Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới 1. Khái niệm và phân loại RPH Theo Luật Lâm nghiệp của Anh năm 2005, định nghĩa RPH như sau: ”RPH là rừng có tác dụng giảm thiểu hoặc ngăn chặn tác động của thiên tai, bao gồm sạt lở, lở, xói mòn, sạt lở đất, lũ quét hoặc lũ lụt đối với người và tài sản của họ ở miền núi. RPH nói chung bao gồm khu vực dốc giữa tiềm năng nguy hiểm (ví dụ như một mỏm đá không ổn định hoặc một vụ lở tuyết do suy giảm thảm thực vật)”.
Luật Lâm nghiệp Australia năm 1975 quy định: Vị trí RPH (rừng ở các vị trí đặc biệt) theo nghĩa của Luật Liên bang này là rừng, vị trí của chúng nếu bị đe dọa bởi các lực ăn mòn của gió, nước và trọng lực và cần được xử lý đặc biệt để bảo vệ đất và lớp phủ thực vật và để đảm bảo tái trồng rừng. Rừng trên cát trôi, đất trôi, 2. Những khu rừng có xu hướng phát triển thành karst hoặc các vị trí có khả năng xói mòn cao, 3. Rừng ở các lớp đá, tầng nông sâu hoặc đột ngột nếu việc trồng lại rừng chỉ có thể thực hiện được trong những điều kiện khó khăn, 4.
Rừng trên sườn dốc, nơi có thể xảy ra trượt dốc nguy hiểm, 5. Lớp phủ thực vật trong khu rừng, 6. Khu vực liền kề với khu rừng xung quanh. Tiêu chí RPH Hiệu năng phòng hộ của rừng phải gắn với tiêu chuẩn đặc trưng về cấu trúc lâm phần của nó.
Năm 2008, một số tác giả đã đưa ra khái niệm khung Quy hoạch quản lý rừng đa tác dụng (Multiple-Use Forest Management Planning Framework) nhằm tích hợp các chức năng cơ bản của rừng như chức năng về sinh thái, kinh tế và xã hội trong quá trình quy hoạch và đưa ra những quyết định, chính sách quản lý bảo vệ và phát triển rừng ở Thổ Nhĩ Kỳ. Bằng những kết quả nghiên cứu của mình, tác giả cũng đưa ra những tiêu chí căn bản cho các khu RPH đặc trưng như RPH ven biển, RPH ven bờ 7 sông, suối. Chẳng hạn, đối với RPH ven bờ sông suối cần giữ đai rừng rộng 60 m đối với sông lớn, 30 m đối với suối và vùng đất ngập nước, 500 m đối với các hồ nước tự nhiên và 1 km trở lên đối với các khu rừng ngập mặn ven biển. Tác giả cũng đề nghị không nên có bất kỳ hoạt động khai thác nào trong khu vực như vậy, nhằm đảm bảo phát huy tối đa hiệu quả phòng hộ của đai rừng Khả năng giảm lũ và chống xói mòn của rừng phụ thuộc vào cấu trúc của nó, điều kiện khí hậu, địa hình và thổ nhưỡng.
Tuy nhiên, khả năng đó của rừng có hạn và rừng hoàn toàn không phải một tấm bọt biển khổng lồ để hút nước như các quan niệm cũ vẫn tồn tại ở một số nơi (Valente và cộng sự, 1997, Whelan và Anderson, 1997) [102]. Việc thay thế các rừng cây bản địa bằng rừng Cao su ở Nam Keng (Trung Quốc) và ở Pang Khum (miền Bắc Thái Lan) đã làm tăng lượng bốc thoát hơi nước và vì vậy làm giảm dòng chảy cũng như lượng nước được tích trữ trong lưu vực. Mặc dù việc trồng rừng thâm canh và những biện pháp bảo tồn đất có những tác dụng nhất định trong việc giảm đỉnh lũ nhưng ít có trường hợp nào cho thấy các biện pháp đó có tác dụng làm tăng dòng chảy kiệt. Nhìn chung, phần lớn các nghiên cứu đều cho rằng rừng trồng cây ngoại lai tiêu thụ nhiều nước hơn cây bản địa và do đó làm giảm dòng chảy sông suối của lưu vực không chỉ trong mùa lũ mà ngay cả trong mùa kiệt.
Tuy nhiên, có một số nghiên cứu chỉ ra rằng khi sự biến đổi tỷ lệ diện tích thảm thực vật dao động trong khoảng từ 15- 20% so với diện tích lưu vực thì sự biến động dòng chảy sông suối trong lưu vực không thể hiện rõ. Năm 2007, nghiên cứu của Lee Soo-hwa chỉ ra rằng đất rừng tốt có thể thấm được khoảng 250 mm nước mưa trong một giờ. Tuy nhiên, cũng theo tác giả thì khi rừng không qua tác động cải thiện cấu trúc sẽ không tốt cho cải thiện nguồn nước thậm chí còn làm tăng sự thiếu nước do làm cho một lượng lớn nước bị ngăn giữ từ các tầng tán và bốc thoát hơi. Ngược lại, khi rừng được cải thiện tầng tán thì sẽ tạo điều kiện cho nước mưa thấm vào đất nhiều hơn, sự chiếu sáng sẽ làm cho các sinh vật đất như giun hoạt động tốt hơn vì vậy có tác dụng duy trì nguồn nước và cải thiện nguồn nước tốt hơn.
Các khu rừng được cải thiện cấu trúc tốt đã được chứng minh là có tác dụng 8 ngang bằng và đôi khi còn hơn cả các đập nước trong việc làm giảm các vấn đề do nước gây ra dù đó là lũ lụt hay hạn hán. Chỉ số về trạng thái thảm thực vật rừng (cấu trúc, loại đất, địa hình,…) có ảnh hưởng đến dòng chảy của lưu vực thì phân bố không gian của rừng cũng có ảnh hưởng quan trọng, nhất là khi rừng được phân bố ở những khu vực tiếp nối trực tiếp với hệ thống tích nước của thủy vực như sông suối, hồ… Những khoảng trống ở phần trên sườn dốc có thể gây ra ảnh hưởng đối với sản lượng nước thấp hơn ở phần dưới sườn dốc. Vì vậy, cần ưu tiên lựa chọn vùng trồng rừng cho hợp lý trên quan điểm quản lý nguồn nước. Tỷ lệ diện tích rừng cần được bảo vệ phải dựa trên cơ sở đảm bảo tính toàn vẹn của cảnh quan sinh thái và những hệ lụy môi trường cần phải giải quyết trong mỗi vùng khác nhau.
Tại các khu rừng tư nhân ở Châu Âu, những diện tích rừng đáp ứng các tiêu chí cần được bảo vệ bao gồm cả các khu rừng sản xuất. Bên cạnh đó, các nghiên cứu trong thời gian dài đã cho thấy hoàn toàn có thể bảo tồn các loài bằng những giải pháp lâm sinh thích hợp cho những đối tượng rừng sản xuất đa chức năng. Vì vậy, ở Châu Âu người ta đã tranh luận rằng liệu có thể chuyển từ tiếp cận quản lý rừng phân lập và chuyên biệt về dạng quản lý rừng quy tập các chức năng một cách toàn diện và hệ thống hay không. Theo tác giả, hệ thống quản lý RPH không nên là một phần độc lập mà phải là một phần của chiến lược quản lý tài nguyên rừng và tài nguyên thiên nhiên quốc gia.
Các giải pháp truyền thống như các chương trình trồng rừng thương mại hoặc các biện pháp công trình khác được tiến hành một cách riêng rẽ nhau để hạn chế lũ lụt đều đã mang lại hiệu quả thấp và thậm chí trong một số trường hợp nó còn gây ra những tác động tiêu cực không mong muốn. Hiện tại, các nhà khoa học thế giới đã và đang rất quan tâm đối tượng RPH ven bờ sông suối vì đây là một trong những hệ sinh thái rừng đặc thù nhất, có tính đa dạng sinh học cao nhất và có ý nghĩa to lớn trong phòng hộ nông nghiệp cũng như cảnh quan sinh thái. Vai trò của RPH 9 Rừng đầu nguồn là các hệ sinh thái ở những vùng núi nơi xuất phát của các hệ thống sông, suối được coi là những “tháp nước” của thế giới và có tầm quan trong tối cao trong việc duy trì và cung cấp nguồn nước sạch, lương thực, năng lượng và nguyên liệu cho các ngành công nghiệp. Rừng đầu nguồn chứa đựng nhiều hệ sinh thái độc đáo và là nguồn ĐDSH làm cơ sở cho sự phát triển bền vững cho cả vùng cao và vùng thấp.
Vai trò của rừng đầu nguồn trong bảo vệ đất, cung cấp nước, duy trì lượng mưa, phát triển du lịch sinh thái, cung cấp nước và năng lượng thủy điện, giữ gìn ĐDSH, các giá trị văn hóa và truyền thống dân tộc đã được khuếch đại trong nhiều nghiên cứu (Messreli và Ives, 1997- trong Price, M. Tuy nhiên, có rất ít trong số này được chuyển thành hành động cụ thể. Các hệ sinh thái vùng núi nói chung không được liệt vào hàng ưu tiên cao của các cơ quan hỗ trợ phát triển, ngoại trừ một số ít nơi dễ tiếp cận và có hoạt động du lịch sinh thái. Điều này sẽ không thay đổi nhiều nếu sự liên kết giữa việc bảo tồn rừng miền núi với sự phát triển bền vững không được trình diễn bằng thực nghiệm dựa trên các luận cứ khoa học.
Các lựa chọn cho chiến lược nghiên cứu và phát triển phải đặc trưng cho từng mục tiêu và cho từng lập địa. Có rất nhiều công trình nghiên cứu khẳng định vai trò của rừng trong bảo vệ và cải thiện chất lượng nguồn nước của lưu vực. Thảm thực vật rừng có khả năng làm giảm dòng chảy mặt và cố định các chất, vì vậy có tác dụng như những máy lọc làm sạch nguồn nước. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các hoạt động trồng rừng lại có tác dụng ngược lại những điều trên (Nisbet, 2001; Bruijnzeel, 2004; Ellis et al., 2006; Waterloo et al.
Kết quả nghiên cứu của Phùng Văn Khoa 2006 đã cho thấy trong các lưu vực của nước Mỹ, những nhân tố môi trường ảnh hưởng rõ rệt nhất đến sản lượng ion trong nước dòng chảy của lưu vực đó là lượng mưa, nền địa chất (đá mẹ) và thảm thực vật rừng (Phung Van Khoa, 2006 [94]). Rừng có khả năng làm giảm độ mặn trong nước dòng chảy của lưu vực. Cơ chế làm giảm độ mặn của lưu vực do tác động của rừng được Van Dijk 2007 giải thích như sau: Phần lớn sự tăng lên tính mặn của sông suối trong lưu vực được bắt nguồn từ 10 nước ngầm. Sự mất rừng đã làm tăng mực nước ngầm và vì vậy làm tăng lượng nước ngầm chảy vào sông suối, từ đó tăng độ mặn của nước.
Khi có rừng, thảm thực vật rừng có tác dụng như những máy bơm nước cùng những khoáng chất từ mực nước ngầm, đồng thời có tác dụng ngăn giữ và làm giảm quá trình rửa trôi các khoáng chất trong đất xuống tầng nước ngầm. Vì vậy, đã làm giảm độ mặn của nước sông suối trong lưu vực. Ngoài ra, quá trình tưới tiêu do các hoạt động nông nghiệp cũng góp phần làm tăng độ mặn của nước. Kết quả nghiên cứu của Carsten và cộng sự 2007 đã chỉ ra rằng ảnh hưởng của rừng tới nguồn nước trên quy mô rộng vẫn cần phải được nghiên cứu nhiều hơn nữa.