78 B = C + G + H - (OX + R + T + E + D + M). Theo Ychekhin (1977). B : là sự tăng trưởng của khối lượng thực vật sau một khoảng thời gian nào đó ; C : là lượng CO 2 thực vật sử dụng trong quá trình quang hợp ; G : là lượng chất khoáng ; H : là lượng nước ; Ox : là lượng ôxi thải ra trong quá trình quang hợp ; R : là lượng vật chất mất đi do hô hấp ; T : mất do bay hơi ; E : lượng vật chất mất đi do bài tiết hoặc các quá trình khác ; D : là lượng vật chất do bọn sinh vật dị dưỡng đã dùng mất ; M : là vật chất bị mất đi do quá trình chết. Nếu ta coi H và T + Ox + E là tiệm cận bằng không và thay C và G bằng F ta s ẽ có công thức : B = F - (R + D + M) Năng suất của quần xã thực vật phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố bên ngoài, các yếu tố này có quan hệ mật thiết với tổ hợp thành phần tạo thành hệ sinh thái và với các yếu tố bên trong của nó. 8.1.2. Những yếu tố bên ngoài của quá trình tạo năng suất sơ cấp Tổ hợp các yếu tố bên ngoài sẽ chi phối toàn bộ quá trình tạo ra và chi dùng khối lượng th ực vật trong quần xã. Nó bao gồm năng lượng mặt trời, nước, CO 2 muối khoáng, oxy, nhiệt độ và mức độ bị tác động bởi động vật (kí sinh, ăn thực vật). Sáu yếu tố đầu là yếu tố tác động trực tiếp, yếu tố thứ 7 thuộc loại yếu tố ảnh hưởng, không nhất thiết phải có. Người ta có thể chia ra nhóm các yếu tô ổn định và nhóm các yếu tố thay đổi. Các yếu tố thay đổi có biên độ giao động lớn, nó biến đổi tuỳ thuộc vùng, thời gian, còn những yếu tố ổn định hầu như không thay đổi. Chúng ta gọi 5 yếu tố đầu (ánh sáng, nước, CO 2 muối khoáng, oxy) là tài nguyên thiên nhiên của môi trường. Có rất nhiều yếu tố tác động đến thực vật một cách gián tiếp. Thí dụ, đặc điểm của địa hình ảnh hưởng đến tổ hợp khoáng chất trong đất, rồi rất nhiều tác động của động vật đến thực vật cũng phụ thuộc vào địa hình, tác động của con người. Đặc biệt hơn cả là nó ả nh hưởng đến cấu trúc thể chất của quần xã. Nếu nguồn tài nguyên môi trường phối hợp một cách không hài hoà thì một phần của nó sẽ được sử dụng không triệt để. Thí dụ, nếu độ ẩm thiếu thì sử dụng ánh sáng, chất khoáng sẽ kém đi và ngược lại. Vì vậy, để phát huy tất tác dụng của các yếu tố cần có sự phối hợp rất hài hoà. 8.1.3. Những yế u tố bên trong của quá trình tạo năng suất thực vật Những yếu tố bên trong ảnh hưởng đến năng suất sơ cấp của quần xã đó chính là đặc điểm thuộc cơ thể thực vật (yếu tố sinh lí, sinh thái, sinh vật học) và đặc điểm thuộc quần xã thực vật (yếu tố quần lạc). Trong điều kiện môi trường xác định, mỗ i loài sẽ đạt được năng suất khác nhau, điều này nó được xác lập bởi các yếu tố thuộc về sinh vật. Nghiên cứu những vấn đề này là để tìm ra những chỉ số cho từng yếu tố môi trường đối với từng loài với khả năng đạt tối đa về năng suất trong điều kiện hiện có được của tài nguyên môi trường. Người ta gọi là các chỉ số tối ưu thuộc về cá thể, nó biểu hiện bằng đặc điểm của thực vật. Thí dụ, cây ưa sáng, cây ưa ẩm, Sự khác nhau của các loài theo các chỉ số này 79 được hình thành bằng quá trình thích nghi lâu dài của loài. Giá trị của các chỉ số tối ưu cho cá thể với yếu tố môi trường này không rất cần thiết cho cơ thể thực vật, nó được xác lập bởi tổ hợp các đặc điểm sinh lí, hoá sinh và hình thái sinh thái của thực vật, trong đó bao gồm tổ hợp sắc tố trong các mô của thực vật, đặc tính lí học của tế bào chất, cấu t ạo hệ dẫn, đặc điểm giải phẫu của lá, hình dạng và kích thước của lá, sự sắp xếp của nó, độ sâu phân bố của rễ, sự có mặt hay không của cơ quan dự trữ, nhịp điệu biến động mùa, Giá trị của các chỉ số tối ưu thường được di truyền lại. Nó không phụ thuộc vào hoàn cảnh thuộc quần lạc của loài. C ấu trúc của thảm thực vật cũng là yếu tố quần lạc của năng suất. Chúng ta chia ra 2 nhóm nhân tố thuộc cấu trúc thảm thực vật, mỗi nhóm sẽ có vai trò khác nhau trong quan hệ với sử dụng tài nguyên môi trường : Nhóm thứ nhất gồm các dấu hiệu của cấu trúc đặc trưng; nhóm thứ hai là cấu trúc thích ứng. Cấu trúc chức năng sẽ được mô tả riêng cho từng yếu tố của môi trườ ng. Cấu trúc đặc trưng của quần xã được xác định bởi các yếu tố môi trường, do kết quả của sự tác động mà thành và gọi là môi trường thực vật hay môi trường sống (Ramenski, 1938). Cấu trúc đặc trưng bao gồm những chỉ số của đặc tính quần xã thực vật, ảnh hưởng của nó đến môi trường phụ thuộc vào nó. Những đặc điểm đó là : độ cao củ a phần trên mặt đất, độ đầy cá thể, độ phủ, khối lượng thực vật trên đơn vị thể tích, kích thước cá thể. Sự kéo dài thời kì sinh dưỡng, sinh khối, thành phần lí hoá học của lớp thảm mục. Cấu trúc thích ứng của quần xã thực vật là mối quan hệ của từng yếu tố với các chỉ số tối ưu của loài, thí dụ, sự khác nhau về ánh sáng, v ề độ ẩm, nó được đặc trưng bởi đặc điểm bên trong của quần xã, tác động tới một trường qua bề mặt lá - đồng hoá hay bay hơi qua khả năng hút (qua rễ) khác nhau của từng loài. Mối quan hệ qua bề mặt rõ ràng có liên quan đến các chỉ số khác như độ lớn của nó liên quan đến sinh khối, đến số lượng, đến độ phủ ; Cấu trúc thích ứng được thể hiệ n khác nhau ở các nội dung như tầng, tầng phiến, các yếu tố khác thuộc cấu trúc bên trong của quần xã. 8.1.4. Loạt giá trị quần lạc của các loại và vấn đề sử dụng tài nguyên môi trường Các loài có mặt trong quần xã với mức độ phong phú khác nhau, có vai trò khác nhau trong kiến tạo quần xã. Vì thế, mỗi loài có giá trị quần lạc khác nhau, từ đó cho phép ta phân định trong giới hạn thành phần của quần xã ra loài ưu thế, loài ư u thế phụ, loài thứ yếu, loài đặc trưng Chúng ta biết rằng, giá trị quần lạc của loài được xác lập bởi số lượng cá thể, vì thế những loài có giá trị quần lạc lớn thì có năng suất cao và sử dụng tài nguyên môi trường ở mức lớn hơn, và chúng đóng vai trò lớn trong chuyển hoá quần xã. Những loài có sự biến động về năng suất (từ thấp đến cao) nó thuộ c vào hàng loạt những giá trị quần lạc trong quần xã đó. 80 Khi nghiên cứu quá trình tạo thành năng suất cần không chỉ là độ lớn khối sản phẩm được tạo ra, mà cần phải biết tạo ra được lượng sản phẩm đó nó đã tiêu hết bao nhiêu vật chất và năng lượng. Quan hệ này ở từng loài được gọi là hiệu suất sử dụng tài nguyên môi trường của loài. Hiệu suất sử dụng tài nguyên môi trường của loài được xác định b ởi số lượng chỉ phí để tạo ra sản phẩm của thực vật trong khoảng thời gian và không gian xác định, ở nơi thực vật đã tồn tại và số lượng tài nguyên đã đi vào trong khoảng thời gian và không gian đó. Độ lớn của hiệu suất sử dụng này phụ thuộc vào rất nhiều điều kiện, thí dụ phụ thuộc nguồn tài nguyên đi đến, % đượ c sử dụng bởi thảm thực vật, hệ số hấp thụ trong quan hệ giữa tích luỹ và tiêu thụ Những quần xã cao đỉnh khí hậu, có cấu trúc thích ứng sẽ có hiệu suất sử dụng môi trường tốt nhất. 8.1.5. Những nguyên tắc của hiệu suất tối đa sử dụng tài nguyên môi trường và cấu trúc tối ưu của quần xã thực vật Chúng ta biết, bất kì thả m thực vật nào cũng đều có xu hướng muốn tạo ra lượng chất hữu cơ cao nhất trong điều kiện nơi sống đó, điều này cũng chính là tạo ra hiệu quả sử dụng cao nhất về tài nguyên môi trường. Nó cũng do quá trình chọn lọc tự nhiên chi phối. Từ thực tế nghiên cứu cũng cho thấy, sản phẩm tạo ra cao nhất, hiệu quả sử dụng môi tr ường cao nhất tại một vùng nào đó chính là các thảm thực vật nguyên sinh. Trên cơ sở của nguyên tắc hiệu quả cao nhất sử dụng tài nguyên môi trường, chúng ta cần xem xét về sự biến động của khối lượng thực vật, mức độ phối hợp hài hoà của các yếu tố và vai trò giá trị quần lạc khi sử dụng các tài nguyên đó, từ đó đề xuất vấn đề cấu trúc đặc trưng và thích nghi ở mức tối ưu của quần xã. Quần xã bao gồm nhiều loài, mỗi loài có hốc sinh thái riêng, nguyên tắc của sử dụng tối đa tài nguyên môi trường được thể hiện trong cấu trúc của nó - cấu trúc đặc trưng, cấu trúc thích nghi. Cấu trúc đặc trưng tối ưu đòi hỏi phải đạt được các yêu cầu nhất định. Thí dụ, nếu có dòng tài nguyên đi vào quần xã thì thảm thực v ật phải tận dụng được ở mức tối đa (thí dụ ánh sáng), nó cho qua hay phản lại với lượng thấp nhất. Trong trường hợp có sự phối hợp hài hoà thì các nguồn tài nguyên đi vào này phải ít bị dư thừa, nghĩa là so với khả năng thu nhận nó ở mức tối thiểu và nếu có dư thừa (cho qua hay phản chiếu) thì không gây hại cho quần xã. Trong một số trường hợp, dư thừa trong kho ảng thời gian nào đó về một nguồn tài nguyên nào đó, và có thể trở nên thiếu về sau này, thì nó có thể được dự trữ lại trong quần xã hoặc trong môi trường sống (thí dụ, dự trữ nước trong các cơ quan dự trữ, trong thôn, trong lớp thảm mục, ) Cấu trúc của thảm thực vật sẽ quyết định khả năng giữ lại của các dòng tài nguyên, tất nhiên nó còn phụ thuộc các yếu tố khác, thí d ụ, cường độ của dòng đi vào Chúng ta biết thảm thực vật tạo thành lớp có khả năng giữ lại (hút vào), sức giữ 81 lại này nó phụ thuộc vào độ dày của lớp đó và quan trọng hơn là độ dày của lớp và đây là một định hướng thuộc về nguyên tắc tận dụng tài nguyên. Những đặc điểm của thảm thực vật có cấu trúc đặc trưng tối ưu đã được đề cập ở trên, ở đây cần nói thêm là thành phần hoá học của nó, vì từ thành phần hoá họ c nó quyết định tốc độ phân huỷ để tạo ra mùn, tốc độ này xảy ra càng nhanh thì càng tốt. Tối ưu trong cấu trúc thích nghi để có hiệu quả cao trong sử dụng môi trường cho từng loài trong quần xã, đó là sự sắp xếp các loài trong quần xã, mỗi loài phải có hốc sinh thái riêng, có hiệu suất sử dụng riêng cho từng loại tài nguyên và sự cạnh tranh giữa các loài với nhau phải ở mức tối thiểu. Sự sắp xế p các hốc sinh thái của các loài phải không trùng nhau, phải biết tận dụng sự dư thừa của nhau để nâng hiệu suất sử dụng tài nguyên lên mức cao nhất và tạo ra số lượng sản phẩm thực vật cao nhất. 8.1.6. Sự biến đổi năng suất sơ cấp trong các loạt biến động và loạt diễn thế của các sinh địa quần lạc Tất cả những vấn đề nêu trên đề cập đến năng suất sinh học của thảm thực vật, tức là nó thuộc sinh địa quần lạc, thực vật quần nhất định. Thực tế, các sinh địa quần lạc tồn tại có thể ở trong tình trạng có sự thay đổi về khả năng cung cấp của một hay một số nhân tố nào đó là không ổn định. Trong điều kiện như v ậy, năng suất thảm thực vật sẽ bị thay đổi, đây cũng là vấn đề cần xem xét, đó là hình thức và mức độ phụ thuộc của năng suất tới tài nguyên môi trường. Vấn đề này cũng là vấn đề nổi cộm của nghiên cứu năng suất sơ cấp. Sẽ còn thú vị hơn khi ta đề cập đến sự thay đổi về năng suất trong loạ t diễn thế của các sinh địa quần lạc, nghĩa là trong loạt diễn thế đó bao gồm các giai đoạn khác nhau của quá trình phá huỷ các quần xã nguyên sinh và các trạng thái của quá trình phục hồi nó. Chúng ta biết, số lượng các chất của môi trường được cố định lại trong khối lượng thực vật theo quy luật của nó. Sự phụ thuộc giữa sản phẩm tạo ra với tài nguyên môi trường có thể chia ra 2 dạng : - Dạng thứ 1 : Là sự phụ thuộc vào một số dạng nào đó của tài nguyên vì sự ít ỏi của nó và các dạng khác thì đầy đủ. - Dạng thứ 2 : Tài nguyên của môi trường đều dư thừa, nó không bị dự trữ bởi tài nguyên chi phối. Trong thiên nhiên tồn tại các trạng thái khác nhau của sinh địa quần lạc nó được hình thành từ việc tăng đần khả năng cung cấp của các tài nguyên môi trường và sẽ xuất hiệ n một loạt quần xã có dạng thứ 1, còn đến cuối cùng của nó sẽ là dạng thứ 2. Như vậy, sự phụ thuộc của quá trình tạo năng suất từ môi trường xảy ra trong giới hạn của vùng địa lí khác nhau là khác nhau. Sự biến đổi của năng suất trong loạt diễn thế sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện của nó về cấu trúc thích ứng và cấu trúc đặ c trưng. Hiện nay, những vấn đề liên quan đến quy luật của quá trình này hãy còn quá ít công trình nghiên cứu. 82 8.1.7. Năng suất của các quần xã cây trồng Nguyên lí về tạo năng suất của các quần xã cây trồng cũng giống như các quần xã tự nhiên. Các quần xã cây trồng thường là do 1 loài tạo nên. Bởi vậy, cấu trúc thích ứng của quần xã thường không thể đạt tới hoàn thiện, còn cấu trúc đặc trưng đa số trường hợp được thiết lập bởi con người, bởi vì kĩ thuật nông nghiệ p là một tổ hợp các tác động ảnh hưởng đến cấu trúc đặc trưng của quần xã cây trồng với những ý đồ của mình. Năng suất cây trồng với sự tác động của kĩ thuật, nó quan hệ với tài nguyên môi trường theo nguyên tắc đồ thị gần như là đường thẳng, biên độ tác động của tài nguyên môi trường đến nó là rất nhỏ so với các quần xã tự nhiên. Những tác độ ng thuộc về kĩ thuật có thể làm yếu đi mối quan hệ giữa năng suất và tài nguyên môi trường, nó có thể tác động trực tiếp lên môi trường (bón phân, tưới nước, ). Một số trường hợp có thể tạo ra năng suất rất cao với sự chi phí năng lượng và vật chất rất lớn, nhiều khi những trường hợp như thế chưa phải là tốt so với năng su ất thấp mà chi phí rất thấp. 8.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Từ cơ sở lí thuyết trên chúng ta xây dựng các phương pháp nghiên cứu, bao gồm phương pháp nghiên cứu năng suất sinh học và phương pháp nghiên cứu các yếu tố tham gia cấu thành năng suất đó là : yếu tố bên ngoài - những yếu tố thuộc về lí học và yếu tố bên trong - những yếu tố thuộc sinh lí, sinh thái quan hệ với nó là đặc điểm cấu trúc quầ n xã. 8.2.1. Những chỉ số của năng suất thảm thực vật Đặc điểm đặc trưng cho năng suất sơ cấp là khối lượng thực vật trong quần xã và sự tăng trưởng của các chất hữu cơ trong đơn vị thời gian và trên đơn vị diện tích. Người ta hiểu khối lượng thực vật là tổng số lượng của các chất hữu cơ ở trạng thái sống trong vùng nào đó. Ngày nay để hiểu đúng hơn về vấn đề này đó là khối lượng thực vật, nó không chỉ được dùng để chỉ cho tất cả thực vật có mặt trong lãnh thổ đó, mà còn để chỉ từng nhóm thực vật riêng biệt hay từng phần của thực vật, nó tồn tại trong vùng nào đó mà ta đang nghiên cứu. Năng suất sơ cấp hay sả n phẩm tạo ra của thảm thực vật có thể thay đổi khi bị tác động bởi các yếu tố, được gọi với cái tên là biến động thất thường của sinh khối. Để nghiên cứu chúng ta cần phải tách năng suất sơ cấp ra các cấp độ sau : 1. Sản phẩm sơ cấp chung (F): Là sự tăng lên của khối lượng thực vật trong quần xã trong đơn vị thời gian trên đơn vị diện tích, cộng với số đã bị chi dùng trong quá trình hô hấp khi tạo ra sản phẩm này, cộng phần bị chết đi và bí các sinh vật dị dưỡng đã dùng ; 2. Sản phẩm sơ cấp cơ bản : Là sản phẩm sơ cấp chung trừ đi phần đã chi phí cho hô hấp (F - R); 3. Sản phẩm sơ cấp thuần khiết : Là sản phẩm chung trừ đi phần đã chi dùng cho 83 hô hấp và sinh vật dị dưỡng (F - R - D); 4. Sản phẩm sơ cấp tinh : Là sản phẩm chung trừ đi phần hô hấp cộng với phần dị dưỡng và cộng với phần chết (F - R - D - M = B). Người ta còn có thể chia tổ hợp năng suất ra theo nguyên tắc khác : Sản phẩm toàn phần và từng phần khác nhau của nó. Thí dụ : phần trên mặt đất, dưới mặt đất, phần mộc, phần th ảo, phần nhiều năm và phần một năm. 8.2.2. Các phương pháp xác định năng suất Chúng ta xem xét các phương pháp xác định các chỉ số khác nhau của năng suất sinh học. Tương đối đơn giản hơn cả là chỉ xác định từng phần của năng suất, thí dụ phần trên mặt đất. Đối với thảm cỏ thông thường dùng phương pháp cắt lấy toàn bộ phần trên mặt đất vớ i diện tích 0,25m 2 , cắt sát đất. Để đánh giá năng suất của 1 quần xã phải làm ít nhất 4m 2 , với sự phân bố hợp lí của các ô trong quần xã. Từ tháng 8 đến tháng 10 người ta tiến hành cắt, sau đó phân ra phần sống và phần chết, phần sống lại được phân chia ra : thân, lá, hoa và quả. Nói chung, phần chết sẽ tăng dần theo thời gian từ đầu mùa đến cuối mùa sinh dưỡng. Phần chết của năm trước còn lại, thường nằm trong phần thảm mục nằm trên đất. Từ số liệu trung bình c ủa các ô tính ra năng suất trên m 2 hay ha. Năng suất của quần xã sẽ là con số đạt cao nhất trong năm bao gồm cả 2 phần sống và chết. Ngoài việc xác định từng phần của khối lượng chung phần trên mặt đất ta còn có thể phân chia phần sống theo loài, kèm theo là xác định phần chết cũng theo loài. Người ta thường làm ô chung hoặc ô cắt theo loài riêng. Đối với quần xã rừng, phần cây gỗ được xác định với một số phương pháp riêng. Trên di ện tích thử, người ta chia cây gỗ ra theo cấp đường kính và chọn lấy 1 - 2 cây làm mẫu. Trên từng cây mẫu sẽ đếm các cành cấp 1 của nó. Sau đó, lấy trên tán, trong tán, dưới tán từ 1 - 2 cành cấp 2, trên các cành này lại đếm số cành cấp 3, cuối cùng trên từ 1 - 3 cành của cấp 3 sẽ đếm số chồi (cả cành) của năm đó. Trên cơ sở đó, tính toán toàn bộ số cành của các cấp, từ đó ta được số liệu toàn bộ các cành của từng cấp của cây gỗ đó, số liệu trung bình của một cây mẫu, từ đó tính ra cho số cây gỗ trên 1 ha, số lượng chất trên ha hay trên m 2 . Ta tính trọng lượng trung bình của chồi trong các phần khác nhau của tán lá sau đó nhân với số chồi trung bình trên 1 ha ta sẽ được số liệu chung (chỉ phần 1 năm). Riêng thảm ở trong rừng tiến hành nghiên cứu như với đồng cỏ. Ngoài việc xác định khối lượng phần trên mặt đất, người ta còn xác định khối lượng phần dưới đất, có thể lấy phần ở dưới đất bằng ống khoan hay kh ối đất, (xem chương 7). Để xác định sự biến động của sinh khối, cần xác định thời gian đạt tối đa của nó, điều này nó có thể xảy ra vào các thời điểm khác nhau trong từng năm, thường cuối mùa sinh trưởng từ tháng 8 - 10. Với nhiều kiểu thảm thực vật tối đa cũng sẽ đạt được 84 vào thời gian này. Xác định các sản phẩm tạo ra của thảm thực vật được tiến hành đồng thời với xác định sinh khối. Sản phẩm sơ cấp tinh của phần trên mặt đất đó chính là phần sinh khối tối đa mà ta đã có được, trừ đi phần đã sống qua (lông (thân, lá) của một số loài. Đối với phần dưới đất cũng có thể tiến hành xác định ph ần sản phẩm sơ cấp tinh. Trước hết, căn cứ vào cách xác định tuổi của phần thân rễ, thân, củ, Còn rễ bên và rễ bất định căn cứ vào màu sắc của rễ, rễ mới sẽ tươi sáng màu hơn, rễ cũ sẫm màu hơn, từ đó tách được phần trong năm và phần của năm cũ. Phần dưới đất cũng có sự biến động theo mùa, tu ỳ theo từng quần xã mà nó đạt tối đa khác nhau, thường cũng vào tháng 8 - 10. Một cách gián tiếp cũng có thể xác định được sản phẩm sơ cấp tinh, tổng số của phần trên mặt đất bằng cách tính sản phẩm sơ cấp tinh của từng loài với trị số tối đa của nó, sau đó cộng tất cả lại ta sẽ được sản phẩm sơ cấp tinh tổ ng số của cả quần xã. Phần dưới đất cũng có thể dùng phương pháp xác định tỉ lệ tương quan của phần trên và dưới đất mà tính ra sản phẩm sơ cấp tinh tổng số của nó. Sản phẩm sơ cấp thuần khiết trong quần xã cỏ có thể xác định bằng cách lấy sản phẩm sơ cấp tinh cộng với phần chết trong năm. Cụ thể là l ấy trị số tối đa của khối lượng thực vật. Với rừng bằng phương pháp xác định như nói ở trên, sản phẩm sơ cấp tinh của nó sẽ là con số đạt cao nhất về sinh khối của nó trong biến động mùa. Độ lớn của khối lượng phần trên mặt đất, dưới đất và cả phần gỗ của một kiểu rừng được gi ới thiệu trong bảng dưới : Tổng sản phẩm hằng năm của phần sống chiếm khoảng 3% khối lượng thực vật. Tổng sản phẩm tinh của quần xã rừng sẽ là toàn bộ sản phẩm tinh của các loài cộng lại. Sản phẩm hằng năm của rừng sồi dẻ 40 – 60 tuổi (Theo Montranốp 1964) Sản phẩm khô tuyệt đối Các dạng Tạ/ha % Phần thân gỗ 45. 45 25 Phần cành lớn 8.32 5 Phần rễ lớn 18.54 11 Phần lá 48.15 28 Phần cành nhỏ 5. 31 3 Phần rễ có lông hút 48. 15 28 Tổng số 173.95 100 Thảm mục và chết 17.89 10 (so phần sống) Nghiên cứu các yếu tố của môi trường : 85 Để xác định độ ẩm của đất bằng phương pháp cân khô và tươi, đất để xác định độ ẩm có thể lấy bằng khoan hay đào hào, lấy theo tầng đất hay kiểm lấy một mẫu, đựng trong hộp nhôm hay túi trường kín. Để đánh giá độ dự trữ ẩm thì làm hai lần trong năm thời kì khô nhất và ẩm nhất. Còn để theo dõi sự biến động của nó theo mùa, theo năm thì có thể lấy m ẫu theo tháng hay một tháng hai lần. Về đặc điểm vi khí hậu, ta có thể tiến hành nghiên cứu nhiệt độ và độ ẩm không khí trên thảm thực vật. Với đồng cỏ, dụng cụ theo dõi để cao hơn thảm cỏ im và để trên mặt đất, có loại theo dõi hàng tuần và kéo dài hết mùa sinh dưỡng, có loại theo dõi 2 giờ một lần trong những ngày có nắng. Với cường độ chiếu sáng cần bố trí thí nghiệm theo dõi, yêu cầu c ần xác định tổng lượng ánh sáng đến, lượng ánh sáng xuyên đến mặt đất, lượng phản xạ, từ đó tính ra lượng bị hấp thụ. Tính cho cả mùa sinh dưỡng theo công thức : ( ) ∑ −−= 2 1 t t pcxqht QQQQ Q : tổng năng lượng đến Q ht = Q hấp thu ; Q xq = Q xuyên qua ; Q pc = Q phản chiếu ; t1, t2 : tháng đầu và tháng cuối thời kì sinh dưỡng. Ngoài ra, còn sử dụng những số liệu có được ở các trạm khí tượng gần nhất với điểm nghiên cứu. Tổng lượng nước đã được hấp thụ sẽ được coi là tổng chi phí của năm trong quá trình bay hơi bề mặt thực vật. Để thực hiện được cần có dụng cụ để đo theo loài, theo trạ ng thái của lá. Cần nhớ rằng, tác động của các yếu tố trên có thể bị tác nhân khác chi phối, vì vậy cần có theo dõi trong một số trường hợp cá biệt như kiểu địa hình, những biến động bất thường khác. Nghiên cứu những yếu tố sinh vật trong quá trình hình thành năng suất : Chúng ta biết mỗi vùng sinh thái có tổ hợp loài khác nhau, mỗi loài có một tổ hợp các dấu hiệu khác nhau trong quan hệ với điều kiệ n môi trường. Mỗi loài và mỗi cá thể có chỉ số tối ưu riêng về sử dụng tài nguyên môi trường. Trên cơ sở quan hệ của thực vật với môi trường, trước hết là ánh sáng và nước, người ta đã chia thành 7 nhóm theo nhu cầu ánh sáng và 5 nhóm theo nhu cầu được. Nhóm theo nước : hạn sinh, hạn sinh - trung sinh, trung sinh, trung sinh - thuỷ sinh, thuỷ sinh. Nhóm theo ánh sáng : Thực vật thảo nguyên, thảo nguyên điểm cây, cửa rừng, rừng và ba nhóm trung gian của 4 nhóm trên. Hình 3.1a. Sự phân bố các loài thực vật theo nhóm ưa thích ánh sáng 86 Hình 3.1b. Sự phân bố các loài theo nhóm ưa thích độ ẩm Nghiên cứu cấu trúc đặc trưng của thảm thực vật Chúng ta xem xét cấu trúc đặc trưng của quần xã theo quan hệ tới các yếu tố ánh sáng và độ ẩm. Theo quan hệ tới yếu tố năng lượng có thể xác định : - Thứ nhất : bởi những đặc điểm của phần trên mặt đất của quần xã - phân bố thẳng đứng và vùng phân bố chính của diện tích lá và sự biến động của nó theo thời gian. - Thứ hai : bởi những đặc tính quang hợp của khối lượng thực vật. Sự phân bố thẳng đứng khối lượng và diện tích bề mặt lá cần phải tiến hành ngoài thực địa với đồng cỏ có thể xem xét phân bố khối lượng chung theo chiều thẳng đứng. Để có được đặc điểm diệ n tích quang hợp, cần phải làm như sau : Trên diện tích 0,25m 2 tiến hành cắt theo tầng 10 chỉ (giữ trạng thái tự nhiên của thảm cỏ) bắt đầu từ trên xuống, sau đó tiến hành phân loại theo loài, tách phần lá từng loài riêng, làm khô và cân riêng từng loài. Bằng cách này ta được hình thể phân bố khối lượng của lá theo chiều thẳng đứng, các phần khác (thân, hoa, quả, phần chết) ta cũng thu được kết quả tương tự. Đối với cây gỗ phải chọn cây làm mẫu, tán của nó chia theo tầ ng im, tách lá theo tầng. Diện tích lá sẽ được xác định theo phương pháp quan hệ tương quan giữa 1cm 2 (1 mặt) với trọng lượng khô của lá từng loài. Số lần lặp lại khoảng 30 - 50 lần. Từ số liệu này ta tính được diện tích bề mặt lá của từng loài và cả quần xã (m 2 lá/m 2 đất) gọi là chỉ số diện tích lá. Để đánh giá về sự biến động diện tích bề mặt lá và vùng phân bố cực đại của nó, cần làm nhiều lần trong mùa sinh dưỡng. Cuối cùng, chúng ta có thể xem xét mối quan hệ về phân bố khối lượng thực vật của quần xã và của từng loài. Diện tích bề mặt với sự biến động của các yếu tố môi trường theo thờ i gian. Phần dưới đất cũng có thể được nghiên cứu theo phương pháp trên, đặc biệt là phần hoạt động, quan hệ của nó với môi trường, đặc biệt là độ ẩm đất. Nghiên cứu cấu trúc thích ứng của quần xã Cấu trúc thích ứng cũng như cấu trúc đặc trưng, nó được nghiên cứu theo mối quan hệ tới yếu tố ánh sáng và độ ẩm. Khi ta xác định các loài thuộc vào các nhóm ưa sáng, ưa ẩm, nghĩa là ta đã đưa ra sơ đồ về phân bố không gian và thời gian của cấu trúc thích ứng, cũng đồng thời đã nêu lên sự phân bố không gian của diện tích lá và sự biến động mùa của khối lượng thực vật, theo các nhóm ưa sáng hay ưa ẩm. Sau đó, 87 đưa ra những chỉ số ưa sáng, ưa ẩm rồi các mối quan hệ tới các chất khoáng và phân bố không gian và thời gian sẽ được đưa ra với các chỉ số tương ứng của từng loài trong hệ thống của các giá trị quần lạc. Ngoài những chỉ số về ưa sáng và ưa ẩm, cần xác định mức độ sử dụng năng lượng ở mỗi loài (các loài chính) và hiệ u quả sử dụng của nó. Những thông tin này có thể được xác định trên cơ sở số liệu về sự phân bố diện tích lá của các loài và dòng năng lượng đi xuống theo chiều thẳng đứng, từ đó xác định hiệu quả quang hợp của quần xã. Xác định các chỉ số về hiệu quả sử dụng ánh sáng, độ ẩm của các quần xã thực vật : Các phương pháp xác định các chỉ số được xây dựng trên cơ sở xác định tổng lượng cảm của khối lượng thực vật và sự bay hơi nước của nó qua mùa sinh dưỡng. Phương pháp làm là bằng cách xác định năng lượng dự trữ trong cơ thể thực vật, kể cả lớp thảm mục của năm đó. Phần năng lượng dự trữ trong thảm cỏ phải phân định được phần tăng trưởng trong năm trên đơn vị diện tích. Tính trên cơ sở tổng năng lượng được sử dụng trong quá trình quang hợp đã tích luỹ lại bằng calo trong cơ thể thực vật, đó chính là hiệu quả sử dụng năng lượng của quần xã. Hiệu quả sử dụng nước được xác định bằng cách xác định rõ lượng nước được thực vật sử dụng trong quá trình quang hợp, cụ thể được tính như sau. Gọi lượng nước đi vào trong quần xã (nước mưa) để tạo ra sinh khối H, lượng nước bay hơi trong quá trình là T. Sản phẩm được tính tổng số trên đơn vị diện tích tính là B, hệ số sử dụng tạo khối lượng thực vật là K H = H/B và hệ quả bay hơi của quần xã là K T = T/B. [...]... NHỮNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚU QUẦN XÃ THỰC VẬT Trong nghiên cứu phân loại học, đối tượng để tiến hành nghiên cứu là các cá thể, còn trong nghiên cứu các kiểu thảm, quan hệ hay quần hợp thì đối tượng nghiên cứu là quần xã thực vật Trong quá trình nghiên cứu một quần xã thực vật đòi hỏi chúng ta sẽ phải tiến hành các nội dung sau : 9.1 ĐẶT VÀ MÔ TẢ TIÊU CHUẨN, DIỆN TÍCH TÍNH Để mô tả quần xã nào đó cần phải... tự nhiên của quần xã làm ranh giới ô thí nghiệm, tất nhiên không kéo sang quần xã khác Nếu diện tích dựa vào ranh giới tự nhiên quá lớn thì có thể chia ra làm nhiều ô thí nghiệm Trên diện tích ô thí nghiệm cần tiến hành mô tả thảm thực vật theo mẫu xác định Khi nghiên cứu các quần xã rừng, diện tích ô thí nghiệm là để nghiên cứu cây gỗ, số lượng của nó và sau đó tính ra diện tích trên ha Do đó, khi... phản ánh được đầy đủ về đặc điểm của quần xã đó, do đó diện tích không thể quá nhỏ Đối với các quần xã có diện tích tính thường là 1 – 100m2, phụ thuộc vào kiểu quần xã và các điều kiện khác Với rừng từ 100 - 1000 và đến 5.000m2 Trên đất bằng có diện tích thường rộng hơn, trên đất dốc thường hẹp hơn vì ở đây điều kiện sinh thái thay đổi nhanh (đa dạng) làm cho các quần xã cũng thay đổi nhanh trong không... đề cập đến nơi sống, địa hình, đất, 9.2 THỐNG KÊ THÀNH PHẦN LOÀI TRONG QUẦN XÃ THỰC VẬT Cần thành lập bảng danh mục thật chi tiết, có tất cả các loài trong ô và các trạng thái khác nhau, người ta xếp thứ tự các loài theo dạng sống, có thể phân dạng sống đến mức chi tiết cao nhất Với thảm cỏ dùng cho chăn nuôi có thể xếp theo thứ tự giá trị 88 ... với phần thảm cỏ nên làm vài ô nhỏ trong ô lớn và chỉ ghi chép những vấn đề cần thiết trong ô như đó Diện tích thử có thể là đồng nhất (xác định) hoặc không nhất thiết là đồng nhất về kích cỡ Trường hợp thứ nhất, hình dạng diện tích có thể vuông, chữ nhật hay dạng nào đó cố định Trường hợp thứ hai, nếu kích thước ô mô tả không lớn (thường trong rừng) thì có thể lợi dụng ranh giới tự nhiên của quần xã . 25 Phần cành lớn 8. 32 5 Phần rễ lớn 18. 54 11 Phần lá 48. 15 28 Phần cành nhỏ 5. 31 3 Phần rễ có lông hút 48. 15 28 Tổng số 173.95 100 Thảm mục và chết 17 .89 10 (so phần sống) Nghiên cứu. của quần xã là K T = T/B. 88 Chương 9 NHỮNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚU QUẦN XÃ THỰC VẬT Trong nghiên cứu phân loại học, đối tượng để tiến hành nghiên cứu là các cá thể, còn trong nghiên cứu. còn trong nghiên cứu các kiểu thảm, quan hệ hay quần hợp thì đối tượng nghiên cứu là quần xã thực vật. Trong quá trình nghiên cứu một quần xã thực vật đòi hỏi chúng ta sẽ phải tiến hành các nội