Tổng quan nghiên cứu

Sự bùng phát của các loài sinh vật ngoại lai xâm hại đang đe dọa nghiêm trọng đến an ninh sinh thái toàn cầu, phá hủy khoảng 36% hệ sinh thái tự nhiên và làm tuyệt chủng 39% số loài sinh vật được ghi nhận kể từ năm 1600. Tại Việt Nam, cây Bìm bìm hoa trắng (Merremia eberhardtii) thuộc họ Bìm bìm (Convolvulaceae) đã và đang trở thành đối tượng xâm hại đặc biệt nguy hiểm. Tại bán đảo Sơn Trà thuộc thành phố Đà Nẵng, loài dây leo thân gỗ này sinh trưởng cực nhanh, tạo thành thảm thực vật che phủ dày đặc làm suy giảm nghiêm trọng đa dạng sinh học bản địa và làm gia tăng nguy cơ cháy rừng trong mùa khô hạn.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là làm rõ các đặc tính sinh học, khả năng sinh sản, tái sinh vô tính và phát tán hạt của cây Bìm bìm hoa trắng, từ đó xác định nguyên nhân bùng phát quần thể ngoài tự nhiên. Mục tiêu cụ thể của đề tài là xây dựng các giải pháp kỹ thuật phòng trừ đồng bộ, ngăn chặn sự lây lan và kiểm soát triệt để diện tích xâm lấn tại Đà Nẵng. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện thực địa tại Khu bảo tồn thiên nhiên Sơn Trà và trong phòng thí nghiệm trong giai đoạn năm 2016 đến năm 2017. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở để nâng cao hiệu suất tiêu diệt mầm tái sinh đạt từ 80% đến 100%, bảo vệ trên 4.000 ha rừng đặc dụng và duy trì tính toàn vẹn của các quần xã thực vật bản địa quý hiếm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết sinh thái học xâm lấn và lý thuyết cạnh tranh tài nguyên thực vật để giải thích cơ chế chiếm lĩnh sinh cảnh của Merremia eberhardtii. Ba khái niệm cốt lõi được sử dụng xuyên suốt bao gồm: tính xâm lấn của thực vật ngoại lai, khả năng tái sinh dinh dưỡng và áp lực phát tán nguồn hạt tồn lưu trong đất. Ngoài ra, đề tài kết hợp mô hình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) thích ứng cho hệ sinh thái rừng tự nhiên, kết hợp giữa kiểm soát cơ học, hóa học chọn lọc và phục hồi sinh cảnh. Cây Bìm bìm hoa trắng được phân loại thuộc chi Merremia, họ Convolvulaceae, bộ Solanales, ngành Magnoliophyta, mang đầy đủ đặc tính của thực vật dây leo thân gỗ đa niên có khả năng tích lũy sinh khối nhanh.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thực hiện thu thập dữ liệu thứ cấp và sơ cấp từ tháng 11 năm 2016 đến tháng 9 năm 2017 tại Khu bảo tồn thiên nhiên Sơn Trà. Phương pháp điều tra thực địa tuân thủ hướng dẫn của Cẩm nang nghiên cứu Đa dạng sinh vật và Quy chuẩn điều tra bảo vệ thực vật tập III.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Nghiên cứu thiết lập 6 ô tiêu chuẩn cố định diện tích 100 m² (kích thước 10 m x 10 m) tại 2 đai cao 50 m và 150 m đại diện cho sinh cảnh đất thấp khô và đất cao ẩm. Trong mỗi ô tiêu chuẩn bố trí 5 ô dạng bản diện tích 4 m² (2 m x 2 m) để theo dõi các chỉ tiêu sinh thực như số cụm hoa trên 1 m², số hoa đơn trên cụm và tỷ lệ đậu quả. Khảo sát khả năng tái sinh được tiến hành trên 50 mẫu rễ ngầm, 45 đoạn cành cấp 1, cấp 2, cấp 3 (chiều dài 50 cm) và 300 hạt giống chắc trong điều kiện phòng thí nghiệm cũng như thực địa.

Các thí nghiệm phòng trừ được bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCBD) với 3 lần nhắc lại, diện tích mỗi ô thí nghiệm từ 300 m² đến 1.000 m². Việc lựa chọn mô hình RCBD giúp kiểm soát tối đa sai số do biến thiên địa hình dốc và độ che phủ không đồng đều của thảm rừng. Dữ liệu thí nghiệm được phân tích phương sai qua phần mềm thống kê sinh học chuyên dụng IRRSTAT phiên bản 5.0 và Excel. Hiệu lực phòng trừ thực tế của các công thức hóa học và thủ công được hiệu chỉnh chuẩn xác theo công thức toán học Henderson - Tilton.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu phát hiện các chỉ tiêu sinh thái và sinh khối của cây Bìm bìm hoa trắng biến thiên rõ rệt theo điều kiện độ ẩm và đai cao. Ở khu vực đất cao ẩm (đai 150 m), cây đạt sinh khối và khả năng ra hoa tạo quả cao nhất, trung bình mỗi cụm hoa mang từ 7,0 đến 50,0 hoa đơn, tràng hoa hình kèn dài từ 6,0 đến 7,0 cm với đường kính loe 12,0 đến 13,0 cm. Hạt có vỏ rất dày, chiều dài trung bình khoảng 3,18 mm, đạt tỷ lệ nảy mầm tự nhiên 68,6% và tồn tại bền vững trong ngân hàng hạt của tầng đất mặt.

Thứ hai, khả năng tái sinh dinh dưỡng của loài cực kỳ mạnh mẽ qua thân và cành trong điều kiện đất ẩm. Đoạn cành cấp 1 cho tỷ lệ tái sinh chồi cao nhất đạt trên 70%, trong khi ở điều kiện khô hạn tỷ lệ này giảm về 0%. Rễ cây không có khả năng tái sinh chồi trực tiếp nếu không dính mắt thân, nhưng hệ rễ cọc phát triển ăn sâu từ 3 đến 9 m trong lòng đất, tích lũy lượng lớn carbohydrate nuôi dưỡng toàn bộ cơ thể dây leo dài từ 20 đến 50 m.

Thứ ba, biện pháp cắt gốc đơn thuần cho tỷ lệ tái sinh chồi sau khi chặt từ 50% đến 60% sau 45 ngày, hiệu quả triệt tiêu chỉ dao động từ 10% đến 40%. Đối với cây con mới mọc từ hạt, biện pháp nhổ thủ công định kỳ 1 tháng một lần trong mùa khô đạt hiệu quả phòng trừ 100%, trong khi kéo dài chu kỳ lên 3 tháng một lần làm giảm đáng kể hiệu quả kiểm soát.

Thứ tư, khảo nghiệm hóa học cho thấy hoạt chất trừ cỏ chọn lọc Metsulfuron methyl (Ally 20DF) và hoạt chất không chọn lọc Glyphosate (Roundup 480SC) đem lại hiệu lực vượt trội. Khi xử lý cây con mọc từ hạt, Metsulfuron methyl liều lượng 80 g a.i./ha đạt hiệu lực diệt 100% sau 30 ngày xử lý. Đối với cây trưởng thành, biện pháp tiêm thuốc trực tiếp vào thân cây bằng Metsulfuron methyl liều lượng 120 g a.i./ha hoặc Glyphosate liều lượng 4.000 g a.i./ha đạt tỷ lệ tiêu diệt 100% tại thời điểm 60 ngày và duy trì kéo dài đến 180 ngày.

Thảo luận kết quả

Khả năng xâm lấn mạnh của Merremia eberhardtii bắt nguồn từ cấu trúc sinh thái thích nghi cao: thân vươn dài che phủ toàn bộ tầng tán rừng làm triệt tiêu ánh sáng của cây bản địa, kết hợp với củ ngầm dự trữ năng lượng. So với các nghiên cứu về loài dây leo xâm hại Mikania micrantha tại Trung Quốc, Bìm bìm hoa trắng có mật độ hạt tồn lưu dai dẳng hơn và khả năng bắt rễ tại các đốt thân tiếp xúc đất ẩm rất nhanh.

Dữ liệu so sánh hiệu lực phòng trừ giữa các nghiệm thức có thể được trực quan hóa tối ưu qua biểu đồ cột thể hiện tỷ lệ tái sinh chồi sau cắt gốc từ 7 đến 60 ngày, kết hợp bảng ma trận so sánh hiệu lực giữa phương pháp phun qua lá và phương pháp tiêm trực tiếp vào thân ở các mốc thời gian 30, 60, 90 và 180 ngày sau xử lý. Phương pháp tiêm thuốc trực tiếp vào thân thể hiện tính ưu việt rõ rệt nhờ hạn chế tối đa việc thuốc phát tán ra môi trường xung quanh, bảo vệ an toàn cho các loài thực vật lá rộng bản địa cùng sinh cảnh.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả khảo nghiệm thực chứng, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp kỹ thuật đồng bộ nhằm kiểm soát và dập dịch cây Bìm bìm hoa trắng:

Thứ nhất, triển khai biện pháp cơ giới và thủ công có kiểm soát. Ban Quản lý Bán đảo Sơn Trà và Chi cục Kiểm lâm thành phố cần tổ chức nhổ bỏ cây con mới mọc từ hạt với tần suất định kỳ 1 tháng một lần liên tục trong 6 tháng mùa khô (từ tháng 1 đến tháng 6 hàng năm), mục tiêu giảm mật độ hạt nảy mầm trên 95% diện tích các phân khu phục hồi sinh thái.

Thứ hai, áp dụng kỹ thuật tiêm thuốc trừ cỏ chọn lọc vào gốc cây trưởng thành. Đối với các bụi dây leo có đường kính thân từ 5 cm đến 20 cm, nhân viên bảo vệ rừng tiến hành khoan và dùng xi lanh tiêm trực tiếp hoạt chất Metsulfuron methyl liều lượng 120 g a.i./ha (pha tỷ lệ 1,5 g thuốc với 30 ml nước) hoặc Glyphosate liều lượng 4.000 g a.i./ha vào thân chính. Kỹ thuật này đặt mục tiêu tiêu diệt 100% hệ rễ ngầm sau 60 ngày xử lý mà không làm ảnh hưởng đến các tầng cây gỗ che bóng.

Thứ ba, thiết lập hành lang giám sát và xử lý tàn dư sinh khối. Sau khi cắt dọn thân dây leo, bắt buộc phải thu gom và phơi khô trên giàn cách ly mặt đất ẩm hoặc xử lý tiêu hủy nhiệt, tuyệt đối không để thân cành vùi lấp dưới đất ẩm ven khe suối nhằm ngăn chặn hiện tượng tái sinh sinh dưỡng với tỷ lệ sống sót từ 50% đến 60%.

Thứ tư, ban hành quy chế phối hợp liên ngành giữa Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Đà Nẵng, các viện nghiên cứu và chính quyền địa phương nhằm khoanh vùng kiểm dịch nghiêm ngặt các lô rừng có nguy cơ cao, duy trì kế hoạch quan trắc định kỳ 3 tháng một lần trong giai đoạn 3 đến 5 năm tiếp theo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cao cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm sau:

Thứ nhất, cán bộ quản lý rừng đặc dụng và nhân sự kiểm lâm tại các Vườn quốc gia, Khu bảo tồn thiên nhiên trên toàn quốc. Tài liệu cung cấp quy trình kỹ thuật chuẩn về nhận diện hình thái, phân loại nguy cơ và áp dụng phương pháp tiêm thuốc trừ cỏ vào thân dây leo, giúp tối ưu hóa chi phí xử lý trên diện tích hơn 1.000 ha rừng bị xâm hại.

Thứ two, các nhà nghiên cứu, giảng viên và sinh viên chuyên ngành Bảo vệ thực vật, Lâm sinh và Sinh thái học. Công trình là cơ sở dữ liệu mẫu về phương pháp thiết lập ô tiêu chuẩn 100 m², kỹ thuật đánh giá sức tái sinh vô tính và phương pháp luận tính toán hiệu lực diệt trừ bằng công thức Henderson - Tilton.

Thứ ba, các nhà hoạch định chính sách môi trường và cơ quan quản lý đa dạng sinh học cấp tỉnh, thành phố. Luận văn cung cấp luận cứ thực tiễn để xây dựng danh mục kiểm soát sinh vật ngoại lai xâm hại và lập kế hoạch phân bổ ngân sách phòng ngừa cháy rừng liên quan đến thảm bìm bìm khô.

Thứ tư, các tổ chức phi chính phủ (NGO) và tổ chức quốc tế hoạt động trong lĩnh vực bảo tồn thiên nhiên. Tài liệu hỗ trợ xây dựng các đề án phục hồi rừng thứ sinh nhiệt đới bị suy thoái do sinh vật ngoại lai lấn át tầng tán.

Câu hỏi thường gặp

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

Cây Bìm bìm hoa trắng phát triển chiều dài thân từ 20 đến 50 m, leo trùm kín tán các tầng cây gỗ và cây bụi. Thảm lá dày đặc triệt tiêu ánh sáng khiến cây bản địa bên dưới không thể quang hợp và chết dần. Ngoài ra, trong mùa khô, lượng cành lá khô rụng tích lũy khối lượng vật liệu cháy rất lớn, làm gia tăng nguy cơ bùng phát các vụ cháy rừng nghiêm trọng.

Tại sao biện pháp chặt gốc thủ công thông thường không thể diệt trừ triệt để loài cây này?

Sau khi chặt gốc, tỷ lệ tái sinh chồi từ phần gốc còn lại đạt rất cao, từ 50% đến 60% sau 45 ngày theo dõi. Đồng thời, các đoạn cành cấp 1 khi rơi xuống đất ẩm có khả năng tự mọc rễ và tạo thành cây độc lập với tỷ lệ trên 70%, khiến mật độ quần thể gia tăng nhanh chóng nếu không thu gom triệt để tàn dư.

Hoạt chất hóa học nào mang lại hiệu quả cao nhất trong việc phòng trừ cây con mới mọc?

Khảo nghiệm thực địa chứng minh hoạt chất trừ cỏ chọn lọc Metsulfuron methyl (Ally 20DF) với liều lượng 80 g a.i./ha mang lại hiệu quả tiêu diệt cây con đạt 100% sau 30 ngày xử lý. Hoạt chất này chỉ tác động lên thực vật lá rộng, giữ an toàn cho nhóm hòa thảo và các loài cây gỗ tầng cao xung quanh.

Phương pháp tiêm thuốc vào thân cây trưởng thành có ưu điểm gì vượt trội so với phun qua lá?

Biện pháp tiêm thuốc trực tiếp bằng xi lanh vào thân cây với liều lượng Metsulfuron methyl 120 g a.i./ha đạt hiệu quả tiêu diệt 100% sau 60 ngày và kéo dài đến 180 ngày. Phương pháp này đưa hoạt chất lưu dẫn trực tiếp xuống hệ rễ sâu 9 m, triệt tiêu nguồn dinh dưỡng củ ngầm và tránh làm phát tán thuốc sang các loài thực vật quý hiếm khác.

Cần duy trì tần suất nhổ bỏ cây con mọc từ hạt như thế nào để đạt hiệu quả tối ưu?

Biện pháp nhổ cây con mọc từ hạt đạt hiệu lực 100% khi được thực hiện với chu kỳ định kỳ 1 tháng một lần trong suốt mùa khô. Nếu giãn cách thời gian nhổ lên 3 tháng hoặc 9 tháng một lần, cây con đã kịp phát triển hệ rễ cọc và dự trữ năng lượng, khiến hiệu lực phòng trừ giảm sút rõ rệt.

Kết luận

  • Luận văn đã định danh và làm rõ các đặc điểm hình thái học, sinh học phát triển và cơ chế sinh thực của loài Bìm bìm hoa trắng (Merremia eberhardtii) tại bán đảo Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng.
  • Xác định nguyên nhân bùng phát quần thể là do khả năng tái sinh chồi gốc sau chặt đạt từ 50% đến 60%, cành giâm đất ẩm tái sinh trên 70% và hệ rễ cọc ăn sâu tới 9 m tích lũy carbohydrate dồi dào.
  • Khẳng định biện pháp nhổ cây con định kỳ 1 tháng một lần trong mùa khô mang lại hiệu lực kiểm soát tuyệt đối 100% nguồn phát tán mới từ hạt.
  • Xác lập quy trình kỹ thuật tiêm thuốc trừ cỏ Metsulfuron methyl liều lượng 120 g a.i./ha trực tiếp vào thân cây trưởng thành, đạt tỷ lệ tiêu diệt 100% sau 60 ngày và duy trì hiệu lực bền vững đến 180 ngày sau xử lý.
  • Đóng góp luận cứ khoa học thực chứng để các cơ quan quản lý lâm nghiệp xây dựng quy trình quản lý tổng hợp sinh vật ngoại lai xâm hại, bảo vệ hơn 4.000 ha rừng tự nhiên tại Khu bảo tồn thiên nhiên Sơn Trà.

Các cơ quan quản lý và đơn vị nghiên cứu cần tiếp tục ứng dụng ngay quy trình kỹ thuật này vào các đợt xử lý thực địa cao điểm trong giai đoạn 12 đến 24 tháng tới nhằm ngăn chặn triệt để sự lan rộng của cây Bìm bìm hoa trắng.