Mô tả và cho biết đặc trưng của thực vật chỉ thị nhân tố môi trường bất lợi

KHÁI NIỆM- Chỉ thị sinh học Bioindicator: nghiên cứu một loài hoặc một sinh vật dùng để định mức chất lượng hoặc sự biến đổi của môi trường - Loài chỉ thị Indicator Species + Là các loà

I KHÁI NIỆM

- Chỉ thị sinh học( Bioindicator): nghiên cứu một loài hoặc một sinh

vật dùng để định mức chất lượng hoặc sự biến đổi của môi trường

- Loài chỉ thị( Indicator Species)

+ Là các loài mẫn cảm với điều kiện sinh lí sinh hóa, nghĩa là chúnghoặc hiện diện hoặc thay đổi số lượng cá thể các loài chỉ thị do môitrường bị ô nhiễm hay môi trường sống bị xáo trộn

+ Cũng như từng cá thể, loài phản ứng như là vật chỉ thị môi trường,một nhóm cây, cũng là vật chỉ thị cho một số môi trường nào đó.Đặc tính của các nhóm thực vật phát triển trên đất secpentine cónồng độ canxi thấp và magiê cao trong môi trường là một ví dụ điểnhình của nhóm cây chỉ thị môi trường Tại Bắc Mỹ ở đất secpentine

thường chỉ có các nhóm cây phát triển rời rạc và lùn là Quercus durata và Cupressus sargentii Một số loài cây không thể chống

chịu được sự xáo trộn của môi trường và có thể là các cây chỉ thị

cho tuổi của rừng cây

- Cây chỉ thị( Indicator Plant):Là những cây dùng để nhận biết mức

độ môi trường Những cây này có đặc tính sinh học thích nghi caovới điều kiện môi trường đặc biệt hoặc dễ bị chết, bị ảnh hưởng.Ngoài ra còn có động vật chỉ thị( Indicator Animals)

- Chỉ thị môi trường ( Environmental Indicator): là 1 hoặc tập hợp

các thông số môi trường( hóa, lý, sinh vật) chỉ ra đặc trưng nào đócủa MT

+ Thực tế, MT chứa vô số các thông số hóa, lý, sinh học khôngthể xác định hết tất cả các thông số dựa vào 1/1 số thông số chínhcó giá trị chỉ thị

+ Sự biến động, hiện diện một số thông số xác định được đặcđiểm của thành phần môi trường: tác nhân đó được gọi là chỉ thịmôi trường

- Chỉ thị sinh thái môi trường( Environmental Elogical Indicator):

nghiên cứu về các khoa học lấy sinh vật làm chỉ thị cho tình trạng,mức độ trong lành hay ô nhiễm, thích hợp hay không đối với sinhvật của môi trường sinh thái

- Chỉ thị hình thái và mô (Morphological and Histological indicators)

Các số liệu về sự có mặt vắng mặt và độ phong phú các loài khôngchỉ là các thông sô đo được thừa nhận khi sử dụng các chỉ thị sinhhọc Đối với thực vật, điều đó gồm cả tốc độ sinh trưởng tương đối,tuyệt đối, trọng lượng tươi- khô, rễ- mầm, tỷ lệ lá/ trọng lượng, chỉsố diện tích lá và nhiều tính chất hình thái khác.

II ĐẶC TRƯNG CỦA THỰC VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG.

1 Chỉ thị sinh học ở môi trường đất

1.1 Thực vật chỉ thị thiếu thừa chất dinh dưỡng trong đất.

- Thực vật đòi hỏi những chất dinh dưỡng cần thiết cho sinh trưởng

và đảm bảo các chức năng bình thường khác Ngưỡng đủ các chấtdinh dưỡng được xem là ngưỡng các chất dinh dưỡng cần thiết đểđáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và sinh trưởng mạnh nhất của thực vật.Các chất dinh dưỡng nằm ngoài ngưỡng đủ của thực vật gây hiệntượng thiếu hoặc thừa dinh dưỡng điều tác động đến thực vật

- Sự thiếu hụt dinh dưỡng xảy ra khi một chất dinh dưỡng cần thiếtkhông đủ về số lượng cho sinh trưởng thực vật Sự dư thừa gây ngộđộc xảy ra khi chất dinh dưỡng quá nhiều so với yêu cầu của thựcvật làm giảm sinh trưởng và chất lượng cây trồng Thông thường có

3 công cụ để chuẩn đoán thiếu hoặc thừa gây ngộ độc dinh dưỡng:

 Phân tích đất

 Phân tích thực vật

 Quan sát các dấu hiệu bằng mắt ngoài thực địa

1.1.1 Chuẩn đoán thiếu dinh dưỡng bằng thực vật chỉ thị:

* Những dấu hiệu thiếu dinh dưỡng thông thường:

Bước đầu tiên chuẩn đoán thiếu dinh dưỡng là bằng việc mô tả cácdấu hiêu đó như thế nào Mỗi dấu hiệu điều liên quan đến một số chứcnăng của chất dinh dưỡng trong thực vật Có thể gộp nhóm những dấuhiệu thiếu hụt chất dinh dưỡng vào 5 thể loại

1 Sinh trưởng cọc còi

2 Bệnh vàng lá

3 Bệnh vàng giữa găng lá

4 Hoại tử

*Nguyên nhân, dấu hiệu và ngưỡng thiếu hụt các nguyên tố vi

lượng ở thực vâ

Sự còi cọc là dấu hiệu thông thường cho sự thiếu nhiều chất dinhdưỡng để đảm bảo các chức năng khác của chúng trong thực vật

1.1.1 Dấu hiệu thiếu các chất dinh dưỡng ở thực vật

+ Nhóm đa lượng: Đây là nhóm các chất dinh dưỡng thiết yếu mà

cây trồng cần nhiều bao gồm: đạm (N), lân (P), kali (K)

+ Nhóm trung lượng: Đây là các chất dinh dưỡng khoáng thiết yếu

mà cây trồng cần ở mức trung bình bao gồm: lưu huỳnh (S), canxi(Ca), magiê(Mg)

+ Nhóm vi lượng: Đây là các chất dinh dưỡng khoáng thiết yếu mà

cây trồng cần với số lượng ít, bao gồm các nguyên tố: kẽm (Zn), sắt(Fe), đồng (Cu), mangan (Mn), bo (B), molypđen (Mo), Clo (Cl)

a Nitơ (N): Nitơ có mặt trong rất nhiều hợp chất hữu cơ quan

trọng, có vai trò quyết định trong quá trình trao đổi chất và nănglượng cũng như các hoạt động sinh lý của cây

- Khi thiếu N, cây sinh trưởng phát triển kém, diệp lục không hìnhthành, lá chuyển màu vàng, đẻ nhánh và phân cành kém, hoạt độngquang hợp và tích lũy giảm sút nghiêm trọng, dẫn tới suy giảm năngsuất.

- Thừa N sẽ làm cây sinh trưởng quá mạnh, do thân lá tăng trưởngnhanh mà mô cơ giới kém hình thành nên cây rất yếu, dễ lốp đổ, dễ

bị sâu bệnh tấn công Ngoài ra sự dư thừa N trong sảnphẩm cây trồng (đặc biệt là rau xanh) còn gây tác hại lớn tới sứckhỏe con người Nếu N dư thừa ở dạng NO2- thì khi vào dạ dày,chúng sẽ vào ruột non và mạch máu, sẽ chuyển hemoglobin (củamáu) thành dạng met-hemoglobin, làm mất khả năng vận chuyểnoxy của tế bào Còn nếu ở dạng NO2- chúng sẽ kết hợp với axitamin thứ cấp tạo thành chất Nitrosamine - là một chất gây ung thưrất mạnh

b Photpho (P): Photpho cần cho tất cả các loại cây trồng nhưng rõ

rệt nhất là với cây họ đậu vì ngoài khả năng tham gia trực tiếp vàocác quá trình sống của cây, chúng còn thúc đẩy khả năng cố địnhđạm của vi sinh vật cộng sinh

- Khi thiếu P, lá cây ban đầu có màu xanh đậm, sau chuyển màuvàng, hiện tượng này bắt đầu từ các lá phía dưới trước, và từ mép lávào trong Cây lúa thiếu P làm lá nhỏ, hẹp, đẻ nhánh ít, trỗ bôngchậm, chín kéo dài, nhiều hạt xanh, hạt lép Cây ngô thiếu P sinhtrưởng chậm, lá có màu lục rồi chuyển màu huyết dụ

- Thừa P không có biểu hiện gây hại như thừa N vì P thuộc loạinguyên tố linh động, nó có khả năng vận chuyển từ cơ quan giàsang cơ quan còn non

c Kali (K): Kali cần thiết cho mọi loại cây trồng, nhưng quan trọng

nhất đối với nhóm cây chứa nhiều đường hay tinh bột như lúa, ngô,mía, khoai tây Bón K sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng N và P

- Biểu hiện rất rõ khi thiếu K là lá hẹp, ngắn, xuất hiện các chấm đỏ,lá dễ héo rũ và khô Cây lúa thiếu K sinh trưởng kém, trỗ sớm, chínsớm, nhiều hạt lép lửng, mép lá về phía đỉnh biến vàng Ngô thiếu Klàm đốt ngắn, mép lá nhạt dần sau chuyển màu huyết dụ, lá có gợnsóng Điều đặc biệt là K có vai trò quan trọng trong việc tạo lập tínhchống chịu của cây trồng với điều kiện bất thuận (hạn, rét) cũng nhưtính kháng sâu bệnh, vì vậy nếu thiếu K sẽ làm những chức năngnày suy giảm đi

d Lưu huỳnh (S): Lưu huỳnh tham gia trong thành phần protein,

axit amin, vitamin, có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi

- Biểu hiện đặc chưng khi cây thiếu S cũng có hiện tượng vàng lánhư khi thiếu N, tuy nhiên khác với thiếu N là hiện tượng vàng láxuất hiện ở các lá non trước các lá trưởng thành và lá già.Khi cây thiếu S, gân lá chuyển vàng trong khi phần thịt lá vẫn cònxanh, sau đó mới chuyển vàng Kèm theo những tổn thương trướchết ở phần ngọn và lá non, cộng với sự xuất hiện các vết chấm đỏtrên lá do mô tế bào chết.

e Canxi (Ca): Canxi có vai trò quan trọng trong việc hình thành tế

bào, hình thành các mô cơ quan của cây Chúng có ý nghĩa quantrọng trong việc trung hòa độ chua của đất cũng như việc khử độc

do sự có mặt của các cation (Na+, Al3+ ) trong nguyên sinh chấtcủa tế bào Cùng với P, Ca là nguyên tố hàng đầu để tăng năng suất

và chất lượng cây họ đậu

- Khi thiếu Ca thì đỉnh sinh trưởng và chóp rễ bị ảnh hưởng nghiêmtrọng do các mô phân sinh ngừng phân chia, sinh trưởng bị ức

chế Triệu chứng đặc trưng của cây thiếu Ca là các lá mới ra bị dịdạng, chóp lá uốn câu, rễ kém phát triển, ngắn, hóa nhầy và chết Ca

là chất không di động trong cây nên biểu hiện thiếu Ca thường thểhiện ở các lá non trước

f Magiê (Mg): Magiê là thành phần quan trọng của phân tử diệp

lục nên nó quyết định hoạt động quang hợp của cây Đây cũng làchất hoạt hóa của nhiều enzym rất quan trọng đối với quá trình hôhấp và trao đổi chất của cây Mg rất cần đối với các cây ngắn ngàynhư lúa, ngô, đậu, khoai tây Mg sẽ làm tăng hàm lượng tinh bộttrong sản phẩm

Thiếu Mg làm chậm quá trình ra hoa, cây thường bị vàng lá

do thiếu diệp lục Triệu chứng điển hình là các gân lá còn xanhtrong khi phần thịt lá đã biến vàng Xuất hiện các mô hoại tử thườngtừ các lá phía dưới, lá trưởng thành lên lá non, vì Mg là nguyên tốlinh động, cây có thể dùng lại từ các lá già

g Sắt (Fe): Vai trò quan trọng nhất của sắt là hoạt hóa các enzym

của quá trình quang hợp và hô hấp Nó không tham gia vào thànhphần diệp lục nhưng có ảnh hưởng quyết định tới sự tổng hợp diệplục trong cây Hàm lượng sắt trong lá cây có quan hệ mật thiết đếnhàm lượng diệp lục trong chúng

- Sự thiếu hụt Fe thường xảy ra trên nền đất có đá vôi.Lá cây thiếu sắt sẽ chuyển từ màu xanh sang vàng hay trắng ở phầnthịt lá, trong khi gân lá vẫn còn xanh Triệu chứng thiếu sắt xuấthiện trước hết ở các lá non, sau đến lá già, vì Fe không di động từ lágià về lá non.

h Mangan (Mn): Mn là nguyên tố hoạt hóa rất nhiều enzym của

các quá trình quang hợp, hô hấp và cố định nitơ phân tử

- Triệu chứng điển hình khi cây thiếu Mn là phần gân lá và mạchdẫn biến vàng, nhìn toàn bộ lá có màu xanh sáng, về sau xuất hiệncác đốm vàng ở phần thịt lá và phát triển thành các vết hoại tử trênlá Nếu thiếu nghiêm trọng sẽ gây khô và chếtlá Triệu chứng thiếu Mn có thể biểu hiện ở lá già hay lá non tùytheo từng loại cây

i Đồng (Cu): Đồng là nguyên tố hoạt hóa nhiều enzym của quá

trình tổng hợp protein, axit nucleic và dinh dưỡng nitơ của cây

- Hiện tượng thiếu đồng thường xảy ra trên những vùng đất đầm lây,ruộng lầy thụt Cây trồng thiếu đồng thường hay có hiện tượng chảygôm (rất hay xảy ra ở cây ăn quả), kèm theo các vết hoại tử trên láhay quả Với cây họ hòa thảo, nếu thiếu đồng sẽ làm mất màuxanh ở phần ngọn lá

k Bo (B): B là một trong những nguyên tố vi lượng có hiệu quả

nhất với cây trồng B tác động trực tiếp đến quá trình phân hóa tếbào, trao đổi hocmon, trao đổi N, nước và chất khoáng khác, ảnhhưởng rõ rệt nhất của B là tới mô phân sinh ở đỉnh sinh trưởng vàquá trình phân hóa hoa, thụ phấn, thụ tinh, hình thành quả

- Khi thiếu B thì chồi ngọn bị chết, các chồi bên cũng thui dần, hoakhông hình thành, tỷ lệ đậu quả kém, quả dễ rụng, rễ sinh trưởngkém, lá bị dày lên

l Molypden (Mo): Mo có vai trò rất quan trọng trong việc trao đổi

nitơ, tổng hợp Vitamin C và hình thành lục lạp của cây

- Thiếu Mo sẽ ức chế dinh dưỡng đạm của cây trồng nói chung, đặcbiệt của các cây họ đậu

m Kẽm (Zn): Zn tham gia hoạt hóa khoảng 70 enzym của nhiều

hoạt động sinh lý, sinh hóa của cây

- Thiếu Zn sẽ gây rối loạn trao đổi auxin nên ức chế sinh trưởng,lá cây bị biến dạng, ngắn, nhỏ và xoăn, đốt ngắn và biến dạng

2 Thảm thực vật chỉ thị đất phèn

- Trên vùng đất phèn, căn cứ vào mối quan hệ giữa chế độ nước vàtính đa dạng mà có thể phân chia thực vật thành các kiểu thực vậtnước ngọt và nước lợ

- Đặc biệt, tính đa dạng thực vật ở nước ngọt rất cao Tính đa dạngnày về cấu trúc thảm thực vật phụ thuộc vào các kiểu chế độ nước.

 Đất phèn tiềm tàng (theo phân loại FAO: Proto-Thionic

Fluvisols) là đơn vị đất thuộc nhóm đất phù sa phèn Đất phèntiềm tàng được hình thành trong vùng chịu ảnh hưởngcủa nước có chứa nhiều sulfat Trong điều kiệm yếm khí cùngvới hoạt động của vi sinh vật, sulfat bị khử để tạo thành lưuhuỳnh và chất này sẽ kết hợp với sắt có trong trầm tích để tạothành FeS2

* Thực vật chỉ thị của vùng đất phèn tiềm tàng như:

- Chà là( Phoenis Roxb): mọc ở vùng đất cao, có độ ngập thủy triềucao nhất là 10-20 cm; đặc điểm cây cao 3-5m, đường kính bụi 3-5m,đường kính thân 510cm Rễ ăn dần theo sự phát triển của bụi, nhiềugai

- Ráng dại( Arro stichum aureum L): mọc ở vùng tháp hơn,độ ngậpthủy triều lúc cao nhất là 25-30cm, có khi mọc xen với chà là và cáccây lùm bụi khác

*Thực vật chỉ thị vùng đất phèn nhiều:

- Cây năng ngọt (Eleocharis Dulcis): phát triển tốt nhất ở pH thấp, chỉsống được ở mức độ phèn Al dưới 2.000 ppm, nếu quá ngưỡng này,năng khô héo chỉ còn gốc, củ gầy Năng ngọt phát triển khi đất bịngập nước và có độ ẩm cao, độ ẩm của đất dưới 15% thì năng khósống Nếu nước ngập thường xuyên pH nâng dần lên thì năng pháttriển mạnh, thân lá thành năng ống Năng ngọt có củ màu đen bênngoài, bên trong thắng, dòn, dễ vỡ, sinh sản chủ yếu là vô tính.Trong cây năng tích luỹ rất cao SO4: 0,6% - 0,9 % trọng lượng khô3+ Al có thể lên đến 1.500 - 1.800 ppm Đặc biệt trong rễ tích lũygấp 2 - 3 lần ở thân, lá và có khả năng tích luỹ nhiều

- Sậy (Phragmites kakar): là cây chỉ thị tốt cho đất phèn và rấtcó giá trị trong việc cải tạo và làm nguyên liệu sấy Sậy mọc ở vùngcao hơn so với vùng có nhiều năng và bàng, có độ phèn thấp hơnvùng có năng kim Sậy thuộc loại cỏ đa niên cao có khi đến 3m,trung bình 1,5 - 2,0 m Đường kính thân có thể từ 5 -15mm Sậy rahoa vào tháng 7 - 8 và hạt chính vào tháng 12, hạt rơi xuống gặpđiều kiện thích hợp nảy thành cây con Đó là kiểu sinh sản hữu tính.Ngoài ra, sậy còn sinh sản vô tính bằng thân ngầm, rất mạnh.

*Thực vật chỉ thị đất phèn ít và trung bình

- Năng ngọt: thường phát triển tốt ở pH= a-4,5

3 Thực vật chỉ thị đất mặn:

- Chỉ thị cho đất mặn - Bùn mặn ven biển: Vùng bùn mặn venbiển, đất chưa có nền, độ mặn từ 10 ‰ đến 25 ‰, cửa sôngđược bồi hàng năm, ít gió bão, nhiều phù sa là hệ thực vậtrừng ngập mặn như mắm, bần, đước, già, sú, vẹt, và trên đấtcao hơn, nền ổn định hơn là ráng, chà là, ven rạch là dừanước,ô rô, cóc kèn, mái dầm

- Chỉ thị ô nhiễm dầu: vùng đất bị ô nhiễm dầu, cây cối bịchết rụi, thối rữa nếu là đất ướt, và khô mủn nếu là đất khôhạn Ở đấy, trong đất có thể thấy một số sinh vật tham gia vàoquá trình phân giải dầu và các sản phẩm từ dầu:Cyanobacteria; Methannotropic; Corynebacteria;Mycobacteria; nấm men

4 Thực vật chỉ thị đất cát biển

- Thảm cỏ biển Gồm các thực vật thủy sinh bậc cao(Hydrophytes), nhóm có hoa (Anthophyta) thích nghi sống ngậpnước biển với môi trường độ muối cao, chịu được lực tác động của