Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nhân giống vô tính, đặc biệt là kỹ thuật giâm hom, giữ vai trò thiết yếu trong công tác cải thiện giống cây rừng tại Việt Nam nhằm nhân nhanh các dòng cá thể ưu trội và bảo tồn trọn vẹn đặc tính di truyền của cây mẹ. Tuy nhiên, đối với các loài cây thân gỗ lâu năm, sự biến đổi sinh lý theo tiến trình thành thục hóa thường làm suy giảm nghiêm trọng khả năng tái sinh rễ của cành hom.

Cây Giáng hương (Pterocarpus macrocarpus Kurz) là loài cây gỗ lớn thuộc họ Đậu (Fabaceae), bộ Đậu (Fabales), phân bố chủ yếu ở đai rừng rậm nhiệt đới nửa rụng lá dưới 700–800 m. Gỗ Giáng hương có giá trị thương phẩm cao (khoảng 60–80 triệu đồng/$\text{m}^3$), thớ mịn, vân đẹp, giác lõi phân biệt, không bị mối mọt và nhựa cây có thể chế biến chất nhuộm màu đỏ. Do bị khai thác quá mức và sinh cảnh phân bố bị chia cắt nghiêm trọng, loài này đã được đưa vào Sách Đỏ Việt Nam (2007) ở cấp phân hạng Nguy cấp (EN A1a,c,d) và thuộc Nhóm IIA theo Nghị định số 06/2019/NĐ-CP của Chính phủ. Các nghiên cứu nhân giống sinh dưỡng trước đây đối với loài cây này đạt hiệu quả rất thấp (tỷ lệ ra rễ hom giâm ghi nhận đạt 0% theo công bố của Nguyễn Xuân Lợi và cộng sự, 2011).

Trước thực trạng đó, tác giả Nguyễn Mộng Nghi đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp ngành Lâm sinh tại Phân hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp tỉnh Đồng Nai nhằm giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu sau:

Mục tiêu nghiên cứu:

  • Mục tiêu tổng quát: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng hoàn chỉnh quy trình kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom cây Giáng hương.
  • Mục tiêu cụ thể:
    1. Xác định mức độ ảnh hưởng của loại hom và tuổi cây mẹ đến tỷ lệ sống, khả năng ra rễ của hom giâm Giáng hương trong giai đoạn vườn ươm.
    2. Xác định loại và nồng độ chất điều hòa sinh trưởng (NAA, IBA) tối ưu cho khả năng hình thành cây con đối với từng loại hom Giáng hương.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Đánh giá ảnh hưởng của 3 loại hom (hom già, hom bánh tẻ, hom non) đến khả năng sống và ra rễ.
  2. Đánh giá ảnh hưởng của 3 cấp tuổi cây mẹ (1 tuổi, 2 tuổi, 3 tuổi) đến các chỉ tiêu ra rễ của hom giâm.
  3. Xác định ảnh hưởng của 8 mức nồng độ chất kích thích sinh trưởng NAA (200–1600 ppm) và 8 mức nồng độ IBA (200–1600 ppm) đến khả năng hình thành cây con của hom non và hom bánh tẻ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hom cây Giáng hương (Pterocarpus macrocarpus Kurz) được thu thập và giâm tại vườn ươm.
  • Địa bàn nghiên cứu: Vườn ươm Phân hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp tại tỉnh Đồng Nai.
  • Thời gian thực hiện: Từ ngày 10 tháng 02 năm 2023 đến ngày 10 tháng 05 năm 2023.
  • Giới hạn nội dung: Đề tài tập trung khảo sát 3 nhân tố: loại hom, cấp tuổi cây mẹ và nồng độ hóa chất kích thích ra rễ (NAA, IBA) trong giai đoạn vườn ươm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận được xây dựng dựa trên cơ sở quy luật nhân tố sinh thái giới hạn của Shelford (1913). Theo quy luật này, phản ứng sinh trưởng của thực vật đối với một nhân tố ngoại cảnh (ở đây là nồng độ chất điều hòa sinh trưởng) được chia thành ba vùng: vùng hoạt động bình thường (biên độ sinh thái, chứa giá trị tối ưu sinh thái $U_{OPT}$), vùng ức chế (phạm vi chống chịu dưới và trên) và vùng tử vong.

Phương pháp bố trí thí nghiệm: Các thí nghiệm được thiết kế theo dạng khối ngẫu nhiên một nhân tố với 3 lần lặp lại. Mỗi công thức thí nghiệm trong một lần lặp sử dụng 30 hom, tương ứng 90 hom cho mỗi công thức toàn diện:

  • Thí nghiệm 1: Đánh giá 3 loại hom (Công thức 1: Hom già; Công thức 2: Hom bánh tẻ; Công thức 3: Hom non).
  • Thí nghiệm 2: Đánh giá 3 cấp tuổi cây mẹ (Công thức 1: Cây mẹ 1 tuổi; Công thức 2: Cây mẹ 2 tuổi; Công thức 3: Cây mẹ 3 tuổi) trên nền hom bánh tẻ xử lý IBA 800 ppm trong 5 phút.
  • Thí nghiệm 3: Đánh giá 8 mức nồng độ NAA và 8 mức nồng độ IBA (200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600 ppm) tác động lên 2 dạng hom (hom non và hom bánh tẻ) nhằm theo dõi chỉ số hình thành cây con (HTCC) sau 45 ngày.

Quy trình chuẩn bị và xử lý kỹ thuật:

  • Hom được cắt vào buổi sáng sớm bằng dao sắc, chiều dài đoạn hom đạt 12–15 cm, bề mặt vết cắt nhẵn vát.
  • Khử trùng nấm bệnh bằng dung dịch $\text{Anvil}^\circledR\text{ 5SC}$ (Syngenta) nồng độ 0,3% trong 15 phút.
  • Nhúng gốc hom vào dung dịch chất điều hòa sinh trưởng (NAA hoặc IBA) ở độ sâu 1–2 cm trong thời gian 15 phút (đối với TN1, TN3) hoặc 5 phút (đối với TN2).
  • Giá thể giâm: Đất tầng mặt của đất xám bạc màu phát triển trên phù sa cổ đóng trong túi bầu PE kích thước $14 \times 16\text{ cm}$.
  • Điều kiện nhà giâm hom: Giàn che sáng 60%; hệ thống tưới phun sương tự động cài đặt chu kỳ 10 ngày đầu phun 5 giây/lần cách nhau 30 phút, các ngày tiếp theo phun 5 giây/lần cách nhau 60 phút.

Phương pháp thu thập và xử lý số liệu:

  • Các chỉ tiêu đo đếm: Tỷ lệ sống ($X_{hs}$), tỷ lệ ra rễ ($R%$), số rễ trung bình/hom ($R_{tb}$), chiều dài rễ trung bình ($L_{tb}$) và chỉ số ra rễ ($RI = R_{tb} \times L_{tb}$) tại các thời điểm 7, 14, 21, 28 và 45 ngày.
  • Phương pháp toán học và thống kê: Sử dụng mô hình tuyến tính tổng quát và phương pháp hồi quy phi tuyến tính Marquardt để xây dựng hàm phản hồi sinh thái bậc hai dạng: $$Y = b_0 + b_1X - b_2X^2$$ Trong đó $Y$ là chỉ số hình thành cây con (HTCC), $X$ là nồng độ chất điều hòa sinh trưởng.
  • Từ mô hình hồi quy, tính toán các tham số: Giá trị tối ưu sinh thái ($U_{OPT}$), biên độ sinh thái ($U \pm T$, tương ứng $Y \ge 95% Y_{Max}$) và phạm vi chống chịu ($U \pm 4T$).
  • Công cụ phân tích: Sử dụng phần mềm Microsoft Excel 2016 và SPSS phiên bản 22 để phân tích phương sai (ANOVA một nhân tố, kiểm định sai dị trung bình mẫu ở mức ý nghĩa $P < 0,05$).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này hệ thống hóa các tư liệu khoa học về đặc điểm sinh học, sinh thái, phân bố và công dụng của cây Giáng hương. Cây ưa đất thoát nước, độ pH thích hợp từ 6,5–7,0, rễ hình thành nhiều nốt sần cố định đạm (cây con có từ 22–45 nốt sần đường kính trung bình 2,85 mm). Tổng quan làm rõ kỹ thuật giâm hom lâm nghiệp, bao gồm các cấu trúc nhà giâm hom cải tiến (từ nhà kiên cố của Nguyễn Chí Trung, nhà mái composite của Phạm Đăng Quốc đến hệ thống nhà lưới điều tiết che sáng của Lê Xuân Phúc), chế độ phun sương và vai trò sinh lý của các auxin tổng hợp (IBA, NAA). Đồng thời, tác giả tổng hợp các kết quả giâm hom trên các đối tượng cây rừng khác như Keo lai, Bạch đàn, Vối, Mật nhân, Trôm, Ban, Cẩm lai Bà Rịa và chỉ ra khoảng trống nghiên cứu thực nghiệm nhân giống sinh dưỡng đối với loài Giáng hương.

Chương 2: Mục tiêu nội dung và phương pháp nghiên cứu

Tác giả trình bày chi tiết khung logic nghiên cứu, hệ thống các mục tiêu tổng quát, mục tiêu cụ thể và 3 nội dung thí nghiệm trọng tâm. Toàn bộ quy trình chọn lọc cây mẹ, kỹ thuật cắt cành hom, khử trùng bằng thuốc trừ nấm $\text{Anvil}^\circledR\text{ 5SC}$ 0,3%, quy cách túi bầu $14 \times 16\text{ cm}$, điều kiện điều tiết ánh sáng và chế độ tưới phun sương tự động đều được chuẩn hóa. Chương này cũng công bố đầy đủ hệ thống công thức tính toán lâm sinh ($X_{hs}, R%, R_{tb}, L_{tb}, RI$), các thuật toán hồi quy phi tuyến xác định hàm phản hồi sinh thái theo Shelford và phần mềm thống kê hỗ trợ (SPSS 22, Excel 2016).

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày các phát hiện thực nghiệm qua 3 nhóm nội dung chính:

  1. Ảnh hưởng của loại hom: Sau 28 ngày theo dõi, loại hom ảnh hưởng rõ rệt đến tỷ lệ sống và chỉ số ra rễ ($P < 0,05$). Hom già có tỷ lệ sống cao nhất (76,7%) nhưng tỷ lệ ra rễ rất thấp (8,7%), số rễ đạt 4,3 rễ/hom, chỉ số ra rễ $RI = 9,46$. Ngược lại, hom bánh tẻ có tỷ lệ sống đạt 68,9%, tỷ lệ ra rễ đạt cao nhất (66,2%), số rễ trung bình 16,3 rễ/hom, chiều dài rễ trung bình 5,3 cm và chỉ số ra rễ vượt trội đạt $RI = 86,4$. Hom non đạt tỷ lệ sống 61,1%, tỷ lệ ra rễ 42,4% và $RI = 33,0$.

  2. Ảnh hưởng của tuổi cây mẹ: Tuổi cây mẹ tỷ lệ nghịch với khả năng ra rễ của hom cành. Hom lấy từ cây mẹ 1 tuổi cho tỷ lệ sống 94,4%, tỷ lệ ra rễ 94,4%, số rễ trung bình 23,7 rễ/hom, chiều dài rễ 5,8 cm và chỉ số ra rễ đạt 137,5. Ở cây mẹ 2 tuổi, tỷ lệ ra rễ giảm còn 37,8% ($RI = 49,9$) và ở cây mẹ 3 tuổi, tỷ lệ ra rễ giảm mạnh xuống 8,8%, chỉ số ra rễ chỉ đạt 3,45.

  3. Ảnh hưởng của nồng độ NAA và IBA đến khả năng hình thành cây con (HTCC):

    • Hom non xử lý NAA: Khả năng HTCC dao động từ 4,7 đến 18,3 cây/công thức ($F = 41,832; P < 0,05$). Phương trình tương quan: $Y = -4,239 + 4,326X - 0,222X^2$ ($R^2 = 0,978; S = \pm 1,162$). Nồng độ tối ưu sinh thái $U_{OPT} = 9,7$ (tương đương 970 ppm), biên độ sinh thái thích hợp từ 820–1120 ppm, giá trị $Y_{Max} = 16,8$ cây con.
    • Hom bánh tẻ xử lý NAA: Khả năng HTCC biến thiên từ 10,0 đến 24,0 cây/công thức ($F = 35,543; P < 0,05$). Phương trình: $Y = 5,311 + 2,402X - 0,089X^2$ ($R^2 = 0,963; S = \pm 1,417$). Nồng độ tối ưu sinh thái $U_{OPT} = 13,5$ (tương đương 1350 ppm), biên độ sinh thái từ 1110–1590 ppm, giá trị $Y_{Max} = 21,5$ cây con.
    • Hom non xử lý IBA: Khả năng HTCC dao động từ 12,3 đến 23,3 cây/công thức ($F = 50,921; P < 0,05$). Phương trình: $Y = 5,771 + 3,116X - 0,174X^2$ ($R^2 = 0,927; S = \pm 1,591$). Nồng độ tối ưu sinh thái $U_{OPT} = 9,6$ (tương đương 960 ppm), biên độ sinh thái từ 780–1130 ppm, giá trị $Y_{Max} = 20,7$ cây con.
    • Hom bánh tẻ xử lý IBA: Khả năng HTCC dao động từ 16,3 đến 26,3 cây/công thức ($F = 33,405; P < 0,05$). Phương trình: $Y = 13,811 + 2,611X - 0,156X^2$ ($R^2 = 0,961; S = \pm 1,096$). Nồng độ tối ưu sinh thái $U_{OPT} = 8,4$ (tương đương 840 ppm), biên độ sinh thái từ 650–1020 ppm, giá trị $Y_{Max} = 24,7$ cây con.

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các thông số kỹ thuật tối ưu đã chứng minh bằng thực nghiệm và đưa ra các đề xuất cụ thể ứng dụng vào thực tiễn sản xuất cây giống Giáng hương tại khu vực Đồng Nai và vùng phụ cận.

Kết quả và đóng góp

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật chính

Nhân tố thí nghiệm Nghiệm thức / Nồng độ Tỷ lệ sống (%) Tỷ lệ ra rễ (%) Số rễ TB/hom (rễ) Dài rễ TB (cm) Chỉ số ra rễ ($RI$) HTCC cao nhất ($Y_{Max}$) Nồng độ tối ưu ($U_{OPT}$) Biên độ sinh thái ($U \pm T$)
Loại hom Hom già 76,7 8,7 4,3 2,2 9,46 — — —
Hom bánh tẻ 68,9 66,2 16,3 5,3 86,40 — — —
Hom non 61,1 42,4 9,7 3,4 33,00 — — —
Tuổi cây mẹ Cây mẹ 1 tuổi 94,4 94,4 23,7 5,8 137,50 — — —
Cây mẹ 2 tuổi 53,3 37,8 11,6 4,3 49,90 — — —
Cây mẹ 3 tuổi 28,9 8,8 2,3 1,5 3,45 — — —
NAA + Hom non Dải 200–1600 ppm — — — — — 16,8 970 ppm 820–1120 ppm
NAA + Hom bánh tẻ Dải 200–1600 ppm — — — — — 21,5 1350 ppm 1110–1590 ppm
IBA + Hom non Dải 200–1600 ppm — — — — — 20,7 960 ppm 780–1130 ppm
IBA + Hom bánh tẻ Dải 200–1600 ppm — — — — — 24,7 840 ppm 650–1020 ppm

Giải pháp và khuyến nghị kỹ thuật từ tác giả

  1. Vật liệu nhân giống: Chọn hom bánh tẻ thu hái từ cây mẹ 1 tuổi khỏe mạnh, không sâu bệnh; cắt hom vào sáng sớm với chiều dài 12–15 cm.
  2. Xử lý nấm và giá thể: Khử trùng vết cắt bằng dung dịch $\text{Anvil}^\circledR\text{ 5SC}$ 0,3% trong 15 phút; giá thể giâm sử dụng đất tầng mặt phù sa cổ đóng bầu PE $14 \times 16\text{ cm}$.
  3. Chất kích thích ra rễ tối ưu: Ưu tiên sử dụng chất điều hòa sinh trưởng IBA với nồng độ 840 ppm (biên độ cho phép 650–1020 ppm) xử lý nhúng gốc hom bánh tẻ để đạt khả năng hình thành cây con tối đa ($Y_{Max} = 24,7$ cây con/nghiệm thức 30 hom). Nếu sử dụng hom non, nồng độ IBA phù hợp là 960 ppm (biên độ 780–1130 ppm). Trong trường hợp sử dụng NAA, nồng độ tối ưu cho hom bánh tẻ là 1350 ppm và hom non là 970 ppm.

Đóng góp học thuật và thực tiễn

  • Khóa luận đã giải quyết được bế tắc kỹ thuật trong nhân giống sinh dưỡng cây Giáng hương khi các nghiên cứu trước đây chỉ đạt tỷ lệ ra rễ 0%, nâng tỷ lệ ra rễ thực nghiệm lên 94,4% đối với hom bánh tẻ thu từ cây mẹ 1 tuổi.
  • Ứng dụng thành công lý thuyết phản hồi sinh thái của Shelford để lượng hóa chính xác dải nồng độ tối ưu ($U_{OPT}$), biên độ sinh thái và phạm vi chống chịu cho hai chất điều hòa sinh trưởng NAA và IBA trên cây Giáng hương thay vì chỉ khảo sát các điểm nồng độ rời rạc.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Các thí nghiệm chỉ mới được tiến hành trong phạm vi một đợt thời gian ngắn (từ tháng 2 đến tháng 5 năm 2023) tại điều kiện vi khí hậu của vườn ươm Phân hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp tỉnh Đồng Nai; chưa khảo sát các cấp tuổi cây mẹ lớn hơn 3 tuổi cũng như chưa đánh giá biến động tỷ lệ ra rễ qua các mùa vụ khác nhau trong năm.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu ảnh hưởng của thời vụ giâm hom trong cả năm, khảo sát các loại giá thể giâm hom cải tiến (cát mịn, xơ dừa phối trộn perlite) và theo dõi sinh trưởng của cây con giâm hom sau khi xuất vườn trồng rừng thực nghiệm.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ kỹ thuật thuộc ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng, Công nghệ giống cây trồng lâm nghiệp và Sinh học thực vật.

Các nội dung có giá trị ứng dụng và tham khảo cao gồm:

  • Quy trình chuẩn bị hom cành, nồng độ xử lý thuốc phòng nấm $\text{Anvil}^\circledR\text{ 5SC}$ và quy chế vận hành hệ thống tưới phun sương tự động trong nhà giâm hom.
  • Hệ thống các phương trình hồi quy phi tuyến tính và bảng thông số sinh thái ($U_{OPT}$, biên độ sinh thái) của NAA và IBA đối với các loại hom Giáng hương.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận xác định loại hom nào và cấp tuổi cây mẹ nào cho hiệu quả ra rễ tốt nhất?
Hom bánh tẻ lấy từ cây mẹ 1 tuổi đem lại hiệu quả cao nhất, với tỷ lệ sống đạt 94,4%, tỷ lệ ra rễ đạt 94,4%, số rễ trung bình đạt 23,7 rễ/hom, chiều dài rễ trung bình đạt 5,8 cm và chỉ số ra rễ ($RI$) đạt 137,5.

2. Tại sao hom già có tỷ lệ sống cao sau 28 ngày nhưng không được khuyến nghị sử dụng?
Sau 28 ngày, hom già đạt tỷ lệ sống 76,7% (cao hơn hom bánh tẻ 68,9% và hom non 61,1%), tuy nhiên tỷ lệ ra rễ của hom già chỉ đạt 8,7%, số rễ trung bình chỉ có 4,3 rễ/hom và chỉ số ra rễ rất thấp ($RI = 9,46$), không đáp ứng tiêu chuẩn hình thành cây con phục vụ trồng rừng.

3. Giữa hai chất điều hòa sinh trưởng NAA và IBA, chất nào tác động tốt hơn đến hom bánh tẻ Giáng hương?
Chất điều hòa sinh trưởng IBA mang lại hiệu quả cao hơn NAA. Hom bánh tẻ xử lý IBA đạt khả năng hình thành cây con tối đa $Y_{Max} = 24,7$ cây con (ở nồng độ tối ưu 840 ppm), trong khi xử lý NAA chỉ đạt $Y_{Max} = 21,5$ cây con (ở nồng độ tối ưu 1350 ppm).

4. Nồng độ tối ưu và biên độ sinh thái của NAA đối với hom non và hom bánh tẻ được xác định như thế nào?
Đối với hom non, nồng độ NAA tối ưu là $U_{OPT} = 970\text{ ppm}$ với biên độ sinh thái từ 820–1120 ppm. Đối với hom bánh tẻ, nồng độ NAA tối ưu là $U_{OPT} = 1350\text{ ppm}$ với biên độ sinh thái từ 1110–1590 ppm.

5. Chế độ tưới phun sương tự động được tác giả áp dụng trong nhà giâm hom như thế nào?
Trong 10 ngày đầu sau khi giâm, hệ thống phun sương hoạt động 5 giây/lần phun với khoảng cách giữa 2 lần phun là 30 phút. Trong những ngày tiếp theo, hệ thống duy trì thời gian phun 5 giây/lần và giãn cách giữa 2 lần phun lên 60 phút.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Mộng Nghi đã xác định đầy đủ cơ sở khoa học và các thông số định lượng cho kỹ thuật nhân giống vô tính cây Giáng hương (Pterocarpus macrocarpus Kurz) bằng phương pháp giâm hom tại tỉnh Đồng Nai. Kết quả thực nghiệm khẳng định việc sử dụng hom bánh tẻ thu từ cây mẹ 1 tuổi kết hợp xử lý chất điều hòa sinh trưởng IBA ở nồng độ tối ưu 840 ppm mang lại chất lượng bộ rễ và tỷ lệ hình thành cây con cao nhất. Nghiên cứu này cung cấp tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao phục vụ công tác bảo tồn nguồn gen nguy cấp và phát triển rừng trồng gỗ lớn Giáng hương.