73
7.3. PHƯƠNG PHÁP LẤY KHỐI ĐẤT THEO TẦNG CỦA NÓ (PHƯƠNG
PHÁP KHỐI ĐẤT)
Phương pháp này được Katrinski (1925) đề xuất sau đó được nhiều người bổ
sung thêm, phương pháp này cho phép ta có được số liệu về thể tích, trọng lượng,
chiều dài và diện tích bề mặt của phần dưới đất, nó cho phép ta xem xét sự phân bố
của phần dưới đất trong các tầng đất khác nhau, độ đậm đặc của rễ
và các phần khác
trong từng phần, cuối cùng cho phép ta lấy vật liệu ở độ sâu tuỳ ý để phân tích thành
phần hoá học và các thành phần khác của đất. Bản chất của phương pháp này như đã
nói trên là lấy mẫu đất theo tầng và sau đó phân tích nó. Phương pháp này tốn kém
nhiều công sức nên thường chỉ làm lặp lại 2 lần.
Khi dùng phương pháp này để nghiên cứu hệ rễ thì không thể làm theo loài, vì
kết quả thu được là một khối r
ễ của nhiều loài nằm trong khối đất đó, nó là của quần
xã. Nếu dùng phương pháp này để nghiên cứu theo loài chỉ có thể làm với quần xã đơn
loài và với cây trồng có 1 loài. Khi lấy mẫu đất trong trường hợp này cần chọn nơi
không có cây dại mọc lẫn vào.
Khối đất lấy thường có diện tích là 50 x 50cm với diện tích này ở loại hình thảo
nguyên và hoang mạc có thể sẽ có 2 - 3 loại/ mẫu đất, nhưng l
ớn hơn rất khó lắm. Với
đồng cỏ có thể làm nhỏ hơn nhưng số lượng lại phải nhiều lên. Nói chung nên dùng 50
x 50cm là phù hợp.
7.3.1. Chọn và chuẩn bị diện tích cho đào hầm khi nghiên cứu ở thảm cỏ và
thảm cây bụi
Diện tích thường dùng là 50 x 50cm. Tìm vùng đặc trưng sau khi mô tả phần trên
mặt đất một cách chi tiết theo bảng mẫu mô tả phần sinh thái quần xã, tiến hành cắt
phầ
n trên mặt đất ở mức sát mặt đất, phần này cần giữ lại để sau này còn so sánh 2
phần trên và dưới đất, vì thế sẽ phân theo loài, phần sống và phần chết, sau đó cân

cách dùng kim nhọn gỡ dần đất, phương pháp này rất khó làm và rễ con bị đứt nhiều.
Phương pháp r
ửa đất là tất hơn cả người ta phải chở khối đất trong ngăn kéo về
nơi có nước, đặt ngăn kéo nằm theo độ dốc nhất định, tháo bỏ miếng gỗ (thành) dưới
cùng rồi dùng vòi phun nước phun dần cho đến khi đất trôi hết để lại rễ trên nền đáy
ngăn kéo bằng lưới kim loại. Phương pháp này thường dùng cho cột đất lớn, kết quả
thu được sẽ
cho ta thấy hình thể phân bố của phần dưới đất theo độ sâu. Phần rễ chết
trong trường hợp này không còn lưu lại hoặc còn rất ít.
Để nghiên cứu về trọng lượng phần dưới đất, người ta sẽ tiến hành rửa theo cách
khác. Trước hết những khối đất lấy theo tầng nếu có kích thước lớn thì có thể chia nhỏ
ra. Sau đó ngâm các khối này vào trong chậu (sành, sứ, hay sắt tráng men), nước trong
chậu có n
ồng độ acid axetic 5 - 7%.

75
Ngâm trong 10 tiếng, lượng nước chỉ đủ ngập khối lượng đất. Sau đó thêm nước
vào chậu, dùng tay rung nhẹ khối đất, đất sẽ vữa đần ra. Rễ chết sẽ nổi lên trên mặt
nước, dùng rây vớt lấy, toàn bộ phần rễ chìm là rễ sống. Sau khi đã lấy hết rễ sống và
chết, đổ nước đi (đổ qua rây để lấy rễ còn sót), phần đất dướ
i đáy chia 4, lấy 1 hoặc 2
phần để rửa qua rây có mắt 0,25 mm để lấy phần rễ con bị đứt. Số liệu này được nhân
2 hay 4 sẽ là của cả khối đất. Tuỳ theo yêu cầu người nghiên cứu, phần rễ sống có thể
được chia ra thành các nhóm, theo loài , sấy khô rồi cân.
7.3.4. Những công việc trong phòng thí nghiệm.
Sau khi rửa xong, toàn bộ phần dưới đất cần được xử lí theo yêu cầu đặt ra (chỉ
riêng phần số
ng) còn phần chết thì sấy khô và cân.
- Để xác định thể tích, người ta cho toàn bộ rễ tươi vào bình nước có chia độ, độ
chênh lệch mực nước mới và cũ sẽ là thể tích của rễ.

- Phân bố khối lượng theo tầng đất- phần hoạt động và không hoạt động.
- Phân bố diện tích bề mặt theo tầng đất - phần hoạt động và không hoạt động.
- Phân bố chiều dài rễ theo t
ầng đất - phần hoạt động và không hoạt động.
Có thể thể hiện tỉ lệ của các phần nêu trên trên hình vẽ (Hình 30)

Hình 30 : Sự phân bố khối lượng sẽ theo tầng đất của quần xã diện tích 1m
2

Ghi chú
:
Kí hiệu A, B, C, D là tầng đất

1. Phần chết cả trên và dưới đất;
2. Phần lá ;
3. Phần thân ;
4. Rễ con ;
5. Rễ bên và bất định ;
6. Rễ cái, thân rễ, hành, củ

77
Chương 8
NGHIÊN CỨU NĂNG SUẤT SINH HỌC
CỦA QUẦN XÃ
Năng suất sinh học là một đặc điểm quan trọng của hệ sinh thái. Năng suất sinh
học có ý nghĩa lớn nhất trong nghiên cứu về quy trình trao đổi chất và năng lượng, tất
cả các quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng trong hệ sinh thái đều có quan hệ
mật thiết với quá trình tạo thành và biến đổi của sản phẩm sinh học.
Công trình nghiên cứu năng suất sinh học đầu tiên xuất hi
ện vào đầu thế kỉ IXX,

cũng chính là số lượng của các chất hữu cơ (khối lượng thực vật) được tạo thành trong
đơn vị thời gian trên đơn vị diện tích.
Độ lớn của năng suất được xác định bởi mối quan hệ vừa hình thành, vừa chuyển
hoá của khố
i lượng thực vật, biểu thị bằng công thức sau :

78
B = C + G + H - (OX + R + T + E + D + M). Theo Ychekhin (1977).
B : là sự tăng trưởng của khối lượng thực vật sau một khoảng thời gian nào đó ;
C : là lượng CO
2
thực vật sử dụng trong quá trình quang hợp ; G : là lượng chất
khoáng ; H : là lượng nước ; Ox : là lượng ôxi thải ra trong quá trình quang hợp ; R : là
lượng vật chất mất đi do hô hấp ; T : mất do bay hơi ; E : lượng vật chất mất đi do bài
tiết hoặc các quá trình khác ; D : là lượng vật chất do bọn sinh vật dị dưỡng đã dùng
mất ; M : là vật chất bị mất đi do quá trình chết. Nếu ta coi H và T + Ox + E là tiệm
cận bằng không và thay C và G bằng F ta s
ẽ có công thức :
B = F - (R + D + M)
Năng suất của quần xã thực vật phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố bên ngoài, các
yếu tố này có quan hệ mật thiết với tổ hợp thành phần tạo thành hệ sinh thái và với các
yếu tố bên trong của nó.
8.1.2. Những yếu tố bên ngoài của quá trình tạo năng suất sơ cấp
Tổ hợp các yếu tố bên ngoài sẽ chi phối toàn bộ quá trình tạo ra và chi dùng khối
lượng th
ực vật trong quần xã. Nó bao gồm năng lượng mặt trời, nước, CO
2
muối
khoáng, oxy, nhiệt độ và mức độ bị tác động bởi động vật (kí sinh, ăn thực vật). Sáu
yếu tố đầu là yếu tố tác động trực tiếp, yếu tố thứ 7 thuộc loại yếu tố ảnh hưởng, không

79
được hình thành bằng quá trình thích nghi lâu dài của loài. Giá trị của các chỉ số tối ưu
cho cá thể với yếu tố môi trường này không rất cần thiết cho cơ thể thực vật, nó được
xác lập bởi tổ hợp các đặc điểm sinh lí, hoá sinh và hình thái sinh thái của thực vật,
trong đó bao gồm tổ hợp sắc tố trong các mô của thực vật, đặc tính lí học của tế bào
chất, cấu t
ạo hệ dẫn, đặc điểm giải phẫu của lá, hình dạng và kích thước của lá, sự sắp
xếp của nó, độ sâu phân bố của rễ, sự có mặt hay không của cơ quan dự trữ, nhịp điệu
biến động mùa,
Giá trị của các chỉ số tối ưu thường được di truyền lại.
Nó không phụ thuộc vào hoàn cảnh thuộc quần lạc của loài.
C
ấu trúc của thảm thực vật cũng là yếu tố quần lạc của năng suất. Chúng ta chia
ra 2 nhóm nhân tố thuộc cấu trúc thảm thực vật, mỗi nhóm sẽ có vai trò khác nhau
trong quan hệ với sử dụng tài nguyên môi trường : Nhóm thứ nhất gồm các dấu hiệu
của cấu trúc đặc trưng; nhóm thứ hai là cấu trúc thích ứng. Cấu trúc chức năng sẽ được
mô tả riêng cho từng yếu tố của môi trườ
ng.
Cấu trúc đặc trưng của quần xã được xác định bởi các yếu tố môi trường, do kết
quả của sự tác động mà thành và gọi là môi trường thực vật hay môi trường sống
(Ramenski, 1938). Cấu trúc đặc trưng bao gồm những chỉ số của đặc tính quần xã thực
vật, ảnh hưởng của nó đến môi trường phụ thuộc vào nó. Những đặc điểm đó là : độ
cao củ
a phần trên mặt đất, độ đầy cá thể, độ phủ, khối lượng thực vật trên đơn vị thể
tích, kích thước cá thể. Sự kéo dài thời kì sinh dưỡng, sinh khối, thành phần lí hoá học
của lớp thảm mục.
Cấu trúc thích ứng của quần xã thực vật là mối quan hệ của từng yếu tố với các
chỉ số tối ưu của loài, thí dụ, sự khác nhau về ánh sáng, v
ề độ ẩm, nó được đặc trưng
bởi đặc điểm bên trong của quần xã, tác động tới một trường qua bề mặt lá - đồng hoá

c sử dụng bởi thảm thực vật, hệ số hấp thụ trong
quan hệ giữa tích luỹ và tiêu thụ Những quần xã cao đỉnh khí hậu, có cấu trúc thích
ứng sẽ có hiệu suất sử dụng môi trường tốt nhất.
8.1.5. Những nguyên tắc của hiệu suất tối đa sử dụng tài nguyên môi trường
và cấu trúc tối ưu của quần xã thực vật
Chúng ta biết, bất kì thả
m thực vật nào cũng đều có xu hướng muốn tạo ra lượng
chất hữu cơ cao nhất trong điều kiện nơi sống đó, điều này cũng chính là tạo ra hiệu
quả sử dụng cao nhất về tài nguyên môi trường. Nó cũng do quá trình chọn lọc tự
nhiên chi phối. Từ thực tế nghiên cứu cũng cho thấy, sản phẩm tạo ra cao nhất, hiệu
quả sử dụng môi tr
ường cao nhất tại một vùng nào đó chính là các thảm thực vật
nguyên sinh.
Trên cơ sở của nguyên tắc hiệu quả cao nhất sử dụng tài nguyên môi trường,
chúng ta cần xem xét về sự biến động của khối lượng thực vật, mức độ phối hợp hài
hoà của các yếu tố và vai trò giá trị quần lạc khi sử dụng các tài nguyên đó, từ đó đề
xuất vấn đề cấu trúc
đặc trưng và thích nghi ở mức tối ưu của quần xã.
Quần xã bao gồm nhiều loài, mỗi loài có hốc sinh thái riêng, nguyên tắc của sử
dụng tối đa tài nguyên môi trường được thể hiện trong cấu trúc của nó - cấu trúc đặc
trưng, cấu trúc thích nghi.
Cấu trúc đặc trưng tối ưu đòi hỏi phải đạt được các yêu cầu nhất định. Thí dụ,
nếu có dòng tài nguyên đi vào quần xã thì thảm thực v
ật phải tận dụng được ở mức tối
đa (thí dụ ánh sáng), nó cho qua hay phản lại với lượng thấp nhất. Trong trường hợp
có sự phối hợp hài hoà thì các nguồn tài nguyên đi vào này phải ít bị dư thừa, nghĩa là
so với khả năng thu nhận nó ở mức tối thiểu và nếu có dư thừa (cho qua hay phản
chiếu) thì không gây hại cho quần xã. Trong một số trường hợp, dư thừa trong kho
ảng
thời gian nào đó về một nguồn tài nguyên nào đó, và có thể trở nên thiếu về sau này,

ậy, năng suất thảm thực vật sẽ bị thay đổi, đây cũng là vấn
đề cần xem xét, đó là hình thức và mức độ phụ thuộc của năng suất tới tài nguyên môi
trường. Vấn đề này cũng là vấn đề nổi cộm của nghiên cứu năng suất sơ cấp. Sẽ còn
thú vị hơn khi ta đề cập đến sự thay đổi về năng suất trong loạ
t diễn thế của các sinh
địa quần lạc, nghĩa là trong loạt diễn thế đó bao gồm các giai đoạn khác nhau của quá
trình phá huỷ các quần xã nguyên sinh và các trạng thái của quá trình phục hồi nó.
Chúng ta biết, số lượng các chất của môi trường được cố định lại trong khối
lượng thực vật theo quy luật của nó. Sự phụ thuộc giữa sản phẩm tạo ra với tài nguyên
môi trường có thể chia ra 2 dạng :
- Dạng thứ 1 : Là sự phụ thuộc vào một số dạng nào đó của tài nguyên vì sự ít ỏi
của nó và các dạng khác thì đầy đủ.
- Dạng thứ 2 : Tài nguyên của môi trường đều dư thừa, nó không bị dự trữ bởi tài
nguyên chi phối. Trong thiên nhiên tồn tại các trạng thái khác nhau của sinh địa quần
lạc nó được hình thành từ việc tăng đần khả năng cung cấp của các tài nguyên môi
trường và sẽ xuất hiệ
n một loạt quần xã có dạng thứ 1, còn đến cuối cùng của nó sẽ là
dạng thứ 2.
Như vậy, sự phụ thuộc của quá trình tạo năng suất từ môi trường xảy ra trong
giới hạn của vùng địa lí khác nhau là khác nhau. Sự biến đổi của năng suất trong loạt
diễn thế sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện của nó về cấu trúc thích ứng và
cấu trúc đặ
c trưng. Hiện nay, những vấn đề liên quan đến quy luật của quá trình này
hãy còn quá ít công trình nghiên cứu.

82
8.1.7. Năng suất của các quần xã cây trồng
Nguyên lí về tạo năng suất của các quần xã cây trồng cũng giống như các quần
xã tự nhiên. Các quần xã cây trồng thường là do 1 loài tạo nên. Bởi vậy, cấu trúc thích
ứng của quần xã thường không thể đạt tới hoàn thiện, còn cấu trúc đặc trưng đa số

n phẩm tạo ra của thảm thực vật có thể thay đổi khi bị tác
động bởi các yếu tố, được gọi với cái tên là biến động thất thường của sinh khối.
Để nghiên cứu chúng ta cần phải tách năng suất sơ cấp ra các cấp độ sau :
1. Sản phẩm sơ cấp chung (F): Là sự tăng lên của khối lượng thực vật trong quần
xã trong đơn vị thời gian trên đơn vị
diện tích, cộng với số đã bị chi dùng trong quá
trình hô hấp khi tạo ra sản phẩm này, cộng phần bị chết đi và bí các sinh vật dị dưỡng
đã dùng ;
2. Sản phẩm sơ cấp cơ bản : Là sản phẩm sơ cấp chung trừ đi phần đã chi phí
cho hô hấp (F - R);
3. Sản phẩm sơ cấp thuần khiết : Là sản phẩm chung trừ đi phần đã chi dùng cho

83
hô hấp và sinh vật dị dưỡng (F - R - D);
4. Sản phẩm sơ cấp tinh : Là sản phẩm chung trừ đi phần hô hấp cộng với phần
dị dưỡng và cộng với phần chết (F - R - D - M = B).
Người ta còn có thể chia tổ hợp năng suất ra theo nguyên tắc khác : Sản phẩm
toàn phần và từng phần khác nhau của nó. Thí dụ : phần trên mặt đất, dưới mặt đất,
phần mộc, phần th
ảo, phần nhiều năm và phần một năm.
8.2.2. Các phương pháp xác định năng suất
Chúng ta xem xét các phương pháp xác định các chỉ số khác nhau của năng suất
sinh học. Tương đối đơn giản hơn cả là chỉ xác định từng phần của năng suất, thí dụ
phần trên mặt đất.
Đối với thảm cỏ thông thường dùng phương pháp cắt lấy toàn bộ phần trên mặt
đất vớ
i diện tích 0,25m
2
, cắt sát đất. Để đánh giá năng suất của 1 quần xã phải làm ít
nhất 4m

lượng phần dưới đất, có thể lấy phần ở dưới đất bằng ống khoan hay kh
ối đất, (xem
chương 7).
Để xác định sự biến động của sinh khối, cần xác định thời gian đạt tối đa của nó,
điều này nó có thể xảy ra vào các thời điểm khác nhau trong từng năm, thường cuối
mùa sinh trưởng từ tháng 8 - 10. Với nhiều kiểu thảm thực vật tối đa cũng sẽ đạt được

84
vào thời gian này.
Xác định các sản phẩm tạo ra của thảm thực vật được tiến hành đồng thời với xác
định sinh khối. Sản phẩm sơ cấp tinh của phần trên mặt đất đó chính là phần sinh khối
tối đa mà ta đã có được, trừ đi phần đã sống qua (lông (thân, lá) của một số loài.
Đối với phần dưới đất cũng có thể tiến hành xác định ph
ần sản phẩm sơ cấp tinh.
Trước hết, căn cứ vào cách xác định tuổi của phần thân rễ, thân, củ, Còn rễ bên và rễ
bất định căn cứ vào màu sắc của rễ, rễ mới sẽ tươi sáng màu hơn, rễ cũ sẫm màu hơn,
từ đó tách được phần trong năm và phần của năm cũ. Phần dưới đất cũng có sự biến
động theo mùa, tu
ỳ theo từng quần xã mà nó đạt tối đa khác nhau, thường cũng vào
tháng 8 - 10.
Một cách gián tiếp cũng có thể xác định được sản phẩm sơ cấp tinh, tổng số của
phần trên mặt đất bằng cách tính sản phẩm sơ cấp tinh của từng loài với trị số tối đa
của nó, sau đó cộng tất cả lại ta sẽ được sản phẩm sơ cấp tinh tổ
ng số của cả quần xã.
Phần dưới đất cũng có thể dùng phương pháp xác định tỉ lệ tương quan của phần trên
và dưới đất mà tính ra sản phẩm sơ cấp tinh tổng số của nó.
Sản phẩm sơ cấp thuần khiết trong quần xã cỏ có thể xác định bằng cách lấy sản
phẩm sơ cấp tinh cộng với phần chết trong năm. Cụ thể là l
ấy trị số tối đa của khối
lượng thực vật. Với rừng bằng phương pháp xác định như nói ở trên, sản phẩm sơ cấp