生物防火林带研究进展概述

2018-03-20韩焕金

森林防火 2018年4期

韩焕金

（南京森林警察学院，江苏南京 210023）

据不完全统计，世界平均每年发生森林火灾约22 万起，过火面积达640 多万hm2，约占世界森林覆盖率的0.23%，给国民经济和人民生命财产带来巨大的损失[1]。目前，我国森林防火工作正在由扑救型向预防型转变，生物防火林带建设作为一种可以阻止林火蔓延、控制森林大火发生的有效手段，可以变被动防火为主动防火，这种生态型的防火治本战略措施正在被广泛推广和应用[2-4]。

营建生物防火林带在南方林区发展迅速，成为林火管理的发展方向，受到有关部门和专家的高度重视。生物防火林带利用植物之间阻火性的差异，以难燃树种组成防火林带，可以在不同层次上防止火灾的蔓延和扩展，阻止易燃植物的燃烧。从目前生物防火隔要带的建设情况看，由于认识、资金、技术等多方面的因素，生物防火林带发展还很不平衡，建设速度仍较缓慢，已建防火林带很多生长不良，影响了防火阻隔作用的发挥。

1 材料与方法

核心期刊因其刊登的论文质量较高，且多数论文有基金项目支撑，能较好地反映出学科领域的前沿。因此，笔者选取了《2014年版核心期刊要目总览》里面的S7 林业的所有核心期刊2011-2017年刊登的文章，再以“全文中包括生物防火林带”为查询条件进行筛选，得到相关论文20篇，其中《东北林业大学学报》4 篇、《林业科学研究》2篇、《林业资源管理》2 篇、《南京林业大学学报》2篇、《世界林业研究》2 篇、《浙江林业科技》6 篇、《中南林业科技大学学报》2 篇。通过仔细研读相关论文，跟踪生物防火林带的研究进展。

2 结果分析

2.1 研究领域分析

多数文献提到我国对于防火林带的研究主要集中在防火树种的选择、防火林带的结构和防火机理上，新的文献对以上3 个方面的研究加以延伸，并且对生物防火林带的研究更注重应用。

1）防火树种的选择及抚育。防火树种是建设生物防火林带的基础，很多学者对防火树种的选择和培育做了大量工作，在查找到的20 篇文章中，有8 篇涉及这方面内容。其中研究最多的树种是木荷（Schima superba）。木荷属山茶科木荷属，为亚热带地带性常绿大乔木，广泛分布于南方12个省（区、市），是我国南方重要的珍优阔叶用材树种、生物防火和生态防护树种[5-7]。袁冬明等[8]采用不同基质配比及不同规格的无纺布网袋容器育苗，分析不同处理对木荷1-2年生容器苗生长的影响。指出对于培育主要用于迹地更新和山地生物防火林带营建的1年生木荷容器苗，为降低生产及造林成本，应采用能保证苗木质量所允许的最小容器规格。孟伟[9]以湖南青石冈林场木荷人工林为研究对象，分析了木荷直径结构规律。运用威布尔分布、正态分布、对数正态分布和伽马分布进行直径拟合，并结合x2对拟合结果进行检验。通过研究表明威布尔分布和对数正态分布拟合木荷林直径分布的效果较好，两种分布函数可用于湖南木荷林林分直径结构株数分布预测函数。根据木荷林样地数据和拟合结果反映出该地区木荷林分直径结构不合理，应当根据拟合结果，对不同密度、不同林龄的林分进行适当的改造，调整林分内部直径株数的分布。此项研究为木荷林生物防火林带的管理提供了一种思路。朱卓俊[10]比较了不同抚育措施对木荷林分生长的影响。试验表明，不同抚育措施处理的木荷林分平均地径生长量之间存在极显著差异。因此，对木荷林进行抚育能明显促进林分生长，提高土壤养分水平，协调水肥气热状况，为林木创造良好的生长环境。陈聪等[11]对不同坡向、坡位之间18 a 生木荷人工林进行生长差异分析。木荷林不同坡向、坡位之间的胸径、树高和单株材积均有极显著差异，在阳坡或阴坡的不同坡位之间均是下坡位生长情况最佳，中坡位次之，上坡位最差，胸径、树高和单株材积等3 个因子均值都随着坡位的上升而下降。袁冬明等[11]利用木荷和青冈1年生轻基质网袋容器苗分别于2月和5月营建生物防火林带，其造林成效皆显著优于裸根苗造林。裸根苗造林明显受造林季节限制，轻基质网袋容器苗能适应不同造林季节，实现周年造林，有利于生物防火林带快速成林，发挥防火效果。这为木荷生物防火林带造林方式提供了参考。

彭东芹等[12]利用锥形量热仪器对浙江省6 种主要经济树种（毛竹Phyllostachys heterocycla(Carr.) Mitford cv.、枇杷Eriobotrya japonica（Thunb.）Lindl.、油茶Camellia oleifera Abel.、栀子Gardenia jasminoides Ellis、杨梅Myrica rubra Siebold et Zuccarini和茶树Camellia sinensis（L.）O.Ktze.）的鲜叶进行燃烧实验，从中筛选出较好的经济型防火树种。研究表明，杨梅、茶树、枇杷和栀子着火延迟时间长，在各项燃烧测试中热释放速率缓慢，释量少，是难燃的抗火性强的树种，可用于经济型防火林带的建设。裴建元等[13]选择10种常绿阔叶树种，进行含水率、热值、燃点、木质素、粗灰分、粗纤维、粗脂肪等理化性质测试，通过聚类分析得出：I 类抗火性强，主要有冬青Ilex chi⁃nensis；II类抗火性较强，依次是油茶Camellia oleif⁃era、山杜英Elaeocarpus decipiens、拟赤杨Alniphyl⁃lum tortunei；三类抗火性一般，依次是苦槠Cas⁃tanopsis sclerophylla，石栎Lithocarpus glaper；四类抗火性弱，依次是木荷Schima superba、樟树Cinna⁃momum philippinense、甜槠Castanopsis eyrei、罗浮栲Castanopsis fabri。木荷是南方公认的防火树种，但相对冬青、油茶、山杜英、拟赤杨抗火性要逊色一些。

2）生物防火林带的结构研究。潘永柱等[14]通过对松阳县2000-2010年森林火灾发生情况的分析，将松阳县划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级森林火险区，在行政区划和森林火险等级区划的基础上，结合区域林中空地、防火公路和山脊线分布等主要影响因子，采用分区控制的方法，确定生物防火林带的空间布局。这是将生物防火林带与火险等级区划相联系，分区实施，真正发挥生物防火林带作用的有益探索。

倪荣新[15]等对遂昌县木荷生物防火林带和杉木的生长情况、林下植被、可燃物、土壤含水率等进行调查研究。结果表明：木荷林内可燃物仅为针叶林的70%左右；不同坡位的木荷林生长和防火能力有一定差异，总体上呈现随海拔升高，生长和防火性能下降的趋势；木荷防火林带的土壤水分含量较杉木林高1.4 倍左右，木荷防火林林土壤含水率总体上也呈现随海拔升高而下降的趋势。

3）生物防火林带机理的研究。王海晖[16]从典型树种的物理、化学属性、热解特性、防火树种的可燃性以及防火林带阻隔林火蔓延的作用方式等方面对生物防火林带机理进行了研究。研究表明，生物防火林带的防隔火功能不只是来自于植物叶片间可燃性的差异，更多源于常绿阔叶树的树冠结构以及相对密植构成的独特林分。通过抑制带内地表可燃物的生长，实现对地表火的阻隔；在遭受树冠火袭击时，以其树冠较弱的可燃性和分层特性消减火势（强度），降低火蔓延过程中热量输运的效率，使火蔓延自动终止。同时指出，由于缺乏对其抵抗树冠火规模的量化认识，也没有建立起量化的技术性能指标以及细化的实施规范，生物防火林带技术仍处于经验型阶段。这是对生物防火林带阻火机理的一次全新的认识，同时也为生物防火林带指出了新的研究方向。

2.2 研究地域分析

在查阅到的20篇文章中，有18篇研究地设在南方，只有2篇设在北方。现有的文献资料表明，我国北方林区缺乏像南方省份普遍接受的防火树种，相关的研究也不全面。另外，对于生物防火林带建设远没有南方省份热衷。相对寒冷的气候条件严重制约着特定树种的生长速度是问题的关键[16]。刘广菊等[17]采用层次分析法与德尔斐法共同构建的模式，提出了一套生物防火林带阻隔体系防火效果的评价指标体系。研究指出，防火林带的规格一般不应小于当地成熟林木的最大树高。在建立防火林带时，应优先考虑在冠幅＞10 m、树高＞8 m、郁闭度＞0.6的林分内建立防火林带。防火林道的宽度应大于4 m，为达到较好的防火效果，可以适当加宽至5～8 m。防火沟位于防火林道两侧，兼顾排水及防火功效，在腐殖质层或泥炭层厚且容易发生地下火的林内，沟深应达到腐殖质层或泥炭层的底层以下0.2～0.5 m，沟底宽度0.3～0.5 m，顶（沟面）宽度应大于0.5 m。他们还利用德尔斐法调查，结合建设及维护实践经验，得出防火林带内卫生标准：通过清理，林带内落叶与枯草的平均载量小于5 t/hm2，一般可达到2 t/hm2，无站杆、病腐木、倒木、灌木和枝丫；通过修枝，天然成过熟林枝下高2 m，天然中龄林枝下高在1.5～2.0 m，天然幼林根据实际情况枝下高不低于1.0 m，人工林枝下高在2.0～2.5 m。此项研究为生态防火林带防火效果评价指标的建立提供了参考，同时也为北方生物防火林带的发展起到了促进作用。