Tổng quan nghiên cứu

Theo thống kê hiện trạng rừng toàn quốc, tổng diện tích rừng của nước ta đạt 14,062 triệu ha, trong đó rừng trồng chiếm 3,886 triệu ha và độ che phủ rừng đạt 42,5%. Đóng góp vào thành quả này có các chương trình phục hồi rừng quy mô lớn, tiêu biểu là dự án Trồng rừng tại các tỉnh Thanh Hóa và Nghệ An do Ngân hàng Tái thiết Đức tài trợ không hoàn lại (gọi tắt là Dự án KfW4). Tại địa bàn huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa, dự án KfW4 đã triển khai từ năm 2003 trên 9 xã với tổng diện tích 2.643,796 ha đất lâm nghiệp, bao gồm 2.207,169 ha rừng trồng và 436,627 ha rừng khoanh nuôi tái sinh. Riêng tại xã Thạch Cẩm, diện tích rừng dự án quản lý lên tới 650,018 ha với tập đoàn 8 loài cây trồng có giá trị cao.

Tuy nhiên, trong quá trình phát triển rừng trồng, các biện pháp kỹ thuật lâm sinh như tỉa thưa, luỗng phát hay trồng thuần loài đã tạo ra những biến đổi sâu sắc trong môi trường sống của côn trùng. Côn trùng vừa đóng vai trò duy trì cân bằng sinh thái qua thụ phấn và phân giải vật chất hữu cơ, vừa tiềm ẩn nguy cơ bùng phát dịch hại nghiêm trọng đe dọa sinh trưởng của rừng. Vấn đề đặt ra là các quy hoạch trước đây chủ yếu tập trung vào khâu kỹ thuật trồng mà chưa có khảo sát toàn diện về khu hệ côn trùng.

Đề tài nghiên cứu được thực hiện nhằm xây dựng cơ sở khoa học vững chắc để đánh giá thành phần loài, quy luật phân bố, đặc điểm sinh vật học của các nhóm côn trùng chủ yếu, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) bền vững. Phạm vi nghiên cứu tập trung tại khu vực rừng trồng thuộc dự án KfW4 xã Thạch Cẩm, huyện Thạch Thành trong khoảng thời gian từ tháng 10 năm 2016 đến tháng 4 năm 2017. Kết quả của luận văn mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc bảo tồn đa dạng sinh học cho hơn 2.643 ha rừng, hạn chế thiệt hại do sâu bệnh dưới ngưỡng 15%, đồng thời bảo đảm sinh kế bền vững cho 74.465 lao động lâm nghiệp tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) trong lâm nghiệp theo định hướng của các nhà khoa học quốc tế như Watson, More và Coulson, kết hợp lý luận phân tích hệ sinh thái sinh vật hại rừng của các chuyên gia trong nước. Luận văn tiếp cận rừng trồng như một chỉnh thể hữu cơ phức tạp, trong đó hệ thống sinh thái sinh vật gây hại được vận hành bởi 4 phân hệ tương tác chặt chẽ:

Thứ nhất, hệ thống rừng gồm các loài cây chủ như Lim xanh, Lát hoa, Sao đen, Thông nhựa và Keo lai. Đây là nhóm sinh vật tự dưỡng sản xuất sinh khối và cung cấp nguồn năng lượng chính.

Thứ hai, hệ thống sinh vật gây hại bao gồm các loài sâu ăn lá, đục thân, hại rễ giữ vai trò sinh vật tiêu thụ bậc một, có xu hướng bùng phát mật độ khi gặp điều kiện lập địa thuận lợi.

Thứ ba, hệ thống thiên địch bao gồm các loài côn trùng bắt mồi ăn thịt, côn trùng ký sinh và vi sinh vật gây bệnh tự nhiên, giữ chức năng điều hòa và khống chế quần thể sâu hại.

Thứ tư, hệ thống môi trường và con người bao gồm các yếu tố nhiệt ẩm, thổ nhưỡng cùng các tác động lâm sinh trực tiếp của con người.

Bên cạnh đó, nghiên cứu vận dụng các khái niệm cốt lõi về ngưỡng kinh tế gây hại, động thái quần thể côn trùng và nguyên lý chuỗi thức ăn sinh thái để làm sáng tỏ mối quan hệ giữa sâu hại và nguồn thức ăn tự nhiên.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập thông qua phương pháp kế thừa hồ sơ quy hoạch rừng dự án KfW4 giai đoạn 2003-2012 kết hợp điều tra thực địa nghiêm ngặt trong 7 tháng (từ tháng 10/2016 đến tháng 4/2017).

Cỡ mẫu nghiên cứu được thiết lập gồm 12 ô tiêu chuẩn (OTC) cố định với diện tích 1.000 m2 mỗi ô (tương đương 0,1 ha/ô), phân bố tại 2 tuyến điều tra chính cắt ngang sườn đồi từ hướng Đông Bắc sang Tây Nam ở dải độ cao từ 127 m đến 346 m và độ dốc từ 15 đến 32 độ. Phương pháp chọn mẫu phân tầng điển hình được áp dụng nhằm đại diện cho 4 kiểu rừng trồng chính gồm Lát hoa, Sao đen, Thông nhựa và Keo lai (mỗi kiểu rừng bố trí 3 ô tiêu chuẩn). Lý do chọn phương pháp này là nhằm phản ánh chính xác sự phân hóa của khu hệ côn trùng theo cấu trúc tầng tán và loài cây chủ.

Để điều tra côn trùng trên cây, tác giả chọn ngẫu nhiên 10% tổng số cây trong mỗi ô tiêu chuẩn, lấy 25 mẫu lá trên mỗi cây để tính chỉ số bị hại R% theo thang 5 cấp từ 0 đến 4. Đối với côn trùng tầng đất, nghiên cứu bố trí 5 ô dạng bản kích thước 1 m x 1 m theo đường chéo trong từng OTC. Phương pháp bẫy đèn cực tím được vận hành từ 20 giờ tối đến 2 giờ 30 sáng hôm sau để thu thập các loài côn trùng có tính hướng quang. Dữ liệu sau thu thập được xử lý thống kê trên phần mềm chuyên dụng nhằm xác định tần suất bắt gặp P%, mật độ cá thể trung bình M, sai số tiêu chuẩn S và hệ số biến động S% với độ tin cậy khoa học cao.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận và định danh tổng cộng 194 loài côn trùng thuộc 56 họ, 12 bộ khác nhau tại khu vực rừng trồng dự án KfW4 xã Thạch Cẩm. Trong đó, có 48 loài được phát hiện và thu mẫu mới ngoài thực địa trong giai đoạn khảo sát, số còn lại được kế thừa và kiểm chứng qua các bộ mẫu chuẩn của Trường Đại học Lâm nghiệp.

Cơ cấu phân loại cho thấy bộ Cánh vảy (Lepidoptera) chiếm tỷ lệ đa dạng lớn nhất với 60 loài (chiếm 30,93% tổng số loài) thuộc 13 họ (chiếm 23,21% tổng số họ). Đứng thứ hai là bộ Cánh cứng (Coleoptera) với 49 loài (chiếm 25,26%) thuộc 10 họ (chiếm 17,86%). Bộ Cánh bằng (Isoptera) có 23 loài (chiếm 11,86%) thuộc 9 họ, trong khi bộ Bọ que (Phasmatodea) có tỷ lệ thấp nhất với chỉ 1 loài (chiếm 0,52%).

Về tần suất xuất hiện, kết quả phân loại theo chỉ số bắt gặp ghi nhận 69 loài thuộc nhóm thường gặp (chiếm 35,6%), 35 loài thuộc nhóm ít gặp (chiếm 18,0%) và 90 loài thuộc nhóm ngẫu nhiên gặp (chiếm 46,4%).

Đề tài đã xác định được 43 loài côn trùng chủ yếu mang tính quyết định đến trạng thái sinh thái rừng. Trong đó có 6 loài ăn thịt là thiên địch hữu ích (như bọ ngựa Hierodula patellifera, bọ ngựa Mantis religiosa, kiến vàng Oecophylla smaragdina, kiến hung Formica rufa), 33 loài ăn lá, 1 loài hại rễ và thân ngầm (mối Macrotermes annandalei), 4 loài hút dịch nhựa cây và 22 loài trưởng thành đóng góp trực tiếp vào quá trình thụ phấn tự nhiên cho cây rừng. Một số loài sâu hại nguy hiểm được định vị gồm Sâu róm thông (Dendrolimus punctatus) và Sâu đo ăn lá (Buzura suppressaria, Hyposidra talaca).

Thảo luận kết quả

Quy luật phân bố theo độ cao địa hình thể hiện sự suy giảm rõ rệt về độ phong phú loài từ chân đồi lên đỉnh đồi. Tại vị trí chân đồi ghi nhận tới 173 loài (đạt tỷ lệ 89,2%), khu vực sườn đồi giảm xuống còn 148 loài (đạt 76,8%) và trên đỉnh đồi chỉ còn 125 loài (đạt 64,5%). Nguyên nhân do chân đồi có thảm tươi dầy, độ ẩm cao và sự hiện diện của nhiều loài cây nông lâm nghiệp xen kẽ tạo nguồn dinh dưỡng dồi dào, trong khi đỉnh đồi chịu gió mạnh, khô hạn và cấu trúc thực bì đơn giản.

Phân tích theo sinh cảnh rừng trồng cho thấy rừng hỗn giao có mức độ đa dạng sinh thái vượt trội so với rừng thuần loài. Sinh cảnh Keo lai trồng hỗn giao với Lát hoa ghi nhận số lượng loài cao nhất với 84 loài (chiếm 43,3%) thuộc 35 họ, tiếp theo là mô hình Keo lai hỗn giao Dó trầm với 76 loài (chiếm 39,2%) thuộc 28 họ. Rừng Keo lai thuần loài có 73 loài (chiếm 37,6%). Ngược lại, các kiểu rừng thuần loài có tính đa dạng thấp hơn nhiều: rừng Thông nhựa chỉ có 35 loài (chiếm 18,0%), Sao đen có 33 loài (chiếm 17,0%) và Lát hoa thuần loài chỉ có 29 loài (chiếm 14,9%).

Dữ liệu nghiên cứu phản ánh cấu trúc tương thích khi so sánh với các nghiên cứu trước đây tại vùng Bắc Trung Bộ. Việc trình bày kết quả thông qua các biểu đồ phân bố sinh cảnh và bảng thống kê phân tầng độ cao giúp minh họa trực quan rằng: cấu trúc rừng hỗn giao đã tạo ra mạng lưới dinh dưỡng nhiều tầng, tạo điều kiện cho các loài thiên địch phát triển để kìm hãm quần thể sâu hại một cách tự nhiên.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, thiết lập mạng lưới giám sát và dự tính dự báo dịch hại định kỳ. Cần tổ chức điều tra nhanh mật độ sâu hại 2 lần mỗi tháng trên các tuyến xung yếu tại 9 xã vùng dự án KfW4. Sử dụng bẫy đèn cực tím và bẫy pheromone sinh học nhằm phát hiện sớm ổ dịch trước thời điểm bùng phát từ 15 đến 20 ngày, giữ tỷ lệ hại lá R% luôn ở mức an toàn dưới 10%. Cơ quan chủ trì thực hiện là Hạt Kiểm lâm huyện Thạch Thành phối hợp cùng Ban Quản lý rừng phòng hộ trong suốt chu kỳ chăm sóc rừng.

Thứ hai, chuyển đổi cơ cấu lâm sinh từ rừng thuần loài sang mô hình rừng trồng hỗn giao bản địa. Đẩy mạnh trồng xen các loài cây gỗ lớn bản địa như Lim xanh, Lát hoa, Dó trầm dưới tán Keo lai trên diện tích khoảng 500 ha trong giai đoạn 3 năm tiếp theo. Biện pháp này giúp nâng độ che phủ tầng tán phức hợp lên trên 65%, phá vỡ tính liên tục của nguồn thức ăn sâu hại chuyên biệt và tăng tính ổn định của hệ sinh thái. Chủ thể thực hiện là các tổ chức và hộ gia đình nhận khoán đất lâm nghiệp.

Thứ ba, bảo tồn và ứng dụng các chế phẩm sinh học kiểm soát dịch hại. Nghiêm cấm việc lạm dụng hóa chất bảo vệ thực vật diện rộng nhằm duy trì quần thể 6 loài côn trùng thiên địch bắt mồi tự nhiên như kiến vàng, bọ ngựa, bọ rùa. Khi có nguy cơ phát sinh dịch sâu ăn lá Lim xanh hay sâu róm thông, cần ưu tiên phun trừ bằng các chế phẩm sinh học nguồn gốc nấm bạch cương (Beauveria bassiana) hoặc nấm lục cương (Metarhizium) với mục tiêu tiêu diệt trên 75% ấu trùng gây hại mà không làm tổn hại môi trường đất và nguồn nước sông Bưởi.

Thứ tư, đào tạo kỹ thuật và chuyển giao quy trình IPM cơ sở. Tổ chức tối thiểu 18 lớp tập huấn chuyên sâu cho hơn 1.200 lượt cán bộ khuyến lâm và người dân địa phương trong vòng 24 tháng. Nội dung tập trung vào kỹ năng nhận biết 43 loài côn trùng chủ yếu và kỹ thuật sử dụng mẫu biểu điều tra nhanh, nâng tỷ lệ người dân tự chủ quản lý rừng bền vững lên mức 85%. Đơn vị thực hiện là Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn huyện Thạch Thành kết hợp cùng Trường Đại học Lâm nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm cơ quan quản lý nhà nước và Hạt Kiểm lâm: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng phương án bảo vệ và phát triển rừng cấp huyện, hoàn thiện quy chế giám sát dịch bệnh trên diện tích hơn 2.643 ha rừng KfW4 tại địa bàn Thanh Hóa.

Nhóm cán bộ nghiên cứu, giảng viên và học viên chuyên ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên rừng: Cung cấp khung phương pháp luận chuẩn xác về điều tra ô tiêu chuẩn 1.000 m2, cách tính chỉ số hại lá R% và bộ dữ liệu danh lục 194 loài côn trùng phục vụ các đề tài sinh thái học rừng.

Nhóm các chủ rừng, ban quản lý dự án và các hộ gia đình trồng rừng sản xuất: Hướng dẫn kỹ thuật chuyển đổi sang rừng hỗn giao bản địa, tận dụng các loài thiên địch bắt mồi để cắt giảm từ 40% đến 60% chi phí mua thuốc bảo vệ thực vật hàng năm.

Nhóm các tổ chức quốc tế và nhà tài trợ phát triển bền vững (như KfW, JICA, WB): Cung cấp tài liệu minh chứng về hiệu quả sinh thái và bảo tồn đa dạng sinh học của các nguồn vốn vay ưu đãi, làm tiền đề thiết kế các dự án lâm nghiệp giai đoạn tiếp theo.

Câu hỏi thường gặp

Luận văn đã ghi nhận bao nhiêu loài côn trùng tại khu vực rừng trồng dự án KfW4? Nghiên cứu đã xác định được tổng cộng 194 loài côn trùng thuộc 56 họ và 12 bộ khác nhau tại xã Thạch Cẩm. Trong đó, có 48 loài được phát hiện mới qua đợt điều tra thực địa trên 12 ô tiêu chuẩn, phản ánh sự phong phú đa dạng của hệ sinh thái rừng trồng vùng trung du.

Tại sao bộ Cánh vảy lại chiếm tỷ lệ số loài cao nhất trong khu vực nghiên cứu? Bộ Cánh vảy chiếm tỷ lệ cao nhất với 60 loài (chiếm 30,93%) do pha trưởng thành dễ nhận diện, khả năng thích ứng rộng và nguồn thức ăn dồi dào từ thảm tươi, hoa của cây bản địa. Đây cũng là nhóm chỉ thị sinh thái nhạy cảm với sự thay đổi của cấu trúc tầng tán rừng trồng.

Mô hình rừng trồng hỗn giao có ưu thế gì trong việc hạn chế sâu bệnh hại? Kết quả khảo sát thực tế chứng minh sinh cảnh hỗn giao Keo lai và Lát hoa có tới 84 loài côn trùng, cao gấp hơn 2,4 lần so với rừng Lát hoa thuần loài chỉ có 29 loài. Tính đa dạng thực vật cao giúp phân tán nguồn thức ăn của sâu hại và duy trì quần thể thiên địch phong phú.

Những loài thiên địch nào có vai trò quan trọng nhất trong việc khống chế sâu hại tại Thạch Thành? Nghiên cứu xác định 6 loài thiên địch ăn thịt chủ yếu gồm bọ ngựa Mantis religiosa, bọ ngựa Hierodula patellifera, kiến vàng Oecophylla smaragdina và kiến hung Formica rufa. Các loài này tiêu thụ lượng lớn sâu non ăn lá, giúp điều hòa mật độ quần thể dịch hại tự nhiên mà không cần can thiệp hóa chất.

Giải pháp phòng trừ sinh học được triển khai cụ thể như thế nào khi xuất hiện sâu hại? Khi mật độ sâu đo ăn lá hoặc sâu róm vượt ngưỡng an toàn, luận văn khuyến nghị sử dụng chế phẩm nấm ký sinh sinh học Beauveria bassiana hoặc Metarhizium để phun trừ. Phương pháp này đạt hiệu quả diệt trừ trên 75% sâu hại, bảo vệ an toàn cho nguồn nước và 100% diện tích cây trồng lân cận.

Kết luận

  • Công trình đã thiết lập bộ danh lục khoa học toàn diện gồm 194 loài côn trùng thuộc 56 họ và 12 bộ tại khu vực rừng trồng dự án KfW4 xã Thạch Cẩm, huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa.
  • Xác định quy luật phân bố sinh thái đặc trưng: tính đa dạng loài giảm dần từ chân đồi (89,2%) lên đỉnh đồi (64,5%) và đạt độ phong phú cao nhất ở các sinh cảnh rừng trồng hỗn giao Keo lai với cây bản địa (43,3%).
  • Phân loại rõ ràng 43 loài côn trùng chủ yếu, chỉ ra 6 loài thiên địch bắt mồi có giá trị sinh học cao cùng các loài sâu hại lá trọng yếu cần kiểm soát chặt chẽ.
  • Hoàn thiện gói giải pháp quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) tích hợp giữa kỹ thuật lâm sinh hỗn loài, bảo tồn thiên địch, ứng dụng chế phẩm sinh học và tập huấn kỹ thuật cho hơn 1.200 lượt người dân.
  • Luận văn là công trình khoa học có đóng góp thực tiễn sâu sắc, cung cấp luận cứ vững chắc để quản lý bền vững 2.643,796 ha rừng dự án KfW4 và định hình chiến lược phát triển lâm nghiệp sinh thái cho toàn vùng Bắc Trung Bộ trong giai đoạn tiếp theo. Các cấp quản lý và chủ rừng cần khẩn trương áp dụng ngay các khuyến nghị kỹ thuật này vào thực tiễn sản xuất.