Luận án Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và kỹ thuật trồng thâm canh quế (cinnamomum cassia bl.) tại ba vùng sinh thái chính của Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TẠ MINH QUANG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT TRỒNG THÂM CANH QUẾ (Cinnamomum cassia BL.) TẠI BA VÙNG SINH THÁI CHÍNH CỦA VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Hà Nội – 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TẠ MINH QUANG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT TRỒNG THÂM CANH QUẾ (Cinnamomum cassia BL.) TẠI BA VÙNG SINH THÁI CHÍNH CỦA VIỆT NAM Ngành: Lâm sinh Mã số: 9.62.02.05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. NGUYỄN HUY SƠN 2. PGS.TS. NGUYỄN MINH THANH Hà Nội – 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án này là do tôi thực hiện, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Huy Sơn và PGS.TS. Nguyễn Minh Thanh. Các số liệu trong luận án hoàn toàn trung thực và chưa từng công bố trong bất kỳ tài liệu hay công trình nào khác, nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Công trình này được kế thừa các mô hình thí nghiệm và một phần số liệu của đề tài khoa học công nghệ “Nghiên cứu chọn giống Quế có năng suất vỏ, hàm lượng và chất lượng cao phục vụ tiêu dùng trong nước và xuất khẩu cho vùng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ” giai đoạn (2017 - 2021) do TS. Phan Văn Thắng làm chủ nhiệm, Nghiên cứu sinh là cộng tác viên chính. Các thông tin, số liệu thu thập trình bày trong luận án do nghiên cứu sinh thu thập và kế thừa một số kết quả nghiên cứu đã được chủ nhiệm đề tài và các cộng tác viên cho phép sử dụng và công bố trong luận án. Người cam đoan Tạ Minh Quang ii LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam theo chương trình đào tạo nghiên cứu sinh khoá 2017 - 2022. Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án, tác giả đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của Ban Giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa Lâm học, các thầy cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp, Viện Nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng, Viện Công nghệ sinh học,...Qua đây cho phép tác giả gửi lời cảm ơn chân thành về những giúp đỡ quý báu và hiệu quả đó. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng tới PGS.TS. Nguyễn Huy Sơn và PGS.TS. Nguyễn Minh Thanh là những người hướng dẫn khoa học, đã giành nhiều thời gian quý báu chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm trong nghiên cứu khoa học và giúp tác giả hoàn thành luận án này. Xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo và các cán bộ khoa học của Trung tâm Nghiên cứu Lâm sản ngoài gỗ - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, đặc biệt TS. Phan Văn Thắng đã hỗ trợ và giúp đỡ trong quá trình điều tra, thí nghiệm và thu thập số liệu. Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn tới các đồng nghiệp, cộng sự, bạn bè và người thân gia đình đã động viên, chia sẻ, giúp đỡ trong suốt quá trình nghiên cứu và tạo mọi điều kiện cả về vật chất, tinh thần để Nghiên cứu sinh hoàn thành luận án này. Xin chân thành cảm ơn! Tác giả iii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................... viii DANH MỤC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỔ, SƠ ĐỒ ..................................................... xi PHẦN MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1 1. Sự cần thiết của đề tài ...................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án .................................................................... 2 2.1. Mục tiêu chung............................................................................................ 2 2.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................................ 3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án .................................................... 3 4. Những đóng góp mới của luận án ................................................................... 3 5. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu ................................................................... 4 5.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 4 5.2. Giới hạn nghiên cứu .................................................................................... 4 6. Bố cục luận án ................................................................................................... 5 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................................... 6 1.1. TRÊN THẾ GIỚI .......................................................................................... 6 1.1.1. Đặc điểm phân loại và tên gọi các loài Quế chủ yếu. .............................. 6 1.1.2. Đặc điểm sinh học một số loài Quế chủ yếu............................................ 7 1.1.2.1. Đặc điểm hình thái một số loài Quế chủ yếu ........................................ 7 1.1.2.2. Đặc điểm phân bố và sinh thái một số loài Quế chủ yếu ...................... 7 1.1.2.3. Đặc điểm đa dạng di truyền của một số loài Quế ................................. 8 1.1.3. Công dụng và giá trị sử dụng của vỏ và tinh dầu Quế ........................... 10 1.1.4. Tinh dầu Quế và thành phần hóa học của tinh dầu ................................ 10 1.1.5. Kỹ thuật chọn giống và nhân giống Quế ............................................... 12 1.1.5.1. Kỹ thuật chọn giống Quế .................................................................... 12 1.1.5.2. Kỹ thuật nhân giống Quế .................................................................... 13 1.1.6. Kỹ thuật trồng và chăm sóc rừng Quế ................................................... 14 1.2. Ở VIỆT NAM .............................................................................................. 15 1.2.1. Đặc điểm phân loại và tên gọi các loài Quế chủ yếu ............................. 15 iv 1.2.2. Đặc điểm sinh học của loài Quế (C. cassia) .......................................... 17 1.2.2.1. Đặc điểm phân bố và sinh thái ............................................................ 17 1.2.2.2. Đặc điểm sinh trưởng, tăng trưởng và năng suất vỏ Quế ................... 18 1.2.2.3. Về đặc điểm di truyền của các giống Quế .......................................... 19 1.2.3. Kỹ thuật chọn giống và nhân giống Quế ............................................... 19 1.2.3.1. Chọn giống Quế .................................................................................. 19 1.2.3.2. Nhân giống Quế .................................................................................. 20 1.2.3.3. Khảo nghiệm giống Quế ..................................................................... 22 1.2.4. Kỹ thuật trồng, chăm sóc và nuôi dưỡng rừng Quế ............................... 23 1.2.4.1. Thực trạng gây trồng Quế ................................................................... 23 1.2.4.2. Kỹ thuật trồng Quế .............................................................................. 25 1.2.4.3. Kỹ thuật chăm sóc và nuôi dưỡng rừng trồng Quế ............................. 28 1.2.5. Các nghiên cứu về chất lượng và giá trị sử dụng các sản phẩm Quế .... 29 1.3. ĐÁNH GIÁ CHUNG ................................................................................... 31 Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................... 33 2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ....................................................................... 33 2.1.1. Nghiên cứu bổ sung một số đặc điểm sinh học của cây Quế trồng ở 3 vùng sinh thái ....................................................................................................... 33 2.1.2. Nghiên cứu chọn giống và khảo nghiệm giống Quế ............................. 33 2.1.3. Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống vô tính Quế bằng phương pháp giâm hom ....................................................................................................................... 33 2.1.4. Nghiên cứu bổ sung một số biện pháp kỹ thuật trồng thâm canh Quế ở 3 vùng Bắc bộ, Bắc Trung Bộ và nam Trung Bộ .................................................... 33 2.1.5. Đề xuất bổ sung một số biện pháp kỹ thuật trồng thâm canh Quế ........ 34 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................. 34 2.2.1. Quan điểm và cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu ..................................... 34 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể ............................................................. 36 2.2.2.1. Phương pháp nghiên một số đặc điểm sinh học của cây Quế trồng ở 3 vùng sinh thái ....................................................................................................... 36 2.2.2.2. Phương pháp nghiên cứu chọn giống Quế có năng suất và chất lượng vỏ cao ................................................................................................................... 41 2.2.2.3. Kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom ............... 43 v 2.2.2.4. Phương pháp nghiên cứu bổ sung kỹ thuật trồng thâm canh Quế ...... 47 2.2.2.5. Đề xuất bổ sung một số biện pháp kỹ thuật nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng Quế ........................................................................................... 48 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................... 48 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 51 3.1. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÁC GIỐNG QUẾ TRỒNG Ở 3 VÙNG .............................................................................................................................. 51 3.1.1. Đặc điểm hình thái ................................................................................. 51 3.1.1.1. Đặc điểm hình thái thân và vỏ cây ...................................................... 51 3.1.1.2. Đặc điểm hình thái và kích thước lá ................................................... 52 3.1.1.3. Đặc điểm hình thái hoa, quả và hạt Quế ............................................. 55 3.1.2. Khả năng sinh trưởng của các giống Quế trồng ở 3 vùng sinh thái ....... 58 3.1.3. Đặc điểm di truyền các giống Quế trồng ở 3 vùng sinh thái ................. 60 3.1.3.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số ......................................................... 60 3.1.3.2. Kết quả phân tích DNA bằng chỉ thị ISSI .......................................... 60 3.1.3.3. Đặc điểm đa dạng di truyền các giống Quế trồng ở 3 vùng sinh thái . 61 3.1.3.5. Xác định trình tự hai vùng gen cho các mẫu nghiên cứu ................... 65 3.1.4. Đặc điểm sinh thái nơi trồng Quế ở 3 vùng sinh thái ............................ 67 3.1.4.1. Đặc điểm địa hình ............................................................................... 67 3.1.4.2. Đặc điểm khí hậu ................................................................................ 69 3.1.4.3. Đặc điểm đất đai ................................................................................. 70 3.1.5. Đặc điểm vật hậu và chu kỳ sai quả ....................................................... 73 3.1.5.1. Đặc điểm vật hậu ................................................................................ 73 3.1.5.2. Chu kỳ sai quả ..................................................................................... 74 3.1.6. Đặc điểm tinh dầu của các giống Quế trồng ở 3 vùng sinh thái ............ 76 3.1.6.1. Hàm lượng tinh dầu Quế ..................................................................... 76 3.1.6.2. Chất lượng tinh dầu Quế ..................................................................... 77 3.1.6.3. Đánh giá thành phần tinh dầu Quế ở các vùng sinh thái .................... 79 3.1.6.4. So sánh thành phần tinh dầu Quế ở các khu vực nghiên cứu ............. 80 3.2. CHỌN CÂY TRỘI VÀ KHẢO NGHIỆM HẬU THẾ CÁC GIỐNG QUẾ ..................................................................................................................... 82 3.2.1. Chọn cây trội Quế ở 3 vùng sinh thái .................................................... 82 vi 3.2.1.1. Kết quả chọn cây trội ở vùng Bắc Bộ ................................................. 82 3.2.1.1.1. Chọn cây trội dự tuyển theo các chỉ tiêu sinh trưởng ...................... 82 3.2.1.1.2. Năng suất vỏ, hàm lượng và chất lượng tinh dầu của cây trội dự tuyển .............................................................................................................................. 84 3.2.1.1.3. Xác định cây trội chính thức ............................................................ 88 3.2.1.2. Kết quả chọn cây trội ở vùng Bắc Trung Bộ ...................................... 90 3.2.1.2.1. Chọn cây trội dự tuyển theo các chỉ tiêu sinh trưởng ...................... 90 3.2.1.2.2. Năng suất vỏ, hàm lượng và chất lượng tinh dầu của cây trội dự tuyển .............................................................................................................................. 91 3.2.1.2.3. Xác định cây trội chính thức ............................................................ 94 3.2.1.3. Kết quả chọn cây trội ở vùng Nam Trung Bộ ..................................... 96 3.2.1.3.1. Chọn cây trội dự tuyển theo các chỉ tiêu sinh trưởng ...................... 96 3.2.1.3.2. Năng suất vỏ, hàm lượng và chất lượng tinh dầu các cây trội dự tuyển . 98 3.2.1.3.3. Xác định cây trội chính thức .......................................................... 101 3.2.2. Kết quả khảo nghiệm hậu thế............................................................... 104 3.2.2.1. Kết quả khảo nghiệm ở vùng Bắc Bộ ............................................... 104 3.2.2.2. Kết quả khảo nghiệm ở vùng Bắc Trung Bộ .................................... 108 3.2.2.3. Khảo nghiệm ở vùng Nam Trung Bộ ............................................... 112 3.3. KỸ THUẬT NHÂN GIỐNG VÔ TÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIÂM HOM .................................................................................................................. 116 3.3.1. Ảnh hưởng thời vụ cắt trẻ hóa, tạo chồi đến khả năng sinh trưởng và chất lượng của chồi vượt lấy hom .............................................................................. 116 3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng tuổi cây mẹ cắt trẻ hóa tạo chồi đến khả năng ra rễ và sinh trưởng của hom giâm ......................................................................... 117 3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất điều hòa sinh trưởng kích thích ra rễ đến khả năng ra rễ và sinh trưởng của hom giâm ..................................................... 119 3.3.4. Ảnh hưởng của giá thể, phương pháp giâm hom đến khả năng ra rễ và sinh trưởng của hom ........................................................................................... 121 3.4. BỔ SUNG MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT TRỒNG RỪNG THÂM CANH QUẾ ...................................................................................................... 122 3.4.1. Tiêu chuẩn cây con đem trồng ............................................................. 122 3.4.1.1. Tại huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai ..................................................... 122 vii 3.4.1.2. Tại huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An ................................................ 124 3.4.1.3. Tại huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam ........................................ 126 3.4.2. Ảnh hưởng của bón thúc đến khả năng sinh trưởng của Quế .............. 127 3.4.2.1. Tại huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai ..................................................... 127 3.4.2.2. Tại huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An ................................................ 130 3.4.2.3. Tại huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam ........................................ 131 3.5. ĐỀ XUẤT BỔ SUNG MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT TRỒNG THÂM CANH QUẾ ......................................................................................... 132 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 135 1. KẾT LUẬN ................................................................................................... 135 1.1. Đặc điểm sinh học ................................................................................... 135 1.2. Chọn giống .............................................................................................. 136 1.3. Nhân giống bằng hom ............................................................................. 137 1.4. Bổ sung một số biện pháp kỹ thuật trồng thâm canh .............................. 137 2. TỒN TẠI ....................................................................................................... 138 3. KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 140 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt/ký hiệu Nội dung diễn giải BB Bắc Bộ BTB Bắc Trung Bộ C. cassia: Cinnamomum cassia CTTN Công thức thí nghiệm CNSH Công nghệ sinh học CT Công thức DNA Deoxyribo Nucleic Acid D00 Đường kính gốc D1,3 Đường kính ngang ngực (vị trí 1,3m) Dt Đường kính tán ̅00: Đường kính gốc trung bình GCMS Phương pháp sắc ký khí ghép nối khối phổ Hvn Chiều cao vút ngọn Hdc Chiều cao dưới cành H̅vn : Chiều cao vút ngọn trung bình ISSI Inter-Simple Sequence Repeats KKTB Không khí trung bình LSNG Lâm sản ngoài gỗ NTB Nam Trung Bộ NCS Nghiên cứu sinh NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn OTC Ô tiêu chuẩn Pb Khối lượng vỏ Quế khô/cây SE Sai tiêu chuẩn Sig. Mức ý nghĩa S% Hệ số biến động TB Trung bình T1,3 Độ dày vỏ tại vị trí 1,3m TLS Tỷ lệ sống TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam ix DANH MỤC CÁC BIỂU, BẢNG TT Tên bảng Trang Bảng 1.1: Diện tích trồng rừng Quế ở một số tỉnh trọng điểm 24 Bảng 2.1: Số lượng mẫu Quế dùng để phân tích DNA 36 Bảng 2.2: Danh sách và trình tự 6 mồi ISSR được sử dụng trong NC 37 Bảng 2.3: Danh sách các hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu 37 Bảng 2.4: Các thành phần của phản ứng PCR với các mồi ISSR 39 Bảng 3.1: Kích thước lá giữa các cây Quế trồng tại 3 vùng sinh thái 53 Bảng 3.2: Kiểm tra sự khác biệt về các trị số chiều dài lá/chiều rộng lá 54 Bảng 3.3 Kích thước quả và hạt Quế ở 3 vùng sinh thái 57 Bảng 3.4: Kiểm tra sự khác biệt giữa quả và hạt Quế ở 3 vùng sinh thái 58 Bảng 3.5: Sinh trưởng của Quế 30 tuổi trồng ở 3 vùng sinh thái 59 Bảng 3.6: Kết quả phân tích sự đa hình các phân đoạn DNA của 8 chỉ 61 thị ISSR Bảng 3.7: Các chỉ số đa dạng của các xuất xứ Quế tại khu vực NC 62 Bảng 3.8: Các chỉ số đa dạng của các quần thể Quế tại khu vực NC 63 Bảng 3.9: Mức độ tương đồng nucleotide của vùng gen rpoB 65 Bảng 3.10: Mức độ tương đồng nucleotide của vùng gen matK 66 Bảng 3.11: Đặc điểm nơi gây trồng Quế ở các vùng sinh thái 67 Bảng 3.12: Đặc điểm khí hậu của địa điểm nghiên cứu 69 Bảng 3.13: Đặc điểm lý, hoá tính đất nơi trồng Quế ơ 3 vùng sinh thái 71 Bảng 3.14: Kết quả điều tra vật hậu Quế trồng ở 3 vùng sinh thái 73 Bảng 3.15: Chu kỳ sai quả của Quế 75 Bảng 3.16: Hàm lượng tinh dầu Quế trồng ở 3 vùng sinh thái 76 Bảng 3.17: Thành phần tinh dầu Quế ở 3 vùng sinh thái 78 Bảng 3.18: Kiểm tra sự khác biệt của thành phần tinh dầu Quế ở 3 vùng 81 sinh thái Bảng 3.19: Các chỉ tiêu của cây trội chính thức tại vùng Bắc Bộ 88 Bảng 3.20: Các chỉ tiêu của cây trội chính thức tại vùng Bắc Trung Bộ 94 Bảng 3.21: Các chỉ tiêu của cây trội chính thức tại vùng Nam Trung Bộ 102 Bảng 3.22: Kết quả khảo nghiệm hậu thế tại Bảo Yên, Lào Cai 104 x Bảng 3.23: Kết quả khảo nghiệm hậu thế tại Quế Phong, Nghệ An 109 Bảng 3.24: Kết quả khảo nghiệm hậu thế tại Nam Trà My, Quảng Nam 112 Bảng 3.25: Thời vụ cắt trẻ hóa, tạo chồi 117 Bảng 3.26: Ảnh hưởng của tuổi cây mẹ cắt trẻ hóa đến khả năng ra rễ của 118 hom giâm sau 6 tháng Bảng 3.27: Ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng đến khả năng ra rễ 119 sau 10 tuần giâm hom Bảng 3.28: Ảnh hưởng của giá thể, phương pháp giâm hom đến khả năng 121 ra rễ và sinh trưởng của hom Bảng 3.29: Ảnh hưởng tiêu chuẩn cây con đến khả năng sinh trưởng cây 123 Quế Bảng 3.30: Ảnh hưởng của bón thúc đến khả năng sinh trưởng cây Quế 129 xi DANH MỤC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỔ, SƠ ĐỒ TT Tên hình Trang Hình 2.1: Sơ đồ các bước tiến hành nghiên cứu 35 Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo nghiệm hậu thế 43 Hình 3.1: Hình thái thân các giống Quế trồng tại các điểm nghiên cứu 51 Hình 3.2: Hình thái lá của các giống Quế trồng tại điểm nghiên cứu 52 Hình 3.3: Hình thái hoa Quế 55 Hình 3.4: Hình thái quả Quế khi chín 55 Hình 3.5: Hình thái hạt Quế 56 Hình 3.6: DNA tổng số tách từ một số mẫu cây Quế 60 Hình 3.7: Sản phẩm PCR-ISSR xuất xứ Thanh Hóa chạy với mồi 60 ISSR 53. M: Marker, giếng 1-10: mẫu tương ứng với cây số 1-10 Hình 3.8: Cây phân loại quan hệ di truyền giữa các giống Quế 64 Hình 3.9: Rừng Quế trồng ở các vùng sinh thái 68 Hình 3.10: Hình thái phẫu diện đất 70 Hình 3.11: Các pha vật hậu của Quế 74 Hình 3.12 Hàm lượng tinh dầu Quế theo vùng sinh thái 77 Hình 3.13 Hom giâm Quế 120 Hình 3.14: Cây con rễ trần 12 tháng tuổi ở Bảo Yên – Lào Cai 124 Hình 3.15: Cây con rễ trần 24 tháng tuổi ở Bảo Yên – Lào Cai 124 Hình 3.16: Cây con rễ trần 12 tháng tuổi ở Quế Phong – Nghệ An 125 Hình 3.17: Cây con rễ trần 24 tháng tuổi ở Quế Phong – Nghệ An 125 Hình 3.18: Cây con rễ trần 12 tháng tuổi ở Nam Trà My – Quảng Nam 127 Hình 3.19: Cây con rễ trần 24 tháng tuổi ở Nam Trà My – Quảng Nam 127 Hình 3.20: Năm 2 và năm 3 bón phân NPK ở Bảo Yên 128 Hình 3.21: Năm 2 bón phân NPK, năm 3 bón phân vi sinh ở Bảo Yên 128 Hình 3.22: Sinh trưởng của cây Quế ở công thức bón phân CT1 130 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết của đề tài Quế (Cinnamomum cassia BL.) là một trong những loài cây lâm sản ngoài gỗ có giá trị cao, các sản phẩm từ cây Quế được sử dụng khá phổ biến và rộng rãi trên thị trường quốc tế. Vỏ và tinh dầu Quế được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp khác nhau như: làm thuốc chữa bệnh trong y học dân tộc cổ truyền, làm dược liệu trong y học hiện đại, làm gia vị và hương liệu trong công nghiệp thực phẩm và hóa mỹ phẩm (Phạm Văn Tuấn, Nguyễn Huy Sơn, 2007) [57]. Đặc biệt, trong y học hiện đại, tinh dầu Quế sử dụng nhiều làm thuốc kích thích khả năng tuần hoàn, hô hấp và bài tiết; làm chất sát trùng, ức chế nhiều loại vi khuẩn tả và vi khuẩn đơn bào, chữa trị các chứng bệnh đường ruột. Hơn nữa, Quế còn là loài cây chỉ được trồng tập trung ở một số quốc gia và một số vùng sinh thái nhất định, nhưng nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ cây Quế lại được phổ biến rộng rãi trên phạm vi toàn thế giới, nên các sản phẩm từ cây Quế có giá trị thương mại rất lớn. Ở Việt Nam, Quế được cho là “đặc sản rừng” có giá trị cao và chiếm vị trí hàng đầu trong các loại lâm sản ngoài gỗ xuất khẩu (Nguyễn Phú Hùng, 2005) [25]. Hiện nay, các sản phẩm từ Quế là mặt hàng đem lại kim ngạch xuất khẩu lớn nhất trong các loại LSNG. Ngoài ra, không chỉ có vỏ, tinh dầu Quế có giá trị cao trên thị trường trong và ngoài nước, mà các bộ phận khác của cây Quế như lá và gỗ đều có thể sử dụng và góp phần làm gia tăng giá trị kinh tế đáng kể cho người trồng rừng. Có thể thu hoạch lá hàng năm để chưng cất tinh dầu giúp người nông dân có thu nhập thường xuyên. Khi khai thác một lần lấy vỏ, gỗ còn lại có thể làm ván bóc nhân tạo có giá trị cao và được nhiều khách hàng ưa chuộng (Nguyễn Huy Sơn, 2014) [44]. Ở Việt Nam, Quế được trồng ở ba vùng chính gồm: vùng Đông Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ (ba vùng này được gọi theo vùng sinh thái 2 lâm nghiệp quy định tại Thông tư 22/2021/TT-BNNPTNT ngày 29/12/2021). Trong đó, trung tâm Quế của vùng Đông Bắc Bộ là các tỉnh Lào Cai và Yên Bái; trung tâm Quế của vùng Bắc Trung Bộ là các Thanh Hóa và Nghệ An; trung tâm Quế của vùng Nam Trung Bộ là các tỉnh Quảng Nam và Quảng Ngãi (Phạm Hoàng Hộ, 1999) [22]. Tuy nhiên, trong nhiều năm trước đây cây Quế chưa phát triển bền vững do năng suất và chất lượng các sản phẩm chưa cao, dẫn đến hiệu quả kinh tế mang lại còn thấp, chưa thu hút được sự đầu tư của người trồng rừng cũng như các doanh nghiệp. Từ năm 2000 trở lại đây, với sự hỗ trợ của các chương trình trồng rừng, cây Quế đã được quan tâm phát triển mở rộng diện tích ở các vùng sinh thái, nên diện tích rừng trồng Quế đã tăng dần. Tuy vậy, năng suất và chất lượng rừng cũng như các sản phẩm của cây Quế vẫn còn thấp so với tiềm năng (Viên Kim Cương, 2014) [11]. Một vấn đề nữa là chưa nghiên cứu đầy đủ về các đặc điểm sinh học cũng như chọn các giống Quế khác nhau theo từng vùng sinh thái, chất lượng các giống Quế chưa được cải thiện, kỹ thuật trồng và thâm canh rừng chưa đáp ứng được yêu cầu năng suất và chất lượng nguyên liệu cung cấp cho các ngành công nghệ như y học và thực phẩm, giá trị sử dụng cũng như giá trị kinh tế chưa cao. Vì vậy, việc “Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và kỹ thuật trồng thâm canh Quế (Cinnamomum cassia) tại ba vùng sinh thái chính của Việt Nam” là cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn sản xuất. 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án 2.1. Mục tiêu chung Bổ sung được một số cơ sở khoa học nhằm phát triển rừng trồng thâm canh và nâng cao năng suất, chất lượng rừng trồng Quế ở 3 vùng sinh thái chính, góp phần nâng cao thu nhập cho người trồng Quế. 3 2.2. Mục tiêu cụ thể - Bổ sung được một số đặc điểm sinh học của loài Quế; - Chọn được giống có năng suất, chất lượng cao thông qua việc xác định được một số gia đình cây trội Quế có triển vọng trong các khảo nghiệm hậu thế ở 3 vùng sinh thái trồng Quế; - Xác định được biện pháp kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom Quế; - Bước đầu xác định và bổ sung được một số biện pháp kỹ thuật trồng thâm canh Quế ở 3 vùng sinh thái trồng Quế chính. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án - Về khoa học: Luận án đã bổ sung được thông tin khoa học và hiểu biết về một số đặc điểm sinh học của loài Quế (Cinnamomum cassia BL.) trồng ở 3 vùng sinh thái chính. - Về thực tiễn: Luận án đã xác định được 28 gia đình Quế có triển vọng để cung cấp giống và một số biện pháp kỹ thuật trồng rừng Quế, góp phần phát triển rừng trồng Quế có năng suất, chất lượng tinh dầu cao tại vùng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ. 4. Những đóng góp mới của luận án - Đã bổ sung một số đặc điểm sinh học chủ yếu (hình thái, vật hậu, đặc điểm di truyền, độ cao nơi trồng và đặc điểm tinh dầu) của loài Quế (Cinnamomum cassia BL.) trồng ở các vùng Bắc Bộ (Lào Cai, Yên Bái), Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An) và Nam Trung Bộ (Quảng Nam, Quảng Ngãi). - Đã xác định được biện pháp kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom Quế. - Bước đầu đã xác định được 28 gia đình cây trội Quế có triển vọng cho năng suất và chất lượng tinh dầu cao, trong đó vùng Bắc Bộ 10 gia đình, Bắc Trung Bộ 9 gia đình, Nam Trung Bộ 9 gia đình. 4 - Đã bổ sung được một số biện pháp kỹ thuật trồng thâm canh gồm: tiêu chuẩn cây con đem trồng; loại phân và liệu lượng bón cho rừng trồng Quế. 5. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu 5.1. Đối tượng nghiên cứu Loài Quế (Cinnamomum cassia BL.) tại một số địa phương thuộc vùng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ. 5.2. Giới hạn nghiên cứu - Về nội dung nghiên cứu Luận án tập trung nghiên cứu một số nội dung sau: + Nghiên cứu bổ sung một số đặc điểm sinh học cơ bản có liên quan trực tiếp đến sinh trưởng và phát triển của cây Quế còn hạn chế: đặc điểm hình thái, vật hậu, sinh thái, đặc điểm di truyền và đặc điểm tinh dầu Quế. + Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom Quế thông qua các thí nghiệm ảnh hưởng của thời vụ cắt trẻ hóa, tạo chồi đển khả năng sinh trưởng và chất lượng của chồi vượt lấy hom; ảnh hưởng của tuổi cây mẹ cắt trẻ hóa tạo chồi, ảnh hưởng của nồng độ chất điều hòa sinh trưởng kích thích ra rễ (IBA) và ảnh hưởng của giá thể, phương pháp giâm hom đến khả năng ra rễ và sinh trưởng của hom giâm. + Nghiên cứu chọn cây trội Quế có năng suất, chất lượng cao và khảo nghiệm hậu thế các gia đình. + Nghiên cứu một số biện pháp trồng thâm canh Quế thông qua thí nghiệm về tiêu chuẩn cây con đem trồng, ảnh hưởng của phân bón thúc đến sinh trưởng của cây Quế, trên cơ sở đó đề xuất một số biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng Quế cho 3 vùng sinh thái chính. - Về địa bàn nghiên cứu: + Các nội dung nghiên cứu về đặc điểm sinh học và chọn cây trội ở 3 vùng sinh thái chính gồm: Lào Cai và Yên Bái (Bắc Bộ), Thanh Hóa và Nghệ An (Bắc Trung Bộ), Quảng Nam và Quảng Ngãi (Nam Trung Bộ). 5 + Bố trí khảo nghiệm và các thí nghiệm về biện pháp trồng thâm canh Quế ở huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai; huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An và huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam. + Bố trí thí nghiệm về nhân giống Quế tại huyện Văn Yên, tỉnh Yên Bái và huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai. - Về thời gian nghiên cứu: Thực hiện trong giai đoạn từ năm 2017 đến năm 2022. 6. Bố cục luận án Luận án gồm 149 trang. Ngoài các phần lời cam đoan, cám ơn, danh mục các chữ viết tắt, danh mục bảng biểu, hình hảnh và các phụ lục, luận án được kết cấu thành các phần sau đây: - Phần mở đầu (5 trang); - Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (27 trang); - Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu (18 trang); - Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (84 trang); - Kết luận, tồn tại và kiến nghị (4 trang ); - Tài liệu tham khảo (11 trang). 6 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. TRÊN THẾ GIỚI 1.1.1. Đặc điểm phân loại và tên gọi các loài Quế chủ yếu. Trên thế giới, các nhà khoa học đã xác định chi Quế (Cinnamomum) có hơn 300 loài, phân bố chủ yếu tại các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới của Bắc Mỹ, Trung Mỹ, Nam Mỹ, châu Á, châu Đại Dương và Australia, Van Der Werff et al (1996) [96]. Quế là tên gọi chung của một số loài có dầu thơm, được gây trồng phổ biến để lấy vỏ và tinh dầu gồm: loài Cinnamomum verum, có nguồn gốc ở Sri Lanka và có tên thương mại quốc tế là Quế Sri Lanka (Sri Lanka cinnamom) hoặc Quế Ceylon (Ceylon cinnamom); loài Cinnamomum cassia có tên khác là Cinnamomum aromaticum được gọi là Quế Trung Quốc (Chinnese cassia) hoặc Quế Việt Nam (Vietnamese cassia), có nguồn gốc từ các tỉnh phía Nam Trung Quốc và Việt Nam; loài Cinnamomum burmannnii hay còn gọi là Quế Indonesia (Indonesian cassia); loài Indian cassia hoặc Cinnamomum tamala chủ yếu ở Ấn Độ; các loài Cinnamomum impressinervium và Cinnamomum bejolghota cũng phân bố chủ yếu ở Ấn Độ nhưng không phổ biến (P.N. Ravindran và K. Nirmal Babu, 2004) [92], Zeng, C.S et al (2013) [99]. Theo Kostermans (1961) [79], Ravindran et al (2004) [91], Balasubramanian et al (1993) [72] thì đặc điểm phân loại và nhận biết các loài Quế thường dựa vào 4 đặc điểm chính, gồm: (i) chiều dài của gân lá; (ii) mặt lá có lông; (iii) đế quả; (iv) số lượng tế bào bao phấn của nhị hoa. Nhìn chung, về phân loại thực vật và tên gọi đã được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm từ rất sớm, đã xác định các loài trong chi Cinnamomum khá phong phú và hoàn thiện, ít có tranh luận về phân loại. 7 1.1.2. Đặc điểm sinh học một số loài Quế chủ yếu 1.1.2.1. Đặc điểm hình thái một số loài Quế chủ yếu Mỗi loài Quế các đặc điểm hình thái khác nhau, khi nghiên cứu các trường hợp cụ thể, các tác giả đã mô tả đặc điểm hình thái chung và những đặc điểm dễ nhận biết, điển hình là các công trình nghiên cứu của P. N. Ravindran et al (2004) [91]; Nguyen Kim Dao (2004) [88]; Hasanah et al (2004) [76]; Ariyarathne et al (2018) [70]. Các loài Cinnamomum tamala và Cinnamomum Burmannii là cây gỗ nhỏ, có chiều cao đạt khoảng 15m. Các loài C. verum hoặc C. cassia là cây gỗ nhỡ đến lớn, chiều cao có thể đạt từ 16 -18 m hoặc từ 18 - 20 m, đường kính của các loài này có thể đạt 60 cm, gốc có thể hơi có bạnh vè; vỏ nhẵn có mầu nâu sáng hoặc hơi hồng, có độ dầy tới 10 mm hoặc hơn, có vị cay; lá mọc đối hoặc gần đối, lá có hình bầu dục hoặc elip, đầu lá vuốt nhọn; thời gian ra hoa thay đổi theo từng loài, thường từ tháng 10 năm trước đến tháng 2 năm sau và quả chín vào tháng 5 đến tháng 6 hàng năm. Theo P.N. Ravindran et al (2004) [92] kích thước và hình thái lá giữa các loài có sự khác nhau khá rõ rệt, ngay trong cùng 1 loài nhưng phân bố tự nhiên hoặc được trồng ở những nơi khác nhau cũng có sự khác biệt khá lớn. Chiều dài lá của loài Cinnamomum verum dao động từ 8,7 đến 22,7 cm, trung bình khoảng 13 cm; chiều rộng từ 3,3 - 8,3 cm, trung bình 5,1 cm. Đối với lá của loài Cinnamomum cassia cả chiều dài và rộng đều lớn hơn, chiều dài trung bình khoảng 16,25 cm và chiều rộng trung bình 3,8 cm. Nhìn chung, các công trình nghiên cứu về đặc điểm hình thái thường gắn liền với các nghiên cứu phân loại thực vật và tên gọi, chỉ tập trung vào các đặc điểm hình thái thân, lá, hoa và quả. 1.1.2.2. Đặc điểm phân bố và sinh thái một số loài Quế chủ yếu Các loài Quế có tinh dầu chủ yếu phân bố ở vùng châu Á, điển hình là loài Cinnamomum verum, là loài cây bản địa của Sri Lanka và Nam Ấn Độ, Kostermans, A.J.G.H. (1983) [80]. Loài Cinnamomum tamala có phân bố ở hầu hết các vùng Himalaya nhiệt đới, cận nhiệt đới và mở rộng đến vùng Đông