Nghiên cứu đặc điểm thích nghi giải phẫu và sinh lý của cây Cóc đỏ (Lumnitzera littorea (Jack) Voigh.) với độ mặn khác nhau ở giai đoạn vườn ươm

Cóc đỏ (Lumnitzera littorea (Jack) Voigh.) là loài cây chính thức của rừng ngập mặn, có tên trong sách đỏ Việt Nam (1996). Loài này đã được tìm thấy vào năm 2005 ở Tiểu khu 7, Tiểu khu 14, huyện Cần Giờ với những cây cao 8 – 10 m, đường kính 10 – 15 cm cùng với một số cây con tái sinh trong tự nhiên. Tuy nhiên các cây con này có tốc độ tăng trưởng chậm và tỉ lệ sống rất thấp, vì thế việc gieo ươm cây Cóc đỏ trong vườn ươm và nghiên cứu các điều kiện sinh thái cần thiết cho sự sinh trưởng của cây là rất quan trọng. Trong đó, độ mặn là nhân tố không thể thiếu đối với cây rừng ngập mặn.

Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Qch Văn Tồn Em NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI GIẢI PHẪU VÀ SINH LÝ CỦA LỒI CÂY CĨC ĐỎ (LUMNITZERA LITTOREA (JACK) VOIGH.) VỚI ĐỘ MẶN KHÁC NHAU Ở GIAI ĐOẠN VƯỜN ƯƠM Qch Văn Tồn Em1 Mở đầu Cóc đỏ (Lumnitzera littorea (Jack) Voigh.) lồi thức rừng ngập mặn, có tên sách đỏ Việt Nam (1996) Lồi tìm thấy vào năm 2005 Tiểu khu 7, Tiểu khu 14, huyện Cần Giờ với cao – 10 m, đường kính 10 – 15 cm với số tái sinh tự nhiên Tuy nhiên có tốc độ tăng trưởng chậm tỉ lệ sống thấp, việc gieo ươm Cóc đỏ vườn ươm nghiên cứu điều kiện sinh thái cần thiết cho sinh trưởng quan trọng Trong đó, độ mặn nhân tố thiếu rừng ngập mặn Địa điểm, thời gian phương pháp nghiên cứu 2.1 Địa điểm - thời gian nghiên cứu, bố trí thí nghiệm 2.1.1 Địa điểm thời gian nghiên cứu Thí nghiệm tiến hành ấp Long Thạnh, xã Long Hòa, huyện Cần Giờ - TP HCM Các thí nghiệm trồng vườn ươm có mái che với điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,… tự nhiên nơi trồng Cây Cóc đỏ có trồng túi bầu có kích thước 10cm x 20cm Thời gian từ tháng 07 năm 2006 đến tháng 06 năm 2007 2.1.2 Bố trí thí nghiệm Các Cóc đỏ có 4-6 (lấy từ vườm ươm Ban Quản lí Rừng phòng hộ Cần Giờ) bố trí thành lơ, lơ có 40 Chúng tơi tiến hành tác động lên sinh trưởng độ mặn khác nhau: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% độ mặn nước biển (ĐMNB) Các lơ thí nghiệm che mưa (che phủ trời mưa) che bớt nắng (khoảng 50%) 2.1.3 Pha chế dung dịch dinh dưỡng Dung dịch dinh dưỡng pha theo công thức tác giả Kimura’B cộng (1989) đưa sử dụng cho RNM Để pha nước biển nhân tạo cần cho thêm vào lít dung dịch dinh dưỡng lượng muối cụ thể sau: NaCl CN – Trường ĐHSP TP HCM 80 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 14 năm 2008 (26,69 mg/l) + MgSO4 H2O (3,92 mg/l) + MgCl2.6 H2O (8,06 mg/l) + KCl (0,52 mg/l) + Ca(NO3)2 H2O (2,27 mg/l) 2 Phương pháp nghiên cứu thích nghi giải phẫu, sinh lý sinh thái 2.2.1 Cấu tạo giải phẫu Vì nghiên cứu đối tượng có quan dễ cắt tay, chúng tơi sử dụng phương pháp cắt dao lam cầm tay Các lát cắt nhuộm kép với xanh metylen đỏ carmine 2.2.2 Phương pháp phân tích tiêu sinh lý 2.2.2.1 Xác định áp suất thẩm thấu - Tiến hành thời điểm với việc tính diện tích - Cân 5g lơ thí nghiệm khác đem giã nhuyễn chiết lấy dịch tế bào - Sử dụng phương pháp so sánh tỉ trọng dịch bào với nồng độ dung dịch saccaroz khác từ 0,1 đến 1M Tính áp suất thẩm thấu theo công thức Vanhop: Patm = R.C.T.i 2.2.2.2 Xác định hàm lượng sắc tố Hàm lượng sắc tố xác định theo phương pháp Robbelen 1957 Các sắc tố thực vật không tan nước, dễ dàng tan số dung môi hữu (cồn, aceton), dựa vào đặc tính để triết rút chúng khỏi Dựa vào quang phổ hấp thu cực đại sắc tố đo máy quang phổ, tính hàm lượng sắc tố 2.2.2.3 Xác định cường độ quang hợp Sử dụng máy đo quang hợp Hansatech Vị trí đo thống cặp thứ (đếm từ xuống) Cường độ quang hợp xác định gián tiếp thông qua biến đổi điện hệ thống có thay đổi nồng độ khí oxi mơ thực vật thực quang hợp làm tăng lượng oxi định buồng khí 2.3 Phương pháp xử lí số liệu Ứng dụng thống kê toán học sinh học, sử dụng phần mềm Excel 2003 Stagraphic Sgplus 3.0 để xử lý số liệu thí nghiệm Kết nghiên cứu biện luận Đặc điểm cấu tạo giải phẫu thích nghi Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) sau năm tuổi thích nghi với độ mặn thí nghiệm Chúng tơi tiến hành nghiên cứu giải phẫu lá, thân Cóc đỏ cơng thức thí nghiệm 0%, 25%, 50%, 75% 100% ĐMNB 81 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Quách Văn Toàn Em 3.1.1 Cấu trúc Giải phẫu Cóc đỏ gồm lớp tế bào: tầng cuticul, biểu bì trên, mơ giậu trên, nhu mơ xốp (mơ nước), mơ giậu dưới, biểu bì (hình 2) Hình 1: Cấu tạo giải phẫu Cóc đỏ lơ 25% ĐMNB sau năm thí nghiệm Hình 2: Cấu tạo giải phẫu Cóc đỏ lơ 0% ĐMNB sau năm thí nghiệm Biểu bì Mơ nước Mơ giậu Mơ dày Phòng khí khổng 82 Mơ giậu Bó dẫn (gân chính) Biểu bì Khí khổng 10 Lục lạp Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 14 năm 2008 Hình 3: Cấu tạo giải phẫu Cóc đỏ lơ 50% ĐMNB sau năm thí nghiệm Hình 4: Cấu tạo giải phẫu Cóc đỏ lơ 75% ĐMNB sau năm thí nghiệm Hình 5: Cấu tạo giải phẫu Cóc đỏ lơ 100% ĐMNB sau năm thí nghiệm Qua nghiên cứu giải phẫu Cóc đỏ độ mặn thí nghiệm, chúng tơi nhận thấy cấu trúc phiến không khác độ mặn thí nghiệm Nhưng chúng có đặc điểm thích nghi chung với mơi trường có độ mặn thay đổi Sự phát triển cấu trúc tầng mô chứa nước thay đổi tỉ lệ thuận theo gia tăng độ mặn thí nghiệm cho thấy khả đáp ứng môi trường nước mặn gây bất lợi cho Kết nồng độ muối cao già phiến dày Nghiên cứu chúng tơi lồi Cóc đỏ nồng độ muối khác nhau, cho thấy khơng có sai khác rõ rệt cấu trúc giải phẫu 83 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Qch Văn Tồn Em mg/dm2 Do có q trình thích nghi lâu dài nên Cóc đỏ mang đặc điểm thích nghi với mơi trường tương tự Điều góp phần hiểu rõ tính quy luật lồi q trình phát triển 3.2 Những đặc điểm thích nghi sinh lý, sinh thái Cóc đỏ với độ mặn thí nghiệm 2.1 Hàm lượng sắc tố Các kết ngiên cứu ảnh hưởng độ mặn thí nghiệm đến hàm lượpng diệp lục a, b carotenoit trình bày hình 4.00 3.50 3.00 Chl a 2.50 Chl.b 2.00 Car 1.50 Chl.a + Chl.b 1.00 0.50 0.00 0% 25% 50% 75% 100% ĐMNB Hình 6: Hàm lượng sắc tố lơ thí nghiệm Cường độ quang hợp (µmol O2/ m2s) Như vậy, hàm lượng diệp lục a, b a + b không đạt giá trị cao sống môi trường nước (0% ĐMNB) với hàm lượng Na+ Cl- nhỏ Do q trình thích nghi lâu đời nên biên yếu tố bất lợi thành nhu cầu cần thiết cho sinh trưởng cây, thiếu muối trình sinh lý trao đổi chất xảy khơng bình thường, tổng hợp diệp lục bị ức chế, hàm lượng diệp lục giảm 3.2.2 Quang hợp Kết nghiên cứu cho thấy cường độ quang hợp khác độ mặn thí nghiệm (hình 7) 10 0% 25% 50% 75% 100% ĐMNB Hình 7: Cường độ quang hợp lô TN Cường độ quang hợp giảm chậm độ mặn nghiên 0% ĐMNB so với độ mặn tăng cao (100% ĐMNB) Mơi trường có độ mặn cao ảnh hưởng đến trình tổng hợp diệp lục hấp thu nước cây, 84 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 14 năm 2008 atm dẫn đến việc giảm cường độ quang hợp Mặc dù quang hợp bị ức chế sống mơi trường có độ mặn tăng cao, tất lơ thí nghiệm độ mặn khác Cóc đỏ có khả quang hợp tổng hợp chất hữu chúng tăng trưởng liên tục suốt trình nghiên cứu Điều chứng tỏ có khả tự điều chỉnh ion q trình sống thích nghi lâu đời loài 3.2.3 Áp suất thẩm thấu Áp suất thẩm thấu tiêu sinh lý quan trọng có vai trò điều chỉnh nước, tạo khả hút nước cho Kết thu trình bày hình 25 20 15 10 0% 25% 50% 75% 100% ĐMNB Hình 8: Áp suất thẩm thấu lơ thí nghiệm Từ số liệu trình bày qua hình ta thấy, Cóc đỏ trồng độ mặn 0% ĐMNB áp suất thẩm thấu nhỏ (17.38 tm), cao độ mặn 75 % 100% ĐMNB áp suất thẩm thấu đạt 21.57 atm Áp suất thẩm thấu tăng dần với gia tăng độ mặn thí nghiệm Song áp suất thẩm thấu tăng đến mức độ định, môi trường trồng có độ mặn tăng cao (100% ĐMNB) Hình 9: Chiều cao Cóc đỏ sau 12 tháng thí nghiệm 85 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Qch Văn Tồn Em Hình 10: Các lơ TN sau 12 tháng tác động độ mặn Kết luận kiến nghị 4.1 Kết luận Từ kết nghiên cứu Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) giai đoạn vườn ươm rút số kết luận sau: Cấu trúc phiến không khác độ mặn thí nghiệm chúng có đặc điểm thích nghi chung với mơi trường có độ mặn thay đổi Cấu trúc ngăn cản nước có tầng cuticul dày biểu bì trên, giảm nồng độ muối cho cách gia tăng khả chứa nước lớp tế bào mơ nước, tích luỹ muối thành tinh thể nằm rãi rác lớp tế bào mô giậu, mô xốp Kết nồng độ muối cao già phiến dày Cây có khả đáp ứng với mơi trường sống có độ mặn cao thể thơng qua điều chỉnh q trình sinh lý, sinh thái thích nghi như: hàm lượng diệp lục cường độ quang hợp đạt giá trị cao sống mơi trường có độ mặn từ 25%- 50% ĐMNB giảm dần độ mặn tăng cao sống môi trường nước (0% ĐMNB) Mặc dù trình sinh lý bị ức chế sống mơi trường có độ mặn tăng cao, tất lơ thí nghiệm độ mặn khác Cóc đỏ có khả tự điều chỉnh thích nghi chúng tăng trưởng liên tục suốt trình nghiên cứu Điều chứng tỏ có khả tự điều chỉnh ion trình sống thích nghi lâu đời lồi 4.2 Kiến nghị Cần nghiên cứu thêm số sinh lý khác để tìm hiểu nhiều sâu khả thích nghi sinh lý sinh thái Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) với mơi trường sống có độ mặn khác nhau, nghiên cứu nhân tố khác có ảnh hưởng đến giai đoạn vườn ươm như: ánh sáng, 86 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 14 năm 2008 chế độ bón phân… từ cung cấp dẫn liệu cho việc gieo ươm Cóc đỏ q hiệu cao đẩy nhanh tiến trình khơi phục chúng cách trồng lại tự nhiên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Nguyên Hồng (chủ biên), Trần Văn Ba, Hoàng Thị Sản, Lê Thị Trễ, Nguyễn Hồng Trí, Mai Sĩ Tuấn (1997), Vai trò rừng ngập mặn Việt nam, Nhà xuất Nông nghiệp, tr 146-166 [2] Nguyễn Khoa Lân (1996), Nghiên cứu giải phẫu sinh thái thích nghi loài chủ yếu số rừng ngập mặn Việt Nam, Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, tr 9- 50 [3] Trần Thị Phương (2002), Nghiên cứu đặc điểm thích nghi lồi đước vòi (Rhizophora stylosa Griff.) lồi trang (Kandelia candel (L.) Druce) với chế độ muối khác nhau, Luận án Tiến sĩ sinh học, 145 tr [4] Mai Sỹ Tuấn (1995), Phản ứng sinh lý sinh thái Mắm (Avicennia marina) mọc độ mặn khác nhau, Hội thảo khoa học Phục hồi Quản lý hệ sinh thái rừng ngập mặn Việt Nam, Đồ Sơn, 8- 10/10/1995, tr 149- 163 [5] Lê Xuân Tuấn (1995), Ảnh hưởng chế độ mặn lên nảy mầm, sinh trưởng Bần chua (Sonneratia cascolaris) điều kiện thí nghiệm, Hội thảo khoa học Phục hồi Quản lý hệ sinh thái rừng ngập mặn Việt Nam, Đồ Sơn, 8- 10/10/1995, tr 47- 52 [6] Nguyễn Hải Tuất Ngô Kim Khôi (1996), Xử lý thống kê kết nghiên cứu nông nghiệp- lâm nghiệp, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội, 127 tr [7] Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm, Hoàng Quý Lý, Trần Dụ Chi, Lê Hồng Điệp, Thực tập Sinh lý thực vật, Nhà xuất Đaị học Quốc gia Hà nội 2004, tr 48- 80 [8] Fan, Kuei- Chu; Sheu, Bor-Hung; Chang, Chun-Te (2002), Effects of soil salinity on chlorophyll fluorescence and respiration of mangrove Lumnitzera racemosa seedlings, Source: Taiwan Journal of Forest Science, V 17, n 3, sep/2002, p 323- 335 87 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Quách Văn Tồn Em Tóm tắt Cây Cóc đỏ (Lumnitzera littorea (Jack) Voigt.) lồi thức ngập mặn Ở Việt Nam, L littorea loài nguy cấp Loài chịu đựng độ mặn nước biển từ – 27% Nghiên cứu nhằm tìm hiểu ảnh hưởng độ mặn khác lên đặc điểm thích nghi cấu tạo giải phẫu – thân sinh lý sinh thái Cóc đỏ L littorea giai đoạn vườn ươm Các kết giải thích tăng trưởng tốt thích nghi sinh lý hồn hảo Cóc đỏ L littorea mơi trường có độ mặn vừa phải Abstract Studying the effect of the defferent salinities on anatomical and ecophysiological adaption of mangrove (Lumnitzera Liitorea (Jack) Voght.) seeding in the nursery Lumnitzera littorea (Jack) Voigt is a true mangrove species In Vietnam, L littorea is an vulnerable species The species occurs within the calm coastal waters, typically on salt with – 27% This study investigated the effect of different salinities on annatomical and eco-physiological adaption of mangrove L littorea seedings after one year in the nursery These results explain te better growth and physiological performance of seedings of L littorea when grown in mild salinities 88 ... mặn khác lên đặc điểm thích nghi cấu tạo giải phẫu – thân sinh lý sinh thái Cóc đỏ L littorea giai đoạn vườn ươm Các kết giải thích tăng trưởng tốt thích nghi sinh lý hồn hảo Cóc đỏ L littorea mơi... hiểu nhiều sâu khả thích nghi sinh lý sinh thái Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) với mơi trường sống có độ mặn khác nhau, nghi n cứu nhân tố khác có ảnh hưởng đến giai đoạn vườn ươm như: ánh sáng,... tác động độ mặn Kết luận kiến nghị 4.1 Kết luận Từ kết nghi n cứu Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) giai đoạn vườn ươm rút số kết luận sau: Cấu trúc phiến khơng khác độ mặn thí nghi m chúng có đặc điểm