Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ rừng trồng đến tính chất vật lý và tính chất cơ học của gỗ keo lai (Acacia Hybrids) 7 tuổi tại huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên

Phân tích mức độ ảnh hưởng của mật độ rừng trồng đến các tính chất vật lý của gỗ.. Phân tích mức độ ảnh hưởng của mật độ rừng trồng đến các tính chất cơ học của gỗ... Ảnh hưởng của mật đ

-

ÂU THỊ HIỀN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẬT ĐỘ RỪNG TRỒNG ĐẾN TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ KEO LAI ( ACACIA HYBRIDS) 7 TUỔI TẠI HUYỆN PHÚ LƯƠNG - TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thái Nguyên, 2012

-

ÂU THỊ HIỀN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẬT ĐỘ RỪNG TRỒNG ĐẾN TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ KEO LAI ( ACACIA HYBRIDS) 7 TUỔI TẠI HUYỆN PHÚ LƯƠNG - TỈNH THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Lâm học

Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN VĂN THÁI

Thái Nguyên, 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu

và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, chưa từng được công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Ban lãnh đạo Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian và tinh thần trong quá trình học tập để tôi đạt được kết quả này Tập thể cán bộ Hạt kiểm lâm huyện Phú Lương đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình điều tra hiện trường, thu thập mẫu phục vụ cho quá trình nghiên cứu

Đặc biệt, tôi xin trân trọng cảm ơn TS Nguyễn Văn Thái đã dành nhiều thời gian quý báu, tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực tập và hoàn thành luận văn này

Cảm ơn gia đình và những người thân, bạn bè đã giúp đỡ về mọi mặt để tôi hoàn thành được khóa học này

Do thời gian có hạn, trình độ chuyên môn còn hạn chế và bản thân mới bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong quý thầy, cô giáo và bạn bè đồng nghiệp quan tâm góp ý để đề tài được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 10 năm 2012

Học viên

Âu Thị Hiền

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan về gỗ Keo lai 3

1.2 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 5

1.2.1 Trên thế giới 5

1.2.2 Ở Việt Nam 7

1.3 Cơ sở lý thuyết phân tích kết quả nghiên cứu 9

1.3.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng gỗ 9

1.3.2 Cơ sở đánh giá chất lượng của gỗ 15

Chương 2 : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ, XÃ HỘI 19

2.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên, xã hội huyện Phú Lương 19

2.1.1 Điều kiện tự nhiên 19

2.1.2 Điều kiện dân sinh, kinh tế xã hội 21

Chương 3 : NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 23

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 23

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 23

3.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 23

3.2.1 Thời gian nghiên cứu 23

3.2.2 Địa điểm nghiên cứu 23

3.3 Nội dung nghiên cứu 24

3.3.1 Phân tích mức độ ảnh hưởng của mật độ rừng trồng đến các tính chất vật lý của gỗ 24

3.3.2 Phân tích mức độ ảnh hưởng của mật độ rừng trồng đến các tính chất cơ học của gỗ 24

3.3.3 Đánh giá chất lượng gỗ Keo lai trồng tại huyện Phú Lương tỉnh

Thái Nguyên 24

3.4 Phương pháp nghiên cứu 24

3.4.1 Phương pháp kế thừa số liệu 24

3.4.2 Phương pháp luận 24

3.4.3 Phương pháp thí nghiệm 25

3.4.4 Phương pháp tổng hợp kết quả và xử lý thống kế toán học 30

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32

4.1 Sự ảnh hưởng của mật độ trồng rừng đến chất lượng gỗ 32

4.1.1 Ảnh hưởng của mật độ trồng rừng đến tính hút nước tối đa của gỗ32 4.1.2 Ảnh hưởng của mật độ trồng rừng đến khối lượng thể tích gỗ 34

4.1.3 Ảnh hưởng của mật độ trồng rừng đến tỷ lệ dãn nở của gỗ 36

4.1.4 Ảnh hưởng của mật độ trồng rừng đến bộ bền ép (nén) dọc thớ gỗ38 4.1.5 Ảnh hưởng của mật độ trồng rừng đến độ bền kéo dọc thớ gỗ 40

4.1.6 Ảnh hưởng của mật độ trồng rừng đến độ bền uốn tĩnh của gỗ 42

4.2 Đánh giá chất lượng gỗ Keo lai 7 tuổi ở 3 mật độ nghiên cứu 45

4.2.1 Đánh giá chất lượng gỗ dựa vào tính chất vật lý của gỗ 46

4.2.2 Đánh giá chất lượng gỗ dựa vào tính chất cơ học của gỗ 48

KẾT LUẬN 52

1 Kết luận 52

2 Kiến nghị 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ BIỂU 58

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

Bảng 3.1 Kết quả kiểm tra sức hút nước tối đa của gỗ Keo lai 7 tuổi (%) 32 Bảng 3.2 Kết quả kiểm tra khối lượng thể tích của gỗ Keo lai 7 tuổi (g/cm3) 34 Bảng 3.3 Kết quả kiểm tra tỷ lệ dãn nở của gỗ Keo lai 7 tuổi (%) 36 Bảng 3.4 Kết quả kiểm tra độ bền ép dọc thớ của gỗ Keo lai 7 tuổi (Mpa) 38 Bảng 3.5 Kết quả kiểm tra độ bền kéo dọc thớ của gỗ Keo lai 7 tuổi (Mpa) 40 Bảng 3.6 Kết quả kiểm tra độ bền uốn tĩnh của gỗ Keo lai 7 tuổi (Mpa) 42 Bảng 3.7 Tổng hợp kết quả kiểm tra chất lượng gỗ Keo lai 43 Bảng 3.8 So sánh độ hút nước tối đa của gỗ Keo lai 7 tuổi và một số loại

gỗ khác 45 Bảng 3.9 So sánh khả năng dãn nở tiếp tuyến của gỗ Keo lai 7 tuổi và

một số loại gỗ khác 46 Bảng 3.10.Tiêu chuẩn so sánh độ bền nén dọc thớ của gỗ Keo lai 7 tuổi 48 Bảng 3.11.So sánh giới hạn bền khi nén dọc thớ của gỗ Keo lai 7 tuổi với

một số loại gỗ khác 48 Bảng 3.12 Tiêu chuẩn so sánh độ bền uốn tĩnh gỗ Keo lai 7 tuổi 49 Bảng 3.13 So sánh giới hạn bền uốn tĩnh của gỗ Keo lai 7 tuổi và một số

loại gỗ khác 50

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Một số thiết bị, dụng cụ sử dụng trong thí nghiệm của đề tài

Hình 3.1 Mẫu kiểm tra tính hút nước tối đa, tỷ lệ dãn nở và khối lượng thể tích gỗ 32 Hình 3.2 Biểu đồ so sánh tính hút nước của gỗ ở 3 mật độ khác nhau 33 Hình 3.3 Biểu đồ so sánh khối lượng thể tích của gỗ ở 3 mật độ khác nhau 35 Hình 3.4 Biểu đồ so sánh tỷ lệ dãn nở của gỗ ở 3 mật độ khác nhau 37 Hình 3.5 Biểu đồ so sánh độ bền nén dọc thớ của gỗ ở 3 mật độ khác nhau 39 Hình 3.6 Mẫu thí nghiệm kiểm tra độ bền kéo dọc thớ gỗ 39 Hình 3.7Biểu đồ so sánh độ bền kéo dọc thớ của gỗ ở 3 mật độ khác nhau 41 Hình 3.8 Mẫu thí nghiệm kiểm tra độ bền uốn tĩnh của gỗ 41 Hình 3.8 Biểu đồ so sánh độ bền uốn tĩnh của gỗ ở 3 mật độ khác nhau 43

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây việc sử dụng gỗ rừng trồng thay thế cho gỗ

tự nhiên ngày càng được quan tâm Thực hiện Chỉ thị số 19/1999/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 16 tháng 07 năm 1999 về việc thực hiện các biện pháp đẩy mạnh tiêu thụ gỗ rừng trồng, Chỉ thị số 19/2004/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 01 tháng 06 năm 2004 về một số giải pháp phát triển ngành chế biến gỗ và xuất khẩu sản phẩm gỗ và Chỉ thị số 18/2007/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 05 tháng 02 năm 2007 về chiến lược phát triển Lâm nghiệp Việt Nam giai đoạn 2006-2020 [2], [3], [4]; ngành chế biến gỗ Việt Nam và các ngành kinh tế liên quan đã tích cực chủ động tìm kiếm nguyên liệu, sử dụng hợp lý nguyên liệu, cải tiến công nghệ, thiết bị… để đẩy mạnh phát triển sản xuất và xuất khẩu đồ gỗ

Ngày nay, đã có nhiều nghiên cứu đưa giống cây lâm nghiệp mới có khả năng sinh trưởng nhanh đáp ứng được với tốc độ phát triển và sử dụng gỗ của nước ta hiện nay như cây keo, cây mỡ, cây bạch đàn Đã có nhiều đề tài nghiên cứu về sinh trưởng và phát triển của cây này ảnh hưởng đến chất lượng rừng và chất lượng gỗ như ảnh hưởng của độ tuổi, ảnh hưởng của lượng phân bón, ảnh hưởng của điều kiện sinh trưởng

Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng rừng đến chất lượng gỗ Keo lai, qua đó làm cơ sở đánh giá chất lượng của loại gỗ này, từ đó có thể thay thế cho một số loại gỗ tự nhiên khác để làm nguyên liệu cho các sản phẩm mà vẫn giữ được hình thức, chất lượng, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, hạ giá thành sản phẩm… Bên cạnh đó, việc nghiên cứu cơ bản cấu tạo, tính chất cơ, lý, hoá của gỗ Keo lai để làm cơ sở khoa học cho việc định hướng sử dụng đối với loài cây này một cách tổng hợp và có hiệu quả Từ đó, có thể mở rộng qui mô phát triển, gây trồng đối với cây gỗ Keo lai, nâng cao vai trò của rừng trong việc

cung cấp nguyên liệu cho ngành Chế biến lâm sản và các ngành khác… vừa

là yêu cầu cấp bách khoa học, vừa là yêu cầu của thực tiễn sản xuất

Cho tới nay chưa có đề tài đi sâu nghiên cứu cụ thể về ảnh hưởng của mật độ rừng trồng Keo lai đến chất lượng gỗ như tính chất vật lý, cơ học của gỗ) Do đó việc trồng và sử dụng gỗ Keo lai chưa đạt hiệu quả cao trong lĩnh vực sản xuất chế biến cụ thể như đồ mộc, đồ gia dụng, ván nhân tạo và trang trí nội thất Để đáp ứng được các yêu cầu trên cần phải nghiên cứu cụ thể về ảnh hưởng của mật độ rừng trồng đến chất lượng gỗ, đồng thời giúp cho các nhà lâm sinh có mật độ trồng hợp lý và nhà gia công chế biến gỗ có hướng sử dụng, tận dụng đạt hiệu quả cao các sản phẩm từ gỗ Keo lai, tránh gây lãng phí gỗ Chúng tôi tiến hành

nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ rừng trồng đến

tính chất vật lý và tính chất cơ học của gỗ Keo lai ( Acacia hybrids) 7 tuổi tại huyện Phú Lương - tỉnh Thái Nguyên” là cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

-Phân tích được về lý thuyết một số nhân tố của gỗ ảnh hưởng đến chất lượng gỗ (tính chất vật lý, cơ học của gỗ)

-Phân tích được sự ảnh hưởng của mật độ rừng trồng đến chất lượng

gỗ (tính chất vật lý, cơ học của gỗ)

-Đánh giá được chất lượng gỗ Keo lai tương ứng với từng cấp mật

độ rừng trồng

3 Ý nghĩa của đề tài

- Đề tài là cơ sở để giúp cho các nhà trồng rừng lựa chọn được mật

độ trồng hợp lý nhằm nâng cao năng suất, chất lượng gỗ rừng trồng để phát triển mở rộng quy mô góp phần đáp ứng nhu cầu sử dụng gỗ nguyên liệu làm bột giấy, ván sàn, trụ mỏ cho xã hội và người sử dụng gỗ lựa chọn nguyên liệu trong quá trình sản xuất, chế biến gỗ sao cho phù hợp

và hiệu quả với từng loại hình sản phẩm

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về gỗ Keo lai

1.1.1 Đặc điểm sinh học và sự phân bố

Keo lai là sự kết hợp giữa hai loài: Keo lá tràm (Acacia Auriculiormis)

và Keo tai tượng (Acacia Mangium) và được tuyển chọn từ những cây đầu dòng có năng suất cao Cây có nguồn gốc ở Australia, được trồng phổ biến ở Đông Nam Á, ở Việt Nam cây được trồng rộng rãi trên toàn quốc trong những năm gần đây Cây mọc tốt ở hầu hết các dạng đất, thích nghi nhất là ở các tỉnh

từ Quảng Bình trở vào Cho đến nay, Keo lai đã được khẳng đinh là 1 trong

48 loài cây trồng chính để trồng rừng sản xuất đã được Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận tại Quyết định số 16/2005/QĐ-BNN ngày 15/3/2005 Keo lai không chỉ là giống có ưu thế sinh trưởng nhanh, biên độ sinh thái rộng, có khả năng thích ứng với nhiều loại đất mà còn có khả năng cải tạo đất, cải thiện môi trường sinh thái Cây Keo lai có sức sinh trưởng nhanh hơn cây bố

mẹ Nhằm hạn chế tình trạng phân ly của giống lai, Keo lai thường được tạo cây con bằng phương pháp vô tính (giâm hom) Gỗ Keo lai được sử dụng làm ván sàn, ván dăm, trụ mỏ và đặc biệt hơn cả là được sử dụng nhiều trong công nghiệp giấy Keo lai có khối lượng gỗ lấy ra lớn gấp 2-3 lần Keo tai tượng và Keo là tràm, hàm lượng xenlulo trong gỗ cao, lượng lignin thấp, do đó có hiệu suất bột giấy lớn, chất lượng bột giấy tốt

Điều kiện gây trồng: Yêu cầu lượng mưa từ 1.500 - 2.500 mm/năm Mọc tốt trên đất có độ pH từ 3 - 7

- Nhiệt độ bình quân: 220C, tối thích từ 24 - 280C, giới hạn 400

- Do keo lai giâm hom chủ yếu là rễ bàng nên độ dầy tầng đất đối với rừng trồng nguyên liệu trong 5 - 7 năm tiến hành khai thác không nhất thiết phải có độ dày tầng đất ≥ 40 - 50 cm Nhưng trong điều kiện cụ thể, Keo giâm hom không được trồng trên các loại đất sau đây:

+ Đất trơ sỏi đá, tầng đất mỏng, độ sâu < 20 cm

+ Đất cát trắng, đất cát di động

+ Đất nhiễm mặn, thường xuyên ngập úng

+ Đất bị đá ong hóa hay glây hóa

1.1.2 Đặc điểm nhận biết

Keo lai (Acacia Hybrid), thuộc họ phụ Trinh nữ (Mimosoideae), bộ Đậu

(Leguminosae), tên thường gọi là Keo lai do lai tự nhiên từ Keo tai tượng

(Acacia mangium) và Keo lá tràm (Acacia auriculiformis), cây có thể cao từ

25 – 30m, đường kính có thể đến 60 – 80cm Cây ưa sáng, mọc nhanh, có khả năng cải tạo đất, chống xói mòn, cải tạo môi trường sinh thái, góp phần hạn chế lũ lụt Gỗ thẳng, màu vàng trắng có vân, có giác lõi phân biệt, gỗ có tác dụng nhiều mặt như kích thước nhỏ làm nguyên liệu giấy kích thước lớn sử dụng trong xây dựng, đóng đồ mộc mỹ nghệ, hàng hóa xuất khẩu

1.1.3 Đặc điểm sinh trưởng

Keo lai là một trong những loài cây mọc nhanh nhất trong số các loài cây

gỗ đang được sử dụng trồng rừng ở nước ta hiện nay Hơn nữa, Keo lai không những chỉ là loài cây nguyên liệu giấy quan trọng mà còn là loài cây cung cấp

gỗ nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác như chế biến ván nhân tạo, chế biến đồ mộc xuất khẩu, gỗ bao bì, gỗ xây dựng,… Tuy nhiên, trong những năm trước đây Keo lai được trồng làm nguyên liệu giấy là chủ yếu, với mục tiêu kinh doanh gỗ nhỏ nên chu kỳ kinh doanh thông thường từ 7-10 năm, có nơi 6 năm đã khai thác; do keo lai chưa đến tuổi thành thục số lượng nên hiệu quả của rừng trồng chưa cao Do nhu cầu của sản xuất hiện nay việc trồng rừng gỗ lớn cũng đang là một vấn đề bức súc cần phải được quan tâm,

trong giai đoạn trước mắt việc chuyển hoá rừng trồng từ mục tiêu kinh doanh

gỗ nhỏ sang mục tiêu kinh doanh gỗ lớn là cần thiết Để đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho các ngành công nghiệp cũng như nhu cầu ngày càng đa dạng của thị trường, việc nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng của cây Keo lai và tuổi thành thục công nghệ của rừng trồng Keo lai cho các mục tiêu kinh doanh khác nhau là rất cần thiết

1.2 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

1.2.1 Trên thế giới

1.2.1.1 Những nghiên cứu về cây Keo lai (Acacia hybrids)

Keo lai tên gọi tắt của giống lai tự nhiên giữa Keo tai tượng (Acacia mangium) và keo lá tràm (Acacia auriculiformis) Giống Keo lai tự nhiên này được phát hiện đầu tiên bởi Messir Herbern và Shim vào năm 1972 trong số các cây Keo tai tượng trồng ven đường ở Sook Telupid thuộc bang Sabah, Malaysia Năm 1976, M.Tham đã kết luận thông qua việc thụ phấn chéo giữa Keo tai tượng với Keo lá tràm tạo ra cây Keo lai có sức sinh trưởng nhanh hơn giống bố mẹ Đến tháng 7 năm 1978, kết luận trên cũng đã được Pedley xác nhận sau khi xem xét các mẫu tiêu bản tại phòng tiêu bản thực vật ở Queensland – Australia (Lê Đình Khả, 1999) [11] Ngoài ra, Keo lai tự nhiên còn được phát hiện ở vùng Balamuk và Old Tonda của Papua New Guinea (Turnbull, 1986, Gun và cộng sự, 1987, Griffin, 1988) ở một số nơi khác tại Sabah (Rufelds, 1987) và Ulu Kukut (Darus và Rasip, 1989) của Malaysia, ở Muak-Lek thuộc tỉnh Saraburi của Thái Lan (Kijkar, 1992) Giống lai tự nhiên giữa Keo tai tượng với Keo lá tràm đã được phát hiện ở cả rừng tự nhiên lẫn rừng trồng và đều có một số đặc tính vượt trội so với bố mẹ, sinh trưởng nhanh, cành nhánh nhỏ, thân đơn trục với đoạn thân dưới cành lớn (Lê Đình Khả, 2006) [13]

Nghiên cứu về hình thái cây Keo lai có thể kể đến các công trình nghiên cứu của Rufelds (1988) [36]; Gan.E và Sim Boom Liang (1991)

[30] các tác giả đã chỉ ra rằng: Keo lai xuất hiện lá giả (Phyllode) sớm hơn Keo tai tượng nhưng muộn hơn Keo lá tràm Ở cây con lá giả đầu tiên của Keo lá tràm thường xuất hiện ở lá thứ 4-5, Keo tai tượng thường xuất hiện

ở lá thứ 8-9 còn ở Keo lai thường xuất hiện ở lá thứ 5-6 Bên cạnh đó là sự phát hiện về tính chất trung gian giữa Keo tai tượng và Keo lá tràm ở các

bộ phận sinh sản (Bowen, 1981) [27]

Theo nghiên cứu của Rufeld (1987) [34] thì không tìm thấy một sự sai khác nào đáng kể của Keo lai so với các loài bố mẹ Các tính trạng của chúng đều thể hiện tính trung gian giữa hai loài bố mẹ mà không có ưu thế lai thật sự Tác giả đã chỉ ra rằng Keo lai hơn Keo tai tượng về độ tròn đều của thân, có đường kính cành nhỏ hơn và khả năng tỉa cành tự nhiên khá hơn Keo tai tượng, song độ thẳng thân, hình dạng tán lá và chiều cao dưới cành lại kém hơn Keo tai tượng Tuy nhiên, theo kết quả nghiên cứu của Pinso Cyril và Robert Nasi, (1991) [35] thì trong nhiều trường hợp cây Keo lai có xuất xứ ở Sabah vẫn giữ được hình dáng đẹp của Keo tai tượng Về

ưu thế lai thì có thể có nhưng không bắt buộc vì có thể bị ảnh hưởng của cả

2 yếu tố di truyền lẫn điều kiện lập địa Nghiên cứu cũng cho thấy rằng sinh trưởng của Keo lai tự nhiên đời F1 là tốt hơn, còn từ đời F2 trở đi cây sinh trưởng không đồng đều và trị số trung bình còn kém hơn cả Keo tai tượng Khi đánh giá về các chỉ tiêu chất lượng của cây Keo lai, Pinso và Nasi (1991) [35] thấy rằng độ thẳng của thân, đoạn thân dưới cành, độ tròn đều của thân, đều tốt hơn giống bố mẹ và cho rằng Keo lai rất phù hợp với các chương trình trồng rừng thương mại

1.2.1.2 Nghiên cứu về mật độ ảnh hưởng đến khả năng sinh trường và chất lượng rừng trồng

Mật độ trồng rừng ban đầu cũng là một trong những biện pháp kỹ thuật lâm sinh quan trọng có ảnh hưởng đến năng suất rừng trồng Đối với mỗi dạng lập địa, mỗi loài cây trồng, mỗi mục đích kinh doanh rừng đều có cách

sắp xếp, bố trí mật độ khác nhau Vấn đề này đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu với nhiều loại cây khác nhau trên các lập địa khác nhau, điển hình

là các công trình nghiên cứu của Julian Evans (1992) [31] khi nghiên cứu mật

độ trồng rừng cho Bạch đàn E.deglupta ở Papua New Guinea đã bố trí 4 công thức có mật độ trồng khác nhau ( 2985 cây/ha; 1680 cây/ha; 1075 cây/ha; 750 cây/ha) Số liệu thu được sau 5 năm trồng cho thấy đường kính bình quân của các công thức thí nghiệm tăng theo chiều giảm mật độ, nhưng tổng tiết diện ngang lại tăng theo chiều tăng mật độ, điều này có nghĩa là rừng trồng ở mật

độ thấp tuy lượng tăng trưởng về đường kính cao hơn nhưng trữ lượng gỗ cây đứng vẫn nhỏ hơn những công thác trồng ở mật độ cao Trong một nghiên cứu khác với Thông P.caribeae ở Quenslan - Australia, tác giả cũng đã thí nghiệm với 5 công thức mật độ khác nhau (2200 cây/ha;

1680 cây/ha; 1330 cây/ha; 1075 cây/ha và 750 cây/ha), sau 9 năm trồng cũng thu được kết quả tương tự, nhưng ở các công thức trồng mật độ thấp như (750 cây/ha - 1075 cây/ha) có đường kính trung bình đạt từ 20,1-20,9 cm Số cây đạt đường kính ngang ngực > 10 cm chiếm từ 84%

- 86% Ở công thức mật độ cao đường kính chỉ đạt từ 16,6 - 17,8 cm và

số cây có đường kính ngang ngực từ 71 - 76%

Từ các kết quả nghiên cứu trên cho thấy mật độ trồng ảnh hưởng khá rõ đến chất lượng sản phẩm và chu kỳ kinh doanh, vì vậy cần phải căn cứ vào mục tiêu kinh doanh cụ thể để xác định mật độ trồng cho thích hợp

1.2.2 Ở Việt Nam

1.2.2.1 Tình hình nghiên cứu

Cây Keo lá tràm và Keo tai tượng được nhập vào nước ta từ những năm

1960 nhưng mãi đến đầu những năm 90 của thế kỷ trước, giống Keo lai mới được phát hiện và tập trung nghiên cứu từ các khâu chọn tạo giống cho đến trồng rừng

Ở Việt Nam cây Keo lai tự nhiên được Lê Đình Khả, Phạm Văn Tuấn và các cộng sự thuộc Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng (RCFTT) phát hiện đầu tiên tại Ba Vì (Hà Tây cũ) và vùng Đông Nam Bộ vào năm 1992 Tiếp theo đó từ năm 1993 cho đến nay Lê Đình Khả và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu về cải thiện giống cây Keo lai, đồng thời đưa vào khảo nghiệm một số giống Keo lai có năng suất cao tại Ba Vì (Hà Tây cũ) được ký hiệu là

BV ; Trung tâm cây nguyên liệu giấy Phù Ninh cũng chọn lọc một số dòng được ký hiệu là KL

Lê Đình Khả và các cộng sự (1995, 1997, 2006) [12, 13, 14] khi nghiên cứu về các đặc trưng hình thái và ưu thế lai của Keo lai đã kết luận Keo lai có

tỷ trọng gỗ và nhiều đặc điểm hình thái trung gian giữa hai loài bố mẹ Keo lai có ưu thế lai về sinh trưởng so với Keo tai tượng và Keo lá tràm, điều tra sinh trưởng tại rừng trồng khảo nghiệm 4,5 năm tuổi ở Ba Vì (Hà Tây cũ) cho thấy Keo lai sinh trưởng nhanh hơn Keo tai tượng từ 1,2-1,6 lần về chiều cao

và từ 1,3-1,8 lần về đường kính, gấp 2 lần về thể tích Tại Sông Mây (Đồng Nai) ở rừng trồng sau 3 năm tuổi Keo lai sinh trưởng nhanh hơn Keo lá tràm 1,3 lần về chiều cao ; 1,5 lần về đường kính Một số dòng vừa có sinh trưởng nhanh vừa có các chỉ tiêu chất lượng tốt đã được công nhận là giống Quốc gia và giống tiến bộ kỹ thuật là các dòng BV5, BV10, BV 16, BV 32,

BV 33 Khi nghiên cứu sự thoái hóa và phân ly của cây Keo lai, Lê Đình Khả (1997) [12] đã khẳng định: Không nên dùng hạt của cây Keo lai để gây trồng rừng mới Keo lai đời F1 có hình thái trung gian giữa hai loài bố

mẹ và tương đối đồng nhất, đến đời F2 sinh trưởng kém hơn cây lai F1 và

có biến động lớn về sinh trưởng Do đó, để phát triển giống Keo lai vào sản xuất thì phải dùng phương pháp nhân giống bằng hom hoặc nuôi cấy mô từ những dòng Keo lai tốt nhất đã được công nhận là giống Quốc gia và giống tiến bộ kỹ thuật

1.2.2.2 Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng sinh trưởng của rừng trồng Keo lai

Mật độ rừng là số lượng cây trồng trên một đơn vị diện tích, hay nói cách khác là sự sắp xếp không gian của một số lượng cây nhất định trên một đơn vị diện tích Rừng trồng gỗ nguyên liệu thì sản phẩm lấy ra từ rừng chủ yếu là

gỗ Muốn có sản lượng gỗ cao, đảm bảo quy cách, phẩm chất đáp ứng được yêu cầu và mục đích sử dụng thì mật độ cần phải thích hợp Vì vậy, có thể nói mật độ là một trong những biện pháp kỹ thuật quan trọng trong trồng rừng Theo kết quả nghiên cứu của một số công trình cho thấy, giai đoạn cây 5 tuổi tỷ lệ sống của rừng trồng ở một số mật độ 1330 cây/ha và 1660 cây/ha so với tỷ lệ sống tại tuổi 3 là không khác nhau Nhưng ở mật độ 2000 cây/ha thì

tỷ lệ sống ở tuổi 5 và tuổi 3 là khác nhau nhiều (ở tuổi 3 là 90,74% và ở tuổi 5

là 87,04%)

Sự ảnh hưởng của các mật độ này đến chất lượng gỗ Keo lai như thế nào và sử dụng gỗ ở cấp mật độ đó như thế nào, cho đến nay chưa có công trình nào khẳng định chắc chắn Chính vì vậy, để có cơ sở khoa học khẳng định mật độ có ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng gỗ Keo lai, chúng tôi thấy việc nghiên cứu của chúng tôi là cần thiết

1.3 Cơ sở lý thuyết phân tích kết quả nghiên cứu

1.3.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng gỗ

*Ảnh hưởng của điều kiện sinh trưởng

Khái niệm điều kiện sinh trưởng là sự tham gia tổng hợp của các nhân

tố sau đây : khu vực địa lý, độ cao so với mặt biển, nhiệt độ, lượng mưa, loại rừng, đất, [10]

Ánh sáng là nguồn năng lượng không thể thiếu được của cây xanh, nhờ

có ánh sáng cây xanh mới tổng hợp được các chất hữu cơ, vì điều kiện ánh sáng khác nhau có ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng phát triển của cây trồng Điều kiện ánh sáng của nơi trồng rừng khác nhau chủ yếu do vĩ độ địa lý và

địa hình thay đổi Ở miền núi trong phạm vi một vùng, độ cao so với mặt nước biển, hướng dốc khác nhau, dẫn đến điều kiện ánh sáng khác nhau [10] Nhiệt độ là điều kiện tất yếu để cây rừng tiến hành các quá trình sinh lý, nhiệt độ cao thấp, thời gian dài ngắn quyết định thời kỳ sinh trưởng và tình hình phát triển thực vật, vì vậy có ảnh hưởng quyết định đến sản lượng và chất lượng rừng Cùng trong một điều kiện ánh sáng, tình hình nhiệt độ nơi trồng rừng có thể khác nhau, đặc biệt là miền núi, trong một phạm vi hẹp, nhiệt độ có thể thay đổi rõ rệt do khác nhau về độ cao với mặt biển, hướng dốc, vị trí của dốc [10]

Nước có vai trò quyết định trong đời sống cây trồng, nhờ có nước thực vật mới hấp thu được các chất dinh dưỡng, mới duy trì được nhiệt độ cơ thể ở vùng núi, nước trong đất không chỉ thay đổi do đặc điểm của đất

mà còn thay đổi do địa hình (độ cao so với mặt nước biển, độ dốc, hướng dốc, vị trí của dốc) [10]

Độ phì của đất cao hay thấp là do hai nhân tố quyết định : dung lượng và chất lượng các chất khoáng có trong đất Dung lượng là chỉ độ dày của đất, mức độ các chất khác lẫn trong đất Chất lượng là hàm lượng và thành phần chất khoáng có trong một đơn vị thể tích của đất nhiều hay ít Vùng đồi núi trọc ở nước ta, lớp đất mặt thưởng mỏng, tỷ lệ đá lẫn lớn, thường là những nhân tố hạn chế độ phì của đất

Để nghiên cứu sự ảnh hưởng của điều kiện sinh trưởng đến chất lượng gỗ (tính chất cơ - lý của gỗ) việc tách riêng sự ảnh hưởng của một nhân tố nào đó

để nghiên cứu thì khó có thể thực hiện được

Sự ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến tính chất cơ - lý của gỗ cho phép giả định rằng; mức độ ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu có liên quan đến vùng phân bố đến các loài gỗ Mức độ ảnh hưởng rõ rừng đối với các loài

gỗ vùng phân bố hẹp yêu cầu điều kiện sinh trưởng cao hơn thì ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu ít rõ ràng

Tuy nhiên, chưa có một công trình nào nghiên cứu và đưa ra được kết luận chung cho tất cả các loại cây Đã có một số công trình nghiên cứu cho từng loại gỗ riêng biệt : Những kết luận của các tác giả không phù hợp với nhau, được giải thích như thế nào là điều khó khăn, vì bản thân những công trình nghiên cứu đó cũng chưa được hoàn thiện Tuy vậy, đa số những công trình nghiên cứu về loài gỗ lá kim (Thông), các loài gỗ lá rộng (mạch xếp vòng như Sồi, mạch phân tán ; Thuỷ thanh cương, Sơn dương) đưa đến kết luận sau đây : Ở đất tốt gỗ được hình thành có chất lượng tốt, song một số công trình nghiên cứu khác cho biết ; gỗ Thông sinh trưởng ở điều kiện trung bình có tính chất gỗ cao nhất (điều kiện đất tốt và xấu đều gây nên làm giảm chất lượng gỗ, song xu thế điều kiện đất tốt giảm ít hơn so với đất xấu), còn đối với gỗ sồi ở đất khô thì tính chất của gỗ tốt hơn

Điều đó cho thấy, với từng loại gỗ khác nhau trong cùng một điều kiện sinh trưởng sẽ cho chất lượng gỗ là khác nhau Cùng một loại gỗ, được trồng tại khu vực có điều kiện sinh trưởng khác nhau sẽ cho ta chất lượng gỗ khác nhau Cây có điều kiện sinh trưởng tốt sẽ phát triển nhanh hơn cây có điều kiện sinh trưởng không tốt, do đó cây sinh trưởng tốt sẽ có chất lượng gỗ thường kém hơn

Trong đề tài này chúng tôi tiến hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của mật độ đến chất lượng rừng trồng Do vậy, chúng tôi tiến hành khống chế yếu tố về điều kiện sinh trưởng Việc khống chế sinh trưởng bằng cách cây thí nghiệm được lấy ở nơi có cùng điều kiện sinh trưởng về ánh sáng,

độ ẩm, đất đai

* Ảnh hưởng của mật độ rừng trồng

Mật độ trồng rừng ban đầu cũng là một trong những biện pháp kỹ thuật lâm sinh quan trọng có ảnh hưởng đến năng suất rừng trồng, ảnh hưởng đến chất lượng gỗ Khi mật độ khác nhau, kích thước về đường kính, chiều cao của gỗ là khác nhau Theo tài liệu số [22] gỗ là vật liệu dị hướng, có sự biến

đổi về tính chất (cơ học, vật lý) trong cùng một thân cây ; biến đổi theo chiều cao của gỗ, biến đổi theo đường kính của gỗ Do vậy với đường kính gỗ khác nhau, chiều cao khác nhau của gỗ sẽ làm cho gỗ có sự khác nhau về chất lượng của gỗ

Trong đề tài chúng tôi tiến hành phân tích sự ảnh hưởng của mật độ đến chất lượng sản phẩm với 3 cấp mật độ: 1111cây/ha; 1666 cây/ha; 2500 cây/ha

* Ảnh hưởng của cấu tạo gỗ

Trong đề tài này chúng tôi sẽ nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ rừng trồng đến chất lượng gỗ, do đó chúng tôi sẽ khống chế cây keo lai được trồng trên mật độ khác nhau, nhưng được trồng cùng một điều kiện sinh trưởng Cấu tạo gỗ là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của các loại gỗ Loại gỗ khác nhau sẽ có cấu tạo khác nhau, dẫn đến chất lượng gỗ cũng khác nhau

+ Cấu tạo ảnh hưởng đến khối lượng thể tích gỗ [22]

Cấu tạo gỗ là một nhân tố ảnh hưởng đến khối lượng thể tích, gỗ có cấu tạo khác nhau dẫn đến khối lượng thể tích khác nhau Cấu tạo gỗ ảnh hưởng đến khối lượng thể tích được thể hiện qua nhiều cấu tạo

- Yếu tố cấu tạo thành tế bào trong cây đó là tỷ lệ tế bào vách dày và tế bào vách mỏng, vách tế bào tạo ra độ rỗng của gỗ nhiều hay ít Độ rỗng càng lớn khối lượng thể tích càng nhỏ và ngược lại

- Tỷ lệ gỗ sớm, gỗ muộn đối với những cây gỗ có gỗ sớm, gỗ muộn phân biệt thì tỷ lệ gỗ muộn nhiều hay ít có ảnh hưởng lớn đến khối lượng thể tích của gỗ Khối lượng thể tích gỗ muộn gấp 2-3 lần khối lượng thể tích gỗ sớm Do đó, tỷ lệ gỗ muộn càng nhiều thì khối lượng thể tích càng lớn và ngược lại

- Vòng tăng trưởng hàng năm (vòng năm) đối với cây gỗ lá rộng mạch vòng, vòng tăng trưởng hàng năm càng lớn thì tỷ lệ gỗ muộn càng nhiều,

nên khối lượng thể tích càng cao Đối với gỗ lá rộng mạch phân tán, vòng năm rộng thì tỷ lệ gỗ sớm và gỗ muộn là một hằng số nên khối lượng thể tích không thay đổi

+ Ảnh hưởng đến tỷ lệ co dãn của gỗ [22]

Cấu tạo gỗ là một nhân tố lớn ảnh hưởng đến tỷ lệ co dãn của gỗ, cấu tạo

gỗ là nhân tố gây ra sự chênh lệch về co dãn giữa chiều dọc thớ và ngang thớ, gây sự chênh lệch giữa chiều tiếp tuyến và xuyên tâm Từ đó gây nên hiện tượng gỗ bị cong vênh, nứt nẻ

- Cấu trúc vách tế bào trong thân cây đại đa số các tế bào xếp theo chiều dọc thân cây Trong mỗi tế bào, vách thứ sinh chiếm phần chủ yếu Cách sắp xếp các mixen trong vách thứ sinh đặc biệt là lớp giữa của vách thứ sinh, các mixen xếp song song với trục dọc của thế bào Mặt khác bản chất của quá trình co dãn là sự thay đổi về khoảng cách giữa các mixen Từ đó dẫn đến co dãn theo chiều ngang thớ lớn hơn nhiều so với chiều dọc thớ gỗ

- Do tia gỗ dẫn đến co dãn theo chiều tiếp tuyến lớn hơn hai lần so với chiều xuyên tâm Các tế bào cấu tạo nên tia gỗ nằm vuông góc với trục dọc thân cây, cùng chiều với các đường bán kính như vậy với mỗi tia gỗ đại bộ phận tế bào xếp theo chiều dọc tia gỗ Trong mỗi tế bào mô mềm đại bộ phận mixen xếp song song với trục tế bào Do đó trong mỗi tia gỗ đại bộ phận mixenxenlulo xếp song song với trục dọc tia gỗ Vì thế khi co dãn sự thay đổi theo chiều ngang tia gỗ lớn hơn nhiều so với chiều dọc tia gỗ Chiều ngang tia

gỗ là chiều tiếp tuyến của cây, chiều dọc tia gỗ là chiều xuyên tâm của cây

+ Ảnh hưởng đến sức hút nước của gỗ [22]

Gỗ hút nước nhanh hay chậm, nhiều hay ít phụ thuộc nhiều vào cấu tạo gỗ Gỗ có độ rỗng lớn thì khả năng hút nước nhanh, nhiều và ngược lại Ngoài ra gỗ hút nước còn phụ thuộc vào vị trí chiều thớ hình dạng và kích thước của mẫu gỗ Khối lượng thể tích càng lớn gỗ hút nước càng chậm, gỗ

lõi thường hút nước chậm hơn gỗ giác Mặt xuyên tâm và tiếp tuyến của gỗ hút nước rất chậm

+ Ảnh hưởng đến độ bền ép, kéo dọc thớ và uốn tĩnh [22]

- Sự sắp xếp tế bào trong cây và cấu trúc của vách tế bào, trong thân cây đại đa số các tế bào sắp xếp theo chiều dọc thân cây Trong mỗi tế bào đặc biệt là lớp giữa của vách thứ sinh trong vách tế bào, các mixen sắp xếp theo chiều dọc thân cây Khi có ngoại lực tác dụng vào các mixen trong gỗ sinh ra một nội lực trống lại như vậy làm cho độ bền ép, kéo dọc thớ và uốn tĩnh sẽ lớn hơn nhiều so với ép và kéo ngang thớ gỗ

- Tia gỗ là nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền ép ngang tiếp tuyến và xuyên tâm Chiều xuyên tam là chiều dọc theo tia gỗ, chiều tiếp tuyến là chiều ngang tia gỗ, khi tiến hành ép xuyên tâm sẽ có cường độ lớn hơn tiếp tuyến

- Gỗ sớm, gỗ muộn thì đối với cây lá kim và gỗ lá rộng mạch vòng có

gỗ sớm và gỗ muộn phân biệt, tia gỗ nhỏ, cường độ theo chiều xuyên tâm

sẽ nhỏ hơn cường độ theo chiều tiếp tuyến Nguyên nhân là do khi ép theo chiều xuyên tâm chỉ có phần gỗ sớm chịu lực và cường độ chịu lực nhỏ hơn phần gỗ muộn Khi ép theo chiều tiếp tuyến sẽ có cả hai phần gỗ sớm

và gỗ muộn chịu lực

- Tố thành tế bào trong cây là tỷ lệ tế bào vách dày và tế bào vách mỏng Các loại cây khác nhau, vị trí khác nhau trong thân cây có tố thành tế bào khác nhau nên dẫn đến mọi tính chất gỗ khác nhau

+ Tổ chức dự trữ chất dinh dưỡng, chức năng này do mô mềm đảm nhận, đây là những tế bào vách mỏng Nếu tổ chức này phát triển thì tính chất cơ lý của gỗ sẽ giảm xuống

+ Tổ chức cơ học ở gỗ lá kim là do quản bào gỗ muộn đảm nhận, ở gỗ

lá rộng là do sợi gỗ đảm nhận Nói chung đây là những tế bào vách dày có kích thước bé nên có ruột rỗng rất nhỏ, có loại ruột hoàn toàn bị bịt kín, cho nên nếu tổ chức cơ học mà phát triển thì tính chất cơ lý của gỗ sẽ tăng lên đáng kể

- Tỷ lệ xenlulô và linhin

Xenlulô là thành phần chủ yếu của gỗ chiếm trung bình 50% thể tích gỗ,

là thành phần chủ yếu sản sinh ra nội lực của gỗ Nội lực xenlulô tạo ra đều là những ứng lực lớn nhất (kéo dọc, nén dọc, uốn tĩnh)

Linhin là thành phần thứ 2 cấu trúc nên vách tế bào, linhin có cấu trúc vô định hình nên ứng lực nào do linhin tạo ra nội lực đều là những lực nhỏ nhất như ép ngang, trượt dọc, trượt ngang, tách

Trong cấu trúc vách tế bào, linhin là một chất bám trên sườn xenlulô do

đó linhin tạo ra độ nhẵn của gỗ hay gỗ nào, ở vị trí nào trong cây nếu hàm lượng linhin cao thì gỗ đó sức chịu ép cao

1.3.2 Cơ sở đánh giá chất lƣợng của gỗ

1.3.2.1 Tính chất hút nước của gỗ

Sức hút nước của gỗ là năng lực hút lấy nước vào gỗ khi ngâm gỗ trong nước Tính chất hút nước của gỗ được thể hiện ở độ hút nước Độ hút nước, thời gian hút nước phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như khối lượng thể tích, vị trí, chiều thớ, kích thước, nhiệt độ nước và độ ẩm ban đầu , trong đó yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất là khối lượng thể tích Khối lượng thể tích càng lớn thì khả năng hút nước càng chậm, gỗ lõi hút nước chậm hơn gỗ giác Mặt cắt xuyên tâm và mặt cắt tiếp tuyến của gỗ hút nước rất chậm Diện tích mặt cắt ngang càng lớn thì tố độ hút nước càng nhanh, ở nhiệt độ cao gỗ hút nước

nhanh nhưng không nhiều Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sức hút nước của gỗ là vấn đề có ý nghĩa thực tế trong kỹ thuật ngâm tẩm gỗ bằng hoá chất, dưới điều kiện áp suất thường

Gỗ hút nước làm thay đổi độ ẩm của gỗ, độ ẩm ảnh hưởng nhiều đến các tính chất vật lý và cơ học, đặc biệt trong giới hạn độ ẩm bão hoà thớ

gỗ Trong công nghệ cần phải chú ý đặc điểm này của gỗ để lựa chọn độ

ẩm gỗ cho thích hợp

Với loại gỗ có hút nước lớn, tốc độ hút nước nhanh, trong quá trình nấu bột giấy, dịch nấu dễ dàng thẩm thấu vào gỗ Tuy nhiên trong sản xuất ván nhân tạo, lượng keo dễ bị thấm sâu, nhiều gây thiếu keo trên bề mặt dán dính nếu

điều chỉnh độ nhớt của keo không phù hợp

1.3.2.2 Khối lượng thể tích của gỗ

Khối lượng thể tích là cơ sở hợp lý cho việc đánh giá giá trị của gỗ trong những lĩnh vực sử dụng khác nhau Khối lượng thể tích có mối liên quan mật thiết với các tính chất vật lý, cơ học khác của gỗ

Khối lượng thể tích liên quan chặt chẽ đến sức co giãn của gỗ, theo các chiều thớ khác nhau, ảnh hưởng của khối thể tích là khác nhau

Khối lượng thể tích là nhân tố quan trọng đối với khả năng truyền nhiệt của gỗ, gỗ nặng có khả năng truyền nhiệt cao hơn gỗ nhẹ

Khối lượng thể tích cũng ảnh hưởng tới độ cứng của gỗ, gỗ có khối lượng thể tích càng lớn thì độ cứng càng cao đồng thời có khả năng chịu mài mòn cao

Khối lượng thể tích của gỗ nặng hay nhẹ là do cấu tạo của gỗ quyết định,

do đó khối lượng thể tích có ảnh hưởng đến hầu hết các tính chất vật lý, cơ học của gỗ Gỗ có khối lượng thể tích thấp thì cường độ cơ học của gỗ cũng thấp Khối lượng thể tích là một nhân tốc quan trọng trong việc sử dụng nguyên liệu gỗ Trong sản xuất ván dán, thích hợp nhất là sử dụng những loại

gỗ có khối lượng thể tích từ 0,4÷0,6g/cm3 [7] Trong sản xuất bột giấy và giấy

thường sử dụng những loại gỗ có khối lượng thể tích nhỏ hơn 0,60 g/cm3

Trong sản xuất ván dăm thường sử dụng gỗ có khối lượng thể tích là 0,4-0,65g/cm3, trong sản xuất đồ mộc > 0,4g/cm3

1.3.2.3 Sự co rút và dãn nở của gỗ

Khi phơi sấy gỗ, nước từ trong gỗ bốc hơi ra, kích thước gỗ thu nhỏ lại, hiện tượng ấy gọi là sự co rút Ngược lại, khi gỗ khô kiệt hút nước, làm cho kích thước gỗ tăng lên, hiện tượng ấy gọi là sự giãn nở Nhưng không phải mỗi khi độ ẩm gỗ thay đổi thì hiện tượng co giãn đều sản sinh, gỗ chỉ co giãn khi độ ẩm của nó biến đổi trong khoảng từ 0% đến độ ẩm bão hoà thớ gỗ Mặt khác, gỗ có cấu tạo không đồng nhất theo 3 chiều thớ nên co giãn của gỗ theo

3 chiều là rất khác nhau Co giãn là nguyên nhân gây nên biến hình, cong vênh, nứt nẻ trong qúa trình sấy gỗ hoặc sử dụng gỗ trực tiếp Hiểu được đặc điểm co giãn của từng loại gỗ sẽ giúp chúng ta sử dụng gỗ hợp lý và có các biện pháp phòng trừ, hạn chế những nhược điểm do gỗ co giãn gây ra [22]

1.3.2.4.Giới hạn bền khi (nén) ép dọc thớ gỗ

Gỗ chịu nén dọc thớ, khi gỗ chịu nén dọc thớ trong gỗ sản sinh ra nội lực chống lại theo chiều dọc thớ Do đại bộ phận các tế bào sắp xếp song song với trục dọc thân cây nên khi có lực tác động theo chiều dọc thì các bó mixenxenluloza sản sinh ra nội lực chống lại sự tác động đó Khả năng liên kết giữa các mixenxenluloza ổn định vị trí khi chịu lực Sức hút tương hỗ giữa các phần tử cấu tạo nên gỗ tạo cho nó một khối vững chắc và chính nó tạo ra ứng lực cho gỗ [22]

Gỗ chịu nén ngang thớ, trong một giới hạn nhất định, khi chịu nén ngang thớ gỗ biến dạng đàn hồi, trong giới hạn đó sức hút và sức đẩy tương

hỗ giữa các mixenxenluloza cân bằng nhau làm cho khối gỗ vững chắc theo phương nằm ngang Gỗ được cấu tạo bởi các tế bào hình ống, rỗng ruột nên khi lực bên ngoài vượt quá giới hạn đàn hồi ( chủ yếu là phía đầu các tế

bào) làm cho các tế bào (trước hết là tế bào mạch gỗ, tế bào mô mềm, quản bào gỗ sớm) bị phá hoại

Giới hạn bền khi nén ngang thớ toàn bộ liên quan chặt chẽ đến tỷ suất nén trong sản xuất ván nhân tạo (đặc biệt là sản xuất ván dán), nếu giới hạn bền khi nén ngang thớ toàn bộ nhỏ thì tỷ suất nén sẽ lớn, tiêu tốn nhiều nguyên liệu trong khâu ép ván

1.3.2.5 Giới hạn bền khi kéo dọc thớ gỗ

Sức kéo dọc thớ của gỗ lớn do hầu hết các mixenxellulose sắp xếp theo chiều dọc thớ Tuỳ theo các loại gỗ, ứng suất kéo dọc thớ của gỗ là khác nhau biến động từ 500-2000.105N/m2, ứng suất kéo dọc thớ gấp 2-3 lần sức chịu ép dọc thớ Vì vậy trong các kết cấu gỗ, gỗ rất ít bị phá hoại do lực kéo dọc thớ gây ra Đối với gỗ thớ thẳng, dài, tia gỗ nhỏ, tỷ lệ tổ chức cơ học trong cây càng phát triển thì sức chịu kéo dọc càng cao [22]

1.3.2.6 Giới hạn bền khi uốn tĩnh

Giới hạn bền khi uốn tĩnh là một trong 2 chỉ tiêu cơ học quan trọng để đánh giá cường độ của gỗ

Modul đàn hồi uốn tĩnh cũng đánh giá khả năng chống lại tác dụng của ngoại lực đối với gỗ [22]

Từ các giá trị về giới hạn bền uốn tĩnh và modul đàn hồi uốn tĩnh của

gỗ, ta có thể lấy đó làm cơ sở cho việc tính toán và chọn kết cấu cho phù hợp trong việc sử dụng gỗ làm dầm, ván cũng như việc lựa chọn phương

án gia công chế biến

Chương 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ, XÃ HỘI

2.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên, xã hội huyện Phú Lương

2.1.1 Điều kiện tự nhiên

* Vị trí địa lý

Phú Lương là một huyện miền núi phía Bắc của tỉnh Thái Nguyên, diện tích tự nhiên là 368.82 km2, số đơn vị hành chính là 14 xã và 02 thị trấn Dân

số trên 104 ngàn người, gồm 09 dân tộc anh em cùng chung sống

Huyện nằm trong tọa độ địa lý từ 21036 đến 21055 độ vĩ bắc, 105037 đến 105046 độ kinh đông

- Địa giới hành chính:

+ Phía Tây giáp với huyện Định Hóa

+ Phía Tây Nam giáp huyện Đại Từ

+ Phía Đông giáp huyện Đồng Hỷ

+ Phía Nam giáp với Thành phố Thái Nguyên

+ Phía Đông Bắc giáp huyện Chợ Mới (tỉnh Bắc Cạn)

* Địa hình

Địa hình Phú Lương tương đối phức tạp, độ cao trung bình so với mặt nước biển từ 100 m đến 400m Các xã ở vùng bắc và tây bắc huyện có nhiều núi cao, độ cao trung bình từ 300 m đến 400 m, độ dốc phần lớn trên 200; thảm thực vật dầy, tán che phủ cao, phần nhiều lá rừng xanh quanh năm Các

xã ở vùng phía nam huyện địa hình bằng phẳng hơn, có nhiều đồi và núi thấp,

độ dốc thường Dưới 150 Đây là vùng địa hình mang tính chất của vùng trung

du nhiều đồi, ít ruộng Từ phía bắc xuống phía nam huyện, độ cao giảm dần

* Khí hậu

Khí hậu Phú Lương mang tính chất nhiệt đới gió mùa với hai mùa

xuống thấp, có khi xuống tới 30C, thường xuyên có các đợt gió mùa đông bắc hanh, khô Nhiệt độ trung bình trong năm khoảng 220C, tổng tích nhiệt khoảng 8.0000C Nhiệt độ bình quân cao nhất trong mùa nóng 27,20C (cao nhất là tháng 7 có năm lên tới 280c - 290c) Nhiệt độ bình quân thấp nhất trong mùa lạnh là 200c, (thấp nhất là tháng 1: 15,60c) Lượng mưa trung bình ở Phú Lương từ 2.000mm đến 2.100mm/năm

* Thủy văn

Phú Lương có mật độ sông, suối bình quân 0,2km/km2, trữ luợng nước cao, phân bổ tương đối đều ở các xã trong huyện, thuận lợi cho phát triển thuỷ lợi, đủ nước cung cấp cho sản xuất và sinh hoạt của dân

cư toàn huyện

Hầu hết các sông ở Phú Lương đều hẹp và dốc, nên trong mùa nóng, mưa nhiều, thường xảy ra lũ lụt, xói mòn và sạt lở đất, gây nhiều thiệt hại cho sản xuất và đời sống, sinh hoạt của nhân dân

* Thổ nhưỡng

Theo kết quả phúc tra bổ sung chỉnh lý bản đồ theo tỷ lệ 1/50.00 bằng phương pháp định lượng FAO/UNECO do Viện quy hoạch và thiết kế nông nghiệp xây dựng Toàn huyện có 4 nhóm đất chính là đất phù sa, đất đen, đất xám bạc màu, đất đỏ Diện tích đất của huyện được phân cấp làm 5 mức

2.1.2 Điều kiện dân sinh, kinh tế xã hội

* Đặc điểm dân số, lao động, kinh tế

- Dân số: Toàn huyện có 16 xã thị trấn với tổng dân số là 105.152 người gồm 9 dân tộc anh em chung sống; trong đó người Kinh chiếm 54,2%, người Tày chiếm 21,1%, người Nùng chiếm 4,5%, người Sán Chay chiếm 8,5%, người Dao 4,4%, người Sán Dìu 3,29% Ngoài ra còn có các dân tộc khác như Thái, Hoa, H, Mông

- Lao động và việc làm:

+ Giải quyết việc làm được 1.985 lao động, trong đó đi xuất khẩu 168 lao động đi làm việc tại Đài Loan, Malaixia, ĐuBai, Libi, Quatar, Arâpxeut; điều tra lao động thất nghiệp và tập huấn nâng cao năng lực cán bộ làm công tác giảm nghèo trên địa bàn

- Kinh tế: Huyện Phú Lương có xuất phát điểm tương đối thuận lợi hơn

so với một số huyện trong tỉnh, thuộc loại trung bình khá so với tỉnh, tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân 11,39%/năm

- Tốc độ tăng trưởng giá trị sản xuất nông - lâm nghiệp - thuỷ sản đạt bình quân hàng năm 5,0% giai đoạn 2011 - 2015 và 5,5% giai đoạn 2016-2020

- Giai đoạn 2011 -2020 trồng mới khoảng 5.000-6.000 ha rừng ( diện tích thay thế hàng năm) tập trung, kết hợp trồng rừng tập trung với tăng cường trồng rừng cây phân tán để tăng độ che phủ, khoanh nuôi tái sinh từ 11.000-12.000 ha rừng để đến năm 2011 tỷ lệ diện tích rừng che phủ đạt trên 46% (hiện nay là 45,0%) Hàng năm khai thác khoảng 30.000 - 35.000 tấn tre, nứa, luồng phục vụ nguyên liệu giấy

- Cơ sở hạ tầng:

+ Giao thông: Phú Lương hiện có quốc lộ III chạy dọc huyện theo hướng Bắc- Nam, Phú Lương còn có mạng lưới giao thông nông thôn khá dày đặc

với 574,5 km (gồm 126,5km đường liên xã và 448 km đường liên thôn, liên xóm, năm 2001 phần lớn là nền đất và cấp phối )

+ Y tế: Hiện tại 16/16 xã, thị trấn có nhà trạm xây bán kiên cố (trong đó xây mới được 08 trạm, nhưng mới có 02 trạm đạt chuẩn về cơ sở vật chất là Yên Đổ

và Hợp Thành) Đến cuối năm 2007 đã có 7 xã đạt chuẩn quốc gia về y tế

- Giáo dục: Quy mô mạng lưới trường tổng số 63 đơn vị trường học: 17 trường mầm non; 27 trường tiểu học; 16 trường THCS và 01 TTGDTX, 02 trường PTTH

+ Thông tin văn hóa: Mạng lưới bưu điện huyện có bưu điện trung tâm huyện Phú Lương đặt tại thị trấn Đu (cấp 2), phát hành báo chí, cung cấp dịch

vụ bưu chính công ích, cung cấp dịch vụ bưu chính quốc tế Hệ thống bưu điện các xã có 16 xã, thị trấn có điểm bưu điện văn hoá xã

- Tóm lại: Với những điều kiện tự nhiên, địa hình, khí hậu, thủy văn, đất đai thổ nhưỡng như vậy, cây gỗ Keo lai trồng tại huyện Phú Lương sinh trưởng và phát triển khá đồng đều

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Mật độ rừng trồng cây Keo lai tại khu vực huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên

- Chất lượng gỗ Keo lai như tính chất vật lý, cơ học của gỗ sau khi khai thác tại khu vực nghiên cứu

- Thí nghiệm sẽ được tiến hành tại phòng thí nghiệm khoa Kỹ thuật Nông Lâm- Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật và Trung tâm thí nghiệm khoa chế biến lâm sản trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam - Xuân Mai - Hà Nội

3.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

3.2.1 Thời gian nghiên cứu

- Từ tháng 10/2011 đến tháng 8/2012

3.2.2 Địa điểm nghiên cứu

- Tại huyện Phú Lương - tỉnh Thái Nguyên

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên, xã hội huyện Phú Lương

3.3.2 Phân tích mức độ ảnh hưởng của mật độ rừng trồng đến các tính chất vật

lý của gỗ

- Mức độ ảnh hưởng giữa mật độ rừng trồng và sức hút nước tối đa

- Mức độ ảnh hưởng giữa mật độ rừng trồng và khối lượng thể tích khô kiệt

- Mức độ ảnh hưởng giữa mật độ rừng trồng và khả năng giãn nở

3.3.3 Phân tích mức độ ảnh hưởng của mật độ rừng trồng đến các tính chất

cơ học của gỗ

- Mức độ ảnh hưởng giữa mật độ rừng trồng và sức chịu ép dọc thớ

- Mức độ ảnh hưởng giữa mật độ rừng trồng và sức kéo dọc thớ

- Mức độ ảnh hưởng giữa mật độ rừng trồng và sức chịu uốn tĩnh

3.3.4 Đánh giá chất lượng gỗ Keo lai trồng tại huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp kế thừa số liệu

- Đề tài kế thừa một số tư liệu như điều kiện tự nhiên, khí hậu, thủy văn, đất đai, địa hình, tài nguyên rừng, điều kiện dân sinh, kinh tế xã hội của vùng nghiên cứu

- Kế thừa một số kết quả nghiên cứu của một số đề tài trước về đặc điểm cấu tạo của gỗ Keo lai

3.4.2 Phương pháp luận

Vận dụng kiến thức lý thuyết làm cơ sở lý luận để giải thích về kết quả nghiên cứu lý thuyết của một số tính chất vật lý như (sức hút nước tối đa, khối lượng thể tích cơ bản, khả năng giãn nở) và một số tính chất cơ học như (sức chịu ép, chịu kéo dọc thớ, sức chịu uốn tĩnh) làm cơ sở để đánh giá

chất lượng của gỗ và vận dụng vào sử dụng chế biến gỗ hiện nay sao cho phù hợp tiết kiệm

3.4.3 Phương pháp thí nghiệm

3.4.3.1 Chọn cây lấy mẫu thí nghiệm và cắt khúc

* Chọn cây lấy mẫu thí nghiệm và cắt khúc theo TCVN 355-70- sửa đổi

- Mỗi cấp mật độ lấy 5 cây để gia công thành mẫu, tổng số 15 cây Mỗi cây lấy 5 mẫu cho một thí nghiệm

3.4.3.2 Xác định độ hút nước của gỗ

* Độ hút nước của gỗ dược xác định theo TCVN 360-70- sửa đổi

+ Mẫu thí nghiệm:

Kích thước mẫu gỗ 20x20x30mm, chiều 30mm là chiều dọc thớ

Mẫu gỗ khi gia công xong được đưa vào sấy ở nhiệt độ 100 ± 50C trong thời gian dài Khi gỗ đã khô kiệt (độ ẩm là 0%)

Sử dụng cân điện tử tại phòng thí nghiệm trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Thái Nguyên để tiến hành cân mẫu gỗ, độ chính xác của cân đạt tới 0,001g và giới hạn cân là 200g, ta được m0 Theo tiêu chuẩn thí nghiệm nếu trọng lượng m0 > 20g thì phải cân chính xác tới 0,01g Nếu m0 < 20g thì phải cân chính xác tới 0,001g

Khi đã cân xong, tiến hành ngâm gỗ vào trong nước để gỗ hút nước, thời gian ngâm ít nhất là 30 ngày Thời gian quan sát sau khi ngâm 30 ngày trong nước, ta được trọng lượng ma

- Công thức tính 100 (%)

0

0

x m

m m

Trong đó: ma - Trọng lượng gỗ sau mỗi lần cân (g)

m0 - trọng lượng gỗ khô kiệt (g)

Wa - sức hút nước tối đa của gỗ (%)

3.4.3.3 Xác định khối lượng thể tích

* Khối lượng thể tích được xác định theo TCVN 362-70 sửa đổi

+ Mẫu thí nghiệm:

Kích thước mẫu gỗ 20x20x30mm, chiều 30mm và chiều dọc thớ

Tất cả các mẫu gỗ khi gia công xong đều được sấy trong tủ sấy với nhiệt

độ 100 ± 50

C, sấy đến khô kiệt (nếu sai số hai lần cân liên tiếp mà trọng lượng

gỗ chênh lệch nhau <0,3% thì được xem là gỗ khô hoàn toàn)

Sử dụng cân điện tử tại phòng thí nghiệm trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Thái Nguyên để tiến hành cân mẫu gỗ, độ chính xác của cân đạt tới 0,001g và giới hạn cân là 200g ta được m0 Theo tiêu chuẩn thí nghiệm nếu trọng lượng m0> 20g thì phải cân chính xác tới 0,01g Nếu m0 <20g thì phải cân chính xác tới 0,001g

Sau khi cân xong các mẫu gỗ, ta đo các kích thước chiều dày, chiều rộng

và chiều dài Chiều dài mẫu gỗ (l0) được đo bằng thước kẹp với độ chính xác 0,1mm và giới hạn đo đến 150mm, chiều dày (a0) và chiều rộng (b0) được đo bằng thước Panme với độ chính xác 0,01mm và giới hạn đo là 25mm Tính thể tích mẫu ta được V

- Công thức tính 0 = ( / 3)

0

0

cm g V m

Trong đó: 0 - khối lượng thể tích gỗ khô (g/cm3)

khô kiệt (nếu sai số hai lần cân liên tiếp mà trọng lượng gỗ chênh lệch nhau < 0,3% thì được xem là gỗ khô hoàn toàn)

Sau khi gỗ đã khô kiệt ta đo kích thước chiều ngang của mẫu (a0) bằng thước Panme với độ chính xác 0,01mm

Khi đã đo xong ta ngâm gỗ vào trong nước để gỗ ngấm nước cho đến khi gỗ hút nước đến bão hòa (kích thước 2 lần đo liên tiếp không thay đổi ) thời gian ngâm ít nhất 30 ngày, sau đó lấy mẫu gỗ ra tiến hành đo kích thước chiều ngang một lần nữa được kích thước (a1)

- Công thức tính 100 (%)

0

0 1

x a

a a



Trong đó: a1 - kích thước của chiều tiếp tuyến của gỗ ướt, mm

a0 - kích thước của chiều tiếp tuyến của gỗ khô, mm

YT - khả năng giãn nở của gỗ theo chiều tiếp tuyến, %

- Công thức tính ( )

.

max

MPa b a

P

ed 



Trong đó : σ - sức chịu ép dọc thớ của gỗ (Mpa)

Pmax - Lực tác dụng tại thời điểm mẫu bị phá hủy (N)

a - Kích thước chiều ngang chiều xuyên tâm của mẫu gỗ (mm)

b - kích thước chiều ngang chiều tiếp tuyến của mẫu gỗ (mm)

3.4.3.6 Xác định giới hạn khi kéo dọc thớ

* Giới hạn bền khi kéo dọc thớ được xác định theo TCVN 364-70-sửa đổi

+ Mẫu thí nghiệm

Kích thước mẫu gỗ 20x20x350mm, chiều 350mm là chiều dọc thớ gỗ Mẫu gỗ có kích thước 20x20x350mm được phay bào hai mặt đối diện

nhau, mỗi mặt phay 7,5mm để lại 5mm ở giữa, chiều dài cần phay (nằm giữa

mẫu gỗ) là 90mm Vì trong gia công chế biến gỗ bằng cơ giới thường có độ

chính xác thấp hơn trong gia công cơ khí nên chiều dày 5mm còn lại sẽ không chính xác là 5mm, nên trước khi làm thí nghiệm trên máy thử vạn năng cần

đo cụ thể các kích thước cần đo Để tránh nhầm lẫn với các mẫu gỗ khác, mỗi mẫu gỗ được đánh ký hiệu theo từng cây gỗ và cho từng mẫu gỗ

Sau khi mẫu gỗ được gia công cần hong phơi trong nơi thoáng mát để mẫu gỗ đạt độ ẩm tương ứng với điều kiện độ ẩm môi trường khi làm thí nghiệm trên máy thử vạn năng

Khi mẫu gỗ đã đạt tới độ ẩm cần thiết, tiến hành đo kích thước phần giữa mẫu gỗ Đo chiều dày (h) và chiều rộng (b) bằng thước Panme với độ chính xác 0,01mm Kích thước chiều dày và rộng cần phải ghi chép vào bảng để tiện cho thí nghiệm trên máy thử vạn năng

Tiếp theo làm thí nghiệm trên máy thử vạn năng Trước khi làm thí nghiệm trên máy thử vạn năng cần làm thử một vài mẫu dự trữ để kiểm tra lại

độ chính xác của máy Sau khi đưa mẫu gỗ vào bộ gá của máy thử, điều chỉnh tốc độ tăng lực của máy khoảng 200 ± 500 N/ph

- Công thức tính ( )

.

max

MPa b

h

P

kd 



Trong đó : Pmax - lực phá hủy mẫu (N)

h,b - kích thước của bộ phận làm việc (mm)

3.4.3.7 Xác định giới hạn bền khi uốn tĩnh

* Giới hạn bền khi được xác định theo TCVN 365-70- sửa đổi

- Mẫu thí nghiệm: Kích thước mẫu gỗ thí nghiệm là 20x20x300 mm Chiều 300mm là chiều dọc thớ Mỗi mẫu thí nghiệm đều được đánh dấu ký

hiệu riêng để tránh nhầm lẫn với các mẫu khác

- Sau khi gia công mẫu, gỗ còn ướt nên phải hong phơi trong nhà xưởng để gỗ khô đến độ ẩm cân bằng trong điều kiện khí hậu bình thường Khi mẫu gỗ đã khô ta có thể đo kích thước chiều cao (h) và chiều rộng (b), chiều cao và chiều rộng cần đo ở vị trí chính giữa của mẫu gỗ Dùng thước Panme đo với độ chính xác 0,01 mm

- Sau khi đo chiều cao, chiều rộng của mẫu ta có thể làm thí nghiệm xác định sức chịu uốn gỗ trên máy thử cơ học Điều chỉnh khoảng cách giữa hai gối đỡ, khoảng cách này theo tiêu chuẩn thí nghiệm của Việt Nam là 240

mm Điều chỉnh tốc độ tăng lực là 7000± 1500N/ph Khi mẫu gỗ bị phá hủy máy thử sẽ ghi lại độ lớn của lực tại thời điểm đó

- Công thức tính

( )

2

3

2 max

MPa h

b

xl P

ut 



Trong đó: - Sức chịu uốn tĩnh của gỗ (Mpa)

l- Khoảng cách giữa hai gối đỡ (l = 240mm)

Pmax - Lực tác dụng tại thời điểm mẫu bị phá hủy (N)

h - Kích thước chiều dày của mẫu gỗ (mm)

b - Kích thước chiều rộng của mẫu gỗ (mm)

3.4.4 Phương pháp tổng hợp kết quả và xử lý thống kế toán học

Kết quả được tổng hợp trên bảng tính Excel và việc phân tích và xử lý số liệu theo thống kê toán học

Để xử lý số liệu kiểm tra chất lượng gỗ chúng tôi dùng phương pháp thống kê toán học

3.4.4.1 Trị số trung bình cộng

- Áp dụng công thức

n

x x

n

i i

Trong đó : S – Sai quân phương

xi - giái trị của các phân tử



x - trung bình cộng của các giá trị xi

n - Số mẫu quan sat

m 

Trong đó : S – Sai quân phương