BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
Hà Nội - 2013
Mã số: 62-62-02-07
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học:
TS. Hà Huy Thịnh
GS.TS. Lê Đình Khả1.
GS.TS. Lê Đình Khả
2. TS. Hà Huy Th
ị
nh
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học này là do tôi thực
hiện, các số liệu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được người
khác công bố trong bất kỳ tài liệu hay công trình nào khác, nếu sai tôi hoàn
Viện Nghiên cứu Giống và Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, đơn vị trực tiếp
hỗ trợ về nhân lực, vật liệu giống và hiện trường nghiên cứ
u của các đề tài
nghiên cứu cải thiện giống do Viện Nghiên cứu Giống và Công nghệ sinh học
Lâm nghiệp chủ trì thực hiện.
Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng đến
GS.TS Lê Đình Khả và TS. Hà Huy Thịnh, là những thầy hướng dẫn khoa
học, đã dành nhiều thời gian và công sức để giúp đỡ nghiên cứu sinh hoàn
thành luận án.
Xin chân thành cám ơn TS. Phí Hồng Hải, TS. Nguyễn Đức Kiên và
tập thể cán bộ Vi
ện Nghiên cứu Giống và Công nghệ sinh học lâm nghiệp
đã giúp đỡ nghiên cứu sinh trong việc thu thập, xử lý số liệu và hoàn thiện
luận án.
Hà Nội, tháng 02 năm 2014
ii
MỤC LỤC
TT Trang
LỜI CAM ĐOAN
i
LỜI CẢM ƠN
i
2.2 Khả năng di truyền 23
2.2.1 Hệ số di truyền 23
2.2.2 Hệ số tương quan giữa sinh trưởng
với khối lượng riêng của gỗ 24
2.2.3 Tương tác kiểu gen hoàn cảnh 25
2.2.4 Đánh giá cấu trúc di truyền quần thể chọn giống bạch đàn urô 26
2.3 Nghiên cứu về lai giống trong các loài Bạch đàn 27
2.4 Chọn lọc dòng vô tính và phát triển rừng trồng dòng vô tính 30
2.5 Nghiên cứu sâu bệnh hại 32
2.6 Một số nhận định 33
CHƯƠNG 2 35 iii
NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
35
2.1 Nội dung nghiên cứu 35
2.2 Vật liệu nghiên cứu 35
2.3 Phương pháp nghiên cứu 41
2.3.1 Phương pháp tiếp cận 41
2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 41
2.3.3 Phương pháp thu thập số liệu 43
2.3.4
Phương pháp xác định khối lượng riêng và hàm lượng cellulose
của gỗ
45
2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 47
CHƯƠNG 3 51
3.3.2 Khả năng di truyền ở các dòng vô tính Bạch đàn urô 84
3.3.3 Khả năng di truyền ở các dòng vô tính Bạch đàn lai UP 86
3.4
Tương quan tính trạng – tính trạng của Bạch đàn urô và
Bạch đàn lai UP
88 iv
3.4.1 Tương quan tính trạng – tính trạng của các gia đình Bạch đàn urô 88
3.4.2 Tương quan tính trạng – tính trạng của các dòng Bạch đàn urô 89
3.4.3 Tương quan tính trạng – tính trạng của các dòng Bạch đàn lai UP 91
3.5
Tương quan tuổi – tuổi của các tính trạng sinh trưởng trong
các trong các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 và Bạch đàn urô
93
3.6
Tương tác kiểu gen – hoàn cảnh ở Bạch đàn urô và Bạch đàn
lai UP
94
3.6.1 Tương tác gia đình – hoàn cảnh ở Bạch đàn urô 95
3.6.2 Tươ
ng tác dòng - hoàn cảnh ở Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP 97
3.7
Một số đề xuất cho cải thiện giống Bạch đàn urô và Bạch đàn
lai UP
101
3.7.1
Cải thiện các tính trạng sinh trưởng và tính chất gỗ ở các chương
trình cải thiện giống Bạch đàn urô
Độ thẳng thân
F
.pr
Xác suất của F (Fisher) tính toán
F
tính
Giá trị F tính
h
2
Hệ số di truyền theo nghĩa hẹp
H
2
Hệ số di truyền theo nghĩa rộng
H Chiều cao vút ngọn
I
cl
Chỉ tiêu chất lượng tổng hợp
KNDVT Khảo nghiệm dòng vô tính
KNHT Khảo nghiệm hậu thế
L.sd (Least Significant
Diference)
Khoảng sai dị đảm bảo
PP
Chỉ số pilodyn (đo gián tiếp khối lượng
riêng của gỗ)
P
tn
Phát triển ngọn
SSO Vườn giống hữu tính
S
40
3.1
Sinh trưởng và chất lượng thân cây của các nguồn hạt Bạch
đàn urô tại khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 ở Ba Vì và Đông
Hà (6 tuổi)
52
3.2
Sinh trưởng và chất lượng thân cây giữa các gia đình bạch
đàn urô tại khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 ở Ba Vì – Hà Nội
(6 tuổi)
56
3.3
Sinh trưởng và chất lượng thân cây giữa các gia đình Bạch
đàn urô tại khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 ở Đông Hà –
Quảng Trị (6 tuổi)
59
3.4
Sinh trưởng và chất lượng thân cây của các dòng vô tính
Bạch đàn urô tại Nam Đàn (5 tuổi) và Ba Vì (4 tuổi)
62
3.5
Sinh trưởng và chất lượng thân cây của các dòng vô tính
Bạch đàn lai UP tại Đông Hà (5 tuổi) và tại Ba Vì (4 tuổi)
66
3.6
Sinh trưởng và trị số pilodyn của các gia đình Bạch đàn urô
tại các khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 tại Ba Vì (3 tuổi) và
Đông Hà (3 tuổi)
a
) của các tính trạng sinh trưởng và chất lượng ở các gia
đình Bạch đàn urô tại Ba Vì (6 tuổi) và Đông Hà (6 tuổi)
82
3.12
Hệ số di truyền (H
2
) và hệ số biến động kiểu gen (CV
G
) của
các tính trạng sinh trưởng và chất lượng của các dòng vô
tính Bạch đàn urô tại khảo nghiệm Ba Vì (4 tuổi) và Nam
Đàn (5 tuổi)
85
3.13
Hệ số di truyền (H
2
) và hệ số biến động kiểu gen (CV
G
) của
các tính trạng sinh trưởng và chất lượng của các dòng vô
tính Bạch đàn lai UP trong các khảo nghiệm tại Ba Vì (4
tuổi) và Quảng Trị (5 tuổi)
87
3.14
Hệ số tương quan di truyền giữa đường kính và chiều cao với
trị số pilodyn của các gia đình Bạch đàn urô tại Ba Vì và
Đông Hà
89
3.15
Hình Tên hình Trang
1.1 Phân bố tự nhiên của bạch đàn urô 6
1.2 Phân bố tự nhiên của bạch đàn pellita 8
2.1 Địa điểm nghiên cứu 36
2.2
Cấu tạo của Pilodyn và phương pháp thu thập số liệu
pilodyn
45
2.3
Xác định khối lượng riêng của gỗ bằng phương pháp nước
chiếm chỗ
46
3.1
Khảo nghiệm hậu thế Bạch đàn urô Ba Vì (6 tuổi)
55
3.2
Độ vượt (%) về thể tích, đường kính ngang ngực và chỉ tiêu
chất lượng thân cây tổng hợp của 10 gia đình sinh trưởng tốt
nhất so với dòng U6 và trung bình toàn khảo nghiệm hậu thế
thế hệ 2 ở Ba Vì
57
3.3
Độ vượt (%) về thể tích, đường kính ngang ngực và chỉ tiêu
chất lượng thân cây tổng hợp của 10 gia đình sinh trưởng tốt so
với dòng U6 và trung bình toàn khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2
ở Đông Hà – Quảng Trị
58
3.4
Khảo nghiệm dòng vô tính Bạch đàn lai UP tại Ba Vì (3
ở Việt Nam là 353,000 ha, chiếm 32% diện tích rừng trồng cả nước (Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn, 2011) [1]. Rừng tr
ồng bạch đàn đã góp phần
đáng kể đáp ứng nhu cầu gỗ nguyên liệu cho công nghiệp giấy, ván dăm, gỗ trụ
mỏ, gỗ xây dựng và đồ gỗ nội thất, góp phần tăng thu nhập của dân ở các nơi
trồng rừng ở nước ta.
Bạch đàn urô (Eucalyptus urophylla
S.T. Blake) là loài cây sinh trưởng
nhanh, thích nghi tốt với điều kiện lập địa ở miền Bắc, miền Trung và khu
vực Tây Nguyên. Gỗ của Bạch đàn urô thường được sử dụng làm gỗ nguyên
liệu giấy và ván dăm. Trong khi đó, Bạch đàn pellita (Eucalyptus pellita
F.Muel.) tuy mới được nhập vào Việt Nam nhưng cũng đã thể hiện là loài cây
có triển vọng trong trồng rừng, có khả năng chịu hạn và sâu bệnh tốt, tính ch
ất
gỗ rất phù hợp cho đóng đồ mộc cao cấp.
Trong những năm gần đây, chọn tạo các giống bạch đàn lai và sử dụng
trong trồng rừng là hướng đi mới có nhiều triển vọng và góp phần nâng cao
năng suất rừng trồng ở Việt Nam (Lê Đình Khả và Nguyễn Việt Cường,
2000) [72]. Trong giai đoạn 2000 - 2005, kết hợp khảo nghiệm hậu thế thế h
ệ
1 với xây dựng vườn giống Bạch đàn urô, Trung tâm nghiên cứu Giống cây
rừng (nay là Viện nghiên cứu Giống và Công nghệ sinh học Lâm nghiệp) đã
chọn được một số gia đình và cá thể tốt cho các nghiên cứu cải thiện giống
tiếp theo. Tiếp nối chương trình cải thiện giống, trong giai đoạn 2006 - 2010,
Viện đã xây dựng các quần thể chọn giống thế hệ 2 cho Bạch đàn urô và các 2
quần thể chọn giống thể hệ 1 cho Bạch đàn pellita, từ đó đã tạo được một số
tổ hợp lai giữa hai loài này và đưa vào khảo nghiệm giống tại Ba Vì - Hà Nội,
Bạch đàn lai UP có sinh trưởng tốt, được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông
thôn công nhận là giống Quốc gia và giống tiến bộ kỹ thuật. Cụ thể: tại Ba Vì
– Hà Nội trung bình 5 dòng (UP35; UP72, UP95, UP97 và UP99) vượt PN14
56,3% và vượt 52,5% so với dòng U6 về thể tích thân cây; tại Đông Hà –
Quảng Trị là các dòng UP54, U892 vượt 54,9% tới 127% so với đối chứng
sản xuất đại trà; tại Nam Đàn – Nghệ An trung bình của 4 dòng (U821, U416,
U262 và dòng U1088) vượt 23% so với dòng U6 về thể tích thân cây.
+ Đã xác định được giai đoạn 3 tuổi là phù hợp để đánh giá sinh trưởng
và khối lượng riêng của gỗ Bạch đàn urô.
+ Kết quả đánh giá về sinh trưởng trong khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2
là cơ sở để lựa chọn được tập đoàn các cây mẹ cung cấp hạt giống xây dựng
vườn giống thế hệ kế tiếp, đồng thời c
ũng xác định được các cây, các gia đình
cần tỉa thưa để chuyển hóa khảo nghiệm hậu thế thế hệ 2 thành vườn giống có
chất lượng.
3. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu chung
Xác định được một số cơ sở khoa học phục vụ chọn giống bạch đàn.
- Mục tiêu cụ thể
+ Xác định được đặc điểm biến dị và khả
năng di truyền của một số
tính trạng sinh trưởng, chất lượng thân cây và một số tính chất gỗ.
+ Xác định được một số dòng Bạch đàn urô và Bạch đàn lai UP có
năng suất cao và chất lượng thân cây tốt cho trồng rừng sản xuất.
4
4. Những điểm mới của luận án
Đàn - Nghệ An.
+ Khảo nghiệm dòng vô tính Bạch đàn lai UP tại Ba Vì - Hà Nội và
Đông Hà - Quảng Trị.
+ Nghiên cứu về khối lượng riêng của gỗ và hàm lượng cellulose tại
Phòng thí nghiệm Viện nghiên cứu giống và công nghệ sinh học Lâm nghiệp
(Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam).
7. Thời gian: Nghiên cứu được thực hiện 4 năm (2009 - 2013).
8. Bố cục luận án
Luận án được viết trong 112 trang, ngoài phần tài liệu tham khảo, danh
mục các công trình đã công bố liên quan và phụ lục, luận án được kết cấu như sau:
- Phần mở đầu
- Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
- Chương 2: Nội dung, vật liệu và phương pháp nghiên cứu
- Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
- Kết luận, tồn tại và khuyến nghị
Luận án đã tham khảo 124 tài liệu, trong đ
ó 31 tài liệu tiếng Việt và 93 tài
liệu tiếng Anh;6
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.Trên thế giới
1.1. Phân bố và đặc điểm sinh học của Bạch đàn urô và pellita
- Bạch đàn urô
Bạch đàn urô (Eucalyptus urophylla ST. Blake) có nguồn gốc từ
Indonesia và Đông Timor, có sức sinh trưởng nhanh trên nhiều điều kiện lập
địa khác nhau. Do Bạch đàn urô đóng một vai trò quan trọng trong trồng rừng
thể cao 25 – 45 m, cá biệt có thể cao 55 m, đường kính có thể đạt 1 – 2 m
(Turnbull & Brooker, 1978; Eldridge et al, 1993; Davidson, 1998) [106], [46],
[44]. Ở những nơi thấp Bạch đàn urô có thể mọc lẫn với Bạch đàn E. alba (Dẫn
từ Lê Đình Khả, 2005) [14].
Hàng trăm loài bạch đàn đã được khảo nghiệm ở nhiều nước, song chỉ có
ít loài và xuất xứ
được chọn để trồng rừng trên diện tích rộng như bạch đàn urô
(Davdson, 1998) [44]. Bạch đàn urô có khả năng thích nghi với các lập địa khác
nhau và đang được sử dụng để gây trồng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như
Indonesia, Malaysia, Australia, Brazil, Nam Phi, Congo, Trung Quốc, v.v.
- Bạch đàn pellita
Eucalyptus pellita F. Muell có phân bố là vùng Irian Jaya ở Indonesia,
Keru ở Papua New Guinea và Đông bắc Queensland của Australia. Bạch đàn
pellita phân bố từ 7 đến 19
0
vĩ độ Bắc, song tập trung chủ yếu ở 14 – 15
0
vĩ độ
Bắc (hình 1.2), tại các vùng ven biển có lượng mưa 1200 – 2300 mm/năm
(Harwood, 1998) [61].
Bạch đàn pellita là cây gỗ lớn, ở nơi nguyên sản có thể cao 25 – 40 m,
đường kính có thể đạt trên 1 m. Trên đất nghèo dinh dưỡng Bạch đàn pellita 8
chỉ ở dạng cây bụi không quá 10 m, còn trên các lập địa tốt có thể cao 30 m.
Lá đơn mọc cách, không có lá kèm, lá thuôn đầu nhọn dài 15 – 20 cm, rộng
2,5 – 4 cm, gân nổi rõ ở mặt sau. Thân hình trụ tròn không có bạnh vè, vỏ dày
sù sì nứt dọc sâu không bong mảng, hoa tự chùm, ra hoa vào tháng 3- 4, hình
thành quả từ tháng 4 - 5, mùa quả chín vào tháng 2 – 3 năm sau.
Khảo nghiệm loài và xuất xứ Bạch đàn pellita ở một số nước nhiệt đới
đã cho thấy Bạch đàn pellita có sinh trưởng khá nhanh với lượng tăng trưởng
bình quân hàng năm về đường kính đạt từ 2 – 4 cm/năm và chiều cao đạt từ
2 10
– 4 m/năm tùy thuộc vào điều kiện lập địa (Harwood et al., 1997;
Pinyopusarerk et al., 1996; Harwood et al., 1998) [62], [89], [61]. Kết quả
nghiên cứu của Harwood và cộng sự. (1997) [62] cũng cho thấy ở vùng thấp
nhiệt đới, nơi có lượng mưa lớn, mùa mưa ngắn thì các xuất xứ Bạch đàn
pellita từ Papua New Guinea (PNG) có sinh trưởng nhanh, dạng thân đẹp và
khả năng chống chịu bệnh tốt hơn so với các xuất xứ
ở vùng Đông bắc
Queensland, Australia. Trong khi đó các xuất xứ ở vùng Đông bắc
Queensland có sinh trưởng tương đương các xuất xứ tốt nhất của vùng Papua
New Guinea trong điều kiện nhiệt đới có mùa khô kéo dài 5 – 6 tháng
(Pinyopusarerk et al., 1996) [89]. Khảo nghiệm 4 xuất xứ PNG và 5 xuất xứ
Queensland của E. pellita trên vùng đất mùn sét tại Dongmen, vùng bờ biển
phía nam Trung Quốc (Pegg & Wang, 1994) [88], nơi có lượng mưa bình
quân năm là 1.223 mm vàcó 6 tháng mùa khô, cũng cho thấy sau 3 năm xuất
xứ Kuranda (Queensland), Ggoe - Kiriwo (vùng Keru, PNG) sinh trưở
ng tốt
nhất, còn giữa các xuất xứ PNG và Queensland không khác nhau rõ ràng.
Trong khi, tại khảo nghiệm xuất xứ Bạch đàn pellita được thiết lập ở vùng khí
hậu nhiệt đới khô theo mùa tại Bắc Queensland và vùng khí hậu nhiệt đới ẩm
tại Luasong, Malaysia, sau 2 – 3 năm, kết quả có sự khác biệt rõ rệt giữa các
xuất xứ. Xuất xứ PNG có tỷ lệ sống, sinh trưởng, và dáng thân tốt hơn xuất xứ
Queensland. Tương tự, t
ại khảo nghiệm ở Melville Island, Northern Territory,
tích của khối lượng riêng của gỗ bạch đàn. Nhưng trong đánh giá của Cornelius
(1994) [43] nó biến động trong một phạm vi nhỏ. Cũng theo Cornelius (1994)
[42] thì hệ số biến động di truyền lũy tích
cho khối lượng riêng của gỗ là 5,1%.
Hàm lượng cellulose và hiệu suất bột giấy đã được nghiên cứu trong 2
loài bạch đàn là E. globulus và E. nitens, và kết quả cho thấy hệ số di truyền 12
của hiệu suất bột giấy và hàm lượng cellulose từ trung bình đến cao. Một số
tác giả cũng đã ghi nhận hệ số di truyền của hàm lượng cellulose và hiệu suất
bột giấy là gần như nhau (Raymond et al., 2001; Raymond & Schimleck,
2002) [93], [94]. Nhưng cũng có một số tác giả khác đã tìm thấy hệ số di
truyền của hiệu suất bột giấy (h
2
= 0,63) cao hơn của hàm lượng cellulose (h
2
= 0,43) (Kube et al., 2001; Raymond et al., 2001; Raymond & Schimleck,
2002; Schimleck et al., 2004; Tibbits & Hodge, 1998) [68], [93], [94], [97],
[102]. Các nghiên cứu hệ số biến động di truyền lũy tích về hàm lượng
cellulose và hiệu suất bột giấy khẳng định chúng biến động từ 2 đến 3%
(Apiolaza et al., 2005; Kube et al., 2001; Raymond et al., 2001) [32], [68],
[97].
1.2.3. Hệ số tương quan giữa sinh trưởng và một số tính chất gỗ
Tương quan giữa các tính trạng sinh trưởng với khối lượng riêng của gỗ
bạ
ch đàn urô thường không đồng nhất, với khoảng biến động từ -0,36 đến -0,04
(Wei & Borralho, 1997; Ignacio-Sasnchez et al., 2005) [121], [69]. Mối tương
quan được ước tính có sai số lớn và không có ý nghĩa. Tương quan giữa hàm
trưởng trong các loài bạch đàn (Mahmood et al., 2003; Mori et al., 1988;
Pinyopusarerk et al., 1996; Raymond et al., 2001; Varghese et al., 2008) [77],
[80], [89], [93], [111]. Ngược lạ
i sự tương tác này thường yếu đối với khối
lượng riêng của gỗ, hàm lượng cellulose và hiệu suất bột giấy (Kube et al.,
2001; MacDonald et al., 1997; Raymond, 2002; Raymond at al., 2001; Wei &
Borralho, 1997) [68], [76], [92], [93], [121]. Những kết quả này có một số ý
nghĩa quan trọng cho các chương trình cải thiện giống cây rừng, cụ thể là:
Copyright: Tài liệu đại học ©