1.4.1. Đặc điểm hình thái
Keo tai tượng (Acacia mangium Willd) là loài cây sinh trưởng nhanh, thuộc nhóm loài cây gỗ lớn, chiều cao có thể đạt tới 30m, đường kính trên 60cm. MacDicken và Brewbaker (1984). Hoa lưỡng tính, tràng hoa màu kem, nhị nhiều vươn dài, hoa có mùi thơm,vị ngọt nhẹ. Quả có màu xanh lá cây rộng 3-5mm dài 7-8 cm, lúc chín có màu đen. Quả non thẳng, sau đó quả xoăn lại bện vào nhau thành những bó không đều. Các hạt có màu nâu đen, sáng bóng hạt dài từ 3-5mm và rộng 2-3mm. Keo tai tượng có thân thẳng đẹp, rễ có nốt sần do cộng sinh với vi khuẩn Rhizobium nên có khả năng cải tạo đất, song có nhược điểm là rễ nông, dễ bịđổ khi có gió bão. Racz, K.I. và Zakaria Ibrahim (1986); Harwood, C.E. và William, E.R. (1991); Pinyopusarerk et al. (1993); Faria (1995).
31
Phân bố và sinh thái: Keo tai tượng có nguồn gốc từ Australia, Papua New Guinea (PNG) và Indonesia đã trở thành một loài cây được trồng phổ biến ở vùng nhiệt đới. Phân bố chủ yếu từ 190 vĩ Nam đến 240 vĩ Bắc, độ cao 100 - 780m trên mặt nước biển. Keo tai tượng phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới, lượng mưa trung bình từ 1446 - 2970 mm/năm song Keo tai tượng có thể chịu được ởđiều kiện khô hạn 1000 mm/năm. Keo tai tượng phù hợp với những nơi có nhiệt độ bình quân từ 25 - 320C, đất hơi chua thoát nước tốt, pH từ 4,5 - 6,5. Pinyopusarerk et al. (1993).
Hạt Keo tai tượng có khả năng nảy mầm tốt, hạt sau khi xử lý bằng nước sôi trong vòng 30 giây kích thích sự nảy mầm tốt, hạt có thể gieo trực tiếp vào bầu hoặc gieo vào khay đến khi thành cây con thì cấy vào bầu. Cây 3 tháng tuổi trong giai đoạn vườn ươm cao từ 25-40 cm. Srivastava (1993). Keo tai tượng ở Philippines để lấy hạt khi bón phân lân tăng khả năng đậu quả. Manubag et al.
(1995). Keo tai tương có thể trồng với các mật độ khác nhau phụ thuộc vào mục đích kinh doanh và độ phì của đất. Trồng rừng để cung cấp gỗ với mật độ trung bình 1100 cây/ha. Srivastava (1993).
Cây gỗ trung bình, chiều cao biến động từ 7 đến 30 m, đường kính ở giai đoạn trưởng thành từ 25-35cm, đôi khi trên 50 cm. Thân thẳng, vỏ có màu nâu xám đến nâu, xù xì, có vết nứt dọc. Tán lá xanh quanh năm, hình trứng hoặc hình tháp, thường phân cành cao. Cây mầm giai đoạn vài tháng tuổi có lá kép lông chim 2 lần, cuống lá thường dẹt gọi là lá thật, các lá ra sau là lá đơn, mọc cách, gọi là lá giả, phiến lá hình trứng hoặc trái xoan dài, đầu có mũi lồi tù. Lá giả có 4 gân dọc song song nổi rõ và cũng là loại lá trưởng thành tồn tại đến hết đời của cây.
Hoa tự hình bông dài gần bằng lá, mọc lẻ hoặc tập trung 2-4 hoa tự ở nách lá. Hoa đều lưỡng tính có màu trắng nhạt hoặc màu kem, cây 18-24 tháng tuổi đã có thể ra hoa nhưng ra hoa nhiều nhất vào tuổi 4-5, mùa hoa chính thường vào tháng 6-7.
32
Quảđậu, dẹt, mỏng, khi già khô vỏ quả cong xoắn lại. Hạt hình trái xoan hơi dẹt, màu đen và bóng, vỏ dày, cứng, có dính giải màu đỏ vàng, khi chín và khô vỏ nứt hạt rơi ra mang theo giải đó hấp dẫn kiến và chim giúp phát tán hạt đi xa hơn. Một kg hạt có từ 52000 - 95000 hạt.
Rễ phát triển mạnh cả rễ cọc và rễ bàng, đầu rễ cám có nhiều nốt sần chứa vi khuẩn cộng sinh có khả năng cốđịnh đạm.
1.4.2. Đặc điểm sinh thái
Vào đầu những năm 80 của thế kỷ trước được sự tài trợ của một số tổ chức quốc tế, cùng với một số loài keo vùng thấp khác, Keo tai tượng đã được đưa vào gây trồng khảo nghiệm ở một số vùng sinh thái chính của nước ta. Ngày nay, bên cạnh việc nguồn giống ngày càng được cải thiện về chất lượng một phần thì diện tích trồng keo tai tượng cũng được mở rộng ở hầu hết các tỉnh trong cả nước với khoảng 200000 ha tính đến năm 2006.
Đây là loài có biên độ sinh thái rộng, thích nghi được với nhiều vùng lập địa khác nhau, có thể trồng trên đất bị xói mòn, nghèo dinh dưỡng, đất chua, bồi tụ, đất phù sa, với độ pH từ 4 - 4,5. Cũng có thể sống được ở những vùng ngập úng, thoát nước kém. Tuy nhiên ở những nơi này chúng sinh trưởng kém và thường phân cành sớm, chiều cao không quá 10m. Sinh trưởng tốt nhất là trên đất sâu, ẩm và giầu dinh dưỡng, thoáng khí và thoát nước tốt, cùng với độ pH trung tính hoặc hơi chua.
1.4.3. Ưu điểm của Keo tai tượng
Cây Keo tai tượng là loài cây họđậu, có bộ rễ có nốt sần cốđịnh đạm và được phục hồi và sinh trưởng trên các loại đất đai nghèo dinh dưỡng, bạt màu và cải tạo lại môi trường đất rất tốt trong vòng 5 - 7 năm là loài cây sinh trưởng và phát triển nhanh hơn loài cây keo lai giâm hom.
Việc trồng rừng keo tai tượng cho sản phẩm gỗ trong vòng 6 - 7 năm là mục tiêu chủ yếu để kinh doanh rừng vào làm nguyên liệu giấy, gỗ dăm,…ít sản phẩm làm gỗ lớn.
33
Cây Keo tai tượng chỉ cho 1 thân nên việc nuôi dưỡng rừng dễ dàng hơn các loài cây khác như keo lai giâm hom,…
Cây con do ương từ hạt (sinh sản hữu tính), nên hệ rễ cây keo tai tượng luôn luôn là hệ rễ phát triển là rễ cọc ăn sâu xuống đất nên việc lấy nước ở tầng sâu sẽ dễ dàng khi có mùa khô hạn.
Lá cây Keo tai tượng dễ phân hủy, các thảm mục để lại là nguồn phân hữu cơ là thức ăn côn trùng có lợi cho đất, cho nên đất đai luôn bồi đắp và màu mỡ qua hàng năm là mục tiêu để hướng đến phục hồi trồng các loài cây bản địa lá rộng có giá trị như các loài họĐậu; họ sao Dầu;…
1.4.4. Hướng sử dụng
Gỗ Keo tai tượng thường được dùng làm cột, sườn nhà, bàn ghế, giường, tủ, gỗ công nghiệp dán lạng, bút chì, nguyên liệu giấy và ván nhân tạo. Hiện nay Keo tai tượng cũng được định hướng cho trồng rửng thâm canh gỗ lớn để sử dụng vào các sản phẩm cho mục đích cấu trúc.
1.4.5. Giá trị
Keo lai là một trong các loài cây chủ lực cung cấp gỗ nguyên liệu giấy. Gỗ keo có các đặc tính kỹ thuật nhưđộ bền cơ học dẻo dai, thích nghi với thời tiết khắc nghiệt, có độ cong vênh thấp hơn so với một số loại gỗ tạp khác. Được trồng và sản xuất một cách đại trà nên khi nhắm tới một sản phẩm nào đó sử dụng gỗ keo sẽ được các sản phẩm đồng bộ nhất.
Tại Việt Nam, các loài cây keo tai tượng (Acacia mangium) và keo lá tràm (Acacia auriculiformis) được trồng để làm nguyên liệu sản xuất giấy, cải tạo vườn rừng, loại keo này được sử dụng trong công nghiệp sản xuất nước hoa do nó có mùi thơm rất mạnh.
Keo từ khi trồng đến khu thu hoạch chỉ khoảng 10 năm là đã có thể sử dụng được với đường kính thân cây từ 20 đến 25 cm cây keo Tai tượng có thể làm cột chống, làm dầm nhà, dựng lán trại.
34
Gỗ Keo lai to, tròn là nguyên liệu sử dụng để sản xuất đồ nội thất xuất khẩu. Cây keo với đường kính từ 17-18 cm trở lên có giá cao hơn hẳn so với giá nguyên liệu dùng để sản xuất giấy. Ngoài ra keo lai còn dùng làm gỗ dán, ván dán cao cấp, gỗ xẻ dùng trong xây dựng…
Cây keo ngày càng được trồng với quy mô lớn, nhằm nhanh chóng phủ xanh đồi núi trọc keo được trồng thành rừng, hai bên đường quốc lộ, được trồng trong các công viên, để ngăn bụi cho các ngôi nhà, keo được trồng để tạo bóng mát trong các sân trường, để lấy gỗ, để chống sói mòn…
35
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng và phạm vi
2.1.1. Đối tượng
-Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium) ở ba tuổi là 7, 10, và 14.
2.1.2. Phạm vi
- Gỗ Keo tai tượng được trồng bằng hạt có nguồn gốc xuất xứ từ Úc (Acacia
mangium Willd) thuộc chương trình trồng rừng tại huyện Phú Lương, tỉnh Thái
Nguyên.
- Tính chất vật lý: Khối lượng thể tích gỗ Keo tai tượng.
- Tính chất cơ học: Độ bền uốn tĩnh, Mô đun đàn hồi uốn tĩnh - Địa điểm nghiên cứu: Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên. - Thời gian nghiên cứu: Từ ngày:
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng thể tích gỗ theo hướng từ tâm ra vỏ ở tuổi 7, 10, và 14.
- Nghiên cứu sự biến đổi độ bền uốn tĩnhvà mô đun đàn hồi uốn tĩnh theo hướng từ tâm ra vỏở tuổi 7, 10, và 14.
- Đánh giá ảnh hưởng của tuổi đến sự biến đổi của khối lượng thể tích, độ bền uốn tĩnh, và mô đun đàn hồi uốn tĩnh.
- Mối tương quan giữa khối lượng thể tích và các tính chất cơ học độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi uốn tĩnh.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp thu thập mẫu và xử lý mẫu
Vật liệu nghiên cứu: 15 cây Keo tai tượng ở 3 tuổi khác nhau 7, 10, và 14 (5 cây trên mỗi tuổi) trồng tại xã Động Đạt, huyện Phú Lương, tỉnh Thái
36
Nguyên được chọn để nghiên cứu. Các cây Keo tai tượng này nằm trong rừng trồng thuộc chương trình trồng rừng gỗ Keo tai tượng từ nguồn hạt Úc thuộc chương trình trồng rừng của tỉnh Thái Nguyên. Vị trí khu rừng trồng thu thập cây mẫu ở tuổi 7 là E00417280, N02408224, tuổi 10 là E00414187, N02402724, tuổi 14 là E00414070, N02402646. Các cây mẫu được lựa chọn dựa vào một số tiêu chí như thân thẳng, không có các biểu hiện của khuyết tật, sâu bệnh và có đường kính ngang ngực tương đối bằng nhau. Đường kính tại chiều cao 1,3 m tính từ mặt đất của mỗi cây sẽ được đo và đánh dấu vị trí Bắc- Nam trước khi chặt. Sau khi chặt, chiều cao của mỗi cây được đo bằng chiều dài từ gốc đến điểm sinh trưởng cao nhất. Số liệu cơ bản của các cây mẫu được trình bày trong Bảng 2.1.
Bảng 2.1. Thông tin cơ bản của các cây mẫu Keo tai tượng.
Cây D1,3 (cm) Hvn (m) 7 tuổi 1 14,0 14,0 2 15,6 16,0 3 16,6 15,0 4 17,2 17,5 5 15,9 17,0 10 tuổi 6 23,1 17,5 7 24,6 16,8 8 25,3 16,2 9 23,9 18,6 10 22,7 19,8 14 tuổi 11 18,8 16,2 12 24,2 16,5 13 27,4 17,0 14 24,5 21,0 15 23,6 20,4
37 Chú thích:
D1,3 là đường kính của cây tại vị trí 1,3 m tính từ mặt đất (cả vỏ); Hvn là chiều cao của cây tính từ gốc đến điểm cao nhất sinh trưởng.
Hình 2.1. Chọn cây mẫu và đo đếm thông tin
Quy trình cắt khúc và xẻ mẫu được thực hiện như mô tả trong Hình 2.1. Từ mỗi cây, một khúc gỗ dài 50 cm sẽ được cắt từ vị trí 1,05 đến 1,55 m tính từ mặt đất lên sau đó để khô tự nhiên trong khoảng 2-3 tháng. Từ mỗi khúc, các tấm ván dày 3 cm được xẻđi qua tâm của khúc gỗ theo 2 hướng Bắc- Nam và Đông - Tây. Các tấm ván tiếp tục được để khô tự nhiên trong khoảng 1 tháng. Sau đó từ mỗi tấm các mẫu gỗ có kích thước 20 (xuyên tâm) × 20 (tiếp tuyến) × 320 (dọc thớ) mm được cắt tại các vị trí 10, 50, và 90% chiều dài bán kính theo hướng từ tâm ra vỏ tại 4 hướng Bắc, Nam, Đông, Tây để đo khối lượng thể tích và các tính chất cơ học. Đối với cây 7 tuổi do đường kính cây còn bé nên việc cắt mẫu chỉ tiến hành được ở vị trí gần tâm và gần vỏ tương ứng với vị trí 10 và 90% chiều dài bán kính. Các mẫu chứa khuyết tật (mấu, mắt, cong vênh) được loại bỏ. Tổng số mẫu không chứa khuyết tật, mấu mắt đảm bảo
38
cho thí nghiệm còn lại là 139 mẫu. Các mẫu gỗ sau đó được đặt trong phòng thí nghiệm tiêu chuẩn ở nhiệt độ 20 oC và độ ẩm 60% tại Viện Nghiên cứu và Phát triển Lâm Nghiệp đến khi đạt khối lượng không đổi.
Các mẫu gỗ sau khi đạt được khối lượng không đổi sẽ tiến hành đo giá trị khối lượng thể tích tại Phòng thí nghiệm gỗ, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Sau đó, các tính chất cơ học độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi uốn tĩnh được đo tại Phòng thí nghiệm gỗ, trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam. Một số mẫu sau khi đo được lựa chọn ngẫu nhiên để kiểm tra độ ẩm bằng phương pháp cân - sấy. Kết quảđộẩm của mẫu đạt được là khoảng 12%.
Hình 2.2. Quy trình xẻ mẫu thí nghiệm từ mỗi cây Keo tai tượng
39 Hình 2.3. Tiến hành thực hiện cắt mẫu thí nghiệm 2.3.2. Phương pháp thí nghiệm 2.3.2.1. Dụng cụ thí nghiệm - Tủ sấy; - Thước Panme điệnt tử (Chính xác đến 0,01 mm); - Cân điện tử (Chính xác đến 0,01g);
40
- Máy thử sức bền vật liệu vạn năng INSTRON 5569, 50kN, điều khiển bằng máy tính, sử dụng phần mềm MERLIN.
2.3.2.2. Phương pháp đo khối lượng thể tích theo TCVN 8048 - 2: (2009)
Trước khi đo tính chất cơ học, các mẫu gỗđược sử dụng đểđo khối lượng thể tích. Sau khi các mẫu gỗđặt trong điều kiện tiêu chuẩn đạt khối lượng không đổi, khối lượng và thể tích của từng mẫu được cân và đo. khối lượng thể tích được tính toán theo công thức:
(g/cm3) Trong đó: : khối lượng thể tích của gỗ (g/cm3);
m: khối lượng mẫu gỗ (g); v: thể tích của mẫu gỗ (cm3).
Hình 2.4. Thực hiện thí nghiệm đo khối lượng thể tích
41
- Độ bền uốn tĩnhđược đo bằng Máy thử sức bền vật liệu vạn năng INSTRON 5569 tại phòng thí nghiệm gỗ, trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam.
- Độ bền uốn tĩnh độ bền uốn tĩnh được tính theo công thức: (N/mm2 hoặc MPa) Trong đó: Pmax là tải trọng phá hoại, tính bằng N; l là khoảng cách giữa hai gối tựa bằng 240 (mm); b bề rộng mẫu, tính bằng mm; h là bề cao mẫu, tính bằng mm.
2.3.2.4. Phương pháp đo mô đun đàn hồi uốn tĩnh (Theo TCVN 8048 - 4: 2009)
- Mô đun đàn hồi uốn tĩnh bằng Máy thử sức bền vật liệu vạn năng INSTRON 5569 tại phòng thí nghiệm gỗ, trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam.
- Mô đun đàn hồi mô đun đàn hồi uốn tĩnh được tính bằng công thức:
= . (N/mm2 hoặc GPa) Trong đó: Mô đun đàn hồi uốn tĩnh là mô đun đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2); P là tải trọng tính bằng N; l là khoảng cách giữa hai gối tựa, bằng 240 mm; b là chiều rộng mẫu tính bằng mm; h là chiều cao mẫu tính bằng mm; f là mũi tên võng, ứng với tải trọng P, tính bằng mm.
42
Hình 2.5. Thiết bịđo độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi uốn tĩnh
2.3.2.5. Phương pháp xác định độ ẩm mẫu gỗ (Theo TCVN 8048 - 1: 2009)
- Cân mẫu thử chính xác đến 0,5% khối lượng ởđiều kiện khô tuyệt đối. - Làm khô mẫu thử từ từ đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ (103 ± 2) °C. Khối lượng không đổi được coi là đạt được nếu lượng hao hụt khối lượng giữa hai lần cân liên tiếp thực hiện trong khoảng thời gian 6 h bằng nhau hoặc không nhỏ hơn 0,5 % khối lượng mẫu thử.
- Mẫu thử của các miếng gỗ có chứa các chất hữu cơ dễ bay hơi (nhựa, nhựa cây,...) vượt quá sai số của phép xác định về số lượng phải được làm khô chân không.
- Sau khi làm nguội mẫu thử trong bình hút ẩm, nhanh chóng cân mẫu thửđể tránh tăng độẩm vượt quá 0,1 %. Độ chính xác của phép cân phải ít nhất 0,5% khối lượng của mẫu thử.
- Độẩm của mỗi mẫu thử, W, tính bằng % khối lượng, chính xác đến 1 %, theo công thức: