Báo cáo kết quả đề tài: Hoàn thiện công nghệ sản xuất chế phẩm XM5 và và ứng dụng để bảo quản gỗ rừng trồng làm trụ chống cho cây Hồ tiêu và Thanh long

TS. Nguyễn Thị Bích Ngọc

Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam

1. Mở đầu

Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới của nước ta, vấn đề xử lý bảo quản gỗ phòng chống sinh vật gây hại nhằm kéo dài thời gian sử dụng các sản phẩm gỗ luôn được coi trọng. Chế phẩm bảo quản gỗ XM₅đã được Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam nghiên cứu và đăng ký sử dụng. Chế phẩm XM₅có ưu điểm nổi bật là sau khi thấm vào gỗ có khả năng tạo thành phức chất có hiệu lực tốt với côn trùng và nấm mục gây hại, đồng thời hạn chế bị rửa trôi khi gỗ tẩm được sử dụng ngoài trời. Đo đó, khả năng ứng dụng của chế phẩm XM₅ rất lớn để bảo vệ gỗ dùng ngoài trời làm cột cọc, gỗ xây dựng, tà vẹt, gỗ đóng tàu thuyền… .

Để có đủ cơ sở khoa học cho việc sản xuất chế phẩm với khối lượng lớn đáp ứng nhu cầu sử dụng của thực tế, công nghệ sản xuất chế phẩm XM₅cần được hoàn thiện các thông số kỹ thuật và dạng sản phẩm để thuận tiện ứng dụng cho các điều kiện bảo quản gỗ.

Hiện nay, nhu cầu sử dụng trụ gỗ trong sản xuất nông nghiệp để trồng Hồ tiêu và thanh long là rất lớn. Trước đây, người dân vẫn thường sử dụng lõi của các loại gỗ quý rừng tự nhiên có độ bền tốt để làm trụ chống. Các loại gỗ quý đến nay bị khai thác quá mức không đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Các loại gỗ rừng trồng có trữ lượng lớn ở nước ta gồm keo, bạch đàn có tính chất cơ học đáp ứng được yêu cầu để làm trụ chống cho hồ tiêu, thanh long. Song gỗ rừng trồng lại có độ bền tự nhiên thấp, gỗ dễ bị côn trùng và nấm phá hại. Trước nhu cầu sử dụng gỗ làm cột cọc phục vụ sản xuất nông nghiệp, Dự án sản xuất thử nghiệm “ Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất chế phẩm XM₅ và ứng dụng để xử lý bảo quản gỗ rừng trồng làm cọc chống ngoài trời để trồng hồ tiêu và thanh long” được triển khai thực hiện góp phần hoàn thiện kết quả nghiên cứu và xây dựng các mô hình ứng dụng tạo cơ sở khoa học, thực tiễn vững vàng để chuyển giao kết quả nghiên cứu khoa học vào phục vụ sản xuất ở nước ta.

2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.1. Nội dung nghiên cứu

– Hoàn thiện công nghệ sản xuất chế phẩm bảo quản lâm sản XM₅ dạng bột và dạng cao

– Hoàn thiện công nghệ bảo quản gỗ rừng trồng bằng chế phẩm XM₅

– Xây dựng mô hình sản xuất chế phẩm XM₅và mô hình trồng Hồ tiêu và Thanh long sử dụng trụ gỗ được bảo quản bằng XM₅. Đánh giá ảnh hưởng của thuốc bảo quản đến sự phát triển của Hồ tiêu, Thanh long.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

– Hoàn thiện công nghệ tạo chế phẩm XM₅ dạng bột và dạng cao: Kế thừa các thông số tạo chế phẩm ở quy mô phòng thí nghiệm, khảo nghiệm lại trên thiết bị sản xuất thực tế có năng suất đạt 300 tấn/năm, thiết bị chủ đạo là máy trộn. Trên cơ sở đánh giá chất lượng chế phẩm tạo ra để lựa chọn thông số thời gian trộn hợp lý.

– Hoàn thiện công nghệ bảo quản gỗ rừng trồng bằng chế phẩm XM₅: Tiến hành khảo nghiệm hiệu lực bảo quản gỗ của XM₅ tại bãi thử tự nhiên: Mẫu gỗ gồm gỗ khúc có chiều dài 300cm và gỗ xẻ thanh có kích thước tương tự như mẫu khảo nghiệm độ bền tự nhiên. Mẫu gỗ được tẩm thuốc XM₅ theo các phương pháp tẩm: Khuếch tán, ngâm thường và chân không áp lực. Mẫu tẩm được xác định độ bền tại bãi thử nghiệm tự nhiên. Đánh giá hiệu lực bảo quản của XM₅ bằng chỉ số độ bền mẫu gỗ tẩm.

Bảng 1. Chỉ số độ bền gỗ

Chỉ số độ bền gỗ	100	90	70	40	0
Độ sâu phần mục mềm (mm)	0	£ 2	> 2 ; < 5	³ 5
Diện tích bề mặt mẫu bị nấm mục và côn trùng gây hại	Diện tích phần bị mục mềm hoặc bị côn trùng phá hại > 30% diện tích mẫu sẽ hạ 1 cấp chất lượng

– Đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm bảo quản XM₅ đến sự phát triển của Hồ tiêu, Thanh long: Theo dõi tốc độ sinh trưởng của Hồ tiêu, Thanh long. Đánh giá năng suất hạt tiêu, xác định dư lượng thuốc XM₅ trong hạt tiêu của lô sử dụng cây trụ gỗ được tẩm thuốc và đối chứng.

3. Kết quả nghiên cứu

3.1 Hoàn thiện công nghệ sản xuất chế phẩm XM₅ dạng bột và dạng cao

a/ Lựa chọn thời gian trộn hợp lý để tạo chế phẩm XM₅ dạng bột

Hóa chất thành phần của XM₅ gồm CuSO₄ 5H₂0 và K₂Cr₂O₇. Chế phẩm XM₅ dạng bột được tạo thành bởi sự phối trộn hai hóa chất thành phần bằng thiết bị trộn có dung tích buồng trộn 40kg/mẻ; tốc độ quay 30 vòng/phút; công suất mô tơ 1,0 kW. Thời gian trộn hợp lý phải đảm bảo chế phẩm tạo ra có sự đồng nhất của các hóa chất thành phần. Kết quả xác định chất lượng của chế phẩm với các thông số thời gian trộn khác nhau thể hiện tại bảng 2.

Bảng 2. Kết quả xác định tỷ lệ thành phần hoá chất trong

chế phẩm XM₅ qua mỗi mẻ trộn

TT	Hàm lượng hóa chất được xác định tại các mẻ trộn (%)
	Trộn 10 phút		Trộn 15 phút		Trộn 20 phút
	CuSO₄	K₂Cr₂O₇	CuSO₄	K₂Cr₂O₇	CuSO₄	K₂Cr₂O₇
1	46,25	51,20	48,50	49,12	48,08	49,00
2	46.55	51,70	48.55	49,20	48,25	49,15
3	50,45	47.85	48,50	49.00	48,10	48.80

Chế phẩm XM₅ dạng bột có tỷ lệ theo khối lượng của các hoá chất thành phần là 1:1. Do nguyên liệu là hoá chất kỹ thuật (không phải là hoá chất tinh khiết) nên hàm lượng hoá chất chỉ đạt từ 95– 98%. Kết quả tại bảng 2 cho thấy, khi thực hiện các mẻ trộn trong thời gian 10 phút, sự phân bố đồng đều các hoá chất thành phần trong mỗi mẻ trộn chưa đạt. Tại mẻ trộn có thời gian 15 phút và 20 thể hiện có sự ổn định về độ đồng đều các hoá chất thành phần. Do đó, để đảm bảo chất lượng và hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất, thời gian trộn hợp lý để tạo chế phẩm XM₅ dạng bột là 15 phút.

b/ Chế phẩm dạng cao

Chế phẩm XM₅ dạng cao được tạo bởi quá trình phối trộn XM₅ bột với cao nền. Chế phẩm XM₅ dạng cao được sử dụng để bảo quản gỗ có độ ảm cao. Khi phết chế phẩm XM₅ dạng cao lên bề mặt gỗ, ion của hoá chất bảo quản sẽ khuếch tán vào sâu trong gỗ nhờ chênh lệch nồng độ hoá chất giữa lớp thuốc cao bên ngoài và môi trường gỗ bên trong.

Cao nền có thể được tạo thành từ nguyên liệu tinh bột. Tinh bột là một hỗn hợp của 2 polysaccarit khác nhau là amyloza và amylopectin. Sử dụng tinh bột làm cao nền được dựa trên tính chất thủy nhiệt và sự hồ hóa của tinh bột. ưu điểm khi tạo cao nền từ tinh bột đó là cao nền có độ dính tốt để có thể bám vào bề mặt gỗ cần xử lý bảo quản.

Sử dụng thiết bị trộn chuyên dụng có dung tích buồng trộn 800 x 600 x 5mm; cánh khuấy trộn: Inox SU 304; tốc độ khuấy 50vòng/ phút; động cơ 2,2 KW; lượng chế phẩm tối đa đạt 60 kg/mẻ. Thời gian trộn hợp lý phải đảm bảo chế phẩm tạo ra có sự phân bố đồng nhất của XM₅ dạng bột trong cao nền. Kết quả xác định chất lượng của chế phẩm với các thông số thời gian trộn khác nhau thể hiện tại bảng 3.

Bảng 3. Kết quả xác định tỷ lệ thành phàn hoá chất trong

chế phẩm XM₅dạng cao qua mỗi mẻ trộn

TT	Hàm lượng hóa chất được xác định tại các mẻ trộn (%)
	Trộn 15 phút		Trộn 20 phút		Trộn 25 phút
	CuSO₄	K₂Cr₂O₇	CuSO₄	K₂Cr₂O₇	CuSO₄	K₂Cr₂O₇
1	9,18	9,50	9,58	9,77	9,61	9,76
2	8,82	8,76	9,52	9,82	9,58	9,80
3	9,76	8.65	9,61	9.79	9,57	9.81

Chế phẩm XM₅ dạng cao có tỷ lệ % theo khối lượng các thành phần gồm cao nền 80% và XM₅ dạng bột 20%. Qua bảng 3 cho thấy khi thực hiện các mẻ trộn trong thời gian 15 phút, sự phân bố các hoá chất thành phần trong cao nền của các mẻ trộn chưa đảm bào sự đồng đều. Tại mẻ trộn có thời gian 20 phút và 25 phút đã có sự ổn định về độ đồng đều các hoá chất cao. Do đó, để đảm bảo chất lượng và hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất, thời gian hợp lý để trộn tạo chế phẩm XM₅ dạng cao là 20 phút.

3.2. Hoàn thiện công nghệ bảo quản gỗ rừng trồng bằng chế phẩm XM₅

a/ Hiệu lực bảo quản gỗ sử dụng ngoài trời của thuốc XM₅

02 loại gỗ rừng trồng là Keo lá tràm và Bạch đàn trắng được lựa chọn để ngâm tẩm bằng XM₅ nhằm theo dõi hiệu lực bảo quản gỗ rừng trồng khi sử dụng ngoài trời .

Bảng 4. Hiệu lực bảo quản của XM₅ tại bãi tự nhiên đối với gỗ xẻ

TT	Chế độ tẩm		Lượng thuốc thấm (kg/m³)	Chỉ số độ bền mẫu gỗ theo thời gian sau khi đặt tại bãi thủ nghiệm
TT	Nồng độ thuốc (%)	Áp lực tẩm (kg/cm²)	Lượng thuốc thấm (kg/m³)	6 tháng	12 tháng	18 tháng	24 tháng	30 tháng
	Keo lá tràm
1	2	3	1,46	100	100	100	90	79
2	2	6	2,77	100	100	100	91.5	83
3	5	6	6.69	100	100	100	94	86
4	8	6	8,40	100	100	100	98	90
	Bạch đàn trắng
5	2	3	1,38	100	100	95	87	76
6	2	6	2,35	100	100	100	90	81.5
7	5	6	5,7	100	100	100	92	85
8	8	6	7,42	100	100	100	95	89
9	Đối chứng Keo lá tràm			91	90	81	64	38
10	Đối chứng Bạch đàn trắng			90	89	66	42	19

Nhận xét : Các mẫu gỗ xẻ tẩm XM₅ có lượng thuốc thấm nhỏ hơn 2kg/m³ có chỉ số độ bền mẫu đã giảm nhiều sau 3 năm thử nghiệm. Các mẫu tẩm đạt lượng thuốc thấm cao hơn 2kg/m³ có chỉ số độ bền sau 3 năm thử nghiệm giảm nhẹ. Sở dĩ chỉ số độ bền giảm là do một phần thuốc đã bị rửa trôi và các yếu tố ngoại cảnh khác tác động. Mẫu gỗ Keo lá tràm và Bạch đàn trắng có lượng thấm đạt trên 7kg/m³ có chỉ số độ bền sau 03 năm thử nghiệm vẫn đạt xấp xỷ 90. Như vậy, so với mẫu đối chứng, mẫu được xử lý bằng thuốc XM₅ đã thể hiện có độ bền cao hơn gấp 4- 5 lần.

Bảng 5. Hiệu lực bảo quản của XM₅ đối với gỗ khúc

TT	Loại gỗ	Phương pháp tẩm	Lượng TT (kg/m³)	Chỉ số độ bền mẫu gỗ theo thời gian sau khi đặt tại bãi thủ nghiệm
TT	Loại gỗ	Phương pháp tẩm	Lượng TT (kg/m³)	6 tháng	12 tháng	18 tháng	24 tháng	30 tháng
1	Keo lá tràm	Ngâm thường	10.88	100	100	100	100	97
		Khuếch tán	6.4	100	100	100	100	93
		Đối chứng		93	90	87	75	55
2	Bạch đàn trắng	Ngâm thường	9.6	100	100	100	100	95
		Khuếch tán	6.4	100	100	100	100	91
		Đối chứng		90	89	83	70	50

Từ bảng 5 cho thấy các mẫu gỗ khúc tẩm XM₅ theo phương pháp ngâm thường và khuếch tán sau 3 năm thử nghiệm, các mẫu Keo lá tràm và Bạch đàn trắng có chỉ số độ bền giảm không đáng kể, vẫn đạt trên 90. Mẫu gỗ đối chứng đã bị nấm và côn trùng phá hoại mạnh làm giảm sút nhanh chỉ số độ bền.

Từ kết quả khảo nghiệm trên đây, gỗ rừng cần phải được bảo quản bằng chế phẩm XM₅ theo phương pháp chân không áp lực, ngâm thường và khuếch tán đảm bảo lượng thuốc thấm đạt từ 7kg/m³ trở lên sẽ tăng cường được độ bền gỗ, đáp ứng yêu cầu sử dụng ngoài trời làm trụ chống cho cây Hồ tiêu, Thanh long.

3.3. Đánh giá ảnh hưởng của XM₅ đến cây Hồ tiêu và Thanh long

Bảng 6. Năng suất hạt tiêu tại mô hình sử dụng trụ gỗ bảo quản bằng XM₅

TT	Khối lượng hạt tiêu tươi tại các lô thí nghiệm qua các lần thu hái (gram)
	Lô sử dụng trụ gỗ có xử lý bảo quản			Lô đối chứng
	Lô 1	Lô 2	Lô 3
Tổng	11130	8143	9267	9348
Bình quân tại 1 ô thí nghiệm	9513			9348

Đánh giá sự phát triển của cây hồ tiêu và năng suất hạt tiêu thu hái được tại lô sử dụng trụ gỗ được xử lý bảo quản bằng thuốc XM₅ và lô đối chứng sử dụng nọc không tẩm không có sự phân biệt. Sự chênh lệch số học giá trị trung bình năng suất hạt tiêu không có nghĩa là nọc tiêu có bảo quản có tác động tốt tới năng suất, mà đơn thuần là số liệu thực tế còn có nhiều yếu tố tự nhiên ảnh hưởng tới năng suất hạt.

Bảng 7. Kết quả phân tích hàm lượng Cu và Cr trong hạt tiêu

TT	Loại mẫu	Ký hiệu mẫu	Hàm lượng Cu (mg/Kg khô)	Hàm lượng Cr (mg/Kg khô)
1	Mẫu hạt tiêu tại lô1	M1	2,52	6.02
2	Mẫu hạt tiêu tại lô2	M2	2,51	7,40
3	Mẫu hạt tiêu tại lô3	M3	2,00	5,85
4	Mẫu hạt tiêu tại lô đối chứng	M4	2,32	6,92

Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 4832 – 89 quy định hàm lượng tối đa các chất nhiễm độc trong thực phẩm, hàm lượng Cu chấp nhận được hàng ngày từ 0,05 – 0,5 mg/kg khối lượng cơ thể và tổng hàm lượng Cu, Zn và Fe cho phép có trong rau quả thực phẩm là 20mg/Kg khô. Từ kết quả phân tích định lượng trên đây, có thể kết luận hàm lượng Cu và Cr có trong hạt tiêu nằm dưới với mức an toàn cho phép.

Đối với Thanh long, tại mô hình thử nghiệm trồng Thanh long cho leo bám vào trụ gỗ được bảo quản bằng XM₅, khi các mắt mầm phát triển được 10 – 15 cm, người trồng thanh long sẽ quan sát, giữ lại duy nhất 01 cành khỏe mạnh nhất cho phát triển và leo bám lên trụ gọi là thân cây, loại bỏ tất cả các cành còn lại để cây tập trung dinh dưỡng nuôi thân. Số liệu theo dõi độ cao của thân cây Thanh long theo thời gian sau khi trồng được thể hiện tại bảng 8.

Bảng 8. Ảnh hưởng của chế phẩm XM₅ tới quá trình

phát triển cây Thanh long

Chỉ tiêu đánh giá	Loại hình cây trụ	Thời gian theo dõi
Chỉ tiêu đánh giá	Loại hình cây trụ	1 tháng	2 tháng	3 tháng	4 tháng
Chiều cao thân cây H (cm)	Trụ gỗ tẩm bằng XM₅ bột	14,9	37,0	70,4	115,3
	Trụ gỗ tẩm bằng XM₅ dạng cao	15,2	37,3	70,6	116,4
	Trụ bê tông	13,0	34,3	66,7	112,4

Thanh long ở các lô quan sát phát triển bình thường. Tại 2 lô sử dụng trụ gỗ được bảo quản bằng XM₅ đều có số liệu về chiều cao của thân Thanh long vượt trội hơn so với lô Thanh long trồng với cây trụ bê tông từ 2 – 4 cm. Sở dĩ có sự chệch lệch không nhiều về chiều cao cây trên đây có thể giải thích do vào ban ngày, thời tiết nắng nóng làm cho trụ bê tông hấp thu nhiệt mạnh hơn so với trụ gỗ gây ảnh hưởng xấu đến quá trinh phát triển của cây. Vào năm thứ hai trở đi, cây đó có tán, trụ bê tông không bị phơi nắng trực tiếp thì sự ảnh hưởng này sẽ không còn đáng kể nữa.

4. Kết luận

Một số thông số công nghệ chính của quá trình tạo chế phẩm XM5 dạng bột và dạng cao đã được xác định và được ứng dụng trong thực tiến sản xuất tại mô hình có năng suất đạt 300 tấn chế phẩm/năm.

Gỗ rừng trồng gồm các loại Keo và Bạch đàn đã được nghiên cứu bảo quản bằng bằng thuốc XM₅ dạng bột và dạng cao phục vụ mục đích sử dụng ngoài trời ứng dụng làm trụ chống cho Hồ tiêu, Thanh long. Gỗ rừng trồng có độ bền tự nhiên không tốt so với gỗ quý rừng tự nhiên, nhưng khi được xử lý bảo quản bằng thuốc XM₅, độ bền của gỗ đã được nâng cao gấp 4 – 5 lần. Gỗ trụ được bảo quản bằng XM₅ đã được đánh giá không làm ảnh hưởng đến quá trình phát triển của cây Hồ tiêu, Thanh long cũng như chất lượng hạt tiêu. Kết quả nghiên cứu đã và đang từng bước ứng dụng trong thực tiễn sản xuất.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Lê Văn Lâm, Bùi Văn Ái (2005), Nghiên cứu bảo quản một số tre , gỗ rừng trồng sử dụng ngoài trời làm nọc tiêu, xây dựng, nguyên liệu đồ mộc và ván bóc lạng, Báo cáo khoa học đề tài trọng điểm cấp Bộ, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.
Nguyễn Thị Bích Ngọc (2009), Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất chế phẩm XM5 và ứng dụng để xử lý gỗ rừng trồng làm cọc chống ngoài trời để trồng Hồ tiêu và Thanh long, Báo cáo tổng kết Dự án sản xuất thử nghiệm cấp Nhà nước, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.
Nguyễn Chí Thanh (1985), “Một số kết quả thử nghiệm hiệu lực của thuốc bảo quản và độ bền tự nhiên của gỗ trong điều kiện trên bãi thử tự nhiên”, Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng KHKT công nghiệp rừng, NXB Nông nghiệp, tr 116-123.
Tiêu chuẩn Ngành 04 TCN 109 (2006), Quy trình khảo nghiệm hiệu lực của thuốc bảo quản lâm sản tại bãi thử tự nhiên, Bộ Nông nghiệp và PTNT.
Willeitner H., Liese W. (1992), Wood protection in tropical countries, Technical cooperation – Federal Republic of Germany.