NGHIÊN CỨU KHOA HỌC:" NGHIÊN CỨU BIẾN DỊ VỀ HÀM LƯỢNG XENLULOSE CỦA CÁC GIA ĐÌNH VÀ XUẤT XỨ BẠCH ĐÀN URÔ (EUCALYPTUS UROPHYLLA) LÀM CƠ SỞ CHO CẢI THIỆN GIỐNG THEO HIỆU SUẤT BỘT GIẤY "

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

158
lượt xem 30
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiệu suất bột giấy là một trong những chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình sản xuất bột giấy. Tuy nhiên, việc xác định hiệu suất bột giấy đòi hỏi thiết bị chuyên dụng, chi phí cao và yêu cầu lượng mẫu lớn. Xenlulose là thành phần chính của bột giấy và có tương quan rất chặt với hiệu suất bột giấy. Mục đích của nghiên cứu nhằm đánh giá biến dị về hàm lượng xenlulose trong gỗ của các xuất xứ và gia đình Bạch đàn urô phục vụ cho nghiên cứu chọn giống Bạch đàn urô có hiệu...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC:" NGHIÊN CỨU BIẾN DỊ VỀ HÀM LƯỢNG XENLULOSE CỦA CÁC GIA ĐÌNH VÀ XUẤT XỨ BẠCH ĐÀN URÔ (EUCALYPTUS UROPHYLLA) LÀM CƠ SỞ CHO CẢI THIỆN GIỐNG THEO HIỆU SUẤT BỘT GIẤY "

Nghiên cứu khoa học NGHIÊN CỨU BIẾN DỊ VỀ HÀM LƯỢNG XENLULOSE CỦA CÁC GIA ĐÌNH VÀ XUẤT XỨ BẠCH ĐÀN URÔ (EUCALYPTUS UROPHYLLA) LÀM CƠ SỞ CHO CẢI THIỆN GIỐNG THEO HIỆU SUẤT BỘT GIẤY
NGHIÊN CỨU BIẾN DỊ VỀ HÀM LƯỢNG XENLULOSE CỦA CÁC GIA ĐÌNH VÀ XUẤT XỨ BẠCH ĐÀN URÔ (EUCALYPTUS UROPHYLLA) LÀM CƠ SỞ CHO CẢI THIỆN GIỐNG THEO HIỆU SUẤT BỘT GIẤY Nguyễn Đức Kiên, Hà Huy Thịnh La Ánh Dương, Đỗ Hữu Sơn, Lê Anh Tuấn Trung tâm Nghiên cứu Giống cây rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam TÓM TẮT Hiệu suất bột giấy là một trong những chỉ t iêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình sản xuất bột giấy. Tuy nhiên, việc xác định hiệu suất bột giấy đòi hỏ i thiết bị chuyên dụng, chi phí cao và yêu cầu lượng mẫu lớn. Xenlulose là thành phần chính của bột giấy và có tương quan rất chặt với hiệu suất bột giấy. Mục đích của nghiên cứu nhằ m đánh giá biến dị về hàm lượng xenlulose trong gỗ của các xuất xứ và gia đình Bạch đàn urô phục vụ cho nghiên cứu chọn giố ng Bạch đàn urô có hiệu suất bột giấy cao cho trồng rừng. Hàm lượng xenlulose được xác định bằng phương pháp diglyme-HCl và được tiến hành cho 275 cây thuộc 62 gia đình của 9 xuất xứ bạch đàn urô 10 năm tuổi tại Ba Vì. Kết quả nghiên cứu cho thấy không có sự sai khác rõ rệt về hàm lượng xenlulose giữa các xuất xứ, nhưng có sự sai khác rất rõ rệt các gia đình. Hàm lượng xenlulose có tương quan từ trung bình đến yếu với các chỉ t iêu sinh trưởng và t ỷ trọng gỗ. Ứng dụng phương pháp chỉ số chọn lọc có thể chọn được những cá thể vừa có sinh trưởng tốt, tỷ trọng gỗ và hàm lượng xenlulose cao. Từ khóa: Bạch đàn urô, hàm lượng xenlulose, hiệu suất bột giấy, chỉ số chọn lọc ĐẶT VẤN ĐỀ Bạch đàn urô (Eucalyptus urophylla S. T. Blake) có nguồn gốc từ Indonesia và đã được gây trồng rộng rãi ở các nước như Braxin, Nam Phi, Trung Quốc và các nước Đông Nam Á, chủ yếu để sản xuất bột giấy. Ở nước ta, Bạch đàn urô đã được đưa vào gây trồng từ cuối những năm 1980 (Nguyễn Dương Tài 1994) và có sinh trưởng tốt ở các lập địa khác nhau ở miền Bắc, miền Trung và Tây Nguyên (Lê Đình Khả 2003). Hiện nay, Bạch đàn urô được coi là một trong những loài cây trồng rừng chính ở Việt Nam để sản xuất bột giấy, ván dăm và gỗ trụ mỏ với luân kỳ kinh doanh từ 6 đến 8 năm. Các nghiên cứu về cải thiện giố ng cho loài cây này đã được tiến hành và bước đầu đã đạt được những kết quả rất triển vọng, như đã chọn lọ c được một số xuất xứ tốt là Lewotobi, Lembata và Egon; một số tổ hợp lai UC (E. urophylla x E. camaldulensis), UE (E. urophylla x E. exserta) có thể tích thân cây vượt vượt từ 24 đến 140% so với xuất xứ tốt nhất (Lê Đình Khả et al. 2003). Viện Nghiên cứu Cây nguyên liệu giấy Phù Ninh cũng đã chọn lọc và khảo nghiệm thành công một số dòng vô tính Bạch đàn urô có năng suất vượt từ 20% đến 40% so với giống đại trà. Tuy nhiên, các nghiên cứu mới chỉ chú trọng về cải thiện khả năng sinh trưởng và chất lượng thân cây mà chưa chú trọng nhiều đến cải thiện các tính chất gỗ như t ỷ trọng gỗ, hàm lượng xenlulose. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của khả năng sinh trưởng và tính chất gỗ của bạch đàn đến hiệu quả của quá trình sản xuất cho thấy các tính trạng có ảnh hưởng lớn nhất đến nâng cao hiệu quả trồng rừng, cũng như giảm giá thành của quá trình sản xuất bột giấy là sinh khố i, tỷ trọng gỗ và hiệu suất bột giấy (Borallho et al. 1993; Greaves et al. 1997).
Hiệu suất bột giấy được xác định bằng cách nấu dăm gỗ trong mô i trường kiềm ở nhiệt độ và áp suất cao để hòa tan lignin và giải phóng xenlulose. Phương pháp này đò i hỏ i thiết bị chuyên dụng, tốn nhiều thời gian, giá thành cao, đòi hỏ i lượng mẫu lớn, do đó khó được áp dụng để đánh giá số lượng lớn các mẫu gỗ. Xenlulose là thành phần chính của gỗ, chiếm từ 40-50% khối lượng gỗ khô kiệt, nằm chủ yếu ở lớp vách thứ sinh của tế bào và là thành phần chính của bột giấy (chiếm từ 74% đến 86%) và có tương quan rất cao với hiệu suất bột giấy (Wallis et al. 1996), do đó có thể được sử dụng như là công cụ gián tiếp để đánh giá hiệu suất bột giấy. Phương pháp xác định hàm lượng xenlulose khá đơn giản, ít tốn kém, có thể đánh giá với lượng mẫu nhỏ, do đó có thể tiến hành xác định cho nhiều mẫu mà không cần phải chặt hạ cây (Wallis et al. 1996; Raymond & Schimleck 2002). Hiện nay có một số phương pháp xác định hàm lượng xenlulose trong gỗ, dựa trên nguyên lý sử dụng axit thủy phân lignin và hemicellulose, xenlulose thu được sau quá trình thủy phân được thu lại và xác định khố i lượng khô kiệt. Trong số các phương pháp xác định hàm lượng xenlulose, phương pháp do Wallis et al. (1997) đề xuất là phương pháp đơn giản, có thể tiến hành phân tích cho nhiều mẫu cùng một lúc và sử dụng các hóa chất ít độc hại (diglyme và axit HCl). Hàm lượng xenlulose xác định sử dụng phương pháp này có tương quan rất cao với hiệu suất bột giấy ở bạch đàn globulus (E. globulus) và nitens (E. nitens), với hệ số tương quan từ 0,82 đến 0,91 (Wallis et al. 1996; Kube et al. 2001). Hàm lượng xenlulose từ lõ i khoan lấy ở độ cao 1,3m xác định bằng phương pháp của Wallis et al. (1997) cho thấy có tương quan cao với hiệu suất bột giấy của toàn bộ thân cây ở các loài Bạch đàn nitens và Bạch đàn globulus (Raymond & Schimleck, 2002; Schimleck et al. 2004). Như vậy, kết quả xác định hàm lượng xenlulose từ lõ i khoan ở độ cao 1,3m có thể sử dụng như một chỉ t iêu đánh giá gián tiếp trong nghiên cứu cải thiện giống theo hướng nâng cao hiệu suất bột giấy ở các loài Bạch đàn. Mục đích của nghiên cứu nhằm xác định mức độ biến dị di truyền giữa các xuất xứ và các gia đình Bạch đàn urô làm cơ sở cho việc tiến hành các nghiên cứu cải thiện giống theo hướng nâng cao hiệu suất bột giấy của loài cây này ở Việt Nam. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu nghiên cứu Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu là các cá thể của các gia đình Bạch đàn urô trong vườn giống tại Cẩm Quỳ, Ba Vì, Hà Tây được xây dựng năm 1997. Vườn giống được xây dựng bao gồm 144 gia đình cây trội của 9 xuất xứ Bạch đàn urô từ Indonesia. Phương pháp lấy mẫu và đánh giá tính chất gỗ Để phục vụ nghiên cứu, chúng tôi lấy mẫu ngẫu nhiên 275 cây thuộc 60 gia đình từ 9 xuất xứ đại diện để thu thập số liệu sinh trưởng và trên mỗ i cây lấy 3 lõ i khoan từ vỏ vào tâm gỗ ở độ cao 1,3m sử dụng khoan tăng trưởng đường kính 6mm, trong đó 1 lõ i khoan được sử dụng để xác định t ỷ trọng gỗ theo phương pháp nước chiếm chỗ của Olesen (1971); 2 lõ i khoan được phơi khô trong không khí và nghiền đến kích thước nhỏ hơ n 1mm và xác định hàm lượng xenlulose theo phương pháp của Wallis et al. (1997). Phương pháp phân tích và xử lý số liệu Số liệu sau khi thu thập được chỉnh lý và phân tích thống kê theo phương pháp của (Williams & Matheson 1994) sử dụng phần mềm SAS 9.1. Giá trị chọn giố ng của các cá
thể cho từng tính trạng được xác định theo phương pháp BLUP (Best Linear Unbiased Prediction) bằng phần mềm ASReml 2.0. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Đánh giá sự sai khác giữa các xuất xứ và gia đình về hàm lượng xenlulose Bảng 1. Kết quả phân tích phương sai về hàm lượng xenlulose Nguồn biến B ậc t ự Tổng biến Trung bình động do động biến động F Fpr Lặp 7 263,154 37,593 9,45
Bảng 2. Tương quan kiểu hình giữa các tính trạng ở Bạch đàn urô Đường kính Tính trạng Tỷ trọng gỗ Chiều cao Xenlulose -0,23 0,49 0,50 T ỷ trọng gỗ -0,24 -0,26 Đường kính 0,94 Kết quả ở bảng 2 cho thấy hàm lượng xenlulose có tương quan yếu với t ỷ trọng gỗ, và có tương quan trung bình với các chỉ t iêu sinh trưởng. Tỷ trọng gỗ có tương quan yếu với các chỉ t iêu sinh trưởng. Tương quan trung bình giữa hàm lượng xenlulose với các chỉ tiêu sinh trưởng cho thấy việc chọn giống theo sinh trưởng cũng có thể góp phần làm tăng hàm lượng xenlulose ở Bạch đàn urô, qua đó làm tăng hiệu suất bột giấy. Tương quan yếu giữa tỷ trọng gỗ với hàm lượng xenlulose và các chỉ tiêu sinh trưởng cho thấy mố i quan hệ độc lập giữa các t ính trạng này và cải thiện giố ng theo các chỉ t iêu sinh trưởng hoặc hàm lượng xenlulose đều không ảnh hưởng đáng kể đến t ỷ trọng gỗ. Mối tương quan từ trung bình đến yếu giữa các t ính trạng hàm lượng xenlulose, t ỷ trọng gỗ và sinh trưởng cho thấy có thể kết hợp chọn lọc các tính trạng một cách đồng thời sử dụng chỉ số chọn lọc (selection index) nhằm đạt được tăng thu di truyền một cách thỏa đáng cho các tính trạng. Chọn lọc cá thể theo chỉ số chọn lọc Chọn lọc cá thể theo chỉ số chọn lọc là phương pháp chọn lọc kết hợp các tính trạng dựa trên cơ sở giá trị kinh tế của các t ính trạng (Cotterill & Dean 1988). Phương pháp chọn lọc theo chỉ số đã được ứng dụng thành công trong nhiều chương trình cải thiện giố ng ở các nước trên thế giới như Braxin, Australia, New Zealand, Thụy Điển, Trung Quốc (Cotterill & Dean 1988; Wei & Borralho 1999). Wei & Borralho (1999) đã xác định giá trị kinh tế của các t ính trạng quan trọng như sinh trưởng, hiệu suất bột giấy và t ỷ trọng gỗ cho rừng trồng Bạch đàn urô ở miền Nam Trung Quốc. Trong nghiên cứu này chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm các giá trị này trong chọn lọc cá thể Bạch đàn urô. Kết quả chọn lọc 20 cá thể tốt nhất theo các chỉ t iêu đường kính, tỷ trọng gỗ, hàm lượng xenlulose và phương pháp chọn lọc theo chỉ số kết hợp các tính trạng được thể hiện trên bảng 3. Kết quả cho thấy việc chọn lọc theo các tính trạng đơn lẻ có thể chọn được các cá thể có giá trị chọn giống cao nhất theo chỉ tiêu đó nhưng không cải thiện được nhiều cho các tính trạng khác. Sử dụng phương pháp chỉ số chọn lọc có thể chọn được các cá thể vừa có sinh trưởng tốt đồng thời có t ỷ trọng gỗ và hàm lượng xenlulose cao, qua đó đồng thời có thể cải thiện được sinh trưởng và chất lượng rừng trồng. Tuy nhiên, để áp dụng phương pháp chỉ số chọn lọc thành công tại Việt Nam cần có những nghiên cứu xác định giá trị kinh tế cho các tính trạng trong điều kiện thực tế trồng rừng tại Việt Nam. Bảng 3. Độ vượt về giá trị chọn giống của nhóm 20 cá thể tốt nhất theo các chỉ tiêu chọn lọc so với trung bình chung của quần thể Chỉ tiêu chọn lọc Độ vượt so với quần thể (%) Đường kính Tỷ trọng gỗ Xenlulose
Chọn lọc theo đường kính 16,6 3,8 2,8 Chọn lọc theo tỷ trọng gỗ 8,9 8,5 1,2 Chọn lọc theo hàm lượng xenlulose 11,5 2,0 5,5 Chọn lọc theo chỉ số 14,3 6,5 3,5 KẾT LUẬN Từ các kết quả nghiên cứu trên, có thể đưa ra một số kết luận sau: - Có sự sai khác rất rõ rệt về hàm lượng xenlulose giữa các gia đình cây trội nhưng không có sự sai khác rõ rệt về hàm lượng xenlulose giữa các xuất xứ ở Bạch đàn urô. Như vậy có thể t iến hành chọn lọ c các gia đình cây trội và cá thể có hà m lượng xenlulose cho nghiên cứu cải thiện giố ng, việc chọn lọc các xuất xứ theo hàm lượng xenlulose sẽ không đem lại hiệu quả. - Hàm lượng xenlulose có tương quan từ trung bình đến yếu với các tính trạng sinh trưởng và t ỷ trọng gỗ. Điều này cho thấy có thể chọn lọc các t ính trạng một cách độc lập mà không ảnh hưởng nhiều đến các tính trạng khác. - Thông qua việc sử dụng phương pháp chỉ số chọn lọc có thể có thể chọn được các cá thể vừa có sinh trưởng nhanh lại có tỷ trọng gỗ và hàm lượng xenlulose cao, qua đó có thể cải thiện sinh trưởng và chất lượng rừng trồng. TÀI LIỆU THAM KHẢO Borallho, N. M. G., Cotterill, P. P. & Kanowski, P. 1993. Breeding objectives for pulp production of Eucalyptus globulus under different industrial cost structures. Canadian Journal of Forest Research 23: 648-656. Cotterill, P. P. & Dean, G. H. 1988. Successful breeding using selection index. CSIRO publishing. Greaves, B. L., Borralho, N. M. G. & Raymond, C. A. 1997. Breeding Objective for Plantation Eucalypts Grown for Production of Kraft Pulp. Forest Science 43: 465- 472. Kube, P. D., Raymond, C. A. & Banham, P. W. 2001. Genetic parameters for diameter, basic density, cellulose content and fibre properties for Eucalyptus nitens. Forest genetics 8: 285-294. Lê Đình Khả, Hà Huy Thịnh & Nguyễn Việt Cường 2003. Improvement of Eucalypts for Reforestation in Vietnam. Pp. 71-81. In: TURNBULL, J. (ed.): Eucalypts in Asia. ACIAR Proceedings No. 111. Zhanjiang, Guangdong, China. Nguyễn Dương Tài 1994. Nghiên cứu khảo nghiệm loài và xuất xứ Bạch đàn cho vùng trung tâm miền Bắc. Luận văn tiến sĩ. Trường Đđại học Lâm nghiệp. Raymond, C. A. & Schimleck, L. R. 2002. Development of near infrared reflectance analysis calibrations for estimating genetic parameters for cellulose content in Eucalyptus globulus. Canadian Journal of Forest Research 32: 170-176. Schimleck L.R., Kube P. & Raymond C.A. 2004. Genetic improvement of kraft pulp yield in Eucalyptus nitens using cellulose content determined by near infrared spectroscopy, Canadian Journal of Forest Research 34: 2263 - 2370. Wallis, A. F. A., Wearne, R. H. & Wright, P. J. 1997. New approaches to rapid analysis
of cellulose in wood. in Proceedings of the 9th International Symposium on Wood and Pulping Chemistry, Montreal, Quebec, Canada. Wallis, A. S. A., Wearne, R. H. & Wright, P. J. 1996. Analytical characteristics of plantation eucalypt woods relating to kraft pulp yields. Appita Journal 49: 427- 432. Wei, X. & Borralho, N. M. G. 1999. Breeding objectives and selection criteria for pulp production of Eucalyptus urophylla plantations in South East China. Forest Genetics 6: 173-192. Williams, E. R. & Matheson, A. C. 1994. Experimental design and analysis for use in tree improvement. CSIRO Publishing. STUDY ON GENETIC VARIATION IN CELLULOSE CONTENT BETWEEN FAMILIES AND PROVENANCES IN E. UROPHYLLA FOR DEVELOPING BREEDING FOR KRAFT PULP YIELD Nguyen Duc Kien, Ha Huy Thinh, La Anh Duong, Do Huu Son, Le Anh Tuan Forest Tree Improvement Research Centre Forest Science Institute of Vietnam SUMMARY Pulp yield is one of the most important characteristics influencing the effectiveness of pulp production. Determination of pulp yield is time consuming, expensive and requires specialized equipment and large quantities of wood chips to be cooked. The aim of this study was to investigate genetic variation in cellulose content between provenances and families in E. urophylla for developing breeding programs fo r kraft pulp yield in plantations of this species. The diglyme-HCl method was used to evaluate cellulose content in a sample of 275 trees from 62 families in a 10-year-old progeny test of E. urophylla at Ba Vi. Cellulose content displayed non-significant differences between provenances, but significant differences between families within provenance. The phenotypic correlations between cellulose content and growth or wood density were weak to moderate. A selection index for pulp production helped select individuals having good growth, desired wood density and cellulose content. Keywords: E. urophylla, Cellulose content, Pulp yield, Selection index