Nghiên cứu khoa học cơng nghệ NGHIÊN CỨU VAI TRỊ CHỈ THỊ SINH HỌC CỦA Collembola TRONG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐẤT Ở KHU VỰC CHẠM CHU, TUYÊN QUANG NGUYỄN THỊ THU ANH (1), ĐẶNG VĂN AN (1), NGUYỄN ĐỨC ANH (1) ĐẶT VẤN ĐỀ Bọ đuôi bật (Collembola) sinh vật đất có hình thái đa dạng nhạy cảm với thay đổi môi trường đất Với mật độ đạt tới hàng trăm nghìn cá thể mét vng, chúng tham gia tích cực vào hoạt động sống quần xã đất nhóm động vật tiên phong trình tạo đất [1] Trước kia, để đánh giá thay đổi cấu trúc quần xã Collembola môi trường đất khác người ta thường dựa số cấu trúc quần xã thành phần loài, số lượng loài, số đa dạng (Richness, Simpson, Shannon),… chủ yếu dựa kết nghiên cứu phân loại học Tuy nhiên, tài liệu phân loại lúc có sẵn thiếu chuyên gia phân loại học trở ngại nghiên cứu Collembola Để khắc phục điều này, năm gần phương pháp tiếp cận đề xuất Parisi [2] với khái niệm “Giá trị hình thái sinh thái” viết tắt EMV (Eco-Morphological Value) tiến hành rộng rãi kết phương pháp góp phần dự đoán chức hệ sinh thái đất, đánh giá chất lượng đất, giảm thời gian phân tích phịng thí nghiệm Khu bảo tồn thiên nhiên Chạm Chu (Khu BTTN Chạm Chu), Tuyên Quang vốn nơi đa dạng lồi động thực vật, diện tích đất rừng ngày bị thu hẹp, chuyển đổi mục đích sử dụng để phục vụ nơng nghiệp, du lịch, thị hóa… Thực tế nghiên cứu cho thấy, nhu cầu sản xuất nông nghiệp, số đất rừng nơi chuyển đổi mục đích sử dụng, hình thành khu vực trồng chun canh ăn quả, kèm theo việc sử dụng tràn lan hóa chất bảo vệ thực vật nhằm nâng cao suất trồng Điều dẫn đến suy giảm đa dạng sinh học vùng, làm ô nhiễm môi trường đất, nước khơng khí xung quanh Những nghiên cứu gần cho thấy Collembola phản ứng với thay đổi môi trường đất khác [3, 4] Việc áp dụng biện pháp canh tác nông nghiệp nhằm tăng suất gây tác động khơng tốt đến vi sinh vật động vật đất, có Collembola Từ trước đến nay, để đánh giá chất lượng môi trường đất người ta thường dựa thông số lý hoá đất, đánh giá dựa số sinh học sử dụng việc đánh giá chủ yếu dựa vào phân loại học loài, điều thường gặp hạn chế định thiếu tài liệu phân loại học, kiến thức phân loại thời gian định loại thường dài Hiện nay, có số nghiên cứu đánh giá chất lượng đất dựa thông số phân bố nhóm hình thái sinh thái/nhóm dạng sống Collembola đất [1, 2, - 9] Phương pháp giúp cho việc đánh giá chất lượng đất 180 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, Số 30, 12-2022 Nghiên cứu khoa học công nghệ nhanh mà không cần định loại đến lồi Collembola, điều giúp giảm thời gian phân tích phịng thí nghiệm làm rõ mối quan hệ Collembola với mơi trường đất nơi đó, từ hình thức sử dụng đất cần bảo tồn, đảm bảo sinh trưởng phát triển khu hệ động vật đất Ở Việt Nam, chưa có cơng trình nghiên cứu khả sử dụng nhóm hình thái sinh thái yếu tố thị tác động việc sử dụng đất Việc nghiên cứu cấu trúc quần xã Collembola: mật độ, độ giàu nhóm hình thái sinh thái/nhóm dạng sống, độ phong phú dạng hình thái, sử dụng giá trị hình thái sinh thái, nhóm dạng sống Collembola yếu tố thị tiềm góp phần đánh giá chất lượng đất khu BTTN Chạm Chu, Tuyên Quang VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Khu BTTN Chạm Chu thuộc địa phận huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang có phân khu bảo vệ nghiêm ngặt Nậm Nương thuộc xã Phù Lưu chọn nơi nghiên cứu Ngoài diện tích rừng tự nhiên, tính đến năm 2022, xã Phù Lưu có diện tích trồng cam lớn huyện với 2400 [10] Cam truyền thống trồng mũi nhọn phát triển kinh tế địa phương từ năm 1998 Bước đầu chọn sinh cảnh phổ biến để nghiên cứu gồm: sinh cảnh đất rừng tự nhiên (RTN) - rừng thưa núi đá vôi, rừng thung lũng… sinh cảnh đất trồng chuyên canh cam (DCC) - sinh cảnh rừng người dân chuyển đổi mục đích sử dụng sang trồng cam nhằm phát triển kinh tế, thoát nghèo Sử dụng phương pháp lấy phân tích mẫu theo quy chuẩn nghiên cứu động vật khơng xương sống đất theo Górny Grüm [11] để điều tra, thu mẫu động vật thực địa phịng thí nghiệm thời gian từ tháng 1/2021 đến tháng 6/2022 Mỗi sinh cảnh thu mẫu đất định lượng kích thước 5x5x10 cm Mẫu đất tách lọc động vật nhờ phễu lọc “Berlese-Tullgren” thời gian ngày đêm định hình cồn 70%, sau tính đếm số lượng xác định dạng hình thái sinh thái kính lúp soi Nikon C-LEDS Để đánh giá mức độ thích nghi lồi Collembola với mơi trường đất theo Vandewalle et al [9], mẫu Collembola thu xếp theo nhóm hình thái sinh thái (EM) với đặc điểm bao gồm: mắt có khơng; chiều dài râu, độ dài chạc nhảy, có hay khơng có lơng vảy thân, sắc tố thể (Bảng 1) Với cá thể, đặc điểm nhận giá trị hình thái sinh thái Giá trị hình thái sinh thái cuối tổng giá trị đặc điểm cá thể loài Các dạng hình thái sinh thái phân chia theo nhóm dạng sống: nhóm sống hồn tồn đất hay gọi nhóm đất, nhóm sống mặt đất lớp thảm hay gọi nhóm thảm - đất nhóm cư trú bề mặt lớp thảm hay gọi nhóm thảm Các giá trị EM dao động từ đến 20, đó: nhóm đất có giá trị hình thái sinh thái EM = 20-14; nhóm thảm - đất có giá trị hình thái sinh thái EM = 12-8; nhóm thảm có giá trị hình thái sinh thái EM = 6-0 (Bảng 2) [9] Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, Số 30, 12-2022 181 Nghiên cứu khoa học công nghệ Bảng Các đặc điểm sử dụng để tính tốn giá trị hình thái sinh thái (EMV) Collembola Đặc điểm Mắt Chiều dài râu Chạc nhảy Lông/ Vảy Sắc tố Giá trị EM Có Khơng có Chiều dài râu lớn chiều dài thể Chiều dài râu dài nửa chiều dài thể Chiều dài râu ngắn nửa chiều dài thể Rất phát triển Tiêu giảm/ Ngắn Không có Có Khơng có Có sắc tố có họa tiết Có sắc tố khơng đồng Khơng có (màu trắng suốt) Sử dụng phần mềm Past 4.03 để phân tích ANOVA so sánh số liệu mật độ, độ giàu loài Collembola hai sinh cảnh nghiên cứu (hai phương thức sử dụng đất) So sánh giá trị trung bình mẫu thơng qua Tukey’s HDS test (p < 0,05); Giá trị tính tốn nhóm dạng sống (được chuyển sang logarit tự nhiên hay gọi Ln) xếp theo trật tự giảm dần sử dụng phần mềm Primer để xem khác nhóm hình thái sinh thái hay nhóm dạng sống hai sinh cảnh nghiên cứu Xác định khác biệt hai sinh cảnh thơng qua phân tích ANOSIM đánh giá vai trị đóng góp dạng hình thái khác hai phương thức sử dụng đất phân tích SIMPER Các mẫu vật bảo quản cồn 70% hay formalin 4% ghi nhãn đầy đủ Toàn mẫu vật bảo quản phịng Sinh thái Mơi trường đất, Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Cấu trúc quần xã Collembola Kết nghiên cứu hai sinh cảnh RTN DCC cho thấy giá trị số cấu trúc quần xã Collembola có khác thành phần nhóm hình thái sinh thái, nhóm dạng sống, mật độ độ giàu lồi (Hình 1) Ở sinh cảnh RTN, nhóm hình thái sinh thái, nhóm dạng sống phân bố đều, sinh cảnh DCC nhóm đất nhóm thảm - đất chiếm ưu 182 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, Số 30, 12-2022 Nghiên cứu khoa học công nghệ Mật độ Collembola hai sinh cảnh ghi nhận khác (11 820 cá thể/m2 sinh cảnh RTN 5400 cá thể/m2 sinh cảnh DCC) (Hình 1A) Mật độ nhóm dạng sống khác rõ rệt Cụ thể: nhóm thảm (3330 cá thể/m2 sinh cảnh RTN 1100 cá thể/m2 sinh cảnh DCC); nhóm thảm - đất (6600 cá thể/m2 sinh cảnh RTN 3920 cá thể/m2 sinh cảnh DCC); nhóm đất (1890 cá thể/m2 sinh cảnh RTN 380 cá thể/m2 sinh cảnh DCC) Nghiên cứu phù hợp với kết nghiên cứu Sousa et al [12], Oliveira et al [13], Reis et al [7], Santos et al [8]; Machadol et al [5], mật độ Collembola thay đổi phương thức sử dụng đất khác (Hình 1B, 1C, 1D) Điều cho thấy giá trị mật độ nhóm dạng sống bước đầu thay đổi môi trường đất (A) (B a a b b (C) (D) a a b b Hình Mật độ nhóm hình thái sinh thái/nhóm dạng sống Collembola sinh cảnh RTN DCC Trục X: sinh cảnh; trục Y: mật độ (cá thể/m2); A Mật độ Collembola, B Mật độ nhóm đất, C Mật độ nhóm thảm - đất, D Mật độ nhóm thảm; Chữ khác (a, b) sai khác có ý nghĩa (Tukey HSD test, p