Nghiên cứu biến dị di truyền và đánh giá tăng thu di truyền cho các vườn giống keo lá liềm (acacia crassicarpa) tại vùng bắc trung bộ

Bộ giáo dục đào tạo nông nghiệp PTNT Trường đại học lâm nghiệp - phạm xuân đỉnh Nghiên cứu biến dị di truyền đánh giá tăng thu di truyền cho vườn giống Keo liềm (Acacia crassicarpa) vùng Bắc Trung Bộ Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 luận văn thạc sĩ khoa học lâm nghiệp Người hướng dẫn khoa học TS Hà Huy Thịnh hà tây, năm 2007 Mở đầu Để thực chiến lược phát triển lâm nghiệp Chính phủ có định số 661/QĐ-TTg mục tiêu, nhiệm vụ, sách tổ chức thực dự án trồng triệu rừng sản xuất triệu m3 ván nhân tạo Trong việc chọn loài trồng hợp lý vấn đề quan trọng Trong tập đoàn loài chọn loài Keo nói chung Keo liềm nói riêng loài có nhiều giá trị công dụng để phát triển rộng rãi đáp ứng nhiều mục đích quan trọng phủ xanh, chóng xói mòn, cung cấp nguyên liệu làm bột giấy, ván nhân tạo Trong năm gần gỗ rừng trồng loài Keo ngày sử dụng rộng rãi để sản xuất đồ mộc xuất Keo (Acacia) chi thực vật họ phụ Trinh nữ (Mimosoideae) thuộc họ Đậu (Leguminosae) bao gồm khoảng 1200 loài có phân bố rộng châu á, châu Đại Dương Riêng Austrailia có khoảng 850 loài Keo (Acacia) với hàng trăm loài có giả (Pedley, 1987) [30] Keo liềm hay có tên gọi khác Keo lưỡi liềm Keo lưỡi mác, tên khoa học Acacia crassicarpa thuộc Họ Đậu (Fabaceae), Bộ Đậu (Legumimosa) Keo liềm phân bố tự nhiên vùng Bắc Queensland, bao gồm quần đảo Torres Strait, New Guinea Queensland, Keo liềm phân bố chủ yếu đất cát, vùng đất thấp, vùng duyên hải vùng đụn cát ven biển New Guinea, Keo liềm phân bố vùng đất thấp phía Nam từ Tây nam Irian Jaya, Indonesia tới Oriomo River Papua New Guinea (McDonald and Maslin, 2000) [26] Việt Nam Keo liềm đưa vào vòng khoảng 25 năm trở lại (Lê Đình Khả cộng sự, 2003) [6] Một số khảo nghiệm loài xuất xứ vùng đồi cho thấy Keo liềm sinh trưởng nhanh Keo tràm Keo tai tượng Trong xuất xứ từ Papua New Guinea sinh trưởng nhanh nhất, xuất xứ: Manta prov, Gubam Derideri (Nguyễn Hoàng Nghĩa Lê Đình Khả, 1998)[12] Mục tiêu chương trình cải thiện giống tạo nguồn giống có suất chất lượng cao Kết không dừng lại chỗ có giống cải thiện mà điều quan trọng phải sản xuất giống quy mô lớn để phục vụ lâu dài cho chương trình trồng rừng Có thể sản xuất vật liệu giống tốt từ giống cải thiện thông qua sinh sản hữu tính sinh sản sinh dưỡng Vì xây dựng rừng giống vườn giống biện pháp quan trọng đơn giản để cung cấp giống có chất lượng di truyền cải thiện cho chương trình trồng rừng Trong chương trình cải thiện giống, sau trình khảo nghiệm loài xuất xứ, việc thu hái hạt giống từ trội xuất xứ tốt nơi nguyên sản để thiết lập khảo nghiệm hậu kết hợp với xây dựng vườn giống coi phương thức tiếp cận hợp lý hiệu nhiều nước khu vực bao gồm Việt Nam áp dụng cho nhiều loài cây, đặc biệt loài nhập nội Keo, Bạch đàn Các khảo nghiệm hậu coi quần thể chọn giống phục vụ công tác cải thiện giống sau thông qua đánh giá biến dị di truyền Đây khâu để chọn lọc biến dị tự nhiên phù hợp với mục đích chương trình chọn giống Sau đánh giá, khảo nghiệm hậu tỉa thưa di truyền nơi cung cấp hạt giống cải thiện cho sản xuất Nhận thức vai trò, vị trí tầm quan trọng Keo liềm cho chương trình trồng rừng Việt Nam đặc biệt lập địa vùng cát nội đồng đất đồi trọc bị thái hóa thông qua chương trình hóa loài rừng Australia đồng tài trợ ACIAR AusAID, Trung tâm nghiên cứu giống rừng nhận nguồn giống tương đối đa dạng di truyền để xây dựng vườn giống kết hợp làm khảo nghiệm hậu cho Keo liềm ba lập địa khác Cam Lộ - Quảng Trị, Phong Điền Thừa Thiên Huế Bình Thuận Để sử dụng có hiệu nguồn giống có giá trị cho mục tiêu trước mắt cung cấp hạt giống có chất lượng di truyền cải thiện mục tiêu lâu dài thiết lập quần thể chọn giống có tính đa dạng cao, việc đánh giá sinh trưởng, quy mô biến dị mức độ xuất xứ, gia đình cá thể khả di truyền số tính trạng kinh tế quan trọng cần thiết Xuất phát từ yêu cầu đề tài: "Nghiên cứu biến dị di truyền đánh giá tăng thu di truyền cho vườn giống Keo liềm (Acacia crassicarpa) vùng Bắc Trung Bộ " thực Với tư cách cộng tác viên khoa học đề tài dự án nghiên cứu phát triển giống lâm nghiệp Trung tâm nghiên cứu giống rừng chủ trì, tác giả luận án người chịu trách nhiệm trực tiếp tham gia vào trình xây dựng, quản lý, chăm sóc theo dõi vườn giống Keo liềm Cam Lộ - Quảng Trị Phong Điền - Thừa Thiên Huế Số liệu kết trình bày luận án nguồn số liệu tác giả thu thập vào tháng 12/2006 Chương tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Tầm quan trọng vấn đề nghiên cứu Giống khâu quan trọng sản xuất nông lâm nghiệp Nhờ có giống cải thiện áp dụng biện pháp kỹ thuật thâm canh khác mà nâng cao suất rừng trồng Giải pháp kỹ thuật chủ yếu chọn tạo giống mới, nhân giống với phương pháp vô tính hữu tính Yêu cầu mặt xã hội ngày tăng đa dạng đòi hỏi ngành sản xuất có Nông - Lâm nghiệp cần nâng cao suất, chất lượng đa dạng thể loại sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu Để giải vấn đề sản xuất Nông - Lâm nghiệp ngày phải có nhiều giống tốt Những giống tuyển chọn từ dạng sống tự nhiên tự nhiên chắn không đáp ứng nhu cầu đòi hỏi tăng xã hội.Vì vậy, nhà chọn giống trồng mặt vừa đáp ứng biện pháp chọn lọc, vừa nghiên cứu gây tạo giống mới, giống trồng rừng rộng rãi, có giá trị kinh tế cao Việc áp dụng phương pháp chọn lọc có nhiều giống trồng có suất, chất lượng tốt, có khả thích ứng vùng sinh thái có điều kiện hoàn cảnh khắc nghiệt đặc tính khác Cải thiện giống rừng đạt hiệu cao kết hợp tất khéo léo lâm sinh chọn giống hay nói cách khác hôn nhân chọn giống rừng biện pháp lâm sinh (Zobel, B Talbert, J., 1984) [7] Năng suất rừng đạt tối đa sử dụng giống có chất lượng di truyền tốt nhất, rừng có chất lượng di truyền cao không đạt sản phẩm tối đa không áp dụng biện pháp lâm sinh thời gian dài Vì vậy, nói đến cải thiện giống rừng mặt phải áp dụng nguyên lý di truyền chọn giống để nâng cao suất chất lượng mặt khác phải áp dụng biện pháp kỹ thuật lâm sinh thích hợp Công tác cải thiện giống rừng năm qua đạt số thành tích quan trọng chọn tạo nhân giống, cung cấp số giống có suất, chất lượng cao cho trồng rừng sản xuất song tỷ lệ giống cải thiện sản xuất chưa đáng kể bao Để đáp ứng yêu cầu to lớn chương trình trồng rừng cần có bước thích hợp với tình hình thực tế nước ta Một mặt phải tận dụng thành đạt nước giới chọn tạo giống nhân giống đáp ứng yêu cầu ngày tăng sản xuất, mặt khác phải ý công tác bảo tồn nguồn gen rừng để làm sở cho công tác cải thiện giống lâu dài Khảo nghiệm loài chọn loài Khảo nghiệm xuất xứ (chọn xuất xứ) Chọn lọc với trội Lai giống Rừng tự nhiên rừng trồng Khảo nghiệm giống Rừng giống chuyển hóa Rừng giống Vườn giống Vật liệu giống (Hạt, hom Rừng trồng Sơ đồ 1.1 Sơ đồ chung cải thiện giống rừng (Lê Đình Khả Dương Mộng Hùng, 1998) [7] 1.2 Nghiên cứu Keo liềm (Acacia crassicarpa) giới Keo liềm: Acacia crassicarp thuộc họ đậu (Fabaceae), Bộ Đậu (Legumimosa) Tên thường gọi: Keo liềm, Keo lưỡi liềm, Keo lưỡi mác Tên tiếng Anh: Northern Wattle, Papua New Guinea: Red Wattle, tên khác Akasia Cook Islands Keo liềm gỗ lớn, cao tới -10 fit (tức khoảng 21 - 30m) Cây có màu xanh bạc, cành nhánh nhỏ ít, cong hình lưỡi liềm, dài 11 - 20cm, rộng 2.5 - 5.0 cm Hoa thường cánh, cánh mỏng Quả lớn, hình chữ nhật, phẳng, cứng, dày, chiều dài 5,0 - 7.5cm, chiều rộng 22,5cm, tán dày, đơn thân, thẳng cong (Bentham & Mueller, 1864) [17] ảnh 1.1 Quả hạt Keo liềm (Acacia crassicarpa) Keo liềm phân bố tự nhiên Bắc Queensland Australia, Nam Papua New Guinea Irian Jaya Indonesia từ vĩ độ 80 N đến 200 N Độ cao từ 200m, có đến 700m Keo liềm thích ứng với loại đất có độ pH từ - 8, chịu mùa khô kéo dài tháng, lượng mưa phù hợp từ 1000 - 3500mm nhiệt độ tối đa đạt tới 32 - 340C, tối thiểu đạt 15 - 220C Keo liềm loài sinh trưởng nhanh, có khả cố định đạm tự nhiên, sinh trưởng nhiều loại đất khác nhau, chịu lửa, chịu gió, cát, cạnh tranh với cỏ dại, sinh trưởng đất nghèo dinh dưỡng Australia Keo liềm tìm thấy đồi cát, sườn dốc đụn cát cố định, đụn cát ven biển chân đồi Chúng xuất loại đất khác kể cát biển (chứa nhiều Canxi Kali), đất cát vàng phát triển đá Granit, đất đỏ phát triển núi lửa, đất đỏ vàng phát triển phiến thạch, đất bị xói mòn đất phù sa Papua New Guinea Indonesia chúng xuất địa hình không ổn định phù sa cổ vùng cao nguyên Oriomo Hầu hết chúng tìm thấy địa hình thoát nước tốt, đất có tính Axit mạnh Tuy nhiên Keo liềm xuất vùng không thoát nước, chí vùng bị úng ngập mùa mưa nhanh chóng khô mùa khô, đất đỏ vàng glay hoá đỏ vàng sét Một số nghiên cứu Thái Lan cho thấy với rừng trồng A crassicarpa xuất xứ Papua New Guinea sau năm đạt 207 sinh khối khô/ha vùng khô Ratchaburi - Thái Lan sau năm có suất ngang Keo tràm 40 sinh khối khô/ha Sarah - Malaysia trồng đất đá có tầng mặt mỏng đất cát cho kết H = 15-23m, D1,3 = 10-16cm sau năm tuổi, tốt A auriculiformis A mangium (Nor Aini Ab Shukor, Abel Nelson Nang and Kamis Awang, 1998) [28] Nhiều nghiên cứu nước khu vực cho thấy A crassicarpa sinh trưởng ngang A auriculiformis A mangium (các nghiên cứu Thái Lan, Myanma, Trung Quốc, Lào ) Các nghiên cứu Mianma cho thấy A crassicarpa sinh trưởng nhanh, tuổi, tỷ lệ sống đạt 95 - 100%, H = - 9,4m, D0 = - 9,6cm Papua New Guinea người ta sử dụng A crassicarpa làm gỗ đóng đồ gia dụng, thuyền, ván sàn, gỗ củi, bột giấy Trọng lượng khô không khí A crassicarpa 710 kg/m3, sấy khô 620kg/m3 (Stephen Midgley, 2000) [32] A crassicarpa trồng 40.000 Sumatra Indonesia đất ẩm, có pH thấp bị ngập nước A crassicarpa trồng đất ẩm cho sinh trưởng bình quân hàng năm thấp A mangium đất khô tỷ trọng A crassicarpa lớn so với A mangium nên sản lượng bột giấy ngang bằng, sản lượng bột giấy/ha chấp nhận Từ 40.000ha A crassicarpa cung cấp nguyên liệu cho nhà máy bột giấy thu triệu USD Các nghiên cứu đánh giá biến dị di truyền cho vườn giống Keo liềm tiến hành nhiều nước Indonesia (Arif, N., 1997) [14], Phillipine (Arnold Cuevas, 2003) [15] Australia (Harwood cộng sự, 1993) [23] Các tác giả ghi nhận có sai khác rõ rệt xuất xứ gia đình xuất xứ Tuy nhiên, biến dị di truyền hệ số di truyền theo nghĩa hẹp tiêu sinh trưởng mức trung bình (0.25) Theo Arif (1997) [14] hệ số di truyền theo nghĩa rộng tính trạng sinh trưởng Keo liềm Indonexia mức độ trung bình có biến động lớn theo lập địa H2 = 0.44 - 0.62 cho chiều cao H2 = 0.27 - 0.58 cho đường kính Cùng với A magium A mearnsii, A crassicarpa ba loài cố định đạm tốt thuộc Bộ đậu Legumimosa có vai trò quan trọng việc bảo vệ khôi phục đất thoái hoá canh tác mức khai thác rừng cạn kiệt vùng nhiệt đới Những loài cung cấp gỗ nguyên liệu giấy, gỗ củi, tanin gỗ lớn Chúng trồng rộng rãi để chống xói mòn phục hồi đất A crassicarpa xác định có khả hấp thụ CO2 tốt, phủ Australia đầu tư dự án lớn để trồng loài có khả hấp thụ khí CO2 tốt nước khác có Việt Nam 1.3 Nghiên cứu Keo liềm (Acacia crassicarpa) Việt Nam So với Keo tràm Keo tai tượng, Keo liềm loài nhập nội muộn (Lê Đình Khả, cộng sự, 2003) [6], đồng thời quan tâm ý tổ chức trồng rừng, Việt Nam mà nước khác khu vực loài xuất năm gần Vì lẽ đó, chương trình cải thiện giống Keo liềm bước đầu Việt Nam số khảo nghiệm loài xuất xứ vùng đồi cho kết A crassicarpa sinh trưởng nhanh A auriculiformis A mangium Trong xuất xứ từ Papua New Guinea Manta prov., Gubam, Derideri có sinh trưởng nhanh (Nguyễn Hoàng Nghĩa Lê Đình Khả, 2000) [12] Một số nghiên cứu Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam cho số loài trồng đất cát vùng Bắc Trung Bộ bao gồm: Phi lao, Keo tràm, Keo tai tượng, Keo liềm, loài Keo chịu hạn, loài Bạch đàn, Muồng đen cho thấy Phi lao có khả thích ứng rộng đất cát vàng cát di động A crassicarpa loài vừa có khả sinh trưởng nhanh, lại vừa thích ứng với vùng cát nội đồng úng ngập khô hạn nên có triển vọng tỉnh miền Trung (Nguyễn Hoàng Nghĩa Lê Đình Khả, 2000) [12] Keo liềm loài có triển vọng cát nội đồng vùng Bắc Trung Bộ Đây loài có khả thích nghi tốt điều kiện khắc nghiệt cát nội đồng Chúng có khả sinh trưởng tốt cát nội đồng ngập úng lên líp, vừa thích ứng điều kiện cát bay cục có rễ đặc 40 Bảng 4.9 Các tiêu chất lượng thân xuất xứ Keo liềm vườn giống Phong Điền - Thừa Thiên Huế sau năm (2/2002 - 12/2006) Xuất xứ Xp hng V (dm3) Bimadebum WP-PNG Gubam Village WP-PNG Bensbach WP-PNG Samllerr Irian JY-INDO Oriomo PNG Đông Nam Bộ VN TBVG Độ thẳng thân V(%) 5,72 1,78 78,39 5,70 1,85 81,93 5,59 1,64 75,44 5,39 1,59 58,35 5,14 1,87 84,28 4,62 1,45 65,42 5,36 0,525 F.pr X 1,78 78,39