Nghiên cứu kích thích ra hoa, tạo tán và bảo quản hạt phấn thông nhựa (pinus merkusii jungh et devriese) ở vườn giống

Xuất phát từ những lý do trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu kích thích ra hoa, tạo tán và bảo quản hạt phấn Thông nhựa Pinus nội dung nghiên cứu của Dự án SIDA-SAREC về

- -

NguyÔn TuÊn H-ng

Nghiªn cøu kÝch thÝch ra hoa, t¹o t¸n vµ

b¶o qu¶n h¹t phÊn Th«ng nhùa (Pinus

merkusii Jungh et Devriese) ë v-ên gièng

Chuyªn ngµnh: L©m häc M· sè: 60.62.60

luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc l©m nghiÖp

Ng-êi h-íng dÉn khoa häc

TS Hµ Huy ThÞnh

hµ t©y, n¨m 2007

Mở đầu

Giống có vai trò rất quan trọng trong trồng rừng sản xuất, sử dụng giống

đ-ợc cải thiện kết hợp với các biện pháp lâm sinh thích hợp sẽ góp phần làm tăng sản l-ợng cũng nh- chất l-ợng rừng trồng một cách đáng kể Công tác cải thiện giống cây rừng đã từng b-ớc đạt những b-ớc tiến rõ rệt trong những năm qua và đã góp phần nâng cao năng suất, chất l-ợng và các sản phẩm mong muốn khác của rừng trồng Chính vì vậy, trong quan điểm và định h-ớng phát triển giống cây lâm nghiệp, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã khẳng định “giống phải đ-ợc coi là biện pháp quan trọng nhất làm tăng năng suất và hiệu quả của rừng trồng, phát triển giống cây lâm nghiệp phải phù hợp với chiến l-ợc phát triển lâm nghiệp quốc gia 2006 - 2020”

Để có thể đ-a nhanh các giống đ-ợc cải thiện vào sản xuất, các nghiên cứu về nhân giống cũng cần phải đ-ợc quan tâm đúng mức Bên cạnh việc sử dụng công nghệ mô - hom để nhân nhanh hàng loạt các giống mới là các dòng vô tính hoặc các cây đầu dòng, việc nhân giống từ hạt vẫn là ph-ơng thức truyền thống và chủ yếu ở n-ớc ta hiện nay, đặc biệt là đối với các loài Thông

và một số loài cây bản địa và cây lâm sản ngoài gỗ

Trong sản xuất lâm nghiệp, rừng giống và v-ờn giống có vai trò hết sức quan trọng Ngoài chức năng là cung cấp hạt giống đ-ợc cải thiện cho trồng rừng, các rừng giống và v-ờn giống, đặc biệt là các v-ờn giống từ hạt cũng là tập đoàn giống cây công tác cho các b-ớc cải thiện giống tiếp theo Kết quả nghiên cứu của Shelbourne (1991)[56] về tăng thu di truyền từ các v-ờn giống cây của một số loài Bạch đàn có thể đạt mức từ 15% đến 20%

Barnes (1987)[25] cũng cho rằng xây dựng các v-ờn giống cây hạt cho các loài Bạch đàn là biện pháp đơn giản và hữu hiệu nhằm nâng cao năng suất rừng trồng với giá thành hạ và đạt đ-ợc tăng thu di truyền thỏa đáng Việc xây dựng các v-ờn giống cây hạt nhằm cung cấp hạt giống trong các ch-ơng trình

cải thiện giống đã thu đ-ợc những thành công rất đáng kể nh- ch-ơng trình

cải thiện giống bạch đàn E grandis tại Nam Florida (Hoa Kỳ) và Nam Phi

(Meskimen, 1983)[49] Trong ch-ơng trình trồng mới 5 triệu ha rừng ở n-ớc

ta hiện nay, có đến 3 triệu ha là rừng trồng sản xuất bao gồm 1 triệu ha cây công nghiệp dài ngày và 2 triệu ha là cây lâm nghiệp, nên nhu cầu về giống,

đặc biệt là giống có năng suất và chất l-ợng cao là rất lớn

Song do cây rừng có đời sống dài ngày, lâu ra hoa kết quả Mặt khác, khả năng ra hoa của các loài và thậm chí ngay trong cùng một loài, một xuất xứ cũng rất khác nhau và là một đặc điểm có tính chu kỳ Vì vậy, nghiên cứu nhằm kích thích cho cây rừng ra hoa kết hạt sớm và đồng đều, nhằm nâng cao sản l-ợng giống trên một đơn vị diện tích là hết sức cần thiết

Xuất phát từ những lý do trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên

cứu kích thích ra hoa, tạo tán và bảo quản hạt phấn Thông nhựa (Pinus

nội dung nghiên cứu của Dự án SIDA-SAREC về cải thiện giống cây rừng do Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng và Viện lâm nghiệp Skog Fork phối hợp

và tiến hành đối với các loài Thông nhựa (Pinus merkusii), Thông caribê (Pinus caribaea), Thông ba lá (Pinus kesyia) và Thông đuôi ngựa (Pinus massoniana) ở Việt Nam, giai đoạn từ năm 1999 đến năm 2007 Với t- cách

là một cộng tác viên, tác giả của luận án là ng-ời trực tiếp triển khai các nội

dung nghiên cứu đối với đối t-ợng là các dòng cây Thông nhựa (Pinus merkusii Jungh et De Vriese) ghép trong v-ờn giống vô tính tại Cẩm Quỳ, Ba

Vì, Hà Tây

Ch-ơng 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.1 Quan điểm chung về vấn đề nghiên cứu

và đặc điểm chung của cây rừng là vừa sinh tr-ởng vừa phát triển

Theo Visser (1976)[65] ra hoa là một quá trình hết sức phức tạp, mặc dù

có một vài gen chính điều khiển quá trình này, song về cơ bản ra hoa ở cây rừng là một tính trạng đa gen và có khả năng di truyền Do vậy, ta có thể chọn lọc theo tính trạng này Tuy nhiên, cho đến nay có rất ít công trình nghiên cứu

về các gen điều khiển quá trình ra hoa

Một số công trình nghiên cứu về khả năng di truyền và khả năng ra hoa

đối với một số loài Thông cho thấy hệ số di truyền theo nghĩa rộng của tính

trạng ra hoa sớm ở loài Thông Pinus taeda chỉ ở mức H2=0,13, trong khi hệ số

di truyền về khả năng ra hoa bình th-ờng của loài Thông này là H2=0,64 (Schmidtling, 1981)[55] Đánh giá khả năng di truyền về ra hoa thông qua sản

l-ợng nón tại các v-ờn giống Thông Pinus taeda ở các cấp tuổi khác nhau của

Byram, Lowe (1986)[28] đã thấy hệ số di truyền theo nghĩa nghia rộng về sản l-ợng nón trong các v-ờn giống ở giai đoạn tuổi non chỉ ở mức H2=0,35 và đạt giá trị H2=0,56 ở giai đoạn thành thục Song với các loài Bạch đàn thì ng-ợc lại, khả năng di truyền theo nghĩa hẹp khoản từ h2= 0,31 đến 0,59 (Wiltshire, Reid, 1998)[68]

Sự hình thành hoa ở thực vật thân gỗ gắn liền với các biến đổi về sinh lý

và trao đổi chất đặc tr-ng trong nội bộ đỉnh sinh tr-ởng và theo

Schwemmeller, (1969, trích từ giáo trình trồng rừng) sự hình thành hoa trải qua 3 giai đoạn nh- sau

- Giai đoạn 1: sự phân hóa tế bào sinh d-ỡng thành tế bào sinh sản ở đỉnh sinh tr-ởng

- Giai đoạn 2: các tế bào ở đỉnh sinh tr-ởng tiếp tục phân hóa

- Giai đoạn 3: sự phát triển của tế bào tính đến một hoa hoàn chỉnh

Cũng cần phải nói thêm rằng, khả năng di truyền quá trình ra hoa cũng chịu tác động của rất nhiều nhân tố khác đặc biệt là:

- Dinh d-ỡng khoáng, n-ớc, ánh sáng và nhiệt độ v.v Trong đó ánh sáng

có tác dụng là cho các tế bào sinh d-ỡng phân hóa thành tế bào sinh sản và sự phân hóa giới tính đến phát triển sinh sản và chuyển tính biệt từ cái sang đực

và ng-ợc lại Schwemmeller, (1969, trích từ giáo trình trồng rừng)

- Các chất điều chỉnh sinh tr-ởng và phát triển của thực vật nh- (auxin, gibberelline, cytokinin v.v.)

- Tác động về vật lý nh- cắt cành tỉa ngọn, ken cây, bóc vỏ và xén rễ hay chiết và ghép cây đều có ảnh h-ởng tới quá trình ra hoa

Sự hình thành hoa ở thực vật cây thân gỗ không chỉ là quá trình điều khiển một phía của hoóc môn mà còn cùng với sự hình thành của một sự phù hợp mới của điều khiển trao đổi chất Vào thời điểm hình thành hoa có thể làm rối loạn hoặc làm mất cân bằng trao đổi chất trong thời gian gắn cách sử dụng các chất điều tiết sinh tr-ởng với nồn độ phù hợp sẽ thu đ-ợc kết quả nh- mong muốn (Ngô Quang Đê, Nguyễn Xuân Quát và Nguyễn Hữu Vĩnh, 2001)[5]

1.1.2 ảnh h-ởng của các chất hoóc môn đến sự ra hoa

Có rất nhiều biện pháp để xúc tiến cây thân gỗ ra hoa kết quả Bên cạnh những biện pháp thông th-ờng nh- ghép cây, cắt cành tạo tán, bón phân, tăng c-ờng chăm sóc quản lý, v.v, ng-ời ta còn dùng hoá chất để kích thích cây ra hoa kết quả Thực tế đã cho thấy hàng chục năm lại gần đây nhiều n-ớc trên

thế giới đã nghiên cứu và đ-a vào sử dụng chất điều hòa sinh tr-ởng thực vật

để tác động vào quá trình hình thành hoa và đạt đ-ợc một số kết quả trong việc nâng cao sản l-ợng hạt giống làm cây đạt độ tr-ởng thành sớm hơn và khắc phục hiện t-ợng năm đ-ợc mùa, năm mất mùa

Sử dụng hoá chất với nồng độ nào sẽ có tác dụng tốt cho sự hình thành hoa là một yếu tố có tầm quan trọng đặc biệt Ng-ời ta thấy rằng những hoạt tính enzim xác định di truyền khác nhau giữa dòng dễ ra hoa và dòng khó ra hoa cũng nh- ảnh h-ởng khác nhau của enzim phenyl-ananyl amononium lyasa là cơ sở để xác định phạm vi nồng độ các chất điều tiết sinh tr-ởng cho việc hình thành hoa (Chalupka, 1984)[30] Khi đã xác định đ-ợc nồng độ rồi thì việc tìm ra đ-ợc thời gian kích thích phù hợp nhất là một việc làm hết sức cần thiết, không phải lúc nào cũng có thể áp dụng bơm chất kích thích vào cây

mẹ, mà thời vụ thích hợp nhất phụ thuộc tuỳ theo từng loài cây cụ thể và môi

tr-ờng sống xung quanh Với loài Thông Pinus sylvestris khi bơm chất kích

thích GA4/7 vào thời gian cây mẹ đang phát triển cành ngọn non thì sẽ làm cho nón đực tăng, trong khi cũng bơm chất kích thích GA4/7 vào thời gian muộn hơn lại làm tăng số l-ợng của nón cái (Chalupka, 1984)[30]

Nhóm các loại chất điều hòa sinh tr-ởng th-ờng đ-ợc dùng để kích thích

ra hoa bao gồm các loại Auxin, Xytokinin và Gibberelline:

- Nhóm auxin bao gồm IAA (Axit β-indol axetic), NAA (Axit α-naphtyl axetic), 2,4D (2,4 dichlorophenoxy axetic axit).v.v., đây là loại Phytohormon

có mặt ở tất cả các thực vật bậc cao Auxin giữ vai trò quan trọng cho sự phát triển của hoa cái nhiều hơn là hoa đực và hoa cái hàm l-ợng auxin nhiều hơn Schwemmeller, (1969)(trích từ giáo trình trồng rừng)

- Gibberelline tồn tại tự nhiên trong thực vật và đ-ợc phát hiện vào năm

1972 gibberelline từ dịch lọc của nấm Gibberella fujikuroi và đã xác định

đ-ợc công thức hóa học của chúng là C19H22O6 (Latzte Anderung, 2003)[45] Ngày nay ng-ời ta đã phát hiện đ-ợc 110 loại gibberelline khác nhau và đ-ợc

ký hiệu là GA1, GA2, GA3, GA4 GA110, về mặt cấu tạo hóa học các gibberelline rất giống nhau, nh-ng hoạt tính của chúng rất khác nhau (Latzte Anderung, 2003)[45]

Xử lý gibberelline không những có thể kích thích ra hoa kết quả của cây

mà còn khiến thực vật rút ngắn thời kỳ non trẻ, đạt đ-ợc sự chín sớm hơn Schwemmeller, (1969, trích từ giáo trình trồng rừng) đã dùng auxin và gibberelline kích thích hình thành hoa cái ở cây họ Hoàng đàn Cupressaceae tuổi non Pharis (1987)[53] cũng kích thích hình thành hoa cái ở họ Thông bằng hỗn hợp GA4, GA7, và GA9

Giữa auxin và gibberelline có mối quan hệ khăng khít trong việc hình thành tính biệt của hoa Ng-ời ta đã tìm thấy ở một số loài cây với hàm l-ợng gibberelline cao và hàm l-ợng auxin thấp thì kích thích sự phát triển của hoa

đực và ng-ợc lại Song điều này có sự sai khác rất lớn giữa các loài cây, thậm chí ngay trong một loài (Ngô Quang Đê, Nguyễn Xuân Quát và Nguyễn Hữu Vĩnh, 2001)[5]

Một số hiệu quả sinh lý của Gibberelline:

- Gibberelline có tác dụng kích thích ra hoa và sự phân hoá giới tính

- Làm đột biến lùn của thực vật

- Gibberelline làm giãn của tế bào và sự sinh tr-ởng về chiều cao

- Gibberelline với sự nảy mầm của hạt giống

- Tác dụng gibberelline đến sinh tr-ởng của quả và tạo quả không hạt Gibberelline acid (GA) có tác dụng kích thích ra hoa rõ rệt ảnh h-ởng

đặc tr-ng của GA đến sự ra hoa là kích thích sự sinh tr-ởng và phát triển của trụ nằm d-ới hoa (ngồng hoa), do đó William đã xem GA là một trong hai thành phần của Hormon ra hoa (florigen) trong học thuyết ra hoa của ông Khi

xử lý GA cho cây ngày dài có thể làm cho chúng ra hoa trong điều kiện ngày ngắn vì trong điều kiện ngày dài thì sự tổng hợp của GA rất khó khăn GA cũng có thể thay thế cho xử lý lạnh và làm cho cây 2 năm ra hoa ngay trong

năm đầu Gibberelline có tác dụng trong việc phân hoá cơ quan sinh sản đặc biệt là sự phân hoá giới tính đực và cái Ngoài ra, nó có ảnh h-ởng đến các quá trình trao đổi chất, đến hoạt động sinh lý, các biến đổi sinh hoá trong cây (William (1979)[67]

Nhìn chung việc dùng các chất điều tiết sinh tr-ởng thực vật đã mang lại kết quả to lớn trong sản xuất Nó có thể rút ngắn đ-ợc thời kỳ trẻ, làm cho cây rừng ra hoa sớm thậm chí ngay năm đầu tiên của đời sống cá thể Nó có thể làm tăng sản l-ợng hoa quả và nếu xử lý đều thì sẽ làm cho cây rừng năm nào cũng sai quả, tránh đ-ợc hiện t-ợng năm mất mùa của hạt giống

1.2 Nghiên cứu về kích thích ra hoa, cắt tạo tán và bảo quản hạt phấn cho một số loài thông trên thế giới

gibberelline không phân cực GA4 và GA7, GA5 và GA9, kết quả cho thấy GA4/7

có tác dụng làm tăng sản l-ợng nón cái hơn là nón đực (Owens và Blake, 1985)[52]

Bồ Đào Nha nghiên cứu về chất Gibberelline GA4/7 cho loài Thông Pinus sylvestris, khi bơm 5 lần chất GA4/7 trên mỗi cây ghép từ cuối tháng 5 đến cuối tháng 8 kết quả cho thấy đã làm tăng số l-ợng nón cái và giảm nón đực (Chalupka, 1980)[29] Cũng theo Chalupka vào năm 1984[30], ông tiến hành nghiên cứu trên loài Thông này, tiến hành bơm thuốc kích thích 5 lần trên mỗi cây ghép song thời gian khác nhau, thí nghiệm kích thích từ cuối tháng 5 đến cuối tháng 6 thì số l-ợng nón đực tăng còn kích thích từ đầu tháng 7 đến đầu tháng 8 thì l-ợng nón cái lại tăng

Loài Thông Pinus sylvestris cũng đ-ợc nghiên cứu kích thích chất

Gibberelline GA4/7 ở Phần Lan vào thời gian từ cuối tháng 5 cho đến cuối tháng 6, bơm từ 3-6 lần trên mỗi cây ghép kết quả cho thấy cả số l-ợng nón

đực và nón cái đều tăng (Luukkanen & Johnsson, 1980)[48] Khi loài Thông này đ-ợc nghiên cứu kích thích ở Thuỵ Điển nh-ng cách bơm thuốc kích thích chất GA4/7 khác nhau, thí nghiệm 1 thuốc kích thích GA4/7 đ-ợc bơm vào cuối tháng 5, cứ 2 lần trên tuần, thí nghiệm 2 đ-ợc sau tiến hành 6 tuần vào đầu tháng 7 nh-ng chỉ bơm 1 lần trên tuần Kết quả cho thấy thí nghiệm 1 số l-ợng nón đực tăng và ra sớm, còn ở thí nghiệm 2 thì ng-ợc lại số l-ợng nón cái tăng nh-ng lại ra muộn (Eriksson, 1998)[37] Từ các kết quả này cho thấy thời gian bơm thuốc kích thích vào cây khác nhau có ảnh h-ởng đến sự ra hoa kết quả của loài Thông này là khác nhau

Các nghiên cứu kích thích Gibberelline GA4/7 cho loài Thông Pinus radiata ở New Zealand cho thấy kích thích từ ngày 1 tháng 2 đến 30 tháng 3,

khi bơm thuốc vào ngọn cây và thân cây đều làm tăng số l-ợng nón cái (Siregar & Sweet, 1996)[57]

Tại Mỹ nghiên cứu kích thích Gibberelline GA4/7 cho loài Thông Pinus taeda khi bơm 2 lần trên tuần vào ngọn cây từ tháng 6 đến tháng 10 kết quả

cho thấy tác dụng của thuốc kích thích đến nón cái rất tốt, trong khi không có

ảnh h-ởng gì tới nón đực (Greenwood, 1982)[40] Cũng nghiên cứu kích thích trên loài Thông này nh-ng thuốc kích thích đ-ợc bơm vào cành cây, 2 lần trên tuần kích thích từ tháng 5 đến tháng 8 kết quả ng-ợc lại thuốc có tác dụng với nón đực, thuốc kích thích không có sự ảnh h-ởng đến nón cái (Hare, 1984)[41]

Nghiên cứu về chất kích thích Gibberelline GA4/7 ở Canada cho loài

Thông Pinus strobus từ tháng 5 đến tháng 6 cho kết quả số l-ợng nón đực

tăng, nh-ng bơm thuốc kích thích từ tháng 8 đến tháng 9 thì không có sự ảnh

h-ởng của thuốc (Ho & Eng, 1995)[42] Với loài Thông Pinus banksiana khi

bơm thuốc kích thích vào thân cây từ đầu tháng 7 làm tăng số l-ợng nón cái, còn nón đực không tăng Bơm thuốc kích thích vào giữa tháng 8 thì không có tác dụng cho cả nón đực và nón cái Còn bơm thuốc vào cả 2 thời điểm trên kết quả cho thấy số l-ợng nón đực tăng còn nón cái không có ảnh h-ởng của thuốc kích thích (Fogal, 1996)[38]

1.2.2 Về cắt cành tạo tán

Việc nghiên cứu về quản lý tầng tán cây trong v-ờn giống rừng đã đ-ợc thực hiện ở một số n-ớc trên thế giới nh- Thuỵ Điển, Canada, New Zealand

và Nhật Bản.v.v cho các loài cây rừng

Nghiên cứu về cắt cành tạo tán (prunning) cho các loài thông cũng đã

đ-ợc nhiều n-ớc trên thế giới tiến hành Mục tiêu chung của các nghiên cứu này là việc xác định c-ờng độ và thời gian cắt tỉa từ đó mà làm tăng diện tích quang hợp cho cây mẹ, tăng số l-ợng cành ra hoa kết quả dẫn đến sản l-ợng hoa quả nhiều hơn và loại bỏ các cành nhánh bị sâu bệnh hại, đặc biệt là duy trì đ-ợc chiều cao thuận lợi nhất cho các việc thu hái hạt giống cũng nh- các thao tác về các công tác nghiên cứu khác trên tầng tán cây mẹ

Trạm thực nghiệm giống cây rừng của Bang Florida, Mỹ năm 1968, R.J Varnell[54] đã tiến hành nghiên cứu các công thức cắt cành tạo tán cho loài

Thông Pinus elliottii, thí nghiệm đ-ợc tiến hành trên 9 dòng cây mẹ với 1

công thức không cắt tỉa làm đối chứng và 3 công thức cắt tỉa khác với các c-ờng độ cắt tỉa khác nhau tại v-ờn giống các dòng vô tính 10 tuổi Kết quả cho thấy sản l-ợng nón cái bị giảm sau 1 năm cắt và tỉ lệ tự thụ phấn sau khi cắt tỉa tăng Tuy nhiên, các cành nhánh có tiềm năng đã phát triển bù vào những cành đã cắt tỉa cụ thể số l-ợng cành thứ cấp tăng 10%, cành tam cấp tăng 25% so với công thức đối chứng không cắt tỉa

Cho đến năm 1999 và năm 2002 tại tr-ờng Đại học Virginia của Pháp đã

đ-a ra bản h-ớng dẫn về các ph-ơng pháp cắt tỉa cho các loài cây rừng (Susan, 1999[63] & 2002)[64], 2 bản h-ớng dẫn này đã chỉ ra đ-ợc cách cắt cũng nh-

việc xác định thời gian cắt nh- thế nào, các dụng cụ cắt áp dụng cho từng cách cắt cụ thể

1.2.3 Bảo quản hạt phấn thông

Cải thiện giống cây rừng là nhằm không ngừng nâng cao năng suất, chất l-ợng gỗ và các sản phẩm mong muốn khác của cây rừng Bên cạnh việc cải thiện giống cây rừng bằng ph-ơng pháp nh- chọn lọc cây trội, xây dựng v-ờn giống, rừng giống hay công nghệ sinh học v.v, ng-ời ta còn dùng ph-ơng pháp lai giống để tạo ra giống mới có năng suất cao Song muốn lai giống để tạo ra giống mới có năng suất và chất l-ợng cao thì các cây bố và mẹ phải có cùng thời gian ra hoa Tuy nhiên, trên thực tế thời gian ra hoa cũng nh- sản l-ợng hoa của các loài thực vật rất khác nhau, các loài khác nhau th-ờng có thời gian ra hoa không trùng nhau, thậm chí thời gian ra hoa của một loài nh-ng khác điều kiện lập địa, hay cùng một loài cây nh-ng là các dòng cây

mẹ khác nhau thì thời điểm ra hoa cũng nh- sản l-ợng hoa cũng không giống nhau

Việc nghiên cứu bảo quản hạt phấn là hết sức cần thiết và có ý nghĩa không những nó phục vụ cho lai giống trong loài hay khác loài đúng thời điểm với các tổ hợp đã có kế hoạch lai giống từ tr-ớc mà nó còn phục vụ trong công tác thụ phấn bổ sung trong v-ờn giống và rừng giống, ph-ơng pháp này gọi là

‘Thụ phấn bổ sung trên diện rộng’ (Supplemental Mass Pollination), đã có rất nhiều những công trình nghiên cứu về ph-ơng pháp này và nhận đ-ợc kết quả rất tốt (Bridgwater and Trew, 1981)[27] Mặc dù, thụ phấn bổ sung không có

ảnh h-ởng trực tiếp tới vật hậu học, tuy nhiên nó lại có tác dụng là môi tr-ờng thụ phấn cho các gia đình hay dòng cây mẹ đã lựa chọn Tại v-ờn giống các dòng vô tính Thông nhựa Ba Vì - Hà Tây đa số các dòng cây mẹ (54 dòng) có thời gian nở hoa là t-ơng đối trùng nhau, nh-ng lại có một số dòng nở sớm (dòng số 15 và dòng số 2) hay nở muộn (dòng số 8 và dòng số 29), trong khi các dòng này lại có sản l-ợng nhựa cũng nh- sinh tr-ởng ở nhóm đứng đầu

trong v-ờn giống ở tr-ờng hợp này, nếu ta có thể áp dụng ph-ơng pháp thụ phấn bổ sung chắc chắn sẽ thu đ-ợc kết quả cao

Ph-ơng pháp thụ phấn bổ sung ở v-ờn giống và rừng giống làm tăng khả năng hữu thụ, tăng tỷ lệ thụ phấn chéo giữa các dòng hay gia đình cây mẹ và làm giảm thiểu sự tự thụ phấn, khi đã có số l-ợng hạt phấn cất trữ từ những mùa tr-ớc đủ lớn, ta có thể dùng máy phun lên trên tán cây trong khi các dòng cây mẹ đang có nón cái nở rộ Ph-ơng pháp này không bị hạn chế về mùa vụ, làm tăng sản l-ợng quả và hạt trắc, từ đó làm cho đời hậu thế tăng thu di truyền từ cây bố mẹ trong v-ờn giống cao hơn hẳn với thụ phấn nhờ gió Tuy nhiên, để thực hiện các phép lai trong loài hay khác loài cũng nh- ph-ơng pháp thụ phấn bổ sung đạt kết quả tốt thì hạt phấn cần phải có khă năng nảy mầm cao, chất l-ợng hạt phấn tốt Nh- vậy, để có hạt phấn có chất l-ợng cao thì cần phải chú ý từ khâu thu hái hạt phấn, tách hạt phấn và xử lý đến khâu bảo quản hạt phấn

Những nghiên cứu về ph-ơng pháp bảo quản hạt phấn thông, có 3 ph-ơng pháp bảo quản hạt phấn thông là:

- Bảo quản hạt phấn trong tủ hút ẩm

- Bảo quản hạt phấn trong môi tr-ờng chân không

- Bảo quản hạt phấn trong tủ lạnh khô

Lựa chọn ph-ơng pháp bảo quản hạt phấn phụ thuộc vào khoảng thời gian bảo quản yêu cầu dài hay ngắn Với bảo quản trong thời gian dài, hạt phấn đ-ợc bảo quản trong môi tr-ờng chân không hoặc trong tủ lạnh thì đảm bảo đ-ợc khả năng nảy mầm cũng nh- khả năng thụ tinh của hạt phấn trong một năm hoặc dài hơn Hạt phấn đ-ợc bảo quản trong túi hút ẩm thì có thể giữ

đ-ợc khả năng nảy mầm, nh-ng khả năng thụ tinh thì không giữ đ-ợc do đó, kết quả của quá trình thụ tinh tạo ra hạt lép (Bramlett, 1977)[26]

Trong bảo quản hạt phấn thông, theo Duffield (1941)[35] sau khi thu hái hạt phấn, hạt phấn cần đ-ợc tiến hành tách, hút ẩm và đem sử dụng hoặc

để trong tủ lạnh cất trữ bảo quản càng nhanh càng tốt Ph-ơng pháp đơn giản nhất là làm khô nón thông ngay trong túi đã dùng để thu hái Túi này nên

đ-ợc treo trong phòng ấm, nhiệt độ khoảng 32- 38oC và độ ẩm thấp hơn 40%,

để không khí l-u thông có thể dùng một chiếc quạt hoặc một hệ thống thông gió phức tạp hơn Nếu ngày hôm đó nắng và khô ráo, có thể mở túi ra nh-ng không để trực tiếp ánh sáng mặt trời chiếu vào Hạt phấn cần đ-ợc tiến hành làm khô trong 72 giờ Khi nón thông đã đ-ợc làm khô, lắc túi với một lực đủ mạnh để tất cả hạt phấn có thể rụng xuống Sau đó, dùng sàng để sàng lọc hạt phấn Để ngăn không cho các hạt phấn khác loại lẫn vào nhau, tr-ớc khi sử dụng sàng lọc nên rửa sạch với cồn 95% hoặc đặt trong lò vi sóng trong vài phút

Nghiên cứu của Snyder (1957)[58] về nhân tố độ ẩm hạt phấn thông trong quá trìng bảo quản cho thấy hạt phấn có độ ẩm ban đầu là 12% đ-ợc cất trữ trong lọ không đậy nắp đ-ợc bảo quản trong điều kiện nhiệt độ 70 C có thể duy trì khả năng nảy mầm của hạt phấn rất tốt kéo dài tới 32 tháng Trong khi, tăng độ ẩm hạt phấn ban đầu cao hơn 12% thì nó lại giảm khả năng nảy mầm hạt phấn theo thời gian bảo quản một cách rõ rệt, đặc biệt là các lọ chứa l-ợng hạt phấn nhiều lại càng nhanh mất sức nảy mầm hạt phấn

Kết quả nghiên cứu bảo quản hạt phấn thông Thông Pinus loblolly cũng

chỉ ra rằng bảo quản hạt phấn ở điều kiện chân không tốt hơn là bảo quản ở

điều kiện th-ờng, và độ ẩm ban đầu của hạt phấn tr-ớc khi bảo quản là nhân

tố quan trọng nhất quyết định sự thành công của công việc bảo quản hạt phấn

Hạt phấn Thông Pinus loblolly làm khô đến độ ẩm 10% tr-ớc khi đem bảo

quản là thích hợp nhất (Sprague, 1977)[59] Độ ẩm 4%-8% là độ ẩm tối -u

cho hạt phấn Pinus douglas (Jett and Frampton, 1990)[44]

Nhiệt độ bảo quản của hạt phấn các loài cây khác nhau thì khác nhau, dao động trong khoảng từ 2oC (trong tủ lạnh) đến -196oC (trong nitơ lỏng), nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy, thời gian bảo quản càng dài thì độ ẩm bảo

quản càng thấp Khi sử dụng Nitơ lỏng để bảo quản thì hạt phấn cần đ-ợc hút

ẩm đến độ ẩm thấp nhất có thể (Webber, 1990)[66]

Những nghiên cứu về kiểm tra sức sống hạt phấn Thông, đây là một việc làm cần thiết không thể thiếu đ-ợc trong công tác quản lý hạt phấn Moody và Jett,1990 đã chỉ ra sự liên quan mật thiết giữa khả năng nảy mầm trong môi

tr-ờng nhân tạo (invitro) với khả năng hô hấp của hạt phấn trong tự nhiên (invivo) Goddard và Mathews (1981)[39] đã có những nghiên cứu về môi

tr-ờng nhân tạo cho hạt phấn thông nảy mầm Ông đã cho hạt phấn Thông đã

đ-ợc hydrat hoá, nảy mầm trên môi tr-ờng nhân tạo gồm có thạch aga trong

đĩa petri đặt ở nhiệt độ 29oC trong 48 giờ, kiểm tra ít nhất là 200 hạt phấn trong mỗi đĩa d-ới kính hiển vi Hạt phấn có ống phấn dài hơn hoặc bằng bề rộng của hạt phấn đ-ợc coi là hạt phấn nảy mầm Hạt phấn có tỷ lệ nảy mầm

đạt từ 80% trở lên đ-ợc coi là nảy mầm tốt Standley (1967)[62] đã đ-a ra các nhân tố ảnh h-ởng đến nảy mầm hạt phấn bao gồm :

- Các nhân tố sơ cấp: nhiệt độ, pH, O2, độ ẩm, cation Ca2+,K+, anion

- 6,5 Boron trioxide (BO3) cũng là một nhân tố có hiệu quả trong việc tăng khả năng nảy mầm hạt phấn

1.3 Khái quát chung về loài Thông nhựa

1.3.1 Đặc điểm và phân bố

Trên thế giới có 630 loài Thông thuộc 69 chi, trong đó ở Việt Nam có 33 loài là Thông bản địa của 19 chi (Nguyễn Đức Tố L-u & Thomas, 2004)[17] Thông nhựa thuộc chi Pinus, đây là loài cây gỗ lớn (chiều cao có thể đạt 30 -

40 mét, đ-ờng kính 1.1 – 1.2 mét) có giá trị cao Cây xanh quanh năm, có khả năng thích ứng rộng với nhiều điều kiện lập địa, đặc biệt là có khả năng sinh tr-ởng trên đất trọc, nghèo dinh d-ỡng và độ chua lớn

Theo Cooling (1968, 1975)[31], Thông nhựa (Pinus merkusii Jung et de

Vriese) là một trong những loài Thông hai lá và có 2 nhóm xuất xứ có nguồn gốc địa lý khác nhau là nhóm đảo và nhóm đất liền Sự khác nhau đó là trọng l-ợng hạt, tỷ trọng gỗ, hàm l-ợng dầu nhựa, kích cỡ về hình dáng thân cây cũng nh- về vùng phân bố tự nhiên Trên cơ sở tổng hợp các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả và những điều tra thực tế tại nhiều n-ớc ông đã đ-a ra kết luận nhóm xuất xứ đảo chỉ có ở Sumatra và Philippines, còn lại ở các n-ớc

kể cả ở Việt Nam, Thông nhựa thuộc nhóm xuất xứ đất liền

Thông nhựa là một trong những loài cây đặc hữu ở vùng Đông Nam á,

đang đ-ợc nhiều n-ớc ở vùng nhiệt đới quan tâm nghiên cứu phát triển Theo Cooling (1968, 1975)[31], Thông nhựa là một trong những loài thông nhiệt

đới thực sự đ-ợc phân bố tự nhiên v-ợt qua xích đạo xuống Nam bán cầu, vùng phân bố chính là ở Đông Nam từ biên giới Tây Bắc ấn Độ đến Thái Lan, Việt Nam, Lào, Cămpuchia, Trung Quốc, Philippines, Malaisia và Indonesia Mọc ở độ cao từ 10 – 1800 m so với mặt n-ớc biển, đất phát triển trên nhiều loại đá mẹ khác nhau từ nơi có điều kiện khí hậu nhiệt đới phân mùa rõ rệt với gần 6 tháng không m-a tới nơi ẩm th-ờng xuyên với ít hoặc không có mùa khô

Hình 1.1 Phân bố Thông nhựa một số n-ớc trong khu vực (trong vùng

khoanh tròn và mầu đỏ) ( De Laubbenfels, 1988)[34]

ở n-ớc ta, theo Thái Văn Trừng (1972)[23] Thông nhựa phân bố trải rộng ra khoảng 10 vĩ tuyến từ trên 11 đến quá 21 độ vĩ Bắc và th-ờng gặp ở độ cao d-ới 1000 m, càng ra phía Bắc giới hạn độ cao của khu vực tự nhiên lại càng hạ thấp xuống ở Tây Nguyên gặp ở độ cao 800 - 900m và ở xa biển, ra Huế, Bố Trạch, Hoàng Mai, Yên Lập thì phân bố trên đồi núi trọc thấp d-ới 100m tiếp cận đồng bằng thậm chí sát ngay bờ biển Đặc biệt, ra phía Bắc Thông nhựa không chỉ có ở vùng đồi núi thấp d-ới 100m, nó còn mọc ở độ cao 600 – 800m thành những quần thụ thuần loài với những cây mẹ gần 100 tuổi có đ-ờng kính 60-80cm, chiều cao 30-40m có nhiều cây con tái sinh thuộc nhiều thế hệ ở Bản áng, Mộc Châu và Na Pan, Yên Châu thuộc tỉnh Sơn

La (Nguyễn Xuân Quát, Cao Quảng Nghĩa và Nguyễn Thanh Đạm, 1980)[15]

ảnh 1.2 Thông nhựa phát triển trên đất trống đồi núi trọc tại Đông

Triều – Quảng Ninh (Trần Lâm Đồng, 2003)

Với đặc điểm sinh lý, sinh thái là loài cây chịu hạn có thể sống và phát triển trên những lập đại xấu, khô hạn Do vậy, Thông nhựa đ-ợc chọn là loài cây trồng rừng chính và chủ yếu có giá trị kinh tế cao ở Việt Nam, nh- trong các ch-ơng trình trồng rừng 327 tr-ớc đây và ch-ơng trình trồng mới 5 triệu hecta rừng hiện nay

Thông nhựa là một nguần tài nguần tài nguyên thiên nhiên quý, nó có vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguyên liệu gỗ, nhựa cho công nghiệp và góp phần tăng nguồn hàng xuất khẩu, bảo vệ môi trường Sản phẩm chủ yếu của Thông nhựa là nhựa thông, trong nhựa thông có 2 thành phần chủ yếu là Colophan và Terpentin, đây là những mặt hàng có giá trị xuất khẩu cao Khi chế biến nhựa thông sẽ thu đ-ợc khoảng 70% Colophan và 20% tinh dầu thông, 10% còn lại là n-ớc và một số tạp chất khác, (Trung tâm tin học, Bộ

NN và PTNT, 2007)[22] Dầu thông đ-ợc dùng trong công nghiệp hoá chất, d-ợc liệu, mĩ phẩm, trong việc chế tạo các loại sơn, véc ni, long lão tổng hợp, xenlulô và tổng hợp nhiều loại chất thơm quý Colophan đ-ợc sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp giấy, cao su, xà phòng, sơn, diêm và thuộc

da Sau đây là phân bố của loài Thông nhựa tại Việt Nam

Hình 1.3: Phân bố Thông nhựa (P merkusii) ở Việt Nam trên các vùng ký

hiệu mầu xanh (Cục Lâm nghiệp - Bộ NN và PTNT, 2007)[3]

Thông nhựa đã đ-ợc thiết lập nhiều v-ờn giống và rừng giống ở các vùng trồng rừng Thông nhựa ở Việt Nam từ các tỉnh phía Bắc đến miền Trung và Tây Nguyên

Hình 1.4 V-ờn giống các dòng vô tính Thông nhựa ghép Ba Vì (Hà Tây)

1.3.2 Đặc điểm về vật hậu của Thông nhựa

Nh- chúng ta đã biết thực vật thân thảo nh- cây lúa hay ngô sau khi gieo trồng chỉ mấy tháng sau là ra hoa kết quả và khi ra hoa và kết quả là chúng ngừng sinh tr-ởng về chiều cao và đ-ờng kính, khi quả chín cũng là lúc kết thúc hoạt động sinh mệnh cá thể Thực vật thân gỗ phần lớn các loài cây sau khi gây trồng cần phải có một thời gian dài mới bắt đầu ra hoa kết quả, mà quá trình từ khi hình thành hoa đến khi kết quả phải mất một năm Trong khi

các loài thông thuộc chi Pinus, ngành hạt trần, cây lá kim, thời gian từ khi ra

hoa kết quả cho đến khi quả chín chúng phải mất gần 2 năm (Thông nhựa, Thông đuôi ngựa, Thông ba lá, Thông caribê ), thậm chí có loài kéo dài trên

3 năm nh- loài Pinus sylvestris (Curt Almqvist, 2001)[32]

Nón đực của Thông nhựa là sự kéo dài của chồi nụ và các vảy màu vàng

đ-ợc hình thành trên trục chính của nó là các lá tiểu bào tử (microsporophyll) D-ới mỗi lá tiểu bào tử là hai túi tiểu bào tử (microsporangium), tức là hai túi

phấn Tế bào mẹ của tiểu bào tử đ-ợc hình thành vào mùa thu năm tr-ớc đến mùa xuân năm sau thì phân chia giảm nhiễm tạo thành 4 tiểu bào tử (4 hạt phấn) đơn bội Hạt phấn có 2 màng là màng ngoài và màng trong Màng ngoài

có 2 túi khí, lúc đầu chứa đầy chất nhầy về sau chứa đầy không khí giúp cho hạt phấn có thể bay xa hàng kilomét Tiểu bào tử tự phân chia tạo thành giao

tử đực gồm một tế bào sinh d-ỡng, 1-2 tế bào nguyên tản (tế bào sinh d-ỡng của nguyên tản mau chóng tiêu biến) và một tế bào hùng khí, tức tế bào sinh dục đực (Lê Đình Khả, 2006)[14]

Hình 1.5 Nón đực, nón cái và quả Thông nhựa

Nón cái có màu đỏ nằm ở đầu các cành non Nón cái bao gồm các vảy lớn là các đại bào tử (megasporangium) gọi là hai túi noãn Trên túi noãn là hai noãn tâm, tức tế bào mẹ của đại bào tử Tế bào mẹ của đại bào từ tiến hành phân chia giảm nhiễm để hình thành 4 đại bào tử, trong đó 3 cái bị tiêu biến còn một cái trở thành giao tử cái, tức tế bào trứng (Lê Đình Khả, 2006)[14] Thời gian ra nón cái và nón đực của Thông nhựa ở Việt Nam bắt đầu từ

đầu tháng 1 (mùa xuân) cho đến giữa tháng 2 thì chúng nở rộ, quá trình thụ phấn diễn ra khi hạt phấn từ các nón đực nở bung ra phát tán nhờ gió, lúc này

nón cái tiếp nhận hạt phấn Qúa trình phân bào giảm nhiễm ở nón cái xảy ra sau thụ phấn Sự thụ tinh xẩy ra vào mùa xuân tiếp theo, một năm sau khi thụ phấn Hạt phát triển, chín vào mùa thu (Lê Đình Khả, 2006)[14]

1.3.3 Các nghiên cứu về Thông nhựa ở Việt Nam

1.3.3.1 Một số nghiên cứu đã tiến hành

Các khảo nghiệm xuất xứ nhằm chọn giống Thông nhựa đ-ợc tiến hành ở Việt Nam trong những năm 1970 – 1985 ở một số tỉnh phía Bắc Các nghiên cứu đều cho thấy ở giai đoạn v-ờn -ơm có thể chia Thông nhựa thành nhóm

có sinh tr-ởng t-ơng đối nhanh và nhóm sinh tr-ởng chậm (Lê Đình Khả, Phạm Văn Tuấn, 1978[8]; Nguyễn Xuân Quát, 1985)[16] Khảo nghiệm xuất

xứ Thông nhựa đ-ợc lấy từ một số n-ớc đ-ợc tiến hành tại vùng Trung tâm miền Bắc, kết quả cho thấy xuất xứ Philippin là có sinh tr-ởng nhanh nhất (Stahl, 1988)[60] Các khảo nghiệm xuất xứ tại Quảng Bình và Lâm Đồng cho thấy trong giai đoạn đầu có sự sai khác về sinh tr-ởng của các xuất xứ, sau 7 năm tuổi đã không thấy sự khác biệt đáng kể giữa các xuất xứ trong n-ớc (Nguyễn D-ơng Tài, 1980[18]; Phí Quang Điện, 1989[4]) Thông nhựa sinh tr-ởng chậm hơn so các loài thông thuộc chi Pinus đ-ợc trồng rừng ở n-ớc ta, tuy nhiên nó lại có sản l-ợng nhựa cao nhất 5 - 6 kg/cây/năm (Trần Gia Biểu, 1981[1], L-ơng Văn Tiến, 1983[21]), trong khi l-ợng nhựa của Thông ba lá khoảng 3 kg/cây/năm, của Thông đuôi ngựa 2-3 kg/cây/năm (Hà Chu Chử, 1996)[2] Nh- vậy chọn giống Thông nhựa theo l-ợng nhựa là cần thiết và phù hợp với loài cây này

Chọn giống Thông nhựa theo chỉ tiêu l-ợng nhựa cao đã đ-ợc Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng tiến hành từ năm 1987 Đã có 121 cây trội có l-ợng nhựa cao gấp 3-4 lần l-ợng nhựa bình quân của lâm phần đ-ợc chọn tại Yên lập và Hoành Bồ - Quảng Ninh, Đại Lải - Vĩnh Phúc, Hà Trung - Thanh Hoá, Nam Đàn và Đại Huệ - Nghệ An, Hồng Lĩnh và Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh, từ các cây trội này Trung tâm đã lấy hom ghép vào các gốc ghép 2-3 tuổi sau đó xây

dựng v-ờn giống vô tính Thông nhựa ghép tại Xuân Khanh và Cẩm Quỳ - Ba Vì - Hà Tây (Lê Đình Khả, Hà Huy Thịnh, 1995)[10] Thí nghiệm về theo sinh tr-ởng và theo l-ợng nhựa cũng đ-ợc xây dựng trong thời gian này, để xác định giá trị của việc áp dụng chọn giống theo l-ợng nhựa vào tỉa th-a Thông nhựa Kết quả cho tới nay có thể thấy rõ về chọn lọc cây có l-ợng nhựa cao theo tính trạng trực tiếp là l-ợng nhựa trên cây Những vấn đề đó là tính

ổn định về l-ợng nhựa theo thời gian, áp dụng chọn giống vào tỉa th-a rừng trồng Thông nhựa, khả năng di truyền về l-ợng nhựa qua thụ phấn tự do và khả năng cho l-ợng nhựa thực tế của các cây ghép trong v-ờn giống Thông nhựa (Hà Huy Thịnh, 1999)[19]

Việc nghiên cứu lai giống thông khác loài đã đ-ợc tiến hành giữa loài Thông caribê biến chủng Hondurensis với Thông đuôi ngựa và Thông caribê với Thông nhựa và lai giống trong loài Thông nhựa vào các năm 1999 và 2000 tại v-ờn giống các dòng Thông nhựa ghép Cẩm Quỳ, Ba Vì, Hà Tây đã thu

đ-ợc 4 tổ hợp lai Pinus merkusii x Pinus caribaea, 8 tổ hợp lai Pinus merkusii

x Pinus massoniana và 6 tổ hợp lai Pinus merkusii x Pinus merkusii (Lê Đình

1.3.3.2 Nghiên cứu về thu hái và bảo quản hạt phấn thông

Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng thuộc Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam từ những năm 1995 đã có những nghiên cứu về hạt phấn Thông

nhựa và Thông đuôi ngựa Kết quả cho thấy rằng môi tr-ờng nảy mầm thích

hợp nhất cho hạt phấn Thông đuôi ngựa và Thông nhựa là 0.5% Aga + 10%

Đ-ờng sacaroza + 100ppm Axít Bozic, kết quả này đã đ-ợc ứng dụng trong các thí nghiệm nghiên cứu của luận văn này về kiểm tra sức nảy mầm của hạt phấn Thông nhựa, Lê Đình Khả, Nguyễn Việt C-ờng, 1995)[46]

Hạt phấn Thông đuôi ngựa cất trữ khô ở - 20oC thì sau 1 năm vẫn giữ

đ-ợc sức sống cao (64,0 -79,2%) Hạt phấn Thông nhựa có tỷ lệ nảy thấp, không thể cất trữ ở nhiệt độ trong phòng hoặc ở 40C, khi cất trữ khô ở - 20oC sau 1 năm tỷ lệ nảy mầm giảm còn 35,4% (Lê Đình Khả, Nguyễn Việt C-ờng, 1997)[12] Tuy nhiên, ở thí nghiệm cất trữ hạt phấn Thông nhựa và Thông

đuôi ngựa này mới chỉ nghiên cứu ở các mức nhiệt độ cất trữ khác nhau mà ch-a có độ ẩm hạt phấn cụ thể, trong khi độ ẩm hạt phấn cũng có vai trò rất lớn trong việc duy trì sức sống của hạt phấn theo thời gian cất trữ, nếu nh- để

độ ẩm hạt phấn quá cao thì khả năng hô hấp lớn, quá trình sinh lý của hạt phấn diễn ra mạnh dẫn đến hạt phấn tốn nhiều năng l-ợng để duy trì hoạt

động sống của mình, do vậy nó nhanh mất khả năng nảy mầm Nếu rút ẩm hạt phấn xuống quá thấp, đến mức mà hạt phấn không còn khả năng chịu đựng

đ-ợc cũng làm cho hạt phấn chết

Ch-ơng 2 Mục tiêu, nội dung, vật liệu, địa điểm

và ph-ơng pháp nghiên cứu

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

+ Mục tiêu tổng quát

Góp phần, nâng cao năng suất và chất l-ợng hạt giống của v-ờn giống

Thông nhựa (Pinus merkusii Jungh et De Vriese)

+ Mục tiêu cụ thể

- Xác định đ-ợc thời điểm và liều l-ợng gibberellin GA4/7 thích hợp để nâng cao sản l-ợng hoa (nón đực và nón cái) Thông nhựa

- Xác định c-ờng độ và ph-ơng thức cắt cành tạo tán tối -u cho các cây ghép Thông nhựa trong v-ờn giống

- Tìm đ-ợc ph-ơng pháp bảo quản thích hợp cho hạt phấn Thông nhựa theo thời gian cất trữ

2.2 Nội dung nghiên cứu

Để đạt đ-ợc các mục tiêu nêu trên, các nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

1 Nghiên cứu ảnh h-ởng của liều l-ợng và thời điểm tác động gibberelline GA4/7 đến sản l-ợng nón cái và nón đực của cây Thông nhựa ghép

2 Nghiên cứu ảnh h-ởng của ph-ơng thức và c-ờng độ chặt tạo tán đến sinh tr-ởng và khả năng ra hoa của các dòng cây ghép Thông nhựa trong v-ờn giống

3 Nghiên cứu ảnh h-ởng của độ ẩm và điều kiện cất trữ đến tuổi thọ của hạt phấn Thông nhựa

2.3 Địa điểm và vật liệu nghiên cứu

- Các nghiên cứu về xử lý chất kích thích ra hoa và ph-ơng thức cắt cành tạo tán đ-ợc tiến hành tại v-ờn giống vô tính Thông nhựa xây dựng năm 1995 trên đất đồi trọc thuộc nhóm đất feralit màu nâu vàng phát triển trên đá mẹ sa thạch (số liệu chi tiết bảng 2.2) tại Cẩm Quỳ, Ba Vì, Hà Tây Lê Đình Khả và

cộng sự, (2001)[12] Diện tích của v-ờn giống là 1.5 ha, và khoảng cách trồng

5 mét x 5 mét, thiết kế theo khối ngẫu nhiên đầy đủ với 10 lần lặp lại, có điều chỉnh, một cây trên ô Mỗi lần lặp có 54 dòng Thông nhựa ghép đại diện cho 4 khu vực phân bố chính của Thông nhựa ở Việt Nam từ Miền Bắc (Đại Lải - Vĩnh Phúc, Yên Lập - Quảng Ninh) tới Miền Trung (Hà Trung -Thanh Hoá,

Đại Huệ - Nghệ An) (Lê Đình Khả, Hà Huy Thịnh, 1995)[10] (sơ đồ chi tiết

và các dòng cây ghép đ-ợc trình bày ở phần phụ lục)

- Hóa chất sử dụng trong thí nghiệm kích thích ra hoa là Gibberelline acid GA4/7, đây là một loại hóa chất có tác dụng kích thích ra hoa cho Thông

Châu Âu (Pinus sylvestris) đ-ợc sử dụng cho các thí nghiệm kích thích ra hoa

ở Thông nhựa

- Hạt phấn Thông nhựa sử dụng cho thí nghiệm bảo quản hạt phấn đ-ợc thu hái từ các dòng cây ghép của v-ờn giống và đ-ợc tiến hành nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm của Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng

- Vị trí và đặc điểm khí hậu của hiện tr-ờng nghiên cứu đ-ợc nêu ở bảng 2.2 (Nguyễn Trọng Hiếu, 1990)[6]

Bảng 2.1 Điều kiện khí hậu khu vực nghiên cứu

Bảng 2.2 Tính chất hoá học và vật lý của đất ở các khu vực nghiên cứu

Đạm (%)

Chấtdễ tiêu (mg/100g)

Cation trao đổi (1đl/100mg)

0,162 0,142 0,129

2,22 1,65 1,42

7,24 6,11 5,43

2,26 1,03 0,62

1,03 0,61 0,64

5,87 5,56 4,42

30,1 32,3 36,5

41,1 34,9 30,7

28,8 32,9 32,8

2.4 Ph-ơng pháp nghiên cứu

2.4.1 Ph-ơng pháp bố trí thí nghiệm

Các nghiên cứu về kích thích ra hoa, cắt cành tạo tán và bảo quản hạt phấn đ-ợc tiến hành thông qua các thí nghiệm bố trí tại hiện tr-ờng là v-ờn giống Thông nhựa các dòng vô tính và trong phòng thí nghiệm tại Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng Ph-ơng pháp thiết kế và công thức thí nghiệm cụ thể cho từng nội dung nghiên cứu đ-ợc thực hiện nh- sau:

Thí nghiệm 1: Xác định thời điểm tác động gibberelline GA 4/7 tối -u

Thí nghiệm đ-ợc thực hiện theo ph-ơng pháp do Almqvist đề xuất, ph-ơng pháp này đã đ-ợc áp dụng thành công đối với loài Thông châu Âu

(Pinus sylvestris)

- Hóa chất đ-ợc dùng là gibberelline GA4/7 với liều l-ợng là 40 mg/cây

và áp dụng đồng đều cho các cây ghép

- Thời gian tiến hành: trong 9 tháng (từ tháng 4 đến tháng 12)

- Số l-ợng cây ghép tham gia thí nghiệm: gồm 10 dòng cây ghép có sinh tr-ởng t-ơng đối đồng đều và có mặt ở tất cả các lặp Tổng số cây ghép trong thí nghiệm là: 10 dòng x 1cây/tháng x 9 tháng = 90 cây ghép

- Thiết kế thí nghiệm: theo khối ngẫu nhiên đầy đủ với 9 công thức thí nghiệm theo thời gian (tháng) và 10 lần lặp lại Việc chọn các dòng cây ghép

ở các lặp khác nhau cho mỗi lần tác động đ-ợc lựa chọn ngẫu nhiên

- Ph-ơng thức tác động: chất gibberelline GA4/7 sau khi hòa tan trong dung dịch cồn tuyệt đối đ-ợc bơm trực tiếp vào thân cây bằng pipet thông qua một lỗ khoan có đ-ờng kích 5 mm nghiêng 450 theo chiều từ trên xuống, ở độ cao 30 cm so với mặt đất vào các ngày 1 và 15 hàng tháng với liều l-ợng mỗi lần là 20 mg/cây/lần Dùng ống pipet (1.5ml) và xi lanh NKHIRYO Model

8100 để bơm chất kích thích vào thân cây, sau khi bơm thuốc bịt lỗ khoan bằng băng keo dính để ngăn n-ớc m-a, côn trùng và nấm bệnh phá hại thân cây

Thí nghiệm 2: Xác định liều l-ợng gibberelline GA 4/7 thích hợp

- Hóa chất đ-ợc dùng là gibberelline GA4/7 với 5 công thức về liều l-ợng khác nhau:

- Thiết kế thí nghiệm: theo khối ngẫu nhiên đầy đủ với 2 nhân tố tác

động là liều l-ợng và dòng cây ghép, với 10 lần lặp lại

- Số l-ợng dòng cây ghép tham gia thí nghiệm: gồm 13 dòng cây ghép có sinh tr-ởng t-ơng đối đồng đều và có mặt ở các lặp của v-ờn giống

- Ph-ơng thức tác động: đ-ợc tiến hành giống nh- ở thí nghiệm 1, các công thức liều l-ợng đ-ợc chia thành 3 lần tác động là cuối tháng 9, giữa tháng 10 và đầu tháng 11

Việc lựa chọn các cây Thông nhựa ghép ở các lặp khác nhau cho từng công thức thí nghiệm đ-ợc xác định bằng cách bốc thăm ngẫu nhiên

Thí nghiệm 3: Cắt tạo tán

- Số l-ợng cây ghép tham gia thí nghiệm : bao gồm 108 cây ghép Thông nhựa 7 tuổi tại V-ờn giống Thông nhựa các dòng vô tính xây dựng năm 1995 tại Cẩm Quỳ, Ba Vì, Hà Tây

- Thiết kế thí nghiệm trên hiện tr-ờng: thí nghiệm về cắt cành tạo tán

đ-ợc thực hiện theo khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần lặp và 9 cây/ô, với các công thức thí nghiệm nh- sau:

+ Công thức 1: tác động mạnh (40%), cắt bỏ phần tán ở độ cao 3/5 của chiều cao vút ngọn

+ Công thức 2: tác động trung bình (30%)

+ Công thức 3: tác động nhẹ (20%)

+ Công thức 4: đối chứng không tác động (0%)

Thí nghiệm 4: Bảo quản hạt phấn

Các ph-ơng pháp thu hái hạt phấn, tách, xử lý và nghiên cứu bảo quản hạt phấn đ-ợc tiến hành theo Mathews và John F Kraus (1981)[50] áp dụng cho các loài thông bao gồm các b-ớc nh- sau:

* Thu hái hạt phấn

- Từ các cây mẹ đã chọn lọc, thu hái riêng rẽ hạt phấn của từng cây mẹ khác nhau Thu hái hạt phấn vào đúng thời điểm nón thông chín rộ nhất, vào cuối giờ tr-a và đầu giờ chiều những ngày nắng ráo (Mathews và John F Kraus, 1981)[50]

- Thu hái bằng cách ngắt cả cành dài khoảng 30 cm, vuột hết lá cho vào trong túi bóng hở có n-ớc và vận chuyển về phòng thí nghiệm Nón đực sau khi đ-ợc vận chuyển về phòng thí nghiệm đ-ợc loại hết tạp vật và loại hết các nón quá xanh và cắm vào lọ n-ớc có giấy lót hứng phấn ở phía d-ới Sau 1- 2 ngày tiến hành sàng phấn

* Thiết kế thí nghiệm

- Công thức độ ẩm hạt phấn: bao gồm 5 công thức 2%, 5%, 10%, 15% và

đối chứng không rút ẩm

Việc xác định độ ẩm hạt phấn ban đầu bằng cân xác định độ ẩm AMP

50, cân tối thiểu 3 gam hạt phấn cho mỗi lần xác định độ ẩm

Rút ẩm hạt phấn về các công thức độ ẩm mục tiêu bằng Silica gel có chỉ thị màu, tỷ lệ Silica gel với hạt phấn là 2:1 sau 20 phút đ-ợc kiểm tra độ ẩm một lần cho đến khi độ ẩm hạt phấn đạt bằng hoặc sấp xỉ độ ẩm mục tiêu, theo các công thức độ ẩm hạt phấn

Độ ẩm mục tiêu đ-ợc tính theo công thức sau:

ảnh h-ởng của thời điểm xử lý (thí nghiệm 1), liều l-ợng gibberelline

GA4/7 (thí nghiệm 2) và cắt tạo tán (thí nghiệm 3) đến số l-ợng hoa (nón cái và nón đực) đ-ợc xác định bằng cách đếm số l-ợng nón cái và nón đực vào thời gian hoa nở rộ nhất theo từng cây ghép (mỗi cụm nón đực đ-ợc coi là 1 đơn vị

đếm, nón cái đếm chính xác tới từng nón riêng lẻ)

Việc tiến hành thu thập số liệu đối với thí nghiệm 1 và 2 đ-ợc tiến hành vào vụ hoa liền kề ngay sau khi tác động (thông th-ờng vào tháng 2-3 năm sau)

Riêng thí nghiệm 3 về cắt cành tạo tán đ-ợc thu thập số liệu 3 lần vào thời gian tr-ớc khi cắt tỉa (năm 2002), sau cắt tỉa 1 năm (năm 2003) và sau cắt tỉa 5 năm (năm 2007)

Số liệu sinh tr-ởng về đ-ợc đo theo ph-ơng pháp thông th-ờng của giáo trình “Điều tra rừng” (Vũ Tiến Hinh, 1997)[7]

+ Chiều cao vút ngọn (Hvn): đo từ gốc sát mặt đất tới đỉnh ngọn chính (m)

+ Đ-ờng kính ngang ngực (D1.3): đo tại vị trí cách mặt đất 1,3 mét + Đ-ờng kính tán (Dt): đo theo 2 chiều Đông Tây - Nam Bắc, sau đó lấy giá trị trung bình (m)

- Các số liệu thu thập ở thí nghiệm 4 (cất trữ hạt phấn) là tỷ lệ nảy mầm hạt phấn và chiều dài ống phấn và đ-ợc thực hiện nh- sau:

+ Tỷ lệ nảy mầm của hạt phấn Thông nhựa đ-ợc đề xuất thực hiện theo ph-ơng pháp do Lê Đình Khả và Nguyễn Việt C-ờng, (1997)[11] áp dụng cho loài Thông nhựa nh- sau:

Môi tr-ờng nảy mầm là 0.5% Aga + 10% Đ-ờng Sacaroza + 100ppm Axít Boric + n-ớc cất Hạt phấn của các công thức thí nghiệm đ-ợc gieo

(búng) hạt phấn lên đĩa petri và đ-ợc nuôi d-ỡng trong tủ nảy mầm ở nhiệt độ

300C

Đếm hạt phấn nảy mầm và hạt không nảy mầm bằng kính hiển vi Olympus, vật kính có độ phóng đại số 10 Hạt phấn đ-ợc coi là nảy mầm khi chiều dài ống phấn lớn hơn hoặc bằng với bề rộng của hạt phấn Mỗi công thức thí nghiệm khác nhau đ-ợc tiến hành trên 3 đĩa petri, mỗi đĩa đếm 3 tr-ờng ngẫu nhiên, đếm tất cả các hạt phấn nảy mầm và không nảy mầm

+ Chiều dài ống phấn theo ph-ơng pháp của Lê Đình Khả, Nguyễn Thị Thuận (1981)[9] nh- sau:

Trên mỗi mẫu đo chiều dài ống phấn ngẫu nhiên của 30 hạt phấn, dùng vật kính có độ phóng đại 40 Đo chiều dài ống phấn, cần sử dụng trắc vi vật kính và trắc vi thị kính

đầu và sau 1, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 và 24 tháng

Đo chiều dài ống phấn vào thời gian sau 12 tháng và 24 tháng bảo quản

để so sánh chất l-ợng nảy mầm hạt phấn của mỗi công thức

εij: là biến ngẫu nhiên độc lập, đặc tr-ng cho sai số thí nghiệm

Nếu chất kích thích tác động một cách đồng đều (ngẫu nhiên) đến kết quả thí nghiệm thì αi = 0 ở tất cả các cấp và giả thuyết H0 đ-ợc cho là:

Ph-ơng sai (MS)

F Xác suất của F

(Sig) mức ý nghĩa Nhân tố tác động VA a-1 S2 =VA/(a-1) S2 /S2

VN là biến động giữa các trị số quan sát cùng một mẫu (trong cùng một cấp nhân tố)

VA là biến động giữa các trị số trung bình mẫu do nhân tố A

- Nếu xác suất của F (Sig) > 0,05 hoặc 0,01 có nghĩa là các công thức

Ph-ơng sai (MS) F Xác

suất của F Nhân tố A VA a-1 S2 =VA/(a-1) S2 /S2

N Nhân tố B VB b-1 S2 =VB/(b-1) S2 /S2

N T-ơng tác A*B VAB (a-1)(b-1) S2

ab=VAB/(a-1)(b-1) S2

ab/S2

N Ngẫu nhiên VN ab(m-1) S2

N=VN/ab(m-1)

VT là biến động toàn bộ của n trị số quan sát

VN là biến động giữa các trị số quan sát cùng một mẫu

VA là biến động giữa các trị số trung bình mẫu do nhân tố A

VB là biến động giữa các trị số trung bình mẫu do nhân tố B

VAB là biến động giữa các trị số trung bình mẫu do nhân tố A và nhân tố

B

Nếu nh- FA, FB và FAB tính đ-ợc lớn hơn F05 hoặc F01 thì kết quả nghiên cứu hoàn toàn đồng nhất, không có sự ảnh h-ởng của các nhân tố trong thí nghiệm, kể cả tác động giữa hai nhân tố

Nếu nh- FA, FB và FAB tính đ-ợc nhỏ hơn F05 hoặc F01 có nghĩa là có sự sai khác rõ rệt giữa các trung bình mẫu

j ij

a

i i a

Phân bố F với k1=a-1 và k2= n-a bậc tự do

Nếu FA tính theo (1)  F0.5 tra bảng với k1=a-1 và k2 = n-a bậc tự do thì giả thuyết Ho đợc chấp nhận, ng-ợc lại nếu FA tính theo (1)> F0.5 thì giả thuyết Ho bị bác bỏ nghĩa là nhân tố A tác động không đồng đều tới kết quả thí nghiệm, nói cách khác việc phân cấp các công thức thí nghiệm là có ý nghĩa (Nguyễn Hải Tuất, Nguyễn Trọng Bình, 2005)[24]

Ph-ơng pháp phân tích ph-ơng sai trên dựa vào phần mềm máy tính SPSS 11.5

Kiểm tra thống kê ảnh h-ởng của các nhân tố đến các chỉ tiêu nghiên cứu, dùng các thủ tục phân tích ph-ơng sai một nhân tố và phân tích ph-ơng sai hai nhân tố với mức ý nghĩa =0.05

Ch-ơng 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận

3.1 Kích thích ra hoa Thông nhựa

Các nghiên cứu sử dụng Gibberelline để kích thích ra hoa cho một số loài cây lá kim thuộc Họ thông bắt đầu đ-ợc tiến hành từ giữa những năm 1970 và hóa chất đ-ợc sử dụng là các loại Gibberelline ít phân cực nh- GA4 và GA7,

GA5 và GA9, trong đó GA4/7 là hóa chất có hiệu quả nhất và có tác dụng làm

tăng sản l-ợng nón cái của loài Thông Pinus strobus (Owens & Blake,

Trong thí nghiệm xác định thời điểm tác động chất kích thích tối -u cho loài Thông nhựa này, liều l-ợng Gibberelline GA4/7 đ-ợc lựa chọn dựa trên, cho các kết quả nghiên cứu của Curt Almqvist, (2001)[32] tiến hành cho loài Thông Châu Âu có kích th-ớc t-ơng tự nh- các dòng cây ghép trong v-ờn giống Thông nhựa Thí nghiệm đ-ợc tiến hành cho 10 dòng Thông nhựa có sinh tr-ởng t-ơng đồng và có mặt ở tất cả các lặp của v-ờn giống với nồng độ Gibberelline GA4/7 đ-ợc sử dụng đồng đều là 40 mg/cây và đ-ợc tiến hành liên tục trong 9 tháng, (từ tháng 4 đến tháng 12)

Kết quả nghiên cứu cho thấy, mặc dù sinh tr-ởng của các dòng Thông nhựa ghép tham gia thí nghiệm kích thích theo mùa là hoàn toàn đồng nhất,

nó đ-ợc thể hiện ở bảng 3.1 và phụ biểu 02 với trị giá xác suất của F = 0,688

> 0,05, song lại có sự chênh lệch khá lớn về sản l-ợng nón đực và nón cái theo thời gian kích thích

Bảng 3.1 ảnh h-ởng của Gibberelline GA 4/7 đến khả năng ra hoa

theo thời gian kích thích của Thông nhựa

Số l-ợng nón cái (nón)

Số l-ợng nón đực (cụm)

Chiều cao cây

Nếu nh- ta lấy công thức đối chứng không tác động chất kích thích làm

điểm xuất phát, khi mà cả số l-ợng nón cái (81,6 nón/cây) và nón đực (91,2 cụm/cây) t-ơng đối đồng đều nhau thì tháng 4 chúng đều có chiều h-ớng tăng, đặc biệt là nón cái tăng khá mạnh lên tới 102,2 nón/cây, nón đực tăng nhẹ hơn ở mức 97,1 cụm/cây

Đến tháng 5 và tháng 6 sản l-ợng của nón đực và nón cái có chiều h-ớng tăng giảm trái ng-ợc nhau, nón đực tiếp tục tăng mạnh và đạt 111,7 cụm/cây ở tháng 5 chỉ thấp hơn sản l-ợng nón đực ở tháng cao nhất (tháng 10) một chút

không đáng kể Vào thời gian tiếp theo sản l-ợng nón đực lại giảm nhanh, xuống đến mức thấp nhất (69,2 cụm/cây) ở tháng 7, kém hơn cả công thức đối chứng không tác động

Trong khi số l-ợng nón cái giảm mạnh đến mức thấp nhất ở tháng 5 (76,9 nón/cây) lại có xu h-ớng tăng vào tháng 6, sau đó giảm nhẹ ở tháng 7 và tháng 8 Điều này cho thấy sự ảnh h-ởng của chất kích thích Gibberelline

GA4/7 đến sản l-ợng nón đực và nón cái là hoàn toàn rõ rệt, sự tăng và giảm về

số l-ợng nón đực và nón cái cho tới hết tháng 7 là không có sự t-ơng quan với nhau

Tuy nhiên, sang các tháng 8, 9 và tháng 10 cả sản l-ợng nón cái và nón

đực đều tăng đột biến và đạt đến đỉnh điểm ở tháng 10, số l-ợng nón cái lên tới 112,4 nón/cây, số l-ợng nón đực 112,8 cụm/cây Cuối cùng chúng đều giảm mạnh vào tháng 11 và tháng 12, thậm chí số l-ợng nón đực và nón cái còn thấp hơn công thức đối chứng không tác động chất kích thích

Nh- vậy, ảnh h-ởng của thời điểm tác động Gibberelline GA4/7 đến khả năng ra hoa theo thời gian kích thích của Thông nhựa là rất rõ, nó đ-ợc thể hiện ở các trị giá xác suất F của cả nón đực và nón cái lần l-ợt là 0,000 và

0,003 < 0.01 với mức ý nghĩa 99,99% Nếu nh- bơm thuốc kích thích

Gibberelline GA4/7 ở các thời gian khác nhau thì có kết quả kích thích ra hoa khác nhau, thậm chí còn gây ức chế làm giảm cả số l-ợng nón đực và nón cái nh- vào tháng 7, tháng 11 và tháng 12

Kết quả nghiên cứu này còn cho thấy, nếu nh- mục đích của chúng ta chỉ

là tăng số l-ợng nón đực hay nón cái một cách riêng biệt thì chúng ta lại có thể lựa chọn các thời gian kích thích khác nhau Dựa vào tiêu chuẩn phân hạng của Ducan ở phụ biểu 03 và phụ biểu 04 ta có thể chọn đ-ợc thời gian kích thích cụ thể cho từng loại nón:

- Đối với nón cái: ngoài thời gian bơm GA4/7 vào tháng 10 ta cũng có thể bơm vào tháng 4, tháng 9, tháng 11 và tháng 6 nó sẽ làm tăng sản l-ợng nón cái, còn bơm chất kích thích Gibberelline GA4/7 vào tháng 5 và tháng 8 gây ức chế

- Đối với nón đực: có thể bơm chất kích thích Gibberelline GA4/7 vào tháng 10, tháng 5, tháng 9 và tháng 4 sẽ nâng cao đ-ợc sản l-ợng nón đực Nếu bơm vào tháng 7, tháng 11 và tháng 12 lại gây ức chế làm giảm số l-ợng

Từ các kết quả này cho thấy thời gian bơm chất kích thích vào cây khác nhau có ảnh h-ởng đến sự ra hoa kết quả của loài Thông nhựa là khác nhau, nếu nh- bơm chất kích thích vào thời gian cây mẹ có đủ hoóc môn nội sinh hoặc vào thời gian mà cây mẹ ch-a cần đến thì cũng không có tác dụng kích thích ra hoa, thậm chí còn gây ức chế làm giảm sản l-ợng nón cái và nón đực Trong 9 tháng thí nghiệm thì bơm chất kích thích GA4/7 vào tháng 10 tạo

ra số l-ợng nón cái và nón đực nhiều nhất lên tới 112,4 nón cái/cây, và 112,8 cụm nón đực/cây lần l-ợt tăng 27,2% và 19,1% so với công thức đối chứng, v-ợt trội hơn hẳn các tháng còn lại Do vậy, đây là thời gian bơm chất kích thích phù hợp nhất, nó làm cho cả nón cái và nón đực đều tăng cực đại

Kết quả này t-ơng tự với Chalupka, (1984)[30] khi ông nghiên cứu kích

thích cho loài Thông Pinus sylvestris, nếu bơm chất kích thích GA4/7 vào thời gian cây mẹ đang phát triển cành ngọn non thì sẽ làm cho nón đực tăng, nếu bơm vào thời gian muộn hơn lại làm tăng số l-ợng của nón cái, hoặc nghiên cứu của Ho & Eng, (1995)[42] về chất kích thích GA4/7 cho loài Thông Pinus strobus cho thấy thời gian bơm từ tháng 5 đến tháng 6 cho kết quả số l-ợng

nón đực tăng, nh-ng bơm thuốc kích thích từ tháng 8 đến tháng 9 thì không có

sự ảnh h-ởng của thuốc Nghiên cứu của (Luukkanen & Johnsson, 1980)[48] cho loài Thông Châu Âu ở Phần Lan vào thời gian từ cuối tháng 5 cho đến cuối tháng 6, bơm từ 3-6 lần trên mỗi cây ghép kết quả cho thấy cả số l-ợng nón đực và nón cái đều tăng