Luận văn thạc sĩ nghiên cứu cơ sở khoa học sản xuất chế phẩm sinh học tăng độ ẩm vật liệu cháy dưới tán rừng thông nhằm hạn chế khả năng cháy rừng ở việt nam

Nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học tăng độ ẩm vật liệu cháy dưới tán rừng thông, góp phần hạn chế cháy rừng hiệu quả tại Việt Nam.

• Tác giả: Nguyễn Đức Anh
• Người hướng dẫn: TS. Trần Quốc Hưng
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Lâm nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học sản xuất chế phẩm sinh học tăng độ ẩm vật liệu cháy dưới tán rừng thông nhằm hạn chế khả năng cháy rừng ở Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Mục tiêu của luận văn
• 0.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
• 0.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 0.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 0.3. Những đóng góp mới của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.1.1. Nghiên cứu về cháy rừng
• 1.1.2. Nghiên cứu về vật liệu cháy rừng
• 1.1.3. Nghiên cứu vi sinh vật sinh màng nhầy
• 1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước
• 1.2.1. Nghiên cứu về cháy rừng và biện pháp phòng chống cháy rừng thông
• 1.2.2. Nghiên cứu về vật liệu cháy ở rừng thông
• 1.2.2.1. Vật liệu cháy ở rừng thông non
• 1.2.2.2. Vật liệu cháy ở rừng thông trung niên
• 1.2.2.3. Vật liệu cháy ở rừng thông thành thục
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG - ĐỊA ĐIỂM - NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Địa điểm nghiên cứu
• 2.4. Nội dung nghiên cứu
• 2.4.1. Phân lập, tuyển chọn vi sinh vật sinh màng nhầy (Polysacarit)
• 2.4.2. Nghiên cứu hướng dẫn sản xuất chế phẩm sinh học
• 2.4.3. Nghiên cứu kỹ thuật sử dụng chế phẩm sinh học
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Phân lập, tuyển chọn vi sinh vật sinh màng nhầy (Polysacarit)
• 2.5.2. Nghiên cứu hướng dẫn sản xuất chế phẩm sinh học
• 2.5.3. Phương pháp nghiên cứu kỹ thuật sử dụng chế phẩm sinh học
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Phân lập, tuyển chọn vi sinh vật sinh màng nhầy (Polysacarit)
• 3.1.1. Phân lập vi sinh vật sinh màng nhầy
• 3.1.2. Đánh giá, tuyển chọn vi sinh vật sinh màng nhầy
• 3.1.3. Đánh giá một số chủng vi sinh vật sinh màng nhầy tồn tại ở trong điều kiện nhiệt độ và ẩm độ khác nhau
• 3.1.4. Ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng và phát triển của các chủng VSV sinh màng nhầy
• 3.1.5. Định danh đến loài và xác định mức độ an toàn sinh học của các chủng vi sinh vật có hoạt tính cao được tuyển chọn
• 3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm sinh học
• 3.2.1. Nghiên cứu điều kiện sinh trưởng và phát triển của các chủng VSV sinh màng nhầy Polysacarit sử dụng trong sản xuất chế phẩm sinh học (môi trường, tốc độ lắc, thời gian, nhiệt độ, độ pH)
• 3.2.2. Nghiên cứu khả năng tập hợp chủng
• 3.2.3. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học
• 3.2.4. Xây dựng Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học
• 3.3. Nghiên cứu kỹ thuật sử dụng chế phẩm sinh học
• 3.3.1. Xác định thời điểm sử dụng chế phẩm sinh học
• 3.3.2. Xác định phương thức sử dụng chế phẩm sinh học tại chỗ
• 3.3.3. Xác định phương thức sử dụng chế phẩm bằng phương pháp thu gom vật liệu cháy
• KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH

Tóm tắt

I. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học

Nghiên cứu tập trung vào việc sản xuất chế phẩm sinh học nhằm tăng độ ẩm của vật liệu cháy dưới tán rừng thông. Mục tiêu chính là hạn chế nguy cơ cháy rừng tại Việt Nam. Quá trình nghiên cứu bao gồm việc phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy có khả năng sản xuất polysacarit, giúp giữ ẩm cho vật liệu cháy. Các chủng vi sinh vật này được đánh giá dựa trên khả năng sinh trưởng trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm khác nhau, cũng như mức độ an toàn sinh học.

1.1. Phân lập và tuyển chọn vi sinh vật

Quá trình phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy được thực hiện tại các khu vực nghiên cứu dưới tán rừng thông. Các chủng vi sinh vật được đánh giá dựa trên khả năng sản xuất polysacarit và khả năng giữ ẩm. Kết quả cho thấy, các chủng vi sinh vật như Bacillus và Lipomyces có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện khô hạn và sản xuất lượng polysacarit đáng kể.

1.2. Sản xuất chế phẩm sinh học

Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học được xây dựng dựa trên các điều kiện tối ưu cho sự sinh trưởng của vi sinh vật, bao gồm môi trường dinh dưỡng, tốc độ lắc, thời gian, nhiệt độ và độ pH. Chế phẩm sinh học được sản xuất có khả năng tăng độ ẩm của vật liệu cháy lên hơn 10%, giúp giảm thiểu nguy cơ cháy rừng.

II. Ứng dụng chế phẩm sinh học trong phòng chống cháy rừng

Chế phẩm sinh học được ứng dụng trong việc phòng chống cháy rừng bằng cách tăng độ ẩm của vật liệu cháy dưới tán rừng thông. Nghiên cứu xác định thời điểm và phương thức sử dụng chế phẩm hiệu quả nhất, bao gồm việc xử lý tại chỗ và thu gom vật liệu cháy. Kết quả thử nghiệm tại các khu vực như Sóc Sơn (Hà Nội) và Hoành Bồ (Quảng Ninh) cho thấy, chế phẩm sinh học giúp tăng độ ẩm vật liệu cháy đáng kể, từ đó giảm thiểu nguy cơ cháy rừng.

2.1. Xác định thời điểm sử dụng

Nghiên cứu xác định thời điểm sử dụng chế phẩm sinh học hiệu quả nhất là trước mùa khô, khi độ ẩm của vật liệu cháy bắt đầu giảm. Việc xử lý chế phẩm vào thời điểm này giúp duy trì độ ẩm của vật liệu cháy, ngăn chặn nguy cơ bắt lửa.

2.2. Phương thức sử dụng

Phương thức sử dụng chế phẩm sinh học bao gồm xử lý tại chỗ và thu gom vật liệu cháy. Xử lý tại chỗ giúp tăng độ ẩm trực tiếp cho vật liệu cháy dưới tán rừng, trong khi thu gom vật liệu cháy giúp tập trung xử lý các khu vực có nguy cơ cháy cao.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn trong việc bảo vệ rừng và phòng chống cháy rừng tại Việt Nam. Về mặt khoa học, nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu và luận cứ khoa học cho việc sản xuất chế phẩm sinh học tăng độ ẩm vật liệu cháy. Về mặt thực tiễn, chế phẩm sinh học giúp nâng cao hiệu quả quản lý và phòng chống cháy rừng, đặc biệt là trong các khu vực rừng thông có nguy cơ cháy cao.

3.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu đóng góp các dữ liệu và luận cứ khoa học cho việc sản xuất chế phẩm sinh học tăng độ ẩm vật liệu cháy, giúp cải thiện tính chất lý hóa của đất và tăng khả năng sinh trưởng của rừng thông.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn

Chế phẩm sinh học giúp nâng cao hiệu quả quản lý và phòng chống cháy rừng, giảm thiểu thiệt hại về kinh tế và môi trường do cháy rừng gây ra. Nghiên cứu cũng góp phần bảo vệ nguồn gen quý hiếm và duy trì cân bằng sinh học trong các khu rừng thông.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cháy rừng là một trong những nguyên nhân chính gây suy giảm nghiêm trọng diện tích và chất lượng rừng ở Việt Nam, với tổng số 1.712 vụ cháy rừng từ năm 2014 đến tháng 6/2018, làm thiệt hại trung bình khoảng 1.297 ha rừng mỗi năm (Tổng cục Lâm nghiệp, 2018). Rừng thông, với diện tích trên 400.000 ha, là loại rừng dễ bị cháy do chứa hàm lượng nhựa từ 2% đến 12%, khiến lửa lan nhanh và khó kiểm soát. Việc phát triển các biện pháp phòng chống cháy rừng hiệu quả là cấp thiết nhằm bảo vệ tài nguyên rừng và môi trường sinh thái.

Luận văn tập trung nghiên cứu cơ sở khoa học sản xuất chế phẩm sinh học tăng độ ẩm vật liệu cháy dưới tán rừng thông nhằm hạn chế khả năng cháy rừng. Mục tiêu cụ thể là phân lập và tuyển chọn 3-5 chủng vi sinh vật sinh màng nhầy có hàm lượng polysacarit trên 15 g/l, phát triển phù hợp với vật liệu cháy dưới tán rừng thông, đồng thời sản xuất chế phẩm sinh học có khả năng tăng độ ẩm vật liệu cháy trên 10% trước mùa khô. Nghiên cứu được thực hiện tại các khu vực điển hình như Hoành Bồ (Quảng Ninh) và Sóc Sơn (Hà Nội) trong giai đoạn 2016-2020.

Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nằm ở việc giảm thiểu nguy cơ cháy rừng mà còn góp phần cải tạo đất, tăng khả năng sinh trưởng của rừng thông, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường sinh thái. Đây là bước tiến quan trọng trong phòng chống cháy rừng, đồng thời mở ra hướng ứng dụng vi sinh vật sinh màng nhầy trong quản lý rừng bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên ba lý thuyết chính: (1) Tam giác lửa trong cháy rừng gồm nguồn nhiệt, oxy và vật liệu cháy (VLC), trong đó VLC đóng vai trò quyết định khả năng bắt lửa và lan truyền đám cháy; (2) Vai trò của vi sinh vật sinh màng nhầy (polysacarit) trong việc giữ ẩm và cải tạo đất, giúp tăng độ ẩm vật liệu cháy; (3) Mô hình sinh trưởng và phát triển vi sinh vật trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm và pH khác nhau, ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất chế phẩm sinh học.

Các khái niệm chính bao gồm: vật liệu cháy dưới tán rừng (thảm khô, thảm mục có đường kính nhỏ hơn 1 cm), polysacarit sinh học, vi sinh vật sinh màng nhầy, độ ẩm vật liệu cháy, và phương pháp phân lập, tuyển chọn vi sinh vật.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính gồm 75 mẫu đất và mùn dưới tán rừng thông tại bốn khu vực nghiên cứu: Hoành Bồ (Quảng Ninh), Sóc Sơn (Hà Nội), Tĩnh Gia (Thanh Hóa), và Lộc Bình (Lạng Sơn). Vi sinh vật sinh màng nhầy được phân lập bằng phương pháp pha loãng và nuôi cấy trên môi trường AT ở 30°C trong 3-5 ngày. Việc tuyển chọn chủng dựa trên độ nhớt dịch nuôi cấy và hàm lượng polysacarit khô, sử dụng nhớt kế Ostwald để đo độ nhớt.

Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ (5°C đến 40°C) và độ ẩm không khí (60%-100%) đến sinh trưởng vi sinh vật được thực hiện bằng đo đường kính khuẩn lạc trên môi trường chuyên dụng. Phương pháp định danh vi sinh vật sử dụng giải trình tự gen 16S rRNA và so sánh với cơ sở dữ liệu quốc tế.

Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học được xây dựng dựa trên nghiên cứu điều kiện sinh trưởng tối ưu của vi sinh vật (môi trường, tốc độ lắc, thời gian, nhiệt độ, pH), khả năng tập hợp chủng không đối kháng, và thử nghiệm phối trộn với các chất mang như mùn hữu cơ, than bùn, tinh bột sắn, apatits. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ 2016 đến 2020, với các thí nghiệm tại phòng thí nghiệm và hiện trường.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân lập và tuyển chọn vi sinh vật sinh màng nhầy: Từ 75 mẫu đất, đã phân lập được 32 chủng vi sinh vật sinh màng nhầy, trong đó Hoành Bồ chiếm 37,5% (12 chủng), Tĩnh Gia 31,25% (10 chủng), Lộc Bình 18,75% (6 chủng), và Sóc Sơn 6,25% (2 chủng). Có 13 chủng có hàm lượng polysacarit trên 15 g/l, tiêu biểu như P08 (17,2 g/l), P58, P60, P65, P73.

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh trưởng: Các chủng vi sinh vật phát triển tốt trong khoảng nhiệt độ 10°C đến 35°C, đạt đường kính khuẩn lạc lớn nhất ở 25-30°C (ví dụ, chủng P16.1 đạt 59,6 mm ở 25°C). Ở 5°C và 40°C, sinh trưởng kém với đường kính khuẩn lạc dưới 5 mm.

3. Ảnh hưởng của độ ẩm không khí: Vi sinh vật sinh màng nhầy phát triển tối ưu ở độ ẩm không khí 80%-95%, đặc biệt là 90%. Ở độ ẩm thấp hơn 80% hoặc cao hơn 95%, sinh trưởng giảm đáng kể.

4. Khả năng tăng độ ẩm vật liệu cháy: Thí nghiệm trên quy mô chậu vại cho thấy sử dụng chế phẩm sinh học từ các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy làm tăng độ ẩm vật liệu cháy dưới tán rừng thông từ 10% đến trên 15% so với đối chứng không sử dụng chế phẩm. Liều lượng sử dụng tối ưu là khoảng 0,5%-1,0% khối lượng vật liệu cháy.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy vi sinh vật sinh màng nhầy có khả năng sinh polysacarit cao, giúp giữ ẩm hiệu quả cho vật liệu cháy dưới tán rừng thông, từ đó làm giảm khả năng bắt lửa và lan truyền cháy rừng. Nhiệt độ và độ ẩm không khí là các yếu tố môi trường quan trọng ảnh hưởng đến sinh trưởng vi sinh vật, phù hợp với điều kiện khí hậu miền Bắc Việt Nam.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, việc ứng dụng vi sinh vật sinh màng nhầy trong cải tạo đất và giữ ẩm đã được chứng minh hiệu quả, tuy nhiên nghiên cứu này là lần đầu tiên tập trung vào vật liệu cháy dưới tán rừng thông tại Việt Nam. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường kính khuẩn lạc theo nhiệt độ và độ ẩm, cũng như bảng so sánh độ ẩm vật liệu cháy giữa các công thức sử dụng chế phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Sản xuất và ứng dụng chế phẩm sinh học: Triển khai sản xuất chế phẩm sinh học từ các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy có hàm lượng polysacarit cao, sử dụng liều lượng 0,5%-1,0% khối lượng vật liệu cháy để tăng độ ẩm vật liệu cháy dưới tán rừng thông. Thời gian áp dụng tốt nhất là trước mùa khô, từ tháng 1 đến tháng 4 hàng năm.

2. Phương thức sử dụng chế phẩm: Áp dụng rắc chế phẩm sinh học theo đường băng cản lửa hoặc theo đường đồng mức với diện tích xử lý từ 25% đến 100% tùy theo mật độ vật liệu cháy, kết hợp với hoạt hóa bằng vôi bột để tăng hiệu quả giữ ẩm.

3. Tăng cường quản lý và giám sát: Các cơ quan quản lý lâm nghiệp cần phối hợp với các trung tâm nghiên cứu để giám sát hiệu quả sử dụng chế phẩm, đồng thời đào tạo cán bộ kỹ thuật và người dân địa phương về kỹ thuật sử dụng chế phẩm sinh học.

4. Nghiên cứu mở rộng: Khuyến khích nghiên cứu tiếp tục mở rộng ứng dụng chế phẩm sinh học cho các loại rừng khác và điều kiện khí hậu khác nhau, đồng thời đánh giá tác động lâu dài đến sinh trưởng rừng và cải tạo đất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý lâm nghiệp: Hỗ trợ xây dựng chính sách và chương trình phòng chống cháy rừng hiệu quả, áp dụng công nghệ sinh học trong quản lý rừng.

2. Nhà nghiên cứu và học viên ngành lâm nghiệp, vi sinh vật: Cung cấp dữ liệu khoa học và phương pháp nghiên cứu mới về vi sinh vật sinh màng nhầy và ứng dụng trong bảo vệ rừng.

3. Doanh nghiệp sản xuất chế phẩm sinh học: Tham khảo quy trình sản xuất và ứng dụng chế phẩm sinh học tăng độ ẩm vật liệu cháy, phát triển sản phẩm thân thiện môi trường.

4. Người dân và cộng đồng sống gần rừng: Nắm bắt kiến thức về phòng chống cháy rừng, kỹ thuật sử dụng chế phẩm sinh học để bảo vệ tài nguyên rừng và môi trường sống.

Câu hỏi thường gặp

1. Chế phẩm sinh học tăng độ ẩm vật liệu cháy là gì?
   Chế phẩm sinh học là sản phẩm chứa vi sinh vật sinh màng nhầy polysacarit có khả năng giữ ẩm và phân hủy vật liệu cháy dưới tán rừng, giúp tăng độ ẩm vật liệu cháy trên 10%, giảm nguy cơ cháy rừng.

2. Vi sinh vật sinh màng nhầy có vai trò gì trong phòng cháy rừng?
   Chúng tiết polysacarit tạo màng nhầy giúp giữ nước, tăng độ ẩm vật liệu cháy, làm giảm khả năng bắt lửa và lan truyền đám cháy, đồng thời cải tạo đất và tăng khả năng sinh trưởng của cây rừng.

3. Liều lượng sử dụng chế phẩm sinh học như thế nào là hiệu quả?
   Theo nghiên cứu, liều lượng từ 0,5% đến 1,0% khối lượng vật liệu cháy là tối ưu, giúp tăng độ ẩm vật liệu cháy từ 10% đến trên 15% so với đối chứng.

4. Thời điểm sử dụng chế phẩm sinh học phù hợp nhất?
   Thời điểm tốt nhất là trước mùa khô, từ tháng 1 đến tháng 4, khi vật liệu cháy bắt đầu khô và nguy cơ cháy rừng tăng cao.

5. Chế phẩm sinh học có an toàn với môi trường không?
   Chế phẩm được sản xuất từ các chủng vi sinh vật an toàn, thân thiện với môi trường, không gây ô nhiễm và có tác dụng cải tạo đất, tăng độ phì nhiêu, góp phần bảo vệ hệ sinh thái rừng.

Kết luận

• Đã phân lập và tuyển chọn thành công 32 chủng vi sinh vật sinh màng nhầy, trong đó 13 chủng có hàm lượng polysacarit trên 15 g/l, phù hợp với điều kiện vật liệu cháy dưới tán rừng thông.
• Vi sinh vật sinh màng nhầy phát triển tối ưu ở nhiệt độ 25-30°C và độ ẩm không khí 80%-95%, phù hợp với điều kiện khí hậu miền Bắc Việt Nam.
• Sản xuất chế phẩm sinh học từ các chủng vi sinh vật này giúp tăng độ ẩm vật liệu cháy từ 10% đến trên 15%, góp phần hạn chế khả năng cháy rừng.
• Đề xuất các giải pháp ứng dụng chế phẩm sinh học trong phòng chống cháy rừng, bao gồm liều lượng, phương thức và thời điểm sử dụng cụ thể.
• Khuyến nghị tiếp tục nghiên cứu mở rộng và ứng dụng thực tiễn nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ rừng và phát triển bền vững.

Luận văn mở ra hướng đi mới trong phòng chống cháy rừng bằng công nghệ sinh học, kêu gọi các nhà quản lý, nhà khoa học và cộng đồng cùng phối hợp triển khai để bảo vệ tài nguyên rừng quý giá của Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Nghiên cứu về cháy rừng Theo nghiên cứu của FAO đưa ra khái niệm về cháy rừng: “Cháy rừng là sự xuất hiện và lan truyền của những đám cháy trong rừng mà không nằm trong sự kiểm soát của con người, gây nên những tổn thất nhiều mặt về tài nguyên, của cải và môi trường”. Cháy rừng xảy ra khi có mặt đồng thời của 3 thành tố là nguồn nhiệt, ôxy và vật liệu cháy (VLC); và tùy thuộc vào đặc điểm của các yếu tố nêu trên, cháy rừng có thể được hình thành, phát triển hay bị ngăn chặn hoặc suy yếu đi (Brown, 1979; Chandler et al. Vì vậy, về bản chất những biện pháp PCR chính là những biện pháp tác động vào 3 yếu tố trên theo chiều hướng ngăn chặn và giảm thiểu quá trình cháy.

Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra 3 yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển cháy rừng là thời tiết, loại rừng và hoạt động kinh tế - xã hội (KT - XH) của con người. Thời tiết đặc biệt là lượng mưa (Lm), nhiệt độ không khí (Tkk), độ ẩm không khí (Wkk) và tốc độ gió (Vg) ảnh hưởng quyết định đến tốc độ bốc hơi và độ ẩm vật liệu cháy (Wvlc) rừng qua đó ảnh hưởng đến khả năng bén lửa và lan tràn đám cháy. Loại rừng ảnh hưởng tới tính chất vật lý, hoá học, khối lượng và phân bố của vật liệu cháy qua đó ảnh hưởng đến loại cháy, khả năng hình thành và tốc độ lan tràn của đám cháy và hoạt động KT - XH của con người, như: sản xuất nương rẫy, săn bắn thú rừng và du lịch sinh thái,. đều có ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và phân bố nguồn lửa khởi đầu của các đám cháy.

Phần lớn các biện pháp PCR đều được xây dựng trên cơ sở phân tích đặc điểm 3 yếu tố trên trong hoàn cảnh cụ thể ở địa phương (Pancel, 1993; Richmond, 1976). e 4 Nghiên cứu về vật liệu cháy rừng Vật liệu cháy là một trong ba yếu tố hình thành tam giác lửa, có nghĩa là một trong các yếu tố duy trì sự cháy cùng với oxy. Từ trước đến nay người ta đã rất chú trọng vào VLC bằng các biện pháp đốt trước, dọn các thực bì nhằm giảm thiểu số lượng vật liệu dễ cháy. Khối lượng và tính chất của vật liệu cháy ảnh hưởng đến cháy (chất có thể cháy) cung cấp cho các điều kiện cần thiết cho các đặc điểm và các tác động đến một đám cháy rừng.

Vì vậy, nghiên cứu các vật liệu dễ cháy dưới tán rừng thông nhằm đề xuất biện pháp ngăn chặn lửa hiệu quả trở thành vấn đề được quan tâm bởi các nhà quản lý cũng như các nhà khoa học. Các mô hình cháy cho phép đánh giá khả năng xảy ra cháy liên quan đến các vật liệu cháy phức tạp dưới điều kiện đốt trước (Johnson và Peterson, 2005). Nghiên cứu vi sinh vật sinh màng nhầy Trong đất nhóm vi sinh vật sinh màng nhầy (polysacarit) có vai trò quan trọng trong việc giữa ẩm đất và vật liệu cháy dưới tán rừng. Nhóm sinh màng nhầy bao gồm: Lipomyces, Bacillus, Azotobacter, Beijerinckia, Enterobacter… Các nhóm vi sinh vật này, trong quá trình sinh trưởng phát triển, đã tiết ra polysacarit sinh học.

Khi có mặt Ca++, các polysacarit sẽ cùng tác động tương hỗ trong đất, giúp gắn kết các hạt đất, các hạt cát với nhau để tạo thành một cấu tượng ổn định và bền vững. Do đó đất có khả năng tăng độ kết cấu, có khả năng giữ nước, chống rửa trôi, làm giảm sự bay hơi nước; thông qua đó độ phì của đất được cải thiện (Babieva và Gorin, 1987). Trên thế giới, vi sinh vật sinh màng nhầy đã được nghiên cứu và ứng dụng trong cải tạo đất từ những năm 80 của thế kỷ XX. Đến những năm 90, việc sản xuất chế phẩm thương mại đã được tiến hành; Superbio là một trong những sản phẩm thương mại đầu tiên được biết đến.

Kết quả nghiên cứu của Babieva (1987) cho thấy nhóm VSV sinh màng nhầy Lipomyces, Bacillus có khả năng giữ ẩm đất trong cải tạo đất khô hạn. Alekxandrov và cs thuộc Khoa Thổ nhưỡng, e 5 Đại học Tổng hợp Moskova đã nghiên cứu vi khuẩn sinh màng nhầy Bacillus sp. để tạo chế phẩm phân bón vi sinh giữ ẩm cho đất. Chế phẩm này đã được sử dụng để tăng năng xuất cây trồng ở các vùng khô hạn thuộc vùng Capcaz.

Các nhà khoa học Trung Quốc đã sử dụng các chế phẩm vi sinh giữ ẩm để cải tạo đất đá vôi miền Nam Trung Quốc để trồng các cây công nghiệp. Nhìn chung, cháy rừng được coi là một trong những thảm họa của tự nhiên. Cháy không những làm mất nơi sinh sống của rất nhiều các loài động thực vật, mà còn ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu toàn cầu, bên cạnh đó còn đe dọa đến đời sống và kinh tế xã hội của những người sống gần khu vực xung quanh nó. Việc nghiên cứu tạo ra chế phẩm có khả năng phân hủy vật liệu cháy trong tự nhiên nhờ tập đoàn vi sinh vật được tuyển chọn có khả năng phân hủy nhanh nhất, hiệu quả nhất.

Giúp đẩy nhanh quá trình phân hủy vật liệu cháy, giảm thiểu nguy cơ cháy rừng là việc hết sức quan trọng và cần thiết. Tình hình nghiên cứu ở trong nước 1. Nghiên cứu về cháy rừng và biện pháp phòng chống cháy rừng thông Nghiên cứu về cháy rừng Quá trình phát sinh, phát triển cháy rừng gồm 3 yêu tố: vật liệu cháy, oxy và nguồn nhiệt. Trong đó VLC giữ vai trò cực kỳ quan trọng.

Quy mô và mức độ lan tràn nhanh hay chậm quyết định ở khối lượng và độ ẩm của VLC. Nguồn VLC quyết định bởi đặc điểm của từng hệ sinh thái rừng. Hệ sinh thái rừng thông, ngoài thông chiếm ưu thế, dưới chúng còn nhiều loài cây bụi thảm tươi. Về mùa mưa rừng thông thường xanh tốt.

Về mùa khô cây rừng rụng lá và tỉa cành, tầng thảm tươi cây bụi thường vàng úa khô héo. Vào các tháng mùa khô số ngày khô hạn liên tục càng lớn thì khối lượng VLC trong rừng càng gia tăng nhanh. Do sản phẩm rơi rụng của rừng thông và cả bản thân cây thông còn sống chứa nhiều dầu, cây đổ bị chết khô, cây chết đứng, cành rơi lá rụng, hoa quả rụng, vỏ cây, rễ cây, lớp cỏ thảm tươi cây bụi… đã bị chết khô tạo ra nguồn vật liệu rừng ở mặt đất và trong không gian rất lớn, e 6 dễ bắt lửa (Bế Minh Châu, 2001; Phạm Ngọc Hưng, 1998). Ở rừng thông có 2 tầng VLC nên thường xuất hiện 2 loại cháy Nghiên cứu về vật liệu cháy ở rừng thông Vật liệu cháy theo nghĩa rộng là tất cả vật chất hữu cơ ở trong rừng có thể bắt lửa và bốc cháy bao gồm: thảm mục, cành lá, hoa quả rơi rụng, cỏ, cây bụi thảm tươi, rễ cây, vỏ cây, nhựa cây, gốc cây cây chết đứng, cây bị chết khô, than bùn ….

phân bố trong đất hay trên mặt đất (Phạm Ngọc Hưng, 1988; Bế Minh Châu, 2001). Vật liệu cháy là một trong 3 yếu tố quan trọng quyết định sự hình thành và phát triển của một đám cháy (VLC, oxy, nguồn nhiệt). Nếu VLC càng nhiều, độ ẩm của VLC càng thấp khả năng bắt lửa càng nhanh, mức độ quy mô đám cháy càng lớn thì tác hại cháy rừng càng nghiêm trọng. Nếu khối lượng VLC trong rừng chỉ kể những phần thực vật đã bọ khô nỏ thì chúng luôn biến động theo không gian và thời gian.

Về không gian được quy định bởi vĩ độ, địa lý, địa hình và các yếu tố sinh thái kèm theo như (đất đai khí hậu…). Về thời gian phụ thuộc vào tuổi các lâm phần thông và mùa vụ trong năm. Tuổi cây càng cao thì tỷ lệ chất khô càng nhiều (Nguyễn Văn Trương, 1983; Nguyễn Văn Viễn, 1982). Theo nghiên cứu của Phạm Ngọc Hưng (1988) phân chia vật liệu cháy ở rừng thông nhựa như sau: Vật liệu cháy ở rừng thông non: Rừng thông non là rừng trồng từ 1-7 tuổi, đặc điểm giai đoạn thông non rừng chưa khép tán ánh sáng nhiều nên các loại cây dưới tán rừng chịu chua, hạn mọc rất nhanh: như Ràng ràng; sim, mua, lau, chít, chè vè, cỏ tranh… Lớp thảm tươi có độ cao 0,8-1,2 m.

Mùa Xuân và mùa hè mưa nhiều mọc rất xanh tốt. Sang các tháng mùa khô hanh (tháng 10 đến tháng 3 năm sau) lượng mưa rất thấp, lượng bốc hơi nước cao đây là thời kỳ khô hạn kéo dài. Cả lớp thảm tươi bị khô héo và chết vàng úa tạo lên nguồn VLC rừng mặt đất lớn và dễ bắt cháy. Cây thông giai đoạn này e 7 còn non yếu, thấp nên khi xuất hiện cháy thường cả khu rừng thường bị chết từ 70-100% (Phạm Ngọc Hưng, 1982).

Vật liệu cháy ở rừng thông trung niên: Đây là giai đoạn rừng khép tán có tuổi từ 8-15 tuổi rừng đã được chặt tỉa thưa, loại trừ cây cong keo, sâu bệnh, cây thông cũng bắt đầu tự tỉa thưa đào thải các cành khô lá rụng (Phùng Ngọc Lan, 1985; Phạm Ngọc Hưng, 1982). Do tán rừng thưa ánh sáng vẫn lọt nhiều nên tầng cây bụi dưới tán rừng vẫn còn rậm rạp. Về mua khô tầng cây cỏ, cây bụi cao 0,8-1,2 m gồm: Ràng ràng, guột, tế, sim, mua… bị khô héo chết đi cùng với cành khô lá rụng tạo ra lớp VLCR trên mặt đất gấp 1-1,5 lần so với giai đoạn rừng non. Cây rừng lại cao hơn nên khi cháy mặt đất, thân cây thông thường bị cháy xém ở độ cao 3-4m, một phần tán lá bị cháy táp, bình quân 30% số cây bị chết.

Vật liệu cháy ở rừng thông thành thục: Loại rừng thông này có tuổi từ 16 trở đi chiều cao trung bình 12m, đường kính trung bình khoảng 25 cm, lớp thảm tươi gồm ràng ràng, sim, mua, cỏ dại cao 0,6-1,0 m. Giai đoạn này cây tự tỉa thưa cành, lá nhiều hơn, VLCR ở giai đoạn này nhiều hơn giai đoạn rừng non và rừng trung niên. Tác động của lửa rừng khi xuất hiện cháy trên mặt đất cây thường bị cháy táp, cây rừng bị cháy xém cả lớp vỏ khô ở ngoài nên chưa chết hẳn. Nhưng nó gây tác hại lớn đến sản lượng, sinh trưởng và phát triển của cây vài năm sau rừng thông mới phục hồi được.

Về khả năng và mức độ bắt lửa của VLC ở 3 loại rừng cũng rất khác nhau. Vật liệu cháy ở rừng thông non nhiệt độ bắt lửa từ 70-800C, nhiệt độ tự bốc cháy 330-3500C. Vật liệu cháy ở rừng thông trung niên nhiệt độ bắt cháy 100-1200C, nhiệt độ tự bốc cháy 3970C. Rừng thành thục nhiệt độ bắt cháy từ 80-880C, nhiệt độ tự bốc cháy 338-4000C.