Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1. Nghiên cứu về cháy rừng và biện pháp phòng chống 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 C 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. Nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật lâm sinh phòng cháy rừng Biện pháp kỹ thuật lâm sinh (KTLS) là các các biện pháp kỹ thuật thông qua công tác kinh doanh, quản lý rừng, như: thiết kế trồng rừng, chọn loài cây trồng, phương thức trồng, các biện pháp lâm sinh tác động,. nhằm tạo ra những khu rừng khó cháy hoặc hạn chế sự lan tràn của đám cháy một số biện pháp KTLS PCR như sau: Trồng rừng hỗn giao nhiều loài để hạn chế khả năng cháy của cây rừng cũng như sự sinh trưởng và phát triển của cây bụi, thảm tươi; do rừng trồng thuần loài dần dần bộc lộ nhiều nhược điểm nên nhiều nước trên thế giới đã quan tâm nghiên cứu nhằm tạo lập các lâm phần rừng trồng hỗn loài bằng nhiều loài cây khác nhau. Các công trình nghiên cứu về rừng trồng hỗn loài đã được một số nước ở Châu Âu tiến hành từ những năm đầu của thế kỷ XIX.
Bên cạnh công tác gây trồng rừng thì các biện pháp KTLS cũng được quan 4 tâm nghiên cứu (J. Khi nghiên cứu về tính bền vững của rừng trồng, có một số tác giả đã quan tâm đến cấu trúc tầng tán của rừng hỗn giao (Matthew, J. Keltg, 1995) đã nghiên cứu xây dựng mô hình rừng trồng hỗn giao giữa cây gỗ và cây họ đậu. Đặc biệt, ở Malaysia khi xây dựng rừng nhiều tầng hỗn giao trên 3 đối tượng rừng tự nhiên, rừng keo tai tượng và rừng tếch.
Người ta đã sử dụng 23 loài cây có giá trị trồng theo băng rộng 10 m, 20 m, 30 m, 40 m với phương thức trồng hỗn giao khác nhau. Việc tạo lập các loài cây hỗ trợ ban đầu cho cây chính trước khi xây dựng mô hình trồng rừng hỗn giao là rất cần thiết; tác giả Matthew, 1995 đã nghiên cứu tạo lập mô hình rừng trồng hỗn giao giữa cây thân gỗ và cây họ đậu; kết quả cho thấy, cây họ đậu có tác dụng hỗ trợ rất tốt cho cây trồng chính. Đốt trước một phần vật liệu cháy vào đầu mùa khô hoặc cuối mùa mưa khi chúng còn ẩm để giảm khối lượng vật liệu cháy trước mùa cháy, hạn chế đến mức thấp nhất khả năng cháy lan đến những khu rừng lân cận (Brown A.A,1979; Gromovist R et al. Năm 1968, Stoddard - một trong những người đầu tiên đề xuất ý kiến đốt rừng có kế hoạch nhằm giảm nguy cơ cháy.
Từ thập kỷ 70 của thế kỷ XX đến (Gromovist R et al. Nhìn chung các nghiên cứu về vấn đề này, thường được tiến hành nhiều ở các nước phát triển, như: Đức, Mỹ, Nga, úc, Canada, Trung Quốc,. Còn các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam chủ yếu là nghiên cứu, áp dụng những công trình này, để phù hợp với điều kiện mỗi nước. Vì vậy, cần có những nghiên cứu thực tế áp dụng cho công tác PCCCR ở mỗi quốc gia và mỗi địa phương.
Có rất nhiều biện pháp được đưa ra trong phòng cháy chữa cháy rừng tuy nhiên việc sử dụng vi sinh vật phân hủy xenlulo để phân hủy vật liệu cháy là một trong những ý tưởng được nhiều nhà khoa học quan tâm và nghiên 5 cứu. Vì trong tự nhiên việc phân hủy xenlulo trong tự nhiên được tiến hành không đồng bộ, xảy ra rất chậm. Tình hình nghiên cứu ở trong nước Nghiên cứu về cháy rừng Tính riêng giai đoạn từ 2015 đến tháng 12/2020 tổng số đã xảy ra 1.928 vụ cháy rừng, diện tích cháy rừng lên đến 8. Các tỉnh hay xảy ra cháy rừng như: Quảng Ninh, Sơn La, Điện Biên, Lai Châu, Lào Cai, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Phú Yên, Lâm Đồng.
trong đó rừng thông chiếm diện tích lớn nhất. Nếu chỉ tính riêng thiệt hại trực tiếp thì hàng năm cháy rừng đã làm thiệt hại hàng trăm tỷ đồng nhưng thiệt hại gián tiếp mới là mối đe dọa lớn cho hôm nay và cho cả mai sau. Cháy rừng làm ảnh hưởng lớn đến diễn thế và cấu trúc của rừng; gây xói mòn, rửa trôi tạo sự lắng đọng lượng phù sa không cần thiết cho các đập thuỷ điên và thuỷ lợi, nâng cao các lòng sông dẫn đến phải tu tạo. Cháy rừng cũng góp phần tạo nên lũ lụt nói chung và lũ ống, lũ quét nói riêng và góp phần tăng hiệu ứng nhà kính, làm cho trái đất nóng lên, ảnh hưởng trên phạm vi toàn cầu.
Thông là loài cây đa mục đích, có sức chống chịu cao, sinh trưởng và phát triển tốt trên các vùng đất khô cằn, bị thoái hóa, rửa trôi mạnh (Đào Ngọc Quang, 2015). Tinh dầu Thông được sử dụng rộng rãi trong công nghệ hóa mỹ phẩm, công nghiệp cao su, hóa dẻo, vật liệu cách điện, keo dán, sản xuất các chất tẩy rửa, công nghiệp sản xuất giấy và dùng làm thuốc chữa bệnh trong y dược… (Lã Đình Mỡi, 2002). Rừng thông có nguy cơ cháy rất cao và khi cháy rất khó dập tắt do có khối lượng vật liệu cháy nhiều, khó phân hủy, trong vật liệu cháy lại có hàm lượng nhựa từ 2%-12% (Bế Minh Châu, 2001). Nghiên cứu về vật liệu cháy ở rừng thông Khối lượng VLC cháy trung bình ở dưới tán rừng thông từ cấp tuổi I -V biến động từ 9,15-16,34 tấn/ha.
Trong đó cấp IV có khối lượng lớn nhất 16,34 6 tấn/ha. Ở Hoành Bồ, Quảng Ninh khối lượng vật liệu cháy trung bình của thông nhựa 9-22 tuổi là 8,9-10,4 tấn/ ha; thông đuôi ngựa 9-22 tuổi là 7,9- 10,8 tấn/ha. Thông nhựa 8-20 tuổi ở Hà Trung, Thanh Hóa có khối lượng VLC từ 7,3-9,4 tấn/ha; Thông nhựa 9-20 tuổi ở Nam Đàn, Nghệ An có khối lượng VLC trung bình từ 7,82-10,8 tấn/ha (Bế Minh Châu, 2001). Khối lượng vật liệu cháy rơi rụng dưới rừng Thông mã vĩ đạt mức độ tối đa là 12,3 tấn/ha (Lê Như Dũng, Vương Văn Quỳnh, 2018).
Ở từng địa điểm, tổng khối lượng vật liệu cháy duới tán rừng Thông nhựa là 8,7 tấn/ha (Hà Trung), 9,32 tấn/ha (Nam Đàn), còn ở rừng Thông mã vĩ là 9,8 tấn/ha (Bế Minh Châu, 2001). Khối lượng vật liệu khô của rừng trồng Thông nhựa là 12,375 tấn/ha ở cấp rất dễ cháy (Lưu Thế Anh et al,. Tổng khối lượng vật liệu cháy biến động từ 9,4- 10,85 tấn/ha đối với rừng Thông nhựa, còn ở rừng Thông mã vĩ là 10,8 tấn/ha (Bế Minh Châu, 2001). Theo kết quả nghiên cứu, tổng khối lượng vật liệu rơi rụng ở cấp tuổi I - V biến động từ 1924,2 - 5420,7 kg/ha.
Ở một nghiên cứu khác, khối lượng vật rụng trung bình 1 tháng là 775kg/ha, khối lượng vật rụng tồn đọng được tạo ra trong 1 năm trên 1 hecta rừng Thông mã vĩ là 6534kg/ha (Lê Như Dũng và Vương Văn Quỳnh, 2018). Đồng thời ở nghiên cứu về khối lượng lá rụng dưới rừng Thông mã vĩ, khối lượng trung bình khoảng 24-26kg/ha/ngày, tính trung bình cả năm là 8.640kg/ha, sau quá trình phân hủy còn 6.048 kg/ha (Vương Thị Hà et al. Điều này là hợp lý, bởi mỗi loại thông có đặc điểm về vật liệu cháy khác nhau, mỗi rừng thông cũng có mật độ cây khác nhau. Nên số liệu này cho thấy các nghiên cứu có kết quả tương đối với nhau.
Độ ẩm vật liệu cháy dưới tán rừng là nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến đám cháy rừng, quyết định đến khả năng phát sinh đám cháy. Khi độ ẩm vật liệu cháy xuống thấp thì khả năng xảy ra cháy rừng là rất lớn (Trần Quang Bảo et al,. Khi nghiên cứu về độ ẩm vật liệu cháy dưới tán rừng Thông nhựa, kết quả chỉ ra rằng ở các cấp tuổi và các địa điểm khác nhau thì độ ẩm khác nhau, độ ẩm dao động từ 16,5 - 41,1%. Ở các tháng 7 có độ ẩm thấp là các tháng cuối năm, đặc biệt là tháng 12; trong khi đó, khối lượng vật liệu cháy lại lớn.
Do vậy, rất dễ xảy ra cháy rừng. Độ ẩm vật liệu cháy 10-16,9% thuộc cấp cháy IV, có nhiều khả năng xuất hiện cháy rừng, nguy hiểm (Bế Minh Châu, 2001). Thông là một loại cây có hàm hượng tinh dầu khá lớn. Theo nghiên cứu, lá Thông ở cấp tuổi I - V hàm lượng tinh dầu trung bình biến động biến từ 4,19 - 6,31%.
Ngoài ra, trong vật liệu cháy thành phần Cellulose biến động từ 22,66% - 31,09% và thành phần lignin dao động từ 31,82% - 38,85% (Vũ Văn Định, 2022a). Nếu độ ẩm cao ở một mức độ nhất định thì vật liệu không thể bắt cháy được hoặc có cháy thì quá trình cháy sẽ chậm hoặc tự tắt. Ở điều kiện trong phòng thí nghiệm với nguồn lửa là than gỗ thì vật liệu cháy có độ ẩm khoảng 20,5% tương ứng với độ ẩm tương đối 17%, vật liệu xung quanh nguồn lửa chỉ bị xém đen rồi tắt mà không có khả năng hình thành ngọn lửa. Ở độ ẩm tuyệt đối 17% tương ứng với độ ẩm tương đối 15%, sau 48 phút 20 giây sẽ xuất hiện ngọn lửa nhỏ nhưng vật liệu không cháy hết.
Khi vật liệu có độ ẩm 11% (độ ẩm tương đối 10%), ngọn lửa xuất hiện sau 35 phút, cháy hết vật liệu trong 3 phút 15 giây. Với nguồn lửa là diêm, độ ẩm tuyệt đối 45% tương ứng với độ ẩm tương đối 31,03%, vật liệu có bắt cháy nhưng ngọn lửa yếu, không ổn định và còn dư lại một phần vật liệu không cháy hết, khi độ ẩm 47% vật liệu không có khả năng bắt cháy (Bế Minh Châu, 2001). Do vậy tăng độ ẩm của vật liệu cháy (VLC) là một trong những biện pháp hạn chế khả năng cháy rừng (Vũ Văn Định et al. Khả năng phân hủy vật liệu cháy dưới tán rừng thông tại Sóc Sơn, Hà Nội và Hoành Bồ, Quảng Ninh bằng chế phẩm sinh học sau 5 tháng đạt từ 66,76-73,65%, độ ẩm vật liệu cháy tăng từ 6,38-12,66%.