MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Nghiên cứu, xác định chiều dài sợi gỗ là một nhiệm vụ quan trọng trong khoa học gỗ nói riêng và trong nghiên cứu đánh giá chất lượng gỗ, giá trị tài nguyên gỗ nói chung. Nhiều kết quả nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng chiều dài sợi gỗ có liên quan mật thiết đến tính các chất vật lý, cơ học của gỗ. Kết quả nghiên cứu chiều dài sợi gỗ có ý nghĩa quan trọng và là một trong những cơ sở góp phần định hướng cho việc chế biến, bảo quản và sử dụng hợp lý tài nguyên gỗ.
Hiện nay tại Thái Nguyên đang xây dựng nhà máy sản xuất ván sợi Dongwha tại khu công nghiệp số 2, thành phố Sông Công. Chiều dài sợi gỗ có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng của ván sợi. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu về chiều dài sợi gỗ ở Việt Nam từ trước cho đến nay còn rất hạn chế cả về số lượng và chất lượng. Do đó, nghiên cứu xác định chiều dài sợi gỗ là hết sức cần thiết để đánh giá, phân loại được chất lượng nguồn nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất cũng như để định hướng các sản phẩm phù hợp với từng loài gỗ rừng trồng.
Điều đó sẽ góp phần tối ưu hoá nguồn nguyên liệu, nâng cao chất lượng sản phẩm và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên rừng trồng nước nhà. Keo tai tượng (Acacia mangium) là một trong những loài cây lấy gỗ được trồng phổ biến nhất của nước ta. Gỗ Keo tai tượng được sử dụng để sản xuất nhiều các sản phẩm khác nhau như viên nén, ván nhân tạo, bột giấy, một số đồ dùng gia dụng,.Tuy nhiên các nghiên cứu về gỗ Keo tai tượng còn hạn chế ở Việt Nam. Các nghiên cứu về Keo tai tượng chủ yếu tập trung vào lĩnh vực chọn giống và lâm sinh nhằm nâng cao sản lượng gỗ Keo tai tượng.
Trong khi đó Keo tai tượng là một loài cây trồng lấy gỗ, do đó chất lượng gỗ m 2 mới là mục tiêu cuối cùng. Vì vậy nghiên cứu đánh giá chất lượng gỗ Keo tai tượng là hết sức cần thiết. Như vậy, nghiên cứu xác định chiều dài sợi gỗ Keo tai tượng 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, chưa đáp ứng được những nhu cầu, đòi hỏi của thực tiễn sản xuất. Nghiên cứu cơ bản, xây dựng cơ sở dữ liệu về chiều dài sợi gỗ Keo tai tượng là công việc thực hiện lâu dài nhưng từng bước phải đạt được kết quả thiết thực.
Vì vậy, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài sợi gỗ đến sự biến đổi khối lượng thể tích và tính chất cơ học của gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium) trồng tại tỉnh Thái Nguyên” để góp thêm những thông tin khoa học cần thiết cho chế biến, bảo quản và sử dụng loài cây này. Trong nghiên cứu này, sự biến đổi của chiều dài sợi gỗ và các tính chất vật lý, cơ học cũng như ảnh hưởng của chiều dài sợi gỗ đến các tính chất trong gỗ cây Keo tai tượng sẽ được nghiên cứu nhằm làm cơ sở lựa chọn các thông số chế biến, bảo quản phù hợp. Mục tiêu Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu được ảnh hưởng của chiều dài sợi gỗ đến sự biến đổi khối lượng thể tích và tính chất cơ học của cây gỗ Keo tai tượng trồng tại Thái Nguyên. Mục tiêu cụ thể: - Xác định được sự biến đổi của khối lượng thể tích của gỗ từ tâm ra vỏ; - Xác định được sự biến đổi của tính chất cơ học theo hướng từ tâm ra vỏ; - Xác định được sự biến đổi của chiều dài sợi gỗ theo hướng từ tâm ra vỏ; - Xác định được mối tương quan giữa chiều dài sợi gỗ với khối lượng thể tích và tính chất cơ học của gỗ Keo tai tượng.
Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học - Qua nghiên cứu thực tiễn đề tài giúp ta làm quen với các nghiên cứu khoa học, ứng dụng những kiến thức đã học được từ trong nhà trường và thực tiễn. Củng cố kiến thức cơ sở cũng như chuyên môn ngành, sau này có điều kiện tốt hơn để phục vụ công tác phát triển chê biến lâm sản trong khoa lâm nghiệp; - Tạo điều kiện cho sinh viên được tiếp xúc, làm quen với thực tế công tác nghiên cứu khoa học; - Giúp sinh viên nâng cao trình độ, học hỏi kinh nghiệm trong thực tế để áp dụng vào việc nghiên cứu khoa học trong tương lai; - Góp phần hoàn chỉnh dữ liệu trong nghiên cứu khoa học về nghiên cứu chuyên sâu loài cây Keo tai tượng; - Kết quả nghiên cứu làm cơ sở khoa học đánh giá được sự biến đổi tính chất vật lý, cơ học cây Keo tai tượng. Ý nghĩa thực tiễn - Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài sợi gỗ đến tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo tai tượng làm cơ sở cho việc lựa chọn vị trí sử dụng gỗ ở cây Keo tai tượng cho phù hợp với nhu cầu sử dụng; - Dựa trên kết quả nghiên cứu này làm cơ sở để lựa chọn các phương pháp chế biến và bảo quản phù hợp cho gỗ Keo tai tượng.
m 4 Phần 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2. Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu 2. Sợi gỗ và tầm quan trọng của nó Sợi gỗ chỉ có ở gỗ lá rộng và là thành phần chủ yếu cấu tạo nên gỗ lá rộng, chiếm tỉ lệ trung bình 50% thể tích gỗ. Sợi gỗ là tế bào vách dày, hình kim với hai đầu đóng kín, xếp dọc thân cây [8], [14].
Trong thân cây, sợi gỗ giữ vai trò cơ học, giúp cây đứng vững. Vì thế, vách tế bào càng dày, ruột càng bé thì gỗ càng nặng và có khả năng chịu lực càng cao. Trong công nghiệp bột giấy và giấy, hình dạng và kích thước sợi (chiều dài, đường kính và chiều dày vách) có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với chất lượng giấy. Phương pháp đo chiều dài sợi Chiều dài sợi gỗ cho biết những thông tin cần thiết làm cơ sở trong việc định hướng sử dụng gỗ.
Vì thế, có một số phương pháp khác nhau để đo chiều dài sợi gỗ. Phương pháp đo phổ biến nhất là đo chiều dài của từng sợi gỗ sau khi đã được phân tách (phương pháp phân tách tế bào) và trên mặt cắt tiếp tuyến (phương pháp đo chiều dài sợi dùng mặt cắt tiếp tuyến). Tuy nhiên, cả hai phương pháp đều có một số hạn chế. Với phương pháp phân tách tế bào, chiều dài của sợi gỗ được đo ngẫu nhiên sau khi đã được tách thành các sợi độc lập.
Vì thế, thông tin về vị trí của sợi gỗ hoàn toàn không được xác định và việc lựa chọn sợi gỗ ít nhiều bị ảnh hưởng của yếu tố chủ quan, điều này làm giảm độ tin cậy của kết quả đo. Trái lại, phương pháp đo chiều dài sợi dùng mặt cắt tiếp tuyến có thể áp dụng cho các loại gỗ lá kim có thể nhận rõ m 5 hai đầu quản bào trên mặt cắt tiếp tuyến. Khác với quản bào của các loại gỗ lá kim, sợi gỗ của gỗ lá rộng phát triển theo cả hướng xuyên tâm và hướng tiếp tuyến trong quá trình phân sinh của tế bào mẹ ở tầng phát sinh. Vì thế, thật khó xác định chính xác các đầu sợi gỗ trên mặt cắt tiếp tuyến [28].
Khối lượng thể tích 2. 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) [14]. 𝑚 𝛾= 𝑣 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. 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. Cân khối lượng mẫu gỗ chính xác đến 0. 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) [14]. 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) [14]. 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) [14]. Khối lượng thể tích ở gần tủy và vỏ là nhỏ nhất. Khối lượng thể tích ở gỗ lõi lớn hơn ở gỗ giác.
m 7 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.