Luận án Tiến sĩ 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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:208

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ 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" trình bày việc xác định được bản chất sự biến đổi về cấu tạo, thành phần hóa học, tính chất vật lý và tính chất cơ học của Luồng theo tuổi cây, theo vị trí trên cây, làm cơ sở khoa học và thực tiễn để kinh doanh và sử dụng hợp lý cây Luồng ở Việt Nam.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ 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

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG 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
i LỜI 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
ii LỜI 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
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................vi DANH MỤC CÁC HÌNH ...................................................................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................ x TRANG THÔNG TIN VỀ NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI VỀ MẶT HỌC THUẬT, LÝ LUẬN CỦA LUẬN ÁN ................................................................... xii ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................ 1 Chương 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 1.5.1. Mục tiêu tổng quát................................................................................................. 36 1.5.2. Mục tiêu cụ thể ...................................................................................................... 36 1.6. Ý nghĩa nghiên cứu của luận án ..................................................................36 1.6.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................................. 36 1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................. 36 1.7. Nhứng đóng góp mới của luận án ...............................................................37
iv Chương 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 của Luồng .............................................................................................................93 3.2.1. Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến hàm lượng holo-cellulose của Luồng ......................................................................................................................... 93 3.2.2. Ảnh hưởng của tuổi cây và vị trí trên thân cây đến hàm lượng cellulose của Luồng ................................................................................................................................ 94 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 . 113 3.4.2. Ảnh hưởng của tuổi cây, vị trí trên cây đến độ bền uốn tĩnh (MOR) của Luồng ......................................................................................................................................... 118
v 3.4.3. 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 .135 3.5.1. Định hướng về tuổi khai thác đối với Luồng.................................................... 135 3.5.2. Định hướng sử dụng đối với Luồng .................................................................. 137 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................144 1. Kết luận ...........................................................................................................144 2. Kiến nghị .........................................................................................................146 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................148
vi BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị American Society for Testing and Materials /Hiệp hội vật ASTM liệu và thử nghiệm Hoa Kỳ Btt Độ co rút tiếp tuyến % Btt Độ co rút xuyên tâm % Dv Mật độ bó mạch bó/mm2 Lsợi Chiều dài sợi mm MOE Mô đun đàn hồi uốn tĩnh MPa MOR Độ bền uốn tĩnh MPa S Tỷ lệ diện tích bó mạch so với độ dày thành Luồng t Độ dày thành Luồng m TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam W Độ ẩm % WT Độ dày vách tế bào sợi µm y Khối lượng riêng cơ bản g/cm3 12 Khối lượng riêng ở độ ẩm 12% g/cm3 e Độ bền trượt dọc thớ MPa  Độ bền nén dọc thớ MPa
vii DANH 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
viii Hình 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
ix Hình 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
x DANH 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
xi Bảng 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
xii TRANG 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.
xiii + 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 Người hướng dẫn Nghiên cứu sinh GS.TS. Phạm Văn Chương Nguyễn Việt Hưng
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Luồng là cây có trữ lượng lớn ở Việt Nam hiện nay, riêng tỉnh Thanh Hóa có khoảng 78.000 ha Luồng, sản lượng khai thác hàng năm khoảng 60 triệu cây/năm [17]. Những năm gần đây cây Luồng đã được nhân rộng ra các tỉnh khác như: Hoà Bình, Sơn La, Phú Thọ, Yên Bái, Nghệ An... Ngoài việc sử dụng truyền thống làm vật liệu xây dựng, cây Luồng đã và đang được sử dụng như một nguồn nguyên liệu thế mạnh trong lĩnh vực sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, sản xuất ván sàn, sản xuất ván ghép thanh, ván ghép khối từ…. Tính đến nay đã có rất nhiều doanh nghiệp chế biến tre luồng, số lượng doanh nghiệp chế biến theo hướng mới như ván sàn tre, ván ghép thanh, ván ghép khối, than hoạt tính, cốp pha tre [14]. Hiện nay, việc khai thác Luồng vào các mục đích sản xuất thường ở cấp tuổi từ 2 đến tuổi 5. Mặt khác, thực tế cho thấy các cơ sở sản xuất cũng đã sử dụng các vị trí trên cây khác nhau cho các sản phẩm khác nhau. Tuy nhiên, việc khai thác ở các độ tuổi, và sử dụng các vị trí trên thân cây cho các mục đích khác nhau chưa có nghiên cứu sâu sẽ làm giảm giá trị sử dụng của Luồng, chưa tận dụng được hết tính chất tốt nhất của cây Luồng theo tuổi và vị trí trên thân cây, điều đó dẫn đến sự lãng phí và sử dụng không hiệu quả đối với loài cây này. Bên cạnh đó, để hiểu được về tính chất của Luồng cần có những nghiên cứu sâu về cấu tạo, tính chất cơ lý theo tuổi và vị trí trên thân cây. Theo nhiều nghiên cứu trên thế giới và trong nước cho thấy, tính chất của tre nói chung có quan hệ rất mật thiết đến độ tuổi sinh trưởng, vị trí trên thân cây. Các đặc điểm về giải phẫu, thành phần hóa học, tính chất vật lý và tính chất cơ học của tre thường có xu hướng tốt hơn khi cây được chặt hạ ở độ tuổi cao hơn. Tuy nhiên, đến một độ tuổi nhất định thì các chỉ tiêu chất lượng này hầu như không thay đổi thậm chí còn giảm xuống. Ở mỗi loài tre khác nhau, sự biến động về cấu tạo, các tính chất và thành phần hoá học ở các cấp tuổi và vị trí trên thân cây lại theo những quy luật khác nhau. Vì vây, mỗi loài tre cần có những nghiên cứu cụ thể cho loài đó để có những nhìn nhận, phân tích và định hướng phù hợp cho từng loài khác nhau. Các nghiên cứu về cây Luồng mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu quy trình nhân giống, trồng thuần loài cây và nghiên cứu ứng dụng cây Luồng trong sản ván
2 sàn, ván nhân tạo…Chưa có những nghiên cứu sâu về biến động cấu tạo, tính chất của cây Luồng theo vị trí trên cây, độ tuổi của cây. Vì vậy, việc nghiên cứu tìm ra quy luật biến động về cấu tạo và các tính chất của Luồng theo tuổi cây và vị trí trên thân cây làm cơ sở khoa học để xác định độ tuổi sử dụng hợp lý cho cây Luồng với từng mục đích sử dụng cụ thể là rất cần thiết và bổ sung những cơ sở lý thuyết quan trọng trong việc nghiên cứu và sử dụng tre nói chung và cây Luồng ở Việt Nam nói riêng. Từ những lý do trên cho thấy việc nghiên cứu đánh giá sự biến động về cấu tạo và tính chất của Luồng theo độ tuổi và vị trí trên thân cây để làm cơ sở cho việc xác định tuổi khai thác và theo mục đích sử dụng là cần thiết, nó sẽ góp phần giải quyết vấn đề sử dụng hợp lý và hiệu quả tài nguyên Luồng ở Việt Nam. Từ những vấn đề đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu luận án “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”
3 Chương 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về cây Luồng và khả năng sử dụng 1.1.1. Đặc điểm và phân bố của cây Luồng 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]. 1.1.1.1. Đặc điểm nhận biết Luồng là loại tre to, không gai, lá nhỏ, mọc cụm, thân ngầm dạng củ, thưa cây, thân khí sinh có ngọn cong ngắn. Đường kính cây đạt tới 10-12 cm, cây cao 15-20 m, vách thân dày 2 cm trở lên. Phía trên và phía dưới vòng đốt có lớp phấn trắng. Thân cây nây (độ thon nhỏ) thẳng, tròn đều. Hai phần ba thân tre về phía gốc tròn đều, vòng đốt không nổi rõ, 2-3 đốt cuối cùng có ít rễ. Một phần ba thân tre về phía ngọn mang cành lá, thân có vết lõm nông, nơi quang trống thì cành có thể xuống gần gốc. Mỗi đốt có một cành chính to, dài và 2-5 cành nhỏ hơn, gốc cành chính phình to (gọi là đùi gà) có khả năng phát sinh mầm và rễ. Chét là những cành ở sát mặt đất gữa phần gốc thân khí sinh và phần củ thân ngầm. Phiến lá thuôn hình ngọn giáo, dài 18 cm rộng 1,5 cm hai mép có răng sắc rất nhỏ, đầu nhọn đuôi hình nêm hay gần tù. Lá khi non màu xanh thẫm, mềm mại; khi già màu xanh nhạt có những chấm nhỏ mầu gỉ sắt. Bẹ mo hình chuông, đáy trên 10 cm đáy dưới 30 cm, cao 37 cm; lúc non 1/2 phía trên mầu vàng đỏ, 1/2 phía dưới màu vàng xanh; mặt ngoài có nhiều lông màu tím nâu- hung đen. Tai mo phát triển và có nhiều lông màu nâu. Thìa lìa xẻ răng sâu thành dạng lông. Lá mo hình mũi giáo, có lông cả 2 mặt, hơi lật ngửa, cụp về phía ngoài. Mo sớm rụng, khi cây măng toả đuôi én thì mo trên thân cũng rụng gần hết. Măng ở giai đoạn thấp có màu tím nâu, lên cao có màu tím
4 hồng hay tím đỏ; lên cao hơn nữa có màu tím da cam hay đỏ hồng; khi cây măng vượt ra ánh sáng măng có màu xanh vàng hay xanh xám nhạt. Hoa tự cành nhiều chuỳ, các bông chét tập hợp thành cụm thành hình cầu ở các đốt của trục hoa tự. Bông chét hình trái xoan nhọn, trung bình dài 10 mm, rộng 4 mm [16], [7] 1.1.1.2. Vùng phân bố 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. Hiện nay Luồng được trồng nhiều ở Bắc Trung Bộ, đã được nhân giống trồng ở nhiều tỉnh phía Bắc và phía Nam. Luồng đưa vào trồng ở các tỉnh Miền Nam chưa được kiểm kê tổng kết; một số ít diện tích đã trồng ở Đông Nam Bộ, ở Quảng Trị có nhận xét là sinh trưởng bình thường [16]. 1.1.2. Khái lược về sử dụng cây Tre nói chung và cây Luồng nói riêng Hiện nay, trên thế giới tre được sử dụng với nhiều công dụng khác nhau, việc sử dụng thân cây tre được sử dụng tạo ra các sản phẩm truyền thống và các sản phẩm công nghiệp. Theo sự phát triển của xã hội các sản phẩm tre ngày càng nhiều hơn từ thập kỷ 70 của thế kỉ XX, sản suất ván nhân tạo từ tre luồng đã có quy mô tập chung ở các tỉnh, Triết Giang, Tứ Xuyên.....Trung Quốc, các loại ván nhân tạo, ván sợi ép, ván sàn, ván dăm từ tre luồng đã được dùng nhiều trong các ngành khác nhau. Tre luồng ngày càng có sự phát triển rộng lớn trong công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng và xuất khẩu... [14]. Tre được sử dụng nhiều trong lĩnh vực xây dựng các công trình như nhà ở, hội trường, nhà xe, nhà kho, các toà nhà công nghiệp nhỏ… thân tre được sử dụng làm cột, xà gồ, vì kèo. Bên cạnh đó, cây tre còn được sử dụng trong các thiết bị có chịu tải lớn như xây dựng các hệ thống tháp, cầu nhịp nhỏ… Nếu được bảo quản tốt, tre có thể được sử dụng bền trong vài thập kỳ. Trong lĩnh vực xây dựng, tre là vật liệu xây dựng có khả năng chống chịu động đất khá tốt. [75].
5 Trên thế giới tre cũng được sử dụng nhiều trong nội thất như thảm tre, vách ngăn tre, bàn ghế… Ở các nước công nghiệp nội thất từ tre được thấy nhiều ở các quán bar, phòng trưng bày, triển lãm, khu nghỉ dưỡng [75]. Tre được sử dụng làm đồ thủ công mỹ nghệ, đây là một sản phẩm truyền thống của một số nước như Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Philippines, Thái Lan, Colombia, Peru và các quốc gia Nam Mỹ khác. Bên cạnh đó, tre còn được làm ra các sản phẩm đan lát, các sản phẩm nhạc cụ (các sản phẩm bộ gõ, bộ gió) [75]. Trên thế giới tre được sử dụng nhiều trong sản phẩm là các loại ván nhân tạo: Ván ghép khối, sản phẩm ván nhân tạo từ tre được sử dụng làm khuôn, cánh cửa, vật liệu kết cấu và đồ mộc. Bên cạnh đó, tre còn được sử dụng làm tạo các loại ván mỏng (veneer) phục vụ trong việc sử dụng phủ trang trí bề mặt. Ván mỏng tre thường có độ dày từ 0,15-1,5 mm, đây là một sản phẩm có giá trị cao, nhưng việc tạo ra nó là khá phức tạp. Một loại ván nữa được tạo ra từ tre trên thế giới là ván dán (PlyBamboo), các sản phẩm từ ván dán tre trên thế giới có có nhiều dạng khác nhau. Các sản phẩm từ loại ván này được dùng trong ván sàn, vật liệu chịu lực, kết cấu, và nội thất. Ngoài ra tre cũng có thể tạo ra ván định hướng (OSB), ván dăm tre, ván MDF, ván HDF, sản phẩm composites tre – nhựa [59], [75]. Ở Ấn Độ, tre còn được tạo ra các sản phẩm từ việc dán ép định hình, tạo ra các sản phầm nội thất như: khay đĩa, ghế, vách ngăn, cửa [69]. Ngoài những sản phẩm trên ở một số nước trên thế giới, sản phẩm composites từ sợi tre còn được sử dụng làm hàng rào, lan can sân vườn [54]. Ngoài những sản phẩm mang tính chất chịu lực trên, tre còn được tạo ra các sản phẩm khác như giấy và bột giấy. Ở Trung Quốc giấy được làm thủ công từ tre từ 2000 năm trước, ở Ấn Độ sản lượng tre hàng năm khoảng 3,23 triệu tấn, hơn một nửa trong số này dùng để làm giấy và bột giấy. Trên thế giới, hiện tại sản xuất bột giấy từ tre khoảng 1,5 triệu tấn khô. Ngoài ra, trên thế giới còn sản tạo ra một số sản phẩm khác từ tre như: Than hoạt tính, sợi dệt [75]. Tre là loài lâm sản ngoài gỗ đa tác dụng, phạm vi sử dụng rộng, sinh sản nhanh, có tác dụng giữ đất chống lở, điều tiết nước, làm sạch không khí, đẹp môi trường. Tre có thành dầy, cứng có thể làm nhà, nhất là làm nhà sàn của các dân tộc
6 miền núi và được dùng nhiều trong xây dựng ở nông thôn. Sản xuất các dụng cụ gia đình các sản phẩm từ tre gắn liền với cuộc sống hàng ngày như giỏ, chiếu thang, thùng. Ngày nay nhờ thiết bị công nghệ chế biến càng phát triển sản xuất các sản phẩm như đũa, các loại ghế ngồi gấp, ghế dựa, giường nằm, chiếu mành, lẵng hoa, làm đĩa, ô dù, quạt, các nhạc cụ như sáo, khèn và rất nhiều mặt hàng xuất khẩu [10]. Bên cạnh đó, tre kế hợp với mây hay một số vật liệu khác tạo ra sản phẩm đồ mộc, thủ công, mỹ nghệ động đáo, được sử dụng rông rãi trong đời sống hàng ngày và có giá trị xuất khẩu cao [3]. 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 công nghiệp chế biến: với sự phát triển của công nghệ, ngày nay ở Việt Nam tre được chế biến thành nhiều sản phẩm công nghiệp có giá trị sử dụng cao như mành, chiếu, ván sàn, ván dăm, ván dăm tre xi măng, ván sợi, ván ghép khối, ván cốp pha… than tre [3]. Ở Việt Nam Với sự phát triển của công nghệ, ngày nay chúng ta có thể thấy hàng nghìn sản phẩm khác nhau được chế biến từ tre. Chúng được phân ra thành khoảng 20 nhóm sản phẩm khác nhau hoặc theo tiêu chí ngành chúng ta có thể phân ra thành 2 ngành hàng lớn: (1) Ngành hàng các sản phẩm truyền thống (măng tre, thủ công mỹ nghệ, chiếu, mành, đũa, tăm, giấy); (2) Ngành hàng các sản phẩm mới (tre ép làm ván sàn và nội thất, tre ép khối phục vụ xây dựng, than hoạt tính, tinh dầu, sợi vải...) [14]. Sản phẩm tre đang có khả năng xâm nhập vào nhiều lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế và hơn nữa nó còn đóng góp nhiều giá trị xã hội và môi trường to lớn. 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]. Hiện nay, việc sử dụng tre vào các lĩnh vực sản xuất khác nhau một cách triệt để trên các vị trí của cây tre (hình 2.1) như phần rễ (1) và mo tre (2) có thể dùng làm các sản phẩm thủ công mỹ nghệ; phần măng (3) dùng chế biến rau làm thức ăn; phần gốc cây tre (4) dùng làm bột giấy hoặc than hoạt tính; phần thân cây (5) được chế biến thành ván sàn và nội thất hiện đại; phần ngọn (6, 7) dùng sản xuất đũa,