Chương 3 NGHIÊN CỨU SINH SẢN HŨU TÍNH CỦA CÁC THÀNH PHẦN
3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SINH SẢN HẠT CỦA CÂY GỖ VÀ QUẦN
Nghiên cứu về sinh sản hạt và sinh sản sinh dưỡng có ý nghĩa rất lớn trong việc đánh giá sự tồn tại, động thái tương lai của quần xã. Sinh sản hạt của cây rừng rất khác nhau. Sinh sản hạt ra sao, số lượng hạt và số phận hạt sẽ diễn ra như thế nào là một vấn đề rất phức tạp, nghiên cứu nó có ý nghĩa lớn về lí luận và thực tiễn.
Xác định sản lượng hạt của cây rừng là việc làm rất khó, vì rừng thường là cây cao, do đó khó có thể dùng tay hái quả, hạt... Hơn nữa, số lượng quả hay hạt của một cây trong năm nào đó có thể rất lớn (hàng chục nghìn), thêm vào đó là sự chín không đồng đều của nó, nó có thể kéo dài vài tháng.
Khi nghiên cứu sinh sản hạt cây rừng cần chú ý:
1. Cần xác định năng suất và sản lượng hạt - nghĩa là số lượng hạt.
2. Xác định chất lượng hạt: tỉ lệ hạt tốt, hạt bị bệnh và số hạt lép...
3. Làm sáng tỏ biến động năng suất hạt: Thời kì hạt chín, thời gian bắt đầu và kết thúc rụng hạt hay quả, thời kì rụng nhiều nhất, sự khác nhau trong các năm và phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, tính chu kì trong sinh sản hạt và sự phụ thuộc của nó vào điều kiện tự nhiên...
4. Cần làm sáng tỏ sự phụ thuộc của năng suất và chất lượng hạt vào điều kiện địa lí, môi trường ngoài (khí hậu, đất đai), kiểu rừng và đặc điểm của quần xã (thành phần, cấu trúc độ khép tán của cây gỗ...), sự phân bố cây gỗ, sự tác động của người, động vật, lửa rừng...; đặc điểm của chính cây gỗ đó (kích thước, tuổi, dạng sống...) và kích thước quả, hạt, vị trí của nó trên cây...
5. Cho dự báo về sản lượng hạt:
Từ nội dung và mục đích nghiên cứu sẽ có phương pháp nghiên cứu khác nhau.
Một trong những phương pháp thông dụng nhất là dùng mắt xác định (xác định cành cụ thể) dùng cho cá thể. Một phương pháp khác xác định cho quần xã có dụng cụ xác định.
3.3.1. Xác định mức hình thành hạt hằng năm của từng cây gỗ và quần xã rừng
Phần này bao gồm những phương pháp cho phép xác định số lượng quả và hạt có hằng năm của từng cây trong rừng và cả quần xã. Có hai nhóm phương pháp, rất đơn giản và độ chính xác không cao đó là đánh giá bằng mắt, nhóm phương pháp khó và chính xác hơn là dùng dụng cụ để đếm.
+ Xác định bằng mắt số lượng quả, hạt: Phương pháp này được các tác giả khác nhau dùng với tên khác nhau. Phương pháp vật hậu (Kapper, 1930), phương pháp thống kê (Gu man, 1928), phương pháp tính bằng mắt (Montanop 1950).
- Phương pháp dùng mắt đứng trên mặt đất: đứng gần cây đó hay dưới tán nó. Để chính xác hơn người ta dùng một bảng phân loại (để đánh giá một cây).
Bảng 1. Bảng đánh giá năng suất hạt
Độ nhiều năng suất hạt Đặc điểm nhân bố quả (hạt)
Thang hác Mức độ Trên cây
0 Không có Không có quả, hạt trên cây, không nhìn thấy kể cả dùng kính nhìn.
1 Rất ít Đơn độc trên từng cành bên trên hay trong tán, hay chỉ 1.
2 ít số lượng không nhiều trên khá nhiều cành, ít nhất là cành mọc phía nam.
3 Trung bình có số lượng trung bình của quả hay hạt trên cành, mọc rải rác hay tập trung thành cụm trên khá nhiều cành ở trên hay trong tán, đặc biệt cành phía nam.
4 Nhiều Nhiều quả, hạt trên phần lớn các cành trên hay trong tán, ở cây có lá thường xanh quả có ở tất cả tán, đặc biệt nhiều ở phía nam.
5 Rất nhiều Rất nhiều quả, hạt trên tất cả các cành nằm trên hay trong tán.
Những cây lá thường xanh cũng rất nhiều quả trên toàn bộ tán.
Khi tiến hành đếm quả, hạt trên toàn bộ cây trong ô tiêu chuẩn cần lưu ý phân loại theo nhóm của Krapta (5 nhóm theo tình trạng sức sống của các cá thể cùng tuổi trong loài), đồng thời phân tích hướng ánh sáng tôi và hình chiếu của tán lá, số liệu thu được của cả ô là cơ sở tính toán về sản lượng hạt của quần xã, nó cũng là tư liệu cần cho sự phân tích về sự khác biệt theo tuổi, theo lớp, hình dạng độ lớn tán cây...
+ Tiến hành đếm quả, hạt trên câu mẫu (trên cây đúng hay chặt hạ)
Khi biết được số lượng quả hay hạt trên một số dạng cây làm mẫu ta có thể xác định năng suất trên ô tiêu chuẩn rồi trên quần xã rừng. Vấn đề ở đây là chọn cây mẫu trên nguyên tắc nhất định. Cây phải trong ô tiêu chuẩn, theo lớp của Krapta, theo đường kính thân hoặc theo kích thước trung bình của cây gỗ, theo mức độ ít nhiều của quả hay hạt... Từ số liệu này tính ra cho ô tiêu chuẩn, cho quần xã.
+ Phương pháp đêm quả, hạt trên cành mẫu
Phương pháp này được Nhetrerốp đề xuất 1914, nó cho phép xác định số quả hay hạt trong năm đó, dự đoán trong năm tới và xác định số lượng năm cũ qua vết tích để lại trên các cành.
Người ta chọn một số cành mẫu đại diện cho cây và một số cây để đếm số quả hay hạt. Trước tiên, người ta dùng kéo cắt lấy một hay một số cành chiều dài từ 40 - 70cm, độ tuổi 3, 4, 5/cành (xác định tuổi bằng vết tích để lại trên cành) của 10 - 20 cây (trong một loài). Sau khi đã xác định tuổi của cành sẽ tiến hành đếm quả.
Từ kết quả trên ta có được năng suất quả của từng loại cây và cả quần xã.
Sau này Ras (1938) thay đếm trên cành với sự tính toán tuổi của nó bằng chiều dài cành, nghĩa là đếm số quả trên chiều dài cành mẫu là im. Tất cả đều đi đến tính hệ số trung bình trên cành, cây rồi quần xã.
- Phương pháp quan sát bằng máy bay: Phương pháp này chỉ khác là dùng máy bay bay trên tán cây, dùng mắt đánh giá. Đường bay được xác định theo bản đồ. Độ cao bay từ 50 - 200m, diện tích điều tra khoảng 300 - 6000ha. Tốc độ bay từ 90 - 100 km/giờ.
- Phương pháp tính hay thống kê: Trên cơ sở phương pháp điều tra bằng mắt, khi mà số liệu điều tra đã khá nhiều, cần có sự đánh giá giá trị tương đối của nó và cần phải có con số cụ thể. Vì vậy, trên cơ sở các bảng thang bậc đã làm, người ta phải đưa ra con số cụ thể tương ứng cho từng bảng thang bậc. Để cụ thể hoá con số cho các thang bậc đòi hỏi phải chi tiết hoá cho từng loài, tuổi cá thể và con số đó cũng không phải là cố định cứng mà là khoảng nào đó (xem bảng hướng dẫn 2).
Bảng 2. Môi tương quan giữa thang bậc và số lượng quả (hạt...) của một cây gỗ trong sinh sản hạt
+ Xác định mức độ hình thành quả. hạt bằng cách đếm trên cây
Đây là hệ phương pháp khá chính xác nhưng rất tốn kém, phương pháp này đòi hỏi xác định quả, hạt trên từng cây trong rừng hay từng phần của cây và trên tất cả các cây trong ô nghiên cứu. Người ta có thể đếm trên cây đứng cũng có thể chặt một số cây mẫu để đếm. Nếu chặt thì phải làm sớm hơn khi quả và hạt chưa chín hẳn. Trước khi chặt phải làm sạch bên dưới. Nếu đếm trên cây có thể đứng dưới hay trèo lên cây.
Đứng dưới đất chỉ có thể làm khi cây đó đứng tách biệt, cây không quá cao, hoặc cây trồng nhưng có thể nhìn được từ nhiều phía, đồng thời phải có sự trợ giúp bằng dụng cụ đo đếm.
Trèo lên cây có thể trợ giúp bằng thang, móc hay xe có cần trục, máy bay...
Để xác định sản lượng quả, hạt của một khu rừng cần phải làm:
1. Đếm quả trên toàn bộ cây của một ô tiêu chuẩn.
2. Đếm trên một số cây mẫu.
3. Đếm trên một số cành mẫu của một số cây mẫu.
3.3.2. Xác định số lượng hạt rơi trên đất bằng dụng cụ xác định
Bản chất của phương pháp này là xác định số lượng (sản lượng) quả hay hạt rơi trên đất rừng. Càng nhiều cây có quả, hạt thì càng cho sản lượng quả, hạt cao. Nhưng không phải tất cả chúng đều rơi trên đất rừng đó, nó có thể bị mang đi hay lưu lại trên cây. Vì vậy, kết quả thu được không phải là toàn bộ sản lượng quả của quần xã mà chỉ là số lượng quả hay hạt rơi trên đất của quần xã đó (nó có thể có từ nơi khác rơi vào).
- Phương pháp xác định bằng ngăn kéo đặt dưới rừng.
Phương pháp này cho ta biết năng suất hạt của cả khu rừng chứ không chỉ một loài nào. Các ngăn kéo có kích thước nhất định, được đặt theo mô hình xác định và được theo dõi với thời gian xác định. Ngăn kéo có thể bằng gỗ hay kim loại, có thành cao từ 10 - 15cm, đáy là lưới kim loại hay sợi ngông... Để ngăn cản động vật có thể vào ăn, mặt trên của ngăn kéo có lưới kim loại có mắt cỡ lớn để đậy. Nếu đáy bằng gỗ thì phải có lỗ thoát nước.
Kích thước ngăn kéo có thể là 4,5m2, lm2 và 0,25m2, hiện nay thường dùng loại lm2 và 0,25m2. cũng có thể thay ngăn kéo đặt đất bằng phễu kim loại hay bằng gỗ.
Hình dạng có thể tròn hay vuông.
Các nhà nghiên cứu Mĩ thường dùng lưới thay cho ngăn kéo.
Vấn đề đặt ra khi tiến hành đánh giá sản lượng hạt bằng dụng cụ là ngăn kéo hay lưới được bố trí như thế nào là tốt. Khi ta sử dụng ngăn kéo đặt trên mặt đất để hứng quả, hạt thì các loại quả hạt rơi vào là do đã chín và tự rụng, do các loại động vật ăn làm rơi rụng, do gió mang đến.
Bằng thực nghiệm cho thấy, dùng lưới hứng số liệu thu được thường cao hơn so với bằng ngăn kéo gỗ. Những loài có quả to, khi rơi xuống chạm đáy cứng hay lưới kim loại, có thể lại bị bắn ra ngoài hay bắn hạt ra.
Hình 9: Cách bố trí hệ thông dụng cụ hứng hạt trong rừng (Ttheo Iurkevic và Trerviacốp, 1940)
1- Hình chiếu tán lá ; 2- Thân cây ; 3- Dụng cụ đón hạt
Trước tiên cần lập ô tiêu chuẩn, sau đó mới đặt dụng cụ đo đếm, số lượng từ 25 - 100 cái, với cây trồng có thể là 10 - 25 cái. Thường áp dụng với ô tiêu chuẩn 0,25ha là 25 - 50 cái ngăn kéo hay lưới đón. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào kích cỡ của ngăn kéo. Cách đặt ngăn kéo trong rừng (xem hình 9).
Ngăn kéo thường được đặt trước khi quả chín, sau từ 5 - 7 ngày đến kiểm tra, trong thời gian quả rụng thì từ 3 - 5 ngày theo dõi 1 lần.
Từ số liệu trên tính ra số quả (hạt) trên 1m2 và tính ra trên tha.
- Phương pháp xác định hạt rơi trên đất bằng diện tích tính.
Phương pháp này dùng để đánh giá sản lượng hạt của những loài có quả khá to (khá nặng), đã rụng. Phương pháp này dùng để xác định cho một loài hay cho một mảnh rừng.
Dưới tán của một cây nào đó người ta lập 4 ô hình chủ nhật 1 x 2m theo 4 hướng, cách gốc từ im trở ra (hình 1l).
Trong trường hợp tán cây quá rộng, diện tích của ô tính có thê tăng lên là 3m2 (l x 3m). Để đánh giá sán lượng hạt cho một mảnh rừng, có thể đặt các ô này dưới một số cây chọn làm mẫu hay đặt dưới tán theo như hình 10.
Cách tính: Có thể bố trí ô tính như trên, ở dưới gốc từ 10 rõ cây gỗ trong ô thí nghiệm, sau đó tính theo cây hay diện tích đất, từ đó tính cho cả ô thí nghiệm. Đối với quần xã rừng, có hiện tượng tán cây này chồng lên cây khác thì người ta bố trí ô thí nghiệm theo mô hình như hình 9. Kích thước của ô có thể khác nhau, diện tích ô lớn nhất có thể là 25m2 trong trường hợp này số ô sẽ giảm đi còn với diện tích là 1 - 2m2 thì thường đặt khoảng 50 ô cho ô tiêu chuẩn 1ha. Với cây trồng, số ô có thể giảm khoảng 1/2. Tiến hành thu thập mẫu ngoài thực đỉa nên vào cuối mùa thu hoặc đầu đông khi các loại quả đã rụng hết.
3.3.3. Xác định số lượng hạt (quả) của một số năm đã qua của từng cây gỗ hay của cả quần xã
Các phương pháp đã nói ở trên là để xác định số lượng quả hay hạt trong năm đó.
Để hiểu và đánh giá được quy luật biến động về hình thành quả (hạt) sự phụ thuộc của nó từ điều kiện tự nhiên như thế nào thì đòi hỏi phải biết sự biến động của nó trong một số năm về trước.
Các phương pháp thường dùng đó là:
- Xác định số lượng quả (hạt) của các năm trước bằng phương pháp hình thái:
Bản chất của phương pháp này là, hằng năm khi quả rụng sẽ để lại vết tích trên cành, qua vết tích đó có thể xác định số lượng quả của một số năm đã.qua. Vì vậy, nó đòi hỏi người xác định phải thông thạo về hình thái cành và quy luật phân bố chồi sinh
sản trên cành, đặc điểm và hình thái của các vết tích quả để lại trên cạnh đó trong một số năm khác nhau. Mỗi loài đều có quy luật hình thành chồi sinh dưỡng và chồi sinh sản, chu kì trong năm hay vài năm (hình 12).
Hình 11: Sơ đồ tạo chồi hằng năm của cây thông và quy luật phân bô nón đực, cái cùng vết tích để lại trên cành
(Theo Gortracốpski, 1958).
1: Chồi bông cái ; 2: Chồi bên ;
3: Bông nhỏ cái ; 4: Bông nhỏ qua đông ; 5: Quả non ; 6: Vết tích quả của năm trước.
- Xác định số lượng quả của năm trước qua số lượng quả khô trên mặt đất. Theo phương pháp này, trên mảnh đất rừng cần nghiên cứu sẽ đặt một số ô với diện tích khoảng 30m2, thu quả hay hạt trên diện tích đó, sau đó phân loại nó theo các năm khác nhau (dựa vào quả khô, vào vỏ, mảnh còn lại của nó). Từ số lượng này sẽ tính năng suất 1 năm trên diện tích 30m2, rồi cho tha và cho cả khu rừng.
- xác định số lượng quả, hạt của các năm trước qua cây con mọc dưới rừng: Đối với phương pháp này quan trọng là xác định đúng tuổi của từng cây con mọc dưới rừng (trong ô tiêu chuẩn), sau đó cũng tính 1 ha, cả khu rừng như phương pháp trên.
Ngoài ra còn một số phương pháp bổ sung, độ chính xác kém hơn lại khó làm, nhưng có thể sử dụng khi các phương pháp trên không thực hiện được.
3.3.4. Xác định số lượng quả (hạt) có thể sẽ hình thành ở từng cây gỗ và cả quần xã (dự báo)
Những phương pháp kể trên cho phép xác định số lượng quả, hạt trong năm hay một số năm đã qua. Ngoài ra cũng có lúc cần phải dự báo trước về số lượng và độ lớn năng suất quả hạt một vài tháng trước. Phương pháp này cũng sẽ dùng cây mẫu như đã nêu trên. Tuy nhiên, cũng có lúc cần dự báo sớm hơn thì người ta cần phải tính toán trên cơ sở các chồi có khả năng sinh sản, nguyên tắc của nó là càng nhiều chồi tham gia sinh sản sẽ càng nhiều hoa và sẽ nhiều quả trong vụ tới.
- Phương pháp xác định (mang tính dự báo) theo số chồi tham gia sinh sản (hình 12):
Phương pháp này đòi hỏi người nghiên cứu phải hiểu rất kĩ về hình thái chồi của cây đó, chồi nào sẽ là chồi sinh dưỡng, chồi nào sẽ tham gia sinh sản. Từ hình thái đánh giá được khả năng thực tế từng chồi (nhiều hay ít hoa), số hoa đực, hoa cái...
Hình 12: Chồi sinh dưỡng và chồi sinh sảncủa một số cây gỗ (Theo Katerova, 1956)
CSDTC ; Chồi sinh dường tận cùng ; CSD: Chồi sinh dường ; CH: Chồi hoa ; CHC: Chồi hoa cái ; CHĐ: Chồi hoa đực
(Theo Katerova, 1956)
- Phương pháp xác định (mang tính dự báo) theo số lượng hoa và các nón mới hình thành.
Theo mức độ phong phú cua hoa và chồi nón có thể dễ dàng đánh giá khả năng hình thành quả hay hạt trong tương lai. Phương pháp này thường dùng cây hay cành làm mẫu chuẩn để xác định bằng mắt. Nó có thể sai khi bị tai biến trong thời gian về sau này. Thường người ta dùng bảng thang bậc (5 bậc) đê phân chia tương ứng từng bậc là số lượng hay kg.