Luận án tiến sĩ sinh học nghiên cứu, đánh giá nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu ở vườn quốc gia bến en, tỉnh thanh hóa, đề xuất các biện pháp bảo tồn và khai thác

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ HỒNG VĂN CHÍNH NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ NGUỒN TÀI NGUYÊN THỰC VẬT CÓ TINH DẦU Ở VƯỜN QUỐC GIA BẾN EN, TỈNH THANH HÓA, ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP BẢO TỒN VÀ KHAI THÁC HỢP LÝ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ HỒNG VĂN CHÍNH NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ NGUỒN TÀI NGUYÊN THỰC VẬT CÓ TINH DẦU Ở VƯỜN QUỐC GIA BẾN EN, TỈNH THANH HÓA, ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP BẢO TỒN VÀ KHAI THÁC HỢP LÝ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 9.42.01.11 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Minh Hợi TS Đỗ Ngọc Đài HÀ NỘI – 2019 LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến PGS TS Trần Minh Hợi - Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam TS Đỗ Ngọc Đài - Trường Đại học Kinh tế Nghệ An người thầy tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tốt suốt trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Ngơ Xn Lương, TS Đậu Bá Thìn, Trường Đại học Hồng Đức, Học viên cao học Khóa 8, chuyên ngành thực vật học giúp đỡ trình thực Luận án Tơi bày tỏ lịng biết ơn TS Isiaka A Ogunwande, trường Đại học Lagos State, Nigeria giúp đỡ việc đánh giá số liệu tinh dầu TS Nguyễn Huy Hùng, trường Đại học Duy Tân thử hoạt tính sinh học số mẫu tinh dầu Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (Nafosted) Mã số 106.03-2017.328 Nhân dịp này, xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc, Phòng Đào tạo Sau đại học, Học viện Khoa học Công nghệ, Ban lãnh đạo, thầy cơ, cán phịng Tài ngun Thực vật, phịng Thực vật, Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; Ban Giám hiệu, BCN Khoa Khoa học Tự nhiên, Bộ môn Thực vật, trường Đại học Hồng Đức; Ban giám đốc Vườn Quốc gia Bến En; Trạm kiểm Lâm Sông Tràng, Xuân Thái, Yên Bái, Xuân Khang; bạn đồng nghiệp, gia đình người thân động viên, giúp đỡ tơi hồn thành luận án Hà Nội, ngày 06 tháng 05 năm 2019 Tác giả Hồng Văn Chính LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Mọi giúp đỡ có lời cám ơn! Các trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 06 tháng 05 năm 2019 Ký tên Hồng Văn Chính MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài luận án Mục tiêu luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Vài nét chung tinh dầu tinh dầu 1.1.1 Khái niệm tinh dầu 1.1.2 Tính chất thành phần hóa học tinh dầu 1.1.3 Trạng thái tự nhiên phân bố 1.1.4 Giá trị sử dụng, tầm quan trọng tinh dầu nguyên liệu chứa tinh dầu 1.2 Nghiên cứu loài thực vật chứa tinh dầu giới Việt Nam 1.2.1 Nghiên cứu loài thực vật chứa tinh dầu giới 1.2.2 Nghiên cứu loài thực vật chứa tinh dầu Việt Nam 11 1.2.3 Nghiên cứu tinh dầu Thanh Hóa Vườn Quốc gia Bến En 16 1.3 Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu hoạt tính sinh học số họ thực vật giới Việt Nam 17 1.3.1 Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu hoạt tính sinh học số họ thực vật giới 17 1.3.1.1 Họ Long não (Lauraceae) 17 1.3.1.2 Họ Cam (Rutaceae) 19 1.3.1.3 Họ Hồ tiêu (Piperaceae) .21 1.3.1.4 Họ Gừng (Zingiberaceae) 22 1.3.2 Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu hoạt tính sinh học số họ thực vật Việt Nam 24 1.3.2.1 Họ Long não (Lauraceae) 24 1.3.2.2 Họ Cam (Rutaceae) 25 1.3.2.3 Họ Hồ tiêu (Piperaceae) .27 1.3.2.4 Họ Gừng (Zingiberaceae) 28 1.4 Điều kiện tự nhiên Vườn Quốc gia Bến En 32 1.4.1 Vị trí địa lý .32 1.4.2 Địa chất thổ nhưỡng 31 1.4.3 Địa hình 31 1.4.4 Sơng ngịi 31 1.4.5 Khí hậu 32 1.4.6 Hiện trạng đất rừng Vườn Quốc gia Bến En 32 1.4.7 Điều kiện xã hội 33 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Đối tượng nghiên cứu 34 2.2 Thời gian nghiên cứu 34 2.3 Nội dung nghiên cứu 34 2.4 Phương pháp nghiên cứu 34 2.4.1 Phương pháp kế thừa tài liệu 34 2.4.2 Phương pháp điều tra thực địa 34 2.4.3 Phương pháp thu mẫu định loại 35 2.4.4 Phương pháp đánh giá tính đa dạng hệ thực vật 36 2.4.5 Phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu 37 2.4.5.1 Thu mẫu chưng cất tinh dầu 37 2.4.5.2 Phương pháp định lượng tinh dầu 38 2.4.5.3 Phương pháp phân tích thành phần hố học tinh dầu 38 2.4.6 Phương pháp điều tra, vấn 39 2.4.7 Phương pháp thử hoạt tính sinh học 39 2.4.8 Phương pháp xử lí số liệu .40 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Đa dạng nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu Vườn Quốc gia Bến En, tỉnh Thanh Hóa 41 3.1.1 Đa dạng bậc ngành 41 3.1.2 Đa dạng bậc họ 43 3.1.3 Đa dạng bậc chi 44 3.1.4 So sánh thành phần loài tinh dầu VQG Bến En với VQG Pù Mát Việt Nam 45 3.1.5 Đa dạng dạng thân 48 3.1.6 Đa dạng giá trị sử dụng 49 3.1.7 Đa dạng giá trị bảo tồn 51 3.1.8 Một số đặc điểm loài thực vật VQG Bến En phân tích thành phần hóa học tinh dầu .52 3.1.8.1 Họ Long não (Lauraceae) 52 3.1.8.2 Họ Hồ tiêu (Piperaceae) .58 3.1.8.3 Họ Cam (Rutaceae) 62 3.1.8.4 Họ Gừng (Zingiberaceae) 66 3.2 Hàm lượng thành phần hóa học tinh dầu số lồi có tinh dầu Vườn Quốc gia Bến En, Thanh Hóa 76 3.2.1 Xác định hàm lượng tinh dầu số lồi thực vật có tinh dầu VQG Bến En, tỉnh Thanh Hóa 76 3.2.2 Thành phần hóa học tinh dầu số lồi thực vật VQG Bến En, tỉnh Thanh Hóa 80 3.3 Kết thử hoạt tính kháng muỗi kháng vi sinh vật kiểm định lồi Gừng gió (Zingiber zerumbet (L.) Smith) 132 3.3.1 Thử hoạt tính kháng muỗi 132 3.3.2 Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 136 3.4 Đề xuất giải pháp bảo tồn khai thác hợp lý nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu VQG Bến En, tỉnh Thanh Hóa 137 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 143 Kết luận 143 Kiến nghị 144 Những đóng góp luận án 144 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 146 TÀI LIỆU THAM KHẢO 148 PHỤ LỤC 170 DANH LỤC CÁC LỒI CÂY CĨ TINH DẦU Ở VƯỜN QUỐC GIA BẾN EN, TỈNH THANH HÓA 170 PHỤ LỤC 2: DANH SÁCH CÁC THẦY THUỐC NAM ĐÃ ĐƯỢC PHỎNG VẤN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÍ, KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG CÂY TINH DẦU 201 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH ĐIỀU TRA THỰC ĐỊA VÀ MỘT SỐ LỒI CÂY CĨ TINH DẦU Ở VƯỜN QUỐC GIA BẾN EN, TỈNH THANH HÓA 202 PHỤ LỤC SẮC KÝ ĐỒ CÁC LOÀI THỰC VẬT ĐÃ ĐƯỢC PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HĨA HỌC TINH DẦU 217 PHỤ LỤC PHIẾU ĐIỀU TRA THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NGUỒN TÀI NGUYÊN THỰC VẬT CÓ TINH DẦU 234 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1 Phân bố tinh dầu ngành hệ thực vật VQG Bến 41 En Bảng 3.2 Các họ đa dạng cho tinh dầu VQG Bến En 43 Bảng 3.3 Các chi đa dạng có tinh dầu VQG Bến En 44 Bảng 3.4 So sánh tinh dầu VQG Bế n En với tinh dầu VQG 45 Pù Mát Bảng 3.5 So sánh tinh dầu VQG Bến En so với tinh dầu 46 Việt Nam Bảng 3.6 Dạng thân lồi có tinh dầu VQG Bến En 48 Bảng 3.7 Giá trị sử dụng lồi thực vật có tinh dầu Bến En 49 Bảng 3.8 Thống kê lồi thực vật có tinh dầu bị đe dọa Bến En 52 Bảng 3.9 Hàm lượng mẫu chưng cất tinh dầu Bến En 76 Bảng 3.10 Thành phần hóa học tinh dầu loài Re xanh phấn 80 (Cinnamomum glaucescens) Bảng 3.11 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Quế hồi (Cinnamomum 82 verum) Bảng 3.12 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Lịng trứng hoa vàng 84 (Lindera racemosa) Bảng 3.13 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Bời lời nhớt (Litsea 86 glutinosa) Bảng 3.14 Thành phần tinh dầu lồi Bời lời nhớt 89 Bảng 3.15 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Re trắng to (Phoebe 90 tavoyana) Bảng 3.16 Các thành phần chủ yếu tinh dầu phận khác 93 số loài thuộc họ Long não (Lauraceae) VQG Bến En, Thanh Hóa Bảng 3.17 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Tiêu gắt (Piper acre) 94 Bảng 3.18 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Tiêu bến en (Piper 97 minutistigmum) Bảng 3.19 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Tiêu lào (Piper 100 laosanum) Bảng 3.20 Thành phần hóa học tinh dầu loài Tiêu đá (Piper 102 saxicola) Bảng 3.21 Các thành phần chủ yếu tinh dầu phận khác 104 số loài thuộc họ Hồ tiêu (Piperaceae) VQG Bến En, Thanh Hóa Bảng 3.22 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Quýt dại (Atalantia 105 roxburghiana) Bảng 3.23 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Bưởi bung gân 107 (Macclurodendron oligophlebia) Bảng 3.24 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Tiểu quất khơng cuống 110 (Atalantia sessiliflora) Bảng 3.25 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Dấu dầu chẻ ba 112 (Tetradium trichophorum Lour.) Bảng 3.26 Các thành phần chủ yếu tinh dầu phận khác 114 số loài thuộc họ Cam (Rutaceae) VQG Bến En, Thanh Hóa Bảng 3.27 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Sẹ (Alpinia globosa) 115 Bảng 3.28 Thành phần hóa học tinh dầu loài Riềng malacca (Alpinia 118 malaccensis) Bảng 3.29 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Riềng (Alpinia napoensis) 121 Bảng 3.30 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Riềng bắc (Alpinia 123 tonkinensis) Bảng 3.31 Thành phần hóa học tinh dầu loài Sa nhân (Amomum villosum) 125 Bảng 3.32 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Gừng gió (Zingiber 128 zerumbet) Hình 13 Sắc ký đồ tinh dầu từ loài Tiêu bến en (Piper minutistigmum C DC.) (HVC 372) Hình 14 Sắc ký đồ tinh dầu từ loài Tiêu lào (Piper laosanum C DC.) (HVC 349) 223 Hình 15 Sắc ký đồ tinh dầu từ thân loài Tiêu lào (Piper laosanum C DC.) (HVC 349) Hình 16 Sắc ký đồ tinh dầu từ loài Tiêu đá (Piper saxicola C DC.) (HVC 383) 224 Hình 17 Sắc ký đồ tinh dầu từ thân loài Quýt dại (Atalantia roxburghiana Hook.f.) (HVC 375) Hình 18 Sắc ký đồ tinh dầu từ lồi Bưởi bung gân (Maclurodendron oligophlebium (Merr.) Hartl.) (HVC 432) 225 Hình 19 Sắc ký đồ tinh dầu từ lồi Bưởi bung gân (Maclurodendron oligophlebium (Merr.) Hartl.) (HVC 432) Hình 20 Sắc ký đồ tinh dầu từ loài Dấu dầu chẻ ba (Tetradium trichophorum Lour.) (HVC 433) 226 Hình 21 Sắc ký đồ tinh dầu từ loài Sẹ (Alpinia globosa) (HVC 104) Hình 22 Sắc ký đồ tinh dầu từ loài Riềng malacca (Alpinia malaccensis (Burm.f.) Rosc.) (HVC 291) 227 Hình 23 Sắc ký đồ tinh dầu từ thân loài Riềng malacca (Alpinia malaccensis (Burm.f.) Rosc.) (HVC 291) Hình 24 Sắc ký đồ tinh dầu từ thân rễ loài Riềng malacca (Alpinia malaccensis (Burm.f.) Rosc.) (HVC 291) 228 Hình 25 Sắc ký đồ tinh dầu từ loài Riềng malacca (Alpinia malaccensis (Burm.f.) Rosc.) (HVC 291) Hình 26 Sắc ký đồ tinh dầu từ rễ Riềng (Alpinia napoensis H Dong & G J Xu)(HVC 728R) 229 Hình 27 Sắc ký đồ tinh dầu từ lồi Riềng bắc (Alpinia tonkinensis) (HVC 108) Hình 28 Sắc ký đồ tinh dầu từ loài Sa nhân (Amomum villosum Lour.) (HVC 721) 230 Hình 29 Sắc ký đồ tinh dầu từ thân loài Sa nhân (Amomum villosum Lour.) (HVC 721) Hình 30 Sắc ký đồ tinh dầu từ rễ loài Sa nhân (Amomum villosum Lour.) (HVC 721) 231 Hình 31 Sắc ký đồ tinh dầu từ lồi Gừng gió (Zingiber zerumbet (L.) Smith) (HVC 700) Hình 32 Sắc ký đồ tinh dầu từ thân khí sinh lồi Gừng gió (Zingiber zerumbet (L.) Smith) (HVC 700) 232 Hình 33 Sắc ký đồ tinh dầu từ thân rễ lồi Gừng gió (Zingiber zerumbet (L.) Smith) (HVC 700) 233 PHỤ LỤC 5: PHIẾU ĐIỀU TRA THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NGUỒN TÀI NGUYÊN THỰC VẬT CÓ TINH DẦU Đây nghiên cứu thực đề tài luận án tiến sĩ “Đánh giá nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu VQG Bến En, Thanh Hóa, đề xuất biện pháp bảo tồn khai thác hợp lý” Chúng mong nhận hợp tác chia sẻ kinh nghiệm ông/bà loài cỏ ở vùng núi Thanh hóa mà chúng ta gặp sử dụng Những thông tin quý ông/bà cung cấp phục vụ cho mục đích nghiên cứu thống kê đánh giá này, ngồi khơng mục đích khác Những chia sẻ thơng tin ơng/bà đóng góp to lớn khơng cho luận án tơi mà cịn cho việc bảo tồn, phát triển và bảo vê ̣ đa dạng sinh học vùng núi tỉnh Thanh Hóa Rất mong nhận giúp đỡ ông/bà I Thông tin chung Tên người vấn: …………………………… Giới tính: Nam [ ] Nữ [ ] Tuổi: ……………… Nghề nghiệp …………… Địa (xã/thị trấn): Thời gian: Ngày ………tháng… …năm 201 II Điều tra cụ thể Ơng (Bà) có biết có tinh dầu cách nhận biết chứa tinh dầu? Biết rõ Biết, chưa thật hiểu Không biết Ông (Bà) sử dụng tinh dầu vào mục đích nào? Cây tinh dầu mà Ông (Bà) sử dụng lấy từ nguồn nào? Thu mua Thu hái rừng tự nhiên Gieo trồng Ơng (Bà) có hiể u rõ các quy định liên quan đế n bảo vê ̣ và khai thác tài nguyên thực vâ ̣t chứa tinh dầ u Luâ ̣t đa da ̣ng sinh ho ̣c, Luâ ̣t Bảo vê ̣ và phát triể n 234 rừng, Công ước CITES, sách đỏ Viê ̣t Nam về các loài thực vâ ̣t quý hiế m cầ n đươ ̣c bảo vê ̣ Biết rõ Chỉ biết sơ qua Khơng biết Theo Ơng (Bà) cơng tác bảo vệ rừng địa phương nào? Rất nghiêm túc Tương đối nghiêm túc Chưa nghiêm túc Theo Ơng (bà) ý thức bảo vệ rừng nói chung bảo vệ có tinh dầu nói riêng người dân địa phương nào? Rất tốt Bình thường Chưa tốt Theo Ông (Bà) người dân địa phương có thường vào rừng để thu hái tinh dầu khơng? Thường xun Có khơng thường xun Khơng Theo Ơng (Bà), nguồn cung cấp tinh dầu nào? a Rất dồi b Tương đối thuận lợi c Khan Ông (Bà) đánh giá mức độ suy giảm loài tinh dầu so với năm trước 10 Ơng có biết sử dụng đến sản phẩm tinh dầu thị trường? a Đã biết sử dụng b Biết chưa sử dụng c Chưa biết 11 Ông (Bà) có ý tưởng để bảo tồn lồi có tinh dầu ngày tốt khơng? 12 Ở địa phương có trồng loài tinh dầu nào? 235 13 Theo Ơng (Bà), người nơng dân phát triển trồng loại nào? (tên cây, nguồn giống, diện tích, thu hoạch, thu nhập, nơi tiêu thụ, hiệu quả, thời gian thu lãi….) ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………… 14 Ơng (Bà) có nghĩ đến việc gây trồng tinh dầu vườn nhà không? Tại sao? 15 Ơng (Bà) có ý định truyền đạt lại kinh nghiệm sử dụng tình dầu khơng? a Có, truyền lại cho người thân gia đình b Có thể truyền cho người có ý muốn c Khơng 16 Ơng (Bà) có đề xuất để vừa bảo tồn lồi tinh dầu, vừa khơng ảnh hưởng đến thu nhập khơng? 17 Ơng (Bà) có đề xuất với cấp, ban ngành việc khai thác phát triển loài tinh dầu (thu mua sản phẩm, hướng dẫn nuôi trồng, định hướng, hỗ trợ kỹ thuật…) ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………… 18 Các ý kiến khác ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………… Trân trọng cảm ơn ông/bà! 236 237 ... antifungals” đã tổ ng hơ ̣p và đánh gia? ? các kế t quả nghiên cứu giai đoa ̣n 2008-2010 về tinh dầ u và khả kháng khuẩ n, kháng nấ m của tinh dầ u [19]; B Teixeira và cs (2013) đã xác... lồi có tinh dầu) Việc nghiên cứu tinh dầu nước ta thường tâ ̣p trung vào điề u tra, đánh gia? ? đa da ̣ng của từng vùng đơn lẻ hoă ̣c phân tić h thành phần hoá học, đánh gia? ? khả kháng... m sinh ho ̣c, sinh thái và khả gieo trồ ng những loài thực vâ ̣t có chứa tinh dầ u tiêu biể u ở Viêṭ Nam cũng kỹ thuâ ̣t thu hái, tách chiế t và đánh gia? ? chấ t lươ ̣ng tinh