TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
Tổng quan về cây Luồng và khả năng sử dụng
Tên Việt Nam: Luồng Tên địa phương: Luồng Thanh Hoá, Mạy sang, Mạy sang núi, Mạy sang num, Mạy mèn, Met
Cây Luồng có tên khoa học là Dendrocalamus barbatus Hsueh et D Z Li., thuộc chi Luồng (Dendrocalamus); họ hoàng thảo (Poaceae), bộ hoàng thảo (Graminales) [7], [16]
Luồng là loại tre lớn, không có gai, với lá nhỏ mọc thành cụm Thân cây ngầm dạng củ và thưa, có thân khí sinh với ngọn cong ngắn Đường kính cây đạt từ 10-12 cm và chiều cao từ 15-20 m, với vách thân dày từ 2 cm trở lên Trên và dưới vòng đốt của cây có lớp phấn trắng.
Thân cây nây thẳng, tròn đều, với hai phần ba phía gốc có đường kính đồng đều và vòng đốt không nổi rõ, trong khi 2-3 đốt cuối cùng có ít rễ Phần một phần ba phía ngọn mang cành lá, có vết lõm nông, cho phép cành phát triển gần gốc Mỗi đốt có một cành chính lớn và 2-5 cành nhỏ, với gốc cành chính phình to, có khả năng phát sinh mầm và rễ Cành chét nằm sát mặt đất giữa phần gốc thân khí sinh và phần củ thân ngầm Phiến lá thuôn hình ngọn giáo, dài 18 cm và rộng 1,5 cm, có mép răng sắc nhỏ và đầu nhọn Lá non có màu xanh thẫm, trong khi lá già chuyển sang màu xanh nhạt với chấm màu gỉ sắt Bẹ mo hình chuông, cao 37 cm, với phần trên màu vàng đỏ và phần dưới màu vàng xanh, có lông màu tím nâu-hung đen Tai mo phát triển và có nhiều lông màu nâu Lá mo có hình mũi giáo, có lông cả hai mặt và hơi lật ngửa Mo sớm rụng khi cây măng phát triển, với màu sắc thay đổi từ tím nâu ở giai đoạn thấp đến xanh vàng hoặc xanh xám nhạt khi vượt ra ánh sáng.
Hoa tự cành nhiều chuỳ với các bông chét được tập hợp thành cụm hình cầu ở các đốt của trục hoa tự Bông chét có hình dạng trái xoan nhọn, kích thước trung bình dài khoảng 10 mm và rộng.
Luồng có thể mọc tự nhiên từng cụm phân tán ven sông Mã tỉnh Sơn La
Thanh Hoá là cái nôi của Luồng (vì thế quen gọi là “Luồng Thanh Hoá”) nhưng đều là rừng trồng
Luồng hiện nay được trồng phổ biến ở Bắc Trung Bộ và đã được nhân giống tại nhiều tỉnh phía Bắc và phía Nam Tuy nhiên, diện tích trồng luồng ở các tỉnh Miền Nam chưa được thống kê đầy đủ; một số ít diện tích đã được trồng ở Đông Nam Bộ, trong khi tại Quảng Trị, luồng cho thấy sự sinh trưởng bình thường.
1.1.2 Khái lược về sử dụng cây Tre nói chung và cây Luồng nói riêng
Hiện nay, tre được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu với nhiều công dụng đa dạng, từ việc chế tạo các sản phẩm truyền thống cho đến các sản phẩm công nghiệp hiện đại.
Với sự phát triển của xã hội từ thập kỷ 70 của thế kỷ XX, sản phẩm từ tre ngày càng phong phú, đặc biệt là ván nhân tạo từ tre luồng đã được sản xuất quy mô lớn tại các tỉnh như Triết Giang và Tứ Xuyên, Trung Quốc Các loại ván như ván sợi ép, ván sàn và ván dăm từ tre luồng đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau Tre luồng đang ngày càng khẳng định vai trò quan trọng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng và xuất khẩu.
Tre là vật liệu xây dựng phổ biến trong các công trình như nhà ở, hội trường, nhà xe, nhà kho và các tòa nhà công nghiệp nhỏ Thân tre thường được sử dụng làm cột, xà gồ và vì kèo, đồng thời cũng phù hợp cho các thiết bị chịu tải lớn như hệ thống tháp và cầu nhịp nhỏ Nếu được bảo quản tốt, tre có thể bền vững trong nhiều thập kỷ Đặc biệt, trong lĩnh vực xây dựng, tre có khả năng chống chịu động đất rất tốt.
Tre được sử dụng phổ biến trong thiết kế nội thất toàn cầu, bao gồm các sản phẩm như thảm tre, vách ngăn tre, và bàn ghế Tại các quốc gia công nghiệp, nội thất từ tre thường xuất hiện tại các quán bar, phòng trưng bày, triển lãm, và khu nghỉ dưỡng.
Tre là nguyên liệu quan trọng trong ngành thủ công mỹ nghệ, được sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia như Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Philippines, Thái Lan, Colombia, Peru và các nước Nam Mỹ khác Ngoài ra, tre còn được chế tác thành các sản phẩm đan lát và nhạc cụ, bao gồm cả bộ gõ và bộ gió.
Trên thế giới tre được sử dụng nhiều trong sản phẩm là các loại ván nhân tạo:
Ván ghép khối từ tre là một sản phẩm ván nhân tạo đa dụng, được ứng dụng trong làm khuôn, cánh cửa, vật liệu kết cấu và đồ mộc Tre cũng được chế tạo thành ván mỏng (veneer) với độ dày từ 0,15-1,5 mm, mặc dù quy trình sản xuất phức tạp nhưng mang lại giá trị cao Một loại ván phổ biến khác là ván dán (PlyBamboo), được sử dụng cho ván sàn, vật liệu chịu lực, kết cấu và nội thất Ngoài ra, tre còn được chế biến thành ván định hướng (OSB), ván dăm, ván MDF, ván HDF và sản phẩm composites tre – nhựa Tại Ấn Độ, tre được sử dụng để sản xuất các sản phẩm nội thất như khay đĩa, ghế, vách ngăn và cửa Ở một số quốc gia, composites từ sợi tre cũng được ứng dụng làm hàng rào và lan can sân vườn.
Tre không chỉ được sử dụng để sản xuất các sản phẩm chịu lực mà còn được chế biến thành giấy và bột giấy Tại Trung Quốc, giấy thủ công từ tre đã xuất hiện cách đây 2000 năm, trong khi Ấn Độ sản xuất khoảng 3,23 triệu tấn tre mỗi năm, hơn một nửa trong số đó được dùng để sản xuất giấy và bột giấy Hiện nay, sản lượng bột giấy từ tre trên toàn cầu đạt khoảng 1,5 triệu tấn khô Ngoài ra, tre còn được sử dụng để sản xuất nhiều sản phẩm khác như than hoạt tính và sợi dệt.
Tre là một loại lâm sản ngoài gỗ đa dụng, có khả năng sinh sản nhanh và phạm vi sử dụng rộng rãi Nó đóng vai trò quan trọng trong việc giữ đất, chống lở, điều tiết nước và làm sạch không khí, góp phần tạo nên môi trường đẹp Với thân dày và cứng, tre được sử dụng để xây dựng nhà, đặc biệt là nhà sàn của các dân tộc miền núi, và trong xây dựng nông thôn Các sản phẩm từ tre như giỏ, chiếu thang và thùng gắn liền với cuộc sống hàng ngày Hiện nay, nhờ vào sự phát triển của công nghệ chế biến, các sản phẩm từ tre ngày càng đa dạng, bao gồm đũa, ghế ngồi gấp, ghế dựa, giường nằm, chiếu mành, lẵng hoa, đĩa, ô dù, quạt và nhạc cụ như sáo, khèn, cùng nhiều mặt hàng xuất khẩu khác.
Tre kết hợp với mây và các vật liệu khác tạo ra sản phẩm đồ mộc và thủ công mỹ nghệ độc đáo, được sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày và có giá trị xuất khẩu cao.
Trong thực tế cho thấy, việc khai thác Luồng chủ yếu tập trung vào từ tuổi 2 đến tuổi 5, tuỳ vào mục đích cụ thể
Trong ngành chế biến tre tại Việt Nam, công nghệ hiện đại đã cho phép sản xuất hàng nghìn sản phẩm có giá trị cao như mành, chiếu, ván sàn, và các sản phẩm từ tre ép như ván dăm và nội thất Các sản phẩm từ tre được phân loại thành khoảng 20 nhóm khác nhau, trong đó có hai ngành hàng chính: (1) sản phẩm truyền thống như măng tre, thủ công mỹ nghệ, và (2) sản phẩm mới như tre ép phục vụ xây dựng, than hoạt tính và tinh dầu.
Sản phẩm từ tre đang mở rộng ra nhiều lĩnh vực trong nền kinh tế, đồng thời mang lại giá trị xã hội và môi trường đáng kể.
Sản phẩm tre có thể cạnh tranh với các sản phẩm khác trong các lĩnh vực như xây dựng, nội thất, vật liệu nhân tạo, dệt may, dược liệu [14]
Nghiên cứu về biến động cấu tạo và tính chất của tre theo tuổi và vị trí trên thân cây và định hướng sử dụng
1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Nghiên cứu toàn cầu về tre đã chỉ ra sự biến động cấu tạo và tính chất của tre phụ thuộc vào tuổi cây và vị trí trên thân cây Mỗi nghiên cứu đều phát hiện ra những quy luật riêng biệt cho từng loài và khu vực trồng khác nhau.
1.2.1.1 Nghiên cứu về biến động cấu tạo và thành phần hoá học của tre theo tuổi cây và vị trí trên thân cây
Abd Latif Mohmod và cộng sự (1990) [21] đã nghiên cứu về giải phẫu và tính chất của tre Malaysian Tác giả đã nghiên cứu về 3 loài tre Bambusa blumeana,
B vulgaris var, Gigantochloa scortechinii Kết quả nghiên cứu cho thấy:
Theo nghiên cứu về tuổi cây, loài Bambusa blumeana, B vulgaris var, và Gigantochloa scortechinii cho thấy rằng mật độ bó mạch, chiều dài sợi và độ dày vách tế bào sợi có sự biến động theo tuổi (1, 2, 3 tuổi) Tuy nhiên, sự biến động này diễn ra theo quy luật khác nhau và không đáng kể.
Theo vị trí trên thân cây, ba loài cho thấy số lượng bó mạch ở phần thân và ngọn cao hơn ở phần gốc Chiều dài sợi của ba loài biến động khác nhau tùy theo vị trí trên thân cây, trong khi độ dày vách tế bào cũng có sự khác biệt giữa các loài Hơn nữa, ngay trong cùng một loài, sự biến động này còn thay đổi theo chiều cao của thân cây khi tuổi cây khác nhau.
Yusoff và cộng sự (1992) đã tiến hành nghiên cứu về việc sử dụng tre trong sản xuất giấy và bột giấy, chỉ ra rằng thành phần hóa học của loài này có vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất.
Gigantochloa Scortichinii ở các độ tuổi 1, 2 và 3 cho thấy rằng hàm lượng halocellulose không có sự thay đổi đáng kể giữa các độ tuổi khác nhau Tuy nhiên, hàm lượng lignin, pentosan, tro và silicat lại tăng lên theo sự trưởng thành của cây.
Trung tâm nghiên cứu quốc gia về Tre của Trung Quốc (2001) đã thực hiện nghiên cứu về cấu trúc và tính chất của loài tre D oldhami, cho thấy chiều dài sợi tăng từ gốc đến thân và giảm ở phần ngọn, trong khi độ rộng sợi giảm dần từ gốc đến ngọn Tương tự, loài S afinis cũng cho thấy chiều dài sợi tăng từ gốc đến thân và giảm ở phần ngọn, với đường kính sợi giảm dần từ gốc đến ngọn.
Xiaobo Li (2004) đã nghiên cứu về các thành phần hóa học của tre
(Phyllostachys pubescens) và tiềm năng của nó trong sản xuất ván sợi của 3 cấp tuổi
Nghiên cứu về sự biến động của holocellulose, anphal-cellulose, lignin và chất chiết xuất tan trong cồn ở cây theo tuổi (1, 3 và 5 tuổi) và vị trí trên thân cây cho thấy: (1) Hàm lượng holocellulose tăng dần từ tuổi 1 đến tuổi 5, trong khi hàm lượng anphal-cellulose có sự chênh lệch không đáng kể, đạt mức cao nhất ở tuổi 5 Lignin tăng từ tuổi 1 đến tuổi 3 và giảm ở tuổi 5 Chất chiết xuất tan trong cồn cũng tăng dần theo tuổi (2) Theo vị trí trên thân cây, hàm lượng holocellulose và anphal-cellulose tăng từ gốc đến ngọn ở cả ba tuổi Lignin ở tuổi 1 và 2 tăng từ gốc đến thân và giảm ở ngọn, trong khi ở tuổi 5, hàm lượng này tăng dần nhưng không có sự biến động lớn Chất chiết xuất tan trong cồn ở tuổi 1 giảm từ gốc đến thân và tăng ở ngọn, trong khi ở tuổi 3 và 5, hàm lượng này tăng dần từ gốc đến ngọn.
Kamthai S và Pratuang P (2005) đã nghiên cứu về hình thái sợi và thành phần hoá học của loài Dendrocalamus asper Backer Tác giả đã đã kết luận rằng,
Chiều dài sợi biến động theo chiều cao của cây, đạt tối đa ở phần thân, với phần gốc cao hơn phần ngọn nhưng chênh lệch không đáng kể Độ dày vách tế bào sợi lớn nhất ở phần gốc và phần ngọn, trong khi phần thân có độ dày nhỏ nhất Về thành phần hoá học, hàm lượng holo-celullose tăng từ gốc đến thân và giảm ở phần ngọn; hàm lượng alpha-cellulose và lignin cũng giảm dần từ gốc đến ngọn Ngược lại, hàm lượng các chất chiết xuất tan trong cồn tăng từ gốc đến ngọn, trong khi hàm lượng các chất chiết xuất tan trong nước nóng giảm từ gốc đến thân và tăng ở phần ngọn.
Norul H H và cộng sự (2006) đã nghiên cứu về đặc tính của tre
Gigantochloa scortechinii có sự biến động rõ rệt về chiều dài sợi, đường kính sợi và độ dày vách tế bào theo 4 cấp tuổi khác nhau (0,5; 1,5; 3,5) Nghiên cứu này chỉ ra rằng các yếu tố này thay đổi theo sự phát triển của cây, ảnh hưởng đến tính chất và ứng dụng của sợi trong ngành công nghiệp.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, chiều dài sợi cây tăng từ 0,5 tuổi đến 1,5 tuổi, sau đó giảm xuống 2,50 mm ở tuổi 3,5 và tiếp tục giảm còn 2,38 mm ở tuổi 5,5 Đường kính sợi không thay đổi theo sự phát triển của cây Độ dày vách tế bào sợi tăng từ 0,5 tuổi đến 3,5 tuổi, nhưng giảm nhẹ ở tuổi 5,5 Hàm lượng holo-cellulose có xu hướng tăng từ 0,5 đến 6,5 tuổi, trong khi hàm lượng cellulose biến động không đáng kể Đặc biệt, hàm lượng lignin tăng dần từ 0,5 đến 6,5 tuổi, dao động trong khoảng 23,4-29%.
Pannipa Malanit năm 2009 đã nghiên cứu về cấu tạo của loài
Dendrocalamus Asper có sự biến động rõ rệt theo từng vùng nghiên cứu Kết quả cho thấy chiều dài sợi dao động từ 2,3 đến 4,3 mm, đường kính sợi tre thay đổi trong khoảng 17,1 đến 19,5 µm, và độ dày vách tế bào sợi biến động từ 6 đến 14,5 µm.
Nghiên cứu của Razak Wahab và cộng sự (2010) đã chỉ ra sự khác biệt trong cấu tạo và tính chất của loài Bambusa vulgaris ở độ tuổi 2 và 4 Kết quả cho thấy những thay đổi đáng kể giữa hai độ tuổi này.
Theo tuổi cây, mật độ bó mạch ở tuổi 2 và 4 tương đồng, đạt 2,6 bó/mm² Chiều dài sợi ở tuổi 4 cao hơn tuổi 2, dao động từ 3,6 đến 4,2 mm, trong khi độ dày vách tế bào sợi ở tuổi 4 cũng cao hơn, từ 7,1 đến 7,6 mm Theo vị trí trên thân cây, mật độ bó mạch tăng từ gốc lên ngọn, đường kính sợi tăng từ gốc đến thân và giảm ở phần ngọn Chiều dài sợi giảm từ gốc lên ngọn, trong khi độ dày vách tế bào sợi tăng từ gốc đến thân và giảm ở phần ngọn.
Nghiên cứu của Wang SG và cộng sự (2011) đã phân tích đặc tính giải phẫu và thành phần hóa học của loài Fargesia yunnanensis ở ba độ tuổi khác nhau (1, 2, 3 tuổi) và theo vị trí chiều cao thân cây Kết quả cho thấy sự biến đổi đáng kể trong các yếu tố này tùy thuộc vào độ tuổi và chiều cao của cây.
Cấu tạo của sợi cây thay đổi theo tuổi, với chiều dài sợi không khác biệt nhưng độ dày vách tế bào sợi củ có sự khác nhau Chiều dài sợi tăng từ gốc đến thân và giảm ở phần ngọn qua ba cấp tuổi Đối với độ dày vách tế bào sợi, ở tuổi 1 và 2, độ dày giảm dần từ gốc đến ngọn, trong khi ở tuổi 3, độ dày lại tăng dần từ gốc đến ngọn.
Kết luận rút ra từ tổng quan
Qua kết quả nghiên cứu tổng quan về các công trình liên quan, chúng tôi tổng hợp và đưa ra một số nhận xét như sau:
Nghiên cứu toàn cầu đã chỉ ra rằng nhiều yếu tố như loài cây, tuổi thọ, vị trí trên thân, điều kiện lập địa và thời vụ khai thác đều ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc, thành phần hóa học, tính chất vật lý và cơ học của tre.
Các nghiên cứu trước đây chưa thực hiện phân tích tương quan giữa cấu trúc và các tính chất vật lý, cơ học của các loài tre Do đó, chưa làm rõ bản chất của sự biến động các tính chất này theo tuổi và vị trí trên thân cây liên quan đến cấu tạo.
Các nghiên cứu về tre trong nước đã có một số kết quả ban đầu, tuy nhiên vẫn còn hạn chế về ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến tính chất của tre Đối với Luồng ở Việt Nam, các nghiên cứu hiện tại chỉ tập trung vào cấu tạo, thành phần hoá học, tính chất vật lý và cơ học của một cấp tuổi và một vị trí cụ thể trên thân cây Mặc dù đã có nghiên cứu về biến động khối lượng riêng, độ bền uốn tĩnh, độ bền nén dọc của Luồng ở Phú Thọ từ tuổi 1 đến tuổi 4, nhưng vẫn chưa có nghiên cứu toàn diện về sự biến động ở cấp tuổi cao hơn và vị trí khác nhau trên thân cây, đặc biệt là ở Thanh Hoá.
1.3.2 Hướng nghiên cứu của luận án
Nghiên cứu cho thấy việc xác định quy luật biến động về cấu tạo và tính chất của loài tre theo tuổi và vị trí trên thân cây trong điều kiện lập địa cụ thể là có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
- Loài tre nghiên cứu: Luồng (Dendrocalamus barbatus Hsueh et D Z Li), được khai thác tại huyện Quan Hoá, tỉnh Thanh Hoá ở 5 cấp tuổi 1, 2, 3, 4, 5 năm
Lý do lựa chọn loài Luồng và cấp tuổi là vì Luồng đang được trồng phổ biến và có trữ lượng lớn tại Việt Nam, đặc biệt ở Thanh Hoá Việc khai thác chủ yếu diễn ra từ tuổi 2 đến tuổi 5, do đó cần phân tích sự biến động về tuổi, cấu tạo và tính chất của Luồng qua các cấp tuổi liên tục Hiện tại, chưa có nhiều nghiên cứu sâu về các vị trí trên cây theo từng cấp tuổi khác nhau Vì vậy, luận án này chọn 5 cấp tuổi từ 1 đến 5 để nghiên cứu sự biến động các tính chất theo cấp tuổi và vị trí trên cây, cũng như mối tương quan giữa cấu tạo và các tính chất của loài Luồng Kết quả nghiên cứu sẽ có ý nghĩa quan trọng cho ứng dụng thực tiễn và kinh doanh loài Luồng cho nhiều mục đích khác nhau.
Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích biến động của cấu tạo, thành phần hóa học, tính chất vật lý và cơ học của Luồng theo tuổi cây và vị trí trên thân cây Đặc biệt, mục tiêu là xác định mối tương quan giữa cấu tạo và các tính chất vật lý, cơ học của Luồng, từ đó làm rõ ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến các đặc tính này.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Sự biến động về cấu tạo và một số tính chất theo tuổi cây và vị trí trên thân cây của Luồng được trồng tại Thanh Hoá, Việt Nam
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu của luận án
- Cây Luồng được trồng tại huyện Quan Hóa, tỉnh Thành Hóa (Toạ độ UTM 48Q 0491274, 2254852);
- Phân tích sự biến đổi về cấu tạo và tính chất từ tuổi 1 đến tuổi 5;
- Cấu tạo và các tính chất của cây Luồng được xác định tại phần lóng ở 3 vị trí: Gốc, thân và ngọn;
Để xác định các thông số cấu tạo của luồng, cần chú ý đến độ dày thành lóng, chiều dài sợi, đường kính sợi, mật độ bó mạch, diện tích bó mạch, kích thước bó mạch và độ dày vách tế bào sợi.
Đối tượng nghiên cứu của luận án
Sự biến động về cấu tạo và một số tính chất theo tuổi cây và vị trí trên thân cây của Luồng được trồng tại Thanh Hoá, Việt Nam
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu của luận án
- Cây Luồng được trồng tại huyện Quan Hóa, tỉnh Thành Hóa (Toạ độ UTM 48Q 0491274, 2254852);
- Phân tích sự biến đổi về cấu tạo và tính chất từ tuổi 1 đến tuổi 5;
- Cấu tạo và các tính chất của cây Luồng được xác định tại phần lóng ở 3 vị trí: Gốc, thân và ngọn;
Xác định các thông số cấu tạo của luồng là rất quan trọng, bao gồm độ dày thành lóng, chiều dài sợi, đường kính sợi, mật độ bó mạch, diện tích bó mạch, kích thước bó mạch và độ dày vách tế bào sợi Những thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và tính năng của sản phẩm từ luồng.
- Xác định thành phần hoá học: Hàm lượng holo-cellulose, hàm lượng cenlulose và hàm lượng lignin;
- Xác định tính chất vật lý: Khối lượng riêng, độ co rút và độ ẩm;
- Xác định tính chất cơ học: Độ bền nén dọc thớ, độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi uốn tĩnh, độ bền trượt dọc thớ;
Quá trình thực nghiệm và thử nghiệm đã được tiến hành tại các cơ sở nghiên cứu như Phòng thí nghiệm Khoa Lâm nghiệp thuộc Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, Trung tâm Thí nghiệm và Phát triển công nghệ của Viện Công nghiệp gỗ và Nội thất tại Trường Đại học Lâm nghiệp, cùng với Phòng thí nghiệm Bộ môn Khoa học gỗ tại Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.
Mục tiêu nghiên cứu
Xác định bản chất sự biến đổi của cấu tạo, thành phần hóa học, tính chất vật lý và tính chất cơ học của cây Luồng theo tuổi và vị trí trên cây là cơ sở khoa học quan trọng, giúp tối ưu hóa việc kinh doanh và sử dụng cây Luồng một cách hợp lý tại Việt Nam.
- Xác định được ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến cấu tạo và thành phần hóa học của Luồng
- Xác định được ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến tính chất vật lý, tính chất cơ học của Luồng
- Định hướng được tuổi khai thác và sử dụng thân cây Luồng hợp lý cho các mục đích sử dụng khác nhau.
Ý nghĩa nghiên cứu của luận án
Nghiên cứu này làm rõ sự thay đổi về cấu trúc và thành phần hóa học của Luồng theo độ tuổi của cây và vị trí trên thân cây Đồng thời, nó cũng chỉ ra mối quan hệ giữa cấu trúc và các tính chất vật lý, cơ học của Luồng.
Kết quả nghiên cứu đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tuổi khai thác hợp lý cho cây Luồng, đồng thời định hướng sử dụng và kinh doanh cây này theo nhiều mục đích khác nhau tại Việt Nam.
Nhứng đóng góp mới của luận án
Luận án này là công trình nghiên cứu đầu tiên tại Việt Nam, tập trung vào việc phân tích chi tiết biến động cấu tạo, thành phần hóa học, tính chất vật lý và tính chất cơ học của luồng, dựa trên tuổi cây và vị trí trên thân cây.
Luận án đã phân tích mối liên hệ giữa tuổi cây và vị trí trên cây đối với sự biến đổi cấu trúc, thành phần hóa học, cũng như các tính chất vật lý và cơ học của Luồng.
Nghiên cứu này sẽ làm rõ bản chất của sự thay đổi tính chất vật lý và cơ học của luồng theo tuổi cây và vị trí trên thân cây, thông qua việc phân tích sự thay đổi về cấu tạo.
- Kết quả nghiên cứu là cơ sở, căn cứ để xác định tuổi khai thác hợp lý, định hướng sử dụng và kinh doanh cây Luồng tại Việt Nam
Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến cấu tạo của Luồng:
Chiều dày thành luồng, mật độ bó mạch, kích thước bó mạch, diện tích bó mạch, chiều dài sợi, đường kính sợi, độ dày vách tế bào sợi
- Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến thành phần hóa học của Luồng: Hàm lượng holo-cellulose, cellulose và lignin
- Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến tính chất vật lý của Luồng: Khối lượng riêng, độ co rút và độ ẩm
Tuổi cây và vị trí trên thân cây có ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất cơ học của luồng, bao gồm độ bền nén dọc thớ, độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi uốn tĩnh và độ bền trượt dọc thớ Những yếu tố này quyết định khả năng chịu lực và độ bền của vật liệu gỗ, ảnh hưởng đến ứng dụng trong xây dựng và sản xuất đồ gỗ Việc hiểu rõ mối quan hệ giữa tuổi cây, vị trí trên thân và các tính chất cơ học sẽ giúp tối ưu hóa quy trình khai thác và chế biến gỗ.
- Định hướng khai thác, sử dụng theo tuổi và vị trí trên thân cây của Luồng.
Phương pháp nghiên cứu
- Kế thừa và sử dụng các tiêu chuẩn kiểm tra tính chất đã được công bố
- Kế thừa các kết quả nghiên cứu về nguồn gốc, đặc điểm sinh thái và phân bố loài cây Luồng
- Kế thừa một số kết quả của các nghiên cứu trước làm cơ sở cho việc so sánh, đánh giá và bàn luận
2.2.2.1 Chọn cây, vị trí lấy và cắt mẫu
Phương pháp chọn cây lấy mẫu theo Tiêu chuẩn GB/T 15780-1995 yêu cầu vật liệu thử nghiệm phải có tính đại diện cho tre ở vùng sản xuất Đối với loại tre phân bố rộng, cần xem xét các điều kiện tự nhiên như thổ nhưỡng, vị trí địa lý và khí hậu để phân vùng thu thập một cách hợp lý.
Tại địa điểm lấy mẫu, mỗi nhóm tuổi sẽ được chọn 5 cây đại diện từ 5 cụm khác nhau Đối với các cây từ 1 đến 5 tuổi, chúng sẽ được lấy từ cùng một cụm, đảm bảo sự phân bố hợp lý theo từng cấp tuổi và loại trừ những cây có khuyết tật.
Hình 2.1 Phân loại vị trí xác định các phần của cây luồng
Quá trình thực hiện thí nghiệm của 5 cấp tuổi ở các vị trí khác nhau trên thây cây (gốc, thân, ngọn) được tiến hành phương pháp xác định như hình 2.1
Bắt đầu từ lóng thứ 2 từ dưới lên đến lóng thứ 31, cây được chia thành 3 phần dựa trên chiều cao của thân cây: phần gốc chiếm 10% chiều cao, phần thân chiếm 50%, và phần ngọn chiếm 90% Trong từng phần, lóng thứ 2 và 3 được sử dụng để xác định tính chất của cây.
Xác định thành phần hóa học
Xác định tính chất vật lý và cơ học
Mấu chất vật lý và cơ học, lóng dưới cùng được dùng để xác định thành phần hóa học
Việc xác định độ ẩm, khối lượng riêng và độ co rút của Luồng được xác định ngay sau khi mang mẫu về phòng thí nghiệm
Phương pháp xác định tuổi cây
Để xác định chính xác tuổi của cây Luồng, cần xem xét nhiều đặc điểm như sự phát triển trồi, màu sắc thân và đặc điểm phát triển cành Luận án đã áp dụng kết hợp ba phương pháp để đạt được kết quả chính xác nhất.
Sự phát triển của các trồi mới từ thân cây diễn ra thông qua các thân dễ mọc ngang từ gốc, với các nguyên tắc xác định quan trọng Đầu tiên, chồi của thân cây 1 hoặc 2 năm tuổi có khả năng phát triển và tạo chồi, trong khi đó chồi của thân cây 3 năm tuổi trở lên hầu như không còn khả năng này Thứ hai, tre giao mọc thành cụm, với các thân mới thường phát triển ra ngoài khóm hiện có để tìm kiếm không gian sống, do đó, các thân càng xa trung tâm cụm thì càng trẻ.
Hình 2.2 Sự phát triển trồi của tre
(Nguồn ảnh Walter Liese và Michael Kohl) [75]
Phương pháp xác định tuổi cây tre bằng cách đếm số sẹo lá trên cành là một kỹ thuật hiệu quả Vào mùa đông, lá tre rụng sau khoảng 12-15 tháng, và các lá mới sẽ mọc lên từ nút gần phần lá rụng, để lại sẹo trên cành Mỗi sẹo lá hình thành tương ứng với một khoảng thời gian từ 12-15 tháng tuổi của cây Từ 24-30 tháng tuổi, thêm một sẹo nữa sẽ được hình thành, dẫn đến tổng cộng hai sẹo Quá trình này tiếp tục, với mỗi sẹo phản ánh tuổi cây tiếp theo Đối với cây Luồng, lá sẽ thay một lần mỗi năm, do đó mỗi vết sẹo sẽ được tính là một năm tuổi.
Hình 2.3 Phương pháp xác định tuổi thân tre bằng cách đếm số lá sẹo trên cành
(Nguồn ảnh Walter Liese và Michael Kohl) [75]
(3) Xác định tuổi tre dựa vào sự biến đổi màu sắc trên thân cây tre [39], [82]:
Thân cây một năm tuổi thường có màu xanh lục tươi và bề mặt với các rãnh mỏng Khi cây trưởng thành lên hai và ba tuổi, màu sắc của thân cây chuyển sang vàng hơn.
Từ bốn tuổi trở đi, màu sắc của thân cây hầu như chuyển sang màu xám và nấm và rêu xuất hiện trên bề mặt thân cây
Xử lý mẫu sau chặt hạ
Luồng đã được phơi khô sẽ được đặt trong điều kiện nhiệt độ 202 o C và độ ẩm tương đối 655% để điều chỉnh độ ẩm, đảm bảo độ ẩm ổn định giữa các mẫu trước khi tiến hành làm mẫu thử.
2.2.2.2 Phương pháp làm tiêu bản hiển vi và kích thước sợi (a) Phương pháp chụp tiêu bản hiển vi, đo kích thước và diện tích bó mạch Để lấy mẫu làm tiêu bản hiển vi, vị trí lấy mẫu trên mỗi tuổi cây được thực hiện theo tiêu chuẩn GB/T 15780-1995) Tại các vị trí cần xác định hiển vi, trên mặt cắt ngang của Luồng được chia làm 4 hướng Đông, Tây, Nam, Bắc, tại vị trí hướng Đông sẽ được lấy mẫu để làm tiêu bản hiển vi cho tất cả cấp tuổi và vị trí trên thân cây
Mẫu cắt tiêu bản hiển vi cần có kích thước chiều dài từ 15-20mm và chiều dày bằng chiều rộng của thành tre, đảm bảo có đủ ba mặt cắt: mặt cắt ngang, mặt cắt xuyên tâm và mặt cắt tiếp tuyến Khi thực hiện cắt nhiều mẫu cùng lúc, việc đánh dấu hoặc gán số cho từng mẫu là rất quan trọng để tránh nhầm lẫn.
Xác định kích thước bó mạch
- Dụng cụ, thiết bị: Kính hiển vi điện tử (Levenhuk DTX 500 LCD), Độ phóng đại: 20x-500x, tiêu cựu 0-150 mm, Kính có kết nối máy tính và phần mềm
Portable Capture Pro để đo kích thước mẫu sau khi chụp
- Mẫu: Kích thước w x t = 3 x t mm (t chiều dày thành), số lượng mẫu (5 cây/1 cấp tuổi)
Phương pháp xác định cấu trúc và kích thước bó mạch sử dụng kính hiển vi điện tử kết nối với máy tính và phần mềm Portable Capture Pro Quá trình này cho phép chụp ảnh và đo kích thước bó mạch ở các cấp tuổi và vị trí khác nhau trên thân cây, với kích thước được xác định theo hai chiều xuyên tâm và tiếp tuyến.
Hình 2.4 Kính hiển vi điện tử DTX-500LCD
Xác định tỷ lệ diện tích bó mạch so với diện tích thành Luồng
- Dụng cụ, thiết bị: Kính hiển vi điện tử (Levenhuk DTX 500 LCD), Độ phóng đại: 20x-500x, tiêu cựu 0-150 mm, Kính có kết nối máy tính và phần mềm
Portable Capture Pro để đo kích thước mẫu sau khi chụp
- Mẫu: Kích thước w x t = 3 x t mm (t chiều dày thành), số lượng mẫu (5 cây/1 cấp tuổi)
- Phương pháp xác định: Việc đo được diện tích bó mạch trên bề mặt cắt ngang ở các cấp tuổi và vị trí trên thân cây
Quá trình đo diện tích bó mạch bao gồm việc xác định diện tích của tất cả các bó mạch trong một khu vực nhất định, cần lưu ý trừ đi diện tích của các ống dẫn nhựa nguyên và ống dẫn nhựa luyện có trong bó mạch Để đảm bảo tính nhất quán, việc đo diện tích bó mạch được thực hiện trên cùng kích thước diện tích bề mặt cắt ngang ở tất cả các mẫu.
- Công thức tính diện tích bó mạch:
Trong đó: S– tỷ lệ diện tích bó mạch so với diện tích thành;
∑ 𝑆 𝑖 – tổng diện tích các bó mạch, mm 2 F- tiết diện mặt cắt ngang đo diện tích bó mạch, mm 2
Để quan sát sự thay đổi độ dày vách tế bào sợi Luồng, phương pháp làm tiêu bản hiển vi được thực hiện trên mặt cắt ngang của Luồng Quá trình cắt tiêu bản và chụp hình tế bào sợi diễn ra tại phòng thí nghiệm của Bộ môn khoa học gỗ, thuộc Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng, Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.
Kính hiển vi quang học Olympus BX41 cung cấp độ phóng đại linh hoạt với các mức 40x, 100x, 400x và 1000x, sử dụng thị kính 10x và quang trường rộng F.N mm Sản phẩm này còn được tích hợp với phần mềm Pax-it!2 trên máy tính, giúp người dùng dễ dàng đo kích thước mẫu một cách chính xác.
+ Mỏy cắt tiờu bản Microm HM440E cú thể cắt mẫu với chiều dày 1-100 àm
- Mẫu: Kích thước mẫu theo các chiều: xuyên tâm x tiếp tuyến x dọc thớ là: t x 5 x 20 mm; số lượng: 5 cây/cấp tuổi x 3 vị trí theo chiều cao (gốc, thân, ngọn)
Hình 2.5 Thiết bị cắt, chụp tiêu bản xác định độ dày vách tế bào sợi
- Quá trình thực hiện gồm các bước sau:
Kích thước mẫu theo các chiều: xuyên tâm x tiếp tuyến x dọc thớ là: t x 5 x
Mẫu cần được làm mềm trước khi cắt, sử dụng dung dịch glycerin 20% Quá trình này bao gồm việc ngâm mẫu trong dung dịch trong 12 giờ bằng bình tam giác, sau đó đun sôi cho đến khi dung dịch sủi lăn tăn trong vòng 24 giờ.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên cây đến cấu tạo của Luồng
Cấu tạo của thành Luồng là yếu tố quan trọng trong thân cây, với chiều dày phụ thuộc vào tuổi cây và vị trí trên thân Thành Luồng được chia thành ba phần: biểu bì, thịt tre và màng lụa Nghiên cứu này sẽ xem xét ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân đến sự biến động của độ dày thành Luồng, kích thước và sắp xếp của bó mạch, mật độ bó mạch, diện tích bó mạch, chiều dài và đường kính sợi, cũng như độ dày vách tế bào sợi.
3.1.1 Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến độ dày thành Luồng
Thành Luồng biến động theo tuổi cây và vị trí chiều cao thân cây, thể hiện theo quy luật nhất định Quá trình đo kích thước thành Luồng được thực hiện tại bốn vị trí trên mặt cắt ngang theo bốn hướng khác nhau Kết quả của sự biến động chiều dày thành Luồng được trình bày trong bảng 3.1.
Hình 3.1 Vị trí đo chiều dày thành Luồng Bảng 3.1 Chiều dày thành Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau (mm)
Vị trí Cấp tuổi (năm)
Các giá trị trong ngoặc thể hiện độ lệch chuẩn
Hình 3.2 Biểu đồ biến động độ dày thành Luồng theo cấp tuổi và vị trí
Theo dữ liệu từ bảng 3.1, độ dày thành Luồng thay đổi theo tuổi và vị trí trên thân cây Cụ thể, từ tuổi 1 đến tuổi 5, độ dày thành Luồng có sự biến động nhẹ, không đáng kể giữa nhóm tuổi 1 và 2, cũng như giữa nhóm tuổi 4 và 5 Tại vị trí gốc, độ dày dao động từ 13,68 đến 16,09 mm; vị trí thân có độ dày từ 6,56 đến 8,09 mm; và vị trí ngọn biến động trong khoảng 4,70 đến 5,92 mm.
Theo vị trí trên cây, độ dày thành Luồng giảm dần từ gốc đến ngọn, phù hợp với sự phát triển và sinh trưởng của Luồng, như Vũ Huy Đại và cộng sự đã khẳng định Sự biến động này chỉ diễn ra đến tuổi 4 (tuổi thành thục), và từ tuổi 5 trở đi, sự phát triển không đáng kể Nghiên cứu này cho thấy sự tương đồng với các loài tre như Bambusa blumeana, B vulgaris var striata, và Gigantochloa scortechinii đã được công bố trước đó.
Trong quá trình thí nghiệm, độ dày thành Luồng biến động khác nhau ở 4 vị trí đo (Đông, Tây, Nam, Bắc) Cùng một cấp tuổi, việc lấy mẫu ở các vị trí khác nhau cũng dẫn đến sự khác biệt về chiều dày thành.
Kết quả phân tích phương sai và hồi quy cho thấy tuổi cây và vị trí trên thân cây có sự khác biệt rõ rệt đối với độ dày thành Luồng Cụ thể, tuổi cây không ảnh hưởng đến độ dày thành Luồng theo vị trí trên cây, trong khi vị trí trên thân cây lại có tác động đáng kể hơn Sự ảnh hưởng của tuổi cây đến độ dày thành Luồng là không đáng kể, và sự khác biệt giữa các nhóm tuổi chủ yếu thể hiện rõ nhất giữa cây 1 tuổi và cây ở độ tuổi khác.
2, tuổi 4 và tuổi 5 không có sự khác biệt đến độ dày thành Luồng
3.1.2 Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến sự sắp xếp và kích thước bó mạch của Luồng 3.1.2.1 Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến sự sắp xếp và mật độ bó mạch
Các bó mạch trong cây tre được phân bố xen kẽ trên nền tế bào mô mềm, bao gồm hai phần chính là libe (ở ngoài) và gỗ (ở trong) Nghiên cứu cho thấy sự phân bố của các bó mạch trên mặt cắt ngang và chiều cao của thân cây có quy luật rõ ràng Theo Vũ Huy Đại và cộng sự, kích thước bó mạch từ ngoài vào trong tăng dần, trong khi mật độ lại giảm dần; đặc biệt, mật độ bó mạch ở ngọn của cây Trúc sào lớn hơn 1,6 lần so với ở gốc.
Kết quả phân tích cho thấy sự sắp xếp bó mạch của Luồng tuân theo quy luật nhất định, được xác định qua việc phân tích theo tuổi cây và vị trí trên thân cây.
Hình 3.3 Sự sắp xếp và phân bố của bó mạch của Luồng tuổi 1 Gốc
Hình 3.5 Sự sắp xếp và phân bố của bó mạch của Luồng tuổi 3
Hình 3.4 Sự sắp xếp và phân bố của bó mạch của
Hình 3.6 Sự sắp xếp và phân bố của bó mạch của Luồng tuổi 4
Hình 3.7 Sự sắp xếp và phân bố của bó mạch của Luồng tuổi 5
Qua phân tích các hình 3.3 đến 3.7, ta nhận thấy sự phân bố của các bó mạch ở các cấp tuổi và vị trí khác nhau trên thân cây Các bó mạch ở phần gốc có mật độ thưa hơn so với phần thân, trong khi phần thân lại thưa hơn so với phần ngọn Điều này chỉ ra rằng mật độ bó mạch ở phần gốc thấp hơn phần thân, và phần thân thấp hơn phần ngọn Ngoài ra, bó mạch ở phần bên ngoài sát với cật có kích thước nhỏ hơn so với phần giữa và trong, nhưng lại được sắp xếp dày đặc hơn.
Mật độ bó mạch trong mặt cắt của cây Luồng có ảnh hưởng đến các tính chất của nó Tuổi cây và vị trí trên thân cây là những yếu tố quan trọng quyết định mật độ bó mạch Kết quả nghiên cứu về mật độ bó mạch theo tuổi cây và vị trí trên thân được trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2 Mật độ bó mạch của Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau (bó/mm 2 )
Vị trí Cấp tuổi (năm)
Hình 3.8 Biến động của mật độ bó mạch theo tuổi và vị trí khác nhau trên thân cây của Luồng
Kết quả ghi nhận từ bảng 3.2 cho thấy mật độ bó mạch thay đổi theo tuổi cây Tại vị trí gốc, mật độ bó mạch tăng từ tuổi 1 đến tuổi 3, sau đó giảm nhẹ ở tuổi 4 và 5, dao động trong khoảng 2,86 đến 3,21 bó/mm² Ở vị trí thân và ngọn, mật độ bó mạch tại tuổi 1 và 2 tương tự nhau, tăng dần đến tuổi 4 rồi giảm ở tuổi 5, với biến động trong khoảng 3,95 đến 5,43 bó/mm² Mặc dù có sự biến động, nhưng sự thay đổi về mật độ bó mạch theo tuổi cây là không đáng kể, và điều này tương đồng với một số loài tre đã được nghiên cứu trước đây cả ở trong nước và trên thế giới.
Bambusa blumeana, B vulgaris var, Gigantochloa scortechinii [21]; Bambusa blumeana [20], Bambusa rigida [42]
Nghiên cứu cho thấy, mật độ bó mạch của cây Luồng tăng dần từ gốc đến ngọn qua các cấp tuổi Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về nhiều loài tre như Bambusa blumeana, B vulgaris var, và Gigantochloa scortechinii Phân tích phương sai và hồi quy cho thấy sự khác biệt về mật độ bó mạch liên quan đến tuổi cây và vị trí trên thân cây Mặc dù tuổi cây có ảnh hưởng đến mật độ bó mạch, vị trí trên thân cây thể hiện tác động rõ rệt hơn Đặc biệt, không có sự khác biệt đáng kể về mật độ bó mạch giữa các nhóm tuổi như nhóm 1 và 2, nhóm 1 và 5, nhóm 2 và 5, cũng như nhóm 3 và 4.
Phân tích tương quan giữa mật độ bó mạch, tuổi cây và vị trí trên thân cây cho thấy mối liên hệ rõ ràng, được thể hiện qua phương trình 3-1.
Trong đó: Dv- mật độ bó mạch, bó/mm 2
X1- vị trí, % chiểu cao thân cây; X2- tuổi cây, năm
Sự biến động mật độ bó mạch theo tuổi và vị trí trên cây được giải thích bởi việc mật độ ở phần ngọn cao hơn phần thân và gốc do sự giảm chiều dày thành lóng, khiến các bó mạch gần nhau hơn Trong cùng một loài tre, các cây cùng tuổi nhưng ở vị trí khác nhau sẽ có mật độ bó mạch khác nhau, và trên một cây, mật độ bó mạch ở bốn hướng khác nhau cũng cho kết quả khác biệt Mặc dù có sự khác biệt về mật độ giữa các tuổi cây, nhưng mức độ khác biệt này là không đáng kể, điều này cũng đã được nhiều tác giả trước đây phân tích về các loài tre khác.
Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến thành phần hóa học của Luồng
Holo-Cellulose là thành phần chính cấu tạo nên vách tế bào và ảnh hưởng đến tính chất của Luồng Hàm lượng của holo-cellulose thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tuổi cây và vị trí trên thân cây.
Nghiên cứu trước đây cho thấy rằng hàm lượng holo-cellulose ở cây tre có sự biến động theo tuổi cây và vị trí trên thân cây Kết quả phân tích hàm lượng holo-cellulose của giống tre Luồng theo các yếu tố này được trình bày chi tiết trong bảng 3.12.
Bảng 3.12 Hàm lượng holo-cellulose của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí (%)
Vị trí Cấp tuổi (năm)
Hình 3.27 Biến động hàm lượng holo-cellulose theo tuổi và vị trí trên cây của Luồng
Hàm lượng holo-cellulose tăng dần từ gốc đến ngọn ở tất cả các độ tuổi, với giá trị dao động từ 68,81% đến 75,45% Kết quả này phù hợp với một số nghiên cứu trước đây về các loài tre.
Theo nghiên cứu về tuổi cây, hàm lượng holo-cellulose tăng dần từ tuổi 1 đến tuổi 4 và ổn định ở tuổi 5, với sự chênh lệch không đáng kể giữa các nhóm tuổi Kết quả này tương đồng với một số loài tre khác.
Sự biến động của Luồng được giải thích bởi sự gia tăng mật độ và diện tích bó mạch từ gốc đến ngọn, cũng như sự tập trung cao của hàm lượng holo-cellulose tại các bó mạch Sự khác biệt về hàm lượng holo-cellulose giữa các cấp tuổi cây có liên quan đến độ dày vách tế bào và diện tích bó mạch, dẫn đến sự gia tăng hàm lượng cellulose từ tuổi 1 đến tuổi 4, sau đó ổn định ở tuổi 5.
Kết quả phân tích phương sai cho thấy có sự khác biệt về hàm lượng holo-cellulose của Luồng liên quan đến tuổi cây và vị trí trên thân cây Tuy nhiên, tuổi cây không ảnh hưởng đến hàm lượng holo-cellulose theo vị trí trên cây Đặc biệt, nhóm tuổi 1 và 2, cũng như nhóm tuổi 4 và 5, không có sự khác biệt về hàm lượng holo-cellulose, trong khi các nhóm tuổi khác lại có sự khác biệt rõ rệt Vị trí trên thân cây ảnh hưởng lớn hơn so với tuổi cây đến hàm lượng holo-cellulose.
3.2.2 Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến hàm lượng cellulose của Luồng
Cellulose là thành phần chính cấu tạo nên vách tế bào của sợi Luồng, ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và tính chất của nó Các thành phần như hemicelulose và lignin cũng góp phần vào cấu trúc tế bào, tuy nhiên, hàm lượng của chúng thay đổi tùy theo vị trí trên thành tế bào Nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng hàm lượng cellulose biến động theo tuổi cây và vị trí trên thân cây của tre.
[12] … Kết quả phân tích hàm lượng cellulose của Luồng theo tuổi cây, vị trí trên thân cây được thể hiện tại bảng 3.13
Bảng 3.13 Hàm lượng cellulose của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí trên thân cây (%)
Vị trí Cấp tuổi (năm)
Hình 3.28 Biến động hàm lượng cellulose theo tuổi và vị trí trên cây của Luồng
Kết quả từ bảng 3.13 cho thấy hàm lượng cellulose tăng dần từ gốc đến ngọn ở tất cả các độ tuổi, dao động trong khoảng 51,82-55,79% Điều này phù hợp với một số nghiên cứu trước đây về các loài tre.
Phyllostachys pubescens [79]; Fargesia yunnanensis [77]; Fargesia fungosa tuổi 2
Bambusa Vulgaris là một trong những loài tre phổ biến, tuy nhiên, một số loài tre như Dendrocalamus asper Backer lại có sự biến động khác về hàm lượng cellulose, giảm dần từ gốc đến ngọn, với tỷ lệ từ 69,64% đến 67,33% (Suphat Kamthai và cộng sự, 2005).
Theo nghiên cứu về tuổi cây, hàm lượng cellulose ở tuổi 1 và 2 tương tự nhau, tăng lên ở tuổi 3 và ổn định ở tuổi 5 Sự khác biệt về hàm lượng cellulose giữa các nhóm tuổi là không đáng kể.
Sự biến động của Luồng được giải thích bởi mật độ và diện tích bó mạch tăng dần từ gốc đến ngọn Hàm lượng cellulose tập trung chủ yếu tại các bó mạch, dẫn đến sự gia tăng hàm lượng cellulose từ gốc đến ngọn của Luồng.
Kết quả phân tích phương sai chỉ ra rằng vị trí trên thân cây và tuổi cây có sự khác biệt về hàm lượng cellulose của Luồng Tuy nhiên, sự biến động giữa tuổi cây và hàm lượng cellulose là không đáng kể Ngoài ra, tuổi cây không ảnh hưởng đến hàm lượng cellulose theo vị trí trên cây.
Kết quả phân tích cho thấy chỉ có nhóm tuổi 2 và nhóm tuổi 5 có sự khác biệt lớn nhất về hàm lượng cellulose, trong khi các nhóm tuổi khác không có sự khác biệt đáng kể Ngoài ra, vị trí trên thân cây ảnh hưởng nhiều hơn đến hàm lượng cellulose so với tuổi cây.
3.2.3 Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí thân cây đến hàm lượng Lignin của Luồng
Lignin là thành phần cơ bản thứ hai trong cấu trúc vách tế bào, chiếm từ 16% đến 34% trong tre Lignin có sự biến động theo vị trí trên thân cây, nhưng hàm lượng của nó trong gỗ thường ổn định hơn Đối với cây Luồng, hàm lượng lignin cũng thay đổi theo vị trí và tuổi cây, với kết quả nghiên cứu về sự biến động này được thể hiện trong bảng 3.14.
Bảng 3.14 Hàm lượng Lignin của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí trên thân cây, %
Hình 3.29 Biến động hàm lượng Lignin theo tuổi và vị trí trên cây của Luồng
Theo bảng 3.14, hàm lượng lignin trên thân cây có sự giảm dần từ gốc lên ngọn, với mức dao động từ 25,51% đến 30,40% ở tất cả các cấp tuổi.
Kết quả này có sự tương đồng với một số kết quả nghiên cứu về một số loài tre:
Phyllostachys pubescens Mazel [35]; Dendrocalamus asper Backer [46]; Fargesia yunnanensis [77]; Bambusa Vulgaris cây non [53]
Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến tính chất vật lý của Luồng
Khối lượng riêng là chỉ tiêu quan trọng phản ánh hàm lượng vật chất trong vách tế bào, giúp đánh giá chất lượng vật liệu, đặc biệt là tre Nó cũng là một chỉ số cần thiết để dự đoán khả năng chịu lực của vật liệu.
Khối lượng riêng của tre thay đổi tùy thuộc vào loài, vị trí theo chiều cao thân cây, vị trí ngang thành lóng, tuổi thân khí sinh và điều kiện sinh trưởng Kết quả xác định khối lượng riêng của tre Luồng ở độ ẩm 12% và khối lượng riêng cơ bản được trình bày trong bảng 3.15 và 3.16.
Bảng 3.15 Khối lượng riêng ở độ ẩm 12% của Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau trên thân cây
Khối lượng riêng khi độ ẩm mẫu 12% (g/cm 3 )
Tuổi 1 Tuổi 2 Tuổi 3 Tuổi 4 Tuổi 5
Biến động khối lượng riêng khô của cây Luồng được phân tích theo tuổi và vị trí trên thân cây, như thể hiện trong Hình 3.30 Bảng 3.16 cung cấp thông tin chi tiết về khối lượng riêng cơ bản của Luồng, cũng được phân loại theo tuổi và vị trí trên thân cây.
Khối lượng riêng cơ bản (g/cm 3 )
Tuổi 1 Tuổi 2 Tuổi 3 Tuổi 4 Tuổi 5
Hình 3.31 Biến động khối lượng riêng cơ bản theo tuổi và vị trí trên cây của Luồng
Khối lượng riêng trung bình của Luồng ở độ ẩm 12% dao động từ 0,42 đến 0,64 g/cm³, trong khi khối lượng riêng cơ bản nằm trong khoảng 0,56 đến 0,79 g/cm³ Sự biến động của hai loại khối lượng riêng này tuân theo một quy luật tương đồng.
Từ tuổi 1 đến tuổi 5, khối lượng riêng của Luồng tăng dần từ gốc đến ngọn, cho thấy sự tương đồng với nhiều loài tre khác.
G.scortechinii [21]; Melocanna baccifera và Bambusa balcooa [67]; B Wumeana b and G scortechinii ([41]; B blumeana [20], [66]; Dendrocalamus strictus [74]….;
Khối lượng riêng của cây Luồng thay đổi theo tuổi, với mức thấp nhất ở tuổi 1, tăng dần đến tuổi 3, ổn định tại tuổi 4 và giảm ở tuổi 5 Sự biến động này tương đồng với các nghiên cứu trước đây về những loài tre khác như B blumeana, Ph pubescens và Guadua angustifolia.
Khối lượng riêng của gỗ được xác định bởi độ rỗng, tỷ lệ tế bào vách dày và mật độ bó mạch, theo nghiên cứu của Phạm Văn Chương và Vũ Mạnh Tường Đối với Luồng, sự biến đổi khối lượng riêng liên quan đến tuổi cây và vị trí trên thân, với độ dày vách tế bào sợi và mật độ bó mạch là những yếu tố quan trọng Xiaobo Li và Vũ Huy Đại cũng chỉ ra rằng cấu trúc bó mạch trong thân cây tre ảnh hưởng đến khối lượng riêng Khối lượng riêng của Luồng đạt tối đa ở tuổi 4 và giảm nhẹ ở tuổi 5 do sự phát triển của mật độ và diện tích bó mạch trong giai đoạn trưởng thành Các nghiên cứu của Tran Viet Ha, Rogerson Anokye, và Gnanaharan R đã xác nhận rằng biến động khối lượng riêng liên quan đến sự thay đổi mật độ bó mạch và tỷ lệ sợi trong bó mạch ở nhiều loài tre khác nhau.
Vũ Mạnh Tường giải thích [11]
Phân tích phương sai cho thấy, khối lượng riêng của Luồng bị ảnh hưởng bởi khối lượng riêng, tuổi cây và vị trí trên thân cây Đặc biệt, sự tương tác giữa vị trí và tuổi cây cho thấy tuổi cây ảnh hưởng đến khối lượng riêng theo vị trí Kết quả chỉ ra rằng vị trí trên cây ảnh hưởng mạnh mẽ hơn đến khối lượng riêng so với tuổi cây Ngoài ra, khối lượng riêng khô (ở độ ẩm 12%) giữa các nhóm tuổi 1 và 2, 3 và 4, cùng 4 và 5 không có sự khác biệt Tuy nhiên, khối lượng riêng cơ bản của các nhóm tuổi 3, 4 và 5 cũng không có sự khác biệt.
Tương quan giữa tuổi cây và vị trí trên thân cây ảnh hưởng đến khối lượng riêng khô của Luồng được mô tả qua phương trình hồi quy tuyến tính 3-4 Theo đó, khối lượng riêng khô của Luồng (độ ẩm 12%) được tính bằng công thức ρ 12 = 0,506 + 0,167X 1 + 0,030X 2 với R² U,3%.
X1- vị trí, % chiều cao thân cây; X2- tuổi cây, năm
Tương quan giữa tuổi cây, vị trí trên thân cây đến khối lượng riêng khô của Luồng được thể hiện theo phương trình hồi quy tuyến tính
Trong đó: ρ y - khối lượng riêng cơ bản, g/cm 3 ;
Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng riêng của cây, bao gồm vị trí và tuổi cây Các yếu tố như mật độ bó mạch, diện tích bó mạch và độ dày vách tế bào sợi của Luồng đã được xem xét Kết quả cho thấy mật độ bó mạch và tỷ lệ diện tích bó mạch, cùng với độ dày vách tế bào sợi, đều có ảnh hưởng đến khối lượng riêng theo tuổi và vị trí trên cây Trong đó, diện tích bó mạch có mối tương quan rõ rệt hơn mật độ bó mạch đối với khối lượng riêng Sự tập trung của các sợi tre chủ yếu trong bó mạch với diện tích lớn dẫn đến tỷ lệ tế bào mô mềm giảm, độ rỗng của tre nhỏ và tỷ lệ tế bào vách dày tăng lên, từ đó làm tăng khối lượng riêng của tre.
Tương quan giữa tỷ lệ diện tích bó mạch so với thành Luồng và khối lượng riêng theo tuổi và vị trí trên cây
Kết quả phân tích tương quan chỉ ra rằng tỷ lệ diện tích bó mạch và khối lượng riêng ở độ ẩm 12% có mối liên hệ chặt chẽ với hệ số tương quan đạt 94,0% và độ tin cậy 99,9% Phân tích hồi quy cho thấy mối tương quan này thể hiện dưới dạng một hàm bậc nhất tuyến tính, được mô tả qua phương trình hồi quy 3-6, cụ thể là w = 0,244 + 0,735*S.
Trong đó: ρ w - khối lượng riêng ở độ ẩm 12%, g/cm 3 ;
S- tỷ lệ diện tích bó mạch so với diện tích thành Luồng
Hình 3.32 Biểu đồ tương quan giữa tỷ lệ diện tích bó mạch và khối lượng riêng khô
Khối lượng riêng cơ bản bị ảnh hưởng bởi diện tích bó mạch, với kết quả phân tích tương quan cho thấy tỷ lệ diện tích bó mạch so với diện tích thành luồng có mối liên hệ chặt chẽ với khối lượng riêng cơ bản, hệ số tương quan đạt 93,0% và độ tin cậy 99,9% Phân tích hồi quy chỉ ra rằng mối tương quan này là một hàm bậc nhất tuyến tính, được thể hiện qua phương trình hồi quy y = 0,140 + 0,660*S.
Trong đó: y - Khối lượng riêng cơ bản, g/cm 3
S- tỷ lệ diện tích bó mạch so với diện tích thành Luồng
Hình 3.33 Biểu đồ tương quan giữa tỷ lệ diện tích bó mạch sơ với diện tích thành và khối lượng riêng cơ bản
Tương quan giữa mật độ bó mạch và khối lượng riêng theo tuổi và vị trí trên cây
Phân tích tương quan cho thấy mật độ bó mạch và khối lượng riêng ở độ ẩm 12% có mối liên hệ chặt chẽ với hệ số tương quan đạt 77,2% Kết quả phân tích hồi quy chỉ ra rằng mối quan hệ này là một hàm bậc nhất tuyến tính.
Mối tương quan đó được thể hiện thông qua phương trình hồi quy 3-8, hình 3.34
Trong đó: ρ 12 - khối lượng riêng ở độ ẩm 12%, g/cm 3 ;
DV- mật độ bó mạch, bó/mm 2
Hình 3.34 Biểu đồ tương quan giữa mật độ bó mạch và khối lượng riêng khô
Tương quan giữa độ dày vách tế bào sợi và khối lượng riêng theo tuổi
Kết quả phân tích tương quan cho thấy sự liên hệ chặt chẽ giữa độ dày vách tế bào sợi và khối lượng riêng ở độ ẩm 12%, với hệ số tương quan đạt 79,5% và độ tin cậy lên đến 99,9% Phân tích hồi quy chỉ ra rằng mối tương quan này là một hàm bậc nhất tuyến tính, được thể hiện qua phương trình hồi quy 3-9 và hình 3.35.
Trong đó: ρ 12 - khối lượng riêng ở độ ẩm 12%, g/cm 3 ;
WT- độ dày vỏch tế bào sợi, àm
Hình 3.35 Biểu đồ tương quan giữa độ dày vách tế bào sợi và khối lượng riêng khô
Kết quả phân tích tương quan cho thấy độ dày vách tế bào sợi và khối lượng riêng ở độ ẩm 12% có mối tương quan mạnh mẽ, với hệ số tương quan đạt 89,0% và độ tin cậy 99,9% Phân tích hồi quy chỉ ra rằng mối tương quan này là một hàm bậc nhất tuyến tính, được thể hiện qua phương trình hồi quy 3-10 và hình 3.36.
Trong đó: y - Khối lượng riêng cơ bản, g/cm 3
DV- độ dày vỏch tế bào sợi, àm
Hình 3.36 Biểu đồ tương quan giữa độ dày vách tế bào sợi và khối lượng riêng cơ bản
Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên cây đến tính chất cơ học
Độ bền nén dọc thớ là một chỉ tiêu cơ học quan trọng trong nghiên cứu khả năng chịu lực của gỗ và tre Chỉ tiêu này thường được sử dụng để phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực Trong các kết cấu chịu lực, độ bền nén dọc được tính toán và xác định để đánh giá khả năng chịu lực của vật liệu Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng cường độ nén dọc thớ thay đổi theo tuổi cây và vị trí trên cây của tre.
[78], [44], [74], [20]… Kết quả phân tích độ bền nén dọc thớ của Luồng theo các cấp tuổi và vị trí trên cây được thể hiện tại bảng 3.22
Bảng 3.22 Độ bền nén dọc thớ của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí trên thân cây
Vị trí Độ bền nén dọc thớ (MPa)
Tuổi 1 Tuổi 2 Tuổi 3 Tuổi 4 Tuổi 5
Kết quả thí nghiệm cho thấy độ bền nén dọc thớ của Luồng biến động theo quy luật rõ ràng theo tuổi và vị trí trên cây Cụ thể, từ tuổi 1 đến tuổi 5, độ bền nén dọc thớ tăng dần từ gốc đến ngọn, dao động trong khoảng từ 35,00 MPa đến 59,70 MPa Kết quả này tương đồng với một số loài tre khác như Bambusa blumeana, B vulgaris var, và Gigantochloa scortechinii.
Melocanna baccifera và Bambusa balcooa [67]; Ph Pubescens; Phyllostachys pubescens [78]; Dendrocalamus strictus [74], [31]
Hình 3.42 Biến động độ bền nén dọc thớ theo tuổi và vị trí trên cây của Luồng
Theo nghiên cứu, độ bền nén dọc thớ của cây thay đổi theo tuổi và vị trí: tại gốc, độ bền tăng từ tuổi 1 đến tuổi 3, sau đó giảm ở tuổi 4 và ổn định từ tuổi 5; trong khi đó, tại thân và ngọn, độ bền tăng từ tuổi 1 đến tuổi 4 và giảm ở tuổi 5, dao động từ 39,42 MPa đến 51,49 MPa Kết quả này tương đồng với một số loài tre khác như Guadua angustifolia, Melocanna baccifera, Bambusa balcooa, Oligostachyum sp., và Phyllostachys pubescens.
Phân tích phương sai cho thấy tuổi cây và vị trí trên cây ảnh hưởng đến độ bền nén dọc thớ của Luồng Đặc biệt, sự tương tác giữa vị trí và tuổi cây cũng có tác động đến độ bền nén này, với tuổi cây ảnh hưởng rõ rệt hơn so với vị trí Kết quả phân tích chỉ ra sự khác biệt giữa các nhóm tuổi, trong đó nhóm tuổi 1 và 2, cũng như nhóm tuổi 3 và 5 không có sự khác biệt đáng kể.
Kết quả phân tích hồi quy tuyến tính được thể hiện thông qua phương trình hồi quy 3-18
= 30,788 + 11,082𝑋 1 + 3,033𝑋 2 R 2 = 56,2% (3-18) Trong đó: - độ bền nén dọc thớ, Mpa;
X1- vị trí, % chiều cao thân cây; X2- Tuổi cây, năm
Sự biến động độ bền nén dọc thớ của gỗ Luồng phụ thuộc vào vị trí và tuổi cây, được giải thích bởi cách mà các vi sợi xếp song song với trục dọc thân cây khi chịu lực nén Lực tác động lên đầu các vi sợi tạo ra nội lực chống lại, trong khi lignin và màng giữa tế bào giúp ổn định vị trí của các vi sợi Cellulose đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra ứng lực lớn nhất, bao gồm độ bền nén dọc thớ Ngoài ra, khối lượng riêng cũng ảnh hưởng rõ rệt đến độ bền nén dọc thớ, với khối lượng riêng lớn dẫn đến độ bền nén cao hơn.
Sự sắp xếp tế bào và phân bố các bó mạch trong thân cây tre là hai yếu tố quan trọng quyết định tính chất cơ học của tre.
Trong quá trình sinh trưởng, cấu trúc của tre Luồng thay đổi với sự sắp xếp tế bào và phân bố bó mạch trong thân cây Cụ thể, mật độ bó mạch và tỷ lệ diện tích bó mạch tăng từ gốc đến ngọn, cùng với hàm lượng cellulose cũng gia tăng, dẫn đến tỷ lệ vi sợi tăng lên Khối lượng riêng của Luồng cũng biến động tăng từ gốc đến ngọn Sự phân bố và biến động này có mối liên hệ chặt chẽ với độ bền nén dọc thớ của Luồng theo chiều cao thân cây.
Theo nghiên cứu về tuổi cây, độ dày thành vách tế bào và khối lượng riêng của Luồng tăng theo tuổi cây, dẫn đến độ bền nén dọc thớ cũng gia tăng đến một mức tuổi nhất định Tuy nhiên, đến tuổi 5, độ dày vách tế bào, chiều dài sợi và khối lượng riêng của Luồng có xu hướng ổn định hoặc giảm so với tuổi 4, làm cho độ bền nén dọc thớ của Luồng có xu hướng giảm.
Sự biến động của mật độ bó mạch và khối lượng riêng có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền nén dọc thớ của cây Nhiều tác giả đã giải thích sự biến động này theo tuổi cây và vị trí trên thân cây của một số loài tre khác nhau.
[29], [30], [33], … Bên cạnh đó, ở tuổi 5 độ bền nén dọc thớ giảm xuống so với tuổi
Ở độ tuổi này, sự lão hóa của các sợi tế bào trong bó mạch dẫn đến giảm độ bền nén dọc của Luồng Điều này được tác giả Juan Francisco C D và Juliana A C (2010) chỉ ra, cho thấy ảnh hưởng của quá trình lão hóa đến cấu trúc tế bào.
Nghiên cứu của Trần Lâm Trà và Phan Duy Hưng (2017) chỉ ra rằng độ bền nén dọc thớ của một số loài tre, đặc biệt là Luồng, giảm ở tuổi 5 và 6 Để đánh giá sự biến động này, chúng tôi đã phân tích mối tương quan giữa độ bền nén và các yếu tố như diện tích bó mạch, khối lượng riêng, và độ dày vách tế bào Kết quả cho thấy diện tích bó mạch và khối lượng riêng có ảnh hưởng rõ rệt đến độ bền nén dọc thớ của Luồng, trong khi độ dày vách tế bào cũng đóng vai trò quan trọng.
Mật độ bó mạch và hàm lượng cellulose không có mối tương quan đáng kể (R² < 0,05) với sự biến đổi độ bền nén dọc thớ của Luồng theo tuổi cây và vị trí trên thân cây.
Tỷ lệ diện tích bó mạch so với diện tích thành Luồng có sự biến động tăng dần từ gốc đến ngọn, với sự khác biệt giữa các cấp tuổi Sự biến động này tương ứng với độ bền nén dọc thớ của Luồng, cho thấy mối liên hệ giữa hai yếu tố này.
Kết quả phân tích cho thấy có mối tương quan chặt chẽ giữa độ bền nén dọc thớ và tỷ lệ diện tích bó mạch, với hệ số tương quan đạt 97,6% và độ tin cậy 99% Mối quan hệ này được thể hiện qua phương trình hồi quy 3.19 và biểu đồ 3.43.
𝜎 12 = 63,0757𝑆 + 7,9024 R 2 = 95,2% (3-19) Trong đó: 𝜎 12 - độ bền nén dọc thớ khi độ ẩm mẫu 12%, MPa;
S- tỷ lệ diện tích bó mạch so với diện tích thành Luồng
Phương trình hồi quy chỉ ra rằng tỷ lệ diện tích bó mạch có mối liên hệ chặt chẽ với độ bền nén dọc thớ của Luồng, phụ thuộc vào tuổi cây và vị trí trên thân cây.
Hình 3.43 Biểu đồ tương quan giữa tỷ lệ diện tích bó mạch và độ bền nén dọc thớ
Tương quan giữa khối lượng riêng với độ bền nén dọc thớ của Luồng
Kết luận
Dựa trên nghiên cứu trong Luận án về ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí chiều cao thân cây đối với cấu tạo và tính chất của Luồng, chúng tôi rút ra một số kết luận chính Các yếu tố này có tác động đáng kể đến các đặc điểm của Luồng, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý và phát triển nguồn tài nguyên này.
(1) Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến một số cấu tạo của Luồng
Tuổi cây có ảnh hưởng rõ rệt đến một số cấu tạo như độ dày vách tế bào sợi, tăng từ tuổi 1 đến tuổi 4 và ổn định ở tuổi 5 (4,18-7,34 àm), trong khi chiều dài sợi tăng từ tuổi 1 đến tuổi 4 nhưng giảm ở tuổi 5 (2,60-3,65 mm) Tuy nhiên, tuổi cây không ảnh hưởng đáng kể đến độ dày thành, mật độ bó mạch (3,98-4,23 bó/mm²) và diện tích bó mạch (0,502-0,680 mm²), với các chỉ số này tăng từ tuổi 1 đến tuổi 3 và giảm ở tuổi 4 và 5 Đặc biệt, tuổi cây không ảnh hưởng đến đường kính sợi (17,54-18,11 àm) và kích thước bú mạch (0,38-0,39 mm).
Theo vị trí trên thân cây, một số cấu tạo tăng từ gốc đến ngọn bao gồm mật độ bó mạch (3,05-5,13 bó/mm²), diện tích bó mạch (0,50-0,66 mm²) và chiều dài sợi luồng từ tuổi 1 đến tuổi 4 (3,06-3,31 mm) Ngược lại, một số cấu tạo giảm từ gốc đến ngọn như độ dày thành (5,17-14,92 mm), độ dày vỏ tế bào sợi (4,89-7,13 mm) và chiều dài sợi tuổi 5 (3,09-3,50 mm) Đường kính sợi cũng ảnh hưởng không đáng kể theo tuổi cây (17,40-18,41 mm).
- Vị trí ảnh hưởng rõ hơn tuổi cây đến cấu tạo của Luồng
(2) Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến hàm lượng thành phần hoá học của Luồng
- Tuổi cây ảnh hưởng không đáng kể đến hàm lượng holo-cellulose và lignin:
Hàm lượng holo-cellulose ở cây Luồng tăng từ tuổi 1 đến tuổi 4 và ổn định ở tuổi 5, dao động từ 70,07% đến 73,59% Hàm lượng lignin tăng từ tuổi 1 đến tuổi 2, sau đó giảm ở tuổi 3 và ổn định ở tuổi 4, 5 với mức từ 26,74% đến 28,85% Đáng lưu ý, tuổi cây không ảnh hưởng đến hàm lượng cellulose, giữ nguyên từ 53,53% đến 54,81%.
Vị trí trên thân cây có ảnh hưởng đáng kể đến thành phần hóa học của Luồng Cụ thể, hàm lượng holo-cellulose tăng từ gốc đến ngọn, dao động từ 70,08% đến 73,69% Tương tự, hàm lượng cellulose cũng tăng theo chiều từ gốc lên ngọn, với giá trị từ 51,82% đến 55,97% Ngược lại, hàm lượng lignin giảm dần từ gốc đến ngọn, với tỷ lệ từ 25,51% đến 31,00%.
- Vị trí trên cây ảnh hưởng rõ hơn tuổi cây đến thành phần hoá học của Luồng
(3) Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến một số tính chất vật lý
- Theo tuổi cây: Khối lượng riêng tăng từ tuổi 1 đến tuổi 3, ổn định đến tuổi
5 ( y : 0,45-0,58 g/cm 3 , 12: 0,61-0,73 g/cm 3 ) Độ ẩm giảm từ tuổi 1 đến tuổi 3, ổn định ở tuổi 4 và tăng lên ở tuổi 5 (94,48-144,87%) Độ co rút giảm từ tuổi 1 đến tuổi 4, ổn định ở tuổi 5 (XT: 7,34-13,15%, TT: 6,46-10,89%)
Khối lượng riêng của cây tăng dần từ gốc lên ngọn, với giá trị y dao động từ 0,48-0,58 g/cm³ và 12 từ 0,61-0,74 g/cm³ Đồng thời, độ ẩm giảm từ gốc xuống ngọn, ghi nhận mức độ ẩm từ 132,41% đến 94,71% Ngoài ra, độ co rút cũng tăng theo chiều từ gốc đến ngọn, với giá trị XT từ 8,78-10,42% và TT từ 7,90-8,34%.
Độ dày vách tế bào sợi và diện tích bó mạch có mối quan hệ chặt chẽ với khối lượng riêng và độ ẩm của Luồng Khi độ dày vách tế bào sợi và diện tích bó mạch tăng lên, khối lượng riêng sẽ tăng và độ ẩm giảm, và ngược lại.
(4) Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến một số tính chất cơ học
- Theo tuổi cây: Các tính chất biến động tăng dần từ tuổi 1 đến tuổi 3 và tuổi
4, giảm xuống ở tuổi 5, độ nén dọc thớ (39,33-51,69 MPa), độ bền uốn tĩnh (82,43- 111,15 MPa), mô đun đàn hồi uốn tĩnh (9073,4-10629,5 MPa) và độ bền trượt dọc thớ (5,59-6,76 MPa)
Theo vị trí trên thân cây, các tính chất vật liệu biến động tăng dần từ gốc đến ngọn, với độ nén dọc thớ dao động từ 35,02 đến 52,14 MPa, độ bền uốn tĩnh từ 72,43 đến 129,00 MPa, mô đun đàn hồi uốn tĩnh từ 7006,4 đến 12720,5 MPa, và độ bền trượt dọc thớ từ 4,85 đến 7,11 MPa.
Diện tích bó mạch, độ dày vách tế bào sợi và khối lượng riêng tăng lên sẽ dẫn đến sự gia tăng độ nén dọc thớ, độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi uốn tĩnh Ngược lại, khi các yếu tố này giảm, các chỉ số trên cũng sẽ giảm theo.
Diện tích bó mạch và khối lượng riêng gia tăng sẽ làm tăng độ bền trượt dọc thớ, trong khi mật độ bó mạch và hàm lượng cellulose cao hơn sẽ dẫn đến sự gia tăng mô đun đàn hồi uốn tĩnh.
(5) Định hướng tuổi khai thác và sử dụng theo vị trí trên thân cây
Để tối ưu hóa việc sử dụng Luồng trong sản xuất công nghiệp, cần đảm bảo độ bền cơ học cao và tính chất vật lý ổn định, do đó, tuổi khai thác lý tưởng là từ 3 đến 4 năm.
- Định hướng sử dụng theo vị trí trên thân cây của Luồng
Phần gốc và thân của Luồng: Sử dụng trong xây dựng khi sử dụng cả cây
(cột nhà, vì kèo ), sử dụng sản xuất ván dán tre, sản xuất ván composite tre – gỗ, sản xuất tre ghép khối, sản xuất ván bóc
Phần ngọn của luồng được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng nhà ở và lều lán, đóng vai trò quan trọng như kèo và rui mè trên mái, cũng như làm cọc xây dựng Trong ngành công nghiệp, nó được sử dụng để sản xuất các loại ván sàn tre ghép đứng, ván sàn tre – gỗ kết hợp, và ván composite tre – gỗ với lớp tre xếp đứng ở giữa Ngoài ra, luồng còn được dùng để sản xuất ván dăm, ván sợi tre, đồ nội thất uốn cong, thủ công mỹ nghệ, và các sản phẩm gia dụng khác.
Kiến nghị
Trên cơ sở các nghiên cứu và giới hạn của Luận án, chúng tôi có một số kiến nghị sau:
Nghiên cứu biến động về cấu tạo thành phần hoá học và tính chất của Luồng ở các vùng có lập địa khác nhau là cần thiết Điều này giúp so sánh và đánh giá ảnh hưởng của yếu tố lập địa đối với cấu trúc và tính chất của Luồng.
Cần thực hiện nghiên cứu về tác động của mùa vụ khai thác đối với thành phần hóa học, tính chất vật lý, tính chất cơ học và tính chất sinh học của cây Luồng Việc này sẽ giúp hiểu rõ hơn về sự thay đổi của cây trong từng mùa vụ, từ đó tối ưu hóa quy trình khai thác và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Cần tiến hành nghiên cứu về sự biến động của cấu trúc, thành phần hóa học và tính chất của luồng tại các vị trí đốt tre, dựa trên các cấp tuổi và vị trí trên thân cây.
Cần nghiên cứu tác động của tuổi cây và vị trí trên thân cây của Luồng đến khả năng gia công như cắt gọt, dán dính và trang sức Việc này sẽ giúp xác định các phương pháp chế biến hợp lý hơn dựa trên cấp tuổi và vị trí của cây, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nguyên liệu.
(5) Cần có những nghiên cứu về ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến độ bền tự nhiên của Luồng
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ
1 Nguyễn Việt Hưng, Phạm Văn Chương, Nguyễn Thị Tuyên (2021), Study on the correlation between the structure and properties of Dendrocalamus barbatus
Journal of the Austrian Society of Agricultural Economics (JASAE) ISSN:
2 Nguyễn Việt Hưng, Phạm Văn Chương (2019), Nghiên cứu ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến tính chất vật lý của Luồng (Dendrocalamus barbatus Hsueh et D.Z.Li), Tạp chí khoa học và công nghệ Lâm nghiệp, số 2 (2019), Tr 95-101
3 Nguyễn Việt Hưng, Phạm Văn Chương (2019), Nghiên cứu ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến một số thành phần hoá học của Luồng (Dendrocalamus barbatus Hsueh et D.Z.Li) tại Thanh Hoá, Tạp chí khoa học và công nghệ - Đại học Thái Nguyên, 202 (09), Tr 53-58
4 Nguyễn Việt Hưng, Phạm Văn Chương (2019), Nghiên cứu ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến một số cấu tạo của Luồng (Dendrocalamus barbatus Hsueh et D.Z.Li) tại Thanh Hoá, Tạp chí NN & PTNT (chuyên đề phát triển nông nghiệp bền vững vùng trùng du miền núi phía Bắc), Tháng 11-2019, Tr 142-149
5 Nguyễn Việt Hưng, Phạm Văn Chương (2018), Nghiên cứu ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến tính chất cơ học của Luồng (Dendrocalamus barbatus Hsueh et D.Z.Li), Tạp chí khoa học và công nghệ Lâm nghiệp, số 1 (2018), Tr 123-131