Xác định khả năng giữ nước của đất Bài tập sinh thái học

MỤC LỤC

BÀI TẬP 1:
Xác định một số chỉ tiêu đánh giá khả năng giữ nước của đất.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Khả năng giữ nước của đất có vai trò rất quan trọng trong việc hình thành cơ
chế phát sinh dòng chảy, là tiền đề cho quá trình giữ đất tại chỗ. Khả năng giữ nước
của đất là yếu tố quan trọng có thể sử dụng trong các đánh giá, ứng dụng trong lĩnh
vực quản lý nguồn nước. Trong đó, lượng nước giữ tiềm tàng của đất và dung tích
chứa nước hữu hiệu của đất là hai trong số những chỉ tiêu đánh giá khả năng giữ
nước của đất. Với ý nghĩa này, bài tập sử dụng các số liệu từ bài báo “ Đặc trưng
giữ nước của đất dưới một số trạng thái thảm thực vật ở vùng hồ thủy điện tỉnh Hòa
Bình” của PGS.TS Phạm Văn Điển để phân tích quá trình tính toán nội nghiệp hai

chỉ tiêu: (1)- lượng nước giữ tiềm tàng của đất; (2)- dung tích chứa nước hữu hiệu
của đất.
II. KẾT QUẢ THỰC HIỆN
1. Lượng nước giữ tiềm tàng của đất
Lượng nước giữ tiềm tàng của đất rừng bao gồm lượng nước giữ tiềm tàng
trong khe hổng mao quản và lượng nước giữ tiềm tàng trong khe hổng ngoài mao
quản. Tổng của hai loại này là lượng nước giữ tiềm tàng bão hòa của đất.
Lượng nước giữ trong các khe hổng mao quản, ngoài mao quản của đất rừng
được tính toán theo độ dày tầng đất, dựa trên số đo bình quân về độ xốp của đất:
Imq = Hđ .
Inmq = Hđ .
Ibh = (Imq + Inmq)

(1.1)
(1.2)
(1.3)

trong đó: Imq là lượng nước giữ trong các khe hổng mao quản của đất (mm)
Inmq là lượng nước giữ ngoài mao quản của đất (mm)


Ibh là lượng nước bão hòa của đất
Hđ là độ dày tầng đất (mm)
Xmq và Xnmq lần lượt là độ xốp mao quản và độ xốp ngoài mao quản

của đất (%)
Từ công thức (1.1), (1.2) và (1.3), ta xác định được giá trị lượng nước giữ tiềm
tàng trong khe hổng mao quản, lượng nước giữ tiềm tàng trong khe hổng ngoài
mao quản, lượng nước bão hòa của đất trong bảng 1.1
Bảng 1.1. Lượng nước giữ tiềm tàng của đất.

TT

Trạng
thái
TTV

Độ

Dung
trọng
đất

dày
tầng
đất
(cm)

(g/cm3)

Lượng nước giữ tiềm tàng
của đất (mm)

Độ xốp (%)

Tổng
độ xốp

Độ xốp
mao
quản

Độ xốp
ngoài
mao
quản

Mao
quản

Ngoài
mao
quản

Bão
hoà

1

IA

77

1.53

43.15

25.55

17.6

196.74

135.52

332.26

2

IB

75.5

1.46

42.97

25.84

17.13

195.09

129.33

324.42

3

IIA

91.2

1.5

45.77

25.92

19.86

236.39

181.12

417.51

4

IIB

110.4

1.47

47.23

25.06

22.17

276.66

244.76

521.42

5

IIIA1

85.2

1.58

45.2

26.46

18.74

225.44

159.66

385.10

6

IIIA2

109

1.45

47.91

26.09

21.82

284.38

237.84

522.22

7

IIIB
Keo
LT
KTT
Luồng

136

1.28

50.76

25.82

24.94

351.15

339.18

690.34

94

1.45

45.65

25.44

20.2

239.14

189.88

429.02

87.4
96

1.49

1.46

44.67
45.44

25.37
25.27

19.3
20.17

221.73

242.59

168.68
193.63

390.42
436.22

8
9
10

Bảng 1.1 cho thấy lượng nước giữ bão hòa tiềm tàng của đất đạt giá trị cao
nhất ở trạng thái IIIB (Ibh = 690.34 mm) và thấp nhất ở trạng thái I A (Ibh = 332.26
mm). Giá trị cao nhất gấp 2.08 lần giá trị thấp nhất. Lượng chênh lệch giữa giá trị
cao nhất và thấp nhất tương đối lớn, có điều này là do lượng nước giữ tiềm tàng của
đất không chỉ phụ thuộc vào độ xốp mao quản và ngoài mao quản, mà còn phụ
thuộc nhiều vào độ dày tầng đất thấm (Hđ). Lượng giữ nước ở rừng tự nhiên nhìn
chung cao hơn rõ rệt so với ở rừng trồng và đất chưa có rừng trạng thái I A, IB. Kết


quả này cho thấy vai trò quan trọng của cấu trúc lớp phủ thực vật trong điều tiết
nguồn nước cho lưu vực, giảm xói mòn, rửa trôi.
Số liệu phân tích cũng cho thấy lượng nước giữ tiềm tàng của các khe hổng

ngoài mao quản thường thấp hơn so với lượng nước giữ tiềm tàng của các khe hổng
mao quản. Đối với những nơi đất dốc, lượng nước giữ ở các khe hở mao quản thấp
thì ngay cả khi có lớp phủ thực vật thì tác dụng phòng chống lũ và xói mòn còn
thấp, cần có các công trình, biện pháp chống xói mòn, trượt lở đất.
2. Dung tích chứa nước hữu hiệu của đất
Để xác định tiêu chuẩn này, bài tập có sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa
như sau:
- Độ ẩm của đất ( biểu thị theo khối lượng): khả năng chứa nước của đất, độ ẩm
đất trong bài được tính bằng phần trăm trọng lượng đất khô ( lấy khối lượng
nước có trong mẫu đất so với khối lượng mẫu đất sấy khô ở 1050 C)
Wm (%) = .100
(2-1)

Trong đó Mn là khối lượng nước, Mđk là khối lượng đất khô kiệt
- Độ ẩm tối đa đồng ruộng: là độ ẩm tương ứng với trường hợp đất canh tác được

làm bão hòa nước, khi tất cả các mao quản trong đất chứa đầy nước còn các
khoảng trống khác chứa không khí, được biểu thị bằng phần trăm của trọng
lượng đất khô.
- Độ ẩm cây héo: Là độ ẩm nhỏ nhất của đất mà lúc đó cây trồng không thể hút
được nước để nuôi cây, cây héo và không hồi phục được.
2.1.Quy trình tính lượng nước trong đất trước thời kỳ mưa (mm)
Ta có
Wm (%) = .100
(2-1)

→ Mn =
(2-2)
Mđk = Vđk. Dđk
(2-3)
Trong đó, Vđk là thể tích đất khô kiệt, Dđk là dung trọng đất.
Ta xác định trên một đơn vị diện tích đất là 1m2, như vậy
Thể tích đất trên 1m2 :
Vđk= Hđ . S = Hđ . 1 = Hđ (2-4)


Trong đó, Hđ là độ dày tầng đất (m)
Sau khi xác định được khối lượng nước có trong đất M n dựa vào các công thức

(2-1), (2-2), (2-3), (2-4), ta xác định lượng nước I trong đất trước thời kỳ mưa:
Lại có
Vn =
(2-5)
Trong đó, Vn là thể tích nước có trong đất trên diện tích 1m 2 (cm3); Dn là khối
lượng riêng của nước Dn = 1 (g/cm3)
I=

(2-6)

Ví dụ: Xác định lượng nước có trong đất trước thời kỳ mưa với trạng thái thực
vật IA:

Thể tích đất trên 1m2:
Vđk= Hđ . S = 1= 0.77 (m3) =770000 (cm3)
Khối lượng đất trên 1m2 :
Mđk = Vđk . Dđk = 770000* 1.53 = 1178100 (g)
Khối lượng nước trên 1 m2:
Mn = = = 86825.97 (g)
2
Thể tích nước trên 1m
Vn= = = 86825.97 (cm3) = 0.086826 (m3)
Lượng nước I = hnước = = = 0.086826(m) = 86.826 (mm)
Tương tự với các trạng thái thực vật khác.
2.2.Quy trình tính lượng nước tại điểm khô héo

Khi trong đất có một lượng nước nhỏ đến mức rễ cây không thể hấp thụ được,
lúc đó là cây bắt đầu rủ héo và nếu tiếp tục khô kiệt thì nó sẽ chết hoàn toàn. Lượng
nước nhỏ bé như vậy cây sẽ bắt đầu rủ héo được gọi là độ ẩm cây héo. Có thể xác
định gián tiếp được độ ẩm cây héo nhưng muốn biết chính xác độ ẩm cây héo của
một loại đất đối với cây trồng cụ thể ta tiến hành trồng cây, tuỳ theo mục đích
nghiên cứu mà để cho cây bắt đầu héo ở giai đoạn sinh trưởng phát triển nào đó rồi
lấy mẫu đất phân tích độ ẩm.
Như vậy bản chất xác định lượng nước tại điểm khô héo giống với xác định
bản chất lượng nước có trong đất trước thời kỳ mưa, khác nhau ở quá trình lấy
mẫu, ta có thể thực hiện giống quy trình tại mục 2.1, thay độ ẩm đất trước thời kỳ
mưa bằng độ ẩm cây héo (Wch )
Giá trị độ ẩm cây héo (Wch) được lấy từ bảng 2.1

Bảng 02. Độ ẩm cây héo và độ ẩm đồng ruộng
TT

Trạng thái TTV

Độ ẩm cây héo

Độ ẩm đồng ruộng (%)

(%)

1 IA
7,03
21,57
2 IB
6,17
22,70
3 IIA
6,09
21,25
4 IIB
6,07
20,02

5 IIIA1
6,40
21,04
6 IIIA2
5,84
22,67
7 IIIB
5,69
24,50
8 Keo LT
6,40
22,00

9 KTT
6,35
21,00
10 Luồng
7,13
22,85
Ví dụ: Xác định lượng nước có trong đất tại điểm khô héo với trạng thái thực
vật IA:
Thể tích đất trên 1m2:
Vđk= Hđ . S = 1= 0.77 (m3) =770000 cm3
Khối lượng đất trên 1m2 :
Mđk = Vđk . Dđk = 7700* 1.53 = 1178100 (g)

Khối lượng nước trên 1 m2:
Mn = = = 82820 (g)
2
Thể tích nước trên 1m
Vn= = = 82820 (cm3) = 0.082820 (m3)
Lượng nước Ich = hnước = = = 0.082820(m) = 82.820 (mm)
Tương tự với các trạng thái thực vật khác.
2.3.Lượng nước đồng ruộng Im
Dựa trên khái niệm độ ẩm tối đa đồng ruộng là độ ẩm tương ứng với trường
hợp đất canh tác được làm bão hòa nước, khi tất cả các mao quản trong đất chứa
đầy nước còn các khoảng trống khác chứa không khí, được biểu thị bằng phần trăm
của trọng lượng đất khô, ta thấy rằng hàm lượng nước ngoài đồng ruộng cũng

chính là lượng nước mao quản treo được giữ lại trong đất tại những khe hở mao
quản do có lực mao quản và sức căng bề mặt. Giá trị lượng nước đồng ruộng cũng
chính bằng giá trị lượng nước trong mao quản của đất đã được xác định trong mục
1.
2.4.Lượng chứa nước IM


IM = Im - Ich (2-7)
2.5.Dung tích chứa nước hữu hiệu Ie
Ie = Im – I
(2-8)
Sau đó ta có thể so sánh các giá trị về lượng chứa nước I M và dung tích chứa

nước hữu hiệu Ie của các trạng thái thực vật khác nhau với trạng thái thực vật có giá
trị các chỉ tiêu nhỏ nhất.
Như vậy ta được kết quả về dung tích chứa nước hữu hiệu của đất tại bảng
2.2.
Bảng 2.2. Dung tích chứa nước hữu hiệu của đất

Trạng
thái
TTV

Trước thời kỳ
mưa

Lượn
g
nước
ở
điểm
khô
héo
(mm)

Lượng
nước Lượng

chứa
đồng
nước
ruộng
IM
(Im,
(mm)
mm)

So
sánh
IM

Dung
tích
chứa
nước
hữu
hiệu
Ie
(mm)

So
sánh

Ie

Mđk (g)

Mn
(trước
mưa)
(g)

Mn (cây
héo) (g)

Độ ẩm
đất
(%)

Lượng
nước I

IA

7.37

86.83

82.82

196.74

113.91

1.00

109.91

1.02

1178100

86826.0

82820.4

IB

7.71

84.99

68.01

195.09

127.08

1.12

110.10

1.02

1102300

84987.3

68011.9

IIA

8.38

114.64

83.31

236.39

153.08

1.34

121.75

1.13

1368000

114638.4

83311.2

IIB

9.17

148.82

98.51

276.66

178.15

1.56

127.84

1.19

1622880

148818.1

98508.8

IIIA1

8.73

117.52

86.15

225.44

139.28

1.22

107.92

1.00

1346160

117519.8

86154.2

IIIA2

10.08

159.31

92.30

284.38

192.08

1.69

125.07

1.16

1580500

159314.4

92301.2

IIIB

10.38

180.70

99.05

351.15

252.10

2.21

170.46

1.58

1740800

180695.0

99051.5

8.85

120.63

87.23

239.14

151.90

1.33

118.51

1.10

1363000

120625.5

87232.0

8.75
8.73

113.95
122.36

82.69

99.93

221.73
242.59

139.04
142.66

1.22
1.25

107.79

120.23

1.00
1.12

1302260
1401600

113947.8
122359.7

82693.5

99934.1

Keo
LT
KTT
Luồng

(mm)

Bảng 2.2 cho thấy dung tích chứa nước hữu hiệu của đất có sự chênh lệch
tương đối lớn giữa các trạng thái thực vật. Dung tích chứa nước hữu hiệu cao nhất
ở trạng thái rừng IIIB (Ie = 170.46 mm), và thấp nhất ở các trạng thái đất chưa có

rừng IA (Ie = 109.9 mm), IB (Ie = 110.10 mm), rừng trồng keo tai tượng (I e = 107.79


mm) ,trạng thái IIIA1 (Ie = 107.79 mm). Giá trị dung tích chứa nước hữu hiệu cao
nhất gấp 1.58 lần giá trị thấp nhất.
So sánh về lượng chứa nước IM, giá trị này cao nhất ở trạng thái rừng III B (IM
= 252.10 mm) và thấp nhất ở trạng thái rừng I A (IM = 113.91 mm). Lượng chênh
lệch giữa giá trị cao nhất và giá trị thấp nhất lớn. Giá trị cao nhất cao gấp 2.21 lần
giá trị thấp nhất.
Như vậy, nhìn chung, giá trị dung tích trữ nước hữu hiệu và giá trị lượng nước
chứa đều cao nhất ở trạng thái rừng tự nhiên III B, và thấp dần khi trữ lượng và cấu
trúc rừng đơn giản hơn. So sánh giữa rừng tự nhiên và rừng trồng, các giá trị này ở

rừng trồng đều thấp hơn ngay cả khi so với trạng thái rừng II A , IIB là trạng thái
rừng thứ sinh phục hồi. Điều này một lần nữa là minh chứng cho vai trò của cấu
trúc lớp phủ thực vật trong việc giữ nước, điều tiết nước, chống xói mòn.
III. KẾT LUẬN.
Qua những số liệu đã phân tích, ta thấy rằng các chỉ tiêu tính toán được bao
gồm: lượng nước giữ tiềm tàng của đất và dung tích chứa nước hữu hiệu của đất
đều có sự chênh lệch lớn giữa các trạng thái rừng khác nhau,giữa rừng tự nhiên và
rừng trồng. lượng chênh lệch giữa giá trị cao nhất là lớn nhất của các chỉ tiêu dao
động từ 1.58 đến 2.21 lần. Các chỉ tiêu này đều có giá trị cao nhất ở trạng thái rừng
IIIB và thấp dần khi trữ lượng và cấu trúc rừng đơn giản hơn, thấp nhất ở trạng thái
IA. Các chỉ tiêu đánh giá khả năng giữ nước này ở rừng tự nhiên cao hơn ở rừng
trồng.

Qua đó cho thấy được vai trò quan trọng của cấu trúc của lớp phủ thực vật với
khả năng giữ nước của đất cũng như hiệu quả môi trường, điều tiết nước ở lưu vực
của rừng tự nhiên, đặc biệt là rừng trạng thái IIIB là trạng thái rừng có trữ lượng lớn
và cấu trúc rừng vốn có ít thay đổi.


Bài tập 2:
QUÁ TRÌNH GIA TĂNG SỐ LƯỢNG QUẦN THỂ, QUẦN XÃ THỰC VẬT
RỪNG
Trên khía cạnh ý nghĩa, sinh thái học là môn khoa học nhằm giải quyết các
vấn đề sử dụng các nguồn tài nguyên, là cơ sở lý luận cho mọi hoạt động, tác động
vào tự nhiên có tính đến các quy luật của quá trình tự nhiên. Nhờ đó, có thể tránh

được những xung đột gay gắt giữa con người và tự nhiên, giữa lợi ích kinh tế, xã
hội, môi trường. Nghiên cứu về quá trình tăng số lượng quần thể, quần xã là một
nội dung quan trọng trong sinh thái học quần thể, quần xã thực vật rừng. Xác định
được quá trình điều hòa số lượng sinh vật có thể góp phần cho việc xác định
phương pháp, mức độ khai thác, sử dụng, bảo vệ sao cho phù hợp. Nghiên cứu về
quá trình tăng số lượng quần thể, quần xã thực vật rừng có nhiều ý nghĩa không chỉ
về mặt lý thuyết mà còn rất quan trọng cả về mặt thực tiễn.
Với ý nghĩa nêu trên, tôi thực hiện tiểu luận làm rõ một số vấn đề xung quanh
quá trình tăng số lượng quần thể, quần xã. Nội dung tìm hiểu bao gồm các dạng gia
tăng số lượng cá thể của quần thể, một vài đặc điểm xung quanh sự gia tăng số
lượng quần xã thực vật rừng. Thêm vào đó, do mối liên hệ chặt chẽ giữa quá trình
tăng và quá trình giảm số lượng của quần thể thực vật rừng, bài tiểu luận đóng góp

một vài phác họa về sự biến động số lượng quần thể cũng như cơ chế điều chỉnh số
lượng quần thể thực vật rừng để có thể làm rõ sự gia tăng số lượng xung quanh
trạng thái cân bằng.
1. Một số khái niệm liên quan
Quần xã: Tập hợp các quần thể của các loài khác nhau, giữa chúng có mối
quan hệ tác động qua lại lẫn nhau trong một vùng lãnh thổ nhất định- được gọi
-

là nơi ở, nơi mọc,hoặc điều kiện nơi mọc [1].
Quần thể: là một nhóm cá thể riêng biệt của một loài sống trong một khoảng
không gian xác định, có những đặc điểm sinh thái đặc trưng của cả nhóm, chứ

không phải của từng cá thể riêng biệt [1].
2. Quá trình tăng số lượng quần thể thực vật rừng.


2.1 Những chỉ số cơ bản xác định quá trình tăng số lượng quần thể và các
dạng gia tăng số lượng cá thể của quần thể thực vật rừng.
Sự tăng trưởng số lượng của quần thể liên quan chặt chẽ với 3 chỉ số cơ bản:
- Mức sinh sản
- Mức tử vong
- Sự phân bố các nhóm tuổi của quần thể.
Mỗi chỉ số có một ý nghĩa và giá trị riêng, song nếu biệt lập chúng, ta không
thể thảo luận được về sự tăng trưởng số lượng của quần thể.

Sự tăng trưởng, trước hết phụ thuộc vào tốc độ sinh sản và tử vong, trong mối
liên quan:
r=b–d
Trong đó:
 r là hệ số (tốc độ) tăng trưởng riêng tức thời của quần thể bị phân lập
(không có di cư và nhập cư), tức là số lượng gia tăng trên đơn vị thời gian.
 b và d lần lượt là các giá trị số lượng cá thể sinh ra và chết đi trên một đơn
vị thời gian.
Nếu r > 0, quần thể phát triển số lượng
r = 0, quần thể ổn định về số lượng
r < 0, quần thể suy giảm số lượng
Từ tốc độ tăng trưởng riêng và tốc độ tử vong riêng, ta cũng có mối quan hệ:

=r

(1.1)

Nếu và vô cùng bé, ta có mối liên hệ”
= r hay

= r.N

Lấy tích phân cơ bản 2 vế của phương trình ta có:
Nt = N0. er.t

(1.2)
(1.3)

Phương trình (1.2),(1.3) là phương trình hàm mũ với dạng đường cong chữ J,
thể hiện sự tăng trưởng số lượng của quần thể áp dụng trong điều kiện không có sự
giới hạn các yếu tố môi trường gồm không gian nơi ở và chất dinh dưỡng. Khi đó,
do không có yếu tố giới hạn nên kích thước quần thể sẽ gia tăng liên tục. Tốc độ
tăng số lượng của quần thể trong điều kiện môi trường không bị giới hạn (r) phụ
thuộc vào thành phần tuổi và tốc độ tăng trưởng riêng được tạo ra bởi các nhóm


tuổi khác nhau của quần thể tham gia vào sinh sản. Do đó, chỉ số về tốc độ tăng

trưởng đối với ngay một loài cũng có thể khác nhau phụ thuộc cấu trúc của quần
thể. Chỉ khi sự phân bố của các nhóm tuổi trong quần thể được xác lập một cách ổn
định vững chắc thì tốc độ tăng trưởng riêng mới ổn định và được gọi là “tốc độ
tăng trưởng tự nhiên nội tại” của loài, ký hiệu là rmax (Chapman, 1928) [2].
Trong thực tế, số lượng bất kỳ quần thể nào cũng không thể tăng lên vô hạn
theo hàm số mũ. Ngược lại, sự gia tăng số lượng quần thể theo dạng hàm mũ chỉ
kéo dài một thời gian nhất định. Sau đó, do những giới hạn về không gian nơi ở,
nguồn thức ăn, các quan hệ cạnh tranh, dịch bệnh và tiềm năng sinh học của loài,
nên kích thước quần thể sẽ gia tăng chậm dần và đạt đến một giới hạn nhất định.
Nói cách khác, sự tăng số lượng của quần thể luôn chịu sự chống đối của môi
trường ( các yếu tố vô sinh và hữu sinh). Số lượng càng tăng, sức chống đối càng
mạnh. Dạng đường cong tăng trưởng này được Verhuslt (1854) mô tả bằng đường

cong Sigmoid ( hay đường cong tăng trưởng theo kiểu chữ S) [2]. Đường cong chữ
S thể hiện sự tăng trưởng số lượng của quần thể áp dụng trong điều kiện có sự
chống đối của môi trường.

N
Mức độ chống đối của môi trường
K
rN

t

Hình 1.1. Các dạng đường cong tăng trưởng của quần thể (tăng theo hàm mũ

có dạng chữ J và tăng theo hàm logic có dạng sigmoit)

Tăng trưởng theo kiểu chữ S có thể biểu thị theo phương trình:


Trong đó:
 là chỉ số gia tăng số lượng các thể của quần thể theo thời gian.
 N là số lượng cá thể của quần thể tại thời điểm t
 K là số lượng cá thể cực đại của quần thể trong một môi trường nhất
định hay mật độ giới hạn trên của tăng trưởng kiểu chữ S.
 là hệ số điều chỉnh biểu thị mức độ đối kháng của môi trường
Trên đường cong hình chữ S có thể nhận thấy số lượng tăng theo bốn pha:

- Pha 1: Pha tăng dương (có gia tốc)
- Pha 2: Pha có số lượng tăng rất nhanh (hay tăng logarit ) để đạt được tốc độ cực đại
tại điểm uốn. Qua điểm uốn tới pha 3.
- Pha 3: Pha tăng âm ( gia tốc giảm).
- Pha 4: Pha tiệm cận (b - d = r tiến dần đến 0). Số lượng quần thể đạt được tối đa và
ổn định ở mức cân bằng với “ khả năng chịu đựng” của môi trường.
Tuy nhiên, đường cong tăng trưởng thực tế về số lượng của quần thể thường
không trùng khớp một cách chặt chẽ với đường cong lý thuyết mà có sự dao động
xung quanh mức đối kháng của môi trường. Điều này có thể hiểu, trong nhiều
trường hợp N > K hoặc N < K. Khi N< K thì hệ số điều chỉnh âm, âm, mật độ
quần thể có khuynh hướng giảm cho đến K hoặc nhỏ hơn K. Như vậy, hệ số điều
chỉnh tạo ra sự kiểm soát thuận nghịch đối với sự tăng, giảm của số lượng quần thể

và duy trì mật độ quần thể gắn với trạng thái bền vững.
Theo E.P. Odum (1983), sự tăng trưởng của nhiều quần thể vi sinh vật, thực
vật và động vật trong điều kiện thí nghiệm cũng nhưng trong điều kiện tự nhiên đều
có thể được mô tả bằng đường cong sigmoit, bởi vì trong tiến trình gia tăng số
lượng của quần thể thì kéo theo nó là sự gia tăng của mức đối kháng (tác động âm)
của môi trường, trước tiên là sự gia tăng mật độ của chính quần thể. R.G. Wiegert
(1974) cũng chỉ ra rằng, đường cong logic thể hiện sự tăng trưởng có giới hạn, do
các hiệu suất giới hạn, cả không gian và cả nguồn sống, gây ảnh hưởng ngay từ đầu
lên tăng trưởng số lượng, nghĩa là khi mật độ quần thể thấp nhất, số lượng của nó
tăng lên rất nhanh, sau đó chậm lại dần [2].

Trên hình 1.1, đường cong logic phản ánh sự tăng trưởng chậm nhất, đường
cong hàm mũ phản ánh sự tăng trưởng nhanh nhất, còn đại bộ phận các quần thể có
kiểu tăng trưởng số lượng nằm giữa hai dạng trên.
2.2.Ý nghĩa của việc nghiên cứu các dạng tăng trưởng của số lượng quần thể
Trên hình 1.1 ta thấy tốc độ cực đại của sự tăng trưởng đạt được tại điểm uốn
(K/2) mà không phải tại thời điểm quần thể đạt số lượng cao khi bước vào thế ổn
định. Mật độ quần thể tại nơi xuất hiện điểm uốn có ý nghĩa lớn đối với việc quản
lý việc khai thác các nguồn tài nguyên từ thực vật. Nếu khai thác làm giảm mật độ
quần thể thực vật rừng đến điểm “ sản lượng ổn định cực đại” , kết hợp thêm các
điều kiện về trữ lượng khai thác cho phép và mức độ khép tán đối với từng loại
rừng,mục đích sử dụng… thì việc khai thác không đáng lo ngại về tính bền vững,
song nếu khai thác quá mức, tức là mật độ quần thể giảm quá thấp so với điểm “sản

lượng ổn định cực đại” thì khả năng phục hồi số lượng quần thể trở nên rất khó
khăn. Quần thể thực vật rừng sẽ rơi vào trạng thái suy kiệt.
3. Tính biến động của quần thể và cơ chế điều chỉnh số lượng cá thế của quần
thể thực vật rừng.
III.1.
Tính biến động của quần thể thực vật.
Khi quần thể thực vật rừng gia tăng về số lượng đạt đến mức tốc độ tăng
trưởng r tiến đến số “0” một cách ổn điịnh thì số lượng quần thể có khuynh hướng
dao động xung quanh giá trị cân bằng.
Nguyên nhân của dao động thường là các biến đổi của điều kiện môi trường
theo chu kỳ( ngày đêm, mùa, một số năm…) hoặc không theo chu kỳ.
Người ta phân biệt hai kiểu biến động số lượng quần thể thực vật rừng: biến

động theo chu kỳ và biến động không theo chu kỳ.
Trong các biến động theo chu kỳ của quần thể thực vật rừng thường bao gồm
sự gia tăng số lượng của quần thể theo chu kỳ.
Ví dụ: ở loài dầu rái sau 4-5 năm lại có một năm sai quả. Hoặc số lượng quần
thể của thực vật một năm thường phát triển rất nhanh vào mùa xuân và hè, còn khi
thời tiết lạnh thì chúng bắt đầu dừng lại.


Những biến động theo chu kỳ không chỉ chịu ảnh hưởng của các biến đổi theo
chu kỳ của khí hậu mà còn được ấn định bởi các tương tác giữa các loài trong quần
xã và hoạt động của con người [3]. Ví dụ như quần thể loài chịu bóng dưới tán rừng
có thể được gia tăng về số lượng khi có sự tỉa thưa quần thể cây ưa sáng của con

người theo chu kỳ.
Sự biến động của quần thể không theo chu kỳ thường có liên hệ với những
biến đổi bất thường của môi trường (Ví dụ: cháy rừng do bất cẩn của con người,
xây dựng hồ nước…)
III.2.
Cơ chế điều chỉnh số lượng cá thế của quần thể thực vật rừng.
Tuy chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường dẫn đến trạng thái dao động
song nhiều quần thể sinh vật mà đặc biệt là quần thể thực vật rừng không chỉ chịu
ảnh hưởng một cách bị động bởi các biến cố môi trường mà còn cải tảo môi trường
theo hướng có lợi cho mình.Các quần thể hay các đơn vị tổ chức cao hơn như quần
xã, hệ sinh thái đều có các cơ chế riêng để duy trì trạng thái cân bằng về số lượng
của mình với sức chịu đựng của môi trường.

Trong quá trình nghiên cứu cơ chế điều chỉnh số lượng của quần thể cần ghép
quần thể vào cả hệ thống quần xã, hệ sinh thái để có đủ cơ sở để hiểu các cơ chế
điều chỉnh số lượng.
Trong tự nhiên,có hai nhóm yếu tố chính chi phối số lượng cá thể của quần
thể: nhóm yếu tố “ không phụ thuộc vào mật độ” và nhóm yếu tố “ phụ thuộc vào
mật độ”.
Nhóm yếu tố đầu được hiểu là khi mật độ quần thể biến đổi mà tác động của
yếu tố đó vẫn duy trì ở mức ổn định. Nhóm thứ hai được hiểu là ảnh hưởng của
chúng thường gia tăng hoặc giảm đi theo mức độ tiệm cận của N với K.
Các nhóm yếu tố này là cơ chế chủ yếu kìm hãm sự gia tăng về số lượng của
quần thể khi có nguy cơ dư thừa dân số và xác lập trạng thái cân bằng bền vững.
E.D. Odum (1983), đã chỉ ra sự tác động của yếu tố khí hậu ( nhưng hoàn toàn

không thường xuyên) thường không phụ thuộc vào mật độ, ngược lại, sự tác động
của các yếu tố sinh học (thức ăn, bệnh tật…) thường (không phải là luôn luôn) là
yếu tố phụ thuộc mật độ [2].


Cơ chế tổng quát điều chỉnh số lượng của quần thể chính là mối quan hệ nội
tại được hình thành ngay trong các cá thể cấu trúc nên quần thể và trong mối quan
hệ của các quần thể sống trong quần xã và hệ sinh thái [2].
Các quần thể sinh vật tiến hóa theo hướng tạo ra mật độ quần thể thấp hơn sức
chứa của môi trường ( khả năng cung cấp của lập địa). Đối với quần thể cây gỗ, sự
cạnh tranh giữa các cá thể chính là yếu tố quyết định kích thước cây gỗ và số lượng
cây gỗ. Một đám đông cá thể trong quần thục cạnh tranh với nhau sẽ dẫn đến nhiều

cá thể bị chết, hậu quả chung là giảm số lượng chung của quần thể, nhưng lại làm
tăng kích thước cá thể sống sót. Vì thế, theo thời gian, giữa số lượng cây và kích
thước cây trung bình tồn tại một mối quan hệ chặt chẽ. Mối quan hệ này phản ánh
như là quy luật tỉa thưa tự nhiên của quần thụ. Khi nghiên cứu quy luật tỉa thưa
quần thụ, nhiều tác giả (Harper và McNaughton, 1962; Yoda et al,1963) đưa ra quy
tắc tự tỉa thưa sau: ở những quần thụ khép tán hoàn toàn, nếu ta lấy logarit tổng
khối lượng của cây bình quân và logarit số cây trên đơn vị diện tích thì ta sẽ nhận
được một đường thẳng có độ dốc bằng -3/2 [3].
Cơ sở khoa học của quy tắc này là ở chỗ bất kỳ một lập địa nào cũng có khả
năng mang một sinh khối cây lớn nhất. Khi khối lượng của quần thể thực vật tiếp
cận đến giới hạn sinh khối lớn nhất thì tăng trưởng của cây cá lẻ chỉ tiếp tục xảy ra
nếu số cây giảm [3].

Quy luật này là cơ sở cho các chỉ dẫn về mật độ trồng rừng và chế độ tỉa thưa
quần thụ nhằn đạt tới kích thước cây cho sản lượng nhất định trước khi có sự cạnh
tranh xảy ra làm ảnh hưởng đến tăng trưởng của cây cá thể.
4. Quá trình tăng số lượng của quần xã thực vật rừng:
Sự gia tăng số lượng quần xã theo thời gian có thể được chia ra là các biến
động theo mùa và các biến động theo năm.
Theo các mùa, thành phần cây gỗ ít thay đổi, trừ lúc chúng đang sống ở giai
đoạn cây mầm, cây mạ và cây con. Ngược lại, vào một thời gian nhất định trong
năm các loài cây hòa thảo có thể biến mất, sau đó khi có thời tiết thuân lợi thì


chúng lại xuất hiện và có sự gia tăng về số lượng theo chu kỳ, phụ thuộc vào đặc

tính nhóm loài và khí hậu.
Theo năm, tương ứng với các thay đổi của điều kiện môi trường sống cũng
xảy ra sự dao động về số lượng của quần xã. Vào những năm không thuận lợi cho
quần xã thực vật như năm khô hạn, các cá thể có thể chuyển vào trạng thái sinh
trưởng kém, tỷ lệ cá thể tử vong tăng lên. Ngược lại, khi điều kiện thuận lợi thì sự
sinh trưởng cũng như số lượng cá thể, số lượng loài trong quần xã lại tăng lên với
nhịp độ nhanh. Quá trình gia tăng số lượng, hay giảm số lượng này liên quan đến
sự biến đổi tương đồng giữa các hoạt động sống và môi trường. Có thể thấy rằng số
lượng, mật độ cá thể, loài trong quần xã là một hàm số của nhiều yếu tố môi trường
thường xuyên thay đổi.
Tuy nhiên, nhìn chung, bản chất tiến hóa của các quần xã là khuynh hướng đạt
đến sự đa dạng về loài, về cấu trúc, về gen và các mối quan hệ giữa các loài. Theo

nguyên lý này, trải qua quá trình tiến hóa lâu dài,các quần xã sinh vật đã chọn lọc
được hoàn cảnh sinh thái cho chúng. Điều đó xác định tính ổn định của quần xã
trong khi có sự biến động đồng thời của nhiều nhân tố.
Giữa thành phần loài và số lượng cá thể của mối loài sống trong quần xã có
những mối quan hệ xác định. Ở những quần xã đang suy thoái có số lượng loài
giảm, số lượng cá thể của các loài tăng, tính ưu thế cao dần, quan hệ sinh học giữa
các loài bớt căng thẳng, phù hợp với sức chứa của môi trường. Sự giàu có về loài,
sự gia tăng về số lượng cá thể được quyết định và được điều phối bởi hàng loạt các
yếu tố môi trường, đặc biệt là môi trường hữu sinh (thức ăn, vật dữ, con mồi, cạnh
tranh…)[2].

5. Kết luận
Sự gia tăng số lượng của quần thể thực vật rừng được thể hiện theo hai dạng
đường cong chính: dạng đường cong chữ J thể hiện kích thước quần thể sẽ gia tăng
liên tục áp dụng trong điều kiện không có sự giới hạn các yếu tố môi trường và
dạng đường cong hình chữ S thể hiện số lượng cá thể của quần thể có sự gia tăng
khác nhau theo từng pha phát triển. Sự tăng số lượng theo dạng đường cong hình
chữ S (sigmoit) nhấn mạnh tới giới hạn tối đa của số lượng ở đấy quần thể đạt trạng
thái cân bằng khi có mức chống đối của môi trường. Sự gia tăng số lượng theo thực
tế không hoàn toàn trùng khớp với đường cong tăng số lượng lý thuyết mà thường
có những dao động xung quanh mức đối kháng của môi trường.
Khi đạt tới trạng thái cân bằng về số lượng, quần thể thực vật rừng vẫn có sự
gia tăng số lượng quần thể tuy nhiên những biến động này luôn được điều chỉnh

thông qua các cơ chế riêng nhằm hướng tới trạng thái bền vững của quần thể thực
vật rừng.
Nghiên cứu quá trình gia tăng số lượng của quần thể có ý nghĩa quan trọng đối
với các nhà lâm sinh trong việc xác định thời điểm, lượng tỉa thưa, khai thác.
Quá trình gia tăng hay sụt giảm số lượng trong quần xã thực vật rừng xảy ra
theo mùa và theo năm. Tuy vậy, đối với quần xã thực vật, đặc biệt là thành phần
cây gỗ, do trải qua quá trình tiến hóa lâu dài,các quần xã này đã chọn lọc được
hoàn cảnh sinh thái cho chúng nên chúng dần xác định được tính ổn định của quần
xã trong khi có sự biến động đồng thời của nhiều nhân tố.


Tài liệu tham khảo

1. Hoàng Kim Ngũ, Phùng Ngọc Lan, 2005- Sinh thái rừng, Đại học Lâm nghiệp.
2. Vũ Trung Tạng, 2008- Cơ sở sinh thái học, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.
3. Nguyễn Văn Thêm, 2002- Sinh thái rừng, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.