Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cải tiến máy cày ngầm một thân liên hợp với máy kéo cỡ 50 mã lực để rạch hàng trồng rừng tràm bông vàng

Chia sẻ: Tri Lộ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn góp phần cơ giới hóa trồng rừng tràm bông vàng theo hướng nâng cao năng suất, hiệu quả, chất lượng trồng, tạo điều kiện sản xuất cơ giới hóa cho các khâu chăm sóc và thu hoạch sau này. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cải tiến máy cày ngầm một thân liên hợp với máy kéo cỡ 50 mã lực để rạch hàng trồng rừng tràm bông vàng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ THÀNH TRUNG NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN MÁY CÀY NGẦM 1 THÂN LIÊN HỢP VỚI MÁY KÉO CỠ 50 MÃ LỰC ĐỂ RẠCH HÀNG TRỒNG RỪNG TRÀM BÔNG VÀNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỒNG NAI, 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ THÀNH TRUNG NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN MÁY CÀY NGẦM 1 THÂN LIÊN HỢP VỚI MÁY KÉO CỠ 50 MÃ LỰC ĐỂ RẠCH HÀNG TRỒNG RỪNG TRÀM BÔNG VÀNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số : 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN NHƯ NAM ĐỒNG NAI - 2014
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu , kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Tác giả luận văn Lê Thành Trung
ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này tôi xin chân thành cảm ơn đến: Thầy TS. Nguyễn Như Nam, Giảng viên khoa Cơ khí – Công nghệ, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh là Giảng viên hướng dẫn đề tài .Thầy đã tận tình chỉ bảo giúp đở tạo mọi điều kiện thuận lơi cho tôi trong suốt quá trình làm đề tài. Qua thời gian làm việc cùng thầy, tôi đã có những kiến thức nghiên cứu khoa học, cách nhận định đánh giá một vấn đề ...Đó là nền tảng cho tôi tiếp bước vững chắc trong công tác giảng dạy của mình sau này. Thầy PGS.TS.Dương Văn Tài , Chủ nhiệm khoa Cơ điện và Công trình,Chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ và máy chuyên dùng. Trường Đại Học Lâm nghiệp. Thầy PGS.TS Nguyễn Phan Thiết , Trưởng phòng Sau Đại Học, Trường Đại Học Lâm Nghiệp , Quí Thầy đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho tôi trong quá trình làm việc và thực hiện luận văn. Ban Giám Hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp cơ sở II, ban chủ nhiệm phòng Đào Tạo Sau Đại Học và toàn thể giảng viên giảng dạy và hướng dẫn các môn học ở chương trình cao học tại trường tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn này. Xin cảm ơn quý Thầy Cô đã phản biện đề tài cho những lời nhận xét quí báu, qua những phản hồi đó tôi có thể để hoàn thiện hơn trong quá trình nghiên cứu. tác giả.
iii MỤC LỤC Trang MỤC LỤC i Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt iv Danh mục các bảng v Danh mục các hình vẽ, đồ thị vi MỞ ĐẦU 1 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4 1.1. Tổng luận về cơ giới hóa trồng rừng tràm bông vàng và 4 cày ngầm 1.1.1. Tổng luận về cây tràm bông vàng 4 1.1.2. Tổng luận về cơ giới hóa trồng rừng và cày ngầm 5 1.2. Cơ sở cải tiến máy cày ngầm một thân dùng làm máy 12 rạch hàng tạo rãnh trồng tràm bông vàng 1.2.1. Kỹ thuật trồng cây tràm bông vàng 12 1.2.2. Lý thuyết tính toán cày ngầm 13 1.3. Ý kiến thảo luận và đề xuất hướng nghiên cứu 15 1.3.1. Ý kiến thảo luận 15 1.3.2. Đề xuất hướng nghiên cứu 16 Chương 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG 17 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 17 2.1.1. Mục tiêu tổng quát 17 2.1.2. Mục tiêu cụ thể 17 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 17 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu 17 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu 17 2.3. Nội dung nghiên cứu 17 2.4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 18 2.4.1. Cách tiếp cận 18 2.4.2. phương pháp nghiên cứu 19 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 24 3.1. Cải tiến máy cày ngầm 1 thân CN – 1 liên hợp với máy 24 kéo 4 bánh bơm cỡ 50 mã lực để phục vụ rạch hàng trồng tràm bông vàng 3.1.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật cho máy cày ngầm 1 thân cải tiến CN- 24 1 3.1.2. Cải tiến lưỡi cày ngầm phục vụ thực nghiệm rạch hàng 24 trồng tràm bông vàng 3.2. Nghiên cứu máy cày ngầm 1 thân CN – 1 cải tiến liên hợp 25 với máy kéo cỡ 50 mã lực rạch hàng tạo rãnh bằng
iv phương pháp quy hoạch thực nghiệm 3.2.1. Xây dựng bài toán “hộp đen” 25 3.2.2. Quy hoạch thực nghiệm theo phương án bậc I 28 3.2.3. Quy hoạch thực nghiệm theo phương án bậc II 34 3.2.4. Ý kiến thảo luận 48 3.3. Nghiên cứu tối ưu hóa liên hợp máy kéo MTZ – 50 và cày 49 ngầm 1 thân CN – 1 dùng tạo rãnh ngầm trồng tràm bông vàng và cải tạo đất 3.3.1. Khái niệm thông số tối ưu và chỉ tiêu tối ưu 49 3.3.2. Kết quả xác định các thông số tối ưu hóa đơn mục tiêu 49 3.3.3. Kết quả xác định các thông số tối ưu hóa đa mục tiêu theo 52 phương pháp trọng số 3.3.4. Kết quả thực nghiệm kiểm định tại miền tối ưu 54 Chương 4. KẾT LUẬN VA KIẾN NGHỊ 58 4.1. Kết luận 58 4.2. Kiến nghị 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 62 Phụ lục 1. Thực nghiệm theo quy hoạch bậc I 62 P. 1.1. Kết quả thực nghiệm theo quy hoạch bậc I 62 P. 1.2. Kết quả xử lý số liệu cho hàm độ phá vỡ đất theo chiều 62 ngang ở độ cày sâu 30 cm P.1.2.1. Kết quả phân tích phương sai hàm độ phá vỡ đất theo chiều 62 ngang ở độ cày sâu 30 cm y1 (cm) khi không có số hạng chéo dạng mã hóa P.1.2.2. Kết quả phân tích phương sai hàm độ phá vỡ đất theo chiều 63 ngang ở độ cày sâu 30 cm y1 (cm) khi có số hạng chéo dạng mã hóa P.1.3. Kết quả xử lý số liệu hàm chi phí nhiên liệu cày ngầm gNL 64 (l/ha) P.1.3.1. Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí nhiên liệu cày 64 ngầm y2 (l/ha) khi không có số hạng chéo dạng mã hóa P.1.3.2. Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí nhiên liệu cày 64 ngầm y2 (l/ha) khi có số hạng chéo dạng mã hóa P.1.3.3. Kết quả xác định mô hình đa thức bậc I của hàm chi phí 65 nhiên liệu cày ngầm y2 (l/ha) có số hạng chéo dạng mã hóa Phụ lục 2. Thực nghiệm theo quy hoạch bậc II 66 P.2.1. Kết quả thực nghiệm theo quy hoạch bậc II 66 P.2.2. Kết quả xử lý số liệu cho hàm độ phá vỡ đất theo chiều 66 ngang ở độ cày sâu 30 cm y1 (cm) P.2.2.1. Kết quả phân tích phương sai hàm độ phá vỡ đất theo chiều 66 ngang ở độ cày sâu 30 cm y1 (cm) dạng mã hóa lần I
v P.2.2.2. Kết quả phân tích phương sai hàm độ phá vỡ đất theo chiều 67 ngang ở độ cày sâu 30 cm y1 (cm) dạng mã hóa lần II P.2.2.3. Kết quả tính toán hệ số hồi quy hàm độ phá vỡ đất theo 67 chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm y1 (cm) dạng mã hóa P.2.2.4. Kết quả tính toán hệ số hồi quy hàm độ phá vỡ đất theo 68 chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm Bt (cm) dạng thực P.2.3. Kết quả xử lý số liệu cho hàm chi phí nhiên liệu cày ngầm 68 y2 (l/ha) P.2.3.1. Kết quả phân tích phương sai hàm hàm chi phí nhiên liệu 68 cày ngầm y2 (l/ha) dạng mã hóa lần I P.2.3.2. Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí nhiên liệu cày 69 ngầm y2 (l/ha) dạng mã hóa lần II P.2.3.3. Kết quả tính toán hệ số hồi quy hàm chi phí nhiên liệu cày 69 ngầm y2 (l/ha) dạng mã hóa P.2.3.4 Kết quả tính toán hệ số hồi quy hàm chi phí nhiên liệu cày 69 ngầm y2 (l/ha) dạng thực Phụ lục 3. Kết quả tính toán tối ưu hóa 70 P.3.1. Kết quả tính toán tối ưu hóa đơn mục tiêu 70 P.3.1.1. Kết quả tính toán tối ưu hóa hàm y1 (hay Bt) 70 P.3.1.2. Kết quả tính toán tối ưu hóa hàm y2 (hay gNL) 70 P.3.2. Kết quả tính toán tối ưu hóa đa mục tiêu 71 Phụ lục 4. Một số hình ảnh thực hiện đề tài. 73
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỬ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Thứ nguyên L Độ lớn của biến dạng đất phía trước mũi nêm (cày ngầm) m  Mức điểm sao - Ntn Số thí nghiệm - n0 Số lượng thí nghiệm tại tâm phương án trong quy hoạch thực - nghiệm K Số thông số vào trong quy hoạch thực nghiệm - Ft Hệ số theo tiêu chuẩn Fisher tính - Fb Giá trị hệ số tiêu chuẩn Fisơ tra bảng -  góc ma sát của đất với sắt ở độ ẩm cày độ  góc nâng độ A Độ lớn của biến dạng đất phía bên mũi nêm (cày ngầm) M b Bề rộng của lưỡi cày ngầm Cm Bt (Hàm) độ phá vỡ đất theo chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm Cm gNL chi phí nhiên liệu cày ngầm rạch hàng l/ha v Vận tốc liên hợp máy m/s a góc nâng lưỡi cày ngầm độ y1 Hàm độ phá vỡ đất theo chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm dạng Cm mã hóa y2 Hàm chi phí nhiên liệu cày ngầm rạch hàng dạng mã hóa l/ha x1 Bề rộng của lưỡi cày ngầm ở dạng mã hóa - x2 Vận tốc liên hợp máy ở dạng mã hóa - x3 góc nâng lưỡi cày ngầm ở dạng mã hóa - 11, 22 Các số đặc trưng chính tắc của bề mặt bậc II - 1; 2 Các trọng số hay thông số điều khiển tối ưu -
vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 3.1 Ma trận thí nghiệm theo phương án bậc I. 29 Bảng 3.2 Miền thực nghiệm theo phương án thực nghiệm bậc I. 30 Bảng 3.3 Kết quả thực nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm bậc I. 30 Bảng 3.4 Ma trận thí nghiệm theo phương án bậc II. 35 Bảng 3.5 Miền thực nghiệm theo phương án thực nghiệm bậc II. 36 Bảng 3.6 Kết quả thực nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm bậc II. 36 Bảng 3.7 Kết quả nhận dạng các đồ thị của hàm y1 (bề mặt đáp ứng). 43 Bảng 3.8 Kết quả nhận dạng các đồ thị của hàm y2 (bề mặt đáp ứng). 48 Bảng 3.9 Kết quả thí nghiệm tại chế độ làm việc tối ưu. 55
viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Rừng tràm bông vàng. 4 Hình 1.2 Máy cày ngầm Tây Ban Nha. 11 Hình 1.3 Sơ đồ tính toán lưỡi cày ngầm. 14 Hình 3.1 Mô hình bài toán ‘Hộp đen’ 28 Hình 3.2 Biểu đồ mức độ ảnh hưởng của các hệ số hồi quy đến hàm 40 mức độ phá vỡ đất theo chiều ngang ở độ sâu cày 30 cm y1 dạng mã hóa. Hình 3.3 Biểu đồ mức độ ảnh hưởng của các hệ số hồi quy đến hàm 40 mức độ phá vỡ đất theo chiều ngang ở độ sâu cày 30 cm Bt dạng thực. Hình 3.4 Đồ thị quan hệ Bt – v – b ở dạng không gian 3 chiều. 41 Hình 3.5 Đồ thị quan hệ Bt – v – b ở dạng phẳng. 41 Hình 3.6 Đồ thị quan hệ Bt – v – a ở dạng không gian 3 chiều. 42 Hình 3.7 Đồ thị quan hệ Bt – v – a ở dạng phẳng. 42 Hình 3.8 Đồ thị quan hệ Bt – b – a ở dạng không gian 3 chiều. 42 Hình 3.9 Đồ thị quan hệ Bt – b – a ở dạng phẳng. 42 Hình 3.10 Biểu đồ mức độ ảnh hưởng của các hệ số hồi quy đến chi 44 phí nhiên liệu cày ngầm y2 dạng mã hóa. Hình 3.11 Biểu đồ mức độ ảnh hưởng của các hệ số hồi quy đến chi 44 phí nhiên liệu cày ngầm gNL dạng thực. Hình 3.12 Đồ thị quan hệ gNL – v – b ở dạng không gian 3 chiều. 46 Hình 3.13 Đồ thị quan hệ gNL – v – b ở dạng phẳng. 46 Hình 3.14 Đồ thị quan hệ gNL – v – a ở dạng không gian 3 chiều. 46 Hình 3.15 Đồ thị quan hệ gNL – v – a ở dạng phẳng. 46 Hình 3.16 Đồ thị quan hệ gNL – b – a ở dạng không gian 3 chiều. 46 Hình 3.17 Đồ thị quan hệ gNL – b – a ở dạng phẳng. 46 Hình P.1 Chuẩn bị máy trước khi khảo nghiệm. 73 Hình P.2 Lắp cày ngầm vào máy kéo MTZ – 50 để khảo nghiệm. 74 Hình P.3 Khảo nghiệm liên hợp máy cày ngầm rạch hàng trồng tràm 74 bông vàng. Hình P.4 Đo đạc bề rộng cày ngầm. 74
1 MỞ ĐẦU Cây tràm bông vàng hay keo lá tràm là cây được du nhập vào nước ta khoảng thập niên 1960 – 1970. Với khả năng thích nghi tốt trong điều kiện khí hậu, đất đai của nước ta, cho năng suất và sản lượng lớn, thời gian khai thác nhanh và giá trị thương phẩm cao, nên loại cây này nhanh chóng được chọn làm đối tượng trồng rừng phủ xanh đất trắng, đồi trọc, những rừng nguyên sinh bị khai thác triệt để không có khả năng tái sinh. Cây tràm bông vàng có thể gặp trên mọi miền của Đất nước, nhưng nhiều hơn cả vẫn là các tỉnh Phía Nam, gần với Indonexia nơi quê hương bản địa của nó hơn. Khác với cây cao su cũng là loại cây trồng thành rừng (vườn cao su), con người sống dưới tán rừng tràm bông vàng được cải tạo về sức khỏe nhờ cây rừng tạo khí hậu phù hợp với sức khỏe của con người. Trong rừng tràm bông vàng có nhiều chi thú về hội tụ, nhưng ở rừng cao su rất khó bắt gặp bất kỳ loài thú hay chim muông nào bay đến. Đây cũng là ưu thế khi trồng rừng tràm bông vàng để cải tạo khí hậu. Cây tràm bông vàng được trồng với mật độ dày hơn nên góp phần không nhỏ cho việc giữ đất trống lại xói mòn, hạn chế sự tàn phá của mưa và lũ cuốn. Trước tình hình rừng nguyên sinh ngày càng bị thu hẹp do khai thác bừa bãi của con người, do tình trạng quản lý yếu kém, diện tích che phủ của rừng ở nước ta ngày càng giảm. Việt Nam trở thành quốc gia có diện tích rừng che phủ thấp nhất trong khu vực và loại thấp nhất ở châu Á . Đây cũng là nguyên nhân gây lụt lội, lũ cuốn làm thiết hại không nhỏ đến đời sống vật chất, tính mạng, tài sản của người dân , đến hoạt động sản xuất kinh doanh, đến nền kinh tế Đất nước. Đây cũng là nguyên nhân góp phần làm biến đổi khí hậu theo chiều xấu đối với hoạt động sống của con người. Để trả lại màu xanh cho Đất nước, Chính phủ đã có chương trình trồng mới rừng không chỉ phục vụ tạo mảng xanh cho mặt đất mà còn là nguồn cung cấp có kế hoạch nguyên liệu cho các ngành công nghiệp giấy, bột giấy, ván dăm, nội thất, trang trí,… Trong chương trình này thì tràm bông vàng là một trong
2 những cây chọn làm rừng trồng chủ lực nhờ ưu thế năng suất cao, góp phần cải tạo đất, dễ trồng, dễ sinh trưởng và phát triển, công tác giống đơn giản. Trồng rừng công nghiệp với khoảng cách hàng hay cây trên hàng được tiêu chuẩn hóa nhằm có thể cơ giới hóa cho các khâu chăm sóc, phòng chống cháy rừng, tạo điều kiện cho cây trồng mọc và phát triển tốt nhất. Trong trồng rừng thì công tác cắm tiêu và đào lỗ là công việc tốn nhiều công lao động và vất vả nhất. Khác với canh tác cây ăn quả hay cây trồng cạn, trồng rừng nói chung và tràm bông vàng nói riêng có mật độ cao hơn nhiều, nên chi phí công lao động cũng lớn hơn nhiều lần so với các loại cây trồng khác. Trong canh tác, nếu đào lỗ đúng kỹ thuật cũng góp phần giúp cây sinh trường và phát triển tốt. Vì vậy công tác đào lỗ trồng thành rừng tràm bông vàng mang theo kiểu công nghiệp có vai trò cực kỳ quan trọng. Cho đến nay, việc cơ giới hóa trồng trong rừng vẫn hoàn toàn mang tính thủ công dựa vào sức người và các công cụ lao động giản đơn như cuốc, xẻng,..nên cho năng suất thấp. Để trồng rừng mang tính công nghiệp phải cần thiết cắm tiêu lỗ để đào cũng là gia tăng chi phí trồng. Vì vậy nghiên cứu giảm nhẹ cường độ lao động cho người trồng, tăng năng suất, hạ giá thành trồng hay đào lỗ trồng cây tràm bông vàng có tính cấp thiết và tính thời sự cao. Được sự chấp thuận của khoa Sau đại học, Ban Giám hiệu trường đại học Lâm nghiệp Hà Nội và dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Như Nam, tôi xin thực hiện đề tài: “Nghiên cứu cải tiến máy cày ngầm một thân liên hợp với máy kéo cỡ 50 mã lực để rạch hàng trồng rừng tràm bông vàng” Mục tiêu tổng quát: Góp phần cơ giới hóa trồng rừng tràm bông vàng theo hướng nâng cao năng suất, hiệu quả, chất lượng trồng, tạo điều kiện sản xuất cơ giới hóa cho các khâu chăm sóc và thu hoạch sau này.
3 Mục tiêu cụ thể: 1) Cải tiến máy cày ngầm 1 thân liên hợp với máy kéo bánh bơm có công suất 50 mã lực (cỡ lực kéo 1,4 tấn) phục vụ cho công tác rạch hàng tạo rãnh thay cho công việc cắm tiêu, giảm cường độ lao động đào hố, nâng cao năng suất đào hố thủ công. 2) Cải tạo đất trồng rừng: tạo độ tơi xốp, giữ nước, chất dinh dưỡng ở hàng rạch nhằm cho cây rừng mới trồng phát triển. Nội dung nghiên cứu đề tài: Nội dung nghiên cứu đề tài gồm: + Nghiên cứu cải tiến máy cày ngầm 1 thân CN – 1 liên hợp với các loại máy kéo có cỡ lực kéo 1,4 tấn phục vụ công tác thực nghiệm theo hướng rạch hàng tạo rãnh thay cho công việc cắm tiêu, giảm cường độ lao động đào hố, nâng cao năng suất đào hố thủ công.; + Khảo nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và tính toán đánh giá hiệu quả kinh tế sử dụng máy cày ngầm CN – 1 vào trồng rừng tràm bông vàng. Tính mới của đề tài: + Máy cày ngầm 1 thân CN – 1 được nghiên cứu với chức năng mới là rạch tiêu định lỗ và làm tơi đất tại vị trí đào để làm lỗ giảm cường độ lao động cho người đào lỗ, tăng năng suất lao động. + Góp phần cải tạo đất trồng rừng. Tính khoa học của đề tài: Đề tài phát triển các vấn đề khoa học mới cả về lý luận và thực tiễn trong việc cơ giới hóa trồng rừng. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Đề tài góp phần cơ giới hóa trồng rừng theo hướng nâng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật.
4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng luận về cơ giới hóa trồng rừng tràm bông vàng và cày ngầm 1.1.1. Tổng luận về cây tràm bông vàng Cây tràm bông vàng (hình 1.1) còn có tên là cây keo lá tràm có danh pháp khoa học là Acacia auriculiformis là một loài cây thuộc chi Acacia. Loài này trong tiếng Việt còn có tên gọi khác là keo lưỡi liềm, tên này được sử dụng nhiều khi loài này mới nhập nội vào Việt Nam (thập kỷ 1960-1970), sau này người ta sử dụng rộng rãi tên gọi tràm bông vàng. Cây tràm bông vàng được phân bố tự nhiên ở vùng Indonesia và Papua New Guinea. Hiện tại được trồng rộng rãi tại nhiều quốc gia ở vùng nhiệt đới. Hình 1.1. Rừng tràm bông vàng. Loài cây này được trồng với mục đích làm cây cảnh, cây lấy bóng râm và để lấy gỗ. Gỗ của nó có thể dùng trong sản xuất giấy, đồ gỗ gia dụng và các công cụ. Nó có chứa tanin nên có thể dùng trong công nghiệp thuộc da. Tại Ấn Độ, gỗ và than củi từ keo lá chàm dùng làm nguồn nhiên liệu. Nhựa gôm từ keo lá chàm cũng được buôn bán ở quy mô thương mại, nhưng người ta cho rằng nó ít có ích hơn khi so với gôm Ả Rập (lấy từ Acacia senegal hay Acacia seyal). Loài cây này cũng được thổ dân Australia dùng làm thuốc giảm đau. Các chất chiết ra từ gỗ lõi của keo lá tràm có tác dụng chống nấm làm hỏng gỗ.
5 Keo lá tràm là loài cây thuộc họ Đậu, ở rễ có nốt sần ký sinh chứa vi khuẩn nốt rễ có tác dụng tổng hợp đạm tự do, cải tạo môi trường đất, khối lượng vật rơi rụng của keo lá tràm hàng năm cũng rất cao, cây keo lá tràm thường được dùng nhiều trong cải tạo đất sản xuất lâm nghiệp. Đặc điểm sinh trưởng của loài này khá nhanh và thích nghi rộng, nên keo lá tràm nhanh chóng trở thành loài cây được trồng phủ xanh đất trống đồi trọc và cho nguyên liệu bột giấy ở nước ta. Cây tràm bông vàng có thể được trồng làm cây phù trợ cây bản địa, chịu bóng. Như nó có thể trồng hỗn giao theo hàng với cây bản địa lá rộng Trám trắng, Dẻ đỏ..., hoặc bố trí trồng xen giữa các hàng của cây lá rộng. Cây tràm bông vàng cũng có thể trồng làm cây "đến trước" để sau đó trồng cây bản địa. Như trồng trên diện rộng hoặc hỗn giao với Thông theo đám, sau 2-3 năm trồng cây bản địa lá rộng dưới tán hoặc trong các đám hỗn giao Keo với Thông bố trí theo hàng như trồng Thông. Cự li mật độ trồng ban đầu đối với trồng làm cây phù trợ cây bản địa lá rộng có cự li 3x2m, mật độ 1.660cây/ha. Thời vụ trồng cây tràm bông vàng với Vụ Xuân từ 10/tháng 2 đến 30/ tháng 3, còn Vụ Thu từ tháng 7 đến tháng 9 Cây tràm bông vàng cho gỗ cao tới 25 - 30m, cành nhỏ, tự tỉa cành tốt, dễ trồng bằng hạt, sống lâu, cố định đạm. Có thể sinh trưởng trên nhiều loại đất, kể cả đất nghèo kiệt, thoát nước kém. Cây mọc nhanh, tốc độ sinh trưởng cao trong vài năm đầu. Song trên một nơi nếu trồng nhiều chu kì liên tục có thể dẫn tới nghèo Kali và Mg trong đất. Gỗ làm trụ mỏ, bột giấy (giấy gói), ván dăm, thân cành làm củi tốt do nhiệt lượng của than cao. Trong lâm sinh dùng làm cây trồng phù trợ cải tạo đất, che bóng. 1.1.2. Tổng luận về cơ giới hóa trồng rừng và cày ngầm 1.1.2.1. Tổng luận về cơ giới hóa trồng rừng Ở các nước phát triển, công việc trồng rừng đều được cơ giới hóa bằng các máy móc chuyên dùng.
6 Ở Việt Nam, trước năm 1980, công tác trồng rừng chủ yếu bằng lao động thủ công với công cụ cầm tay như công cụ khoan hố bằng sức người, dao, cuốc, xẻng,… Vì vậy năng suất lao động thấp, giá thành trồng rừng cao, không hoàn thành mục tiêu của Đảng và Chính phủ trong giai đoạn này về kế hoạch trồng rừng. Đồng thời chất lượng trồng rừng kém ngay từ khâu chuẩn bị đất trồng, đào hố, trồng và chăm sóc làm cho tỉ lệ cây trồng sống thấp, khó khăn cho việc sử dụng cơ giới cho các khâu chăm sóc và khai thác sau này. Cuối giai đoạn 1980, cây tràm bông vàng bắt đầu được đưa vào trồng diện rộng ở nước ta nhằm phủ xanh đất trống, đồi trọc vì khả năng phát triển rất nhanh, cho năng suất, sản lượng khai thác rất cao hơn nhiều loại cây rừng khác. Thời gian này nhiều lâm trường quốc doanh được thành lập với mục đích trồng cây làm nguyên liệu giấy như Lâm trường nguyên liệu giấy Trị An (Đồng Nai), Chiến Thắng (Bà Rịa – Vũng Tàu),… Trước nhu cầu của thực tế trồng rừng (trong đó có cây tràm bông vàng là cây rừng trồng chủ lực của nước ta), năm 1987 Bộ Lâm nghiệp ( nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông Thôn) đã giao Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam và TS. Nguyễn Thanh Quế chủ trì thực hiện đề tài cấp Bộ Nông nghiệp “Nghiên cứu xây dựng và áp dụng các biện pháp kỹ thuật công cụ và cơ giới hóa dùng trong lâm nghiệp trên một số đất trống đồi núi trọc chủ yếu” mã số NN078. Đề tài được nghiệm thu vào tháng 01/1990. Nội dung nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu các đặc tính cơ lý của đất trống đồi núi trọc làm cơ sở đánh giá các biện pháp làm đất khác nhau như xử lý thực bì, cày ngầm, làm bậc thang bằng máy ủi trên đất dốc. Đồng thời nghiên cứu khảo nghiệm một số máy làm đất như cày ngầm CNS70KT và CNS70KV, cày giữa hàng CTC.6.35 để làm cơ sở xây dựng quy trình làm đất cơ giới bằng động lực cho vùng đất Tây Nguyên. Như vậy cày ngầm tham gia vào canh tác trồng rừng tràm bông vàng với vai trò làm đất. Phương pháp làm đất trồng rừng của tác giả Nguyễn Thanh Quế đề xuất tương đồng với các kết quả nghiên cứu tại Mỹ thuộc thập niên 1960 - 1970. Phương pháp làm đất này thuộc phương pháp làm đất tối thiểu, thay thế phương pháp làm đất cổ truyền cày lật úp bằng xới không lật. Kết quả thí nghiệm cho thấy xới không lật so với cày trụ giảm chi phí lao động
7 50 %, giảm chi phí trực tiếp sản xuất 35 %. Giảm chi phí sản xuất cho khâu làm đất 30  40 %. Cũng giai đoạn này, Lâm trường Nguyên liệu Giấy Trị An (Đồng Nai) đã thực hiện khai hoang trồng mới rừng tràm bông vàng lân cận vùng lòng Hồ Trị An để làm nguyên liệu giấy. Việc làm đất trồng tràm bông vàng đã được Lâm trường Nguyên liệu Giấy Trị An áp dụng bằng cơ giới với 1 lần cày phá lâm 3 chảo và 2 lần cày lật rạ 7 chảo. Ở những khu đất trồng còn nhiều cây lúp xúp, cỏ dại, còn tiến hành thêm một lần phạt gốc bằng máy phát cỏ trục đứng chế tạo theo mẫu máy phát cỏ tại các sân bay trước giải phóng. Một điều ghi nhận, các máy phát cỏ và máy làm đất còn sử dụng ở khâu chăm sóc như phát cỏ và cày úp diệt cỏ giữa băng trồng. Tuy nhiên hố trồng cây chàm bông vàng vẫn là đo dạc cắm tiêu từng hố đào và đào bằng công cụ thủ công. Dựa trên các kết quả nghiên cứu khoa học của các đề tài, dự án và theo dõi quá trình canh tác rừng trồng trong đó có khâu trồng, ngày 26/02/1990, Bộ Lâm nghiệp đã ra quyết định Số: 112-LS/CNR , ban hành quy phạm kỹ thuật trồng rừng. Trong đó điều 16 và điều 17 của quyết định này nêu rõ:  Điều 16: Làm đất cuốc hố thì: - Cuốc hố theo đường đồng mức, trên băng theo hình nanh sấu. - Kích thước hố 30 x 30 x 30cm. Có điều kiện thì 40 x 40 x 40cm. - Lấp hố trước khi trồng 15 - 20 ngày. Dùng lớp đất mặt trộn đều với đất quanh thành hố, lấp đầy miệng hố. Làm đất bằng cơ giới thì: - Cày toàn diện, cày theo băng, san bằng bậc thang, tuỳ theo địa hình và khả năng máy móc đầu tư. - Cày ngầm sâu 0,5-0,6cm. Cày trước khi trồng ít nhất là 20 ngày không cày trước quá 1 tháng. - Cuốc hố trên bậc cày 20 x 20 x 20cm có thể cuốc hố trước hoặc vừa cuốc vừa trồng. Có điều kiện thì bón lót bằng phân chuồng, hoặc phân hoá học.
8 - Phân chuồng bón 0,5 - 1kg/hố. - Phân hoá hoặc NPK, hoặc hỗn hợp đạm lân kali trong đó tỷ lệ lân chiếm khoảng 2/3. Bón vào thời gian lấp hố, trước khi trồng 5-7 ngày. Điều 17: Trồng rừng 1) Thời vụ: Chủ yếu trồng vào vụ xuân. Trong điều kiện đặc biệt cho phép trồng vào vụ thu. Trong vụ trồng phải tránh những ngày có gió nóng tây nam, nắng gắt nhiệt độ lên cao (Tới 30oC), có gió mạnh (tới cấp 4) hoặc lượng mưa không đủ ấm. 2) Mật độ trồng 2500 cây/ha. 3) Tiến hành trồng: Tránh làm bầu bị biến dạng hoặc bị vỡ phải bỏ vỏ bầu trước khi trồng. - Dùng cuốc trộn lại đất trong hố cho đều, sau đó lấy thêm đất đắp dần vào hố. - Dùng cuốc đào một lỗ nhỏ đủ để đặt bầu ngang mặt hố giữ cho cây ngang thẳng, lấp đất dần và lèn chặt quanh bầu Năm 2006, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam tiếp tục triển khai đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Nông nghiệp mang mã số VI24 – 277 “Nghiên cứu lựa chọn thiết bị và hoàn thiện công nghệ sử dụng cơ giới để phục vụ trồng rừng thâm canh trên một số vùng kinh tế Lâm nghiệp trọng điểm” do ThS. Đoàn Văn Thu làm chủ nhiệm. Đề tài triển khai trong thời gian khá dài từ 1/1/2006 đến 31/12/2010, trải khắp các vùng Lâm nghiệp trọng điểm của Đất nước là Tây Bắc, Trung Tâm, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ. Mục tiêu của đề tài VI24 – 27 là nâng cao năng suất, chất lượng rừng trồng, giảm giá thành sản phẩm, cải tạo, nâng cao hiệu quả sử dụng và sử dụng bền vững đất trồng rừng, nâng cao tỷ lệ cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp, lựa chọn được hệ thống thiết bị cơ giới làm đất và chăm sóc. Phương pháp nghiên cứu của đề tài là điều tra khảo sát, lựa chọn thiết bị, xây dựng mô hình thử nghiệm, đánh giá hiệu quả và đưa ra quy trình công nghệ thích hợp. Kết quả nghiên cứu của đề tài VI – 27 là :
9 + Nghiên cứu xác định được các yếu tố về đặc điểm địa hình, đất đai, thực bì, khí hậu thuỷ văn... và ảnh hưởng của nó tới khâu cơ giới hóa làm đất trồng, chăm sóc rừng trồng tại (vùng núi phía Bắc, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ). + Xác định được yêu cầu kỹ thuật khâu cơ giới hoá làm đất trồng, chăm sóc rừng và cơ cấu loài cây trồng rừng chủ yếu như Keo (cây tràm bông vàng), Bạch đàn, Thông. + Xác định và lựa chọn sơ bộ được các loại thiết bị và giải pháp công nghệ phù hợp đã và đang sử dụng trong việc cơ giới hoá trồng và chăm sóc rừng tại vùng nghiên cứu. + Tìm hiều về thiết bị và kỹ thuật cơ giới trồng rừng tại Trung Quốc làm cơ sở khoa học để nghiên cứu áp dụng vào điều kiện sản xuất ở nước ta. + Nghiên cứu thiết kế cải tiến máy cày ngầm làm đất trồng rừng và đã chế tạo 3 mẫu cày ngầm cải tiến. + Đã tiến hành khảo nghiệm cày ngầm cải tiến tại vùng núi phía bắc và xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, năng suất làm việc, chi phí nhiên liệu, chất lượng làm đất, các hệ số thực nghiệm như k0 (hệ số cản của cày)… Cho đến thời điểm này thì cày ngầm sử dụng trong cơ giới hóa trồng rừng vẫn chỉ dừng lại ở các khâu làm đất hoặc chăm sóc. Do cày ngầm phục vụ khâu làm đất không phải là cày ngầm rà rễ trong khai hoang, nên độ bền của các cày này thường rất thấp, khả năng cày sâu đất thường dưới 40 cm, chủ yếu độ sâu cày từ 20 – 25 cm. Không chỉ cày ngầm sâu mà các cày ngầm này còn tham gia lật đất một phần. Do đất rừng có nhiều rễ cây không qua khâu rà rễ, các cày ngầm thường là loại cày ngầm có cánh dùng trong làm đất không lật nên dễ sinh ra hỏng hóc các bộ phận làm việc như làm cong, làm gãy trụ cày, lưỡi cày. Việc dùng máy khoan hố trồng cây cũng được áp dụng thử nghiệm, nhưng không mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật. Lý do chính là năng suất máy rất thấp. 1.1.2.2. Tổng luận về máy cày ngầm Máy cày ngầm được nhập vào Miền Nam (Việt Nam) năm 1971 với mục đích phục vụ giảng dạy cho sinh viên ngành Công Thôn của Học viện Nông Lâm
10 Súc (nay là trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh) với hai loại cày ngầm 1 thân (do Mỹ sản xuất) và cày ngầm 2 thân (do Pháp sản xuất). Các loại cày ngầm này đều là loại cày ngầm loại lưỡi có dạng nêm phẳng đơn giản không cánh dùng cải tạo đồng ruộng bị chai cứng như đồng cỏ phục vụ chăn nuôi đại gia súc dạng thả tự do. Năm 1983, TS. Nguyễn Như Nam cùng các cộng sự đã thử nghiệm hai máy cày ngầm này vào phục hóa đồng cỏ chăn thả của Trung tâm nghiên cứu trâu sữa Sông Bé (nay là Trung tâm nghiên cứu Gia súc lớn thuộc Viện khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam nằm ở xã Lai Hưng, Huyện Bến Cát Tỉnh Bình Dương). Kết quả khảo nghiệm cho thấy quá trình làm việc cả hai cày ngầm này cho độ sâu cày lớn nhất đạt 42 cm, tạo các rãnh ngầm không lật đất theo đường rạch mà không xới được toàn bộ mặt đồng. Các máy cày ngầm được khảo nghiệm liên hợp với máy kéo Renault – 551 (do Pháp sản xuất) làm việc với mức tải thấp, khi gặp phải rễ cây lớn hoặc bị cắt đứt, hoặc làm máy kéo bị dừng lại ( có thể chết máy) mà không làm hư hại đến cày ngầm. Kể cả khi gặp đá ngầm thì trở lực tác động lên máy chỉ làm liên hợp máy phải dừng lại vì công suất kéo của máy kéo không đủ lớn. Đặc biệt là ở loại cày ngầm 2 thân do Pháp sản xuất, trụ cày ngầm tự xoay do đứt bu lông an toàn. Ở cày ngầm 1 thân, nhờ cấu tạo trụ cày ngầm dạng tấm dày kiểu dầm bền đều, nên có độ bền, độ cứng vững máy cao. Khả năng làm các cày ngầm không xuống sâu hơn được là do giới hạn hình động học của cơ cấu nâng hạ dạng cơ cấu 4 khâu bản lề. Đây cũng là nhược điểm nếu đưa cày ngầm này vào rạch hàng trồng tràm bông vàng mà cần phải thiết kế lại. Vào cuối thập niên 1970, PGS.TS. Đoàn Văn Điện đã nghiên cứu thành công máy cày không lật đất dạng lưỡi cày ngầm có cánh CANN4 – 2,1 để làm đất trồng lúa và trồng thơm (dứa). Máy cày không lật đất này đã được triển khai thành công trên các vùng đất lúa thuộc xã Tân Tạo huyện Bình Chánh Thành phố Hồ Chí Minh, nông trường (trồng thơm) Phạm Văn Hai, Lê Minh Xuân (Thành phố Hồ Chí Minh). Đối với đất trồng lúa độ cày sâu làm việc dưới 20 cm, còn đất trồng thơm độ sâu cày có thể đạt tới 30 cm. Ưu điểm của loại cày này là cho chi phí nhiên liệu rất thấp và độ bằng phẳng mặt đồng cao, thích hợp cho canh tác các cây trồng cạn vùng