Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới Cháy rừng là những đám cháy xuất hiện và lan tràn trong rừng mà không nằm trong sự kiểm soát của con người, gây nên những thiệt hại nhiều mặt về tài nguyên rừng, môi trường sinh thái [2]. Trong những năm gần đây, sự biến đổi khí hậu với những đợt nắng nóng, khô hạn kéo dài bất thường đã làm cho cháy rừng trở thành thảm họa nghiêm trọng ở nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam. Từ hàng trăm năm về trước, con người đã biết tới những tác hại của lửa đối với tài nguyên rừng, thậm chí cả tính mạng con người.
Nhưng cho đến những năm đầu của thế kỷ thứ XX, do nạn cháy rừng tăng lên không chỉ gây tổn thất về tài nguyên rừng, uy hiếp cuộc sống của con người và tài sản của họ mà còn mang lại hàng loạt các hậu quả suy thoái môi trường, con người đã có nhận thức đúng hơn về tầm quan trọng của công tác quản lý bảo vệ rừng nói chung và PCCCR. Cùng những nghiên cứu về các biện pháp PCCCR, khống chế sự phát sinh của lửa rừng, đã có nhiều tác giả đi sâu nghiên cứu một cách định lượng ảnh hưởng của lửa đến hệ sinh thái rừng. Các nhà khoa học nhận định rằng lửa là một nhân tố sinh thái đặc biệt [2]. Nó có thể gây ra những ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới các thành phần thực vật, động vật, vi sinh vật, đất và tiểu khí hậu rừng.
Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy những đám cháy có cường độ nhỏ sự ảnh hưởng của lửa tới hệ sinh thái là không lớn, thậm chí còn có lợi, từ đó nhiều tác giả cho rằng phòng chống cháy rừng hiện đại không chỉ ngăn chặn cháy rừng, nâng cao kỹ thuật PCCCR mà còn phải lợi dụng mặt có ích của lửa đối với rừng, dùng lửa an toàn làm biện pháp hữu hiệu trong kinh doanh và phòng chống cháy rừng. 4 Nghiên cứu ảnh hưởng của lửa tới sự biến đổi tính chất đất đã sớm được quan tâm ở những nước có nền kinh tế phát triển và cũng thường xảy ra nhiều vụ cháy rừng như Mỹ, Nga, Australia, Canada…. Nhìn chung các kết quả nghiên cứu cho thấy, cháy rừng làm tăng nhiệt độ đất nhanh chóng, làm biến đổi tính chất vật lý và hóa học của đất. Với những đám cháy có cường độ cao, nếu không có biện pháp phục hồi nhanh lớp thảm thực vật sau cháy sẽ gây xói mòn, rửa trôi và dẫn tới đất bị thoái hóa.
Theo các tác giả: Isaac và Hopkins (1937), St.John và Rundel (1976), Tarrant (1956), những đám cháy trong rừng lá kim ở vùng Bắc mỹ làm độ pH trong đất tăng từ 1 đến 2 đơn vị [26]. Ở Anh, Ailen (1964) đã nghiên cứu và đưa ra nhận định rằng có khoảng 70% lượng nitơ bị bay hơi ở nhiệt độ 500 – 8000C. Nghiên cứu của Orin (1975) ở Mỹ cho biết nếu cháy với cường độ lớn, lượng nitơ bị mất là 95%. Còn nghiên cứu của Debano và Conrad (1978) cho thấy có khoảng 10% nitơ tổng số trong thực vật, vật rơi rụng và ở lớp đất bề mặt bị mất trong một đám cháy có điều khiển.
Trong một nghiên cứu sau đó vào năm 1979 chỉ với lớp thảm khô thảm mục, Debano kết luận có 67% lượng nitơ tổng số bị mất với điều kiện đất khô, nhưng chỉ có 25% nitơ bị mất khi đám cháy xảy ra ở nền rừng ẩm…Phần lớn kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy, ngay sau khi cháy các chất dinh dưỡng khoáng như photpho, kali, canxi, magie có trong đất đều tăng (Wagle and Kitchen 1972; Viro 1974; Lewis 1974; Stark 1977; Trabaud. Từ những nghiên cứu này, người ta cho rằng lửa không chỉ hoàn toàn có hại, nếu biết sử dụng hợp lý (có kiểm soát), lửa có thể mang lại những hiệu ích lớn đối với hệ sinh thái rừng. Năm 1936, các ông đã đề xuất ý kiến thực hiện biện pháp đốt có kế hoạch nhằm tăng sản lượng gỗ và chim thú, đồng thời giảm 5 nguy cơ cháy rừng. Những nghiên cứu của Morris (1968) cho thấy việc đốt cỏ Cynodon dalylon vào cuối mùa đông và đầu mùa xuân có tác dụng như bón phân làm tăng sinh khối.
Theo Cooper (1971) và Stone (1971) [2], khi đốt có điều khiển theo chu kỳ đã làm giảm các chất hữu cơ nhưng lại làm tăng hàm lượng tổng số của các chất: Ca, Mg, K, P ở lớp đất bề mặt. Tuy nhiên qua các tài liệu liên quan cho thấy hiện nay có rất ít công trình đi sâu nghiên cứu đến khả năng phục hồi của thực vật rừng sau cháy. Các nghiên cứu chỉ mới đề cập đến khả năng tái sinh của cây rừng và khả năng chống chịu lửa của thực vật. Những nghiên cứu về tái sinh rừng được thực hiện bởi các tác giả như: Richards.
Những vấn đề về tái sinh rừng được các tác giả tập trung giải quyết gồm: đặc điểm phân bố của cây tái sinh, đặc điểm tái sinh của rừng mưa nhiệt đới, các vấn đề cân bằng sinh thái, khả năng tự duy trì và tự điều chỉnh, có khả năng tự chống chịu sự biến đổi và duy trì trạng thái cân bằng,… Khi nghiên cứu về thảm thực vật sau cháy, các tác giả Lloret & Vila (2003); Pausas và cộng sự (2004); Arnan và cộng sự (2007) cho rằng khả năng tái sinh sau cháy là rất cao và phụ thuộc nhiều vào các thảm thực vật trước khi cháy. Theo Science Daily [27], nhóm Catalan đã thực hiện nghiên cứu về sự thay đổi tập tính của quần thể động vật sau vụ cháy rừng. Nghiên cứu đã lấy mẫu từ các khu vực bị ảnh hưởng bởi một đám cháy rừng diễn ra hồi tháng 8/2003 ở vùng ngoại ô Sant Llorenç del Munti L'Obac Natural Park, Catalonia (Tây Ban Nha). Sau khi phân tích mẫu đã có kết luận rằng: sự xuất hiện của các loài nhuyễn thể là một dấu hiệu cho thấy rừng đang phục hồi và quá trình phục hồi sau cháy rừng không gây hại đến loài động vật vốn nhạy cảm với các môi trường đất và cấu trúc thảm thực vật; cháy rừng làm thay đổi 6 toàn bộ điều kiện môi trường sống, chẳng hạn như thay đổi cấu trúc thảm thực vật, đất nhiều xác lá nhưng thiếu mùn, gây ảnh hưởng lớn đến cấu trúc loài của ngành thân mềm.
Science Direct khi nghiên cứu với rừng thông ở Địa Trung Hải cho thấy sự phục hồi, tái sinh rừng cũng bị ảnh hưởng bởi tần số các đám cháy ở khu vực nghiên cứu [25]. Nghiên cứu chỉ ra rằng cháy rừng là một trong những tác nhân chọn lọc đối với các loài cây chống chịu lửa tốt, tái sinh mạnh. Ở khu vực có tần số xảy ra cháy rừng lớn sẽ chọn lọc được các loài cây có khả năng tái sinh mạnh mẽ. Tạp chí Thực vật học của Tây Ban Nha (2008) cũng giới thiệu một nghiên cứu về khả năng tái sinh của các khu vực canh tác bị tác động bởi cháy rừng.
Các tác giả Duguy, Beatriz và Vallejo, V. Ramón đã nghiên cứu bản đồ sử dụng đất và lịch sử cháy kết hợp lấy mẫu cấu trúc thảm thực vật trên một tập hợp các ô tiêu chuẩn cho đất canh tác thường xuyên và khu vực xảy ra cháy 6 năm trước khi lấy mẫu [27]. Họ phân tích những tác động của lịch sử cháy và so sánh các ô tiêu chuẩn khác nhau về lịch sử cháy, được canh tác thường xuyên hoặc bỏ hoang. Nghiên cứu cho thấy các lô đất bị bỏ hoang, không được canh tác thường xuyên và ít bị tác động bởi các đám cháy có khả năng phục hồi thấp hơn.
Có thể thấy những công trình nghiên cứu về tái sinh rừng được đề cập ở trên đã làm sáng tỏ hơn về những phương pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự nhiên ở một số vùng, các nhân tố ảnh hưởng đến tái sinh và những nguyên lý chung để xây dựng phương thức xúc tiến tái sinh rừng, những biến đổi của rừng sau khi bị cháy. Từ những hiểu biết đó giúp chúng ta xây dựng, đề xuất các biện pháp lâm sinh hợp lý nhằm quản lý rừng bền vững. Ở Việt Nam Ở Việt Nam từ năm 2000 trở về trước, mỗi năm trung bình mất khoảng gần 100.000 ha rừng với nhiều nguyên nhân, trong số đó có khoảng 10% là do 7 hậu quả của cháy rừng [4][5]. Từ năm 2000 trở lại đây, cả số vụ cháy và diện tích rừng bị cháy ở Việt nam có giảm hơn so với thời kỳ trước đó nhưng nhìn chung ở các địa phương cháy rừng vẫn xảy ra thường xuyên.
Trong những năm gần đây, trung bình mỗi năm nước ta xảy ra xấp xỉ 650 vụ cháy, thiệt hại khoảng 4. So với các lĩnh vực khác trong Lâm nghiệp, việc nghiên cứu về ảnh hưởng của cháy rừng đến đất và khả năng phục hồi của rừng sau cháy ở nước ta còn khá mới mẻ. Hầu như chưa có nghiên cứu toàn diện nào về vấn đề này. Các nghiên cứu cũng chỉ mới chủ yếu đề cập đến khả năng tái sinh của rừng và các vấn đề chung về tái sinh rừng.
Dựa vào mật độ cây tái sinh, Vũ Đình Huề (1969) đã phân chia khả năng tái sinh rừng thành 5 cấp [13]. Trong đó cấp rất tốt có mật độ cây tái sinh trên 12000 cây/ha, cấp trung bình từ 4000 – 8000 cây/ha, cấp xấu có mật độ từ 2000 – 4000 cây/ha. Nhìn chung đây mới chỉ là nghiên cứu về số lượng cây tái sinh. Nguyễn Thế Hưng (2003) [9] đã nhận xét trong lớp cây tái sinh tự nhiên ở rừng non phục hồi thành phần loại cây ưa sáng sống định cư và có đời sống lâu dài chiếm tỉ lệ lớn, thậm chí trong tổ thành cây tái sinh đã xuất hiện các loài cây chịu bóng sống dưới tán rừng như Bứa, Ngát…Sự có mặt với tần số khá cao của một số loài cây ưa sáng mọc nhanh định cư và một số loài cây chịu bóng là dấu hiệu chuyển biến tích cực của diễn thế rừng.
Tác giả kết luận, khả năng tái sinh của rừng tự nhiên của các trạng thái thực vật có liên quan nhiều đến độ che phủ, mức độ thoái hóa của thảm thực vật, phương thức tác động của con người và tổ thành loài trong quần xã. Nguyễn Duy Chuyên (1985) [3] đã nghiên cứu quy luật phân bố cây tái sinh tự nhiên rừng lá rộng thường xanh hỗn loài vùng Quỳ Châu, Nghệ An. Kết quả nghiên cứu về phân bố cây tái sinh theo chiều cao, nguồn gốc và chất lượng như sau: trong tổng số 13657 ô đo đếm có 8444 ô có ít nhất 1 cây tái 8 sinh.