VẬT VÀ QUẦN XÃ THỰC VẬT
7.2.1. Tóm lược các phương pháp nghiên cứu
Để nghiên cứu phần dưới đất của thực vật có thể tiến hành lấy mẫu trong điều kiện tự nhiên, quần xã tự nhiên hoặc trồng trong chậu để nghiên cứu. Phụ thuộc đối tượng nghiên cứu là gì mà dùng phương pháp khác nhau. Người ta phân chia ra các nhóm phương pháp sau :
1 Những phương pháp nghiên cứu phần dưới đất của thực vật nuôi trồng trong môi trường không khí.
2. Những phương pháp nghiên cứu phần dưới đất của thực vật nuôi trồng trong môi trường nước.
3. Những phương pháp nghiên cứu phần dưới đất của thực vật trồng trong chậu với các loại đất khác nhau.
4. Những phương pháp nghiên cứu phần dưới đất của thực vật trồng trong thùng có gắn dụng cụ theo dõi.
5. Những phương pháp nghiên cứu phần dưới đất của thực vật trồng trong điều kiện bán tự nhiên : trong hầm hay trên vách đất.
6. Những phương pháp nghiên cứu phần dưới đất của thực vật sinh trưởng trong điều kiện tự nhiên hay trồng trên đất trống.
Ba nhóm phương pháp đầu dùng để nghiên cứu giải quyết các vấn đề thuộc sinh lí, sinh hoá và nông hoá, nó đòi hỏi có phòng thí nghiệm hay nhà kính. Nhóm thứ tư có thể dùng trong nghiên cứu những vấn đề thuộc nông hoá, kỹ thuật nông nghiệp, có thể cả sinh vật học, sinh hoá học... Nhóm thứ năm nhằm giải quyết các vấn đề.về nông hoá, kĩ thuật nông nghiệp, sinh vật học của thực vật. Còn để nghiên cứu những vấn đề liên quan trồng trọt, sinh thái học, sinh vật học của thực vật, quần lạc học và thổ nhưỡng... thì dùng nhóm thứ 6 đó là phương pháp nghiên cứu thực vật, quần xã thực vật trong mối quan hệ mật thiết với môi trường xung quanh.
7.2.1.1. Các phương pháp thuộc hình thái học (phương pháp thể chất)
Gồm ba nhóm phương pháp :
- Phương pháp nghiên cứu toàn bộ phần dưới đất của thực vật bằng cách đào và gỡ đất dần hay dùng nước rửa (phun) làm rộ toàn bộ phần dưới đất ra, sau đó đo, mô tả, vẽ hay chụp ảnh lại. Phương pháp này đòi hỏi nhiều khâu đoạn và công sức, kết quả thu được cho ta hiểu hình thái và sinh thái của phần dưới đất. Vì đòi hỏi nhiều công sức nên phương pháp này dùng để nghiên cứu hệ rễ các loài thuộc thảo, một số cây bụi và bụi nhỏ, cây mầm của cây gỗ. Ngày nay người ta có thể kết hợp với phương pháp hầm sau đó dùng nước phun, để nghiên cứu cây gỗ lớn. Để giảm bớt công sức người ta có thể chỉ nghiên cứu 1/2 hoặc 1/4 diện tích phân bố của cây đó (phần dưới đất).
Phương pháp hầm : đó là lát cắt theo chiều thẳng đứng qua phần dưới đất của thực vật hay quần xã thực vật, sau đó gỡ dần đất hay dùng nước phun rồi mô tả, vẽ, chụp ảnh
phần dưới đất trên vách đất. Phương pháp này thuận lợi cho nghiên cứu hình thái về sinh trưởng của phần dưới đất từng cá thể, hiện tượng phân bố theo tầng và các mối quan hệ qua lại của các thành phần trong quần xã.
- Phương pháp nghiên cứu sự phân bố nằm ngang của phần dưới đất bằng cách đào theo hướng nằm ngang. Phương pháp này quan trọng để nghiên cứu sinh sản sinh dưỡng và nghiên cứu về mối quan hệ giữa các cá thể thực vật. Thường phương pháp này được dùng kết hợp với phương pháp hầm, đặc biệt khi nghiên cứu điểm định vị hay bán định vị, cho từng cá thể hay từng quần xã.
7.2.1.2. Phương pháp số lượng : bao gồm 5 nhóm phương pháp
Phương pháp tính độ dài và diện tích bề mặt của hệ rễ bằng cách đo trực tiếp chiều dài tất cả các rễ. Phương pháp này thích hợp cho việc tính chiều dài hệ rễ của
từng cá thể thực vật, được áp dụng để nghiên cứu cây gỗ và cây bụi. Yêu cầu là bằng cách đào, gỡ hay phun nước để lấy tất cả hay một phần nhất định của hệ rễ. Vì vậy, phương pháp này rất tốn kém và không thật chính xác, vì không bao giờ lấy được phần rễ nhỏ của nó, mà phần này lại có diện tích bề mặt rất lớn, rất quan trọng.
Phương pháp tính khối lượng, chiều dài, thể tích và bề mặt của hệ rễ hay của phần dưới đất, bằng gỡ tay hay phun rửa từ một khối đất xác định, khối đất này được lấy theo từng lớp của độ sâu do ta xác định hoặc theo từng tầng đất. Nó khác với phương pháp trên là trong khối đất này nó có nhiều loài khác nhau, nên sau đó ta phải phân loại đó. Còn số liệu theo từng loại, thí dụ theo diện tích bề mặt, tiết diện, độ dài, thể tích... là đo trực tiếp, khối lượng thì cân. Thường những tư liệu này sẽ phân ra hai nhóm là phần hoạt động và không hoạt động. Thông thường phần hoạt động không làm nổi vì vậy, người ta có thể chia theo kích thước (đường kính) hoặc nguồn gốc (rễ chính, rễ bên, rễ bất định...). Còn khối đất lấy tuỳ theo tác giả có thể khác nhau về kích thước có thể 500, 1000, 5000, 25000cm3 hay hơn. Phương pháp đếm số lượng hệ rễ trên vách hầm, thường người ta đếm theo mặt cắt và chia rễ ra một số nhóm theo độ lớn của rễ và đánh dấu trên bản vẽ. Phương pháp
Hình 26 : Sự phân bố rễ ở cây táo theo tầng đất
này đỡ tốn công sức hơn so với phương pháp trên nhưng độ chính xác cũng kém hơn. Nó có giá trị để đánh giá độ đậm đặc của rễ theo tầng đất và phân bố của thân rễ.
- Phương pháp đếm số lượng rễ xuất hiện trên vách hầm nhưng có độ dài nhất định, phân bố theo hướng nằm ngang, đếm từ trên xuống cũng phân chia rễ ra theo đường kính của nó. Phương pháp này cũng là để hiểu tốt hơn sự phân bố rễ trong các tầng đất.
- Phương pháp đếm số lượng và tính diện tích che phủ của rễ trên bề mặt khối đất, khối đất này được lấy ra bằng ống khoan.
Trên đây là một số phương pháp chính nghiên cứu phần dưới đất, trong quá trình nghiên cứu, người nghiên cứu có thể sử dụng theo nội dung, yêu cầu và điều kiện của mình mà chọn dùng cho phù hợp. Tiếp theo sẽ giới thiệu từng bước cụ thể của một số phương pháp.
7.2.2. Phương pháp hầm
Phương pháp này dùng để nghiên cứu từng cá thể hay từng phần của quần xã cho cả cây trồng và tự nhiên.
7.2.2.1. Chuẩn bị hầm (tăng xê)
Hầm để nghiên cứu phần dưới đất của thực vật hay mảng thực vật quần xã có dạng một cái hào bình thường. Nó thường có dạng hình chữ nhật, có vách dựng đứng. Một góc của hầm phải bắt đầu từ gốc cây, kéo dài gần hết phạm vi phân bố rễ, chiều rộng tuỳ theo, vách đối diện không cần phải dựng đứng. Đất đào lên đổ về phía đối diện thành quan sát.
Độ sâu của hầm thường đạt bằng độ sâu đi vào của rễ mà ta cần quan sát, thường là đạt đến mực nước ngầm hay tầng đất đá cứng, thông thường sâu 2m.
Chiều dài hầm như trên đã nói, thông thường dài 1,5 - 2m, đôi khi dài vài mét. Chiều rộng khoảng 80 – 100cm.
7.2.2.2. Chuẩn bị thuộc về phần thực vật
Với sự trợ giúp phương pháp hầm chúng ta có thể nghiên cứu những đặc điểm hình thái (chỉ một phần nào đó) của phần dưới đất hay quần xã, cụ thể là phần rễ phân bố trên bề mặt vách hầm. Vì vậy, vách hầm phải thẳng, phẳng. Còn tìm hiểu sâu hơn theo chiều ngang là không thể được. Nhưng để hiểu tốt hơn sự phân bố của rễ, người nghiên cứu nên khoét sâu vào vách hầm với sự trợ giúp của các loại kim, panh... một cách rất thận trọng để gỡ nhẹ đất, làm lộ rễ ra nhiều hơn, sâu hơn, trong một số trường hợp có thể dùng nước để trợ giúp.
Nếu những công việc chuẩn bị này cho thấy hầm nghiên cứu không đáp ứng những yêu cầu đặt ra cần phải bỏ lại và làm hầm khác. Vì vậy, trong nghiên cứu phần dưới đất không nên đào đến tận cùng ngay mà nên chia ra nhiều bước, nếu không đáp ứng khi bỏ đỡ tốn kém sức lực.
7.2.2.3. Nghiên cứu các cơ quan dưới đất của từng cá thể của cây thảo, nửa bụi và cây bụi
Những điểm cần chú ý khi nghiên cứu phần dưới đất (Theo Salứt, 1950)
1. Vùng phân bố (độ sâu, tầng đất) của thân rễ, thân củ, thân hành và các cơ quan khác đảm nhận chức năng sinh sản sinh dưỡng hoặc là cơ quan dự trữ các chất, nước. Đặc điểm phân bố của các cơ quan này. Ranh giới phía trên và dưới vùng phân bố của nó.
2. Sự phân bố của rễ theo từng tầng đất, độ sâu đạt được của vùng tập trung lớn nhất khối lượng rễ. Có hay không có sự phân tầng theo các tầng đất.
3. Độ lớn và đặc điểm của rễ cái, hướng và độ sâu đi vào của nó, sự thay đổi đường kính theo độ sâu, hiện tượng chết ở phần dưới. Sự xuất hiện rễ bên và độ sâu của nó, độ nghiêng... Trong trường hợp rễ cái chết cần làm rõ nguyên nhân. Sự hình thành rễ trụ, sự thay thế của các rễ bên, rễ bất định.
4. Vị trí cổ rễ, sự xuất hiện trên rễ các vảy, nếp gấp, nó hình thành do rễ bị co lại và do cổ rễ kéo dài ra.
5. Độ sâu đi vào của hệ rễ, quan hệ với mực nước ngầm, độ ẩm của từng tầng, sự có mặt của lớp trung gian và các tầng, những chướng ngại thuộc lí, hoá đối với sự phân bố của rễ. Để giải quyết những vấn đề này có thể đào sâu hơn vào vách hào.
6. Sự trải rộng ra các bên của phần dưới đất và sự phụ thuộc của nó từ độ râm của phần trên mặt đất, từ độ ẩm... Đặc điểm hình thái của các rễ nằm ngang.
7. Sự toả rộng và đường kính của hệ rễ, diện tích mà nó có thể lấy chất dinh dưỡng. Khối lượng đất bị thực vật sử dụng. Tất cả những vấn đề này sẽ được làm sáng tỏ trên cơ sở có được số liệu về độ sâu đi vào của rễ và độ rộng của rễ toả ra.
8. Hướng đi của rễ bên và rễ bất định trong đất và trong từng tầng đất, xác định theo góc độ với rễ chính hay với mặt đất.
9. Mức độ phân cành của rễ trong từng tầng.
10. Tỉ lệ rễ lớn nhất, nhỏ nhất trong mỗi tầng và trên phẫu diện đất.
11. Đặc điểm đi vào của rễ trong mỗi tầng đất, điều này có hoàn toàn phụ thuộc vào đặc điểm và tính chất của từng tầng đất. Vì vậy, cần lưu ý về sự phân bố của rễ ở tầng nào đó là đồng đều hay nó chỉ mọc theo những khe, đường do động vật đất tạo ra, do rễ của cây trước đã chết để lại hoặc theo các lớp có nhiều mùn... Xác định vấn đề này có giá trị lớn cho ngành trồng trọt, đó là vấn đề thay thế cây trồng, trong trường hợp như vậy rễ cây trồng sau sẽ mọc ra sao ?
12. Hình dạng của rễ (rễ hình gì) và mối quan hệ của nó với các đặc điểm của tầng đất.
13. Hình dạng của phần tận cùng của rễ. Ở đây cần chú ý việc có hay không các vết tích ngừng sinh trưởng hay bị chết phần tận cùng khi gặp điều kiện bất lợi, có hay không có hiện tượng tái sinh, nghĩa là sự hình thành mới khi điều kiện thuận lợi - rễ non xuất hiện gần phần tận cùng.
14. Thời gian và đặc điểm của rễ bị chết. Ở đây cần chú ý xem những rễ nào và chết vào lúc nào, bắt đầu chết từ nguyên nhân nào, tốc độ chết ra sao... Thí dụ ở bọn hoà thảo sống 1 năm, hệ rễ sẽ bắt đầu chết sau khi ra hoa. Có hay không có hiện tượng tái sinh của rễ.
15. Cần xác định thời gian nằm trong trạng thái nghỉ của hệ rễ, nó có ý nghĩa lớn với đời sống thực vật.
Những dấu hiệu chứng tỏ rễ đang ở trạng thái nghỉ đó là trên phần tận cùng của rễ không có những rễ trắng nhỏ và mọng nước, ngược lại khi có mặt những phần đó ở tận cùng rễ đó là dấu hiệu rễ còn đang hoạt động.
16. Sự phát triển của những rễ con tạo thành mạng lưới dày đặc trên rễ chính, rễ bên và rễ bất định, đặc biệt ở thực vật thảo nguyên và hoang mạc để tận dụng độ ẩm của từng tầng đất và sau đó chết đi một cách nhanh chóng. Những rễ con này gọi là rễ
đoản mệnh. Đó là hiện tượng thích nghi cao của thực vật điều kiện khô hạn.
17. Sự phân bố lông hút trên rễ : số lượng của chúng trên các phần rễ và độ sâu trong đất, khoảng cách của nó từ rễ chính, độ dày của những rễ có lông hút phân bố?
18. Kích thước và tỉ lệ của hai phần hoạt động và không hoạt động của hệ rễ. 19. Có hay không có rễ nấm, nốt sần, quan hệ của nó với từng loại rễ, độ sâu phân bố tầng đất.
20. Trên rễ có chồi thân hay không (chồi mọc thành thân cây) đặc điểm của nó, nguyên nhân hình thành. Cần làm rõ trên rễ nào, độ sâu bao nhiêu, số lượng, khoảng cách từ rễ chính, nói chung, khoảng cách xuất hiện chồi thân tính từ phần chính của phần dưới đất là bao xa.
21. Khoảng cách phần dưới đất giữa các cá thể cùng loại hay khác loài là bao nhiêu.
22. Xác định mối quan hệ trọng lượng giữa phần trên mặt đất với phần dưới đất, phạm vi phân bố, đường kính hệ rễ, của tán lá, diện tích chiếu của phần trên và phần dưới đất, khối lượng đất có rễ phân bố, khối lượng không khí và phần trên mặt đất chiếm (trạng thái tự nhiên).
23. Nghiên cứu thành phần cơ giới của rễ bằng thử tại chỗ và trong phòng thí nghiệm.
24. Cần xác định sự có mặt của các chất có lợi trong phần dưới đất, xác định sự biến động về nồng độ của nó, để nhằm giải quyết được vấn đề phải thu thập nó ngay từ ngoài đồng.
Tuy nhiên, không nên giới hạn nội dung nghiên cứu, trên đây mới chỉ là một số vấn đề mang tính gợi ý. Những nội dung sâu hơn phụ thuộc vào mục đích của từng người.
Đối với người nghiên cứu cần phải làm rõ những đặc điểm sinh thái có ảnh hưởng đến hoạt động sống, tính mềm dẻo của phần dưới đất trong mối quan hệ với các điều kiện sống và sự biến động của nó.
Trong nhiều trường hợp người ta không chỉ cần biết về cấu tạo phần dưới đất của cây trưởng thành, mà cần biết cả sự biến động của nó, sự hình thành các loại thân có nguồn gốc từ dưới đất (thân rễ, thân củ, thân hành, các u bướu...). Còn khi nghiên cứu phần dưới đất của cây trồng thì yêu cầu phải lấy mẫu nghiên cứu một số điểm với độ tuổi khác nhau hay theo dõi tại một điểm qua các giai đoạn khác nhau.
Khi nghiên cứu cây ngoài thiên nhiên cũng không chỉ nghiên cứu cây trưởng thành mà cả cây non, cây mầm. Thường thì những trường hợp như trên là dễ làm.
Bảng mẫu mô tả vùng nghiên cứu
- Tên đối tượng cần nghiên cứu (cây, quần xã...). - Ngày bắt đầu và ngày kết thúc nghiên cứu. - Vị trí địa lí (vùng, miền, gần điểm dân cư gì?).
- Đặc điểm vùng nghiên cứu (đại, trung, tiểu địa hình...). - Tên quần hợp (kiểu rừng, tên cây trồng...).
- Số thứ tự của hầm.
- Số thứ tự cây được nghiên cứu (tuổi, trạng thái phát triển, ảnh hưởng của chăn thả, cắt, đốt...).
- Số thứ tự bản vẽ đối tượng trên.
- Mô tả phần trên mặt đất (chiều cao, đường kính tán trên một số độ cao so với mặt đất, mức độ phân cành, lá, vật hậu...).
- Những đặc điểm trên vùng cổ rễ.
- Sự tạo cành, được tạo ra từ cổ rễ hay thấp hơn. - Đặc điểm thân rễ, thân hành, củ...
- Phân bố và đặc điểm hạch nấm.
- Đặc điểm rễ chính trên toàn bộ chiều dài của nó. - Rễ bên và sự phân bố của nó.
- Rễ bất định.