Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới 1. Nghiên cứu về rừng Tràm Tràm (Melaleuca) là một Chi thuộc họ Sim (Myrtaceace) có phân bố tự nhiên từ Australia đến Việt Nam [30]. Các lâm phần Tràm tự nhiên thường mọc thuần loài, đều tuổi.
Trong những lâm phần tự nhiên quá trình tỉa thưa tự nhiên diễn ra rất mạnh do sự cạnh tranh về chất dinh dưỡng, nước và ánh sáng [33]. Okubo et al. [37] đã tiến hành so sánh sinh trưởng của Tràm (M. Cajuputi) trên 3 lập địa: tầng than bùn dày (>1m), than bùn mỏng (<1m) và đất cát podzol.
Kết quả cho thấy không có sự khác biệt rõ rệt về sinh trưởng của Tràm trên cả ba lập địa, tuy nhiên năng suất tiềm năng của lâm phần tốt nhất nhất trên các vùng có than bùn dày và đất chua ngập nước (axit sulfate). Yamanoshita et al. [34], [40] đã kết luận, mặc dù có tốc độ sinh trưởng bằng nhau, nhưng năng suất tiềm năng của Tràm trên đất than bùn dày không cao bằng các loài ưu thế khác ở rừng mưa nhiệt đới. Osaki et al.
[35] đã tiến hành nghiên cứu sinh trưởng của nhiều loài bản địa, trong đó có Tràm (M. Cajuputi), trên đất than bùn có nồng độ nhôm (Al) và pH khác nhau. Nghiên cứu của Yamanoshita et al. [34], [40] cho thấy Tràm có thể sinh trưởng tốt trong điều kiện ngập nước kéo dài.
Nghiên cứu của Crase et al. [26] về khả năng tái sinh sau lửa của Tràm (Melaleuca triumphalis) ở vùng phía Bắc của Úc. Tràm là một loài cây có khả năng chịu lửa, khả năng tái sinh sau lửa rất mạnh thể hiện mật độ quần thể ở những nơi bị cháy lớn hơn rất nhiều so với các quần thể đối chứng (không cháy sau một thời gian dài). Khả năng chống chịu lửa của rừng Tràm phụ 4 thuộc rất lớn và kích thước và quy mô đám cháy và được xác định thông qua khối lượng vật liệu cháy, cường độ đám cháy và mùa cháy [36].
Lửa xuất hiện thường xuyên với cường độ lớn sẽ đốt cháy hoặc làm triệt tiêu khả năng nảy mầm của hạt [29]. Nghiên cứu của Yates and Russell-Smith [41] đã cho thấy rừng Tràm có khả năng chịu đựng được tổn thương do lửa thường xuyên, tuy nhiên, khoảng cách giữa hai lần cháy phải đủ dài để cây lớn lên đạt kích thước tối thiểu để ra hoa và kết quả trở lại và tồn tại sau lửa. Franklin et al. [32] đã tiến hành điều tra 340 ô tiêu chuẩn phân bố trên vùng diện tích rộng 450,000 km2 ở phía bắc Úc để nghiên cứu quy luật phân bố và tái sinh của rừng Tràm.
Kết quả cho thấy của Tràm Melaleuca argentea thích hợp với nền đất cát và phân bố chúng bị giới hạn bởi các dòng sông. Trong khi đó Tràm Melaleuca cajuputi lại thích hợp với đất thịt và xuất hiện ở các vùng đất thấp ven biển. Các loài Tràm Melaleuca dealbata, M. leucadendra có phân bố trên nhiều loại đất khác nhau phụ thuộc vào tình trạng ngập lụt.
leucadendra phân bố ở các vùng ngập dọc sông. Ngược lại M. Cajuputi) lại xuất hiện ở vùng đầm lầy ở cửa sông. Các tác giả đã đi đến kết luận, ở các vùng nhiệt đới phía bắc nước Úc, rừng Tràm thay thế rừng mưa nhiệt đới ở những nơi có lửa cháy hoặc ngập lụt mạnh Franklin & Bowman [33].
Tuy nhiên, ở các khu vực cao hơn, sự xuất hiện của lửa thường xuyên đã hạn chế sự xâm lấn của Tràm với thảm thực vật khác như savan, trảng cỏ. Điều này đã được chứng minh trong nghiên cứu đốt thử của Crowley et al [31] trong vòng 3 năm liên tục và so sánh với khu vực không có lửa cháy trong vòng 20 năm đã làm tăng mật độ Tràm Melaleuca viridiflora lên 7 lần. Bowman và Rainey [27] đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ cao địa hình đến cấu trúc đường kính của Tràm Melaleuca cajuputi trên các vùng bán ngập ở phía bắc Úc. Kết quả cho thấy Tràm (M.
Cajuputi) phân bố ở độ cao từ 1- 5 6m, không có biến động lớn về cỡ kính trong các độ cao này. Phân bố số cây của Tràm (M. Cajuputi) theo cấp kính là gián đoạn không liên tục, nguyên nhân chính là do tác động của cháy rừng. Jon Davies năm 2008, mực nước ở rừng trên than bùn vùng Pekan của Malaixia rất it khi xuống dưới 20cm và đây cũng là điều kiện thủy văn của hầu hết các vùng rừng than bùn nhiệt đới.
Nó đảm bảo điều kiện yếm khí để tốc độ oxy hoá và phân huỷ than bùn chậm hơn hơn tốc độ hình thành luỹ chúng, lớp than bùn sẽ ổn định và cao dần lên. Trước đây, với quy mô diện tích hàng trăm nghìn hecta và không có kênh rạch rừng Tràm trên than bùn của Việt Nam cũng đã có phần lớn thời gian trong năm ngập nước và mực nước không nằm thấp hơn mặt than bùn quá 20cm. Chỉ như vậy, than bùn mới có thể tồn tại lâu dài trong điều kiện nhiệt đới nóng ẩm. Nghiên cứu về vai trò phòng hộ của rừng Nghiên cứu về vai trò phòng hộ của rừng đã được thực hiện từ những đầu thế kỉ trước.
Người ta tập trung chủ yếu vào vai trò của rừng trong việc ngăn cản xói mòn và phục hồi đất, vai trò bảo vệ nguồn nước, chắn gió và chắn cát. Công trình nghiên cứu đầu tiên về xói mòn đất có ý nghĩa quan trọng nhất trong lĩnh vực xói mòn đất đã được thực hiện bởi Volli từ năm 1844. Tác giả khẳng định xói mòn được thực hiện qua hai pha chủ yếu là bắn phá làm tơi rời các hạt đất và cuốn trôi chúng, trong đó pha đầu là quan trọng nhất. Để bảo vệ đất cần giảm được động năng mưa làm sự bắn phá tơi rời đất của các hạt mưa là có ý nghĩa quyết định trong chống xói mòn bảo vệ đất.
Về sau nghiên cứu định lượng về xói mòn đã được thực hiện ở nhiều nơi trên thế giới. Phương trình xói mòn đất được áp dụng rộng rãi nhất cho đến nay là phương trình của Wischmeier, được tác giả và các công sự xây dựng từ năm 1956. Trong đó thể hiện được liên hệ của xói mòn đất với 6 nhân tố ảnh 6 hưởng là chế độ mưa, tính chất đất, độ dốc, chiều dài sườn dốc, kiểu trồng cây và biện pháp bảo vệ đất. Phương trình của Wischmeier đã gợi ý về các biện pháp chống xói mòn bảo vệ đất.
Đó là tất cả những giải pháp nhằm giảm thiểu một hoặc một nhóm các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất trong các phương trình của wischmeier. Tuy nhiên, việc áp dụng phương trình này cũng gặp nhiều khó khăn, đặc biệt trong điều kiện thiếu dữ liệu nghiên cứu cơ bản để xác định các thông số cần thiết, chẳng hạn thiếu dữ liệu về mưa, thiếu dữ liệu về khả năng chống xói mòn của đất, hay dữ liệu về ảnh hưởng của các kiểu trồng cây đến xói mòn v. Những nghiên cức về ảnh hưởng của rừng đến các quá trình tích luỹ và vận chuyển nước, hay các quá trình thuỷ văn, cũng được nghiên cứu từ đầu thế kỷ 19. Công trình nghiên cứu đầu tiên về thuỷ văn rừng được ghi nhận là công trình của A.
Ông đã xác lập được phương trình cân bằng nước và vai trò của rừng với các thành phần cân bằng nước ở miền nam nước Nga. Ý nghĩa quan trọng của công trình này là hình thành phương pháp nghiên cứu về thuỷ văn rừng, trong đó công cụ quan trọng để nghiên cứu là phương trình cân bằng nước. Đến nay, trong quan điểm chung, vai trò giữ nước của rừng được hiểu là giữ và tích luỹ nước ở bất kỳ dạng nào - làm tăng lượng nước trong đất, giảm bốc thoát hơi nước, tăng mực nước ngầm, giảm dòng chảy bề mặt, hạn chế xói mòn đất, qua đó làm tăng và ổn định lượng nước sông suối, cũng như làm sạch nước (Monchanop, 1960, 1973; Khanbecop, 1984; Whitehead và Robinson, 1993; Bonell, 1993). Khả năng giữ nước của rừng được phản ánh thông qua ảnh hưởng của nó đến hiệu ích của nguồn nước, nên về nguyên tắc có thể sử dụng nhiều chỉ tiêu khác nhau để đánh giá khả năng giữ nước của rừng như: mức thay đổi của hàm lượng các chất hoá học, các chất hoà tan trong nước sau khi đã dịch 7 chuyển qua hệ sinh thái rừng, hệ số dòng chảy bề mặt, mực nước ngầm, tần suất lũ hoặc dùng các chỉ tiêu trực tiếp có ảnh hưởng đến nguồn nước như các nhân tố cấu trúc rừng, các tính chất vật lý của đất rừng.
Tuy nhiên, xét về tính đại diện và khả năng dễ xác định thì hệ số dòng chảy bề mặt, lượng nước giữ lại trong đất là những chỉ tiêu tốt nhất phản ánh khả năng giữ nước của rừng. Dòng chảy mặt càng thấp, lượng nước giữ lại trong đất càng nhiều, khả năng giữ nước của rừng sẽ càng tốt.Fiebiger đã dùng khái niệm “Dung tích giữ nước của rừng” để phản ánh khả năng giữ nước của nó và được xác định bằng tổng lượng nước giữ lại trên tán, lượng nước giữ lại bởi vật rơi rụng và lượng nước tích giữ trong đất. Quan điểm này được các nhà thuỷ văn rừng chấp nhận một cách rộng rãi (Trần Huệ Tuyền, 1994; Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001). Về mặt lý thuyết khả năng giữ nước của rừng được hiểu là khả năng làm tăng hiệu ích kinh tế của nguồn nước.
Song hiệu quả kinh tế của nước liên quan đến hiệu quả của nhiều ngành kinh tế, thường rất khó xác định. Vì vậy, trong thực tế người ta thường xác định khả năng giữ nước của rừng là khả năng làm tăng tính hiệu ích của nước. Đó là tính sạch, tính ngọt, tính ổn định và tính tại chỗ của nguồn nước. Khả năng giữ nước của rừng có giới hạn và phụ thuộc nhiều vào đặc điểm của đất rừng như: cấu trúc rừng, độ xốp và kết cấu đất, độ dày tầng đất v., trong đó đặc biệt quan trọng là độ xốp và bề dày tầng đất.
Chúng quyết định dung tích chứa nước của đất rừng (Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001). Vai trò của rừng trong bảo vệ nguồn nước quan trọng nhất là vai trò bảo vệ và cải thiện những tính thuỷ văn của đất. Khi nghiên cứu về vai trò của rừng với nguồn nước, các tác giả đã cố gắng xác định những quan hệ định lượng của rừng với đặc điểm của nguồn nước (các tính hiệu ích của nước). Tuy nhiên, vì tính phức tạp của các quá 8 trình thuỷ văn mà cho đến nay vẫn chưa có những công thức cho phép định lượng khả năng giữ nước của rừng có thể áp dụng chung cho cả thế giới.