Luận án Tiến sĩ Lâm nghiệp: Nghiên cứu bổ sung đặc điểm sinh học và biện pháp kỹ thuật gây trồng Vù hương (Cinnamomum balansae H.Lecomte) tại một số tỉnh phía Bắc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:217

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Lâm nghiệp "Nghiên cứu bổ sung đặc điểm sinh học và biện pháp kỹ thuật gây trồng Vù hương (Cinnamomum balansae H.Lecomte) tại một số tỉnh phía Bắc" trình bày các nội dung chính sau: Xác định được một số đặc điểm sinh học (phân bố, sinh thái; vật hậu; đa dạng di truyền) và giá trị nguồn gen (thành phần hóa học và tác dụng sinh học của tinh dầu) của loài Vù hương tại một số tỉnh phía Bắc; Đề xuất được biện pháp kỹ thuật nhân giống hữu tính và biện pháp kỹ thuật trồng rừng Vù hương nhằm kết hợp bảo tồn và phát triển nguồn gen loài Vù hương tại một số tỉnh phía Bắc.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Lâm nghiệp: Nghiên cứu bổ sung đặc điểm sinh học và biện pháp kỹ thuật gây trồng Vù hương (Cinnamomum balansae H.Lecomte) tại một số tỉnh phía Bắc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT i VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ……………o0o……………. LỜI CAM ĐOAN LÊ VĂN QUANG NGHIÊN CỨU BỔ SUNG ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT GÂY TRỒNG VÙ HƯƠNG (Cinnamomum balansae H.Lecomte) TẠI MỘT SỐ TỈNH PHÍA BẮC LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP HÀ NỘI - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ……………o0o…………….
ii Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học do bản thân tôi thực hiện trong thời gian từ năm 2020 đến năm 2023. Một số nội dung nghiên cứu của luận án có sử dụng số liệu nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình rừng trồng thâm canh Vù hương (Cinnamomum balansae H.Lecomte) tại tỉnh Bắc Giang” thực hiện trong giai đoạn 2021-2024 do NCS là chủ nhiệm đề tài; và một phần số liệu của đề tài quỹ gen cấp Quốc gia “Nghiên cứu khai thác và phát triển nguồn gen cây Vù hương (Cinnamomum balansae H.Lecomte) cung cấp gỗ lớn và tinh dầu tại một số tỉnh miền Bắc Việt Nam” được thực hiện trong giai đoạn 2018-2022 do ThS. Nguyễn Viễn là chủ nhiệm đề tài, NCS là cộng tác viên chính, trực tiếp tham gia điều tra, bố trí thí nghiệm, thu thập và xử lý số liệu liên quan đến các nội dung nghiên cứu của luận án. Các số liệu thí nghiệm đã được chủ nhiệm đề tài và các cộng tác viên tham gia thực hiện đề tài đồng ý cho sử dụng vào nội dung của luận án. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm./. Hà Nội, tháng 9 năm 2023 Người viết cam đoan Lê Văn Quang
iii LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam theo chương trình đào tạo tiến sĩ giai đoạn 2020 - 2023. Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Hoàng Văn Thắng và TS. Trần Văn Đô, với tư cách là người hướng dẫn khoa học đã dành nhiều thời gian và công sức giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án này. Trong quá trình thực hiện luận án, tác giả đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của Ban Khoa học, Đào tạo và Hợp tác Quốc tế, Viện Nghiên cứu Lâm sinh - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam; Ban lãnh đạo Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam; Bộ KH&CN, Sở KH&CN tỉnh Bắc Giang, đã tạo điều kiện cho tác giả trong quá trình học tập, thu thập số liệu ngoại nghiệp, nhân dịp này tác giả xin chân thành cảm ơn về sự giúp đỡ quý báu đó. Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Hoàng Tuấn - Trường Đại học dược Hà Nội; ThS. Bùi Văn Hướng - Bảo tàng thiên nhiên Việt Nam; ThS. Nguyễn Viễn – Chủ nhiệm đề tài quỹ gen cấp Quốc gia về cây Vù hương và một số đồng nghiệp khác đã hỗ trợ tác giả trong quá trình thu thập số liệu, phân tích thành phần hóa học và tác dụng sinh học của tinh dầu Vù hương. Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Lâm sinh, Trung tâm Nghiên cứu và Chuyển giao kỹ thuật lâm sinh đã tạo mọi điều kiện để tác giả theo học và hoàn thành luận án. Cuối cùng, xin cảm ơn tất cả bạn bè và người thân trong gia đình đã động viên và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án này./. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận án Lê Văn Quang
iv MỤC LỤC Trang
v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN TT Từ viết tắt Diễn giải 1 BAP 6-Benzylaminopurine, benzyl adenine 2 BNN Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 3 BTNMT Bộ tài nguyên môi trường 4 BTTN Bảo tồn thiên nhiên 5 CP Chính phủ 6 CT Công thức 7 D00 Đường kính gốc 8 D1.3 Đường kính ngang ngực 9 ĐC Đối chứng 10 Dt Đường kính tán 11 EN Nhóm loài nguy cấp 12 Hvn Chiều cao vút ngọn 13 HG Rừng hỗn giao gỗ và tre nứa 14 HG2 Rừng hỗn giao tre nứa - gỗ tự nhiên núi đất 15 IAA 3-Indole acetic acid 16 IBA Indole-3-butyric acid Kỹ thuật nhân bản đọa DNA nằm giữa 2 vùng lặp lại giống 17 ISSR hệt và ngược chiều nhau 18 IUCN Liên minh bảo tồn thiên nhiên quốc tế 19 KH&CN Khoa học và Công nghệ 20 LRTX Rừng lá rộng thường xanh 21 MH Mô hình 22 MS Môi trường tổng hợp được pha sẵn 23 NAA Naphthalene acid axetic 24 NĐ Nghị định Các loài thực vật rừng chưa bị đe dọa tuyệt chủng nhưng có 25 Nhóm IIA nguy cơ bị đe dọa nếu không được quản lý chặt chẽ, hạn chế khai thác, sử dụng vì mục đích thương mại 26 NPK Phân bón tổng hợp
vi TT Từ viết tắt Diễn giải 27 OTC Ô tiêu chuẩn 28 PCR Phản ứng nhân bản DNA dựa trên các chu kỳ nhiệt 29 PE Polyethylen 30 QĐ Quyết định 31 QPN Quy phạm ngành 32 RAPD Kỹ thuật phân tích DNA đa hình nhân bản ngẫu nhiên 33 V% Hệ số biến động 34 TB Trung bình 35 TCLN Tổng cục Lâm nghiệp 36 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 37 TN Thí nghiệm 38 TXN Rừng tự nhiên lá rộng thường xanh nghèo trên núi đất 39 TXK Rừng tự nhiên lá rộng thường xanh nghèo kiệt trên núi đất 40 VQG Vườn quốc gia 41 VU Nhóm loài sẽ nguy cấp Lượng tăng trưởng bình quân năm về đường kính ngang 42 ∆D1.3 ngực 43 ∆Hvn Lượng tăng trưởng bình quân năm về chiều cao vút ngọn 44 ∆M Lượng tăng trưởng bình quân năm về trữ lượng
vii DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN ÁN TT Bảng Tên bảng Trang 1 2.1 Trình tự các nucleotide của 10 cặp mồi SSR 35 Bố trí thí nghiệm 2 nhân tố về ảnh hưởng nhiệt độ nước xử 2 2.2 46 lý và thời gian ngâm hạt tới nảy mầm hạt Vù hương Một số mô hình rừng trồng Vù hương hiện có ở một số 3 2.3 49 tỉnh phía Bắc Phân bố của loài Vù hương theo trạng thái rừng tại một số 4 3.1 56 tỉnh phía Bắc Đặc điểm địa hình nơi Vù hương phân bố tại một số tỉnh 5 3.2 58 phía Bắc Tính chất đất tại các địa điểm có Vù hương phân bố tự 6 3.3 59 nhiên tại một số tỉnh phía Bắc Một số yếu tố khí hậu tại khu vực điều tra có loài Vù 7 3.4 62 hương phân bố ở một số tỉnh phía Bắc Đặc trưng các lâm phần rừng tự nhiên nơi có loài Vù 8 3.5 64 hương phân bố tại một số tỉnh phía Bắc Cấu trúc tổ thành tầng cây cao lâm phần rừng tự nhiên có 9 3.6 66 loài Vù hương phân bố tại một số tỉnh phía Bắc Mức độ phong phú của loài Vù hương trong các lâm phần 10 3.7 68 điều tra tại một số tỉnh phía Bắc Mật độ, nguồn gốc và chất lượng cây tái sinh rừng tự 11 3.8 nhiên nơi có loài Vù hương phân bố tại một số tỉnh phía 70 Bắc Phân cấp cây tái sinh theo cấp chiều cao trong các lâm 12 3.9 72 phần có Vù hương phân bố tại một số tỉnh phía Bắc Cấu trúc tổ thành tầng cây tái sinh lâm phần rừng tự nhiên 13 3.10 74 có loài Vù hương phân bố tại một số tỉnh phía Bắc 14 3.11 Thời kỳ ra hoa, quả của Vù hương ở 3 tỉnh nghiên cứu 75 15 3.12 Năng suất quả của Vù hương tại các tỉnh điều tra 78 Thông số đa dạng di truyền 7 quần thể Vù hương phân tích 16 3.13 80 với chỉ thị phân tử SSR Phương sai phân tử giữa các quần thể và trong quần thể 17 3.14 82 Vù hương tại một số tỉnh phía Bắc 18 3.15 Địa điểm, dung lượng mẫu điều tra và số cây trội dự tuyển 85
viii TT Bảng Tên bảng Trang đã chọn tại các địa phương Hàm lượng tinh dầu trong rễ Vù hương thu tại một số tỉnh 19 3.16 88 phía Bắc Hàm lượng tinh dầu trong lá Vù hương tại một số tỉnh phía 20 3.17 91 Bắc Hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu rễ/lá Vù hương (MIC, 21 3.18 93 µg/mL) 22 3.19 Một số chỉ tiêu về đặc điểm sinh lý hạt giống Vù hương 94 23 3.20 Tỷ lệ nảy mầm và thế nảy mầm của hạt giống Vù hương 96 Tỷ lệ nảy mầm của hạt giống Vù hương trong TN bảo 24 3.21 97 quản hạt Ảnh hưởng của nhiệt độ nước xử lý và thời gian ngâm hạt 25 3.22 99 tới nảy mầm của hạt giống Vù hương Ảnh hưởng của thành phần ruột bầu tới sinh trưởng cây 26 3.23 101 con Vù hương sau 3 tháng và 6 tháng gieo ươm Ảnh hưởng của che sáng tới sinh trưởng của cây con Vù 27 3.24 104 hương sau 3 tháng và 6 tháng gieo ươm Ảnh hưởng của bón thúc tới sinh trưởng cây con Vù 28 3.25 106 hương sau 6 tháng gieo ươm Tỷ lệ sống, sinh trưởng và năng suất rừng trồng Vù hương 29 3.26 110 ở một số tỉnh phía Bắc Ảnh hưởng của tiêu chuẩn cây con đem trồng tới tỷ lệ 30 3.27 116 sống của rừng trồng Vù hương Ảnh hưởng của tiêu chuẩn cây con đem trồng tới sinh 31 3.28 117 trưởng của rừng trồng Vù hương Ảnh hưởng của tiêu chuẩn cây con đem trồng tới chất 32 3.29 120 lượng sinh trưởng rừng trồng Vù hương Tỷ lệ sống của Vù hương trong các công thức thí nghiệm 33 3.30 121 bón thúc Ảnh hưởng của phân bón thúc tới sinh trưởng rừng trồng 34 3.31 121 Vù hương Ảnh hưởng của phân bón thúc tới chất lượng sinh trưởng 35 3.32 124 rừng trồng Vù hương 36 3.33 Tỷ lệ sống của Vù hương trong các công thức thí nghiệm 125
ix TT Bảng Tên bảng Trang tỉa cành Ảnh hưởng của tỉa cành tới sinh trưởng rừng trồng Vù 37 3.34 126 hương Ảnh hưởng của tỉa cành tới chất lượng sinh trưởng rừng 38 3.35 128 trồng Vù hương
x DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN ÁN TT Hình Tên hình Trang 1 2.1 Sơ đồ các bước nghiên cứu 30 2 2.2 Sơ đồ bố trí 5 ODB trong OTC diện tích 2.500 m2 34 Sinh cảnh có loài Vù hương phân bố thuộc đối tượng rừng 3.1; 3 tre nứa - gỗ (trái) và rừng gỗ (phải) ở đai cao
xi TT Hình Tên hình Trang Mô hình trồng hỗn giao trong hàng Vù hương + Giổi ăn hạt 20 3.20 (tỷ lệ 2:1) 4 tuổi tại xã Yên Mông, TP. Hòa Bình, tỉnh Hòa 112 Bình (MH7) Mô hình làm giàu rừng Vù hương 11 năm tuổi tại xã Chiềng 21 3.21 112 Bôm, huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La (MH8) Vù hương 12 tuổi trồng phân tán tại phường Quyết Tâm, 22 3.22 113 TP. Sơn La, tỉnh Sơn La (MH9) Vù hương 11 tuổi trồng phân tán tại xã Đồng Bừa, huyện 23 3.23 113 Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang (MH10) Vù hương 21 tháng tuổi tại công thức tiêu chuẩn cây con 24 3.24 118 CT1 Vù hương 21 tháng tuổi tại công thức tiêu chuẩn cây con 25 3.25 119 CT3 26 3.26 Vù hương 21 tháng tuổi trong công thức bón thúc CT2 123 27 3.27 Vù hương 21 tháng tuổi trong công thức không bón thúc CT3 124 3.28; Vù hương 21 tháng tuổi trong các công thức tỉa cành CT1, 28 3.29; 128 CT2 và CT3 (từ trái sang phải) 3.30
1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết của luận án Vù hương (Cinnamomum balansae H. Lecomte) thuộc chi Quế (Cinnamomum) họ Long não (Lauraceae) là nguồn gen quý, đặc hữu của Việt Nam (IUCN, 1998). Cây bị khai thác cạn kiệt trong tự nhiên để lấy gỗ và tinh dầu nên đã được xếp vào nhóm loài sẽ nguy cấp - VU và mới đây IUCN đã xếp loài sang nhóm loài nguy cấp - EN (IUCN, 2023). Vù hương cũng được Việt Nam xếp vào nhóm IIA - các loài thực vật rừng chưa bị đe dọa tuyệt chủng nhưng có nguy cơ bị đe dọa nếu không được quản lý chặt chẽ, hạn chế khai thác, sử dụng vì mục đích thương mại (Nghị định 06/2019/NĐ-CP ngày 22/01/2019 và Nghị định 84/2021/NĐ-CP ngày 22/9/2021). Điều này cho thấy, nhu cầu bảo tồn loài hiện nay là cấp thiết. Các kết quả nghiên cứu của Trần Hợp (1997), Nguyễn Hoàng Nghĩa (2003), Hà Văn Tiệp và cộng sự (2010),... đã chỉ ra được một số đặc điểm phân bố, sinh thái; biện pháp kỹ thuật nhân giống bằng phương pháp giâm hom. Đây là cơ sở quan trọng cho việc trồng bảo tồn chuyển chỗ Vù hương tại một số địa phương như Phú Thọ, Sơn La. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu quả bảo tồn và phát triển loài Vù hương vẫn còn nhiều khoảng trống cần được nghiên cứu bổ sung như: Đặc điểm phân bố của loài theo đai cao, trạng thái rừng; đất đai, khí hậu nơi loài Vù hương phân bố; sự đa dạng di truyền của các quần thể Vù hương. Bên cạnh giá trị quý hiếm về nguồn gen, Vù hương cũng là loài có giá trị kinh tế cao. Cây trưởng thành có thể cao 25-35m, đường kính 60-70cm, thậm chí đạt trên 1m, thân thẳng, không bị vặn xoắn (Trần Hợp, 1997). Gỗ Vù hương thuộc nhóm VI, có chứa tinh dầu nên ít bị mối mọt, màu sắc đẹp và có mùi thơm nên được ưa chuộng để làm đồ mộc, đồ mỹ nghệ nên được thị trường ưa chuộng và có giá 15- 20 triệu đồng/m3; tinh dầu cũng có giá 3-5 triệu đồng/lít (Nguyễn Viễn, 2015). Cây có biên độ sinh thái rộng, phân bố ở nhiều tỉnh như: Lạng Sơn, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Hà Nam, Ninh Bình, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Gia Lai, Kon Tum,… (Trần Hợp, 1997). Vù hương sinh trưởng khá nhanh, sau 3-5 năm trồng có thể tận dụng cành, lá để chiết suất tinh dầu và sau 12-15 năm
2 trồng có thể khai thác làm gỗ xẻ. Vù hương đã thu hút được sự quan tâm gây trồng của nhiều người dân tại một số tỉnh phía Bắc như: Phú Thọ, Yên Bái, Hòa Bình, Tuyên Quang, Bắc Giang,... Đây là những tỉnh có nhiều tiềm năng về đất đai, lao động để phát triển rừng trồng nói chung và rừng trồng gỗ lớn nói riêng. Tuy nhiên, việc nhân rộng diện tích rừng trồng Vù hương còn khó khăn do thiếu cơ sở khoa học cũng như thực tiễn cho việc xác định lập địa trồng, thiếu nguồn giống tốt và biện pháp kỹ thuật nhân giống, trồng theo hướng thâm canh tăng năng suất, chất lượng rừng, chưa kết hợp giữa bảo tồn với phát triển nguồn gen loài cây này. Xuất phát từ những nhận định trên, đề tài luận án “Nghiên cứu bổ sung đặc điểm sinh học và biện pháp kỹ thuật gây trồng Vù hương (Cinnamomum balansae H.Lecomte) tại một số tỉnh phía Bắc” được đặt ra là cần thiết, nhằm cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc bảo tồn và phát triển nguồn gen loài Vù hương tại một số tỉnh phía Bắc. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 2.1. Ý nghĩa khoa học Luận án góp phần cung cấp những thông tin, kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh học và giá trị nguồn gen của loài Vù hương, làm cơ sở cho việc đề xuất biện pháp bảo tồn và phát triển loài Vù hương tại một số tỉnh phía Bắc. 2.2. Ý nghĩa thực tiễn Luận án góp phần cung cấp cơ sở thực tiễn để trồng rừng Vù hương theo hướng kết hợp bảo tồn với phát triển nguồn gen, từng bước nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng tại một số tỉnh phía Bắc. 3. Mục tiêu nghiên cứu - Về lý luận: Xác định được một số cơ sở khoa học cho việc bảo tồn và phát triển nguồn gen loài Vù hương ở một số tỉnh phía Bắc. - Về thực tiễn: + Xác định được một số đặc điểm sinh học (phân bố, sinh thái; vật hậu; đa dạng di truyền) và giá trị nguồn gen (thành phần hóa học và tác dụng sinh học của tinh dầu) của loài Vù hương tại một số tỉnh phía Bắc.
3 + Đề xuất được biện pháp kỹ thuật nhân giống hữu tính và biện pháp kỹ thuật trồng rừng Vù hương nhằm kết hợp bảo tồn và phát triển nguồn gen loài Vù hương tại một số tỉnh phía Bắc. 4. Những đóng góp mới của luận án - Đã bổ sung được một số đặc điểm sinh học (phân bố, sinh thái; vật hậu; đa dạng di truyền) và giá trị nguồn gen (thành phần hóa học và tác dụng sinh học tinh dầu) của loài Vù hương tại một số tỉnh phía Bắc. - Xác định được một số đặc điểm sinh lý hạt giống, biện pháp kỹ thuật nhân giống và trồng rừng Vù hương tại một số tỉnh phía Bắc. 5. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu 5.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là loài Vù hương (Cinnamomum balansae H.Lecomte) có phân bố và được gây trồng ở một số tỉnh phía Bắc. 5.2. Giới hạn nghiên cứu - Về địa bàn, nội dung nghiên cứu: Địa bàn thực hiện các nội dung nghiên cứu của luận án được thực hiện tại 8 tỉnh phía Bắc bao gồm: Sơn La, Hòa Bình, Phú Thọ, Tuyên Quang, Yên Bái, Bắc Giang, Thanh Hóa và Nghệ An. Chi tiết cho từng nội dung nghiên cứu như sau: + Nghiên cứu bổ sung đặc điểm sinh học của loài Vù hương:  Điều tra đặc điểm phân bố, sinh thái của loài Vù hương; đặc điểm cấu trúc, tái sinh lâm phần rừng tự nhiên nơi có loài Vù hương phân bố được thực hiện tại 4 tỉnh: Hòa Bình, Bắc Giang, Phú Thọ và Thanh Hóa.  Theo dõi vật hậu của loài Vù hương được thực hiện tại 3 tỉnh: Hòa Bình, Phú Thọ và Thanh Hóa.  Các mẫu phân tích đa dạng di truyền các quần thể Vù hương được thu thập tại 7 tỉnh: Phú Thọ, Tuyên Quang, Yên Bái, Hòa Bình, Sơn La, Thanh Hóa, Nghệ An. + Chọn cây trội, nghiên cứu bổ sung giá trị nguồn gen và biện pháp kỹ thuật nhân giống hữu tính loài Vù hương:
4  Chọn cây trội tại 7 tỉnh, bao gồm: Phú Thọ, Tuyên Quang, Yên Bái, Hòa Bình, Sơn La, Thanh Hóa, Nghệ An.  Xác định hàm lượng, thành phần hóa học và tác dụng sinh học của tinh dầu lá, rễ Vù hương thu mẫu tại 7 tỉnh: Sơn La, Hòa Bình, Phú Thọ, Tuyên Quang, Yên Bái, Thanh Hóa và Nghệ An.  Các thí nghiệm nhân giống được thực hiện tại vườn ươm của Trung tâm Khoa học Lâm nghiệp vùng Trung tâm Bắc bộ (xã Chân Mộng, huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ) và vườn ươm của Trung tâm Nghiên cứu và Chuyển giao kỹ thuật lâm sinh (thị trấn Mãn Đức, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình). + Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật trồng rừng Vù hương:  Đánh giá sinh trưởng, năng suất rừng trồng Vù hương được thực hiện tại 5 tỉnh: Sơn La, Hòa Bình, Yên Bái, Tuyên Quang, Phú Thọ.  Các thí nghiệm trồng rừng được thực hiện tại huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang. - Về thời gian nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện từ năm 2020 - 2023. 6. Cấu trúc luận án Ngoài các phần: Lời cam đoan; Lời cảm ơn; Mục lục; Danh mục các từ viết tắt; Danh mục các bảng; Danh mục các hình; và phụ lục (56 trang). Luận án gồm 148 trang, 38 bảng số liệu, 32 hình ảnh, với các phần chính sau: Phần mở đầu (4 trang) Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (24 trang) Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu (27 trang) Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (77 trang) Kết luận, tồn tại và kiến nghị (3 trang) Danh mục công trình khoa học đã công bố liên quan tới Luận án và tài liệu tham khảo (13 trang)
5 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới Vù hương (Cinnamomum balansae H. Lecomte) thuộc chi Quế (Cinnamomum) họ Long não (Lauraceae) là nguồn gen quý, đặc hữu của Việt Nam (IUCN, 1998) nên có rất ít các nghiên cứu được thực hiện ở trên thế giới. Tuy nhiên, các nghiên cứu về chi Cinnamomum có giá trị tham khảo tốt đối với việc định hướng các nội dung nghiên cứu của luận án. 1.1.1. Các nghiên cứu về chi Cinnamomum 1.1.1.1. Nghiên cứu về đặc điểm sinh học * Tên gọi, phân loại, đặc điểm hình thái: Chi Cinnamomum được đặt tên, mô tả và xếp vào họ Long não (Lauraceae) năm 1760 bởi Jacob Christian Schaeffer. Mặc dù sau đó có nhiều quan điểm tranh luận về cách phân loại này (Meissner, 1864; Bentham, 1880; Pax, 1889; Kostermans, 1957; Hutchinson, 1964; Rohwer, 1993) nhưng đến nay nó vẫn được công nhận rộng rãi trên thế giới. G. Lorea-Hemández (1996) đã xây dựng khóa phân loại cho 55 loài thuộc chi Cinnamomum thuộc khu vực Châu Mỹ và cho rằng, kích thước của các loài thuộc chi Cinnamomum phụ thuộc vào điều kiện khí hậu. Các loài có phân bố ở khu vực Trung và Nam Mỹ thường là cây gỗ lớn, chiều cao có thể đạt trên 30 m như: C. breedlovei, C. effusum,… trong khi ở những vùng nóng hoặc khô hơn thường là cây gỗ nhỏ hoặc cây bụi như C. haussknechtii, C. uninervium,… Đặc điểm chung các loài thuộc chi này là vỏ thường nhẵn, màu sáng, nâu, nâu đỏ, nâu xám hoặc xám và thường được bao phủ bởi địa y; cành non có thể có lông dày hoặc thưa; lá mọc cách; chiều rộng biến động lớn; dài 5-15 cm, ngoại trừ loài C. formicarium có lá dài tới 60 cm, rộng 30 cm; mặt trên và mặt dưới lá thường khác nhau về màu sắc, trong đó mặt dưới thường màu sáng hơn; lá bắc nhỏ tồn tại ở phần gốc của cụm hoa sớm rụng nhưng cũng có loài tồn tại cho tới khi quả trưởng thành; cụm hoa thường ở
6 nách lá; hoa nhỏ, lưỡng tính; cây thụ phấn chéo; quả hạch, có cuống nhỏ, mỗi quả chứa 1 hạt. Kostermans (1961), P.N. Ravindran và cộng sự, (2004), Soh Wuu- Kuang (2011),… cho rằng có 4 đặc điểm chính có thể sử dụng để phân biệt các loài thuộc chi Cinamomum bao gồm: (i) chiều dài của gân lá; (ii) mặt lá có lông; (iii) đế quả; (iv) số lượng tế bào bao phấn của nhị hoa. * Đặc điểm phân bố, sinh thái: Ở Châu Mỹ, các loài thuộc chi Cinnamomum có phân bố ở vùng trung tâm của Mexico đến phía Nam của Brazil, Paraguay và phía Bắc Argentina (Bernardi, 1962). Đa số các loài có phân bố ở độ cao 1.000-2.000 m (30 loài), và chỉ có 8 loài phân bố ở độ cao dưới 500 m, 3 loài phân bố ở độ cao trên 2.500 m. Phần lớn các loài có xu hướng phân bố ở vùng đất ẩm thuộc khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới nhưng cũng có một số phân bố ở điều kiện khô hạn hơn (G. Lorea-Hemández, 1996). Ở Borneo có khoảng 33 loài thuộc chi Cinnamomum. Chúng mọc từ rừng núi thấp cho đến rừng núi cao với độ cao lên tới 2.500 m ở cả 2 dạng rừng nguyên sinh và thứ sinh, trên nhiều loại đất khác nhau, ngoại trừ núi đá vôi (Soh Wuu- Kuang. 2011). G. Lorea-Hemández (1996), Soh Wuu-Kuang (2011) đã mô tả phân bố, sinh thái của 88 loài thuộc chi Cinnamomum thuộc khu vực Châu Mỹ và Borneo nhưng các thông tin ít và tản mạn. Đây cũng là tình trạng chung của nhiều loài khác thuộc chi này trên toàn thế giới. Theo Manhu và cộng sự (2017), trong tổng số 369 loài đã được ghi nhận thuộc Cinnamomum trên thế giới nhưng chỉ có khoảng 40 loài được nghiên cứu về đặc điểm sinh học ở các mức độ khác nhau, trong đó có 5 loài được nghiên cứu nhiều nhất là: C. verum, C. cassia, C. zeylanicum, C. camphora, và C. osmophloeum. Điều này cho thấy, tiềm năng nghiên cứu các loài thuộc chi Cinnamomum còn rất lớn. * Giá trị sử dụng: Nhiều loài thuộc chi Cinnamomum được biết đến là cây đa tác dụng. Trong các bộ phận vỏ, lá, thân gỗ, rễ của cây có chứa tinh dầu và được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực gia vị, hương liệu, dược liệu. Hai loài được biết đến nhiều nhất là C.
7 Camphora và C. verum, trong đó C. Camphora được trồng để chiết suất long não (Camphor); còn C. verum được trồng làm gia vị hoặc chiết suất tinh dầu sử dụng trong công nghệ dược phẩm, thực phẩm ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt nổi tiếng ở Sri Lanka. Một số loài khác cũng được dùng để làm gia vị, hương liệu, dược phẩm,… như loài C. cassia, C. iners, C. malabathrum, C. nitidum, C. tamala (Guenther, 1950; Kostermans, 1986). Ngoài ra, một số loài thuộc chi Cinnamomum có thể được sử dụng để lấy gỗ làm đồ nội thất như: C. javanicum (cao đến 35 m, đường kính 35 cm); C. lawang (cao đến 27 m, đường kính 72 cm), C. politum (cao đến 30 m, đường kính 72 cm),… Gỗ có chứa tinh dầu có mùi thơm dễ chịu, không bị mối mọt (Soh Wuu-Kuang, 2011). * Đa dạng di truyền: Cinnamomum cũng là chi có nhiều nguồn gen quý cần được bảo tồn, với 8 loài được sách đỏ thế giới xếp vào mức rất nguy cấp (CR); 39 loài ở mức nguy cấp (EN); và 23 loài sắp nguy cấp (VU) (IUCN, 2023). Do vậy, việc nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen quần thể và các loài thuộc chi Cinnamomum phục vụ cho công tác bảo tồn và phát triển bền vững đã được nhiều nhà nghiên cứu ở Trung Quốc, Đài Loan, Ấn Độ, Matara, Canada và Nhật Bản quan tâm (Yan và cộng sự, 2017, Kameyama và cộng sự, 2017; Gwari và cộng sự, 2016; Sandigawad và Patil, 2011; Joy và Maridass, 2008). Yan và cộng sự (2017) lần đầu tiên giải mã toàn bộ hệ gen thông tin của loài Long não dầu (C. longepaniculatum) bằng kỹ thuật giải trình tự thế hệ mới (Illumina) và đã nhận dạng được 23.463 chuỗi lặp lại đơn giản (microsatellite, SSR). Các phát hiện này cung cấp những hiểu biết sâu sắc về các đoạn chứa SSR và cung cấp một bộ chỉ thị phân tử SSR sử dụng để phân tích sự khác biệt giữa các bộ gen của Long não dầu và các loài khác trong cùng một chi, họ, cũng như nghiên cứu sự đa dạng di truyền và nhân giống của loài này trong tương lai. Kameyama và cộng sự (2017) sử dụng 11 chỉ thị phân tử SSR để phân tích sự khác biệt di truyền cho loài Long não (C. camphora) từ 817 mẫu cây ước tính hàng trăm đến hàng ngìn năm tuổi tại Nhật Bản, Trung Quốc và Đài Loan. Kết quả phân tích đã chỉ ra sự khác biệt về di truyền giữa các khu vực địa lý (Nhật Bản
8 với Trung Quốc và Đài Loan) và giảm sự đa dạng di truyền ở Nhật Bản có thể được cho là sự cô lập về mặt địa lý lâu dài. Cũng theo hướng này, Gwari và cộng sự (2016) đã sử dụng chỉ thị RAPD và ISSR để nghiên cứu cấu trúc di truyền quần thể loài Quế (C. tamala) thu được từ 3 địa điểm khác nhau của Uttarakhand Himalaya, Ấn Độ. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy có sự biến đổi di truyền cao trong loài Quế và các dấu hiệu ISSR hữu ích đối với các nghiên cứu sự đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền giữa các quần thể trong loài. Joy và cộng sự (2008) cũng đã sử dụng chỉ thị phân tử RAPD để phân tích đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền giữa 9 loài trong chi Cinnamomum như: C. cassia, C. riparium, C. macrocarpum, C. perrotteiti, C. wightii, C. citronella, C. glaucense, C. verum và C. malabaratum. Kết quả gợi ý rằng các mối quan hệ di truyền trong các loài thuộc chi Quế sử dụng chỉ thị RAPD có thể hữu ích cho việc cải thiện giống cây trồng và là cách hiệu quả để bảo tồn nguồn gen cũng như sử dụng những loài này. 1.1.1.2. Nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật nhân giống: Một số loài thuộc chi Cinnamomum có thể nhân giống bằng cả 2 hình thức vô tính và hữu tính nhưng nhân giống hữu tính vẫn phổ biến nhất hiện nay. Hạt của các loài thuộc chi Cinnamomum nhanh mất sức nảy mầm nên việc nghiên cứu kỹ thuật thu hái và bảo quản rất quan trọng. Hạt Long não bảo quản trong điều kiện nhiệt độ 50C có thể duy trì được sức nảy mầm 1 năm. Trước đây, một số quan điểm cho rằng, hạt Long não sẽ mất sức nảy mầm nhanh nếu bảo quản khô trong điều kiện nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn chính xác, khi hạt được bảo quản ở điều kiện như vậy vẫn duy trì được sức nảy mầm 25% sau 6 tháng bảo quản (Orwa và cộng sự, 2009). Cây Quế đã được thử nghiệm nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô. Kết quả bước đầu cho thấy, sử dụng chất điều hòa sinh trưởng NAA và BAP ở nồng độ 0,5 mg/l có tác dụng tốt cho ra rễ. Tuy nhiên, có rất ít thông tin về môi trường nuôi cấy cũng như tỷ lệ thành công (J. Ranatunga và cộng sự, 2004). Theo K. Nirmal Badu và cộng sự (2003), Long não có thể được nhân giống bằng hạt, chiết cành, giâm hom cành hoặc chồi rễ. Tuy nhiên, các phương pháp này cho hệ số nhân
9 giống thấp hơn nhiều so với nuôi cấy mô để tạo cây giống chất lượng cao phục vụ trồng rừng quy mô lớn. Vật liệu được lấy từ đỉnh sinh trưởng của chồi ngọn cây mẹ 12 năm tuổi. Môi trường có bổ sung 13,32 BA và 4,65 Kinetin có tác dụng tốt nhất đối với sự hình thành chồi trong bình nuôi cấy. Cây con sau khi tạo rễ được cấy vào trong cốc nhiệt điện, sau đó cấy vào các túi PE để huấn luyện cây trước khi đem trồng. Cây con trồng rừng đạt tỷ lệ sống trên 90%, sinh trưởng tốt, đồng đều. Điều này cho thấy, nuôi cấy mô có thể là phương thức nhân giống triển vọng đối với nhiều loài cây khác thuộc chi Cinnamomum trong tương lai. 1.1.1.3. Nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật trồng rừng: Mặc dù có số lượng loài phong phú nhưng số loài được nghiên cứu về kỹ thuật gây trồng thuộc chi Cinnamomum lại chưa nhiều, phổ biến vẫn là các loài quế (C. verum; C. cassia; C. burmannii) và Long não (C. camphora). Kỹ thuật trồng có sự khác biệt giữa các loài và các quốc gia hoặc khu vực. Quế Sri Lanka (C. verum) được trồng mật độ khá dày 14.000 cây/ha (1,2 m x 0,6 m) và trồng theo khóm bằng cây con (3 cây/hố) hoặc gieo hạt trực tiếp, hố có kích thước 30 cm x 30 cm x 30 cm để kinh doanh cây chồi lấy vỏ và lá chiết xuất tinh dầu (J. Ranatunga và cộng sự, 2004). Ở Ấn Độ, Quế (C. verum) được trồng với mật độ 1.660 cây/ha (3 m x 2 m). Cây con được gieo trên luống và trồng khi cây 4-5 tuổi. Khi cây 8-10 tuổi bắt đầu khai thác lá cho đến hàng trăm tuổi (Akhil Baruah và Subhan C. Nath, 2004). Ở Trung Quốc, Quế Bình là địa phương trồng Quế (C. cassia) nhiều nhất tỉnh Quảng Tây, chiếm khoảng 40% diện tích đất rừng. Hạt giống Quế được thu từ các cây trong vườn của hộ gia đình tại địa phương. Cây giống để trồng rừng 2 năm tuổi có chiều cao trên 50 cm. Mục tiêu trồng Quế ở đây là lấy vỏ nhưng trước khi khai thác có thể tận thu lá để chưng cất tinh dầu (dẫn theo Nguyễn Kim Đào, 2003). Ở Indonesia hạt Quế (C. burmannii) được gieo trên luống rộng 1 m, với cự ly 5 cm x 5 cm, độ sâu lấp hạt 1 cm trong vườn ươm có bón phân và che bóng. Sau 15-20 ngày hạt bắt đầu nảy mầm. Khi cây con 2 tháng tuổi được cấy vào bầu PE và huấn luyện bằng việc giảm dần mức độ che sáng cho đến trước khi trồng rừng. Cự ly trồng phổ biến 1 m x 1 m, kích thước hố 30 cm x 30 cm x 30 cm. Quế (C. verum) trồng ở Sri