Giáo trình Sinh thái học đất: Phần 1

Irong việc chỉ thị điêu kiện sinh thái của môi trường đất; góp phần làm sạch mỏi trường khỏi các nhiễm hẩn chất thãi dán sinh, công nghiệp, trong việc.. 13.[r]

NLN.003616

P G S T S VŨ Q U A N G M Ạ NH

(ĐẤ<T

Ảnh bìa ỉ: Cánh cúng Carabus auratus tàn công mồi

(ánh của Heiko Bellmann)

Mả số: 01.01.55/103 - Đ H 2003

Mục lục

C h ư ư n g I K H O A H Ọ C S I N H T H Á I Đ Ấ T

1 t)ó i ỉư ọ n g , vị t r í và n h iệ m vụ 15

I I L ịc h sử h ìn h th à n h v à p h á t tr ic n 18

/, Tìiìli hình lìỊỉliiéii cứu sinh vậì ctiit iri ' 1 1 tliếgiâi 18

I? Tiiili liìiìh iiiỊÌiicii cứu siiili vịĩi cỉấ! à \ 'iệl Num 21

I I I P h ư ơ n g p h á p n g h iê n cứu sin h v ậ t đ ấ t 2 4

/, C (f sà khoa ỈIỌC cíui p h iừ ỉin ’ pháp /HỊliiên círn 24 ỉ^hưưníỊ p h á p niịlúên cihi íiộHíỊ vậì LỈcÍỊ chán khớp hé (M icr()aríhr<>poda)25

p h á p ni>liicii cứu (lộinỊ vội dát cỡ tr iin ị’ hình \'à lớn

6 HlitứOìíỊ pluip ra (la Xiiycn ilat tGPR) klhiti Stíl ( ấn ỉrủc ììêìi nìónịỉ dáĩ 37

C h ư ư n g I I Đ Ấ T v à m ò i t r ư ờ n g S Ố N G t r o n g Đ Ấ T

I L ịc h sử n g h iê n cứ u, q u á t r ìn h và các vếu tò h ìn h th à n h đ á t 52

/ Lị( lì s ứ ìììị I i Ì(‘ h cứit lícù 52

2 Quá trình hình thành đất M

I I I C h ế đ ộ n h iệ t c ủ a đ ấ í 75

I V Đ ộ c h u a ( p H ) c ủ a đ ấ t 77

/ Kỉiái niệm vê chái mùn, sự phái sìnlỉ vá phái iriển chẩi dinh (iưởiìịị của (i(íi 78

V I T à i n g u y ê n đ ấ t c iia V iệ t N a m 81

V I I C á c q u y ể n tự n h iê n và sinh q u y ể n (B io s p h c rc ) 1 1 1

V I I I Đ ấ t là m ô i trư ờ n g sông c h u y ê n hoá cu a sinh v ậ t 117

C h ư ơ n g I I I C Ấ U 'P R ÍK ^ Q U Ầ N X Ã S I N H V Ậ T Đ Ấ T

1 Sự p h á t t r ic n củ a sin h vậ t tro n g m ó i trư ờ ng đ ấ t 122

I I C ấ u tr ú c đ a d ạ n g sình học c iia các q u ầ n xà đ ộ n g v ậ t đ ấ t 122 / Càìi trúc quân xã (lộiiiỊ vậl dát llico hệ tlioiiiỉ phàn loại học 122

5 Cấn Inic í/tiíỉn x ã dộnị’ vậl dủl theo dặc diểm hô hấp 129

I I I V i k h u ẩ n la m và tá o đ ấ t 130 / Tìnlt hình niịhiên cứu vi khiuín lam và táo (lất 130

I V Đ ộ n g v ậ t lưỡng cư và bò sát ír o n g đ á ì 141

/ M ô i tn íờ iiiỊ S()iiiỉ íto n g dát CIUI lưâiiíỊ cư và hò sát 141

Chmmg IV TIẾN HOÁ THÍCH NGHI CỦA SJNH VẬT VÓI MÔI TRƯỜNG ĐẤT

1 Tién huá thích Iiglii hình thái và cáu tạo a sinh vật đát 149 / Hiiili tlùnili lớp vó cơ íhểdày cltóiiíỊ mất nước 149

I I I T iê n h o á th íc h n g h i tro n g cư chê sin h lí (V sinh v ậ t đ ấ t 155

2 C ơ c h ế tra o cìôi dạm ịỉià n i ric ii hao IIIÍỚC 156

I V T iế n h o á th íc h n g h i sin h học và sinh th á i (ý sinh V ậ t đ á t 16 0

/ Lựa chọn vị t r í làm tổ \ à lãnh íliổ SOIIỊÌ 164

V I T iế n h o á th íc h n g h i ở độ ng vật đưn bào ( P ro to z o a ) sông tro n g đ â ì 172

Chương V Q U Ả N LÍ BỂN VỮNG TÀI NG UYÊN SINH VẬT ĐẤT

1 V a i t r ò củ a các q u ầ n xã động vật đ ấ t tro n g q u á tr ìn h h ìn h th à n h đ át i 76

4 Động vật đất trong chu trình litân c huyển vậì chấi và dònịỉ Iìăiìí> lượììỊị 187

I I C ó n t r ù n g đ ấ t tro n g đ ấ u tr a n h p h ò n g tr ừ sâu h ạ i 189

1 Vai trỏ của côn trùiĩiỊ cánh CIIÌÌÍỊ ịCoỉeoptera) iroììiỊ dấu IIanh plìòHiị Irừ

I I I (ỉiun tròn ký sinh liên quan với môi trường đất 194

IV Quần xã dộng vật đất chỉ thị điều kiện sinh thái môi trường 2 11

/ Cẩu trúc quần xã độtìíị vậl íiăt liên (Ịium dến sử dụng Itoá cìỉát trotiị> sán

V Động vật đát góp phun cãi tạo vù nânỊỉ cao dụ phì nhiêu của đất 219

2 C (f S(’t khoa học ửiìịỊ cliini’ (Iộiiị; vật chít lỊÓp phân cài lạo dát 223

.•? D ộ n i ’ VỘI dát tro iiiỊ (/Iiá trìn h tạ a clấl và tă m i (lộ phì c iia cỉâĩ 225

Chưưng VI HƯỚNG DẪN n g h i ê n c ứ u Đ IỂ U t r a

Đ Ộ N ( ; V Ậ T Đ Ấ T Cỡ N H Ở , T Í I Ư N G B Ì N H V À L Ớ N ( M I C R O K A Ư N A , M E S O K A Ư N A V À M A C R O P A U N A )

II Hình thái, kích thước và phân luại độiiịĩ vật đất cỡ nhỏ, trung bình

TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH 263

LỜI GIỚI THIỆU

c U i i n e • nhà khoa học tự nhiên vĩ dại, níỊười cha í i ẻ cùa khoa học

pìuhì loại vù lìệ íhô)iỊ> sinh vật học dã từiìíỊ chia thế ỊỊiứi thành ha íhể tự nliicii là: khoáng vật, lliực vật và ílộiìíỊ vật Đến cuối thế kỉ XIX, nhà khoa

hiệt thêm một thể tự nhiẽn thứ nt lù liất Sốiìíi trong đất dó là cuộc sấiìíỉ âm tììầm troiìiỉ hóiiỊ> tôi của nuữm vàn siiili vậỉ nhò hé và hí ẩn Đáy là một môi

ti ườiìi’ sôììiị ííậc thù, với câu trúc ha thê rắn, lóiií’ và khí, mà íronỊ> dó mang

chửa cà mộí íhẽ lỊÌài siiili vật võ ( luiịỊ da (ỉạiiịỊ và phoììỊị phú, từ đ(m hào dên

díi hào như các nhóm vi khuẩn, tào, năm, nhiều vi sinh vật, vi thực vật, dộiỉỊỊ vụl kỊiôiií> xương SOIIỈỈ và cúc nhóm dộnị> vậí có xương sông khác Sinh vật íhíĩ dược xếp thành các nhóm khác iiluiK, tiiỳ theo kích thước cơ thể, lỉieo

írườnỊị cỉẩí, mà sinh vật liất dược xếp tliùnh nhóm ở đất dặc thù hay không (lặc thù và nhóm à ciiù tụm thời ìuiy linh cờ Hệ (ỈỘHỊỊ vật à đất tliậl da dạtiỊỉ

và phoHỊị phú Có lẽ, chí trừ luii nhóm íiộnịi \ ậí riiộí klioaiiỊi và da Ịịiii, còn

lợi la có thểỊịập tấl rá ( úc nhóm (ỉộní> VỘI ớ (lây Hệ dộHỊị vật díít chiếm một

loài (iộiig yật SOIÌỊỊ n ên Trái Đấl, vì yậy chúng lù thành phẩn quan írọnỵ, hình ihànli nên tỉnh (ía chiníỊ siiììt học của sinh {ịi('fỉ.

NiỊoy từ citổi thế kỉ thứ XIX \ 'ù (láu thể kỉ XX ( ác nhà dộng vội học, thổ

CÙIÌÍỊ các lioại íỉộniỊ sõ)ìí> ('ùa CÌIÚIÌỊ^ trom> mối quan hệ chặt ch ẽ với môi

irườiìíi (hít mới lìiực sự irờ lliàiìli một hộ mân khoa học riêtìíỊ hiệt, cỉó là khoa

iụ>c sinh thái dất Sinh lliái ihít là một hộ môn khoa học liên /n^ủiili t ó l o/ IK ‘ quan trọng, giúp giài (ịtiyếí Iilìiềit vẩn đé của khoa học \'à rlìirc liihi MIIÌ \Hiíỉ

sinlỉ học đất và đặc ctiểm dư dạn\’ ciìd thê iỉiới siiìli vậl nói cliiiiì;^ Tu ( <}( iiỊỉlùên cứu khii ỉiệ sinh vật dàt sẽ có iiliữiHỊ íỉề Míííl ịịóp phẩn cài íạa \ ti uìir^

độ p h ì của itất, của d đ t hoaiiii (lất hạc mầu, VÍIIÌÌỊ ílấí tr(>iìi’ dối núi II ( I (

p h ầ n d á t ì h Ịịiá s ắ p x ế p c á c vìiììiỉ d ị a li l ự n liic iì, c á c VÍIIIÌỊ sinh llh íi, </ / ( \

írọn^ chi thị diều kiệiì mói trưởìiịị, góp phản làm sạch niòi írườn'^ kli) ii cóc

n hiễm hấn hâi chất thải dân sinh, CÔIIỊ> HỊịhiệp Chúììị’ còn là lác Iilkiii lỉứii

diệt hoặc m ang triiỵén mộ! s ổ nhóm ki sinh Irùiìị^ luiy itiỊKon hệììli kluK

NiỊliién cứu xinỉi thái dát còn íỊÌtip làm sáiìí> tó nhiêu viíu dè Ví' II^KÒIÌ

c h ủ i ì i ỉ l o ạ i p h á t s i n h v à m ộ t S ('ilỊu y liiậ l ti ế n lio á CIỈCỈ s iiìlì iỊÌỚi M ộ t ìroiì'^

nlnĩiìiỊ lĩnh vực rộníỊ lớn, cấp ílúêì, còn nìiiéit kli(>àiìi> ívỏnỵ chưa dược kluíin

phú của nghiên cint sinh học hiện dại, là íiướnỊị iiíỊhién cữu về da dạiìi^ sinh

học và m ôi irường sóng trong đất Nền văn minh ciui nliúii loại phụ ihiiọi

hệ siiìii thái canh tác nôiìỊỉ ngỉtiệp nói riêiiịỊ, cho thểiỊÌứi cây xanh nói ( liiuiíỊ

và cho cở ỵựsổiìỊỊ của sinh (/Iiyểiì.

ở nước ía, từ nliữiìỊỉ nãm dần của thê ki XX dã có một sô Iiỵlìicit ( lúi riêiỉ^ hiệt về cức nhóm sinh vật à dát và liên ({luiii dếìi mỏi trường này Tiiy

n h i ê n c h ỉ t ừ n h ữ n g n ă m 7 0 II à lạ i đ á y , CÚC' n g h iê n c ih i v ề d ộ iiíỉ v ậ l vù .siiili

thủi cíấí nói clỉuiìíi mới bắĩ dấu (lược tiên hành trên Cif sờ khoa liọ( ( ủa hộ

môn Cuốn "Sinh thái học đất " cùa PGS TS VCt Qtiaiìi’ Mợnlì Ịà nwi IICIÌỌ nltínìg đón^ góp tiên plionịỉ theo ìiưâiiỉi lìỊỉhiên cihi này Vài tư cách là nìot

cập nhật nhiều tư liệu CỊIUÌH trọiìiỊ cùa lliế ịỊÌỚi ihco hưởn^ chiiycn Iii^àiili

này Đáng chú ỷ cuốn sáclì (ÍỒI}Ị> thời còn cunỵ cấp nhiều tư licit dicii tra nghiên cítii trong lĩìììì vực sinh thái clâi của Việt Nam Sách clưự( hiưii

soạn, hoàn thiện và nâiìỊỊ cao trẽn cơ sà cliìtyêii íỉê "ĐộiiiỊ vật cỉấí và Siiilì học đ ấ t " củ a tác giả, d ã ítượi (lùniỉ làm tủi liệu iỊÌáni’ dạ v lìììièii Iiăiìi clin sinh viên nhữnỵ năm cuối bậc Dại học Sách còn (lược dìniíỉ lùm lài liật

1 0

íiciy (iiíiili thức ỉroii^ ('íiKdn^ li Ìiìli dà<> tạo Sau dại học, clui\'êíi Iiiịàtỉìt Sinh thái học cùa inrờniỊ Dụi ÌIÍH Sif plkitìì Hà Nội cùa Việti Sinh tliái \'à Tời iiíỉiiỴcn sinh V(ii và Hìộl sô i'(f sớ cíào tạo ( lìiiyên niỊÙnh có liên (Ịuan

vicii d ạ i học, học \ icii sau dại Itọc và cú( lìlìà UỊịhicn cứu và ứiìiỊ dụ/ti’ íỊUím

íâiìì dên lĩnlì vực da (lợiiỊỊ sinh liọ( vả lài Iiuiiyi'!! sinh vật (kít Chác rung

( IIÕIÌ sách kh ó Irchili klưii Iiliữiì,i; lliiiúi sót, moniị hạn (lọc íỊÓp V kiến (lê tác

“/</ có ììiê hoàn lìiii ’11 rà luĩiiiỊ cao IroiHỊ lif(fiìí’ lai.

Trân trọit;^ Ịịiới ílùệii vài hạn dọc vé cuổn sách này.

V iệ n tr ư ỏ n g V iệ n S in h t h á i v à T à i n g u y ê n s in h v ậ t

( ỈS T S K H V C Q U A N G C Ồ N

1 1

12

LỜI NÓI ĐẦU

ỉỉìnìii níỊÒy, mồi khi hước chân n ên mặt đất có ai nghĩ rằíiỊỊ dưới hước

sô)i}> ThếỊịiới sinh vật trong đất \'ô cùng đa dạng và phong phú TronỊỉ môi

1 11011 ^ dất, ta có thể gặp dại diện của hầu hết các ngành động vật không xiaĩng SÔIIỊỊ và có xươìĩg sống Đó là các nhóm Sinh vật nguyên sinh (Proỉisia), Giun dẹp (Plathelminthes), Giun vòi (Nemertini), Giun tròn (Nematheìmintìies), Giun dốt (Annelida), Chán ngắn (Tardigrada), Có móc ịOnychophora), Cềtủn kỉtớp (Artliropoíki), Thán mềm (Mollusca), LưânỊỉ cư,

Bò sát Động vậí gậm nhấm \'à một sò' dộng vật có Vỉỉ nhỏ khác Thêm vào

dó lù nhiêu vi kỉìitẩn, tào, nấm, vi thực vật (Microjĩora) và nhiều vi sinỉt vậi khác Ngay từ cuối th ế kỉ tỉiứ xỉx và dấu thế kỉ XX các nhà động vật học, thổ nhưỡng học vá sinh thái học dã dục biệt quan tâm đến các hoạt động lạo dứ) của các nhóm sinh vật sổiiỊỊ trong mỏi trường này Tuy nhiên chỉ (ích những năm 40-50 cùa thế kì XX, hộ môn khoa học nghiên cihi các nhóm sinh vậi, cùnỊ> các hoạt dộHỊỉ sấnịỉ cùa chúng trong mối quan hệ chặt cỉiẽ

với hệ sinh tlỉái dát m ới thực sự trở íhànii m ột hộ m ôn khoa học riêng hiệt,

Khoa học sinh thúi đất (Soiỉ Ecoìoịịy).

Vậy thế nào là sinh vật dất và chúng có vơi trò như th ế nào trong hệ

dời soiỉịỉ liên quan và gắn hớ chặt chẽ với mỏi trường đất đền được gọi lâ

íỊÓp phần cải tạo và tăng dộ phì của (lất, các vùng đất hoang, đất hạc mầu,

nhiên, các vt)ni> sinlỉ thái, quy hoạch và phán bô' các vùng sân xuất nông

lìỊịìiiệp, VÍIIÌỊỊ iỉịa li tự nhiên Nhiên nhóm sinh vật đất cỏ vai trò quan trọng

Irong việc chỉ thị điêu kiện sinh thái của môi trường đất; góp phần làm sạch mỏi trường khỏi các nhiễm hẩn chất thãi dán sinh, công nghiệp, trong việc

13

tiêii d iệt hoặc m ang truyền m ột so nhóm ki sinh írùiìíỊ hay inỊiiồn hiỳili k h á i

Ngoài ra, nghiên cínt sinh thái (lấi còn ịịiúp ịỊÌãi quyết làm sánỵ ló nliicií ván

dê vè HỊỊUồn gốc, chủng loại phát sinh vủ một sỏ quy luậl tiên lioá I Ún sinli

gi('ri ngày nay Ngày nay khoa học sinh thái dấl dã hình t h à n h như một họ

môn riêng hiệt và liên ngành, với những dón^ íỊÓp quan irọniỊ Ị^iiip ^iai qiiyết nhiêu vấn đê cùa khoa học vù thực tiễn sãn xuất, dặc hiệt là (/Iiàii li hến vínig tài nguyên môi trườinỊ cíấi.

Khi biên soạn cuốn sách này, cliủiìị’ tôi đã chú ý ílíim hảo lính khoa lìọc, phù hợp với các nguyên lí sư phạm Nịỉoài nhữìii’ vấn dề khoa học chinìịị, llii

và tiên thè iịiới Jã dược trình bù\ Cuốn sách dược irình hãy như một chuyên khảo giới thiệu vê sinh thái ăiit Trong dó người dọc có thê clược lìni hiểu vé bộ món Sinh thúi đất như mội hộ môn khoa học, với các dặc llii) vc đổi tượng và phương pháp liếp cận Môi trường đất à đây không chỉ dược xem xét trên hình diện ha thể rắn, lỏng và khí của nó, mủ còn dược pỊiáii licli như một mỏi trường sống đặc lliù ( lia sinh vật Cấu trúc cức quần xã sinh vật đất chính, nhận dạng và hệ tliốnịỉ phân loại, sự liến lioá ihich Díilii ( ùa

chúníỊ với môi trườn lị sống, cìiHịỊ với một sô hướng ítìiỊỊ dtiniỊ vù qiịàn lí hên

vững tùi nguyên sinh vật đất cũng dược đé cập dến.

Tron^ khi biên soạn, tác già dã tham khảo và sử clụiiịỊ nhiêu tư liệtí ciia các tức giả iroiiỊỊ và ngoài nước, (kĩ nhận dược các ỷ kiến đÓHị’ ịiỏp quan trọiii> của GS.TSKH Trần Kiên, GS.TSKỈt Vũ Qiiang Côn và PGS ĨS Le Đình Tnuìỉi cũng như nhiêu ý kiến rất cụ thể của các chuyên gia, dồng nịịhiệp vù sinh viên NíỊoài ra, phòng Quàn li nghiên cíni khoa học, Ban chủ iiliicDì khoa Sinh - ỈG'NN và Nhà xuất hỏn Đại học Sư phạm Hù Nội dã tạo dicn

dợy và nghiên cicii khoa học Xin írim írọnỊỊ cám ơn nliíniỊỊ ỷ kiến (iónịi ỵÓỊ>

và hỗ trợ quý báu nêu trên.

Mặc dù đã hết sức cốgắtiịỉ, nliiíìiịỊ (lo hạn chếvề tỉừri ỊỊÌan và trình clộ, ( lun ràng cuốn sách khó tránh khỏi nhriiìỊỊ sai sót Tác ịịià mong nhận dược ỷ kich đỏng góp của bạn đọc, đ ể cuốn sách có thể hoàn chình và dầy Jii hơn nữa.

T Ấ C ( Ỉ I Ả

14

KHOA HỌC SINH THÁI ĐẤT

I ĐỐI TƯỢN(Ỉ, VỊ TRÍ VẢ NHIỆM v ụ

K h o a học nghiên cứu các nhóm động vật đất c ó c ơ sở và được h ìn h iliành, p h át triến từ hai bộ m ôn khoa học riêng biệt, đ ã c ó từ lâu Đ ó là k h o a học đ ộ n g vật học, vòn đã có từ thời cổ đại và khoa học th ổ n hư ỡ ng học, trẻ hơn, d o n h à bác học Nga V Đ òkuchaev sáng lập từ c u ố i th ế kỉ X V III N goài

ra, khoa học đ ộ n g vật đất còn liên quan chặt chẽ với m ột số bộ m ôn khác,

n h ư sin h ih ái học và kí sinh trùng Bởi vì môi trường đất k h ô n g nhữ ng là m ôi irườiig số n g c h u y ên hoá và đặc thù, m à đây là nơi phát triể n và liến hoá c ủ a

n h iều n h ó m sin h vật, là nơi phát tán và lây nh iễm củ a n h iều n h ó m g iu n sán

kí sin h và n g u ồ n bệnh, đồ n g thời là m ột m ắt xích m ôi trư ờ ng q u a n trọ n g tro n g chu trìn h luân ch u y ển vật chất và dòng năng lượng

T h eo trư ờ ng phái n g h iên cứu của Liên Xò trước đ ây và nước N ga h iện nay, thì đ ộ n g vật dất là k hoa học nghiên cứu các nhóm đ ộ n g vật c ù n g h oạt

d ộ n g số n g c ủ a ch ú n g trong mối liên quan chặt chẽ với m ỏi trường đất nơi

c h ú n g số n g (M G hilarov, 1976) T heo quan đ icm lác g ià P h áp Z M a sso u n d (1 9 7 9 ), m à n g ày nav được nhiều chuvên gia ch ấp n h ận , thì trên c ơ sở c h o rằiiíỉ khi n g h iên cứu sinh vật sống Irong đất nói ch u n g thì k h ô n g th ể tách rời việc n g h iên cứu m ỏi trường sống trong đất của c h ú n g , vì thê k hoa học đ ộ n g vậl đất c ần được coi là khoa học sinh ihái đất và đối tư ợ ng c ù a n ó cò n b ao iiổm cá các n h ổ m vi sinh vật đất

2 Vị trí và nhiệm vụ

Sinh thái học dất nghiên cứu các nhóm sinh vật đ ất, c ù n g các h o ạt đ ộ n g sống và m òi Irưừng sống có liên quan Có thể kế q u a m ộ t số hư ớng n g h iên cứu c h ín h c ủ a bò m ón khoa hoc như sau:

C h ư oìig I II I I I ■ I .

15