Tài liệu Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật phát triển cây cao su ở các tỉnh miền núi phía bắc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT PHÁT TRIỂN CÂY CAO SU Ở CÁC TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2020 BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU MỐT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT PHÁT TRIỂN CÂY CAO SU Ở CÁC TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9620110 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn Khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Văn Toàn 2. TS. Lê Văn Đức HÀ NỘI - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu mà tôi trực tiếp tiến hành và tổ chức thực hiện, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Văn Toàn, TS. Lê Văn Đức tại Viện Khoa học kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc, với sự cộng tác của Bộ môn Nông lâm kết hợp, một số đơn vị nghiên cứu thuộc Viện Khoa học kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc và Khoa Khoa học Tự nhiên - Trường đại học Hùng Vương. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực do tôi đúc kết và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận án này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều được ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Xuân Trường i LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn trực tiếp là: PGS.TS. Nguyễn Văn Toàn - Viện trưởng Viện Khoa học kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc, TS. Lê Văn Đức - Phó cục trưởng Cục trồng trọt, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã hết sức chỉ bảo, hướng dẫn để tác giả có thể hoàn thành được bản luận án này. Tác giả xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ của Ban lãnh đạo Viện Khoa học kỹ thuật nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc, Bộ môn Nông lâm kết hợp, Bộ môn công nghệ sinh học và bảo vệ thực vật, phòng phân tích đất và chất lượng nông sản - Viện Khoa học kỹ thuật nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc và Khoa Khoa học tự nhiên - Trường Đại học Hùng Vương trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sự giúp đỡ tận tình của Ban Đào tạo - Viện Khoa học nông nghiệp Việt Nam, các thầy giáo, cô giáo, bạn đồng nghiệp, gia đình và người thân đã quan tâm, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tác giả xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, Ngày 28 tháng 5 năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Xuân Trường ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC KỸ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN ........................ vi DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. ix DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ xiii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ............................................................................... 3 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 3 4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ................................................... 4 5. Những đóng góp mới của luận án ........................................................................... 5 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ......... 6 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài nghiên cứu.................................................................. 6 1.1.1. Một số đặc điểm của cây cao su ........................................................................ 6 1.1.2. Cơ sở khoa học nghiên cứu đánh giá khả năng chịu lạnh cây cao su ............. 15 1.1.3. Đặc điểm khí hậu đất đai vùng miền núi phía Bắc ......................................... 20 1.1.4. Cơ sở của việc trồng xen trong vườn cao su giai đoạn kiến thiết cơ bản ....... 21 1.2. Một số kết quả nghiên cứu liên quan đến nội dung luận án ............................... 21 1.2.1. Kết quả nghiên cứu ngoài nước ...................................................................... 25 1.2.2. Kết quả nghiên cứu trong nước ....................................................................... 38 Chương 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..... 53 2.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................ 53 2.1.1. Giống cao su .................................................................................................... 53 2.1.2. Phân bón .......................................................................................................... 55 2.1.3. Cây trồng xen .................................................................................................. 55 2.1.4. Vật liệu khác ................................................................................................... 55 2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ...................................................................... 55 2.2.1. Thời gian nghiên cứu ...................................................................................... 55 iii 2.2.2. Địa điểm nghiên cứu. ...................................................................................... 55 2.3. Nội dung nghiên cứu của đề tài.......................................................................... 55 2.3.1. Nội dung 1: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu lạnh của một số DVT cao su tại vùng miền núi phía Bắc ...................................... 55 2.3.2. Nội dung 2: Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống cây cao su ................................. 55 2.3.3. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác cây cao su............................ 56 2.4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 57 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu nội dung 1: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu lạnh của một số DVT cao su tại vùng miền núi phía Bắc .......................................................................................................... 57 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu nội dung 2: Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống cây cao su ....................................................................................................... 62 2.4.3. Phương pháp nghiên cứu nội dung 3: Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác cây cao su ................................................................................ 65 2.4.4. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................... 68 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 69 3.1. Đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu lạnh của một số DVT cao su tại vùng miền núi phía Bắc .................................................................................. 69 3.1.1. Đánh giá khả năng chống chịu lạnh đồng ruộng ............................................. 69 3.1.2. Đặc điểm nông sinh học của một số DVT cao su ........................................... 77 3.1.3. Kết quả nghiên cứu đặc điểm hình thái giải phẫu lá cao su ............................ 84 3.1.4. Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh .......................................... 96 3.2. Kết quả nghiên cứu kỹ thuật nhân giống cây cao su ........................................ 109 3.2.1. Kết quả nghiên cứu xác định mật độ trồng vườn nhân ................................. 110 3.2.2. Kết quả nghiên cứu xác định lượng phân bón lót trên vườn nhân giống ...... 113 3.2.3. Kết quả nghiên cứu xác định thời vụ đốn thích hợp trên vườn nhân ............ 115 3.2.4. Kết quả nghiên cứu xác định thời vụ ghép phù hợp ..................................... 118 3.2.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón phân kali đến khả năng chịu lạnh của cây giống cao su ..................................................................... 122 3.3. Kết quả nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác cây cao su ................ 134 iv 3.3.1. Nghiên cứu về thời vụ bón phân ................................................................... 134 3.3.2. Ảnh hưởng của phân bón đến sinh trưởng, năng suất cây cao su ............. 135 3.3.3. Đánh giá lựa chọn cây trồng xen trong giai đoạn vườn cao su khép tán đến trước khi khai thác ................................................................................. 144 3.3.4. Nghiên cứu khoảng cách trồng và thời gian thu hoạch riềng trên vườn cao su kiến thiết cơ bản ................................................................................ 146 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................... 151 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ........................................... 153 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................. 154 PHỤ LỤC ............................................................................................................... 174 v DANH MỤC KỸ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN BMA Bayesian Model Average: phương pháp lựa chọn mô hình tối ưu trong phần mềm R Car Catalase CGG Cành gỗ ghép Chla Chlorophyll a Chla+b Chlorophyll a + b Chlb Chlorophyll b CPC Chiều cao dưới cành Cro Crotenoid CV% Hệ số biến động Đ/c Đối chứng DRC Dry rubber content: Hàm lượng cao su khô DV Độ dầy vỏ DVT Dòng vô tính Fv/Fm Chỉ số huỳnh quang diệp lục g/c/c Đơn vị tính năng suất mủ: gram/cây/lần cạo GERUCO Genneral Rubber Corporation: Tổng công ty Cao su Việt Nam KTCB Kiến thiết cơ bản LAR Leaf area ratio: Chỉ số diện tích lá Lb Lượng bón Lmg Linderman, Merender, Gold (một chỉ số thống kê trong phần mềm R để xác định tầm quan trọng cho các biến đánh giá) LSD0,05 Sai khác nhỏ nhất ở mức ý nghĩa 0,05 hay độ tin cậy 95% NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn NS Năng suất mủ P Xác suất Pro Proline QT Quy trình r Hệ số tương quan vi R Rainfall: Lượng mưa R2 Hệ số xác định ROS Reactive Oxygen Species: Gốc tự do oxy hóa RRIC Viện nghiên cứu Cao su SriLanka RRIM Viện nghiên cứu Cao su Malaysia RRIV Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam RWC Relative water content: hàm lượng nước tương đối SD Độ lệch chuẩn T Temperature: Nhiệt độ T3 Tháng 3 TLB Tỷ lệ bệnh TNPH 12 Thí nghiệm so sánh giống tại Phú Hộ - Phú Thọ năm 2012 VN Vân Nghiên VRA Hiệp hội Cao su Việt Nam VRG Tập Đoàn Công nghiệp Cao su Việt Nam VT Vanh thân Thuật ngữ Trong công trình này, các thuật ngữ và ký hiệu dưới đây được hiểu như sau: - Stump (tum): Là phần cây còn lại sau khi đã cắt thân phía trên gốc của cây cao su thực sinh được ghép và phần rễ bàng chỉ chừa lại rễ cọc. Stump giống cao su để cắm bầu thường cắt phần trên mắt ghép 5 cm và độ dài rễ cọc từ 25 - 30 cm tùy theo kích thước bầu. - Stump bầu có tầng lá: Là loại vật liệu trồng được hình thành bằng cách cắm stump vào bầu và chăm sóc đến khi đạt 2 - 3 tầng lá ổn định đủ tiêu chuẩn xuất vườn. - Bầu cắt ngọn: Là vật liệu trồng được hình thành bằng cách gieo hạt trực tiếp trên bầu sau đó ghép, cắt ngọn và có bộ rễ ổn định. - Bầu có tầng lá: Là vật liệu trồng được hình thành bằng cách gieo hạt trực tiếp trên bầu sau đó ghép, cắt ngọn và chăm sóc tiếp tục đến khi đạt 1 tầng lá ổn định trở lên đủ tiêu chuẩn xuất vườn. - Vườn nhân giống: Là một vườn trồng các cây ghép (dòng vô tính) đã được chọn lựa để cung cấp mắt ghép phục vụ nhân giống phục vụ sản xuất vii - Gỗ ghép: Là cành ghép phát triển trên vườn nhân giống có kích thước trung bình từ 1,2 - 2m, trên cành có nhiều mầm ghép (mắt ghép). - Cành hữu hiệu: Cành gỗ ghép có chiều cao tối thiểu ≥ 1, 2 m, khỏe, tầng lá trên cùng ổn định, dễ bóc vỏ, có đoạn gỗ xanh nâu có mắt ghép chưa bật chồi ngang. - Tỷ lệ gỗ ghép hữu hiệu: Là phần trăm sử dụng đoạn cành xanh nâu trên tổng chiều dài cành gỗ ghép. - Mắt nách lá: là mắt ghép nằm trên phần tiếp giáp giữa cuống lá chính và thân cành gỗ ghép. - Mắt vảy cá: Là mắt ghép nằm trên một vết sẹo lá nhỏ li ti ở đoạn thân vươn dài giữa 2 tầng lá. - Tầng lá ổn định: Là giai đoạn tầng lá đã phát triển hoàn chỉnh. - Tỷ lệ ghép sống: Là phần trăm số cây có mắt ghép sống trên tổng số cây được ghép trên vườn ươm. - Tỷ lệ trồng sống (tỷ lệ sống): Là phần trăm số cây có chồi nảy từ mắt ghép trên tổng số cây được trồng. - Vanh thân: Là chu vi thân của cây cao su. - Hàm lượng cao su khô: Là tỷ lệ tính bằng phần trăm của khối lượng mủ khô trong thể tích mủ nước. - Dòng vô tính: Trong nghiên cứu này, dòng vô tính được hiểu là tổng thể cây đời sau được nhân giống vô tính bằng phương pháp ghép từ một cây mẹ. - Cao trình: Độ cao tuyệt đối so với mặt nước biển. - Hệ số xác định (R2): Là một chỉ số thống kê phản ánh mức độ biến động của biến phụ thuộc được giải thích bởi biến độc lập. viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sinh trưởng, năng suất mủ của cây cao su ........7 Bảng 1.2. Một số đặc điểm khí hậu vùng trồng cao su tại miền núi phía Bắc so với điều kiện khí hậu vùng truyền thống tại Việt Nam và điều kiện thí hậu tối ưu ..................................................................................20 Bảng 1.3. Điều kiện khí hậu của một số vùng trồng cao su truyền thống và ngoài truyền thống trên thế giới ............................................................26 Bảng 2.1. Các thí nghiệm đánh giá khả năng chịu lạnh trên đồng ruộng, sinh trưởng và năng suất mủ của một số DVT cao su ..................................57 Bảng 2.2. Chỉ tiêu đánh giá tổn hại do rét đối với cây cao su ...............................59 Bảng 2.3. Phân cấp bệnh phấn trắng theo triệu chứng trên lá ...............................61 Bảng 2.4. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa tính đất ...................................67 Bảng 2.5. Phương pháp phân tích hàm lượng dinh dưỡng lá ................................68 Bảng 3.1. Đặc điểm khí hậu tại một số vùng trồng cao sung ở vùng miền núi phía Bắc thời điểm tháng 1 năm 2011 ...................................................69 Bảng 3.2. Mức độ thiệt hại của 30 DVT trên vườn sơ tuyển STPH 08 tại Phú Hộ - Phú Thọ tháng 2 năm 2011 ...........................................................71 Bảng 3.3. Mức độ thiệt hại của các giống trên vườn nhân VNPT tại Phú Hộ Phú Thọ tháng 2 năm 2011 ....................................................................73 Bảng 3.4. Mức độ thiệt hại của các giống cao su tại vùng Tây Bắc tháng 2 năm 2011 ...............................................................................................75 Bảng 3.5. Mức độ thiệt hại của các giống cao su tại vùng Đông Bắc tháng 2 năm 2011 ...............................................................................................76 Bảng 3.6. Kết quả đánh giá tỷ lệ sống sau trồng và một số chỉ tiêu sinh trưởng trong năm trồng thứ nhất trên thí nghiệm TNPH 12 tháng 11/2012 ..................................................................................................78 Bảng 3.7. Tổng hợp kết quả đánh giá sinh trưởng vanh thân và độ dày vỏ nguyên sinh của các DVT cao su trên thí nghiệm TNPH 12 ................79 ix Bảng 3.8. Tổng hợp kết quả đánh giá sinh trưởng vanh thân trong giai đoạn mùa Đông của các DVT cao su trên thí nghiệm TNPH 12 ...................81 Bảng 3.9. Năng suất mủ của các DVT cao su trên thí nghiệm TNPH 12 trong năm cạo đầu tiên ....................................................................................82 Bảng 3.10. Mức độ nhiễm bệnh phấn trắng đối với các dòng vô tính cao su trên thí nghiệm TNPH 12 tại Phú Hộ - Phú Thọ từ năm 2013 đến năm 2017 ...............................................................................................84 Bảng 3.11. Đặc điểm hình thái tầng lá của một số giống cao su .............................85 Bảng 3.12. Đặc điểm hình thái lá chét giữa của một số giống cao su .....................87 Bảng 3.13. Đặc điểm giải phẫu lá của một số giống cao su ....................................89 Bảng 3.14. Thông số lựa chọn của một số mô hình tương quan giữa chỉ số thiệt hại với một số chỉ tiêu giải phẫu lá ...............................................95 Bảng 3.15. Hàm lượng nước tương đối của một số giống cao su dưới điều kiện nhiệt độ thấp ..................................................................................97 Bảng 3.16. Tương quan giữa chỉ số thiệt hại và các chỉ tiêu đánh giá ..................104 Bảng 3.17. Thông số lựa chọn của một số mô hình tương quan giữa chỉ số thiệt hại với các chỉ tiêu đánh giá có hệ số xác định lớn .....................105 Bảng 3.18. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến sinh trưởng chiều cao cành gỗ ghép giống VNg 77-4 năm 2012 .........................................................110 Bảng 3.19. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến sinh trưởng đường kính cành gỗ ghép giống VNg 77-4 năm 2012 .........................................................111 Bảng 3.20. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng cho mắt ghép hữu hiệu trên giống VNg 77-4 năm 2012 ...........................................................112 Bảng 3.21. Ảnh hưởng của lượng phân chuồng bón lót đến tăng trưởng đường kính, chiều cao cành gỗ ghép VNg 77-4 năm 2012 ............................113 Bảng 3.22. Ảnh hưởng của lượng phân chuồng bón lót đến khả năng cho mắt ghép hữu hiệu trên vườn nhân giống VNg 77-4 năm 2012 .................114 Bảng 3.23. Hiệu quả kinh tế khi áp dụng lượng phân bón lót trên vườn nhân giống VNg 77-4 năm 2012 ..................................................................115 Bảng 3.24. Ảnh hưởng của thời vụ đốn đến một số chỉ tiêu sinh trưởng của cành gỗ ghép VNg 77-4 tháng 8 năm 2013 .........................................115 x Bảng 3.25. Ảnh hưởng của thời vụ đốn đến số chồi ngang của cành gỗ ghép giống VNg 77-4 tháng 5 năm 2013 .....................................................116 Bảng 3.26. Ảnh hưởng của thời vụ đốn đến khả năng cho mắt ghép hữu hiệu trên vườn nhân giống VNg 77-4 năm 2013.........................................117 Bảng 3.27. Ảnh hưởng của thời vụ ghép đến tỷ lệ sống của mắt ghép giống VNg 77-4 ......................................................................................................118 Bảng 3.28. Ảnh hưởng của thời vụ ghép đến sinh trưởng của chồi ghép giống VNg 77-4 .............................................................................................119 Bảng 3.29. Ảnh hưởng của thời vụ ghép đến tỷ lệ xuất vườn và chất lượng cây giống xuất vườn của giống VNg 77-4 (tháng 3 năm 2014) ..........120 Bảng 3.30. Hệ số nhân giống của một số biện pháp kỹ thuật tác động trên vườn nhân giống VNg 77-4 .................................................................121 Bảng 3.31. Tương quan giữa chỉ số thiệt hại và các chỉ tiêu đánh giá ..................133 Bảng 3.32. Ảnh hưởng của thời vụ bón phân đến sinh trưởng cây cao su giống VNg 77-4 tháng 10 năm 2014 .............................................................134 Bảng 3.33. Ảnh hưởng của liều lượng phân bón đến chất lượng vườn cây giống VNg 77-4 tháng 10 năm 2014 ...................................................135 Bảng 3.34. Ảnh hưởng của phân bón đến sinh trưởng vanh thân của giống cao su VNg 77-4 giai đoạn KTCB sau thời gian thí nghiệm .....................135 Bảng 3.35. Ảnh hưởng của lượng bón đến chỉ số Fv/Fm của giống cao su VNg 77-4 ở điều kiện nhiệt độ thấp (tháng 12 năm 2018) ..................137 Bảng 3.36. Ảnh hưởng của phân bón đến năng suất mủ giống cao su VNg 77-4 trong năm cạo đầu tiên (vườn KTCB tuổi 6)............................................138 Bảng 3.37. Kết quả xác định hệ số xác định trung bình của các chỉ tiêu đánh giá đối với năng suất mủ......................................................................139 Bảng 3.38. Thông số lựa chọn của các mô hình tương quan giữa năng suất mủ và một số chỉ tiêu đánh giá ..................................................................140 Bảng 3.39. Ảnh hưởng của lượng phân bón đến một số đặc điểm hóa tính đất trên vườn cao su VNg 77-4 sau thời gian thí nghiệm .........................142 Bảng 3.40. Ảnh hưởng của lượng phân bón đến hàm lượng dinh dưỡng lá cao su giống VNg 77-4 ..............................................................................143 xi Bảng 3.41. Kết quả đánh giá sinh trưởng của cây trồng xen trong vườn cao su kiến thiết cơ bản ..................................................................................144 Bảng 3.42. Kết quả đánh giá năng suất của cây trồng xen trong vườn cao su kiến thiết cơ bản ..................................................................................145 Bảng 3.43. Tổng hợp một số chỉ tiêu đánh giá sinh trưởng và phát triển của cây riềng trồng xen trong vườn cao su khép tán thời kỳ KTCB .........146 Bảng 3.44. Ảnh hưởng của khoảng cách trồng xen riềng đến khả năng tăng trưởng vanh thân cây cao su giống VNg 77-4 giai đoạn KTCB sau trồng xen ..............................................................................................147 Bảng 3.45. Đặc điểm hóa tính đất trên vườn cao su trồng xen riềng .....................148 Bảng 3.46. Hiệu quả kinh tế của của khoảng cách trồng và thời gian thu hoạch cây riềng trên vườn cao su KTCB ...........................................149 xii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Vùng phân bố tự nhiên của cây cao su theo Zeng xia (2011) ............... 6 Hình 1.2. Vùng phân bố của các loài trong chi Hevea theo Wycherley(1992) ................................................................................... 7 Hình 1.3. Con đường đáp ứng với các stress vô sinh ở thực vật Cao Phi Bang (2013) .ROS: Reactive Oxygen Species, CDPK: Calcium Dependent Protein Kinase, DREB: DRE Binding factor, ABF: ABRE Binding Factor, HSF: Heat Shock transcription Factor, LEA: Late Embryogenesis Abundant, HSP: Heat Shock Protein, SOD: SuperOxide Dismutase .............................................................. 19 Hình 1.4. Diễn biến nhiệt độ, lượng mưa trung bình các tháng trong năm tại một số điểm trồng cao su tại vùng miền núi phía Bắc so với vùng truyền thống ................................................................................ 21 Hình 1.5. Sản lượng cao su thiên nhiên phân theo vùng trên thế giới từ năm 1994-2017 [121] .................................................................................. 25 Hình 1.6. Các khu vực trồng cao su truyền thống và phi truyền thống ở Đông Nam Á.................................................................................................. 27 Hình 3.1. Diễn biến nhiệt độ tối cao và nhiệt độ tối thấp trong tháng 1 và tháng 2 năm 2011 tại Phú Hộ - Phú Thọ ............................................. 70 Hình 3.2. Diễn biến nhiệt độ tối cao và nhiệt độ tối thấp trong tháng 1 và 2 năm 2011 tại Chiềng Ban - Mai Sơn - Sơn La .................................... 70 Hình 3.3. Diễn biến sinh trưởng vanh thân của một số DVT cao su thời kỳ kiến thiết cơ bản .................................................................................. 80 Hình 3.4. Đặc điểm hình thái tầng lá của một giống cao su ............................... 86 Hình 3.5. Hình ảnh lá chét giữa của một số giống cao su .................................... 88 Hình 3.6. Đặc điểm giải phẫu lá của một số giống cao su .................................. 91 Hình 3.7. Hình ảnh ảnh giải phẫu lá của mốt số giống cao su ............................ 93 Hình 3.8. Tương quan giữa chỉ số thiệt hại với một số chỉ tiêu giải phẫu lá ...... 94 Hình 3.9. Kết quả lựa chọn mô hình tối ưu phản ánh mối tương quan giữa chỉ số thiệt hại với một số chỉ tiêu giải phẫu lá ................................... 95 xiii Hình 3.10. Hàm lượng sắc tố quang hợp trong mô lá cây cao su ......................... 98 Hình 3.11. Huỳnh quang chlorophyll lá cây cao su ............................................ 100 Hình 3.12. Hàm lượng proline trong mô lá cây cao su ....................................... 101 Hình 3.13. Hoạt độ enzyme catalase trong mô lá cây cao su .............................. 102 Hình 3.14. Kết quả lựa chọn mô hình tối ưu phản ánh mối tương quan giữa chỉ số thiệt hại với các chỉ tiêu đánh giá ........................................... 105 Hình 3.15. Hình ảnh mức độ thiệt hại trên lá của một số giống cao su sau 20 ngày xử lí nhiệt độ thấp ................................................................ 107 Hình 3.16. Đặc điểm sinh trưởng của cây cao su RRIV 124 .............................. 123 Hình 3.17. Hàm lượng sắc tố quang hợp trong mô lá cây cao su giống RRIV 124 ..... 124 Hình 3.18. Hàm lượng sắc tố quang hợp trong mô lá cây cao su giống VNg 77-4. ................................................................................................... 125 Hình 3.19. Huỳnh quang diệp lục lá cây cao su giống RRIV 124 ...................... 127 Hình 3.20. Huỳnh quang diệp lục lá cây cao su VNg 77-4 ................................. 128 Hình 3.21. Hàm lượng proline trong mô lá cây cao su giống RRIV 124 ........... 129 Hình 3.22. Hàm lượng proline trong mô lá cây cao su VNg 77-4 ...................... 130 Hình 3.23. Hoạt tính enzyme catalase trong mô lá cây cao su giống RRIV 124...... 131 Hình 3.24. Hoạt độ catalase trong mô lá cây cao su VNg 77-4. ......................... 132 Hình 3.25. Tương quan giữa các chỉ tiêu sinh trưởng với năng suất .................. 139 Hình 3.26. Kết quả lựa chọn mô hình tối ưu phản ánh mối tương quan giữa năng suất và một số chỉ tiêu sinh trưởng ........................................... 140 Hình 3.27. Mô hình hồi quy tuyến tính giữa năng suất mủ và vanh thân cây cao su ................................................................................................. 141 xiv MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây cao su Hevea brasiliensis (Muell.Agr) thuộc họ Euphobiaceae vốn là cây mọc hoang dại trong lưu vực sông Amazon - Brazil và vùng kế cận [36], [158]. Đây là vùng nhiệt đới ẩm, lượng mưa trên 2.000 mm/năm, nhiệt độ cao và đều quanh năm. Các vùng trồng cao su trên thế giới hiện nay phần lớn ở vùng khí hậu nhiệt đới có nhiệt độ trung bình năm 28±20C và biên độ nhiệt trong ngày là 7-80C [36]. Cao su thiên nhiên là một loại nguyên liệu quan trọng để phục vụ cho công nghiệp và đời sống. Cây cao su được Wickham di nhập vào châu Á năm 1876, được phát triển mạnh từ những năm đầu của thế XX [92]. Từ cuối thập niên 70 của thế kỷ trước, cây cao su đã được phát triển ở nhiều vùng có điều kiện khác xa so với vùng nguyên quán Amazon như: Đông Bắc - Ấn Độ, phía nam của Trung Quốc, Bắc và Đông Bắc-Thái Lan, và phía Nam của Brazil [160]. Hiện nay, diện tích cao su trên thế giới khoảng 11,74 triệu ha với sản lượng 14,25 triệu tấn [132]. Cây cao su được di nhập vào Việt Nam năm 1897, sau đó được trồng chủ yếu tại vùng Đông Nam bộ. Đây là vùng có nhiều điều kiện thuận lợi cho cây cao su sinh trưởng, phát triển: Nhiệt độ trung bình năm từ 26 - 27oC, ít thay đổi trong năm; tốc độ gió trung bình từ 2-3m/s; cao trình trồng thấp từ 30-250m. [36],[92]. Trên phương diện xã hội, trồng cao su góp phần hình thành cơ sở hạ tầng, thu hút lao động, tăng thu nhập, cải thiện đời sống cho người dân [8]. Mặt khác, cây cao su được coi là một loại cây rừng trồng góp phần bảo vệ môi trường. Đây là cây đa mục đích được sử dụng trong cả lĩnh vực nông nghiệp và lâm nghiệp [9]. Hiện nay, cao su là cây công nghiệp có diện tích lớn nhất tại Việt Nam (971.626 ha) [15],[38] và có đóng góp quan trọng trong việc phát triển kinh tế đất nước: kim ngạch xuất khẩu tăng từ 1 tỷ USD năm 2006 [14] lên 2,25 tỷ USD năm 2017 [99]. Diện tích quy hoạch phát triển cây cao su ở nước ta đến năm 2015 và định hướng đến năm 2020 là 800 nghìn ha. Tuy nhiên, quỹ đất mở rộng cây cao su tại Đông Nam bộ hầu như không còn [50]. Do đó, diện tích trồng mới chủ yếu được phát triển tại vùng miền núi phía Bắc (50 nghìn ha) [20]. Cây cao su được kỳ vọng là loại hình sử dụng đất mang lại hiệu quả kinh tế cao tại vùng miền núi phía Bắc [86] với quỹ đất được xác định có khả năng phát triển là 161,9 nghìn ha 1 [25]. Trong đó, diện tích thích hợp cao khoảng gần 90 nghìn ha [86]. Như vậy, phát triển cây cao su tại vùng miền núi phía Bắc có cơ sở khoa học và pháp lý. So với vùng Đông Nam bộ, bên cạnh những điều kiện thuận lợi, vùng miền núi phía Bắc có hai hạn chế lớn nhất cho việc phát triển cao su đó là: Thứ nhất: Nhiệt độ nhiệt độ trung bình trong năm từ 21- 23oC. Trong đó, thời gian có ngưỡng nhiệt độ thấp từ tháng 11 năm trước đến tháng 3 năm sau (nhiệt độ tối thấp trung bình từ 10-150C) là yếu tố hạn chế chủ yếu đến sinh trưởng và phát triển của cây cao su. Thứ hai: đất trồng cao su có độc dốc lớn từ 15 - 200, tầng canh tác mỏng, các chất dinh dưỡng tổng số nghèo, dung tích cation trao đổi thấp [25]. Như vậy, chúng ta nhận thấy để trồng cây cao su hiệu quả bền vững ở vùng miền núi phía Bắc cần có các biện pháp khắc phục các hạn chế nêu trên. Trong đó, cần nghiên cứu tuyển chọn được những giống cao su sinh trưởng tốt, năng suất cao và khả năng chịu lạnh; biện pháp kỹ thuật nhân nhanh giống chịu lạnh này đáp ứng mục tiêu phát triển theo hướng cung cấp đủ giống cho nhu cầu mở rộng diện tích cao su ở các tỉnh miền núi phía Bắc. Đồng thời, cần nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật về trồng trọt, thâm canh để nâng cao độ phì của đất, giảm xói mòn, rửa trôi đất giúp cho cây cao su sinh trưởng, phát triển nhanh, mạnh năng suất mủ cao, rút ngắn được thời gian KTCB. Hiện nay, công tác nghiên cứu về tuyển chọn giống phù hợp cho vùng miền núi phía Bắc còn ít về số lượng, hạn chế về thời gian. Trong khí đó, những giống cao su phổ biến: PB 260, RRIV 3 và RRIV 4 không có khả năng thích ứng với điều kiện lạnh tại vùng miền núi phía Bắc [12],[16],[105]. Bên cạnh đó, điều kiện nhiệt độ thấp làm kéo dài thời gian cây gốc ghép đạt tiêu chuẩn dẫn đến việc áp dụng quy trình nhân giống cao su như vùng Đông Nam bộ gặp nhiều khó khăn. Mặt khác, kỹ thuật canh tác cây cao su mới chỉ giải quyết được những vấn đề như: thời vụ trồng thích hợp, lượng phân bón lót và phân khoáng sử dụng trong 2 năm đầu KTCB, lượng vật liệu tủ gốc phù hợp, phương pháp xử lý cây cao su non khi bị ảnh hưởng của lạnh và xác định được một số loại cây trồng xen trong giai đoạn đầu KTCB [2], [25]. Một số vấn đề cần tiếp tục được nghiên cứu làm rõ như: giống cao su thích hợp, kỹ thuật nhân giống (chuẩn bị mắt ghép, thời vụ ghép); loại cây trồng xen có khả năng phát triển trong giai đoạn vườn cây bắt đầu khép tán đến khai thác, sử 2 dụng lượng phân khoáng trong giai đoạn vườn cây KTCB? Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật phát triển cây cao su ở các tỉnh miền núi phía Bắc” là hết sức cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Mục tiêu tổng quát Tuyển chọn được những dòng cao su chịu lạnh và xác định được biện pháp kỹ thuật nhân giống, canh tác phù hợp đáp ứng yêu cầu phát triển cao su bền vững vùng miền núi phía Bắc. Mục tiêu cụ thể Đánh giá được khả năng chịu lạnh, sinh trưởng và năng suất của của một số dòng cao su mới lai tạo trong nước, nhập nội; xác định được dòng cao su thích hợp cho phát triển ở vùng miền núi phía Bắc. Đề xuất được một số biện pháp kỹ thuật nhân giống cao su thích hợp cho vùng miền núi phía Bắc. Xác định được một số biện pháp kỹ thuật canh tác chủ yếu trên vườn cao sau trồng, rút ngắn được thời kỳ KTCB. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Đề tài tiến hành nghiên cứu trên 13 dòng vô tính cao su phổ biến: IAN 873, RRIC 100, RRIC 121, GT1, RRIM 600, RRIM 712, RRIV 1, RRIV 106, RRIV 124, LT 74, VNg 77-2, VNg 77-4 , VNg 73-46 và 28 DVT cao su mới lai tạo trong nước (được trình bày kỹ ở phần giới thiệu giống cao su tại phụ lục 2). Phạm vi nghiên cứu Do hạn chế về thời gian, điều kiện và phương tiện nghiên cứu nên đề tài chỉ giới hạn đánh giá khả năng chịu lạnh ngoài đồng ruộng đối với một số DVT trên vườn cây KTCB tuổi 2 và 3; các thí nghiệm nghiên cứu về đặc tính nông sinh học, đặc điểm hình thái, giải phẫu lá; sự biến đổi của một số chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh; kỹ thuật nhân giống, cây trồng xen được thực hiện tại Viện Khoa học kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc (xã Phú Hộ - thị xã Phú Thọ, tỉnh Phú Thọ). Nguồn vật liệu phục vụ nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lí hóa sinh; đặc điểm hình thái, giải phẫu lá được lấy trên cây cao su ở dạng cây con có 1-2 tầng lá ổn định trong vườn ươm và cành gỗ ghép trên vườn nhân giống. 3 Nghiên cứu về phát triển cây cao su chỉ giới hạn ở các biện pháp tuyển chọn giống, kỹ thuật nhân giống, biện pháp canh tác thời kỳ KTCB hướng tới mục tiêu làm tăng khả năng sinh trưởng, tăng năng suất mủ, rút ngắn thời kỳ KTCB. Đồng thời tăng năng lực cung cấp giống cao su chịu lạnh, đáp ứng nhu cầu mở rộng nhanh diện tích trồng cao su ở các tỉnh miền núi phía Bắc. Nội dung nghiên cứu của luận án không hướng đến phát triển cây cao su theo hướng đa mục đích. Ngoài ra, để đáp ứng mục tiêu nghiên cứu, đề tài kế thừa các thí nghiệm nghiên cứu được bố trí và những kết quả nghiên cứu của chính tác giả giai đoạn trước (2011-2015). Những kế thừa này đã được sự đồng thuận và cho phép của Viện Khoa học kỹ thuật nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc. 4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học Luận án là công trình nghiên cứu có tính hệ thống về đặc điểm thực vật học của cây cao su mà trọng tâm là tìm ra mối quan hệ giữa các chỉ tiêu hình thái, giải phẫu lá và các chỉ tiêu sinh lí, hóa sinh có liên quan đến khả năng chịu nhiệt độ thấp. Đây là cơ sở cho việc chọn lọc nhanh những cá thể định hướng cho mục tiêu chọn giống cao su chịu lạnh, góp phần giảm thời gian chọn giống. Kết quả nghiên cứu của đề tài đã cung cấp những cơ sở trong việc hoàn thiện quy trình kỹ thuật nhân giống cây cao su; là cơ sở cho việc tiếp tục nghiên cứu kỹ thuật nhân giống cao su trong điều kiện sinh thái vùng miền núi phía Bắc; đồng thời cung cấp nguồn tư liệu tham khảo, giảng dạy về cây cao su ở vùng miền núi phía Bắc. Thông qua thí nghiệm dinh dưỡng trên đồng ruộng, luận án đã đưa ra những giả thuyết về tác động của lượng phân bón ảnh hưởng đến sự thay đổi hàm lượng dinh dưỡng khoáng trong lá cao su và một số đặc điểm hóa tính đất. Đây là những gợi ý tốt cho các nghiên cứu sâu hơn. Ý nghĩa thực tiễn Luận án chọn ra được những DVT cao su có khả năng chịu lạnh, năng suất cao để khuyến cáo cho sản xuất cao su tại vùng miền núi phía Bắc. Luận án đã hoàn thiện được quy trình nhân giống; bổ sung một số biện pháp kỹ thuật trong sản xuất cao su ở vùng miền núi phía Bắc như: lựa chọn cây trồng xen trên vườn cao su thời kỳ chưa cho sản phẩm, lượng phân bón phù hợp. Đây là những khuyến cáo hữu ích cho địa phương vùng nghiên cứu cả trên đối tượng người nông dân trực tiếp gieo trồng và đội ngũ cán bộ tham gia chỉ đạo sản xuất. 4