rừng trồng đến tớnh chất lý-hoỏ của đất rừng sau khi trồng Keo lai đƣợc 5 năm tuổi
Trồng rừng thõm canh là một phương thức canh tỏc được đầu tư cao bằng việc ỏp dụng tổng hợp cỏc biện phỏp kỹ thuật đó được xỏc định nhằm thỳc đẩy quỏ trỡnh sinh trưởng của rừng trồng để thu được năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt. Đồng thời cũng phải duy trỡ được tiềm năng dinh dưỡng của đất, đảm bảo khụng gõy hại cho mụi trường, đỏp ứng yờu cầu phỏt triển rừng ổn định, lõu dài và bền vững.
Trong phạm vi nghiờn cứu của đề tài chủ yếu đỏnh giỏ ảnh hưởng của cỏc biện phỏp kỹ thuật trồng rừng thõm canh đến biến đổi một số tớnh chất lý húa học của đất. Mẫu đất được lấy theo phương phỏp ngẫu nhiờn tại ụ thớ nghiệm trồng mật độ 1.660 cõy/ha, bún phõn theo cụng thức 100g NPK + 400g VS Sụng Gianh + 50g vụi bột. Kết quả điều tra về khả năng sinh trưởng và năng suất của Keo lai sau 5 năm tuổi ở ụ mẫu trờn là tốt nhất (bảng 4.2), đường kớnh ở vị trớ 1.3m đạt 11,89cm, chiều cao vỳt ngọn đạt 14,47m, trữ lượng gỗ cõy đứng đạt 119m3/ha.
Mẫu đất được phõn tớch tại Trường Đại học Nụng Lõm Thỏi Nguyờn. Kết quả phõn tớch mẫu đất trước khi trồng và sau khi trồng rừng thõm canh Keo lai 5 năm tuổi (Bảng 4.4) cho thấy độ chua của đất cú xu hướng giảm đi so với trước khi trồng, vỡ pHKLC tăng lờn, cụ thể trước khi trồng pHKLC biến động từ 3,19 - 3,43 và sau khi trồng 5 năm thỡ độ pHKCL nằm trong khoảng 5,10 - 5,23. Độ pHKCL tăng lờn cú thể là do trong cụng thức bún phõn cú thành phần vụi bột đó làm cho đất bớt chua. Thụng thường trồng rừng thõm canh thỡ độ chua tăng lờn nhưng ở thớ nghiệm này trong cụng thức bún lút cú 50g vụi bột nờn đó làm cho độ chua giảm đi, tức là làm cho độ pHKcl trong đất tăng lờn đỏng kể.
Bảng 4.4. Kết quả phõn tớch đất trồng rừng thõm canh Keo lai tại Khe Mo - Đồng Hỷ - Thỏi Nguyờn Thời điểm lấy mẫu Độ sõu (cm) pHKLC Mựn (%) N (%) C/N Dễ tiờu (mg/100g đất) TP cơ giới P2O5 K2O Trước khi trồng 0-10 3,43 4,62 0,12 17,4 3,98 7,74 Thịt nhẹ 20-30 3,87 1,77 0,09 14,3 2,44 4,02 Thịt TB 40-50 3,19 1,35 0,04 11,3 2,04 4,19 Thịt TB Sau trồng 5 năm 0-10 5,23 5,26 0,14 11,45 6,80 11,20 Thịt nhẹ 20-30 5,10 2,84 0,09 8,0 4,64 7,83 Thịt TB 40-50 5,14 1,29 0,05 5,06 2,15 3,21 Thịt TB
Điều đỏng chỳ ý nhất trong kết quả phõn tớch (bảng 4.4) đú là hàm lượng mựn và đạm tổng số đó tăng lờn rừ rệt, đặc biệt là ở tầng đất từ 0cm đến 30cm. Hàm lượng mựn ở tầng đất mặt 0 - 10cm đó tăng từ 4,62% lờn 5,26%; tầng 20 - 30cm tăng từ 1,77% lờn 2,84%, duy chỉ cú tầng 40 - 50cm hàm lượng mựn lại giảm từ 1,35% xuống 1,29%. Điều này cú thể lý giải rằng vật rơi rụng (cành, lỏ) của rừng trồng qua cỏc năm khi rơi xuống đất đó phõn hủy và cung cấp một khối lượng mựn đỏng kể cho bề mặt đất nơi trồng rừng. Cựng với sự tăng lờn của hàm lượng mựn ở tầng đất mặt thỡ hàm lượng đạm tổng số ở tầng đất này cũng tăng lờn khỏ rừ (0,02%), nhưng ở tầng 20 - 30cm thỡ hàm lượng đạm khụng thay đổi, cũn ở tầng 40 - 50cm thỡ hàm lượng đạm lại tăng (0,01%). Kết quả phõn tớch về hàm lượng đạm trờn cú thể giải thớch là do quỏ trỡnh phõn hủy vật rơi rụng làm cho hàm lượng đạm tăng lờn.
Tỷ lệ C/N (cỏc bon hữu cơ) ở rừng Keo lai sau 5 năm trồng thấp hơn trước khi trồng rừng ở cả tầng đất mặt và đến độ sõu 50cm. Ở tầng đất 0 - 10cm cú tỷ lệ C/N trước khi trồng và sau khi trồng 5 năm lần lượt là 17,4 và 11,45; ở tầng 20 - 30cm là 14,3 và 8,0; ở tầng 40 - 50cm là 13,1 và 5,06. Điều này cú thể giải thớch do 2 nguyờn nhõn chớnh, đú là:
- Vật rơi rụng được tớch lũy hàng năm của rừng Keo lai là khỏ lớn.
- Quỏ trỡnh phõn hủy cỏc chất hữu cơ ở đõy diễn ra tương đối nhanh, đất cú rừng làm cho độ ẩm đất tăng dẫn đến khả năng phõn hủy chất hữu cơ nhanh hơn.
Và đõy cũng chớnh là nguồn dinh dưỡng tiềm năng cung cấp đều đặn và từ từ cho đất hàng năm.
Kết quả phõn tớch đất cũn cho thấy, Hàm lượng P2O5 dễ tiờu trong đất của rừng trồng Keo lai 5 năm tuổi đó tăng lờn rừ rệt so với trước khi trồng, đặc biệt là ở tầng 0 - 10cm và giảm dần ở cỏc tầng tiếp theo, đến độ sõu 50cm thỡ hàm lượng này gần như khụng thay đổi. Ở tầng 0 - 10cm hàm lượng P2O5 dễ tiờu trước khi trồng rừng và sau khi trồng được 5 năm lần lượt là 3,98 và 6,80; tầng 20 - 30cm là 2,44 và 4,64; tầng 40 - 50cm là 2,04 và 2,15. Tương tự, đối với hàm lượng K2O dễ tiờu cũng tăng ở tầng đất mặt (tầng 0 - 10cm) và giảm dần theo độ sõu của tầng đất, đến tầng 40 - 50cm thỡ hàm lượng K2O dễ tiờu trong đất rừng trồng Keo lai 5 năm tuổi lại giảm so với trước khi trồng. Cụ thể, tại tầng 0 - 10cm hàm lượng K2O trước khi trồng rừng và sau khi trồng được 5 năm lần lượt là 7,74 và 11,20; tầng 20 - 30cm là 4,02 và 7,83; tầng 40 - 50cm là 4,19 và 3,21.
Túm lại: Ứng dụng cỏc biện phỏp kỹ thuật thõm canh rừng trồng Keo lai trờn đất Feralit phỏt triển trờn phiến thạch sột ở tỉnh Thỏi Nguyờn đó cú ảnh hưởng khỏ rừ đến mụi trường đất và tớnh chất húa học của đất. Cụ thể, đó làm
cho độ chua trong đất cú xu hướng giảm đi do bún vụi bột. Hàm lượng mựn, đạm tổng số, hàm lượng P2O5 tăng lờn rừ rệt và theo đú tỷ lệ C/N giảm rừ ở cỏc tầng đất từ 0 - 50cm. Riờng chỉ cú hàm lượng K2O tăng mạnh ở tầng đất mặt và giảm dần, đến độ sõu 40 - 50cm thỡ hàm lượng K2O lại giảm hơn so với trước khi trồng rừng thõm canh.
4.5. Kết quả nghiờn cứu đặc điểm gỗ Keo lai 5 năm tuổi phục vụ cụng nghiệp chế biến bột giấy
Keo lai là một trong những loài cõy nằm trong danh mục của tập đoàn cõy trồng sinh trưởng nhanh phục vụ cho trồng rừng nguyờn liệu. Do cú đặc điểm sinh trưởng nhanh nờn chất lượng gỗ thường kộm hơn cỏc loài cõy sinh trưởng chậm. Để khắc phục phần nào những nhược điểm của gỗ rừng trồng hiện nay nhằm nõng cao chất lượng cỏc sản phẩm như bột giấy, vỏn nhõn tạo… thỡ cần phải chỳ ý đến cụng nghệ chế biến. Vỡ vậy, nghiờn cứu đặc điểm gỗ nguyờn liệu núi chung, gỗ Keo lai núi riờng và cụng nghệ chế biến là rất cần thiết. Trong phạm vi nghiờn cứu của luận văn này bước đầu chỉ đưa ra cỏc kết quả về đặc điểm gỗ Keo lai phục vụ cụng nghiệp chế biến bột giấy.
Do rừng trồng của đề tài ở Đồng Hỷ - Thỏi Nguyờn khụng cú đủ cỏc cấp tuổi khỏc nhau, nhất là ở cỏc cấp tuổi lớn, nờn tại địa điểm nghiờn cứu đề tài chỉ sử dụng mẫu gỗ phõn tớch ở giai đoạn Keo lai 5 năm tuổi, đồng thời kế thừa kết quả phõn tớch cỏc mẫu gỗ của đề tài cấp Nhà nước (KC.06.05.NN) ở khu vực Đụng Bắc Bộ làm cơ sở để so sỏnh và đỏnh giỏ. Cỏc mẫu gỗ được phõn tớch tại Viện Cụng nghiệp giấy và Xenluylụ.
4.5.1. Đặc điểm gỗ Keo lai
4.5.1.1. Tỷ trọng gỗ
Kết quả phõn tớch ở bảng 4.5 cho thấy tốc độ sinh trưởng của Keo lai dũng BV5, BV10, BV33 ở cỏc cấp độ tuổi 3, tuổi 5 và tuổi 7 ở Vĩnh Phỳc là khỏ nhanh. Cỏc chỉ tiờu sinh trưởng Keo lai tuổi 7 ở Vĩnh Phỳc đạt trị số cao nhất và tương ứng với nú là tỷ trọng gỗ cũng đạt giỏ trị cao nhất (ρVĩnhPhỳc = 526kg/m3). Khi so sỏnh giữa cỏc dũng Keo lai 5 năm tuổi ở Vĩnh Phỳc và
Thỏi Nguyờn cho thấy sinh trưởng về đường kớnh, chiều cao và thể tớch cõy Keo lai ở Vĩnh Phỳc đều thấp hơn so với Keo lai ở Thỏi Nguyờn, (cỏc chỉ tiờu sinh trưởng trung bỡnh về đường kớnh, chiều cao, thể tớch của Keo lai 5 năm tuổi ở Vĩnh Phỳc lần lượt cú cỏc trị số là 9,7cm; 7,0m; 0,026m3/cõy; tại Thỏi Nguyờn là 12,0cm, 11,0m; 0,062m3/cõy) nhưng tỷ trọng gỗ lại cao hơn hẳn so với Keo lai ở Thỏi Nguyờn (ρVĩnhPhỳc = 524kg/m3; ρThỏi Nguyờn = 450kg/m3). Tỷ trọng gỗ thấp tức là chất lượng gỗ thấp hơn gỗ cú tỷ trọng cao.
Bảng 4.5. Tỷ trọng gỗ của Keo lai
Loài cõy - Địa điểm Tuổi (Năm) D1.3 (cm) Hvn (m) VCõy (m3) ρ (kg/m3) Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 3 8,9 6,5 0,020 490 Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 5 9,7 7,0 0,026 524 Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 7 14,3 12,0 0,096 526
Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Thỏi Nguyờn 5 12,0 11,0 0,062 450
*(Nguồn dẫn: Nguyễn Huy Sơn, 2006)
Cỏc mẫu gỗ thu được ở Vĩnh Phỳc đều cú tỷ trọng gỗ tăng dần theo tuổi (trong phạm vi từ 3 năm tuổi đến 7 năm tuổi). Như vậy, xột riờng về tỷ trọng gỗ trong phạm vi cỡ tuổi đó nghiờn cứu làm nguyờn liệu giấy ở khu vực Đụng Bắc thỡ cỡ tuổi 7 được coi là tuổi thu hoạch hợp lý hơn so với cỏc tuổi thấp. Tuy nhiờn, lựa chọn cỡ tuổi khai thỏc cũn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khỏc.
4.5.1.2. Kớch thước xơ sợi
Keo lai là một trong những loài cõy tiờu biểu cho cỏc loài cõy nguyờn liệu sợi ngắn. Kết quả phõn tớch mẫu (bảng 4.6) cho thấy kớch thước xơ sợi của gỗ Keo lai khỏ ngắn và mảnh, chiều dài biến động trong khoảng từ
1,01mm đến 1,08mm. Kớch thước xơ sợi cũng biến đổi theo tuổi, khi tuổi cõy tăng thỡ kớch thước xơ sợi cũng tăng. Số liệu ở bảng 4.6 cho thấy, kớch thước xơ sợi ở cỏc mẫu Keo lai tuổi 3, tuổi 5 và tuổi 7 ở Vĩnh Phỳc tăng dần theo tuổi, tuổi càng cao thỡ kớch thước xơ sợi càng lớn và đạt giỏ trị cao nhất ở tuổi 7, sơ sợi cú kớch thước: dài 1,08mm, rộng 22,3 àm(trong phạm vi từ 3 - 7 tuổi).
Số liệu tại bảng 4.6 cũn cho thấy kớch thước xơ sợi của Keo lai tuổi 5 tại Thỏi Nguyờn và Vĩnh Phỳc khụng khỏc nhau nhiều. Tại Thỏi Nguyờn, xơ sợi của Keo lai tuổi 5 cú kớch thước dài, rộng lần lượt là 1,03mm và 21,7àm (tỷ lệ L/R = 47,47); tại Vĩnh Phỳc là 1,04mm và 21,9 àm (tỷ lệ L/R = 47,48). Như vậy, cú thể núi kớch thước xơ sợi Keo lai tuổi 5 tại Thỏi Nguyờn và Vĩnh Phỳc là tương đương nhau.
Bảng 4.6. Kớch thước xơ sợi
Loài cõy - Địa điểm Tuổi (Năm) Dài (mm) Rộng (àm) Tỷ lệ (L/R) Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Thỏi Nguyờn 5 1,03 21,7 47,47
Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 3 1,01 21,9 46,12
Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 5 1,04 21,9 47,48
Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 7 1,08 22,3 48,43
*(Nguồn dẫn: Nguyễn Huy Sơn, 2006)
4.5.1.3. Thành phần húa học
Kết quả phõn tớch cỏc mẫu Keo lai ở giai đoạn tuổi 3, tuổi 5 và tuổi 7 ở Vĩnh Phỳc (bảng 4.7) cho thấy hàm lượng cỏc chất chủ yếu như xenluylụ, lignin và pentozan cú xu hướng tăng dần theo tuổi. Tuổi càng cao thỡ tỷ lệ phần trăm cỏc thành phần húa học trong gỗ Keo lai càng cao, tuy nhiờn sự
chờnh lệch về tỷ lệ phần trăm đú giữa cỏc cấp tuổi là khụng lớn và cỏc thành phần húa học đạt tỷ lệ cao nhất ở giai đoạn tuổi 7 (Vĩnh Phỳc). Tại Thỏi Nguyờn, khi phõn tớch mẫu gỗ Keo lai tuổi 5 (bảng 4.7) cho thấy hàm lượng Xenluylụ và Pentozan thấp hơn ở Vĩnh Phỳc (ở Thỏi Nguyờn hàm lượng Xenluylụ và Pentozan lần lượt cú cỏc giỏ trị 50,3% và 24,1%; Vĩnh Phỳc là 51% và 24,5%), cũn thành phần Lignin và Tro lại cao hơn ở Vĩnh Phỳc (hàm lượng lignin và Tro ở Thỏi Nguyờn cú giỏ trị lần lượt là 23,5% và 0,29%; ở Vĩnh Phỳc là 23,2% và 0,27%). Bảng 4.7 cũng cho thấy, cỏc chất tan trong nước núng, nước lạnh, benzen và xỳt thỡ lại cú xu hướng giảm khi tuổi tăng. Mẫu phõn tớch Keo lai tuổi 5 ở Thỏi Nguyờn cú cỏc chất tan trong nước núng và xỳt cao hơn mẫu ở Vĩnh Phỳc nhưng cỏc chất tan trong nước lạnh và benzen thỡ lại thấp hơn.
Xenluylụ là thành phần chủ yếu của gỗ, chiếm trung bỡnh 50% thể tớch gỗ, cú mầu trắng, khụng mựi, khụng vị, cấu tạo dạng sợi, cú khả năng hỳt ẩm rất mạnh, là một chất khỏ ổn định, khụng tan trong nước, rượu, axờtụn, ờte và cỏc dung mụi thụng thường khỏc; trong cụng nghiệp chế biến bột giấy, gỗ cú hàm lượng xenluylụ càng cao thỡ càng tốt. Trong gỗ Lignin chiếm từ 17 - 30%, là chất bột mầu nõu sẫm, dễ hũa tan trong nước, trong cụng nghiệp sản xuất giấy thường lợi dụng tớnh chất này để loại trừ lignin, chất lượng giấy (độ trắng của giấy) phụ thuộc vào việc tẩy rửa, tỏch loại lignin nhiều hay ớt, nếu hàm lượng lignin càng thấp thỡ càng tốt cho cụng nghiệp chế biến giấy (Lờ Xuõn Tỡnh, 1998) [33]. Từ những nhận định trờn, đối chiếu với kết quả nghiờn cứu của đề tài, khi so sỏnh hàm lượng cỏc thành phần húa học của Keo lai 5 tuổi ở Vĩnh Phỳc và Thỏi Nguyờn thấy rằng hàm lượng xenluylụ của Keo lai ở Vĩnh Phỳc cao hơn ở Thỏi Nguyờn 0,3%; hàm lượng lignin Keo lai ở Vĩnh Phỳc lại thấp hơn ở Thỏi Nguyờn 0,3%. Tuy nhiờn, sự chờnh lệch về hàm lượng cỏc thành phần húa học này là khụng
đỏng kể vỡ vậy cú thể kết luận chất lượng gỗ Keo lai tuổi 5 ở Thỏi Nguyờn cũng cú khả năng đạt được chất lượng như ở Vĩnh Phỳc. Theo đú, dự đoỏn đến tuổi 7, Keo lai ở Thỏi Nguyờn cũng sẽ cho chất lượng gỗ tương đương với chất lượng gỗ Keo lai ở Vĩnh Phỳc.
Bảng 4.7. Thành phần húa học của gỗ Keo lai
Loài cõy - Địa điểm Tuổi (Năm) Thành phần húa học (%) Xen luylụ Lig nin Pen tozan Tro Cỏc chất tan trong Nước núng Nước lạnh Ben zen Xỳt 1% Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 3 50,3 23,1 21,5 0,12 2,96 2,06 2,71 9,72 Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 5 51 23,2 24,5 0,27 3,64 3,33 4,00 11,5 Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 7 52,1 24,7 25,6 0,47 2,43 1,47 2,77 10,1 Keo lai (BV5, BV10, BV33)- Thỏi Nguyờn 5 50,7 23,5 24,1 0,29 3,73 3,21 3,87 11,8
*(Nguồn dẫn: Nguyễn Huy Sơn, 2006)
4.5.2. Nghiờn cứu qui trỡnh nấu bột
4.5.2.1. Ảnh hưởng của mức dựng kiềm
Kế thừa mức dựng kiềm để nấu bột của đề tài cấp Nhà nước KC.06.05.NN (Nguyễn Huy Sơn, 2006) [30], đề tài đó sử dụng cỏc mức dựng kiềm NaOH là 20%, 22% và 24%; độ sunphua là 25%; Tỷ dịch (cỏi/nước) là 1/4; nhiệt độ nấu là 1700C, thời gian bảo ụn là 150 phỳt, thời gian tăng ụn là 90 phỳt, kết quả thử nghiệm (bảng 4.8) cho thấy hầu hết cỏc trị số Kappa và
hiệu suất bột cú xu hướng giảm khi tăng mức kiềm từ 20% đến 24% và đều giảm so với mẫu Keo lai ở Vĩnh Phỳc. Mức kiềm ở 20%, thu nhận được mẫu bột cú trị số Kappa là 24,2; mức kiềm ở 22% trị số Kappa là 19,8; nhưng khi nõng lờn đến mức kiềm 24% thỡ trị số Kappa giảm đi cũn 18,1. Như vậy, từ kết quả phõn tớch trờn và đối chiếu với trị số Kappa theo yờu cầu là từ 18 đến 22 cho gỗ Keo lai thỡ ở mức dựng kiềm 22% là phự hợp nhất.
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của mức dựng kiềm đến hiệu suất bột và trị số Kappa của bột từ gỗ Keo lai 5 tuổi
Mức kiềm (%) Nguyờn liệu Trị số Kappa Hiệu suất bột (%) Độ tàn kiềm (g/l) Bột chớn Bột sống Tổng 20 Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 24,9 51,9 0,5 52,4 8,3
Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Thỏi Nguyờn 24,2 50,3 0,6 50,9 7,9
22 Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 20,3 51,0 0,0 51,0 9,8
Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Thỏi Nguyờn 19,8 49,0 0,0 49,0 9,3
24 Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Vĩnh Phỳc* 18,1 48,9 0,0 48,9 11,8
Keo lai (BV5, BV10, BV33) - Thỏi Nguyờn 18,1 48,5 0,0 48,5 11,5
*(Nguồn dẫn: Nguyễn Huy Sơn, 2006)
Từ kết quả thử nghiệm trờn, trong phạm vi nghiờn cứu của đề tài bước