Để đáp ứng nhu cầu gỗ cho sản xuất trong thời gian tới, Đề án tái cơ cấu ngành Lâm nghiệp của Bộ Nông nghiệp và PTNT đã được phê duyệt và thực hiện từ năm 2013 (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2013), một trong những nội dung quan trọng của Đề án là phải xây dựng được các vùng trồng rừng nguyên liệu gỗ lớn tập trung với qui mô khoảng 1,2 triệu ha. Trong giai đoạn trước mắt, trước hết phải tập trung vào những loài cây mọc nhanh như keo, bạch đàn và thông. Hiện nay, nhiều diện tích rừng keo và bạch đàn sau khai thác được tái canh lặp đi lặp lại từ 23 chu kỳ liên tục, nên năng suất gỗ ngày càng giảm sút, nguy cơ phát dịch sâu bệnh hại rất cao, đối tượng đất này đã có một đề tài khác nghiên cứu. Còn lại, đối tượng đất chưa từng được trồng keo và bạch đàn vẫn còn một số diện tích phân bố rải rác ở các địa phương, đối tượng đất này được gọi là đất mới đối với các loài keo nói chung. Tuy nhiên, đối tượng đất mới phù hợp để trồng keo hầu như không còn, chỉ còn lại một số ít diện tích, nhưng có một số yếu tố giới hạn cần phải nghiên cứu đưa vào sử dụng để phát triển rừng trồng cung cấp gỗ lớn. Các yếu tố giới hạn của đối tượng đất mới chủ yếu là độ cao lớn hơn 500m so với mực nước biển, hoặc đất có tỷ lệ sỏi đá lẫn cao từ 2535%, thậm chí trên 40%, hoặc đất có độ dốc lớn trên 20 độ, nên mức độ thâm canh gặp rất nhiều khó khăn. Trong khi đó, theo các tài liệu tham khảo 3 loài keo là đối tượng nghiên cứu của đề tài sinh trưởng tốt nhất ở độ cao dưới 400m so với mực nước biển, nơi đất sâu và ẩm. Ngoài ra, kỹ thuật trồng rừng thâm canh các loài keo tuy đã được nghiên cứu khá nhiều trong thời gian trước đây và đã đạt được những thành tựu nhất định, năng suất khá cao, nhưng chủ yếu phục vụ mục tiêu kinh doanh gỗ nhỏ làm dăm và bột giấy. Việc nghiên cứu hệ thống các biện pháp kỹ thuật trồng rừng thâm canh gỗ lớn các loài keo hầu như chưa được đề cập đến trên các dạng đất mới, gần đây mới chỉ có một số công trình nghiên cứu chuyển hóa rừng trồng kinh doanh gỗ nhỏ thành rừng gỗ lớn cho Keo lai và Keo tai tượng. Vì vậy, việc nghiên cứu hệ thống các biện pháp kỹ thuật trồng rừng thâm canh Keo lai, Keo tai tượng và Bạch đàn cung cấp gỗ lớn phục vụ Đề án tái cơ cấu ngành Lâm nghiệp là rất cần thiết, có ý nghĩa cả khoa học và thực tế sản xuất hiện nay.
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tình hình nghiên cứu ngoài nước
1.1.1 Nghiên cứu chọn tạo giống a Các loài keo
Trong những năm gần đây, diện tích rừng trồng Keo tai tượng đã gia tăng đáng kể tại Indonesia, Trung Quốc, Ấn Độ, Malaysia và Việt Nam, với Indonesia dẫn đầu thế giới về diện tích trồng, khoảng 1,2 triệu ha (Nirsatmanto et al., 2004) Loài cây này có khả năng thích ứng tốt với các điều kiện đất đai thoái hóa có pH từ 4,5-6,5, sinh trưởng nhanh và có những đặc tính gỗ phù hợp cho ngành chế biến gỗ (Nirsatmanto et al., 2004) Gỗ Keo tai tượng có tỷ trọng từ 0,45 đến 0,50, và có thể đạt tới 0,59 sau 12 năm tuổi (Turnbull et al., 1992) Đặc biệt, vào năm 2006, sản lượng bột giấy từ Keo tai tượng tại Indonesia đã đạt 9 triệu m³/năm, trong khi sản lượng gỗ xẻ đạt 165.000 m³/năm (Nirsatmanto et al., 2004).
Tăng trưởng của các giống Keo tai tượng trên thế giới có sự biến động rõ rệt, dao động từ 20-44m³/ha/năm, tùy thuộc vào giống, lập địa và biện pháp kỹ thuật lâm sinh (Turnbull et al., 1998; Nirsatmanto & Kurinobu, 2002; Nguyễn Hoàng Nghĩa, 2003) Những giống này thường sinh trưởng nhanh hơn ở các nước gần xích đạo và chậm hơn ở các nước xa xích đạo (Awang & Taylor, 1993) Để phát triển các giống tốt, nhiều quốc gia đã chú trọng đến công tác cải thiện giống Keo tai tượng từ sớm, với nhiều khảo nghiệm xuất xứ và quần thể chọn giống được xây dựng (Turnbull et al., 1998).
Từ năm 2000, nghiên cứu cải thiện giống keo tai tượng (Papua New Guinea - PNG, Queensland - Qld, và North Territory - NT) đã chỉ ra sự biến dị di truyền lớn về sinh trưởng và các tính chất thân cành Xuất xứ từ PNG cho thấy tốc độ sinh trưởng nhanh hơn so với Qld và NT, trong khi các xuất xứ từ Far North Queensland thể hiện khả năng chống gió tốt nhất Tại Malaysia, năm xuất xứ triển vọng được xác định, bao gồm Western Province (PNG) và nhiều dòng từ Qld Ở Trung Quốc và Philippines, các xuất xứ như Abergowie (Qld) và Claudie River (Qld) cũng được công nhận có tiềm năng cao Giai đoạn 2000-2010, nghiên cứu về biến dị di truyền ở mức độ gia đình bắt đầu được chú trọng, cho thấy biến dị di truyền về sinh trưởng và chất lượng thân cây ở mức thấp đến trung bình Tương quan di truyền giữa sinh trưởng và chất lượng thân cây là dương, cho thấy cải thiện sinh trưởng cũng nâng cao chất lượng thân cây Tăng thu di truyền thực tế từ vườn giống thế hệ hai tại Indonesia đạt 3.1% - 5.2% cho sinh trưởng và độ thẳng thân, với khuyến nghị chọn lọc tổng hợp ba tính trạng này để cải thiện giống Tương tác di truyền-hoàn cảnh cũng được xác định có ý nghĩa tại Sumatra và Kalimantan, Indonesia, tùy thuộc vào tuổi và tính trạng nghiên cứu.
Nhân giống sinh dưỡng cũng đã được xác định là một lựa chọn khả quan nhằm tăng năng suất và chất lượng rừng trồng Keo tai tương (Walker & Haines
Nghiên cứu về nhân giống mô Keo tai tượng đã chỉ ra rằng các yếu tố như chất đa lượng và vi lượng, tuổi cây mẹ, auxin và chế độ tối đều có ảnh hưởng đáng kể (Monteuuis, 1995; 2000; Pierik, 1990; Poupard et al., 1994) Năm 2005, công ty giấy RAPP – Indonesia đã triển khai chương trình trồng rừng gia đình dòng vô tính (Clonal Family Forestry – CFF) cho Keo tai tượng, nhằm mục đích trồng rừng bằng cách nhân giống sinh dưỡng hàng loạt các gia đình cây ưu việt và tổ hợp lai tốt nhất (Griffin et al., 2010) Phương pháp này được áp dụng cho các loài cây không thể nhân giống vô tính cho từng dòng, như Keo tai tượng và Keo lá liềm.
Cải thiện giống và nghiên cứu tính chất cơ lý gỗ của Keo tai tượng đã được thực hiện, nhưng vẫn còn hạn chế Ani và Lim (1993) cho thấy tỷ trọng gỗ Keo tai tượng tăng theo tuổi, với sự biến động lớn giữa các cá thể Lim và Gan (2000) cũng chỉ ra rằng tỷ trọng gỗ ở 14 năm tuổi tăng từ lõi ra giữa thân rồi giảm ở phần giác, trong khi lại tăng theo chiều cao cây Bệnh rỗng ruột do nấm gây ra làm giảm chất lượng gỗ, ảnh hưởng đến tính chất bột giấy và hiệu suất sử dụng gỗ Mức độ rỗng ruột phản ánh nguồn giống hẹp và kỹ thuật lâm sinh chưa hoàn thiện, với sự biến động lớn giữa các lập địa và xuất xứ Tại Malaysia, tỷ lệ rỗng ruột ở rừng trồng Keo tai tượng rất cao, từ 50-98%, nhưng tỷ lệ gỗ bị phá hoại chỉ khoảng 1% Các nghiên cứu cần tập trung vào xác định mức độ rỗng ruột theo tuổi, mối quan hệ với xuất xứ, gia đình, dòng và ảnh hưởng của môi trường.
Keo lá tràm là một trong ba loài keo có tiềm năng cao nhất trong chi Keo, được trồng phổ biến ở nhiều quốc gia Loài cây này không chỉ có khả năng sinh trưởng nhanh mà còn đa dụng, rất thích hợp cho việc sản xuất gỗ xẻ.
Keo lá tràm là loài cây có khả năng thích ứng tốt với nhiều điều kiện sống, đặc biệt là trên các vùng đất bị thoái hoá hoặc đồi trọc Gỗ của cây này có tỷ trọng cao (0,5 - 0,7 g/cm³), với thớ mịn và màu sắc đẹp, nên được ưa chuộng trong sản xuất gỗ xẻ, đồ gia dụng và đồ thủ công mỹ nghệ.
Chu kỳ kinh doanh của cây Keo lá tràm thường kéo dài từ 8 đến 12 năm, dài hơn so với Keo tai tượng và Keo lai, nhằm mục tiêu sản xuất gỗ nguyên liệu Nghiên cứu về biến dị di truyền liên quan đến tính trạng sinh trưởng như chiều cao, đường kính, thể tích, độ thẳng thân, cũng như các đặc tính gỗ đã được thực hiện từ sớm trong các chương trình cải thiện giống Hầu hết các nghiên cứu chọn giống chỉ tập trung vào mức độ xuất xứ, với ít nghiên cứu ở mức độ gia đình, cho thấy sự biến dị lớn giữa các xuất xứ và sự khác biệt rõ rệt giữa ba vùng phân bố chính Các xuất xứ từ Queensland và Papua New Guinea có mức sinh trưởng vượt trội so với Northern Territory, và biến động vĩ độ ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng của các xuất xứ Khi trồng trên cùng một lập địa, các xuất xứ phía Bắc, đặc biệt từ Papua New Guinea, thể hiện sinh trưởng tốt hơn so với các xuất xứ phía Nam Trong 10 năm qua, các kỹ thuật di truyền phân tử đã được áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu chọn giống cây rừng, giúp đánh giá đa dạng di truyền trong quần thể và tỷ lệ giao phấn chéo.
Nghiên cứu năm 1993 đã sử dụng chỉ thị phân tử isozyme để đánh giá đa dạng di truyền của quần thể Keo lá tràm tự nhiên tại Australia, cho thấy sự khác biệt cao giữa các quần thể, chủ yếu do sự khác biệt giữa các cá thể trong cùng một quần thể Cây Keo lá tràm có nguồn gốc từ Queensland và Papua New Guinea có tỷ lệ thụ phấn chéo cao, trong khi quần thể tại Northern Territory lại có tỷ lệ tự thụ phấn cao nhất Điều này giải thích cho sự khác biệt về sinh trưởng và khả năng thích nghi của các xuất xứ trong các khảo nghiệm, đồng thời là cơ sở quan trọng cho việc chọn lọc cá thể.
Nghiên cứu chọn giống gia đình ở loài Keo lá tràm hiện nay còn hạn chế, với các tác giả chỉ ra rằng biến động di truyền về sinh trưởng, độ thẳng thân và tính trạng cành trong các gia đình Keo lá tràm ở khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 là thấp (0,1-0,2) (Luangviriyasaeng và Pinyopusarerk, 2002) Xu hướng tương quan di truyền giữa sinh trưởng, độ thẳng thân và góc phân cành thể hiện sự tương quan yếu và không có sự khác biệt rõ ràng (Khasa et al., 1995), cho thấy không có mối quan hệ di truyền giữa sinh trưởng và độ thẳng thân Tuy nhiên, đối với tính trạng sinh trưởng như đường kính và chiều cao, đã phát hiện sự tương tác di truyền hoàn cảnh tại Zaire (Khasa et al.).
Nghiên cứu về cải thiện các tính chất gỗ của Keo lá tràm còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào khối lượng riêng Tại Ấn Độ, Khasa và cộng sự (1995) đã ghi nhận sự khác biệt rõ ràng về tỷ trọng gỗ giữa 12 xuất xứ, trong khi Mahat (1999) tìm thấy sự khác biệt này ở 28 xuất xứ tại Malaysia, nhưng không có sự khác biệt về khối lượng riêng giữa ba vùng địa lý Papua New Guinea, Queensland và Northern Territory Tương quan giữa khối lượng riêng và các tính trạng sinh trưởng trong Keo lá tràm là âm nhưng không có sai khác (Khasa et al., 1995; Mahat, 1999) Độ co rút gỗ có tương quan yếu với đường kính (Kumar et al., 1987; Khasa et al., 1995) và liên quan chặt chẽ với khối lượng riêng và điểm bão hòa nước của gỗ Ảnh hưởng của khối lượng riêng tới độ co rút lớn hơn so với điểm bão hòa nước (Sekhar et al., 1967) Các nghiên cứu về biến dị di truyền trong tính chất cơ lý gỗ rất ít do chi phí cao và số lượng mẫu nghiên cứu lớn Tuy nhiên, các nghiên cứu đã khẳng định có sự sai khác rõ ràng giữa các xuất xứ, cây và chiều cao cây (Hazani, 1994; Nor Aini et al., 1997; Keating and ).
Bolza, 1982; Chomchran et al., 1986; Kumar et al., 1987; Aggarwal et al., 2002). b Các loài Bạch đàn
Bạch đàn urô (Eucalyptus urophylla ST Blake): có nguồn gốc từ
Indonesia và Đông Timor có khả năng sinh trưởng nhanh và thích nghi với nhiều môi trường khác nhau, được trồng rộng rãi tại nhiều quốc gia như Indonesia, Malaysia, Australia, Brazil, Nam Phi, Congo và Trung Quốc Mặc dù hàng trăm loài bạch đàn đã được khảo nghiệm, chỉ một số ít loài, như bạch đàn urô, được chọn để trồng rừng trên diện tích lớn Các nghiên cứu về cải thiện giống bạch đàn đã được thực hiện bởi nhiều tác giả, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phát triển các giống cây phù hợp cho mục đích trồng rừng.
Nghiên cứu của Borralho và cộng sự (1998a) chỉ ra rằng các xuất xứ từ vùng thấp của đảo Flores phát triển tốt tại các địa điểm trồng ở vùng thấp Biến dị lớn về khối lượng riêng của gỗ đã được phát hiện ở Nam Phi và Malawi, với xu hướng giảm khối lượng riêng khi độ cao phân bố tăng (Ngulube, 1989) Tuy nhiên, sự khác biệt này không đáng kể tại các khảo nghiệm ở Trung Quốc (Wei & Borralho, 1997) Đối với Bạch đàn urô, hệ số di truyền cho các tính trạng sinh trưởng dao động từ 0,10 đến 0,30, trung bình là 0,20, trong khi khối lượng riêng của gỗ có hệ số di truyền từ 0,29 đến 1,0, trung bình 0,67 Hệ số di truyền cho hàm lượng cellulose và hiệu suất bột giấy từ trung bình đến cao, với biến động di truyền lũy tích từ 2 đến 3% (Raymond et al., 2001; Raymond & Schimleck, 2002; Schimleck et al., 2004) Mối tương quan di truyền giữa các tính trạng sinh trưởng và khối lượng riêng của gỗ thường không đồng nhất, với sai số lớn và không có ý nghĩa (Wei & Borralho, 1997; Ignacio-Sasnchez et al., 2005) Sự tương tác giữa kiểu gen và hoàn cảnh ảnh hưởng mạnh đến tính trạng sinh trưởng trong Bạch đàn urô và các loài khác (Mahmood et al.).
Nghiên cứu cho thấy sự tương tác giữa các yếu tố như khối lượng riêng của gỗ, hàm lượng cellulose và hiệu suất bột giấy thường yếu, điều này được xác nhận bởi nhiều tác giả (Kube et al., 2001; MacDonald et al., 1997; Raymond, 2002; Raymond et al., 2001; Wei & Borralho, 1997) Những kết quả này có ý nghĩa quan trọng cho các chương trình cải thiện giống cây rừng, cho thấy rằng trong quá trình chọn lọc sinh trưởng, các kiểu gen cần được thử nghiệm trên nhiều lập địa khác nhau để xác định kiểu gen tốt nhất cho từng môi trường Tuy nhiên, việc chọn lọc khối lượng riêng của gỗ và hiệu suất bột giấy có thể chỉ cần thực hiện trên 1-2 lập địa để tìm ra các kiểu gen ưu việt.
Các giống lai giữa các loài bạch đàn đã thu hút sự quan tâm của các nhà chọn giống từ lâu Vào năm 1963, Shelbourne và Danks đã phát triển tổ hợp lai [E torelliana x (E urophylla x E pellita)] tại Philippines Tại Brazil, chương trình cải thiện giống bạch đàn cũng đã được thực hiện thông qua phương pháp lai đôi và lai ba Đặc biệt, ở tuổi 7, sự sinh trưởng về thể tích của các cá thể lai ba [E urophylla x (E camaldulensis x E grandis)] đã vượt trội so với các cây lai tốt nhất từ các tổ hợp lai đôi như E grandis x E urophylla, E grandis x E camaldulensis.
E camaldulensis và các loài thuần như Bạch đàn urô và grandis (Assis, 2000).
Đánh giá hiệu quả kinh tế, lập địa và chất lượng gỗ lớn
Tất cả các thí nghiệm đều theo dõi chi phí đầu vào cho từng khâu kỹ thuật, bao gồm chi phí nhân công và vật tư Sinh trưởng và năng suất rừng được đo lường và tính toán hàng năm Thu nhập được xác định dựa trên khối lượng và đơn giá cho từng loại sản phẩm gỗ xẻ và gỗ dăm Từ đó, hiệu quả của từng thí nghiệm được tính toán thông qua chỉ số giá trị hiện tại dòng (NPV) và tỷ suất hoàn vốn nội bộ (IRR).
Trước khi khai thác rừng, ba phẫu diện đã được mô tả và chín mẫu đất được thu thập qua ba lần lặp cho thí nghiệm mới Hàng năm, các ô thí nghiệm được khoan để lấy mẫu đất và đo dung trọng ở các tầng 0 – 10 cm và 10 – 30 cm Mẫu đất được trộn đều từ năm mũi khoan ngẫu nhiên trong ô điều tra Các chỉ tiêu lý hóa như tỷ trọng, pH, đạm tổng số, carbon tổng số, lân dễ tiêu, ka-li và các cation trao đổi được phân tích để đánh giá diễn biến đất qua các năm và so sánh với chu kỳ trước Chu kỳ dinh dưỡng cũng được xác định qua việc thu thập vật rơi rụng để đánh giá lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất, cùng với việc khảo sát và lấy mẫu thảm mục hàng năm nhằm xác định tốc độ phân hủy của vật liệu hữu cơ trong hệ sinh thái.
Vào năm cuối của đề tài, khi rừng đạt 4 – 5 tuổi, sẽ tiến hành giải tích để tính sinh khối và đánh giá chất lượng thân cây Mỗi ô thí nghiệm sẽ chặt 3 cây tiêu chuẩn và cân tươi từng bộ phận: thân (cả vỏ và không vỏ), cành, lá và sinh khối dưới mặt đất Mẫu cành và lá được lấy rải đều theo chiều dài tán lá, trong khi mẫu thân sẽ được cắt thành các đoạn 1 m Mẫu rễ sẽ được thu thập ở các cấp kích thước khác nhau và sau đó được xấy khô ở nhiệt độ 105 o C cho đến khi trọng lượng không đổi Chất lượng thân cây sẽ được đánh giá theo 4 cấp dựa trên các tiêu chí cụ thể.
- Màu sắc: từ sáng đến tối
- Xốp ruột: Từ không xốp đến rỗng ruột
Các đoạn thân cây có chiều cao từ 4 m trở xuống sẽ được bóc vỏ để xác định số lượng mắt sống và mắt chết Đồng thời, kích thước của tất cả các mắt chết cũng sẽ được đo cho từng đoạn dài 1 m.
