Tài liệu đánh giá ảnh hưởng của loài mai dương (mimosa pigra l.) đến đa dạng thực vật ở vườn quốc gia cát tiên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Từ Hoàng Thương ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA LOÀI MAI DƯƠNG (Mimosa pigra L.) ĐẾN ĐA DẠNG THỰC VẬT Ở VƯỜN QUỐC GIA CÁT TIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Từ Hoàng Thương ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA LOÀI MAI DƯƠNG (Mimosa pigra L.) ĐẾN ĐA DẠNG THỰC VẬT Ở VƯỜN QUỐC GIA CÁT TIÊN Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số : 60 42 01 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THỊ LAN THI Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được các tác giả công bố trong bất kì công trình này. Các trích dẫn về hình ảnh, kết quả nghiên cứu của những tác giả khác, tài liệu tham khảo trong luận văn đều có nguồn gốc rõ ràng và theo đúng quy định. TP. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 09 năm 2014 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Từ Hoàng Thương LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thị Lan Thi - người đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Đặng Lê Anh Tuấn đã giúp đỡ tôi trong việc định danh các loài thực vật. Quý thầy cô thuộc bộ môn Thực vật và Sinh thái – Sinh học tiến hóa, khoa Sinh, trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP. HCM, quý thầy cô khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm TP. HCM đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Ban quản lý vườn quốc gia Cát Tiên, các nhân viên phòng Khoa học – Kỹ thuật đã giúp đỡ rất nhiều cho tôi trong chuyến thực địa. Qua đây, tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. TP. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 09 năm 2014 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Từ Hoàng Thương MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, biểu đồ MỞ ĐẦU ..................................................................................................................1 Chương 1. TỔNG QUAN .......................................................................................3 1.1. Tổng quan về sinh vật ngoại lai .....................................................................3 1.1.1. Sự xâm lấn của sinh vật ngoại lai ở vùng nhiệt đới ...............................3 1.1.2. Các yếu tố thành công của loài xâm lấn .................................................3 1.1.3. Ảnh hưởng của sự xâm lấn đến sinh thái và kinh tế xã hội ...................5 1.1.4. Cỏ dại và cỏ dại môi trường ...................................................................7 1.2. Đặc điểm sinh học của cây Mai dương (Mimosa pigra L.) .........................11 1.2.1. Hình thái ...............................................................................................11 1.2.2. Phân bố địa lý .......................................................................................11 1.2.3. Nơi cư trú..............................................................................................12 1.2.4. Sinh trưởng và phát triển ......................................................................12 1.2.5. Sinh sản ................................................................................................13 1.2.6. Sự biến động quần thể ..........................................................................13 1.2.7. Tác dụng ...............................................................................................14 1.2.8. Ảnh hưởng của Mai dương (Mimosa pigra L.) đến đa dạng thực vật......15 1.3. Tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan .....................................17 1.4. Tổng quan về vườn quốc gia Cát Tiên ........................................................22 1.4.1. Vị trí địa lý............................................................................................22 1.4.2. Địa hình ................................................................................................23 1.4.3. Địa chất - Thổ nhưỡng .........................................................................23 1.4.4. Khí hậu - Thủy văn ...............................................................................24 1.4.5. Hệ thực vật ...........................................................................................25 Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....................................................26 2.1. Tổng hợp tài liệu ..........................................................................................26 2.2. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của cỏ dại đến đa dạng thực vật ............26 2.3. Tiến hành thí nghiệm ...................................................................................29 2.3.1. Thiết kế ô mẫu thí nghiệm ....................................................................30 2.3.2. Xác định thành phần loài và mật độ .....................................................31 2.3.3. Thu sinh khối ........................................................................................31 2.3.4. Thiết lập ngân hàng hạt ........................................................................31 2.4. Quan sát thực trạng của cây Mai dương ......................................................33 2.5. Phân tích số liệu ...........................................................................................33 2.6. Thời gian thực hiện ......................................................................................34 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...........................................................35 3.1. Một số đặc điểm sinh học của cây Mai dương ở vườn quốc gia Cát Tiên ..35 3.1.1. Đặc điểm sinh học của cây Mai dương ở vườn quốc gia Cát Tiên ......35 3.1.2. Ảnh hưởng của cây Mai dương đến sinh thái và kinh tế xã hội của vườn quốc gia Cát Tiên ..................................................................................35 3.1.3. Các chỉ số sinh học của cây Mai dương ở vườn quốc gia Cát Tiên .....37 3.2. Cây Mai dương (Mimosa pigra L.) và các loài thực vật trên mặt đất .........41 3.2.1. Thành phần loài thực vật trong các ô mẫu ...........................................41 3.2.2. Phân tích kết quả khảo sát ....................................................................47 3.3. Ngân hàng hạt trong đất ...............................................................................51 3.3.1. Thành phần loài thực vật trong các ô mẫu ...........................................51 3.3.2. Phân tích kết quả khảo sát ....................................................................56 3.4. Thảo luận .....................................................................................................64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................74 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thiệt hại về kinh tế do thực vật ngoại lai xâm hại. ...............................7 Bảng 2.1. Một vài phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của cỏ dại đến đa dạng thực vật, những thuận lợi và khó khăn. ......................................27 Bảng 2.2. Một số kỹ thuật đa dạng để đánh giá ảnh hưởng của một loại cỏ dại đến đa dạng thực vật và những thuận lợi, khó khăn. .....................28 Bảng 3.1. Giá trị trung bình của một số chỉ số sinh học trên mặt đất của cây Mai dương. ..........................................................................................37 Bảng 3.2. Giá trị trung bình số lượng hạt Mai dương (hạt/m2) của ngân hàng hạt. .......................................................................................................41 Bảng 3.3. Sinh khối khô trung bình (g/m 2) và thành phần loài trên mặt đất trong các ô mẫu mùa khô và mùa mưa. ...............................................44 Bảng 3.4. Chỉ số tương đồng thành phần loài trên mặt đất giữa ba mật độ Mai dương dày, thưa và không có Mai dương vào mùa khô và mùa mưa. .............................................................................................50 Bảng 3.5. Số lượng hạt trung bình (hạt/m2) và thành phần loài ngân hàng hạt trong các ô mẫu mùa khô và mùa mưa. ...............................................52 Bảng 3.6. Chỉ số tương đồng thành phần loài ngân hàng hạt giữa ba mật độ Mai dương dày, thưa và không có Mai dương trên mặt đất vào mùa khô. ..............................................................................................59 Bảng 3.7. Chỉ số quan trọng IVI (Importance Value Index) của các loài thực vật ngân hàng hạt trên ba mật độ Mai dương dày, thưa và không có Mai dương vào mùa khô và mùa mưa. ...........................................61 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Vị trí vườn quốc gia Cát Tiên và khu vực thu mẫu. .......................30 Hình 3.1. Cây Mai dương ở mật độ dày. .........................................................36 Hình 3.2. Cây Mai dương ở mật độ thưa. .......................................................36 Hình 3.3. Biểu đồ mật độ trung bình (cây/m2) của cây Mai dương trên mật độ dày và thưa vào mùa khô và mùa mưa. ...............................37 Hình 3.4. Biểu đồ độ che phủ trung bình (%) của cây Mai dương trên mật độ dày và thưa vào mùa khô và mùa mưa. ......................................38 Hình 3.5. Biểu đồ số cây con trung bình (cây/m2) của cây Mai dương trên mật độ dày và thưa vào mùa khô và mùa mưa. ...............................39 Hình 3.6. Biểu đồ sinh khối trung bình (g/m2) của cây Mai dương trên mật độ dày và thưa vào mùa khô và mùa mưa. ...............................40 Hình 3.7. Số lượng hạt Mai dương trung bình (hạt/m2) trong ngân hàng hạt ở mật độ Mai dương dày và thưa vào mùa khô và mùa mưa. ...41 Hình 3.8. Biểu đồ số loài trung bình/m2 trên mặt đất ở ba mật độ Mai dương dày, thưa và không có Mai dương vào mùa khô và mùa mưa. .................................................................................................47 Hình 3.9. Biểu đồ giá trị trung bình chỉ số H’ các loài trên mặt đất ở ba mật độ Mai dương dày, thưa và không có Mai dương vào mùa khô và mùa mưa. .............................................................................48 Hình 3.10. Biểu đồ giá trị trung bình chỉ số cân bằng trên mặt đất ở ba mật độ Mai dương dày, thưa và không có Mai dương vào mùa khô. ....49 Hình 3.11. Biểu đồ số loài trung bình/m2 ngân hàng hạt ở ba mật độ Mai dương dày, thưa và không có Mai dương vào mùa khô và mùa mưa. .................................................................................................56 Hình 3.12. Biểu đồ giá trị trung bình chỉ số đa dạng sinh học các loài ngân hàng hạt ở ba mật độ Mai dương dày, thưa và không có Mai dương vào mùa khô và mùa mưa. ...................................................57 Hình 3.13. Biểu đồ giá trị trung bình chỉ số cân bằng ngân hàng hạt ở ba mật độ Mai dương dày, thưa và không có Mai dương vào mùa khô và mùa mưa. .............................................................................58 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Sự suy giảm đa dạng sinh học đã và đang là mối lo chung của toàn nhân loại. Trong nhiều nguyên nhân gây tổn thất đa dạng sinh học thì các loài sinh vật ngoại lai xâm hại được coi là một trong những mối đe dọa nguy hiểm nhất. Chúng đang ngày càng mở rộng khu phân bố, cạnh tranh gay gắt đến mức hủy diệt các loài bản địa, làm mất cân bằng sinh thái tự nhiên. Các loài sinh vật ngoại lai xâm hại có mặt trong hầu hết các nhóm sinh vật, từ vi sinh vật, nấm, thực vật bậc cao đến các loài động vật. Trong các loài ngoại lai xâm hại thì thực vật ngoại lai là một trong những nhóm có mức nguy hại lớn do chúng có khả năng phát tán nhanh chóng và gây xâm lấn, hủy diệt các loài bản địa. Hiện nay, Việt Nam đang bị một số loài thực vật ngoại lai như Lục bình (Eichhornia crassipes Mart. Solms), Bèo cái (Pistia stratiotes L.)…gây tác hại nghiêm trọng. Trong số đó, cây Mai dương (Mimosa pigra L.) là loại thực vật ngoại lai xâm lấn mạnh, đe dọa đến đa dạng sinh học của các vùng đất ngập nước của các khu bảo tồn như vườn quốc gia Tràm Chim, vườn quốc gia Cát Tiên, nhiều khu vực ở miền Đông Nam Bộ mà chưa có nhiều nghiên cứu về vấn đề này. Vì vậy, cần phải điều tra, đánh giá mức độ ảnh hưởng của loài thực vật xâm lấn này và hạn chế tác hại của loài này đến các loài thực vật bản địa. Với những lí do trên, tôi đã chọn nghiên cứu đề tài “Đánh giá ảnh hưởng của loài Mai dương (Mimosa pigra L.) đến đa dạng thực vật ở vườn quốc gia Cát Tiên”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Đề tài hướng đến việc xác định thành phần các loài đồng thời đánh giá hiện trạng xâm lấn, tiềm năng xâm lấn của cây Mai dương tại vườn quốc gia Cát Tiên. 3. Nội dung nghiên cứu - Tiến hành khảo sát thành phần loài và mật độ tất cả các loài cây hiện diện trong ô mẫu ở ba sinh cảnh có mật độ cây Mai dương cao, thấp và không có ở hai mùa khô và mùa mưa. 2 - Tiến hành thu sinh khối khô trên mặt đất của tất cả các loài cây hiện diện trong ô mẫu ở ba sinh cảnh có mật độ cây Mai dương cao, thấp và không có ở hai mùa khô và mùa mưa. - Trong đất: Tiến hành khảo sát thành phần loài và mật độ tất cả hạt của các loài cây hiện diện trong mẫu đất ở tất cả các ô mẫu ở ba sinh cảnh có mật độ cây Mai dương cao, thấp và không có ở hai mùa khô và mùa mưa. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu: Cây Mai dương (Mimosa pigra L.) và các loài thực vật khác mọc chung với cây Mai dương ở một số khu vực thuộc vườn quốc gia Cát Tiên.  Phạm vi nghiên cứu: Đề tài giới hạn trong phạm vi mô tả hiện trạng cây Mai dương (Mimosa pigra L.) và các loài thực vật khác mọc chung với cây Mai dương ở một số khu vực thuộc vườn quốc gia Cát Tiên. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn Đề tài đánh giá sơ bộ ảnh hưởng của loài Mai dương (Mimosa pigra L.) đến đa dạng thực vật ở vùng đồng bằng ngập lũ theo mùa. 3 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về sinh vật ngoại lai 1.1.1. Sự xâm lấn của sinh vật ngoại lai ở vùng nhiệt đới Loài ngoại lai là loài được mang đến một vùng nằm ngoài vùng phân bố địa lý tự nhiên của chúng do vô tình hoặc có mục đích của con người. Sau khi xâm nhập vào môi trường mới, một số loài có khả năng mở rộng phạm vi phân bố và trở thành loài xâm lấn. Loài xâm lấn có mặt ở tất cả các nhóm của sinh giới từ virus, nấm, vi sinh vật, thực vật bậc thấp và bậc cao, đến động vật không xương và có xương. Phần lớn các loài xâm lấn được con người du nhập một cách có chủ đích để làm vật nuôi, cây trồng, thực phẩm, sinh vật cảnh và nguyên vật liệu trong sản xuất. Một số loài khác được nhập nội một cách vô tình cùng với sự vận chuyển của con người và hàng hóa. Khoảng 75% tổng số loài du nhập là những loài có phạm vi phân bố hẹp, 25% còn lại là loài phân bố rộng và có tiềm năng trở thành loài xâm lấn. Các vùng địa lý cách ly như trên đảo, vùng hồ, vùng núi cao thường dễ bị xâm lấn bởi các loài ngoại lai. Trong vùng nhiệt đới, các khu bảo tồn trên đảo thường có nhiều loài nhập nội hơn các khu bảo tồn trong đất liền [8, tr.7]. Loài bản địa là loài xuất phát từ quá trình tiến hóa và chọn lọc tự nhiên trong vùng. Ngược lại, loài xâm lấn hay loài xâm hại là những loài có khả năng bành trướng, lất át và trong nhiều trường hợp loại trừ các loài sinh vật bản địa trên khu vực chiếm cứ của chúng [8, tr.3]. Loài bản địa được coi là xâm lấn khi chúng lây lan vào môi trường sống nhân tạo như các trang trại hoặc vườn hoặc khi chúng làm tăng sự phong phú trong phạm vi hoặc những thay đổi mới, đặc biệt là những thay đổi do con người gây ra trong môi trường sống tự nhiên của chúng. Ví dụ, cỏ bản địa được cho là xâm lấn vùng đất hoang bản địa trong vùng miền bắc châu Âu do con người gây ra sự lắng đọng nitơ [10, tr.52]. 1.1.2. Các yếu tố thành công của loài xâm lấn Theo Saxena (1991), sự xâm lấn gồm có ba giai đoạn là pha nhập nội, pha phát tán mở rộng phạm vi phân bố và cuối cùng là pha trưởng thành khi phạm vi phân bố không mở rộng thêm. Nếu một trong các giai đoạn này không hoàn tất thì 4 sự xâm lấn sẽ thất bại. Từ pha nhập nội cho đến pha phát tán có một khoảng thời gian chờ. Thời gian chờ khác nhau tùy theo loài và điều kiện môi trường và có thể kéo dài khá lâu. Khả năng xâm lấn tùy thuộc vào nhiều yếu tố tương tác với nhau, các yếu tố này ảnh hưởng khác nhau đối với từng loài. Theo các yếu tố giúp cho loài xâm lấn thành công được xếp vào hai nhóm: điều kiện môi trường và khả năng của chính loài xâm lấn. Sự kết hợp của các yếu tố môi trường và sinh học cá thể tạo ra các điều kiện thuận lợi cho sự hình thành và tăng trưởng ban đầu của các loài xâm lấn trong môi trường mới [8, tr.7]. Một số yếu tố tương tác đóng góp vào thành công trong cuộc xâm lấn của các loài ngoại lai: Những nét tương đồng về khí hậu và thổ nhưỡng giữa các môi trường sống ban đầu của giống nhập ngoại và môi trường sống là yếu tố quan trọng. Vùng nhiệt đới ẩm châu Á và châu Phi với đất rửa trôi tương tự như ở Mỹ La tinh cho phép các loài Lantana camara L., Mikania micrantha Kunth và Eupatorium spp. xâm nhập và xâm chiếm các vị trí thích hợp trên hai châu lục này. Loài Eichhornia crassipes (Maret) Solm., một loài bản địa có nguồn gốc từ Mỹ Latinh đã lây lan rộng rãi vào các khu vực cận nhiệt đới của Mỹ, Bồ Đào Nha, khu vực nhiệt đới của châu Úc, châu Phi, châu Á, bất cứ nơi nào điều kiện khí hậu tương tự với nơi bản xứ [20, tr.1]. Một yêu cầu quan trọng đối với thành công của loài xâm lấn là môi trường mở giảm sự cạnh tranh khác loài được tạo ra bởi mức độ xáo trộn cao. Với mật độ dân số cao ở vùng nhiệt đới, nạn phá rừng và xử lý nước thải là hai nguyên nhân chính gây ra hiện tượng phú dưỡng từ nguồn nước thải công nghiệp địa phương và phân bón bị rửa trôi của các hệ sinh thái nông nghiệp. Mitsch (1976) cho biết dòng dinh dưỡng giảm sẽ làm giảm sự phát triển của Lục bình (Eichhornia crassipes) trong nước ở hồ Alice, Florida, Mỹ. Mực nước giảm trong hồ do bùn đất rửa ra từ các khu vực lưu vực sẽ tăng cường tải chất dinh dưỡng và sẽ giúp nhanh chóng ép thành khối dày cho cỏ dại ngoại lai sinh sôi nảy nở nhanh chóng như Salvinia molesta D. S. Mitchell và tăng cường sự ổn định thảm [20, tr.2 – 4]. Ngoài các điều kiện môi trường nêu trên, một số đặc điểm sinh học của bản thân loài ngoại lai có thể giúp chúng trở thành loài xâm lấn: 5 - Có khả năng tăng trưởng và sinh sản nhanh chóng nhờ sử dụng hiệu quả chất dinh dưỡng ở trú quán mới. - Có khả năng lan rộng rất nhanh để ổn định quần thể. - Có thể sinh sản sinh dưỡng từ gốc hoặc thân bị chặt. - Sự vắng mặt các loài thiên địch. - Có biên độ sinh thái rộng đối với nhiều yếu tố môi trường. - Có khả năng tạo ra độc tố giúp lấn át loài bản địa [8, tr.7 – 8]. 1.1.3. Ảnh hưởng của sự xâm lấn đến sinh thái và kinh tế xã hội  Ảnh hưởng của sự xâm lấn đến hệ sinh thái Về mặt sinh thái, sự xâm lấn của loài ngoại lai có nguy cơ làm tuyệt chủng loài bản địa do đó làm giảm đa dạng sinh học. Sự bành trướng của các loài ngoại lai trên phạm vi rộng có thể dẫn đến nhiều thay đổi các quá trình địa mạo, chế độ thủy văn, chế độ lửa, thành phần dinh dưỡng trong đất, thành phần và độ phong phú của hệ động thực vật bản địa. Thực vật ngoại lai xâm lấn thay thế thảm thực vật bản địa, lấn át không cho thảm thực vật bản địa phục hồi, do đó làm giảm hoặc tuyệt chủng loài bản địa, làm giảm đa dạng sinh học. Theo sau sự thay đổi của quần xã thực vật bản địa, quần xã động vật cũng sẽ bị tác động. Ví dụ sự xâm lấn của cây Lục bình (Eichhornia crassipes) ở lưu vực sông Nile, các hồ chứa nước ở Nam Phi và Ấn Độ không chỉ làm thay đổi thành phần loài thực vật mà còn kéo theo sự biến mất của nhiều loài phiêu sinh động vật, thực vật cùng với sự du nhập nhiều loài mới [8, tr.8 – 9]. Sự xâm lấn của thực vật ngoại lai có thể làm thay đổi chế độ lửa rừng. Ví dụ loài cỏ Lào (Chromolaena odora (L.) King ex Robinson) xâm nhập thảo nguyên nhiệt đới, cung cấp một lượng lớn nhiên liệu, và làm cháy thảo nguyên để có một tác động lớn hơn trên rừng hoặc vùng hoang mạc khó trồng trọt. Ngân hàng hạt giống của C. odorata đã được nghiên cứu trong rừng Tây Phi bởi Epp (1987) đã cho thấy mật độ hạt giống khả thi nhất là trong đất của rừng thứ sinh. Loài này là mối đe dọa đáng kể cho khu bảo tồn nhiệt đới vì nó có liên quan tới chu kỳ cháy và ngân hàng hạt giống có thể tồn tại trong đất [20, tr.2]. 6 Thực vật thủy sinh tạo bè nổi dày trên mặt nước, tập trung nhiều mùn bã làm suy kiệt oxy hòa tan trong nước và hàng loạt các thay đổi về vật lý, hóa học khác. Bè nổi dày của Lục bình và Bèo tai chuột là nơi cư trú thích hợp cho các loài cây ưa nước nông và đầm lầy như Polygonum, Rumex, Ludwigia, Typha và Phragmites và cuối cùng là các loài cây gỗ. Ở Ấn Độ, cỏ dại thủy sinh làm giảm tốc độ dòng nước trong các kinh đào khoảng 40 – 50%, có khi đến 80% [8, tr.267].  Ảnh hưởng của sự xâm lấn đến kinh tế xã hội Sự xâm lấn của loài ngoại lai có thể gây nhiều thiệt hại to lớn về kinh tế và các ảnh hưởng bất lợi đến đời sống dân cư trong vùng bị xâm nhiễm. Ví dụ loài Salvinia moslesta trên sông Sepik, Papua New Guinea được nhập nội vào năm 1971, bao phủ 32 km2 diện tích đầm phá vào năm 1977. Khoảng 80.000 người dân bản địa phụ thuộc vào giao thông đường thủy cho tất cả các thông tin liên lạc, và canô đã được sử dụng cho việc thu hoạch cao lương (nguồn chính cung cấp carbohydrate) và đánh bắt cá (nguồn chính cung cấp protein). Năm 1981, chỉ một thập kỷ sau khi nhập nội loài bèo này, Thomas và Room (1986) đã báo cáo rằng người địa phương đang đói. Sự xuất hiện của một tác nhân sinh học là sâu đục thân Cyrtobagous salviniae đã kiểm soát thành công loài Salvinia moslesta này. Mặc dù Salvinia molesta là một ví dụ về một loài xâm lấn, theo sau sự kiểm soát sinh học thành công của loài động vật ăn cỏ, nó đã làm nổi bật những tiềm năng cho một cuộc xâm lấn sinh học hoàn toàn để phá vỡ một nền kinh tế nông thôn. Chi phí kinh tế của việc kiểm soát các loài xâm lấn được dẫn chứng tài liệu tốt hơn. Macdonald và Wissel (1989) chỉ ra rằng chi phí thanh toán bù trừ cây bụi keo ở Nam Phi đã lên đến khoảng 1.800 USD/ ha. Cây Mai dương (Mimosa pigra L.) là một loài thực vật ngoại lai xâm lấn đất nông nghiệp, lấp đầy các kênh mương, hồ ao, hồ chứa nước ở các nước thuộc châu Úc, châu Phi, châu Á. Kinh phí đầu tư để diệt trừ loài này rất tồn kém do nó có khả năng lấn át cây bản địa rất mạnh, chịu ngập nước lâu, lại có nguồn hạt rất phong phú, phát tán bằng nhiều hình thức như gió, nước hoặc hạt có lông bám vào người và súc vật để phát tán đi xa. Ở phía Bắc nước Úc, trong hai năm 1996 – 1997 đã tiêu tốn 11,4 triệu USD để kiểm soát sự 7 xâm lấn của Mai dương, riêng vườn quốc gia Kakadu (Úc), trong khoảng 10 năm đã tiêu tốn 5 triệu USD để kiểm soát 80.000 ha đất bị Mai dương xâm lấn [21]. Ở Tây Phi, việc giải quyết cây Lục bình (Eichhornia crassipes) là một vấn đề quan trọng ở các nước như Cộng hòa Niger, Mali, Bờ Biển Ngà, Nigeria, Ghana và Senegal. Hơn 550 km sông Niger đã bị loài cây này xâm lấn. Thiệt hại về kinh tế do Lục bình gây ra ở những quốc gia châu Phi này ước tính khoảng 20 – 50 triệu USD mỗi năm, còn thiệt hại ở toàn châu Phi có thể vượt quá 100 triệu USD mỗi năm [11, tr.15 -16]. Bảng 1.1. Thiệt hại về kinh tế do thực vật ngoại lai xâm hại [11, tr.23]. Loài Lantana camara Ảnh hưởng về hoạt động Ước tính chi phí kinh tế và xã hội hàng năm - Sản xuất nông nghiệp và 924 triệu USD chăn nuôi ởẤn Độ. - Sản xuất trên đồng cỏ ở Úc. 46,2 triệu USD - Sản xuất trên đồng cỏ trong Euphorbiaesula, Centaurea bốn tiểu bang Hoa Kỳ (Bắc Dakota, Nam Dakota, spp. Wyoming, Montana). - Thủy sản và các hoạt động khác (bao gồm cả thủy điện) Eichhornia crassipes trong một số quốc gia châu Phi. - Kiềm soát chi phí (phục hồi Pinus, Hakea,Acacia spp. hệ sinh thái tự nhiên) ở vùng Cape Flora, Nam Phi. - Thất thoát nguồn nướcở Mỹ Tamarix spp. (25 bang). - Giảm nguồn cung cấp chăn Parthenium hysterophorus nuôi bò thịt ở Central Queensland, Úc. - Kiểm soát chi phí trong khu Lythrum salicaria vực hoang dã của Hoa Kỳ. 134 triệu USD 20 – 50 triệu USD 160 triệu USD 200 triệu USD 5 – 17 triệu USD 45 triệu USD 1.1.4. Cỏ dại và cỏ dại môi trường Cỏ dại là những loài thực vật mọc ở nơi mà con người không mong muốn. Cỏ dại có thể bao gồm các loài thực vật ngoại lai và thực vật bản địa. Một loài thực vật được xem là cỏ dại đối với người này nhưng lại là loài có ích đối với người khác. 8 Chúng có thể là cỏ dại ở nơi này nhưng không là cỏ dại ở nơi khác, hoặc là cỏ dại ở thời điểm này nhưng lại là một loài cây có giá trị ở thời điểm khác. Vì một loài cây có thể được mong muốn bởi một số người và không được mong muốn bởi một số người khác nên trong thực tế có thể nói cỏ dại là loại cây mà cái hại do nó gây ra lớn hơn lợi ích mà nó mang lại. Ví dụ cỏ Năng (Eleocharis dulcis Burm.f.) được xem là cỏ dại trong ruộng lúa ở đồng bằng sông Cửu Long nhưng lại là một loài thực vật quan trọng trong vườn quốc gia Tràm Chim, Đồng Tháp. Lục bình (Eichhornia crassipes) có lúc được xem là một loài cây thủy cảnh quý nhưng nay đang là loài xâm lấn nguy hiểm ở nhiều khu vực trên thế giới [8, tr.9]. Theo Rapoport (1991), toàn thế giới có khoảng 26.000 loài cỏ dại xâm lấn tiềm ẩn, hiện đã biết được khoảng 10.000 loài, trong đó có khoảng 4.000 loài đang là mối đe dọa. Các loài cỏ dại có thể có một hoặc nhiều các đặc điểm sau:  Là loài phát triển mạnh ở những nơi bị xáo trộn.  Là loài cạnh tranh mạnh về ánh sáng, nước, không gian và chất dinh dưỡng.  Là loài kháng lửa hoặc thúc đẩy lửa, chịu đựng được thay đổi của môi trường như lũ lụt, hạn hán.  Là loài có nhu cầu dinh dưỡng thấp, có khả năng tự thụ phấn.  Tạo ra độc chất ở rễ ức chế sự sinh trưởng của các cây khác.  Có khả năng sinh sản bằng hạt, nảy tược khi bị chặt.  Có các đặc điểm thích nghi giúp phát tán dễ dàng như hạt có thể trôi nổi trong nước, có cánh, có gai, móc, hấp dẫn chim và động vật, tạo ra nhiều hạt và hạt có đời sống lâu. Cỏ dại gây ảnh hưởng đến con người do: - Cạnh tranh với mùa màng. - Làm thương tổn hoặc độc hại cho người và động vật. - Chứa côn trùng gây hại và mầm bệnh. - Gây tác hại cho sản xuất nông nghiệp, làm ô nhiễm nguồn nước. - Tăng chi phí duy trì cơ sở hạ tầng như đường sá, đường dẫn nước, đường dẫn điện và các công trình thủy điện. 9 Cỏ dại trong các khu bảo tồn được gọi là “cỏ dại môi trường” (environmental weeds) để phân biệt cỏ dại trong nông nghiệp. Trong các khu bảo tồn, tất cả các loài cây có nguồn gốc ngoại lai đều là cỏ dại. Khi mục đích sử dụng đất thay đổi thì nhận thức về các loài thực vật cũng thay đổi. Nếu một khu bảo tồn được thành lập thì các loài cây nông nghiệp có nguồn gốc ngoại lai trước đây là hữu dụng nay sẽ bị xem là cỏ dại. Cỏ dại môi trường là mối đe dọa đến đa dạng sinh học trong các khu bảo tồn thiên nhiên. Các tác động chủ yếu của cỏ dại môi trường lên chức năng của hệ sinh thái bao gồm: - Cạnh tranh ánh sáng, nước, không gian và chất dinh dưỡng với loài bản địa, có độc chất ngăn cản loài bản địa sinh sản. - Thay đổi quá trình địa mạo (xói mòn hoặc tích tụ) thành phần dinh dưỡng trong đất. - Thay đổi chế độ thủy văn, chế độ lửa. - Thay đổi độ phong phú của hệ động vật bản địa do làm thay đổi nơi cư trú [8, tr.9-10]. Ngày nay, người ta đã sử dụng khá nhiều các biện pháp kiểm soát cỏ dại với mục đích ngăn chặn, phòng ngừa tình trạng lây lan, xâm lấn và gây hại của cỏ dại đến môi trường sinh thái. Các biện pháp được biết đến như biện pháp cơ học, sinh thái, hóa học, ngăn ngừa, tận dụng sinh khối, tổng hợp. Trong đó, biện pháp tổng hợp (sử dụng phối hợp các biện pháp kiểm soát nhằm phát huy ưu điểm và hạn chế khuyết điểm của từng biện pháp riêng lẻ) được khuyến khích sử dụng vì có hiệu quả cao.  Ảnh hưởng của cỏ dại đến đa dạng thực vật Tác động của các loài xâm lấn vào sự đa dạng loài trong một môi trường sống đã được làm nổi bật ở nhiều nghiên cứu. Trong gần như tất cả các trường hợp này, tác động của cỏ dại được hiển thị để gây ra sự suy giảm về độ phong phú và đa dạng các loài bản địa [9, tr.7]. Ở phía Đông Ethiopia, tác động của cây Cúc liên chi dại (Parthenium hysterophorus L.) trên đồng ruộng chủ yếu là trên lúa miến và kê ngón tay là rất nghiêm trọng. Nhờ sự lây lan nhanh chóng, Cúc liên chi dại cũng đã xâm lấn Kenya 10 và các nước Đông Phi khác, độc chiếm phần lớn Nam Phi. ỞẤn Độ, sự phá hoại của loài cỏ dại này đã gây giảm sút 40% năng suất đồng ruộng và một số đất canh tác và đồng cỏ ở Ấn Độ bịảnh hưởng nặng nề nhất đã bị bỏ hoang. Hàng trăm loài cỏ bản địa và các loài cây khác đã bị thay thế khỏi khu vực sống [11, tr.15]. Ngoài sự tàn phá của Cúc liên chi dại thì ở Ethiopia, người ta còn nghiên cứu tác động của cây bụi họ Đậu (Prosopis juliflora (Swartz) DC.) có nguồn gốc từ Trung và Nam Mỹ. Ban đầu loài cây bụi này được sử dụng để cho bóng mát, gỗ, vật liệu xây dựng và nguồn thức ăn gia súc phong phú nhưng sau đó đã hình thành bụi dày, xâm lấn nguồn nước, làm giảm nguồn nước ngọt và gián tiếp gây nên sự thiếu hụt độ ẩm và dinh dưỡng cho những loài khác, tạo ra “sa mạc xanh” phần lớn là thiếu sự sống [11, tr.15]. Ở Zambia, người ta đã chú ý đến tác động nguy hại của cây Thơm ổi (Lantana camara L.), được coi là loài thực vật xâm lấn nguy hiểm nhất trên mặt đất, có mặt ở hơn 60 quốc gia (bao gồm tất cả các quốc gia châu Phi cận Sahara), có nguồn gốc từ Trung và Nam Mỹ đã được biết đến như là một loài cây bụi trang trí và phòng hộ trong những năm đầu thế kỷ 20. Kể từ đó, loài cây này đã xâm lấn trên diện rộng đất nông nghiệp và đồng cỏ bản địa, nó cũng xâm chiếm vườn quốc gia và khu vực hoang dã, thay thế thực vật bản địa [11, tr.16]. Ở Ghana, người ta đã nghiên cứu tác động của cây Dâu tằm giấy (Broussonetia papyrifera (L.) L’Her.ex), một loài cây rụng lá được nhập nội từ Viễn Đông vào năm 1969 trong một dự án của chính phủ để làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp giấy trong nước. Mặc dù dự án đó đã bị hủy bỏ nhưng loài cây này đã lây lan nhanh chóng vào các khu bảo tồn và đất nông nghiệp, đồng cỏ chăn nuôi gia súc, gây nên những hậu quả to lớn đối với đa dạng sinh học và nông nghiệp [11, tr.16]. Tại Uganda, trong khu bảo tồn Budongo, một điểm nóng quan trọng về đa dạng sinh học trên thế giới đã bị một loài Muồng (Senna spectabilis (DC.) Irwin Berneby) xâm lấn nhanh chóng. Loài cây này có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới châu Mỹ đã được đưa đến châu Phi làm cây cảnh do có hoa màu vàng sặc sỡ nhưng sau đó đã xâm lấn khu bảo tồn. Ở những nơi khác của Uganda, người ta đã ghi nhận 11 những tác động tàn phá nền kinh tế nông nghiệp và hệ sinh thái thảo nguyên của loài cỏ Sả (Cymbopogon nardus L.) [11, tr.16]. 1.2. Đặc điểm sinh học của cây Mai dương (Mimosa pigra L.) 1.2.1. Hình thái Cây Mai dương còn được gọi là Trinh nữ nhọn (Phạm Hoàng Hộ, 1999) có tên khoa học Mimosa pigra L., thuộc họ Fabaceae. Chi Mimosa có 400 – 500 loài, hầu hết có nguồn gốc từ Trung và Nam Mỹ. Cây Mai dương được Linnaeus mô tả là một loài riêng lần đầu tiên vào năm 1759. Ở Việt Nam, tất cả các loài Mimosa đều được gọi là cây Xấu hổ ở miền Bắc và cây Mắc cỡ ở miền Nam. Mimosa pigra là một loài cây bụi mọc ở nơi đất trống, ẩm ướt ở vùng nhiệt đới có thể cao đến 6m. Thân, cành có gai dày 7mm. Lá có hai lần kép lông chim, xếp lại khi đụng vào. Cuống dài 0,3 – 1,5cm. Sóng lá chét dài 3,5 – 12 (-18) cm có gai thẳng đứng, mảnh, mũi nhọn hướng lên trên, ở giữa gốc của 6 – 14 (-16) cặp lá chét và thỉnh thoảng có gai mọc chệch hoặc mọc giữa các cặp lá. Mỗi lá chét có 20 – 42 cặp lá chét con, thuôn, dài 3 – 8 (-12,5) mm, rộng 0,5 – 1,25 (-2) mm, gân lá gần song song với gân giữa, mép lá có lông tơ. Hoa màu vàng hoặc hồng, cụm hoa hình đầu đường kính khoảng 1cm. Mỗi cụm hoa có khoảng 100 hoa. Mỗi nách lá có 1 – 2 (-3) cụm hoa. Đài nhỏ, xẻ không đều, dài 0,75 – 1mm. Tràng dài 2,25 – 3mm, 8 tiểu nhị. Cụm quả trung bình khoảng 7 trái (1 – 27) quả. Quả màu nâu, có lông, dày, dài 3 – 8 cm, rộng 0,9 – 1,4cm, chia thành 21 (14 – 26) đốt, mỗi đốt chứa một hạt, khi chín rụng từng đốt chừa hai bìa lại. Hạt chín có màu nâu hay xanh oliu, thuôn, dài 4 – 6mm, rộng 2,2 -2,6mm, cân nặng 0,011g (0,006 – 0,017g). Từ khi cây ra hoa cho đến khi quả chín khoảng 5 tuần. Bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội 2n = 26 [8, tr.345]. 1.2.2. Phân bố địa lý Cây Mai dương có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới châu Mỹ từ Mexico qua Trung Mỹ đến Bắc Argentina và nay lan rộng khắp vùng nhiệt đới. Cây Mai dương được phát hiện ở các nước khác là Ấn Độ khoảng năm 1867, Sinapore năm 1965, Tanzania năm 1929, Kenya năm 1945, Nigeria năm 1822, Mỹ năm 1953. Cây Mai dương cũng có ở Namibia, Nam Phi, Botswana và Zimbabwe. Cây Mai dương là cỏ 12 dại ở Malaysia, Myanmar, Lào, Campuchia, và Việt Nam. Người ta không biết cây Mai dương xâm nhập vào Việt Nam khi nào nhưng đã phát hiện những vùng bị cây Mai dương xâm lấn như ở Vĩnh Phú, Hà Nội, Hải Hưng, Bảo Lộc, phía bắc sông La Ngà, thành phố Hồ Chí Minh, đồng bằng sông Cửu Long [8, tr.345]. 1.2.3. Nơi cư trú Khí hậu nhiệt đới với hai mùa khô vàẩm rất thích hợp cho cây Mai dương tăng trưởng. Ngoại trừ các đập nước hoặc sông suối, cây Mai dương không phải là vấn đềở những vùng có lượng mưa thấp hơn 750mm hoặc cao hơn 2250mm. Nó bành trướng rất nhanh ở nơi đất trống. Điều kiện khí hậu là yếu tố giới hạn duy nhất sự xâm lấn của cây Mai dương. Nó có rất ít hoặc không có loài thiên địch và ít bị ảnh hưởng bởi sự cạnh tranh khác loài. Cây Mai dương không kén loại đất nhưng thường mọc ở nơi ẩm ướt như đồng bằng ven sông, ven biển từ đất sét đen nặng, đất sét cát pha đến đất cát sông nhiều silic. Cây Mai dương tạo nên tầng cây bụi cao dày đặc mà tầng thực vật sát đất thưa thớt hoặc không có. Nó tạo thành tầng cây rậm rạp che bóng không cho hạt của các loài cây bản địa nảy mầm. Ngoài ra nó còn chiếm cả những hồ nước nông chỉ chừa một khoảnh nhỏ nước sâu xa bờ [8, tr.346]. 1.2.4. Sinh trưởng và phát triển Ở đất ngập nước theo mùa, cây Mai dương trưởng thành có nhiều nhánh mọc từ gốc với hệ thống rễ phụ. Rễ cọc lớn cắm sâu trong đất dài 1 – 2m với hệ thống rễ bên mở rộng đến 3,5 m ở độ sâu 5cm. Cùng một mật độ, cây ở xứ bản địa nhỏ hơn, ít quả và ít hạt hơn cây mọc ở Úc. Cây rụng bớt lá trong màu khô, đến cuối mùa khô thì rụng lá đến 40 – 50%. Ở đất ngập nước vĩnh viễn, cây sinh trưởng và ra hoa liên tục hoặc nhiều hoặc ít quanh năm. Tỉ lệ nụ nở thành hoa rất thấp trong mùa khô. Tỉ lệ nụ hoa nở đến thành hạt là 2,1 – 4,5%. Phần lớn quần thể cây Mai dương nằm tiềm ẩn trong đất dưới dạng hạt. Tỉ lệ thoát hơi nước qua lá thay đổi theo mùa từ 240g/cây/ngày vào đầu mùa khô, đến 480g/cây/ngày vào cuối mùa khô, do thay đổi độ ẩm tương đối của môi trường trong mùa khô. Chiều cao cây tăng trưởng cực đại 1,33cm/ngày ở cây mầm và 1,1cm/ngày ở cây hơn một năm tuổi. Lá kép của nhiều loài cây thuộc chi