森林植被可燃物状况对火行为的影响概述

田祖为，张志东，曾 冀，刘柯珍

（1.中国林科院热带林业实验中心，广西 凭祥 532600；2.国家林业和草原局调查规划设计院，北京 100714；3.南京森林警察学院，江苏 南京 210023）

森林可燃物可简单定义为林内所有活和死的有机物，这些物质均具有潜在的燃烧和释放能量的能力。从林地垂直分布上看，可燃物是从泥炭和腐殖质层起直至植被树冠顶端在内的各种可燃物综合体[1，2]。

虽然火灾是一种经常性的自然现象，是许多生态系统的重要特征，但它们的发生通常被认为对人类活动构成一种威胁。在气候变暖背景条件下，作为我国重点国有林区——大兴安岭地区火灾愈演愈烈。近几年，夏季火灾发生次数明显增加[3，4]。火灾发生的火环境不仅包括宏观气象条件、地形条件、植被条件，还包括土壤和林内小气候环境等。土壤质地不同影响到地表的吸水和保水性能，从而影响森林燃烧性；土壤含水量可直接影响地被物层的含水率。林内小气候反应林分的水平和垂直结构不同，可以通过林分郁闭度来表征。林分郁闭度大，可燃物不易燃烧；郁闭度小，温度高，通风良好，可燃物容易燃烧[5，6]。

1 可燃物类型划分

通常将森林可燃物按其潜在火行为划分类型。一般划分为草地、灌木、林木和采伐迹地4大类。目前常见的划分方法如下：

1.1 Deeming可燃物模型划分

根据可燃物一组平均物理参数进行划分（物理可燃物模型）：每一种可燃物平均大小级别和形状，每一种可燃物级别的载量、紧密度和体积密度；水平方向上分布和连续性以及垂直方向上分布和连续性；含水量、可燃物的化学组成，特别是抽提物和灰分含量。

1.2 Aanderson照片划分

根据植物群落和火行为可燃物模型综合分类，草地可燃物（3种）、常青灌木丛和灌木可燃物（4种）、林地枯枝落叶可燃物（3种）、采伐迹地可燃物（3种），共计38幅照片。

1.3 依据可燃物重量划分

轻型可燃物（细小可燃物或速燃可燃物）和重型可燃物。前者包括：干草、枝叶、针叶、灌木和小材，燃烧时蔓延极快且火强度很大。后者包括：圆木、树桩、材枝、枝丫、废材和厚重枯枝落叶层，燃烧时能剧烈燃烧并释放大量能量。

2 可燃物的物理性质

2.1 可燃物大小和形状

可燃物大小和形状是影响燃烧和蔓延速度的重要特征。可燃物的粗细度常用表面积和体积的比值来衡量。表面积体积比在研究不同大小可燃物吸收水分和失散水分时非常重要，对确定可燃物点燃的难易程度也很重要。粗细度越大，越容易失散水分而变干枯，也越容易以较大面积暴露于火焰中，吸收大量辐射和对流热，容易被引燃。

森林火灾主要点燃细小可燃物。一般将森林可燃物分为直径小于0.5～1 cm、1～2 cm、2～5 cm、5～10 cm和大于10 cm等5类。一般火灾中，直径大于1～2 cm的死可燃物对火蔓延几乎没有影响；直径大于2～5 cm的活可燃物不但不能燃烧反而会吸收热量，降低燃烧温度，不利于火焰的蔓延[7]。

2.2 可燃物载量

可燃物载量通常指单位林地面积上所有可燃物的绝干重量，以kg/m2或t/hm2表示。不同可燃物类型间载量变化幅度很大，即使同一类型可燃物，不同空间层次载量变化也很大。一般来说，可燃物载量低于2.5 t/hm2时，不能维持正常燃烧，而易燃可燃物载量高于10 t/hm2时，则可能发生高能量火灾。可燃物载量增加1倍，通常火强度提高4倍[8]。

实际森林火灾中，主要关心有效可燃物载量，即单位面积烧前可燃物重量减去烧后余下可燃物重量之差。为此，一般采用易燃可燃物表示有效可燃物，主要包括枯草、地表层枯枝落叶、易燃灌木和常绿针叶树的细枝和活针叶（含大量苯醇类抽提物）。这些易燃可燃物数量越多，越易燃，或易燃可燃物占总可燃物比例越大越易燃。

2.3 可燃物紧密度

可燃物紧密度是指可燃物个体排列间的空间大小，即单位体积内可燃物的负荷量。若可燃物排列紧密，只有小部分面积暴露于外部，影响内部空气流通，使蒸发水分速度下降，以致不易点燃或点燃后蔓延速度缓慢；结构疏松的可燃物可吸收更多外界氧气助燃，迅速蒸发水分，蔓延速度加快，短时间内释放全部能量。

2.4 可燃物含水率

可燃物含水率将影响到可燃物燃烧的容易程度和剧烈程度。可燃物含水率有两种类型：死可燃物含水率和活可燃物含水率，前者针对枯死可燃物，后者针对有生命正在生长的可燃物。

在活可燃物中，树冠层的枝叶含水率是决定形成树冠火的关键。在阔叶林树冠层，枝叶含水率在不同季节变化很大，春季新萌发的树叶含水率通常在200%～300%，以后季节里则逐渐降低。针叶林树叶含水率不论在何种季节，如低于100%均有发生树冠火的可能[9]。

在死可燃物中，水分主要通过周围大气中吸收和蒸发以达到含水率与大气水分的平衡，细小可燃物可在几分钟内吸收和蒸干水分，而大型枝叶则需数月或具有较大降雨条件时才能吸收和蒸干水分。在相同环境条件下，细小可燃物干燥速度比大型可燃物快8倍，更易引燃和蔓延。

一般来说，可燃物含水率超过35%时，不燃；介于25%～35%时，难燃；介于17%～25%时，可燃；介于10%～16%时，易燃；低于10%时，极易燃[10]。

3 可燃物连续性格局与分布

在自然条件下，森林可燃物受植被因素（阔叶林、针叶林、纯林、混交林、草地等）、人为因素（森林经营目的和方式等）和自然灾害因素（地震、雷击火、火山爆发等）影响，表现出极其复杂而又多样的组合，每种组合在可燃物种类、数量、大小、形状和排列上均有独特性质，并在水平和垂直方向上产生连续分布。

3.1 可燃物水平分布

可燃物在水平方向上连续分布时可诱发火蔓延。若树间有100 m空隙，则已经发展起来的树冠火可落地转成地表火；地表火穿过绿色草地或石头等障碍后，蔓延速度很快下降。即使此后水平方向上可燃物仍连续分布，也必须经过一段时间加速后才能恢复到原有蔓延速度[11]。

3.2 可燃物垂直分布

可燃物在垂直方向上分布可分为地下可燃物、地表可燃物、草本可燃物、中间可燃物和上层树冠可燃物等层次。

地下可燃物包括腐殖质、泥炭、树根局部分解且具有较高紧密度，含水率降到20%以下时才能点燃，火蔓延缓慢，基本呈无焰燃烧，燃烧持续时间长，不易扑灭，特别是深层有机土壤中燃烧的地下火最难扑救[12]。

地表可燃物包括枯死阔叶、针叶、细枝、树皮、球果、苔藓、低矮杂草及掉落物，未分解，堆积疏松，是最常见火传播媒介。单一针叶林中，短针叶堆积紧密，火蔓延缓慢；硬木林分中，凋落后树叶卷曲且堆积疏松，火蔓延迅速。

上层可燃物包括叶丛、细枝、枯立木、伴生在树干上的苔藓等上层植被，多数为活可燃物，含水率较高，只有长时间受热或高强度火焰蒸烤下才会引起树冠火。

4 结束语

森林植被可燃物状况都直接或间接受森林林分特征的影响，特别是受林木组成、郁闭度和林分年龄等影响较大。另外，可燃物燃烧性也与树种的生物学特性（树冠结构和形状、树木根系、林木生长速度和树种萌发性）及树种生态学特性（立地条件、土壤条件和树种耐荫性）有关。

从林地垂直分布上看，可燃物包括从泥炭和腐殖质层起直至植被树冠顶端在内的各种可燃物综合体。通常将森林可燃物按潜在火行为划分类型，一般划分为草地、灌木、林木和采伐迹地4大类。森林可燃物可简单定义为林内所有活和死的有机物，这些物质均具有潜在的燃烧和释放能量的能力。

火灾发生过程是非常复杂的，不同的气象条件、地形条件和天气状况发生林火的行为不同。