Chương 2 : NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.9. Phương pháp phân tích số liệu
Phương pháp phân tích phương sai một và hai chiều ANOVA (one-way và two-way analysis of varance) được sử dụng để xem xét sự khác biệt giữa các điểm và giữa các đợt khảo sát (Điều kiện để phân tích phương sai một yếu tố ANOVA là phương sai phải đồng nhất, p<0,05. Nếu khơng thỏa mãn điều kiện trên thì sử dụng phương pháp phân tích phi tham số)
Cấu trúc thành phần loài, mật độ, sinh khối tế bào và các chỉ số sinh học của quần xã khuê tảo đáy được nhập liệu bằng phần mềm Microsoft excel 2010. Các chỉ số sinh học gồm chỉ số Margalef(D), chỉ số đa dạng Shannon–Wienner (H’), Chỉ số
28
đồng đều Pielou (J’) được tính tốn bằng phần mềm Primer VI (Plymouth Marine). Chỉ số Trophic Diatom Index (TDI) được tính toán theo phương pháp của Kelly và Whitton (1995) [57].
Phương pháp phân tích tương quan đa biến Canonical Correspondence Analysis (CCA) được sử dụng để phân tích mối liên hệ giữa các thông số sinh học và các chỉ tiêu hoá lý nhờ sử dụng phần mềm PAST V3.11 (Hammer and Harper, 2001) và phần mềm Canoco V4.5 (Leps và Smilauer, 2003)[58,59].
❖ Chỉ số Margalef D: là chỉ số được sử dụng rộng rãi để xác định đa dạng của quần xã sinh vật thơng qua đó xác định tính đa dạng sinh học của hệ sinh thái (Margalef, 1958). Giá trị chỉ số D và mức độ đa dạng sinh học được trình bày ở bảng2.3 [60].
D = −
Trong đó:
D: là chỉ số đa dạng Margalef. S: là tổng số loài trong mẫu.
N: là tổng số lượng cá thể trong mẫu
Bảng2.4. So sánh giái trị của chỉ số Margalef với mức độ đa dạng sinh học Giá trị D Mức đa dạng sinh học
>3,5 Tính đa dạng rất phong phú
2,6 –3,5 Tính đa dạng phong phú
1,6 –2,5 Tính đa dạng tương đối tốt
0,6 –1,5 Tính đa dạng bình thường
< 0,6 Tính đa dạng kém
❖ Chỉ số Shannon – Wiener: Đa dạng về loài được thể hiện bằng độ giàu loài hoặc độ phong phú của loài. Chỉ số đa dạng Shannon – Wiener (H’) được tính dựa trên sự phân bố ngẫu nhiên về số lượng cá thể của các giống với cơng thức
29
× =
Trong đó:
Ni: số cá thể của giống i trong mẫu thu N: tổng số cá thể trong mẫu
S: tổng số giống trong một mẫu thu i: giống thứ i (Shannon và Weaver, 1949)
Chỉ số H’ càng lớn khi số lượng loài càng lớn và số lượng cá thể của mỗi loài càng nhỏ và ngược lại. Giá trị chỉ số H’ và chất lượng nước được trình bày ở bảng
2.5.
Bảng 2.5. Giá trị chỉ số H’ và chất lượng nước Chỉ số đa dạng H’ Chất lượng nước
<1 Ô nhiễm nặng (Polysaprrobic)
1 –2 Khá ô nhiễm (α-polysaprrobic) >2 –3 Ô nhiễm vừa (β- polysaprrobic) >3 –4,5 Tương đối sạch (Oligosaprrobic)
>4 –5 Nước sạch
❖ Chỉ số ưu thế Simpson’s D’ (Simpson’s diversity index) là một công thức được sử dụng để đo lường sự đa dạng của một quần xã
D’ = ∑=
Trong đó:
S: Tổng số lồi
pi: Tỷ lệ của lồi i so với tổng số lồi (S); được tính bằng số cá thể của
30
❖ Chỉ số cân bằng Pielou (J’): nhằm xác định mức độ tương đồng và tính chất gần gũi giữa các hệ sinh thái mơi trường của những điểm thu mẫu.
′
Trong đó:
H’ là chỉ số đa dạng sinh học Shannon –Wiener
S: tổng số loài trong mẫu thu Pielous (1949) [60]
Thang điểm đánh giá mức độ bền vững của quần xã khuê tảo đáy theo chỉ số J’ tương ứng với mức độ nhiễm bẩn được trình bày ở bảng 2.6.
Bảng2.6. Thang điểm đánh giá mức độ bền vững của quần xã khuê tảo đáy tương ứng với mức độ nhiễm bẩn.
Chỉ số J’ Độ bền vững – Nhiễm bẩn
J’ > 0,8 Quần xã bền vững – Nhiễm bẩn nhẹ
0,6 < J’ < 0,8 Quần xã kém bền vững – Nhiễm bẩn vừa ở mức β 0,4 < J’ < 0,6 Quần xã rất kém bền vững – Nhiễm bẩn vừa ở mức α J’ < 0,4 Quần xã mất bền vững – Rất nhiễm bẩn
❖ Chỉ số sinh học khuê tảo BDI:
Chỉ số sinh học khuê tảo BDI (Lenoir và Coste, 1996) được tính tốn bằng cơng cụ tính tốn chỉ số BDI và phần mềm Excel[24].
( ) ∑ =∑� × ( ) ×� × =
Trong đó:
F(x) là giá trị xác xuất hiện diện của loài x
Axlà mật độ của loài x, đơn vị %
Px(i) là xác suất xuất hiện loài x trong trạng thái chất lượng i.
31
Chỉ số BDI được tính bằng cơng thức:
BDI= × (1) + 2 × (2) + × (3) + × (4) + ... + × (x)
Chỉ số BDI dao động từ 1 – 20 tương ứng với chất lượng môi trường từ kém đến rất tốt.
❖ Chỉ số dinh dưỡng khuê tảo TDI (Trophic Diatom Index)
Chỉ số TDI được sử dụng để đánh giá mức độ phú dưỡng ở các thủy vực
(Kelley và Whitton, 1995) [23] TDI = (WMS × )
WMS là độ nhạy trung bình của từng lồi và được tính như sau:
WMS = ∑∑
Trong đó:
aj: mật độ của lồij trong mẫu
vj: mức chỉ thị của loài j (1-3) ij: độ nhạy ô nhiễm (1-5) của loài j
TDI dao động từu 0 tương ứng với mức dinh dưỡng rất thấp và 100 ứng với mức dinh dưỡng rất cao.
❖ Chỉ số phú dưỡng Carlson (Trophic State Index)
Chỉ số phú dưỡng TSI được phát triển bởi Calson (1977) và cải tiến bởi Gupta (2014) dùng để đánh giá hiện trạng dinh dưỡng của thủy vực. Chỉ số TSI được tính tốn nhờ kết hợp giữa các thơng số hóa lý như nitơ, phospho, thông số đĩa Secchi với hàm lượng chlorophyl-a và được tính như sau[61]:
TSI = 0.54*TSI(Chl-a) + 0.297*TSI(Tran) + 0.163*TSI(TP)
Trong đó:
TSI(Chl-a) =9.81*Ln(Chl a) + 30.6(µg/L) TSI(SD) = 60 –14.41*Ln(SD)(m)
TSI(TP) = 14.42*Ln(TP) + 4.15(µg/L)
Trạng thái dinh dưỡng và các nhóm chất lượng nước theo chỉ số BDI, TSI và
32
Bảng2.7. Trạng thái dinh dưỡng và chất lượng nước theo chỉ số BDI, TSI và
TDI.
BDI TSI TDI Chất lượng nước Trạng thái dinh dưỡng
17-20 <30 0-19 Chất lượng rất tốt Nghèo dinh dưỡng
13-17 30-40 20-39 Chất lượng tốt Ít dinh dưỡng
9-13 40-50 40-59 Chất lượng trung Dinh dưỡng trung bình
5-9 50-70 60-79 Chất lượng thấp Phú dưỡng
33