Khóa luận Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng tích và một số tính chất cơ học từ tâm ra vỏ của gỗ sa mộc (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) trồng ở huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng tích và một số tính chất cơ học từ tâm ra vỏ của gỗ sa mộc (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) trồng ở huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai

1. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM SÙNG A CHƯ NGHIÊN CỨU ỰS BIẾN ĐỔI TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC TỪ TÂM RA VỎ CỦA GỖ SA MỘC (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) TRỒNG Ở HUYỆN SA PA, TỈNH LÀO CAI KHÓA LUẬNTỐT NGHI ỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Nông lâm kết hợp Khoa : Lâm nghiệp Khóa học : 2015 - 2019 Thái Nguyên – 2019
2. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM SÙNG A CHƯ NGHIÊN CỨU ỰS BIẾN ĐỔI TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC T Ừ TÂM RA VỎ CỦA GỖ SA MỘC (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) TRỒNG Ở HUYỆN SA PA, TỈNH LÀO CAI KHÓA LUẬNTỐT 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 – 2019
3. i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là nội dung nghiên cứu riêng của bản thân tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong khóa luận là trung thực. Kết quả nghiên cứu chưa được sử dụng công bố trên tài liệu nào khác. Nếu có gì sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm./. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 Xác nhận của GVHD Tác giả TS. Dương Văn Đoàn Sùng A Chư 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!
4. ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đại học Khoa học Lâm nghiệp, tôi xin trân trọng cảm ơn tới Ban lãnh đạo Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, phòng Quản lý Đào tạo, Ban chủ nhiệm cùng các thầy, cô trong Khoa Lâm nghiệp và các thầy cô các khoa khác của Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình tôi học tập tại trường. Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn TS. Dương Văn Đoàn đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn tôi hoàn thành khóa luận này. Cảm ơn Ban quản trị phục vụ Khoa Lâm nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi mượn phòng thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm của khoa để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn ủng hộ và giúp đỡ quý báu của gia đình tôi, đã tận tình giúp đỡ và hỗ trợ trong suốt thời gian tôi nghiên cứu đề tài. Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến Viện nghiên cứu Công nghiệp rừng, Viên Khoa học lâm nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện và giúp đỡ và hỗ trợ tôi về thiết bị dụng cụ trong quá trình đo tính tính chất cơ học của gỗ liên quan đến đề tài nghiên cứu để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Tuy nhiên vì kiến thức chuyên môn còn hạn chế và bản thân còn thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung của báo cáo không tránh khỏi những thiếu xót, em rất mong nhận sự góp ý, chỉ bảo thêm của quý thầy cô để báo cáo này được hoàn thiện hơn. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 Tác giả Sùng A Chư
5. iii Danh mục các bảng Bảng 3.1. Thông tin cơ bản của các cây mẫu 18 Bảng 4.1. Bảng thống kê kết quả khối lượng thể tích cây Sa mộc 25 Bảng 4.2. Bảng thống kê kết quả MOR của cây Sa mộc 27 Bảng 4.3. Bảng thống kê kết quả MOE của cây Sa mộc 29 Bảng 4.4. So sánh kết quả nghiên cứu về các tính chất của cây Sa mộc trong nghiên cứu này với các nghiên cứu cây Sa mộc trước đó ở Việt Nam và trên thế giới. 32 Bảng 4.5. So sánh kết quả nghiên cứu về các tính chất vật lý cơ học của Sa mộc hiên cứu này với nghiên cứu về loài Sa mộc dầu ở Việt Nam. 32
6. iv Danh mục các hình Hình 3.1. Quy trình xẻ mẫu cho thí nghiệm 19 Hình 4.1. Biểu đồ thể hiện sự biến đổi khối lượng thể theo hướng từ tâm ra vỏ của gỗ Sa mộc 26 Hình 4.2. Biểu đồ thể hiện sự biến đổi MOR theo hướng từ tâm ra vỏ của cây Sa mộc 28 Hình 4.3. Biểu đồ thể hiện sự biến đổi MOE của cây Sa mộc theo hướng từ tâm ra vỏ. 30 Hình 4.4. Biểu đồ tương quan giữa khối lượng thể tích gỗ và MOR 33 Hình 4.5. Biểu đồ tương quan giữa khối lượng thể tích gỗ và MOE 34
7. v Danh mục các từ viết tắt Từ viết tắt Nghĩa từ MOR Độ bền uốn tĩnh MOE Môđun đàn hồi uốn tĩnh KLTT Khối lượng thể tích Cs Cộng sự D1.3 Đường kính ở 1.3 m Hvn Chiều cao vút ngọn
8. 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 tác v Mục lục vi PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 1 1.3. Ý nghĩa của việc nghiên cứu 3 1.3.1. Ý nghĩa học ật p 3 1.3.2. Ý nghĩa khoa ọh c 3 1.3.3. Ý nghĩa thực tiễn 3 PHẦN 2: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4 2.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu 4 2.1.1. Khối lượng thể tích 4 2.1.2. Tính chất cơ học của gỗ 6 2.2.3. Tính chất không đồng nhất của gỗ 9 2.2. Những nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam 10 2.2.1. Trên Thế giới 10 2.2.2. Ở Việt Nam 12 2.3. Đặc điểm cây Sa mộc 15 2.3.1. Đặc điểm hình thái 15 2.3.2. Đặc điểm sinh học và sinh thái học 16 2.3.3. Giá trị 16
9. vii PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 3.1.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 17 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu 17 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu 17 3.1.3. Địa điểm, thời gian nghiên cứu 17 3.2. Nội dung nghiên cứu 17 3.3. Phương pháp nghiên cứu 17 3.3.1. Phương pháp thu thập mẫu và xử lý mẫu 17 3.3.2. Phương pháp thí nghiệm 20 3.3.2.1. Dụng cụ thí nghiệm 20 3.3.2.2. Phương pháp đo khối lượng thể tích 20 3.3.2.3. Phương pháp đo độ bền uốn tĩnh 21 3.3.2.4. Phương pháp đo mô đun đàn hồi uốn tĩnh 22 3.3.2.5. Phương pháp xác định độ ẩm mẫu gỗ 23 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 25 4.1. Sự biến đổi về khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ của cây Sa mộc 25 4.2. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ của cây Sa mộc 27 4.3. Sự biến đổi MOE theo hướng từ tâm ra vỏ của cây Sa mộc 29 4.4. Mối quan hệ giữa khối lượng thể tích gỗ và MOR, MOE 33 4.4.1. Mối tương quan giữa lượng thể tích gỗ và MOR 33 4.4.1. Mối tương quan giữa lượng thể tích gỗ và MOE 33 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35 5.1. Kết luận 35 5.2. Kiến nghị 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37
10. 1 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Nghiên cứu, xác định sự biến đổi tính chất vật lý, cơ học của 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. Kết quả xác định sự biến đổi tính chất vật lý, cơ học của gỗ là cơ sở khoa học rất cơ bản và quan trọng để tìm hiểu về bản chất của gỗ, là căn cứ để sử dụng, chế biến, bảo quản gỗ hợp lý và hiệu quả tài nguyên gỗ, là những tiêu chí để đánh giá chất lượng rừng, đánh giá tuyển chọn giống, nghiên cứu những ảnh hưởng của các nhân tố môi trường, biện pháp kinh doanh. Như vậy, nghiên cứu xác định sự biến đổi định tính chất vật lý, cơ học của gỗ và tre ở nước ta có một ý nghĩa to lớn, nhưng kết quả nghiên cứu từ trước cho đến nay còn rất hạn chế cả về số lượng và chất lượng, còn quá ít so với tài nguyên rừng ở nước ta, đã không đáp ứng được những nhu cầu, đòi hỏi của phát triển kinh tế xã hội ở nước ta, đặc biệt trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Tính chất vật lý của gỗ là những tính chất có thể xác định được trong điều kiện thiết lập tương tự điều kiện sử dụng có thể xảy ra trong thực tế. Tính chất vật lý bao gồm các vấn đề: nước trong gỗ, sự co rút, sự giãn nở, khối lượng riêng, độ hút ẩm, độ hút nước. Khi sử dụng gỗ là vật liệu kỹ thuật cần phải xác định khả năng gỗ chống lại tác động ngoại lực, đó chính là tính chất cơ học. Khi gỗ chịu tác động của ngoại lực, những tính chất cơ học của gỗ sẽ xuất hiện: độ bền cơ học khả năng của gỗ chống lại sự phá hủy; biến dạng của gỗ khả năng gỗ chống lại sự biến đổi kích thước và hình dạng; tính chất công nghệ và sử dụng. Hiểu biết tính chất cơ học của gỗ có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc tính toán độ bền kết cấu gỗ từ tâm ra ngoài vỏ. Xác định lựa chọn chế độ gia công, chế biến và
11. 2 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 và tính chất vật lý, cơ học khác nhau và luôn có sự biến đổi từ tâm ra ngoài vỏ từ gốc lên ngọn, do đó khi hiểu rõ sự biến đổi 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 tích và một số tính chất cơ học từ tâm ra vỏ của gỗ sa mộc (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) trồng ở huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai”. Nghiên cứu này nhằm chỉ ra tính chất cơ học vật lý và sự biến đổi của các tính chất đó trong gỗ cây Sa mộc cũng như tương quan giữa các tính chất đó, biết được sự biến đổi cơ học từ tâm ra vỏ sẽ lựa chọn được các thông số gia công phù hợp làm cơ sở cho chế biến, bảo quản và sử dụng. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu + Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu được sự biến đổi các tính chất vật lý và cơ học gỗ bên trong thân cây Sa mộc. + Mục tiêu cụ thể: - Nghiên cứu được sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ. - Nghiên cứu được sự biến Độ bền uốn tĩnh (MOR), Môđun đàn hồi uốn tĩnh (MOE) theo hướng từ tâm ra vỏ. - Xác định được mối tương quan giữa khối lượng thể tích và MOR và MOE của gỗ.
12. 3 1.3. Ý nghĩa của việc nghiên cứu 1.3.1. Ý nghĩa họcậ t p - Áp dụng được lý thuyết đã học vào thực tiễn và học hỏi thêm được những kiến thức bổ ích từ bên ngoài trường . - Củng cố được kiến thức cơ sở cũng như chuyên ngành cho bản thân phục vụ cho công việc sau này. Tích lũy những kinh nghiệm cho công việc khi đi làm. - Rèn luyện về kỹ năng nghiên cứu khoa học: kỹ năng tổng hợp và phân tích số liệu và viết báo cáo khoa học. 1.3.2. Ý nghĩa khoa học - Góp phần hoàn chỉnh dữ liệu khoa học cho nghiên cứu chuyên sâu về loài cây Sa mộc. - Là cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp khai thác, chế biến và bảo quản gỗ Sa mộc phù hợp. 1.3.3. Ý nghĩa thực tiễn - Trên cơ sở nghiên cứu sự biến đổi một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Sa mộc đề xuất một số giải pháp kiến nghị về phương pháp, cách thức chế biến và bảo quản gỗ Sa mộc . - Kết quả xác định sự biến đổi tính chất vật lý, cơ học của gỗ là căn cứ để sử dụng, chế biến, bảo quản gỗ hợp lý và hiệu quả tài nguyên gỗ, là những tiêu chí để đánh giá chất lượng rừng, đánh giá tuyển chọn giống, nghiên cứu những ảnh hưởng của các nhân tố môi trường, biện pháp kinh doanh. - Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng được vào thực tiễn sản xuất tại các công ty chế biến, bảo quản gỗ
13. 4 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 một đơn vị thể tích gỗ (Lê Xuân Tình, 1998) [11]. 훾 = 푣 Trong đó: m là khối lượng tính bằng g hoặc kg; v là thể tích tính bằng cm3 hoặc m3 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 xác định 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) [11].
14. 5 2.1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới khối lượng thể tích 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 cấu tạo 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 tương ứng với độ rỗng lớn và ngược lại (Lê Xuân Tình, 1998) [11]. 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. Thông thường, 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 gỗ nhỏ (Lê Xuân Tình, 1998) [11]. Độ ẩm Lượng nước chứa trong gỗ 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. 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 khối lượng thể tích trung bình giữa gốc và ngọn từ 10 – 25 % (Lê Xuân Tình, 1998) [11]. Khối lượng thể tích ở gần tủy và vỏ là nhỏ nhất. Khối lượng thể tích ở gỗ lõi lớn hơn ở gỗ giác.
15. 6 Ở tuổi thành thục sinh học, gỗ có khối lượng thể tích cao hơn so với tuổi già và tuổi non. 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) [11]. 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) [11]. 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 gôc giảm xuống, mặt dù chu kỳ kinh doanh có ngắn hơn (Lê Xuân Tình, 1998) [11]. 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
16. 7 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) [11]. 2.1.2.1. Một số khái niệm về tính chất cơ học gỗ Ứng lực Khi lực bên ngoài tác động, các phần tử bên trong gỗ sản sinh nội lực chống lại, đó là ứng lực, kí hiệu là P đơn vị là Newton (N). Khi chịu lực tác động, hình dạng và kích thước của vật cũng bị biến đổi (Lê Xuân Tình, 1998) [11]. Ứng lực có tác dụng chống lại lực tác động từ bên ngoài, đồng thời có tác dụng khôi phục hình dạng và kích thước cũ của vật thể. Ứng lực bằng ngoại lực về trị số nhưng ngược chiều. Biến hình Sau khi bị ngoại lực tác dụng, gỗ ít nhiều đều thay đổi về hình dạng và kích thước. Hiện tượng đó gọi là sự biến dạng (hay biến hình) (Lê Xuân Tình, 1998) [11]. Biến dạng thường biểu thị bằng độ tăng giảm dài tuyệt đối – gọi là biến dạng tuyệt đối ∆l. Hoặc độ tăng giảm dài tương đối – gọi là biến dạng tương đối (ε). ∆l 휀 = 푙 Trong đó: ∆l là biến dạng tuyệt đối (cm); l chiều dài vật thể (cm) 2.1.2.2. Các tính chất cơ học của gỗ Tùy theo phương thức tác dụng của ngoại lực, chiều thớ của gỗ và nội lực sản sinh trong gỗ, người ta chia các ứng lực thành 3 nhóm chính: Các ứng lực đơn giảm, các ứng lực phức tạp, các ứng lực có tính chất công nghệ. Tuy
17. 8 nhiên trong nghiên cứu này chỉ nghiên cứu ở các ứng lực phức tạp cụ thể là sức chịu uốn tĩnh * 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. * Thí nghiệm xác định lực uốn tĩnh và môđun đàn hồi a, Xác định lực uốn tĩnh - Mẫu thử nghiệm có kích thước 20×20×320 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) [11]. - Các loại gỗ lá rộng quy 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: 푃 푙 + Nếu 2 điểm đặc lực: 𝜎 = (N/m2) 푡 ℎ2 3푃 푙 + Nếu 1 điểm đặt lực: 𝜎 = (N/m2) 푡 2 ℎ2 Trong đó: Pmax là lực phá hoại (N); l cự ly hai gối (m) b và h là bề rộng và chiều cao của mẫu (m).
18. 9 b, Xác định môđun đàn hồi uốn tĩnh Thí nghiệm xác định Môđun đàn hồi uốn tĩnh 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 ± 1000 N/ph. Đọc số trên đồng hồ đo biến hình ngay sau mỗi lần tăng lực. Lấy trị số bình quân biến dạng của 3 lần tăng lực cuối cùng (Lê Xuân Tình, 1998) [11]. Tính Môđun đàn hồi theo công thức sau, chính xác đến 108N/m2: 23푃′l3 = (N/m2) cho 2 điểm đặt lực 108 ℎ3 1푃′.l3 = (N/m2) cho 1 điểm đặt lực 4 ℎ3 Trong đó: l cự ly hai gối (m); b và h là bề rộng và chiều cao của mẫu (m); f là độ võng; P’ = 600 – 200N = 400N hoặc P’ = 400 – 200N = 200N. 2.2.3. Tính chất không đồng nhất của gỗ Tính chất cơ học của gỗ biến động rất nhiều. Tùy theo khối lượng thể tích khác nhau mà cường độ khác nhau. Gỗ nặng có khả năng chịu lực lớn hơn gỗ nhẹ. Khối lượng thể tích chênh nhau 3 lần thì cường độ chênh lệch nhau gần 5 lần (Lê Xuân Tình, 1998) [11]. Cũng cùng một loài, tùy điều kiện sinh trưởng khác nhau mà cường độ gỗ cũng khác nhau. Ngay cả khi trong cùng một cây ở các vị trí khác nhau cũng làm cho cường độ chênh lệch. Trong thân cây: Đại bộ phận tế bào xếp dọc theo thân cây. Trong mỗi tế bào đại bộ phận mixen xếp song song với trục dọc tế bào. Do đó trong thân cây hầu hết các mixen xenlulô xếp song song với trục dọc thân cây. Vì vậy
19. 10 cường độ theo chiều dọc thớ lớn hơn rất nhiều so với chiều ngang thớ (Lê Xuân Tình, 1998) [11]. Loại gỗ có thớ càng thẳng thì chênh lệch giữa hai chiều càng rõ. Theo chiều ngang thớ do sự tồn tại của tia gỗ, gỗ sớm và gỗ muộn làm cho cường độ chiều xuyên tâm và tiếp tuyến chênh lệch nhau. Đối với gỗ lá kim và gỗ lá rộng mạch vòng do gỗ sớm và gỗ muộn phân biệt, tia gỗ nhỏ và ít nên cường độ chiều tiếp tuyến lớn hơn cường độ chiều xuyên tâm. Ngược lại gỗ lá rộng mạch phân tán gỗ sớm – gỗ muộn không phân biệt, tia gỗ nhiều và lớn nên cường độ chiều xuyên tâm lớn hơn cường độ chiều tiếp tuyến. Bình thường sự chênh lệch này là khoảng 50% (Lê Xuân Tình, 1998) [11]. Đối với các loại gỗ giẻ, có tia gỗ tụ hợp rất lớn thì hiện tượng chênh lệch này càng rõ rệt. 2.2. Những nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam 2.2.1. Trên Thế giới Nghiên cứu tính chất vật lý cơ học của gỗ và sự biến đổi các tính chất của gỗ là cơ sở quan trọng nhằm lựa chọn giống cây trồng trong sản xuất làm sao cho nâng cao năng suất và tính bền vững của sản xuất nông lâm nghiệp, góp phần đảm bảo an ninh lương thực, và xóa đói giảm nghèo. Vì vậy trên thế giới các tính chất vật lý cơ học của các loài cây gỗ đã được các nhà khoa học nghiên cứu và tuyên bố. Đối với loài cây Sa mộc trên thế giới, tính chất vật lý cơ học của cây Sa mộc đã được các nhà khoa học nghiên cứu và có nhiều công trình báo cáo. Cụ thể một nghiên cứu ở Trung Quốc về tính chất cơ học của cây Sa mộc (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) 36 tuổi được trồng ở tỉnh Giang Tây bằng phương pháp không phá hủy dựa trên âm thanh ở độ ẩm 12% cho MOR là 70.9 MPa, MOE là 10,5 GPa, khối lượng thể tích (KLTT) là 782 kg/m3 và có MOE giảm dần theo chiều cao thân cây (Yin và
20. 11 cs, 2009) [19]; còn cây trồng 58 tuổi ở New Zealand thì người ta thấy rằng MOR ở độ ẩm 12% là 51 MPa, MOE là 7,4 GPa, KLTT là 385 kg/m3, kết quả nghiên cứu cho thấy rõ ràng các tính chất vật lý cơ học của loài Sa mộc (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) được trồng ở New Zealand so với ở Trung Quốc là thấp hơn, nguyên nhân là do KLTT thấp (Fung, 1994) [15]. Một nghiên cứu khác về loài Sa mộc tại tỉnh Giang Tây cho thấy MOR của loài này dao động từ 28,14 – 65,86 MPa, MOR trung bình là 42,92 MPa (Yin và cs, 2004) [18]. Vào năm 1982 ở Đài Loan tính chất vật lý cơ học của loài Sa mộc ở tuổi 36 cũng được nghiên cứu. Kết quả cho thấy KLTT biến động từ 0,31 -0,4 g/cm3, MOR biến động từ 28,1-55,4 MPa và MOE biến động từ 7,5-10,3 GPa (Liu và cs, 1982) [17]. 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% KLTT từ 0,31 – 0,46 g/cm3, MOR từ 35,3 – 43,3 MPa, MOE từ 6,6-10,6 GPa (Lin và cs, 1984) [16]. Như vậy có thể thấy qua các nghiên cứu ở các nơi khác nhau trên thế giới 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. Theo tài liệu nghiên cứu về loài cây Xoan ta ở miền Bắc Việt Nam thì các giá trị trung bình trong toàn bộ cây KLTT, MOR, MOE ở độ ẩm 12% tương ứng là 0,51 g /cm3; 78,58 MPa; 9,26 GPa. 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 tăng từ tâm ra vỏ cây. KLTT có mối quan hệ tuyến tính tích cực mạnh với cả 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 (Duong và cs, 2018) [14].
21. 12 Một số nghiên cứu khác có liên quan đến cây sa mộc như: Đặc tính chống vi khuẩn và chống oxy hóa của loài Sa mộc (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) (Poonam Jyoti và cs, 2018); Dự đoán tính chất cơ học của gỗ linh sam Trung Quốc bằng quang phổ hồng ngoại gần (YU và cs, 2009); Ước tính sinh khối cây linh sam Trung Quốc (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) dựa trên phương pháp Bayes (Zhang và cs, 2013); Thông số di truyền và tương tác kiểu gen - môi trường của linh sam Trung Quốc (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) ở tỉnh Phúc Kiến (Bian và cs, 2014). 2.2.2. Ở Việt Nam Ở nước ta việc nghiên cứu các tính chất cơ học vật lý của gỗ là rất cần thiết và quan trọng bởi vì hàng năm ngành lâm nghiệp hàng năm đã có đóng góp rất lớn trong GDP của cả nước. Đặc biệt năm gần đây nhất, năm 2018 giá trị xuất khẩu lâm sản đạt hơn 9,3 tỷ USD (Tổng cục Lâm nghiệp, 2018) [12]. Nghiên cứu tính chất cơ học vật lý của gỗ là cơ sở để lựa chọn loài cây và giống cây trồng có giá trị cao, chất lượng tốt góp phần làm tăng thu nhập, phát triển nông lâm nghiệp bền vững và xóa đói giảm nghèo. Theo tài liệu nghiên cứu ở Việt Nam đã nghiên cứu tính chất vật lý và cơ học chính của 155 loài gỗ thông dụng thuộc 40 họ thực vật ở Việt Nam làm cơ sở phục vụ công tác phân loại gỗ, chọn loài cây, bảo tồn nguồn gen, xây dựng những tiêu chuẩn cho gỗ nguyên liệu, đảm bảo sử dụng nguyên liệu gỗ tiết kiệm, hiệu quả (Nguyễn Đình Hưng, 1990) [5]. Theo một tài liệu nghiên cứu khác đã báo cáo số liệu về tính chất cơ vật lý và cấu tạo giải phẫu của 20 loài tre, bảng số liệu về tính chất cơ vật lý và mô tả cấu tạo giải phẫu của 30 loài cây gỗ. Báo cáo phân tích tổng hợp và kết quả nghiên cứu, Atlas về cấu tạo giải phẫu cho 20 loài tre và ít nhất 30 loài cây gỗ (Nguyễn Tử Kim, 2010) [7]. Một số hoạt động Nghiên cứu về tính chất vật lý, cơ học và thành phần hóa học của gỗ Sa mộc và sa mộc dầu đã được thực hiện ở nước ta. Theo một
22. 13 tài liệu báo cáo tổng kết cho thấy KLTT của gỗ Sa mộc ở độ ẩm 12% là 0,37 g/cm3, MOR là 8,6 MPa, MOE là 6,65 GPa, được đánh giá là các tính chất vật lý cơ học của gỗ Sa mộc là thấp (Nguyễn Tử Kim, 2015) [8]. Kết quả nghiên cứu tại tỉnh Hà Giang cho thấy các tính chất vật lý và cơ học của gỗ Sa mộc dầu ở độ ẩm 12% đều khá thấp: 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; KLTT đối với gỗ già là 490 kg/m3, gỗ non 370 kg/m3 ; Độ bền tách đối với gỗ già 7,5 KJ/mm2 , gỗ non 6,5 – 6,7 KJ/mm2 ( Hồ Ngọc Sơn và cs, 2018) [9]. Thành phần hóa học của loài gỗ Sa mộc dầu cũng được nghiên cứu tại Hà Giang Hàm lượng tinh dầu đạt 0,8% (theo nguyên liệu khô không khí). Có 34 hợp chất đã được xác định (chiếm 97,3% tổng lượng tinh dầu). Thành phần chính của tinh dầu gồm α-terpineol (36,6%), αcedrol (29,8%), cis-α-dehydro terpineol (5,6%), borneol (4,6%), camphor (4,4%) và α-cedren (3,4%). Đây là nguồn α- terpineol và α-cedrol có thể khai thác trong tự nhiên (Đỗ Ngọc Đài và cs, 2012) [2]. Một nghiên cứu về tính chất cơ học vật lý của một số loài gỗ được trồng ở Việt Nam đã chỉ ra các tính chất cơ học vật lý của các loài cây như sau: Gỗ Bông gòn, Dó trầm, Gáo trắng, Lát mexico có khối lượng thể tích 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 khối lượng thể tích nhẹ (524 - 597 kg/m3); Hệ số co rút thể tích trung bình (0,39 – 0,46); Giới hạn bền khi uốn
23. 14 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 (1,1) ở Keo lá tràm.Gỗ Dầu rái, Sao đen, Xoan mộc có khối lượng thể tích 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)(Lê Thu Hiền và cs, 2011) [4]. Kết quả nghiên cứu tính chất vật lý, cơ học gỗ Vối thuốc (Schima wallichii Choisy) và Chò xót (Schima superba Garon. et Champ), cho thấy, gỗ Chò xót có khối lượng thể tích ở độ ẩm 12% thuộc loại trung bình (676 kg/m3) và gỗ Vối thuốc ở độ ẩm 12% thuộc loại trung bình (646 kg/m3), MOR của Chò xót là 100,0 MPa và của Vối thuốc là 94,1 MPa (Võ Đại Hải, 2011) [3]. Một số đề tài nghiên cứu có liên quan về cây Sa mộc và Sa mộc dầu như: Nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể nhằm mục đích bảo tồn hai loài Pơ mu (Fokiennia hodginsii (DUNN) A. Henry & Thomas) và Sa mộc dầu (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.), mối quan hệ họ Hoàng của một số loài trong họ Hoàng đàn (Cupressaceae) ở Việt Nam (Nguyễn Thị Phương Trang, 2012); Nghiên cứu đặc điểm sinh vật học và kỹ thuật gieo ươm Sa mộc dầu (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) từ hạt tại khu bảo tồn tây côn lĩnh tỉnh hà giang (Nguyễn Công Hoan, Luận văn thạc sĩ, 2015); Nghiên cứu thực trạng phát triển rừng trồng Sa mộc (Cunninghamia lanceolata (Lamb.)
24. 15 Hook.) tại huyện Hoàng Su Phì tỉnh Hà Giang (Nguyễn Ngọc Tuấn, luận văn thạc sĩ, 2016); Góp phần xác định mức độ quan hệ họ hàng giữa sa mộc trồng (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) và Sa mộc dầu (Cunninghamia Konishii Hayata) (họ Hoàng đàn Cupressaceae) ở Việt Nam bằng phương pháp xác định trình tự 18s-rDNA (Nguyễn Thị Phương Trang và cs, 2009); Đa dạng di truyền loài Sa mộc (Cunninghamia lanceolata var. konishii) bằng chỉ thị ISSR: áp dụng cho công việc bảo tồn (Nguyễn Minh Tâm và cs, 2009); Nghiên cứu biến động cấu trúc và chất lượng rừng trồng Sa mộc theo tuổi tại huyện Si Ma Cai, tỉnh Lào Cai (Dương Văn Huy và cs, 2018); Đặc điểm sinh học và thành phần hóa học tinh dầu loài Sa mộc dầu (Cunninghamia konishii Hayata) ở khu bảo tồn thiên nhiên Pù Hoạt, Nghệ An (Nguyễn Danh Hùng và cs, 2017). Một nghiên cứu cho thấy giữa Sa mộc trồng (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) và Sa mộc dầu (Cunninghamia konishii Hayata) có mối quan hệ họ hàng mật thiết với nhau (bootsttap 99%) với hệ sai khác rất nhỏ (0,018) (Nguyễn Thị Phương Trang và cs, 2009) [13], do vậy các nhà khoa học đã nhất trí nhập hai loài này làm một coi như là một thứ. 2.3. Đặc điểm cây Sa mộc 2.3.1. Đặc điểm hình thái Sa mộc là loài cây gỗ lớn, thường xanh, cao tới 40 – 45 m, đường kính ngang ngực đạt tới 70 – 120 cm, thân thẳng, hình trụ, phân cành cao trên 20 m. Vỏ nâu đen, thường tách ra từng mảnh. Cành con phân ngang tạo thành nhiều tầng. Tán cây hình tháp, dày, màu sẫm. Lá màu xanh, nhọn, mọc trên mặt phẳng, xếp xoắn, dài 4 – 5 cm, rộng 0,2 - 0,3 cm, cứng, đầu lá nhọn, mép có răng cưa. Mặt trên xanh bóng, mặt dưới mốc hai bên gân chính. Nón đơn tính hình trứng, vảy có râu ở đỉnh. Nón đực mọc tập trung 15-20 chiếc thành bông ở đầu cành. Nón cái dạng trứng, dài 3 - 4 cm, rộng 3cm, mọc ở thấp hơn
25. 16 nón đực, đơn độc. Hạt dạng trái xoan, có cánh, dài 5 – 7 mm, rộng 3 – 5 mm [20]. 2.3.2. Đặc điểm sinh học và sinh thái học Phân bố tự nhiên ở miền trung và nam Trung Quốc, Đài Loan, bắc Lào và Việt Nam. Loài từ lâu được coi là loài bản địa của Việt Nam vì đã được nhập trồng thành công ở một số tỉnh biên giới phía Bắc, ở các vùng núi có độ cao trên 700 m như Hà Giang, Lào Cai,Lai Châu, Cao Bằng, Quảng Ninh, Lạng Sơn và rất thích hợp cho việc trồng cảnh quan trong các thành phố, khu nghỉ mát như Đà Lạt, Sa Pa, Tam Đảo, Ba Vì. Loài cây này cũng đã được trồng rất thành công ở nam Trung Quốc [20]. 2.3.3. Giá trị Sa mộc hay Sa mu (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) là loài cây có giá trị về kinh tế và bảo tồn nguồn gen, gỗ là sản phẩm chính của nguồn gen Sa mộc. Gỗ Sa mộc là loại gỗ nhẹ nhưng bền, ít mối mọt, có hoa vân, màu sắc rất đẹp, mùi thơm và rất được ưa dùng để làm các đồ thủ công mỹ nghệ, làm các vật dụng trong gia đình, làm nhà. Sa mộc là cây ưu tiên trong chương trình trồng rừng, cây Sa mộc được trồng nhiều ở các tỉnh Miền núi phía Bắc nước ta, gỗ thuộc nhóm V theo phân loại nhóm gỗ rừng Việt Nam (Bộ lâm nghiệp, 1977)[1]. Gỗ Sa mộc được đẽo gọt thành bồn tắm, giường, ghế,bàn, đặc biệt được chiết xuất thành tinh dầu hòa vào nước tắm, có thể dùng để chữa bệnh. Sa mộc được trồng từ lâu tại Sa Pa (Lào Cai), Đà Lạt (Lâm Đồng) như loài cây trồng cảnh quan. Do có dáng đẹp, thân cây to, thẳng nên rất được ưa chuộng. Sa mộc dễ trồng, không bị trâu bò phá hoại nên trồng rừng có nhiều thuận lợi. Sa mộc có khả năng tái sinh chồi rất tốt [20].
26. 17 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Biến động về tính chất vật lý và cơ học của Cây Sa mộc, tuổi 19, trồng ở xã San Sả Hồ, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai; - Tên khoa học: Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.; - Thuộc họ: Hoàng đàn (Cupressaceae). 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu - Sự biến đổi tính chất vật lý và cơ học theo hướng từ tâm ra vỏ trong thân gỗ Sa mộc. - Dụng cụ thí nghiệm thực hiện tại phòng thí nghiệm Khoa Lâm nghiệp – Đại học Nông lâm Thái Nguyên và Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. 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 01/01/2019 đến 30/05/2019 3.2. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu sự biến đổi KLTT gỗ theo hướng từ tâm ra vỏ; - Nghiên cứu sự biến đổi MOE và MOR theo hướng từ tâm ra vỏ; - Tìm hiểu mối tương quan giữa KLTT gỗ và các tính chất cơ học 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 Sa mộc có đường kính ngang ngực tương đương, có thân thẳng, thân cây không bị khuyết tật được trồng ở rừng trồng thuần loài Sa mộc tại xã San Sả Hồ, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai. Đường
27. 18 kính tại chiều cao 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 được đo từ gốc đến ngọn. Số liệu cơ bản của các cây mẫu được trình bày trong Bảng 3.1. Bảng 3.1. Thông tin cơ bản của các cây mẫu Cây D1.3 (cm) Hvn (m) I 29,5 22,6 II 28,5 22,3 III 30 20 Chú thích: D1.3 là đường kính của cây tại vị trí 1,3 m tính từ mặt đất; Hvn là chiều cao của cây tính từ gốc đến ngọn. Từ mỗi cây các khúc gỗ dài 50 cm sẽ được cắt ở vị trí 1,3 m tính từ mặt đất lên. Sau đó từ mỗi khúc, 1 tấm ván dày 6 cm được xẻ đi qua tâm của khúc gỗ. Tổng số tấm ván xẻ được là 3 tấm. 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 2 (xuyên tâm) × 2 (tiếp tuyến) × 32 (dọc thớ) cm được cắt liên tục theo chiều dài bán kính gỗ từ tâm ra vỏ như Hình 3.1. Tại mỗi vị trí 4 mẫu (theo cả hai chiều bắc và nam) được cắt. Vậy từ mỗi cây, mỗi tấm, ở 5 vị trí cắt sẽ thu được 20 mẫu. Như vậy tổng số mẫu từ 3 cây là 60 mẫu. Các mẫu sau khi xẻ để khô tự nhiên đến khi độ ẩm trong khoảng từ 15 - 17 % trước khi đo các tính chất vật lý và cơ học.
28. 19 Hình 3.1. Quy trình xẻ mẫu cho thí nghiệm
29. 20 3.3.2. Phương pháp thí nghiệm 3.3.2.1. Dụng cụ thí nghiệm - Tủ sấy; - Thước kẹp (Chính xác đến 0,01 mm); - Cân điện tử (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 - Theo TCVN 8048 – 2: 2009: Mẫu được cắt để xác định khối lượng thể tích có kích 2×2×2,5 cm. Tuy nhiên trong nghiên cứu này do thiếu vật liệu mẫu, nên mẫu thí nghiệm sử dụng mẫu có kích thước là 2×2×32 cm. - Đo mẫu ở 3 chỗ: Chính giữa chiều dài và ở hai bên, mỗi bên cách điểm giữa 140mm chính xác đến 0,02mm (chiều rộng b theo phương xuyên tâm và chiều cao h theo phương tiếp tuyến). Dùng bút chì kẻ. - 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 thí nghiệm để xác định độ ẩm. Kết quả kiểm tra độ ẩm trung bình của mẫu thí nghiệm là 16%. Độ ẩm của gỗ là 16% nhỏ hơn 30%, như vậy trong nghiêm cứu này là dùng khái niệm khối lượng thể tích gỗ khô. b. Tính toán kết quả. Khối lượng thể tích của mỗi mẫu thử ở độ ẩm W tại thời điểm 3 3 thử, ρw, tính bằng kg/m (hoặc g/cm ), theo công thức:
30. 21 mw mw ρW = = aw×bw×lw Vw trong đó: mw là khối lượng của mẫu thử ở độ ẩm W, g; aw, bw và lw là các kích thước của mẫu thử ở độ ẩm W, cm; 3 Vw là thể tích của mẫu thử ở độ ẩm W, cm . Khối lượng thể tích ρw phải chuyển về độ ẩm 12 % theo công thức phù hợp với độ ẩm từ 7 % đến 17%: (1 − 퐾)(푤 − 12) 𝜌 = 𝜌 [1 − ] 12 푤 100 trong đó: K là hệ số co rút thể tích đối với thay đổi độ ẩm 1 %. Giá trị K được xác định theo TCVN 8048-14 (ISO 4858). Đối với tính toán ước -3 lượng, giá trị K có thể lấy bằng 0,85 x 10 ρw khi khối lượng thể 3 tích tính bằng kg/m và 0,85ρw khi khối lượng thể tích tính bằng g/cm3. 3.3.2.3. Phương pháp đo độ bền uốn tĩnh (Theo TCVN 8048 – 3: 2009) - Cắt mẫu có kích thước: 2 (chiều xuyên tâm) × 2 (chiều tiếp tuyến) × 32 (chiều dọc thớ) cm (Sai số không vượt quá ±0,1 cm); - Mẫu được để khô tự nhiên trong thời gian 4 tuần 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). Kẻ bằng bút chì. - Đo độ bền uốn tĩnh bằng Máy thử sức bền vật liệu vạn năng INSTRON 5569. - Độ bền uốn tĩnh σut ở độ ẩm w được tính theo công thức:
31. 22 3푃 푙 𝜎 = (N/mm2) 푡푤 2 ℎ2 Trong đó: Pmax là tải trọng phá hoại, N; l là khoảng cách giữa hai gối tựa bằng 240 (mm); b bề rộng mẫu, mm; h là bề cao mẫu, mm. - Khi cần phải hiệu chỉnh độ bền uốn tĩnh của mẫu thử về độ ẩm 12 %, chính xác đến 1 MPa, áp dụng công thức sau: 𝜎 푡12= 𝜎 푡푤 [1 + α(W - 12)] trong đó: α là hệ số hiệu chỉnh độ ẩm, xác định trên cơ sở thực nghiệm. Khi không có qui định riêng có thể lấy α bằng 0,02; W là độ ẩm của gỗ tính theo TCVN 8048-1 (ISO 3130). 3.3.2.4. Phương pháp đo mô đun đàn hồi uốn tĩnh (Theo TCVN 8048 – 4: 2009) - Cắt mẫu có kích thước: 2 (chiều xuyên tâm) × 2 (chiều tiếp tuyến) × 32 (chiều dọc thớ) cm (Sai số không vượt quá ±0.1 cm); - Mẫu được để khô tự nhiên trong thời gian 4 tuần đến khi độ ẩm của mẫu đạt khoảng 15 - 17%; - Đo mẫu ở 3 chỗ: Chính giữa chiều dài và ở hai bên, mỗi bên cách điểm giữa 140mm chính xác đến 0,02mm (chiều rộng b theo phương xuyên tâm và chiều cao h theo phương tiếp tuyến). Dùng bút chì kẻ; - Đo môđun đàn hồi uốn tĩnh bằng Máy thử sức bền vật liệu vạn năng INSTRON 5569. - Modun đàn hồi E ở độ ẩm w được tính bằng công thức:
32. 23 3 1푃푙 2 Ew = (N/mm ) 4 ℎ3 Trong đó: E là môđun đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2); P là tải trọng, N; L là khoảng cách giữa hai gối tựa, bằng 240 mm; b là chiều rộng mẫu, mm; h là chiều cao mẫu, mm; f là mũi tên võng, ứng với tải trọng P, mm. - Khi cần phải hiệu chỉnh môđun đàn hồi Ew, về độ ẩm 12 %, chính xác đến 0,1 GPa, áp dụng công thức quy định cho độ ẩm (12 ± 3) %, như sau: = 푤 12 1 − 훼(푤 − 12) Trong đó: a là hệ số hiệu chỉnh độ ẩm xác định trên cơ sở thực nghiệm. Khi không có quy định riêng, có thể lấy a bằng 0,25. 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 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.
33. 24 - Độ ẩm của mỗi mẫu thử, W, tính bằng % khối lượng, chính xác đến 1 %, theo công thức: m −m W= 1 2 × 100 m1 Trong đó: m1 là khối lượng của mẫu thử trước khi làm khô kiệt, g; m2 là khối lượng của mẫu thử sau khi làm khô kiệt, g. Sau khi đo các tính chất cơ học tôi tiến hành kiểm tra độ ẩm cho từng mẫu thử. Kết quả kiểm tra độ ẩm trung bình của tất cả các mẫu là khoảng 16 %. Như vậy kết quả nghiên cứu các tính chất vật lý, cơ học của gỗ Sa mộc trong nghiên cứu này đều được tiến hành thí nghiệm ở độ ẩm 16 %. Thu thập các số liệu từ quá trình thí nghiệm vào các bảng biểu ở phần Phụ lục 1, những số liệu thô thu thập được qua công tác ngoại nghiệp, tiến hành tổng hợp và xử lý trên trên phần mềm Excel để ra kết quả cuối cùng.
34. 25 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1. Sự biến đổi về khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ của cây Sa mộc Kết quả thí nghiệm về khối lượng thể tích ở độ ẩm 16% của cây Sa mộc tính từ tâm ra vỏ được xử lý thống kê như Bảng 4.1. Các giá trị khối lượng thể tích tại mỗi vị trí trong Bảng 4.1 là giá trị trung bình của 4 mẫu tại vị trí đó của mỗi cây. Từ Bảng 4.1 chúng ta thấy khối lượng thể tích trung bình của các cây là tương tự nhau, khối lượng thể tích trung bình của cây 1, cây 2, cây 3 lần lượt là 0,404; 0,319 và 0,405 g/cm3. Như vậy có thể thấy khối lượng thể tích của cây Sa mộc trong nghiên cứu này biến động trong khoảng từ 0,319 – 0,405 g/cm3. Bảng 4.1. Bảng thống kê kết quả khối lượng thể tích cây Sa mộc KLTT Vị trí theo chiều dài KLTT KLTT KLTT trung bán kính tính từ tâm cây 1 cây 2 cây 3 bình ra vỏ (cm) (g/cm3 ) (g/cm3 ) (g/cm3 ) (g/cm3 ) 2 0,421 0,308 0,434 0,387 4 0,396 0,298 0,434 0,376 6 0,404 0,309 0,398 0,370 8 0,393 0,341 0,384 0,373 10 0,404 0,340 0,374 0,373 Trung bình 0,404 0,319 0,405 0,376 Qua Hình 4.1 có thể thấy khối lượng thể tích trung bình (trung bình của cả 3 cây) của gỗ cây Sa mộc gần như không có sự biến đổi và có xu hướng ổn định ở các vị trí chiều dài bán kính. Chênh lệch giữa hai giá trị nhỏ nhất và lớn nhất là là 0,017 g/cm3, giá trị chênh lệch này là rất nhỏ. Do đó có thể coi như không có sự biến đổi về KLTT.
35. 26 0.6 0.5 ) 3 0.4 0.3 KLTT (g/cm KLTT 0.2 0.1 2 4 6 8 10 Vị trí theo chiều dài bán kính (cm) KLTT Cây 1 KLTT Cây 2 KLTT Cây 3 KLTT TB Hình 4.1. Biểu đồ thể hiện sự biến đổi khối lượng thể theo hướng từ tâm ra vỏ của gỗ Sa mộc Cụ thể: Qua Bảng 4.1 ta thấy KLTT trung bình ở các vị trí chiều dài bán kính (trung bình của cả 3 cây) cao nhất là ở vị trí 2 cm tính từ tâm theo chiều dài bán kính là 0,387 g/cm3, sau đó giảm dần đến ở vị trí 4 cm là 0,376 g/cm3, giảm xuống ở vị trí 6 cm là 0,370 g/cm3 sau đó tăng lên không đáng kể và ổn định tại các vị trí 8 cm và 10 cm là 0,373 g/cm3. Dựa vào kết quả tại Bảng 4.1 ta thấy KLTT trung bình ở độ ẩm 16% của gỗ Sa mộc trong nghiên cứu này là 0,376 g/cm3. Tôi thấy rằng kết quả này tương tự với nghiên cứu ở Việt Nam của tác giả Nguyễn Tử Kim (2015) [8] ở độ ẩm 12% chỉ ra rằng KLTT là 0,37 g/cm3 và nghiên cứu về loài này ở Newzealand ở độ ẩm 12% là 0,385 g/cm3 của tác giả Fung (1994) [15]. So với nghiên cứu ở Trung Quốc của tác giả Yin (2009) [18] về loài này thì kết quả này thấp hơn nhiều, tác giả chỉ ra rằng KLTT loài này là 0,782 g/cm3. Tuy nhiên so với ở Đài Loan giá trị này là tương tự nhau (0,31 – 0,4 g/cm3). So
36. 27 với nghiên cứu về loài Sa mộc dầu của Hồ Ngọc Sơn (2018) [9] thì cũng tương tự, theo kết quả chỉ ra rằng KLTT đối với gỗ già là 0,49 g/cm3 và gỗ non 0,37 g/cm3. Như vậy có thể kết luận rằng khối lượng thể tích trung bình của cây Sa mộc Ở Việt Nam cũng tương đồng với cây Sa mộc ở trên thế giới và tương đồng với loài cây Sa mộc dầu ở Việt Nam. 4.2. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ của cây Sa mộc Kết quả thử nghiệm MOR ở độ ẩm 16% của cây Sa mộc được thể hiện ở Bảng 4.2. Bảng 4.2. Bảng thống kê kết quả MOR của cây Sa mộc MOR Vị trí theo chiều dài MOR MOR MOR trung bán kính tính từ tâm cây 1 cây 2 cây 3 bình (cm) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) 2 45,48 32,15 36,01 37,88 4 43,94 31,21 44,58 39,91 6 45,34 31,63 44,91 40,63 8 51,21 34,30 43,95 43,15 10 49,80 38,68 42,42 43,63 Trung bình 47,15 33,59 42,37 41,04 Các giá trị MOR tại mỗi vị trí trong Bảng 4.2 là giá trị trung bình của 4 mẫu tại vị trí đó của mỗi cây. Từ Bảng 4.2 chúng ta thấy MOR trung bình của các cây 1, cây 2, cây 3 lần lượt là 47,15; 33,59 và 42,37 MPa và MOR trung bình của cả 3 cây là 41,04 MPa.
37. 28 60 50 40 30 MOR (MPa) MOR 20 10 2 4 6 8 10 Vị trí theo chiều dài bán kính tính từ tâm (cm) MOR cây 1 MOR cây 2 MOR cây 3 MOR TB Hình 4.2. Biểu đồ thể hiện sự biến đổi MOR theo hướng từ tâm ra vỏ của cây Sa mộc Từ Hình 4.2 cho ta thấy MOR trung bình của từng cây và MOR trung bình (trung bình của cả 3 cây) của cây Sa mộc ở các vị trí theo chiều dài bán kính khác nhau có MOR khác nhau và có sự biến đổi theo hướng từ tâm ra vỏ theo chiều hướng tăng dần. Chênh lệch giữa hai giá trị MOR trung bình thấp nhất và cao nhất là 5,75 MPa. Xu hướng này tương tự với nghiên cứu của Duong và cs (2018) [14] về loài Xoan ta, theo nghiên cứu này thì giá trị MOR của cây Xoan ta cũng có xu hướng tăng dần từ tâm ra vỏ cây. Cụ thể: Qua Bảng 4.2 ta thấy MOR trung bình (trung bình của 3 cây) thấp nhất ở vị trí 2 cm vị trí gần tủy tính từ tâm là 37,88 MPa, sau đó tăng lên 39,91 MPa ở vị trí 4 cm; 40,63 MPa ở 6 cm; 43,15 MPa ở 8 cm và ở vị trí 10 cm có MOR là 43,63 MPa. Như vậy có thể thấy rằng giá trị MOR của cây Sa mộc thấp nhất là ở vị trí gần với tâm nhất và cao nhất ở vị trí gần vỏ.
38. 29 So sánh với các kết quả nghiên cứu về loài này ở Việt Nam và trên thế giới tôi thấy rằng kết quả nghiên cứu này có điểm tương đồng với các nghiên cứu trước đó. Theo Bảng 4.2 kết quả nghiên cứu này có MOR trung bình là 41,04 MPa, trong khi đó kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Tử Kim (2015) [8] về loài này có MOR là 85,6 MPa, các nghiên cứu ở Trung Quốc, Đài Loan và Newzealand [15], [16], [17] ,[18] ,[19] về loài này thì giá trị MOR dao động từ 28,1 – 70,9 MPa. Kết quả này cũng gần tương tự với loài Sa mộc dầu cùng chi với cây Sa mộc tại tỉnh Hà Giang được nghiên cứu ở Việt Nam bởi tác giả Hồ Ngọc Sơn (2018) [9], MOR đối với gỗ già 66,1 MPa, gỗ non 47 – 48,2 MPa. Như vậy có thể thấy giá trị MOR của loài cây Sa mộc ở Việt Nam so với trên thế giới là tương tự nhau và tương tự với loài Sa mộc dầu ở Việt Nam. Sự biến đổi MOR từ tâm ra vỏ là tương tự với các nghiên cứu trước về các loài cây khác. 4.3. Sự biến đổi MOE theo hướng từ tâm ra vỏ của cây Sa mộc Kết quả thử nghiệm xác định MOE ở độ ẩm 16% của cây Sa mộc được thể hiện ở Bảng 4.3. Bảng 4.3. Bảng thống kê kết quả MOE của cây Sa mộc MOE Vị trí theo chiều dài MOE MOE MOE trung bán kính tính từ tâm cây 1 cây 2 cây 3 bình (cm) (GPa) (GPa) (GPa) (GPa) 2 7,51 4,77 4,67 5,65 4 7,31 5,13 5,01 5,82 6 6,92 5,17 5,71 5,94 8 7,81 5,55 5,96 6,44 10 7,87 5,99 5,92 6,59 Trung bình 7,48 5,32 5,46 6,09
39. 30 Các giá trị tại các vị trí trong Bảng 4.3 là giá trị trung bình của 4 mẫu thí nghiệm tại các vị trí đó của mỗi cây. Nhìn Bảng 4.3 cho ta thấy giá MOE trung bình của từng cây lần lượt là cây 1: 7,48 GPa, cây 2: 5,32 GPa và cây 3: 5,46 GPa, các giá trị này có sự khác nhau nhưng không lớn. MOE trung bình của cả 3 cây là 6,09 GPa. Như vậy từ kết quả trên có thấy MOE của loài Sa mộc trong nghiên cứu này nằm trong khoảng từ 5,32 – 7,48 GPa. Dựa vào Hình 4.3 cho thấy MOE của cây Sa mộc có sự biến đổi từ tâm ra vỏ theo hướng tăng dần và xu hướng này tương tự ở tất cả 3 cây, thấp nhất ở gần tâm và cao nhất ở gần vỏ. Chênh lệch giữa hai giá trị MOE trung bình (trung bình của cả 3 cây) thấp nhất và cao nhất là 0,64 GPa. Xu hướng này tương tự loài Xoan ta, nghiên cứu của Duong và cs (2018) [14], chỉ ra rằng giá trị MOE của cây Xoan ta có xu hướng tăng dần từ tâm ra vỏ cây. 9 8 7 6 5 MOE MOE (GPa) 4 3 2 4 6 8 10 Vị trí theo chiều dài bán kính tính từ tâm (cm) MOE cây 1 MOE cây 2 MOE cây 3 MOE TB Hình 4.3. Biểu đồ thể hiện sự biến đổi MOE của cây Sa mộc theo hướng từ tâm ra vỏ.
40. 31 Cụ thể theo Bảng 4.3 và Hình 4.3 ta thấy: Ở vị trí 2 cm có MOE trung bình (trung bình của cả 3 cây) thấp nhất 5,65 GPa, sau đó tăng dần nhưng có sự biến đổi không lớn lên đến 5,94 GPa ở vị trí 6 cm, rồi tiếp tục tăng dần lên đến 6,44 GPa ở vị trí 8 cm và cao nhất ở vị trí 10 cm là 6,59 GPa. Kết quả nghiên cứu này cho thấy MOE trung bình của cây Sa mộc là 6,09 GPa. So với nghiên cứu của tác giả Nguyễn Tử Kim (2015) [8] về loài này là thấp hơn nhưng chênh lệch không nhiều 0,56 MPa, theo nghiên cứu của tác giả này thì cây Sa mộc có MOE là 6,65 GPa. So sánh với loài cây Sa mộc dầu thì kết quả MOE trong nghiên cứu cây Sa mộc này không có sự khác biệt lớn, theo Hồ Ngọc Sơn (2018) [9] thì loài Sa mộc dầu có MOE của gỗ già 5,1 GPa, gỗ non 4,3 – 4,5 GPa. Với các nghiên cứu về loài Sa mộc ở Trung Quốc, Đài Loan và Newzealand [15], [16], [17], [18], [19] thì MOE nằm trong khoảng 6,6 – 10,5 GPa, so với nghiên cứu này thì ở trên thế giới cao hơn. Nhưng nhìn chung thì các kết quả nghiên cứu đều tương tự nhau không có sự khác biệt lớn về giá trị MOE. Như vậy, có thể thấy giá trị MOE của loài cây Sa mộc ở Việt Nam so với trên thế giới là tương tự nhau và tương tự với loài Sa mộc dầu ở Việt Nam. Sự biến đổi MOE theo hướng từ tâm ra vỏ theo xu hướng tăng dần và tương tự với các nghiên cứu trước về các loài cây khác. Sau khi hiệu chỉnh các kết quả nghiên cứu KLTT và MOR của cây Sa mộc trong nghiên cứu này về độ ẩm 12%. Ta có bảng so sánh chi tiết kết quả nghiên cứu về KLTT và MOR của cây Sa mộc trong nghiên cứu này so với các nghiên cứu ở Việt Nam và trên thế giới được thể hiện ở Bảng 4.4. Do độ ẩm ở 16% không thể áp dụng công thức hiệu chỉnh về độ ẩm 12% nên tôi không so sánh về MOE. So sánh chi tiết kết quả nghiên cứu về các tính chất của cây Sa mộc trong nghiên cứu này so với nghiên cứu về loài cây Sa mộc dầu cùng chi với Sa mộc ở Việt Nam được thể hiện ở Bảng 4.5.
41. 32 Bảng 4.4. So sánh kết quả nghiên cứu về các tính chất của cây Sa mộc trong nghiên cứu này với các nghiên cứu cây Sa mộc trước đó ở Việt Nam và trên thế giới. Các nghiên Trong cứu Ở Việt Trung nghiên Đài Loan(2) Newzea Nam(1) Quốc(3) cứu land(4) Các tính chất này so sánh Độ ẩm (%) 12 12 12 12 12 Khối lượng thể 0,366 0,37 0,31 – 0,40 0,31–0,46 0,39 tích (g/cm3) MOR (MPa) 44,32 85,6 28,1 – 55,4 35,3 – 43,3 51 * Chú thích trong bảng 4.4: (1): Nguyễn Tử Kim, 2015; (2): Liu và cs, 1982; (3): Lin và cs, 1984;(4): (L. E. Fung, 1994. Bảng 4.5. So sánh kết quả nghiên cứu về các tính chất vật lý cơ học của Sa mộc hiên cứu này với nghiên cứu về loài Sa mộc dầu ở Việt Nam. Các nghiên cứu Trong nghiên cứu này Cây Sa mộc dầu+ Các tính (Sa mộc) chất so sánh Độ ẩm (%) 12 12 Gỗ già: 0,49; Khối lượng thể tích (g/cm3) 0,366 Gỗ non: 0,37 Gỗ già: 66,1; MOR (MPa) 44,32 Gỗ non: 47 – 48,2 *Ghi chú trong bảng 4.5: + Hồ Ngọc Sơn, 2018
42. 33 4.4. Mối quan hệ giữa khối lượng thể tích gỗ và MOR, MOE 4.4.1. Mối tương quan giữa khối lượng thể tích gỗ và MOR Kết quả xây dựng mối tương quan và phương trình tương quan giữa KLTT gỗ và MOR theo hướng từ tâm ra vỏ được thể hiện tại Hình 4.4. 80 y = 107.37x + 0.6836 70 r= 0.75*, p <0.05 60 50 40 30 MOR (MPa) MOR 20 10 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 KLTT (g/cm3) Hình 4.4. Biểu đồ tương quan giữa khối lượng thể tích gỗ và MOR Kết quả thể hiện ở Hình 4.4 cho thấy KLTT có mối tương quan tích cực với MOR theo hướng từ tâm ra vỏ, thể hiện thông qua hệ số tương quan r (r = 0,75; p < 0,05). 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 nghiên cứu của Duong và cs (2018) [14] về loài Xoan ta. 4.4.2. Mối tương quan giữa khối lượng thể tích gỗ và MOE Kết quả xây dựng mối tương quan và phương trình tương quan giữa KLTT gỗ và MOE theo hướng từ tâm ra vỏ được thể hiện tại Hình 4.4.
43. 34 12.0 y = 9.8245x + 2.3946 10.0 r = 0.40ns, p = 0.14 8.0 6.0 4.0 MOE (GPa) MOE 2.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 KLTT (g/cm3) Hình 4.5. Biểu đồ tương quan giữa khối lượng thể tích gỗ và MOE Kết quả thể hiện ở Hình 4.5 cho thấy KLTT có mối liên hệ kém chặt chẽ với MOE theo hướng từ tâm ra vỏ, thể hiện ở hệ số tương quan r (r = 0,40; p = 0,14) cho thấy mức tương quan không chặt chẽ trong phương trình hồi quy, khi KLTT tăng thì MOE cũng tăng theo. Tuy nhiên kết qủa có p = 0,14; như vậy kết quả này không có ý nghĩa trong thống kê. Nghĩa là ta không thể xác định được MOE thông qua việc xác định KLTT từ phương trình tương quan giữa KLTT và MOE.
44. 35 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận Sau kết quả nghiên cứu về KLTT, MOR và MOE ở độ ẩm 16% của cây Sa mộc 19 tuổi trồng ở xã San Sả Hồ, Sa Pa, Lào Cai thì tôi có một số kết luận như sau: 1. KLTT là gần như không có sự biến đổi theo hướng tâm ra vỏ. KLTT trung bình ở độ ẩm 16 % là 0,376 g/cm3. 2. MOR của cây Sa mộc có sự biến đổi theo xu hướng tăng dần từ tâm ra vỏ, cao nhất ở gần vỏ và thấp nhất ở gần tâm, nhưng sự biến đổi này không lớn. MOR trung bình của cây Sa mộc là 41,04 MPa. 3. Tương tự MOR, MOE của cây Sa mộc có sự biến đổi từ tâm ra vỏ theo xu hướng tăng dần từ tâm ra vỏ, thấp nhất là ở gần tâm và cao nhất ở gần vỏ, sự biến đổi này là không lớn. MOE trung bình của cây Sa mộc là 6,09 GPa. 4. Qua kết quả xác định mối tương quan giữa KLTT với MOR và MOE, tôi thấy rằng có mối quan hệ tương quan tương giữa MOR và KLTT (r = 0,75;p < 0,05), có ý nghĩa thống kê. Còn mối quan hệ tương quan giữa MOE và KLTT (r = 0,40; p = 0,14) là không có ý nghĩa thống kê. 5.2. Kiến nghị 1. Do thời gian và kinh phí hạn chế nên trong nghiên cứu này, tôi mới chỉ nghiên cứu ở một khu vực nghiên cứu và mới chỉ nghiên cứu sự biến đổi KLTT, MOR và MOE theo hướng từ tâm ra vỏ ở vị trí chiều cao 1,3 m, chưa nghiên cứu hết được các tính chất cơ vật lý của cây Sa mộc nên chưa làm rõ hết được các tính chất của loài này. 2. Tôi đề nghị cần tiếp tục nghiên cứu ở nhiều khu vực có các điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng khác nhau có trồng loài này.
45. 36 3. Cần tiếp tục nghiên cứu đầy đủ các tính chất vật lý, cơ học của loài này theo hướng từ gốc lên ngọn. 4. Trang thiết bị nghiên cứu phục vụ 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.
46. 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tài liệu tiếng Việt 1. Bộ Lâm nghiệp (1977). Bảng phân loại tạm thời các loại gỗ sử dụng thống nhất trong cả nước, ban hành kèm theo QĐ số 2198 ngày 26/11/1997. Nhà xuất bản Sự thật Hà Nội. 2. Đỗ Ngọc Đài, Nguyễn Quang Hưng (2012). Thành phần hóa học tinh dầu gỗ loài cây Sa mộc tại tỉnh Hà Giang. Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. 3. Võ Đại Hải (2011). Kết quả nghiên cứu tính chất vật lý, cơ học gỗ Vối thuốc (Schima wallichii Shoisy) và Chò xót (Schima superba Garon. Et Champ). Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Số 1(3):79 – 83. 4. Lê Thu Hiền, Đỗ Văn Bản, Nguyễn Tử Kim (2011). 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. Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. 5. 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. 6. Lê Đình Khả, Nguyễn Hoàng Nghĩa, Nguyễn Xuân Diệu (2006). Cải thiện giống và quản lý giống cây rừng Việt Nam, Cẩm nang ngành Lâm Nghiệp. Chương trình hỗ trợ ngành Lâm Nghiệp và đối tác, Bộ NN và PTNT, Hà Nội. 7. Nguyễn Tử Kim, Lê Thu Hiền (2010). 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
47. 38 8. 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 và bảo quản. Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. 9. Hồ Ngọc Sơn, Nguyễn Thị Tuyên (2018). Một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Sa mộc tại tỉnh Hà Giang. Tạp chí khoa học và công nghệ Lâm nghiệp, số 1:142 – 148. 10. Tiêu chuẩn Việt Nam 8048: TCVN 8048-1: 2009, TCVN 8048-2: 2009, TCVN 8048-3: 2009, TCVN 8048-4: 2009. 11. Lê Xuân Tình (1998). Giáo trình khoa học gỗ. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội. 12. Tổng cục Lâm nghiệp (2018). Hội nghị tổng kết năm 2018 và kế hoạch phát triển lâm nghiệp 2019. 13. Nguyễn Thị Phương Trang, Nguyễn Minh Tâm, Phan Kế Long, Phan Kế Lộc (2009). Góp phần xác định mức độ quan hệ họ hàng giữa sa mộc trồng Cunninghamia lanceolata và sa mộc Cunninghamia Konishii (họ hoàng đàn Cupressaceae) ở Việt Nam bằng phương pháp xác định trình tự 18s-rDNA. Tạp chí Công nghệ sinh học, 7(1): 85 – 92. II. Tài liệu tiếng Anh 14. Doan Van Duong, Junji Matsumura (2018). Within-stem variations in mechanical properties of Melia azedarach planted in northern Vietnam. Journal of Wood Science (2018) 64:329 – 337. 15. L. E. Fung (1994). Wood propertie of new zealand-grown cunninghamia lanceolate. New Zealand Journal of Forestry Science, 23(3): 324-338. 16. 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.
48. 39 17. Liu, S.C (1982). Growth and wood properties of planted China fir (Cunninghamia lanceolata) in Taiwan. Taiwan Forestry Research Institute Bulletin No. 375. 18. Yafang Yin, Takashi Nakai, Hirofumi Nagao, Xiaoli Liu (2004). Non- destructive evaluation of Chinese Fir plantation wood strength. In: Proceedings of the 8th world conference on timber engineering, Lahti, Finland, pp 681–684. 19. Yafang Yin, Hirofumi Nagao, Xiaoli Liu, Takashi Nakai (2009). Mechanical properties assessment of Cunninghamia lanceolata plantation wood with three acoustic-based nondestructive methods. J Wood Sci, 56:33–40. III. Tài liệu Internet 20. Trung tâm dữ liệu thực vật Việt Nam: eolata&list=species.
49. 40 Phụ lục Phụ lục 1. Một số bảng biểu phục vụ quá trình nghiên cứu Biểu 1. Biểu ghi số liệu xác định KLTT Tt (mm) Xt (mm) L (mm) Khối Ký Khối lượng thể Ghi hiệu lượng Tt1 Tt2 Tt3 TB(cm) Xt1 Xt2 Xt3 TB(cm) L1 L2 TB(cm) tích chú mẫu (g) (g/cm3) I-1-a I-1-b I-1-c I-1-d I-2-a Biểu 2. Biểu tổng hợp KLTT trung bình theo từng vị trí chiều dài bán kính Vị trí chiều KLTT trung bình KLTT cây KLTT KLTT cây dài bán kính ba cây 1 cây 2 3 (cm) (g/cm3) 2 4 6 8 10 Trung bình
50. 41 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-1-a 2 I-1-b 3 I-1-c 4 I-1-d 5 I-2-a Độ ẩm trung bình Biểu 4. Biểu xác định MOR và MOE Ký b h l Pmax MOR MOE Ghi STT hiệu a1 F1 a2 F2 (mm) (mm) (mm) (N) (MPa) (GPa) chú mẫu 1 I-1-a 2 I-1-b 3 I-1-c 4 I-1-d 5 I-2-a
51. 42 Biểu 5. Biểu tổng hợp MOR trung bình theo từng vị trí chiều dài bán kính Vị trí chiều dài bán MOR MOR MOR MOR trung bình kính (cm) cây 1 cây 2 cây 3 ba cây (MPa) 2 4 6 8 10 Trung bình Biểu 6. Biểu tổng hợp MOE trung bình theo từng vị trí Vị trí chiều dài bán MOE MOE MOE MOE trung bình ba kính (cm) cây 1 cây 2 cây 3 cây (GPa) 2 4 6 8 10 Trung bình
52. 43 Biểu 7 . Biểu tổng hợp số liệu xác định mối tương quan giữa KLTT với MOR và MOE Ký KLTT MOR MOE STT hiệu Độ ẩm % Ghi chú (g/cm3) (MPa) (GPa) mẫu 1 I-1-a 2 I-1-b 3 I-1-c 4 I-1-d 5 I-2-a .
53. 44 Phụ lục 2. Một số hình ảnh trong quá trình nghiên cứu Rừng trồng Sa mộc Cây Sa mộc Cắt khúc mẫu dài 50 cm tại vị Chặt cây mẫu trí 1.3 m tính từ gốc
54. 45 Xẻ ván dài 50 cm dày 6 cm Để các mẫu ráo nước Cắt mẫu có kích thước 2 cm Cắt mẫu có kích thước 2 cm (xuyên tâm) × 2 cm (tiếp tuyến) (xuyên tâm) × 2 cm (tiếp tuyến) ×50 (dọc thớ) cm ×32 (dọc thớ) cm
55. 46 Xử lý để đưa độ ẩm mẫu thí Kể mẫu thí nghiệm nghiệm về độ ẩm 15 – 17 % Đo xác định khối lượng thể tích Thực hành đo các tính chất cơ mẫu thí nghiệm học của gỗ
56. 47 Máy thử các tính chất cơ học Đặt mẫu thí nghiệm vào máy đo của gỗ Sấy kiểm tra độ ẩm các mẫu thí Những mẫu loại bỏ: Mẫu hỏng, nghiệm mẫu có mắt