Luận án tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, sinh thái và biện pháp bảo tồn loài Pơ mu (Fokienia hodginsii(Dunn) A. Henry & H. H. Thomas), Sa mu dầu (Cunninghamia konishii Hayata) ở Khu Dự trữ sinh quyển miền Tây Nghệ An

Chia sẻ: Phong Tỉ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:164

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án là góp phần bổ sung thêm, đầy đủ hơn về đặc điểm sinh học, đặc điểm sinh thái, nhân giống và thành phần hóa học tinh dầu của loài Pơ mu và Sa mu dầu ở Khu DTSQ miền Tây Nghệ An, làm cơ sở khoa học đề xuất các giải pháp để bảo tồn và phát triển hai loài này tại khu vực nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, sinh thái và biện pháp bảo tồn loài Pơ mu (Fokienia hodginsii(Dunn) A. Henry & H. H. Thomas), Sa mu dầu (Cunninghamia konishii Hayata) ở Khu Dự trữ sinh quyển miền Tây Nghệ An

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN THỊ THANH NGA NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC, SINH THÁI VÀ BIỆN PHÁP BẢO TỒN LOÀI PƠ MU (Fokienia hodginsii (Dunn) A. Henry & H. H. Thomas), SA MU DẦU (Cunninghamia konishii Hayata) Ở KHU DỰ TRỮ SINH QUYỂN MIỀN TÂY NGHỆ AN LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGHỆ AN - 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN THỊ THANH NGA NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC, SINH THÁI VÀ BIỆN PHÁP BẢO TỒN LOÀI PƠ MU (Fokienia hodginsii (Dunn) A. Henry & H. H. Thomas), SA MU DẦU (Cunninghamia konishii Hayata) Ở KHU DỰ TRỮ SINH QUYỂN MIỀN TÂY NGHỆ AN Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 9.42.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. NGUYỄN ANH DŨNG 2. PGS.TS. TRẦN HUY THÁI NGHỆ AN - 2019
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nghệ An, tháng 01 năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Thanh Nga
ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi xin bày tỏ sự trân trọng và cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình chu đáo của TS. Nguyễn Anh Dũng, Viện Sư phạm Tự nhiên, Trường Đại học Vinh và PGS. TS. Trần Huy Thái, Viện Sinh thái và Tài nguyên thực vật, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý thầy. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các quý thầy, cô giáo thuộcViện Sư phạm Tự nhiên, Khoa Sau đại học và Trung tâm Thực hành-Thí nghiệm, Trường Đại học Vinh; Phòng thí nghiệm thuộc Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng,Bộ KH và CN Việt Nam; Phòng Hệ thống học Phân tử và Di truyền bảo tồn, Viện Sinh thái và Tài nguyên thực vật. Nhân dịp này, tôi xin cảm ơn Ban quản lí và các trạm bảo vệ rừng của Vườn Quốc gia Pù Mát, Khu Bảo tồn thiên nhiên Pù Huống, Khu Bảo tồn thiên nhiên Pù Hoạt, Ban Quản lí rừng phòng hộ huyện Tương Dương và Ban Quản lí rừng phòng hộ huyện Kỳ Sơn; các Đồn, trạm Biên phòng ở các xã giáp biên giới Việt - Lào ở miền Tây Nghệ An đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong nghiên cứu ở thực địa. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu và các đồng nghiệp Trường THPT Cẩm Bình đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này. Cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Nghệ An, tháng 01 năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Thanh Nga
iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................. vi DANH MỤC CÁC BẢNG...........................................................................................vii DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................ ix MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................. 3 4. Những đóng góp mới của luận án ............................................................................ 3 5. Bố cục của luận án ................................................................................................... 4 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................... 5 1.1. Tổng quan về ngành Thông (Pinophyta) .............................................................. 5 1.1.1. Trên thế giới ................................................................................................... 5 1.1.2. Ở Việt Nam .................................................................................................... 6 1.2. Một số nghiên cứu về loài Pơ mu và Sa mu dầu .................................................. 7 1.2.1. Trên thế giới ................................................................................................... 7 1.2.2. Ở Việt Nam .................................................................................................. 12 1.2.3. Nghiên cứu ở Khu Dự trữ sinh quyển miền Tây Nghệ An .......................... 22 1.3. Đặc điểm Điều kiện tự nhiên - Kinh tế - Xã hội khu vực nghiên cứu ................ 25 1.3.1. Vị trí địa lý ................................................................................................... 25 1.3.2. Địa hình ........................................................................................................ 25 1.3.3. Đặc điểm khí hậu ......................................................................................... 26 1.3.4. Thuỷ văn....................................................................................................... 27 1.3.5. Đất đai .......................................................................................................... 28 1.3.6. Đặc điểm kinh tế, xã hội .............................................................................. 28
iv Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..... 31 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 31 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 31 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 31 2.2. Nội dung nghiên cứu........................................................................................... 31 2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 32 2.3.1. Phương pháp kế thừa tài liệu........................................................................ 32 2.3.2. Phương pháp phỏng vấn ............................................................................... 32 2.3.3. Phương pháp điều tra thực địa ..................................................................... 32 2.3.4. Phương pháp thực nghiệm ........................................................................... 40 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN....................................... 48 3.1. Đặc điểm hình thái và giải phẫu ......................................................................... 48 3.1.1. Đặc điểm hình thái và giải phẫu loài Pơ mu ................................................ 48 3.1.2. Đặc điểm hình thái và giải phẫu loài Sa mu dầu .......................................... 53 3.2. Đặc điểm phát triển theo mùa ............................................................................. 58 3.2.1. Đặc điểm phát triển theo mùa của loài Pơ mu ............................................. 58 3.2.2. Đặc điểm phát triển theo mùa của loài Sa mu dầu ....................................... 59 3.3. Một số đặc điểm sinh thái ................................................................................... 60 3.3.1. Đặc điểm phân bố loài Pơ mu và Sa mu dầu ............................................... 60 3.3.2. Mật độ, diện tích và trữ lượng...................................................................... 64 3.3.3. Một số đặc điểm quần xã thực vật rừng nơi có loài Pơ mu và Sa mu dầu phân bố......................................................................................................... 70 3.3.4. Đặc điểm địa hình, hướng phơi .................................................................... 78 3.3.5. Đặc điểm đất đai........................................................................................... 81 3.3.6. Đặc điểm khí hậu ......................................................................................... 84 3.4. Đặc điểm tái sinh và kỹ thuật nhân giống........................................................... 85 3.4.1. Đặc điểm tái sinh và ảnh hưởng của độ tàn che đến khả năng tái sinh........ 85 3.4.2. Thử nghiệm kỹ thuật nhân giống bằng hạt và cành hom loài Pơ mu và Sa mu dầu .................................................................................................... 89
v 3.5. Thành phần hóa học tinh dầu các bộ phận loài Pơ mu và Sa mu dầu ................ 97 3.5.1. Thành phần hóa học tinh dầu loài Pơ mu ..................................................... 97 3.5.2. Thành phần hóa học tinh dầu loài Sa mu dầu ............................................ 101 3.6. Một số thông số di truyền dạng gỗ trắng và đỏ ................................................ 110 3.6.1. Một số thông số di truyền dạng gỗ trắng và đỏ loài Pơ mu ....................... 110 3.6.2. Một số thông số di truyền dạng gỗ trắng và đỏ loài Sa mu dầu ................. 114 3.7. Đánh giá thực trạng và đề xuất giải pháp bảo tồn, phát triển loài Pơ mu, Sa mu dầu tại Khu dự trữ sinh quyển miền Tây Nghệ An ...................................... 116 3.7.1. Đánh giá thực trạng bảo tồn loài Pơ mu và Sa mu dầu hiện nay ............... 116 3.7.2. Các nguyên nhân chính gây suy giảm loài Pơ mu và Sa mu dầu ở Khu dự trữ sinh quyển miền Tây Nghệ An ....................................................... 120 3.7.3. Đề xuất giải pháp bảo tồn, phát triển loài Pơ mu và Sa mu dầu ở Khu dự trữ sinh quyển miền Tây Nghệ An ....................................................... 128 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 136 1. Kết luận ................................................................................................................ 136 2. Kiến nghị.............................................................................................................. 137 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN LUẬN ÁN... 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 140 PHỤLỤC
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT VIẾT TẮT NGHĨA ĐẦY ĐỦ 1 ABT Transplantone 2 AFLP Amplified fragment length polymorphisms 3 CS Cộng sự 4 BTTN Bảo tồn thiên nhiên 5 DTSQ Dự trữ sinh quyển 6 ĐDSH Đa dạng sinh học 7 IAA Indole-3-acetic acid 8 IBA Indole-3-butyric acid 9 IIIA1 Rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh nghèo 10 IIIA2 Rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh trung bình 11 IIIA3 Rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh giàu 12 ISSR Inter simple sequence sepeat International Union for Conservatioan of Nature and Natural 13 IUCN Resources 14 NAA Napthalen - acetic acid 15 NST Nhiễm sắc thể 16 NXB Nhà xuất bản 17 QLRPH Quản lí rừng phòng hộ 18 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 19 TK Tiểu khu 20 TTG Transparent tetsta glabra 21 UPGMA Unweighted Pair Group Method with Arithmatic Mean 22 VQG Vườn quốc gia
vii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Các tuyến điều tra thực địa ở Khu DTSQ miền Tây Nghệ An .................. 33 Bảng 2.2. Danh sách và mã số các loài lấy trên genbank dùng để so sánh ................ 47 Bảng 3.1. Đặc điểm phát triển theo mùa của loài Pơ mu ........................................... 58 Bảng 3.2. Đặc điểm phát triển theo mùa của loài Sa mu dầu ..................................... 59 Bảng 3.3. Phân bố Pơ mu và Sa mu dầu ở Khu DTSQ miền Tây Nghệ An .............. 61 Bảng 3.4. Mật độ loài Pơ mu và Sa mu dầu trong các OTC ...................................... 64 Bảng 3.5. Diện tích và trữ lượng của Pơ mu, Sa mu dầu ở các xã tại Khu DTSQ miền Tây Nghệ An ..................................................................................... 66 Bảng 3.6. So sánh diện tích và trữ lượng phân bố loài Pơ mu và Sa mu dầu theo các vùng chính ở khu vực nghiên cứu................................................ 68 Bảng 3.7. So sánh diện tích phân bố và trữ lượng Pơ mu và Sa mu dầu ở Khu BTTN Pù Hoạt, Nghệ An với Khu BTTN Xuân Liên, Thanh Hóa ........... 69 Bảng 3.8. Mức độ xuất hiện của loài cây mọc cùng với các loài cây nghiên cứu...... 76 Bảng 3.9. Độ cao, độ dốc Pơ mu và Sa mu dầu phân bố ở các xã thuộc Khu DTSQ miền Tây Nghệ An ......................................................................... 79 Bảng 3.10. Các loại đất loài nơi Pơ mu và Sa mu dầu phân bố ................................... 81 Bảng 3.11. Đặc điểm tính chất lý hóa một số loại đất nơi loài Pơ mu và Sa mu dầu phân bố ................................................................................................ 82 Bảng 3.12. Mật độ cây tái sinh theo chiều cao ............................................................. 86 Bảng 3.13. Số cây tái sinh theo độ tàn che ................................................................... 87 Bảng 3.14. Tỉ lệ nảy mầm và chiều cao cây con của hạt giống Pơ mu ........................ 90 Bảng 3.15. Tỉ lệ nảy mầm và chiều cao cây con của hạt giống Sa mu dầu.................. 92 Bảng 3.16. Ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng đến tỉ lệ sống và sự hình thành rễ của hom Pơ mu trên giá thể cát .................................................... 94 Bảng 3.17. Ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng đến tỉ lệ sống và sự hình thành rễ của hom Sa mu dầu trên giá thể cát ............................................. 96 Bảng 3.18. Thành phần hóa học của tinh dầu các bộ phận cây Pơ mu (F. hodginsii) ở Khu DTSQ Tây Nghệ An ....................................................................... 98
viii Bảng 3.19. So sánh các thành phần tinh dầu lá Pơ mu ở Nghệ An (Việt Nam) với Phúc Kiến (Trung Quốc) .......................................................................... 101 Bảng 3.20. Thành phần hóa học của tinh dầu các bộ phận cây Sa mu dầu (C. konishi) ở Khu DTSQ Tây Nghệ An ..................................................................... 103 Bảng 3.21. So sánh thành phần tinh dầu chính trong lá Sa mu dầu ở Nghệ An (Việt Nam) và (Đài Loan) Trung Quốc ................................................... 108 Bảng 3.22. Thành phần hóa học chính tinh dầu gỗ C. konishii các vùng phân bố ở Việt Nam và Trung Quốc ...................................................................... 109 Bảng 3.23. Bảng khoảng cách di truyền giữa các mẫu F. hodginsii so sánh với 3 loài trong họ Hoàng đàn trên genbank ..................................................... 112 Bảng 3.24. Kết quả so sánh các Nucleic sai khác trên vùng gen rbcL giữa các mẫu F. hodginsii thu ở Quế Phong với F. hodginsii trên genbank .......... 113 Bảng 3.25. Kết quả so sánh các Nucleic sai khác trên vùng gen 18S-rDNA giữa các mẫu C. lanceolata var. konishii ở Nghệ An với C. lanceolata var. konishii trên genbank ............................................................................... 115 Bảng 3.26. Kết quả so sánh các Nucleic sai khác trên vùng gen 18S-rDNA giữa các mẫu C. lanceolata var. konishii thu ở Nghệ An với C. lanceolata var. konishii trên genbank ........................................................................ 116 Bảng 3.27. Các xã thuộc Khu DTSQ có thể gây trồng rừng Pơ mu và Sa mu dầu .... 132
ix DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Bản đồ Khu DTSQ miền Tây Nghệ An ..................................................... 25 Hình 2.1. Bản đồ các tuyến điều tra thực địa ở Khu DTSQ miền Tây Nghệ An....... 36 Hình 3.1. Cấu tạo giải phẫu rễ Pơ mu ........................................................................ 48 Hình 3.2. Hình thái thân Pơ mu ................................................................................. 49 Hình 3.3. Cấu tạo giải phẫu thân Pơ mu .................................................................... 50 Hình 3.4. Hình thái lá Pơ mu ..................................................................................... 51 Hình 3.5. Cấu tạo giải phẫu lá Pơ mu ........................................................................ 52 Hình 3.6. Hình thái nón, hạt Pơ mu ........................................................................... 53 Hình 3.7. Cấu tạo giải phẫu rễ Sa mu dầu.................................................................. 54 Hình 3.8. Hình thái thân Sa mu dầu ........................................................................... 54 Hình 3.9. Cấu tạo giải phẫu cành non Sa mu dầu ...................................................... 55 Hình 3.10. Hình thái lá Sa mu dầu ............................................................................... 56 Hình 3.11. Cấu tạo giải phẫu lá Sa mu dầu .................................................................. 57 Hình 3.12. Hình thái nón, hạt ....................................................................................... 58 Hình 3.13. Bản đồ các vùng phân bố loài Pơ mu và Sa mu dầu ở Khu DTSQ miền Tây Nghệ An ..................................................................................... 63 Hình 3.14. Biều đồ tỉ lệ % diện tích cư trú và trữ lượng loài Pơ mu ........................... 68 Hình 3.15. Biểu đồ tỉ lệ % diện tích cư trú và trữ lượng loài Sa mu dầu..................... 68 Hình 3.16. Biểu đồ so sánh diện tích phân bố và trữ lượng Pơ mu ở Khu BTTN Pù Hoạt so với Khu BTTN Xuân Liên....................................................... 69 Hình 3.17. Biểu đồ so sánh diện tích phân bố và trữ lượng Sa mu dầu ở Khu BTTN Pù Hoạt so với Khu BTTN Xuân Liên ........................................... 69 Hình 3.18. Phẫu diện đồ 1 - Khu vực có Pơ mu phân bố............................................. 72 Hình 3.19. Phẫu diện đồ 2 - Khu vực có Sa mu phân bố ............................................. 73 Hình 3.20. Phẫu diện đồ 3 - Khu vực có cả Sa mu và Pơ mu phân bố ........................ 74 Hình 3.21. Một số loại đất nơi loài Pơ mu và Sa mu dầu phân bố .............................. 82 Hình 3.22. Một số hình ảnh cây tái sinh của loài Pơ mu ............................................. 88
x Hình 3.23. Một số hình ảnh cây tái sinh của loài Sa mu dầu ....................................... 89 Hình 3.24. Một số hình ảnh về nhân giống Pơ mu bằng gieo hạt ................................ 91 Hình 3.25. Một số hình ảnh về nhân giống Sa mu dầu bằng gieo hạt ......................... 93 Hình 3.26. Một số hình ảnh về nhân giống Pơ mu bằng giâm hom ............................ 95 Hình 3.27. Một số hình ảnh về nhân giống Sa mu dầu bằng giâm hom ...................... 97 Hình 3.28. Mối quan hệ di truyền của 2 mẫu Pơ mu nghiên cứu với một số loài trong họ Hoàng đàn trên genbank (phương pháp Neighbor Joining) ...... 111 Hình 3.29. Mối quan hệ di truyền của mẫu Pơ mu đỏ và Pơ mu trắng nghiên cứu với một số loài trong họ Hoàng đàn trên genbank (phương pháp Neighbor Joining)..................................................................................... 111 Hình 3.30. Mối quan hệ di truyền của 6 mẫu Pơ mu nghiên cứu với một số loài trong họ Hoàng đàn trên genbank (phương pháp Neighbor Joining) ...... 113 Hình 3.31. Mối quan hệ di truyền của mẫu Sa mu đỏ và Sa mu trắng nghiên cứu với một số loài trong họ Hoàng đàn trên genbank (phương pháp Neighbor Joining)..................................................................................... 114 Hình 3.32. Mối quan hệ di truyền của mẫu Sa mu đỏ và Sa mu trắng nghiên cứu với một số loài trong họ Hoàng đàn trên genbank (phương pháp Neighbor Joining)..................................................................................... 115 Hình 3.33. Một số hình ảnh cây Sa mu dầu chết tự nhiên ......................................... 119 Hình 3.34. Một số hình ảnh cây Pơ mu và Sa mu dầu đã bị khai thác ...................... 121 Hình 3.35. Lợp mái nhà bằng gỗ Sa mu dầu ở xã Tam Hợp (Tương Dương) ........... 121 Hình 3.36. Gốc gỗ Sa mu dầu ở xã Tây Sơn (huyện Kỳ Sơn) ................................... 122 Hình 3.37. Chặt hạ Sa mu dầu mở đường tuần tra ở xã Na Ngoi (huyện Kỳ Sơn) ... 123 Hình 3.38. Trồng xen lẫn C. konishii và C. lanceolata ở xã Tây Sơn, Kỳ Sơn ......... 128
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nghệ An là một tỉnh nằm trong khu vực Bắc Trung Bộ có diện tích rừng tự nhiên lớn nhất trong cả nước (762.785,8 ha) [57]. Khu Dự trữ sinh quyển (DTSQ) miền Tây Nghệ An (tỉnh Nghệ An) là khu DTSQ lớn nhất Đông Nam Á với diện tích 1.299.795 ha,là hành lang xanh kết nối 3 vùng lõi: Vườn Quốc gia (VQG) Pù Mát, Khu Bảo tồn thiên nhiên (BTTN) Pù Huống và Khu BTTN Pù Hoạt. Khu DTSQ miền Tây Nghệ An được đánh giá có giá trị lớn về đa dạng sinh học với hệ thực vật hơn 2.500 loài thực vật bậc cao, hệ động vật gồm 130 loài động vật lớn nhỏ, 295 loài chim, 54 loài lưỡng cư và bò sát, 83 loài cá và 39 loài dơi, được xem như là ‘‘một phòng thí nghiệm sống lớn nhất Đông Nam Á”. Giá trị bảo tồn đa dạng sinh học của khu DTSQ với sự có mặt của hơn 70 loài thực vật và 88 loài động vật được liệt kê trong danh lục Sách Đỏ Việt Nam [49]. Khu DTSQ miền Tây Nghệ An có địa hình núi cao và núi thấp với kiểu rừng á ẩm nhiệt đới chiếm tỉ lệ khá lớnlà điều kiện thuận lợi cho các loài ngànhThông (Pinophyta) phát triển. Theo kết quả nghiên cứu của Phan kế Lộc và cs. (2013), ở Nghệ An có 12 loài Thông [32] và xếp thứ 3 trong vùng phân bố và sinh thái Thông ở Việt Nam sau vùng Đông Bắc và Tây Nguyên [35]. Pơ mu (Fokienia hodginsii (Dunn) A. Henry et H. H. Thomas) và Sa mu dầu (Cunninghamia konishii Hayata) là hai trong số những loài Thông đã được ghi nhận có mặt ở Khu DTSQ miền Tây Nghệ An. Thông Việt Nam nói chung và 2 loài Pơ mu và Sa mu dầu nói riêng có ý nghĩa quan trọng về sinh thái, kinh tế và văn hóa [93]. Pơ mu và Sa mu dầu thường chỉ sống ở độ cao từ 800 m trở lên, nơi rừng thường có sương mù bao phủ nên có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc giữ hệ sinh thái rừng đầu nguồn. Pơ muvà Sa mu dầu có nhiều giá trị đối với con người như cho gỗ sử dụng để làm vật liệu xây dựng, làm nhà cửa, đồ mỹ nghệ; tinh dầu và các hợp chất tinh dầu sử dụng để làm dược liệu, mỹ phẩm và trong y học [18], [62], [65], [73], [76], [101], [109],... Từ nhựa Sa mu dầu sử dụng làm thuốc chữa một số bệnh ngoài da, đặc biệttinh dầu của loài này được người xưa sử dụng để ướp xác do tính chất kháng khuẩn cực kỳ cao. Ngoài những giá trị
2 trên, hai loài Thông này còn có ý nghĩa về mặt khoa học lịch sử, dựa trên nghiên cứu những vòng thân Pơ mu hàng trăm tuổi cung cấp bằng chứng về lịch sử biến đổi điều kiện khí hậu của vùng tự nhiên mà nó tồn tại [119]. Pơ mu và Sa mu dầu là 2 loài có trong danh lục IUCN, Sách Đỏ Việt Nam và xếp nhóm IIA Nghị Định 32/ NĐ - CP của Chính phủ [11].Theo Sách Đỏ Việt Nam (2007), Pơ mu là được xếp hạng ở mức Nguy cấp_EN A1a,c,d) [5], còn theo IUCN (2015) được xếp trong tình trạng Sẽ nguy cấp_VU A2acd; B2ab (ii,iii,iv,v) [130]. Loài Sa mu dầu theo Sách Đỏ Việt Nam (2007), được xếp hạng ở mức Sẽ nguy cấp_VU A1a,d,c1 [5], còn theo IUCN (2015) được xếp trong tình trạng Nguy cấp_EN A2cd; B2ab(ii,iii,v) [130]. Từ trước đến nay, đã có một số nghiên cứu công bố về một số điểm phân bố cũng như một số đặc điểm sinh học, sinh thái và tái sinh tự nhiên của loài Pơ mu [32], [42] và Sa mu dầu [3], [17], [32], [42], [44] ở Khu DTSQ miền Tây Nghệ An, nhưng chưa có công trình nào nghiên cứu một cách đầy đủ các cơ sở khoa học cần thiết để bảo tồn hai loài Thông nàycho toàn bộ khu DTSQ. Xuất phát từ tình hình thực tiễn đó, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, sinh thái và biện pháp bảo tồn loài Pơ mu (Fokienia hodginsii(Dunn) A. Henry & H. H. Thomas), Sa mu dầu (Cunninghamia konishii Hayata) ở Khu Dự trữ sinh quyển miền Tây Nghệ An” nhằm góp phần bảo tồn, phát triển hai loài quý hiếm trên ở Nghệ An nói riêng và Việt Nam nói chung. 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1. Mục tiêu tổng quát Góp phần bổ sung thêm, đầy đủ hơn về đặc điểm sinh học, đặc điểm sinh thái, nhân giống và thành phần hóa học tinh dầu của loài Pơ mu và Sa mu dầu ở Khu DTSQ miền Tây Nghệ An, làm cơ sở khoa học đề xuất các giải pháp để bảo tồn và phát triển hai loài này tại khu vực nghiên cứu. 2.2. Mục tiêu cụ thể - Mô tả được đặc điểm hình thái, giải phẫu, đặc điểm phát triển theo mùa, một số đặc điểm sinh thái (phân bố, mật độ, diện tích, trữ lượng, một số đặc điểm quần xã và điều kiện khí hậu, đất đai) của loài Pơ mu và Sa mu dầu.
3 - Hiểu được đặc điểm tái sinh tự nhiên và đánh giá khả năng nhân giống bằng hạt, bằng hom của loài Pơ mu và Sa mu dầu. - Xác định được thành phần hóa học tinh dầu các bộ phận của cây Pơ mu và Sa mu dầu. - Đánh giá hiện trạng loài Pơ mu và Sa mu dầu từ đó đề xuất các giải pháp bảo tồn và phát triển hai loài này. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1. Ý nghĩa khoa học Góp phần bổ sung đầy đủ hơn các dẫn liệu về đặc điểm sinh học, sinh thái, nhân giống và thành phần hóa học tinh dầu của loài Pơ mu và Sa mu dầu, hai loài Thông có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái rừng cũng như đời sống của con người. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Cung cấp dữ liệu khoa học về loài Pơ mu và Sa mu dầu của toàn bộ Khu DTSQ miền Tây Nghệ An, từ đó định hướng cho công tác bảo tồn và phát triển hai loài này tại tỉnh Nghệ An cũng như cho một số khu vực khác ở Việt Nam. - Luận án là tài liệu tham khảo,tài liệu nghiên cứu và giảng dạy cho các nhà khoa học, các cán bộ kỹ thuật, sinh viên,... về các đặc điểm sinh học, sinh thái, thành phần hóa học tinh dầu và nhân giống của loài Pơ mu và Sa mu dầu. 4. Những đóng góp mới của luận án - Bổ sung một số dẫn liệu mới về cấu trúc giải phẫu loài Pơ mu và Sa mu dầu. - Bổ sung một số dẫn liệu mới về các điểm phân bố, diện tích và trữ lượng loài Pơ mu và Sa mu dầu cho toàn bộ Khu DTSQ miền Tây Nghệ An. - Bổ sung một số dẫn liệu mới về sử dụng chất điều hòa sinh trưởng trong nhân giống bằng hom loài Sa mu dầu ở Việt Nam. - Bổ sung một số dẫn liệu mới về thành phần hóa học tinh dầu lá loài Pơ mu ở Việt Nam, tinh dầu nón loài Pơ mu và tinhdầu nón, rễ, nhựa của loài Sa mu dầu cho khoa học. - Bổ sung một số dẫn liệu mới về mới về dạng gỗ đỏ và dạng gỗ trắng của Pơ mu và Sa mu dầu bằng một số thông số di truyền.
4 5. Bố cục của luận án Luận án gồm có 137 trang. Bố cục như sau: Mở đầu 4 trang Chương 1. Tổng quan tài liệu 26 trang Chương 2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 17 trang Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 88 trang Kết luận và kiến nghị 2 trang Danh mục các công trình khoa học có liên quan luận án Tài liệu tham khảo Ngoài ra luận án còn có 07 phụ lục: Phụ lục 1. Các tuyến điều tra ở Khu DTSQ miền Tây Nghệ An có loài Pơ mu và Sa mu dầu phân bố Phụ lục 2. Sinh cảnh sống của loài Pơ mu và Sa mu dầu Phụ lục 3. Danh lục các loài mọc cùng loài Pơ mu và Sa mu dầu Phụ lục 4. Một số hình ảnh về các loài mọc cùng loài Pơ mu và Sa mu dầu Phụ lục 5. Kết quả phân tích tính chất lí, hóa của đất Phụ lục 6. Sắc kí phổ phân tích thành phần hóa học tinh dầu loài Pơ mu và Sa mu dầu Phụ lục 7. Kết quả so sánh trình tự DNA (18S, rbcL, matK) giữa các mẫu của loài Pơ mu và Sa mu dầu nghiên cứu với các loài trên genbank
5 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về ngành Thông (Pinophyta) 1.1.1. Trên thế giới Trên thế giới, số loài ngành Thông (Pinophyta) hiện tồn tại trong thảm thực vật trên bề mặt trái đất không nhiều. Cây lá kim phân bố rộng khắp ở tất cả các châu lục, trừ Nam Cực nơi mà không có bất cứ loại cây thân gỗ sống. Cây lá kim sống ở tất cả các cảnh quan, từ Bắc Cực đến xích đạo, từ thảo nguyên đến vùng đất thấp gần biển, đến những ngọn núi cao nhất quanh năm bao phủ tuyết và từ các khu rừng rậm của Alaska đến trung tâm của sa mạc Sahara [84]. Theo Aljos Farjon (2010), cây lá kim có 615 loài thuộc trong 70 chi, 8 họ: họ Thông (Pinaceae), họ Thông tre (Podocarpaceae), họ Bách tán (Araucariaceae), họ Đỉnh tùng (Cephalotaxaceae), họ Hoàng đàn (Cupressaceae),họ Thông đỏ (Taxaceae) và 2 họ chưa có đại diện ở Việt Nam: Phyllocladaceae và Sciadopityaceae. Những họ có số loài nhiều nhất gồm họ Thông (Pinaceae), họ Kim giao (Podocarpaceae) và họ Hoàng đàn (Cupressaceae). Họ Thông (Pinaceae) chỉ phân bố phía Bắc bán cầu có 11 chi với 231 loài, chi nhiều loài nhất là Pinus với 113 loài. Họ Kim giao (Podocarpaceae) phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới và ở vùng núi Nam bán cầu có18 chi với 174 loài, chi nhiều loài nhất là Podocarpus với 98 loài. Họ Hoàng đàn (Cupressaceae) phân bố ở nhiều châu lục, có 30 chi với 135 loài [84]. Số lượng loài cây lá kim không đáng kể trong nhóm thực vật bậc cao có mạch nhưng lại có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái rừng và hầu hết chúng đều có giá trị trong đời sống kinh tế và xã hội ở nhiều nước trên thế giới. Đến nay có rất nhiều loài của ngành Thông đã bị tuyệt chủng và có nhiều loài nguy cơ tuyệt chủng rất cao. Đặc biệt đối với nhiều loài nguy cơ tuyệt chủng tăng lên do các quần thể thường nhỏ và có phân bố hạn chế. Theo Danh Lục Sách Đỏ của IUCN (2013), liệt kê 211 loài ngành Thông (chiếm 34%) được đánh giá bị đe dọa tuyệt chủng ở mức quốc tế [122].
6 Số loài cây lá kim ở vùng nhiệt đới khoảng 200 loài [85] và theo kết quả phân tích nguy cơ tuyệt chủng các loài thực vật trên toàn cầu, do vườn thực vật Royal Botanic Gardens, Viện bảo tàng Lịch sử tự nhiên (Anh) và Liên minh quốc tế về Bảo tồn thiên nhiên thực hiện năm 2010 đã đưa ra kết luận: “1/5 loài thực vật trên thế giới đang bị đe dọa tuyệt chủng, trong đó nhóm thực vật Thông là nhóm bị đe dọa cao nhất và môi trường sống bị đe dọa nhất là những rừng mưa nhiệt đới. Lý do phổ biến nhất khiến thực vật ở đây bị đe dọa là những hoạt động của con người đã gây tổn thất môi trường sống của chúng” [139]. Do vậy, điểm nóng của công tác bảo tồn ngành Thông hiện nay nằm ở những vùng nhiệt đới. 1.1.2. Ở Việt Nam Ở Việt Nam có 33 loài Thông (Pinophyta) bản địa thuộc 5 họ 19 chi: họ Thông (Pinaceae) với 5 chi 13 loài, họ Hoàng đàn (Cupressaceae) với 7 chi 7 loài, họ Thông (Podocarpaceae) với 4 chi 7 loài, họ Thông đỏ (Taxaceae) với 2 chi 5 loài và họ Đỉnh tùng (Cephalotaxaceae) với 1chi 1 loài [33].Có 7 loài đặc hữu thuộc 4 họ bao gồm: Cupressaceae có 2 loài (Cupressus torulosa và Calocedrus rupes-tris), Pinaceae có 2 loài (Pinus dalatensis và P. krempfii), Taxaceae có 2 loài (Amentotaxus hatuyenensis và A. poilanei) và Taxodiaceae có 1 loài (Xanthocyparis vietnamensis) [114]. Tất cả các loài ngành Thông ở Việt Nam đều có ý nghĩa lớn như cung cấp gỗ, nhựa, tinh dầu, dược liệu, làm cảnh, cây trồng rừng,... Dựa trên Liên minh Quốc tế về Bảo tồn Thiên nhiên (IUCN), 33 taxon bậc loài được công bố ở Việt Nam thì trong đó có 26 loài (chiếm gần 80%) bị đe dọa tuyệt chủng (CR, EN và VU) với Rất nguy cấp (CR) là 3 loài, Nguy cấp (EN) là 8 loài, Sẽ nguy cấp (VU) là 15 loài. Trong đó loài Pơ mu xếp phân hạng là VU, loài Sa mu dầu là EN. Việt Nam là một trong 10 điểm nóng về Thông trên thế giới [33]. Trướcthực trạng chung của các loài Thông cũng như loài Pơ mu và Sa mu dầu ở Việt Nam, đã đặt thách thức không nhỏ với vấn đề bảo tồn các loài này trên cả nước. Do đó, cần có những nghiên cứu chuyên sâu về đặc điểm sinh học, sinh thái Pơ mu và Sa mu dầu làm cơ sở khoa học phục vụ cho vấn đề bảo tồn hai loài cây này cho từng vùng và trên cả nước.
7 1.2. Một số nghiên cứu về loài Pơ mu và Sa mu dầu 1.2.1. Trên thế giới 1.2.1.1. Vị trí phân loại Fokienia hodginsii (Dunn) A. Henry et H. H. Thomas (Syn: Cupressus hodginsii Dunn 1908; Fokiena kawaii Hayata 1917, Fokiena maclurei Merrill 1922, Fokiena hodginsii var. kawaii (Hayata) Silba 2000, Fokiena hodginsii subsp. kawaii (Hayata) Silba 2006)là đại diện duy nhất còn sống của chi Pơ mu (Fokienia) thuộc họ Hoàng đàn (Cupressaceae), bộ Thông (Pinales). E. N. Hodgins thu mẫu loài nàyđầu tiên vào năm 1908 ở tỉnh Phúc Kiến, Trung Quốc và mô tả về mặt phân loại hình thái thực vật lần đầu tiên vào năm 1911 trong cuốn The Gardeners' Chronicle [92]. Cunninghamia konishii Hayata (Syn: Cunninghamialanceolata var. konishii (Hayata) Fujita) thuộc chi Cunninghamia, họ Hoàng đàn (Cupressaceae), bộ Thông (Pinales). ChiSa mộc (Cunninghamia) được Brown thành lập năm 1826, chỉ gồm một loài chuẩn Cunninghamialanceolata (Lamb.) Hook. (Syn: Cunninghamialanceolata var. lanceolata) mọc ở Trung và Nam Trung Quốc. Năm 1908, Bunzô Hayata đã mô tả và công bố thêm C. konishii mọc tự nhiên ở Đài Loan với một số sai khác nhỏ với C.lanceolata, chủ yếu kích thước lá và độ dày đặc của các dải lỗ khí ở hai mặt lá [89]. Các nhà thực vật phân loại xem xét C. konishii Hayata và C. lanceolata (Lamb.) Hook. là 2 loài hay chỉ là dạng thứ thuộc chiCunninghamia. Lu và cs. (1999) khi phân tích RFLP của đoạn trnD-trnT lục lạp của cả 2 loài này đã đi đến kết luận C. konishii chỉ là tên đồng nghĩa của C. lanceolata [112]. Tuy nhiên, cho đến nay nhiều nhà khoa học vẫn xem chi Cunninghamia có 2 loài làCunninghamia konishii Hayata và Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook [121]. 1.2.1.2. Nghiên cứu về đặc điểm hình thái, giải phẫu Trên thế giới đã có những nghiên cứu mô tả về hình thái, cơ quan sinh sản, sự phát triển của noãn, sự thụ tinh và phát triển phôi của loài Pơ mu [78], [79], [80], [84], [99], [135]. Đối với loài Sa mu dầu mới chỉ có nghiên cứu mô tả về hình thái bên ngoài [84],[89]. Trong chi Cunninghamia, C. lanceolata gần gũi với C. konisshii đã được mô
8 tả chi tiết về hình thái, giải phẫu, phát triển nón đực, sự hình thành hạt phấn và phát triển nón cái nhưng chưa có mô tả nào cho C. konishii [63], [98], [100]. 1.2.1.3. Nghiên cứu về đặc điểm sinh thái Pơ mu phân bố hẹp trên thế giới, chỉ có ở Trung Quốc, Lào và Việt Nam [85], [94]. Ở Trung Quốc, loài phân bố ở phía Nam và Đông Nam (Chiết Giang, Phúc Kiến, Giang Tây, Quảng Đông, Hồ Nam, Quảng Tây, Trùng Khánh, Quý Châu, Vân Nam và Tứ Xuyên) [theo 128], Lào (Hủa phăn, Khăm Muộn, Xiêng Khoảng) [64] và rộng khắp nhiều tỉnh từ phía Bắc kéo dài đến phía Nam Việt Nam (Điện Biên, Lai Châu, Lào Cai, Sơn La, Yên Bái, Hà Giang, Bắc Kạn, Phú Thọ, Hoà Bình, Nghệ An, Hà Tĩnh, Thừa Thiên - Huế, Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc, Lâm Đồng, Ninh Thuận và Khánh Hoà) [33]. Diện tích phân bố của loài Pơ mu trên toàn thế giới còn khoảng 166.600 ha, sô cá thể ở Trung Quốc ước tính là 654.789 cá thể [theo 130]. Loài Pơ mu phân bố trên dông núi hoặc sườn núi dốc ở độ cao từ 350 m - 2.100 m ở Trung Quốc [84], 1.000 m - 2.400 m ở Lào [64], 1.300 m- 2.700 m ở Đài Loan [104]. Khả năng chịu lạnh của loài có thể -6,70C đến -12,10C [66]. Pơ mu mọc trên các loại đất khác nhau, đất có tính axit (pH = 5 - 6); đất vàng hoặc đất nâu cát pha sét trên đá sa thạch, đá phiến sét, đá granit hoặc đá riolit và có khả năng thoát nước tốt. Ở Trung Quốc, loài này nhiệt độ trung bình hàng năm là 11,7 -150C và lượng mưa trung bình hàng năm là 1.600 -2.000 mm [95]. Pơ mu mọc cùng với các loài thuộc các chi Castanopsis,Quercus, Lithocarpus thuộc họ Dẻ (Fagaceae), họ Thù du (Cornaceae), họ Chè (Theaceae),... và với các loài cây lá kim như Cephalotaxus fortunei, Nothotsuga longibracteata, Cunninghamia lanceolata, Pinus massoniana và Pinus densata [theo 130]. Sa mu dầuphân bố hẹp ở Trung Quốc (Đài Loan và Phúc Kiến) [85] và Lào (Hủa Phăn và Xiêng Khoảng) [64] và Việt Nam (Hà Giang, Sơn La, Thanh Hóa và Nghệ An) [33]. Đặc điểm sinh thái của Sa mu dầu là cây ưa đất thoát nước tốt, nhiều mùn hoặcđất cát pha sét; khí hậu lạnh, nhiều sương mù, rất ẩm [84]. Ở Đài Loan, loài phân bố ở độ cao từ 1.300 m - 2.800m [theo 107], 1.300 m - 2.000 m ở Trung Quốc [134],