Kế thừa có chọn lọc và phát triển các nghiên cứu trƣớc về vấn đề đa dạng các quần xã thực vật và các nghiên cứu về khí hậu, về đất của khu vực dãy núi Hoàng Liên Sơn thuộc địa phận tỉnh Lào Cai. Từ đó làm cơ sở cho việc đánh giá sự thay đổi cấu trúc thảm thực vật, sự thay đổi khí hậu và tính chất của đất trong khu vực nghiên cứu theo đai độ cao khác nhau.
2.3.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu thực địa
Căn cứ theo sự phân hóa khí hậu theo địa hình, chúng tôi tiến hành phân các đai độ cao đƣợc nghiên cứu nhƣ sau:
- Đai độ cao dƣới 700m. - Đai độ cao từ 700 – 1600m. - Đai độ cao từ 1600 – 2200m. - Đai độ cao từ 2200 – 2800m. - Đai độ cao trên 2800m.
Quá trình nghiên cứu thực địa đƣợc áp dụng theo quy trình của Nguyễn Nghĩa Thìn đƣợc mô tả trong “Cẩm nang nghiên cứu Đa dạng sinh vật “(1997)
2.3.2.1. Nghiên cứu vi khí hậu
Tiến hành nghiên cứu vi khí hậu bằng phƣơng pháp quan trắc và xử lý số liệu vi khí hậu. Các yếu tố khí hậu đƣợc nghiên cứu gồm: Nhiệt độ, độ ẩm, lƣợng mƣa, tốc độ gió, cƣờng độ ánh sáng.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là: Nhận xét đƣợc quy luật biến trình năm và ngày đêm của các yếu tố khí hậu theo đai độ cao. Để đạt đƣợc mục tiêu này, chúng tôi tiến hành nhƣ sau:
- Số liệu khí tƣợng thủy văn của các trạm nghiên cứu trong khu vực nghiên cứu và các vùng lân cận đƣợc chúng tôi thu thập tại Trung tâm tƣ liệu Khí tƣợng Thủy văn Trung Ƣơng.
- Để nhật xét đƣợc quy luật biến trình ngày đêm của các yếu tố khí hậu theo đai độ cao chúng tôi tiến hành thu thập các chỉ số về vi khí hậu diễn ra trong 24h theo các đai độ
cao. Chúng tôi đã thiết 5 trạm nghiên cứu đo đồng thời các chỉ tiêu khí hậu theo 05 đai độ cao bắt đầu từ 17 giờ 19/7/2012 đến 16 giờ ngày 20/7/2012.
Trạm 1: Đặt tại Bản Dền, xã Bản Hồ tại độ cao là 417m ( cho đai độ cao dƣới 700m)
Trạm 2: Đặt tại xã Tả Van tại độ cao là 1587m (cho đai độ cao từ 700m đến 1600m)
Trạm 3: Đặt tại Trạm Tôn tại độ cao là 1898m (cho đai độ cao từ 1600m đến 2200m)
Trạm 4: Đặt tại trạm nghỉ tại độ cao là 2244m (cho đai độ cao từ 2200m đến 2800m)
Trạm 5: Đặt tại trạm nghỉ ở độ cao là 2815m (cho đai độ cao trên 2800m)
Các thiết bị được sử dụng để đo các yếu tố sinh thái gồm có
- Máy Extech 45158 : Máy đo gió
- Máy Lutron LM8000: Máy đo cƣờng độ ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm.
2.3.2.2. Nghiên cứu về đất
Phương pháp làm phẫu diện:
+ Đào ô phẫu diện:Tiến hành đào phẫu diện có kích thƣớc 1m x 1m x1m, ô phẫu diện này có cạnh và độ sâu đều là 1m. Tuy nhiên theo đặc điểm của địa hình mỗi trạm nghiên cứu mà độ sâu đạt đƣợc khác nhau. Ngoài ra, do đặc điểm địa hình nên tầng đất ở dãy Hoàng Liên hơi nông nên với độ sâu trên 1m thì nơi đây đa phần là đá đang phong hóa hặc đá tảng lớn.
+ Quan sát, chụp ảnh: Sau khi đào xong phẫu diện theo yêu cầu, tiến hành quan sát các tầng đất, chụp ảnh mẫu phẫu diện để làm tƣ liệu nghiên cứu.
+ Mô tả: bắt đầu mô tả màu sắc của các tầng đất, sự thay đổi các cấu trúc các hạt đất. Tất cả các mô tả sẽ đƣợc viết vào nhật ký thực địa, phục vụ cho công tác nghiên cứu.
Sử dụng phƣơng pháp ngoài đồng ruộng để phân tích thành phần cơ giới đất Cụ thể phƣơng pháp nhƣ sau:
Tẩm ƣớt mẫu đất rồi dùng hai lòng bàn tay vê thành sợi dài độ 5 - 6 cm. Kỹ thuật tẩm ƣớt đất cần chú ý vừa đủ, không khô quá, không nhão quá, nghĩa là độ ẩm lúc này tƣng ứng với “giới hạn chảy dƣới”. Sau khi vê thành sợi, tiếp tục uốn thành vòng tròn. Sự thể hiện hình dạng của vòng tròn tƣơng ứng với thành phần cơ giới đất đƣợc minh họa ở bảng 2
Bảng 2 : Xác định thành phần cơ giới theo phƣơng pháp ngoài đồng ruộng
(Nguồn: Lê Đức, 2004, Một số phương pháp phân tích môi trường)
Phương pháp thu mẫu đất để tiến hành phân tíchchỉ tiêu lý hóa:
Để nghiên cứu tính chất của đất thay đổi theo đai độ cao mỗi đai tiến hành thu mẫu đất ở các địa điểm đai diện cho 3 trạng thái thảm thực vật là rừng, trảng và đất trống.
+ Đào ô phẫu diện có kích thƣớc 1 x 1 x 1 m. Lấy đất theo các tầng đất: 0 -10cm, 10 – 30 cm, 30 – 70 cm, trên 70 cm. Mỗi tầng lấy mẫu ở 5 vị trí rồi trộn lại, chia thành 5
phần, lấy 1 phần để phân tích. Mỗi mẫu đƣợc ghi Etyket nhãn mác với các thông tin cần thiết, sau đó đƣợc bảo quản trong túi nilon gấp mép và đƣa và phòng thí nghiệp phân tích. Tất cả các mẫu đất đƣợc lƣu giữ tại PTN Sinh thái học và Sinh học Môi trƣờng – Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, và 1 phần đƣợc mang đi phân tích tại PTN nghiên cứu và phát triển công nghệ môi trƣờng, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trƣờng (Đại học Bách Khoa Hà Nội)
2.3.2.3. Nghiên cứu thảm thực vật
Để tiến hành nghiên cứu thảm thực vật phân bố theo đai độ cao, chúng tôi đã áp dụng theo phƣơng pháp đƣợc Nguyễn Nghĩa Thìn giới thiệu trong Cẩm nang nghiên cứu Đa dạng sinh vật (1997) và Hệ sinh thái rừng nhiệt đới (2004). Trong phƣơng pháp này, để tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu chúng tôi đã tiến hành xác định các tuyến thu mẫu chính và điểm thu mẫu cụ thể :
Tuyến khỏa sát : Dựa vào bản đồ địa hình và ảnh vệ tinh để xác định 03 tuyến khảo sát trên 3 huyện.
Ở Văn Bàn: Bắt đầu từ trung tâm xã Nậm xé – tiểu khu 499m – tiểu khu 500m – đoàn nghiên cứu đi giữa hai tiểu khu 510m và 518m – đến tiểu khu cao nhất 528m – vòng sang tiểu khu 526m - về trung tâm xã Nậm Xé.
Ở Sapa: Từ thị trấn Sapa : Đi qua Bản Hồ, Tả Van, San Sả Hồ, Sín chải, Tả Phìn
Ở Bát Xát: Khảo sát thảm thực vật dọc theo tuyến từ Sapa lên Y Tý.
Các tuyến đƣợc lựa chọn đã đi qua sinh cảnh khác nhau trong khu vực nghiên cứu. Đặc biệt các sinh cảnh đặc trƣng cho từng vùng.
Điểm thu mẫu: Đƣợc xác định dựa vào la bàn, máy định vệ tinh GPS và bản đồ. Tiến hành nghiên cứu chi tiết tại các quần xã thực vật chính: bằng cách lập ô
tiêu chuẩn với kích thƣớc 40 x 50 m trên những khu vực điển hình đại diện cho các kiểu quần xã. Sau đó, dùng dây nilon có màu để định vị chu vi của ô. Đối với những sƣờn quá dốc thì có thể nghiên cứu các ô tiêu chuẩn có diện tích nhỏ hơn thƣờng là 10 x 50 m. Các
ô tiêu chuẩn đƣợc chọn một cách ngẫu nhiên và mang tính đại diện cho ác kiểu thảm thực vật đặc trƣng của mỗi khu vực nghiên cứu.
Đo đếm ô tiêu chuẩn: Để mô tả cấu trúc thực vật trong ô tiêu chuẩn, trƣớc hết
phải thu mẫu và xác định tên cây rồi đo đƣờng kính ngang ngực, đo đƣờng kình tán cây, chiều cao vút ngọn và chiều cao dƣới cành của các cây gỗ có đƣờng kình từ 10 cm trở lên trong ô tiêu chuẩn. Đối với các mẫu thực vật của lớp thảm xanh mặt đất: tiến hành mô tả các loài cây, thu mẫu, xác định số cá thể và độ che phủ của mỗi loại cây của lớp thảm xanh bao theo các ô kích thƣớc nhỏ hơn (thƣờng là 2 x 2 m). Từ đó ƣớc lƣợng độ che phủ của thảm thực vật trong ô tiêu chuẩn.
Vẽ lát cắt đứng: trong ô tiêu chuẩn chọn 1 diện tích với kích thƣớc 10 x 50 m để
vẽ lát cắt. Để vẽ lát cắt, trong nghiên cứu thực địa, ngoài đo các chỉ số ở trên, chúng tôi còn đo vị trí của mỗi gốc cây theo 2 trục: trục hoành 50 m và trục tung 10 m, bán kính tán mỗi cây đo theo 4 hƣớng Đông, Tây, Nam, Bắc. Sau đó, căn cứ trên số liệu đã thu đƣợc, dùng giấy kẻ ly để xây dựng sơ đồ lát cắt đứng.
Bản mô tả cho từng ô: Bao gồm vị trí của ô, diện tích, độ dốc, điều kiện đất đá – thổ nhƣỡng, độ ẩm, hƣớng phơi, thành phần loài, số tầng, các loài trong từng tầng, số họ/1 ô, số loài / 1 ô, số cây gỗ/ 1ha, diện tích gốc cây gỗ/ha, chỉ số độ tán che: ĐTC / ha, số loài cây con/1 ô, trung bình cây con/ 1 ô con, trung bình cây con / m2, số trung bình của các loài cây con trong mỗi m2
.
Tính độ che phủ ĐTC = Tổng diện tích của tất cả các cây thuộc tầng cây gỗ / diện tích của lát cắt (50 x 10m)
Độ che phủ càng lớn chứng tỏ tính đa dạng càng cao. Để đánh giá sự khác nhau của từng kiểu thảm thực vật, chúng tôi có thể so sánh số loài / ha để thấy rõ tính đa dạng của từng kiểu, số loài ƣu thế, tỷ lệ diện tích gốc các cây gỗ/ ha và tỷ lệ % của các gốc cây gỗ so với diện tích ô tiêu chuẩn.
Phƣơng pháp thu mẫu và xử lý sơ bộ mẫu ngoài thực địa: Các mẫu thu phải có
thông tin sơ bộ ngoài thực địa, các thông tin này sẽ đƣợc ghi chép vào sổ thu mẫu. Sau đó các mẫu nhỏ đƣợc bỏ trong túi nilon kín có kẹp miệng còn các mẫu khác đƣợc gói trong tờ giấy báo xếp thành chồng và cho vào túi nilon lớn hơn chứa dung dịch pha cồn để bảo quản.
Chụp ảnh: Trong quá trình thu mẫu, sử dụng máy ảnh để ghi lại hình ảnh của các
loài (ghi lại số hiệu mẫu cùng với số thứ tự ảnh trong sổ tay để tiện cho việc tra cứu sau này ) và các sinh cảnh cùng với hoạt động của nhóm khảo sát trong quá trình nghiên cứu.
2.3.3. Phƣơng pháp xử lý và phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm
Các mẫu thu thập trong quá trình thực địa đƣợc mang về phân tích và xử lý trong phòng thí nghiệm để phục vụ cho công tác nghiên cứu cũng nhƣ lƣu trữ.
2.3.3.1. Phân tích Đất
Mẫu đất: Mỗi mẫu đất nghiên cứu đƣợc đánh ký hiệu ( địa điểm, tọa độ, độ sâu so với mặt đất,..) và đƣợc bọc trong 1 túi nilon.
Xác định các nguyên tố có trong đất: sử dụng các phƣơng pháp phân tích để tách, đo thành phần các nguyên tố có trong đất. Quá trình xử lý và phân tích các chỉ tiêu vật lý, hoá học của đất đƣợc tiến hành tại PTN Nghiên cứu và Phát triển công nghệ môi trƣờng, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trƣờng (Đại học Bách Khoa Hà Nội) theo các phƣơng pháp hiện hành. Các nguyên tố hóa học mà chúng tôi quan tâm và cho phân tích là : pHKCl, độ mùn, N, K, Mg,…
Các phương pháp phân tích được sử dụng : Theo các tiêu chuẩn và phƣơng pháp tƣơng ứng:
+ Xác định độ pH trong đất bằng phƣơng pháp sử dụng TCVN 5979:2007 + Xác định Photpho tổng số bằng phƣớng pháp sử dụng TCVN 6499:1999 + Xác định Nito tổng số bằng phƣơng pháp sử dụng TCVN5987:1995
+ phân tích các chỉ số: Độ mùn, Photpho dễ tiêu, Nito dễ tiêu, Ca2+, Mg2+ và K dễ tiêu bằng phƣơng pháp phân tích đất nƣớc và cây trồng
+ Đo các chỉ số về tổng lƣợng Sắt, Nhôm, Kali tổng số bằng phƣơng pháp EPA 3050 B SMEWW 3120B.
Các mẫu đất mang đi phân tích đƣợc lấy với khối lƣợng chung là 1kg. Chính vì vậy, kết quả hàm lƣợng các chất là hàm lƣợng đƣợc đo trong 1kg đất phân tích. Trong đó, các chỉ số hàm lƣợng Kali tổng số, Kali dễ tiêu, Nito dễ tiêu, Sắt, Nhôm đƣợc đo với đơn vị mg. Còn các chỉ số về hàm lƣợng Mùn, Photpho tổng số, Photpho dễ tiêu, Nito tổng số đƣợc quy đổi sang đơn vị %, thể hiện tỷ lệ hàm lƣợng chiếm trong 1 kg đất phân tích đó.
2.3.3.2. Phân tích đánh giá thực vật
Phân loại sơ bộ: Sau khi thu thập và xử lý mẫu vật (ép, ngâm tẩm hóa chất và sấy khô), các mẫu vật đƣợc phân loại theo các taxon từ ngành tới họ, thậm chí là tới chi dựa trên các tài liệu hiện có và tham khảo ý kiến của các chuyên gia về thực vật học.
So mẫu và xác định tên loài : các mẫu phân loại sơ bộ đƣợc so sánh với bộ mẫu chuẩn hiện có tại Bảo tàng Thực vật để có tên khoa học sơ bộ dựa vào các đặc điểm của cành, lá, hoa, quả…đặc biệt là các đặc điểm của cơ quan sinh sản và có ý nghĩa đặc trƣng cho loài. Để xác định tên khoa học, chúng tôi đã sử dụng các phƣơng pháp nhƣ phân tích mẫu, tra khóa phân loại, nghiên cứu các tài liệu hiện có, tham khảo ý kiến của các chuyên gia…để xác định tên khoa học.
Kiểm tra tên khoa học: Khi có đầy đủ tên loài, chúng tôi tiến hành kiểm tra lại các tên khoa học để đảm bảo tính hệ thống, tránh sự nhầm lẫn và sai sót. Chúng tôi đã hiệu chỉnh theo hệ thống của Brummitt trong “Vascular Plant Families anhd Genera” (1992), điều chỉnh tên loài theo các tài liệu “ Cây cỏ Việt Nam” của Phạm Hoàng Hộ (1999 – 2000), “Tạp chí Sinh học – chuyên đề thực vật” (1994 - 1995), “Thực vật chí Việt Nam” (các họ Lamiaceae, Annonaceae, Myrsinaceae, Cyperaceae…) và “Danh lục các loài thực vật Việt Nam” (2002 – 2005) và chỉnh tên tác giả theo tài liệu “Authors of Plant Names” của Brummitt R.K và C. E. Powell (1992).
Lập bảng danh lục hệ thực vật tại khu vực nghiên cứu: các thông tin thu đƣợc trong quá trình phân tích mẫu đƣợc tập hợp trong bảng danh lục hệ thực vật tại khu vực
nghiên cứu theo từng ô tiêu chuẩn cho các đai độ cao khác nhau. Bảng danh lục thực vật đƣợc xây dựng theo hệ thống phân loại của Brummitt (1992) trong đó các ngành đƣợc xếp theo hƣớng tiến hóa tăng dẫn, các họ trong một ngành, các chi trong một họ, các loài trong một chi đƣợc xếp theo trật tự chữ cái đầu từ A đến Z.
Mô tả sơ bộ các kiểu sinh cảnh thực vật: Dựa theo khung phân loại thảm thực vật của UNESCO (1973) đã đƣợc Phan Kế Lộc áp dụng vào Việt Nam (1985) để gọi tên và mô tả sơ bộ các kiểu thảm thực vật của khu vực nghiên cứu trên cơ sở những ghi chép thực địa.
Việc đánh giá các kiểu rừng, kiểu thảm thực vật dựa theo ô tiêu chuẩn và thang phân loại thảm thực vật đƣợc GS.TSKH Nguyễn Nghĩa Thìn chỉnh sửa năm 1997 trên cơ sở các thang phân loại trƣớc đó của Thái Văn Trừng (1978), Phan Kế Lộc (1985) kết hợp với việc phân tích các chỉ số đo đạc đƣợc bằng phƣơng pháp ô tiêu chuẩn đại diện và qua đó khái quát thành các kiểu thảm đặc trƣng ở VQG Hoàng Liên.
Để đạt đƣợc những phân tích chính xác về thành phần loài và xác định đƣợc các loài ƣu thế trong cấu trúc thảm thực vật thì tất cả các loài đƣợc đo đạc trong ô phải đƣợc thu mẫu. Mặc dù, trong nghiên cứu thực địa nếu có thể xác định đƣợc chính xác tên khoa học của các loài thì có thể không cần thu mẫu, nhƣng việc có mẫu để phân tích vẫn đảm bảo độ tin cậy cao hơn và bổ sung cho nghiên cứu về đa dạng loài.
Đánh giá sự biến đổi của thảm thực vật theo độ cao: trên những phƣơng diện sau:
- Sự thay đổi về số lƣợng và thành phần loài (bao gồm tất cả các loài thu thập đƣợc trong ô tiêu chuẩn theo các đai độ cao khác nhau).
- Sự thay đổi về trạng thái thảm thực vật, phân bố các loài đặc trƣng của các đai độ cao.
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. KHÁI QUÁT VỀ PHÂN ĐAI Ở DÃY HOÀNG LIÊN
Các yếu tố thuộc về địa hình, ngoại mạo, khí hậu, thổ nhƣỡng, thủy văn có vai trò