Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1. Nghiên cứu về biện pháp đốt trước vật liệu cháy Đốt trước có kiểm soát hay biện pháp đốt trước có điều khiển là biện pháp làm giảm VLC trong rừng bằng cách chủ động đốt những vật liệu dễ cháy ở các khu rừng có nguy cơ cháy lớn [5][7][28]. Biện pháp này được thực hiện vào thời gian trước mùa cháy, có sự kiểm soát của con người để không gây cháy rừng và hạn chế tới mức thấp nhất những ảnh hưởng bất lợi của lửa tới tài nguyên rừng và môi trường.
Đám cháy có kiểm soát với cường độ thấp không chỉ làm giảm VLC mặt đất mà còn thúc đẩy quá trình hoàn trả lại cho đất những chất khoáng trong VLC ở các dạng thực vật dễ hấp thụ. Thời gian giãn cách giữa các lần áp dụng phương pháp đốt trước phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loài cây, tốc độ tích lũy vật liệu, mức độ nguy cơ cháy rừng ở từng nơi, thường phổ biến trong khoảng 3-5 năm [10][11]. Các tác giả Garren, 1943; Sweeneey, 1956; Ahhgren và Ahlgren, 1960; Cooper, 1961; Komarek, 1964, 1967 cho rằng, do không thận trọng nên con người thường gây ra cháy rừng ở các khu rừng trồng và khu rừng nghỉ mát, cần phải có biện pháp để phòng cháy cho các khu rừng này. Một trong những biện pháp là sử dụng lửa có kế hoạch để giảm bớt những vật liệu dễ cháy.
Đây được coi là một phần của quy hoạch sử dụng đất hợp lí. Tuy nhiên chỉ những người có nghiệp vụ mới được sử dụng lửa [5][26]. Các nghiên cứu về đốt trước có kế hoạch của các tác giả từ những năm 60 về trước chủ yếu nhằm mục đích kinh doanh rừng. Biện pháp đốt trước có kiểm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 soát để giảm VLC giúp cho công tác phòng cháy chữa cháy rừng (PCCCR) một cách chủ động và hiệu quả vẫn chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ.
Năm 1936, trong khi đó có nhiều ý kiến cho rằng mọi sự cháy đều có hại thì Stoddard là một trong những người đầu tiên đã đề xuất việc đốt rừng có kế hoạch nhằm giảm nguy cơ cháy, tăng sản lượng gỗ và chim thú đồng thời giảm nguy cơ cháy rừng [15]. Từ những năm 70 của thế kỷ XX đến nay, các nước đi đầu nghiên cứu về lửa rừng như Australia, Mỹ, Canada, Nga, Indonesia…đã nghiên cứu và đưa ra những quy trình đốt trước cho các khu rừng thuần loài có nguy cơ cháy cao. Biện pháp đốt trước có kiểm soát được sử dụng phổ biến và được coi là biện pháp quan trọng trong công tác quản lý lửa rừng ở những nước này. Năm 1993, các tác giả Gromovist R, Juvelius M, Heikkila T (Phần Lan) đã cho rằng việc đốt trước có kiểm soát cho các vùng trọng điểm cháy của một địa phương cần dựa trên nghiên cứu về đặc điểm VLC và việc đốt thử trên diện tích rừng rộng lớn.
Cần chú ý tới các nhân tố: khối lượng và độ ẩm VLC, thời tiết, diện tích, địa hình và các vấn đề kinh phí, tổ chức lực lượng. Năm 1995, ở Trung Quốc, Wu Deyou cùng một số tác giả khác đã tiến hành nghiên cứu biện pháp đốt trước có điều khiển dưới rừng thông đuôi ngựa (Pinus massoniana Lamb), thông ba lá (Pinus kesiya Royle ex Gordon) và thông Vân Nam (Pinus yanamensis) để giảm lượng VLC trong rừng [10]. Khi đốt trước cần xem xét các nhân tố chính ảnh hưởng đến khả năng cháy là: Chiều cao dưới cành, loại VLC bề mặt, sự tích luỹ VLC và chỉ số khô hạn. Đồng thời dạng địa hình và độ dốc cũng là yếu tố quan trọng nên quan tâm khi thực hiện biện pháp này.
Kết quả nghiên cứu cho thấy giữa chiều cao cây bị xém và tỷ lệ cây bị chết có quan hệ với nhau theo phương trình sau: Y = 2.873 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Trong đó Y: Tỷ lệ cây chết (%); X: Chiều cao cây bị cháy xém (m) Từ đó, ông đưa ra một số quy định đốt trước cho rừng thông đuôi ngựa và thông ba lá. Tuy nhiên, để hoàn thiện hơn cần tiếp tục nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số nhân tố khác tới khả năng cháy rừng. Marlow (2000), [3][6] đã đề xuất các điều kiện thích hợp để thực hiện đốt trước có điều khiển bao gồm: tốc độ gió (10-15km/h), hướng gió không hướng vào nơi có nhiều VLC, nhiệt độ không khí <25oC, độ ẩm không khí từ 40-60%, độ ẩm VLC từ 17-26%. Nghiên cứu về ảnh hưởng của cháy rừng và đốt trước vật liệu cháy tới rừng Từ thập kỷ 70 của thế kỷ XX đến nay.
Sự phát triển của khoa học hiện đại, nhất là ứng dụng công nghệ thông tin đã giúp cho việc nghiên cứu, ứng dụng kỹ thuật PCCCR đạt được những bước tiến nhảy vọt. Bên cạnh đó, nhận thức của con người về lửa rừng cũng đã có nhiều thay đổi “Nhiều nhà khoa học nhận định rằng lửa là một nhân tố sinh thái đặc biệt” [7]. Lửa rừng không chỉ gây hại mà còn những mặt có lợi. Vì vậy công tác quản lý lửa rừng hiện nay là vừa quan tâm tới việc khống chế lửa, vừa dùng lửa hiệu quả, an toàn như một biện pháp bảo vệ rừng tuân theo một qui trình kỹ thuật hợp lý để phục vụ những mục tiêu kinh doanh rừng.
Hạn chế đến mức thấp nhất mặt có hại và lợi dụng tối đa mặt có lợi của lửa rừng. 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. 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. 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, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 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…[26]. Theo Well et at.
(1979) [5], với một đám cháy lớn nhiệt độ bề mặt đất khoảng 500-750oC. Sự hấp thu nhiệt ở những lớp đất phía dưới sẽ phụ thuộc chặt chẽ vào thời gian cháy ở tầng đất ngay trên nó, nhưng nhìn chung ở độ sâu 2cm thì nhiệt độ là 350-450oC, với độ sau 3cm là 150-300oC và độ sâu 5cm thì nhiệt độ chỉ còn khoảng 100oC hoặc thấp hơn. Trong điều kiện đất ẩm, các loài vi khuẩn bắt đầu chết nhanh chỉ khi nhiệt độ đạt tới 50oC và không có loài nào sống được ở nhiệt độ trên 110oC. Dunn và De Bano đã ghi nhận rằng các loài vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter đã bị chết trong đất dưới tác động của nhiệt độ 140oC nhưng đối với đất ẩm thì nhiệt độ chết đối với Nitrosomonas là 75oC và đối với Nitrobacter là 50oC [26].
Nhiều nhà khoa học đã cho rằng tốc độ cao của quá trình nitrat hóa trong đất thường đạt được sau khi xảy ra cháy là do các hoạt động của quần thể Nitrosomonas và Nitrobactertăng lên (Ahlgren,1960). Tuy nhiên, những kết quả nghiên cứu của Dunn et al (1979) đối với đất có tầng thảm tươi, cây bụi dày lại chỉ ra rằng các quần thể của hai loài vi khuẩn này được duy trì ở mức thấp sau khi cháy khoảng 12 tháng. Từ kết quả của những nghiên cứu này chúng ta thấy rằng lửa không hoàn toàn là có hại mà còn mang lại những lợi ích to lớn. Nên con người biết sử dụng lửa một cách hợp lý trong đời sống cũng như trong công tác PCCCR.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Những nghiên cứu của Morris (1968) [15] 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), 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. Những nghiên cứu trên thế giới là đốt trước một phần VLC vào đầu mùa khô khi chúng còn ẩm, chặt cây theo dải để ngăn cản lửa cháy lan. Nhìn chung, thế giới đã có nhiều nghiên cứu về đốt trước VLC.
Tuy nhiên, hiện vẫn chưa đưa ra phương pháp xác định tiêu chuẩn kỹ thuật cho các công tác đó và tuy đã đề cập đến ảnh hưởng của đám cháy tới trạng thái rừng, môi trường đất nhưng chưa đầy đủ. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 1. Nghiên cứu về biện pháp đốt trước vật liệu cháy Ở Việt Nam phòng cháy rừng bằng biện pháp đốt trước có điều khiển là một lĩnh vực mới bởi biện pháp này rất khó áp dụng đồng bộ ở nước ta. Mặc dù vậy, đây vẫn được coi là biện pháp phòng cháy rừng mang tính chủ động và đang được áp dụng ở một số địa phương nước ta nhưng vẫn ở qui mô nhỏ.
Tác giả Phạm Ngọc Hưng [11] cho rằng đối với rừng thông non, rừng trồng dưới 8 tuổi có thực bì trên 5 tấn/ha hoặc rừng cây lớn có thực bì dạng tinh trên 9 tấn/ha thì nhất thiết phải đốt 2 lần trở lên, sao cho lần đốt thứ nhất cháy không quá 50% VLC và cũng đốt theo dải theo đám. Thời điểm đốt trước thích hợp là từ cuối mùa mưa, đầu mùa khô, trong điều kiện thời tiết dự báo cháy rừng cấp I đến cấp II. Biện pháp đốt trước VLC của Phó Đức Đỉnh (1993) [13] cho rừng thông non tại Lâm Đồng. Theo tác giả, ở rừng thông non nhất thiết phải phát, gom VLC ra băng chừa hay ô trống trong lô, cách xa gốc trên 0,8 m, giập đống VLC sát mặt đất để đốt.
Đốt vào đầu mùa khô (tháng 10, 11, 12 và tháng 1), thời gian LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 đốt trong ngày từ 8 – 10 giờ và sau 17 giờ trong điều kiện độ ẩm không khí cao, trời nhiều mây (cấp cháy I, II, III).