Luận văn Thạc sĩ Quản lý tài nguyên rừng: Nghiên cứu năng suất vật rụng làm cơ sở quản lý vật liệu cháy dưới rừng thông tại Trung tâm phát triển lâm nghiệp Hà Nội

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xác định được được năng suất và sản lượng thảm khô dưới rừng thông. Xác định được một số chỉ tiêu kỹ thuật cho quản lý thảm khô dưới rừng thông. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Quản lý tài nguyên rừng: Nghiên cứu năng suất vật rụng làm cơ sở quản lý vật liệu cháy dưới rừng thông tại Trung tâm phát triển lâm nghiệp Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VƢƠNG THỊ HÀ NGHIÊN CỨU NĂNG SUẤT VẬT RỤNG LÀM CƠ SỞ QUẢN LÝ VẬT LIỆU CHÁY DƢỚI RỪNG THÔNG TẠI TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN LÂM NGHIỆP HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG Hà Nội, 2017 Hà Nội, 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VƢƠNG THỊ HÀ NGHIÊN CỨU NĂNG SUẤT VẬT RỤNG LÀM CƠ SỞ QUẢN LÝ VẬT LIỆU CHÁY DƢỚI RỪNG THÔNG TẠI TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN LÂM NGHIỆP HÀ NỘI CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN RỪNG MÃ SỐ: 60.62.02.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. VƢƠNG VĂN QUỲNH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không sao chép. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên. Hà Nội, ngày……tháng……năm…… Ngƣời cam đoan (Tác giả ký và ghi rõ họ tên) Vƣơng Thị Hà
LỜI CẢM ƠN Sau hai năm học tập và rèn luyện, khóa học Cao học Quản lý bảo vệ tại nguyên rừng 23A (2015- 2017) tại Trường Đại học Lâm nghiệp đã bước vào giai đoạn kết thúc. Được sự nhất trí của Trường Đại học Lâm nghiệp và Phòng Đào tạo sau đại học, tôi tiến hành thực tập tốt nghiệp với đề tài: "Nghiên cứu năng suất vật rụng làm cơ sở quản lý vật liệu cháy dƣới rừng thông tại Trung tâm phát triển lâm nghiệp Hà Nội ". Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn, tôi đã được sự quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ của ban lãnh đạo Trường Đại học Lâm nghiệp, lãnh đạo Viện Sinh thái rừng và Mội trường, các thầy cô giáo trong trường; cùng gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Trước hết, cho phép tôi được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới GS.TS. Vương Văn Quỳnh, thầy đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu để tôi có thể hoàn thành đề tài này. Xin chân thành cảm ơn tới các thầy, cô giáo thuộc Phòng Đào tạo sau đại học, Khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trường - Trường Đại học Lâm nghiệp; Các cán bộ của Trung tâm Phát triển Lâm nghiệp Hà Nội cùng sự quan tâm, động viên, cổ vũ, giúp đỡ của những người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài luận văn. Trong quá trình thực hiện, mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các nhà khoa học, các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2017 Tác giả Vƣơng Thị Hà
[i] MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................. iii DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................. iv MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................... 2 1.1. Trên thế giới ..................................................................................................... 2 1.2. Ở Việt Nam .................................................................................................... 10 CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................... 16 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 16 2.1.1. Mục tiêu tổng quát ...................................................................................... 16 2.1.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................................ 16 2.2. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 16 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu: Vật rụng (cành, lá, quả Thông) dưới rừng trồng Thông thuộc Trung tâm Phát triển Lâm nghiệp Hà Nội ....................................... 16 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu:.................................................................................... 16 2.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ........................................................... 16 2.3.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 16 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu............................................................................. 17 CHƢƠNG III. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................... 24 3.1. Vị trí địa lý ..................................................................................................... 24 3.2. Về địa giới hành chính ................................................................................... 25 3.3. Về khí hậu ...................................................................................................... 25 3.4. Về giao thông ................................................................................................. 25 3.5. Về kinh tế xã hội ............................................................................................ 25 3.6. Hoạt động sản xuất lâm nghiệp trên địa bàn huyện. ...................................... 26
[ii] 3.7. Tiềm năng phát triển du lịch sinh thái............................................................ 26 3.8. Định hướng qui hoạch chung huyện Sóc Sơn định hướng đến năm 2030 .... 27 IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................... 28 4.1. Đánh giá thực trạng rừng trồng Thông trên địa bàn Hà Nội .......................... 28 4.1.1. Diện tích và phân bố của rừng thông .......................................................... 28 4.1.2. Đặc điểm cấu trúc và sinh trưởng của rừng thông ở Hà Nội ...................... 31 4.2. Nghiên cứu khối lượng lá rụng hàng năm của rừng thông. ........................... 38 4.2.1. Khối lượng lá rụng theo ngày ..................................................................... 38 4.2.2. Lượng lá rụng theo tháng ............................................................................ 42 4.2.3. Lượng lá rụng theo năm .............................................................................. 44 4.3. Nghiên cứu tốc độ phân huỷ lá rụng của rừng thông. .................................... 45 4.3.1. Tốc độ phân huỷ theo ngày ......................................................................... 45 4.3.2. Tốc độ phân huỷ lá rụng theo năm .............................................................. 51 4.4. Khối lượng lá rụng dưới rừng thông .............................................................. 54 4.4.1. Đường cong sinh khối lá rụng ..................................................................... 54 4.4.2. Ngưỡng tối đa của lượng lá rụng dưới rừng Thông .................................... 55 4.5. Năng suất lá rụng dưới rừng thông. ............................................................... 56 4.5.1. Quá trình năng suất lá rụng ......................................................................... 56 4.5.2. Năng suất thích hợp cho sử dụng lá rụng .................................................... 57 CHƢƠNG V. KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ............................... 59 5.1. Kết luận .......................................................................................................... 59 5.2. Tồn tại và kiến nghị........................................................................................ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 61 PHỤ LỤC ........................................................................................................... 66
[iii] DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Giải nghĩa Bộ NN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn D 1.3 Đường kính ngang ngực Hvn Chiều cao vút ngọn OTC Ô tiêu chuẩn TB Trung bình VLC Vật liệu cháy ZD1.3 Tăng trưởng trung bình của đường kính ZHvn Tăng trưởng trung bình của chiều cao
[iv] DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Các thuộc tính chủ yếu của lô kiểm kê rừng trong bản đồ kiểm kê rừng ... 18 Bảng 4.1. Diện tích rừng Thông ở các huyện thị thuộc Hà Nội ......................... 29 Bảng 4.2. Phân bố diện tích rừng thông theo cấp tuổi ........................................ 30 Bảng 4.3. Đặc điểm cấu trúc rừng thông ở Hà Nội ............................................ 31 Bảng 4.4. Tăng trưởng trung bình của đường kính và tăng trưởng trung bình của chiều cao .............................................................................................................. 34 Bảng 4.5. Tăng trưởng hàng năm của rừng thông Hà Nội.................................. 36 Bảng 4.6. Lượng lá rụng hàng ngày ở các điểm điều tra .................................... 38 Bảng 4.7. Lượng lá rụng hàng ngày ở các ô tiêu chuẩn...................................... 40 Bảng 4.8. Biến động của lượng lá rụng của từng tháng ...................................... 41 Bảng 4.9. Khối lượng lá rụng các tháng dưới rừng thông .................................. 43 Bảng 4.10. Khối lượng mẫu lá khô biến đổi theo thời gian ................................ 45 Bảng 4.11. Khối lượng mẫu lá khô thông mã vĩ trong thời gian điều tra ........... 47 Bảng 4.12. Mức giảm khối lượng lá rụng Thông mã vĩ theo thời gian .............. 49 Bảng 4.13. Bảng tra khối lượng lá khô còn lại theo số ngày sau khi rụng ......... 51 Bảng 4.14. Khối lượng lá rụng còn lại sau phân hủy theo thời gian .................. 53 Bảng 4.15. Khối lượng lá rụng tích lũy theo thời gian dưới rừng thông (kg/ha) 54 Bảng 4.16. Năng suất lá rụng trung bình năm theo thời gian tích lũy ................ 56
[v] DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 4.1. Phân bố diện tích rừng Thông ở Hà Nội ............................................. 29 Hình 4.2. Rừng Thông tại khu vực nghiên cứu................................................... 29 Hình 4.3. Phân bố diện tích rừng thông ở Hà Nội theo tuổi ............................... 30 Hình 4.4. Rừng thông 20 tuổi ở Sóc Sơn, TP. Hà Nội ........................................ 32 Hình 4.5. Liên hệ của chiều cao rừng thông với tuổi .......................................... 33 Hình 4.6. Liên hệ của đường kính cây rừng với tuổi rừng ................................. 33 Hình 4.7. Biến động của tăng trưởng đường kính thông theo tuổi ..................... 35 Hình 4.8. Biến động của tăng trưởng chiều cao thông theo tuổi ........................ 36 Hình 4.9. Điều tra khối lượng vật rụng ............................................................... 38 Hình 4.10. Biến đổi của lượng vật rụng hàng ngày theo thời gian trong năm ... 40 Hình 4.11. Biến động của khối lượng lá rụng dưới rừng thông .......................... 42 Hình 4.12. Liên hệ của khối lượng lá rụng thực tế với khối lượng lá rụng ước lượng theo hàm sin .............................................................................................. 42 Hình 4.13. Khối lượng lá rụng các tháng dưới rừng thông ................................. 44 Hình 4.14. Suy giảm khối lượng các mẫu lá rụng theo thời gian ....................... 46 Hình 4.15. Biến đổi khối lượng các mẫu Thông mã vĩ theo thời gian ............... 47 Hình 4.16. Liên hệ của khối lượng mẫu lá Thông mã vĩ thứ nhất lấy đợt 1 với thời gian rụng ...................................................................................................... 48 Hình 4.17. Liên hệ của khối lượng mẫu lá Thông mã vĩ thứ hai lấy đợt 1 với thời gian rụng .............................................................................................................. 48 Hình 4.18. Liên hệ của khối lượng trung bình hai mẫu lá Thông mã vĩ đợt 1 với thời gian rụng ...................................................................................................... 49 Hình 4.19. Mức giảm khối lượng lá khô sau khi rụng trung bình ngày ............. 50
[vi] Hình 4.20. Biến đổi khối lượng lá rụng theo thời gian ....................................... 52 Hình 4.21. Biến động khối lượng lá rụng theo thời gian .................................... 53 Hình 4.22. Đường cong sinh khối tồn đọng của lá rụng dưới rừng Thông mã vĩ .... 55 Hình 4.23. Quá trình năng suất lá rụng ............................................................... 57
[1] MỞ ĐẦU Vật rụng dưới tán rừng là nguồn cung cấp các dinh dưỡng chủ yếu cho đất rừng, duy trì độ phì nhiêu của đất, là nhân tố quan trọng đảm bảo năng suất và tính ổn định của hệ sinh thái rừng. Tuy nhiên, ở những nơi khối lượng vật rụng được tích lũy quá nhiều lại có thể trở thành nguồn vật liệu cháy nguy hiểm, trở thành nguyên nhân quan trọng của những vụ cháy rừng. Trong những năm gần đây, việc khai thác vật rụng dưới tán rừng để sản xuất phân bón, vật liệu xây dựng, hay nhiên liệu v.v... được xem là một trong những giải pháp lồng ghép mục tiêu nâng cao thu nhập với giảm thiểu nguy cơ cháy rừng. Nó đảm bảo giảm được khối lượng vật liệu cháy và nguy cơ cháy rừng trong thời kỳ khô hạn, đồng thời tạo thêm được việc làm, tăng thu nhập cho người dân, bảo vệ đất, bảo vệ được các loài động thực vật, nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trường của rừng nói chung. Tuy nhiên, để thu được năng suất lá rụng cao trong khi vẫn phát huy được vai trò bảo vệ đất của nó và duy trì khối lượng ở mức an toàn để giảm thiểu nguy cơ cháy rừng thì cần nghiên cứu đặc điểm tích lũy và năng suất lá rụng dưới tán rừng. Đây là cơ sở cho phương pháp dự báo biến động năng suất và xác định chu kỳ và khối lượng thu gom lá rụng hợp lý. Nghiên cứu đặc điểm tích lũy và năng suất lá rụng dưới các trạng thái rừng phục vụ mục đích khai thác còn ít được thực hiện ở Việt Nam. Đề tài “Nghiên cứu năng suất vật rụng làm cơ sở quản lý vật liệu cháy dƣới rừng thông tại Trung tâm phát triển lâm nghiệp Hà Nội” nhằm xác định năng suất lá rụng và kỹ thuật khai thác dưới rừng trồng thông để nâng cao thu nhập từ và giảm thiểu nguy cơ cháy rừng tại Trung tâm Phát triển Lâm nghiệp Hà Nội.
[2] CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới Các nghiên cứu trên thế giới về vật rụng dưới tán rừng chủ yếu được thực hiện bởi các nhà lâm học. Họ tập trung vào thành phần và khối lượng vật rụng, đặc điểm tích lũy, phân hủy và dinh dưỡng trong đất rừng, những nhân tố ảnh hưởng đến khả năng tích lũy vật rụng, hiệu quả và những giải pháp quản lý vật rụng để nâng cao độ phì đất và năng suất rừng nói chung. Khi nghiên cứu vật rụng như một nguồn vật liệu cháy, người ta thường phân tích đặc điểm biến động của thành phần và khối lượng của chúng, từ đó đề xuất giải pháp giảm thiểu nguy cơ cháy rừng thông qua việc đốt trước vật liệu cháy mà không đề cập đến việc biến nguồn vật liệu cháy khổng lồ dưới tán rừng thành nguồn nguyên liệu để tạo các sản phẩm hữu ích cho xã hội. Khi nghiên cứu về vật rơi rụng, P.W.Richard và David (1952) đã khẳng định “Hữu cơ ở các mô sống ở rừng chiếm 80-90% tổng lượng chất hữu cơ, 10-20% chất hữu cơ còn tồn tại ở vật rơi rụng và trong đất, khi lớp phủ thực vật mất đi đồng thời điều kiện nhiệt ẩm cao ở vùng nhiệt đới làm cho vật rơi rụng bị phân giải mau chóng thì đất rừng bị thoái hóa mạnh và không thể phục hồi lại được. Brailevich năm 1965 đã đưa ra kết quả nghiên cứu về cấu trúc vật rơi rụng (gồm cành khô lá rụng và cây chết) như sau: phần tươi: 40- 50% (ôn đới), 20-30% (nhiệt đới); phần trên mặt đất đã được tích lũy lâu năm 30-40%; phần rễ cây chết 5-20%. Từ những năm 1963, Olson đã nghiên cứu về thành phần hóa học của vật rơi rụng và sự phân giải chất dinh dưỡng của vật rơi rụng dưới đất rừng, ông đã đưa ra phương trình phân hủy của thưc vật như sau: X/Xo =e^(-k*t) Trong đó: Xo : Lượng vật rơi rụng trước khi bắt đầu phân hủy.
[3] X: Lượng vật rơi rụng còn lại trong một thời gian phân hủy nhất định. t: Thời gian phân hủy (năm). k: Hệ số phân hủy. Ở Trung Quốc đã có một số nghiên cứu lớn về thành phần của vật rơi rụng như nghiên cứu của Lô Tuấn Bồi và một số tác giả năm 1987 tại rừng Tiêm Phong Lĩnh đã khẳng định thành phần hóa hoc trong rừng mưa nửa rụng lá cao hơn rừng mưa nhiệt đới, hàm nguyên tố trong cành, lá, tạp chất rừng mưa theo mùa nửa rụng lá sắp xếp theo thứ tự sau: [12] - Cành : Ca > N > K > Mg > Si > P. - Lá : Ca > Si > N > K > Mg > P. - Tạp chất : K > N > Ca >Si > Mg > P. Nhìn chung theo các tác giả nước ngoài thì lượng vật rơi rụng, tốc độ phân giải và động thái các nguyên tố dinh dưỡng trong vật rơi rụng có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu và thực tiễn sản xuất lâm nghiệp. Các nghiên cứu đều chỉ ra một điểm chung là: loài vật rơi rụng khác nhau hàm lượng dinh dưỡng khoáng chứa trong chúng cũng khác nhau, tốc độ phân giải cũng khác nhau. Điều kiện lập địa cũng ảnh hưởng tới sự phân bố của các loài cây, loài cây ảnh hưởng tới vật rơi rụng, tốc độ phân giải phụ thuộc vào loài cây, phụ thuộc vào môi trường phân giải.... Lượng rơi (cành, lá, quả, chồi… của cây rơi xuống dưới tán rừng) là một mắt xích chủ yếu trong vòng tuần hoàn vật chất và dinh dưỡng. Đồng thời nó cũng là phương thức chính vận chuyển vật chất hữu cơ và các nguyên tố khoáng từ thảm thực vật xuống mặt đất (Vitousek & Sanford 1986). Nó đặc biệt quan trọng trong hệ sinh thái rừng nhiệt đới, nơi mà chuỗi dinh dưỡng mảnh vụn chiếm ưu thế (Odum 1969). Quá trình phân giải thảm mục là một phần quan trọng của vòng sinh địa hóa trong hệ sinh thái rừng, nơi những chất dinh dưỡng được tái quay vòng
[4] bởi sự phân hủy vật rơi rụng (Crockford và Richardson, 2002) đồng thời nó cũng có vai trò quan trọng trong sự hình thành vật chất hữu cơ trong đất. Nó thể hiện khả năng hoàn trả chất dinh dưỡng cho đất của hệ sinh thái rừng. Năm 1976, E. Ebermayer người Đức nói về vật rơi rụng trong nghiên cứu của mình “Sản lượng chất tàn tạ héo rụng của rừng và những thành phần hóa học của chúng” đã nói lên tầm quan trọng trong tuần hoàn dinh dưỡng của các chất tàn tạ héo rụng [6]. Nghiên cứu về lượng vật rụng giúp ta có được tiêu chuẩn để đánh giá năng suất, cung cấp thông tin về sự phân hủy (khi kết hợp với sự đánh giá về thảm mục ở một thời điểm nhất định), dữ liệu về vật hậu học và dòng dinh dưỡng của hệ sinh thái (Proctor, 1983), cũng như những chỉ số về hiệu suất sử dụng chất dinh dưỡng (Vitousek, 1982), sự ổn định và khả năng tự điều chỉnh của hệ sinh thái để trở lại trạng thái cân bằng dưới tác động của ngoại cảnh. Đã có một số mô hình dự đoán năng suất lượng rơi được đề xuất (Bray & Gorham 1964 và Silver 1994). Cho đến nay đã có rất nhiều phương pháp được sử dụng để nghiên cứu quá trình phân hủy thảm mục như Whitcamp & Olson (1963), Wiegert & Evans (1964), Wiegert & Murphy (1968), Wood (1971, 1974), Spain (1975), Singh & Gupta (1977) và Woods & Raison (1982). Năm 1993, Bernhard Reversat.F đã nghiên cứu về động thái vật rơi rụng và chất hữu cơ của rừng mọc nhanh gồm Bạch đàn lai, Keo tai tượng, Keo lá tràm ở các tuổi 5-8 trồng trên đất các khu vực Tây Nam Công Gô. Kết quả nghiên cứu của các tác giả cho thấy lượng rơi rụng biến đổi tương đối lơn, 5 tấn/ha/năm đối với rừng Bạch đàn lai và 10 tấn/ha/năm đối với rừng Keo. Nghiên cứu của Goncalves et al. (1997) [27] xác định tỷ lệ hàng năm của phân hủy lượng rơi ở tuổi 7 - 8 của rừng Bạch đàn E.grandis là 7,8 tấn/ha
[5] (60% từ lá và 40% từ cành cây). Sự phân hủy lớn nhất được tìm thấy vào mùa Xuân và Đông và thấp nhất vào mùa Thu đã cho thấy sự phân hủy là theo mùa. Hàng năm có 42 kgN/ha; 2,3 kgP/ha; 20 kgK/ha và 47 kg Ca/ha đã được phân hủy. Con số này tương đương với 10% của N, 6% P, 10% K và 17% Ca chứa trong cây. Nghiên cứu khác của tác giả xác định rằng, tổng thảm mục tích lũy trên đất phân rã từ 16 – 24 tấn/ha chỉ trong sáu tháng sau khi khai thác trắng và tỷ lệ phân hủy là 55% /năm. Kết quả nghiên cứu cho thấy: E. grandis 7 tuổi , có tới 30% tổng số N, 18% P, 14% K, 43% Ca và 31% Mg của rừng (sinh khối trên mặt đất và rễ) được tìm thấy trong thảm mục. Một trong những điều kiện xảy ra cháy rừng là vật liệu cháy (VLC) cả về số lượng và tính chất (Johnson và Miyanishi, 2001). Trên Thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về năng suất lượng rơi và khả năng hoàn trả dinh dưỡng như của Bray và Gorham (1964), Xiaoniu N. Xu và Eiji Hirata (2002), Wenxuan Han và cộng sự (2005) … Sau nghiên cứu này đã có rất nhiều các học giả khác tiếp tục nghiên cứu và đi sâu hơn nữa về vật rơi rụng. Điển hình như nghiên cứu của Bray (1964) về lượng vật rơi rụng của nhiều đối tượng loại rừng khác nhau như rừng ôn đới, nhiệt đới… Tuy nhiên những nghiên cứu này chỉ là những đánh giá bước đầu về lượng vật rơi rụng. Nghiên cứu của Volni thời kỳ sau đó từ (1977- 1985) đã nghiên cứu về ảnh hưởng của vật rơi rụng tới dòng chảy và xói mòn đất. Bằng cách bố trí những ô thí nghiệm nhỏ để nghiên cứu hàng loạt các nhân tố có liên quan đến dòng chảy và xói mòn đất như thực bì và lớp che phủ bề mặt, lượng vật rơi rụng. Nghiên cứu của Rodin và Basilevic (1976) về cấu trúc vật rơi rụng. Trong nghiên cứu này, thuật ngữ vật rơi rụng được hiểu là các cành khô lá
[6] rụng và cây chết. Đồng thời kết quả ghiên cứu cũng chỉ ra cấu trúc vật rơi rụng bao gồm: -Vật rơi rụng chưa phân hủy chiếm khoảng 40 ÷ 50% đối với rừng ôn đới, còn đối với rừng nhiệt đới, tỷ lệ này thấp hơn khoảng 20 ÷ 30%. - Vật rơi đã phân hủy một phần và được tích lũy lâu năm chiếm 30 ÷ 40%. - Vật rơi rụng là rễ cây chết trong đất chiếm 5 ÷ 10%. Bằng phương pháp đường hồi quy 2 nhân tố, Maisep đã nghiên cứu độ che phủ rừng và lượng thảm mục, thảm khô trên các hồ chứa nước và dòng chảy các con sông vùng tây bắc và thượng lưu sông VonGa. Sau 20 năm quan trắc của trạm thực nghiệm Vants, ở 2 lưu vực không có rừng và có 98% rừng với lượng nước mưa khu vực như nhau đã rút ra kết luận: ở những nơi có rừng lượng nước chảy bề mặt và hệ số dòng chảy năm nhỏ hơn nơi không có rừng 40 ÷ 50% do được tán rừng ngăn cản và lớp thảm mục và thảm khô có khả năng hút nước và là chướng ngại vật ngăn cản tốc độ dòng nước. Nghiên cứu của Rodin (1967) về vai trò của quần xã thực vật rừng trong tuần hoàn vật chất ở hệ sinh thái rừng, trong đó có đề cập đến vật rơi rụng như là một mắt xích của chu trình này. Và để đánh giá tốc độ phân hủy, Rodin đã sử dụng hệ số phân giải thảm mục K (K là tỷ số giữa lượng thảm mục tồn dư trung bình trên mặt đất với lượng thảm mục rơi hằng năm). Khi áp dụng hệ số K để đánh giá tốc độ phân giải vật rơi rụng ở những vùng điển hình, Rodin đã đưa ra kết luận: tốc độ phân giải chất hữu cơ trong rừng đặc trưng cho các vùng sinh thái. Nghiên cứu của Chijok (1980) cũng cho thấy: Các loại cây khác nhau thì hàm lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất cũng khác nhau. Nghiên cứu được tiến hành dưới nhiều loại rừng khác nhau. Ví dụ như rừng Bạch đàn trắng lượng Nitơ hoàn trả là 1,03÷ 1,71. Rừng Thông nhựa là 0,91÷ 1,31…
[7] Nghiên cứu về lượng bốc hơi nước của lượng nước bị hút giữ lại của lớp thảm thực vật rơi rụng có Black và Kellihe (1989) cho thấy rõ lượng bốc hơi nước của nước bị hút giữ lại trong lớp thảm mục khác nhau, chiếm khoảng 3 ÷ 21% tổng lượng bốc hơi bề mặt đất. Nghiên cứu của Tietema và cộng sự (1992) cho thấy tốc độ Nitrate hóa và tốc độ khoáng hóa của thảm mục tăng lên tùy thuộc vào hàm lượng nước của nó. Sự biến đổi theo không gian và thời gian rất rõ rệt của hàm lượng nước trong thảm mục làm tăng thêm mức độ khó khăn cho công tác nghiên cứu. Trong nghiên cứu về khả năng hút và giữ nước của lớp thảm mục (cành khô lá rụng) trong rừng của hai tác giả Phtahena và Cordery (1996) đã cho thấy ý nghĩa của những biến đổi về khả năng hút, và giữ nước của lớp thảm mục (cành khô lá rụng) trong rừng đối với tuần hoàn thủy văn rừng là ở chỗ ảnh hưởng của nó đối với sự vận chuyển, truyền dẫn nước và năng lượng giữa không khí dưới tán và đất rừng. Từ các nghiên cứu trên ta thấy các tác giả đã dần đánh giá về đặc điểm, thành phần và động thái các nguyên tố dinh dưỡng của vật rơi rụng. Tuy nhiên các nghiên cứu này chủ yếu được đề cập ở rừng ôn đới hoặc lá kim. Để làm phong phú thêm về đối tượng rừng đặc biệt là đối với rừng nhiệt đới các học giả người Trung Quốc đã nghiên cứu về hàm lượng dinh dưỡng và tốc độ phân giải vật rơi rụng và cũng đã chỉ ra rằng: Hàm lượng dinh dưỡng và tốc độ phân giải vật rơi rụng ở các rừng cây lá rộng thường cao hơn rừng cây lá kim. Độ dày của tầng lá rụng trong điều kiện tự nhiên nói chung dầy từ 1 ÷ 5 cm. Trong đó lượng vật rụng của rừng cây lá kim miền Bắc dày hơn ở miền Nam và lượng tích lũy của lớp thảm khô giảm từ 12 ÷ 40 tấn/ha, 5 ÷ 15 tấn/ha tùy vùng sinh thái. Nghiên cứu của tác giả Trung Quốc Renyonghong (1997) về lượng vật rơi rụng, thành phần, hàm lượng dinh dưỡng trong vật rơi rụng và bước đầu
[8] đề cập đến ảnh hưởng của vật rơi rụng đến tái sinh của loài Huday, một loài cây tiên phong phục hồi rừng thông qua thí nghiệm về sự nảy mầm của nó dưới các lớp phủ vật rơi rụng có độ dày khác nhau. Nhìn chung, theo các tác giả nước ngoài thì lượng vật rơi rụng, tốc độ phân giải cũng như động thái các nguyên tố dinh dưỡng trong vật rơi rụng đều có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu và thực tiễn sản xuất lâm nghiệp. Các nghiên cứu đó đều chỉ ra một điểm chung là: Loại vật rơi rụng khác nhau, hàm lượng dinh dưỡng khoáng chứa trong nó cũng khác nhau, tốc độ phân giải cũng khác nhau và tất cả đặc điểm này đặc trưng cho từng vùng sinh thái nhất định. Ngoài ra, khi nghiên cứu biến động và năng suất thảm khô trên thế giới các tác giả chủ yếu dựa vào cân bằng của khối lượng vật rụng và tốc độ phân huỷ chúng. Nhiều tác giả nghiên cứu về biến động thảm khô như Whitcamp & Olson (1963), Bray và Gorham (1964), Wiegert & Evans (1964), Wiegert và Murphy (1968), Wood (1971, 1974), Spain (1975), Singh và Gupta (1977), Rodin và Basilevic (1976, 1978), Mêlêkhốp (1982), Woods và Raison (1982), Silver 1994) v.v... Mêlêkhốp (1982) khi nghiên cứu trữ lượng thảm khô đã đưa ra kết luận rằng trữ lượng thảm khô cao thường xuất hiện ở các quần xã thực vật rừng vùng núi phía Bắc, rừng trên núi cao nơi có điều kiện lạnh và khô không thuận lợi cho sự phân huỷ thảm khô. Trữ lượng này thường dao động từ 20 ÷ 100 tấn/ha. Tuy nhiên, tác giả không đề cập đến năng suất thảm khô. Rodin (1978) đã sử dụng hệ số phân giải thảm khô K là tỷ số giữa lượng thảm khô tồn dư trung bình trên mặt đất với lượng thảm khô rơi hằng năm để nghiên cứu tốc độ phân giải thảm khô. Ông đã đưa ra kết luận rừng tốc độ phân giải chất hữu cơ trong rừng đặc trưng cho các vùng sinh thái.
[9] Các học giả Trung Quốc đã cho thấy tốc độ phân giải vật rơi rụng ở các rừng cây lá rộng thường cao hơn rừng cây lá kim. Vì vậy, lượng thảm khô tích luỹ ở các rừng cây lá kim thường cao hơn so với rừng cây lá rộng. Điều này thể hiện rõ hơn ở các vùng phía Bắc và núi cao. Khi nghiên cứu về biến động thảm khô các tác giả phần lớn đã đưa ra những mô hình dự báo năng suất thảm khô, dự đoán biến động của tổng khối lượng vật rụng dưới các trạng thái rừng theo thời gian. Các mô hình dự báo năng suất và tổng lượng vật rụng và thảm khô chủ yếu đều thể hiện mối liên hệ giữa năng suất và khối lượng vật rụng với các nhân tố như tuổi cây, mật độ, thời gian tích luỹ v.v... Không có mô hình dự báo chung cho các loài cây, các trạng thái rừng khác nhau và ở những vùng khí hậu khác nhau. Hardiyanto E. B và cộng sự (2008) [28] khi nghiên cứu về lượng rơi của rừng A. mangium tại Sumatra Indonesia đã cho rằng, lượng rơi trung bình / 2 năm của rừng có tuổi từ 2 - 5 năm là 10,6 tấn/ha và lượng dinh dưỡng để lại từ lượng rơi là: 143 kg N/ha, P 2,3 kg/ha, K 22,6 kg/ha, Ca 83,2 kg/ha và Mg là 17,4 kg/ha. Lượng dinh dưỡng này rất có ý nghĩa bổ sung cùng với dinh dưỡng từ vật liệu hữu cơ sau khai thác cho đất rừng. Khi nghiên cứu về thảm mục dưới tán rừng, các nhà nghiên cứu cho thấy có sự khác nhau về lượng thảm mục giữa các rừng trồng nhiệt đới, nó thể hiện ảnh hưởng rõ rệt của đặc tính loài cây, tuổi rừng, mức sinh trưởng, điều kiện khí hậu và độ phì đất. Nhìn chung, các loài Bạch đàn, Thông và Phi lao tích lũy thảm mục nhiều hơn các loài rừng trồng khác: Phi lao (Ấn độ, Senegan) trung bình 40,8 tấn/ha (từ tuổi 6 - 34); Thông (Nigeria, Indonesia, Mỹ) 14,5 tấn/ha từ tuổi 7 - 31; Bạch đàn (Ấn độ, Côngô, Úc) 8,2 tấn/ha tuổi 2 - 27; và Keo (Ấn độ, Malaisia, Công gô) 7,7 tấn/ha, tuổi 4 - 11. Theo nghiên cứu của A.M.O Connell và K.V.Sankaran (1997), dinh dưỡng tích lũy từ tầng thảm mục rừng trồng nhiệt đới của các loài keo từ 4 - 8 tuổi tại Ấn Độ có lượng tích lũy dinh dưỡng trung bình là 96,8 kgN/ha; 5,7
[10] kgP/ha; 14,1 kgK/ha; 31,6 kgCa/ha và 5,9 kgMg/ha thấp hơn so với các loài Tràm ở cùng độ tuổi. 1.2. Ở Việt Nam Vật liệu cháy (VLC) là đối tượng cần quan tâm nghiên cứu trong từng điều kiện cụ thể khác nhau để hạn chế đến mức thấp nhất nguy cơ cháy rừng. Thành phần VLC trong rừng chủ yếu là thảm cỏ, cây bụi, cành, lá của cây rừng (vật hậu) tạo thành. Khối lượng VLC và thành phần của nó có liên quan đến tổ thành loài và đặc tính sinh vật học đặc trưng của các loài cũng như trạng thái biến động phức tạp của các loài. Đó là quá trình sinh trưởng, phát triển, ra hoa kết quả, già cỗi chết đi và tích lũy một khối lượng đủ lớn trở thành vật liệu khô để tham gia vào quá trình cháy. Trong quá trình sinh trưởng phát triển của các loài hay chu kỳ sống của chúng, có những giai đoạn chúng là VLC hay tham gia vào thành phần của VLC nhưng cũng có những giai đoạn chúng có tác dụng ngăn chặn, cản trở khả năng gây cháy rừng. Sự cháy của VLC phụ thuộc vào khả năng bắt cháy của VLC, khả năng bắt cháy của VLC phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hàm lượng nước chứa trong vật liệu, ẩm độ của vật liệu theo mùa, khối lượng VLC, thành phần và cấu trúc của VLC, khả năng chất đống của VLC, các yếu tố tự nhiên như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, hướng phơi và các yếu tố khác như loài, mật độ rừng trồng, thời gian chăm sóc, phương pháp bố trí cây trồng, chủng loại thực bì, thời gian sinh trưởng và vật hậu… Vương Văn Quỳnh và nhóm nghiên cứu thuộc Đề tài khoa học cấp nhà nước mã số KC0824 "Nghiên cứu những giải pháp phòng chống và khắc phục hậu quả cháy rừng cho vùng U Minh và Tây Nguyên" (Vương Văn Quỳnh, 2005) đã cho thấy ở Tây Nguyên khối vật liệu khô dưới các rừng trồng Thông trung bình dao động từ 10-25 tấn/ha, ở các rừng tự nhiên thường