một số giải pháp kỹ thuật nâng cao tỷ lệ nảy mầm của hạt và nghiên cứu ảnh hưởng của độ mặn đến sự sinh trưởng của cây cóc đỏ con ở giai đoạn vườn ươm

Cũng như những loài cây ngập mặn khác, Cóc đỏ có vai trò quan trọng đối với ổn định môi trường và phát triển kinh tế- xã hội ở vùng ven bờ Guohua Su et al., 2007.. Với những lý do trên,

Trước hết, em xin gởi tới ban giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Lãnh đạo Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường lòng biết ơn và niềm

tự hào khi được học tập tại trường trong những năm qua

Em xin chân thành cảm ơn ThS Khúc Thị An – Trưởng bộ môn Công nghệ Sinh học, ThS Nguyễn Xuân Hòa - Phó phòng Thực vật biển – Viện Hải dương học và các anh chị đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua

Xin cảm ơn cha mẹ và bạn bè đã tạo điều kiện về vật chất và tinh thần trong suốt thời gian thời gian qua em học và làm đồ án

Nha Trang ngày 29/6/2012

Sinh viên thực tập Bùi Thị Nga

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC BẢNG iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iv

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Rừng ngập mặn và vai trò của nó đối với tài nguyên, môi trường và phát triển kinh tế- xã hội 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Phân bố 3

1.1.3 Vai trò của rừng ngập mặn 4

1.1.3.1 Vai trò của rừng ngập mặn đối với tài nguyên, môi trường 4

1.1.3.2 Vai trò cung cấp thức ăn và nơi cư trú cho các loài thủy sản 4

1.1.3.3 Vai trò của rừng ngập mặn đối với phát triển kinh tế- xã hội 5

1.1.4 Sự suy thoái hệ sinh thái rừng ngập mặn 6

1.1.4.1 Thế giới 6

1.1.4.2 Việt Nam 8

1.2 Giới thiệu về loài Cóc đỏ 8

1.2.1 Vị trí phân loại 8

1.2.2 Đặc điểm hình thái 9

1.2.3 Phân bố sinh thái của loài Cóc đỏ 10

1.2.4 Giá trị của loài Cóc đỏ 10

1.2.5 Tình hình nghiên cứu bảo tồn loài Cóc đỏ 11

1.3 Sự nảy mầm và một số giải pháp nâng cao khả năng nảy mầm của hạt 11

1.3.1 Sự nảy mầm 11

1.3.1.1 Định nghĩa sự nảy mầm của hạt 11

1.3.1.2 Điều kiện nảy mầm của hạt và sự phát triển của cây con 12

1.3.2.Một số giải pháp nâng cao khả năng nảy mầm 13

1.3.2.1 Sử dụng chất kích thích nảy mầm GA 3 13

1.3.2.2 Nước ấm 15

1.4 Một số đặc điểm thích nghi của thực vật ngập mặn đối với độ mặn cao của môi trường 15

1.4.1.Cân bằng muối ở thực vật ngập mặn 15

1.4.1.1.Tích lũy muối trong cây 15

1.4.1.2.Tiết muối ra ngoài 16

1.4.2.Cân bằng nước 16

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 Đối tượng nghiên cứu 17

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 18

2.3 Phương pháp nghiên cứu 18

2.3.1 Thí nghiệm ảnh hưởng của việc xử lý hạt bằng chất kích thích nảy mầm (GA3) và nước ấm ( 54oC) đối với tỷ lệ nảy mầm của hạt Cóc đỏ 18

2.3.2 Thí nghiệm ảnh hưởng của độ mặn nước biển đến sự sinh trưởng của cây Cóc đỏ con 19

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 21

3.1 Khả năng nảy mầm của hạt Cóc đỏ trong điều kiện thí nghiệm 21

3.2 Ảnh hưởng của độ mặn nước biển đến sự sinh trưởng của cây Cóc đỏ con trong điều kiện vườn ươm 24

3.2.1 Tỷ lệ sống 24

3.2.2 Tốc độ tăng trưởng 25

3.2.3 Phát triển chiều cao cây 28

3.2.4 Số lá, số nhánh 31

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 32

4.1 Kết luận 32

4.2 Kiến nghị 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Ngày nảy mầm đầu tiên của hạt Cóc đỏ và số lượng cây con thu được sau

3 tháng gieo ở các nghiệm thức xử lý khác nhau 21

Bảng 3.2: Tỷ lệ nảy mầm của các hạt Cóc đỏ ở các nghiệm thức xử lý khác nhau 22 Bảng 3.3 Tỷ lệ sống cây Cóc đỏ trong 3 tháng thí nghiệm 25 Bảng 3.4 Tốc độ tăng trưởng của cây Cóc đỏ con ở các độ mặn nước tưới khác nhau 25 Bảng 3.5: Chiều cao của cây Cóc đỏ ở các độ mặn nước tưới khác nhau 29 Bảng 3.6 Số lá đếm được trên cây Cóc đỏ ở các độ mặn nước tưới khác nhau qua

từng tháng thí nghiệm 31

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cây Cóc đỏ ở vịnh Cam Ranh (Khánh Hòa) 9

Hình 1.2 Hoa Cóc đỏ 10

Hình 1.3 Trái Cóc đỏ 10

Hình 2.1 Trái Cóc đỏ chín 17

Hình 2.2 Cây Cóc đỏ con được trồng ở Viện hải Dương học 17

Hình 2.3 Trái Cóc đỏ tốt (không bị sâu), hạt của nó và trái Cóc đỏ bị sâu 18

Hình 2.4 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của việc xử lý hạt bằng chất kích thích nảy mầm (GA 3 ) và nước ấm (54 o C) đối với tỷ lệ nảy mầm của hạt Cóc đỏ 19

Hình 2.5 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của độ mặn nước biển đến sự sinh trưởng của cây Cóc đỏ con 20

Hình 3.1 Hạt Cóc đỏ được xử lý bằng (GA 3 ) nảy mầm sau 3 tháng 22

Hình 3.2 Hạt Cóc đỏ được xử lý bằng nước ấm nảy mầm sau 3 tháng 23

Hình 3.3 Hạt Cóc đỏ nảy mầm sau 3 tháng ở nghiệm thức đối chứng 23

Hình 3.4 Tốc độ tăng trưởng của cây Cóc đỏ con ở các độ mặn nước tưới khác nhau qua các tháng thí nghiệm 27

Hình 3.5 Tương quan giữa độ mặn nước tưới và tốc độ tăng trưởng của cây Cóc đỏ con trong điều kiện vườn ươm sau 3 tháng 27

Hình 3.6 Các cây Cóc đỏ trong vườn ươm sau khi kết thúc thí nghiệm (3 tháng) 28

Hình 3.7 Chiều cao cây Cóc đỏ con ở các độ mặn nước tưới khác nhau sau 3 tháng thí nghiệm 29

Hình 3.8 Cây Cóc đỏ con trước thí nghiệm 30

Hình 3.9 Cây Cóc đỏ con sau 1 tháng thí nghiệm 30

Hình 3.10 Cây Cóc đỏ con sau 2 tháng thí nghiệm 30

Hình 3.11 Cây Cóc đỏ con sau 3 tháng thí nghiệm 30

MỞ ĐẦU

Cóc đỏ (Lumnitzera littorea (Jack) Voigt 1845) là loài cây ngập mặn thật sự

(true mangrove) thuộc họ Bàng (Combretaceae), bộ Sim (Myrtales), lớp Manoliopsida Trên thế giới, loài Cóc đỏ phân bố ở vùng Đông Phi, trải dài từ vùng Đông Nam Á đến phía Bắc Australia và Polynesia Ở Đông Nam Á, loài này được phát hiện ở các nước Myanmar, Campuchia, Thái Lan, Malaysia, Singapore, Philippin, Đông Timo, Brunây, Indonesia, Papua Niu Ghinê và Việt Nam (Win et al., 2006; Guohua Su et al., 2007) Cũng như những loài cây ngập mặn khác, Cóc

đỏ có vai trò quan trọng đối với ổn định môi trường và phát triển kinh tế- xã hội ở vùng ven bờ (Guohua Su et al., 2007) Rừng Cóc đỏ tham gia bảo vệ đường bờ sông, biển, làng mạc khỏi sạt lở do tác động của sóng, gió, bão tố, làm ổn định môi trường biển, cung cấp nơi cư trú, nơi sinh sản và nguồn thức ăn cho nhiều loài thủy sản có giá trị Cây Cóc đỏ rất có giá trị vì gỗ của chúng rất bền và chắc Gỗ vẫn không bị mục sau 50 năm ngâm trong nước mặn, nên thường được dùng để làm cầu, cầu tàu, trục xe bò, làm sàn nhà, đóng giường… Hơn nữa, gỗ cây Cóc đỏ đẹp và có mùi thơm giống như hoa hồng càng làm tăng giá trị gỗ Đặc biệt, than của Cóc đỏ rất tốt do có nhiệt lượng cao và giữ được nhiệt lâu hơn các loại than khác Ngoài ra, hoa Cóc đỏ màu đỏ, đẹp nên có giá trị trong nghệ thuật, trang trí (Rotaquio et al., 2007)

Những tác động của con người, thiên nhiên đã làm cho những quần thể Cóc

đỏ bị cô lập và phân mảnh, điều này có thể dẫn đến giảm khả năng sinh sản hoặc tồn tại của chúng Do bị đe dọa tuyệt chủng cao, loài Cóc đỏ đã được đưa vào sách

đỏ cần được bảo tồn ở nhiều quốc gia trên thế giới (Guohua Su et al., 2007)

Ở Việt Nam, Cóc đỏ phân bố rất ít ở Thừa Thiên Huế, Cần Giờ, Côn Đảo, Phú Quốc, Khánh Hòa (Pham Van Quy and Vien Ngoc Nam, 2006; Nguyễn Xuân Hòa, 2010) Đây là loài cây quý hiếm được ghi trong sách đỏ Việt Nam (Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, 1996)

Ở tỉnh Khánh Hòa, loài Cóc đỏ chỉ thấy phân bố ở vịnh Cam Ranh góp phần làm đa dạng thành phần loài cây ngập mặn ở vùng ven biển tỉnh Khánh Hòa Tuy nhiên, quần thể Cóc đỏ quý hiếm nơi đây đang bị đe dọa phá hủy do những tác động

của con người như phá rừng ngập mặn để xây dựng ao, đìa nuôi thủy sản, phát triển

cơ sở hạ tầng, khu dân cư (Nguyễn Xuân Hòa, 2010)

Nhiều công trình nghiên cứu đã cho thấy khả năng tái sinh ngoài tự nhiên của loài Cóc đỏ rất thấp do hạt khó nảy mầm và cây con thường bị cua, còng cắn đứt (Trần Quốc Dung & Nguyễn Khoa Lân, 2010; Pham Van Quy and Vien Ngoc Nam, 2006) Một số công trình nghiên cứu cũng cho thấy rằng tỷ lệ nảy mầm của hạt Cóc đỏ khi gieo trong điều kiện nhân tạo cũng rất thấp, chỉ đạt khoảng 2% sau 3 tháng gieo (Pham Van Quy and Vien Ngoc Nam, 2006) Những điều này làm cho loài Cóc đỏ đang bị đe dọa biến mất ở Việt Nam và công tác trồng phục hồi các quần thể Cóc đỏ gặp rất nhiều khó khăn do thiếu nguồn giống

Với những lý do trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Một số giải pháp kỹ thuật nâng cao tỷ lệ nảy mầm của hạt và nghiên cứu ảnh hưởng của độ mặn đến sự sinh trưởng của cây Cóc đỏ con (Lumnitzera littorea (Jack) Voigt 1845) ở giai đoạn vườn ươm” với các mục tiêu sau:

- Nâng cao tỷ lệ nảy mầm của hạt Cóc đỏ trong điều kiện vườn ươm

- Xác định độ mặn thích hợp đối với cây Cóc đỏ con để đưa ra chế độ tưới hợp

lý, bảo đảm tỷ lệ sống và tốc độ sinh trưởng cao của cây con ở giai đoạn vườn ươm

1.1.2 Phân bố

Rừng ngập mặn thường thấy phân bố ở vùng cửa sông, ven biển của các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới Trên thế giới có khoảng 16.670.000 ha rừng ngập mặn với hơn 100 loài, trong đó phần châu Á nhiệt đới và châu Úc 7.487.000ha, châu Mỹ nhiệt đới 5.781.000 ha và châu Phi nhiệt đới 3.402.000 ha Hai nước có diện tích rừng ngập mặn lớn nhất thế giới là Indonêxia và Braxin Ở các nước Đông Nam Á như Malaysia, Philippines, Thái Lan, Việt Nam rừng ngập mặn cũng phát triển tốt do có những điều kiện thuận lợi như lượng mưa dồi dào trong năm, nhiệt

độ cao và ít biến động, giàu chất mùn và chất phù sa

Do những tác động của con người và thiên nhiên, diện tích rừng ngập mặn trên thế giới ngày càng suy giảm Những năm gần đây, nhiều nước trên thế giới đã chú trọng phục hồi và bảo tồn rừng ngập mặn, thành lập các vườn quốc gia, khu bảo tồn, dự trữ sinh quyển nhằm bảo vệ các loài động thực vật, tổ chức nơi nghiên cứu học tập và du lịch

1.1.3 Vai trò của rừng ngập mặn

1.1.3.1 Vai trò của rừng ngập mặn đối với tài nguyên, môi trường

Rừng ngập mặn được coi là hệ sinh thái có tính đa dạng sinh học và năng suất cao ở vùng nhiệt đới Rừng ngập mặn không những cung cấp cho nhân dân trong vùng các loại lâm sản như gỗ, củi, tanin, thức ăn, thuốc chữa bệnh mà còn là nơi cư trú, sinh sản và kiếm ăn của nhiều loài thủy sản có giá trị, các loài chim nước, chim di cư và một số động vật sống trên cạn Rừng ngập mặn còn có những chức năng to lớn trong việc bảo vệ đường bờ của sông, biển, chống xói lở, bảo vệ

đê điều, ruộng vườn, nhà cửa, làng mạc đồng thời điều hòa khí hậu cho khu vực Rễ cây ngập mặn mọc sâu, nhiều giúp liên kết và cố định nền đáy Vì vậy, cây có thể đứng vững, giảm năng lượng sóng và dòng chảy, trong khi cả quần thể thực vật lại làm trầm tích bồi tụ (Davies & Claridge, 1993; Othman, 1994) Sự bồi tụ lấn biển và

sự hình thành phát triển của rừng ngập mặn là hai hiện tượng đi kèm với nhau Điển hình như ở phía Tây mũi Cà Mau, đất bồi nhanh thì rừng cũng lan rộng nhanh Chỉ trong vòng 30 năm (1964 – 1994), hai đảo nhỏ đã hình thành ở cửa sông Ông Trang

là Cồn Trong và Cồn Ngoài (Phan Nguyên Hồng và cs., 1997)

Rừng ngập mặn làm điều hòa khí hậu trong vùng Theo nghiên cứu về khí hậu

và vi khí hậu rừng, Blasco đã nhận xét rằng các quần xã rừng ngập mặn là một tác nhân làm cho khí hậu dịu mát hơn, giảm nhiệt độ tối đa và biên độ nhiệt (Blasco, 1975) Hơn nữa, rừng ngập mặn được coi là “lá phổi xanh” vì nó giúp tiêu thụ một lượng đáng kể các khí thải độc hại, tăng lượng oxi, giảm thiểu ô nhiễm môi trường Điều này càng có ý nghĩa hơn trong giai đoạn hiện nay khi rừng ngập mặn sẽ giúp giảm bớt hiện tượng nóng lên của Trái đất, ngăn ngừa tình trạng dâng lên của nước biển gây ảnh hưởng đến đời sống của những người dân ven biển

1.1.3.2 Vai trò cung cấp thức ăn và nơi cư trú cho các loài thủy sản

Nguồn thức ăn đầu tiên phong phú và đa dạng cung cấp cho các loài thủy sản

là xác hữu cơ thực vật dạng hạt, hoặc còn gọi là mùn bã hữu cơ, đó là sản phẩm của quá trình phân hủy xác thực vật, bao gồm: lá, cành, chồi, rễ, hoa, quả… của các cây ngập mặn Do vậy, vai trò của rừng ngập mặn đối với hệ sinh thái ven biển chính là nơi cung cấp thức ăn cho các loài thủy sản nhất là tôm, cua, cá, và chắc chắn rằng sản

lượng khai thác thủy sản tại đây phụ thuộc vào diện tích rừng ngập mặn trong vùng Theo Snedaker (1978) lượng lá rơi của cây rừng ngập mặn ở nam Florida là 10- 14 tấn khô/ha/năm

Rừng ngập mặn không những cung cấp thức ăn mà còn là nơi cư trú của nhiều loài thủy sản có giá trị như tôm, cua, cá…, đây cũng là vùng nuôi dưỡng con non của nhiều loài thủy sản, đặc biệt là các loài tôm biển xuất khẩu Hamilton và Snedaker (1984) cho rằng 90% các loài sinh vật biển sống ở vùng cửa sông rừng ngập mặn trong suốt một hoặc nhiều giai đoạn trong chu trình sống của chúng; đối với nhiều loài thủy sản mối quan hệ đó là bắt buộc Ví dụ điển hình là loài tôm thẻ, loài tôm này có tập tính đẻ ở biển, cách xa bờ chừng 12km, do tác động của dòng triều, sau khi trứng thụ tinh, ấu trùng chuyển vào vùng nước ven bờ, tìm những vùng nước nông ở rừng ngập mặn Rừng ngập mặn ở đây vừa là nơi bảo vệ vừa là nơi nuôi dưỡng con non của nhiều loài thủy sản Những nghiên cứu ở Indonesia cho thấy mối quan hệ mật thiết giữa những vùng cửa sông có rừng ngập mặn và sản lượng đánh bắt tôm he xuất khẩu ở ven biển Bình quân mỗi hecta đầm lầy rừng ngập mặn cho năng suất hàng năm là 160 kg tôm xuất khẩu (Chan, 1986)

1.1.3.3 Vai trò của rừng ngập mặn đối với phát triển kinh tế- xã hội

Rừng ngập mặn là hệ sinh thái có năng suất sinh học rất cao, đặc biệt là nguồn lợi thủy sản Người ta ước tính trên mỗi ha rừng ngập mặn năng suất hàng năm là 91

kg thủy sản (Snedaker, 1975) Riêng đối với các loài tôm, cá, cua …sống trong rừng ngập mặn, hàng năm thu hoạch khoảng 750.000 tấn Tính bình quân trên mỗi ha đầm lầy rừng ngập mặn cho năng suất hàng năm là 160kg tôm xuất khẩu ( Chan, 1986) Tính cả các loài hải sản đánh bắt được ở vùng ven biển, cửa sông có rừng ngập mặn thì sản lượng lên tới 925.000 tấn tương đương với 1% sản lượng đánh bắt trên toàn thế giới

Nhiều công trình khoa học cho thấy rằng có những mối quan hệ tương hỗ giữa sự phong phú của nguồn lợi hải sản và năng suất đánh bắt vùng ven biển với

"tình trạng sức khỏe" của rừng ngập mặn Điều đáng quan tâm là nguồn giống tôm, cua, cá trong vùng rừng ngập mặn rất phong phú, đó là nơi cung cấp nguồn giống tôm, cua, cá cho nghề nuôi thủy sản Vì vậy, rừng ngập mặn đang thực hiện những chức năng và vai trò sinh thái to lớn đối với tài nguyên, môi trường và sự phát triển

kinh tế- xã hội, đặc biệt là chúng đem lại sinh kế, nguồn thức ăn và những lợi ích lâu dài khác cho đời sống của hàng ngàn người dân sống trong khu vực (Phan Nguyên Hồng, 1997)

Rừng ngập mặn còn là nơi dùng để nuôi ong lấy mật Theo thống kê thì có 21 loài cây cho mật ong như hoa đước cung cấp phấn cho ong làm mật, rừng tràm thu hút ong mật đến làm tổ Nhờ vào việc nuôi ong ở rừng ngập mặn mà người dân ven biển có thu nhập kinh tế cao

Ngoài ra, rừng ngập mặn còn cung cấp cho con người nguyên liệu làm thuốc Theo thống kê có khoảng 21 loài cây dùng làm thuốc như cây Đước có thể dùng để chữa bỏng và vết thương phần mềm; cây Đưng, Đước bộp chữa bỏng, chữa sốt rét; Muống biển chữa bệnh đau đầu, giảm sốt…

Không những làm dược liệu, các cây rừng ngập mặn còn được dùng làm củi đốt như than Đước, Vẹt rất được ưa chuộng vì nhiệt lượng cao, ra ít khói Một tấn than của cây ngập mặn tương đương với 5 tấn than đá

Rừng ngập mặn còn cung cấp cho con người những vật liệu dùng trong gia đình như chi mắm, vẹt, đước, cóc được dùng làm cột kèo, xẻ ván làm nhà, đóng đồ dùng thông thường, ngoài ra nó còn dùng làm nút chai, cho sợi, làm giấy, lá còn dùng làm phân xanh

Mặt khác, rừng ngập mặn là nguồn tài nguyên du lịch sinh thái hết sức quý giá Tại nhiều nước trên thế giới, những năm gần đây khách du lịch ngày càng có xu hướng tìm đến tham quan, nghiên cứu các khu rừng ngập mặn Theo đó, nguồn lợi ngành du lịch thu được từ hệ sinh thái này cũng tăng lên Rừng ngập mặn thực sự trở thành đối tượng tiềm năng đối với hoạt động khai thác phát triển du lịch nói riêng, kinh tế - xã hội nói chung

1.1.4 Sự suy thoái hệ sinh thái rừng ngập mặn

Trong vài thập kỷ gần đây, rất nhiều khu vực ven biển này đã chịu sức ép ngày càng tăng của việc phát triển đô thị và công nghiệp Hơn 50% diện tích rừng ngập mặn

đã mất đi vì những nguyên nhân do con người gây ra Rừng ngập mặn đã bị khai thác quá mức hoặc chuyển sang nhiều dạng sử dụng đất khác trong đó có nông nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, làm muối, phát triển đô thị và công nghiệp Đó là còn chưa kể hết rừng

bị phá để làm đường, xây dựng đê, mương Diện tích rừng ngập mặn đã bị giảm từ 20 đến 75% ở nhiều nước châu Á đang phát triển và vùng biển Caribê

Chỉ riêng khu vực Ấn Độ - Tây Thái Bình Dương, cho đến năm 1991 đã có 1,2 triệu ha rừng ngập mặn chuyển thành ao nuôi tôm

Tại khu vực châu Á - Thái Bình Dương, người ta ước tính tốc độ suy giảm rừng ngập mặn khoảng 1%/năm (Ong, 1995) Trong đó, nguyên nhân chủ yếu là do việc khai thác diện tích rừng ngập mặn để phục vụ cho mục đích nuôi tôm Ở Philippines, khoảng 50 % trong số 279.000 ha rừng ngập mặn bị mất đi trong giai đoạn từ năm

1951 đến 1988 do phá rừng làm ao nuôi tôm và 95% các ao nuôi tôm ở nước này trước

đó là rừng ngập mặn (Primavera, 1995) Còn ở Thái Lan, trong giai đoạn 1961 đến

1993, có đến 54,7 % diện tích rừng ngập mặn bị mất (Menasveta, 1997) Tương tự ở Malaysia, 12% diện tích rừng bị mất trong vòng 10 năm (1980-1990)

Ở cấp quốc gia, Madagascar, Indonesia, Mexico, Pakistan, Papua New Guinea

và Panama là những nước có diện tích rừng bị mất lớn nhất trong những năm 1980 Tổng diện tích rừng bị mất ở năm nước này là khoảng 1 triệu ha, tương đương với diện tích Jamaica Nhưng trong những năm 1990, Pakistan và Panama đã thành công trong việc giảm tỷ lệ mất rừng ngập mặn Ngược lại, Madagasca, Việt Nam và Malaysia lại trải qua thời kỳ phá rừng tăng lên và nằm trong số năm quốc gia đứng đầu về diện tích rừng bị mất trong thập niên 1990 và giai đoạn 2000-2005 FAO (Tổ chức nông lương thế giới) chỉ ra rằng áp lực dân số cao, sự chuyển đổi quy mô lớn một diện tích rừng ngập mặn sang nuôi trồng tôm cá, nông nghiệp, cơ sở hạ tầng và

du lịch, cũng như ô nhiễm và các thảm họa tự nhiên là những nguyên nhân chính dẫn đến tàn phá rừng ngập mặn

Như vậy, do áp lực vấn đề dân số và quá trình đô thị hoá, công nghiệp hoá con người đang ngày càng tác động đến rừng ngập mặn Vì vậy, diện tích rừng ngập mặn suy giảm đáng kể

1.1.4.2 Việt Nam

Việt Nam là quốc gia có đường bờ biển dài trên 3.000 km, có điều kiện tự nhiên phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của nhiều loài cây ngập mặn Tuy nhiên, trong những năm qua do nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan đã tác động vào hệ sinh thái rừng ngập mặn làm cho diện tích rừng ngập mặn của nước ta

bị suy giảm đáng kể

Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, năm 1943 diện tích rừng ngập mặn Việt Nam có trên 400.000 ha, tập trung nhiều nhất là vùng bán đảo Cà Mau với 150.000 ha Thành phần loài cây ngập mặn ở Việt Nam rất phong phú với

35 loài cây ngập mặn chủ yếu và hơn 40 loài cây tham gia rừng ngập mặn Đến năm

1962 diện tích rừng ngập mặn giảm còn 290.000 ha và 252.000 ha vào năm 1982 Năm 1999 diện tích rừng ngập mặn ở Việt Nam đã giảm xuống còn 156.608 ha và đến năm 2005 chỉ còn khoảng 155.000 ha

Vào những năm 80, khi phong trào nuôi tôm xuất khẩu phát triển mạnh, nhiều diện tích rừng ngập mặn Việt Nam đã bị chuyển đổi thành đầm nuôi tôm

Đối với các tỉnh miền Bắc Trung bộ, rừng ngập mặn bị phá để trồng cói xuất khẩu, sau đó chuyển sang nuôi tôm nên diện tích rừng bị thu hẹp nhanh Ở khu Đông Bắc (Quảng Ninh) vào những năm 60 của thế kỷ 20 có khoảng 20.000 ha rừng ngập mặn (Rollet, 1975) Do quan niệm của lãnh đạo địa phương cho các dải rừng ngập mặn dạng bụi thấp không phải là rừng mà là đất hoang, nên tình trạng phá rừng ngập mặn bừa bãi để lấy đất sản xuất nông nghiệp, làm ruộng muối và đặc biệt là làm đầm nuôi tôm đã làm suy thoái và thu hẹp mạnh diện tích rừng

Tính đến năm 1999, diện tích rừng ngập mặn của tỉnh Kiên Giang là 3.936ha trong đó rừng trồng là 2.874ha Tuy nhiên, dưới áp lực gia tăng dân số, chuyển đổi

cơ cấu sản xuất (phát triển nghề nuôi trồng thủy sản), thi công công trình đê biển, rừng ngập mặn của tỉnh đã bị thu hẹp khoảng 450ha

1.2 Giới thiệu về loài Cóc đỏ

1.2.1 Vị trí phân loại

Cóc đỏ có tên khoa học là Lumnitzera littorea (Jack) Voigt 1845, thuộc Chi Lumnitzera, Họ Combretaceae (Họ Bàng), Bộ Myrtales (bộ Sim) , lớp Manoliopsida

1.2.2 Đặc điểm hình thái

Cây gỗ, cao 10-20m, đường kính 40-50cm, vỏ màu nâu sẫm, có vết nứt, mặt trong vỏ màu nâu đỏ, phần giác màu vàng, lõi màu nâu thẫm, cành nhánh hình khúc khuỷu, khi non màu đỏ nhạt, có nhiều mắt do những vết sẹo của lá rụng để lại

Lá mọc cách tập trung ở đầu cành, phiến lá hình trứng ngược, mặt trên lá bóng dài 2-8cm, rộng 1-2,5cm, đỉnh tròn có khía tai bèo, gốc hình nêm, ít gân, cuống dài 0,5-1cm, lá tích nhiều muối (hình 1.1)

Hình 1.1 Cây Cóc đỏ ở vịnh Cam Ranh (Khánh Hòa)

Cụm hoa hình chùm ở đầu cành, dài 3cm Hoa có cuống ngắn, đài 2mm Đài hình ống tạo thành đĩa chứa mật Tràng 5 thùy, hình bầu dục thuôn, dài 5-6mm, đứng, màu đỏ (hình 1.2) Một cặp bao hoa dạng vảy đính vào ống đài Nhị 5-10mm dài gấp đôi cánh hoa Nam, nhụy hơi nhô ra khi hoa nở, vòi nhụy và đài bền Bầu lô, 5 lá noãn hợp, noãn nhở 3-5mm, đính noãn treo Hoa thụ phấn nhờ chim, đặc

1,5-biệt là chim hút mật và những loài ăn mật Ong mật và ong vò vẽ cũng tham gia vào

sự thụ phấn của hoa Những bông hoa thơm và cho rất nhiều mật

Quả hạch, 1 hạt, hình trứng dài 3-4cm, với nhiều sợi cương mô của vỏ quả nằm rải rác, vỏ quả trong cứng (hình 1.3) Quả non màu nâu đỏ, quả chín rụng, mùa

ra hoa là tháng 6-8, mùa quả chín là tháng 10-12

1.2.3 Phân bố sinh thái của loài Cóc đỏ

Cây mọc ở rừng ngập mặn cửa sông, ven biển nơi ngập triều cao hoặc ít ngập

nước mặn, đất sét hơi chặt, thường mọc lẫn các loại giá (Excoexaria Agallocha), dà (Ceriops spp), có khi mọc thành quần xã ưu thế (Trung Bộ hoặc Nam Bộ) hoặc gần

như thuần loại với mật độ dày

Loài Cóc đỏ ( Lumnitzera littorea) là cây ngập mặn không có hiện tượng thai

sinh phân bố ở Châu Á và Châu Úc thuộc vùng nhiệt đới Loài này phân bố từ bờ biển phía đông Châu Phi đến phía nam Châu Á, Châu Úc, cụ thể là Việt Nam, Trung Quốc, Xrilanca, Mianma, Thái Lan, Malaixia, Sinhgapo, Indonesia, Philippin…

Hiện nay, Cóc đỏ chính thức được phát hiện ở Cần Giờ-Tp.HCM, Phú Quốc,

Rạch Giá-Kiên Giang, Côn Đảo, Khánh Hòa nhưng số lượng không nhiều

1.2.4 Giá trị của loài Cóc đỏ

Hoa đỏ, đẹp có giá trị trong nghệ thuật, trang trí, gỗ tốt, có thể nằm trong bùn và nước ngập mặn lâu năm mà không bị mục nên được sử dụng làm cột, cừ hay dân địa

phương dùng làm công cụ lao động… Ngoài ra, nếu dùng để làm than sẽ cho nhiệt cao

và chứa ít NaCl hơn than Đước cũng như Cóc trắng nên không làm hư máy móc

1.2.5 Tình hình nghiên cứu bảo tồn loài Cóc đỏ

Cóc đỏ là loài cây quý hiếm đã được đưa vào sách đỏ cần được bảo tồn ở Việt Nam và nhiều quốc gia trên thế giới Vì những tác động của yếu tố tự nhiên và con người mà những quần thể của loài này bị thay đổi, bị chia cắt và hủy diệt ngày càng cao Trong những năm gần đây, song song với việc bảo tồn và phục hồi hệ sinh thái rừng ngập mặn ở nhiều nước, việc phục hồi và bảo tồn một số loài cây ngập mặn có

nguy cơ tiệt chủng như Cui biển (Heritiera littoralit), Gõ biển (Intsia bijuga), Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) … cũng được chú trọng ( Phan Van Quy and Vien Ngoc Nam, 2006) Ở Trung Quốc, loài Lumnitzera littorea đã được trồng lại với một vùng nhỏ ở

đảo Hải Nam Một số nước như Srilanka loài Cóc đỏ cũng được ươm trồng cho mục đích phục hồi và bảo tồn (Jayatissa et al.,2010) Còn đảo Pohnpei (liên bang Micronesia) đã thành lập các khu vực bảo tồn loài Cóc đỏ cùng với các loài cây ngập mặn quý hiếm khác (Nora, 1991) Các quần thể Cóc đỏ tự nhiên ở Nam Trung Quốc, bán đảo Mã Lai và bắc Australia đã được nghiên cứu về tính đa dạng và cấu trúc di truyền phục vụ cho việc bảo tồn chúng (Guohua Su et al., 2007)

Ở Việt Nam, quần thể Cóc đỏ ở Cần Giờ chỉ gồm 30 cây phân bố trên diện tích khoảng 1.000 m2 đang được quan tâm nghiên cứu bảo tồn Ban quản lý khu sinh quyển Cần Giờ bước đầu đã thử nghiệm gieo ươm và trồng lại cây Cóc đỏ nhằm phục hồi quần thể loài cây quý hiếm nơi đây (Phan Văn Quy and Vien Ngoc Nam, 2006) Trong một nghiên cứu khác về một số nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến khả năng tái sinh tự nhiên của cây Cóc đỏ ở Cần Giờ đã cho thấy yếu tố mùa, chất hữu cơ, pH đất

có ảnh hưởng đến khả năng tái sinh của cây Cóc đỏ Khả năng tái sinh của cây Cóc

đỏ cao vào mùa mưa và thấp hơn vào mùa khô (Quach Van Toan Em & Vien Ngoc Nam, 2006)

1.3 Sự nảy mầm và một số giải pháp nâng cao khả năng nảy mầm của hạt

1.3.1 Sự nảy mầm

1.3.1.1 Định nghĩa sự nảy mầm của hạt

Có rất nhiều định nghĩa về sự nảy mầm của hạt được đưa ra

Theo các nhà sinh lý: “ sự nảy mầm của hạt được xác định là khi rễ con nhú ra khỏi vỏ hạt”

Theo nhà phân tích hạt: “sự nảy mầm là sự nhú và phát triển các cấu trúc từ phôi hạt, các cấu trúc này yêu cầu sản sinh ra một cây bình thường dưới một điều kiện thích hợp”

Theo ASOA 1981 “sự nảy mầm là hoạt động tiếp tục sinh trưởng của phôi khi

vỏ hạt thoái hóa và cây con nhú lên” Đây là định nghĩa tiếp tục sinh trưởng của hạt

đã ngủ nghỉ sau khi hình thành và phát triển Trong quá trình ngủ nghỉ của hạt không hoạt động trao đổi chất và năng lượng hoặc hoạt động này diễn ra rất thấp

1.3.1.2 Điều kiện nảy mầm của hạt và sự phát triển của cây con

Nhân giống bằng hạt là phương pháp chính của quá trình sinh sản trong tự nhiên và là phương pháp được áp dụng trên diện rộng trong nông nghiệp do tính hiệu quả cao của nó Hạt là một noãn đã chín, khi rụng khỏi cây mẹ nó chứa phôi và chất

dự trữ được bao bọc bởi vỏ hạt Sự nảy mầm của hạt có thể được định nghĩa như một loạt sự kiện xảy ra khi những hạt khô không hoạt động hút nước, kết quả là gia tăng hoạt động trao đổi chất và khởi tạo một cây con từ phôi Để khởi đầu sự nảy mầm, những tiêu chuẩn sau phải có:

- Trước nhất hạt phải sống được (phôi còn sống và có khả năng nảy mầm)

- Những điều kiện môi trường thích hợp như nước đầy đủ, nhiệt độ thích hợp, oxygen, và trong một vài trường hợp ánh sáng được cung cấp

- Miên trạng chính phải được khắc phục

Trong nhiều trường hợp, dấu hiệu còn sống đầu tiên của hạt nảy mầm là sự nhú ra của rễ mầm từ vỏ hạt Có những trường hợp đặc biệt, chồi là tín hiệu của sự sống đầu tiên Theo sau sự nhú ra của rễ mầm con mọc như một sinh vật dưới mặt đất vẫn chưa dựa vào quang hợp cho sự sinh trưởng Khi cây nhú lên từ đất, quang hợp

và dinh dưỡng bắt đầu

Bốn giai đoạn liên quan đến sự nảy mầm của hạt và sự phát triển của cây con là:

- Sự hút nước

- Sự tạo thành hoặc hoạt hóa enzyme

- Sự biến dưỡng của những chất dự trữ, sự vận chuyển tiếp theo và sự tổng hợp của những chất mới

- Sự nhú ra của rễ mầm và sự sinh trưởng của cây con

Có những chất ức chế và kích thích sinh trưởng nội sinh ảnh hưởng trực tiếp đến sự nảy mầm của hạt Mối quan hệ của những chất sinh trưởng thực vật đơn lẻ và kết hợp là dựa trên những quan hệ nồng độ nội sinh của chúng với những giai đoạn phát triển đặc biệt, những ảnh hưởng của việc áp dụng ngoại sinh và mối quan hệ của những chất sinh trưởng thực vật với những hoạt động biến dưỡng Những chất sinh trưởng thực vật cũng có liên quan đến quá trình trước khi nảy mầm như sự huy động chất dự trữ, phát triển rễ, phát triển trục hạ diệp, kích thước tử diệp, trọng lượng của

nó và sinh diệp lục tố trong tử diệp

1.3.2 Một số giải pháp nâng cao khả năng nảy mầm

1.3.2.1 Sử dụng chất kích thích nảy mầm GA 3

Gibberellin là nhóm phytohormone thứ hai được phát hiện sau Auxin Gibberellin có công thức hóa học là C19H22O6

Hiện nay đã được xác định có 136 GA, chúng có cấu trúc hóa học khác nhau song

đều có bộ khung gibberellane Do các nhà khoa học nhật bản tìm ra GA được đặt tên theo thứ tự phát hiện: GA1, GA2…GAn, trong đó có GA3 là loại được phân tích có cấu trúc đầu tiên, đây cũng là loại

GA có hoạt tính mạnh và được ứng dụng rộng rãi Các GA bản chất là các acid diterpene được tổng hợp bằng con đường terpenoid trong lạp bào, sau đó được biến đổi hóa học trong lưới nội chất cho tới khi hoàn thiện cấu trúc để trở thành dạng hoạt động

GA được tổng hợp trong phôi đang sinh trưởng, lá non, rễ non, quả non và chủ yếu trong lục lạp Nó giúp vận chuyển không phân cực trong xylem và phloem hay giữa các tế bào cạnh tranh GA trong cây cũng tồn tại ở dạng tự do và liên kết như auxin Ngoài ra, chúng có thể liên kết với đường (thường là glucose) trở thành dạng không hoạt động GA khá bền vững trong cây, ít bị phân hủy

 Vai trò của Gibberellin

Hiệu quả sinh lý rõ rệt nhất của GA là kích thích mạnh mẽ sự sinh trưởng kéo dài của thân, sự vươn dài của lóng Hiệu quả này có được là do GA kích thích mạnh lên pha giãn của tế bào theo chiều dọc Vì vậy khi xử lý GA cho cây đã làm tăng nhanh sự sinh trưởng dinh dưỡng nên làm tăng sinh khối của cây, làm cho thân cây tăng nhanh

Nó không những kích thích sự sinh trưởng mà còn thúc đẩy sự phân chia tế bào GA kích thích sự nảy mầm, nảy chồi của các mầm ngủ, của hạt và củ, do đó nó

có tác dụng phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của chúng Hàm lượng GA tăng lên khi chồi cây, củ hết thời kỳ nghỉ, lúc hạt nảy mầm Lúc này GA kích thích sự tổng hợp của các enzyme amilaza và enzyme thủy phân khác như protease, photphatase…và làm tăng hoạt tính của các enzyme này, vì vậy mà xúc tiến quá trinh phân hủy tinh bột thành đường cũng như phân hủy các polymer, monome khác, tạo điều kiện cho quá trình nảy mầm xảy ra

Trong nhiều trường hợp GA còn kích thích sự ra hoa, tức là kích thích sự sinh trưởng kéo dài và nhanh chóng của cụm hoa

 Cơ chế tác dụng của Gibberellin

Một trong những quá trình có liên quan đến cơ chế tác động của gibberellin được nghiên cứu khá kỹ là hoạt động của enzyme thủy phân trong các hạt họ lúa nảy mầm

Gibberellin gây nên sự giải ức chế gen chịu trách nhiệm tổng hợp các enzyme này mà trong hạt đang ngủ nghỉ chúng hoàn toàn bị trấn áp bằng các protein histon Gibberenllin đóng vai trò như là chất cảm ứng mở gen để hệ thống tổng hợp protein enzyme thủy phân hoạt động

Ngoài vai trò cảm ứng hình thành enzyme thì gibberellin còn có vai trò kích thích sự giải phóng các enzyme thủy phân vào nội nhũ xúc tiến quá trình thủy phân các polyme thành các monomer kích thích sự nảy mầm của loại hạt Gibberellin xúc tiến hoạt động của auxin, hạn chế sự phân giải của auxin do chúng có tác dụng kìm hãm hoạt tính xúc tác của enzyme phân giải auxin, khử tác nhân kìm hãm hoạt động của auxin Cơ chế kích thích giãn của tế bào bởi gibberellin cũng liên quan đến hoạt hóa bơm proton như auxin

Tuy nhiên các tế bào nhạy cảm với auxin và gibberellin khác nhau có những đặc trưng khác nhau Điều đó liên quan đến sự có mặt các nhân tố tiếp nhận hormone khác nhau trong các kiểu tế bào khác nhau

1.3.2.2 Nước ấm

Xử lý hạt giống bằng nước ấm ở 540C là phương pháp truyền thống trong nông nghiệp Sau khi được xử lý, miên trạng của hạt giống bị phá vỡ Hơn nữa, nước ấm còn diệt một phần mầm bệnh hại bám trên hạt, hạt hút nước nhanh tạo điều kiện thuận lợi cho hạt nảy mầm (Mai Thành Phụng và cs, 2007)

1.4 Một số đặc điểm thích nghi của thực vật ngập mặn đối với độ mặn cao của môi trường

Đặc điểm nổi bật phân biệt giữa cây ngập mặn với cây đất liền là khả năng mọc trên đất mặn, thiếu không khí do ngập trong nước triều Cây ngập mặn sống phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới có khí hậu nóng, cường độ ánh sáng mạnh, nên các hoạt động sinh lý của cây mang nhiều đặc điểm thích nghi với môi trường mặn như: giữ cân bằng muối, giữ chênh lệch áp suất thấm lọc để tăng cường khả năng hút nước…

1.4.1 Cân bằng muối ở thực vật ngập mặn

1.4.1.1 Tích lũy muối trong cây

Các loài cây ngập mặn chứa đựng một lượng muối cao trong các mô Khi độ mặn môi trường tăng cao, thành phần ion trong mô chủ yếu là Na+ và Cl-, ngoài ra còn có các ion khác như K+, Mg2+, Ca2+,… Với nhiều loài cây có khả năng hút và tiết muối, nồng độ muối trong cây tăng tỷ lệ với tăng độ mặn của môi trường ngoài

Nồng độ muối cao trong cây ngập mặn được cho là để giữ áp suất thấm lọc của tế bào có giá trị thấp hơn thế năng nước của đất (Clough, 1984) Nhờ đó mà trong môi trường độ mặn cao cây ngập mặn vẫn có thể lấy được nước từ môi trường ngoài

Nồng độ muối cao, đặc biệt là NaCl trong tế bào chất làm ức chế hoạt động của men (Flower và cs, 1977), và cũng do NaCl gây độc cho cây, nên bên cạnh khả năng hút và tích lũy muối, cây ngập mặn còn có các cơ chế điều tiết muối khác như

điều tiết cân bằng muối bằng sự cản muối ở rễ (Field, 1984), tiết muối qua tuyến tiết trên lá và cành non, và thải muối ra ngoài cơ thể qua các lá rụng

1.4.1.2 Tiết muối ra ngoài

Các cây có tuyến tiết muối trên lá thuộc nhóm cây điều tiết muối bằng cách hút muối vào qua rễ để tăng khả năng hút nước Các loài cây tiết muối có nồng độ muối trong lá đạt tới bằng nồng độ của nước biển Khi nồng độ muối trong không bào quá cao, muối được đưa dần qua tế bào thu góp của tuyến tiết muối và tiết ra ngoài Độ mặn trong môi trường càng cao, thì nồng độ muối trong mô lá càng đậm đặc, tuyến tiết muối hoạt động càng mạnh để tiết muối ra ngoài

Các loài cây không có tuyến tiết muối thì tập trung muối thừa ở lá già Khi lá rụng sẽ chuyển muối ra khỏi cây

1.4.2 Cân bằng nước

Muốn giữ cân bằng nước dương, áp suất thẩm thấu của dịch tế bào phải có giá trị thấp hơn của môi trường Trong đó áp suất thẩm thấu của chất nguyên sinh là thành phần chính của thế năng nước trong mô tế bào

Các nghiên cứu trên cây mắm (Tuan et al, 1994) cho thấy thế năng và áp suất thẩm thấu của rễ, thân, lá cây luôn luôn thấp hơn của môi trường Môi trường càng mặn sự cách biệt giá trị áp suất thẩm thấu của tế bào cây và của môi trường càng lớn Điều đó có nghĩa là sức hút nước của cây càng cao

Một điểm nữa có liên quan tới cân bằng nước của cây ngập mặn là khả năng hạn chế thoát hơi nước và chịu được nhiệt độ cao của môi trường Lá cây có nhiều cấu tạo chống mất nước như lớp cutin dày, có sáp bao phủ, lỗ khí nằm sâu trong biểu bì và thường đóng vào ban ngày, cách sắp xếp lá trên cành thay đổi tùy theo vị trí để tránh ánh sáng trực xạ

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

 Hạt của cây Cóc đỏ (Lumnitzera littorea (Jack) Voigt 1845) được thu hái ở

vịnh Cam Ranh, tỉnh Khánh Hòa (hình 2.1.)

 Cây Cóc đỏ con được ươm trồng 6 tháng ở Viện hải Dương học (hình 2.2.)

Hình 2.1 Trái Cóc đỏ chín

Hình 2.2 Cây Cóc đỏ con được trồng ở Viện hải Dương học