Tổng quan nghiên cứu

Thảm thực vật rừng tự nhiên tại Bán đảo Sơn Trà có diện tích khoảng 2.978 ha với 985 loài thực vật thân gỗ, trong đó có 22 loài quý hiếm đang đứng trước nguy cơ suy thoái nghiêm trọng do sinh vật ngoại lai. Cây Bìm bìm hoa trắng (Merremia eberhardtii) thuộc họ Bìm bìm (Convolvulaceae) đã xâm lấn với quy mô ước tính lên tới 900 ha tại phường Thọ Quang và đóng góp vào tổng diện tích hơn 15.000 ha rừng bị đe dọa tại khu vực Đà Nẵng và Nam Hải Vân. Với sinh khối tươi đạt 25 tấn/ha cùng tốc độ vươn ngọn đạt khoảng 7 cm/ngày, loài dây leo này nhanh chóng leo trùm lên tán cây bản địa, che chắn ánh sáng quang hợp, gây chết tầng cây gỗ và gia tăng nguy cơ cháy rừng trong mùa khô.

Nghiên cứu được triển khai với mục tiêu xác định toàn diện các đặc điểm hình thái, chỉ tiêu sinh thực, quy luật tích lũy hạt tồn lưu trong đất và khả năng tái sinh vô tính của cây Bìm bìm hoa trắng. Đồng thời, đề tài đánh giá thực nghiệm hiệu lực của các biện pháp cơ giới, thủ công và hóa học nhằm thiết lập quy trình kiểm soát bền vững. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại các tiểu khu 62, 63 và 64 thuộc Khu bảo tồn thiên nhiên Sơn Trà trong khoảng thời gian từ tháng 3 năm 2016 đến tháng 3 năm 2017.

Ý nghĩa của công trình thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học để chính quyền địa phương tối ưu hóa nguồn ngân sách, khắc phục tình trạng tái xâm lấn sau khi đã xử lý 870,35 ha bằng phương pháp thủ công giai đoạn 2005 - 2011. Kết quả nghiên cứu hướng tới mục tiêu giảm tỷ lệ che phủ của bìm bìm xuống dưới 5%, bảo tồn hệ sinh thái đặc hữu và nâng cao năng lực quản trị rừng đặc dụng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Đề tài áp dụng lý thuyết sinh thái học xâm lấn và nguyên lý loại trừ cạnh tranh, giải thích cơ chế chiếm lĩnh không gian dinh dưỡng, ánh sáng và nước của các loài thực vật ngoại lai có ưu thế sinh trưởng vượt trội. Cùng với đó, khung quản lý dịch hại tổng hợp và quản lý cỏ dại bền vững theo tiêu chuẩn của Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế được vận dụng để xây dựng giải pháp can thiệp đa tầng.

Bốn khái niệm then chốt được chuẩn hóa trong nghiên cứu gồm:

  1. Loài ngoại lai xâm hại: Sinh vật xuất hiện ngoài sinh cảnh tự nhiên, thiết lập quần thể và đe dọa đa dạng sinh học theo Luật Đa dạng sinh học năm 2008.
  2. Chỉ tiêu sinh thực: Tập hợp các thông số định lượng về số lượng cụm hoa, hoa đơn, tỷ lệ đậu quả và số hạt chắc trên một đơn vị diện tích che phủ.
  3. Khả năng tái sinh sinh dưỡng: Tỷ lệ nảy chồi mới từ các đoạn thân, cành và gốc sót lại sau tác động cơ giới.
  4. Ngân hàng hạt trong đất: Mật độ và tỷ lệ hạt sống sót tích lũy tại các tầng đất và hốc địa hình theo thời gian.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ hệ thống 6 ô tiêu chuẩn cố định diện tích 100 m2/ô, bên trong bố trí 5 ô dạng bản 4 m2 đại diện cho 4 dạng lập địa: địa hình thấp khô, thấp ẩm ở độ cao 50 m và cao khô, cao ẩm ở độ cao 150 m so với mực nước biển. Phương pháp hình thái so sánh kết hợp đo đếm chu kỳ sinh thực từ khi ra hoa đến khi kết hạt được thực hiện định kỳ 10 ngày một lần.

Quy mô chọn mẫu và thử nghiệm bao gồm:

  • Mẫu hạt thí nghiệm: 300 hạt chắc gieo trong chậu vại chứa cát ẩm với 3 lần nhắc lại.
  • Thí nghiệm tái sinh: 45 đoạn thân, 45 đoạn cành các cấp (cấp 1, cấp 2, cấp 3) và 45 đoạn rễ chính, rễ nhánh dài 50 cm; kết hợp theo dõi 50 mẫu rễ nguyên trong đất và 5 nhóm đường kính gốc từ 2 cm đến 20 cm.
  • Thí nghiệm biện pháp phòng trừ: Khảo sát 4 công thức nhổ cây con trên ô 1.000 m2 và đánh giá 9 công thức sử dụng thuốc trừ cỏ chọn lọc Metsulfuron methyl (Ally 20DF) cùng hoạt chất không chọn lọc Glyphosate (Roundup 480SC) trên các ô diện tích 300 m2 theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với 3 lần nhắc lại.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích phương sai thống kê qua phần mềm chuyên dụng và công thức hiệu đính Henderson - Tilton là nhằm loại bỏ tuyệt đối các sai số ngẫu nhiên do biến động tự nhiên giữa các lô đối chứng. Toàn bộ timeline nghiên cứu được duy trì liên tục trong 12 tháng, bao quát cả mùa mưa ẩm và mùa khô hạn gay gắt.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã xác định các đặc trưng sinh học và hiệu lực phòng trừ của cây Bìm bìm hoa trắng qua các số liệu định lượng:

  1. Hình thái và động thái sinh thực: Thân cây dạng quấn dài từ 20 m đến 50 m, đường kính gốc đạt từ 3 cm đến 25 cm, lá hình tim rộng 15 - 30 cm phủ lông trắng bạc ở mặt dưới. Năng suất sinh thực tỷ lệ thuận với độ cao và độ ẩm: Vùng địa hình cao ẩm đạt 17,7 cụm hoa/m2, 40,5 hoa đơn/cụm và 1.548,5 hạt chắc/m2, cao gấp 2,4 lần so với vùng địa hình thấp khô chỉ đạt 642,8 hạt chắc/m2.
  2. Phân bố hạt tồn lưu và cơ chế tái sinh: Lớp đất mặt sâu 10 cm hầu như không tồn lưu hạt do bị rửa trôi và côn trùng phá hủy. Ngược lại, hạt tập trung mật độ cao tại các nền cứng với 310 - 425 hạt/m2 và tích tụ trong các hốc đá với tỷ lệ từ 4,5% đến 9,3% tổng lượng hạt sinh thực. Về tái sinh sinh dưỡng, các đoạn thân và cành cấp 1 giâm trên đất ẩm có tỷ lệ nảy mầm đạt 50% - 60%, trong khi điều kiện đất khô tỷ lệ này bằng 0%. Rễ chính và rễ phụ hoàn toàn không có khả năng tái sinh chồi.
  3. Hiệu quả của các biện pháp cơ học: Cắt gốc cây trưởng thành chỉ làm chết từ 10% đến 40% số gốc do mầm tái sinh phát triển mạnh trong 30 - 45 ngày đầu. Biện pháp nhổ cây con định kỳ 1 tháng/lần đạt hiệu lực cao nhất, đặc biệt trong mùa khô đạt tỷ lệ diệt trừ tuyệt đối 100% ở cả công thức 1 tháng/lần và 3 tháng/lần.
  4. Hiệu lực của biện pháp hóa học: Phun thuốc trừ cỏ chọn lọc Metsulfuron methyl liều lượng 80 g a.i./ha lên cây con đạt hiệu lực 100% sau 30 ngày. Đối với cây trưởng thành, phương pháp phun lên lá bằng Metsulfuron methyl liều 120 g a.i./ha hoặc tiêm trực tiếp vào thân cây liều 120 g a.i./ha (và Glyphosate liều 4.000 g a.i./ha) đạt tỷ lệ chết 100% sau 60 ngày, duy trì hiệu quả kéo dài đến 180 ngày.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội về chỉ tiêu sinh thực ở vùng địa hình cao và ẩm bắt nguồn từ điều kiện tiểu khí hậu mát mẻ, lượng ẩm dồi dào từ gió biển giúp khí khổng đóng mở thuận lợi cho quá trình trao đổi chất. Sự tích tụ hạt trong hốc đá giải thích nguyên nhân tại sao các quần thể bìm bìm trưởng thành trong tự nhiên hầu hết đều bắt nguồn từ các khe đá và tà luy âm của các tuyến đường giao thông.

Dữ liệu nghiên cứu có thể được trực quan hóa hiệu quả thông qua biểu đồ cột so sánh mật độ hạt chắc giữa 4 tiểu vùng sinh thái, kết hợp bảng ma trận thể hiện tốc độ suy giảm mật độ cây sống sau 10, 20, 30, 60 và 180 ngày xử lý hóa chất. Khi so sánh với các công bố quốc tế về loài Mikania micranthaMerremia boisiana tại miền Nam Trung Quốc, tốc độ lan tràn của Merremia eberhardtii có mức độ nguy hại tương đương. Tuy nhiên, phát hiện về việc rễ cây bìm bìm hoa trắng không có khả năng sinh chồi mới là đóng góp học thuật quan trọng, giúp tối ưu hóa đáng kể nhân lực khi không cần đào bới toàn bộ hệ thống rễ ngầm trong đất.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm, 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý được đề xuất triển khai:

  1. Áp dụng biện pháp nhổ bỏ cây con theo mùa vụ: Tiến hành nhổ bỏ toàn bộ cây con mới mọc từ hạt định kỳ 1 tháng/lần trong mùa mưa và 3 tháng/lần trong mùa khô, tập trung tại các hốc đá và ven trục đường giao thông nhằm triệt tiêu nguồn phát tán, đạt mục tiêu loại bỏ 100% cây con tái sinh. Thời gian triển khai liên tục trong vòng 2 năm do Ban Quản lý Bán đảo Sơn Trà chủ trì.
  2. Thi công kỹ thuật tiêm thuốc trừ cỏ vào thân cây trưởng thành: Sử dụng xilanh chuyên dụng tiêm hoạt chất Metsulfuron methyl với liều lượng 120 g a.i./ha trực tiếp vào các thân cây có đường kính trên 5 cm. Kỹ thuật này giúp đạt tỷ lệ diệt trừ 100% sau 60 ngày, triệt tiêu nguy cơ rò rỉ hóa chất ra môi trường xung quanh và bảo vệ an toàn cho các loài thực vật lá rộng bản địa.
  3. Chặt hạ cơ giới kết hợp xử lý gốc vào mùa khô: Thực hiện cắt thân cách mặt đất 10 - 15 cm vào các tháng cao điểm mùa khô (tháng 5 đến tháng 6), gom thân cành phơi khô trên nền đá để triệt tiêu hoàn toàn khả năng tái sinh sinh dưỡng, nâng tỷ lệ chết tự nhiên của gốc lên trên 40%.
  4. Thiết lập hệ thống viễn thám và trồng cây bản địa khép tán: Ứng dụng ảnh vệ tinh đa thời gian kết hợp định vị GPS để theo dõi biến động diện tích xâm lấn trên 900 ha vùng lõi rừng Sơn Trà theo chu kỳ 6 tháng/lần do Chi cục Kiểm lâm Đà Nẵng điều hành. Đồng thời, trồng dặm các loài cây thân gỗ bản địa sinh trưởng nhanh nhằm tạo tán che bóng, hạn chế ánh sáng mặt trời lọt xuống thảm mục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho các nhóm đối tượng:

  1. Chi cục Kiểm lâm và Ban Quản lý các Khu bảo tồn thiên nhiên: Ứng dụng quy trình kỹ thuật nhổ cây con và tiêm thuốc diệt thân leo để xây dựng phương án quản lý thực vật ngoại lai xâm hại định kỳ hàng năm.
  2. Cán bộ nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành Bảo vệ thực vật, Lâm sinh, Sinh thái học: Sử dụng bộ số liệu định lượng về đặc tính sinh thực và cơ chế tái sinh của chi Merremia làm tài liệu giảng dạy và mở rộng các đề tài nghiên cứu chuyên sâu.
  3. Các tổ chức phi chính phủ và mạng lưới bảo tồn đa dạng sinh học: Khai thác cơ sở dữ liệu thực địa để lập kế hoạch tài trợ, điều phối các chương trình tình nguyện viên nhổ bỏ dây leo xâm hại và phục hồi sinh cảnh tự nhiên.
  4. Chính quyền địa phương và các doanh nghiệp phát triển du lịch sinh thái: Tham khảo các giải pháp khoanh vùng và xử lý an toàn sinh học nhằm bảo vệ cảnh quan môi trường tại bán đảo Sơn Trà và vùng rừng đèo Hải Vân.

Câu hỏi thường gặp

Cây Bìm bìm hoa trắng gây hại cho hệ sinh thái rừng Sơn Trà theo cơ chế nào?

Loài cây này sở hữu sinh khối tươi lên tới 25 tấn/ha và tốc độ vươn ngọn đạt 7 cm/ngày. Thân cây leo trùm kín tán rừng gỗ, che phủ hoàn toàn ánh sáng mặt trời khiến các loài cây bản địa không thể quang hợp và chết dần, đồng thời cành lá khô tích tụ khối lượng lớn làm tăng nguy cơ bùng phát cháy rừng.

Tại sao phương pháp cắt gốc thủ công đơn thuần không mang lại hiệu quả triệt để?

Biện pháp cắt gốc cơ giới chỉ tiêu diệt được khoảng 10% đến 40% số cây do các gốc sót lại có khả năng tái sinh chồi rất mạnh, đạt đỉnh điểm sau 30 đến 45 ngày với tỷ lệ tái sinh từ 50% đến 60%. Nếu không kết hợp xử lý hóa chất hoặc nhổ mầm non, quần thể cây sẽ nhanh chóng phục hồi mật độ ban đầu.

Hoạt chất hóa học nào mang lại hiệu lực trừ bìm bìm cao nhất và liều lượng bao nhiêu?

Hoạt chất Metsulfuron methyl (thuốc thương phẩm Ally 20DF) mang lại hiệu lực diệt trừ cao nhất và an toàn cho môi trường. Liều lượng tối ưu đối với cây con mới mọc là 80 g a.i./ha (đạt hiệu lực 100% sau 30 ngày) và đối với cây trưởng thành là 120 g a.i./ha theo phương pháp tiêm thân (đạt hiệu lực 100% sau 60 ngày).

Thời điểm nào trong năm thích hợp nhất để xử lý cây con mới mọc từ hạt?

Thời điểm tối ưu nhất là vào mùa khô (từ tháng 5 đến tháng 6 hàng năm). Trong điều kiện khô hạn, biện pháp nhổ cây con định kỳ đạt hiệu quả diệt trừ tuyệt đối 100% ở cả chu kỳ 1 tháng/lần và 3 tháng/lần do cây con không có đủ độ ẩm đất để tiếp tục bén rễ và phục hồi.

Rễ cây Bìm bìm hoa trắng có khả năng đâm chồi tái sinh thành cây mới hay không?

Thực nghiệm khoa học khẳng định rễ chính và rễ nhánh của cây bìm bìm hoa trắng hoàn toàn không có khả năng đâm chồi sinh dưỡng, kể cả khi giâm trong cát ẩm hay giữ nguyên trong đất tự nhiên. Khả năng tái sinh chỉ tập trung ở các đoạn thân, cành cấp 1, cành cấp 2 và phần gốc sát mặt đất.

Kết luận

  1. Cây Bìm bìm hoa trắng (Merremia eberhardtii) là loài dây leo ngoại lai có khả năng xâm lấn mạnh mẽ với sinh khối 25 tấn/ha, đe dọa trực tiếp 900 ha rừng tại Sơn Trà.
  2. Tiềm năng sinh thực của loài rất lớn với mật độ đạt 1.548,5 hạt chắc/m2 ở vùng cao ẩm; hạt tồn lưu chủ yếu tại các hốc đá và nền cứng ven đường.
  3. Thân và cành cây có khả năng tái sinh vô tính mạnh trong đất ẩm (50% - 60%), trong khi rễ hoàn toàn không có khả năng nảy chồi.
  4. Biện pháp nhổ bỏ cây con định kỳ 1 tháng/lần trong mùa mưa và xử lý tiêm thân bằng Metsulfuron methyl liều 120 g a.i./ha cho hiệu lực diệt trừ triệt để 100%.
  5. Cần áp dụng quy trình kiểm soát tổng hợp theo lộ trình 2017 - 2020: 3 tháng đầu khoanh vùng dập dịch, 12 tháng tiếp theo xử lý hóa sinh cục bộ và 24 tháng sau tập trung trồng phục hồi rừng bản địa.

Công tác bảo tồn đa dạng sinh học tại Bán đảo Sơn Trà đòi hỏi sự vào cuộc quyết liệt, đồng bộ của các cơ quan quản lý và cộng đồng khoa học nhằm triển khai ngay các giải pháp kỹ thuật nêu trên, bảo vệ lá phổi xanh bền vững cho thành phố Đà Nẵng.