Luận án TS. Hoàng Xuân Thảo: Thực vật hạt kín vùng đất cát Quảng Trị

Luận án tiến sĩ nghiên cứu thành phần loài, sự phân bố của các quần xã thực vật hạt kín tại vùng đất cát Quảng Trị, cung cấp dữ liệu khoa học mới nhất.

• Tác giả: Hoàng Xuân Thảo
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Khoa Lân
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm - Đại Học Huế
• Chuyên ngành: Thực Vật Học
• Đề tài: Thành Phần Loài Và Sự Phân Bố Của Các Quần Xã Thực Vật Hạt Kín Vùng Đất Cát Ở Tỉnh Quảng Trị
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Huế

Tóm tắt

I. Tổng quan về quần xã thực vật hạt kín vùng đất cát Quảng Trị

Quần xã thực vật hạt kín vùng đất cát Quảng Trị là một hệ thống sinh thái độc đáo với sự phong phú về thành phần loài. Vùng đất cát này bao gồm các sinh cảnh khác nhau như đất cát di động, đất cát cố định và đất cát ngập nước, tạo nên những điều kiện sống đa dạng cho các loài thực vật. Các quần xã thực vật ở đây đã thích ứng với những điều kiện khắc nghiệt như độ ẩm thấp, nhiệt độ cao và cấu trúc đất đặc biệt. Nghiên cứu từ Trường Đại học Sư phạm Huế đã chỉ ra rằng hệ thực vật hạt kín ở Quảng Trị chứa đựng nhiều giá trị khoa học và sinh học cần được bảo vệ. Sự đa dạng về loài không chỉ giúp ổn định hệ sinh thái mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo tồn tài nguyên sinh vật tự nhiên của vùng.

1.1. Định nghĩa và đặc điểm sinh cảnh

Vùng đất cát ở Quảng Trị được chia thành nhiều loại sinh cảnh khác nhau dựa trên mức độ ẩm ướt và độ ổn định. Đất cát di động ven biển chịu tác động mạnh của gió và sóng, trong khi đất cát cố định có điều kiện ổn định hơn. Những quần xã thực vật ở các sinh cảnh này thể hiện những đặc thù riêng biệt, với các loài thích nghi cao với điều kiện khắc nghiệt như khô hạn, gió mạnh và độ muối cao.

1.2. Phân vùng địa lý và phân bố

Thực vật hạt kín ở Quảng Trị phân bố trên các phân vùng khác nhau bao gồm Gio Linh, Vĩnh Linh, Triệu Phong và Hải Lăng. Mỗi phân vùng có những đặc thù về khí hậu, địa hình và điều kiện nước biển riêng. Sự phân bố của quần xã thực vật phản ánh sự thích ứng của các loài với những điều kiện môi trường cụ thể của từng vùng, tạo ra một mô hình phân bố không đều trên toàn khu vực.

II. Thành phần loài và độ giàu loài

Nghiên cứu về thành phần loài thực vật hạt kín vùng đất cát Quảng Trị cho thấy sự có mặt của hai lớp chính là Magnoliopsida (Ngọc lan) và Liliopsida (Loa kèn). Độ giàu loài ở vùng này được xác định thông qua việc khảo sát hệ thống theo các ô tiêu chuẩn được thiết lập tại các sinh cảnh khác nhau. Quần xã thực vật vùng đất cát Quảng Trị bao gồm hàng chục họ thực vật, với một số loài là những loài đặc hữu hay quý hiếm. Sự phong phú của thực vật hạt kín không chỉ thể hiện qua số lượng loài mà còn qua sự dư thừa sinh thái và vai trò của chúng trong duy trì cân bằng tự nhiên của hệ sinh thái địa phương.

2.1. Các họ thực vật chủ yếu

Quần xã thực vật hạt kín ở Quảng Trị được đại diện bởi nhiều họ thực vật quan trọng như Poaceae, Fabaceae, Asteraceae và nhiều họ khác. Độ giàu loài của mỗi họ phản ánh mức độ thích ứng với điều kiện sinh cảnh đất cát. Các loài thuộc ngành Magnoliophyta đã phát triển những cơ chế thích ứng đặc biệt để tồn tại trong môi trường khắc nghiệt này, từ hệ rễ sâu đến lá có khả năng tiết nước.

2.2. Loài đặc hữu và quý hiếm

Vùng đất cát Quảng Trị được xác định là nơi có nhiều loài thực vật đặc hữu cần bảo vệ. Các nghiên cứu từ Trường Đại học Sư phạm Huế đã ghi nhận sự có mặt của những loài hiếm gặp và có giá trị bảo tồn cao. Bảo vệ quần xã thực vật hạt kín ở đây là một yêu cầu cấp bách nhằm duy trì đa dạng sinh học và các dịch vụ sinh thái quan trọng.

III. Phương pháp nghiên cứu và phân tích dữ liệu

Nghiên cứu về quần xã thực vật hạt kín Quảng Trị sử dụng những phương pháp khoa học hiện đại để thu thập và phân析 dữ liệu. Các ô tiêu chuẩn được thiết lập tại các sinh cảnh khác nhau, từ đó ghi nhận sự xuất hiện và độ phổ biến của từng loài thực vật hạt kín. Dữ liệu được xử lý bằng các phương pháp thống kê như ANOVA, DCA và PERMANOVA nhằm xác định sự khác biệt giữa các quần xã thực vật ở các điều kiện khác nhau. Phân tích tương tự (SIMPER) giúp xác định những loài đóng vai trò quan trọng nhất trong việc phân biệt các quần xã. Những dữ liệu về lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm và số giờ nắng cũng được thu thập để liên kết với sự phân bố của thực vật.

3.1. Phương pháp khảo sát thực địa

Các ô tiêu chuẩn được bố trí tại các sinh cảnh đất cát khác nhau theo phương pháp mẫu hệ thống. Tại mỗi ô, những loài thực vật hạt kín được ghi nhận, định danh và đánh giá độ che phủ. Phương pháp nghiên cứu này cho phép thu thập dữ liệu toàn diện về thành phần loài và sự phân bố của chúng trên các phân vùng khác nhau ở Quảng Trị.

3.2. Kỹ thuật phân tích thống kê

Dữ liệu định lượng từ quần xã thực vật được phân tích bằng ANOVA để so sánh sự khác biệt giữa các nhóm. Phân tích DCA giúp sắp xếp các quần xã theo gradient môi trường. PERMANOVA được sử dụng để kiểm định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê, trong khi SIMPER xác định những loài nào quyết định sự khác biệt này.

IV. Ý nghĩa bảo tồn và quản lý bền vững

Quần xã thực vật hạt kín vùng đất cát Quảng Trị có những ý nghĩa sinh học, sinh thái và kinh tế quan trọng. Bảo vệ đa dạng loài ở vùng này không chỉ giữ lại những giá trị di truyền mà còn duy trì những dịch vụ sinh thái quan trọng như ổn định đất cát, lọc nước và tăng sinh ưỡng. Những quần xã thực vật tự nhiên hoạt động như những rào chắn tự nhiên chống xói mòn và tác động của bão lũ. Trên khía cạnh kinh tế, nhiều loài thực vật hạt kín ở đây có tiềm năng sử dụng trong y dược, nông lâm nghiệp và du lịch sinh thái. Hiểu rõ về thành phần loài, sự phân bố và đặc tính sinh thái của các quần xã thực vật là cơ sở quan trọng để xây dựng những chiến lược bảo tồn hiệu quả và phù hợp với thực tiễn địa phương.

4.1. Giá trị sinh thái và dịch vụ hệ sinh thái

Quần xã thực vật hạt kín ở vùng đất cát Quảng Trị cung cấp những dịch vụ sinh thái thiết yếu như phòng chống xói mòn, cải thiện chất lượng không khí và hỗ trợ đa dạng động vật. Thực vật hạt kín với hệ rễ sâu giúp ổn định cấu trúc đất và ngăn chặn sự di động của đất cát. Những loài này cũng là nguồn thức ăn quan trọng cho rất nhiều động vật, tạo nên những mạng lưới thức ăn phức tạp duy trì sự cân bằng sinh thái.

4.2. Chiến lược bảo tồn và phát triển bền vững

Bảo vệ quần xã thực vật hạt kín Quảng Trị đòi hỏi những chính sách bảo vệ toàn diện bao gồm thiết lập khu bảo tồn, hạn chế khai thác quá mức và phục hồi sinh cảnh. Quản lý bền vững cần cân bằng giữa bảo tồn tài nguyên thiên nhiên và phát triển kinh tế địa phương. Những loài thực vật hạt kín quý hiếm cần được theo dõi và bảo vệ đặc biệt để đảm bảo tồn tại lâu dài của chúng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.

Đặc điểm của vùng đất cát và sự ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên thực vật vùng đất cát 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.