Luận án Tiến sĩ Sinh học: Thành phần loài và sự phân bố của các quần xã thực vật hạt kín vùng đất cát ở tỉnh Quảng Trị

Chia sẻ: Canhvatxanhbaola | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:291

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu chung của đề tài là nghiên cứu thành phần loài và sự phân bố của các quần xã Thực vật hạt kín ở thảm thực vật tự nhiên tại vùng đất cát tỉnh Quảng Trị. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Sinh học: Thành phần loài và sự phân bố của các quần xã thực vật hạt kín vùng đất cát ở tỉnh Quảng Trị

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HOÀNG XUÂN THẢO THÀNH PHẦN LOÀI VÀ SỰ PHÂN BỐ CỦA CÁC QUẦN XÃ THỰC VẬT HẠT KÍN VÙNG ĐẤT CÁT Ở TỈNH QUẢNG TRỊ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HUẾ, 2021
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HOÀNG XUÂN THẢO THÀNH PHẦN LOÀI VÀ SỰ PHÂN BỐ CỦA CÁC QUẦN XÃ THỰC VẬT HẠT KÍN VÙNG ĐẤT CÁT Ở TỈNH QUẢNG TRỊ CHUYÊN NGÀNH: THỰC VẬT HỌC MÃ SỐ: 9420111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. NGUYỄN KHOA LÂN HUẾ, 2021
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án "Thành phần loài và sự phân bố của các quần xã thực vật hạt kín vùng đất cát ở tỉnh Quảng Trị" là công trình nghiên cứu của bản thân, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Khoa Lân. Các số liệu, hình ảnh trình bày trong luận án là trung thực là của tác giả. Một số kết quả đã được công bố đồng tác giả, phần còn lại chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận án này. Huế, ngày tháng năm 2021 Tác giả luận án Hoàng Xuân Thảo
LỜI CẢM ƠN Thực hiện và hoàn thành luận án này, đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn khoa học là PGS.TS. Nguyễn Khoa Lân – nguyên giảng viên Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS. Trần Văn Giang và TS. Trương Thị Hiếu Thảo, Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế đã luôn hỗ trợ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Cảm ơn Lãnh đạo Khoa sinh học, ThS. Lê Thanh Hải, Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm đã tạo điều kiện thuận lợi trong việc sử dụng phòng thí nghiệm Thực vật học và hỗ trợ phương tiện nghiên cứu. Chân thành cảm ơn TS. Hồ Đắc Thái Hoàng, Viện Tài nguyên Môi trường, Đại học Huế; TS. Lương Quang Đốc, TS. Hoàng Công Tín, TS. Phan Thị Thúy Hằng, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế; TS. Phạm Thành Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế đã có những ý kiến đóng góp, chỉnh sửa giúp tôi trong quá trình viết và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế; quý Thầy Cô, đồng nghiệp Khoa Sinh học Trường Đại học Sư phạm Huế, đã luôn động viên tinh thần và tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. HOÀNG XUÂN THẢO
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Mô tả ANOVA Phân tích phương sai (Analysis of variance) CĐ Đất cát cố định CĐ_A Đất cát cố định ẩm CĐ_K Đất cát cố định khô Cs. Cộng sự DCA Detrended correspondence analysis DĐ Đất cát di động DĐ_NĐ Đất cát di động sâu trong nội địa DĐ_VB Đất cát di động ven biển Đất cát di động sâu trong nội địa thuộc phân vùng ven biển Triệu Phong DĐ_NĐ_HL_TP và Hải Lăng DĐ_NĐ_VL Đất cát di động sâu trong nội địa thuộc phân vùng ven biển Vĩnh Linh DĐ_VB_VL Đất cát di động ven biển Vĩnh Linh DĐ_VB_GL Đất cát di động ven biển Gio Linh DĐ_VB_HL_TP Đất cát di động ven biển Triệu Phong và Hải Lăng DĐ_GL_ A Đất cát cố định ẩm thuộc phân vùng nội đồng Gio Linh NĐ_GL_ K Đất cát cố định khô thuộc phân vùng nội đồng Gio Linh NĐ_HL_ A Đất cát cố định ẩm thuộc phân vùng nội đồng Hải Lăng NĐ_HL_ K Đất cát cố định khô thuộc phân vùng nội đồng Hải Lăng NĐ_VL_ K Đất cát cố định khô thuộc phân vùng nội đồng Vĩnh Linh NN Đất cát ngập nước thường xuyên NNĐK Đất cát ngập nước định kỳ NN_NĐ_HL Đất cát ngập nước thường xuyên thuộc phân vùng nội đồng Hải Lăng NN_VB _VL Đất cát ngập nước thường xuyên thuộc phân vùng ven biển Vĩnh Linh NNĐK_NĐ_HL Đất cát ngập nước định kỳ thuộc phân vùng nội đồng Hải Lăng NNĐK_VB_GL Đất cát ngập nước định kỳ thuộc phân vùng ven biển Gio Linh Đất cát ngập nước định kỳ thuộc phân vùng ven biển Triệu Phong và NNĐK_VB_HL_TP Hải Lăng Phân tích phương sai đa biến hoán vị (Permutational multivariate PERMANOVA analysis of variance) SIMPER Phân tích tỷ phần trăm giống nhau (Similarity percentage analysis) OTC Ô tiêu chuẩn V1, V2,… Ký hiệu mã quần xã thực vật VB_GL_ K Đất cát cố định khô thuộc phân vùng ven biển Gio Linh VB_HL_TP_A Đất cát cố định ẩm thuộc phân vùng ven biển Triệu Phong và Hải Lăng VB_HL_TP_ K Đất cát cố định khô thuộc phân vùng ven biển Triệu Phong và Hải Lăng VB_VL_ K Đất cát cố định khô thuộc phân vùng ven biển Vĩnh Linh
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Lượng mưa (mm), nhiệt độ (oC),số giờ nắng (giờ), độ ẩm (%) trung bình từ năm 2015-2019 .............................................................................................23 Bảng 1.2. Lượng mưa, nhiệt độ, bốc hơi, số giờ nắng và độ ẩm không khí trung bình các tháng trong nhiều năm ................................................................................26 Bảng 1.3. Các kiểu sinh cảnh vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ..............................27 Bảng 2.1. Số ô tiêu chuẩn ở các thảm thực vật tự nhiên tại các sinh cảnh và các phân vùng ..................................................................................................................35 Bảng 3.1. Tình hình phân bố các taxon thuộc ngành Thực vật hạt kín (Magnoliophyta) vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ..........................................................49 Bảng 3.2. Danh sách họ, chi và loài thuộc ngành Thực vật hạt kín bổ sung cho hệ thực vật vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ....................................................................55 Bảng 3.3. Sự phân bố các taxon của lớp Ngọc lan (Magnoliopsida) và Loa kèn (Liliopsida) vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ..................................................................58 Bảng 3.4. Độ giàu loài Thực vật hạt kín trung bình của một họ, chi thực vật vùng đất cát tỉnh Quảng Trị với các vùng khác ở Việt Nam và trên thế giới ...........64 Bảng 3.5. Sự phân bố số lượng loài Thực vật hạt kín ở mỗi phân lớp .............59 Bảng 3.6. Các bộ Thực vật hạt kín có số lượng loài nhiều nhất vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ..................................................................................................................60 Bảng 3.7. Các họ Thực vật hạt kín nhiều loài nhất vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ...................................................................................................................................62 Bảng 3.8. Các chi Thực vật hạt kín có số lượng loài nhiều nhất ở vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ...........................................................................................................63 Bảng 3.9. Phổ dạng sống Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị, một số nơi trong nước và trên thế giới ..................................................................................71 Bảng 3.10. So sánh phổ dạng sống ở các điều kiện ngập nước và tính chất di động vùng đất cát tỉnh Quảng Trị .............................................................................69 Bảng 3.11. Yếu tố địa lý Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị và ở Việt Nam ...........................................................................................................................74
Bảng 3.12. Đa dạng giá trị sử dụng của Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ..............................................................................................................................76 Bảng 3.13. Thống kê số lượng loài ở các bậc độ thường gặp theo Raunkiaer (1934), Phan Nguyên Hồng và cs. (1978) .................................................................79 Bảng 3.14. Các loài thực vật hạt kín thường gặp ở vùng đất cát cố định khô .84 Bảng 3.15. Các loài Thực vật hạt kín thường gặp ở vùng đất cát ẩm ..............86 Bảng 3.16. Các loài Thực vật hạt kín thường gặp ở vùng đất cát ngập nước ..87 Bảng 3.17. Các loài Thực vật hạt kín thường gặp ở vùng đất cát di động .......88 Bảng 3.18. Kết quả so sánh sự khác biệt thành phần loài giữa các phân vùng 92 Bảng 3.19. Các nhóm phân vùng có mối quan hệ gần gũi về thành phần loài 93 Bảng 3.20. Kết quả so sánh sự khác biệt độ giàu loài và đa dạng ở các kiểu sinh cảnh và nhóm sinh cảnh ............................................................................................95 Bảng 3.21. Kết quả phân tích PERMANOVA và SIMPER giữa các nhóm sinh cảnh .........................................................................................................................100 Bảng 3.22. Số lượng loài ở mỗi kiểu phân bố trong các sinh cảnh ................102 Bảng 3.23. Trung bình tỷ lệ mỗi dạng sống ở các lớp thảm thực vật ............110 Bảng 3.24. Các quần xã thuộc các lớp thảm thực vật ở mỗi cụm ..................119 Bảng 3.25. Thành phần loài tạo nên sự khác nhau giữa các nhóm quần xã...120 Bảng 3.26. Phân bố của các quần xã ở các sinh cảnh và phân vùng ..............123
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Lượng mưa (mm) và nhiệt độ (oC) trung bình từ năm 2015-2019 ...24 Hình 1.2. Bản đồ phân bố của các kiểu sinh cảnh ở vùng đất cát tỉnh Quảng Trị có thảm thực vật tự nhiên phân bố ............................................................................29 Hình 1.3. Cồn cát di động ven biển ..................................................................30 Hình 1.4. Đụn cát di động sâu trong nội địa ....................................................31 Hình 1.5. Đất cát cố định khô ...........................................................................31 Hình 1.6. Đất cát cố định ẩm ............................................................................32 Hình 1.7. Đất cát ngập nước định kỳ................................................................33 Hình 1.8. Đất cát ngập nước thường xuyên .....................................................33 Hình 2.1. Bản đồ đất tỉnh Quảng Trị ................................................................36 Hình 2.2. Bản đồ phân vùng và ô tiêu chuẩn thu mẫu .....................................37 Hình 2.3. Rừng khép tán, có độ che phủ lớn hơn 60% ....................................39 Hình 2.4. Quy trình xây dựng bản đồ phân bố các quần xã thực vật ...............45 Hình 2.5. Các bước xây dựng bản đồ phân bố các quần xã Thực vật hạt kín ..46 Hình 3.1. Biểu đồ so sánh tỷ lệ % các taxon ở các bậc phân loại giữa lớp Ngọc lan và lớp Loa kèn .....................................................................................................59 Hình 3.2. Biểu đồ so sánh tỷ lệ % số loài giữa các phân lớp ...........................60 Hình 3.3. Biểu đồ so sánh tỷ lệ % số loài của 10 bộ nhiều loài nhất ...............61 Hình 3.4. Biểu đồ so sánh tỷ lệ % số loài của 10 họ nhiều loài nhất ...............62 Hình 3.5. Biểu đồ so sánh tỷ lệ % số loài 10 chi nhiều loài nhất .....................63 Hình 3.6. Phổ dạng sống Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ..........67 Hình 3.7. Mối quan hệ giữa phổ dạng sống Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị và các vùng khác......................................................................................72 Hình 3.8. Phổ dạng sống của cây chồi trên Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ..................................................................................................................68 Hình 3.9. Biểu đồ so sánh tỷ lệ % các yếu tố địa lý của hệ thực vật................75 Hình 3.10. Biểu đồ so sánh tỷ lệ % số loài có giá trị sử dụng..........................77
Hình 3.11. Biểu đồ hình hộp mô tả phân bố độ thường gặp ở các sinh cảnh ..78 Hình 3.12. Biểu đồ phân bố độ thường gặp trên toàn thảm thực vật tự nhiên .82 Hình 3.13. Biểu đồ hình hộp mô tả sự phân bố số lượng cá thể ......................90 Hình 3.14. Biểu đồ hình hộp mô tả sự phân bố của độ thường gặp .................90 Hình 3.15. Sơ đồ phân cụm mối quan hệ gần gũi giữa các phân vùng về thành phần loài thực vật ......................................................................................................93 Hình 3.16. Biểu đồ hình hộp mô tả độ giàu loài và đa dạng trên một ô tiêu chuẩn ở các kiểu sinh cảnh ..................................................................................................96 Hình 3.17. Biểu đồ giá trị trung bình độ giàu loài và đa dạng ở các kiểu sinh cảnh ...........................................................................................................................96 Hình 3.18. Biểu đồ hình hộp mô tả về độ giàu loài và đa dạng trên một ô tiêu chuẩn ở các nhóm sinh cảnh .....................................................................................97 Hình 3.19. Biểu đồ trung bình độ giàu loài và đa dạng ở các nhóm sinh cảnh 97 Hình 3.20. Phân bố của các loài thân gỗ và bụi lớn .......................................104 Hình 3.21. Phân bố của các loài thực vật thân bụi lùn ...................................106 Hình 3.22. Phân bố của các loài thực vật thân thảo .......................................107 Hình 3.23. Mối quan hệ gần gũi giữa các quần xã thuộc lớp Rừng ...............119 Hình 3.24. Mối quan hệ gần gũi giữa các quần xã thuộc lớp Rú ...................120 Hình 3.25.Mối quan hệ gần gũi giữa các quần xã thuộc lớp Thảm cỏ...........122 Hình 3.26. Bản đồ phân bố các quần xã Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ............................................................................................................................124
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ...................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................................2 3. Những điểm mới của đề tài ..................................................................................3 4. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu......................................................3 5. Phạm vi nghiên cứu ...............................................................................................3 6. Ý nghĩa của đề tài ..................................................................................................4 6.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................4 6.2. Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................................4 7. Cấu trúc luận án ....................................................................................................4 Chương 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ......................................................... 5 1.1. Đặc điểm của vùng đất cát và sự ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên thực vật vùng đất cát .................................................................................................5 1.1.1. Đặc điểm của vùng đất cát ................................................................................5 1.1.2. Sự ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên thảm thực vật vùng đất cát ..........9 1.2. Tình hình nghiên cứu về thảm thực vật vùng đất cát ...................................10 1.2.1. Trên thế giới ....................................................................................................10 1.2.2. Tại Việt Nam và Quảng Trị ............................................................................13 1.2.2.1. Tại Việt Nam ................................................................................................13 1.2.2.2. Tại Quảng Trị ...............................................................................................17 1.3. Điều kiện tự nhiên của tỉnh Quảng Trị ..........................................................20 1.3.1. Vị trí địa lý và địa hình ...................................................................................20 1.3.2. Đặc điểm khí hậu ............................................................................................22 1.3.3. Đặc điểm sinh cảnh khu vực nghiên cứu ........................................................26 Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 34 2.1. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................34 2.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................34 2.2.1. Thu thập dữ liệu ..............................................................................................34 2.2.2. Định danh loài thực vật và xử lý số liệu .........................................................39 2.2.2.1. Định danh loài thực vật ................................................................................39 2.3.2.2. Xử lý số liệu .................................................................................................39 2.2.3. Phương pháp vẽ bản đồ ...................................................................................44 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ................................ 47 3.1. Hệ thực vật hạt kín (Magnoliophyta) vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ............47 3.1.1. Thành phần loài thực vật hạt kín .....................................................................47 3.1.2. Các taxon bổ sung cho Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ...........54 3.1.3. Các loài quý hiếm, bị đe dọa có tên trong Sách đỏ Việt Nam và Danh lục thực
vật rừng nguy cấp, quý hiếm Việt Nam ....................................................................57 3.2. Một số đặc điểm của hệ Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị .....58 3.2.1. Sự phân bố của các taxon ở các bậc phân loại ................................................58 3.2.2. Phổ dạng sống của Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ....................66 3.2.3. Yếu tố địa lý của Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị.....................73 3.2.4. Đa dạng về giá trị sử dụng Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị......76 3.2.5. Độ thường gặp .................................................................................................77 3.2.5.1. Phân bố độ thường gặp.................................................................................77 3.2.5.2. Những loài thường gặp ở các sinh cảnh .......................................................84 3.2.6. Loài hiếm và phổ biến của Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị........89 3.2.7. Mối quan hệ gần gũi về thành phần loài Thực vật hạt kín giữa các phân vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ...............................................................................................92 3.3. Ảnh hưởng của sinh cảnh đến độ đa dạng và thành phần loài vùng đất cát tỉnh Quảng Trị .........................................................................................................94 3.3.1. Ảnh hưởng của sinh cảnh đến độ đa dạng ......................................................95 3.3.2. Ảnh hưởng của sinh cảnh đến thành phần loài ...............................................99 3.4. Đặc điểm về sự phân bố Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ..101 3.4.1. Kiểu phân bố .................................................................................................101 3.4.2. Xu hướng phân bố của một số loài ưu thế ở các sinh cảnh...........................103 3.5. Đặc điểm quần xã Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị và bản đồ phân bố ...................................................................................................................109 3.5.1. Phân loại các quần xã Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị ...........109 3.5.2. Đặc điểm các quần xã thuộc lớp Rừng kín ...................................................113 3.5.3. Đặc điểm các quần xã thuộc lớp Rú..............................................................114 3.5.4. Đặc điểm các quần xã thuộc lớp Thảm cỏ ....................................................117 3.5.5. Mối quan hệ gần gũi giữa các quần xã ..........................................................118 3.5.5.1. Các quần xã thuộc lớp Rừng kín ................................................................118 3.5.5.2. Các quần xã thuộc lớp Rú ..........................................................................120 3.5.5.3. Các quần xã thuộc lớp Thảm cỏ .................................................................121 3.5.6. Bản đồ phân bố của các quần xã ...................................................................122 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................................. 127 1. Kết luận ..............................................................................................................127 2. Đề nghị................................................................................................................129 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................................................................................ 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 131
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cồn cát ven biển, vùng cát là loại thể nền đặc trưng của vùng bờ biển. Chúng chịu tác động của các yếu tố vô sinh như: hoạt động của biển, thủy triều, nhiệt độ, gió, sự bồi lắng phù sa hay sự ngưng tụ chất hữu cơ,… Trải qua thời gian, dưới tác động của các yếu tố trong môi trường đã hình thành những dãy cồn cát từ bờ biển cho đến sâu vào nội địa [91]. Những cồn cát cách xa bờ biển hàng trăm mét, được xem như là những cồn trưởng thành. Ở đó thường có các thảm thực vật, nhiều hồ tự nhiên, xen kẽ với vùng sinh sống và canh tác của dân cư. Thực vật vùng đất cát ven biển bảo vệ đất liền trước nhiều thiên tai như các cơn cuồng phong, bão, sự xâm chiếm của nước biển, giảm thiểu sự tác động của biến đổi khí hậu [101]. Thực vật cung cấp nơi ở và thức ăn cho nhiều loài sinh vật và đóng vai trò quan trọng đối với đa dạng sinh học nơi đây [89]. Bên cạnh đó, thảm thực vật vùng đất cát có vai trò hết sức quan trọng đối với các hệ sinh thái sâu trong đất liền hay các hệ sinh thái nông nghiệp [101]. Tuy nhiên, dưới những tác động của con người đã làm giảm diện tích của thảm thực vật tự nhiên ở các hệ sinh thái ven biển [62],[78],[113]. Vùng đất cát tỉnh Quảng Trị gồm những cồn cát tiếp giáp với biển và một số nơi lấn sâu vào đất liền với diện tích khoảng 13.000 ha [125]. Cồn cát ở miền Trung Việt Nam nói chung và tỉnh Quảng Trị nói riêng là một tiểu vùng sinh thái khắc nghiệt. Nhóm đất cát ven biển lại có nguy cơ bị thoái hóa lớn [16]. Xói mòn do gió là yếu tố chủ yếu gây thoái hóa đất ở các vùng đất cát [36]. Điều kiện khí hậu ở Quảng Trị khá khắc nghiệt, chịu ảnh hưởng của gió Tây Nam khô nóng, thường có bão và mưa lớn, biến động khí hậu mạnh là một trong những nguyên nhân có thể làm tăng sự thoái hóa nhóm đất cát. Tại các cồn cát, hệ thực vật thường là cây bụi, cây thảo hoặc một số cây gỗ. Nhờ có sự hiện diện của hệ thực vật ở đây đã góp phần vào sự giảm thiểu tính khắc nghiệt khí hậu, ngăn cản sự sa mạc hóa do hiện tượng di động của cồn cát, bảo vệ các vùng đất canh tác nông nghiệp, đồng thời đó là một trong những nguồn lợi kinh tế của dân địa phương như cung cấp chất đốt, cây thuốc, mật ong,… Tuy nhiên, diện 1
tích thảm thực vật tự nhiên vùng đất cát tỉnh Quảng Trị hiện nay còn rất ít [31]. Tác động của con người như: tận dụng những nơi có điều kiện thuận lợi về nguồn nước để làm nông nghiệp, trồng Keo, khai thác vùng đất cát dọc bờ biển để nuôi trồng thủy sản, xây dựng nhà ở,... đã làm giảm diện tích của thảm thực vật tự nhiên nơi đây. Vì vậy, vùng đất cát đang được quan tâm nghiên cứu với những dự án: “Thích ứng dựa vào hệ sinh thái tại Bắc duyên hải Trung bộ Việt Nam: Tái phục hồi và đồng quản lý đụn cát và rừng ngập mặn bị suy thoái” nhằm nâng cao khả năng phục hồi và năng lực thích ứng của cộng đồng cư dân địa phương thực hiện tại ba tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế nhằm giảm thiểu tác động của bão nhiệt đới hàng năm; Hiện đại hóa ngành Lâm nghiệp và tăng cường tính chống chịu vùng ven biển (FMCR) với mục đích trồng và bảo vệ rừng ven biển [32]. Nhằm đánh giá được tiềm năng về tài nguyên thực vật của vùng đất cát tại Quảng Trị và xây dựng cơ sở dữ liệu, bản đồ phân bố của các quần xã thực vật, chúng tôi chọn đề tài: “Thành phần loài và sự phân bố của các quần xã thực vật hạt kín vùng đất cát ở tỉnh Quảng Trị”. Kết quả nghiên cứu sẽ làm cơ sở khoa học cho việc quản lý, bảo tồn và phát triển các loài có ích, đồng thời khai thác hợp lý để duy trì bền vững hệ sinh thái này. 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung của đề tài là nghiên cứu thành phần loài và sự phân bố của các quần xã Thực vật hạt kín ở thảm thực vật tự nhiên tại vùng đất cát tỉnh Quảng Trị. Để thực hiện mục tiêu chung trên đây, đề tài bao gồm các mục tiêu nghiên cứu cụ thể: - Lập được danh lục thành phần loài thực vật vùng đất cát ở Quảng Trị. - Mô tả được đặc điểm của hệ Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị: Sự phân bố của các taxon ở các bậc phân loại, độ thường gặp, phổ dạng sống, yếu tố địa lý, đa dạng về giá trị sử dụng, loài hiếm và phổ biến của hệ thực vật. - Đánh giá được ảnh hưởng của sinh cảnh đến đa dạng loài và thành phần loài. - Đánh giá được đặc điểm phân bố của loài gồm kiểu phân bố và xu hướng phân 2
bố của các loài thực vật ưu thế ở các sinh cảnh. - Xác định được các kiểu quần xã thực vật và bản đồ phân bố của các quần xã thực vật vùng đất cát ở Quảng Trị. 3. Những điểm mới của đề tài Bổ sung thành phần loài Thực vật hạt kín ở vùng đất cát tỉnh Quảng Trị. Đánh giá đặc điểm của hệ Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị một cách hệ thống. Trong đó lần đầu tiên đánh giá sự đa dạng về yếu tố địa lý, độ thường gặp, loài hiếm và loài phổ biến của hệ thực vật. Lần đầu tiên đánh giá độ đa dạng và sự ảnh hưởng của sinh cảnh đến sự đa dạng và thành phần loài Thực vật hạt kín phân bố ở các quần xã thực vật tự nhiên. Cung cấp một số đặc điểm về phân bố của các loài Thực vật hạt kín vùng đất cát tỉnh Quảng Trị: kiểu phân bố, xu hướng phân bố của các loài Thực vật hạt kín ở các sinh cảnh. Phân loại các kiểu quần xã Thực vật hạt kín ở vùng đất cát tỉnh Quảng Trị theo quan điểm của UNESCO, loài ưu thế và điều kiện sinh cảnh. Cung cấp bản đồ phân bố các quần xã Thực vật hạt kín tự nhiên ở vùng đất cát tỉnh Quảng Trị. 4. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Ngành Thực vật hạt kín (Magnoliophyta) ở vùng đất cát tỉnh Quảng Trị. Địa điểm nghiên cứu: vùng đất cát thuộc 4 huyện ven biển tỉnh Quảng Trị gồm huyện Vĩnh Linh, Gio Linh, Triệu Phong và Hải Lăng. Thời gian nghiên cứu: từ tháng 1/2016 – 11/2020 5. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tiến hành nghiên cứu các quần xã thực vật ở thảm thực vật tự nhiên tại các vùng đất cát thuộc 4 huyện ven biển tỉnh Quảng Trị. Khu vực nghiên cứu không bao gồm thực vật ở bãi cát ven sông, những vùng cát nhỏ manh mún. 3
6. Ý nghĩa của đề tài 6.1. Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu lập được danh lục thành phần loài hệ thực vật vùng đất cát của địa phương. Trình bày được đặc điểm của hệ thực vật tự nhiên của vùng đất cát tỉnh Quảng Trị một cách hệ thống. Đánh giá được sự đa dạng và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến độ giàu loài, độ đa dạng, thành phần loài. 6.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả đề tài cung cấp dữ liệu thành phần loài, bao gồm các loài có ích, đặc điểm phân bố của loài, một số đặc điểm của các quần xã thực vật và bản đồ phân bố của các quần xã thực vật vùng đất cát làm cơ sở khoa học cho việc đánh giá hiện trạng, quản lý, khai thác nguồn tài nguyên của địa phương hợp lý, phục hồi và bảo tồn thảm thực vật vùng đất cát ở Quảng Trị. 7. Cấu trúc luận án Luận án gồm 144 trang, trong đó gồm các phần chính sau: - Phần mở đầu gồm 4 trang - Chương 1. Tổng quan nghiên cứu gồm 29 trang - Chương 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu gồm 13 trang - Chương 3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận gồm 80 trang - Phần kết luận và kiến nghị gồm 3 trang - Phần danh mục các công trình khoa học liên quan đã công bố gồm 7 công trình. - Phần tài liệu tham khảo gồm 131 tài liệu tham khảo trong đó có 36 tài liệu tiếng Việt, 94 tài liệu tiếng Anh, 1 tài liệu từ Website. Luận án có 30 bảng, 39 hình. Luận án có 10 phụ lục gồm 127 trang. 4
Chương 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. Đặc điểm của vùng đất cát và sự ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên thực vật vùng đất cát 1.1.1. Đặc điểm của vùng đất cát Cồn cát ven biển có nhiều kiểu rất khác nhau điều này liên quan đến sự bồi lắng cát của khu vực, đặc điểm khí hậu cả trong quá khứ, hiện tại và các yếu tố sinh thái. Các điều kiện tiên quyết cơ bản cho sự hình thành của các cồn cát là một nguồn cung cấp cát dồi dào và gió để vận chuyển nó. Chiều cao của mỗi cồn cát có sự khác nhau phụ thuộc vào nguồn cung cấp cát, khí hậu cũng như địa hình. Tại các vùng ôn đới, á nhiệt đới hay nhiệt đới ẩm, nơi có gió mạnh có thể mang cát vượt qua các thảm cỏ, lượng cát tích lũy quá lớn gây khó khăn cho thực vật phát triển. Điều đó làm cho cát có thể lấn sâu hơn vào trong đất liền. Cát được gió mang đi một cách tự do, lúc này hình thái các cồn cát phụ thuộc vào khí động học. Mỗi cồn cát có thể cao từ 5 đến 50 m hoặc hơn do sự tích lũy của cát rất lớn. Các cồn cát cũng có sự khác nhau về độ ẩm do mạch nước ngầm hay lượng mùn trong thể nền [91]. Cồn cát trẻ nhất, được hình thành do các yếu tố môi trường bất thường có tác động mạnh như triều cường hoặc các cơn bão đẩy cát lấn sâu vào trong đất liền [65],[91]. Tại những nơi này môi trường khá khắc nghiệt đối với thực vật: thể nền không ổn định, khô, mặn và thiếu chất dinh dưỡng. Những nơi này chủ yếu là các sinh vật tiên phong chiếm lĩnh môi trường, thực vật chủ yếu là cây một năm. Với sự hiện diện của chúng làm cho cát có thể tích tụ ở xung quanh tạo nên sự tích lũy của cát [91]. Cồn cát sơ khai là nơi cát tích lũy phía cao hơn so với thủy triều. Ở nơi này, môi trường có thể thích hợp cho một số thực vật lâu năm có thể tái sinh. Tiếp đó, một số loài cỏ có thể sống, chúng mọc phía trên các đụn cát nhỏ được tích lũy do gió thổi cát vào. Tuy nhiên môi trường ở đây cũng rất khắc nghiệt đối với sự sinh trưởng của thực vật [73],[94],[130]. 5
Cồn cát di động được hình thành do sự tích lũy cát từ các cồn cát sơ khai. Sự tích lũy cát làm cho các đụn cát cao hơn mức mà triều cường có thể đạt đến. Tại các cồn cát di động, do sự tích lũy của nước mưa làm cho cát ở đây ít mặn hơn. Trong khi gió thổi làm cho sự tích lũy cát ngày các lớn, các cồn cát có thể cao 1 m trong một năm. Thực vật ở đây có thể sinh trưởng để vươn lên sự gia tăng chiều cao của cồn cát hàng năm. Các chất hữu cơ được tích lũy dần dần nhờ xác chết của thực vật, lá cây,... dần dần cải thiện lượng chất hữu cơ trong các cồn cát. Vì vậy, thực vật đa dạng hơn và bề mặt cát không được che phủ ngày càng giảm [73],[94],[130]. Cồn cát bán cố định có thể nền ổn định hơn so với cồn cát di động. Sự đa dạng loài tiếp tục tăng. Khi thực vật phát triển, tạo thành lớp bao phủ trên bề mặt các đụn cát và tạo thành cồn cát ổn định. Môi trường vẫn rất nghèo dinh dưỡng, khả năng hạn cao tạo nên điều kiện khắc nghiệt. Tuy nhiên, một lớp chất hữu cơ đã bắt đầu hình thành [73],[94],[130]. Phía sau cồn cát bán cố định là cồn cát ẩm, tùy thuộc vào chiều cao của mạch nước ngầm, thậm chí có nơi tạo thành các vùng nước đọng. Tiếp theo trong quá trình diễn thế hình thành các đụn cát có cây bụi. Tại đây xuất hiện các thực vật lâu năm, có cây gỗ phát triển. Ở các cồn cát có cây bụi, nếu dưới áp lực của việc chăn thả hoặc tác động khác làm ngăn cản sự phát triển của các cây bụi phát triển thành thảm thực vật cây bụi. Bãi cỏ trên cồn cát cố định được hình thành và phát triển thành nhiều kiểu thảm thực vật khác nhau. Thảm thực vật chủ yếu gồm các loài có thể phát triển được trên các vùng đất trống hay trên các bãi cỏ. Chúng gồm những loài có thể chịu được sự khô hạn, môi trường chua và tình trạng nghèo dinh dưỡng. Giai đoạn sau cùng đó là sự phát triển của thảm thực vật thành rừng. Mỗi giai đoạn trong quá trình diễn thế được đặc trưng bởi nhiều đặc điểm như: màu đất, độ tuổi, độ pH, tỷ lệ % đất mùn,… [73],[94],[130]. Thảm thực vật làm cho môi trường ngày càng được cải thiện, các cồn cát càng ổn định hơn. Vì vậy, thảm thực vật vùng đất cát có vai trò hết sức quan trọng đối với các hệ sinh thái sâu trong đất liền hay các hệ sinh thái nông nghiệp. Thảm thực vật làm cho đất cát tích lũy được nhiều chất hữu cơ, hạn chế hiện tượng cát bay cát nhảy 6
hay cát xen lấn đất canh tác hay đất thổ cư tại các vùng đất cát. Đồng thời thực vật còn cung cấp nguồn thức ăn, nơi ở cho nhiều loài động thực vật hay cả con người. Các cồn cát hình thành nhiều môi trường sống khác nhau cần thiết cho sinh vật cũng như có vai trò kinh tế quan trọng. Đất cát được cung cấp chất hữu cơ từ thực vật, từ đó nó quyết định đến sự đa dạng, sự phân bố, sự phong phú của thảm thực vật. Các cồn cát ven biển bảo vệ đất liền trước nhiều thiên tai như gió, bão. Bên cạnh đó, chúng còn tham gia lọc nước từ đó cung cấp nước cho mặt đất và các môi trường nước, chúng ngăn cản hiện tượng di động của cát, cát lấn sâu vào trong đất liền. Tuy nhiên, các cồn cát thường xuyên chịu tác động của con người như xây dựng các công trình giao thông, thổ cư,… vì thế làm phá vỡ quá trình hình thành cồn cát đặc biệt là sự tích lũy chất dinh dưỡng trong cát, sự phát triển của các cồn cát và bãi cát tiên phong [101]. Quá trình hình thành và phát triển của các đụn cát gắn liền với diễn thế của thảm thực vật. Sự tương tác giữa các yếu tố vô sinh và thực vật đã hình thành nên nhiều kiểu cồn các khác nhau. Theo Wiedemann các đụn cát ven biển là cảnh quan gồm nhiều dạng đụn cát có hình thái khác nhau tạo nên hệ thống đụn cát ven biển. Sự hình thành các đụn cát là kết quả của sự tương tác giữa các yếu tố trong môi trường như cát, gió, nước và thực vật. Sự tương tác với nước và thực vật tạo nên các cồn cát di động chậm cho đến ổn định. Tác giả đã đưa ra 13 kiểu đụn cát khác nhau ở các cồn cát ven biển Tây Bắc Thái Bình Dương gồm: 1 - Cồn cát ngang (Transverse Dunes), 2 – Cồn cát lệch (Oblique Dunes), 3 – Cồn cát di động (Foredune), 4 – Các đụn cát có đỉnh nhọn được duy trì (Retention ridge), 5 - Các cồn cát dạng parabole (Parabola Dune), 6 – Các gò cát (Sand hummock), 7 – Lõm cát (Blowout), 8 – Bãi cát bằng (Sand plain), 9 – Các bãi cát bằng xói mòn (Deflation plain), 10 – Các dãy đồi cát (Dune ridge), 11 – Các đụn cát rừng tàn dư (Remnant forest mounds), 12 – Đầm và hồ (Ponds and Lakes) và 13 – Đầm lầy (Swales) [130]. Moreno-Casasolal và Espejel phân loại vùng đất cát ở vịnh Mexico cũng trên căn cứ tính di động của cát, độ mặn và chiều sâu của mạch nước ngầm đã phân loại vùng đất cát ở đây thành 6 vùng khác nhau: vùng cát ở bãi biển (beach), vùng cát sơ 7
khai (Embryo dune) và đất cát di động (Foredune), lõm cát (blowout - được hình thành sau khi thảm thực vật phân bố trên đất cát cố định bị phá hủy vì vậy gió tiếp tục mang cát đi, gây ra hiện tượng di động của cát và xói mòn tạo nên lõm cát) loại này được hình thành khá sâu trong nội địa, vùng đất cát ẩm và ngập nước (Humid and wet slacks), vùng đất cát phía sau đất cát di động (Sheltered zone), đất cát cố định (Fixed dunes) [94]. Holmes nghiên cứu cồn cát ven biển nước Anh, cùng với quá trình diễn thế, đã xác định 9 giai đoạn trong quá trình diễn thế, tương ứng 9 môi trường cồn cát khác nhau: cồn cát trẻ nhất (youngest dunes), cồn cát sơ khai (embryo dunes), cồn cát ban đầu hoặc cồn cát di động (force-dunes or mobile dunes), cồn cát trắng hoặc vàng hay cồn cát bán cố định (white or yellow dunes or semi-fixed dunes), cồn cát cố định hay cồn cát ổn định (fixed dunes or stabilised dunes), cồn cát ẩm (dune slack), cồn cát cây bụi (dune scrub), rừng thưa (woodland) và cồn cát trống (dune heath). Ở mỗi giai đoạn diễn thế của cồn cát, hệ thực vật cũng có sự đặc trưng [73]. Maun cho rằng cồn cát ven biển gồm 6 kiểu: cồn cát bóng (shadow dune), cồn cát sơ khai (embryo dune), cồn cát ban đầu đã ổn định (established fore dune), cồn cát nhọn (subsequent dune ridges), các cồn cát di động xâm lấn sâu vào trong nội địa (transgressive dune-fields) và cồn cát ẩm (dune slack). Tác giả còn đưa nhận xét là quá trình hình thành cồn cát ven biển do 3 yếu tố quyết định: vận tốc gió trong khu vực, nguồn cung cấp cát và chướng ngại vật để giữ cát được mang đến. Cả ba yếu tố này sẽ khác nhau ở các bờ biển trên thế giới và sự hình thành cồn cát được quyết định bởi yếu tố sinh thái chủ đạo của từng vùng. Sự hình thành các loại cồn cát phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau như thủy triều, nguồn cung cấp cát, gió, điều kiện khí hậu, thành phần các loài thực vật, chiều cao của thực vật và sự tác động của con người [91]. Từ sự khác nhau trong phân loại cồn cát của Wiedemann, Moreno-Casasolal và Espejel, Holmes và Maun thể hiện sự phân loại các cồn cát là mang tính tương đối và đặc trưng cho từng vùng. Sự khác nhau trong các phân loại trên chủ yếu là hình dạng của các cồn cát, màu sắc cát cũng như kiểu thảm thực vật hiện diện trên đó. Tuy 8
vậy, những nghiên cứu đó cho thấy các nhân tố chính được dùng trong phân loại các kiểu đất cát là gió, thực vật và nước tác động đến sự hình thành các cồn cát. Sự kết hợp và tương tác của các yếu tố này tạo nên các kiểu cồn các khác nhau. 1.1.2. Sự ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên thảm thực vật vùng đất cát Các quần xã thực vật trên các đụn cát được hình thành là kết quả của quá trình tương tác giữa thực vật với các yếu tố môi trường như giá thể cát, gió, nhiễm mặn, sự xói mòn, sự bồi lấp của cát và tính phức tạp thường xuyên thay đổi của môi trường [44],[85]. Nhân tố vô sinh là động lực chính ảnh hưởng đến sự đa dạng của thực vật [117]. Quá trình diễn thế nguyên sinh tại các đụn cát ở vịnh Sturgeon cho thấy độ giàu loài có mối quan hệ rất chặt chẽ với độ tuổi hình thành của đất cát [100]. Các loài thực vật không phân bố ngẫu nhiên ở các đụn cát. Ở mỗi độ tuổi khác nhau của các đụn cát đều có thành phần loài thực vật nhất định [69],[100]. Thành phần loài, độ giàu loài thực vật chịu ảnh hưởng bởi những biến đổi trong môi trường. Mức độ đa dạng có tương quan rõ rệt với các mức độ rối loạn, trong đó rối loạn trung gian có thành phần loài cao nhất, ủng hộ cho giả thuyết trung gian về rối loạn (Intermediate disturbance hypothesis) [98]. Trong khi đó, một số nghiên cứu lại ủng hộ thuyết đa dạng sinh học ổn định, hệ sinh thái có tính ổn định cao nhất ở nơi có độ đa dạng cao nhất [75]. Độ giàu loài của thực vật vùng đất cát gia tăng cùng với sự ổn định của đất cát [37],[53],[123],[128]. Các yếu tố môi trường như đất, nước và gió có ảnh hưởng đến sự phân bố của thảm thực vật vùng đất cát. Yếu tố đất như chất hữu cơ và kích thước hạt trong đất cát có mối tương quan chặt chẽ với sự phân vùng của thảm thực vật [60]. Nước trong đất là một yếu tố chính ảnh hưởng đến sự phân bố của các loài [38],[60]. Yếu tố gió lại có lại có sự ảnh hưởng khác nhau tùy thuộc vào vị trí địa lý của vùng đất cát. Ở biển Địa Trung Hải gió ít tác động [38],[60]. Vùng đất cát ven biển nhiệt đới Nam Thái Lan lại thể hiện rõ sự ảnh hưởng của gió đến sự đa dạng của thực vật thân gỗ, độ đa dạng loài và số lượng cây gỗ thấp hơn ở hướng đón gió [87]. 9