Tổng quan nghiên cứu

Thảm họa xâm lấn sinh học từ các loài thực vật ngoại lai đang đe dọa nghiêm trọng tính toàn vẹn của các hệ sinh thái rừng nhiệt đới tại Việt Nam. Theo thống kê của Chi cục Kiểm lâm thành phố Đà Nẵng, có tới 15.000 ha rừng tự nhiên và phòng hộ bị các loài dây leo che phủ, trong đó rừng Sơn Trà chịu ảnh hưởng 5.000 ha và rừng Nam Hải Vân lên tới 10.000 ha. Riêng tại địa bàn phường Thọ Quang thuộc Khu bảo tồn thiên nhiên Sơn Trà, diện tích bị cây Bìm bìm hoa trắng (Merremia eberhardtii) và Bìm bìm hoa vàng (Merremia boisiana) xâm hại ước tính đã vượt mức 900 ha. Với tốc độ vươn cành đạt 7 cm mỗi ngày và sinh khối tươi lên tới 25 tấn trên một hecta, loài dây leo thân gỗ này nhanh chóng phủ kín tán rừng, cản trở quá trình quang hợp và trực tiếp đe dọa sự sống của 985 loài thực vật thân gỗ bản địa.

Trước tình hình ngân sách thành phố Đà Nẵng đã chi trả kinh phí xử lý 870,35 ha từ năm 2005 đến năm 2011 nhưng cây vẫn tái lấn chiếm mạnh mẽ, đề tài luận văn thạc sĩ chuyên ngành Bảo vệ thực vật của tác giả Ngô Quang Huy thực hiện tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã được triển khai. Mục tiêu nghiên cứu tập trung làm rõ các đặc điểm hình thái học, chỉ tiêu sinh thực, quy luật lưu tồn hạt trong đất, tiềm năng tái sinh vô tính và đánh giá hiệu lực của 5 biện pháp phòng trừ cơ giới kết hợp hóa học. Công trình được tiến hành thực địa liên tục từ tháng 3 năm 2016 đến tháng 3 năm 2017 tại bán đảo Sơn Trà, mang lại cơ sở khoa học then chốt nhằm kiểm soát triệt để loài xâm hại, giảm tỷ lệ tái sinh chồi gốc từ mức 60% xuống 0% và ngăn chặn nguy cơ cháy rừng do tích lũy thảm mục thực vật khô trong mùa nắng nóng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh thái học xâm lấn và các quy định của Luật Đa dạng sinh học năm 2008 cùng Công ước Quốc tế về Đa dạng sinh học (CBD). Đề tài vận dụng nguyên lý Quản lý Dịch hại Tổng hợp (IPM) thích ứng cho hệ sinh thái lâm nghiệp, tích hợp hài hòa giữa các yếu tố sinh thái học cá thể, sinh thái học quần thể và kỹ thuật kiểm soát hóa sinh có định hướng.

Bốn khái niệm chuyên ngành cốt lõi được định hình xuyên suốt công trình gồm:

  • Tiềm năng phát tán sinh học: Khả năng mở rộng phạm vi phân bố thông qua cơ chế phát tán hạt hữu tính và nhân giống sinh dưỡng từ thân bò.
  • Ngân hàng hạt trong đất: Trữ lượng hạt giống ngủ nghỉ qua các tầng thổ nhưỡng có khả năng duy trì sức sống qua nhiều chu kỳ mùa vụ.
  • Áp lực tái sinh vô tính: Tốc độ phát sinh chồi non và rễ phụ từ các đoạn thân, cành hoặc gốc cây sau khi bị tác động cơ học.
  • Động thái cạnh tranh ánh sáng: Quá trình dây leo phủ kín tầng tán rừng, triệt tiêu bức xạ mặt trời chiếu xuống thảm thực vật tầng dưới.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng quy chuẩn điều tra thực vật học của Nguyễn Nghĩa Thìn (1997, 2008) kết hợp phương pháp khảo nghiệm bảo vệ thực vật chuyên ngành. Cỡ mẫu nghiên cứu được thiết lập thông qua 6 ô tiêu chuẩn cố định diện tích 100 m2 (kích thước 10 m x 10 m) tại 4 dạng sinh cảnh đặc trưng gồm: địa hình thấp đất khô, thấp đất ẩm, cao đất khô và cao đất ẩm ở hai đai cao 50 m và 150 m so với mực nước biển. Trong mỗi ô tiêu chuẩn, tác giả bố trí 5 ô dạng bản diện tích 4 m2 (2 m x 2 m) nhằm theo dõi các chỉ tiêu sinh thực từ giai đoạn ra hoa đến khi quả chín.

Thí nghiệm khả năng tái sinh vô tính và sinh sản hữu tính được thực hiện theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với 3 lần lặp lại. Cỡ mẫu đánh giá bao gồm 45 đoạn cành cấp 1, cành cấp 2, cành cấp 3; 45 đoạn rễ cắt rời; 50 gốc cây trưởng thành phân chia theo 5 nhóm đường kính từ 2 cm đến 20 cm và 300 hạt giống chắc mẩy để thử nghiệm nảy mầm trong điều kiện ẩm độ 70% đến 80%.

Các thí nghiệm phòng trừ hóa học sử dụng 2 hoạt chất Metsulfuron methyl (thuốc thương phẩm Ally 20DF) và Glyphosate (thuốc thương phẩm Roundup 480SC) trên các ô thí nghiệm diện tích 300 m2. Toàn bộ số liệu thực địa được thu thập định kỳ từ 7, 10, 15, 30 đến 180 ngày sau xử lý. Dữ liệu được tính toán hiệu lực theo công thức chuẩn Henderson - Tilton nhằm loại trừ yếu tố chết tự nhiên, sau đó xử lý phương sai thống kê sinh học trên phần mềm chuyên dụng IRRISTAT 5.0 để đảm bảo độ tin cậy toán học ở mức ý nghĩa 95%.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra thực địa và bố trí thí nghiệm đã ghi nhận bốn phát hiện khoa học quan trọng:

  1. Biến động chỉ tiêu sinh thực theo độ cao và ẩm độ: Cây Bìm bìm hoa trắng tại khu vực địa hình cao và đất ẩm có sức sinh sản mạnh nhất với 17,7 cụm hoa/m2, 40,5 hoa đơn/cụm và mật độ hạt chắc đạt 1.548,5 hạt/m2. Ngược lại, tại khu vực thấp và khô hạn, các chỉ tiêu này giảm mạnh, chỉ đạt 14,5 cụm hoa/m2, 27,8 hoa đơn/cụm và 642,8 hạt chắc/m2 (thấp hơn khoảng 58,5% so với vùng cao ẩm).

  2. Quy luật tích lũy hạt tồn lưu trong vi địa hình: Khảo sát lớp đất mặt ở độ sâu 10 cm cho thấy hạt tự do bị hao hụt tới 70% do côn trùng ăn và nấm mục phân hủy dưới độ ẩm cao. Tỷ lệ hạt rơi xuống đất chỉ chiếm từ 1,3% đến 10,9% so với lượng hạt sinh ra trên cây. Tuy nhiên, hạt bị nước mưa rửa trôi và dồn tụ vào các hốc đá với tỷ lệ cao, dao động từ 4,5% đến 9,3%, tạo thành các ổ hạt tiềm ẩn mọc thành cây con sau các đợt mưa lớn.

  3. Sự phân hóa về tiềm năng tái sinh sinh dưỡng: Các đoạn thân và cành cấp 1 giâm trong đất ẩm thể hiện tỷ lệ tái sinh chồi rất cao, trong khi cành cấp 3 có tỷ lệ tái sinh rất thấp và rễ cắt rời hoàn toàn không có khả năng tái sinh chồi độc lập (tỷ lệ 0%). Đối với biện pháp chặt gốc cơ học, tỷ lệ gốc nảy mầm chồi mới chiếm 50% đến 60%. Số lượng mầm tái sinh tăng vọt trong 30 ngày đầu, đạt mức tối đa sau 45 ngày và không phát sinh thêm mầm mới sau 60 ngày.

  4. Hiệu lực vượt trội của kỹ thuật xử lý hóa học cục bộ: Thử nghiệm tiêm thuốc trừ cỏ trực tiếp vào thân cây trưởng thành bằng hoạt chất Metsulfuron methyl liều lượng 120 g a.i./ha hoặc Glyphosate liều lượng 4 kg a.i./ha đạt hiệu quả tiêu diệt 100% sau 60 ngày và duy trì triệt để tới 180 ngày. Đối với cây con mới mọc từ hạt, biện pháp phun phủ hoạt chất Metsulfuron methyl ở liều lượng 80 g a.i./ha mang lại hiệu lực trừ khử 100% sau 30 ngày xử lý.

Thảo luận kết quả

Các phát hiện sinh học chỉ ra rằng Bìm bìm hoa trắng có khả năng dự trữ nguồn carbohydrate dồi dào trong hệ thống thân leo bánh tẻ, tạo áp lực tái sinh cực lớn khi chỉ áp dụng các biện pháp cơ giới đơn thuần như phát tỉa hay cắt thân. Sự chênh lệch về sinh thực giữa vùng cao ẩm và thấp khô khẳng định vai trò quyết định của vi khí hậu ven biển đối với chu kỳ ra hoa kết quả. Dữ liệu thực nghiệm này khi được mô hình hóa qua biểu đồ đường tiến trình sinh mầm theo thời gian sẽ minh họa rõ nét điểm bão hòa chồi non tại mốc 45 ngày sau cắt, giúp nhà quản lý xác định chính xác thời điểm vàng để can thiệp hóa chất đợt hai.

So sánh với các nghiên cứu kiểm soát cây Mai dương (Mimosa pigra) tại Tràm Chim và dây leo Mikania micrantha tại miền Nam Trung Quốc (nơi biện pháp kết hợp hóa học đạt tỷ lệ ức chế sinh khối từ 85,8% đến 99,7%), phương pháp tiêm vi lượng Metsulfuron methyl vào thân cây bộc lộ ưu thế sinh thái vượt trội. Kỹ thuật tiêm thân giải quyết triệt để vấn đề thuốc trôi dạt sang 985 loài thực vật bản địa, giảm thiểu 100% lượng hóa chất phân tán tự do vào nguồn nước mặt tại 20 con suối tự nhiên trên bán đảo Sơn Trà.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, tác giả đề xuất hệ thống 4 giải pháp đồng bộ nhằm kiểm soát và ngăn chặn triệt để sự xâm lấn của Bìm bìm hoa trắng:

  1. Áp dụng kỹ thuật tiêm thuốc trừ cỏ chọn lọc vào thân cây trưởng thành: Chi cục Kiểm lâm thành phố Đà Nẵng và Ban Quản lý Bán đảo Sơn Trà cần triển khai kỹ thuật tiêm hoạt chất Metsulfuron methyl (Ally 20DF) với liều lượng 120 g a.i./ha trực tiếp vào các thân cây có đường kính trên 5 cm. Mục tiêu đặt ra là tiêu diệt 100% các cá thể dây leo gỗ già trong khung thời gian 60 đến 90 ngày vào đầu mùa khô (từ tháng 1 đến tháng 3 hàng năm), hạn chế tối đa việc phát tán thuốc ra thảm tươi xung quanh.

  2. Chuẩn hóa quy trình nhổ cây con và xử lý ổ hạt tại hốc đá: Hạt Kiểm lâm liên quận Sơn Trà – Ngũ Hành Sơn chủ trì tổ chức các đợt ra quân nhổ cây con mọc từ hạt với chu kỳ 1 tháng/lần trong mùa mưa và 3 tháng/lần trong mùa khô. Giải pháp này giúp triệt tiêu mật độ cây con tại các vi địa hình hốc đá và ta luy âm, hạ thấp tỷ lệ cây con sống sót xuống dưới 5% trong vòng 12 tháng liên tục.

  3. Ứng dụng công nghệ ảnh viễn thám và hệ thống định vị vệ tinh GPS: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phối hợp cùng các đơn vị chuyên môn thiết lập mạng lưới quan trắc định kỳ 6 tháng một lần qua ảnh vệ tinh có độ phân giải cao. Việc này nhằm quét phổ phản xạ của lớp lông sáp trắng bạc trên lá cây, từ đó phát hiện sớm các vạt xâm lấn mới có diện tích từ 50 m2 trở lên tại các tiểu khu 62, 63 và 64.

  4. Thiết lập hành lang pháp lý và kiểm dịch thực vật nội địa nghiêm ngặt: Ủy ban nhân dân thành phố Đà Nẵng cần ban hành chỉ thị nghiêm cấm tuyệt đối việc di thực, nhân giống hoặc trồng các loài thuộc chi Merremia làm cảnh dọc theo tuyến đường du lịch Hoàng Sa và các khu nghỉ dưỡng sinh thái ven biển, chấm dứt hoàn toàn nguy cơ phát tán nhân tạo từ năm 2018 trở đi.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị học thuật và thực tiễn sâu sắc, phù hợp cho bốn nhóm đối tượng chuyên môn:

  • Cán bộ quản lý lâm nghiệp và lực lượng kiểm lâm: Cung cấp quy trình kỹ thuật chuẩn xác về thời điểm, liều lượng và phương pháp tiêm thuốc diệt trừ dây leo xâm hại, giúp tối ưu hóa ngân sách bảo vệ rừng đặc dụng tại các khu bảo tồn thiên nhiên và vườn quốc gia trên toàn quốc.
  • Các nhà khoa học và giảng viên chuyên ngành Bảo vệ thực vật: Làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp khảo nghiệm thuốc trừ cỏ trên cây gỗ xâm lấn, bổ sung dẫn liệu về đặc tính sinh thái học cá thể của chi Merremia tại khu vực Đông Nam Á.
  • Học viên cao học và sinh viên ngành Quản lý tài nguyên rừng, Sinh thái học: Cung cấp khung phương pháp luận điều tra thực địa mẫu mực, kỹ năng phân tích ô tiêu chuẩn 100 m2 và kỹ thuật xử lý số liệu sinh học bằng phần mềm IRRISTAT cùng công thức Henderson - Tilton.
  • Đơn vị tư vấn môi trường và các tổ chức phi chính phủ bảo tồn thiên nhiên: Ứng dụng dữ liệu để xây dựng các dự án phục hồi sinh cảnh rừng thứ sinh, đánh giá rủi ro sinh thái và thiết lập chiến lược kiểm soát sinh vật ngoại lai bền vững.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao Bìm bìm hoa trắng được xem là loài thực vật xâm lấn nguy hiểm hàng đầu tại Bán đảo Sơn Trà? Bìm bìm hoa trắng sở hữu tốc độ sinh trưởng cực nhanh lên tới 7 cm/ngày cùng sinh khối tươi 25 tấn/ha. Khi phát triển, chúng trườn phủ kín tầng tán, cướp đoạt 100% ánh sáng của cây bản địa, làm chết các cây gỗ tiên phong và tích lũy khối lượng thảm mục lớn gây nguy cơ cháy rừng nghiêm trọng trong mùa khô.

Vì sao việc chặt đốn thủ công truyền thống không thể tiêu diệt triệt để loài dây leo này? Biện pháp cắt gốc cơ giới đơn thuần chỉ đạt hiệu quả tiêu diệt từ 10% đến 40%. Do phần gốc chứa nhiều dinh dưỡng dự trữ, cây có tỷ lệ tái sinh chồi non lên tới 50% - 60% chỉ sau 45 ngày cắt, đồng thời các đoạn thân cành rơi vãi trên nền đất ẩm có khả năng tự bén rễ tạo thành cá thể độc lập.

Phương pháp tiêm thuốc trừ cỏ vào thân cây mang lại lợi ích môi trường vượt trội nào? Kỹ thuật tiêm trực tiếp Metsulfuron methyl (120 g a.i./ha) đưa hoạt chất lưu dẫn thẳng vào hệ mạch dẫn của cây mục tiêu để tiêu diệt tận gốc 100% sau 60 ngày. Phương pháp này loại bỏ hoàn toàn hiện tượng hóa chất trôi dạt sang 985 loài thực vật thân gỗ khác và bảo vệ an toàn cho hệ thống 20 con suối tự nhiên.

Ngân hàng hạt của Bìm bìm hoa trắng tồn lưu và phân bố chủ yếu ở đâu trong tự nhiên? Mặc dù hạt rơi trên bề mặt phẳng bị mục nát hoặc côn trùng ăn tới 70%, nước mưa lại cuốn trôi và tập trung hạt vào các khe nứt, hốc đá với tỷ lệ tồn lưu từ 4,5% đến 9,3%. Lớp vỏ hạt dày giúp chúng duy trì trạng thái ngủ nghỉ kéo dài và nảy mầm mạnh mẽ ngay khi gặp điều kiện ẩm ướt.

Thời điểm nào trong năm thích hợp nhất để triển khai đồng bộ các biện pháp phòng trừ? Thời điểm tối ưu để can thiệp hóa chất tiêm thân và cắt dọn cơ giới là vào mùa khô (từ tháng 1 đến tháng 4). Vào giai đoạn này, độ ẩm thấp làm giảm 100% khả năng tái sinh của thân cành rơi vãi, đồng thời việc nhổ cây con định kỳ 3 tháng/lần đạt hiệu lực trừ khử tuyệt đối 100%.

Kết luận

  • Công trình luận văn đã làm rõ toàn diện đặc tính hình thái, sinh thái học và chu kỳ sinh sản của loài Merremia eberhardtii tại bán đảo Sơn Trà với mật độ hạt chắc đạt tới 1.548,5 hạt/m2 ở vùng cao ẩm.
  • Nghiên cứu chứng minh rễ cắt rời hoàn toàn không có khả năng tái sinh chồi, nhưng cành cấp 1 và gốc cây sau chặt có tỷ lệ tái sinh tự nhiên từ 50% đến 60% trong điều kiện ẩm ướt.
  • Biện pháp tiêm hoạt chất Metsulfuron methyl liều lượng 120 g a.i./ha vào thân cây trưởng thành được xác lập là giải pháp đột phá, đạt hiệu lực tiêu diệt 100% sau 60 ngày và an toàn tuyệt đối cho hệ sinh thái.
  • Biện pháp nhổ cây con định kỳ 1 tháng/lần kết hợp kiểm soát ổ hạt tại các hốc đá giúp ngăn chặn triệt để sự phục hồi của quần thể cây con từ hạt tồn lưu.
  • Đề tài đóng góp cơ sở khoa học và thực tiễn then chốt để thành phố Đà Nẵng xây dựng quy trình quản lý tổng hợp trên 900 ha rừng bị xâm lấn trong giai đoạn 2018 - 2025.

Các đơn vị quản lý lâm nghiệp, viện nghiên cứu và các tổ chức bảo tồn thiên nhiên hãy nhanh chóng áp dụng gói kỹ thuật tiêm thân chọn lọc và quan trắc vệ tinh từ luận văn này nhằm bảo vệ bền vững đa dạng sinh học cho các khu rừng đặc dụng trên cả nước.