351,06 381,63 471,77 0 100 200 300 400 500 600 700 SC1 SC2 SC3 Cá thể/m2 Sinh cảnh
3.3.3. Chỉ số đa dạng sinh học Shannon - Wiener (H’) của ĐVKXS cỡ lớn ở khu vực nghiên cứu khu vực nghiên cứu
Kết quả tính chỉ số H’ TB của ĐVKXS cỡ lớn theo các ĐTM trong suốt giai đoạn nghiên cứu (từ năm 2013 đến năm 2016) cho thấy, chỉ số H’ TB dao động từ 2,89 đến 3,35 tương ứng với mức độ ĐDSH từ trung bình khá đến tốt và rất tốt; Tính cho cả khu vực nghiên cứu, chỉ số H’ TB là 3,15 tương ứng với mức độ ĐDSH của ĐVKXS cỡ lớn tại khu vực nghiên cứu ở mức tốt và rất tốt (Bảng 3.11, Hình 3.6, Phụ lục 7).
Nhìn chung, chỉ số H’ của các ĐTM chênh nhau không lớn, tuy nhiên kết quả thể hiện ở Bảng 3.11 cho thấy: Các ĐTM có chỉ số H’ cao hơn phần lớn đều nằm ở khu vực rừng nguyên sinh, hầu như không bị tác động của con người. Các ĐTM nằm ở khu vực rừng thứ sinh hoặc rừng trồng, độ che phủ của cây rừng ít hơn, có sự tác động của con người có chỉ số H’ thấp hơn. Các ĐTM có chỉ số H’ thấp hơn cả là các điểm nằm ở ngoài rừng, gần các bản làng, đồng ruộng trồng lúa và hoa màu, có sự tác động của con người.
Từ Bảng 3.11 cho thấy:
Chỉ số H’ TB của ĐVKXS cỡ lớn đạt mức cao nhất tại suối Tân Ong, chân thác Chín Tầng (TS3) và Suối Tân Ong, vị trí số 2 (TS4), cả 2 điểm này đều có H’ là 3,35, và thấp nhất tại suối Hạ Bằng (TS10) là 2,89. Trong số 19 ĐTM, có tới 17 điểm có chỉ số H’ trung bình từ 3,00 đến 3,35 (chiếm 81,00%) tương ứng với mức ĐDSH tốt và rất tốt. Chỉ có 2 ĐTM (TS10 và TS18) có chỉ số H’ nhỏ hơn 3,00, tương ứng với mức ĐDSH trung bình khá.
Chỉ số H’ TB của ĐVKXS vào mùa khô cao hơn mùa mưa. Mùa khô, chỉ số H’ dao động từ 2,97 - 3,57, TB là 3,24, mùa mưa dao động từ 2,78 - 3,27, TB là 3,06. Sự sai khác về giá trị H’ TB giữa mùa khô và mùa mưa có ý nghĩa thống kê (p < 0,05).
Bảng 3.11. Chỉ số H’ TB của ĐVKXS cỡ lớn ở nước theo mùa tại các ĐTM từ 2013 - 2016
ĐTM Mùa khô Mùa mưa TB ± SD
TS1 3,19 ± 0,16 3,09 ± 0,03 3,14 ± 0,11 TS2 3,49 ± 0,16 2,90 ± 0,07 3,20 ± 0,34 TS3 3,43 ± 0,19 3,27 ± 0,10 3,35 ± 0,16 TS4 3,52 ± 0,19 3,17 ± 0,06 3,35 ± 0,23 TS5 3,40 ± 0,08 3,25 ± 0,09 3,32 ± 0,11 TS6 2,97 ± 0,14 3,04 ± 0,04 3,01 ± 0,10 TS7 3,05 ± 0,08 3,06 ± 0,05 3,06 ± 0,06 TS8 3,28 ± 0,04 3,15 ± 0,04 3,22 ± 0,08 TS9 3,21 ± 0,12 2,99 ± 0,04 3,10 ± 0,14 TS10 2,99 ± 0,07 2,78 ± 0,03 2,89 ± 0,12 TS11 3,19 ± 0,16 3,07 ± 0,04 3,13 ± 0,12 TS12 3,39 ± 0,02 3,09 ± 0,08 3,24 ± 0,17 TS13 3,57 ± 0,12 3,07 ± 0,02 3,32 ± 0,28 TS14 3,26 ± 0,12 3,02 ± 0,06 3,14 ± 0,16 TS15 3,16 ± 0,09 2,97 ± 0,11 3,07 ± 0,14 TS16 3,40 ± 0,17 3,26 ± 0,04 3,33 ± 0,13 TS17 3,06 ± 0,09 2,96 ± 0,04 3,01 ± 0,08 TS18 3,05 ± 0,06 2,94 ± 0,02 2,99 ± 0,07 TS19 3,03 ± 0,31 3,07 ± 0,09 3,05 ± 0,20 TB ± 𝑺𝑫 3,24 ± 0,22 3,06 ± 0,13 3,15 ± 0,20 Hình 3.6. Chỉ số H’ tại các ĐTM 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 H' TB
Kết quả tính chỉ số H’ theo sinh cảnh được thể hiện ở Bảng 3.12 cho thấy: SC1 có chỉ số H’ TB cao nhất đạt 3,29, tiếp đến là SC2 đạt 3,10 và SC3 là 3,08. So sánh các giá trị H’ TB của 3 sinh cảnh với nhau cho kết quả SC1 ≠ SC2 (p < 0,05), SC2 ≠ SC3 (p < 0,05) có ý nghĩa thống kê.
Bảng 3.12. Chỉ số đa dạng sinh học Shannon - Wiener (H’) theo sinh cảnh
SC1 SC2 SC3 ĐTM H’ ĐTM H’ ĐTM H' TS3 3,35 ± 0,16 TS2 3,20 ± 0,34 TS1 3,14 ± 0,11 TS4 3,35 ± 0,23 TS9 3,10 ± 0,14 TS6 3,01 ± 0,10 TS5 3,32 ± 0,11 TS14 3,14 ± 0,16 TS7 3,06 ± 0,06 TS11 3,13 ± 0,12 TS15 3,07 ± 0,14 TS8 3,22 ± 0,08 TS12 3,24 ± 0,17 TS19 3,05 ± 0,20 TS10 2,89 ± 0,12 TS13 3,32 ± 0,28 TS16 3,33 ± 0,13 TS17 3,01 ± 0,08 TS18 2,99 ± 0,07 TB ± SD 3,29 ± 0,09 3,10 ± 0,04 3,08 ± 0,15 3.3.4. Mức độ tương đồng về thành phần loài của ĐVKXS cỡ lớn giữa các điểm thu mẫu
Mức độ tương đồng về thành phần loài ĐVKXS giữa các ĐTM được tính tốn dựa theo công thức Bray - Curtis. Kết quả phân tích mức độ tương đồng của thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn ở nước giữa các ĐTM bằng phần mềm Primer v.6 được thể hiện ở Hình 3.7 và Hình 3.8 cho thấy:
Chỉ số tương đồng về thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn ở nước giữa các ĐTM dao động từ 29,38% - 52,74%. Hai ĐTM có chỉ số tương đồng cao nhất là TS4 và TS13 với chỉ số là 52,74%. ĐTM có chỉ số tương đồng thấp nhất là TS16 với chỉ số là 29,38%.
Hình 3.7. Sơ đồ cây thể hiện mức độ tương đồng về thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn ở nước giữa các ĐTM
Hình 3.8. Khơng gian hai chiều thể hiện mức độ tương đồng về thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn ở nước giữa các ĐTM
Các ĐTM thuộc SC1 có chỉ số tương đồng đạt từ 39,22% đến 52,74%. Các ĐTM thuộc SC2 có chỉ số tương đồng từ 34,76% đến 41,06%. Các ĐTM thuộc SC3 có chỉ số tương đồng từ 29,38% đến 47,55%.
Trên không gian phân bố hai chiều MDS, phần lớn các ĐTM thuộc SC1 nằm gần nhau hơn. Các ĐTM thuộc SC2 và SC3 phần lớn nằm phân tán, cách xa nhau hơn.
Kết quả phân tích trên cho thấy, các ĐTM thuộc Sinh cảnh suối ở khu vực rừng nguyên sinh (SC1), hầu như không bị tác động bởi con người, điều kiện môi trường nước ổn định. Do vậy mức độ tương đồng về thành phần loài giữa các ĐTM cao hơn. Các ĐTM thuộc Sinh cảnh suối ở khu vực rừng thứ sinh hoặc rừng trồng (SC2) và Sinh cảnh suối nằm ở ngoài rừng (SC3), cả hai sinh cảnh đều có sự tác động của con người, do vậy mức độ tương đồng về thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn giữa các ĐTM ở SC2 và SC3 thấp hơn.
3.3.5. Phân tích mối tương quan giữa ĐVKXS cỡ lớn với các yếu tố mơi trường
Để phân tích mối tương quan giữa cấu trúc thành phần loài với các đặc điểm sinh cảnh, một số yếu tố mơ tả đặc tính sinh cảnh của từng ĐTM được xem xét và được coi như những yếu tố môi trường, nơi cư trú của ĐVKXS cỡ lớn. Những yếu tố này được lựa chọn bao gồm độ rộng của suối, cấu trúc nền đáy, lượng mùn bã thực vật, sự có mặt của thực vật thủy sinh và các sinh cảnh (SC1, SC2, SC3).
Về cấu trúc nền đáy, các thành phần như bùn, đất, cát, sỏi, đá… được xác định dựa trên kích thước hạt (đường kính hạt tính bằng mm) đã được Wentworth (1922) [154] mô tả, cụ thể như sau:
Bùn/đất: đường kính hạt nhỏ hơn 0,063 mm.
Cát (sand): đường kính hạt từ 0,063 đến dưới 2 mm. Sỏi (gravel): đường kính hạt từ 2 đến dưới 64 mm.
Đá nhỏ (small cobble): đường kính hạt từ 64 đến dưới 128 mm. Đá lớn (large cobble): đường kính hạt từ 128 đến dưới 256 mm. Đá tảng (boulder): đường kính hạt từ 256 mm trở lên.
Dựa vào đặc điểm các ĐTM ở khu vực nghiên cứu, các đặc điểm sinh cảnh được lựa chọn, quy ước và trình bày cụ thể trong ma trận “Đặc điểm sinh cảnh tại các ĐTM” với tổng số 25 đặc điểm (Bảng 3.13). Trong bảng, các đặc điểm “Đá tảng”, “Đá lớn”, “Đá nhỏ”, “Sỏi”, “Cát”, “Bùn”, “Mùn bã thực vật”, “Thực vật thủy sinh” được chia thành các mức độ khác khác nhau dựa vào tỉ lệ % diện tích các đặc điểm này so với diện tích lịng suối ở mỗi ĐTM bằng cách ước lượng tương đối.
Trong các phân tích ở phần này, có 5 ma trận thành phần loài tại các ĐTM được sử dụng:
- Ma trận “Định tính thành phần lồi tổng số” với dữ liệu là thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn đã gặp tại các ĐTM trong cả quá trình nghiên cứu từ năm 2013 - 2016. Ma trận chỉ thể hiện sự có mặt hay vắng mặt của các loài ở mỗi ĐTM với tổng số 261 loài.
- Ma trận “Định lượng thành phần lồi mùa khơ” với dữ liệu là thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn đã gặp tại các ĐTM vào mùa khơ với số lượng cá thể mỗi lồi thu được tại mỗi ĐTM với tổng số 237 loài.
- Ma trận “Định tính thành phần lồi mùa khơ” với dữ liệu là thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn đã gặp tại các ĐTM vào mùa khơ. Ma trận chỉ thể hiện sự có mặt hay vắng mặt của các lồi ở mỗi ĐTM với tổng số 237 loài.
- Ma trận “Định lượng thành phần loài mùa mưa” với dữ liệu là thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn đã gặp tại các ĐTM vào mùa mưa với số lượng cá thể mỗi loài thu được tại mỗi ĐTM với tổng số 222 loài.
Bảng 3.13. Ma trận đặc điểm sinh cảnh tại các ĐTM T S 1 T S 2 T S 3 T S 4 T S 5 T S 6 T S 7 T S 8 TS 9 T S 10 T S 11 T S 12 T S 13 T S 14 T S 15 T S 16 T S 17 T S 18 T S 19 Độ rộng suối 1 (<5m) + + + + + + + + Độ rộng suối 2 (5-10m) + + + + + Độ rộng suối 3 (>10m) + + + + + + Đá tảng 1 (<25%) + + + + Đá tảng 2 (25-50%) + Đá tảng 3 (>50%) + + + + + Đá lớn 1 (<25%) + + Đá lớn 2 (25-50%) + + + Đá lớn 3 (>50%) + + + + + + + Đá nhỏ 1(<25%) + + + + + + + + + + Đá nhỏ 2 (25-50%) + + + Đá nhỏ 3 (>50%) + + Sỏi 1 (<25%) + + + + + + Sỏi 2 (25-50%) + + Sỏi 3 (>50%) + Cát 1 (<25%) + + + + Cát 2 (25%) + + + + + + + Bùn (<25%) + + Mùn bã thực vật 1 (<10%) + + + + + + + + + + + + + + Mùn bã thực vật 2 (10-25%) + + + + + Thực vật thủy sinh 1 (<25%) + + + + + + Thực vật thủy sinh 2 (25%) + +
Sinh cảnh suối ở khu vực
rừng nguyên sinh (SC1) + + + + + + Sinh cảnh suối ở khu vực
rừng thứ sinh hoặc rừng trồng (SC2) + + + + + Sinh cảnh suối nằm ở ngoài rừng (SC3) + + + + + + + + Ghi chú: +: có gặp
- Ma trận “Định tính thành phần lồi mùa mưa” với dữ liệu là thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn đã gặp tại các ĐTM vào mùa mưa. Ma trận chỉ thể hiện sự có mặt hay vắng mặt của các loài ở mỗi ĐTM với tổng số 222 lồi.
3.3.5.1. Phân tích BEST (Biota and/or Environment matching)
Phân tích BEST nhằm xem xét mối tương quan giữa những đặc điểm sinh cảnh với cấu trúc thành phần loài. Kết quả thể hiện ở Phụ lục 8.
Phân tích BEST dùng để xác định tương quan giữa ma trận “Đặc điểm sinh cảnh tại các điểm thu mẫu” với dữ liệu mùa khô, gồm ma trận “Định lượng thành phần lồi mùa khơ” và ma trận “Định tính thành phần lồi mùa khơ”. Kết quả thu được cho thấy ma trận “đặc điểm sinh cảnh tại các điểm thu mẫu” thể hiện sự tương quan với cả hai ma trận về thành phần lồi mùa khơ. Ở phân tích với ma trận “Định lượng thành phần lồi mùa khơ”, hệ số tương quan là 63,6% (Rho = 0,636), những yếu tố thể hiện sự tương quan cao nhất là “Độ rộng suối >10m”, “Đá tảng 2 (25- 50%)”, “Đá lớn 3 (>50%)”, “TV thủy sinh 2 (>25%)” và “SC3”. Trong khi đó, phân tích với ma trận “Định tính thành phần lồi mùa khơ” cho kết quả hệ số tương quan là 57,4% (Rho = 0,574), hai yếu tố thể hiện sự tương quan cao nhất là “Đá tảng 2 (25-50%)” và “SC3”.
Tương tự như trên, phân tích BEST xác định tương quan giữa ma trận “Đặc điểm sinh cảnh tại các điểm thu mẫu” với ma trận “Định lượng thành phần loài mùa mưa” và với ma trận “Định tính thành phần lồi mùa mưa” cho kết quả thể hiện sự tương quan với cả hai ma trận này với hệ số tương quan tương ứng là 53,3% (Rho = 0,533) và 53,5% (Rho = 0,535). Ở cả hai phân tích này, các yếu tố thể hiện sự tương quan cao nhất đều là “Đá tảng 2 (25-50%)” và “SC3”.
Ở các phân tích trên, ta thấy hệ số tương quan của ma trận “Đặc điểm sinh cảnh tại các điểm thu mẫu” với hai ma trận về thành phần loài thu được trong mùa khơ cao hơn so với phân tích tương tự với hai ma trận thành phần loài thu được trong mùa mưa. Trong phân tích sử dụng dữ liệu “Định lượng thành phần lồi mùa khơ”, có 5 đặc điểm sinh cảnh thể hiện mối tương quan lớn nhất, nhưng chỉ có 2 yếu tố “Đá tảng 2 (25-50%)” và “SC3” xuất hiện ổn định trong kết quả của cả 4 phân tích.
Phân tích BEST thứ năm giữa ma trận “Đặc điểm sinh cảnh tại các điểm thu mẫu” và ma trận “Định tính thành phần loài tổng số” với 261 loài xác định được trong cả quá trình nghiên cứu cũng cho ra kết quả thể hiện sự tương quan giữa các yếu tố mơi trường và cấu trúc thành phần lồi với hệ số tương quan 57,3% (Rho = 0,573), và các đặc điểm thể hiện sự tương quan cao nhất trong phân tích này cũng là yếu tố “Đá tảng 2 (25-50%)” và “SC3”.
Từ các kết quả phân tích BEST trên, ta thấy rằng ma trận “Đặc điểm sinh cảnh tại các điểm thu mẫu” có tương quan với tất cả 5 ma trận về thành phần loài được xét đến trong nghiên cứu với hệ số tương quan từ 53,3% đến 63,6%. Các yếu tố “Đá tảng 2 (25-50%)” và “SC3” luôn thể hiện sự tương quan với thành phần lồi tại các ĐTM trong cả mùa khơ và mùa mưa. Yếu tố “Đá tảng 2 (25-50%)” chỉ được ghi nhận tại 1 ĐTM duy nhất là TS16, trong khi “SC3” có ở 8 ĐTM, do vậy SC3 thể hiện sự tương quan rõ ràng hơn với cấu trúc thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn ở nước tại các ĐTM.
3.3.5.2. Phân tích ANOSIM (Analysis of Similarity)
Kết quả phân tích ANOSIM đánh giá sự khác biệt về thành phần loài giữa 3 dạng sinh cảnh được thể hiện ở Bảng 3.14 cho thấy sự khác biệt về thành phần loài giữa SC3 với SC1, SC3 với SC2 có ý nghĩa thống kê (p < 0,05). Trong khi đó, thành phần lồi ở SC1 và SC2 khơng thấy có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê (p > 0,05) (Bảng 3.14, Phụ lục 9). Như vậy, cấu trúc thành phần loài ở Sinh cảnh suối ở khu vực rừng nguyên sinh (SC1) và Sinh cảnh suối ở khu vực rừng thứ sinh hoặc rừng trồng (SC2) tương tự nhau và khác biệt so với Sinh cảnh suối nằm ở ngoài rừng (SC3).
Bảng 3.14. Kết quả phân tích ANOSIM so sánh thành phần lồi giữa các sinh cảnh
STT Sinh cảnh Giá trị p
1 SC3 và SC2 0,043 (< 0,05)
2 SC3 và SC1 0,008 (< 0,05)
3.4. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU BẰNG SVCT LÀ ĐVKXS CỠ LỚN SVCT LÀ ĐVKXS CỠ LỚN
Kết quả phân tích đã xác định được tại hệ thống suối ở VQG Xuân Sơn từ năm 2013 đến năm 2016 có 66 họ ĐVKXS cỡ lớn nằm trong hệ thống tính điểm BMWPVIET. Trong đó, Odonata có 12 họ, Trichoptera có 10 họ, Hemiptera có 9 họ, Coleoptera có 8 họ, Ephemeroptera có 7 họ, Plecoptera có 3 họ. Đại diện của các họ này đều rất nhạy cảm với mức độ ơ nhiễm hữu cơ, thích ứng với những nơi có mức độ ít ơ nhiễm. Các nhóm cịn lại (Gastropoda có 6 họ, Diptera có 4 họ, Decapoda có 3 họ, Megaloptera, Bivalvial, Oligochaeta, Hirudinia mỗi nhóm có 1 họ) đều có khả năng chống chịu cao hơn với ơ nhiễm. Riêng Oligochaeta được tính chung một mức điểm BMWP cho cả lớp động vật này (Bảng 3.15).
Bảng 3.15. Số họ ĐVKXS cỡ lớn nằm trong hệ thống tính điểm BMWPVIET Tên khoa học Số họ nằm trong hệ thống Tên khoa học Số họ nằm trong hệ thống
BMWPVIET INSECTA Odonata 12 Ephemeroptera 7 Trichoptera 10 Diptera 4 Plecoptera 3 Coleoptera 8 Hemiptera 9 Megaloptera 1 MALACOSTRACA Decapoda 3 MOLLUSCA Gastropoda 6 Bivalvia 1 ANNELIDA Oligochaeta 1 Hirudinea 1 Tổng 66
Từ kết quả định loại và điểm số thu được qua hệ thống tính điểm BMWPVIET (Phụ lục 3) tính được chỉ số sinh học ASPT của 19 ĐTM. Đối chiếu với Bảng 2.2, ta có kết quả ở Bảng 3.16.
Bảng 3.16. Điểm ASPT và mức độ ô nhiễm tại các điểm thu mẫu từ 2013 - 2016 Đi