TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tổng quan nghiên cứu ngoài nước
1.1.1 Nguồn gốc phân bố và đặc điểm hình thái
Trong chi Keo có khoảng 1.300 loài phân bố rộng khắp trên toàn cầu, từ Úc qua châu Á tới châu Phi và châu Mỹ Các loài Keo là những loài cây có khả năng cố định đạm và có thể thích nghi với rất nhiều điều kiện đất đai và khí hậu khác nhau
Keo lá tràm (Acacia auriculiformis A.Cunn ex Benth) có nguồn gốc từ Australia (Au), Papua New Guinea (PNG) và Indonesia (Indo), phân bố chủ yếu ở 8 – 16 o vĩ Nam, ở độ cao 100m, có thể đến 400m so với mực nước biển, lượng mưa 1.400 – 3.400 mm/năm, song có thể chịu được lượng mưa 500 – 1.000 mm (Doran, Turnbull và cộng sự, 1997) Ở Australia loài cây này phân bố chủ yếu ở các vùng phía Bắc bang Northern Territory với độ cao 400 m (nằm giữa 11 o đến 14 o vĩ Nam và 130 o đến 135 o kinh Đông), Cape York Peninsula, Queesland và trên đảo Torres Strait ở độ cao 150 m (10 o đến 16 o vĩ Nam và 142 o đến 145 o kinh Đông) Ở Papua New Guinea, Keo lá tràm bắt gặp chủ yếu ở phía Tây, từ vùng giáp ranh Irian Jaya đến vùng sông Oriomo Tại Indonesia loài Keo này phân bố gần Papua New Guinea và trên đảo Kai Island, chủ yếu ở độ cao từ 5 đến 20 m (Pinyopusarerk, 1984) (hình 1.1)
Hình 1.1: Phân bố tự nhiên của Keo lá tràm(Pinyopusarerk, 1990)
Keo lá tràm thường có kích thước trung bình, thân ngắn nhiều cành nhánh, tuy nhiên trên các lập địa tốt loài này có thể cao 30m với đường kính
80 cm và thân tròn thẳng, đơn trục (Pinyopusarerk, 1990) Cây con ở giai đoạn 2 - 3 tuần kể từ khi nẩy mầm có 1 - 2 lá kép lông chim 2 lần chẵn được gọi là lá thật Tiếp theo sau đó xuất hiện lá biến dạng trung gian phần đầu vẫn là lá kép, phần cuống phình ra tạo thành hình mũi mác thẳng, dài và rộng bản Sau đó, lá kép bị mất hoàn toàn được thay thế bằng lá đơn trưởng thành, mọc cách, mép lá không có răng cưa, phiến hơi cong như hình lưỡi liềm, gọi là lá giả Loại lá này được tồn tại trong suốt thời gian sống của cây, lá dày, màu xanh thẫm, cuống ngắn có 3 gân gốc chạy song song dọc theo phiến lá Hoa tự hình bông dài 8 – 15 cm, mọc ở nách lá gần đầu cành, tràng màu vàng nhiều nhị vươn dài ra ngoài hoa Quả đậu xoắn, hạt nằm ngang, tròn và dẹt khi khô màu nâu bóng, dây rốn dài, quấn quanh hạt Khi còn non quả hình dẹt, mỏng, thẳng, màu vàng khi già chuyển sang mầu nâu nhạt, vỏ quả khô hình xoắn, mỗi quả có từ 5 - 7 hạt Khi chín vỏ quả khô và nứt ra, hạt vẫn được dính với vỏ bằng một sợi dây màu vàng ở rốn hạt Hạt màu nâu đen và bóng, mỗi kg có 45.000 - 50.000 hạt
1.1.2 Tình hình gây trồng và tiềm năng phát triển
Các loài keo nhiệt đới thuộc chi Acacia có vai trò quan trọng trong trồng rừng ở các nước nhiệt đới, nóng ẩm ở vùng Đông Nam Á Trong đó 4 loài có tầm quan trọng đặc biệt cho trồng rừng bao gồm Keo tai tượng (Acacia mangium), Keo lá tràm (A auriculiformis), Keo lá liềm (A crassicarpa) và giống lai giữa Keo tai tượng và Keo lá tràm (A mangium x A auriculiformis)
Gỗ Keo lá tràm có thớ mịn, vân và màu sắc đẹp, nên được dùng phổ biến làm gỗ xẻ đóng đồ gia dụng và đồ thủ công mỹ nghệ (Pinyopusarerk,
1990) Đây là loài có sinh trưởng nhanh, gỗ có khối lượng riêng từ 0,5 - 0,6 g/cm 3 , thậm chí 0,7 g/cm 3 , nhiệt lượng cao từ 4.800 đến 4.900 Kcal/kg, có thể dùng làm gỗ củi, làm giấy, làm gỗ xây dựng và đồ mộc (Viện Hàn lâm khoa học Mỹ, 1984) Keo lá tràm cũng là loài cây có nốt sần chứa cả Rhizobium và Bradyrhiobium, có khả năng tổng hợp nitơ tự do trong không khí rất cao (Dart và các công sự, 1991)
Hiện nay, các loài Keo đã được trồng ở 70 nước trên thế giới, với mục đích là tái tạo rừng, cung cấp gỗ, các sản phẩm lâm sản ngoài gỗ và che bóng cho gia súc Trong các loài Keo, loài Keo lá tràm là loài có khả năng thích nghi rộng và phù hợp cho công tác tái tạo rừng tại những điều kiện khí hậu đất đai khắc nghiệt Chính vì những ưu điểm này, Keo lá tràm đã được trồng nhiều tại các nước ở châu Á Từ những năm 1990, tổng diện tích rừng trồng
Keo lá tràm tại Trung Quốc đã là 60,000 ha, tại Việt Nam là 45.000 ha, tại Ấn Độ là 45,000 và gần 10,000 ha tại các nước như Thái Lan, Philippines, Indonesia và Malaysia (Turnbull và cộng sự, 1997)
Tổng diện tích rừng trồng các loài keo ở các nước nhiệt đới vùng Đông Nam Á đến năm 2013 là gần 3,5 triệu ha tập trung chủ yếu ở Indonesia,
Malaysia và Việt Nam, có một ít diện tích rừng trồng ở khu vực nhiệt đới Nam Á, Châu Phi và Châu Mĩ La tinh Trong số các loài keo thì Keo tai tượng có diện tích trồng rừng lớn nhất với tổng diện tích khoảng 1,5 triệu ha, tiếp đến là Keo lá liềm khoảng 1,2 triệu ha, keo lai là khoảng 600.000 ha và Keo lá tràm khoảng 200.000 ha Rừng trồng các loài keo phần lớn được kinh doanh để sản xuất bột giấy với chu kỳ 5 – 8 năm Ngoài ra, gỗ keo còn được dùng để đóng đồ nội thất, chế biến ván MDF và gỗ dán (Griffin, 2014)
Chu kỳ kinh doanh của cây Keo lá tràm thường từ 8 đến 12 năm với mục tiêu làm gỗ nguyên liệu Vỏ và giác Keo lá tràm thường chiếm khoảng 30% thể tích thân cây, lõi có màu nâu nhẹ đến đỏ thẫm, thớ gỗ mịn, có thể dùng đóng đồ mộc rất tốt (Chomcharn và cộng sự, 1986)
Trong những năm gần đây, ở các nước Indonesia và Malaysia, Keo tai tượng bị chết hàng loạt do bị bệnh chết héo do nấm Ceratocytis manginecans gây ra và các nước này hiện đang chuyển dần sang các loài cây khác thay thế Trong số các loài keo thì Keo lá tràm có khả năng chống chịu bệnh chết héo tốt nhất, trong khi Keo tai tượng là loài mẫn cảm với bệnh nhất (Tarigan và cộng sự, 2016) Chính vì vậy, Keo lá tràm gần đây cũng đã được quan tâm nghiên cứu do khả năng sinh trưởng nhanh, tính chất gỗ tốt rất phù hợp cho làm gỗ xẻ đồng thời có khả năng chống chịu bệnh rất tốt
1.1.3 Nghiên cứu cải thiện giống Keo lá tràm
1.1.3.1 Biến dị giữa các xuất xứ
Biến dị di truyền về tính trạng sinh trưởng, chất lượng thân cây và các tính chất gỗ đã được nghiên cứu và ghi nhận từ những chương trình cải thiện giống các loài Keo Biến dị di truyền đã được nghiên cứu hầu hết ở các mức độ xuất xứ, khá ít các nghiên cứu tiến hành ở mức độ gia đình Tuy nhiên, các kết quả đã chỉ ra rằng các biến dị này có thể đóng góp tích cực trong các chương trình chọn giống
Các khảo nghiệm xuất xứ được xây dựng ở một số nước khẳng định biến dị giữa các xuất xứ là khá lớn về các tính trạng sinh trưởng, và có sự khác biệt rõ ràng giữa 3 vùng phân bố chính cũng như giữa các xuất xứ trong
1 vùng của Keo lá tràm (Nghia, 2003; Kamis và cộng sự, 1994) Các xuất xứ từ Queensland và PNG sinh trưởng hơn hẳn các xuất xứ từ Northern Territory (Otsamo và cộng sự, 1996) Biến động vĩ độ của các khu phân bố loài này cũng ảnh hưởng rõ rệt tới sinh trưởng của các xuất xứ trong các khảo nghiệm ở nhiều nước (Khasavà cộng sự, 1995) Khi trồng tại cùng một lập địa, các xuất xứ phía Bắc, đặc biệt các xuất từ Papua New Guinea (vĩ độ thấp), sinh trưởng tốt hơn các xuất xứ ở phía Nam (vĩ độ cao)
Từ những năm 1980, các nghiên cứu cải thiện giống Keo lá tràm tại Thái Lan được tiến hành với nguồn giống nhập từ Australia, Papua New Guinea (Luangviriyasaeng và cộng sự, 2014) Qua đó thu được một số kết quả quan trọng, nghiên cứu của Luangviriyasaeng and Pinyopusarerk (2002) đã xác định được hệ số di truyền theo nghĩa hẹp cho các tính trạng sinh trưởng và độ thẳng thân đạt từ 0,07 - 0,15
1.1.3.2 Biến dị ở mức độ gia đình và dòng vô tính
Tổng quan nghiên cứu trong nước
1.2.1 Tình hình gây trồng và tiềm năng phát triển
Các loài keo có tầm quan trọng đặc biệt trong trồng rừng ở nước ta với diện tích rừng trồng keo đến năm 2018 là hơn 2 triệu ha (Tổng cục Lâm nghiệp, 2019) chiếm 70% diện tích rừng trồng sản xuất và gần 50% tổng diện tích rừng trồng ở nước ta Các loài keo được gây trồng chủ yếu ở nước ta bao gồm Keo tai tượng, Keo lá tràm, Keo lai và Keo lá liềm Đây là các loài có sinh trưởng nhanh, khả năng thích ứng rộng, chất lượng gỗ phù hợp cho làm gỗ nguyên liệu giấy cũng như làm đồ mộc gia dụng, đồng thời có khả năng cố định đạm, kỹ thuật gây trồng và chăm sóc đơn giản nên rất được ưa chuộng trong trồng rừng
Keo lá tràm được nhập nội vào Việt Nam từ những năm 1980, đến nay Keo lá tràm đã trở thành một trong những loài cây trồng rừng chủ lực trong các chương trình trồng rừng tập trung và trồng rừng phân tán ở nước ta Cho đến nay, tổng diện tích rừng trồng Keo lá tràm ở Việt Nam khoảng 200.000 ha Hiện nay, thực hiện đề án tái cơ cấu ngành lâm nghiệp theo hướng chuyển đổi từ kinh doanh trồng rừng gỗ nhỏ sang trồng rừng gỗ lớn nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh doanh rừng trồng thì Keo lá tràm là loài cây hoàn toàn đáp ứng được mục tiêu trên và được ưu tiên đưa vào phục vụ trồng rừng kinh tế
1.2.2 Nghiên cứu cải thiện giống Keo lá tràm ở Việt Nam
1.2.2.1 Nghiên cứu biến dị ở mức độ xuất xứ
Chương trình cải thiện giống Keo lá tràm do Viện nghiên cứu Giống và Công nghệ sinh học Lâm nghiệp - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam bắt đầu tiến hành từ những năm 1980 bằng việc xây dựng các khảo nghiệm loài và xuất xứ trên một số vùng sinh thái chính trong cả nước
Trong các năm 1982 - 1984, một số lô hạt của một số loài Keo vùng thấp, trong đó có Keo lá tràm, đã được đưa vào trồng thử có tính chất thăm dò ở một số địa phương nước ta Kết quả cho thấy Keo lá tràm là một trong những loài sinh trưởng nhanh, chỉ sau Keo tai tượng (Lê Đình Khả và Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1991)
Khảo nghiệm các loài Keo vùng thấp gồm 39 xuất xứ của 5 loài Keo vùng thấp gồm Keo lá tràm (A auriculiformis), Keo tai tượng (A.mangium),
Keo lá liềm (A.crasscicarpa), Keo nâu (A.aulacocarpa) và Keo quả xoắn (A.cincinnata) đã được trồng tại Ba Vì(Hà Nội), Đông Hà (Quảng Trị) và Đại Lải (Vĩnh Phúc) Kết quả nghiên cứu trong giai đoạn đầu tại Ba Vì cho thấy, cùng với Keo tai tượng và Keo lá liềm, Keo lá tràm là loài có khả năng sinh trưởng nhanh và thích hợp với nhiều dạng lập địa gây trồng khác nhau Đặc biệt các xuất xứ sinh trưởng nhanh nhất của Keo lá tràm là Coen River (Qld) và Mibini (PNG)(Lê Đình Khả và cộng sự, 2003)
Sau đó, trong các năm 1992 - 1994 một số khảo nghiệm khác đã được thực hiện tại Sông Mây, Bầu Bàng (Đồng Nai), Mang Giang (Gia Lai) và Phù Ninh (Phú Thọ) Kết quả nghiên cứu đã cho thấy trong 5 loài Keo đưa vào khảo nghiệm thì chỉ có 3 loài sinh trưởng nhanh là Keo tai tượng, Keo lá liềm và Keo lá tràm Mặt khác, sinh trưởng của các xuất xứ đã có sự khác biệt rõ rệt Những xuất xứ tốt nhất có thể tích cây bình quân gấp đôi những xuất xứ kém nhất Các xuất xứ của Keo lá tràm có triển vọng sinh trưởng tốt ở nước ta là Mibini (PNG), Coen River (QLD), Manton (NT) và Kings Plains (QLD) (Lê Đình Khả và cộng sự, 2003)
Năm 1994, khảo nghiệm các xuất xứ Keo lá tràm được xây dựng tại Ba
Vì (Hà Nội), Đông Hà (Quảng Trị) và Sông Mây (Đồng Nai) Kết quả từ những khảo nghiệm này cho thấy có sự khác biệt về sinh trưởng giữa các xuất xứ Trong đó, xuất xứ Coen River là xuất xứ sinh trưởng tốt cho tất cả các vùng khảo nghiệm Những xuất xứ tốt cho từng vùng là Halroyed (Qld) cho
Ba Vì, Wondo Village (Qld) cho Đông Hà, Morehead (PNG) cho Bầu Bàng Riêng nòi địa phương Đồng Nai thuộc nhóm sinh trưởng trung bình và kém ở cả ba nơi khảo nghiệm Kết quả khảo nghiệm cũng cho thấy trong các lô hạt của xuất xứ Coen River thì lô hạt số 16142 là có sinh trưởng và các chỉ tiêu chất lượng thân cây tốt nhất Điều này chứng tỏ rằng các quần thể khác nhau và lô hạt khác nhau của cùng một địa phương vẫn có sinh trưởng rất khác nhau (Lê Đình Khả và cộng sự, 2001)
Kết quả khảo nghiệm xuất xứ trong nhiều năm ở nước ta cho thấy trong hàng chục xuất xứ Keo lá tràm chỉ có một số ít là có sinh trưởng nhanh rõ rệt Nòi địa phương Keo lá tràm được nhập trước đây tuy có khả năng chịu đựng khá tốt đối với hoàn cảnh khắc nghiệt, nhưng sinh trưởng kém hơn nhiều xuất xứ khác, lại có nhiều cành nhánh (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1997) Chính vì vậy việc chọn những cá thể ưu trội sinh trưởng nhanh, chất lượng thân cây đẹp, cùng với việc tiến hành khảo nghiệm dòng vô tính để xác định tính ổn định di truyền của chúng là một trong những biện pháp góp phần nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng loài cây này
1.2.2.2 Nghiên cứu biến dị giữa các gia đình
Trong các năm từ 1996 - 1999 các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 1 kết hợp xây dựng vườn giống của Keo lá tràm được xây dựng tại Ba Vì (Hà Nội) và Chơn Thành (Bình Phước) Vật liệu để xây dựng khảo nghiệm là hạt giống được thu từ các cây trội đã được chọn lọc tại Papua New Guinea (PNG), Queesland (QLD), Northern Territory (NT) của Australia và Sakaerat của Thái Lan Các vùng lấy giống là những xuất xứ đã được đánh giá là tốt nhất từ các khảo nghiệm trước đây tại Việt nam và Thái Lan Hạt của mỗi xuất xứ được lấy từ một số cây trội nhất định, đó là những cây trội thụ phấn tự do nên được coi là những gia đình nửa sibs (half sibs family) Sau 3 năm tiến hành đánh giá sinh trưởng của cây theo gia đình và theo xuất xứ, từ đó giữ lại những gia đình tốt nhất của các xuất xứ có triển vọng, tỉa bỏ những cá thể và những gia đình xấu để thành vườn giống lấy hạt cung cấp giống cho trồng rừng ở Việt Nam (Phí Hồng Hải, 1999) Đánh giá sinh trưởng sau 4 năm cho thấy các xuất xứ có triển vọng nhất tại hai khảo nghiệm là Rocky Creek (QLD) và Coen River Ngoài ra còn có một số xuất xứ khác thuộc nhóm đứng đầu về sinh trưởng là Olive River (QLD), Archer River & Tribs (QLD) và Sakaerat (Thái Lan), (Lê Đình Khả và cộng sự, 2001)
Giai đoạn 2000-2010, chương trình cải thiện giống Keo lá tràm đã có những bước tiến rõ rệt Nhiều khảo nghiệm hậu thế (thế hệ 1, 1,5 và 2) kết hợp xây dựng vườn giống đã được xây dựng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau trong cả nước Kết quả đánh giá của Phí Hồng Hải và cộng sự (2010) cho thấy hệ số di truyền theo nghĩa hẹp của các chỉ tiêu sinh trưởng trong các khảo nghiệm hậu thế Keo lá tràm dao động từ 0,36 đến 0,39, hệ số di truyền theo nghĩa rộng dao động từ 0,21 – 0,56 Giữa sinh trưởng và các chỉ tiêu tính chất gỗ tồn tại tương quan yếu cho thấy có thể cải thiện sinh trưởng ở Keo lá tràm mà không ảnh hưởng nhiều đến tính chất gỗ Tương tác di truyền hoàn cảnh cho chỉ tiêu sinh trưởng là rất rõ ràng giữa các lập địa ở miền bắc, miền trung và miền nam Do đó cần xây dựng các quần thể chọn giống hoặc quần thể nhân giống riêng biệt cho từng vùng để tối đa hóa tăng thu di truyền cho chỉ tiêu sinh trưởng Việc sử dụng các cá thể Keo lá tràm ưu việt có tính chất gỗ tốt ở cả loài bố và mẹ trong các phép lai có thể sẽ trở nên hiệu ích nhằm tạo ra các dòng Keo lai mới có các tính chất gỗ tốt hơn và tăng khả năng chống chịu đổ gãy ở những lập địa thường có gió lớn Đánh giá tăng thu di truyền thực tế của các nguồn hạt Keo lá tràm cho thấy, sử dụng nguồn hạt giống từ những cây tốt nhất của vườn giống Keo lá tràm FORTIP tại Ba Vì thì tăng thu di truyền có thể đạt được 29,1 – 33,9 %, từ hạt hỗn hợp của các cây trội trong rừng giống thì tăng thu đạt được 16,3 – 25,7%, ngay từ hạt của những cây trung bình trong vườn giống cũng đem lại tăng thu di truyền đạt 10,3 – 21,1% so với hạt giống của xuất xứ tốt nhất là Coen River của Úc, còn dùng hạt từ nguồn giống đại trà thì tăng thu di truyền thực tế bị giảm 2,6 – 24,8% so với sử dụng hạt từ xuất xứ Coen River (Hà Huy Thịnh và các cộng sự, 2006)
Kết quả đánh giá đa dạng di truyền cho vườn giống thế hệ 2 Keo lá tràm tại Ba Vì của Hà Huy Thịnh và các cộng sự (2015) cũng cho thấy tỷ lệ dị hợp tử quan sát trung bình H 0 = 0,535 và tỷ lệ dị hợp tử mong đợi trung bình
He = 0,610 Điều này cho thấy vườn giống thế hệ 2 được xây dựng từ hạt của nhiều gia đình có mức độ đa dạng di truyền cao Mức độ nội phối trung bình của vườn giống Keo lá tràm F = -0,118 có nghĩa là tương đương với tỷ lệ thụ phấn chéo 90%
1.2.2.3 Nghiên cứu biến dị giữa các dòng vô tính
Các nghiên cứu chọn lọc dòng vô tính Keo lá tràm có sinh trưởng tốt, hình dạng thân đẹp và tính chất gỗ phù hợp cho gỗ xẻ cũng đã được tiến hành từ năm 1996 trong khuôn khổ đề tài KH 08- 04 Bước đầu đã xác định được một số dòng có triển vọng ở Ba Vì (Hà Nội) là các dòng BVlt81, BVlt 82, BVlt 83, BVlt 84 BltV85 và BVlt25 Đây là những dòng vô tính ưu trội (như BVlt83, BVlt84, BVlt85 và BVlt25) đã được công nhận là giống tiến bộ kỹ thuật đầu tiên cho Keo lá tràm ở nước ta Chọn lọc các cá thể ưu việt trong các gia đình ưu việt ở các vườn giống thế hệ 1 cũng đã được tiến hành để phục vụ trồng rừng trong cả nước Từ các kết quả nghiên cứu chọn lọc dòng vô tính, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã công nhận cho 3 giống quốc gia và 16 giống TBKT cho Keo lá tràm Năng suất của các dòng được công nhận có thể đạt 15-30 m 3 /ha/năm, vượt 20-150% so với giống đại trà Ngay cả khi sử dụng hạt giống Keo lá tràm trong các vườn giống cũng đem lại tăng thu di truyền rất cao Sinh trưởng của Keo lá tràm có nguồn gốc từ hạt giống thu hái trong các vườn giống vượt từ 16-44% so với giống từ các xuất xứ nguyên sản tốt nhất và từ 84-129% so với giống đại trà
Kết quả khảo nghiệm các dòng vô tính Keo lá tràm tại Sông Mây (Đồng Nai) và Minh Đức (Bình Phước) cho thấy trong số 14 dòng Keo lá tràm có triển vọng đưa vào khảo nghiệm có 3 dòng có sinh trưởng nhanh, thân thẳng, đẹp và không bị bệnh phấn hồng Dòng Keo lá tràm AA9 có sinh trưởng đạt 32,7m 3 /ha/năm sau hơn 5 năm tuổi tại Song Mây và đạt 25,3 m 3 /ha/năm sau hơn 3 năm tuổi tại Minh Đức, dòng AA15 sinh trưởng đạt 33,6 m 3 /ha/năm sau 5 năm tuổi tại Sông Mây, dòng AA1 sinh trưởng đạt 25,7 m 3 /ha/năm sau hơn 3 năm tuổi tại Minh Đức Ba dòng Keo lá tràm này đã được Hội đồng công nhận giống của Bộ Nông nghiệp và PTNT đề nghị công nhận là giống tiến bộ kỹ thuật (Nguyễn Hoàng Nghĩa, Nguyễn Văn Chiến,
Nhận xét chung
Từ các kết quả nghiên cứu ở trên cho thấy trong công tác cải thiện giống Keo lá tràm đã đạt được những kết quả như sau:
- Đã tiến hành nghiên cứu, đánh giá biến dị di truyền cho Keo lá tràm ở mức độ xuất xứ và mức độ gia đình, dòng vô tính trong các khảo nghiệm hậu thế (Vườn giống) thế hệ 1 và 1,5
- Đã chọn lọc được một số dòng Keo lá tràm có triển vọng, trong đó có gần 20 giống Keo lá tràm được công nhận, một số giống có khả năng kháng bệnh phấn hồng
Trong thời gian vừa qua, các nghiên cứu cải thiện giống Keo lá tràm đã đạt được nhiều kết quả, tuy nhiên cũng còn một số tồn tại sau:
- Mặc dù đã chọn lọc và công nhận trên 20 giống Keo lá tràm, tuy nhiên số lượng các giống được ứng dụng trong sản xuất còn rất hạn chế
- Nghiên cứu cải thiện giống theo hướng kết hợp giữa sinh trưởng và tính chất gỗ mới được nghiên cứu cho các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 1 Keo lá tràm
- Trong chương trình cải thiện giống Keo lá tràm của Viện Nghiên cứu giống và Công nghệ sinh học Lâm nghiệp tiến hành đã xây dựng được khảo nghiệm hậu (kết hợp làm vườn giống) thế hệ 2, các nghiên cứu chỉ mới tập trung vào đánh sinh trưởng và chất lượng thân cây, chưa có các nghiên cứu về tính chất gỗ xẻ
Từ những nhận định ở trên cho thấy trong chương trình cải thiện giống Keo lá tràm chúng ta cần tiếp tục nghiên cứu, chọn lọc các giống Keo lá tràm (gia đình và dòng vô tính) có sinh trưởng nhanh và tính chất gỗ xẻ phù hợp đáp ứng cho trồng rừng cung cấp gỗ lớn Vì vậy, việc “Nghiên cứu đặc điểm biến dị, khả năng di truyền về sinh trưởng và các tính chất gỗ Keo lá tràm (Acacia auriculiformis A.cun ex Benth ) trong các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 phục vụ trồng rừng gỗ lớn” là rất cần thiết, được đề ra và tiến hành nghiên cứu.
MỤC TIÊU, VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
Mục tiêu nghiên cứu
Xác định được đặc điểm biến dị và khả năng di truyền của một số tính trạng về sinh trưởng và một số tính chất gỗ trong các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 làm cơ sở khoa học cho cải thiện giống Keo lá tràm phục vụ trồng rừng gỗ lớn
- Xác định được biến dị và khả năng di truyền của một số tính trạng sinh trưởng và chất lượng thân cây của Keo lá tràm trong các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2
- Xác định được biến dị và khả năng di truyền một số tính chất gỗ của Keo lá tràm trong các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2
- Xác định được tương tác kiểu gen - hoàn cảnh của một số tính trạng nghiên cứu
- Xác định được tăng thu di truyền lý thuyết và chọn lọc được các gia đình, dòng vô tính có triển vọng.
Nội dung nghiên cứu
Để đạt được các mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, đề tài đã tiến hành triển khai thực hiện các nội dung nghiên cứu dưới đây:
- Nghiên cứu biến dị và khả năng di truyền của một số tính trạng sinh trưởng và chỉ tiêu chất lượng thân cây của Keo lá tràm trong các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2
- Nghiên cứu biến dị và khả năng di truyền một số tính chất cơ lý gỗ (khối lượng riêng, mô đun đàn hồi) trong các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2
- Xác định tương tác kiểu gen - hoàn cảnh của một số tính trạng nghiên cứu
- Xác định tăng thu di truyền và chọn lọc gia đình, cây trội Keo lá tràm có triển vọng.
Vật liệu và giới hạn nghiên cứu
2.3.1 Vật liệu nghiên cứu Đề tài kế thừa vật liệu nghiên cứu là các gia đình trong hai khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 Keo lá tràm đã được xây dựng tại Ba Vì, Hà Nội và Nam Đàn, Nghệ An, gồm:
- Khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 Keo lá tràm tại Ba Vì, Hà Nội:
+Vật liệu giống: Gồm 70 gia đình Keo lá tràm, trong đó 24 gia đình từ vườn giống thế hệ 1 trồng năm 1997 tại Ba Vì, 41 gia đình nhập nội từ vườn giống thế hệ 1 của Thái Lan và 05 gia đình nhập nội từ nguyên sản tại Úc
- Khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 Keo lá tràm tại Nam Đàn, Nghệ An: + Diện tích: 2,0 ha
+ Vật liệu giống: Gồm 70 gia đình Keo lá tràm, trong đó 45 gia đình từ vườn giống thế hệ 1 trồng năm 1997 tại Ba Vì, 19 gia đình nhập nội từ vườn giống thế hệ 1 của Thái Lan và 06 gia đình nhập nội từ nguyên sản tại Úc
(Chi tiết nguồn vật liệu tại phụ lục 01)
- Phạm vi địa điểm: Nghiên cứu được tiến hành tại 2 khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 tại xã Cẩm Lĩnh, Ba Vì, Hà Nội và xã Khánh Sơn, Nam Đàn, Nghệ An
- Phạm vi về nội dung: Đề tài chỉ tập trung vào nghiên cứu một số vấn đề sau:
+ Đặc điểm biến dị và di truyền về các tính trạng sinh trưởng (D1.3, Hvn), các chỉ tiêu chất lượng thân cây (Dtt, Dnc, Sk), khối lượng riêng và mô đun đàn hồi của gỗ
+ Tương tác kiểu gen - hoàn cảnh của các tính trạng nghiên cứu
+ Dự đoán tăng thu di truyền lý thuyết của Keo lá tràm
+ Chọn lọc gia đình và cây trội Keo lá tràm có triển vọng
- Về thời gian nghiên cúu: Từ tháng 5/2022 đến tháng 4/2023.
Phương pháp nghiên cứu
2.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm Đề tài kế thừa hiện trường các khảo nghiệm đã xây dựng trước đây Khảo nghiệm được thiết kế theo khối ngẫu nhiên đầy đủ (Williams và cộng sự, 2002), sử dụng phần mềm thiết kế thí nghiệm Cycdesign 2.0
Thiết kế thí nghiệm cho cả 2 khảo nghiệm đã được áp dụng như sau: Thiết kế theo khối ngẫu nhiên đầy đủ, 70 gia đình, 8 lần lặp lại, 3 cây/ô (trồng thành 1 hàng)
Mật độ trồng: 1.666 cây/ha (khoảng cách trồng 3x2 m)
Các biện pháp kỹ thuật lâm sinh áp dụng gồm:
- Phát dọn thực bì toàn diện, đào hố kích thước 40 x 40 x 40 cm, bón lót 2 kg phân chuồng + 200 g phân NPK 16:16:8
- Chăm sóc năm thứ nhất: Phát dọn thực bì, xới vun gốc và bón thúc
- Chăm sóc năm thứ 2 và thứ 3: Phát dọn thực bì, xới vun gốc và bón thúc 200 g NPK 16:16:8/cây
- Khảo nghiệm đã được tỉa thưa năm 2015, hiện tại còn 1 cây/ô/lặp
2.4.2 Phương pháp thu thập số liệu
Các chỉ tiêu sinh trưởng như đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn) được đo đếm theo các phương pháp thông dụng trong điều tra rừng của Vũ Tiến Hinh (2012) và TCVN 8761-1:2017; đo đếm toàn bộ số cây trong khảo nghiệm
Các chỉ tiêu chất lượng thân cây được xác định bằng phương pháp cho điểm theo 5 cấp của Lê Đình Khả & Dương Mộng Hùng (2003); TCVN
8755:2017; TCVN 8761-1:2017 và đo đếm toàn bộ số cây trong khảo nghiệm, cụ thể như sau:
- Độ thẳng thân được cho điểm từ 1 đến 5 điểm:
+ Cây rất cong (Thân cây có từ 3 đoạn cong trở lên, phân thân dưới 1m:
+ Cây cong (thân cây có 2 đoạn cong): 2 điểm
+ Cây hơi cong, thân không tròn đều (có 1 đoạn cong): 3 điểm
+ Cây hơi cong, thân tròn đều, không xoắn vặn: 4 điểm
+ Cây rất thẳng, thân tròn đều không xoắn vặn: 5 điểm
- Độ nhỏ cành được cho điểm từ 1-5 điểm:
+ Cành rất lớn (đường kính gốc cành> 1/3 đường kính thân tại vị trí phân cành): 1 điểm
+ Cành lớn (đường kính gốc cành =1/4–1/3 đường kính thân tại vị trí phân cành): 2 điểm
+ Cành trung bình (đường kính gốc cành =1/6–1/5 đường kính thân tại vị trí phân cành): 3 điểm
+ Cành nhỏ (đường kính gốc cành = 1/9 – 1/7 đường kính thân tại vị trí phân cành): 4 điểm
+ Cành rất nhỏ (đường kính gốc cành < 1/10 đường kính thân tại vị trí phân cành): 5 điểm
- Chỉ tiêu sức khoẻ (Sk) được cho điểm từ 1 đến 5 điểm:
+ Cây rất kém phát triển (ngọn khô, hoặc mất ngọn chính, tán rất thưa):
+ Cây kém phát triển (ngọn chính cong, 2 ngọn, cành to, tán lá thưa): 2 điểm
+ Cây phát triển trung bình (ngọn chính phát triển bình thường, tán lá vừa phải): 3 điểm
+ Cây phát triển khá (cây một ngọn, ngọn phát triển khá, cành nhỏ, tán lá cân đối): 4 điểm
+ Cây rất phát triển ( Cây một ngọn, ngọn phát triển tốt, cành nhánh rất nhỏ, tán lá rất cân đối): 5 điểm
Phương pháp đánh giá tính chất gỗ
* Xác định gián tiếp mô đun đàn hồi gỗ bằng thiết bị Fakopp:
Phương pháp thu thập số liệu tốc độ truyền âm thanh bằng thiết bị Fakopp: Xác định tốc độ âm thanh truyền trong gỗ bằng thiết bị FAKOPP, việc đo này được thực hiện bằng máy đo FAKOPP microsecond timer (đơn vị às) (Ross, 1999) và tham khảo phương phỏp của Phớ Hồng Hải (2015) Thiết bị này truyền sóng âm thanh giữa 1 cực truyền và 1 cực tiếp nhận Các cực được đặt ở vị trí 0,1 m và 1,5 m tính từ gốc lên Sóng âm được tạo ra bởi việc dùng búa gõ vào cực truyền ở vị trí 0,1 m tính từ gốc lên, tiến hành gõ 5 lần và lấy số liệu của 3 lần cuối cùng Thời gian truyền âm thanh được chuyển thành vận tốc sóng âm (Velocity – Vel) truyền trong lớp ngoài của thân gỗ ở khoảng cách giữa 2 cực Vận tốc này được sử dụng để dự đoán mô đun đàn hồi (MoEd) theo công thức:
- MoEd: mô đun đàn hồi tính theo Fakopp
- KLRT: Khối lượng riêng gỗ tươi của Keo lá tràm được xác định trung bình cho các gia đình Tiến hành chọn ngẫu nhiên 50 gia đình (1 cây/gia đình) trong khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 tại Ba Vì, Hà Nội, cắt mẫu gỗ khúc dài 1 m từ vị trí ngang ngực lên trên, sau đó cân xác định khối lượng tươi của mẫu, xác định thể tích và tính toán khối lượng riêng tươi Kết quả tính toán khối lượng riêng tươi trung bình của Keo lá tràm KLRT = 1,086 g/cm 3 (chi tiết tại phụ lục 02)
- Vel (km/s): Velocity – vận tốc sóng âm được chuyển đổi từ thời gian truyền sóng âm bằng thiết bị Fakopp theo công thức:
Trong đó, giá trị 1,4 là khoảng cách giữa 2 cực của Fakopp tính bằng m
* Đánh giá chỉ số pilodyn:
Chỉ số pilodyn được xác định ngay tại hiện trường điều tra thông qua thiết bị Pilodyn (hình 2) Chỉ số pilodyn là độ sâu mà mũi kim của thiết bị Pilodyn đi vào trong gỗ dưới tác động của một lực cố định, gỗ càng nhẹ thì chỉ số pilodyn càng cao và ngược lại Đối với các loài cây có gỗ cứng như Bạch đàn, đường kính kim pilodyn sử dụng là Φ 2 mm Trước khi bấm pilodyn, tiến hành mở hai cửa sổ nhỏ theo hai hướng Đông Tây - Nam Bắc ở vị trí 1,3 m với kích thước 2,5 x 5 cm bằng cách đục bỏ vỏ cây Bấm pilodyn tại hai cửa sổ này và xác định độ sâu của kim tiến vào thân cây, rồi tính trị số trung bình của hai lần đo (Greaves và công sự, 1996; Wang và cộng sự, 1999)
Hình 2.1 Pilodyn và phương pháp thu thập số liệu pilodyn
2.4.3 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
- Thể tích thân cây được tính bằng công thức thông dụng trong điều tra rừng Vũ Tiến Hinh ( 2012), Lê Đình Khả và cộng sự (2003), TCVN 8761- 1:2017): f
Trong đó: V: Thể tích thân cây (dm 3 /cây)
D1.3: Đường kính ngang ngực (cm)
Hvn : Chiều cao vút ngọn (m) f : Hình số (giả định là 0,5)
- Tỷ lệ sống tính theo công thức:
Trong đó: P: Tỷ lệ sống (%)
Nht: Số cây hiện tại (cây)
Nbđ: số cây trồng ban đầu (cây)
- Xác định hệ số di truyền:
+ Hệ số di truyền theo nghĩa hẹp (h 2 ) được tính theo công thức:
Hallauer (1981) đánh giá hệ số di truyền trong các khoảng tương đối như sau:
0 < h 2 0,3 : Hệ số di truyền thấp 0,3 < h 2 0,5 : Hệ số di truyền trung bình 0,5 < h 2 0,7 : Hệ số di truyền cao
0,7 < h 2 1 : Hệ số di truyền rất cao
+ Hệ số biến động di truyền lũy tích
Trong đó: a 2 là phương sai lũy tích, P 2 là phương sai kiểu hình, σ 2 f là phương sai giữa các gia đình, m 2 là phương sai của ô trong lặp, e 2 là phương sai ngẫu nhiên, r hệ số quan hệ di truyền giữa các cá thể trong gia đình
- Hệ số tương quan kiểu gen - hoàn cảnh (r g ):
a là hiệp phương sai di truyền luỹ tích giữa tính trạng 1 ở lập địa 1 và tính trạng 1 ở lập địa 2; a 1
và a 2 là phương sai di truyền lũy tích của tính trạng 1 ở lặp địa 1 và 2
- Số liệu được xử lý bằng các phần mềm thống kê thông dụng trong cải thiện giống bao gồm Dataplus (VSN International), Genstat 12.0 (VSN International), ASReml 4.0.
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Khu vực xã Cẩm Lĩnh, Ba Vì, Hà Nội
Khu vực xã Cẩm Lĩnh có tọa độ địa lý từ 21 0 0’0” đến 21 0 0’7” độ vĩ Bắc, 105 0 0’0” đến 105 0 0’25” độ kinh Đông
+ Phía Bắc giáp thôn Phú Mỹ B, xã Phú Sơn, huyện Ba Vì
+ Phía Nam giáp thôn 6 xã Ba Trại, huyện Ba Vì
+ Phía Tây giáp thôn Tòng Thái xã Tòng Bạt và thôn Bằng Y, xã Sơn Đà, huyện Ba Vì
+ Phía Đông giáp thôn An Thịnh, xã Vật Lại, huyện Ba Vì
Xã Cẩm Lĩnh là xã vùng bán sơn địa có những đồi bát úp liên tục không bị chia cắt và tương đối đồng nhất Độ cao bình quân khoảng 40m, đồi cao nhất có độ cao là 62 m, đồi thấp nhất có độ cao 20m Độ dốc bình quân 8 – 10 0 , một số nơi có độ dốc 15 – 20 0
Khu vực nghiên cứu có khí hậu đặc trưng của vùng Đông Bắc Bộ Khí hậu nhiệt đới gió mùa; đặc trưng mùa đông thường khô, rét và mùa xuân có mưa phùn Nhiệt độ trung bình năm khoảng 23,6 0 C, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất trong năm là 28,6 0 C, nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất trong năm là 15,8 0 C Lượng mưa bình quân cả năm là 1.680 mm, mưa thường tập trung vào tháng 6 đến tháng 8 hàng năm, lượng bốc hơi bình quân hàng năm
Khu vực xây dựng khảo nghiệm dòng vô tính được xây dựng trên đất đồi điển hình và có địa hình hơi dốc, độ dốc từ 10 – 12º Đất tại khảo nghiệm thuộc nhóm đất feralit nâu vàng phát triển trên đá mẹ sa thạch Các đặc điểm về đất đai của khu vực nghiên cứu được thể hiện tại bảng 3.2 dưới đây;
Bảng 3.1 Đặc điểm đất đai tại xã Cẩm Lĩnh, Ba Vì, Hà Nội Độ sâu
Tỷ lệ (%) các cấp hạt
(Nguồn: Hà Huy Thịnh và cộng sự 2015)
Số liệu ở bảng 3.2 cho thấy đất đai tại xã Cẩm Lĩnh có độ phì kém, có độ chua tương đối lớn (pHKCL = 3,5 – 3,6), tầng đất mỏng (1 m) ít bị đá ong hóa
Bảng 3.2 Đặc điểm đất đai tại xã Khánh Sơn, Nam Đàn, Nghệ An Độ sâu cm pH
Cation trao đổi (1đl/100mg)
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Biến dị, khả năng di truyền về sinh trưởng và chất lượng thân cây trong các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 Keo lá tràm
4.1.1 Khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 Keo lá tràm tại Ba Vì, Hà Nội
4.1.1.1 Biến dị về sinh trưởng của các gia đình Keo lá tràm tại Ba Vì, Hà Nội
Trong nghiên cứu cải thiện giống cây rừng, việc đánh giá mức độ biến dị theo các chỉ tiêu sinh trưởng cũng như các chỉ tiêu chất lượng khác là cơ sở để chọn lọc các giống tốt Mức độ biến dị hay sự sai khác giữa các gia đình tham gia trong khảo nghiệm phản ánh cụ thể mức độ cải thiện giống nói chung cũng như cho từng chỉ tiêu chọn lọc cụ thể nói riêng Kết quả đánh giá biến dị về sinh trưởng của khảo nghiệm hậu thế thế hệ hai Keo lá tràm tại Ba
Vì, Hà Nội ở giai đoạn 14 tuổi được thể hiện ở bảng 4.1
Bảng 4.1 Sinh trưởng của các gia đình Keo lá tràm trong khảo nghiệm hậu thế thế hệ hai tại Ba Vì, Hà Nội ( trồng 10/2008 – đo 5/2022)
STT Gia đình D1.3 (cm) Hvn (m) V (dm3/cây)
Kết quả ở bảng trên cho thấy, giữa các gia đình có sự sai khác rõ rệt về các chỉ tiêu sinh trưởng (Fpr