Đề tài Chiến lược cải thiện giống cho các loài bạch đàn ở Việt Nam

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn CHƯƠNG TRÌNH HỢP TÁC NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG NGHIỆP (CARD) 058/04VIE Tăng cường năng lực về công nghệ hạt giống cây rừng phục vụ các hoạt động nghiên cứu và phát triển và bảo tồn ex-situ MS8: CHIẾN LƯỢC CẢI THIỆN GIỐNG CHO CÁC LOÀI BẠCH ĐÀN Ở VIỆT NAM Tháng 12, 2006 1 Mục lục TÓM TẮT VỀ QUẢN LÝ VÀ THỰC HIỆN CÁC KẾ HOẠCH..................................................... 3 1 Lời giới thiệu .............................................................................................................................. 5 1.1 Khảo nghiệm loài và xuất xứ ở vùng thấp miềm Trung Việt Nam.................................... 5 1.2 Các khảo nghiệm loài – xuất xứ ở vùng cao nguyên phía Nam......................................... 7 1.3 Các loài Bạch đàn hiện được sử dụng trong các chương trình tái trồng rừng ở Việt Nam 7 2 Cải thiện giống cho các loài Bạch đàn ở Việt Nam.................................................................... 8 2.1 Chọn lọc cây trội dự tuyển và khảo nghiệm dòng vô tính.................................................. 8 2.2 Phát triển các giống bạch đàn lai........................................................................................ 8 2.3 Các khảo nghiệm hậu thế được chuyển đổi thành các vườn giống hữu tính...................... 9 2.4 Sự cần thiết phải có một kế hoạch và chiến lược cải thiện giống ...................................... 9 3 Các yếu tố cơ bản cho một kế hoạch cải thiện giống ............................................................... 10 3.1 Sự cần thiết của một kế hoạch và chiến lược rõ ràng....................................................... 10 3.2 Xác định mục tiêu rõ ràng ................................................................................................ 10 3.4 Chọn lọc và lai tạo............................................................................................................ 11 3.5 Nhân lực và tài chính........................................................................................................ 12 3.6 Lai tạo............................................................................................................................... 12 4. Các yếu tố quyết định cho một chiến lược chọn tạo giống ...................................................... 13 4.1 Mục tiêu chọn giống......................................................................................................... 13 4.2 Mức kinh tế....................................................................................................................... 14 4.3 Mục tiêu triển khai............................................................................................................ 14 4.4 Tiêu chí và các tính trạng chọn lọc................................................................................... 14 4.5 Nguồn vật liệu di truyền................................................................................................... 15 5 Chiến lược chọn giống ............................................................................................................. 19 5.1 Nguyên tắc chung cho một chiến lược cải thiện giống .................................................... 19 5.2 Tăng thu di truyền mong đợi ............................................................................................ 20 5.3 Quần thể chọn giống......................................................................................................... 21 5.3.1 Cấu trúc của quần thể chính ..................................................................................... 21 5.3.2 Cấu trúc của quần thể ưu trội ................................................................................... 21 6 Những nét phác thảo cho kế hoạch cải thiện giống.................................................................. 22 6.1 Bạch đàn Eucalyptus urophylla........................................................................................ 22 6.1.1 Quần thể chọn giống chính và vườn giống hữu tính ................................................ 22 6.1.2 Quần thể ưu trội và vườn giống dòng vô tính/ ngân hàng dòng vô tính .................. 22 6.1.3 Chọn lọc cá thể cho quần thể chọn giống thế hệ 2 ................................................... 27 6.1.4 Chuyển đổi các khảo nghiệm thành các vườn giống................................................ 28 6.2 Bạch đàn Eucalyptus pellita ............................................................................................. 29 6.2.1 Xây dựng quần thể chọn giống và vườn giống cây hạt ............................................ 29 6.2.2 Xây dựng quần thể ưu trội và vườn giống vô tính ................................................... 29 6.2.3 Chọn lọc cá thể cho quần thể chọn giống thế hệ 2 ................................................... 31 6.2.4 Chuyển hóa khảo nghiệm hậu thế thành vườn giống ...................................................... 32 6.3.1 Quần thể chọn giống chính và vườn giống............................................................... 33 6.3.3 Chọn lọc các cá thể dự tuyển cho thế hệ hai............................................................ 35 6.2.4 Chuyển đổi các khảo nghiệm thành vườn ....................................................................... 35 6.4 Bạch đàn Eucalyptus grandis ........................................................................................... 36 6.4.1 Quần thể chọn giống chính và vườn giống............................................................... 36 6.4.2 Quần thể ưu trội và ngân hàng dòng vô tính/vườn giống vô tính (không bắt buộc) 36 6.4.3 Chọn lọc các cá thể dự tuyển cho thế hệ hai............................................................ 38 6.4.4 Chuyển đổi các khảo nghiệm thành vườn ....................................................................... 39 6.5 Bạch đàn Eucalyptus camaldulensis ................................................................................ 39 6.5.1 Quần thể chọn giống chính và vườn giống............................................................... 40 6.5.2 Thu thập vật liệu giống cho khảo nghiệm hậu thế.................................................... 40 2 6.5.3 Xây dựng các khảo nghiệm dòng vô tính................................................................. 40 6.5.4 Chuyển đổi thành các vườn giống vô tính................................................................ 40 7 Đánh giá chương trình.............................................................................................................. 41 Tài liệu tham khảo............................................................................................................................ 42 TÓM TẮT VỀ QUẢN LÝ VÀ THỰC HIỆN CÁC KẾ HOẠCH Chính phủ Việt Nam đã và đang thực hiện một dự án trồng rừng lớn. Đến năm 2010, dự án này sẽ trồng mới 5 triệu héc ta rừng trên đất trống đồi núi trọc, vượt xa 1 triệu héc ta rừng hiện nay, cộng thêm 50.000 héc ta rừng cộng đồng được trồng rải rác. Việc mở rộng nhanh chóng diện tích rừng sản xuất này đòi hỏi tăng cường cung cấp giống có chất lượng di truyền cao cho các vùng sinh thái khác nhau ở Việt Nam. Chính phủ Việt Nam đề xuất phải tăng cả về số lượng và chất lượng nguồn giống được sản xuất từ các vườn giống. Đây là một chiến lược bền vững hơn khi không phải phụ thuộc nhiều vào nguồn giống nhập nội. Các loài cây nhập nội như Keo và Bạch đàn là những loài cây quan trọng trong các chương trình trồng rừng. Để nâng cao năng suất của rừng trồng ở Việt Nam, các chương trình cải thiện giống cho các loài cây trồng rừng chính đã được tiến hành bởi Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng thuộc Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. Tuy nhiên, các công tác cải thiện giống được thực hiện mà không có một bản kế hoạch dài hạn tương tự như một bản chiến lược cải thiện giống hoàn thiện. Như một phần của Dự án CARD (mã số 058/04 VIE) được tại trợ bởi nguồn ngân sách của AusAID “Tăng cường năng lực trong công nghệ hạt giống cây rừng phục vụ cho các hoạt động nghiên cứu, phát triển và bảo tồn ex-situ”, một bản kế hoạch cải thiện giống đã được xây dựng cho các loài Bạch đàn ưu tiên. Một dự án CARD khác (mã số 032/05 VIE) “Phát triển bền vững và hiệu quả kinh tế cho rừng trồng các loài Keo cung cấp gỗ xẻ” sẽ sớm xây dựng một bản chiến lược cải thiện giống cho các loài Keo. Cũng cần nhấn mạnh rằng các phương thức tiếp cận được thảo luận trong bản chiến lược cải thiện giống này có thể được áp dụng cho hầu hết các loài cây trồng rừng chính. Các quần thể chọn giống của 5 loài Bạch đàn (E. camaldulensis, E. grandis, E. pellita, E. tereticornis và E. urophylla) đã được xây dựng bởi Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng là cở sở cho công tác cải thiện giống được vạch ra trong kế hoạch này. Tuy nhiên, những nỗ lực và đầu tư cho Bạch đàn E. urophylla là lớn hơn cả, bởi Bạch đàn E. urophylla được coi như loài cây ưu tiên nhất cho chọn giống và giống lai khác loài ở Việt Nam. Các loài khác cũng được quản lý nhưng kém tập trung hơn với một mục đích sử dụng chúng như là nguồn cung cấp phấn cho các hoạt động lai giống khác loài. Chiến lược cải thiện giống được đề xuất dựa trên một cấu trục quần thể chọn giống, quần thể này được chia làm hai mức độ dựa vào chất lượng di truyền. Đó là “Quần thể chọn giống chính (quần thể lớn)” và “Quần thể chọn giống ưu trội (quần thể nhỏ)”. Các quần thể này có một vài chức năng khác biệt trong một chương trình cải thiện giống, và phần lớn các kế hoạch của một chiến lược cải thiện giống là chọn lọc, lai tạo và quản lý hai quần thể chọn giống này. Khi lai giống khác loài 3 đang ngày càng được quan tâm, thì “Quần thể ưu trội” sẽ là nguồn vật liệu di truyền tốt được sử dụng cho lai giống, hơn nữa nó cũng là một nguồn giống cung cấp các dòng vô tính loài thuần cho trồng rừng. Do đó, bản chiến lược nhấn mạnh đến quần thể này để đảm bảo sự phát triển nguồn vật liệu di truyền tối ưu. “Quần thể chính” phục vụ cho việc bảo tồn nguồn gen và phát triển nguồn di truyền bền vững và lâu dài, trước khi phục vụ cho chọn lọc mới bổ sung cho “Quần thể ưu trội” ở mỗi thế hệ. “Quần thể chính” chỉ là một kiểu khảo nghiệm di truyền (khảo nghiệm hậu thế thụ phấn tự do) cho mỗi thế hệ. Các gia đình và các cá thể trong các gia đình được sắp xếp dựa trên số liệu khảo nghiệm, và việc chọn lọc được thực hiện nhằm tăng cường vốn gen của “Quần thể ưu trội” và để phục hồi cho “Quần thể chính” của thế hệ kế tiếp. Chiến lược tổng thể trong quần thể chính có thể được xác định như là chọn lọc định kỳ cho khả năng tổ hợp chung. Việc quan trọng hơn với quần thể ưu trội của mỗi thế hệ được nhấn mạnh vào việc chọn tạo, khảo nghiệm và chọn lọc, bởi vì các dòng được chọn từ quần thể ưu trội sẽ được sử dụng cho trồng rừng và cho lai giống trong và khác loài. Lai giống nhân tạo được thực hiện giữa các lần chọn lọc trong loài và khác loài. Nhân giống sinh dưỡng và khảo nghiệm dòng vô tính được sử dụng trong chọn lọc sớm các dòng tốt nhất cho trồng rừng. Các dòng được xếp hạng cao nhất sẽ được sử dụng cho lai giống khác loài. Thời gian biểu cho các công tác cải thiện giống được đưa ra cho mỗi loài. Chỉ nên xem xét thời gian biểu này như một hướng dẫn chung. Một chương trình làm việc chi tiết nên được làm hàng tháng. Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng nên đưa ra bản kế hoạch hoạt động, trong đó xem xét cả về khả năng quản lý điều hành và những hạn chế về kỹ thuật. Thông thường mỗi kế hoạch cải thiện giống đều cần được xem xét và đánh giá và có thể được sửa đổi sau một số giai đoạn. Kế hoạch cải thiện giống này cũng không là ngoại lệ và nên được xem xét lại sau 2 năm tiến hành. 4 1 Lời giới thiệu Bạch đàn là một loài trong nhóm các loài cây trồng rừng cung cấp nguyên liệu công nghiệp ở Việt Nam. Gỗ của chúng được sử dụng làm giấy và bột giấy , ván ghép thanh, gỗ xây dựng và đồ gỗ gia dụng. Chính vì thế, rừng trồng tập chung các loài bạch đàn đã trồng ở rất nhiều vùng ở Việt Nam. Bạch đàn được trồng rộng rãi dọc theo các bờ kênh rạch ở vùng Đồng bằng sông Mekong, và dọc theo các đập, các bờ ruộng bờ thửa và hai bên đường như các băng cản gió ở vùng Đồng bằng sông Hồng. Ngoài ra, Bạch đàn còn được trồng phân tán rải rác trong vườn hộ gia định ở nhiều nơi trên cả nước. Hơn thế nữa, Bạch đàn cũng là loài cây cung cấp gỗ củi lớn cho hầu hết các vùng nông thôn của Việt Nam. Cùng với các loài keo, các loài Bạch đàn đã đóng góp một phần đáng kể cải thiện thu nhập và mức sống của người nông dân ở các vùng thấp, đặc biệt là vùng miền trung và bắc trung bộ Việt Nam. Tính đến cuối năm 2001, diện tích rừng trồng Bạch đàn ở Việt Nam ước tính khoảng 348.000 ha (Lê Đình Khả và cộng sự, 2003). Diện tích rừng trồng Bạch đàn hiện nay cũng vào khoảng 500.000 ha. Con số này không bao gồm hàng triệu cây Bạch đàn trồng thành hàng và phân tán tương đương với 50.000 ha ở các hộ gia đình vùng nông thôn. Bạch đàn được nhập vào Việt Nam từ những năm 1930. Eucalyptus camaldulensis và E. robusta là hai loài bạch đầu đầu tiên được nhập vào Việt Nam trong năm 1930 bởi những người Pháp. Đến năm 1950 -1958 nhiều loài bạch đàn khác đã được nhập và trồng thử nghiệm tại Đà Lạt (vùng cao nguyên), và một trong số đó là loài E. microcorys đã trở thành loài rất có triển vọng ở vùng cao nguyên. Trong năm 1960, loài E. exserta được nhập và trở thành loài quan trọng cho chương trình trồng rừng phủ xanh đất trống đồi núi trọc ở Việt Nam. Cùng thời gian đó, diện tích rừng trồng của loài E. exserta đã lên tới 50.000 ha. Tuy nhiên, sau đó diện tích trồng loài Bạch đàn này đã giảm dần bởi sự sinh trưởng chậm hơn so với các loài bạch đàn khác. Cho đến tận những năm 1980, các khảo nghiệm loài và xuất xứ một cách hệ thống mới được xây dựng tai các vùng sinh thái khác nhau ở Việt Nam. Tuy nhiên, do thiếu sự đại diện đầy đủ của các xuất xứ của một vài loài Bạch đàn trong các khảo nghiệm này đã dẫn đến những kết luận vội vang. Chẳng hạn như vào những năm 1990, xuất xứ Petford của loài Eucalyptus camaldulensis được coi như xuất xứ cung cấp hạt giống tốt nhất (Viện KHLNVN 1990, Hoàng Chương 1992). Nhưng các kết quả của các khảo nghiệm loài – xuất xứ sau này đã cho thấy sinh trưởng của xuất xứ Petford chỉ được xếp ở mức trung bình và rất mẫm cảm với bệnh chết thối do sâu đục nõn ở các vùng Đông Nam của Việt Nam và vùng Thừa thiên Huế (Sharma 1994, Phạm Quang Thu 1999). Xuất xứ có triển vọng nhất của E. camaldulensis ở Việt Nam là Laura River, Kennedy River và Morehead River (phía Bắc Queensland) và Katherine (Northern Territory) (Lê Đình Khả và Đoàn Thị Mai 1991) trong khi xuất xứ tốt nhất của E. tereticornis được khảo nghiệm trong những năm 1990 là Sirinumu Sogeri (Papua New Guinea) (Hoàng Chương 1996) 1.1 Khảo nghiệm loài và xuất xứ ở vùng thấp miềm Trung Việt Nam Vào năm 1991, các xuất xứ của 6 loài đã được trồng ở Đông Hà, tỉnh Quảng Trị (Bảng 1). Số liệu về sinh trưởng giai đoạn 8 tuổi chỉ ra rằng nhiều xuất xứ của E. cloeziana (chẳng hạn như xuất xứ Herberton, Helenvale, Woondum và Cardwell của Queensland), E. pellita (xuất xứ Kuranda và Helenvale của Queensland) và E. urophylla (xuất xứ Lembata của Indonesia) đã sinh trưởng tốt, trên mức trung bình của toàn bộ khảo nghiệm. Nhìn chung, E. camaldulensis, E. grandis và E. tereticornis có tỷ lệ sinh trưởng chậm hơn 3 loài trên với hầu hết các xuất xứ xếp ở mức duới giá trị trung bình của toàn bộ khảo nghiệm. Tuy nhiên cũng cần chú ý rằng một số xuất xứ sinh trưởng tốt nhất của E. camaldulensis (chẳng hạn như Laura River, Kennedy River và Morehead River) không có trong khảo nghiệm này và E. grandis lại là loài không phù hợp với vùng thấp miền Trung (Lê Đình Khả và cộng sự, 2003b). 5 Bảng 1. Sinh trưởng của các loài và xuất xứ bạch đàn được trồng tại Đông Hà (tỉnh Quảng Trị) (1/1991-7/1999) Lô hạt Loài/xuất xứ DBH (cm) H (m) x v (%) x v (%) 23645 E. urophylla Mt Lembata, Indonesia 11.4 19.3 13.2 15.9 23081 Mt Egon Ind. 9.3 21.8 10.7 9.1 23042 Mt Lewotobi Ind. 9.0 23.2 10.5 18.3 Trung bình 9.9 21.4 11.5 14.4 14236 E. cloeziana Herberton Qld 10.5 20.1 12.7 17.9 12602 Helenvale Qld 10.3 15.2 11.6 13.3 17008 Woondum Qld 10.3 23.2 11.6 14.3 14422 Cardwell Qld 10.3 20.5 11.3 20.4 12205 Maitland Qld 10.1 17.7 11.0 15.2 12202 Paluma Qld 10.0 17.2 11.0 11.6 13543 Monto Qld 9.6 21.9 10.9 15.3 12207 Bakerville Qld 9.6 20.6 10.8 10.6 14427 Blackdown Qld 9.5 17.7 10.7 9.0 Trung bình 10.0 19.3 11.3 14.2 15255 E. pellita Kuranda Qld 10.2 18.6 11.3 12.6 14211 Helenvale Qld 10.2 16.8 11.1 14.9 16122 Kiriwo PNG 10.1 20.6 11.0 17.4 13998 Coen Qld 9.7 17.6 10.9 12.6 16120 Keru PNG 8.9 25.2 10.2 17.0 13826 Bloomfield Qld 8.4 22.1 9.8 17.2 Trung bình 10.1 18.6 11.1 14.3 13661 E. tereticornis Mt Molloy Qld 8.9 20.1 10.2 17.6 13660 Helenvale Qld 8.8 21.4 10.2 18.6 13666 Mt Garnet Qld 8.4 19.7 10.0 17.7 Trung bình 8.7 20.4 10.1 18.0 13289 E. grandis Mt Lewis Qld 8.8 18.5 10.1 9.7 16583 Atherton Qld 8.0 22.7 9.1 16.8 16723 Paluma Qld 7.9 23.1 8.8 25.6 14838 Cardwell Qld 7.5 23.5 8.7 21.2 16720 E. camaldulensis Petford Qld 8.2 21.9 9.5 17.0 13695 Normanton Qld 8.0 22.9 9.1 17.5 Nghĩa Bình VN 7.8 27.2 8.7 16.5 15049 Bullock Creek Qld 7.2 22.2 8.6 18.3 16553 Wrotham Qld 6.4 26.1 7.6 15.9 12968 Buderkin River Qld 6.2 21.8 7.4 20.2 15325 Camooweal Qld 6.1 23.1 7.4 17.0 15323 Julia Creek Qld 5.9 18.2 7.2 15.9 13817 Leichhardt R Qld 5.5 22.3 6.6 16.8 Trung bình 6.8 22.9 8.0 17.2 Fpr <.001 Fpr <.001 S.e.d = 0.933 S.e.d = 1.153 6 1.2 Các khảo nghiệm loài – xuất xứ ở Nam Tây Nguyên Năm 1992, 24 xuất xứ của 9 loài Bạch đàn đã được khảo nghiệm tại Lang Hanh (độ cao 900 m) và Mang Linh (độ cao 1500m). Số liệu sinh trưởng giai đoạn 18 tháng tuổi tại Mang Linh cho thấy xuất xứ sinh trưởng nhanh nhất của E. urophylla là Mt Egon, Flores, Indonesia. Tiếp theo là E. grandis nòi địa phương Lâm Đồng và Paluma (Qld), và E. saligna xuất xứ Blackdown và Barrington (Qld). E. camaldulensis từ GibbRiver, Katherine và Morehead River cũng sinh trưởng tốt. Các xuất xứ sinh trưởng chậm hơn là xuất xứ Jackey Jackey (Qld) của E. brassiana; Emu Creek Petford (Qld) của E. camaldulensis; Mt Garnet (Qld) của E. tereticornis ; Mt Lewis và Tinaroo (Qld) của E. grandis. Tất cả các xuất xứ của E. pellita đều sinh trưởng chậm và thấp hơn giá trị trung bình của toàn bộ khảo nghiệm. Độ cao 1500 m so với mực nước biển được coi là quá cao đối với nhiều loài và xuất xứ Bạch đàn như E. brassiana, E. camaldulensis, E. pellita và E. tereticornis. Không có số liệu chi tiết hơn của những khảo nghiệm trồng năm 1992 của các loài này. Ngoại trừ một bài tham khảo sơ lược của Lê Đình Khả và cộng tác viên (2003) kết luận rằng một số nòi địa phương Đà Lạt của E. saligna và E. microcorys ở giai đoạn 11 tuổi đã sinh trưởng khá tốt tại Lang Hanh, giá trị trung bình về chiều cao của 2 loài lần lượt là 25.1 và 22.5 m. Dựa vào các kết quả khảo nghiệm loài và xuất xứ trước đây được mô tả trong mục 1.1 và 1.2, nhiều loài đã được xem là loài có triển vọng cho trồng rừng ở các vùng sinh thái khác nhau của Việt Nam như (loài được liệt kê theo thứ tự chữ cái): Các loài thích hợp trồng ở các tỉnh vùng thấp từ miền Trung đến miền Nam: E. brassiana, E. camaldulensis, E. cloeziana, E. pellita, E. tereticornis and E. urophylla. Các loài thích hợp trồng ở các tỉnh vùng thấp miền Bắc Việt Nam: E. exserta, E. pellita, E. urophylla (trên các tầng đất sâu hơn (bờ kênh rạch, ven đường…) E. camaldulensis có sinh trưởng tuyệt vời và được trồng nhiều ở các tỉnh miền Bắc, mặc dù nó sinh trưởng không tốt trên đất đồi tầng đất nông. Các loài thích hợp trồng ở các tỉnh vùng Tây nguyên: E. grandis, E. microc