Tổng quan nghiên cứu

Sự xâm nhập và lan rộng của sinh vật ngoại lai đang là một trong những mối đe dọa sinh thái lớn nhất toàn cầu, trực tiếp phá hủy khoảng 36% các hệ sinh thái tự nhiên và làm tuyệt chủng gần 39% các loài sinh vật trên bề mặt Trái Đất kể từ năm 1600. Trên thế giới, Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN) đã ghi nhận 890 loài sinh vật ngoại lai xâm hại, trong đó có 36 loài thực vật cạn và thủy sinh đặc biệt nguy hiểm. Tại Việt Nam, hơn 956 loài thực vật ngoại lai đã được thống kê, chiếm tới 9% tổng số loài thực vật của cả nước. Trong đó, 25 loài thực vật ngoại lai xâm hại nguy hiểm đã hiện diện tại 10 vườn quốc gia và khu bảo tồn trọng điểm.

Khu Bảo tồn Thiên nhiên (BTTN) Bà Nà - Núi Chúa có tổng diện tích rừng đặc dụng đạt 26.758,9 ha (theo số liệu kiểm kê rừng toàn quốc), sở hữu hệ thực vật phong phú với 793 loài thuộc 487 chi và 134 họ, bao gồm 25 loài thực vật quý hiếm ghi nhận trong Sách Đỏ Việt Nam như Trầm hương (Aquilaria crassna), Kiền kiền (Hopea pierrei), Kim giao (Nageia fleuryi). Tuy nhiên, tính toàn vẹn sinh thái tại đây đang bị đe dọa nghiêm trọng bởi sự bùng phát của các loài thực vật ngoại lai xâm hại, điển hình là diện tích rừng bị xâm lấn lên tới gần 300 ha bởi các loài dây leo nguy hại.

Đề tài luận văn thạc sĩ chuyên ngành Sinh thái học của học viên Trần Trương Thanh, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Phạm Thị Kim Thoa tại Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng, được triển khai từ tháng 01/2018 đến tháng 11/2018. Nghiên cứu tập trung tại xã Hòa Ninh (huyện Hòa Vang, TP Đà Nẵng) với diện tích 3.823,3 ha. Mục tiêu chính là điều tra hiện trạng phân bố của 13 loài thực vật ngoại lai xâm hại, đánh giá mức độ rủi ro đối với thảm thực vật bản địa, xây dựng bộ cơ sở dữ liệu không gian Geodatabase và đề xuất các giải pháp quản lý bền vững thông qua hệ thống thông tin địa lý (GIS).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng khung lý thuyết xâm nhập sinh thái kết hợp với các mô hình định lượng rủi ro môi trường hiện đại. Nghiên cứu tích hợp mô hình ma trận đánh giá tác động sinh thái 5 cấp độ của Hanno Sandvik (2013) dựa trên hai trục chính: tiềm năng xâm nhập thực địa và mức độ tác động sinh thái (gồm các mức: tác động nghiêm trọng - SE, tác động cao - HI, tiềm ẩn cao - PH, tác động thấp - LO, và không nhận thấy tác động - NK). Đồng thời, đề tài áp dụng lý thuyết định lượng tác động của Kevin Heffernan (1999), xác định mức độ đe dọa của loài ngoại lai tỷ lệ thuận với tổng diện tích xâm lấn, mật độ cá thể và độ tàn phá thảm thực vật bản địa.

Nghiên cứu bám sát các khái niệm chuẩn mực theo Luật Đa dạng sinh học năm 2008 (Khoản 19, Điều 3) và Thông tư số 35/2018/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về tiêu chí nhận diện loài ngoại lai xâm hại. Ba khái niệm trung tâm được chuẩn hóa gồm:

  • Loài ngoại lai: Sinh vật xuất hiện ngoài vùng phân bố tự nhiên và có khả năng phát triển quần thể mới.
  • Loài ngoại lai xâm hại: Sinh vật ngoại lai lấn chiếm nơi sinh sống, cạnh tranh nguồn sống và làm biến đổi cấu trúc quần xã thực vật bản địa.
  • Chỉ số độ che phủ và tần số xuất hiện: Tỷ lệ phần trăm diện tích tán lá của loài ngoại lai chiếm chỗ trên bề mặt thảm thực vật trong các ô tiêu chuẩn.

Phương pháp nghiên cứu

Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu được thiết kế nghiêm ngặt: Thiết lập 10 tuyến điều tra thực địa với tổng chiều dài 27,779 km xuyên cắt qua các sinh cảnh rừng tự nhiên, rừng trồng keo, đất hoang hóa và ven suối tại vùng lõi và vùng đệm. Trên 10 tuyến này, tiến hành lập các ô tiêu chuẩn (OTC) có diện tích 4 m² hoặc 25 m² (mật độ từ 2 đến 5 ô/tuyến) kết hợp các ô dạng bản (ODB) theo quy chuẩn nghiên cứu thực vật học của Hoàng Chung và Nguyễn Nghĩa Thìn.

Nguồn dữ liệu đầu vào sử dụng bản đồ kiểm kê hiện trạng rừng TP Đà Nẵng giai đoạn 2013-2016 theo Quyết định số 1665/QĐ-UBND kết hợp ảnh vệ tinh viễn thám độ phân giải cao và ảnh chụp flycam hiện trường. Việc lựa chọn công cụ GPS Garmin Etrex 20 kết hợp phần mềm MapInfo 12.2 và ArcGIS giúp chuẩn hóa toàn bộ dữ liệu tọa độ thực địa về hệ quy chiếu quốc gia VN-2000. Phương pháp này đảm bảo tính chính xác tuyệt đối trong việc đo đạc diện tích các khoảnh xâm lấn và xây dựng cơ sở dữ liệu không gian đa lớp (Geodatabase) phục vụ dự báo xu thế diễn biến sinh thái.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận 13 loài thực vật ngoại lai xâm hại thuộc 6 họ thực vật khác nhau tại khu vực khảo sát. Trong đó, 10/13 loài (chiếm 76,9%) nằm trong danh mục 100 loài xâm hại nguy hiểm nhất thế giới của IUCN, 8/13 loài thuộc danh mục loài xâm lấn Đông Nam Á, và 9/13 loài thuộc danh mục Thông tư số 35/2018/TT-BTNMT (gồm 5 loài xâm hại và 4 loài có nguy cơ xâm hại). Đáng chú ý, hai loài dây leo chưa có tên trong danh mục chính thức của Thông tư 35 nhưng có sức tàn phá cực lớn là Bìm bìm hoa vàng (Merremia boisiana) và Bìm bìm hoa trắng (Ipomoea eberhardtii).

Sự phân hóa theo đai cao và sinh cảnh thể hiện rõ rệt qua các số liệu thống kê:

  • Đai cao dưới 300m: Có sự hiện diện của toàn bộ 13/13 loài khảo sát. Cúc bò (Sphagneticola trilobata) đạt độ che phủ kỷ lục lên tới 70% tại các sinh cảnh ven đường, Cỏ lào (Chromolaena odorata) đạt độ phủ 50%, và Trinh nữ thân gỗ (Mimosa pigra) tạo thành các quần xã dày đặc từ 30 đến 300 m² với hàng trăm cá thể/đám.
  • Đai cao từ 300m đến 700m: Số lượng loài giảm xuống còn 5 loài thích nghi mạnh gồm Bìm bìm hoa trắng, Bìm bìm hoa vàng, Đơn buốt (Bidens pilosa), Ngũ sắc (Lantana camara) và Cây cứt lợn (Ageratum conyzoides).
  • Đai cao trên 700m: Chỉ còn 3 loài có biên độ sinh thái rộng tồn tại được gồm Bìm bìm hoa vàng, Đơn buốt và Cây cứt lợn. Đặc biệt, nghiên cứu ghi nhận sự xuất hiện của loài Bìm bìm hoa vàng ở độ cao lên tới 1.030m.

Ba loài được định danh có mức độ tác động sinh thái cao nhất (High Impact) cần ưu tiên xử lý khẩn cấp là Bìm bìm hoa vàng (Merremia boisiana), Bìm bìm hoa trắng (Ipomoea eberhardtii) và Trinh nữ thân gỗ (Mimosa pigra).

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi khiến các loài thực vật ngoại lai xâm lấn mạnh tại đai thấp (dưới 300m) bắt nguồn từ các hoạt động nhân sinh như mở rộng giao thông (tuyến Tỉnh lộ 602, đường Hoàng Văn Thái), phát triển du lịch và khai thác rừng trồng keo, tạo ra nhiều khoảng trống rừng có ánh sáng cao. Khí hậu nhiệt đới gió mùa với độ ẩm trung bình 82% và lượng mưa hàng năm lên đến 2.066 mm tạo điều kiện lý tưởng cho các loài thân thảo và dây leo phát tán hạt giống.

Cơ chế gây hại chính của hai loài bìm bìm là sinh trưởng cực nhanh, vươn cao leo trùm lên toàn bộ tán cây gỗ bản địa, ngăn chặn 80-90% lượng bức xạ mặt trời chiếu xuống tầng dưới, làm chết nghẹt cây tái sinh và gia tăng nguy cơ cháy rừng trong mùa khô do tích tụ sinh khối lá khô. So sánh với Khu BTTN Sơn Trà (nơi ghi nhận 9 loài ngoại lai trên diện tích chỉ bằng 1/6 Bà Nà - Núi Chúa), hệ thực vật Bà Nà - Núi Chúa chịu sức ép đa dạng hơn khi xuất hiện thêm các loài thủy sinh và thân bò nguy hiểm như Bèo tây và Cúc bò.

Toàn bộ dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa thành công qua hệ thống bản đồ chuyên đề GIS, bảng phân tích tần số xuất hiện (Bảng 3.3) và biểu đồ phân bố theo đai cao (Bảng 3.9), cung cấp minh chứng khoa học trực tiếp phục vụ khoanh vùng kiểm soát.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả điều tra và mô hình hóa GIS, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp hành động cụ thể:

  1. Vận hành hệ thống giám sát cảnh báo sớm bằng công nghệ GIS và Viễn thám: Ban Quản lý Rừng đặc dụng Bà Nà - Núi Chúa phối hợp cùng Hạt Kiểm lâm định kỳ cập nhật cơ sở dữ liệu Geodatabase 6 tháng/lần. Mục tiêu kiểm soát 100% diện tích dọc theo 27,779 km các tuyến đường xung yếu (như Tỉnh lộ 602, đường lên đỉnh Bà Nà), phấn đấu giảm 40% tốc độ lây lan của các khoảnh ngoại lai mới trong giai đoạn 2020-2023.
  2. Thiết lập chiến dịch cơ giới và thủ công triệt tiêu Bìm bìm hoa vàng và Trinh nữ thân gỗ: Hạt Kiểm lâm phối hợp cùng UBND xã Hòa Ninh và các doanh nghiệp du lịch triển khai đào tận gốc, cắt thân ngầm và thu gom phơi khô/đốt có kiểm soát đối với hơn 300 ha rừng đang bị bìm bìm và trinh nữ thân gỗ bao phủ. Hoạt động cần thực hiện tập trung vào Quý 2 và Quý 3 hàng năm trước thời kỳ cây ra hoa, kết hạt.
  3. Phục hồi sinh thái rừng bằng phương pháp làm giàu thảm thực vật bản địa: Ban Quản lý dự án lâm nghiệp tiến hành trồng dặm các loài cây thân gỗ bản địa chịu bóng và sinh trưởng nhanh (như Kiền kiền, Gụ lau, Kim giao) với mật độ 500 - 800 cây/ha tại các khoảng trống rừng thoái hóa trong lộ trình 3 năm. Giải pháp này giúp nâng độ tàn che của tán rừng lên trên 70%, triệt tiêu điều kiện chiếu sáng của các loài cỏ dại ưa sáng.
  4. Kiểm soát chặt chẽ nguồn vật liệu giống và cảnh quan du lịch: Chi cục Kiểm lâm TP Đà Nẵng phối hợp cùng chính quyền địa phương kiểm dịch 100% nguồn đất, cây xanh cảnh quan đưa vào các khu du lịch nghỉ dưỡng trên đỉnh Bà Nà, kiên quyết xử phạt việc di thực các loài nguy hại như Lược vàng, Cúc bò vào vùng lõi bảo tồn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và cơ sở dữ liệu của luận văn mang giá trị ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

  1. Cơ quan quản lý nhà nước và lực lượng Kiểm lâm: Chi cục Kiểm lâm TP Đà Nẵng và Ban Quản lý Khu BTTN Bà Nà - Núi Chúa sử dụng bộ cơ sở dữ liệu Geodatabase và bản đồ phân bố 13 loài ngoại lai làm căn cứ xây dựng kế hoạch kiểm soát sinh học hàng năm và phân bổ ngân sách diệt trừ thực vật xâm hại chính xác theo từng tiểu khu.
  2. Các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Lâm nghiệp, Sinh thái học: Tài liệu cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về điều tra thực vật học dã ngoại kết hợp công nghệ định vị GPS, UAV flycam và viễn thám GIS trong việc lượng hóa biến động sinh thái thảm thực vật.
  3. Các tổ chức phi chính phủ và quỹ bảo tồn quốc tế (IUCN, WWF, GreenViet): Sử dụng các dẫn liệu thực địa về mức độ đe dọa thảm thực vật tại đai cao 1.030m để xây dựng hồ sơ tài trợ các dự án bảo tồn đa dạng sinh học và phục hồi hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới miền Trung.
  4. Các chủ đầu tư và ban quản lý doanh nghiệp du lịch sinh thái: Tham khảo các hướng dẫn nhận diện loài xâm hại để quản lý cảnh quan bền vững, ngăn ngừa nguy cơ cháy rừng do thảm dây leo bìm bìm gây ra xung quanh các công trình hạ tầng nghỉ dưỡng.

Câu hỏi thường gặp

Loài thực vật ngoại lai xâm hại nào có mức độ tàn phá nghiêm trọng nhất tại Bà Nà - Núi Chúa? Nghiên cứu xác định ba loài nguy hiểm nhất là Bìm bìm hoa vàng (Merremia boisiana), Bìm bìm hoa trắng (Ipomoea eberhardtii) và Trinh nữ thân gỗ (Mimosa pigra). Hai loài bìm bìm có khả năng leo phủ toàn bộ tán rừng gỗ lớn, vươn tới độ cao trên 1.000m, triệt tiêu ánh sáng và làm chết hàng loạt cây gỗ bản địa.

Tại sao các loài thực vật ngoại lai lại phân bố tập trung nhiều nhất ở đai cao dưới 300m? Khu vực dưới 300m có mật độ tác động nhân sinh cao nhất do hoạt động giao thông, phát dọn rừng trồng và xây dựng dân sinh. Các xáo trộn thảm thực vật này tạo ra những khoảng trống rừng ngập nắng, kết hợp nhiệt độ cao và độ ẩm 82%, giúp 13/13 loài ngoại lai dễ dàng bén rễ và phát tán mạnh mẽ.

Cơ sở dữ liệu GIS và bản đồ số hóa hỗ trợ thế nào trong công tác quản lý khu bảo tồn? Bộ cơ sở dữ liệu Geodatabase tích hợp trên phần mềm MapInfo và ArcGIS cho phép số hóa tọa độ chính xác của từng đám xâm lấn trên 27,779 km tuyến điều tra. Nhờ đó, lực lượng kiểm lâm có thể theo dõi diễn biến diện tích xâm hại qua các năm, khoanh vùng chính xác các điểm nóng có độ phủ từ 50% đến 70% để can thiệp kịp thời.

Điểm khác biệt chính về thành phần loài xâm hại giữa Bà Nà - Núi Chúa và Bán đảo Sơn Trà là gì? Bà Nà - Núi Chúa ghi nhận 13 loài ngoại lai xâm hại, trong khi Bán đảo Sơn Trà chỉ ghi nhận 9 loài. Tại Sơn Trà có sự xuất hiện của Cúc leo nhưng không có Cúc bò, Đơn buốt, Lược vàng và Bèo tây. Ngược lại, Bà Nà - Núi Chúa có diện tích lớn gấp 6 lần nên tính đa dạng sinh cảnh và nguy cơ xâm lấn phức tạp hơn nhiều.

Biện pháp kỹ thuật nào xử lý hiệu quả nhất đối với loài dây leo Bìm bìm hoa vàng? Biện pháp tối ưu là chặt sát gốc kết hợp đào toàn bộ củ rễ ngầm mang đi phơi khô và tiêu hủy trước mùa cây ra quả vào Quý 2 hàng năm. Song song đó, bắt buộc phải trồng dặm các loài cây gỗ bản địa khép tán nhanh với mật độ 500 - 800 cây/ha để cắt đứt hoàn toàn nguồn sáng của chồi tái sinh.

Kết luận

  • Luận văn đã xác định toàn diện danh mục 13 loài thực vật ngoại lai xâm hại thuộc 6 họ thực vật tại xã Hòa Ninh, Khu BTTN Bà Nà - Núi Chúa, với 10 loài nằm trong danh mục 100 loài xâm hại nguy hiểm toàn cầu của IUCN.
  • Phát hiện quy luật phân bố rõ nét theo độ cao: 13 loài xuất hiện ở đai dưới 300m, giảm còn 5 loài ở đai 300-700m, và chỉ 3 loài thích nghi trên đai 700m, trong đó Bìm bìm hoa vàng vươn tới độ cao kỷ lục 1.030m.
  • Đã xác lập mức độ đe dọa sinh thái nghiêm trọng của 3 loài xâm hại then chốt gồm Bìm bìm hoa vàng, Bìm bìm hoa trắng và Trinh nữ thân gỗ đối với gần 300 ha rừng đặc dụng.
  • Ứng dụng thành công công nghệ GIS, viễn thám và GPS để xây dựng hoàn chỉnh bộ cơ sở dữ liệu Geodatabase VN-2000 phục vụ quản lý không gian và dự báo biến động sinh thái.
  • Đề xuất hệ thống 4 giải pháp đồng bộ kết hợp giữa cơ giới, sinh học và quản lý chính sách trong lộ trình 2020-2023 nhằm bảo vệ 26.758,9 ha rừng tự nhiên.

Công trình là tài liệu tham khảo học thuật giá trị cao, đóng góp nền tảng dữ liệu thực địa vững chắc cho công tác bảo tồn đa dạng sinh học tại thành phố Đà Nẵng và khu vực miền Trung. Các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và tổ chức môi trường hãy chủ động kết nối, ứng dụng các mô hình dữ liệu GIS từ luận văn để tối ưu hóa hiệu quả bảo vệ hệ sinh thái rừng tự nhiên ngay hôm nay.