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.
Có 3 loại cháy rừng cơ bản như sau: - Cháy tầng trên: còn được gọi là cháy tán rừng hay cháy tầng tán quần thụ. Lửa di chuyển nhanh trong lúc cháy tầng tán quần thụ thường không đốt cháy thân cây và các lớp vật rụng trên mặt đất - Cháy bề mặt: Cháy với cường độ thấp, ít khốc liệt, tốc độ lan truyền nhanh, thiêu hủy chủ yếu các vật rụng và thảm cỏ đã chết. - Cháy ngầm là trường hợp xảy ra khi lửa lan tràn chậm, âm ỉ dưới mặt đất, trong lớp thảm mục dày hoặc than bùn. Trong một đám cháy rừng có thể xảy ra một hoặc đồng thời hai hoặc ba loại cháy trên và tùy theo từng loại cháy rừng mà người ta đưa ra những biện pháp phòng và chữa cháy khác nhau 5 (Brown 1979; Gromovist et al., 1993; Mc Arthur and Luke, 1986; Timo V et al.
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 triếp 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 (Laslo Pancel, 1993; Richmond, 1976). Những thiệt hại do cháy rừng gây ra là vô cùng to lớn, cháy rừng diễn ra ở khắp nơi từ Mỹ, Indonexia, Canada, Bulgaria, Macedonia, Hy Lạp, Tây ban nha, Bồ đào nha. Đáng kể ở đây là tình hình cháy rừng ở Canada, Canada có diện tích rừng chiếm 10% diện tích rừng của thế giới. Trong vòng 25 năm qua mỗi năm có khoảng 8.300 vụ cháy rừng đã xảy ra.
Tổng diện tích bị cháy rất khác nhau từ năm này sang năm khác, nhưng trung bình khoảng 2,3 triệu ha mỗi năm. Chi phí chữa cháy trong thập kỷ qua ở Canada đã dao động từ khoảng 500 triệu $ đến $ 1 tỷ USD mỗi năm. Do nhu cầu dành đất đai cho sản xuất nhiên liệu sinh học ngày một tăng, đặc biệt ở các nước nhiệt đới, nên trong những năm gần đây nhiều khu rừng bị tàn phá khiến diện tích rừng trên thế giới đã thu hẹp đáng kể. Kết quả nghiên cứu của Viện nghiên cứu kinh tế Ifo ở Munich, Đức công bố ngày 6 19/1 cho biết từ năm 1990 đến 2005, diện tích rừng trên trái đất đã giảm 3%, tức trung bình mỗi ngày mất 20.
Đây là hiện tượng đáng báo động ở nhiều quốc gia. Đặc biệt là ở Brazil và Sudan, rừng đã bị tàn phá vô tội vạ. 47% diện tích rừng thế giới hàng năm bị thu hẹp trước hết là ở hai nước này. Ở Brazil và Sudan, người ta phá rừng để trồng cây cọ dừa và đậu tương lấy dầu và các loại cây sản xuất nhiên liệu sinh học.
Việc khai thác bừa bãi các khu rừng nguyên sinh và rừng nhiệt đới đã gây tổn hại rất lớn cho môi trường khí hậu toàn cầu. Riêng việc đốt rừng khai hoang và cháy rừng hàng năm đã sản sinh ra bầu khí quyển khoảng 650 triệu tấn khí CO2. Nhìn chung, nạn phá rừng đã góp tới 20% khí thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính nên việc bảo vệ rừng và trồng rừng là một trong những hành động tác động tích cực tới chiến lược chống biến đổi khí hậu toàn cầu của cộng đồng thế giới hiện nay Một số nghiên cứu trong phòng chống cháy rừng thông 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 7 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. Năm 1995, các tác giả Ball, Wormald và Russo đã nghiên cứu quá trình điều chỉnh một số lâm phần hỗn giao theo quá trình sinh trưởng của mô hình thông qua việc giảm bớt sự cạnh tranh giữa các loài cây tạo điều kiện để chúng cùng sinh trưởng phát triển tốt.
Hiện Trung Quốc và Rwanda là hai nước được các nhà nghiên cứu đánh giá cao chương trình tái trồng rừng. Những năm gần đây, diện tích trồng rừng của Trung Quốc đã tăng 4 triệu hécta (2,2%) và nước này đã chiếm 73% diện tích phát triển rừng toàn cầu. Trong khi đó, tại Rwanda, diện tích tái rừng trong các năm từ 2000 đến 2005, mỗi năm đã tăng trung bình 6,9%. 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 trong rừng hoặc đốt theo hướng ngược với hướng lan tràn để cô lập đám cháy.
Các công trình nghiên cứu về đốt trước làm giảm vật liệu cháy đã được nhiều nước áp dụng ngay từ đầu thế kỷ XX. Các nước tiến hành nghiên cứu vấn đề này, rất sớm và có nhiều công trình nhất là Đức, Mỹ, Nga, Canada và Trung Quốc,. Đối tượng rừng được đưa vào đốt trước làm giảm vật liệu có cả rừng tự nhiên và rừng trồng. Thường các chủ rừng đốt theo đám ở những diện tích rừng có nhiều vật 8 liệu cháy, có nguy cơ cháy cao vào thời gian 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 nay, có một số nước đi đầu trong lĩnh vực lửa rừng của thế giới, như: Australia, Mỹ, Nga, Canada, Indonexia, Thái Lan. đã có nhiều nghiên cứu và đưa ra được những quy trình đốt trước cho các khu rừng trồng thuần loài có nguy cơ cháy cao. Biện pháp đốt trước có điều khiển đã được sử dụng tương đối phổ biến và được coi là biện pháp quan trọng trong công tác quản lý lửa rừng ở những nước này.
Năm 1993, có một số tác giả người Phần Lan đã đưa ra các vấn đề về khối lượng, độ ẩm vật liệu cháy, thời tiết, diện tích, địa hình và các vấn đề về kinh phí, tổ chức lực lượng một cách khá toàn diện trong đốt trước có điều khiển cho các vùng rừng trọng điểm cháy dựa trên nghiên cứu về đặc điểm nguồn vật liệu cháy và việc đốt thử trên những diện tích rộng lớn (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 cứu. Vì trong tự nhiên việc phân hủy xenlulo trong tự nhiên được tiến hành không đồng bộ, xảy ra rất chậm. 9 Trong điều kiện phòng thí nghiệm hay điều kiện công nghiệp, việc phân hủy xenlulo bằng enzym, ngoài các yếu tố kỹ thuật như nhiệt độ, pH, nồng độ cơ chất, lượng enzym.