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 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 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 tiêu sinh trưởng và tỷ 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 giống cho loài cây này đã được tiến hành và bước đầu đã đạt được những kết

quả rất triển vọng, như đã chọn lọc 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 tỷ 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
khối, 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 môi trường kiềm ở nhiệt
độ và áp suất cao để hòa tan lignin và giải phóng xenlulose. Phương pháp này đòi hỏi
thiết bị chuyên dụng, tốn nhiều thời gian, giá thành cao, đòi hỏi 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 khối 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 lõi 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 lõi khoan ở độ
cao 1,3m có thể sử dụng như một chỉ tiêu 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 mỗi cây lấy 3 lõi khoan từ vỏ vào
tâm gỗ ở độ cao 1,3m sử dụng khoan tăng trưởng đường kính 6mm, trong đó 1 lõi khoan
được sử dụng để xác định tỷ trọng gỗ theo phương pháp nước chiếm chỗ của Olesen
(1971); 2 lõi khoan được phơi khô trong không khí và nghiền đến kích thước nhỏ hơn
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 giống 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
Bậc tự
Tổng biến
Trung bình
động
do
động
biến động
F
Fpr
Lặp
7
263,154
37,593
9,45 <0,0001
Xuất xứ
8
9,230
1,846
0,46
0,8029
Gia đình
61
473,725
7,766

1,95
<0,001
Sai số
199
791,961
3,980
Kết quả phân tích phương sai ở bảng 1 cho thấy ở Bạch đàn urô không có sự sai khác rõ
rệt giữa các xuất xứ nhưng có sự sai khác rất rõ rệt giữa các gia đình trong xuất xứ về
hàm lượng xenlulose. Điều này cho thấy việc chọn lọc xuất xứ theo hàm lượng xenlulose
sẽ không đem lại hiệu quả, việc chọn lọc tiến hành ở mức độ gia đình cây trội và cá thể
có thể sẽ đưa lại hiệu quả cao cho cải thiện giống.
Biểu đồ 1 biểu hiện phân bố số lượng gia đình theo hàm lượng xenlulose trong vườn
giống Bạch đàn urô ở Ba Vì. Hàm lượng xenlulose trung bình trong vườn giống là
38,1%, hàm lượng xenlulose trung bình của các gia đình dao động từ 35,1% đến 41,2%.
Trong số 62 gia đình có 4 gia đình có hàm lượng xenlulose là 41%, vượt 7,6% so với
trung bình quần thể. Kết quả phân tích hệ số biến động trong quần thể cho thấy hàm
lượng xenlulose và tỷ trọng gỗ có hệ số biến động về kiểu hình từ 6,2% đến 8,4%, thấp
hơn nhiều so với các chỉ tiêu sinh trưởng đường kính và chiều cao (từ 18,4% đến 21%).
25

Sè gia ®×nh

20
15
10
5
0
36

37

38

39

40

41

Hµm l­îng xenlulose (%)

Biểu đồ 1. Phân bố số gia đình theo hàm lượng xenlulose trong vườn giống
Bạch đàn urô
Tương quan kiểu hình các tính trạng


Bảng 2. Tương quan kiểu hình giữa các tính trạng ở Bạch đàn urô

Tính trạng
Xenlulose
Tỷ trọng gỗ
Đường kính

Tỷ trọng gỗ

Đường
kính

Chiều cao

-0,23

0,49

0,50

-0,24

-0,26
0,94

Kết quả ở bảng 2 cho thấy hàm lượng xenlulose có tương quan yếu với tỷ trọng gỗ, và có
tương quan trung bình với các chỉ tiêu sinh trưởng. Tỷ trọng gỗ có tương quan yếu với
các chỉ tiêu 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 mối
quan hệ độc lập giữa các tính trạng này và cải thiện giống theo các chỉ tiêu sinh trưởng
hoặc hàm lượng xenlulose đều không ảnh hưởng đáng kể đến tỷ trọng gỗ. Mối tương
quan từ trung bình đến yếu giữa các tính trạng hàm lượng xenlulose, tỷ 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 tính trạng (Cotterill & Dean 1988). Phương pháp chọn
lọc theo chỉ số đã được ứng dụng thành công trong nhiều chương trình cải thiện giống 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 tính trạng quan trọng như sinh trưởng, hiệu suất bột giấy và tỷ 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 tiêu 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 tỷ 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
Chọn lọc theo tỷ trọng gỗ
Chọn lọc theo hàm lượng xenlulose
Chọn lọc theo chỉ số

16,6
8,9
11,5
14,3

3,8
8,5
2,0
6,5

2,8
1,2
5,5
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 tiến hành chọn lọc các gia đình cây trội và cá thể có hàm
lượng xenlulose cho nghiên cứu cải thiện giống, 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 tỷ trọng gỗ. Điều này cho thấy có thể chọn lọc các tính 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:
465472.
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: 427432.
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 for 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