Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan nghiên cứu về Sa mộc trên thế giới 1. Đặc điểm phân loại, hình thái, công dụng của Sa mộc Sa mộc (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook), thuộc họ Bụt mọc (Taxodiaceace). Chi Cunninghamia có 2 loài gồm Cunninghamia lanceolata và C.
konishi có kích thước nhỏ hơn C. Sa mộc là cây gỗ lớn, thường xanh, sinh trưởng nhanh, sản lượng cao, chất lượng gỗ tốt. Cây có thân thẳng, tròn, có thể cao tới 50 m, đường kính đạt tới 3 m, tán lá màu xanh đậm, hình kim tự tháp hoặc hình nón. Vỏ xám sẫm đến nâu sẫm hoặc đỏ nhạt, nứt không đều, có mùi thơm.
Cành mọc xoắn quanh thân, phân cành ngang. Lá dày, cứng mọc hình xoắn ốc thành 2 hàng, thẳng hoặc cong hình lưỡi liềm, dài 0,8-6,5 cm; rộng 1,5-5 mm. Hạt có kích thước 12x8 mm, khi non màu xanh, khi chín chuyển sang màu nâu đỏ, hình trứng hoặc hình cầu. Mỗi vảy có 3 hạt, hạt có cánh nhỏ.
Cây 6-8 tuổi bắt đầu ra nón vào tháng 2 đến tháng 5, nón chín từ cuối tháng 8 đến tháng 11 (Thực vật chí Trung Quốc, 1982) [90]. Gỗ Sa mộc mềm nhưng bền, thớ thẳng, màu trắng đến vàng nhạt. Khối lượng thể tích gỗ 0,4-0,5 g/cm3. Được sử dụng trong xây dựng, cột, cầu, thuyền, phương tiện vận tải, đồ gia dụng và làm củi đun rất tốt.
Tại Trung Quốc, gỗ Sa mộc chiếm 20-30% sản lượng gỗ thương mại. Vỏ Sa mộc dùng sản xuất tannin, cành nhỏ dùng để chiết xuất tinh dầu làm nước hoa. Các sản phẩn từ cây Sa mộc có thể làm thuốc trị các vết thâm tím trên cơ thể, thuốc giảm đau và trị vết thương (Chang và cộng sự, 1988) [31]. Sa mộc có dáng đẹp, khả năng chống sâu bệnh tốt nên được dùng để trồng 7 rừng trong vùng á nhiệt đới, được dùng trong hệ thống nông lâm kết hợp với các loài Ngô, Đậu, Lúa mì, Khoai tây, Lạc, Thuốc lá, Lúa nương hay trồng hỗn giao với các loài cây đa tác dụng như Trẩu, Sở, trồng làm cảnh quan trên đường phố, công viên (Chang và cộng sự, 1988) [31].
Sa mộc đã được trồng làm cảnh quan ở một số nước Châu Âu, Vương Quốc Anh và Mỹ, tuy nhiên khi trồng thành rừng tập trung thì không thành công do chúng không thích ứng với điều kiện khí hậu ở đó (FAO, 1982) [49]. Với rừng trồng Sa mộc ở độ tuổi 34, 22 và 10, sinh khối lượng cành, lá khô hàng năm lần lượt là 4,88 (± 0,21), 3,73 (± 0,21) và 3,29 (± 0,36) tấn/ha/năm. Như vậy, tổng chất dinh dưỡng trả lại đất hàng năm của rừng trồng Sa mộc liên quan đến Cacbon (1,12-2,71 tấn/ha/năm), N (39,32 - 62,04 kg/ha/năm), K (15,95 - 22,44 kg/ha/năm), và P (1,30-1,63 kg/ha/năm) (Zhou T., và cộng sự, 2009) [87]. Ngoài ra, dinh dưỡng trong đất thay đổi từ điều kiện hạn chế đạm sang điều kiện hạn chế lân (Li và cộng sự, 2020) [74].
Nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO 2 của rừng trồng Sa mộc tại Lào cho thấy khả năng hấp thụ CO2 của rừng Sa mộc tuổi 5 đạt 3,009 tấn/ha; ở tuổi 7 đạt 5,581 tấn/ha; ở tuổi 8 đạt 6,167 tấn/ha và đạt 6,687 tấn/ha đối với rừng tuổi 11 (Chen, Wang và cộng sự 2017) [41]. Nghiên cứu thành phần hóa học của các chất chiết xuất từ Sa mộc đã được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu trong vài thập kỷ trở lại đây (Zhou T., và cộng sự, 2009) [87]. Tinh dầu của Sa mộc, ngay cả khi ở nồng độ thấp đã có thể kháng nấm, chống lại hai loại nấm gây thối trắng, Trametes versicolor và Irpex lacteus (He, Kang, Wang, 2015) [53]. Ngoài tinh dầu, chiết xuất thực vật của Sa mộc còn có cồn thô (APE) với protein (17,7 mg mL-1), flavonoid (2,35 mg mL-1) và phenol (0,19 mg mL-1).
APE thô này từ Sa mộc được phát hiện như một chất chống oxy hóa tự nhiên và kháng khuẩn mạnh với hàm lượng protein, flavonoid và phenolics cao (Jyoti và cộng sự, 2018) [61]. Nghiên cứu về đặc điểm phân bố, sinh thái, lập địa trồng rừng Sa mộc Gần đây, cây Sa mộc đã được ghi nhận như một loài thực vật được du nhập đến nhiều nước trên thế giới, loài cây này được trồng chủ yếu để làm cây xanh đường phố và cây cảnh trong vườn nhà. Bên cạnh những nghiên cứu của các nhà khoa học đến từ Trung Quốc, có một số nghiên cứu học thuật liên quan đến trồng rừng Sa mộc sản xuất đã có ở Newzealand (Fung, 1993) [51]; và ở Brazil (Caieiras, 1982) [29]. Sa mộc có phân bố ở Trung Quốc, Việt Nam, Lào và được trồng rộng rãi ở Nhật Bản (Dallimore và cộng sự, 1931) [43].
Phân bố tự nhiên của Sa mộc ở khu vực á nhiệt đới, trong phạm vi 21 041’-34003’ vĩ độ Bắc và 101045’-121053’ kinh độ Đông. Ở Trung Quốc, Sa mộc phân bố ở lưu vực sông Dương Tử, Tần Lĩnh và khu vực phía Nam. Đây là khu vực gây trồng rộng nhất và cây sinh trưởng nhanh nhất. Phân bố theo độ cao ở mỗi khu vực có khác nhau: như tại khu vực núi Đại Biệt ở phía Đông phân bố ở độ cao 700 m (so với mặt nước biển) trở xuống, khu vực núi Đới Vân của tỉnh Phúc Kiến phân bố ở độ cao 1.000 m trở xuống, khu vực núi Nga Mi ở tỉnh Tứ Xuyên phân bố từ 1.800 m trở xuống và ở Đại Lý tỉnh Vân Nam phân bố ở độ cao 2.
Sa mộc phân bố tự nhiên ở khu vực khí hậu cận á nhiệt đới có độ ẩm cao, khu vực ấm áp, có lượng mưa nhiều, nhiệt độ trung bình năm từ 15 ÷ 230C, tháng 1 có nhiệt độ trung bình từ 0 ÷ 150C, Sa mộc có thể chịu lạnh đến nhiệt độ -170C, mùa Hè (tháng 7, 8, 9) nhiệt độ bình quân có thể vượt quá 300C, thậm chí có ngày cao nhất còn vượt quá 400C. Hoạt động sinh trưởng, phát triển của Sa mộc diễn ra khi nhiệt độ từ 150C trở lên, nhiệt độ thích hợp nhất từ 20-26 0C. Sa mộc phân bố chủ yếu ở khu vực có lượng mưa 1. 9 Sa mộc xuất hiện cả ở rừng tự nhiên rụng lá và rừng thường xanh (Thực vật chí Trung Quốc, 1982) [90].
Cả hai kiểu rừng, các cây lá rộng hỗn giao đều có thể là những cây tầng cao, như vậy có thể thấy Sa mộc không phải là loài mọc đơn loài. Tại huyện An Cát, tỉnh Chiết Giang, hầu hết rừng tre đều lẫn với Sa mộc và Thông mã vĩ (WCSP, 1827) [79]. Tương tự, một số tài liệu khác cũng chỉ ra rằng, rất ít trường hợp Sa mộc xuất hiện rừng thuần loài trong tự nhiên (Menzies, 1988) [73]. Bản đồ khu vực trồng rừng Sa mộc trên thế giới (Nguồn: https://www.org/) Sa mộc đã được trồng phổ biến ở một số quốc gia và vùng lãnh thổ, đặc biệt là Trung Quốc, Đài Loan.
Ở Trung Quốc, Sa mộc được trồng từ những năm 300 sau Công nguyên (Menzies, 1988) [73]. Sa mộc được trồng thành rừng với diện tích lớn từ năm 843 sau Công nguyên và việc quản lý rừng trồng được bắt đầu từ cuối thế kỷ 12 đến thế kỷ 15 (Menzies, 1988) [73]. Nghiên cứu về lịch sử trồng Sa mộc cho rằng, loài này đã được trồng ở Trung Quốc dưới thời nhà 10 Minh (năm 1368-1644) và có thể còn ngay cả trước đó ở thời nhà Hán (năm 206 trước Công nguyên đến 220 sau Công nguyên).2: Khu vực trồng rừng Sa mộc tại Trung Quốc (Yuhao Lu, 2015) Ở Trung Quốc, Sa mộc được người dân gây trồng trên 1000 năm và kỹ thuật trồng đã đạt đến trình độ phát triển cao; là loài cây trồng lâm nghiệp quan trọng, diện tích chiếm tới 50% ở một số tỉnh và được trồng ở 16 trong số 21 tỉnh của Trung Quốc, với biên độ từ 22-34o vĩ độ Bắc, 102-122o kinh độ Đông (FAO, 1982) [49]. Hiện nay, tổng diện tích trồng Sa mộc chiếm tới 30% diện tích rừng trồng ở Trung Quốc, với hơn 9 triệu ha, chủ yếu ở miền Nam Trung Quốc, trữ lượng gỗ chiếm khoảng ¼ tổng lượng gỗ thương mại của Trung Quốc (Lei, 2015) [67].
Hàng năm Trung Quốc trồng mới khoảng 700.000 ha Sa mộc (Zhou và cộng sự, 2016) [87]. Sa mộc có thể chịu được sương giá, nhưng tới ngưỡng nhiệt độ -15 oC cây non có thể bị chết. Sa mộc xuất hiện nơi có nhiệt độ trung bình trong khoảng 12 11 - 23oC, lượng mưa dao động từ 660 -2.450 mm, độ cao từ 1. Sa mộc thích hợp với 3 loại đất ở vùng núi là đất nâu vàng, đất đỏ vàng và đất đỏ.
Sa mộc cũng ưa đất tốt, đất cát đen, đất sét vàng, đất vàng đỏ đến lẫn đá, thích nghi với các loại đất có độ pH khá rộng, thường là pH 4-5, tuy nhiên nơi pH đến 7-8 vẫn có thể sinh trưởng (Yin và cộng sự, 2010) [85]. Cũng có tài liệu ghi nhận Sa mộc thích hợp với nơi có đất thịt, thoát nước tốt, độ pH từ 4,7-6,4, tỷ lệ C/N từ 6,8 đến 16 [91]. Trên thế giới, đã có hàng chục bài báo được xuất bản bằng tiếng Anh, phân tích về ảnh hưởng của các nhân tố lập địa đến rừng trồng Sa mộc. Một nghiên cứu về sinh trưởng của hai loài hạt trần (P.
lanceolata) trong rừng trồng hỗn giao thứ cấp giải thích rằng Sa mộc (C. lanceolata) có khả năng sinh trưởng thân cây tốt hơn trong điều kiện bóng râm (Cheng và cộng sự, 2013) [40]. Trong hệ sinh thái tự nhiên, có nhiều nhân tố tương tác với nhau và tác động đến từng cá thể cũng như cả quần thể thực vật. Hàng chục nghiên cứu đã được thực hiện để điều tra các nhân tố ảnh hưởng đến rừng trồng Sa mộc.
Đầu tiên, là nhiệt độ trung bình năm tăng lên đã thúc đẩy khả năng sinh trưởng của quần thể Sa mộc tốt hơn. Bên cạnh đó, khả năng nảy mầm của hạt Sa mộc được lấy từ quần thể phía Nam, khi nảy mầm đã thích nghi tốt hơn với nhiệt độ cao so với cây con nảy mầm từ hạt được lấy từ quần thể Sa mộc trồng ở khu vực phía Bắc (Zhou và cộng sự, 2016) [87]. Tiếp đó, địa hình được khẳng định là nhân tố ảnh hưởng chủ đạo đến chiều cao vút ngọn của cây Sa mộc. Theo đó, độ cao so với mực nước biển có ảnh hưởng nhiều nhất đến sinh trưởng chiều cao vút ngọn, sau đó đến loại đất và độ dốc (Xu và cộng sự, 2019) [84].
Cấu trúc tán của cây Sa mộc cho sinh khối lá tương đương với sự gia tăng thể tích ngọn (Xu và cộng sự, 2019) [84]. Hiệu suất tự tỉa thưa tự nhiên của Sa 12 mộc và giá trị tạm thời của quá trình tự tỉa thưa là -1,5.