Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tóm lược hiện trạng và quá trình phát triển của cây cao su 1.1 Quá trình phát triển cây cao su trên thế giới Cao su thiên nhiên là nguyên liệu đóng vai trò quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp và là sản phẩm nông nghiệp rất linh hoạt với hơn 50.000 sản phẩm khác nhau, từ công nghiệp ô tô đến chăm sóc sứu khỏe và xây dựng (Le Guen và ctv, 2009; Nair, 2021). Chi Hevea chủ yếu tập trung ở Brazil và cũng xuất hiện ở các Quốc gia Nam Mỹ thuộc lưu vực sông Amazon (Wycherley, 1992). Trong số các loài thuộc chi Hevea, H. brasiliensis là loài quan trọng nhất cho sản xuất kinh doanh; hiện nay, cây cao su được trồng ở hầu hết các nước nhiệt đới châu Á, châu Phi và Nam Mỹ; nhưng sản lượng mủ cao su thiên nhiên trên thế giới chủ yếu được sản xuất từ các nước Đông Nam Á (Nair, 2021).
Cây cao su được biết đến rộng rãi ở các nước châu Âu, kể từ sau chuyến thám hiểm châu Mỹ của Christopher Columbus năm 1492. Vào thế kỷ XIX, do ngành công nghiệp ô tô phát triển nhanh chóng đã làm tăng nhu cầu mủ cao su, cũng như sự thành công trong việc chuyển cây cao su đến các nước châu Á và đã đáp ứng được nhu cầu nguyên liệu ngày căng tăng cho sản xuất (Nair, 2021). Những cây cao su đầu tiên được đưa vào châu Á năm 1876 từ bộ sưu tập của Wickham tại Brazil; năm 1883, từ Sri Lanka và Malaysia đã cung cấp giống cho nhiều nước trồng cao su châu Á và châu Phi (Webster và Baulkwill, 1989). Sau năm 1889, cây cao su ở châu Á bắt đầu thu hoạch mủ và giữ vị trí chủ đạo cho đến nay.
Những tiến bộ về giống cao su từng bước đã đưa năng suất mủ tăng dần từ 469 kg/ha/năm với những giống chưa được chọn tạo ở những những năm 1920 lên 1.600 kg/ha/năm vào những năm 1950 và tiềm năng đã tăng lên đến 2.500 kg/ha/năm vào 6 những năm 1990 với các giống mới được chọn tạo từ nhiều nước khác nhau như Ấn Độ, Bờ Biển Ngà, Brazil, Malaysia, Nigeria, Sri Lanka, Thái Lan, Trung Quốc và Việt Nam. Trong suốt quá trình chọn tạo, nhiều giống mới tiến bộ hơn đã được bổ sung liên tục và đã góp phần làm tăng năng suất mủ cao su (Clement-Demange và ctv, 2000; Priyadarshan, 2017). Những năm gần đây, diện tích cây cao su đã tăng lên nhanh chóng, đến năm 2016 diện tích cao su trên thế giới đạt khoảng 11,6 triệu ha, trong đó các nước châu Á chiếm khoảng 90%, châu Phi 5,1% và châu Mỹ 4,7% (Trần Thị Thúy Hoa và ctv, 2018). Sản lượng mủ cao su thiên nhiên đạt khoảng 14,1 triệu tấn vào năm 2017, trong đó 6 nước châu Á đã chiếm 86,6% gồm Thái Lan đạt 4,4 triệu tấn (3,7 triệu ha), Indonesia đạt 3,6 triệu tấn (3,7 triệu ha), Việt Nam đạt 1,1 triệu tấn (0,97 triệu ha), Trung Quốc đạt 0,8 triệu tấn (1,2 triệu ha), Malaysia đạt 0,74 triệu tấn (1,1 triệu ha) và Ấn Độ đạt 0,7 triệu tấn (0,82 triệu ha) (ANRPC, 2018).2 Quá trình phát triển cây cao su ở Việt Nam Cây cao su được ghi trong danh mục ở vườn thực vật Sài Gòn năm 1878, do Jean Louis Pierre trồng thử, nhưng không sống (Đặng Văn Vinh, 1997).
Đến năm 1897, có khoảng 2.000 hạt giống cao su được nhập vào Việt Nam từ Batavia (Java, Indonesia); trong số 1.600 cây sống sót đã được trồng thử nghiệm tại Bình Dương và Nha Trang. Sau đó, Yersin đã bổ sung thêm 6.000 hạt từ Ceylon (Sri Lanka), đến năm 1914 tại Suối Dầu (Nha Trang) có khoảng 307 ha. Công ty cao su đầu tiên được thành lập là Suzanah (Dầu Giây, Long Khánh, Đồng Nai) vào năm 1907. Từ năm 1955, một số doanh nghiệp Việt Nam đã trồng cao su ở miền Nam và sau đó là Tây Nguyên.
Đến cuối năm 1960, diện tích cây cao su tại Việt Nam đạt 142 ngàn ha và sản lượng mủ khoảng 79,7 ngàn tấn (Nguyễn Thị Huệ, 2006). Trong giai đoạn 1958 - 1963, cây cao su đã được trồng ở một số tỉnh Bắc Trung bộ và Phú Thọ với nguồn giống nhập từ Trung Quốc, diện tích đạt khoảng 6.000 ha và giảm dần chỉ còn khoảng 4. Sau năm 1975, diện tích cao su Việt Nam được khôi phục và phát triển mạnh, đặc biệt là Đông Nam Bộ. Giai đoạn 1980 - 2015, diện tích cây cao su phát triển mạnh 7 nhất, với tốc độ tăng trưởng khoảng 7,4%/năm; đến năm 2015, diện tích cao su đạt khoảng 0,99 triệu ha và có diện tích lớn nhất trong số những cây công nghiệp lâu năm.
Từ năm 2016, diện tích cao su giảm dần, chủ yếu do áp lực giá giảm sâu và chuyển sang cây trồng khác; đến năm 2017 diện tích cao su cả nước đạt 0,97 triệu ha và sản lượng mủ đạt 1,1 triệu tấn với năng suất bình quân đạt 1,7 tấn/ha/năm (Trần Thị Thúy Hoa và ctv, 2018). Theo đà tăng diện tích cùng với việc ứng dụng những giống mới và kỹ thuật tiến bộ, năng suất mủ đã tăng liên tục từ 700 kg/ha/năm vào những năm 1980 lên 1.700 kg/ha/năm trong giai đoạn 2009 - 2017. Hiện tại, Việt Nam trở thành một trong những nước dẫn đầu về năng suất ở châu Á; bình quân sản lượng tăng trưởng 9,5%/năm trong những thập kỷ vừa qua, từ 0,41 triệu tấn năm 1980 lên 1,1 triệu tấn năm 2017, tăng 26,6 lần (Trần Thị Thúy Hoa và ctv, 2018).3 Quá trình hình thành và phát triển quỹ gen cây cao su ở Việt Nam Cây cao su được di nhập vào Việt Nam từ những năm 1897, do chiến tranh kéo dài đã làm thất thoát hoặc phá hủy các công trình nghiên cứu cũ; do đó, quỹ gen cây cao su ở Việt Nam chủ yếu được phục hồi lại sau chiến tranh. Về nguồn gốc di truyền, quỹ gen cây cao su Việt Nam rất đa dạng và phong phú được bảo tồn trong ngân hàng gen đồng ruộng, những mẫu giống được thu thập từ ba Châu lục của 14 quốc gia trên thế giới với khoảng cách địa lý rất xa nhau từ vĩ tuyến 23oB (Trung Quốc) đến vĩ tuyến 15oN (Mato Grosso, Nam Mỹ).
Về môi trường sinh thái, nhóm giống Acre từ vùng Rio Branco (Brazil) có lượng mưa trung bình 1.618 mm/năm với 5 tháng mùa khô, trong khi các giống từ Trung Quốc có khả năng chịu đựng những đợt rét ngắn từ 0oC - 4oC và được trồng ở vùng gió bão lớn. Về mặt phân loại thực vật, hầu hết là mẫu giống thuộc loài H. brasiliensis và cũng có những mẫu giống từ các loài khác như loài H. camporum và một số dòng lai liên loài (Lại Văn Lâm và ctv, 2001).
Quỹ gen cây cao su của Việt Nam được hình thành và xây dựng, bắt đầu với nguồn gen là những mẫu giống cũ trong nước, sau đó thông qua các chương trình hợp tác quốc tế đã bổ sung liên tục nguồn gen mới, đặc biệt được bổ sung nguồn gen từ vùng nguyên quán thuộc lưu vực sông Amazon do Hiệp hội Nghiên cứu và Phát triển 8 Cao su Quốc tế (IRRDB) sưu tập vào năm 1981 nhằm đảm bảo cho sự tiến bộ của các chương trình cải tiến giống cao su của Việt Nam trong tương lai. Trước 1975, Người Pháp đã thiết lập các vườn lưu trữ giống cao su với một số loài thuộc chi Hevea và những giống cũ nhập nội hoặc lai tạo. Từ năm 1977, Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam đã bắt đầu sưu tập những giống còn sót lại trên các thí nghiệm giống của người Pháp với khoảng 125 mẫu giống VQ (Văn Hiên_Quản Lợi); tuy nhiên, việc sưu tập và lưu giữ giống đã dừng lại vì nguồn di truyền hạn hẹp, giống quá cũ và giá trị thấp. Năm 1977 - 1978, đợt nhập giống cao su đầu tiên là các dòng vô tính (DVT) thuộc nguồn gen của Wickham từ Malaysia và Sri Lanka, đã hình thành nền móng cho việc xây dựng quỹ gen và cải tiến giống cao su ở Việt Nam; những giống của Malaysia và Sri Lanka nhanh chóng được khảo nghiệm, đưa vào sản xuất và lai tạo giống mới.
Giai đoạn 1983 - 1990, những đợt nhập giống quan trọng với hàng ngàn mẫu giống từ vùng nguyên quán thuộc lưu vực sông Amazon, nhưng chủ yếu là bộ sưu tập quỹ gen IRRDB’81 được nhập từ Malaysia và Bờ Biển Ngà, từ đó quỹ gen cây cao su của Việt Nam chính thức được thành lập; sau năm 1990 chỉ còn những đợt nhập nội rãi rác với số lượng không đáng kể thông qua chương trình hợp tác song phương giữa các nước (Lại Văn Lâm và ctv, 2001). Hiện tại, Việt Nam đang bảo tồn hơn 3.500 mẫu giống, trong đó nguồn gen Amazon hoang dại chiếm 84% và các mẫu giống được lưu giữ ở dạng vườn nhân chồi ghép (ex-situ germplasm) tại Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam (Lai Hưng, Bàu Bàng, Bình Dương); bộ sưu tập quỹ gen cây cao su của Việt Nam đã và đang phát huy tính hiệu quả trong chương trình cải tiến giống và trong sản xuất kinh doanh (Vũ Văn Trường và ctv, 2021).2 Đặc điểm thực vật học và di truyền của cây cao su 1.1 Đặc điểm thực vật học của cây cao su Hevea brasiliensis Về mặt phân loại, tất cả các loài thuộc chi Hevea đều là dạng thân gỗ, lá kép với ba lá chét đặc trưng, hoa đơn tính đồng chu có năm cánh và một bầu nhụy có ba noãn điển hình với số lượng hoa cái ít và lớn hơn hoa đực, quả tự khai và có vân trên mặt lưng (Schultes, 1990). Trong số các loài, H. brasiliensis là loài có phân bố rộng nhất trong lưu vực sông Amazon và có giá trị nhất để sản xuất cao su thương mại.
brasiliensis thuộc dạng thân gỗ, thân chính thẳng, trong tự nhiên có thể cao trên 40 m và sống trên 100 năm; lá cao su thuộc dạng lá kép có ba lá chét, mọc cách hình xoắn ốc và tập trung thành từng tầng lá theo chu kỳ sinh trưởng của cây gồm ba giai đoạn: giai đoạn phát triển chiều dài chồi thân, giai đoạn nghỉ và giai đoạn phát triển lá; một chu kỳ phát triển tầng lá kéo dài khoảng 40 - 60 ngày, hiện tượng quang hợp ở lá chỉ bắt đầu khi lá được một tuần tuổi và tăng dần đến mức tối đa khi lá đạt 25 - 30 ngày tuổi, sau đó giảm xuống và ổn định ở mức 0,40 mg CO2/m2/s vào 50 ngày tuổi.