Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sinh thái và kỹ thuật nhân giống cây hoàng đàn (Cupressus tonkinensis) tại tỉnh Lạng Sơn

• Tác giả: Lê Đoàn Duy
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Minh Toại
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Lâm Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Sinh Thái Và Kỹ Thuật Nhân Giống Cây Hoàng Đàn Tại Lạng Sơn
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tên gọi và phân loại
• 1.2. Hình thái và vật hậu
• 1.3. Phân bố và sinh thái
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Giới hạn nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Quan điểm và phương pháp tiếp cận
• 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh thái của Hoàng đàn hữu liên phân bố tự nhiên ở tỉnh Lạng Sơn
• 2.4.3. Phương pháp tổng hợp các biện pháp kỹ thuật nhân giống và gây trồng Hoàng đàn hữu liên ở khu vực nghiên cứu
• 2.4.4. Phương pháp nghiên cứu kỹ thuật nhân giống (vô tính và hữu tính) Hoàng đàn hữu liên
• 2.4.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm sinh thái của Hoàng đàn hữu liên ở tỉnh Lạng Sơn
• 3.1.1. Đặc điểm phân bố của Hoàng đàn hữu liên
• 3.1.2. Đặc điểm khí hậu nơi có Hoàng đàn hữu liên phân bố
• 3.1.3. Đặc điểm đất đai nơi có Hoàng đàn hữu liên phân bố
• 3.1.4. Đặc điểm lâm phần nơi có loài Hoàng đàn hữu liên phân bố
• 3.2. Tổng hợp các biện pháp kỹ thuật nhân giống và gây trồng Hoàng đàn hữu liên ở khu vực nghiên cứu
• 3.2.1. Kỹ thuật nhân giống
• 3.2.2. Kỹ thuật trồng
• 3.2.3. Tình hình gây trồng Hoàng đàn hữu liên tại khu vực nghiên cứu
• 3.2.4. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhân giống (vô tính và hữu tính) Hoàng đàn hữu liên
• 3.2.4.1. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhân giống vô tính Hoàng đàn hữu liên
• 3.2.4.2. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhân giống hữu tính Hoàng đàn hữu liên
• 3.3. Đề xuất giải pháp góp phần bảo tồn loài Hoàng đàn hữu liên tại khu vực nghiên cứu
• 3.3.1. Công tác bảo tồn nguyên vị
• 3.3.2. Công tác bảo tồn chuyển vị
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Đặc điểm sinh thái của cây hoàng đàn

Cây hoàng đàn (Cupressus tonkinensis Silba) là một loài cây gỗ nhỡ, thường xanh, có chiều cao từ 15 đến 20m và đường kính thân lên đến 0,5m. Loài cây này có gỗ có mùi thơm đặc trưng, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như đóng đồ gia dụng và mỹ nghệ. Theo nghiên cứu, cây hoàng đàn thường phân bố ở các khu vực núi đá vôi tại tỉnh Lạng Sơn, nơi có khí hậu ẩm ướt và lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1450mm. Các điều kiện sinh thái này tạo ra môi trường thuận lợi cho sự phát triển của loài cây này. Tuy nhiên, do tình trạng khai thác quá mức và biến đổi khí hậu, cây hoàng đàn đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng. Theo Sách đỏ Việt Nam, cây hoàng đàn được xếp vào nhóm nguy cấp (CR) và cần có các biện pháp bảo tồn khẩn cấp.

1.1. Môi trường sống của cây hoàng đàn

Cây hoàng đàn thường mọc ở độ cao từ 300 đến 550m trên các sườn núi đá vôi, nơi có khí hậu mát mẻ. Nhiệt độ trung bình hàng năm tại khu vực này dao động từ 15,3 đến 28,5°C, với mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3. Điều này cho thấy cây hoàng đàn có khả năng thích nghi với điều kiện khí hậu khắc nghiệt, nhưng cũng đồng thời cho thấy sự nhạy cảm của nó với biến đổi khí hậu. Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng, sự biến đổi khí hậu có thể làm thay đổi cấu trúc sinh thái nơi cây hoàng đàn sinh trưởng, từ đó ảnh hưởng đến sự phát triển và sinh trưởng của loài cây này.

II. Kỹ thuật nhân giống cây hoàng đàn

Kỹ thuật nhân giống cây hoàng đàn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo tồn và phát triển loài cây này. Hiện nay, có hai phương pháp chính được áp dụng là nhân giống hữu tính và vô tính. Phương pháp nhân giống hữu tính thông qua việc gieo hạt, trong khi phương pháp vô tính sử dụng hom cây để nhân giống. Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ ra rễ của hom cây phụ thuộc vào mùa vụ và các yếu tố dinh dưỡng. Cần thực hiện các thí nghiệm để xác định nồng độ thích hợp của các chất điều hòa sinh trưởng nhằm tối ưu hóa tỷ lệ ra rễ và sinh trưởng của cây con. Việc áp dụng các kỹ thuật nhân giống hiện đại không chỉ giúp tăng cường số lượng cây giống mà còn nâng cao chất lượng cây trồng, từ đó góp phần bảo tồn loài cây quý hiếm này.

2.1. Phương pháp nhân giống hữu tính

Phương pháp nhân giống hữu tính thông qua việc gieo hạt đã được áp dụng từ lâu, nhưng cần chú ý đến việc thu hoạch hạt từ các cây mẹ khỏe mạnh và có chất lượng tốt. Hạt hoàng đàn cần được bảo quản đúng cách trước khi gieo để đảm bảo tỷ lệ nảy mầm cao. Thời điểm gieo hạt cũng rất quan trọng, thường nên thực hiện vào đầu mùa mưa để cây con có đủ nước cho sinh trưởng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc gieo hạt trong điều kiện đất ẩm và giàu dinh dưỡng sẽ giúp cây con phát triển tốt hơn. Bên cạnh đó, cần chú ý đến việc chăm sóc cây con trong giai đoạn đầu để đảm bảo tỷ lệ sống cao.

2.2. Phương pháp nhân giống vô tính

Phương pháp nhân giống vô tính thông qua việc sử dụng hom cây đang được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi. Các thí nghiệm cho thấy tỷ lệ ra rễ của hom cây phụ thuộc vào nồng độ của các chất điều hòa sinh trưởng như IBA và NAA. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, sử dụng nồng độ thích hợp của các chất này có thể tăng tỷ lệ ra rễ lên đáng kể, từ đó nâng cao hiệu quả nhân giống. Bên cạnh đó, việc lựa chọn thời điểm cắt hom cũng rất quan trọng, thường nên thực hiện vào mùa xuân khi cây đang trong giai đoạn sinh trưởng mạnh. Kỹ thuật này không chỉ giúp tăng số lượng cây giống mà còn đảm bảo chất lượng cây trồng, góp phần bảo tồn loài hoàng đàn.

III. Giá trị và ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về sinh thái và kỹ thuật nhân giống cây hoàng đàn tại Lạng Sơn không chỉ có giá trị trong việc bảo tồn loài cây quý hiếm mà còn góp phần vào việc phát triển kinh tế địa phương. Cây hoàng đàn không chỉ mang lại giá trị kinh tế thông qua việc cung cấp gỗ và tinh dầu mà còn có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường sinh thái. Việc áp dụng các kỹ thuật nhân giống hiện đại sẽ giúp tăng cường nguồn giống, từ đó phục vụ cho việc trồng rừng và phát triển bền vững. Hơn nữa, nghiên cứu này còn cung cấp cơ sở khoa học cho các chính sách bảo tồn và phát triển bền vững, góp phần vào việc bảo tồn đa dạng sinh học tại Việt Nam.

3.1. Ứng dụng trong bảo tồn và phát triển bền vững

Việc nghiên cứu và ứng dụng các biện pháp bảo tồn cây hoàng đàn sẽ giúp nâng cao nhận thức cộng đồng về giá trị của loài cây này. Các chương trình trồng rừng và bảo tồn cần được triển khai đồng bộ, kết hợp với các hoạt động tuyên truyền giáo dục để nâng cao ý thức bảo vệ môi trường. Đồng thời, việc phát triển các sản phẩm từ cây hoàng đàn cũng sẽ tạo ra giá trị kinh tế cho người dân địa phương, từ đó khuyến khích họ tham gia vào công tác bảo tồn. Các nghiên cứu cũng cần tiếp tục được thực hiện để cập nhật và hoàn thiện các phương pháp kỹ thuật nhân giống, nhằm đảm bảo tính hiệu quả và bền vững trong bảo tồn loài cây này.

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam là một trong những quốc gia có hệ thực vật phong phú với khoảng 12.000 loài thực vật, trong đó khoảng 30% là loài đặc hữu. Tuy nhiên, do biến đổi khí hậu và khai thác quá mức, tài nguyên rừng bị suy thoái nghiêm trọng, số loài thực vật bị đe dọa tuyệt chủng tăng từ 356 lên 450 loài trong giai đoạn 1996-2008. Trong bối cảnh đó, việc bảo tồn và phát triển các loài cây quý hiếm, đặc biệt là loài Hoàng đàn hữu liên (Cupressus tonkinensis Silba) tại tỉnh Lạng Sơn trở nên cấp thiết.

Hoàng đàn hữu liên là cây gỗ nhỡ, thường xanh, cao 15-20m, có giá trị kinh tế và y học cao như gỗ thơm, tinh dầu dùng trong sản xuất xà phòng, nước hoa và thuốc chữa bệnh. Loài này được xếp vào nhóm cực kỳ nguy cấp (CR) theo Sách Đỏ Việt Nam và được quản lý nghiêm ngặt theo các nghị định của Chính phủ. Tuy nhiên, hiện nay chỉ còn khoảng 25 cá thể tự nhiên được ghi nhận tại vùng núi đá vôi Kai Kinh, huyện Hữu Lũng, Lạng Sơn, với chiều cao thấp hơn nhiều so với tiềm năng phát triển.

Mục tiêu nghiên cứu là bổ sung các đặc điểm sinh thái và kỹ thuật nhân giống của Hoàng đàn hữu liên nhằm góp phần bảo tồn và phát triển loài cây quý hiếm này. Nghiên cứu tập trung tại xã Hữu Liên, huyện Hữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn, trong giai đoạn 2019-2021, nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho công tác bảo tồn, nhân giống và trồng rừng loài cây này, đồng thời nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên rừng đặc dụng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết sinh thái rừng và kỹ thuật nhân giống cây rừng, bao gồm:

• Lý thuyết phân bố sinh thái: Giải thích sự phân bố hạn chế của loài Hoàng đàn hữu liên trên các đỉnh núi đá vôi với điều kiện khí hậu và đất đai đặc thù.
• Mô hình tổ thành loài trong lâm phần: Sử dụng chỉ số trị quan trọng (IV%) để xác định các loài ưu thế trong rừng tự nhiên có Hoàng đàn hữu liên phân bố.
• Kỹ thuật nhân giống vô tính và hữu tính: Áp dụng các phương pháp giâm hom với chất điều hòa sinh trưởng (IBA, NAA) và xử lý hạt giống nhằm nâng cao tỷ lệ nảy mầm và tỷ lệ sống cây con.

Các khái niệm chính bao gồm: tỷ lệ ra rễ của hom, tỷ lệ nảy mầm hạt, tổ thành loài, đặc điểm khí hậu và đất đai, kỹ thuật xử lý hạt và hom.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thu thập bao gồm số liệu hiện trường tại xã Hữu Liên, tỉnh Lạng Sơn, số liệu khí hậu từ các trạm quan trắc quốc gia, và mẫu đất phân tích tại Viện Nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng. Cỡ mẫu gồm 972 hom giâm trong thí nghiệm vô tính và 1350 hạt trong thí nghiệm bảo quản và xử lý hạt giống.

Phương pháp chọn mẫu là chọn ngẫu nhiên hom và hạt từ cây mẹ khỏe mạnh tại vùng phân bố tự nhiên. Phân tích số liệu sử dụng phương pháp phân tích phương sai một nhân tố (ANOVA) với độ tin cậy 95%, áp dụng tiêu chuẩn Duncan để phân loại các công thức thí nghiệm.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ 2019 đến 2021, bao gồm khảo sát hiện trường, thí nghiệm nhân giống vô tính và hữu tính, phân tích đất và khí hậu, tổng hợp kết quả và đề xuất giải pháp bảo tồn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân bố và đặc điểm sinh thái: Hoàng đàn hữu liên phân bố hẹp tại độ cao 240-390 m trên các đỉnh núi đá vôi ở Khu bảo tồn thiên nhiên Hữu Liên, Lạng Sơn. Khí hậu nơi phân bố có nhiệt độ trung bình 22,7°C, lượng mưa khoảng 1.500 mm/năm, đất có pH từ 6,07 đến 6,85, hàm lượng đạm tổng số 0,553-0,658%, lân dễ tiêu 205,61-248,75 mg/kg, kali 203,15-261,63 mg/kg, dung tích hấp thụ cation (CEC) thấp từ 14,24 đến 28,82 meq/100g đất.

2. Tổ thành loài và cây tái sinh: Rừng tự nhiên nơi có Hoàng đàn hữu liên có mật độ cây cao dao động từ 1.140 đến 1.320 cây/ha với 16-24 loài cây. Các loài ưu thế gồm May tèo (15,95%), Lòng mang (12,76%), Sing (5,85%), Ngót rừng (5,32%). Tỷ lệ cây tái sinh giảm dần theo cấp chiều cao, đặc biệt không phát hiện cây con Hoàng đàn hữu liên tái sinh tự nhiên, cho thấy khả năng tái sinh kém.

3. Kỹ thuật nhân giống vô tính: Chất điều hòa sinh trưởng IBA ở nồng độ 2000 ppm cho tỷ lệ ra rễ hom cao nhất 64,8%, số rễ trung bình 3,2 rễ/hom, chiều dài rễ trung bình 8,21 cm, chỉ số ra rễ 13,21. NAA ở nồng độ 1500-2000 ppm cũng cho kết quả tốt nhưng thấp hơn IBA. Mùa vụ giâm hom ảnh hưởng rõ rệt, vụ xuân cho tỷ lệ ra rễ cao nhất (64,8%), vụ hè thấp nhất (29,6%).

4. Kỹ thuật nhân giống hữu tính: Bảo quản hạt trong hũ bịt kín và kho lạnh (5-8°C) giữ tỷ lệ nảy mầm cao hơn so với bảo quản trong túi vải. Xử lý hạt bằng ngâm nước ấm 45°C trong 24 giờ giúp tăng tỷ lệ nảy mầm lên khoảng 45%. Thành phần dinh dưỡng ruột bầu gồm đất tầng B, phân chuồng hoai và phân tổng hợp NPK (16-16-8) giúp tỷ lệ sống cây con đạt trên 80% sau 12 tháng.

Thảo luận kết quả

Phân bố hẹp và số lượng cá thể tự nhiên rất ít cho thấy Hoàng đàn hữu liên đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng cao do khai thác quá mức và khả năng tái sinh tự nhiên kém. Đặc điểm khí hậu và đất đai phù hợp với sinh trưởng của loài, nhưng điều kiện sinh thái đặc thù đòi hỏi kỹ thuật nhân giống và trồng rừng phù hợp.

Kết quả thí nghiệm nhân giống vô tính cho thấy IBA 2000 ppm là chất điều hòa sinh trưởng hiệu quả nhất, phù hợp với các nghiên cứu về cây lá kim quý hiếm khác. Mùa vụ giâm hom cũng ảnh hưởng lớn đến tỷ lệ ra rễ, do đó cần lựa chọn thời điểm thích hợp để nâng cao hiệu quả nhân giống.

Kỹ thuật bảo quản và xử lý hạt giống hữu tính giúp nâng cao tỷ lệ nảy mầm, góp phần đa dạng hóa nguồn giống. Việc sử dụng hỗn hợp dinh dưỡng ruột bầu phù hợp giúp cây con phát triển tốt trong giai đoạn vườn ươm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tỷ lệ ra rễ hom theo nồng độ IBA và NAA, bảng phân bố loài ưu thế trong rừng tự nhiên, và biểu đồ tỷ lệ nảy mầm hạt theo phương pháp bảo quản.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường bảo tồn nguyên vị: Thiết lập khu vực bảo vệ nghiêm ngặt tại các đỉnh núi đá vôi nơi phân bố tự nhiên của Hoàng đàn hữu liên, hạn chế khai thác và tác động của con người. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý rừng đặc dụng Hữu Liên, trong vòng 1-2 năm.

2. Phát triển kỹ thuật nhân giống vô tính: Áp dụng quy trình giâm hom sử dụng IBA 2000 ppm vào vụ xuân để sản xuất cây giống chất lượng cao phục vụ trồng rừng. Chủ thể: Trung tâm Khoa học Lâm nghiệp Đông Bắc Bộ, trong 1 năm tới.

3. Nâng cao kỹ thuật bảo quản và xử lý hạt giống: Sử dụng bảo quản trong hũ kín hoặc kho lạnh, kết hợp xử lý hạt bằng nước ấm 45°C để tăng tỷ lệ nảy mầm. Chủ thể: Các vườn ươm và cơ sở nghiên cứu, triển khai ngay.

4. Mở rộng diện tích trồng rừng tập trung: Khuyến khích các hộ gia đình và tổ chức trồng rừng quy mô lớn, kết hợp xen canh với các loài bản địa khác để tăng tính đa dạng sinh học và ổn định sinh thái. Chủ thể: UBND tỉnh Lạng Sơn, các tổ chức nông lâm nghiệp, trong 3 năm tới.

5. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình giáo dục, tập huấn về giá trị và kỹ thuật bảo tồn Hoàng đàn hữu liên cho người dân địa phương. Chủ thể: Ban Quản lý rừng, các tổ chức phi chính phủ, liên tục trong 5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà quản lý tài nguyên rừng: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách bảo tồn và phát triển loài Hoàng đàn hữu liên, hỗ trợ quản lý rừng đặc dụng hiệu quả.

2. Các nhà nghiên cứu sinh thái và lâm nghiệp: Tham khảo dữ liệu về đặc điểm sinh thái, kỹ thuật nhân giống vô tính và hữu tính của loài cây quý hiếm, phục vụ nghiên cứu chuyên sâu và ứng dụng.

3. Người trồng rừng và vườn ươm: Áp dụng các kỹ thuật nhân giống và trồng rừng được đề xuất để nâng cao tỷ lệ sống và chất lượng cây giống, phát triển kinh tế rừng bền vững.

4. Cộng đồng địa phương và tổ chức bảo tồn: Nâng cao nhận thức về giá trị và tầm quan trọng của Hoàng đàn hữu liên, tham gia tích cực vào công tác bảo vệ và phát triển nguồn gen quý hiếm.

Câu hỏi thường gặp

1. Hoàng đàn hữu liên có đặc điểm sinh thái nào nổi bật?
   Hoàng đàn hữu liên phân bố hẹp trên các đỉnh núi đá vôi ở độ cao 240-390 m, thích hợp với khí hậu nhiệt đới gió mùa, đất có pH trung tính đến chua nhẹ, lượng mưa khoảng 1.500 mm/năm.

2. Tỷ lệ ra rễ hom giâm của Hoàng đàn hữu liên cao nhất đạt được là bao nhiêu?
   Sử dụng chất điều hòa sinh trưởng IBA ở nồng độ 2000 ppm, tỷ lệ ra rễ hom đạt khoảng 64,8%, số rễ trung bình 3,2 rễ/hom, chiều dài rễ trung bình 8,21 cm.

3. Phương pháp bảo quản hạt giống nào hiệu quả nhất?
   Bảo quản hạt trong hũ bịt kín hoặc kho lạnh (5-8°C) giúp duy trì tỷ lệ nảy mầm cao hơn so với bảo quản trong túi vải, kết hợp xử lý hạt bằng ngâm nước ấm 45°C trong 24 giờ.

4. Tại sao Hoàng đàn hữu liên khó tái sinh tự nhiên?
   Loài có khả năng tái sinh kém do hạt nhỏ, tỷ lệ nảy mầm thấp, chịu ảnh hưởng bởi lớp cây bụi và thảm thực vật dày, đồng thời bị khai thác tận thu cây con và cây mẹ.

5. Giải pháp nào được đề xuất để bảo tồn loài này?
   Bảo tồn nguyên vị nghiêm ngặt, phát triển kỹ thuật nhân giống vô tính và hữu tính, mở rộng diện tích trồng rừng tập trung, tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và quản lý bền vững.

Kết luận

• Hoàng đàn hữu liên là loài cây quý hiếm, phân bố hẹp và đang bị đe dọa nghiêm trọng tại Lạng Sơn với số lượng cá thể tự nhiên rất ít.
• Đặc điểm sinh thái phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa và đất đá vôi có pH trung tính đến chua nhẹ.
• Kỹ thuật nhân giống vô tính sử dụng IBA 2000 ppm và giâm hom vào vụ xuân cho tỷ lệ ra rễ cao nhất, trong khi kỹ thuật bảo quản và xử lý hạt giúp nâng cao tỷ lệ nảy mầm hạt.
• Cần triển khai các giải pháp bảo tồn nguyên vị, phát triển nhân giống và mở rộng trồng rừng tập trung để bảo vệ và phát triển nguồn gen quý hiếm này.
• Khuyến nghị các nhà quản lý, nhà nghiên cứu, người trồng rừng và cộng đồng địa phương phối hợp thực hiện các biện pháp bảo tồn hiệu quả trong vòng 1-5 năm tới.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ Hoàng đàn hữu liên – nguồn gen quý giá của Việt Nam!