6. Bố cục luận án
2.2.5. Phương pháp nghiên cứu bổ sung một số đặc điểm sinh học và lâm học cây Đỗ
2.2.5.1. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái, vật hậu
- Nghiên cứu đặc điểm hình thái và vật hậu sử dụng cả phương pháp kế thừa số liệu và điều tra khảo sát bổ sung ngoài hiện trường.
+ Đặc điểm hình thái: tại 3 quần thể có phân bố tự nhiên loài Đỗ quyên lá nhọn gồm (Bidoup, Hòn Nga và Tuyền Lâm) tiến hành điều tra ngẫu nhiên 5 cây trưởng thành và 5 cây tái sinh D1.3 < 6cm. Tổng số cây trưởng thành là 15 cây và 15 cây tái sinh đã điều tra.
* Đối với cây trưởng thành tiến hành đo chu vi tại vị trí 1,3m bằng thước dây sau đó quy đổi về đường kính D1.3; Đo chiều cao vút ngọn Hvn (m), chiều cao dưới cành Hdc (m) bằng thước đo cao Blumeleis.
* Quan sát lá cây: ở cây trưởng thành, lựa chọn 3 cành ở 3 vị trí dưới tán, trong tán và bên ngoài tán. Tại mỗi cành chọn 5 lá ngẫu nhiên để đo đếm các chỉ tiêu: chiều dài cuống lá, chiều dài lá, chiều rộng lá, hình dạng lá, màu sắc, cách mọc lá và số gân gốc (quan sát tổng cộng 225 lá trưởng thành). Đối với cây tái sinh, quan sát 5 lá/cây ở các vị trí xung quanh. Trên mỗi cành quan sát chồi. Tại mỗi cây quan sát thân, vỏ cây, đồng thời chụp ảnh minh họa.
* Quan sát hoa, quả: chọn ngẫu nhiên 5 hoa, 5 quả, 5 cành mang hoa để thu thập thông tin về màu sắc hoa, đế hoa, đài hoa, tràng hoa, nhụy hoa, kích thước quả và chụp ảnh.
+ Nghiên cứu vật hậu: Lựa chọn 3 cây tại mỗi điểm nghiên cứu, tổng số cây quan sát 9 cây/3 điểm, có kích thước trung bình đại diện cho các cây nghiên cứu
trong khu vực, không bị sâu bệnh, đánh dấu bằng sơn. Nội dung quan sát: Thời kỳ thay đổi lá, bắt đầu rụng lá, ra lá mới, chồi; thời kỳ ra hoa, nở hết hoa; thời kỳ ra quả, thời kỳ quả chín, quả rụng. Thời gian quan sát: thực hiện 10 ngày/tháng, cứ cách 3 ngày theo dõi 1 lần, bắt đầu từ tháng 8/2017 đến tháng 3/2020.
2.2.5.2. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm phân bố, sinh thái, cấu trúc, tái sinh tự nhiên của lâm phần có phân bố Đỗ quyên lá nhọn
a) Khảo sát đánh giá hiện trường
Tiến hành điều tra theo tuyến cắt ngang các địa hình điển hình, trạng thái rừng hay sinh cảnh, quan sát hai bên tuyến mỗi bên 20 m để xác định sự xuất hiện của loài. Khi gặp loài cây nghiên cứu trưởng thành tiến hành lập ô theo phương pháp ô tiêu chuẩn (Odum, 1971; Rastogi, 1999) [91], [99] để nghiên cứu đặc điểm phân bố, cấu trúc chức năng quần thể, cá thể và đa dạng sinh học của quần thể.
b) Nghiên cứu đặc điểm phân bố lồi Đỗ qun lá nhọn
Thơng qua việc tham khảo ý kiến các cán bộ tại Vườn quốc gia Bidoup – Núi Bà và các Ban quản lý rừng, tiến hành khảo sát sơ bộ ngoài thực địa, từ đó đã xác định được 3 vùng phân bố trong tỉnh Lâm Đồng có lồi Đỗ qun lá nhọn phân bố tập trung với số lượng lớn, gồm:
- Bidoup – Núi Bà (huyện Lạc Dương) xác định được trên 3 tuyến có chiều dài mỗi tuyến từ 500 - 2.000 m; Xuất phát từ trạm Kiểm lâm Giang Ly đi theo đường mịn đi rừng, đường tuần tra có tổng chiều dài 6 km (X: 246126; Y: 1346919 – X: 248923; Y: 1348542)
- Tuyền Lâm (TP Đà Lạt) xác định được trên 1 tuyến, xuất phát từ Trạm bảo vệ rừng của công ty THNH Đá Xanh đi theo hướng Nam có tổng chiều dài là 3 km. X: 219974: Y: 1314419 – X: 220095; Y: 1314018)
- Hòn Nga (Huyện Đam Rông) xác định được trên 2 tuyến có chiều dài mỗi tuyến từ 300 - 1.500 m; Bắt đầu xuất phát từ trung tâm thôn Păng Tiêng xã Đạ Nghịt, huyện Lạc Dương, đi theo đường mòn đi rừng, đường tuần tra đến nơi có phân bố Đỗ quyên lá nhọn có tổng chiều dài là 12 km. Từ đây đi theo 2 tuyến để điều tra (X: 210987; Y: 1327420 – X:248900; Y: 1347958)
Tổng số ô tiêu chuẩn (OTC) điều tra tại 3 quần thể là 20 OTC (20 m x 25 m) cụ thể như sau: tại quần thể Bidoup là 13 OTC, quần thể Tuyền Lâm 02 OTC và quần thể Hòn Nga 5 OTC. Phương pháp lập OTC được trình bày ở phần phương pháp nghiên cứu cấu trúc tổ thành, tái sinh tự nhiên và đa dạng sinh học.
- Hướng phơi xác định bằng địa bàn cầm tay
- Đo độ dốc: Độ dốc của OTC được đo bằng địa bàn cầm tay.
c) Nghiên cứu đặc điểm sinh thái
Tại các OTC đã lập ở rừng tự nhiên trên một số trạng thái rừng có Đỗ quyên lá nhọn phân bố thu thập số liệu của các nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển của loài, gồm:
- Độ cao được xác định bằng máy định vị GPS.
- Máy đo độ ẩm đất và pH đất: Máy KELWAY SOIL TESTER.
+ Thu thập số liệu về khí hậu, độ cao nơi có lồi Đỗ qun lá nhọn phân bố + Số liệu khí hậu, thủy văn: được kế thừa từ các trạm quan trắc khí tượng thủy văn tại các khu vực nghiên cứu là (Đà Lạt và Liên Khương): số liệu thu thập trong 10 năm từ năm 2011 - 2020. Các chỉ tiêu thu thập gồm: nhiệt độ, độ ẩm, tổng số giờ nắng, lượng mưa.
+ Đặc điểm đất: địa điểm và thời gian lấy mẫu đất tiến hành đồng thời với điều tra đặc điểm hình thái, vật hậu tại 3 địa điểm nghiên cứu (Bidoup, Tuyền Lâm và Hòn Nga). Tại mỗi điểm nghiên cứu tiến hành đào một phẫu diện, phẫu diện được đào đại diện cho toàn khu vực nghiên cứu và đào dưới tán cây Đỗ quyên lá nhọn.
Phương pháp lấy mẫu đất theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7538 - 4:2007, hướng dẫn quy trình điều tra các vùng tự nhiên, bán tự nhiên và vùng đất canh tác. Mẫu đất được lấy từ các phẫu diện theo 3 độ sâu thống nhất 0 - 10 cm, 10 - 30 cm, 30 - 50 cm. Mỗi mẫu lấy 1kg đất để phân tích các chỉ tiêu theo các phương pháp trong bảng 2.1 tại phịng Thí nghiệm Khoa Sinh học – Trường Đại Học Đà Lạt.
Bảng 2.1 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đất trong phịng thí nghiệm TT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp phân tích
TT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp phân tích
2 Hữu cơ tổng số TCVN 8941 : 2011
3 Đạm tổng số TCVN 6498: 1999
4 Lân tổng số TCVN 8940 : 2011
5 Kali tổng số PP công phá bằng H2SO4 và HClO4
6 Lân dễ tiêu TCVN 8942 : 2011
7 Kali dễ tiêu TCVN 8662: 2011
8 Ca2+ trao đổi TCVN 8569: 2010
9 Mg2+ trao đổi TCVN 8569: 2010
2.2.5.3. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm cấu trúc, tái sinh tự nhiên của lâm phần có phân bố Đỗ quyên lá nhọn
a) Nghiên cứu cấu trúc tổ thành
Qua khảo sát thực tế tại các khu vực tiến hành điều tra, nhận thấy hiện trạng rừng tại các khu vực nghiên cứu có mật độ khá lớn với khoảng 1.700 - 2.000 cây/ha, mặt khác loài cây nghiên cứu là cây bụi và cây gỗ nhỏ sống địa sinh (Nông Văn Duy và cộng sự (2014); Nguyễn Hoàng Nghĩa (2020)) [7], [24]. Do đó, việc lập ơ tiêu chuẩn điển hình 500 m2 đảm bảo đối với đánh giá cấu trúc lâm phần của loài tại các khu vực nghiên cứu.
Trong vùng phân bố tự nhiên của loài, tiến hành lập ơ tiêu chuẩn điển hình (OTC) kích thước là 20 m x 25 m (500 m2) để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc lâm phần của loài (tổng cộng lập 20 OTC tại 3 vùng phân bố). Trong OTC 500 m2 tiến hành chia thành 5 ơ thứ cấp có diện tích 100 m2 (5 m x 20 m) và đo đếm toàn bộ những cây có đường kính D1.3 ≥ 6 cm. Các thơng tin thu thập: tên lồi, đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn), chiều cao dưới cành (Hdc), đường kính tán (Dt), định danh tên lồi và phẩm chất cây.
Cấu trúc tổ thành của quần thể được xác định thông qua các chỉ số quan trọng IV% theo Daniel Marmillod (1982) [56]
Trong đó: N% là tỷ lệ phần trăm số cá thể ở tầng cây cao của lồi nào đó so với tổng số cây trên OTC; G% là tỷ lệ phần trăm tiết diện ngang của lồi cây nào đó so với tổng tiết diện ngang của OTC.
Trong đó:
Ni lần lượt là số cây của loài i; Gi là tổng tiết diện ngang của loài i; N là tổng số cây trong ô mẫu;
G là tổng tiết diện ngang của ô mẫu.
Theo Daniel Marmillod (1982) [56], trong rừng nhiệt đới lồi cây nào có trị số IV% > 5% là loài ưu thế của lâm phần. Mặt khác, theo Thái Văn Trừng (1978) [31] tỷ lệ chung của các loài ưu thế của rừng nhiệt đới hỗn loài phải chiếm trên 50%. Dựa vào hai quan điểm trên, loài ưu thế được lựa chọn là những lồi có IV% 5% được sắp xếp theo thứ tự từ cao xuống thấp kèm theo tên lồi, những lồi có IV% < 5% được cộng dồn và thống kê chung là loài khác.
b) Xác định mối quan hệ giữa Đỗ quyên lá nhọn với các loài khác
Trên 20 OTC điển hình, 100 ơ mẫu thứ cấp được thiết lập với diện tích 100 m2/ơ, đo tồn bộ các lồi cây gỗ; 100 ơ phụ với diện tích 4 m2/ơ, đo tái sinh; lồi cây gỗ tại 3 vùng phân bố được sử dụng để nghiên cứu mối quan hệ sinh thái giữa loài cây nghiên cứu với các loài cây gỗ khác. Sử dụng phương pháp nghiên cứu mối quan hệ loài sinh thái trong rừng mưa nhiệt đới dựa vào tiêu chuẩn ρ và χ2 (Bảo Huy, 2017) [13].
Quan hệ sinh thái giữa từng cặp loài được nghiên cứu, trong đó nghiên cứu quan hệ giữa loài Đỗ quyên lá nhọn với các loài ưu thế với IV% ≥ 3% trong lâm phần. Tiến hành kiểm tra quan hệ cho từng cặp loài theo tiêu chuẩn và ꭓ2 (Bảo Bảo Huy, 2017 [13].
Sử dụng các tiêu chuẩn thống kê sau để đánh giá quan hệ theo từng cặp loài: : Hệ số tương quan giữa 2 loài A và B
(2.4) Trong đó:
= 0 : 2 lồi A và B độc lập nhau. 0 <1: loài A và B liên kết dương.
-1< 0: loài A và B liên kết âm (bài xích nhau). Xác xuất xuất hiện loài:
P(AB): Xác suất xuất hiện đồng thời của 2 loài A và B P(A): Xác suất xuất hiện loài A.
P(B): Xác suất xuất hiện loài B.
(2.5) Với:
nA: số ô tiêu chuẩn chỉ xuất hiện lồi A; nB: số ơ tiêu chuẩn chỉ xuất hiện lồi B;
nAB: số ơ tiêu chuẩn xuất hiện đồng thời 2 loài A và B; n: tổng số ô quan sát ngẫu nhiên.
nói lên chiều hướng liên hệ và mức độ liên hệ giữa 2 loài. < 0: 2 loài liên kết âm và || càng lớn thì mức độ bài xích nhau càng mạnh, ngược lại > 0: 2 loài liên kết dương và || càng lớn thì mức độ hổ trợ nhau càng cao. Trong trường hợp || xấp xỉ = 0, thì chưa thể biết giữa 2 lồi có thực sự quan hệ với nhau hay khơng, lúc này cần sử dụng thêm phương pháp kiểm tra tính độc lập bằng tiêu chuẩn χ2.
(2.6) Trong đó:
c = nA: Là số ơ tiêu chuẩn chỉ xuất hiện lồi A. b = nB: Là số ơ tiêu chuẩn chỉ xuất hiện lồi B.
a = nAB: Là số tiêu chuẩn xuất hiện đồng thời cả loài A và lồi B. d: là số ơ tiêu chuẩn khơng chứa cả hai loài A và B.
n : là số ơ quan sát.
χ2t tính được ở cơng thức trên được so sánh với χ20.05 hoặc 0.10 ứng với bậc tự do K=1 χ20.05, K=1= 3.84 hoặc χ20.1, K=1=2.71. Nếu χ2t χ20.05 hoặc 010 thì mối quan hệ giữa 2 lồi là ngẫu nhiên. Nếu χ2t> χ20.05 hoặc 010 thì mối quan hệ giữa 2 lồi có quan hệ với nhau.
c) Mật độ và độ tàn che rừng
Trong ÔTC, chia thành các tuyến song song cách đều 5 m, trên mỗi tuyến đặt các điểm cách nhau 5 m. Tại từng điểm đo, ngắm lên theo phương thẳng đứng, nếu gặp tán cây thì cho 1 điểm, nếu gặp mép tán cây thì cho 0,5 điểm, nếu khơng gặp tán cây thì cho 0 điểm. Độ tàn che của ƠTC là trị số trung bình của tất cả điểm.
- Xử lý số liệu
+ Mật độ tầng cây cao N (cây/ha)
Với N (cây/ha) = No (Sô = 500 m2) x 20 OTC;
No (Sô = 500 m2) = (n1 + n2 + … + nn)/n; trong đó n1, n2, …, nn là số cây trên các ôtc 500m2, N là tổng số cây trong 20 OTC 500m2 được đo đếm.
So: là diện tích OTC + Độ tàn che:
Trong đó:
N1: Tổng số điểm gặp tán
N2: Tổng số điểm gặp nửa tán, nửa bầu trời.
d) Tái sinh tự nhiên
Trong ô tiêu chuẩn 500 m2 tiến hành đặt 5 ô dạng bản (ODB), 4 ơ ở 4 góc và 1 ơ ở giữa có kích thước 2m x 2m. Trong các ODB tiến hành đo đếm tất cả các cây có
NTs/ha = n x 10.000 (2.11) s
D1.3 < 6 cm. Các tiêu chuẩn điều tra gồm tên loài, chiều cao vút ngọn (Hvn) từ (0,5m < Hvn ≤ 2m). Phẩm chất cây được đánh giá theo 3 cấp: Cây tốt (T) là những cây sinh trưởng phát triển tốt, không cong queo, sâu bệnh, tán cân đối, không bị dây leo quấn; Cây trung bình (TB) là những cây sinh trưởng phát triển tương đối tốt, hơi cong queo, hơi sâu bệnh, lệch tán; Cây xấu (X) là những cây sinh trưởng phát triển kém, bị sâu bệnh, có dây leo, bụi rậm chèn ép; Nguồn gốc cây tái sinh: Chia ra chồi và hạt.
* Tổ thành tái sinh: được tính theo tỷ lệ phần trăm số cây
- Hệ số tổ thành được tính như sau:
(2.9) Trong đó: Ki là hệ số tổ thành loài cây i
Ni là số lượng cá thể loài i trong OTC (4m2)
N là tổng số cá thể tất cả các lồi trong ơ tiêu chuẩn - Công thức tổ thành được xác định như sau:
TT = K1X1 + K2X2 + …+ KnXn (2.10) Trong đó : K1, K2, …Kn là hệ số tổ thành của các loài cây X1, X2,…Xn là ký hiệu của các loài cây.
* Mật độ tái sinh được xác định bằng cơng thức
Trong đó:
S là tổng diện tích ơ dạng bản (ODB) trong ơ tiêu chuẩn điều tra tái sinh (4m2) N là số lượng cây tái sinh điều tra trong các ô dạng bản
* Xác định tỷ lệ cây tái sinh theo chất lượng, nguồn gốc tái sinh Tính tỷ lệ % cây tái sinh tốt, trung bình và xấu theo cơng thức
(2.12) Trong đó:
+ Ni% là tỷ lệ % cây tốt hoặc trung bình hoặc xấu hoặc từ hạt hoặc từ chồi + Ni là tổng số cây tốt hoặc trung bình hoặc xấu hoặc từ hạt hoặc từ chồi
+ N là tổng số cây tái sinh
* Xác định mật độ cây tái sinh có triển vọng (Ntstv) (cây/ha)
Cây tái sinh triển vọng là những cây có chiều cao ≥ 1 m, gồm những cây có chất lượng trung bình đến tốt, cân đối có khả năng phát triển vươn lên và cây không bị sâu bệnh.
Trong đó: Ntv/ha: mật độ cây tái sinh có triển vọng
Ntv/o: tổng số cây tái sinh có triển vọng trên các ơ dạng bản So: tổng diện tích các ơ dạng bản.
2.2.5.4. Phương pháp xác định đặc điểm đa dạng sinh học quần thể Đỗ quyên lá nhọn phân bố
a) Xác định dạng phân bố không gian A/F
Tỷ lệ A/F giữa độ phong phú (abundance) và tần suất (frequency) của mỗi loài được sử dụng để xác định các dạng phân bố khơng gian của lồi đó trong quần xã thực vật nghiên cứu. Lồi có dạng phân bố liên tục (regular pattern) nếu A/F nhỏ hơn <0,025, thường gặp ở những hiện trường mà trong đó sự cạnh tranh giữa các lồi xảy ra gay gắt. Lồi có dạng phân bố ngẫu nhiên nếu A/F trong khoảng từ 0,025 - 0,05, thường gặp ở những hiện trường chịu các tác động của điều kiện môi trường sống khơng ổn định. Lồi có giá trị A/F >0,05 thì có dạng phân bố lan truyền (Contagious). Dạng phân bố này phổ biến nhất trong tự nhiên và nó thường gặp ở những hiện trường ổn định (Odum, 1971) [91].
b) Xác định chỉ số đa dạng sinh học loài
Chỉ số đa dạng sinh học loài (H), chỉ số mức độ chiếm ưu thế (Cd) và chỉ số tương đồng (Index of similarity hay Sorensen’s Index- SI) là các chỉ số đánh giá đa dạng trong nghiên cứu này.
+ Độ phong phú (A)
+ Xác định chỉ số đa dạng sinh học lồi
• Chỉ số đa dạng sinh học lồi H (Shannon and Weiner’s Index) được tính theo công thức
(2.15) Trong đó:
H = Chỉ số đa dạng sinh học hay chỉ số Shannon-Wiener