Khóa luận Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng thể tích và một số tính chất cơ học của gỗ Gáo vàng (Nauclea Orientalis) trồng tại xã Dào San - huyện Phong Thổ - tỉnh Lai Châu

60 trang thiennha21 19/04/2022 4720

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng thể tích và một số tính chất cơ học của gỗ Gáo vàng (Nauclea Orientalis) trồng tại xã Dào San - huyện Phong Thổ - tỉnh Lai Châu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

khoa_luan_nghien_cuu_su_bien_doi_khoi_luong_the_tich_va_mot.pdf

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng thể tích và một số tính chất cơ học của gỗ Gáo vàng (Nauclea Orientalis) trồng tại xã Dào San - huyện Phong Thổ - tỉnh Lai Châu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀO A SANG NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ GÁO VÀNG (Nauclea orientalis) TRỒNG TẠI XÃ DÀO SAN - HUYỆN PHONG THỔ - TỈNH LAI CHÂU KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Nông lâm kết hợp Khoa : Lâm nghiệp Khóa học : 2015 - 2019 Thái Nguyên - Năm 2019
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀO A SANG NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ GÁO VÀNG (Nauclea orientalis) TRỒNG TẠI XÃ DÀO SAN - HUYỆN PHONG THỔ - TỈNH LAI CHÂU KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Nông lâm kết hợp Lớp : K47 NLKH Khoa : Lâm nghiệp Khóa học : 2015 - 2019 Giảng viên hướng dẫn : TS. Dương Văn Đoàn Thái Nguyên - Năm 2019
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các công trình nghiên cứu khác. Nếu không đúng như đã nêu trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của mình. Xác nhận của GVHD Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 Tác giả TS.Dương Văn Đoàn Thào A Sang XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN Xác nhận sinh viên đã sửa theo yêu cầu của Hội đồng chấm Khóa luận tốt nghiệp!
ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Khóa luận Tốt nghiệp đại học Khoa Lâm nghiệp, lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến TS. Dương Văn Đoàn thuộc Khoa Lâm nghiệp - Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên Thầy đã tận tình giúp đỡ chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu để tôi hoàn thiện luận văn này. Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học nông lâm, Phòng Quản Lý Đào tạo, cùng các thầy, cô trong Trường đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình tôi học tập tại trường. Nhân dịp này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô Khoa Lâm Nghiệp, Trường Đại Học Nông lâm Thái Nguyên, những người đã truyền đạt kiến thức quý báu cho tôi suốt trong thời gian học tập tại Trường vừa qua. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã luôn bên tôi, động viên tôi hoàn thành khóa học và bài luận văn này. Một lần nữa, tôi xin trân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 Tác giả Thào A Sang
iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Thông tin mẫu cây 20 Bảng 4.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn 25 Bảng 4.2. Sự biến về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng. 28 Bảng 4.3. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ tâm ra vỏ, từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng 31
iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1. Quy trình xẻ mẫu thí nghiệm 20 Hình 4.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ của gỗ Gáo vàng 26 Hình 4.2. Sự biến KLTT theo hướng từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng 27 Hình 4.3. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ của gỗ Gáo vàng 29 Hình 4.4. Sự biến đổi về độ bền uốn tĩnh MOR theo hướng của gỗ Gáo vàng 30 Hình 4.5. Sự biến đổi về Mô đun đàn hồi MOE từ tâm ra vỏ của cây Gáo vàng 32 Hình 4.6. Sự biến MOE theo hướng từ gốc đến ngọn của cây Gáo vàng 33 Hình 4.7. Sự biến đổi về mối tương quan giữa KLTT và MOR theo hướng từ tâm ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng. 34 Hình 4.8. Sự biến đổi mối tương quan giữa KLTT và MOE theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn. 35
v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa MOR Độ bền uốn tĩnh MOE Mô-đun đàn hồi uốn tĩnh KLTT Khối lượng thể tích D1.3 Đường kính ở 1.3 m Hvn Chiều cao vút ngọn
vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v MỤC LỤC vi PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu đề tài 3 1.2.1. Mục tiêu tổng quát 3 1.2.2. Mục tiêu cụ thể 3 1.3. Ý nghĩa của việc nghiên cứu 3 1.3.1. Ý nghĩa học tập 3 1.3.2. Ý nghĩa khoa học 4 1.3.3. Ý nghĩa thực tiễn 4 PHẦN 2: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5 2.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu 5 2.1.1. Khối lượng thể tích 5 2.1.1.1. Khái niệm 5 2.1.1.2. Phương pháp đo khối lượng thể tích 5 2.1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới khối lượng thể tích 6 2.1.2. Tính chất cơ học của gỗ 7 2.1.2.1. Sức chịu uốn tĩnh 8 2.1.2.2. Sức chịu uốn va đập 9 2.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 9 2.2.1. Trên Thế giới 9
vii 2.2.2. Ở Việt Nam 12 2.3. Một số thông tin về cây Gáo Vàng 17 2.3.1. Đặc điểm hình thái 17 2.3.2. Đặc điểm sinh thái 17 2.3.3. Giá trị kinh tế 18 PHẦN 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 3.1. Đối tượng, phạm vi và địa điểm thời gian nghiên cứu 19 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu 19 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu 19 3.1.3. Địa điểm, thời gian nghiên cứu 19 3.2. Nội dung nghiên cứu 19 3.3. Phương pháp nghiên cứu 19 3.3.1. Phương pháp thu thập mẫu và xử lý mẫu 19 3.3.2. Phương pháp thí nghiệm 21 3.3.2.1. Dụng cụ thí nghiệm 21 3.3.2.2. Phương pháp đo khối lượng thể tích (theo TCVN 8048-2: 2009) 21 3.3.2.3. Phương pháp xác định độ bền uốn tĩnh (theo TCVN 8048-3: 2009) 22 3.3.2.4. Phương pháp xác định Modun đàn hồi uốn tĩnh (Theo TCVN 8048 - 4: 2009) 23 3.3.2.5. Phương pháp xác định độ ẩm mẫu gỗ (theo TCVN 8048-1: 2009) 23 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 25 4.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn 25 4.1.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ 25 4.1.2. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ gốc đến ngọn 27 4.2. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn 28 4.2.1. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ 28
viii 4.2.2. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ gốc đến ngọn 30 4.3. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn 31 4.3.1. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ tâm ra vỏ 31 4.3.2. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng 32 4.4.1. Mối tương quan giữa KLTT và MOR 34 4.4.2. Mối tương quan giữa KLTT và MOE 35 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36 5.1. Kết luận 36 5.2. Kiến nghị 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 PHỤC LỤC
1 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Tài nguyên rừng ở nước ta hiện nay đã suy giảm rất đáng kể với nhiều nguyên nhân xảy ra nhiều số vụ cháy do con người gây ra như đất nương làm rẫy. Mặt khác nạn khai thác gỗ quá mức một cách trầm trọng làm cho nhiều loài cây gỗ quý hiếm, cây bản địa, có giá trị cao về kinh tế bị đe dọa nghiêm trọng làm mật độ che phủ giảm xuống, công cuộc đổi mới đất nước cần nhu cầu nguyên liệu gỗ ngày càng gia tăng không ngừng để xuất khẩu ra nước ngoài vì vậy cần có những dự án trồng rừng thuần loài cây bản địa cần có những nghiên cứu về đất đai, chọn giống cây phương thức trồng, bảo vệ, cách chăm sóc nuôi dưỡng và khai thác một cách hợp lý và khoa học nhưng cần phải có tính thực tế thiết thực để có thể thu hút được người dân tham gia. Gáo vàng (Nauclea orientalis) thuộc họ cà phê (Rubiaceae), Gỗ thuộc nhóm VII theo phân loại nhóm gỗ rừng Việt Nam. Là loài cây gỗ thường xanh hoặc nửa rụng lá, thân cao tới 35 mét, đường kính ngang ngực tới trên 100cm, thân tròn, thẳng đứng. Phân bổ tự nhiên ở vùng 21o30 tới 22o30 vĩ bắc, 99 - 108 kinh đông. Là loài cây hàng đầu về kích thước, có sự phát triển nhanh ở các vùng mực nước mưa cao và có thể phát tán mạnh. Lá cây và vỏ cây được sử dụng trong y học và cũng có thể được sử dụng như cỏ khô cho gia súc. Hoa và quả của cây đều có thể ăn được và có thể chế biến ra thuốc nhuộm màu vàng từ rễ và vỏ cây. Tốc độ phát triển nhanh của cây Gáo vàng rất thích hợp cho việc tái tạo rừng ở các lưu vực sông, các vùng đất bị xói mòn, vùng đất trọc và dùng cho việc chắn gió trong những hệ thống nông lâm kết hợp. Chúng cũng rất tiện lợi cho việc dùng cây trồng để tạo bóng râm và cho hoa đẹp. Gáo vàng có thân thẳng đứng, gỗ vàng nhạt kết cấu đều, sợi gỗ thô và dài, không có mùi vị dị biệt, gỗ khô nhanh, không dễ nứt nên chế biến rất dễ, tính năng bám sơn tốt. Tính năng lực học của gỗ gáo thuộc loại trung bình,
2 các tiêu chí chất lượng của gỗ gáo tương đương với gỗ sa mộc. Tuy có nhược điểm là tính chịu lực hơi kém, ngâm nước dễ đổi màu, ở vùng nhiệt đới dễ bị mối mọt (có thể dùng thuốc để xử lý), gỗ gáo vẫn được dùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ thủ công mỹ nghệ, thùng xe, trang trí kiến trúc, là nguyên liệu rất tốt để làm ván sợi nhân tạo, ván MDF, bột giấy Vỏ gáo, rễ gáo có thể làm thuốc, lá gáo có thể dùng làm thức ăn chăn nuôi. Với đặc tính thân cao, lá to, tán đứng cao vút, bề thế, gáo còn là một loại cây quý trong công viên, lâm viên, Ven đường, góc vườn, ngõ, ven ao hồ, ven sông ven suối, cạnh đình chùa, đồ [22], [23]. Qua tìm hiểu các tài liệu nghiên cứu về gỗ rừng trồng một số loài cây lâm nghiệp khác ở trong nước tôi nhận thấy rằng các tài liệu đó đã nghiên cứu về tình hình sinh trưởng, chọn giống và kỹ thuật gây trồng, đặc điểm sinh thái, đặc điểm hình thái, cấu tạo và các tính chất cơ vật lý của gỗ rừng trồng ở trong nước. Còn về cây Gáo vàng nghiên cứu về sự biến đổi các tính chất vật lý, cơ học và thành phần hóa học trong thân gỗ Gáo vàng được trồng ở Việt Nam có rất ít tài liệu nghiên cứu báo cáo nào tại Việt Nam. Vì vậy việc nghiên cứu sự biến đổi tính chất vật lý, cơ học trong thân gỗ là một nhiệm vụ quan trọng trong khoa học gỗ nói riêng và trong nghiên cứu đánh giá giá trị tài nguyên cây gỗ nói chung. Xác định lựa chọn chế độ gia công, chế biến và sử dụng gỗ hợp lý và là cơ sở cho việc định phẩm chất lượng, giá trị của gỗ. Khi xác định các thông số công nghệ của quá trình gia công cơ học hoặc xử lý thủy nhiệt, tính toán kết cấu gỗ và các trường hợp khác cần thiết phải xác định khả năng chịu lực và biến dạng của gỗ. Mỗi loại gỗ có những đặc điểm cấu tạo về tính chất vật lý, cơ học khác nhau, do đó khi hiểu rõ các tính chất có thể tùy theo yêu cầu cụ thể mà có những biện pháp xử lý thích hợp giúp cho việc sử dụng gỗ hiệu quả, lâu bền. chính vì lý do nêu trên tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng thể tích và một số tính chất cơ học của gỗ Gáo vàng (Nauclea Orientalis) trồng tại xã Dào
3 San - huyện Phong Thổ - tỉnh Lai Châu” nghiên cứu này nhằm xác định chỉ rõ sự biến đổi khối lượng thể tích và một số tính chất cơ học trong thân gỗ Gáo vàng làm cơ sở cho chế biến, bảo quản và sử dụng gỗ hiệu quả, lâu bền. 1.2. Mục tiêu đề tài 1.2.1. Mục tiêu tổng quát - Nghiên cứu được sự biến đổi các tính chất vật lý và cơ học theo hướng từ tâm ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn trong thân cây Gáo vàng. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu được sự biến đổi về khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn trong thân cây. - Nghiên cứu được sự biến đổi về Mô đun đàn hồi uốn tĩnh và Độ bền uốn tĩnh theo hướng từ tâm ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn trong thân cây. - Nghiên cứu được mối tương quan giữa khối lượng thể tích và các tính chất cơ học gỗ. 1.3. Ý nghĩa của việc nghiên cứu 1.3.1. Ý nghĩa học tập - Áp dụng được lý thuyết đã học vào thực tiễn và học hỏi thêm được những kiến thức bổ ích từ bên ngoài trường. - Là tài liệu trong học tập, cho những nghiên cứu tiếp theo và là cơ sở trong những đề tài nghiên cứu trong các lĩnh vực có liên quan. - Giúp cho sinh viên kiểm chứng lại những kiến thức lý thuyết đã học biết vận dụng kiến thức đã học vào thực tế, và có thể tích lũy được những kiến thức thực tiễn quý giá phục vụ cho quá trình công tác trong tương lai. - Rèn luyện về kỹ năng tổng hợp và phân tích số liệu, tiếp thu và học hỏi những kinh nghiệm từ thực tế. - Trong quá trình nghiên cứu còn được bổ sung thêm kiến thức qua một số tài liệu, sách báo thông tin trên mạng. Từ đó áp dụng khoa học kỹ thuật
4 vào thực tế sản xuất và tạo điều kiện cho sinh viên tác phong làm việc sau khi ra trường. 1.3.2. Ý nghĩa khoa học - Tạo điều kiện cho sinh viên tiếp xúc, làm quen với thực tế công tác nghiên cứu khoa học. - Góp phần hoàn chỉnh dữ liệu khoa học cho nghiên cứu chuyên sâu về loài cây Gáo vàng. - Là cơ sở khoa học để lựa chọn các giải pháp khai thác, chế biến và bảo quản gỗ Gáo vàng. 1.3.3. Ý nghĩa thực tiễn - Số liệu thu thập phải khách quan, trung thực và chính xác. - Trên cơ sở nghiên cứu sự biến đổi một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Gáo vàng đề xuất một số giải pháp kiến nghị về phương pháp, cách thức chế biến và bảo quản gỗ Gáo vàng. - Nâng cao kiến thức thực tế của bản thân phục vụ cho công tác sau khi ra trường. - Sự thành công của đề tài này có ý nghĩa rất lớn trong việc nghiên cứu tính chất vật lý và cơ học gỗ Gáo vàng. Từ đó có thể phổ biến kỹ thuật nhân giống áp dụng tạo ra số lượng lớn cây con với chất lượng tốt nhất.
5 PHẦN 2: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu 2.1.1. Khối lượng thể tích 2.1.1.1. Khái niệm - Để đánh giá lượng thực chất gỗ có trong một đơn vị thể tích người ta dùng khái niệm khối lượng thể tích. Khối lượng thể tích của gỗ là tỉ số giữa khối lượng gỗ trên 1 đơn vị thể tích gỗ (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. = (/³) Trong đó: m là khối lượng (g) v là thể tích (cm3) - Căn cứ vào khối lượng thể tích có thể đánh giá được một phần cường độ và giá trị công nghệ của gỗ. Nghiên cứu khối lượng thể tích của gỗ là một vấn đề quan trọng và cần thiết. 2.1.1.2. Phương pháp đo khối lượng thể tích - Có 4 phương pháp đo khối lượng thể tích như: Phương pháp đo, cân; phương pháp nhúng nước; phương pháp dùng thể tích kế thủy ngân; phương pháp thủ công. Tuy nhiên trong nghiên cứu này chúng chỉ sử dụng phương pháp đo, cân. - Phương pháp cân đo: Đây là phương pháp thường dùng và chính xác nhất. Mẫu thí nghiệm được cắt theo một kích thước nhất định. Sau đó dùng thước kẹp hoặc panme đo kích thước ba chiều, chính xác đến 0.01 mm. Cân khối lượng mẫu gỗ chính xác đến 0.01 g (Lê Xuân Tình, 1998) [15].
6 2.1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới khối lượng thể tích a, Loài cây Loài cây khác nhau thì khối lượng thể tích khác nhau. Nói cách khác: Loài gỗ khác nhau nghĩa là cấu tạo khác nhau thì khối lượng thể tích khác nhau. Yếu tố cấu tạo ở đây được biểu thị bằng tố thành tế bào trong cây. Đó là tỷ lệ tế bào vách dày và tế bào vách mỏng. Chính nó tạo ra sự chênh lệch về độ rỗng nhiều, ít khác nhau trong cây. Khối lượng thể tích nhỏ, độ rỗng lớn và ngược lại (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. b, Tỉ lệ gỗ sớm - gỗ muộn Đối với các loại gỗ có gỗ sớm - gỗ muộn phân biệt thì tỉ lệ gỗ muộn nhiều hay ít có ảnh hưởng lớn đến khối lượng thể tích của gỗ. Khối lượng thể tích của gỗ muộn cao gấp 2 - 3 lần khối lượng thể tích của gỗ sớm. Do đó tỉ lệ gỗ muộn càng nhiều thì khối lượng thể tích càng lớn. Ngược lại tỉ lệ gỗ muộn ít thì khối lượng thể tích nhỏ (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. c, Độ ẩm Nước trong gỗ nhiều hay ít là nhân tố ảnh hưởng lớn đến khối lượng thể tích của gỗ. Gỗ chứa nhiều nước khối lượng thể tích lớn, chứa ít nước khối lượng thể tích nhỏ. d, Vị trí khác nhau trong thân cây Ở các vị trí khác nhau trong cây khối lượng thể tích cũng khác nhau. Nói chung gỗ ở phần gốc có khối lượng thể tích cao nhất, giữa thân là trung bình và gần ngọn là thấp nhất. Chênh lệch giữa gốc và ngọn từ 10 - 25% (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. Khối lượng thể tích ở gần tủy và vỏ là nhỏ nhất. Khối lượng thể tích ở gỗ lõi lớn hơn ở gỗ giác. Ở tuổi thành thục sinh học, gỗ có khối lượng thể tích cao hơn so với tuổi già và tuổi non.
7 Trong điều kiện đất, độ ẩm, khí hậu thích hợp cho cây sinh trưởng, gỗ có khối lượng thể tích cao. Trái lại rừng quá dày, cây thiếu ánh sáng, lớn chậm, nên khối lượng thể tích gỗ thấp. Sau khi tỉa thưa, cải thiện điều kiện ánh sáng, đất làm cho cây sinh trưởng tốt nên khối lượng thể tích gỗ lại tăng lên (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. e, Vòng tăng trưởng hàng năm Đối với gỗ lá rộng mặt xếp vòng, vòng tăng trưởng hàng năm càng lớn thì tỷ lệ muộn càng nhiều, nên khối lượng thể tích càng cao. Như vậy đối với mạch vòng, vòng năm rộng vừa rút ngắn chu kỳ kinh doanh vừa nâng cao chất lượng (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. Đối với gỗ lá rộng mạch phân tán - vòng năm rộng thì tỷ lệ gỗ muộn và gỗ sớm là một hàng số nên chất lượng không thay đổi. ở loài gỗ này nếu cây sinh trưởng nhanh thì rút ngắn được chu kỳ kinh doanh. Đối với gỗ lá kim: Người ta nhận thấy: Khi độ rộng vòng năm tăng lên thì gỗ sớm sinh ra nhiều hơn thì tỷ lệ gỗ sớm và gỗ muộn giảm xuống do đó làm cho chất lượng gốc giảm xuống, mặt dù chu kỳ kinh doanh có ngắn hơn (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. Vì vậy đối với gỗ lá kim ứng với một trị số về tính chất cơ lý người ta phải ghi kèm theo số vòng năm trong 1 cm chiều dài theo hướng tia gỗ trên mặt phẳng cắt ngang. 2.1.2. Tính chất cơ học của gỗ Nghiên cứu cường độ của gỗ dựa vào những nguyên lý tính toán sức bền vật liệu làm cơ sở. Những mặt khác gỗ lại là vật liệu không đồng nhất. cho nên trong các phương pháp tính toán cụ thể lại có những chỗ không hoàn toàn giống nhau. Tính chất cơ học của gỗ phức tạp hơn các vật liệu khác như sắt thép, xi măng, vì nó biến đổi theo từng loài cây, cũng như theo chiều dọc thớ, xuyên tâm và tiếp tuyến (Lê Xuân Tình, 1998) [15].
8 2.1.2.1. Sức chịu uốn tĩnh - Dầm (xà) trong các kết cấu gỗ thường do lực uốn làm biến dạng. Có thể nói sức chịu uốn tĩnh là chỉ tiêu quan trọng thứ 2 sau lực ép dọc thớ. - Để đánh giá cường độ gỗ thường lấy tổng số hai ứng suất: ép dọc thớ và uốn tĩnh làm tiêu chuẩn. - Khi bị uốn cong, phần gỗ chịu ép biến dạng nhiều hơn phần gỗ chịu kéo. Vì trong gỗ ứng suất kéo dọc thớ lớn gấp 23 lần ứng suất ép dọc thớ. Do đó mặt trung hòa chuyển dịch về phía chịu kéo (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. - Mẫu thử nghiệm có kích thước 2020320 mm, kích thước lớn nhất theo chiều dọc thớ. - Mẫu gỗ đặt trên 2 gối tựa tròn cố định, bán kính cong của gối là 15 mm. Cự ly 2 gối là 240 mm. Khoảng cách giữa 2 điểm đặt lực P/2 là 80 mm, hoặc tại điểm giữa của dầm (P). Tốc độ tăng lực là 7000±1500N/ph (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. - Các loại gỗ lá rộng qui định hướng tác động của lực theo chiều tiếp tuyến. Các loại gỗ lá kim thí nghiệm cả 2 hướng. Ứng suất uốn tĩnh tính theo công thức: + Nếu 2 điểm đặc lực: = (/²) .² + Nếu 1 điểm đặt lực: P = (N/m²) .² Trong đó: Pmax là lực phá hoại (N); b và h là bề rộng và chiều cao của mẫu (m). - Thí nghiệm xác định Mô đun đàn hồi dùng mẫu có hình dạng và kích thước, bố trí như lực uốn tính. - Mỗi mẫu thử, cho lực lặp lại 6 lần. Mỗi lần tác động từ 200÷600N. Tốc độ tăng lực là 5000±1000N/ph. Đọc số trên đồng hồ đo biến hình ngay sau mỗi lần
9 tăng lực. Lấy trị số bình quân biến dạng của 3 lần tăng lực cuối cùng (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. 2.1.2.2. Sức chịu uốn va đập - Về khả năng chịu uốn va đập của gỗ có rất nhiều loại. hiện nay thường chỉ xác định sứ chịu uốn xung kích. Sức chịu uốn xung kích được dùng làm chỉ tiêu đánh giá độ giòn hay độ dẻo của gỗ. - Tính chất này cũng rất quan trọng trong nhiều công trình như gỗ chống lò cần dẻo dai, khó gẫy hoặc gẫy chậm hoặc phát ra tiếng động khi bị phá hoại để người biết, tránh xảy ra tai nạn lao động. Gỗ làm đà giáo cũng đòi hỏi độ dẻo dai cao mới đảm bảo an toàn (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. - Gỗ dùng làm vỏ tàu thuyền, độ dẻo dai là chỉ tiêu rất quan trọng vì công trình phải chịu sự va đập thường xuyên của sóng. Thí nghiệm về sức chịu uốn xung kích của gỗ không phải xác định lực phá hoại mà biểu thị bằng công (N/m) tiêu hóa trong quá trình đập gẫy mẫu gỗ. Đến nay vẫn chưa tìm được công thức nào có thể tính ra ứng suất gỗ sản sinh tương ứng với công tiêu hao của máy. Do đó với công thức dùng để tính sức chịu uốn xung kích, kết quả có được chỉ cho ta tài liệu tham khảo để đánh giá, so sánh phẩm chất gỗ (độ dẻo) nó không có giá trị tính toán trong quá trình thiết kế kết cấu gỗ (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. - Mẫu dùng thí nghiệm sức chịu uốn xung kích có hình dạng và kích thước tương tự như mẫu thử lực uốn tính. Gỗ lá rộng chỉ đập trên mặt tiếp tuyến, còn gỗ lá kim thì đập cả trên 2 mặt xuyên tâm và tiếp tuyến (Lê Xuân Tình, 1998) [15]. 2.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2.2.1. Trên Thế giới Những nghiên cứu về sự biến đổi tính chất vật lý và cơ học của gỗ là nhiệm vụ quan trọng đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, việc
10 nghiên cứu tính chất vật lý và cơ học của gỗ nhằm lựa chọn giống cây trồng trong sản xuất, nâng cao năng suất và tính bền vững của sản xuất nông lâm nghiệp, góp phần đảm bảo an ninh lương thực, công an việc làm, xóa đói giảm nghèo, nâng cao trình độ dân trí. Ở các nước phát triển trên thế giới, việc nghiên cứu các tính chất vật lý và cơ học gỗ rừng nói chung và gỗ rừng trồng nói riêng. Các nhà khoa học quan tâm và tập chung tìm hiểu về việc nghiên cứu các tính chất vật lý và cơ học của nhiều loài gỗ rừng trồng và đã công bố mấy chục năm gần đây bước đầu cho thấy việc nghiên cứu tính chất vật lý, cơ học của gỗ rất cần thiết và quan trọng. Những nghiên cứu về sự biến đổi tính chất vật lý và cơ học của một số loại gỗ trên thế giới như: Ở tỉnh Phúc Kiến, Trung Quốc cũng có nghiên cứu về tính chất vật lý, cơ học của loài cây Sa mộc hay còn gọi là cây Linh Sam, kết quả cho thấy ở độ ẩm 12% khối lượng thể tích từ 0.31 - 0.46 g/cm3, MOR từ 35.3 - 43.3 MPa, MOE từ 6.6-10.6 GPa (Lin và cộng sự, 1984) [17]. Như vậy có thể thấy qua các nghiên cứu ở các nơi khác nhau trên thế giới tăng thì KLTT của cây Sa mộc biến động trong khoảng 0.3 - 0.78 g/cm3, MOR biến động trong khoảng 28.1 - 70.9 MPa và MOE biến động trong khoảng 6.6 - 10.5 Gpa. Nghiên cứu Tính chất cơ lý của cây keo lai (Ac keo auriculiformis x A mangium), Sử dụng các mẫu trong điều kiện xanh và khô, Rokeya et al. Phát hiện ra rằng cây keo lai MOR: 734 kg/cm 2 (màu xanh lá cây), 756 kg/cm² (không khí khô); MOE: 79 kg/cm² (xanh lá cây), 117 kg/cm² (khô không khí); cho thấy độ uốn và nén tính thấp hơn so với Teak (MOR: 867kg/cm² (xanh lá cây), 1008 kg/cm² (khô không khí); MOE: 120 kg/cm2 (xanh), 131 kg/cm² (khô không khí). So sánh ba loại cây khô eo, đó là Ac keo hybrid, Ac keo auriculiformis và Ac keo mangium, MOE và MOR của cây keo lai, được tìm thấy là lớn hơn. Cả điều kiện xanh và khô không khí, tham số uốn tĩnh và nén song song với hạt có giá trị thấp hơn đối với AH so với
11 Teak. MOE và MOR của AH được tìm thấy lớn hơn với 652 kg/cm2 và 658; 79 kg/cm² và 83, tương ứng, so với AA và AMM (UK Rokeya và cộng sự, 2010) [21]. Việc nghiên cứu đánh giá dựa trên các tính chất vật lý và cơ học theo tiêu chuẩn NBR 7190 (1997). Hai giá trị của độ ẩm đã được xem xét: 30% (trên điểm bão hòa sợi) và 12% (độ ẩm cân bằng) theo NBR 7190 (1997). Tất cả các kết quả thu được được phân tích thống kê theo thử nghiệm ở mức ý nghĩa 5%. Ngoài ra, các đặc tính cường độ đặc trưng cũng được xác định, để phân loại hàng loạt trong các loại cường độ được khuyến nghị theo tiêu chuẩn Brazil. Bạch đàn saligna có mật độ biểu kiến 0,58 g/cm3 và mật độ cơ bản là 0,73 g/cm3. Các tính chất cơ học, được trình bày fc0 và fc0, tương ứng với 46,80 và 32 MPa. Kết quả chỉ ra rằng gỗ bạch đàn saligna có thể được sử dụng trong việc xây dựng các cấu trúc gỗ như là một thành viên cấu trúc (MCJAN và cộng sự, 2019) [19]. Nghiên cứu đặc tính giải phẫu, vật lý và cơ học của cây thông được trồng ở vùng Kelardasht. Các kết quả nghiên cứu cho thấy mật độ (mật độ khô và mật độ cơ bản) và độ co rút thể tích tăng dọc theo trục radia từ vỏ đến vỏ cây. Khi tăng tuổi quay, giá trị của chiều dài tăng trong khi chiều rộng vòng hàng năm giảm. Mật độ trung bình của mẫu thử (ρ12) là 545 kgm-3, MOE là 7,21 GPa, MOR là 82,81 MPa và cường độ nén song song với hạt là 52,18 Mpa (MKIAEI, 2011) [18]. Nghiên cứu sự biến đổi về tính chất cơ học của loài Xoan ta (Melia aenedarach) được trồng ở miền bắc việt nam. Kết quả nghiên cứu cho thấy các mẫu gỗ được thu thập từ 10, 50 và 90% của chiều dài xuyên tâm theo hướng từ ra vỏ hai phía (Bắc và Nam) ở độ cao 0,3, 1,3, 3,3, 5,3 và 7,3 m so với mặt đất. Các giá trị trung bình trong toàn bộ cây mật độ gỗ KLTT, MOR, MOE và động mô đun đàn hồi (Ed) ở độ ẩm 12% là 0,51 g/cm3, 78,58 MPa, 9,26 GPa và 10,93 GPa, tương ứng. Trong thân cây, vị trí xuyên tâm là một nguồn biến đổi có ý nghĩa cao (p <0,001) trong các tính chất cơ học. MOR, MOE và Ed tăng từ tâm sang
12 vỏ cây. KLTT có mối quan hệ tuyến tính tích cực mạnh mẽ với MOR (r = 0,85, p <0,001) và MOE (r = 0,73, p <0,001). Điều này cho thấy có khả năng cải thiện các tính chất cơ học thông qua kiểm soát KLTT. MOR cũng có mối quan hệ tuyến tính mạnh mẽ với Ed (r = 0,84, p <0,001). Điều này chỉ ra rằng Ed là một chỉ số tốt (Duong và cộng sự, 2018) [16]. Nghiên cứu về Sự biến đổi tính chất gỗ của sáu cây keo lai tự nhiên vô tính Việt Nam. Kết quả nghiên cứu cho thấy KLTT trung bình của loài này là 0,54 g/cm3, mối tương quan ở chiều cao gốc (r = 0,90, P = 0,06) và ở 3,0 m (r = 0,850, P = 0,01). Cơ quan mối quan hệ giữa chiều cao (1,3 m) và toàn bộ thân cây ở mức trung bình (r = 0,74, P = 0,07) (Nguyen và cộng sự, 2008) [20]. 2.2.2. Ở Việt Nam Nghiên cứu đặc tính cơ bản của gỗ, sự biến đổi tính chất vật lý, cơ học của gỗ và cấu tạo gỗ là rất quan trọng bởi nó liên quan chặt chẽ tới chế biến và sử dụng gỗ. Nghiên cứu về khoa học gỗ đã được tiến hành từ chục năm về trước ở một số viện nghiên cứu, đặc biệt là Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. Nghiên cứu các tính chất vật lý, cơ học của một số loài gỗ ở Việt Nam làm cơ sở cho chế biến, bảo quản và sử dụng đã được tiến hành từ những năm gần đây và có nội dung quan trọng là tổng hợp các nghiên cứu đã có về tính chất cơ học, vật lý và cấu tạo giải phẫu của gỗ. Nghiên cứu, xác định các tính chất vật lý và cơ học của một số loại gỗ mọc nhanh rừng trồng như: Ảnh hưởng của xử lý ngâm nước đến thành phần hóa học, tính chất cơ lý của gỗ gáo trắng (neolamarckia cadamba). Kết quả thực nghiệm cho thấy, khối lượng riêng khô kiệt của gỗ không ngâm nước là 0,393 g/cm3, của gỗ qua ngâm nước là 0,384 g/cm3, giảm 2,16% so với gỗ không ngâm. Độ bền nén dọc của gỗ không ngâm nước bằng 32,50 MPa, của gỗ qua ngâm bằng 31,28 MPa, giảm 3,75% so với gỗ không ngâm nước. Tương tự, độ bền nén ngang xuyên tâm của gỗ không ngâm nước là 4,43
13 MPa, đại lượng này của gỗ ngâm nước là 4,17 MPa, giảm 5,87% so với gỗ không ngâm (Tạ Thị Phương Hoa và cộng sự, 2016) [6]. Lê Thu Hiền và cộng sự (2010) [5] đã nghiên cứu về tính chất vật lý và cơ học của một số loài gỗ rừng trồng như: Gỗ Bông gòn, Dó trầm, Gáo trắng, Lát mexico có KLTT rất nhẹ (320-490 kg/m3); Hệ số co rút thể tích nhỏ (0.31-0.38); Giới hạn bền khi nén dọc thớ và giới hạn bền khi uốn tĩnh yếu (lần lượt là 203-369.5 kg/cm2 và 337-677 kg/cm2). Bông gòn và Dó trầm có sức chống tách yếu (6.28-9.8 kg/cm), hệ số uốn va đập trung bình (0.51-0.54); Gỗ Gáo trắng cả 2 giá trị ở mức trung bình trong khi Lát Mexico có sức chống tách trung bình và hệ số va đập lớn. Điểm bão hòa thớ gỗ thấp (24%) ở gỗ Dó trầm, trung bình (25-27.8%) ở gỗ Gáo trắng và gỗ Lát Mexico nhưng cao (36.9%) ở gỗ Bông gòn. Gỗ Keo lá tràm, keo lai, Keo tai tượng, Xoan ta có KLTT nhẹ (524-597 kg/m3); Hệ số co rút thể tích trung bình (0.39-0.46); Giới hạn bền khi uốn tĩnh yếu (627-1013 kg/cm2); Sức chống tách trung bình (10.5-12.7 kg/cm). Keo lai và Xoan ta có giới hạn bền khi nén dọc thớ yếu (335-417 kg/cm2). Keo lá tràm và Keo tai tượng có giới hạn bền khi nén dọc thớ ở mức trung bình (432-462 kg/cm2). Hệ số uốn va đập nhỏ (0.54) ở Xoan ta và cao ở Keo lá tràm. Gỗ Dầu rái, Sao đen, Xoan mộc có KLTT trung bình (690-754 kg/m3); Điểm bão hòa thớ gỗ thấp (18-24%); Giới hạn bền khi nén dọc và uốn tĩnh ở mức trung bình (lần lượt là 570-740 kg/cm2 và 1145-1635 kg/cm2); Sức chống tách trung bình (16-16.6 kg/cm). Hệ số co rút thể tích trung bình (0.45-0.54) ở gỗ Dầu rái và gỗ Sao đen nhưng cao (0.64) ở gỗ Xoan mộc. Gỗ Dầu rái và gỗ Xoan mộc có hệ số uốn va đập trung bình (0.6- 0.7), gỗ Sao đen có hệ số uốn va đập cao (1.08). Nguyễn Đình Hưng (1990) [3] đã nghiên cứu về những tính chất cơ bản và xác định hướng sử dụng nguồn tài nguyên gỗ rừng Việt Nam như: Gỗ Đước, Vẹt tách và Đưng có KLTT lần lượt là 0,91, 0,95 và 1,04 g/cm3, hệ số
14 co rút thể tích cao (0,7) cần thận trọng trong quá trình phơi sấy, gỗ dễ cong, nứt. Gỗ có kích thước nhỏ, KLTT cao, mặt gỗ mịn, vân gỗ không đặc biệt, gỗ có tính chất cơ học từ cao đến rất cao như ứng suất khi nén dọc (lần lượt là: 93, 85 và 97 MPa), ứng suất khi kéo dọc (lần lượt là: 229, 180 và 203 MPa), ứng suất uốn tĩnh (lần lượt là: 216, 149 và 291 MPa), ứng suất khi trượt dọc (lần lượt là: 22, 23 và 17,8 MPa). Gỗ Su sung (Xylocarpus moluccensis (Lam.) M. Roem.) và Bạch đàn uro (Eucalyptus urophylla S.T. Blake.): KLTT lần lượt là 0,68 và 0,64 g/cm3. Gỗ Su sung và gỗ Bạch đàn Uro có hệ số co rút thể tích trung bình (0,4-0,5) không quá khó sấy, chú ý không để ngoài trời nắng nóng. Gỗ có kích thước trung bình, vân gỗ không đặc biệt, gỗ có tính chất cơ học từ trung bình đến cao như ứng suất khi nén dọc (51 và 56 MPa), ứng suất khi kéo dọc (420 và 98 MPa), ứng suất uốn tĩnh (78 và 104 MPa), ứng suất khi trượt dọc (13 và 14,1 MPa) những loài cây này có thể dùng làm đồ mộc dân dụng hoặc dùng trong xây dựng. Độ bền tự nhiên không cao nên cần được bảo quản. Theo TCVN 1072-71 thì 2 loại gỗ này được xếp vào nhóm III. Gỗ Bông gòn (Ceiba pentandra (L.) Gaertn.), Gáo trắng (Neolamarckia cadamba (Roxb.) Booser), Sữa (Alstonia scholaris (L.) R. Br.), Trầm (Aquilaria crassna Pierre ex Lecomte), Gạo (Bombax malabaricum DC.). KLTT lần lượt là 0,32, 0,46, 0,43, 0,36, và 0,36 g/cm3. Gỗ có hệ số co rút thể tích trung bình (Gáo trắng, Sữa, Trầm, Gạo) hoặc thấp (Bông gòn), nên thuận lợi trong quá trình phơi sấy. Gỗ có kích thước trung bình hoặc lớn, vân gỗ không đặc biệt, gỗ có tính chất cơ học từ thấp đến trung bình như ứng suất khi nén dọc (lần lượt là: 20, 36, 27, 22 và 28 MPa), ứng suất khi kéo dọc (lần lượt là: 31, 71, 49, 58, và 42 MPa), ứng suất uốn tĩnh (lần lượt là: 33, 66, 59, 43 và 43 MPa), ứng suất khi trượt dọc (lần lượt là: 5,3, 10,4, 9,1, 4,8 và 5,3 MPa) nên gỗ những loài cây này mềm, nhẹ, khả năng chịu lực không cao, chỉ thích hợp làm ván ốp trần, đồ
15 dùng thông thường hoặc xử lý biến tính gỗ tăng chất lượng gỗ. Độ bền tự nhiên không cao nên cần được bảo quản. Nghiên cứu một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Sa mộc dầu kết quả nghiên cứu cho thấy các tính chất vật lý và cơ học của gỗ Sa mộc dầu đều khá thấp cụ thể: Khối lượng riêng 12 %, MOR đối với gỗ già 66.1 (MPa), gỗ non 47 - 48.2 (MPa); MOE gỗ già 5.1 (GPa), gỗ non 4.3 - 4.5 (GPa). Độ bền tách đối với gỗ già 7.5 (KJ/mm²), gỗ non 6.5 - 6.7 (KJ/mm²) (Hồ Ngọc Sơn và cộng sự, 2018) [12]. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nén ép đến một số tính chất vật lý, cơ học của gỗ keo lai (Acacia mangium x Acacia auriculiformis). Kết quả nghiên cứu cho thấy tính chất cơ học, vật lý của gỗ được cải thiện rõ rệt, cụ thể: KLTT tăng từ 0,55 g/cm3 lên 0,83 g/cm3; MOR tăng từ 88,0 MPa lên 93,0 MPa; độ bền nén dọc tăng từ 42,4 MPa lên 52,4 MPa; đặc biệt cấu trúc gỗ đã có sự thay đổi theo chiều hướng tích cực, cấu trúc gỗ không bị phá vỡ, mật độ gỗ tăng cao. Độ rỗng của gỗ sau khi nén được quan sát qua ảnh SEM có độ rỗng trên mặt cắt ngang giảm 28,9% (độ rỗng của gỗ chưa nén ép là 19,16% và độ rỗng sau khi nén ép là 13,61%) (Lê Ngọc Phước và cộng sự, 2018) [11]. Nghiên cứu sự thay đổi tính chất vật lý của gỗ Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehn.) Kết quả nghiên cứu cho thấy KLTT trung bình theo chiều dọc và chiều ngang thân cây theo vị trí chiều cao thân cây là biến động từ 0.716 g/cm3 ở phần gốc và giảm dần về ngọn là 0.698 g/cm3, KLTT trung bình của từng vùng (vùng gần tâm, vùng giữa và vùng ngoài) theo chiều cao thân cây là thấy có biến không đồng đều cả về từng vùng theo chiều cao thân cây (Sichaleune Oudone và Nguyễn Văn Thiết, 2016) [10]. Một số đề tài nghiên cứu liên quan đến cây Gáo như: Nghiên cứu chọn và nhân giống gáo trắng (neolamarckia cadamba (roxb.) bosser) phục vụ trồng rừng kinh tế. Nghiên cứu nhằm xác định được phương pháp bảo quản
16 hạt giống tốt nhất, phương pháp nhân giống sinh dưỡng và chọn lọc được các cây Gáo trắng có sinh trưởng tốt cho trồng rừng (Phan Thanh Sang, 2016) [13]. Nghiên cứu nhằm xác định được phương pháp bảo quản hạt giống tốt nhất, phương pháp nhân giống sinh dưỡng và chọn lọc được các gia đình Gáo trắng có sinh trưởng tốt cho trồng rừng (Nguyễn Văn Chiến, 2017) [1]. Nghiên cứu về sâu hại chính rừng trồng gáo trắng (Neolamerckia Cadamba) và gáo vàng (Nauclea Orientalia) Phạm Quang Thu và cộng sự (2016) [14]. Đề tài nghiên cứu tính chất cơ vật lý và giải phẫu một số loài gỗ và tre thông dụng ở Việt Nam làm cơ sở cho chế biến, bảo quản và sử dụng, giai đoạn 2006 - 2010 có một nội dung quan trọng là: Tổng hợp các nghiên cứu đã có về tính chất cơ học, vật lý và cấu tạo giải phẫu của gỗ rừng trồng, Trước những năm 1976 các cán bộ khoa Lâm nghiệp của Học viện nông lâm đã tiến hành nghiên cứu một số tính chất cơ vật lý chủ yếu gỗ của một số loài gỗ và tre thông dụng ở việt nam như: (Nguyễn Tử Kim, 2015) [7], đã nghiên cứu về cấu tạo, tính chất vật lý, cơ học và thành phần hoá học của một số loại gỗ và tre phổ biến ở Việt Nam làm cơ sở cho chế biến, bảo quản. (Nguyễn Tử Kim và cộng sự, 2016) [8], đã nghiên cứu về tính chất cơ, vật lý và giải phẫu của một số loài gỗ thông dụng ở việt nam làm cơ sở cho chế biến, bảo quản và sử dụng. (Nguyễn Đình Hưng, 1990) [3], đã nghiên cứu về những tính chất cơ bản và xác định hướng sử dụng nguồn tài nguyên gỗ rừng Việt Nam. (Trịnh Hiền Mai, 2018) [9], đã nghiên cứu cải thiện tính chất Vật Lý và cơ học của gỗ Xoan ta (Melia azedarach L.) bằng hóa chất. Kết quả cho thấy việc sử dụng hóa chất phù hợp với các nghiên cứu về cường độ uốn và mô đun đàn hồi uốn tĩnh của gỗ. (Vũ Huy Đại và Nguyễn Thế Nghiệp, 2010) [2], đã nghiên cứu về cấu tạo, tính chất và đề xuất hướng sử dụng của gỗ Trám Hồng (Canarium bengalense Roxb). Kết quả cho thấy Trám Hồng có cấu tạo, tính chất cơ học cụ thể: Dọc thớ xuyên tiếp tâm tuyến, cường độ ép ngang, cường
17 độ uốn tĩnh, MOE, cường độ trượt dọc thớ, độ cứng tính cao. (Nguyễn Đình Hưng, 1990) [4], đã nghiên cứu về tính chất cơ, vật lý và giải phẫu của một số loài gỗ và tre thông dụng ở Việt Nam làm cơ sở cho chế biến, bảo quản và sử dụng. Tuy nhiên qua tìm hiểu các nghiên cứu về cây Gáo vàng trong nước tôi nhận thấy rằng nghiên cứu về sự biến đổi các tính chất vật lý, cơ học và thành phần hóa học trong thân gỗ Gáo vàng được trồng ở Việt Nam thì chưa có nghiên cứu báo cáo nào công bố tại Việt Nam. Vì vậy việc nghiên cứu xác định tính chất vật lý, cơ học, của gỗ Gáo vàng có một ý nghĩa to lớn, những kết quả nghiên cứu từ trước cho đến nay còn rất hạn chế cả về số lượng và chất lượng, đã không đáp ứng được những nhu cầu, đòi hỏi của thực tiễn sản xuất hiện nay. 2.3. Một số thông tin về cây Gáo Vàng Cây Gáo vàng hay gọi là cây Thiên Ngân (Nauclea orientalis), Thuộc họ Cà phê (Rubiaceae). 2.3.1. Đặc điểm hình thái - Thân, tán, lá: Cây Gáo Vàng là một loài cây gỗ thường xanh, có chiều cao trung bình 7-16m, nhiều trường hợp cây cũng có thể cao đến 30m, đường kính thân có thể lên tới 1m. Lá rộng, hình bầu dục đến trứng xoăn, dài 11- 25cm, rộng 6-17cm. Quả có màu đỏ nâu khi non, xanh sẫm và bóng loáng khi già. Lá kèm lớn hình trứng xoăn, úp vào nhau ở đầu cành trông rất đẹp. - Hoa, quả, hạt: Cụm hoa hình đầu tròn đường kính khoảng 3-5 cm, mang rất nhiều hoa màu vàng hoặc vàng da cam. Quả thuộc dạng quả phức nạc chứa nhiều hạt nhỏ, mỗi hạt lớn khoảng 1,5 x 2,0 mm [22]. 2.3.2. Đặc điểm sinh thái Gáo vàng thái lan ưa khí hậu ôn hòa, ít tháng rét quá và cũng không có tháng quá nóng, thích hợp ở nhiệt độ trung bình năm từ 16-280C. Lượng mưa từ 1400-1900mm/năm, độ ẩm không khí của các tháng trong năm phải trên
18 75%,vùng có nhiều sương mù và ánh sáng tán xạ. Gáo vàng thái lan ưa đất sâu ẩm, thoát nước, độ PH >5, nhiều mùn, nói chung đất còn tính chất đất rừng, Ưa đất phát triển trên đá mẹ phiến thạch có tầng dày từ 0,7-0,8m trở lên. Là cây ưa sáng, nhưng lúc nhỏ cũng cần có tán che, cây Gáo vàng thái lan mọc cực nhanh so với những loại cây lá rộng khác, tỉa cành tự nhiên tốt [22]. 2.3.3. Giá trị kinh tế - Cây Gáo vàng có thân thẳng đứng, gỗ vàng nhạt kết cấu đều, sợi gỗ thô và dài, không có mùi vị dị biệt, gỗ khô nhanh, không dễ nứt nên chế biến rất dễ, tính năng bám sơn tốt. - Tính năng lực học của gỗ Gáo vàng thái lan thuộc loại trung bình, các tiêu chí chất lượng của gỗ Gáo vàng tương đương với gỗ sa mộc. - Gỗ Gáo vàng vẫn được dùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ thủ công mỹ nghệ, thùng xe, trang trí kiến trúc, là nguyên liệu rất tốt để làm ván sợi nhân tạo, ván MDF, bột giấy - Vỏ gỗ Gáo vàng, rễ Gáo vàng có thể làm thuốc, lá Gáo vàng có thể dùng làm - thức ăn chăn nuôi. - Với đặc tính thân cao, lá to, tán đứng cao vút, bề thế, Gáo vàng còn là một loại cây quý trong công viên, lâm viên - Cây Gáo vàng có thể trồng ở khắp nơi: ven đường, góc vườn, ngõ, ven ao hồ, ven sông ven suối, cạnh đình chùa, đồi - Giống Gáo vàng với giá trị kinh tế cao, thu hoạch sớm, trong bối cảnh nông dân Việt Nam đang trong thời kỳ không biết trồng cây gì mang lại hiệu quả kinh tế cao thì cây Gáo vàng là 1 trong những cây chúng ta cần được đầu tư trồng để mang lại hiệu quả kinh tế cũng như trồng rừng [23].
19 PHẦN 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng, phạm vi và địa điểm thời gian nghiên cứu 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Cây Gáo vàng (15 tuổi) được trồng tại xã Dào San - huyện Phong Thổ - tỉnh Lai Châu - Tên khoa học: Nauclea orientalis - Thuộc họ: Cà phê (Rubiaceae) 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng thể tích và một số tính chất cơ học của gỗ Gáo vàng. 3.1.3. Địa điểm, thời gian nghiên cứu - Địa điểm nghiên cứu: Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên. - Thời gian nghiên cứu: Từ ngày 01/01 đến 30 /5/2019. 3.2. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng thể tích của gỗ theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn. - Nghiên cứu sự biến đổi Mô đun đàn hồi uốn tĩnh và Độ bền uốn tĩnh của gỗ theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn. - Nghiên cứu mối tương quan giữa khối lượng thể tích và MOR, MOE theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn của gỗ. 3.3. Phương pháp nghiên cứu 3.3.1. Phương pháp thu thập mẫu và xử lý mẫu Vật liệu nghiên cứu: Chọn 3 cây theo Unich, Hartig từ rừng trồng gỗ Gáo vàng có thân thẳng, thân cây không bị khuyết tật và sâu bệnh, được trồng thuần loài Mo tại xã Dào San, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu. Đường kính chiều cao tại 1.3 m tính từ mặt đất của mỗi cây sẽ được đo và đánh dấu vị trí Bắc - Nam trước khi chặt. Sau khi chặt chiều cao của mỗi cây sẽ được đo từ gốc đến ngọn. Số liệu cơ bản của các cây mẫu được đo như số liệu trong Bảng 3.1.
20 Bảng 3.1. Thông tin mẫu cây Cây D 1.3 (cm) H vn (m) 1 38.2 21.5 2 30.25 21.6 3 33.12 19.8 Trong đó: D 1.3 (cm) là đường kính của cây tại vị trí 1.3 m tính từ mặt đất; H vn (m) là chiều cao của cây tính từ gốc đến ngọn. Dài cm 50 Hình 3.1. Quy trình xẻ mẫu thí nghiệm
21 Từ mỗi cây các khúc gỗ dài 50 cm sẽ được cắt lần lượt tại các vị trí 0.3, 1.3, 2.3, 3.3 và 4.3 (m) tính từ mặt đất lên. Sau đó từ mỗi khúc để khô, tiến hành xẻ 1 tấm ván dày 6 cm được xẻ đi qua tâm của khúc gỗ. Tổng số tấm ván xẻ được là 15 tấm. Sau đó các tấm ván được để khô tự nhiên cho ráo nước trong 1 tháng. Sau đó từ mỗi tấm các mẫu gỗ có kích thước 20(xuyên tâm) x 20(tiếp tuyến) x 320 (dọc thớ) mm, được cắt tại các vị trí 10, 50 và 90% được cắt theo hướng Bắc theo vị trí chiều dài bán kính gỗ từ tâm ra vỏ như (hình 3.1). Tại mỗi vị trí bán kính 2 mẫu gỗ sẽ được cắt để đo tính chất vật lý và tính chất cơ học. Như vậy từ mỗi khúc ở 3 vị trí cắt được 6 mẫu. Như vậy tổng số mẫu từ 15 tấm của 3 cây sẽ là 90 mẫu cho cả tính chất vật lý và cơ học. Các mẫu sau khi xẻ để khô tự nhiên đến khi độ ẩm trong khoảng từ 15 đến 17% trước khi đo các tính chất vật lý và cơ học. 3.3.2. Phương pháp thí nghiệm 3.3.2.1. Dụng cụ thí nghiệm - Tủ sấy - Thước Panme (Chính xác đến 0.01mm) - Cân điện tử cân (Chính xác đến 0.01g) - Máy thử sức bền vật liệu vạn năng INSTRON 5569, 50kN, điều khiển bằng máy tính, sử dụng phần mềm MERLIN. 3.3.2.2. Phương pháp đo khối lượng thể tích (theo TCVN 8048-2: 2009) a, Cách tiến hành Xác định khối lượng của các mẫu thử chính xác đến 0.01 g. Đo các cạnh của mặt cắt ngang và chiều dài của mẫu thử dọc theo các trục đối xứng, chính xác đến 0.02 mm. Xác định độ ẩm của mẫu thử theo TCVN 8048-1 (ISO 3130). Lấy toàn bộ mẫu thử để xác định độ ẩm.
22 b, Tính toán kết qủa Khối lượng thể tích của mỗi mẫu thử ở độ ẩm W tại thời điểm thử, ρw, tính bằng kg/m3 (hoặc g/cm3), theo công thức: = = . . Trong đó: mw là khối lượng của mẫu thử ở độ ẩm W, tính bằng kg (hoặc g); aw, bw và lw là các kích thước của mẫu thử ở độ ẩm W, tính bằng m (hoặc mm); 3 3 Vw là thể tích của mẫu thử ở độ ẩm W, tính bằng m (hoặc mm ). 3.3.2.3. Phương pháp xác định độ bền uốn tĩnh (theo TCVN 8048-3: 2009) a, Cách tiến hành - Cắt mẫu có kích thước: 2 x 2 x 32 cm (2 theo chiều (xuyên tâm) x 2 (tiếp tuyến) x 32 (dọc thớ) cm). Sai số không vượt quá ± 1 cm. - Mẫu được để trong phòng có nhiệt độ khoảng 20 - 25oC và độ ẩm là 60% đến khi độ ẩm của mẫu đạt khoảng 15 - 17%. - Đo mẫu tại điểm giữa chiều dài, chính xác đến 0.01mm (chiều rộng b theo phương xuyên tâm và chiều cao h theo phương tiếp tuyến). Được kẻ bằng bút chì. b, Tính toán kết quả - Đo độ bền uốn tĩnh bằng Máy thử sức bền vật liệu vạn năng INSTRON 5569. - Độ bền uốn tĩnh σut được tính theo công thức: σ = (N/m²) .² Trong đó: Pmax là tải trọng phá hoại, tính bằng N; l là khoảng cách giữa hai gối tựa bằng 240 (mm); b bề rộng mẫu, tính bằng mm; h là bề cao mẫu, tính bằng mm.
23 3.3.2.4. Phương pháp xác định Modun đàn hồi uốn tĩnh (Theo TCVN 8048 - 4: 2009) a, Cách tiến hành - Cắt mẫu có kích thước: 2 x 2 x 32 cm (2 (xuyên tâm) x 2 (tiếp tuyến) x 32 (dọc thớ) cm). Sai số không vượt quá ±1 cm. - Để mẫu trong phòng có nhiệt độ là 20oC và độ ẩm là 60% đến khi độ ẩm của mẫu đạt khoảng 15 đến 17%. - Đo mẫu tại 3 vị trí: Chính giữa chiều dài và ở hai bên, mỗi bên cách điểm giữa 140 mm chính xác đến 0.01 mm (chiều rộng b theo phương xuyên tâm và chiều cao h theo phương tiếp tuyến). Dùng bút chì kẻ. b, Tính toán kết quả - Mô đun đàn hồi uốn tĩnh bằng Máy thử sức bền vật liệu vạn năng INSTRON 5569 - Mô đun đàn hồi E được tính bằng công thức: 1 = (/²) 4ℎ Trong đó: E là mô đun đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2); P là tải trọng tính bằng N; L là khoảng cách giữa hai gối tựa, bằng 240 mm; b là chiều rộng mẫu tính bằng mm; h là chiều cao mẫu tính bằng mm; f là mũi tên võng, ứng với tải trọng P, tính bằng mm. 3.3.2.5. Phương pháp xác định độ ẩm mẫu gỗ (theo TCVN 8048-1: 2009) - Cân mẫu thử chính xác đến 0.5% khối lượng ở điều kiện khô tuyệt đối. - Làm khô mẫu thử từ từ đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ (103 ± 2) °C. Khối lượng không đổi được coi là đạt được nếu lượng hao hụt khối lượng
24 giữa hai lần cân liên tiếp thực hiện trong khoảng thời gian 6 h bằng nhau hoặc không nhỏ hơn 0.5% khối lượng mẫu thử. - Mẫu thử của các miếng gỗ có chứa các chất hữu cơ dễ bay hơi (nhựa, nhựa cây ) vượt quá sai số của phép xác định về số lượng phải được làm khô chân không. - Sau khi làm nguội mẫu thử trong bình hút ẩm, nhanh chóng cân mẫu thử để tránh tăng độ ẩm vượt quá 0.1%. Độ chính xác của phép cân phải ít nhất 0.5% khối lượng của mẫu thử. - Độ ẩm của mỗi mẫu thử, W, tính bằng % khối lượng, chính xác đến 1%, theo công thức: − = × 100 1 Trong đó: w là độ ẩm (%) m1 là khối lượng của mẫu thử trước khi làm khô kiệt, tính bằng g; m2 là khối lượng của mẫu thử sau khi làm khô kiệt, tính bằng g. Sau khi đo các tính chất cơ học chúng tôi tiến hành kiểm tra độ ẩm cho các phép thử. Kết quả kiểm tra độ ẩm trung bình của tất cả các mẫu là 16%. Như vậy kết quả nghiên cứu các tính chất vật lý, cơ học của gỗ Gáo vàng trong nghiên cứu này đều được tiến hành thí nghiệm ở độ ẩm là 16%. Từ những số liệu thô thu thập được qua công tác ngoại nghiệp, tiến hành tổng hợp và xử lý trên phần mềm Excel.
25 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn 4.1.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ Kết quả thí nghiệm về khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ của gỗ Gáo vàng được xử lý thống kê như bảng 4.1. Bảng 4.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn Đơn vị (g/cm3) Chiều cao Vị trí chiều dài bán kính (%) của cây (m) 10 90 50 Trung bình 0.3 0.489 0.491 0.496 0.492 1.3 0.481 0.483 0.508 0.491 2.3 0.498 0.509 0.527 0.511 3.3 0.493 0.508 0.529 0.510 4.3 0.487 0.500 0.535 0.507 Trung bình 0.490 0.498 0.519 0.502 Giá trị khối lượng thể tích tại mỗi vị trí trong Bảng 4.1 là giá trị trung bình của 6 mẫu tại vị trí đó được cắt từ 3 cây. Từ Bảng 4.1 cho thấy giá trị KLTT trung bình tại các vị trí 10, 50 và 90% theo hướng chiều dài bán kính từ tâm ra vỏ lần lượt là 0.490, 0.498 và 0.519 g/cm3. Giá trị KLTT trung bình của 3 cây là 0.502 g/cm3.
26 0.58 0.3 m 0.54 1.3 m h h (g/cm³) 0.50 2.3 m 3.3 m 0.46 4.3 m Khối Khối lượng thể tíc 0.42 10 50 90 Vi trí chiều dài bán kính (%) Hình 4.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ của gỗ Gáo vàng Từ hình 4.1 cho thấy giá trị KLTT trung bình có xu hướng tăng dần từ 10 đến 90% chiều dài bán kính theo hướng từ tâm ra vỏ. Và xu hướng này là tương tự ở tất cả các cấp chiều cao cắt mẫu trong nghiên cứu này. So sánh với các nghiên cứu trước đây tôi thấy rằng sự biến đổi KLTT trong thân cây các loài gỗ mọc nhanh rừng trồng, tôi thấy xu hướng này là tương tự. Ví dụ trong nghiên cứu về loài Xoan ta (Duong và cộng sự, 2018) [16] tác giả chỉ ra rằng KLTT trung bình của Xoan ta là 0.51 g/cm3 và cũng có xu hướng tăng dần từ tâm ra vỏ. Một nghiên cứu khác về loài Sa mộc (Lin và cộng sự, 1984) [17] cũng chỉ ra rằng KLTT của loài Sa mộc là 0.31 - 0.46 g/cm3 cũng có xu hướng tăng dần. Như vậy kết quả nghiên cứu này đã chỉ ra rằng KLTT của gỗ Gáo Vàng có xu hướng tăng dần từ tâm ra vỏ, điều này có ý nghĩa quan trọng trong khai thác và sử dụng gỗ. Ví dụ để sử dụng cho sản xuất các sản phẩm cấu trúc thì nên lựa chọn phần gỗ gần vỏ.
27 4.1.2. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ gốc đến ngọn Kết quả thí nghiệm về KLTT ở độ ẩm 16 % theo hướng từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng được xử lý thống kê như Bảng 4.1. Giá trị KLTT trung bình tại mỗi vị trí trong Bảng 4.1 của 6 mẫu được cắt từ 3 cây. Dựa vào Bảng 4.1 cho thấy giá trị KLTT trung bình tại các vị trí 0.3, 1.3, 2.3, 3.3 và 4.3 m theo hướng vị trí chiều cao từ gốc đến ngọn được tính từ mặt đất lên lần lượt là 0.492, 0.491, 0.511, 0.510 và 0.507 g/cm3 có xu hướng ổn định từ gốc đến ngọn. KLTT trung bình của 3 cây theo hướng từ gốc đến ngọn là 0.502 g/cm3. 0.60 0.56 10% 0.52 50% 0.48 90% 0.44 ối ối lượng thể (g/cm³) tích Kh 0.40 0.3 1.3 2.3 3.3 4.3 Vị trí chiều cao của cây (m) Hình 4.2. Sự biến KLTT theo hướng từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng Từ Hình 4.2 cho thấy rằng giá trị KLTT trung bình tại các vị trí theo chiều cao cắt mẫu có xu hướng tăng dần từ 0.3 đến 2.3 m trước khi có sự biến đổi không đáng kể đến 4.3 m. So sánh với các nghiên cứu trước đây về sự biến đổi KLTT trong thân cây các loài gỗ mọc nhanh rừng trồng, tôi thấy xu hướng này là tương tự. Kết quả này là tương tự với kết quả nghiên cứu của tác giả (Nguyen và cộng sự, 2008) [20] người đã chỉ ra rằng KLTT trung bình
28 của gỗ Keo lai có xu hướng tăng dần từ gốc đến phần giữa thân trước khi ổn định theo hướng từ gốc lên ngọn. Một nghiên cứu khác về loài gỗ Bạch đàn trắng (Sichaleune Oudone và cộng sự, 2016) [10] tác giả đã chỉ ra rằng KLTT trung bình của gỗ Bạch đàn trắng có xu hướng giảm dần từ gốc đến ngọn theo chiều cao thân cây là từ 0.716 g/cm3 ở phần gốc và giảm dần về ngọn là 0.698 g/cm3 trị số biến động này là rất nhỏ theo hướng từ gốc đến ngọn là 0.018 g/cm3. Như vậy sự biến đổi KLTT từ gốc lên ngọn tùy thuộc vào loài cây. 4.2. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn 4.2.1. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ Kết quả thử nghiệm MOR từ tâm ra vỏ của gỗ Gáo vàng được thể hiện ở bảng 4.2. Bảng 4.2. Sự biến về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng Đơn vị (MPa) Chiều cao Vị trí chiều dài bán kính (%) của cây (m) 10 50 90 Trung bình 0.3 35.84 42.79 46.49 41.71 1.3 44.07 50.40 48.17 47.55 2.3 41.33 52.93 54.28 49.51 3.3 40.90 51.59 56.89 49.80 4.3 47.47 53.57 56.41 52.48 Trung bình 41.92 50.26 52.45 48.21 Các giá trị tại mỗi vị trí trong Bảng 4.2 là giá trị trung bình của MOR của 6 mẫu được cắt từ vị trí đó 3 cây. Giá trị MOR tại các vị trí 10, 50 và 90% theo chiều dài bán kính lần lượt là 41.92, 50.26 và 52.45 MPa. Cụ thể: từ vị trí 10 đến 90% theo hướng chiều dài bán kính có xu hướng tăng từ 41.92 tăng
29 lên 52.45 MPa , chênh lệch giữa giá trị MOR lớn nhất và nhỏ nhất là 10.53 MPa. MOR trung bình (trung bình của cả 3 cây) theo hướng từ tâm ra vỏ là 48.21 MPa. 60 0.3 m 50 1.3 m 2.3 m 40 MOR (MPa) 3.3 m 4.3 m 30 10 50 90 Vị trí chiều dài bán kính (%) Hình 4.3. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ của gỗ Gáo vàng Dựa vào hình 4.3 có thể thấy sự biến đổi MOR có xu hướng tăng dần theo hướng từ tâm ra vỏ giá trị trung bình tại vị trí 10 đến 90% theo hướng chiều dài bán kính. Tôi thấy xu hướng này tương tự ở tất cả các vị trí theo chiều cao cắt mẫu từ vị trí 0.3 đến 4.3 m theo hướng chiều cao thân cây. So sánh với các kết quả đã nghiên cứu trước đây về sự biến đổi MOR trong thân cây của các loài gỗ rừng trồng mọc nhanh, tôi thấy xu hướng này là tương tự nhau. Ví dụ cụ thể: Một kết quả nghiên cứu khác về loài Keo lai (Lê Ngọc Phước và cộng sự, 2018) [11] người chỉ ra rằng kết quả nghiên cứu MOR trung bình từ 42,4 MPa lên 52,4 MPa kết quả nghiên cứu này cũng có xu hướng tăng dần theo hướng từ tâm ra vỏ của loài Keo lai. Như vậy kết quả nghiên cứu trong này về loài Gáo vàng cũng có xu hướng tăng dần theo hướng từ tâm ra vỏ.
30 4.2.2. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ gốc đến ngọn Kết quả thử nghiệm MOR theo hướng khi ép ngang theo chiều tiếp tuyến của gỗ Gáo vàng được thể hiện ở Bảng 4.2. Từ Bảng 4.2 ta thấy giá trị MOR trung bình (trung bình của cả 3 cây) ở các vị trí 0.3, 1.3, 2.3, 3.3 và 4.3 m theo hướng chiều cao thân cây tính từ mặt đất lần lượt là 41.71, 47.55, 49.51, 49.80 và 52.48 MPa. MOR trung bình là 48.21 MPa. 80 70 10% 60 50% 50 40 90% MOR (MPa) 30 20 0.3 1.3 2.3 3.3 4.3 Vị trí chiều cao của cây (m) Hình 4.4. Sự biến đổi về độ bền uốn tĩnh MOR theo hướng của gỗ Gáo vàng Từ Hình 4.4 cho thấy sự biến đổi về MOR tại mỗi vị trí theo hướng chiều cao thân cây MOR trung bình có xu hướng tăng dần ở từng vị trí của 3 cây cụ thể: Từ vị trí 0.3 đến 1.3 m theo hướng chiều cao thân cây có xu hướng tăng dần trước khi có sự biến đổi không đáng kể đến 4.3 m tại vị trí 10% theo chiều dài bán kính. Tại vị trí 50 đến 90% theo chiều dài bán kính giá trị MOR có xu hướng tăng lên rõ rệt theo hướng từ gốc lên ngọn. Như vậy cho thấy giá trị MOR của gỗ Gáo vàng có xu hướng tăng dần từ vị trí 0.3 đến 4.3 m theo hướng chiều cao thân cây.
31 So sánh kết quả nghiên cứu trước đây về loài Xoan ta tôi thấy rằng giá trị MOR trung bình loài Xoan ta theo nghiên cứu của Duong và cộng sự (2018) [20], tác giả chỉ ra rằng MOR trung bình của loài Xoan ta là 78.59 MPa và có xu hướng tăng dần theo hướng từ tâm ra vỏ. So với kết quả nghiên cứu trong này giá trị MOR trung bình là 48.21 MPa cũng có xu hướng tăng dần theo hướng từ gốc đến ngọn. Tuy nhiên sự biến đổi MOR cao hay thấp tùy thuộc vào loài cây. 4.3. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn 4.3.1. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ tâm ra vỏ Kết quả thử nghiệm MOE từ tâm ra vỏ khi ép ngang theo chiều tiếp tuyến của cây Gáo vàng được thể hiện ở bảng 4.3. Bảng 4.3. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ tâm ra vỏ, từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng Đơn vị (GPa) Chiều cao Vị trí chiều dài bán kính (%) của cây (m) 10 50 90 Trung bình 0.3 3.68 5.14 6.02 4.94 1.3 4.36 6.49 6.72 5.86 2.3 4.89 6.55 7.44 6.29 3.3 4.99 6.48 7.24 6.24 4.3 5.51 6.88 7.38 6.59 Trung bình 4.68 6.31 6.96 5.98 Các giá trị MOE tại mỗi vị trí trong Bảng 4.3 là giá trị MOE trung bình của 6 mẫu được cắt tại vị trí đó của 3 cây. Giá trị MOE tại các vị trí 10, 50 và 90% theo hướng chiều dài bán kính lần lượt là 4.68, 6.31 và 6.96 GPa . Như vậy từ vị trí 10 đến 90% theo hướng chiều dài bán kính có xu hướng tăng dần lên từ 4.68
32 tăng lên đến 6.96 GPa, chỉ số biến động từ vị trí 10 đến 90% là 2.28 GPa. MOE trung bình của 3 cây theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn là 5.98 GPa. 10 0.3 m 8 1.3 m 2.3 m 6 3.3 m 4.3 m MOE (GPa) 4 2 10 50 90 Vị trí chiều dài bán kính (%) Hình 4.5. Sự biến đổi về Mô đun đàn hồi MOE từ tâm ra vỏ của cây Gáo vàng Dựa vào hình 4.5 tôi thấy sự biến đổi MOE trung bình có xu hướng tăng dần theo hướng từ tâm ra vỏ. Giá trị MOE trung bình tại vị trí 10 đến 90% theo chiều dài bán kính tăng dần từ 4.68 tăng lên đến 6.96 GPa và xu hướng này là tương tự ở các vị trí chiều cao cắt mẫu. So sánh với các kết quả trong nghiên cứu này với kết quả đã nghiên cứu trước đây về sự biến đổi MOE trong thân cây của các loài gỗ rừng trồng, tôi thấy xu hướng này là tương tự. Ví dụ trong nghiên cứu về loài gỗ Xoan ta của Duong và cộng sự (2018) [16] cũng chỉ ra rằng MOE trung bình của Xoan ta là 9,26 GPa và cũng có xu hướng tăng dần từ tâm ra vỏ. 4.3.2. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng Kết quả thử nghiệm MOE theo hướng khi ép ngang theo chiều tiếp tuyến của cây Gáo vàng được thể hiện ở Bảng 4.3. Từ Bảng 4.3 ta thấy giá trị MOE trung bình tại vị trí 0.3, 1.3, 2.3, 3.3 và 4.3 m theo hướng chiều cao thân cây lần lượt là 4.94, 5.86, 6.29, 6.24 và 6.59
33 GPa. Như vậy từ vị trí 0.3 đến 4.3 m theo hướng chiều cao thân cây được tính từ mặt đất thì giá trị MOE có xu hướng tăng dần lên từ 4.94 tăng lên đến 6.59 GPa. Tuy nhiên sự biến đổi này là không lớn, chỉ số biến động giữa giá trị MOE lón nhất và nhỏ nhất là 1.65 GPa. MOE trung bình (trung bình của cả 3 cây) là 5.98 GPa. 11 9 7 10% 50% 5 90% MOE (GPa) 3 1 0.3 1.3 2.3 3.3 4.3 Vị trí chiều cao của cây (m) Hình 4.6. Sự biến MOE theo hướng từ gốc đến ngọn của cây Gáo vàng Dựa vào Hình 4.6 cho thấy sự biến đổi về MOE tại mỗi vị trí theo hướng chiều cao thân cây có xu hướng tăng dần lên như không đáng kể, Từ vị trí 0.3 đến 4.3 m tăng dần từ 4.94 tăng lên 6.59 GPa theo hướng chiều cao thân cây tại vị trí cắt mẫu 10 đến 90% theo hướng chiều dài bán kính. So sánh với với kết quả nghiên cứu về loài gỗ Xoan ta (Duong và cộng sự, 2018) [16] , tác giả đã chỉ ra rằng MOE trung bình ở các vị trí 0.3, 1.3, 3.3, 5.3 và 7.3 m lần lượt là 8.84, 9.36, 9.52, 8.87 và 9.71 GPa theo hướng chiều cao của gỗ Xoan ta có sự biến đổi không đáng kể. MOE trung bình của loài Xoan ta là 9.26 GPa. So sánh kết quả nghiên cứu về loài Gáo vàng trong nghiên cứu này với kết quả của Duong và cộng sự về loài Xoan ta, tôi thấy
34 rằng kết quả này là tương tự nhau và gía trị MOE biến đổi theo hướng từ gốc đến ngọn là không lớn. 4.4. Mối tương quan giữa khối lượng thể tích và MOR, MOE 4.4.1. Mối tương quan giữa KLTT và MOR Kết quả xây dựng mối tương quan và phương trình tương quan giữa KLTT và MOR theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng.được thể hiện ở Hình 4.7. 75 65 55 45 35 y = 88.854x + 4.6294 MOR (MPa) 25 r = 0.43ns 15 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 KLTT (g/cm3) Hình 4.7. Sự biến đổi về mối tương quan giữa KLTT và MOR theo hướng từ tâm ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng Kết quả thể hiện ở Hình 4.7 cho thấy KLTT có mối tương quan tích cực với MOR theo hướng từ tâm ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn, thể hiện thông qua hệ số tương quan r (r = 0.43, p < 0.05), MOR tăng cùng KLTT. Điều này có nghĩa là ta có thể xác định MOR thông qua việc xác định KLTT từ phương trình tương quan giữa KLTT và MOR. Kết quả này tương tự với
35 kết quả nghiên cứu về loài Xoan ta của (Duong và cộng sự, 2018)[16] tác giả chỉ ra rằng KLTT tăng thì MOR cũng tăng theo. 4.4.2. Mối tương quan giữa KLTT và MOE Kết quả xây dựng mối tương quan và phương trình tương quan giữa KLTT và MOE theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn được thể hiện ở Hình 4.4. 10 8 6 MOE(GPa) 4 y = 12.864x - 0.3294 r = 0.32ns 2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 KLTT (g/cm3) Hình 4.8. Sự biến đổi mối tương quan giữa KLTT và MOE theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn Từ Hình 4.8 tôi thấy KLTT có mối tương quan yếu với MOE theo hướng từ tâm ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn, thể hiện ở hệ số tương quan r (r = 0.32, p = 0.05) kết quả cho thấy mức tương quan có mối liên hệ trong phương trình hồi quy, khi KLTT tăng thì MOE cũng tăng theo. Kết quả này có ý nghĩa trong thống kê. Tuy nhiên độ chính xác của nó không cao. So sánh mối tương quan ở chiều cao toàn bộ thân cây ở mức trung bình là (r = 0,74, P = 0,07) (Nguyen Tu Kim và cộng sự, 2008) [21] tác giả chỉ ra rằng mối tương quan này có ý nghĩa trong thống kê. Như vậy kết quả nghiên cứu trong này tương đồng với kết quả nghiên cứu trên.
36 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận Trong nghiên cứu này đã làm rõ sự biến đổi về tính chất vật lý và cơ học trong thân gỗ theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn của loài Gáo vàng. Kết quả nghiên cứu sự biến đổi về KLTT, MOR, MOE và mối Tương quan ở độ ẩm 16 % được kết luận cụ thể như sau: - KLTT của gỗ Gáo vàng có xu hướng tăng dần theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn tại các vị trí theo hướng chiều dài bán kính và chiều cao của cây có KLTT trung bình tăng dần tại từng vị trí cắt mẫu lần lượt là: 0.490, 0.498 và 0.519 g/cm3 tại vị trí 10, 50 và 90% và 0.492, 0.491, 0.551, 0.510 và 0.507 g/cm3 tại vị trí 0.3, 1.3, 2.3, 3.3 và 4.3 m. KLTT trung bình của 3 cây là 0.502 g/cm3. - MOR của gỗ Gáo vàng có xu hướng tăng lên rõ rệt theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn có trị số trung bình tại từng vị trí lần lượt là 41.92, 50.26 và 52.45 MPa tại vị trí chiều dài bán 10, 50 và 90% và theo hướng từ gốc đến ngọn lần lượt là 41.71, 47.55, 49.51, 49.80 và 52.48 MPa tại vị trí 0.3, 1.3, 2.3, 3.3 và 4.3 m được tính theo chiều cao từ mặt đất lên. MOR trung bình của 3 cây là 48.21 MPa. - MOE cũng tương tự như MOR sự biến đổi về MOE cũng có xu hướng tăng lên ở từng vị trí theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn cụ thể: Giá trị MOE trung bình theo hướng chiều dài bán kính tại vị trí 10, 50 và 90% lần lượt là 4.68, 6.31 và 6.96 GPa và theo hướng chiều cao thân cây tính từ mặt đất lên tại vị trí 0.3, 1.3, 2.3, 3.3 và 4.3 m lần lượt là 4.94, 5.86, 6.29, 6.24 và 6.29 GPa. MOE trung bình của cả 3 cây là 5.98 GPa. - Mối tương quan giữa KLTT với MOR và KLTT với MOE có mối tương quan với nhau theo hướng từ tâm ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn
37 với hệ số tương quan giữa KLTT và MOR là r = 0.43, p < 0.05 và hệ số tương quan giữa KLTT và MOE là r = 0.32, p = 0.05. 5.2. Kiến nghị 1. Do thời gian và kinh phí hạn chế nên trong quá trình nghiên cứu sự biến đổi về tính chất vật lý và cơ học theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn của loài này chỉ được nghiên cứu ở một khu vực. Vì vậy chúng tôi mong nhà trường tạo điều kiện cho chúng tôi có thời gian lâu hơn trong quá trình nghiên cứu để thu thập được nhiều kết quả so sánh các kết với nhau để nhân giống và phát triển loài này. 2. Trong quá trình nghiên cứu do thời gian có hạn nên chúng tôi mới chỉ nghiên cứu về sự biến đổi KLTT, MOR và MOE theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn ở vị trí chiều cao 0.3 đến 4.3 m, chưa nghiên cứu hết được các tính chất vật lý và cơ học của loài Gáo vàng nên chưa làm rõ hết được các tính chất của loài này. 3. Chúng tôi đề nghị cần tiếp tục nghiên cứu loài này ở nhiều khu vực trồng khác nhau. 4. Ngoài ra Trang thiết bị phục vụ trong quá trình nghiên cứu chưa đáp ứng được yêu cầu thí nghiệm. Cần trang bị thêm các dụng cụ, phòng thí nghiệm như: phòng chứa mẫu thí nghiệm đảm bảo các yêu cầu thí nghiệm, dụng cụ đo cần chính xác (cần thước đo điện tử), máy đo MOR và MOE.
38 TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tài liệu tiếng Việt 1. Nguyễn Văn Chiến (2017) Nghiên cứu chọn giống Gáo trắng (Neolamarckia cadamba (Roxb.) Bosser) phục vụ trồng rừng kinh tế. Tạp chí KHLN Chuyên san/2017 (16 - 26). 2. Vũ Huy Đại, Nguyễn Thế Nghiệp (2010) Nghiên cứu cấu tạo, tính chất và đề xuất hướng sử dụng của gỗ Trám Hồng (Canarium bengalense Roxb). Bộ Nông Nghiệp và phát triển Nông Nghiệp. 3. Nguyễn Đình Hưng (1990) Nghiên cứu những tính chất cơ bản và xác định hướng sử dụng nguồn tài nguyên gỗ rừng Việt Nam. Báo cáo khoa học công nghệ cấp nhà nước, mã số 04010601. Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam. 4. Nguyễn Đình Hưng (1990) Nghiên cứu tính chất cơ, vật lý và giải phẫu của một số loài gỗ và tre thông dụng ở Việt Nam làm cơ sở cho chế biến, bảo quản và sử dụng. Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam. 5. Lê Thu Hiền, Đỗ Văn Bản, Nguyễn Tử Kim (2010) Nghiên cứu khoa học tính chất vật lý, cơ học và hướng sử dụng gỗ của một số loài cây cho trồng rừng sản xuất vùng Đông Nam Bộ Phòng Nghiên cứu Tài nguyên Thực vật rừng. Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. 6. Tạ Thị Phương Hoa, Nguyễn Thị Minh Nguyệt (2016) Ảnh hưởng của xử lý ngâm nước đến thành phần hóa học, tính chất cơ lý của gỗ gáo trắng (neolamarckia cadamba). Tạp chí khoa học Lâm Nghiệp 2:(4419 - 4424). 7. Nguyễn Tử Kim (2015) Nghiên cứu cấu tạo, tính chất vật lý, cơ học và thành phần hoá học của một số loại gỗ và tre phổ biến ở Việt Nam làm cơ sở cho chế biến, bảo quản. Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam.
39 8. Nguyễn Tử Kim, Lê Thu Hiền (2016) Nghiên cứu tính chất cơ, vật lý và giải phẫu của một số loài gỗ thông dụng ở việt nam làm cơ sở cho chế biến, bảo quản và sử dụng. Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. 9. Trịnh Hiền Mai (2018) Nghiên cứu cải thiện tính chất Vật Lý và cơ học của gỗ Xoan ta (Melia azedarach L.) bằng hóa chất. Bài viết Nghiên cứu cải thiện tính chất Vật Lý và cơ học của gỗ Xoan ta (Melia azedarach L.) bằng hóa chất. Tạp chí khoa học và công nghệ lâm nghiệp số 1:132-140. 10. Sichaleune Oudone, Nguyễn Văn Thiết (2016) Nghiên cứu sự thay đổi tính chất vật lý của gỗ Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehn.) Theo chiều dọc và chiều ngang thân cây. Tạp chí khoa học và công nghệ Lâm nghiệp số 4:96-102. 11. Lê Ngọc Phước, Phạm Văn Chương, Vũ Mạnh Tường, Trần Minh Sơn (2018) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nén ép đến một số tính chất vật lý, cơ học của gỗ keo lai (Acacia mangiumx Acacia auriculiformis). Tạp chí khoa học và công nghệ lâm nghiệp số 3:193-200. 12. Hồ Ngọc Sơn, Nguyễn Thị Tuyên (2018) Một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Sa mộc dầu tại tỉnh Hà Giang. Tạp chí khoa học và công nghệ Lâm nghiệp số 1:142-147. 13. Phan Thanh Sang (2016) Đánh giá tình hình sinh trưởng của rừng trồng Gáo Vàng (Nauclea orientalis l) 1 năm tuổi tại trại Trường Tánh Linh - Tỉnh Bình Thuận. Thư viện số vnuf2.edu.vn. 14. Phạm Quang Thu, Lê Văn Bình, Võ Ngươn Thảo, Nguyễn Minh Chí (2016) Sâu hại chính rừng trồng gáo trắng (Neolamerckia Cadamba) và gáo vàng (Nauclea Orientalia) tại tỉnh cà mau. Tạp chí KHLN số 4:2731- 4738. 15. Lê Xuân Tình, (1998). Giáo trình khoa học gỗ. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.
40 II. Tài liệu tiếng Anh 16. Doan Van Duong, Junji Matsumura (2018) Within-stem variations in mechanical properties of Melia azedarach planted in northern Vietnam. Journal of Wood Science 64:329-337. 17. Lin, J; Chen, P.L; Huang, J.E, (1984) Investigation of growth properties of Chinese fir, Xihou forest, Nanping, Fujian. Journal of Fujian College of Forestry 7:9-19. 18. Majid KIAEI (2011) Anatomical, physical, and mechanical properties of eldar pine (Pinus eldarica Medw.) grown in the Kelardasht region. Urk J Agric For 35 (2011):31-42. 19. MCJA Nogueira, VD Araujo, DHAJV (2019) Physical and mechanical properties of Eucalyptus saligna wood for timber structures. Ambiente Construído 19(2):233-239. 20. Nguyen Tu Kim, Mikiko Ochiishi, Junji Matsumura, Kazuyuki Oda (2008) Variation in wood properties of six natural acacia hybrid clones innorthern Vietnam. The Japan Wood Research Society. J Wood Sci 54:436-442. 21. UK Rokeya, M Rowson Ali, M Akter Hossain, SP Paul (2010) Physical and mechanical properties of (Acacia auriculiformis x A mangium) hybrid Acacia. Journal of Bangladesh Academy of Sciences 34 (2) TÜBİTAKdoi:10.3906/tar-1001-552. III. Tài liệu Internet 22. 23.
PHỤC LỤC Phụ lục 1. Một số bảng biểu phục vụ quá trình nghiên cứu Biểu 1. Biểu ghi số liệu đo khối lượng mẫu Khối XT TT L lượng Khối (mm) (mm) (mm) thể tích Tên lượng (g/cm³) (gam) TB TB TB Xt1 Xt2 Xt3 Tt1 Tt2 Tt3 Lxt Ltt Thanh (cm) (cm) (cm) I-a-1-1 I-a-1-2 I-a-2-1 I-a-2-2 I-a-3-1 I-a-3-2 I-b-1-1 I-b-1-2 Biểu 2. Biểu xác định khối lượng thể tích trung bình của 3 cây Vị trí chiều dài bán kính (%) Trung bình 10 50 90 chiều cao Vị trí chiều của cây cao cây (m) 0.3 1.3 2.3 3.3 4.3 Trung bình chiều dài bán kính
Biểu 3. Biểu số liệu xác định độ ẩm cho các phép thử Độ ẩm Ghi STT Ký hiệu mẫu m1 (g) m2 (g) % chú 1 I-a-1-1 2 I-a-1-2 3 I-a-2-1 4 I-a-2-2 5 I-a-3-1 6 I-a-3-2 7 I-b-1-1 8 I-b-1-2 9 Độ ẩm trung bình Biểu 4. Biểu xác định MOR và MOE b h l Pma MOR MOE ST KH a F a F Ghi (mm (mm (mm x (MPa (GPa T M 1 1 2 2 chú ) ) ) (N) ) ) 1 I-a-1-1 2 I-a-1-2 3 I-a-2-1 4 I-a-2-2 5 I-a-3-1 6 I-a-3-2 I-b-1- 7 1
8 Biểu 5. Biểu tổng hợp MOR trung bình theo từng vị trí chiều dài bán kính Vị trí chiều dài bán kính (%) Trung bình chiều cao 10 50 90 Vị trí chiều của cây cao cây (m) 0.3 1.3 2.3 3.3 4.3 Trung bình chiều dài bán kính
Biểu 6. Biểu tổng hợp MOE trung bình theo từng vị trí Vị trí chiều dài bán kính (%) 10 50 90 TB Vị trí chiều cao cây (m) 0.3 1.3 2.3 3.3 4.3 Trung bình Biểu 7. Biểu tổng hợp số liệu xác định mối tương quan giữa KLTT với MOR và MOE Ký hiệu KLTT MOR STT MOE (GPa) Ghi chú mẫu (g/cm3) (MPa) 1 I-a-1-1 2 I-a-1-2 3 I-a-2-1 4 I-a-2-2 5 I-a-3-1 6 I-a-3-2 7 I-b-1-1 8 I-b-1-2 9
Phụ lục 2. Một số hình ảnh trong quá trình nghiên cứu Khảo sát khu vực lấy mẫu rừng trồng Gáo vàng
Chọn cây lấy mẫu
Cắt hạ gỗ đo cắt khúc dài 50 cm và xẻ ván có kích thước dài 50 cm, dày 6 cm
Xẻ thanh có kích thước 2 cm (xuyên tâm) × 2 cm (tiếp tuyến) x 32 cm (dọc thớ)
Cân đo mẫu thu thập số liệu khối lượng thể tích
Máy đo MOR, MOE Cân mẫu kiểm tra độ ẩm các mẫu thí Loại bỏ những mẫu có mắt nghiệm sau khi sấy