Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến độ dày thành Luồng .... Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến hình thái sợi và độ dày vách tế bào sợi của Luồng .... Biến độ
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
NGUYỄN VIỆT HƯNG
ẢNH HƯỞNG CỦA TUỔI CÂY, VỊ TRÍ TRÊN CÂY ĐẾN
CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA LUỒNG (Dendrocalamus barbatus Hsueh et D Z Li) LÀM CƠ SỞ
ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG
Ngành: Kỹ thuật Chế biến Lâm sản Mã số: 9.54.90.01
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS Phạm Văn Chương
Hà Nội – 2022
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận án Tiến sỹ kỹ thuật:
“Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên cây đến cấu tạo và tính chất của
Luồng (Dendrocalamus barbatus Hsueh et D Z Li) làm cơ sở định hướng sử
dụng” mã số 9.54.90.01 là công trình nghiên cứu của riêng tôi Tôi xin cam đoan số
liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác dưới mọi hình thức
Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ luận án Tiến sĩ về lời cam
đoan của mình
Hà Nội, tháng năm 2022
Nghiên cứu sinh
Nguyễn Việt Hưng
Xác nhận duyệt luận án của người hướng dẫn Người Hướng dẫn
GS TS Phạm Văn Chương
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hoàn thành luận án Tiến sĩ mang tên “Ảnh hưởng của tuổi cây, vị
trí trên cây đến cấu tạo và tính chất của Luồng (Dendrocalamus barbatus
Hsueh et D Z Li) làm cơ sở định hướng sử dụng” mã số 9.54.90.01, Tôi xin đặc
biệt bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn GS.TS Phạm Văn Chương đã tận tình hướng dẫn và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị khoa học và thực tiễn để tôi hoàn thành Luận án
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, Viện Công nghiệp gỗ và Nội thất, Trung tâm Thí nghiệm và Phát triển công nghệ, Thư viện, các thầy, cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp đã tận tâm giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Lâm nghiệp và các thầy cô trong khoa Lâm nghiệp trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ cho tôi trong thời gian tôi thực hiện Luận án Tôi xin cảm ơn Viện nghiên cứu công nghiệp rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Viện Lâm nghiệp và Phát triển bền vững – Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong thời gian tôi thực hiện Luận án
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng, lòng biết ơn tới toàn thể mọi người trong gia đình, đồng nghiệp, những người thân đã luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi về vật chất, tinh thần cho tôi trong suốt thời gian qua
Hà Nội, tháng năm 2022
Nghiên cứu sinh
Nguyễn Việt Hưng
Trang 4Chương 1.TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 3
1.1 Tổng quan về cây Luồng và khả năng sử dụng 3
1.1.1 Đặc điểm và phân bố của cây Luồng 3
1.1.2 Khái lược về sử dụng cây Tre nói chung và cây Luồng nói riêng 4
1.2 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 7
1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 8
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 29
1.3 Kết luận rút ra từ tổng quan 34
1.3.1 Kết luận từ các công trình liên 34
1.3.2 Hướng nghiên cứu của luận án 34
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 35
14.1 Đối tượng nghiên cứu của luận án 35
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu của luận án 35
1.5 Mục tiêu nghiên cứu 36
Trang 5Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38
2.1 Nội dung nghiên cứu 38
2.2 Phương pháp nghiên cứu 38
2.2.1 Phương pháp kế thừa 38
2.2.2 Phương pháp thí nghiệm 38
2.2.3 Phương pháp phân tích số liêu 57
2.3 Cơ sở lý thuyết 57
2.3.1 Lý thuyết về cấu tạo tre 57
2.3.2 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến tính chất của tre 60
Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 63
3.1 Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên cây đến cấu tạo của Luồng 63
3.1.1 Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến độ dày thành Luồng 63
3.1.2 Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến sự sắp xếp và kích thước bó mạch của Luồng 65
3.1.3 Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến hình thái sợi và độ dày vách tế bào sợi của Luồng 81
3.2 Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến thành phần hóa học
3.2.3 Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí thân cây đến hàm lượng Lignin 96
3.3 Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến tính chất vật lý của Luồng 97
3.3.1 Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên cây đến khối lượng riêng 97
3.3.2 Ảnh hưởng của của tuổi cây, vị trí trên thân cây đến độ ẩm của Luồng 105
3.3.3 Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên cây đến độ co rút của Luồng 108
3.4 Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên cây đến tính chất cơ học 113
3.4.1 Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên cây đến độ bền nén dọc thớ của Luồng 1133.4.2 Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên cây đến độ bền uốn tĩnh (MOR) của Luồng 118
Trang 63.4.3 Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên cây đến mô đun đàn hồi uốn tĩnh 124
3.4.4 Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên cây đến độ bền trượt dọc thớ 131
3.5 Định hướng khai thác và sử dụng cho từng cấp tuổi và vị trí trên cây 1353.5.1 Định hướng về tuổi khai thác đối với Luồng 135
3.5.2 Định hướng sử dụng đối với Luồng 137
Trang 7BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT
liệu và thử nghiệm Hoa Kỳ
Trang 8DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Các bộ phận của cây tre được tận dụng để sản xuất các sản phẩm khác
nhau 7
Hình 2.1 Phân loại vị trí xác định các phần của cây luồng 39
Hình 2.2 Sự phát triển trồi của tre 40
Hình 2.3 Phương pháp xác định tuổi thân tre bằng cách đếm số lá sẹo trên cành 41
Hình 2.5 Thiết bị cắt, chụp tiêu bản xác định độ dày vách tế bào sợi 44
Hình 2.6 Mẫu thử độ bền uốn tĩnh 52
Hình 2.7 Mẫu thử độ bền trượt dọc thớ 54
Hình 2.8 Hình ảnh cấu trúc mặt cắt ngang thân tre 58
Hình 2.9 Hình ảnh phóng đại của bó mạch 59
Hình 2.10 Phân bố bó mạch trên mặtc cắt ngang 59
Hình 3.1 Vị trí đo chiều dày thành Luồng 63
Hình 3.2 Biểu đồ biến động độ dày thành Luồng theo cấp tuổi và vị trí 64
Hình 3.3 Sự sắp xếp và phân bố của bó mạch của Luồng tuổi 1 65
Hình 3.4 Sự sắp xếp và phân bố của bó mạch của Luồng tuổi 2 66
Hình 3.5 Sự sắp xếp và phân bố của bó mạch của Luồng tuổi 3 66
Hình 3.6 Sự sắp xếp và phân bố của bó mạch của Luồng tuổi 4 67
Hình 3.7 Sự sắp xếp và phân bố của bó mạch của Luồng tuổi 5 67
Hình 3.8 Biến động của mật độ bó mạch theo tuổi và vị trí khác nhau trên thân 68
Hình 3.9 Biến động số lượng bó mạch trên thành Luồng theo hướng xuyên tâm 71
Hình 3.10 Biến động kích thước bó mạch theo hướng xuyên tâm và tiếp tuyến 73
Hình 3.11 Sự sắp xếp các bó mạch trong thành Luồng ở các cấp tuổi 74
Hình 3.12 Biểu đồ biến động kích thước bó mạch của Luồng 77
Hình 3.13 Tần suất của bó mạch theo cấp kích thước chiều xuyên tâm 77
Hình 3.14 Tần suất của bó mạch theo cấp kích thước chiều tiếp tuyến 78
Hình 3.15 Tỷ lệ diện tích trung bình bó mạch so với diện tích thành 80
Hình 3.16 Biểu đồ biến động chiều dài sợi theo tuổi và vị trí trên thân cây 82
Hình 3.17 Biểu đồ tỷ lệ xuất hiện chiều dài sợi của Luồng tuổi 1 84
Hình 3.18 Biểu đồ tỷ lệ xuất hiện chiều dài sợi của Luồng tuổi 2 84
Trang 9Hình 3.19 Biểu đồ tỷ lệ xuất hiện chiều dài sợi của Luồng tuổi 3 84
Hình 3.20 Biểu đồ tỷ lệ xuất hiện chiều dài sợi của Luồng tuổi 4 85
Hình 3.21 Biểu đồ tỷ lệ xuất hiện chiều dài sợi của Luồng tuổi 5 85
Hình 3.22 Biểu đồ biến động đường kính sợi theo tuổi cây và vị trí trên thân cây 87 Hình 3.23 Biểu đồ biến động độ dày vách sợi theo tuổi cây và vị trí trên thân cây 88 Hình 3.24 Cấu tạo hiển vi vách tế bào sợi luồng theo tuổi cây tại vị trí gốc 89
Hình 3.25 Cấu tạo hiển vi vách tế bào sợi luồng theo tuổi cây tại vị trí thân 90
Hình 3.26 Cấu tạo hiển vi vách tế bào sợi luồng theo tuổi cây tại vị trí ngọn 91
Hình 3.27 Biến động hàm lượng holo-cellulose theo tuổi và vị trí trên cây 93
Hình 3.28 Biến động hàm lượng cellulose theo tuổi và vị trí trên cây của Luồng 95
Hình 3.29 Biến động hàm lượng Lignin theo tuổi và vị trí trên cây của Luồng 97
Hình 3.30 Biến động khối lượng riêng khô theo tuổi và vị trí trên cây 98
Hình 3.31 Biến động khối lượng riêng cơ bản theo tuổi và vị trí trên cây 99
Hình 3.32 Biểu đồ tương quan giữa tỷ lệ diện tích bó mạch so với diện tích thành và khối lượng riêng khô 102
Hình 3.33 Biểu đồ tương quan giữa tỷ lệ diện tích bó mạch và khối lượng riêng
cơ bản 102
Hình 3.34 Biểu đồ tương quan giữa mật độ bó mạch và khối lượng riêng khô 103
Hình 3.35 Biểu đồ tương quan giữa độ dày vách tế bào sợi và khối lượng
riêng khô 104
Hình 3.36 Biểu đồ tương quan giữa độ dày vách tế bào sợi và 104
Hình 3.37 Biểu đồ biến động độ ẩm của Luồng theo tuổi cây và vị trí trên cây 105
Hình 3.38 Biểu đồ tương quan tỷ lệ diện tích bó mạch và độ ẩm của Luồng 108
Hình 3.39 Biểu đồ tương quan độ dày vách tế bào sợi và độ ẩm theo tuổi cây 108
Hình 3.40 Biến động độ co rút xuyên tâm theo tuổi và vị trí trên thân cây 109
Hình 3.41 Biến động độ co rút tiếp tuyến theo tuổi và vị trí trên thân cây 110
Hình 3.42 Biến động độ bền nén dọc thớ theo tuổi và vị trí trên cây 114
Hình 3.43 Biểu đồ tương quan giữa tỷ lệ diện tích bó mạch và độ bền nén
dọc thớ 116
Hình 3.44 Biểu đồ tương quan giữa khối lượng riêng và độ bền nén dọc thớ 117
Trang 10Hình 3.45 Biểu đồ tương quan giữa độ dày vách tế bào sợi và độ bền nén dọc thớ
theo tuổi cây 118
Hình 3.46 Biến động độ bền uốn tĩnh theo tuổi và vị trí trên cây của Luồng 119
Hình 3.47 Biểu đồ tương quan giữa tỷ lệ diện tích bó mạch và MOR của Luồng 122 Hình 3.48 Biểu đồ tương quan giữa khối lượng riêng và MOR của Luồng 123
Hình 3.49 Biểu đồ tương quan giữa độ dày vách tế bào sợi theo tuổi cây
và MOR 124
Hình 3.50 Biểu đồ biến động MOE theo tuổi cây và vị trí trên thân cây 125
Hình 3.51 Biểu đồ tương quan giữa mật độ bó mạch và MOE của Luồng 127
Hình 3.52 Biểu đồ tương quan giữa tỷ lệ diện tích bó mạch và MOE của Luồng 128 Hình 3.53 Biểu đồ tương quan giữa độ dày vách tế bào và MOE của Luồng 129
Hình 3.54 Biểu đồ tương quan giữa khối lượng riêng và MOE của Luồng 130
Hình 3.55 Biểu đồ tương quan giữa hàm lượng cellulse và MOE của Luồng 131
Hình 3.56 Biến động độ bền trượt dọc thớ theo tuổi và vị trí trên cây 132
Hình 3.57 Biểu đồ tương quan giữa tỷ lệ diện tích bó mạch so với diện tích thành và độ bền trượt dọc 134
Hình 3.58 Biểu đồ tương quan giữa khối lượng riêng và độ bền trượt dọc 134
Hình 3.59 Cấu trúc các loại ván sàn tre 140
Trang 11DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Chiều dày thành Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau (mm) 63
Bảng 3.2 Mật độ bó mạch của Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau 68
Bảng 3.3 Mật độ bó mạch của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí khác nhau 70
Bảng 3.4 Kích thước bó mạch của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí khác nhau trên thân cây 72
Bảng 3.5 Kích thước bó mạch theo chiều xuyên tâm của Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau trên thân cây (mm) 75
Bảng 3.6 Kích thước bó mạch theo chiều tiếp tuyến của Luồng của Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau trên thân cây (mm) 76
Bảng 3.7 Tỷ lệ kích thước bó mạch theo hướng xuyên tâm/tiếp tuyến của Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau 79
Bảng 3.8 Tỷ lệ diện tích bó mạch so với diện tích thành Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau 80
Bảng 3.9 Chiều dài sợi của Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau trên thân cây 82
Bảng 3.10 Đường kính sợi của Luồng ở các tuổi và vị trí trên thân cây (µm) 86
Bảng 3.11 Độ dày vách tế bào sợi của Luồng ở các tuổi và vị trí trên thân cây 88
Bảng 3.12 Hàm lượng holo-cellulose của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí (%) 93
Bảng 3.13 Hàm lượng cellulose của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí trên thân 95
Bảng 3.14 Hàm lượng Lignin của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí trên thân cây 96
Bảng 3.15 Khối lượng riêng ở độ ẩm 12% của Luồng ở cấp tuổi 98
và vị trí khác nhau trên thân cây 98
Bảng 3.16 Khối lượng riêng cơ bản của Luồng theo tuổi và vị trí trên thân cây 98
Bảng 3.17 Độ ẩm của Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau trên thân cây 105
Bảng 3.18 Độ co rút xuyên tâm đến độ ẩm 12% của Luồng ở cáccấp tuổi và vị trí trên cây khác nhau 109
Bảng 3.19 Độ co rút xuyên tâm đến độ ẩm 0% của Luồng ở cấp tuổi và vị trí trên thân cây khác nhau 109
Bảng 3.20 Độ co rút tiếp tuyến đến độ ẩm 12% của Luồng ở cấp tuổi và vị trí trên cây khác nhau 110
Trang 12Bảng 3.21 Độ co rút tiếp tuyến đến độ ẩm 0% của Luồng ở cấp tuổi và vị trí trên cây khác nhau 110 Bảng 3.22 Độ bền nén dọc thớ của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí trên thân cây 113 Bảng 3.23 Độ bền uốn tĩnh của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí khác nhau trên thân cây 119 Bảng 3.24 Mô đun đàn hồi khi uốn tĩnh của Luồng ở các cấp tuổi và vị trí trên thân cây 124 Bảng 3.25 Độ bền trượt dọc thớ của Luồng ở cấp tuổi và vị trí khác nhau trên thân cây 131 Bảng 3.26 Tính chất và thành phần hoá học của Luồng theo tuổi cây 135 Bảng 4.27 Tổng hợp một số tính chất tại các vị trí của Luồng cấp tuổi 3 và 4 137
Trang 13TRANG THÔNG TIN VỀ NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
I) Thông tin chung:
- Tên đề tài luận án và cơ sở đào tạo
+ Tên đề tài luận án: “Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên cây đến cấu tạo
và tính chất của Luồng (Dendrocalamus barbatus) làm cơ sở định hướng sử dụng”
+ Tên cơ sở đào tạo: Trường Đại học Lâm nghiệp
- Nghiên cứu sinh
+ Họ tên NCS: Nguyễn Việt Hưng + Khóa đào tạo NCS: K24
+ Ngành: Kỹ thuật Chế biến lâm sản; Mã số: 9.54.90.01
- Người hướng dẫn khoa học:
+ Họ tên người hướng dẫn khoa học: Phạm Văn Chương; Chức danh khoa học: GS, học vị: Tiến sĩ;
+ Đơn vị công tác: Trường Đại học Lâm nghiệp;
II) Những đóng góp mới về mặt học thuật, lý luận của luận án: - Về mặt học thuật:
+ Luận án là công trình đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu một cách chi tiết về biến động cấu tạo, tính chất của Luồng theo tuổi cây và vị trí trên thân cây;
+ Luận án đã nghiên cứu mối tương quan giữa 2 yếu tố tuổi và vị trí theo chiều cao thân cây đến sự biến động về cấu tạo (độ dày thành, mật độ bó mạch, diện tích bó mạch, độ dày vách tế bào sợi, sự sắp xếp tế bào, chiều dài sợi, đường kính sợi); biến động về thành phần hoá học, tính chất vật lý và cơ học của Luồng
+ Luận án đã xác định được các mối tương quan giữa các yếu tố cấu tạo ảnh hưởng đến các tính chất cơ học và vật lý của Luồng
- Về mặt lý luận:
+ Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ về bản chất sự thay đổi cấu tạo, thành phần hóa học của Luồng theo tuổi cây và vị trí trên thân cây; quan hệ giữa cấu tạo và tính chất vật lý, cơ học của Luồng
Trang 14+ 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 cho các mục đích khác nhau tại Việt Nam
- Những luận điểm mới rút ra từ kết quả nghiên cứu của luận án:
Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ bản chất về sự biến động về cấu tạo, tính chất của Luồng theo tuổi cây và vị trí trên thân cây và làm rõ bản chất sự biến động tính chất vật lý và cơ học của Luồng là do sự thay đổi về cấu tạo và thành phần hoá học Trên cơ sở sự biến động về cấu tạo và tính chất của Luồng theo tuổi và vị trí trên thân cây sẽ là cơ sở để xác định tuổi khai thác và định hướng sử dụng hợp lý cây Luồng cho các mục đích khác nhau ở Việt Nam
Hà Nội, ngày … tháng … năm 2022
GS.TS Phạm Văn Chương Nguyễn Việt Hưng