Nghiên cứu đặc điểm sinh học, kỹ thuật trồng thâm canh và sinh thái Quế Cinnamomum cassia Bl. tại các vùng sinh thái chính của Việt Nam
MỤC LỤC
Mục tiêu nghiên cứu của luận án 1. Mục tiêu chung
Mục tiêu cụ thể
- Chọn được giống Quế có triển vọng thông qua việc khảo nghiệm hậu thế ở 3 vùng sinh thái trồng Quế;. - Xác định được biện pháp kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom Quế và bước đầu bổ sung được một số biện pháp kỹ thuật trồng thâm canh Quế ở 3 vùng sinh thái trồng Quế chính.
Đối tượng và giới hạn nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu
Giới hạn nghiên cứu
+ Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom Quế thông qua các thí nghiệm ảnh hưởng của thời vụ cắt trẻ hóa, tạo chồi đển khả năng sinh trưởng và chất lượng của chồi vượt lấy hom; ảnh hưởng của tuổi cây mẹ cắt trẻ hóa tạo chồi, ảnh hưởng của nồng độ chất điều hòa sinh trưởng kích thích ra rễ (IBA) và ảnh hưởng của giá thể, phương pháp giâm hom đến khả năng ra rễ và sinh trưởng của hom giâm. + Nghiên cứu một số biện pháp trồng thâm canh Quế thông qua thí nghiệm về tiêu chuẩn cây con đem trồng, ảnh hưởng của phân bón thúc đến sinh trưởng của cây Quế, trên cơ sở đó đề xuất một số biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng Quế cho 3 vùng sinh thái chính.
Bố cục luận án
Đặc điểm phân loại và tên gọi các loài Quế chủ yếu
Quế là tên gọi chung của một số loài có dầu thơm, được gây trồng phổ biến để lấy vỏ và tinh dầu gồm: loài Cinnamomum verum, có nguồn gốc ở Sri Lanka và có tên thương mại quốc tế là Quế Sri Lanka (Sri Lanka cinnamom) hoặc Quế Ceylon (Ceylon cinnamom); loài Cinnamomum cassia có tên khác là Cinnamomum aromaticum được gọi là Quế Trung Quốc (Chinnese cassia) hoặc Quế Việt Nam (Vietnamese cassia), có nguồn gốc từ các tỉnh phía Nam Trung Quốc và Việt Nam; loài Cinnamomum burmannnii hay còn gọi là Quế Indonesia (Indonesian cassia); loài Indian cassia hoặc Cinnamomum tamala chủ yếu ở Ấn Độ; các loài Cinnamomum impressinervium và Cinnamomum bejolghota cũng phân bố chủ yếu ở Ấn Độ nhưng không phổ biến (P.N. Nhìn chung, về phân loại thực vật và tên gọi đã được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm từ rất sớm, đã xác định các loài trong chi Cinnamomum khá phong phú và hoàn thiện, ít có tranh luận về phân loại.
Đặc điểm sinh học một số loài Quế chủ yếu 1. Đặc điểm hình thái một số loài Quế chủ yếu
Loài Cinnamomum burmannii hay còn có các tên gọi khác như: java cassia, fagot cassia, padang cassia, batavia cassia, korintji cassia, vera cassia,… chúng có phân bố tự nhiên ở vùng giữa Indonesia và Malaysia, hiện nay được trồng phổ biến để sản xuất hàng hóa ở bán đảo Timor. Ranatunga et al, (2004) [90] thì Quế là cây trồng có thể gây trồng được trên nhiều loại đất đai và điều kiện khí hậu khác nhau, cụ thể là: loài Cinnamomum verum có thể trồng được ở những nơi có điều kiện khí hậu từ bán khô hạn đến ẩm, từ đất pha cát đến đất feralit có hàm lượng sét cao, giầu mùn và hơi chua (pHKcl≈ 4,5 - 5,5), thoát nước, có đá lẫn;.
Công dụng, giá trị sử dụng của vỏ Quế và tinh dầu, thành phần hóa học của tinh dầu Quế
D et al (2004) [87] cho thấy bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ đã đo được trong một mẫu tinh dầu Cinnamomum verum chứa khoảng 63% cinamic aldehyt, 8% limonene, 7% eugenol, 5,5% cinamic aldehyt propylene và <1-2% của nhiều loại hợp chất terpenoid (α-pinene, camphene). Ngoài ra, dầu Quế được chưng cất bằng phương pháp thủy điện từ chồi cây Cinnamomum verum (C. zeylanicum) thu được những hợp chất Terpene hydrocarbon (78%) và terpenoid oxy hóa (9%) cùng với sesquiterpen, α- bergamotene (27%) và α-copaene (23%), là những hợp chất phổ biến nhất (Jayaprakasha, G.
Kỹ thuật chọn giống và nhân giống Quế Kỹ thuật chọn giống Quế
Tuy nhiên, trong thời gian vừa qua Trung Quốc đã chọn tạo được hàng trăm giống Quế có năng suất cao và chất lượng tốt, xây dựng được hàng trăm hecta vườn cung cấp giống (Krishnamoorthy và cs, 2004) [81]. Phương pháp nhân giống hữu tính gồm có 2 cách: một là gieo hạt trực tiếp vào bầu đất đã chuẩn bị trong vườn ươm, hai là gieo hạt lên luống đất để tạo cây mầm, sau đó mới nhổ cây mầm cấy vào bầu đất đã chuẩn bị ở vườn ươm.
Kỹ thuật trồng và chăm sóc rừng Quế
Hạt giống được chọn từ các cây cao to nhất trong khu vực, cây giống để trồng rừng là cây 2 năm tuổi có chiều cao > 50 cm. Trong năm đầu cũng như trước khi khai thác vỏ, người ta tận thu lá lần cuối để cất tinh dầu.
Ở Việt Nam
Hiện nay, bằng các công nghệ hiện đại, các nghiên cứu gần đây đã dựa trên các kết quả phân tích đặc điểm di truyền kết hợp với so sánh các mẫu chuẩn Quốc tế để xác định tên loài Quế trồng ở các vùng sinh thái khác nhau, điển hình như công trình nghiên cứu và xây dựng chỉ dẫn địa lý cho các sản phẩm Quế trồng ở Văn Yên (Yên Bái), Trà My (Quảng Nam), Trà Bồng (Quảng Ngãi), các Sở Khoa học và Công nghệ của các tỉnh Yên Bái, Quảng Nam và Quảng Ngãi đã công bố Quế trồng ở cả 3 địa phương này đều là loài Cinnamomum cassia và đã được Cục sở hữu trí tuệ cấp giấy chứng nhận chỉ dẫn địa lý cho Quế Văn Yên (Yên Bái) theo Quyết định số 01/QĐ-SHTT [66], ngày 07/01/2010; giấy chứng nhận chỉ dẫn địa lý cho Quế Trà My (Quảng Nam) theo Quyết định số 2293/QĐ-SHTT [67], ngày 13/10/2011;. Về chất lượng tinh dầu Quế tại một số vùng sinh thái ở Việt Nam được cho là cao hơn tinh dầu Quế của các nước khác (Nguyễn Mê Linh và cộng sự, 1989) [35]. Thành phần chủ yếu của tinh dầu Quế là cinamic aldehyt với hàm lượng từ 65 - 95%. Giá trị tinh dầu thay đổi tùy theo nguồn gốc xuất xứ và bộ phận được chưng cất, nờn khi núi đến tinh dầu Quế phải núi rừ tinh dầu được lấy ở vựng nào và từ bộ phận nào trên cây. Đây là công trình nghiên cứu duy nhất đề cập đến hàm lượng coumarin trong vỏ Quế ở Việt Nam. Sử dụng các sản phẩm Quế có hàm lượng coumarin cao trong một thời gian dài có thể ảnh hưởng xấu cho sức khỏe, nếu sử dụng làm dược liệu hoặc gia vị thì hàm lượng coumarin được qui định phải dưới 2%. Do đó, vấn đề hàm lượng coumarin cần được nghiên cứu chọn giống để đáp ứng tiêu chuẩn của thị trường các nước phát triển ở khu vực Châu Âu và Bắc Mỹ. Nếu giải quyết được vấn đề này sẽ thúc đẩy tăng trưởng cũng như nâng cao giá trị xuất khẩu của Quế của Việt Nam. Khả năng cung cấp các sản phẩm Quế, nhất là Quế vỏ của nước ta tăng nhanh hơn mức tăng nguồn cung toàn cầu và dự báo sẽ tiếp tục tăng trong các năm tới. Đồng thời tác giả khuyến nghị ngành Quế Việt Nam nên tập trung phát triển về thiết lập chuỗi giá trị và thâm nhập thị trường, tăng sản lượng, kiện toàn tạo giá trị gia tăng như: có chứng nhận hoặc truy xuất nguồn gốc), ưu tiên phát triển chế biến tinh, đa dạng hóa sản phẩm, nhiều sản phẩm có giá trị gia tăng cao.
Đánh giá chung
Để góp phần giải quyết một số vấn đề cơ bản nhằm phát triển cây Quế ở một số vùng sinh thái trồng Quế chính, trong phạm vi luận án này có thể góp phần giải quyết một số vấn đề cơ bản như: Nghiên cứu bổ sung một số đặc điểm sinh học của cây Quế như: Đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh thái, đặc điểm di truyền, đặc điểm vật hậu, thành phần tinh dầu của cây Quế trồng ở 3 vùng sinh thái chính (Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ); Nghiên cứu chọn giống Quế có năng suất và chất lượng cao; Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống vô tính Quế bằng phương pháp giâm hom; Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật trồng thâm canh Quế ở Lào Cai, Nghệ An và Quảng Nam. - Ảnh hưởng của nồng độ chất điều hòa sinh trưởng kích thích ra rễ (IBA) đến khả năng ra rễ và sinh trưởng của hom giâm;.
Phương pháp nghiên cứu
- Đối tượng: là những cây Quế đã trồng được 30 năm tuổi tại 6 tỉnh, gồm: Lào Cai, Yên Bái, Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Nam và Quảng Ngãi. - Xử lý mẫu: các vật mẫu sử dụng để phân tích DNA và giải phẫu sẽ được bảo quản trong thùng đựng Nitơ lỏng để đưa về phòng thí nghiệm.
COONA TAE 1X
Phương pháp xử lý số liệu
- Phân tích phương sai và kiểm tra sai dị giữa các chỉ tiêu trong các CTTN theo tiêu chuẩn Bonferroni, căn cứ vào xác suất của F hay còn gọi là mức ý nghĩa của F (Sig) để xác định mẫu so sánh có khác nhau hay thuần nhất. Kết quả phân tích phương sai (bảng 3.2) về các trị số trung bình của tỷ lệ chiều dài lá/chiều rộng lá cho thấy tỷ lệ chiều dài/chiều rộng của lá ở 6 tỉnh (Lào Cai, Yên Bái, Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Nam, Quảng Ngãi) có sự khỏc biệt khỏ rừ rệt về mặt thống kờ (Sig <0.05).
Khả năng sinh trưởng của các giống Quế trồng ở 3 vùng sinh thái Trên cơ sở các lâm phần rừng trồng đều tuổi ở các điểm nghiên cứu tại 3
Vì vậy, có thể kết luận các chỉ tiêu về kích thước quả và hạt (chiều dài quả, chiều rộng quả; chiều dài hạt, chiều rộng hạt) không có sự khỏc nhau rừ rệt về mặt thống kờ, tức là tương đối giống nhau. Kết quả này cho thấy các vùng sinh thái hoặc tiểu vùng sinh thái khác nhau thì khả năng sinh trưởng của cây Quế cũng khác nhau cả về đường kính và chiều cao vút ngọn.
Đặc điểm di truyền các giống Quế trồng ở 3 vùng sinh thái 1. Kết quả tách chiết DNA tổng số
Các mẫu này khi so sánh trình tự nucleotide của vùng gen rpoB cho độ tương đồng 100% với nhau, đồng thời cũng tương đồng 100% với 4 loài thuộc chi Cinnamomum được công bố trên GenBank là (Cinnamomum bejolghota mã số EU153891; Cinnamomum verum mã số EF590434; Cinnamomum camphora mã số EF590433 và Cinnamomum aromaticum mã số MZ169827, MZ169828) trong đó loài Cinnamomum aromaticum chính là tên gọi khác của loài Cinnamomum cassia là loài được được sử dụng trong nghiên cứu này. Những kết quả thu được sau khi tiến hành phân tích trình tự DNA barcode vùng gen lục lạp gồm gen rpoB và matK ở các mẫu Quế thu thập của 6 xuất xứ cũng như các loài khác thuộc họ Quế cho thấy rằng các mẫu Quế thu thập được có độ tương đồng về trình tự nucleotide 100% với loài Cinnamomum aromaticum (tên gọi khác của loài Cinnamomum cassia).
Đặc điểm sinh thái nơi trồng Quế ở 3 vùng sinh thái 1. Đặc điểm địa hình
Kết quả điều tra cho thấy Quế được trồng nhiều ở các vùng sinh thái khác nhau, sinh trưởng tốt trên nhiều loại đất khác nhau như đất feralit phát triển trên các loại đá mẹ granít, phiến thạch sét, acafilit, micasit, trên đất đá vôi; đất có thành phần cơ giới nhẹ, tơi xốp, tầng đất dày, nhiều mùn, thoát nước tốt, còn tính chất đất rừng. Tổng hợp 3 yếu tố sinh thái ở trên, gồm: Đặc điểm địa hình, đặc điểm khí hậu và đặc điểm đất đai ở những nơi trồng Quế cho thấy điểm bổ sung nổi bật là Quế có thể trồng ở độ cao 1100 m so với mực nước biển ở các tỉnh Quảng Nam và Quảng Ngãi, ở độ cao này cây Quế vẫn sinh trưởng bình thường và rất ít sâu bệnh hại, nhất là bệnh tua mực mà các tài liệu nghiên cứu từ trước chưa chỉ ra.
Đặc điểm vật hậu và chu kỳ sai quả 1. Đặc điểm vật hậu
Đặc điểm vật hậu và chu kỳ sai quả. Thời kỳ nảy chồi Thời kỳ ra lá non. Thời kỳ ra nụ hoa Thời kỳ ra nụ hoa Thời kỳ nở hoa. Thời kỳ hình thành quả. Thời kỳ quả chín Thời kỳ quả chín. Các pha vật hậu của Quế. Cụ thể: các pha vật hậu ở vùng Nam Trung Bộ, Bắc Trung Bộ, thường ra hoa, kết quả sớm hơn vùng Bắc Bộ do sự chênh lệch về nhiệt độ, nhất là các chỉ số nhiệt độ tối thấp và tối cao. Thời gian nảy chồi và ra lá non ở vùng Nam Trung Bộ đến sớm hơn và kết thúc muộn hơn thời kỳ nảy chồi và ra lá non ở vùng Bắc Bộ, kéo dài từ cuối tháng 12 đến đầu tháng 3 năm sau. Sau khi chồi xuất hiện được khoảng 3 ngày thì cây bắt đầu ra các lá non tiếp theo. Thời gian dài nhất của pha vật hậu sinh sản là quá trình kết quả và cũng là thời gian phát triển quả từ non tới già thì ở vùng Nam Trung Bộ thường đến sớm hơn ở vùng Bắc Bộ từ 15-20 ngày, nhưng đều kết thúc vào tháng 11-12. Thời kỳ quả chín và rụng quả ở Nam Trung Bộ đến sớm hơn vùng Bắc Trung Bộ và Bắc Bộ 20-30 ngày. Vì vậy, cần chú ý hiện tượng quả chín khác nhau để có thời gian thu hái thích hợp. Chu kỳ sai quả. Xác định chu kỳ sai quả của Quế để có kế hoạch chủ động thu hái và cất trữ hạt giống phục vụ trồng rừng. Kết quả quan sát và thống kê mức độ sai quả của Quế trồng ở các vùng sinh thái trong 4 năm liên tục được trình bày ở bảng 3.15). Hiện tượng này được thể hiện rất rừ khi xỏc định được cõy trội (cõy mẹ) để làm giống và thu hái hạt giống, nhưng có một số cây có rất ít hoặc không có quả năm nay thì sang năm hoặc sang năm nữa có thể rất sai quả.
Đặc điểm tinh dầu của các giống Quế trồng ở 3 vùng sinh thái 1. Hàm lượng tinh dầu Quế
Kết quả phân tích tinh dầu Quế trồng ở các vùng sinh thái khác nhau được tổng hợp ở bảng 3.17 cho thấy thành phần tinh dầu Quế có khoảng 14 hợp chất cơ bản bao gồm: aldehyt phenyl-etyl; rượu phenyl-etyl; styren; cis- aldehyt cinamic; Benzal-dehyt; eugenol; cinamic aldehyt; Axeto-phenol; rượu cinnamic; coumarin; trans-O-metoxy aldehyt cinamic; aldehyt salixylic;. Ngoài hàm lượng tinh dầu ở bảng 3.18 thỡ trong tinh dầu có 14 thành phần chính, nhưng có tới 8 thành phần đã có sự khác biệt rừ rệt giữa cỏc vựng sinh thỏi (Sig. <0,05), gồm: cis-aldehyt cinnamic, Benzal-dehyt, eugenol, cinamic aldehyt, Coumarin, trans-O-metoxy aldehyt cinnamic, aldehyt salixylic, acetat cynamyl.
Chọn cây trội và khảo nghiệm hậu thế các giống Quế 1. Chọn cây trội Quế ở 3 vùng sinh thái
Do khả năng sinh trưởng của các lâm phần này rất khác nhau, nên năng suất vỏ Quế khô của các lâm phần cũng khác nhau, năng suất vỏ Quế khô trung bình giữa các lâm phần dao động từ 20,9 - 30,3 kg/cây, chênh lệch giữa cây trung bình ở lâm phần sinh trưởng tốt nhất với cây trung bình lâm phần kém nhất khoảng 9,4 kg/cây. Căn cứ vào chỉ tiêu sinh trưởng (phụ lục 05) và số liệu phân tích hàm lượng và chất lượng tinh dầu trong vỏ Quế của 90 cây trội dự tuyển ở vùng Nam Trung Bộ (phụ lục 06) đã chọn được 50 cây trội chính thức vừa có khả năng sinh trưởng nhanh, vừa có năng suất vỏ cao, vừa có hàm lượng và chất lượng tinh dầu cao vượt trội trên 10% so với quần thể, đồng thời có hàm lượng coumarin thấp hơn 0,4‰ (bảng 3.21).
Kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom
Kết quả nghiên cứu này cũng cho thấy với cây Quế sau khi đã được chọn lọc và bình tuyển, để vừa tạo ra số lượng lớn cây giống từ hom có chất lượng tốt, mang đầy đủ đặc điểm di truyền của cây mẹ phục vụ cho sản xuất, vừa hạ giá thành cây giống, nên lấy hom ở vườn vật liệu để giâm hom nhưng không quá 8 năm kể từ khi trồng. Nếu cần số lượng cây giống từ hom không lớn để vừa phục vụ cho nghiên cứu chọn tạo, cải thiện giống, vừa tận dụng những cây mẹ đã được cắt trẻ hóa, tạo chồi phục vụ cho nghiên cứu chọn tạo, cải thiện giống để cung cấp cây giống có chất lượng tốt, mang đầy đủ đặc điểm di truyền của cây mẹ cho sản xuất (trồng vườn cung cấp vật liệu, trồng rừng,.) trong giai đoạn trước mắt, cần thiết vẫn có thể lấy hom chồi vượt ở các cây mẹ có tuổi không vượt quá 12 năm.
Bổ sung một số biện pháp kỹ thuật trồng rừng thâm canh cây Quế Các biện pháp kỹ thuật trồng rừng thâm canh tương đối phong phú và
Điều này vừa giảm cụng đoạn chuẩn bị cỏt vàng, lên luống giâm, nhổ, cấy cây vào bầu, vừa chi phí sản xuất phù hợp với thực tiễn sản xuất hơn so với phương pháp cấy vào giá thể là cát vàng, sau 2 tháng mới nhổ cấy vào bầu đất. Trong phạm vi nghiên cứu này đề xuất tiêu chuẩn cây con đem trồng gồm các chỉ tiêu sau: tuổi cây con là 24 tháng, chiều cao vút ngọn tối thiểu là 60cm, đường kính gốc tối thiểu là 6,5mm và được nuôi dưỡng trong bầu PE kích thước 8 x12cm.
Đề xuất bổ sung một số biện pháp kỹ thuật trồng thâm canh Quế Từ kết quả nghiên cứu đã đạt được, cùng với việc tham khảo có chọn lọc
- Về thời điểm để thu hái hạt giống: bắt đầu thu hái từ tháng 11 năm trước đến tháng 2 năm sau, khi vỏ quả chuyển từ màu xanh sang màu tím sẫm, thịt quả mọng nước, mùi thâm hạt bên trong màu nâu đen và cứng, khi đó quả rất dễ rụng. Tốt nhất thu hái vào đầu vụ, sử dụng dụng cụ thu hái hoặc phát dọn sạch thực bị xung quanh gốc cây giống với bán kính bằng bán kính tán cây trước mùa thu hoạch 1 tháng và rải dưới gốc cây tấm ni lon hay vải để đón quả rơi dụng.
Đặc điểm sinh học
Trong tinh dầu Quế có 14 hợp chất hóa học chính, gồm: cis-aldehyt cinnamic, Benzal-dehyt, eugenol, cinamic aldehyt, Coumarin, trans-O-metoxy aldehyt cinnamic, aldehyt salixylic, acetat cynamyl, aldehyt phenyl-etyl, rượu phenyl-etyl, styrene, Axeto-phenol, rượu cinnamic, acetat – O-metoxy cinamyl. - Đặc điểm di truyền: Quế trồng ở 3 vùng sinh thái (Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ) có tính đa dạng di truyền không cao, đều thuộc một nhóm phân loại.
Chọn giống và khảo nghiệm giống
Thời điểm quả chín ở vùng Nam Trung Bộ sớm hơn vùng Bắc Trung Bộ và vùng Bắc Bộ. Trình tự nucleotide của các mẫu Quế nghiên cứu có mức độ tương đồng tương đối cao ở 2 vùng gen matK, rpoB.
Kiến nghị
Kết quả chọn cây trội Quế tại huyện Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam, Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 11/2018, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống Quế (Cinnamomum cassia BL.) bằng phương pháp giâm hom, Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn 16/2022, Bộ Nông nghiệp &PTNT.