tròn thành số nguyên

So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính toán với bảng đánh giá

Sau khi tính toán được WQI, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đánhgiá chất lượng nước để so sánh, đánh giá, cụ thể như sau:

Hình 4 Bảng phân loại đánh giá chất lượng nước

3 KẾT QUẢ THẢO LUẬN

Dựa vào các số liệu đo đạc về thành phần loài của các nhóm sinh vật tại TTNNMùa Xuân, nghiên cứu đã phân tích, đánh giá chất lượng đất nước; thống kê số loài trêntừng sinh cảnh khác nhau của từng nhóm sinh vật trong 2 mùa (mùa mưa và mùa khô).

Từ đó xây dựng bản đồ chuyên đề về chất lượng đất nước và đa dạng sinh học của từngnhóm tại TTNN Mùa Xuân, cụ thể như sau:

Hình 5 Bản đồ chất lượng đất tại TTNN Mùa Xuân

Bản đồ chất lượng đất theo từng chỉ tiêu tại các vị trí thu mẫu ở TTNN Mùa Xuânđược xây dựng trên các kiểu sinh cảnh đất trồng mía, đất trồng lúa, đất thủy sản, đất

rừng, đất lung, đê bao ở ba nhóm đất nghèo, trung bình, giàu qua các chỉ tiêu Chất hữu

cơ, đạm và P2O5

Tại TTNN Mùa Xuân, độ mặn trong đất nằm trong khoảng an toàn và ít bị ảnhhưởng của xâm nhập mặn Hàm lượng trung bình của các chỉ tiêu sắt, nhôm đều ở mứcdưới ngưỡng gây độc, an toàn cho cây trồng phát triển Phân hóa học và thuốc BVTVđược sử dụng có biểu hiện gia tăng cả về liều lượng và số lượng (qua phỏng vấn) Hàmlượng kali, đạm, lân ở mức nghèo đến trung bình nên cần bổ sung dinh dưỡng cho câytrồng có thể phát triển tốt Rơm rạ, lá mía sau thu hoạch được lựa chọn xử lý bằngphương pháp đốt vẫn còn được người dân áp dụng ở khá nhiều nơi

3.2 Bản đồ chất lượng nước.

Bản đồ chất lượng nước được xây dựng thông qua các chỉ tiêu cơ bản, từ đó tínhchỉ số WQI để đánh giá chất lượng nước mặt ở TTNN Mùa Xuân

Hình 6 Bản đồ chất lượng nước tại TTNN Mùa Xuân

Chất lượng nước mặt tại TTNN Mùa Xuân có dấu hiệu ô nhiễm hữu cơ trong mùakhô, mùa mưa hàm lượng chất hữu cơ trong nước ở mức phù hợp cho việc phát triển của

động thực vật thủy sinh pH thu vào mùa khô đều nằm trong giới hạn cho phép củaQCVN 08-MT:2015/BTNMT loại A1, pH thu vào mùa mưa tại điểm 5,7,9 không nằmtrong giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT, các điểm còn lại đều nằmtrong giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT loại A1 Giá trị pH mùa mưathì thấp hơn so với mùa khô.

Giá trị EC có sự biến động lớn giữa 2 mùa tại 1 số điểm như 1, 3, 5, 7, 11, 14 Cácđiểm còn lại thì biến động ít hơn Cả 2 mùa đều có giá trị EC trung bình bằng nhau:352(µS/cm2)

Hầu hết hàm lượng DO của 2 mùa đều thấp, chỉ có DO tại điểm 14 thu vào mùakhô thì đạt giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT loại A1 Nhìn chung tạihầu hết các điểm đều có hàm lượng DO vào mùa mưa cao hơn so với mùa khô

Hàm lượng COD, BOD5, PO43- vào mùa khô cao, nước có dấu hiệu bị ô nhiễm bởichất hữu cơ Mùa mưa hàm lượng COD, BOD5, PO43- tại hầu hết các điểm đều đạt giớihạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT loại A1, điều này chứng tỏ khả năng tựlàm sạch nước vào mùa mưa cao, nước được pha loãng Hàm lượng NH4+ tại phần lớn cácđiểm đều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT loại A1 Mùakhô thì hàm lượng NH4+ cao hơn so với mùa mưa

3.3 Đa dạng nhóm côn trùng

Bản đồ đa dạng nhóm côn trùng được xây dựng dựa trên số loài của từng sinhcảnh Sau khi xây dựng đầy đủ bộ CSDL của nhóm côn trùng trên từng sinh cảnh trongmùa khô và mùa mưa, tiếp tục tạo các lớp dữ liệu không gian để xây dựng bản đồ chuyên

đề đa dạng nhóm côn trùng trên các sinh cảnh trong mùa khô và mùa mưa như hình 7 và8

Hình 7 Bản đồ đa dạng nhóm côn trùng mùa khô tại TTNN Mùa Xuân

Hình 7 cho thấy bản đồ đa dạng sinh học nhóm côn trùng mùa khô TTNN MùaXuân được xây dựng trên các kiểu: Đất rừng, đất lúa, đất mía, tuyến ven sông, tuyến venđường, đất lung, đê bao, đất nuôi trồng thủy sản ở các mức độ: tuyến đa dạng cao, trungbình và khoảng đa dạng cao, trung bình, thấp và rất thấp

Mùa khô ở sinh cảnh đất rừng có số loài cao với 70 loài và tuyến đa dạng cao tậptrung ở tuyến ven sông (57 loài) Sinh cảnh đất trồng mía đa dạng trung bình với 45 - 56

loài và tuyến đa dạng trung bình thuộc tuyến ven đường Đất lung và đất nuôi trồng thủysản có mức đa dạng rất thấp (32 loài).

Hình 8 Bản đồ đa dạng nhóm côn trùng mùa mưa tại TTNN Mùa Xuân

Nhóm côn trùng vào mùa mưa tại TTNN Mùa Xuân đạt mức đa dạng cao ở sinhcảnh đất rừng và đất trồng lúa với 68 - 93 loài, tuyến ven sông và ven đường đều thuộctuyến đa dạng cao Sinh cảnh đất trồng mía đa dạng trung bình với 52 - 67 loài, đất lung

và đất nuôi thủy sản có độ đa dạng rất thấp (0 - 15 loài)

Kết quả phân tích 970 cá thể thuộc lớp côn trùng thu được tại khu vực khảo sát cho

thấy, loài Danaus genutia có độ phong phú cao nhất với 31 cá thể chiếm 3,196% tổng số

cá thể thu và cũng là loài có tần suất xuất hiện cao nhất với tỉ lệ 57,143% trong tổng số

các loài đã định danh Bên cạnh đó, các loài Ariadne Ariadne, Elymnias nesaea, Graphium arycles mỗi loài chỉ gặp 1 cá thể chiếm 0,103% tổng số cá thể thu được và

cũng là các loài có tần suất xuất hiện thấp nhất với 7,143% trên tổng số loài đã định danh

3.4 Đa dạng nhóm nhện

Vào mùa khô ở TTNN Mùa Xuân, nhóm nhện có số loài cao ở sinh cảnh đất rừng(24 - 29 loài) Đa dạng trung bình là sinh cảnh đất trồng mía và hai tuyến ven đường, vensông với 19 - 23 loài Đất lung và đất thủy sản có đa dạng sinh học rất thấp (0 - 13 loài)

Hình 9 Bản đồ đa dạng nhóm nhện mùa khô tại TTNN Mùa Xuân

Nhóm nhện vào mùa mưa ở TTNN Mùa Xuân có số liệu cao ở sinh cảnh đất rừng(28 - 36 loài) Đa dạng trung bình là sinh cảnh đất trồng mía và hai tuyến ven sông, venđường (21 - 27 loài) Đa dạng rất thấp thuộc sinh cảnh đất lung và đất thủy sản (0 - 13loài)

Hình 10 Bản đồ đa dạng nhóm nhện mùa mưa tại TTNN Mùa Xuân

Hình 12 Bản đồ đa dạng nhóm nấm mùa mưa tại TTNN Mùa Xuân

Vào mùa khô, ở sinh cảnh đất rừng nhóm nấm có sự đa dạng cao (19 - 27 loài) Đadạng trung bình thuộc hai tuyến ven đường và ven sông (11 - 18 loài) Đa dạng thấpthuộc đất trồng mía và đất trồng lúa (3 - 10 loài) Các sinh cảnh khác có độ đa dạng sinhhọc rất thấp chỉ từ 0 - 2 loài

Hình 11 Bản đồ đa dạng nhóm nấm mùa khô tại TTNN Mùa Xuân

Kết quả khảo sát có thể cho phép xác định vị trí phân bố hay khả năng hiện diệncủa các bộ nấm lớn trên địa bàn phục vụ cho công tác quản lý đa dạng loài nấm lớn đượcthuận lợi hơn Bên cạnh đó, số liệu cho thấy rõ hơn những công dụng ý nghĩa của nấmđối với cuộc sống của con người

3.6 Đa dạng nhóm thân mềm

Bản đồ đa dạng nhóm thân mềm được xây dựng dựa trên số liệu của từng sinhcảnh

Hình 13 Bản đồ đa dạng nhóm thân mềm mùa khô tại TTNN Mùa Xuân

Đa dạng nhóm thân mềm mùa khô tại TTNN Mùa Xuân đạt giá trị cao ở sinh cảnhđất lung (8 - 10 loài) Tuyến ven đường và tuyến ven sông thuộc tuyến đa dạng thấp (0 -

1 loài)

Hình 14 Bản đồ đa dạng nhóm thân mềm mùa mưa tại TTNN Mùa Xuân

Đa dạng nhóm thân mềm mùa mưa tại TTNN Mùa Xuân cao ở sinh cảnh đất rừng,đất thủy sản, đất lung và hai tuyến ven đường, ven sông với 5 loài Sinh cảnh đất trồnglúa và đất trồng mía đa dạng trung bình (4 loài)

3.7 Đa dạng nhóm cây làm thuốc

Mức độ đa dạng nhóm cây làm thuốc mùa khô ở TTNN Mùa Xuân đạt giá trị cao

ở sinh cảnh đất rừng và tuyến ven sông với 32 - 46 loài Tuyến ven đường và sinh cảnhđất trồng mía có độ đa dạng trung bình 17 - 31 loài Sinh cảnh đất lung và đất thủy sản có

đa dạng sinh học rất thấp (0 - 1 loài)

Hình 15 Bản đồ đa dạng nhóm cây làm thuốc mùa khô tại TTNN Mùa Xuân

Đa dạng sinh học nhóm cây làm thuốc mùa mưa ở TTNN Mùa Xuân cao ở sinhcảnh đất rừng và tuyến ven sông (38 - 57 loài) Tuyến ven đường và sinh cảnh đất trồngmía có độ đa dạng trung bình (20 - 37 loài) Sinh cảnh đất lung và đất thủy sản có đadạng sinh học rất thấp (0-1 loài)

Hình 16 Bản đồ đa dạng nhóm cây làm thuốc mùa mưa tại TTNN Mùa Xuân

Trong các loài khảo sát tại TTNN Mùa Xuân, cây tràm có độ phong phú cao nhấtvới 3.312 cá thể chiếm 64% tổng số cá thể thu và cũng là loài có tần suất xuất hiện caonhất (64,29%) Bên cạnh đó, các loài Cỏ xước, Rau dệu, Chanh, Cây Mù U, Cây MuồngTrâu, Cây tắc, Cây Bụp Giấm, Cây Hoa Nhài, Cỏ bạc đầu mỗi loài chỉ gặp 1 cá thể chiếm0,018% tổng số cá thể thu được

Hình 17 Bản đồ phân bố số loài động vật đáy mùa khô tại TTNN Mùa Xuân

Động vật đáy mùa mưa tại TTNN Mùa Xuân phân bố không đều theo từng điểm thu

Cụ thể, điểm có số loài cao nhất là 11 loài thuộc sinh cảnh đất trồng lúa, điểm số loài thấp

là 1 loài thuộc sinh cảnh đất rừng Sự phân bố tập trung chủ yếu vào khoảng 9 - 11 loài(đạt 6/14 điểm thu) và rải rác đều khắp các sinh cảnh

Hình 18 Bản đồ phân bố số loài động vật đáy mùa mưa tại TTNN Mùa Xuân

Tại hầu hết các vị trí khảo sát đều xuất hiện những nhóm chỉ thị cho đặc tính môi

trường của thủy vực Trong đó, họ Tubificidae chỉ thị cho môi trường ô nhiễm hữu cơ rất

nặng, hiện diện trên toàn bộ các điểm thu mẫu Điều này phù hợp với kết quả phân loạinước tại từng điểm khảo sát là chất lượng nước được đánh giá ở mức khá ô nhiễm đến ônhiễm nặng Chỉ số đa dạng sinh học tại các vị trí trong nghiên cứu tương đối thấp, biếnđộng ở mức 0,89 dến 1,87

3.9 Đa dạng nhóm tảo

Bản đồ phân bố tảo lam được vẽ trên số liệu tổng số loài thu được trong 2 mùatheo từng điểm thu mẫu như hình 19 và 20