---o0o--- NÔNG THU HƯƠNG NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI TÍNH CHẤT CO RÚT VÀ GIÃN NỞ TỪ TÂM RA VỎ CỦA GỖ SA MỘC Cunninghamia lanceolata Lamb... ---o0o--- NÔNG THU HƯƠNG NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI
Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu được sự biến đổi tính các tính chất liên quan đến độ ổn định kích thước của gỗ bên trong cây Sa mộc
Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng thể tích và tính chất co rút, giãn nở từ tâm ra vỏ là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về cấu trúc và tính chất của vật liệu Việc phân tích những biến đổi này giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất vật lý của các lớp khác nhau trong vật liệu.
+ Kiểm tra được mối quan hệ tương quan giữa khối lượng thể tích và tính chất co rút, giãn nở của gỗ.
Ý nghĩa của đề tài
Ý nghĩa khoa học, học tập
- Tạo điều kiện cho sinh viên được tiếp xúc, làm quen với thực tế công tác nghiên cứu khoa học
- Góp phần hoàn chỉnh dữ liệu khoa học về nghiên cứu chuyên sâu độ co rút giãn nở của loài cây gỗ hiếm Sa mộc
- Là cơ sở khoa học để lựa chọn các giải pháp bảo tồn, phát triển và sử dụng loài cây gỗ Sa mộc.
Ý nghĩa thực tiễn
- Xác định được ảnh hưởng của môi trường đến sự co rút và giãn nở bên trong cây gỗ cây Sa mộc
- Số liệu thu thập phải khác quan, trung thực và chính xác
- Nâng cao kiến thức thực tế của bản thân phục vụ cho công tác sau khi ra trường.
ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung vào biến đổi khối lượng thể tích, tính chất co rút và giãn nở của gỗ Sa mộc từ rừng trồng tại huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai.
- Thuộc họ: Hoàng đàn (Cupressaceae)
Là gỗ Sa mộc 19 năm tuổi được trồng tại tại xã San Sả Hồ, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai
Quá trình nghiên cứu được thực hiện ở phòng thí nghiệm khoa Lâm nghiệp, Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên.
Địa điểm và thời gian tiến hành
- Địa điểm: Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên
- Thời gian tiến hành: từ ngày 01 tháng 01 năm 2019 đến ngày 30 tháng
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng thể tích gỗ Sa mộc theo hướng từ tâm ra vỏ
- Nghiên cứu sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở gỗ Sa mộc theo hướng từ tâm ra vỏ
- Tìm hiểu mối tương quan giữa khối lượng thể tích gỗ và các tính chất co rút và giãn nở của gỗ
Phương pháp nghiên cứu
Chọn 3 cây Sa mộc có đường kính tương đương nhau từ rừng trồng thuần loài tại xã San Sả Hồ, huyện Sapa, tỉnh Lào Cai, đường kính 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 được đo Thông tin cơ bản của các cây mẫu được trình bày trong bảng 3.1
Bảng 3.1 Thông tin cơ bản của các cây mẫu
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
Mỗi cây sẽ được cắt thành các khúc gỗ dài 50cm, bắt đầu từ vị trí 1.3m so với mặt đất Từ mỗi khúc gỗ, một tấm ván dày 6cm sẽ được xẻ qua tâm khúc gỗ, tổng cộng tạo ra 3 tấm ván Các tấm ván này sẽ được để khô tự nhiên trong 1 tháng để ráo nước, và mỗi tấm sẽ được đánh dấu theo thứ tự: I, II, III.
Cắt mẫu từ mỗi tấm ván liên tiếp từ tâm ra vỏ tại các vị trí 2 cm, 4 cm, 6 cm, 8 cm, 10 cm, mỗi vị trí cắt cho ra 4 mẫu có kích thước 2×2×50 cm Tổng số mẫu thu được từ 3 tấm ván là 60 mẫu.
Tổng cộng có 60 mẫu, từ mỗi mẫu kích thước 2×2×50 (cm) cắt ra được 4 mẫu có kích thước 2×2×2 (cm) Như vậy, tổng số mẫu kích thước 2×2×2 (cm) được đem đi thí nghiệm là 240 mẫu, bao gồm cả tính chất co rút và giãn nở.
Hình 3.1 Quy trình xẻ mẫu cho thí nghiệm 3.4.2 Phương pháp thí nghiệm
- Thước Panme (Chính xác đến 0.02 mm)
- Tủ sấy gỗ để làm khô gỗ ở nhiệt độ (103 ± 2) °C
- Bình hút ẩm, có chứa chất hút ẩm
3.4.2.1 Phương pháp đo khối lượng thể tích (theo TCVN 8048-2: 2009) [7]
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sẽ áp dụng khối lượng thể tích ở trạng thái khô kiệt Khối lượng thể tích khô kiệt được tính cho từng mẫu theo công thức cụ thể.
- KLTT là khối lượng thể tích
- m là khối lượng ở trạng trái khô kiệt của từng mẫu (g)
- V là thể tích của từng mẫu (cm 3 )
3.4.2.2 Phương pháp đo tính chất co rút theo phương xuyên tâm và tiếp tuyến
Các bước để đo các tính chất được thực như sau:
- Vẽ 3 đường với 2 đường thẳng đi qua tâm của mẫu theo 2 chiều xuyên tâm và tiếp tuyến, 1 đường vẽ dọc thớ của gỗ
- Ngâm mẫu vào nước lọc cho đến khi mẫu chìm hoàn toàn Ngừng việc ngâm khi chênh lệch giữa hai lần đo liên tiếp không vượt quá 0.02 mm
- Đo các chiều dài của mỗi mẫu thử chính xác đến 0.02 mm theo các chiều xuyên tâm (lxt1), tiếp tuyến (ltt1)
Để đảm bảo mẫu khô tự nhiên, hãy để chúng trong khoảng 1 tuần trước khi đưa vào tủ sấy ở nhiệt độ 103 ◦ C Quá trình sấy sẽ dừng lại khi chênh lệch khối lượng giữa hai lần cân liên tiếp (cách nhau 6 giờ) không còn thay đổi.
Đo lại chiều dài của mỗi mẫu thử với độ chính xác 0.02 mm theo các chiều xuyên tâm (lxt2), tiếp tuyến (ltt2) và dọc thớ (ldt min) bằng cách sử dụng phương pháp tính thể tích khô kiệt Cân khối lượng từng mẫu để tính toán khối thể tích khô kiệt.
Công thức tính độ co rút cho từng mẫu như sau:
+) Đối với phương xuyên tâm:
+) Đối với phương tiếp tuyến:
- lXt1: Chiều dài mẫu theo hướng xuyên tâm sau khi ngâm tính bằng milimét
- ltt1: Chiều dài mẫu theo hướng tiếp tuyến sau khi ngâm (mm)
- lxt2: Chiều dài mẫu theo hướng xuyên tâm sau khi sấy
- ltt2: Chiều dài mẫu theo hướng tiếp tuyến sau khi sấy
3.4.2.3 Phương pháp đo tính chất giãn nở theo phương pháp xuyên tâm và tiếp tuyến.(theo TCVN 8048-15 : 2009) [7]
- Vẽ 3 đường với 2 đường thẳng đi qua tâm của mẫu theo 2 chiều xuyên tâm và tiếp tuyến, 1 đường vẽ dọc thớ của gỗ và cân khối lượng ban đầu (m)
- Sấy mẫu đến khô kiệt ở nhiệt độ 103 C – 105 C, cân và đo 2 lần liên tiếp không đổi thì lấy ra cân
Đo kích thước mặt cắt ngang của từng mẫu thử với độ chính xác 0.02 mm tại điểm giữa bề mặt xuyên tâm và tiếp tuyến Kích thước lxt3 được đo theo hướng xuyên tâm, trong khi ltt3 được đo theo hướng tiếp tuyến.
- Ngâm mẫu trong nước lọc cho đến khi thấy mẫu chìm hết Ngừng ngâm mẫu khi chênh lệch giữa hai kết quả thử liên tiếp không vượt quá 0.02 mm
- Đo kích thước mặt cắt ngang lxt4 và ltt4 của từng mẫu thử
- Công thức tính độ giãn nở cho từng mẫu như sau:
+) Đối với hướng xuyên tâm:
+) Đối với hướng tiếp tuyến:
- lXt4: Chiều dài mẫu theo hướng xuyên tâm sau khi ngâm tính bằng mm;
- ltt4: Chiều dài mẫu theo hướng tiếp tuyến sau khi ngâm (mm);
- lxt3: Chiều dài mẫu theo hướng xuyên tâm sau khi sấy;
- ltt3: Chiều dài mẫu theo hướng tiếp tuyến sau khi sấy.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Sự biến đổi KLTT theo hướng từ tâm ra vỏ
4.1.1 Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ trên mẫu co rút Kết quả thí nghiệm về khối lượng thể tích (KLTT) của cây Sa mộc ở điều kiện khô kiệt tính từ tâm ra vỏ được xử lý thống kê như Bảng 4.1
Giá trị KLTT tại mỗi vị trí trong Bảng 4.1 là giá trị trung bình của 8 mẫu từ mỗi cây KLTT trung bình của cây 1, cây 2 và cây 3 lần lượt là 0,35; 0,29 và 0,34 g/cm³, cho thấy sự tương đồng giữa các cây Trung bình KLTT của cả 3 cây là 0,33 g/cm³.
Bảng 4.1 Kết quả sự biến đổi KLTT trên mẫu co rút
Chiều dài bán kính tính từ tâm ra vỏ
Hình 4.1 Biểu đồ thể hiện sự biến đổi KLTT theo hướng từ tâm ra vỏ trên mẫu co rút
Từ hình 4.1 ta thấy rằng giá trị KLTT trung bình có xu hướng ổn định từ
Chiều dài bán kính từ 2 đến 10 cm theo hướng từ tâm ra vỏ cho thấy KLTT trung bình giảm nhẹ từ 0,35 g/cm³ ở vị trí 2 cm xuống còn 0,33 g/cm³ ở vị trí 10 cm, như được thể hiện trong Bảng 4.1.
Kết quả khối lượng thể tích trung bình của cây Sa mộc trong nghiên cứu này đạt 0,33 g/cm³, so với các nghiên cứu trước đây về khối lượng thể tích trong thân cây các loài gỗ.
Sa mộc, chúng tôi thấy kết quả này là tương tự, theo tài liệu của Nguyễn Tử Kim (2015) [4] thì KLTT của loài này trong khoảng từ 0,31 – 0,42 /cm 3
4.1.2 Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ trên mẫu giãn nở
Kết quả thí nghiệm về KLTT của cây Sa mộc tính từ tâm ra vỏ được xử lý thống kê như Bảng 4.2
Giá trị KLTT trung bình tại mỗi vị trí trong Bảng 4.4 được tính từ 8 mẫu của từng cây Theo Bảng 4.2, KLTT trung bình của cây 1, cây 2 và cây 3 lần lượt là 0,35; 0,29 và 0,34 g/cm³, cho thấy sự tương đồng giữa các cây.
Bảng 4.2 Kết quả sư biến đổi KLTT theo tính chất giãn nở
Chiều dài bán kính tính từ tâm ra vỏ (cm)
Hình 4.2 Biểu đồ thể hiện sự biến đổi KLTT theo hướng từ tâm ra vỏ trên mẫu giãn nở
Giá trị KLTT trung bình theo tính chất giãn nở ổn định từ 2 đến 10 cm theo chiều dài bán kính từ tâm ra vỏ, tương tự như KLTT theo tính chất co rút Trung bình KLTT của cả 3 cây là 0,33 g/cm³.
Sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở gỗ Sa mộc theo hướng từ tâm ra vỏ
Giá trị độ CRXT trung bình tại các vị trí 2, 4, 6, 8 và 10 cm theo chiều dài bán kính từ tâm ra vỏ lần lượt là 2,09%; 3,02%; 2,70%; 2,65% và 2,37% Ngoài ra, giá trị CRXT trung bình của các cây 1, 2 và 3 lần lượt là 2,61%; 2,69% và 2,88% Các giá trị này được tính từ 8 mẫu tại mỗi vị trí của từng cây, như thể hiện trong Bảng 4.3.
Bảng 4.3 Kết quả sự biến đổi tính chất co rút theo chiều xuyên tâm
Chiều dài bán kính tính từ tâm ra vỏ (cm)
Hình 4.3 Biểu đồ thể hiện sự biến đổi tính chất co rút từ tâm ra vỏ theo chiều xuyên tâm
Độ CRXT thể tích trung bình giảm dần từ 2 cm đến 10 cm theo chiều dài bán kính từ tâm ra vỏ, với sự biến đổi không đáng kể Cụ thể, độ CRXT tại vị trí 2 cm là 2,9% và tại 10 cm là 2,37%.
Trong nghiên cứu này kết quả độ CRXT trung bình (trung bình của cả
3 cây) là 2,72 % So với kết quả của Nguyễn Tử Kim (2015) [4], có CRXT 1,33 % Như vậy độ CRXT trong nghiên cứu này là cao hơn
Nghiên cứu này so sánh xu hướng biến đổi độ CRXT trong thân cây gỗ Sa mộc với loài Xoan ta, theo Duong và cộng sự (2018) [9] Kết quả cho thấy độ CRXT của cây Xoan ta có xu hướng tăng dần từ tâm ra vỏ, trong khi cây Sa mộc lại có những đặc điểm khác biệt.
Sa mộc biến đổi giảm dần Như vậy tùy thuộc vào từng loài cây sẽ có sự biến đổi khác nhau
4.2.2 Sự biến đổi tính chất co rút theo chiều tiếp tuyến
Kết quả giá trị CRTT theo hướng từ tâm ra vỏ của cây Sa mộc được thể hiện trong Bảng 4.4
Giá trị CRTT tại mỗi vị trí trong Bảng 4.4 là giá trị co rút trung bình của
Từ bảng 4.4, chúng ta nhận thấy giá trị CRTT trung bình tại các vị trí 2, 4, 6, 8 và 10 cm theo chiều dài bán kính từ tâm ra vỏ lần lượt là 4,83%; 4,1%; 5,08%; 5,54% và 5,54%.
TT trung bình tại các cây 1, cây 2 và câ 3 lần lượt là 5,51; 5,07 và 4,84 %
Bảng 4.4 Kết quả sự biến đổi tính chất co rút theo chiều tiếp tuyến
Chiều dài bán kính tính từ tâm ra vỏ (cm)
Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện sự biến đổi tính chất co rút từ tâm ra vỏ theo chiều tiếp tuyến
Độ co rút xuyên tâm trung bình tăng dần từ 2 cm đến 10 cm khi di chuyển từ tâm ra vỏ, như thể hiện trong Hình 4.3.
So sánh với các nghiên cứu trước đây về biến đổi CRTT trong thân cây gỗ
Sa mộc có sự tương đồng với nghiên cứu về loài Xoan ta của Dương và cộng sự (2018) [9], trong đó tác giả chỉ ra rằng CRTT của Xoan ta có xu hướng gia tăng từ tâm ra vỏ.
4.2.3 Sự biến đổi tính chất giãn nở theo chiều xuyên tâm
Kết quả giá trị GNXT theo hướng từ tâm ra vỏ của cây Sa mộc được thể hiện trong Bảng 4.5
Giá trị độ GN XT tại mỗi vị trí trong Bảng 4.5 là giá trị trung bình của 8 mẫu từ mỗi cây Theo Bảng 4.5, giá trị độ GNXT trung bình tại các vị trí 2, 4, 6, 8 và 10 cm theo chiều dài bán kính từ tâm ra vỏ lần lượt là 3,28%; 3,03%; 2,78%; 2,88% và 3,03% Giá trị xuyên tâm trung bình tại các cây 1, 2 và 3 lần lượt là 3,29%; 2,59% và 3,12%.
Bảng 4.5 Kết quả sự biến đổi tính chất giãn nở theo chiều xuyên tâm
Chiều dài bán kính tính từ tâm ra vỏ (cm)
Hình 4.5.Biểu đồ thể hiện sự biến đổi tính chất giãn nở từ tâm ra vỏ theo chiều xuyên tâm
Độ GNXT trung bình không có sự biến đổi đáng kể từ 2 cm đến 10 cm theo chiều dài bán kính từ tâm ra vỏ, với giá trị tại 2 cm là 3,28 % và tại 10 cm là 3,03 %.
Kết quả độ GNXT trung bình đạt 3,00 %, tương đồng với các nghiên cứu trước đây về độ GNXT trong thân cây gỗ rừng trồng Sa mộc Cụ thể, nghiên cứu của Nguyễn Tử Kim (2015) cho thấy GNXT là 3,1%, trong khi nghiên cứu của Hồ Ngọc Sơn và Nguyễn Thị Tuyên (2017) ghi nhận giá trị GNXT là 2,66 %.
4.2.4 Sự biến đổi tính chất giãn nở theo chiều tiếp tuyến
Kết quả giá trị GNTT theo hướng từ tâm ra vỏ của cây Sa mộc được thể hiện trong Bảng 4.6
Giá trị GNTT trung bình tại mỗi vị trí trong Bảng 4.6 được tính từ 8 mẫu của mỗi cây Cụ thể, giá trị GNTT trung bình của cả 3 cây tại các vị trí 2, 4, 6, 8 và 10 cm theo chiều dài bán kính từ tâm ra vỏ lần lượt là 4,41%; 4,53%; 5,13%; 5,78% và 5,34% Ngoài ra, giá trị GNTT trung bình của cây 1, cây 2 và cây 3 lần lượt là 5,63%; 5,10% và 4,79%.
Bảng 4.6 Kết quả sự biên đổi tính chất giãn nở theo chiều tiếp tuyến
Chiều dài bán kính tính từ tâm ra vỏ (cm)
Hình 4.6 Biểu đồ thể hiện sự biến đổi tính chất giãn nở từ tâm ra vỏ theo chiều tiếp tuyến
Độ GNTT trung bình (trung bình 3 cây) có xu hướng tăng dần từ các vị trí 2, 4, 6, 8 và 10 cm theo chiều dài bán kính tính từ tâm ra vỏ, như thể hiện trong Hình 4.6.
So với các nghiên cứu trước đây về biến đổi GNTT trong thân cây gỗ mọc nhanh rừng trồng, xu hướng này đang có sự gia tăng rõ rệt Cụ thể, nghiên cứu của Duong và cộng sự (2018) về loài Xoan ta cũng chỉ ra rằng độ GNTT có xu hướng tăng dần từ tâm ra vỏ.
Kết quả độ GNTT trung bình đạt 5,03 %, tương tự như các nghiên cứu trước đây về thân cây gỗ rừng trồng Sa mộc Cụ thể, nghiên cứu của Nguyễn Tự Kim (2015) cho thấy GNXT là 4,03 %, trong khi nghiên cứu của Hồ Ngọc Sơn và Nguyễn Thị Tuyên (2017) chỉ ra giá trị GNXT là 2,66 %.
Mối tương quan giữa khối lượng thể tích và tính chất co rút, giãn nở
4.3.1 Mối tương quan giữa khối lượng thể tích và tính chất co rút
Kết quả xây dựng mối tương quan và phương trình tương quan giữa KLTT với CRXT được thể hiện ở Hình 4.7
Hình 4.7 Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa KLTT và tính chất CRXT
Kết quả từ hình 4.7 cho thấy KLTT không có mối tương quan với tính chất CRXT, với hệ số tương quan r rất thấp (r = 0.04, p > 0.05) Điều này chỉ ra rằng mối tương quan này không có ý nghĩa thống kê đối với tính chất CRXT, do đó không thể xác định giá trị CRXT thông qua giá trị KLTT từ phương trình tương quan.
Kết quả xây dựng mối tương quan và phương trình tương quan giữa KLTT với CRTT được thể hiện ở Hình 4.8
Hình 4.8 Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa khối lượng thể tích và tính chất co rút theo chiều tiếp tuyến
Kết quả từ hình 4.8 cho thấy không có mối tương quan giữa KLTT và CRTT, với hệ số tương quan r rất thấp (r = 0.23, p > 0.05) Điều này chỉ ra rằng mối tương quan này không có ý nghĩa thống kê đối với tính chất CRTT, do đó không thể xác định giá trị CRTT thông qua KLTT từ phương trình tương quan đã nêu.
4.3.2 Mối tương quan giữa khối lượng thể tích và tính chất giãn nở
Kết quả xây dựng mối tương quan và phương trình tương quan giữa KLTT với GNXT được thể hiện ở Hình 4.9
Hình 4.9 Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa khối lượng thể tích và tính chất giãn nở theo chiều xuyên tâm
Kết quả thể hiện ở hình 4.9 cho ta thấy KLTT có mối tương quan tích cực với GNXT thể hiện thông qua hệ số tương quan r cao (r = 0.72*, p <
GNXT tăng khi KLTT của gỗ tăng, cho thấy rằng độ GNXT có thể được xác định thông qua KLTT Điều này có thể thực hiện bằng cách sử dụng phương trình tương quan giữa KLTT và GNXT.
Kết quả xây dựng mối tương quan và phương trình tương quan giữa KLTT với GNXT được thể hiện ở Hình 4.9
Hình 4.10 Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa khối lượng thể tích và tính chất giãn nở theo chiều tiếp tuyến
Kết quả từ hình 4.10 cho thấy không có mối tương quan giữa KLTT và GNTT, với hệ số tương quan r rất thấp (r = 0,36, p > 0,05) Điều này chỉ ra rằng mối tương quan này không có ý nghĩa thống kê đối với tính chất GNTT, do đó không thể xác định giá trị GNTT thông qua giá trị KLTT từ phương trình tương quan.