Chọn cây trội, dẫn dòng Keo tai tượng Acacia mangium Wild và ứng dụng công nghệ sinh học trong bố trí thí nghiệm và xây dựng vườn giống

Mở đầu

Trong chương trình trồng mới 5 triệu ha rừng ở Việt Nam, nhóm loài bạch đàn và keo chiếm tới 60% diện tích, trong đó diện tích trồng keo chiếm 22,06% [8]. Keo tai tượng (Acacia mangium Wild) là loài cây có nhiều ưu

điểm, có thể trồng được trên nhiều vùng sinh thái khác nhau trên cả nước và sinh trưởng tốt ở những vùng có lượng mưa tương đối cao. Năng suất có thể

đạt 29m3/ha/năm (Phú Tân - Bình Dương) và 30m3/ha/năm (Mã Đà - Đồng Nai) [21] trong khi đó rừng nhiệt đới tự nhiên chỉ đạt 2 - 3m3/ha/năm.

Hiện nay nhu cầu sử dụng gỗ gia dụng ở trong nước và xuất khẩu ngày càng tăng nhưng khả năng cung cấp gỗ nguyên liệu còn rất hạn chế. Theo báo cáo kết quả thực hiện dự án trồng mới 5 triệu ha rừng giai đoạn 1998 - 2005, nguồn gỗ khai thác từ rừng tự nhiên và rừng trồng hiện chỉ đáp ứng được một phần nhu cầu thiết yếu trong nước, còn phần lớn phải nhập khẩu, chiếm trên 80% tổng nhu cầu (từ 2 - 2,5 triệu m3 gỗ) [3].

Trong xu thế phát triển và hội nhập của nền kinh tế nước ta, nhu cầu về các sản phẩm từ rừng trồng, đặc biệt là gỗ xẻ tăng nhanh. Theo dự báo trong chiến lược phát triển lâm nghiệp, nhu cầu gỗ lớn trong công nghiệp và dân dụng năm 2010 khoảng 8 triệu m3, năm 2015 khoảng hơn 10 triệu m3 và đến năm 2020 khoảng 12 triệu m3 [4]. Do đó việc trồng rừng thâm canh với nhu cầu sản xuất gỗ lớn và sử dụng nguồn giống có chất lượng di truyền cao ngày một lớn, đòi hỏi nhiều hơn nữa các hoạt động nghiên cứu cải thiện giống cây trồng rừng theo hướng kinh doanh gỗ vừa và lớn.

Trong số các loài keo, Keo tai tượng có hình dáng thân tròn, thẳng, rất phù hợp làm gỗ xẻ phục vụ đồ gia dụng. Gỗ của chúng có khối lượng riêng trung bình khoảng 586kg/m3, thích hợp cho sản xuất gỗ dán, ván dăm, làm nguyên liệu giấy và cả gỗ xẻ... [1]. Hiện nay gỗ Keo tai tượng đang rất được

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 69 trang tài liệu này.

ưa chuộng trong sản xuất đồ gia dụng cả ở trong nước và xuất khẩu. Giá gỗ tròn Keo tai tượng đủ tiêu chuẩn làm gỗ xẻ khoảng 800.000 đồng/m3 nhưng khả năng cung cấp gỗ xẻ cho thị trường lại rất hạn chế. Do vậy đề tài “Chọn cây trội, dẫn dòng Keo tai tượng (Acacia mangium Wild) và ứng dụng công nghệ sinh học trong bố trí thí nghiệm và xây dựng vườn giống” được thực hiện nhằm chọn ra một số dòng Keo tai tượng có tỷ trọng gỗ cao, đồng thời

đánh giá đa dạng di truyền của các cây trội Keo tai tượng đã chọn phục vụ việc lựa chọn các cặp bố mẹ trong xây dựng vườn giống, nhằm giảm thiểu khả năng giao phấn của những dòng có quan hệ quá gần gũi và tăng khả năng giao phấn cho những dòng có quan hệ di truyền xa nhau.

Chương 1 - Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.1. Trên thế giới

Keo tai tượng (Acacia mangium Wild) có nguồn gốc từ Australia, Papua New Guinea và Indonesia và đã trở thành một loài cây được trồng phổ biến ở vùng nhiệt đới. Từ những năm 1980, các lô hạt giống thu hái ở vùng nguyên sản đã được gửi tới 90 nước trên thế giới. Trong đó Philippin, Malaixia, Thái lan, Indonesia, Ên Độ, Bănglađet, Fiji, Trung Quốc và Việt Nam… [16]. Chúng có sức sinh trưởng nhanh, trên điều kiện lập địa ở Sabah - Malaixia sau 10 - 13 năm cây đạt chiều cao 20 - 25m và đường kính 20 - 30cm, tăng trưởng bình quân ở đây là 44m3/ha/năm và cũng ở Sabah trong một khảo nghiệm ở tuổi 4, xuất xứ tốt nhất đạt chiều cao 20,17m và đường kính 14,4cm [21].

ë một số nước trên thế giới việc trồng Keo tai tượng làm nguyên liệu công nghiệp với quy mô lớn đã được thực hiện từ rất sớm và công tác cải thiện giống cũng được chú trọng ngay từ đầu. Các nghiên cứu thường tập trung vào việc tìm ra những xuất xứ, dòng có năng suất và chất lượng tốt. Điển hình như ở Công Gô, diện tích rừng trồng keo bằng cây hom từ 1978 đến 1986 là 23.407ha với tăng trưởng bình quân ở tuổi 6 của các dòng vô tính được chọn là 35m3/ha/năm so với 12m3/ha/năm ở các lô hạt đại trà. Tăng thu di truyền từ 40% lên tới 192%, tức gần 3 lần so với rừng trồng từ nguồn giống chưa được cải thiện [20].

Các dự án nghiên cứu của CSIRO vào những năm 1980 tại các nước

Đông ¸, Đông Nam ¸, Australia và Fiji đã cơ bản xác định được các xuất xứ có triển vọng cho các nước tham gia như các xuất xứ PNG được đánh giá là phù hợp với điều kiện lập địa của Trung Quốc, Đài Loan [40].

Keo tai tượng đã được đưa vào trồng ở Trung Quốc từ những năm 1960, tới năm 1997 đã có khoảng 200.000ha keo được trồng ở phía Nam Trung

Quốc gồm 4 tỉnh là Hải Nam, Quảng Đông, Quảng Tây và Vân Nam, tốc độ trồng rừng hàng năm khoảng 20.000ha/năm.

Cho đến nay đã có 179 xuất xứ và 469 gia đình thuộc 21 loài keo được khảo nghiệm ở miền Nam Trung Quốc với tổng diện tích là 130ha, Keo tai tượng là một trong ba loài keo đã được đưa vào trồng rừng trên diện rộng nhằm cung cấp gỗ. Dựa vào sinh trưởng và dạng thân đã chọn được các xuất xứ có triển vọng là Abergowie (Qld), Claudie River (Qld), Oriomo (PNG). Trung Quốc đã xây dựng được 40ha rừng giống, vườn giống tại Quảng Đông và Hải Nam, bao gồm cả vườn giống thế hệ 1 và 1,5. Theo ước tính, các rừng giống và vườn giống này có thể cung cấp khoảng 1.000kg hạt giống/năm [21].

Keo được đưa vào khảo nghiệm và gây trồng ở Philipin từ những năm 1980. Trong đó Keo tai tượng được đánh giá là rất có triển vọng, năng suất của rừng trồng 10 tuổi đạt tới 32m3/ha/năm ở Tal ogon. Qua khảo nghiệm đã xác định được 4 xuất xứ tốt nhất là Kini, Bensbach, Wipim (PNG), Claudie River (Qld) [21].

Tính đến cuối năm 1990, diện tích rừng trồng Keo tai tượng ở Sabah - Malaixia khoảng 14.000ha. Kết quả khảo nghiệm xuất xứ 6,1 tuổi cho thấy 3 xuất xứ có triển vọng là Western Province (PNG), Claudie River (Qld) với D1.3

= 19,1cm và Olive River (Qld) với giá trị tương ứng là 18,7cm. Còn ở khảo

nghiệm xuất xứ 5,7 tuổi đã xác định được 3 xuất xứ tốt nhất là Broken Pole Creke (Qld), Abergowrie (Qld), và Olive River (Qld) [38].

ở Papua New Guinea từ năm 1950, có khoảng 60.000ha rừng trồng các loài keo, trong đó Keo tai tượng chiếm khoảng 15 - 16%. Sinh trưởng chiều cao của Keo tai tượng trên các lập địa tốt đạt 5m/năm trong 2,5 năm đầu [21].

Việc trồng Keo tai tượng trên quy mô công nghiệp đã được triển khai ở Inđônêxia từ đầu những năm 1980, đến năm 1990 đã có xấp xỉ 38.000ha rừng trồng Keo tai tượng cung cấp gỗ nguyên liệu giấy và gỗ xẻ [48].

Dự án trồng rừng của công ty MHP - Inđônêxia với tổng diện tích 193.500ha, trong đó diện tích trồng Keo tai tượng chiếm 90% [36]. Năm 1990 công ty đã thiết lập được khu rừng giống 17 ha bằng hạt của 79 cây trội; trong 2 năm 1991 - 1992 đã trồng 92,92ha rừng giống gồm các xuất xứ là Claudie River, Gubam, Wipim - Oriomo, Derideri… với số lượng cây mẹ từ 15 - 140 cây mẹ do Trung tâm giống Australia cung cấp. Từ năm 1993 - 1997 công ty

đã xây dựng được 35,63ha vườn giống thế hệ 1. Tổng sản lượng hạt giống từ năm 1995 - 2005 của các vườn giống là 5143,4kg và của các rừng giống là 6532,64kg. Sau đó công ty đã trồng được 42,45ha vườn giống thế hệ 2 từ năm 2000 - 2005; Công ty cũng đã thiết lập 2 ha vườn giống sản xuất hạt lai cho Keo tai tượng và Keo lá tràm năm 1996. Hạt sẽ được thu hái và chọn cây lai tại vườn ươm. Đây là hướng chọn giống lai tự nhiên đơn giản và dễ thực hiện, vì lai nhân tạo cho các loài keo rất khó khăn, hoa của chúng rất nhỏ [37].

Hàng loạt các nghiên cứu về sinh lý, lâm sinh của CSIRO đã được thực hiện ở nhiều quốc gia cho thấy việc bổ sung photpho và kali cho cây được cho là rất cần thiết [46]. Các nghiên cứu ở Trung Quốc đã được tiến hành cho đối tượng này khá đầy đủ như cây hấp thụ 153,8kg nitơ/ha và kỹ thuật trồng rừng thâm canh đã được chấp nhận thay cho phương pháp quảng canh vốn có. Nghiên cứu ở Malaixia cho thấy độ sâu đất và địa hình có ảnh hưởng rất rõ

đến sinh trưởng của cây, khi trồng Keo tai tượng ở đất phù sa dưới chân đồi cho năng suất gỗ gần gấp đôi ở đỉnh đồi mặc dù hai nơi chỉ cách nhau khoảng 100m [21].

ở Malaixia, song song với công tác cải thiện giống, các biện pháp kỹ thuật lâm sinh cũng đã được thử nghiệm nhằm chuyển hoá rừng trồng cung cấp nguyên liệu dăm và bột giấy có giá trị kinh tế thấp thành rừng trồng cung cấp gỗ xẻ với biện pháp tỉa cành và tỉa thưa, nhằm làm tăng chiều cao dưới cành (Hdc > 9m) của Keo tai tượng [42].

Trước đây, gỗ keo ở Trung Quốc chỉ được dùng làm củi và than củi vì dạng thân xấu và nhiều cành nhánh. Nhờ có các hoạt động cải thiện giống của các dự án ACIAR 8457 và 8848 từ những năm 1990 mà gỗ keo đã có thể sử dụng làm gỗ dán, ván sàn, đồ mộc… qua đó lợi nhuận thu được cũng tăng lên

đáng kể. Vào những năm 1980 giá của gỗ keo chỉ là 8USD/m3, còn giá gỗ rừng trồng từ những nguồn giống đã được cải thiện là 18USD/m3 giai đoạn 1993 - 1995 giai đoạn 2002 - 2003 giá gỗ là 55USD/m3 [21].

Từ năm 1989 ở Nam Phi đã có những nghiên cứu về sinh trưởng của dòng vô tính. Kết quả cho thấy rừng trồng bằng cây con từ hạt năng suất bình quân đạt 21,9m3/ha/năm, trong khi đó các dòng vô tính trồng đại trà đạt trên 30m3/ha/năm [20]. Nhân giống vô tính Keo tai tượng đã được một số tác giả nghiên cứu. C.Y. Wong và R.J. Haines cho rằng việc giâm hom các cây mẹ trẻ tuổi của Keo tai tượng có thể sử dụng công nghệ đơn giản, có thể tiến hành giâm hom quanh năm tuy nhiên giá thành cây hom cao hơn cây hạt [50].

Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về mức độ đa dạng di truyền ở một số loài cây trong đó có keo để làm cơ sở cho công tác bảo tồn và cải thiện giống sau này. Trên cơ sở sử dụng giá trị dị hợp tử Hardy - Weinberg (He) để so sánh giữa các loài hay nhóm loài với nhau, Turnbull (1983) cho rằng đa dạng di truyền bình quân cho quần thể của Keo tai tượng rất thấp, chỉ đạt 0,017 so với giá trị chung của các loài keo là 0,147 và so với các loài cây nói chung thì chỉ số này cũng rất thấp. Vì Keo tai tượng có phạm vi phân bố rộng, không liên tục và nó thường gặp trong các quần thể rất nhỏ [21].

Nghiên cứu về đa dạng di truyền đã giúp các nhà khoa học rút ngắn quy trình chọn giống, tạo ra những giống mới có năng suất cao và chất lượng tốt hơn. Nguồn hạt giống Keo tai tượng lấy từ rừng giống Subanjeriji, Nam Sumatra, Indonesia 30 tháng tuổi có lượng thể tích kém hơn 70 - 80% so với nguồn hạt từ xuất xứ gốc New Guinea. Nghiên cứu RFLP marker để so sánh

mức độ đa dạng di truyền ở các quần thụ tự nhiên và ở vườn giống cho thấy chỉ có 56% biến dị di truyền của các quần thể tự nhiên có mặt trong rừng giống Subanjeriji mà thôi [21]. Như vậy cần phải có một chương trình cải thiện giống phù hợp nhằm nâng cao chất lượng di truyền của các nguồn giống.

1.2. ở Việt Nam

Công tác chọn giống Keo tai tượng đã được tiến hành từ những năm 1980, một loạt các loài keo đã được nhập khẩu phục vụ các khảo nghiệm loài, xuất xứ và được tiến hành trên nhiều vùng sinh thái. Nguồn hạt giống chủ yếu do các dự án và tổ chức quốc tế tài trợ như các dự án của FAO, PAM, SIDA, SAREC, CSIRO… đây đều là các lô hạt giống chuẩn có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng, có số lượng cây mẹ đủ lớn để bảo đảm mức độ đa dạng di truyền cao của nguồn giống cung cấp cho trồng rừng sau này. Trong đó Keo tai tượng đã

được gây trồng trên diện rộng trong cả nước và cho kết quả khả quan ở nhiều vùng sinh thái.

Có rất nhiều công trình nghiên cứu chọn giống Keo tai tượng, có thể tóm lược và khái quát về các mốc nghiên cứu như sau:

Giai đoạn từ 1980 - 1995: Chủ yếu là khảo nghiệm loài và xuất xứ trên các vùng sinh thái trên cả nước, các vùng khảo nghiệm là:

- Vùng trung tâm: Keo tai tượng được đưa vào trồng thử nghiệm ở các tỉnh Tuyên Quang, Phú Thọ, Vĩnh Phúc... Qua thử nghiệm chúng đã chứng tỏ sức sống cao và sinh trưởng khá nhanh. Khảo nghiệm năm 1990 tại Hàm Yên

- Tuyên Quang, Phong Châu - Phú Thọ và Tam Đảo - Vĩnh Phúc cho thấy Keo lá liềm sinh trưởng tốt nhất ở Hàm Yên với năng suất đạt 17,7m3/ha/năm, tiếp

đến là Keo tai tượng đạt khoảng 12m3/ha/năm [45]. Năm 2000 đã được công nhận 3 xuất xứ Pongaki, Iron Range và Cardwell là giống tiến bộ kỹ thuật [29]. Trong báo cáo xin công nhận giống tiến bộ kỹ thuật cho một số xuất xứ Keo tai tượng của Trung tâm cây nguyên liệu giấy Phù Ninh tháng 4 năm

2005 cho thấy ở địa điểm khảo nghiệm Hàm Yên - Tuyên Quang xuất xứ sinh trưởng có triển vọng là Cardwell. SW Cairns, Herbert River Valley thuộc vùng giữa Queenland; Iron Range thuộc vùng cực Bắc Queensland. Địa điểm Phú Thọ các xuất xứ có triển vọng là Shelburne, Iron Range thuộc vùng cực Bắc Queenland; xuất xứ Dimisisi, Gubam, Pongaki; Cardwell, Herbert River Valley thuộc vùng giữa Queenland; Địa điểm Vĩnh Phúc xuất xứ có triển vọng là Rex - Cassowary, Herbert River Valley.

- Vùng đồng bằng sông Hồng: Khảo nghiệm ở Đá Chông - Ba Vì - Hà Tây năm 1982 với 4 xuất xứ của 4 loài Keo là Keo tai tượng (A. mangium, Daintree), Keo lá tràm (A. auricuformis, Darwin), Keo lá liềm (A. crassicarpa, Daintree), Keo đa thân (A. aulacocarpa, Atherton area). Số liệu sinh trưởng ở tuổi 8 cho thấy Keo tai tượng đứng đầu bảng cả về chiều cao lẫn

đường kính, cũng là loài có số thân trên cây ít nhất (92% cây có 1 thân). Tiếp

đến là khảo nghiệm năm 1990, bao gồm 39 xuất xứ của 5 loài keo, trong đó có 9 xuất xứ của Keo tai tượng. Kết quả về sinh trưởng sau 4,5 năm cho thấy các xuất xứ Pongaki, Iron Range Ingham và Gubam của Keo tai tượng có sinh trưởng tốt nhất [17], [19], [21], [39].

- Vùng Bắc Trung Bộ: Khảo nghiệm ở Đông Hà Quảng Trị năm 1991, bao gồm 34 xuất xứ của 5 loài keo trong đó có 7 xuất xứ của Keo tai tượng đã

được Trung tâm khoa học sản xuất Bắc Trung Bộ trồng năm 1991. Kết quả về sinh trưởng bình quân của các loài keo khảo nghiệm sau 52 tháng tuổi cho thấy, nếu theo thứ hạng của các loài khảo nghiệm thì Keo tai tượng đứng thứ nhất sau đó đến Keo lá tràm và Keo lá liềm [10], [14], [21].

- Vùng Đông Nam Bộ: Khảo nghiệm xuất xứ của Keo tai tượng tại La Ngà năm 1989 và 1990. Trên cơ sở hợp tác giữa Trung tâm giống và Trung tâm Khoa học kỹ thuật La Ngà, một bộ giống gồm 8 xuất xứ Keo tai tượng đã

được đưa vào thử nghiệm. Các xuất xứ được đánh giá là có triển vọng là