Nghiên cứu sinh học và biện pháp kỹ thuật chọn tạo giống Giổi xanh - Phan Văn Thắng

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM PHAN VĂN THẮNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CHỌN TẠO GIỐNG VÀ GÂY TRỒNG RỪNG GIỔI XANH (Michelia mediocris Dandy) LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƢỢNG RỪNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Hà Nội - 2014 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM PHAN VĂN THẮNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CHỌN TẠO GIỐNG VÀ GÂY TRỒNG RỪNG GIỔI XANH (Michelia mediocris Dandy) LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƢỢNG RỪNG Chuyên ngành: Lâm sinh Mã số: 62 62 02 05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. NGUYỄN HUY SƠN Hà Nội - 2014 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của bản thân tôi, công trình đƣợc thực hiện trong thời gian từ năm 2008 đến năm 2014. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực. Nội dung của luận án có sử dụng một phần kết quả của nhiệm vụ “Xây dựng mô hình cải tạo rừng Thông xen Keo thành rừng hỗn giao cây bản địa tại Chi Lăng- Lạng Sơn” và dự án “Nâng cao chất lượng giống một số loài cây bản địa phục vụ cho khoanh nuôi xúc tiến tái sinh rừng và làm giàu rừng giai đoạn 2006-2010” của Trung tâm Nghiên cứu Lâm sản ngoài gỗ (trƣớc đây là Trung tâm Nghiên cứu Lâm đặc sản) thực hiện mà nghiên cứu sinh là ngƣời chủ trì, trực tiếp tham gia.

Luận án cũng đã sử dụng số liệu điều tra 9 ô tiêu chuẩn định vị ở 3 địa điểm (Đam Rông – Lâm Đồng, An Nhơn – Bình Định, Vũ Quang - Hà Tĩnh) của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “Nghiên cứu đặc điểm lâm học của một số hệ sinh thái rừng tự nhiên chủ yếu ở Việt Nam (giai đoạn II: 2011-2015)” do PGS. Trần Văn Con chủ trì cho phép sử dụng và công bố trong luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Ngƣời viết cam đoan Phan Văn Thắng iv LỜI CẢM ƠN Luận án này đƣợc hoàn thành tại Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam theo chƣơng trình đào tạo nghiên cứu sinh khóa 20 giai đoạn 2008-2014. Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án, tôi đã nhận đƣợc sự quan tâm, giúp đỡ của Ban lãnh đạo Viện, Ban Đào tạo, Hợp tác quốc tế - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Trung tâm Nghiên cứu Lâm sản ngoài gỗ, Viện Nghiên cứu Lâm sinh, Viện Nghiên cứu Sinh thái và Môi trƣờng rừng, Viện Nghiên cứu Giống và Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, Trƣờng Đại học Lâm nghiệp.

Nhân dịp này, tôi xin cảm ơn về sự giúp đỡ quý báu đó. Trƣớc hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng tới GS. Đỗ Đình Sâm, PGS. Nguyễn Huy Sơn đã dành nhiều thời gian và công sức giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này.

Xin chân thành cảm ơn các cán bộ nghiên cứu Trung tâm Nghiên cứu Lâm sản ngoài gỗ - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình điều tra, thí nghiệm và thu thập số liệu. Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn tới các đồng nghiệp, cộng sự, bạn bè và ngƣời thân trong gia đình đã động viên, chia sẻ, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cả về vật chất, tinh thần đề tôi hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh Phan Văn Thắng v MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN. iv MỤC LỤC.

v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. viii DANH MỤC CÁC BẢNG. x DANH MỤC CÁC HÌNH. xiii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ.

xiv MỞ ĐẦU. Sự cần thiết của đề tài. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Ý nghĩa khoa học.

Ý nghĩa thực tiễn. Mục tiêu nghiên cứu. Những đóng góp mới của đề tài. Giới hạn nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu. Địa bàn nghiên cứu. Cấu trúc và bố cục luận án. 6 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.

Trên thế giới. Nghiên cứu về phân loại, tên gọi, hình thái và giá trị sử dụng. Nghiên cứu về phân bố, sinh thái, sinh trưởng và tái sinh. Nghiên cứu về vật hậu và giống.

Nghiên cứu về trồng, chăm sóc và nuôi dưỡng rừng trồng. Nghiên cứu về phân loại, tên gọi, hình thái và giá trị sử dụng. Nghiên cứu về phân bố, sinh thái, sinh trưởng và tái sinh. Nghiên cứu về vật hậu và giống.

Nghiên cứu về kỹ thuật trồng, chăm sóc và nuôi dưỡng rừng trồng. Đánh giá chung. 30 NỘI DUNG, VẬT LIỆU, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Nội dung nghiên cứu.

Vật liệu nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu chung. Phương pháp nghiên cứu cụ thể.

Điều kiện tự nhiên nơi gây trồng thí nghiệm. Vị trí địa lý. Khí hậu thủy văn. Địa hình, đất đai.

Tài nguyên rừng. Đánh giá chung. 60 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của cây Giổi xanh.

Đặc điểm hình thái, giải phẫu và một số tính chất gỗ. Đặc điểm ADN mã vạch trong xác định loài. Đặc điểm vật hậu. Đặc điểm phân bố, sinh thái.

Đặc điểm cấu trúc lâm phần có Giổi xanh phân bố tự nhiên. Đặc điểm tái sinh tự nhiên của Giổi xanh. Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số nhân tố hoàn cảnh đến sinh trƣởng của rừng trồng Giổi xanh. Ảnh hưởng của ánh sáng đến sinh trưởng của rừng trồng Giổi xanh.

Ảnh hưởng của ánh sáng đến hàm lượng sắc tố trong lá Giổi xanh. Quan hệ giữa sinh trưởng của Giổi xanh trồng 4 năm tuổi với một số nhân tố hoàn cảnh. Nghiên cứu chọn và khảo nghiệm giống Giổi xanh. Khảo nghiệm xuất xứ.

Khảo nghiệm hậu thế các gia đình cây trội. Các biện pháp kỹ thuật trồng rừng Giổi xanh. Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống hữu tính. Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp ghép.

Nghiên cứu về phương thức trồng. Nghiên cứu về phân bón. Đề xuất bổ sung một số biện pháp kỹ thuật gây trồng Giổi xanh. 130 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ.

136 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 138 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT Viết tắt Nghĩa đầy đủ 1 ADN Acid Deoxyribo Nucleic 2 BĐ Ngày bắt đầu nảy mầm 3 CTAB Cetryl Ammonium Bromide 4 CT Công thức 5 CTr Cây trội 6 D00, mm Đƣờng kính gốc 7 D00 , mm Đƣờng kính gốc bình quân 8 D1,3, cm Đƣờng kính ngang ngực 9 D1,3 , cm Đƣờng kính ngang ngực trung bình 10 Dt , m Đƣờng kính tán 11 Dt , m Đƣờng kính tán bình quân 12 Đnc Độ nhỏ cành 13 Đtt Độ thẳng thân 14 Forest Inventory and Planning Institute (Viện Điều tra và FIPI Quy hoạch rừng) 15 HC , % Tỷ lệ hạt chắc 16 Hchồi , cm Chiều cao của chồi ghép 17 HSTT Hệ số tổ thành 18 Hvn, m Chiều cao vút ngọn 19 Hvn , m Chiều cao vút ngọn trung bình 20 Hdc, m Chiều cao dƣới cành 21 %Hdc Tỷ lệ lợi dụng gỗ 22 Hdc , m Chiều cao dƣới cành trung bình 23 Ht Hình thái tán 24 ICL Chỉ số chất lƣợng tổng hợp 25 IV% Important Value (Giá trị quan trọng) 26 Japan International Cooperation Agency (Cơ quan hợp tác JICA quốc tế Nhật Bản) 27 K Bậc tự do ix TT Viết tắt Nghĩa đầy đủ 28 KfW3 Trồng rừng Việt Đức 3 29 KHLN Khoa học Lâm nghiệp 30 LSNG Lâm sản ngoài gỗ 31 M (g) Khối lƣợng hạt 32 MC (%) Hàm lƣợng nƣớc trong hạt 33 MF Ministry of Forestry (Bộ Lâm nghiệp) 34 NM (%) Tỷ lệ nảy mầm 35 NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 36 OTC Ô tiêu chuẩn 37 ODB Ô dạng bản 38 PCR Polymerase Chain Reaction 39 PTPS Phân tích phƣơng sai 40 QTSS Quần thể so sánh 41 R Hệ số tƣơng quan 42 S Sai tiêu chuẩn 43 S% Hệ số biến động 44 TL NM , (%) Tỷ lệ nảy mầm 45 TCVN Tiêu chuẩn Việt nam 46 TLS, (%) Tỷ lệ sống 47 Tg , ngày Thời gian nảy mầm 48 ∆D , cm Tăng trƣởng bình quân hàng năm đƣờng kính 49 ∆D00, mm Tăng trƣởng bình quân hàng năm đƣờng kính gốc 50 ∆D1,3, cm Tăng trƣởng bình quân hàng năm đƣờng kính ngang ngực 51 ∆H , m Tăng trƣởng bình quân hàng năm chiều cao 52 ∆Hdc, m Tăng trƣởng bình quân hàng năm chiều cao dƣới cành 53 ∆Hvn, m Tăng trƣởng bình quân hàng năm chiều cao vút ngọn 54 λ, δ, α, β Các tham số của phƣơng trình x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 3.1 Khối lƣợng thể tích của gỗ Giổi xanh 63 3.2 Tỷ lệ co rút và dãn nở của gỗ Giổi xanh 65 3.3 Tỷ lệ độ co rút tiếp tuyến và xuyên tâm của gỗ Giổi xanh 65 3.4 Mức độ tƣơng đồng nucleotide của vùng gen matK 67 3.5 Mức độ tƣơng đồng nucleotide của vùng gen TrnH-PsbA 67 3.6 Mức độ tƣơng đồng nucleotide của vùng gen rbcL 68 3.7 So sánh 6 mẫu nghiên cứu với trình tự gen của Michelia mediocris 68 3.8 Đặc điểm vật hậu của Giổi xanh 70 3.9 Chu kỳ sai quả của Giổi xanh 72 3.10 Vị trí địa lý, địa hình, kiểu rừng có Giổi xanh phân bố 73 3.11 Đặc điểm khí hậu của khu vực có phân bố tự nhiên Giổi xanh 75 3.12 Đặc điểm hóa tính đất nơi có phân bố Giổi xanh 78 3.13 Tổ thành các loài cây trong lâm phần có Giổi xanh phân bố 80 3.14 Cấu trúc tầng thứ của rừng tự nhiên có Giổi xanh phân bố tại một 82 số tỉnh miền Trung và Tây Nguyên 3.15 Phân bố số lƣợng và tỷ lệ cây Giổi xanh ở các vị thế tán khác nhau 83 3.16 Phƣơng trình liên hệ giữa sinh trƣởng và tăng trƣởng với vị thế tán 84 Giổi xanh 3.17 Kết quả mô phỏng và kiểm tra lý thuyết về luật phân bố N/D1,3 85 rừng Giổi xanh tự nhiên ở Thanh Hóa, Gia Lai và Lâm Đồng 3.18 Kết quả mô phỏng và kiểm tra lý thuyết về luật phân bố N/Hvn 86 rừng Giổi xanh tự nhiên ở Lào Cai, Thanh Hóa và Gia Lai 3.19 Phƣơng trình tƣơng quan Hvn và D1,3 Giổi xanh tự nhiên 87 3.20 Tổ thành cây tái sinh ở rừng tự nhiên tại Thanh Hóa và Gia Lai 88 3.