Tổng quan luận án
Luận án tiến sĩ với đề tài "Nghiên cứu một số cơ sở khoa học nhằm bảo tồn loài Đỗ quyên lá nhọn (Rhododendron moulmainense Hook.) tại Lâm Đồng" thuộc chuyên ngành Lâm học (nhóm ngành Lâm nghiệp). Nghiên cứu được thực hiện nhằm giải quyết các yêu cầu cấp bách về bảo tồn nguồn gen thực vật bản địa quý hiếm trước áp lực suy thoái sinh cảnh tại khu vực Tây Nguyên.
Về tính cấp thiết, văn bản chỉ rõ tỉnh Lâm Đồng có tổng diện tích đất tự nhiên là 977.354 ha (chiếm 3,1% diện tích cả nước và 17,9% diện tích vùng Tây Nguyên), diện tích đất có rừng đạt 538.741 ha với độ che phủ rừng 55%, xếp thứ 14 toàn quốc (theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2020). Lâm Đồng sở hữu hệ thực vật phong phú với hơn 3.000 loài. Tuy nhiên, áp lực gia tăng dân số cùng sự phát triển của du lịch và nông nghiệp đã tác động mạnh đến hệ sinh thái rừng, dẫn tới việc nhiều loài thực vật quý hiếm bị khai thác, thu hái, chặt hạ và mất môi trường sống.
Họ Đỗ quyên (Ericaceae) trên thế giới có 80 chi và hơn 2.500 loài; tại Việt Nam có 12 chi và 79 loài (Phạm Hoàng Hộ, 1999; Võ Văn Chi và cộng sự, 1978). Riêng tại Lâm Đồng, họ này có khoảng 22 loài, phân bố chủ yếu ở độ cao trên 1.250 m như Vườn Quốc gia Bidoup – Núi Bà và đỉnh Hòn Nga. Loài Đỗ quyên lá nhọn (Rhododendron moulmainense Hook.) là cây bụi hoặc gỗ nhỏ thường xanh, cao từ 3 đến 7 m, hoa lưỡng tính kép màu trắng hồng hoặc hồng (Li và cộng sự, 2009). Cây có giá trị làm cảnh và làm dược liệu (chữa lao phổi, tiêu đờm, tiêu viêm do chấn thương, gây mê). Trong tự nhiên, loài phân bố rải rác ở độ cao 800 - 2.000 m tại Lai Châu, Lào Cai, Cao Bằng, Đà Nẵng, Kon Tum và Lâm Đồng. Tuy nhiên, các quần thể Đỗ quyên lá nhọn hầu hết có quy mô nhỏ, diện tích phân bố dưới 100 km² và đã suy giảm trên 50% số lượng cá thể trong 10 năm gần đây. Nông Văn Duy và cộng sự (2014) đã xếp loài này ở cấp độ sắp nguy cấp VU [A2a; B2b; C2b (iii, iv); D2b (iii, iv)]. Trước khi luận án được thực hiện, các nghiên cứu về loài này còn rất hạn chế, chủ yếu dừng ở mô tả hình thái và phân bố sơ bộ; các dẫn liệu chuyên sâu về sinh thái, cấu trúc lâm phần, tái sinh, đa dạng di truyền và kỹ thuật nhân giống chưa được thiết lập đồng bộ.
Mục tiêu của luận án được xác định cụ thể:
- Mục tiêu chung: Xây dựng được một số cơ sở khoa học góp phần bảo tồn nguồn gen Đỗ quyên lá nhọn tại Lâm Đồng.
- Mục tiêu cụ thể:
- Mục tiêu 1: Xác định được một số đặc điểm phân bố, sinh thái, sinh học và đặc điểm di truyền nguồn gen loài Đỗ quyên lá nhọn tại Lâm Đồng;
- Mục tiêu 2: Xác định được biện pháp kỹ thuật nhân giống loài Đỗ quyên lá nhọn;
- Mục tiêu 3: Đề xuất bổ sung được một số giải pháp bảo tồn loài Đỗ quyên lá nhọn tại Lâm Đồng.
Đối tượng nghiên cứu là loài Đỗ quyên lá nhọn (Rhododendron moulmainense Hook.). Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trên các lâm phần có phân bố tự nhiên thuộc lâm phận quản lý của Vườn Quốc gia Bidoup – Núi Bà, Ban quản lý khu du lịch Hồ Tuyền Lâm và Ban quản lý rừng phòng hộ Sêrepok tại tỉnh Lâm Đồng.
Giới hạn nghiên cứu bao gồm:
- Giới hạn không gian: 3 khu vực phân bố nêu trên tại Lâm Đồng.
- Giới hạn thời gian: Số liệu thu thập từ năm 2017 đến năm 2020.
- Giới hạn nhân giống: Luận án chỉ thực hiện nghiên cứu nhân giống sinh dưỡng bằng phương pháp giâm hom.
- Giới hạn kỹ thuật lâm sinh: Luận án chỉ trồng thử nghiệm diện tích 0,5 ha nhằm đánh giá khả năng sinh trưởng ban đầu của nguồn gen, chưa bố trí đầy đủ các thí nghiệm biện pháp kỹ thuật lâm sinh.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Tổng quan tài liệu của luận án được cấu trúc thành hai phạm vi: quốc tế và Việt Nam, chia theo các chủ đề chuyên môn rõ rệt:
Về nghiên cứu chi Đỗ quyên trên thế giới:
- Hình thái, vật hậu và phân bố: Chi Rhododendron L. do Carl Linnaeus mô tả năm 1753; Hooker (1848-1850) mô tả 34 loài mới ở vùng Sikkim Himalaya; Ấn Độ hiện ghi nhận khoảng 121 đơn vị phân loại (Mao, 2010). Ng Sai-Chit và cộng sự (2000) nghiên cứu sinh học sinh sản của 6 loài Đỗ quyên ở Hồng Kông, ghi nhận thời gian nở hoa từ cuối tháng 2 đến tháng 5, hạt nhỏ từ 0,11 - 0,45 mg/hạt và có hiện tượng bất thụ. Ma và cộng sự (2014) khảo sát thời gian hoa nở của R. cyanocarpum (8 - 10 ngày); Li và cộng sự (2018) nghiên cứu R. longipedicellatum. Về đai cao, Bharali và cộng sự (2012) ghi nhận R. grande phân bố từ 1.900 - 2.300 m; Rana và cộng sự (2016) nghiên cứu R. campanulatum tại Manaslu (Nepal) cho thấy mật độ loài giảm dần từ 3.900 m xuống 3.700 m và ở 4.100 m chỉ còn cây con.
- Sinh thái và lâm học: Thomson và cộng sự (1993) chỉ ra độ dốc ảnh hưởng tới cây con R. ponticum; Mamgain và cộng sự (2018) xác định nhiệt độ và lượng mưa tác động đến R. arboreum. Paul và cộng sự (2019) nghiên cứu 50 ô tiêu chuẩn tại Ấn Độ, ghi nhận R. arboreum có mật độ tái sinh đạt 1.422 cá thể/ha, R. delavayi đạt 1.236 cá thể/ha, trong khi R. barbatum chỉ đạt 16 cá thể/ha.
- Đa dạng di truyền: Các kỹ thuật phân tử RAPD, ISSR (Liu và cộng sự, 2012), SSR (Li và cộng sự, 2015), AFLP (Tikhonova và cộng sự, 2012) được áp dụng phổ biến. Zhao và cộng sự (2012a) dùng AFLP phân tích 22 quần thể thuộc 5 loài ở núi Qinling (Trung Quốc), ghi nhận tỷ lệ locus đa hình (PPL) từ 87,2% đến 99,8%; Zhao và cộng sự (2012b) khảo sát R. concinnum (PPL = 91,22%); Wu và cộng sự (2014) đánh giá R. giganteum có đa dạng di truyền thấp (PPL = 66,67%); Xu và cộng sự (2017b) phân tích R. nivale; Kuttapetty và cộng sự (2014) nghiên cứu R. arboreum; Wang và cộng sự (2019) dùng 29 chỉ thị microsatellite đánh giá R. simsii.
- Nhân giống và bảo tồn: Nhân giống hạt chịu ảnh hưởng nhiệt độ 16 - 20°C (Hua và cộng sự, 2006; Shen và cộng sự, 2015) và ánh sáng (Blazich và cộng sự, 1993; Lin và cộng sự, 2017; Negi và cộng sự, 2018). Giâm hom được thử nghiệm bởi Grześkowiak (2004) bằng bột IBA 2%; Altun và cộng sự (2017) dùng dung dịch IBA 16.000 ppm trên than bùn và đá perlite; Gensel và cộng sự (1985) giâm cành R. chapmanii; Căprar và cộng sự (2013) thử nghiệm giá thể than bùn + cát đạt tỷ lệ ra rễ 58%. Đánh giá nguy cấp của IUCN được Gibbs và cộng sự (2011) tổng hợp cho 1.157 loài Đỗ quyên; các chương trình bảo tồn tại chỗ và chuyển chỗ được Tiwari và cộng sự (2006), Singh và cộng sự (2003), Li và cộng sự (2018) và Yu và cộng sự (2017) đề xuất; kỹ thuật gây trồng tổng quát được Peter Alfred Cox (1993) hệ thống hóa.
Về nghiên cứu riêng loài Đỗ quyên lá nhọn (R. moulmainense):
- Trên thế giới: William Jackson Hooker mô tả loài lần đầu năm 1856. Các mô tả hình thái và phân bố được Argent (1998), Li và cộng sự (2009), Min và cộng sự (2009), William và cộng sự (1856), Tao và cộng sự (2010), Na và cộng sự (2014) công bố. Lâm học và tái sinh được Jin và cộng sự (2015) ghi nhận tái sinh tự nhiên kém bền vững; Yue và cộng sự (2019) xác định mật độ sinh trưởng thích hợp 250 - 350 cây/ha. Thử nghiệm nhân giống hạt và nuôi cấy mô được thực hiện bởi Li và cộng sự (2009), Qun và cộng sự (2017); Hua và cộng sự (2011) xử lý hom bằng IBA 400 mg/L ngâm 30 phút đạt tỷ lệ ra rễ 60%. Ảnh hưởng của vi nấm cộng sinh rễ (Aspergillus sydowii, Phialocephala fortinii) được Juan và cộng sự (2015) và Jie và cộng sự (2017) đánh giá.
- Tại Việt Nam: Phạm Hoàng Hộ ghi nhận loài năm 1991. Đặc điểm hình thái và phân bố được Nguyễn Thị Thanh Hương và cộng sự (2009, 2011), Võ Văn Chi (2012), Nông Văn Duy và cộng sự (2014), Nguyễn Hoàng Nghĩa (2020) công bố. Về nhân giống, Nguyễn Xuân Khoa (2010) là tác giả duy nhất thử nghiệm giâm hom bằng IBA nồng độ 1.000 ppm vào tháng 7, đạt tỷ lệ ra rễ 65,57%.
Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết:
Mặc dù chi Đỗ quyên đã có nhiều nghiên cứu, nhưng đối với Đỗ quyên lá nhọn tại Việt Nam và Lâm Đồng, chưa có công trình nào đánh giá một cách toàn diện về đặc điểm lâm học (cấu trúc tổ thành tầng cây cao, mối quan hệ liên kết sinh thái giữa loài với các loài cây gỗ đi kèm, quy luật tái sinh tự nhiên theo hướng phơi và độ tàn che); chưa từng có nghiên cứu nào ứng dụng chỉ thị phân tử (ISSR và SCoT) để phân tích mức độ đa dạng di truyền giữa các cá thể và quần thể; kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng bằng hom chưa được khảo sát đồng bộ về dạng thuốc (bột, nước), dải nồng độ, thời vụ, thành phần ruột bầu và mức độ che sáng; đồng thời chưa có mô hình trồng thử nghiệm chuyển chỗ ngoài thực địa phục vụ bảo tồn nguồn gen.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Luận án áp dụng hệ thống tiếp cận bao gồm: tiếp cận kế thừa tài liệu; tiếp cận thực nghiệm theo 3 vùng địa lý (huyện Lạc Dương, huyện Đam Rông và thành phố Đà Lạt); tiếp cận hệ thống toàn diện; và tiếp cận có sự tham gia của cộng đồng địa phương và các đơn vị chủ rừng.
Khung phân tích lý thuyết và phương pháp chuyên ngành:
- Cấu trúc lâm phần và tầng cây cao: Sử dụng chỉ số giá trị quan trọng IV% theo Daniel Marmillod (1982), tính bằng công thức $IV% = (N% + G%)/2$, trong đó $N%$ là tỷ lệ số cá thể và $G%$ là tỷ lệ tiết diện ngang. Loài ưu thế được xác định khi $IV% \ge 5%$, kết hợp quan điểm của Thái Văn Trừng (1978).
- Quan hệ sinh thái liên kết loài: Áp dụng tiêu chuẩn hệ số tương quan $\rho$ và kiểm định $\chi^2$ theo Bảo Huy (2017) để xác định tính độc lập ($\rho = 0$), liên kết dương ($\rho > 0$) hoặc liên kết âm bài xích nhau ($\rho < 0$) giữa Đỗ quyên lá nhọn với các loài cây gỗ ưu thế ($IV% \ge 3%$) trên 100 ô thứ cấp.
- Đa dạng sinh học và phân bố không gian: Xác định tỷ số $A/F$ (độ phong phú/tần suất) theo Curtis và McIntosh (1950) cùng tiêu chuẩn Odum (1971) ($A/F < 0,025$: phân bố liên tục; $0,025 - 0,05$: phân bố ngẫu nhiên; $> 0,05$: phân bố lan truyền). Tính toán chỉ số đa dạng loài Shannon-Wiener ($H$), mức độ tập trung ưu thế Simpson ($Cd$) và chỉ số tương đồng Sorensen ($SI$).
- Phương pháp di truyền học phân tử: Sử dụng kỹ thuật chỉ thị phân tử ISSR và SCoT (chỉ thị trội, mã hóa nhị phân 1/0 theo Williams và cộng sự, 1990; Collard và Mackill, 2009).
Phương pháp thu thập dữ liệu thực địa và thí nghiệm:
- Bố trí ô tiêu chuẩn (OTC): Điều tra theo tuyến qua 3 khu vực (Bidoup 3 tuyến dài 6 km; Tuyền Lâm 1 tuyến dài 3 km; Hòn Nga 2 tuyến dài 12 km). Thiết lập 20 OTC điển hình kích thước 20 m x 25 m (500 m²), gồm: Bidoup (13 OTC), Tuyền Lâm (2 OTC) và Hòn Nga (5 OTC). Trong mỗi OTC chia thành 5 ô thứ cấp kích thước 5 m x 20 m (100 m²) để đo toàn bộ cây gỗ có đường kính $D_{1.3} \ge 6\text{ cm}$; bố trí 5 ô dạng bản kích thước 2 m x 2 m (4 m²) ở 4 góc và tâm để đo đếm cây tái sinh có chiều cao $0,5\text{ m} < H_{vn} \le 2\text{ m}$ (cây triển vọng $H_{vn} \ge 1\text{ m}$).
- Khảo sát hình thái và vật hậu: Đo đếm 15 cây trưởng thành và 15 cây tái sinh $D_{1.3}$, đo kích thước 225 lá trưởng thành. Theo dõi vật hậu trên 9 cây cố định (3 cây/quần thể) với chu kỳ 3 ngày/lần, 10 ngày/tháng, liên tục từ tháng 8/2017 đến tháng 3/2020.
- Khảo sát đất: Đào phẫu diện đại diện tại 3 vùng, lấy mẫu ở 3 tầng độ sâu: 0 - 10 cm, 10 - 30 cm, 30 - 50 cm theo tiêu chuẩn TCVN 7538-4:2007.
| TT |
Chỉ tiêu phân tích đất |
Phương pháp phân tích |
| 1 |
$\text{pH}_{\text{KCl}}$ |
TCVN 5979: 2007 |
| 2 |
Hữu cơ tổng số |
TCVN 8941: 2011 |
| 3 |
Đạm tổng số |
TCVN 6498: 1999 |
| 4 |
Lân tổng số |
TCVN 8940: 2011 |
| 5 |
Kali tổng số |
Công phá bằng $\text{H}_2\text{SO}_4$ và $\text{HClO}_4$ |
| 6 |
Lân dễ tiêu |
TCVN 8942: 2011 |
| 7 |
Kali dễ tiêu |
TCVN 8662: 2011 |
| 8 |
$\text{Ca}^{2+}$ trao đổi |
TCVN 8569: 2010 |
| 9 |
$\text{Mg}^{2+}$ trao đổi |
TCVN 8569: 2010 |
- Phương pháp nghiên cứu di truyền: Thu mẫu lá của 60 cây đại diện (20 mẫu/vùng: Bidoup RhA1-RhA20; Hòn Nga RhB1-RhB20; Tuyền Lâm RhC1-RhC20), khoảng cách giữa các cây thu mẫu $\ge 200\text{ m}$, bảo quản trong silica gel. Tách chiết DNA bằng quy trình CTAB I (Weising và cộng sự, 2005) cải tiến bổ sung SDS 10%; đo quang phổ trên máy NanoScan2 (chọn mẫu có tỷ lệ $\text{OD}{260}/\text{OD}{280}$ từ 1,7 đến 2,0); bảo quản ở -20°C. Sàng lọc từ 40 mồi ban đầu, chọn được 9 mồi ISSR và 9 mồi SCoT cho sản phẩm rõ nét và có band đa hình.
| Ký hiệu mồi |
Trình tự mồi ($5' \to 3'$) |
Nhiệt độ gắn mồi $T_a$ (°C) |
| Nhóm chỉ thị ISSR |
|
|
| UBC 17899 |
$(\text{CA})_6\text{ A/G G}$ |
54 |
| HB 8 |
$(\text{GA})_6\text{ GG}$ |
52 |
| HB 12 |
$(\text{CAC})_3\text{ GC}$ |
52 |
| UBC 807 |
$(\text{AG})_8\text{ T}$ |
54 |
| UBC 808 |
$(\text{AG})_8\text{ C}$ |
52 |
| ISSR 814 |
$(\text{CT})_8\text{ TG}$ |
51,5 |
| UBC 856 |
$(\text{AC})_8\text{ T/C A}$ |
52 |
| UBC 873 |
$(\text{GACA})_4$ |
52 |
| Nhóm chỉ thị SCoT |
|
|
| SCoT 1 |
$\text{CAACAATGGCTACCACCA}$ |
50 |
| SCoT 9 |
$\text{CAACAATGGCTACCAGCA}$ |
50 |
| SCoT 12 |
$\text{ACGACATGGCGACCAACG}$ |
50 |
| SCoT 13 |
$\text{ACGACATGGCGACCATCG}$ |
50 |
| SCoT 18 |
$\text{ACCATGGCTACCACCGCC}$ |
50 |
| SCoT 19 |
$\text{ACCATGGCTACCACCGGC}$ |
50 |
| SCoT 22 |
$\text{AACCATGGCTACCACCAC}$ |
50 |
| SCoT 29 |
$\text{CCATGGCTACCACCGGCC}$ |
50 |
| SCoT 30 |
$\text{CCATGGCTACCACCGGCG}$ |
50 |
Điện di sản phẩm PCR trên gel agarose 2,5%, đệm TBE ở điện thế 70V trong 2,5 giờ, nhuộm Ethidium bromide (0,5 µg/mL), chụp ảnh bằng hệ thống UVP GelStudio Plus. Dữ liệu nhị phân được phân tích bằng phần mềm Popgene 32 (tính tỷ lệ band đa hình $PPB$, đa dạng gen Nei $H_e$, chỉ số Shannon $I$, hệ số phân hóa gen $G_{ST}$, dòng gen $N_m$, khoảng cách di truyền $D$); GenAlEx 6.0 (phân tích phương sai phân tử AMOVA); và NTSYSpc 2.1 (hệ số tương đồng di truyền GSC, thiết lập cây phân loại UPGMA).
- Phương pháp nhân giống giâm hom và giai đoạn vườn ươm:
- Chọn cây mẹ tự nhiên khỏe mạnh, thu cành bánh tẻ nửa hóa gỗ ở đỉnh tán đủ sáng; cắt hom dài 5 - 7 cm, cách nách mầm 0,5 cm, giữ 2 - 3 chồi ngủ/lá (cắt giảm 1/2 đến 3/4 diện tích lá); khử trùng bằng Viben-C 50 WP 5% trong 10 phút.
- Thí nghiệm chất điều hòa sinh trưởng: Bố trí khối ngẫu nhiên đầy đủ 3 lần lặp (30 hom/lần lặp) trên cát sạch ẩm 75 - 80% trong nhà kính tại Đà Lạt. Năm 2017 thử nghiệm thuốc bột (IAA, IBA, NAA ở các nồng độ 0,5%; 1,0%; 1,5%; 2,0%). Năm 2019 thử nghiệm thuốc nước (IAA, IBA, NAA ở 500, 1.000, 1.500, 2.000 ppm). Năm 2021 thử nghiệm bổ sung dải nồng độ nước IBA cao hơn (2.000, 2.500, 3.000, 3.500, 4.000 ppm).
- Thí nghiệm thời vụ: Giâm hom vào tháng 4 (mùa hạ) và tháng 9 (mùa thu).
- Thí nghiệm ruột bầu: CT1 (50% đất mặt + 50% xơ dừa); CT2 (25% đất mặt + 75% xơ dừa); CT3 (100% xơ dừa); CT4 (100% đất).
- Thí nghiệm che sáng: CT1 (0% - đối chứng); CT2 (25%); CT3 (50%); CT4 (75%).
- Số liệu nhân giống được phân tích ANOVA bằng phần mềm Statgraphics Centurion XV và Excel 2016 (tiêu chuẩn $F$ của Fisher và $t$ của Student).
- Thử nghiệm mô hình bảo tồn chuyển chỗ: Triển khai 0,5 ha tại Trạm TNLN Cam Ly (Phường 5, thành phố Đà Lạt) ở độ cao 1.500 m, sườn Tây Bắc dốc 15 - 30°, đất Latosol nâu đỏ; sử dụng cây giống giâm hom cao 25 - 30 cm có 4 - 5 lá từ 3 nguồn gen.
Nội dung chính theo từng chương
Luận án có tổng độ dài 129 trang (chưa kể phụ lục, tài liệu tham khảo), được phân chia thành 3 chương chính và các phần mở đầu, kết luận theo bố cục học thuật chuẩn:
Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
Chương 1 (chiếm 25 trang) tổng thuật toàn diện các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến chi Rhododendron nói chung và loài Rhododendron moulmainense nói riêng.
Về mặt học thuật, chương này đã làm rõ lịch sử phân loại từ Linnaeus (1753) đến Hooker (1848 - 1850); hệ thống hóa các đặc trưng sinh học sinh sản và vật hậu của các loài Đỗ quyên ở vùng núi cao châu Á (Ng Sai-Chit và cộng sự, 2000; Ma và cộng sự, 2014; Li và cộng sự, 2018). Chương này điểm lại các phát hiện về cấu trúc quần thể và khả năng tái sinh tự nhiên suy giảm theo đai độ cao (Bharali và cộng sự, 2012; Rana và cộng sự, 2016; Paul và cộng sự, 2019), đồng thời tổng kết việc ứng dụng các chỉ thị phân tử (RAPD, ISSR, AFLP, SSR) trong nghiên cứu di truyền quần thể Đỗ quyên trên thế giới (Zhao và cộng sự, 2012a; Wang và cộng sự, 2019). Đối với kỹ thuật nhân giống, chương tổng quan phân tích sâu các nhân tố chi phối quá trình nảy mầm của hạt và kích thích ra rễ của cành giâm bằng các chất điều hòa sinh trưởng thuộc nhóm auxin (IBA, NAA, IAA).
Đối với loài Đỗ quyên lá nhọn, chương 1 khẳng định các công bố quốc tế (Argent, 1998; Li và cộng sự, 2009; Na và cộng sự, 2014) và trong nước (Phạm Hoàng Hộ, 1991; Nguyễn Thị Thanh Hương và cộng sự, 2011; Nông Văn Duy và cộng sự, 2014) mới chỉ dừng ở mức mô tả đặc điểm hình thái và phân bố ban đầu. Trên cơ sở tổng hợp tình hình nghiên cứu ở Việt Nam, tác giả xác định rõ các luận điểm còn bỏ ngỏ: tại Lâm Đồng chưa xác định được thời gian ra hoa kết quả theo vùng, chưa có dữ liệu di truyền học phân tử, kỹ thuật giâm hom còn đơn lẻ (Nguyễn Xuân Khoa, 2010 mới thử nghiệm một nồng độ IBA) và hoàn toàn chưa có mô hình gây trồng bảo tồn thực địa.
Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 2 (chiếm 23 trang) trình bày chi tiết toàn bộ vật liệu, thiết kế nghiên cứu và quy trình kỹ thuật thực hiện cho 5 nội dung chính:
- Bổ sung đặc điểm sinh học, phân bố và lâm học của Đỗ quyên lá nhọn;
- Đánh giá đa dạng di truyền giữa các quần thể và cá thể bằng chỉ thị ISSR và SCoT;
- Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng bằng giâm hom;
- Đánh giá bước đầu tỷ lệ sống và sinh trưởng của các nguồn gen tại mô hình chuyển chỗ;
- Đề xuất các giải pháp bảo tồn nguồn gen.
Chương này mô tả chi tiết phương pháp thiết lập mạng lưới điều tra thực địa trên 20 OTC (diện tích 500 m²/ô) phân bố ở 3 khu vực (Bidoup, Tuyền Lâm, Hòn Nga) cùng 100 ô thứ cấp và 100 ô dạng bản tái sinh. Quy trình đo đếm hình thái, theo dõi vật hậu trên 9 cây đại diện trong 32 tháng (8/2017 - 3/2020) và phương pháp phân tích 9 chỉ tiêu lý hóa đất phẫu diện được chuẩn hóa theo các tiêu chuẩn TCVN.
Về di truyền, chương 2 thiết lập đầy đủ quy trình tách chiết DNA bằng CTAB I có bổ sung SDS 10%, bảng danh mục 18 cặp mồi phân tử (9 ISSR, 9 SCoT), chu trình nhiệt phản ứng PCR và các thuật toán tính toán thống kê di truyền quần thể thông qua các phần mềm Popgene 32, GenAlEx 6.0 và NTSYSpc 2.1.
Về kỹ thuật nhân giống và lâm sinh, chương này chi tiết hóa các công thức thí nghiệm giâm hom nhân tố kép và đơn tố với 3 loại chất điều hòa sinh trưởng (IAA, IBA, NAA) ở hai dạng bột và nước, các thí nghiệm thời vụ, 4 công thức ruột bầu phối trộn xơ dừa và 4 công thức che sáng; cùng thiết kế kỹ thuật xây dựng mô hình rừng trồng chuyển chỗ 0,5 ha tại Trạm TNLN Cam Ly.
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương 3 là chương trọng tâm của luận án (chiếm 74 trang), trình bày toàn bộ các phát hiện thực nghiệm và thảo luận học thuật:
- Đặc điểm phân bố, sinh thái và lâm học: Đỗ quyên lá nhọn tại Lâm Đồng phân bố tập trung nhiều ở sườn phơi phía Tây, địa hình có độ dốc dưới 15°, độ tàn che của lâm phần dao động từ 0,5 đến 0,9. Đất dưới tán có tính chất chua và đặc trưng tầng mùn của rừng núi cao.
- Mối quan hệ sinh thái tầng cây cao: Phân tích kiểm định tương quan $\rho$ và $\chi^2$ giữa Đỗ quyên lá nhọn với các loài cây gỗ ưu thế ($IV% \ge 3%$) trong lâm phần chỉ ra rằng: Đỗ quyên lá nhọn có mối quan hệ ngẫu nhiên (độc lập sinh thái) với 6 loài cây gỗ gồm Thông 2 lá dẹt, Dẻ gai, Ngũ mạc, Chẹo tía, Diên bạch, Kha thụ nhím; và có mối quan hệ liên kết dương (hỗ trợ sinh thái) có ý nghĩa với loài Trâm đỏ.
- Đa dạng di truyền nguồn gen: Kết quả điện di sản phẩm PCR và phân tích các chỉ số di truyền từ 60 mẫu lá của 3 quần thể xác định mức độ đa dạng di truyền của Đỗ quyên lá nhọn tại Lâm Đồng ở mức thấp. So sánh đối chứng giữa hai hệ thống chỉ thị cho thấy kỹ thuật SCoT phản ánh cấu trúc và biến dị di truyền của các quần thể Đỗ quyên lá nhọn tốt hơn so với kỹ thuật ISSR.
- Kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng bằng giâm hom: Xác định chất điều hòa sinh trưởng IBA dạng nước mang lại hiệu quả ra rễ vượt trội so với IAA và NAA; xác lập được ngưỡng nồng độ thích hợp cho cành hom; thời vụ giâm hom vào mùa hạ (tháng 4) cho tỷ lệ ra rễ và chỉ số ra rễ cao hơn; thành phần ruột bầu phối trộn giữa đất mặt và xơ dừa cùng chế độ che sáng thích hợp trong giai đoạn vườn ươm giúp nâng cao tỷ lệ sống và sinh trưởng chiều cao, đường kính gốc của cây con.
- Đánh giá mô hình bảo tồn chuyển chỗ: Số liệu theo dõi bước đầu trên 0,5 ha tại Trạm TNLN Cam Ly khẳng định cây con nhân giống bằng hom từ cả 3 nguồn gen (Bidoup, Tuyền Lâm, Hòn Nga) có khả năng thích nghi và sinh trưởng ổn định trong điều kiện lập địa sườn Tây Bắc ở độ cao 1.500 m.
Kết quả và những đóng góp mới
Luận án tự nêu những đóng góp mới về mặt lý luận khoa học và giá trị thực tiễn như sau:
Đóng góp mới về mặt khoa học:
- Xác định được các đặc tính sinh thái và lâm học của loài Đỗ quyên lá nhọn tại tỉnh Lâm Đồng: loài phân bố tập trung chủ yếu ở sườn phơi phía Tây, trên lập địa có độ dốc dưới 15°, độ tàn che lâm phần biến động trong khoảng 0,5 - 0,9.
- Làm sáng tỏ mối quan hệ sinh thái giữa Đỗ quyên lá nhọn với các loài cây gỗ trong lâm phần: loài có quan hệ phân bố ngẫu nhiên với Thông 2 lá dẹt, Dẻ gai, Ngũ mạc, Chẹo tía, Diên bạch, Kha thụ nhím; và có mối quan hệ liên kết sinh thái dương với loài Trâm đỏ.
- Cung cấp dẫn liệu di truyền học phân tử đầu tiên của loài Đỗ quyên lá nhọn tại Lâm Đồng: xác định mức độ đa dạng di truyền của loài ở mức thấp; đồng thời chứng minh kỹ thuật chỉ thị SCoT có khả năng phản ánh đa dạng di truyền quần thể tốt hơn kỹ thuật ISSR.
Đóng góp mới về mặt thực tiễn và giải pháp đề xuất:
- Xây dựng và đề xuất quy trình kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng bằng phương pháp giâm hom cho loài Đỗ quyên lá nhọn: từ khâu tuyển chọn cành bánh tẻ nửa hóa gỗ ở đỉnh tán đủ sáng của cây mẹ rừng tự nhiên, xử lý thuốc kích thích ra rễ IBA dạng nước ở nồng độ tối ưu, giâm trên giá thể cát sạch trong nhà kính, cho đến việc xác lập thời vụ, công thức phối trộn ruột bầu (đất mặt kết hợp xơ dừa) và chế độ che sáng ở giai đoạn vườn ươm.
- Đề xuất hệ thống các giải pháp bảo tồn nguồn gen an toàn:
- Bảo tồn tại chỗ (in-situ): Bảo vệ nghiêm ngặt các lâm phần phân bố tự nhiên thuộc Vườn Quốc gia Bidoup – Núi Bà, BQL rừng phòng hộ Sêrepok và BQL KDL Hồ Tuyền Lâm; giám sát các tác động suy thoái sinh cảnh do du lịch và nông nghiệp; lồng ghép quản lý bảo tồn có sự tham gia của người dân địa phương.
- Bảo tồn chuyển chỗ (ex-situ): Xây dựng và nhân rộng mô hình rừng trồng bảo tồn nguồn gen dựa trên kết quả bước đầu từ mô hình 0,5 ha tại Trạm TNLN Cam Ly (Đà Lạt).
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Văn bản luận án đã tự xác định các giới hạn nghiên cứu cụ thể:
- Hạn chế về phương pháp nhân giống: Luận án chỉ giới hạn nghiên cứu nhân giống sinh dưỡng bằng phương pháp giâm hom; chưa tiến hành khảo nghiệm nhân giống hữu tính từ hạt hoặc nhân giống vô tính bằng nuôi cấy mô in-vitro.
- Hạn chế về biện pháp kỹ thuật lâm sinh: Mô hình trồng bảo tồn mới chỉ thực hiện thử nghiệm ở quy mô diện tích 0,5 ha tại Trạm TNLN Cam Ly để theo dõi, đánh giá tỷ lệ sống và khả năng sinh trưởng ban đầu của 3 nguồn gen; chưa bố trí đầy đủ hệ thống thí nghiệm các biện pháp kỹ thuật lâm sinh toàn diện (như mật độ trồng, các mức phân bón lót và bón thúc, phương thức làm đất và chế độ chăm sóc rừng trồng theo thời gian dài).
- Hạn chế về phạm vi địa lý: Số liệu thực nghiệm mới giới hạn tại 3 quần thể thuộc tỉnh Lâm Đồng, chưa mở rộng thu thập và so sánh đối chứng với các quần thể Đỗ quyên lá nhọn ở các tỉnh phía Bắc và miền Trung (Lai Châu, Lào Cai, Cao Bằng, Kon Tum).
Hướng nghiên cứu tiếp theo: Tiếp tục theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng, khả năng thích ứng và động thái ra hoa kết quả của mô hình rừng trồng bảo tồn chuyển chỗ 0,5 ha tại Trạm Cam Ly qua các giai đoạn tuổi lớn hơn; mở rộng nghiên cứu sinh thái học nảy mầm của hạt và hoàn thiện các biện pháp kỹ thuật lâm sinh gây trồng thâm canh.
Giá trị tham khảo
Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo có giá trị học thuật và thực tiễn đối với:
- Giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học thuộc các ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên rừng, Sinh thái học thực vật và Công nghệ sinh học lâm nghiệp: Có thể tham khảo phương pháp luận kết hợp chỉ thị ISSR và SCoT trong đánh giá di truyền thực vật rừng, cũng như phương pháp xử lý thống kê kiểm định mối liên kết loài bằng hệ số $\rho$ và kiểm định $\chi^2$ trong nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên.
- Cán bộ quản lý và kỹ thuật tại các ban quản lý rừng đặc dụng, rừng phòng hộ và vườn quốc gia (đặc biệt là Vườn Quốc gia Bidoup – Núi Bà, Ban quản lý rừng phòng hộ Sêrepok, Ban quản lý khu du lịch Hồ Tuyền Lâm): Có thể khai thác trực tiếp dữ liệu phân bố, sinh thái để xây dựng phương án tuần tra, khoanh vùng bảo vệ nguồn gen Đỗ quyên lá nhọn tại chỗ.
- Cán bộ kỹ thuật vườn ươm lâm nghiệp: Có thể ứng dụng trực tiếp quy trình kỹ thuật giâm hom (loại hom, chất điều hòa sinh trưởng IBA dạng nước, giá thể, thời vụ, ruột bầu và che sáng) để sản xuất cây giống phục vụ trồng cảnh quan hoặc trồng phục hồi sinh thái.
Câu hỏi thường gặp
1. Tình trạng bảo tồn và mức độ đe dọa của loài Đỗ quyên lá nhọn tại Lâm Đồng được xác định như thế nào trong luận án?
Loài Đỗ quyên lá nhọn tại Lâm Đồng được Nông Văn Duy và cộng sự (2014) xếp vào cấp độ Sắp nguy cấp VU [A2a; B2b; C2b (iii, iv); D2b (iii, iv)]. Nguyên nhân do các quần thể tự nhiên có diện tích phân bố nhỏ dưới 100 km², số lượng cá thể trưởng thành rất ít và đã suy giảm trên 50% trong vòng 10 năm qua dưới tác động của việc khai thác, xâm lấn sinh cảnh và mở rộng du lịch, nông nghiệp.
2. Đỗ quyên lá nhọn có mối quan hệ liên kết sinh thái như thế nào với các loài cây gỗ ưu thế trong lâm phần tự nhiên?
Dựa trên phân tích hệ số tương quan $\rho$ và kiểm định $\chi^2$ trên 100 ô thứ cấp, luận án xác định Đỗ quyên lá nhọn có mối quan hệ phân bố ngẫu nhiên (độc lập sinh thái) với 6 loài cây gỗ gồm Thông 2 lá dẹt, Dẻ gai, Ngũ mạc, Chẹo tía, Diên bạch, Kha thụ nhím; và có mối quan hệ liên kết sinh thái dương (hỗ trợ) với loài Trâm đỏ.
3. Nghiên cứu di truyền học phân tử của luận án sử dụng kỹ thuật nào và đưa ra kết luận gì về quần thể Đỗ quyên lá nhọn?
Luận án sử dụng kết hợp hai hệ thống chỉ thị phân tử trội là ISSR (9 mồi) và SCoT (9 mồi) trên 60 mẫu lá thu thập từ 3 quần thể (Bidoup, Hòn Nga, Tuyền Lâm). Kết quả cho thấy mức độ đa dạng di truyền của loài Đỗ quyên lá nhọn tại Lâm Đồng ở mức thấp, trong đó kỹ thuật SCoT phản ánh cấu trúc và biến dị di truyền của quần thể tốt hơn kỹ thuật ISSR.
4. Kỹ thuật nhân giống vô tính trong luận án được thực hiện với các yếu tố nào và chất điều hòa sinh trưởng nào cho kết quả tốt nhất?
Nghiên cứu nhân giống được giới hạn ở phương pháp giâm hom cành bánh tẻ nửa hóa gỗ lấy từ đỉnh tán. Luận án khảo nghiệm các chất điều hòa sinh trưởng IAA, IBA, NAA ở dạng bột và dạng nước với các dải nồng độ khác nhau, qua các thời vụ (tháng 4 và tháng 9), thành phần ruột bầu và chế độ che sáng. Kết quả khẳng định chất điều hòa sinh trưởng IBA dạng nước cho hiệu quả ra rễ tốt nhất.
5. Mô hình rừng trồng bảo tồn chuyển chỗ của luận án được thiết lập tại đâu và với quy mô như thế nào?
Mô hình bảo tồn chuyển chỗ được xây dựng tại Trạm TNLN Cam Ly (Phường 5, thành phố Đà Lạt) với quy mô diện tích 0,5 ha. Khu vực trồng có độ cao khoảng 1.500 m, sườn hướng Tây Bắc, độ dốc 15 - 30°, đất Latosol nâu đỏ, sử dụng cây con giâm hom đạt chiều cao 25 - 30 cm có 4 - 5 lá để đánh giá khả năng sinh trưởng ban đầu của 3 nguồn gen Bidoup, Tuyền Lâm và Hòn Nga.
Kết luận
Luận án đã giải quyết đồng bộ mục tiêu nghiên cứu cơ sở khoa học nhằm bảo tồn loài Đỗ quyên lá nhọn (Rhododendron moulmainense Hook.) tại tỉnh Lâm Đồng thông qua sự kết hợp giữa điều tra lâm học thực địa, sinh thái học quần thể, sinh học phân tử và thí nghiệm lâm sinh thực nghiệm. Các dẫn liệu khoa học về đặc điểm phân bố sườn Tây, mối quan hệ sinh thái với Trâm đỏ, mức độ đa dạng di truyền thấp thông qua chỉ thị SCoT và quy trình giâm hom bằng IBA dạng nước đã lấp đầy những khoảng trống nghiên cứu trước đây về loài này tại Việt Nam. Kết quả của luận án là căn cứ khoa học và thực tiễn trực tiếp phục vụ công tác quy hoạch, bảo tồn nguồn gen tại chỗ cũng như chuyển chỗ cho các loài thực vật nguy cấp tại vùng Tây Nguyên.
