Nghiên cứu tăng trưởng các loài cây cóc đỏ (Lumnitzera Littorea (Jack) Voigt) với các chế độ muối khác nhau ở giai đoạn vườn ươm

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM TP. HCM KHOA SINH HOÏC    BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG NG HIEÂN CÖÙU TAÊNG TRÖÔÛNG CUÛA LOAØI CAÂY COÙC ÑOÛ (LUMN ITZERA LITTOR EA (JACK) VOIGT) VÔÙI CAÙC CH EÁ ÑOÄ MUOÁI KHAÙC NHAU ÔÛ GIAI ÑOAÏN VÖÔ ØN ÖÔM MAÕ SOÁ: CS.2006.19.08 CHUÛ NHIEÄM: QUAÙCH VAÊN TOAØN EM TP. HOÀ CHÍ MINH, 04/2008 CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG BÀI Car.: Nhóm sắc tố vàng đến tím đỏ (carotenoit) Chl.: Diệp lục tố (Chlorophyl) CNM: Cây ngập mặn DDDD: Dung dịch dinh dưỡng ĐMNB: Độ mặn nước biển NBNT: Nước biển nhân tạo RNM: Rừng ngập mặn TB: Trung bình TN: Thí nghiệm MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Rừng ngập mặn (mangrove) là một hệ sinh thái chuyển tiếp giữa môi trường biển và đất liền, đặc trưng ở vùng cửa sông ven biển nhiệt đới và cận nhiệt đới, đã được nhiều nhà khoa học đặc biệt chú ý nghiên cứu. Rừng ngập mặn (RNM) nằm ở vị trí tiếp giáp với biển, ở các vùng cửa sông nên có ý nghĩa rất lớn trong việc bảo vệ và phát triển đất bồi tụ, hạn chế xói lở bờ, làm giảm tốc độ gió, sóng và dòng triều vùng có đê biển và trong cửa sông, tạo điều kiện để cố định bãi lầy, mở rộng diện tích cho sản xuất nông nghiệp và định cư, đồng thời là nguồn cung cấp các tài nguyên quí giá như: gỗ, vỏ nhuộm, than củi, tanin, bột giấy, rượu, cánh kiến đỏ, nút chai,… Rừng ngập mặn còn là môi trường sống và nuôi dưỡng nhiều loài động vật có giá trị như: tôm, cá, cua, sò huyết, chim, khỉ, lợn rừng, nai, sóc,… Các giá trị khác của rừng ngập mặn là có vai trò đóng góp trong việc bảo vệ môi trường, điều hoà khí hậu. Ngày nay, với sự phát triển của ngành du lịch sinh thái thì rừng ngập mặn được xem là nơi lý tưởng thu hút khách du lịch để tham quan và học tập nghiên cứu. Rừng ngập mặn là một hệ sinh thái phong phú và đa dạng nhưng rất nhạy cảm trước các tác động của con người. Chẳng hạn như áp lực của kinh tế, sự bùng nổ dân số, cũng như việc nhận thức chưa đầy đủ về vị trí và vai trò của rừng ngập mặn nên ở nhiều nơi rừng bị phá huỷ nghiêm trọng, diện tích rừng ngập mặn ngày càng bị thu hẹp dần, nhiều nơi có nguy cơ bị huỷ diệt hoàn toàn do những hoạt động kinh tế trước mắt của con người như: phá rừng làm đầm nuôi tôm, lấy đất sản xuất nông nghiệp, làm ruộng muối, xây dựng đô thị, khu công nghiệp, bến cảng … hậu quả đó đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, điều kiện sinh thái và nguy cơ hiểm hoạ thiên tai cho các vùng ven biển là rất lớn [9]. Rừng ngập mặn Cần Giờ đã được khôi phục thông qua việc trồng rừng với loài cây chính là Đước đôi (Rhizophora apiculata). Sau khi rừng được phục hồi đã tạo điều kiện cho một số loài cây rừng ngập mặn tái sinh tự nhiên trở lại, trong đó có một số loài cây chủ yếu thuộc họ Đước như: Ceriops tagal, Bruguiera cylindrica,…; họ Mấm như Avicennia alba, Avicennia officinalis,…; đặc biệt có loài cây Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) [8]. Hệ sinh thái RNM cũng như các hệ sinh thái khác luôn luôn chịu tác động của các nhân tố sinh thái như: thuỷ triều, dòng chảy, thể nền, đặc biệt là độ mặn. Nồng độ muối trong nước và trong đất thay đổi theo mùa và có ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và phát triển của cây. Muối nói chung và muối NaCl nói riêng vừa là yếu tố điều chỉnh, vừa là yếu tố giới hạn cả trong trường hợp thiếu muối và thừa muối, trong những điều kiện xác định còn gây độc hại. Các cây ngập mặn thích nghi đặc biệt với môi trường lầy mặn, nhờ thế mà chúng sinh trưởng nhanh, năng suất cao và phân bố rộng. Việc nghiên cứu đặc điểm thích nghi, khả năng chịu mặn của cây RNM là rất cần thiết. Cóc đỏ (Lumnitzera littorea (Jack) Voigh.) là loài cây chính thức của rừng ngập mặn, có tên trong sách đỏ Việt Nam (1996). Loài này đã được tìm thấy vào năm 2005 ở Tiểu khu 7, Tiểu khu 14, huyện Cần Giờ với những cây cao 8 – 10 m, đường kính 10 – 15 cm cùng với một số cây con tái sinh trong tự nhiên. Tuy nhiên các cây con này có tốc độ tăng trưởng chậm và tỉ lệ sống rất thấp, vì thế việc gieo ươm cây Cóc đỏ trong vườn ươm và nghiên cứu các điều kiện sinh thái cần thiết cho sự sinh trưởng của cây là rất quan trọng. Để có cơ sở cho việc nghiên cứu ảnh hưởng của độ mặn đến khả năng sinh trưởng và thích nghi của cây Cóc đỏ con trong vườn ươm chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tăng trưởng của loài Cóc đỏ (Lumnitzera littorea (Jack) Voigt) với các chế độ muối khác nhau ở giai đoạn vườn ươm” nhằm tìm ra được nồng độ muối thích hợp cho việc gieo ươm cây Cóc đỏ trong vườn ươm. Từ đó có thể nâng cao hiệu quả và đẩy nhanh tiến trình khôi phục cây Cóc đỏ ở Cần Giờ trong tương lai. Mục đích nghiên cứu Xác định mối quan hệ giữa các độ mặn của nước với sự sinh trưởng của loài Cóc đỏ ở giai đoạn vườn ươm, từ đó xác định độ mặn thích hợp cho sự sinh trưởng của cây Cóc đỏ trong gieo ươm. Nhằm góp phần cung cấp dẫn liệu cho việc khôi phục và bảo tồn loài Cóc đỏ ở RNM Cần Giờ. Nội dung nghiên cứu . + Sự sinh trưởng của cây Cóc đỏ ở các độ mặn khác nhau sau 12 tháng thí nghiệm. + Đặc điểm cấu tạo giải phẫu thích nghi của cây Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) sau 1 năm tuổi thích nghi với các độ mặn thí nghiệm 0%, 25%, 50%, 75% và 100% độ mặn nước biển (ĐMNB). + Những đặc điểm thích nghi sinh thái- sinh lý của cây Cóc đỏ với các độ mặn thí nghiệm. Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là loài Cóc đỏ - Tên khoa học: Lumnitzera littorea (Jack) Voigh. - Thuộc: Chi: Lumnitzera Họ Bàng: Combretaceae Bộ Sim: Myrtales Cóc đỏ là loài cây chính thức của RNM [1]. 1.1.1. Đặc điểm Cây gỗ, cao 10 – 20 m, đường kính 40 – 50 cm, vỏ màu nâu thẫm, có vết nứt, mặt trong vỏ màu nâu đỏ, phần giác màu vàng, lõi màu nâu thẫm, cành nhánh hình khúc khuỷu, vuông, khi non màu đỏ nhạt, có nhiều mắt do những vết sẹo của lá rụng để lại. Lá mọc cách, tập trung ở đầu cành; phiến lá hình trứng ngược, mặt trên lá bóng, dài 2 – 8 cm, rộng 1 – 2,5 cm, đỉnh tròn có khía tai bèo, gốc hình nêm, ít gân, cuống dài 0,5 – 1 cm, lá tích nhiều muối. Rễ thường không lộ trên mặt đất nhưng trong môi trường ẩm ướt thì xuất hiện những rễ đầu gối nhô trên mặt đất . Cụm hoa hình chùm ở đầu cành, dài 1,5 – 3 cm. Hoa có cuống ngắn, đài 1,5 – 2 mm. Đài hình ống tạo thành đĩa chứa mật. Tràng 5 thuỳ, hình bầu dục thuôn, dài 5 – 6 mm, đứng, màu đỏ, rụng. 1 cặp bao hoa dạng vảy đính vào ống đài. Nhị 5 – 10, dài gấp đôi cánh hoa Nam, nhụy hơi nhô ra khi hoa nở, vòi nhụy và đài bền. Bầu 1ô, 5 lá noãn hợp, noãn nhỏ 3 – 5, đính noãn treo. Hoa thụ phấn nhờ chim đặc biệt là chim hút mật và những loài ăn mật. Ong mật và ong vò vẽ cũng tham gia vào sự thụ phấn của hoa Hình 1.1: Cây Cóc đỏ ở Tiểu khu 7, RNM Cần Giờ Quả hạch, 1 hạt, hình trứng dài 3 – 4 cm, với nhiều sợi cương mô của vỏ quả nằm rải rác, vỏ quả trong cứng. Quả non màu nâu đỏ, quả chín rụng, mùa ra hoa: tháng 6 – 8, mùa quả chín: tháng 8 – 10 [12][22][26]. 1.1.2. Sinh thái Cây mọc ở RNM cửa sông, ven biển nơi chỉ ngập triều cao hoặc ít ngập nước mặn, đất sét hơi chặt, thường mọc lẫn các loài giá (Excoecaria agallocha), dà (Ceriops spp.) có khi mọc thành quần xã ưu thế (Trung bộ hoặc Nam bộ) hoặc gần như thuần loại với mật độ dày [Hoàng và csự, 2005]. 1.1.3. Phân bố Loài Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) là loài cây ngập mặn không có hiện tượng thai sinh phân bố ở Châu Á và Châu Úc thuộc vùng nhiệt đới. Loài này phân bố từ bờ biển phía đông Châu Phi đến phía nam Châu Á, Châu Úc, cụ thể là: Việt Nam, Trung Quốc, Xrilanca, Mianma, Thái Lan, Malaixia, Singapo, Indonesia, Phillippin, Niu Ghine, Fiji… Vì những tác động của yếu tố tự nhiên và con người mà các quần thể của loài này đã bị thay đổi, bị chia cắt và hủy diệt ngày càng cao. Ở Trung Quốc, loài Lumnitzera littorea là một loài đang bị đe dọa, và chúng đã được trồng lại với một vùng nhỏ ở đảo Hainan [40]. Ở Việt Nam Lumnitzera littorea là loài có tên trong sách đỏ với cấp báo động V. Hiện nay, Cóc đỏ chính thức được phát hiện ở Cần Giờ- TP.HCM, Phú Quốc, Rạch giá- Kiên Giang, Côn Đảo nhưng số lượng không nhiều. Hình 1. 2: Hoa và quả cóc đỏ 1.1.4. Giá trị Hoa đỏ, đẹp có tiềm năng trong nghệ thuật, trang trí. Gỗ tốt, có thể nằm trong bùn và nước ngập mặn lâu năm mà không bị mục nên được sử dụng làm cột, cừ hay dân địa phương dùng làm công cụ lao động như cán cuốc v.v… Ngoài ra nếu đem vào hầm than sẽ cho nhiệt cao và chứa ít NaCl hơn than đước cũng như cóc trắng nên không làm hư máy móc. Trong chiến tranh thế giới thứ 2, than của nó được sử dụng để chạy máy tàu và xe ở Hậu Giang thay cho xăng và rượu. Chiết xuất từ lá dùng để chữa nấm vòm họng ở trẻ con. Lá còn được sử dụng như một phương thuốc để chữa bệnh tiêu chảy ở xứ nóng, bệnh viêm ruột, loét miệng [12] [26] 1.2. Những nghiên cứu về đặc điểm thích nghi hình thái giải phẫu, sinh lý và sinh trưởng của cây ngập mặn với các độ mặn khác nhau của môi trường Với giá trị to lớn về nhiều mặt như kinh tế, môi trường và xã hội, RNM đã thu hút sự quan tâm bảo vệ và nghiên cứu của nhiều nhà khoa học. Từ thập niên 1960 đến nay có những nghiên cứu về RNM được tiến hành ở những khía cạnh khác nhau như sự đa dạng về loài, về phân bố, cấu tạo giải phẫu, giá trị sử dụng của các loài sinh vật RNM, sự sinh trưởng của các quần thể thực vật, năng suất, sinh khối….trong đó khả năng chịu mặn của các loài cây ngập mặn là nội dung được các nhà khoa học chú ý. 1.2.1. Nghiên cứu trên thế giới Độ mặn là nhân tố sinh thái quan trọng, nó ảnh hưởng đến sự phân bố và đặc điểm sinh lý, sinh thái của CNM. - Nghiên cứu về hình thái giải phẫu thích nghi trên một số loài CNM có D. Areschoug (1902), C. Mull (1931), H. Walter (1936), D. Metcalfe và H. Chalk (1950),… các tác giả cho thấy, trong cấu trúc giải phẫu lá của chúng hình thành tổ chức chứa nước và ngăn cản sự thoát hơi nước như có lớp hạ bì, tầng cuticun dày. - 1984, C. Field; B. Hinwood và I. Stevenson khi nghiên cứu cấu trúc tuyến tiết muối ở các loài trong chi Sú (Aegiceras) cho thấy: dung dịch muối được đào thải qua các khoang ngoại vi của biểu bì lá. Sự hiện diện của các sợi liên bào giữa tế bào gốc của tuyến và các tế bào cận gốc mở rộng là bằng chứng cho tính liên tục giữa tế bào bài tiết và tế bào thịt lá xung quanh. - 1967, M. R. Atkinson và cs cho rằng các tuyến tiết muối của cây thuộc chi Sú (Aegiceras) đào thải chủ yếu NaCl còn các muối dinh dưỡng cần thiết cho sinh trưởng ít khi bị đào thải. Những loài CNM không có tuyến tiết muối thích ứng bằng cách pha loãng dịch tế bào, không bào có nồng độ NaCl cao; có mô nước và hạ bì rất phát triển. Sự mọng nước của lá CNM là một đặc điểm thích ứng chứng tỏ không thể loại muối bằng rễ mà muối vẫn đựơc tích lũy trong những mô ở lá. - 1982, P. Saenger nghiên cứu sinh trưởng của chi Đước (Rhizophora) và chi Bần (Sonneratia) ở môi trường có độ mặn cao cho thấy: lớp biểu bì dày, tầng cuticun dày ở mặt trên của lá có tác dụng làm giảm sự mất nước cho cây và lá mọng nước là phản ứng thích nghi của cây với NaCl. Mọng nước là đặc điểm của lá CNM và nó cũng là đặc tính của cây chịu hạn. [Trích dẫn từ Trần Thị Phương, 2002] [19] - 2006, Schmitz, Nele; và cộng sự, nghiên cứu ảnh hưởng của độ mặn lên đặc điểm thành mạch của loài cây ngập mặn Rhizophora mucronata, kết quả cho thấy độ mặncàng cao thì thành mạch càng dày, kích thước mạch càng nhỏ nhưng số lượng mạch nhiều hơn so với độ mặn thấp hơn [ 42]. - 1959, V.L. Steru và cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của độ mặn môi trường tới sự sinh trưởng của cây Đước đỏ (Rhizophora mangle) và cho nhận xét cây sinh trưởng tốt ở độ mặn tương đương với độ mặn nước biển. - Từ 1962 đến 1966 P.F. Scholander và cộng sự, nghiên cứu sự sinh trưởng của cây Đước đỏ (Rhizophora mangle) ở các độ mặn khác nhau. Tác giả đưa ra kết luận: Đước đỏ có khả năng điều chỉnh muối tốt nhất ở độ mặn thấp, 1/2 độ mặn nước biển (ĐMNB) và ở độ mặn đó cây sinh trưởng tốt nhất. - 1969, W.I. Conner nghiên cứu sự sinh trưởng của cây Mắm biển (Avicennia marina) trồng trong dung dịch dinh dưỡng có độ mặn khác nhau và nhận xét cây Mắm có khả năng sống ở độ mặn cao nhưng sinh trưởng tốt nhất ở độ mặn bằng 1/2 ĐMNB. - 1979, Snedaker nghiên cứu ảnh hưởng của nước ngọt đến sự sinh trưởng của CNM. Kết quả cho thấy, nước ngọt là yêu cầu sinh lý, nước mặn là yêu cầu sinh thái cho CNM. - 1983, Drew; 1988, Buwalda và cộng sự ghi nhận tác động gây rối loạn tính chọn lọc ion của màng tế bào trong điều kiện ngập mặn. - 1984, Clough nghiên cứu về ảnh hưởng của độ mặn lên sự sinh trưởng của Đước đỏ (Rhizophora mangle), Mắm biển (Avicennia marina), Đâng (Rhizophora stylosa), kết quả cho thấy mức độ tối thích cho sự sinh trưởng của các loài này là ở độ mặn vừa phải (từ 25%- 50% ĐMNB). - 1985, Bukurai và Kuraishi, nghiên cứu ảnh hưởng của độ mặn đến sự sinh trưởng của cây Trang (Kandelia candel), kết quả là sự sinh trưởng của cây trang bị ức chế ở độ mặn 17 ‰ [19]. - 1986 M. Kogo thí nghiệm trồng Đâng ở Ả rập Saudi cho thấy: Đâng nẩy mầm tốt ở độ mặn theo thứ tự 20‰ > 0‰ > 40‰ > 60‰ và tốc độ sinh trưởng tốt hơn theo thứ tự 20‰ > 40‰ > 60‰. Nghiên cứu về loài R. stylosa của tác giả cho kết luận: Ở 20% độ mặn nước biển là tốt nhất cho sự nẩy mầm và sinh trưởng, xấu nhất là 60% độ mặn nước biển, lúc đó rễ không xuất hiện. - 1931, J. H. De Hann; 1963, W. Macnae và M. Kalk; 1970, L. D. Clark và N. J. Hannon, loài Đưng (Rhizophora mucronata Lamk) và Cóc trắng (Lumnitzera racemosa Willd.) chịu được độ mặn của đất có thể đến 50‰. Trong điều kiện thí nghiệm, Đưng tăng trưởng tốt nhất ở độ mặn của nước 12‰ và Vẹt đen (Bruguiera sexangula (Lour.) Poir.) dưới 10‰ (De Hann, 1931); W. Macnae và M. Kalk (1963) quan sát thưc địa thấy Có trắng có thể sống ở đất có độ mặn 90‰ (Theo Kogo và cộng sự, 1996; Trích dẫn từ P. V. Ngọt, 2002) [16 ] - 1992, Jintana và cộng sự, nghiên cứu ở loài Đước đôi (Rhizophora apiculata ) cho thấy cây sinh trưởng tốt nhất trong môi trường có độ mặn thấp hơn độ mặn nước biển (Trích dẫn từ Phạm Văn ngọt, 2002) [6]. - 1999 N. Bamraongrugsa, nghiên cứu tỷ lệ sống và tăng trưởng của 3 loài CNM (Rhizophora apiculata, B. cylindrica, Ceriops. tagal) mọc từ trụ mầm được trồng trong túi bầu được tưới với các chế độ muối khác nhau. Sau 3 tháng tưới nước liên tục kết quả cây con được tưới nước ngọt có chiều cao lớn hơn cây tuới nước lợ và mặn [39] - 2000, Taro Takemura và cộng sự, nghiên cứu phản ứng sinh lý và sinh hóa đối với stress muối của loài cây ngập mặn Bruguiera gumnorrhiza, kết quả: tốc độ sinh trưởng và diện tích lá đạt giá trị cao nhất trong môi trường có nồng độ 125 mM NaCl. Ở độ mặn cao (250- 500 mM NaCl) thì có sự gia tăng nhanh của quá trình hô hấp, cả trạng thái cân bằng của hô hấp và ánh sáng bão hòa của quang hợp đều giảm khi có sự gia tăng độ mặn. Hoạt động của các enzim chống oxi hóa như SOD (superoxide dismutase) và catalaza đều tăng nhanh chóng sau khi độ mặn môi trường tăng cao. Hoạt động của 2 loại enzime này không bị ảnh hưởng khi nồng độ muối cao đến 1000 mM NaCl (gấp 2 lần so với nước biển). [42] - 2002 Sheu, Bor-Hung; Chang, Chun-Te, nghiên cứu ảnh hưởng của độ mặn đất lên quang hợp và hô hấp của cây Cóc trắng (Lumnitzera race) con . Các tác giả nhận xét các hoạt động sinh lý của cây con thích hợp trong điều kiện mặn vừa và kết quả là ở độ mặn đó cây con sinh trưởng tốt nhất [44] - 2006, López-Hoffman, Laura và cộng sự, nghiên cứu tác động qua lại giữa tổng hợp sơ cấp, tăng trưởng của cây con rừng ngập mặn bởi độ mặn và ánh sáng [45] - 2007, Nandy Datta, Paramita; Das, Sauren và cộng sự, nghiên cứu ảnh hưởng của độ mặn lên quá trình quang hợp, cấu tạo giải phẫu lá, sự tích lũy ion và việc sử dụng nitơ tổng hợp có ảnh hưởng đến 5 loài cây ngập mặn ở Ấn Độ. [43] 1.2.2. Nghiên cứu ở Việt Nam Ở Việt Nam việc nghiên cứu về RNM cũng bắt đầu từ rất sớm và đạt được những thành tựu đáng kể với sự đóng góp của nhiều nhà nghiên cứu trong những nổ lực để góp phần bảo vệ và khôi phục hệ sinh thái RNM. - Ở Việt Nam có một số công trình nghiên cứu những đặc điểm giải phẫu thích nghi của rễ, thân, lá, trụ mầm một số loài cây sống trong môi trường lầy mặn của một số tác giả như N. T. Chỉnh, 1981; T. V. Ba, 1984; V. T. X. Dung, 1984; N. T. B. Khanh, 1984; Chu Thị Thìn, 1984; N. K. Lân, 1996, 1997; N. T. H. liên, 1998; Trần Thị Phương, 2002,… Các nghiên cứu cho nhận xét: lá các cây sống trong môi trường ngập mặn có một số đặc điểm cấu trúc tương tự nhau như: lá có tầng hạ bì, gân lá phát triển mạnh, các mạch của gân bé, thành dày, số lượng nhiều, các tế bào thịt lá có kích thước bé (trừ tế bào mô nước), biểu bì có vách thẳng có nhiều lỗ khí. Cấu trúc thân, rễ có các khoảng gian bào chứa khí và có các tổ chức cơ học có tác dụng nâng đở cho cây. [19] - 1992, Mai Sỹ Tuấn nghiên cứu về phản ứng sinh lí, sinh thái của cây Mắm con (Avicennia marina) lấy giống từ Hà Tĩnh trồng trong các độ mặn khác nhau. Qua thời gian nghiên cứu thì cây con đều có khả năng sinh trưởng ở các độ mặn khác nhau kể cả độ mặn rất cao, 150% độ mặn nước biển (ĐMNB). Tăng trưởng chiều cao, đường kính thân cây giảm dần khi ĐMNB tăng lên [25] - 1995, Lê Xuân Tuấn, nghiên cứu ảnh hưởng của độ mặn khác nhau đến sự nẩy mầm, sinh trưởng của cây Bần chua (Sonneratia caseolaris) trong điều kiện thí nghiệm. Kết quả nghiên cứu cho thấy, cây sinh trưởng tốt ở độ mặn 5 – 10‰ [26] - 1999, Trần Thị Phương nghiên cứu khả năng hấp thụ và trao đổi muối ở cây Đước vòi (Rhizophora stylosa) trồng ở các độ mặn khác nhau, kết qủa cho thấy chúng thích nghi với môi trường có độ mặn vừa. [18] - 1999, Hoàng Công Đãng nghiên cứu một số nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và sinh khối của loài Bần chua (Sonneratia caseolaris) ở giai đoạn vườn ươm. Tác giả kết luận: cây Bần chua sinh trưởng thuận lợi trong môi trường có nồng độ muối thích hợp từ 5 – 10‰. Độ mặn môi trường cao (20‰ trở lên) đẩy nhanh quá trình rụng lá, làm giảm khả năng quang hợp, hạn chế sinh trưởng và cây chết dần [7]. - Trần Thị Phương (2002) nghiên cứu đặc điểm thích nghi của loài Đước vòi (Rhizophora stylosa Griff.) và loài trang (Kandelia candel (L.) Druce) với các độ mặn khác nhau, kết quả cho thấy hai loài cây này sinh trưởng và phát triển thuận ở trong môi trường có độ mặn bằng 25% ĐMNB. Chúng không sinh trưởng tốt trong môi trường nước ngọt (0% ĐMNB) hoặc ở độ mặn cao (75%- 100% ĐMNB) [19]. Như vậy, qua các công trình nghiên cứu trên, chúng tôi nhận thấy các tác giả đã nghiên cứu hoặc đề cập đến giải phẫu thích nghi, sinh lý và sinh trưởng của một số loài CNM dưới ảnh hưởng của độ mặn nhưng chưa có bất kỳ công trình nghiên cứu nào về ảnh hưởng của độ mặn lên sự sinh trưởng, sinh lý của cây Cóc đỏ (Lumnitzera littorea). Chương 2. ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu, bố trí thí nghiệm 2.1.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu Thí nghiệm được tiến hành tại ấp Long Thạnh, xã Long Hoà, huyện Cần Giờ TPHCM. Các thí nghiệm được trồng trong vườn ươm có máy che với điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng tự nhiên của nơi trồng cây. Cây Cóc đỏ con có 4 lá đầu tiên được trồng trong túi bầu có kích thước 10cm x 20cm. Thời gian từ tháng 07 năm 2006 đến tháng 06 năm 2007. 2.1.2. Đặc điểm khí hậu vùng nghiên cứu Các số liệu về nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, lượng mưa, lượng bốc hơi, số giờ nắng ở nơi thí nghiệm từ tháng 07/2006 đến tháng 06/2007 được trình bày ở bảng 2.1. Bảng 2. 1: Nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, lượng mưa, lượng bốc hơi, số giờ nắng ở khu vực nghiên cứu (trạm khí tượng Vũng Tàu) Nhiệt độ (oC) Độ ẩm (%) Bốc hơi Lượng mưa Tháng TB Max Min TB Thấp nhất (mm) (mm) 07-2006 28,1 33 23,8 81 62 107 219 08-2006 27,8 33,2 24,1 81 57 112 190 09-2006 28 33,3 23,9 81 58 102 169 10-2006 27,8 32,7 23,6 80 57 110 252 11-2006 28,3 33,3 23,1 76 45 119 19 12-2006 27,3 34,5 22,2 74 43 134 120 01-2007 26,4 32 19,9 73 48 157 2 02-2007 26,1 30,7 20,3 76 43 154 0 03-2007 28 32,1 25,1 76 59 166 8 04-2007 29,2 34 25,1 74 57 179 26 05-2007 28,7 34 24 81 58 100 302 06-2007 29 34,4 23,7 78 55 124 314 ( Nguồn: Trung tâm Khí Tượng Thủy Văn- Đài khí tượng Thủy Văn khu vực Nam Bộ). Nhiệt độ Nhiệt độ không khí có ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng và tái sinh của cây. Qua số liệu thu được từ trạm Khí tượng- Thuỷ văn Vũng Tàu cho thấy nhiệt độ trung bình năm của khu vực là 280C. Trong thời gian thí nghiệm cho thấy nhiệt độ trung bình nóng nhất là 29,20C (tháng 04/2007 ) và thấp nhất là 27,80C (tháng 08/2007 ). Nhiệt độ trung bình cả năm của khu vực nghiên cứu tương đối thuận lợi cho sự phát triển của cây ngập mặn, đặc biệt là sự chênh lệch về nhiêt độ và độ ẩm giữa hai mùa (mùa khô và mùa mưa) không nhiều đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự sinh trưởng của cây Cóc đỏ ở khu vực nghiên cứu. 24.5 25.0 25.5 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 28.5 29.0 29.5 VI I/0 6 V III /0 6 IX /0 6 X /0 6 XI /0 6 XI I/0 6 I/0 7 II/ 07 III /0 7 IV /0 7 V /0 7 VI /0 7 Tháng N h iệ t đ ộ ( 0 C ) Hình 2. 3 : Nhiệt độ trung bình khu vực nghiên cứu Độ ẩm không khí Khu vực này có độ ẩm không khí trung bình tương đối cao khoảng 76%, giá trị thấp nhất vào tháng 04/2007 (trung bình 74% ) và cao nhất vào tháng 08/2007 (trung bình 81% ). Nhìn chung, độ ẩm không khí dao động không nhiều do khu vực này nằm ven biển nên nhận nhiều hơi nước từ biển. Lượng mưa Lượng mưa phân bố không đều, tập trung chủ yếu trong mùa mưa. Vào các tháng 1, tháng 2, tháng 3 hầu như không mưa. Lượng mưa cao nhất trong năm vào các tháng 5-6-7 trong năm (khoảng 300 mm). 0 50 100 150 200 250 300 350 VI I/0 6 VI II/ 06 IX /0 6 X /0 6 X I/0 6 XI I/0 6 I/0 7 II/ 07 III /0 7 IV /0 7 V /0 7 V I/0 7 Tháng L ư ợ n g m ư a ( m m ) Hình 2. 4 : Lượng mưa trung bình khu vực nghiên cứu 2.1.3. Bố trí thí nghiệm Các cây con cóc đỏ (khoảng 2 tháng tuổi) có 4-6 lá lấy từ vườm ươm Ban Quản lí rừng phòng hộ Cần Giờ về bố trí thành 3 ô thí nghiệm, mỗi ô có 5 lô, mỗi lô có 20 cây. Trong thời gian thí nghiệm, các lô thí nghiệm được che mưa (che phủ khi trời mưa) và che bớt nắng (khoảng 50%). Hình 2. 5: Bố trí các lô cây con thí nghiệm tác động độ mặn khác nhau 2.2. Pha chế dung dịch dinh dưỡng Dung dịch dinh dưỡng được pha theo công thức của tác giả Kimura’B và cộng sự (1989) đưa ra sử dụng cho cây RNM (bảng 2.2). Bảng 2. 2: Công thức các muối để pha dung dịch dinh dưỡng cho CNM: STT Muoái Haøm löôïng (mg/l) 1 (NH4) 2 SO4 48,2 2 MgCl2 . 6H2O 109,27 3 KCl 13,64 4 KH2PO4 24,8 5 Ca(NO3)2 . 4H2O 86,2 6 Fe_ EDTA. 2Na 34,47 7 H3BO3 24,02 8 CuSO4 . 5H2O 0,0786 9 ZnSO4 . 7H2O 0,4398 10 MnCl2 . 4H2O 0,7204 Chúng tôi tiến hành tác động lên sự sinh trưởng của cây con ở 5 độ mặn khác nhau: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% ĐMNB (100% ĐMNB tương đương NaCl 33‰). Để pha nước biển nhân tạo cần cho thêm các muối theo hàm lượng cụ thể ở bảng sau: Bảng 2. 3: Các muối cho thêm vào DDDD để tạo NBNT STT Muoái Haøm löôïng (mg/l) 1 NaCl 26,69 2 MgSO4 . 7 H2O 3,92 3 MgCl2 . 6 H2O 8,06 4 KCl 0,52 5 Ca(NO3)2 .4 H2O 2,27 Lấy 1/4, 1/2, 3/4, 1 lượng hoá chất trong bảng 2 pha thêm vào 1 lít dung dịch dinh dưỡng sẽ thu được nước biển nhân tạo tương ứng các độ mặn 25% (NT I), 50% (NT II), 75% (NT III), 100% (NT IV). ĐMNB 0% (NN) tương ứng với dung dịch dinh dưỡng. Cây con sau khi đem về được tưới dung dịch dinh dưỡng (DDDD) 2 tuần trước khi tác động các độ mặn khác nhau lên từng lô thí nghiệm. Tiến trình tác động độ mặn lên cây thí nghiệm theo phương thức nâng dần độ mặn giúp cho cây thích ứng với điều kiện thí nghiệm mà không gây sốc muối cho cây. Tòan bộ thời gian tăng dần độ mặn từ 0% lên đến 100% ĐMNB là 5 tuần, trong đó mỗi tuần độ mặn tăng thêm 25% ĐMNB. Lưu ý khi tưới DDDD hay nước muối cho cây đều tưới ngay dưới gốc cây vào lúc 9- 10 giờ sáng. 2.3. Phương pháp nghiên cứu sự thích nghi giải phẫu, sinh lý và sinh thái 2.3.1. Cấu tạo giải phẫu Vì nghiên cứu trên một đối tượng và ở cây có các cơ quan dễ cắt bằng tay, do đó chúng tôi sử dụng phương pháp cắt bằng dao lam cầm tay. Các lát cắt được nhuộm kép với xanh metylen và đỏ carmin. (Trần Công Khánh, 1980) [13] 2.3.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu sinh lý Khi cây trồng ở các độ mặn thí nghiệm được 1 năm tuổi, chúng tôi tiến hành phân tích, đo một số chỉ tiêu sinh lý của cây. Các chỉ tiêu được tiến hành phân tích tại Phòng thí nghiệm Sinh lý thực vật, Phòng Sinh hóa- Vi sinh, Phòng Di truyền-Tiến hóa- Thực vật, trường ĐHSP TPHCM. 2.3.2.1. Phương pháp xác định áp suất thẩm thấu - Tiến hành cùng thời điểm với việc tính diện tích lá. - Cân 5g lá ở mỗi lô thí nghiệm khác nhau đem giã nhuyễn chiết lấy dịch tế bào. - Sử dụng phương pháp so sánh tỉ trọng của dịch bào với các nồng độ dung dịch saccaroz khác nhau từ 0,1 đến 1M. Tính áp suất thẩm thấu theo công thức Vanhop: Patm = R.C.T.i Trong đó, R: hằng số khí lí tưởng (0,0821) C: nồng độ dịch bào tính theo Mol T: 273 + nhiệt độ phòng thí nghiệm i : mức độ ion hoá của dung dịch, i = 1 + (n-1) : hằng số phân li của dung dịch n: số ion phân li (Với dung dịch saccaroz thì i = 1) [30] 2.3.2.2. Phương pháp xác định hàm lượng sắc tố Tiến hành cùng đợt với xác định áp suất thẩm thấu. Hàm lượng sắc tố được xác định theo phương pháp của Robbelen 1957. Các sắc tố thực vật không tan trong nước, nhưng dễ dàng tan trong một số dung môi hữu cơ (cồn, aceton), do đó dựa vào đặc tính này để triết rút chúng ra khỏi lá. Dựa vào quang phổ hấp thu cực đại của mỗi sắc tố đo trên máy quang phổ, sẽ tính được hàm lượng các sắc tố. Nghiền kỹ lá tươi với dung môi aceton 85% tạo thành hỗn hợp đồng thể. Sau đó dùng máy bơm hút chân không để triết dịch sắc tố, định lượng 15ml, rồi đem đo lấy các giá trị OD ở các bước sóng 644nm, 663nm và tính tóan nồng độ sắc tố theo công thức sau: Chl. a = 10.3x OD663 – 0.918 x OD644 (mg/l) Chl. b = 19.7 x OD644 – 3.87 x OD663 (mg/l) Car. = 6.4 x OD663– 18.8 x OD644 (mg/l) Hàm lượng diệp lục tính theo công thức sau: A = S VC X X 1000 (mg/ dm2) Trong đó: A hàm lượng sắc tố (mg/ dm2) C nồng độ sắc tố (mg/l) V thể tích dịch chiết (ml) S diện tích mẫu (dm2) [19] 2.3.2.3. Xác định cường độ quang hợp Sử dụng máy đo quang hợp Hansatech. Vị trí đo thống nhất ở cặp lá thứ 3 (đếm từ ngọn xuống). Cường độ quang hợp được xác định gián tiếp thông qua sự biến đổi điện thế của hệ thống khi có sự thay đổi nồng độ khí oxi do trong mô thực vật thực hiện quang hợp sẽ làm tăng 1 lượng oxi nhất định trong buồng khí. 2.3.3. Chỉ tiêu về sinh trưởng 2.3.3.1. Phương pháp đo chiều cao cây - Tiến hành đo mỗi tháng một lần vào một ngày cố định, lần đo đầu tiên là 1 ngày trước khi tiến hành tác động các độ mặn khác nhau. - Chiều cao cây được tính từ gốc cây đến gốc chồi ngọn. Tăng trưởng chiều cao: H H =Hn+1 - Hn Hn : chiều cao thân cây đo lần thứ n Hn+1 : chiều cao thân cây đo lần thứ n+1 2.3.3.2. Phương pháp đo đường kính thân - Đo cùng ngày với đo chiều cao cây - Dùng thước kẹp có đơn vị đo là 0,1 mm để đo. - Vị trí đo cách 2 lá đầu tiên 1,5 cm Tăng trưởng đường kính thân: D D = Dn+1 - Dn Dn : đường kính thân đo lần thứ n Dn+1 : đường kính thân đo lần thứ n+1 Hình 2. 6: Đo chiều cao của cây Cóc đỏ ở các độ mặn thí nghiệm 2.3.3.3. Xác định số lá đã sinh ra, số lá rụng, số lá có trên cây Đếm số lá có trên cây và theo dõi số lá rụng. Số lá đã sinh ra là tổng số lá rụng và số lá hiện có trên cây. 2.3.3.4. Tính diện tích lá trung bình/cây Tiến hành đo diện tích lá sau 6 tháng tác động các độ mặn khác nhau. - Chọn 9 cây có chiều cao và đường kính trung bình và đếm tất cả lá của 9 cây đó cho mỗi lô - Chọn 3 lá bánh tẻ ở mỗi cây và vẽ 27 lá lên giấy kẻ li. - Tính diện tích trung bình của 1 lá và diện tích lá trung bình / cây. Diện tích TB 1 lá = 27 (cm2) laù 27 tích dieän Toång (cm2) Diện tích lá TB/cây = Diện tích TB 1 lá X 9 caây 9 laù soá Toång (cm2) 2.3.3.5. Xác định sinh khối từng phần Ở mỗi độ mặn thí nghiệm lấy ra 5 cây khỏi túi bầu (sau 12 tháng thí nghiệm). Dùng nước cất rửa sạch muối và cát ở các cây con (theo thứ tự tránh nhầm lẩn), cắt riêng rễ, thân, lá cây để xác định trọng lượng tươi của từng bộ phận, sấy khô ở nhiệt độ 120- 1250C trong thời gian 20phút, sau đó sấy ở 750C cho đến khi trọng lượng khô không đổi (Clough, 1984) [17 ]. 2.4. Phương pháp xử lý số liệu Dùng toán thống kê để xử lí các số liệu thu được (Nguyễn Hải Tuất và Ngô Kim Khôi, 1996) [28] - Tính trị số trung bình: X = n 1   n i Xi 1 X : giá trị trung bình Xi: trị số đo đếm n: số mẫu đo đếm - Độ lệch tiêu chuẩn: phản ánh độ sai lệch hoặc độ giao động của các giá trị với giá trị trung bình. Sn = 2 1 )( 1    n i XXi n (Với n≥ 30) Hoặc Sn = 2 1 )( 1 1     n i XXi n (Với n< 30) Sn: độ lệch tiêu chuẩn Xi: trị số đo đếm X : giá trị trung bình n: số mẫu đo đếm - Ứng dụng thống kê toán học trong sinh học, sử dụng phần mềm Excel 2003 và Stagraphic Sgplus 3.0 để xử lý các số liệu thí nghiệm. Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN 3.1. Đặc điểm cấu tạo giải phẫu thích nghi của cây Cóc đỏ (Lumnitzera littorea) sau 1 năm tuổi thích nghi với các độ mặn thí nghiệm Chúng tôi tiến hành nghiên cứu giải phẫu lá, thân của cây Cóc đỏ ở các công thức thí nghiệm lần lượt là 0%, 25%, 50%, 75% và 100% ĐMNB. 3.1.1. Cấu trúc của lá Lá là cơ quan dinh dưỡng của cây, nơi chế tạo chất hữu cơ nuôi dưỡng cây và có hoạt động sinh lý trao đổi chất mạnh mẽ nhất. Do đó lá có nhiều đặc điểm thích nghi hoàn hảo với môi trường. Lá cây cóc đỏ trồng ở các độ mặn thí nghiệm đều có những đặc điểm thích nghi rất đặc trưng của thực vật ngập mặn thể hiện qua cấu tạo của các tổ chức. Giải phẫu lá Cóc đỏ gồm các lớp tế bào từ mặt trên xuống mặt dưới lá: tầng cuticul, biểu bì trên, mô giậu trên, mô nước, mô giậu dưới, biểu bì dưới (hình 4.1, hình 4.2, hình 4.3). Độ dày các lớp tế bào lá Cóc đỏ được trình bày trong bảng 4. Bảng 3.4: Độ dày các lớp tế bào (µm) lá Cóc đỏ ở các lô thí nghiệm với các ĐMNB khác nhau sau 12 tháng TN % ĐMNB Biểu bì trên Mô giậu trên Mô nước Mô giậu dưới Biểu bì dưới Tổng số Mẫu 1 20 150,5 470,5 135,5 25,3 801,8 Mẫu 2 21,1 160,._.