Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1. Khái quát về loài Keo lai Tên khoa học: Acacia mangium x Acacia auriculiformis Họ thực vật: Đậu (Leguminosae) Họ phụ: Trinh nữ (Mimosoidae) 1. Đặc điểm hình thái Cây gỗ nhỡ, cao tới 25-30m, đường kính tới 30-40cm, cao và to hơn Keo tai tượng và Keo lá tràm, các đặc tính khác có dạng trung gian giữa 2 loài bố mẹ.
Thân thẳng, cành nhánh nhỏ, tỉa cành khá, tán dày và rậm. Từ khi hạt nẩy mầm tới hơn 1 tháng hình thái lá cũng biến đổi theo 3 giai đoạn lá mầm, lá thật và lá giả. Lá giả mọc cách tồn tại mãi. Chiều rộng lá hẹp hơn chiều rộng lá Keo tai tượng nhưng lớn hơn chiều rộng lá Keo lá tràm.
Hoa tự bông 5-6 hoa/1 hoa tự, vàng nhạt mọc từng đôi ở nách lá. Quả đậu dẹt, khi non thẳng khi già cuộn hình xoắn ốc. Mùa hoa tháng 3-4, quả chín tháng 7-8. Vỏ quả cứng, khi chín màu xám và nứt.
Mỗi quả có 5-7 hạt màu nâu đen, bóng. Một kg hạt có 45.000 hạt, thu được từ 3-4 kg quả[23]. Đặc tính sinh thái Keo lai tự nhiên được phát hiện lần đầu vào năm 1972 trong số các cây Keo tai tượng trồng ven đường ở Sabah - Malaixia. Ở Thái Lan đầu tiên cũng tìm thấy Keo lai được trồng thành đám ở Muak-Lek, Salaburi.
Ở nước ta giống keo lai ở Ba Vì có nguồn gốc cây mẹ là Keo tai tượng xuất xứ Pain-tree bang Queensland - Australia. Cây bố là Keo lá tràm xuất xứ Darwin bang Northern Territory - Ôxtrâylia. Ở Đông Nam Bộ hạt giống lấy từ cây mẹ Keo tai tượng xuất xứ Mossman và cây bố Keo lá tràm cũng ở Ôxtrâylia nhưng không rõ xuất xứ. Về cơ bản các giống Keo lai đã phát hiện ở nước ta đều có cây mẹ cùng vùng sinh thái giống nhau: Vĩ độ 12o20’-16o20’ Bắc, kinh độ 5 132o16’-145o,30’ Đông, lượng mưa 800-1900mm.
Keo lai có sức sinh trưởng nhanh hơn rõ rệt so với loài keo bố mẹ. Với một số dòng Keo lai đã chọn lọc trồng thâm canh 3 tuổi đạt trung bình 8,6-9,8m về chiều cao, 9,8-11,4cm về đường kính, 19,4-27,2 m3/ha/năm về lượng sinh trưởng và 50-77m3/ha về sản lượng gỗ. Rừng Keo lai 7-8 tuổi đạt 150-200m3 gỗ/ha, có thể nhiều hơn 1,5-2 lần rừng Keo tai tượng và Keo lá tràm. Những nghiên cứu trên thế giới 1.
Nghiên cứu về giống Keo lai Keo lai là tên gọi tắt của giống lai tự nhiên giữa hai loài Keo tai tượng (Acacia mangium) và Keo lá tràm (Acacia auriculiformis). Giống lai này được Messrs Hepbum và Shim phát hiện năm 1972 trong những hàng cây trồng ven đường. Năm 1978 khi xem xét các mẫu tiêu bản thực vật ở Queensland (Australia) Pedkey đã xác nhận đó là giống lai tự nhiên giữa Keo tai tượng và Keo lá tràm. Trong tự nhiên Keo lai cũng được phát hiện ở Papu New Guinea (Turn bull, 1986; Grinfin, 1988), dẫn theo Lê Đình Khả (1997)[8].
Nghiên cứu năm 1987 của Rufelds cho thấy tại miền Bắc Sabah - Malaisia, Keo lai xuất hiện ở rừng Keo tai tượng 3-4 cây/ha còn Wong thì thấy xuất hiện tỷ lệ 1/500 cây. Năm 1991 Cyrin Pinso và Robert Nasi đã thấy tại Ulukukut cây lai tự nhiện đời F1 sinh trưởng khá hơn các cây xuất xứ của Keo tai tượng ở Sabah. Các tác giả này cũng thấy rằng gỗ của cây Keo lai là trung gian giữa Keo tai tượng và Keo lá tràm, có phẩm chất tốt hơn Keo tai tượng. Tại Thái Lan (Kij Kar, 1992), Keo lai được tìm thấy ở vườn ươm Keo tai tượng (lấy giống từ Malaisia) tại trạm nghiên cứu Jon - Pu của Viện nghiên cứu Lâm nghiệp Đài Loan (Kiang Tao et al, 1989).
Trong giai đoạn vườn ươm Keo lai hình thành lá giả (Phylod) sớm hơn Keo tai tượng và muộn hơn Keo lá tràm, dẫn theo Lê Đình Khả (1997)[8]. Keo lai đã được nghiên cứu nhân giống thành công bằng hom (Griffin, 1991). Tuy nhiên, trên thế giới vẫn chưa có những nghiên cứu về tính chất vật 6 lý và cơ học cũng như tính chất bột giấy của Keo lai và chưa có những nghiên cứu chọn lọc cây trội và khảo nghiệm dòng vô tính để từ đó tạo ra các dòng tốt nhất để đưa vào sản xuất (dẫn theo Lê Đình Khả, 1999)[10]. Nghiên cứu mô hình sinh trưởng Vanclay, 1998; Pote' and Bartelink, 2002[28][27], Mô hình sinh trưởng từ những biểu đồ đơn giản nhất cho đến những phần mềm máy tính phức tạp đã và đang là những công cụ quan trọng trong quản lý rừng.
Sinh khối và hấp thụ cacbon có thể được xác định bằng mô hình sinh trưởng. Trên thế giới đã có rất nhiều mô hình sinh trưởng đã được phát triển và không thể tìm hiểu được phương pháp cụ thể của mỗi mô hình. Vì vậy cần phải xác định được những điểm chung để phân loại mô hình (Vanclay, 1998)[28]. Rất nhiều tác giả đã cố gắng để phân loại mô hình theo các nhóm khác nhau với những tiêu chuẩn khác nhau (Pote' and Bartelink, 2002)[27].
Có thể phân loại mô hình thành các dạng chính sau đây: 1. Mô hình động thái (process model), mô hình sinh lý học mô tả đầy đủ các cơ chế hóa sinh, lý sinh trong hệ sinh thái và sinh vật (Constable and Friend, 2000)[24]. Mô hình thực nghiệm/thống kê (empirical model) dựa trên những đo đếm của sinh trưởng và các điều kiện tự nhiên của thời điểm đo đếm mà không xét đến các quá trình sinh lý học. Mô hình hỗn hợp (hybrid/mixed model), kết hợp phương pháp xây dựng hai loại mô hình trên đây để xây dựng mô hình hỗn hợp.
Mô hình thực nghiệm đòi hỏi ít tham số (biến số) và có thể dễ dàng mô phỏng sự đa dạng về quản lý cũng như xử lý lâm sinh, nó là công cụ định lượng sử dụng có hiệu quả và phù hợp trong quản lý và lập kế hoạch quản lý rừng (Landsberg and Gower, 1997; Vanclay and Skovsgaard, 1997; Vanclay, 1998)[25][28]. Phương pháp này có thể phù hợp để dự đoán sản lượng ngắn hạn trong khoảng thời gian mà các điều kiện tự nhiên cho sinh trưởng của 7 rừng được thu thập số liệu tạo nên mô hình vẫn chưa thay đổi lớn. Mô hình thực nghiệm thường được thể hiện bằng các phương trình quan hệ hoặc phương trình sinh trưởng dựa trên số liệu sinh trưởng đo đếm thực nghiệm mà thông thường không xét đến ảnh hưởng trực tiếp của các yếu tố môi trường, vì các ảnh hưởng này được coi như đã được tích hợp vào sinh trưởng của cây. Đối với mô hình thực nghiệm, các phương trình sinh trưởng và biểu sản lượng có thể phát triển thành một biểu sản lượng sinh khối hoặc cacbon tương ứng.
Tuy nhiên, mô hình sinh trưởng thực nghiệm không đầy đủ. Chúng không thể sử dụng để xác định hệ quả của những thay đổi của điều kiện môi trường đến hệ sinh thái và cây như sự tăng lên của nồng độ khí nhà kính, nhiệt độ, hoặc chế độ nước… (Landsberg and Gower, 1997; Peng et al, 2002)[26]. Mô hình động thái mô phỏng quá trình sinh trưởng, với đầu vào là các yếu tố cơ bản của sinh trưởng như ánh sáng, nhiệt độ, dinh dưỡng đất…, mô hình hóa quá trình quang hợp, hô hấp và sự phân phát những sản phẩm của các quá trình này trên rễ, thân và lá (Landsberg and Gower, 1997; Vanclay, 1998)[25][28]. Nó còn gọi là mô hình cơ giới (mechanistic model) hay mô hình sinh lý học (physiological model).
Mô hình động thái phức tạp hơn rất nhiều so với mô hình thực nghiệm nhưng có thể sử dụng để khám phá hệ quả của sự thay đổi môi trường đến hệ sinh thái, sinh vật (Dixon et al, 1990; Landsberg and Gower, 1997)[24]. Tuy nhiên, mô hình động thái cần một số lượng lớn các tham số (biến số) đầu vào, nhiều tham số lại không dễ đo, cần thời gian dài để đo và/hoặc không thể đo được với cá điều kiện cơ sở vật chất kỹ thuật ở các nước đang phát triển (vd. Mô hình nổi tiếng CENTURY mô phỏng động thái cacbon trong hệ sinh thái rừng và nông lâm kết hợp cần tới hơn 600 tham số đầu vào (Ponce-Hernandez, 2004). Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều mô hình động thái hay mô hình hỗn hợp được xây dựng để mô phỏng quá trình phát triển của hệ sinh thái rừng như BIOMASS, ProMod, 3 PG, Gen WTO, CO2Fix, CENTURY… 8 (Landsberg and Gower, 1997; Snowdon et al, 2000; Schelhaas et al, 2001)[25].
Trong trường hợp không đủ số liệu đầu vào thu thập được từ các quá trình tự nhiên của hệ sinh thái và cây, để sử dụng các mô hình này, người ta phải sử dụng hàng loạt các giả định (assumptions), chính vì vậy tính chính xác của mô hình phụ thuộc rất nhiều vào các sự phù hợp của các giả định này đối với đối tượng nghiên cứu. Nghiên cứu về sinh trưởng Pinso và Nasi (1991)[26], đánh giá Keo lai tại Sabah một cách tổng hợp thấy cây lai có ưu thế lai và ưu thế lai này có thể chịu sự ảnh hưởng của cả yếu tố di truyền lẫn điều kiện lập địa. Họ cũng đánh giá được sinh trưởng của cây Keo lai tự nhiên đời F1 tốt hơn xuất xứ Sabah của Keo tai tượng, song kém hơn xuất xứ ngoại lai như Oriomo (Papua New Guinea) hoặc Claudie River (Queesland, Australia), còn sinh trưởng của những cây đời F2 trở đi mặc dầu có một số cây có khá hơn nhưng không đồng đều so với trị số trung bình và còn kém hơn cả Keo tai tượng. Khảo sát của Cyril Pinso từ năm 1991 đã cho thấy Keo lai có rất nhiều đặc trưng nổi bật so với bố mẹ là nó sinh trưởng nhanh, thân có độ thẳng trung gian giữa hai loài bố và mẹ, chất lượng gỗ tốt hơn so với loài A.
Pinso và Nasi (1991)[26], đánh giá chỉ tiêu chất lượng của cây Keo lai thấy rằng độ thẳng thân, đoạn thân dưới cành, độ tròn đều của thân,. ở cây Keo lai đều tốt hơn 2 loài keo bố mẹ và cho rằng Keo lai rất phù hợp cho trồng rừng thương mại. Cây Keo lai còn có ưu điểm là có đỉnh ngọn sinh trưởng tốt, thân cây đơn trục và tỉa cành tự nhiên tốt (Pinyopusarerk, 1990). Thành quả Keo lai được Hepburm và Shim phát hiện năm 1972 tại Sook, Sabah và Malaysia (Trần Hậu Huệ, 1995).
Năm 1976, Tham đã chứng minh rằng A.Auriculifomis có thể thụ phấn chéo và kết quả tạo ra cây lai có sinh trưởng hơn hẳn bố mẹ chúng. Tại hội nghị Lâm nghiệp ở Malaysia năm 1986, Rufeld và Lapongan đã trình bày phát hiện của họ về cây 9 Keo lai (Lê Đình Khả, 1993) (Nguyễn Thị Lan Hương, 2005) ), dẫn theo Trần Thị Duyên (2008)[2].