淺析生物防火林帶營(yíng)造技術(shù)

楊龍張倩殷明龍付均惠王玉山

(1.山東省泰安市林業(yè)保護(hù)發(fā)展中心，山東 泰安 271000；2.泰安市泰山林業(yè)科學(xué)研究院，山東 泰安 271000；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山東 泰安 271000)

森林是地球之“肺”，是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的綠色資源寶庫(kù)，也是我國(guó)重要的自然生態(tài)屏障。當(dāng)前，全球森林面積還在持續(xù)縮小，遭受災(zāi)害損失是其主要原因之一，而在危害森林的諸多災(zāi)害中又以火災(zāi)最為嚴(yán)重。森林火災(zāi)突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置困難，對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大威脅。而大部分山火都發(fā)生在地勢(shì)崎嶇、交通不便和通訊信號(hào)差的山區(qū)，給人員實(shí)施撲救帶來(lái)很大的困難。利用防火樹(shù)種營(yíng)造生物防火林帶，是森林防火工作的一項(xiàng)持續(xù)自然防控措施，在生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)和森林防火工作中發(fā)揮了不可替代的作用。

1 生物防火林帶的概念

20世紀(jì)40年代，德國(guó)生物學(xué)家weck首次提出生物防火林帶的初步概念，就是營(yíng)造綠色防火屏障,主要是指在山林內(nèi)營(yíng)造寬度25m以上、長(zhǎng)度不限的闊葉防火林帶；到了20世紀(jì)60年代，蘇聯(lián)與東歐的一些國(guó)家通過(guò)研究防火樹(shù)種，提出了營(yíng)造生物防火林帶的概念，在有條件的山林中用防火林帶替換現(xiàn)有防火道，營(yíng)造的防火林帶大大降低了林分的燃燒特性；20世紀(jì)70年代，歐洲南部與美國(guó)等國(guó)家提出了營(yíng)造耐火植物帶和闊葉防火林帶，用來(lái)控制森林火災(zāi)的蔓延；1976年，加拿大學(xué)者提出了用山楊林作為野外山火的防火林帶，并取得了良好效果；1989年，蘇聯(lián)學(xué)者提出了利用云杉、冷杉營(yíng)造防火林帶，其具有抗火災(zāi)效果[1]。

我國(guó)研究生物防火林帶起步較晚。20世紀(jì)50年代，在福建省發(fā)現(xiàn)由常綠闊葉樹(shù)種營(yíng)造的防火林帶，對(duì)山火有很好的阻隔、阻火作用。20世紀(jì)70年代后，我國(guó)就提出了用闊葉樹(shù)種建造林帶，取代現(xiàn)有防火線的做法。到20世紀(jì)80年代，生物防火林帶建設(shè)已成為國(guó)家森林防火管理工作的重要對(duì)策。1996年，我國(guó)編制實(shí)施了全國(guó)生物防火林帶工程建設(shè)規(guī)劃，生物防火林帶營(yíng)造技術(shù)在全國(guó)得以大面積推廣應(yīng)用。

生物防火是指利用生物的燃燒、抗火和阻火性能的差異，通過(guò)植樹(shù)造林，改變森林的生物組成和結(jié)構(gòu)，增加林分的抗火能力，阻滯林火的蔓延，從而達(dá)到生物防火的目的。生物防火林帶是指采用具有抗火、耐燃的樹(shù)種，營(yíng)造具有隔斷林火、阻滯林火蔓延的林帶[2]。

總之，生物防火林帶就是通過(guò)在森林內(nèi)部及周邊，以復(fù)合結(jié)構(gòu)營(yíng)造以抗火、耐燃樹(shù)種為主的防火林帶，其主要作用是改善連片林分結(jié)構(gòu)，將森林割塊分開(kāi)或封邊包圍，一旦發(fā)生火情，利用其較弱的可燃性和分層特性削弱火勢(shì)，起到阻火、隔火和斷火作用，使林火蔓延減緩或自動(dòng)終止。

2 生物防火林帶的營(yíng)造技術(shù)

任何植物都是可燃燒的，但是由于植物內(nèi)部的理化屬性，其燃燒特性也存在較大差異。利用這一差異性以及植物的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性，科學(xué)選擇低燃燒性樹(shù)種，規(guī)劃營(yíng)造防火林帶，改變?cè)辛址郑靡越档蜕肿陨淼娜紵?，達(dá)到阻火、隔火、斷火的目的，從而減少森林火災(zāi)損失。

2.1 防火林帶的樹(shù)種選擇

營(yíng)造生物防火林帶，選擇合適的樹(shù)種最為關(guān)鍵。對(duì)于防火樹(shù)種的選擇，國(guó)內(nèi)外研究的較多，主要是研究樹(shù)種的燃點(diǎn)、燃燒熱、揮發(fā)性物質(zhì)含量、含水量、灰分含量、硅分含量等抗火性能指標(biāo)，還有研究樹(shù)種的生長(zhǎng)發(fā)育、樹(shù)皮厚度、葉片質(zhì)地以及耐蔭性、抗旱性、抗寒性等生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性。在眾多研究中發(fā)現(xiàn)，防火樹(shù)種具有常綠、樹(shù)冠結(jié)構(gòu)濃密、生長(zhǎng)迅速、內(nèi)含物及防火性能強(qiáng)、成活率高、管理方便、生態(tài)適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且適宜大面積植樹(shù)造林[3]。

國(guó)外研究較早，歐洲學(xué)者Ozyigit對(duì)夾竹桃等一些灌木類樹(shù)種的燃燒特性進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn)其燃燒點(diǎn)較低，并且造林成活率較高，容易形成密集樹(shù)冠，適合作防火林帶的造林樹(shù)種。法國(guó)科學(xué)家Alexandrian研究發(fā)現(xiàn)，圣櫟、柔毛櫟、鼠李等樹(shù)種可用來(lái)建設(shè)防火隔離帶。南非Missbach研究了篙柳、歐洲白樺、小葉歐洲椴、赤櫟等樹(shù)種的防火特性，提出適宜作防火樹(shù)種。Penafiel研究發(fā)現(xiàn)，在火燒試驗(yàn)中赤楊、相思樹(shù)的抗火性較強(qiáng)，適合選作防火樹(shù)種[4]。

20世紀(jì)80年代以前，我國(guó)多采用經(jīng)驗(yàn)法、火燒跡地調(diào)查法、點(diǎn)火試驗(yàn)法等方法，定性評(píng)價(jià)研究防火樹(shù)種的選擇。隨著我國(guó)造林事業(yè)和森林防火工作的發(fā)展，研究防火林帶樹(shù)種選擇主要從燃燒性能及其內(nèi)部組成成分，進(jìn)行定量分析。陳存及等對(duì)南方37種主要樹(shù)種的防火性能進(jìn)行研究，通過(guò)Fuzzy模型進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，選出了木荷、竹柏、苦櫧、格氏拷、青岡櫟、閩粵拷、火力楠、欏木石楠、楊梅、油茶、茶樹(shù)等11個(gè)樹(shù)種抗火性較強(qiáng)，可選作防火林帶樹(shù)種[5]。尚德雁等從防火樹(shù)種的燃燒性、抗火性、耐火性與生態(tài)學(xué)、生物學(xué)特性的關(guān)系角度，研究選擇了水曲柳等樹(shù)種為該地區(qū)的防火樹(shù)種[6]。田曉瑞等對(duì)南方48個(gè)樹(shù)種的燃燒性能及其組成成分進(jìn)行研究，利用層次分析法，篩選出了木荷、油茶、馬蹄荷、楊梅、旱冬瓜、細(xì)柄阿丁楓等6個(gè)樹(shù)種防火能力最強(qiáng)，米老排、火力楠、阿丁楓、甜櫧、棕櫚、欏木石楠、臺(tái)灣相思、毛竹、青岡櫟、女貞的防火能力次之[7]。張家來(lái)等對(duì)湖北45個(gè)樹(shù)種的防火特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究分析，選擇出大葉黃楊、海桐、枇杷、光葉石楠等26個(gè)樹(shù)種適合作防火樹(shù)種[8]。徐六一等在安徽省，從15個(gè)樹(shù)種中研究選出木荷抗火性最強(qiáng)，油茶和珊瑚樹(shù)的抗火性次之[9]。安豐敬等在日照國(guó)有大沙洼林場(chǎng)，選取楊樹(shù)、麻櫟和板栗，建設(shè)防火林帶26.8hm2[10]。除了喬木和灌木外，還有人研究了白三葉草的阻火和滯燃特性，分析出適合選作防火草帶。

選擇防火林帶的樹(shù)種盡量使用鄉(xiāng)土樹(shù)種。經(jīng)過(guò)多名學(xué)者研究分析，篩選出了我國(guó)南北方適合營(yíng)造防火林帶的樹(shù)種，南方主要防火樹(shù)種有木荷、銀木荷、紅荷、火力楠、深山含笑、大葉相思、臺(tái)灣相思、珊瑚樹(shù)、米老排、愷木、楊梅、山桐子、苦櫧、柑桔、青岡櫟、女貞、烏墨、竹柏、格氏拷等喬木類樹(shù)種；茶樹(shù)、油茶、冬青、柃木、鹽膚木、山龍爪、朱砂根、杜莖山、野桐、毛天仙果等灌木類樹(shù)種；觀音座蓮、東方烏毛蕨、醉云草、砂仁、地瓜等草本類植物[11]。北方主要防火樹(shù)種有水曲柳、春榆、槭樹(shù)、柳樹(shù)、赤楊、楊樹(shù)、稠李、胡桃楸、椴樹(shù)等喬木類樹(shù)種；紫丁香、白丁香、接骨木、忍冬、刺五加、佛頭花、衛(wèi)矛、山梅、醋李等灌木類樹(shù)種；蘿卜、馬鈴薯、地瓜、大豆等經(jīng)濟(jì)作物也可以作為防火植物[12,13]。

2.2 防火林帶的營(yíng)造模式

眾多研究發(fā)現(xiàn)，營(yíng)造防火林帶有單層結(jié)構(gòu)和復(fù)層結(jié)構(gòu)2種，由于喬木防火林帶可以阻止樹(shù)冠火，草灌類植物防火帶可以阻斷地表火，所以由喬灌草組成的復(fù)層結(jié)構(gòu)林帶防火能力較強(qiáng)。田曉瑞等認(rèn)為，單層結(jié)構(gòu)防火林帶通常是由同一樹(shù)種或栽培特性、樹(shù)齡結(jié)構(gòu)基本一致的2種闊葉樹(shù)種組成的單層樹(shù)冠，主要用來(lái)阻擋樹(shù)冠火；復(fù)層結(jié)構(gòu)防火林帶一般由栽培特性不同的2種以上樹(shù)種組成，由喬木—灌木或喬灌草混交模式構(gòu)成的復(fù)層結(jié)構(gòu)，能夠更好地阻隔林火，但是在實(shí)踐中單層結(jié)構(gòu)應(yīng)用的較多[14]。朱保忠等對(duì)我國(guó)南方主要防火樹(shù)種的物理學(xué)特性進(jìn)行了研究分析，發(fā)現(xiàn)利用喬木與灌木類樹(shù)種混交營(yíng)造的復(fù)合結(jié)構(gòu)防火林帶，其防火效果明顯[15]。周子貴等選擇木荷、紅花油茶、楊桐等樹(shù)種，分組進(jìn)行單層純林和復(fù)層混交林配置的試驗(yàn)表明，紅花油茶與木荷或杜英、楊桐與木荷或杜英按照1∶1的比例進(jìn)行混交構(gòu)成的復(fù)層防火林帶，其生物防火效果比較理想[16]。還有許多學(xué)者提出其他的防火林帶結(jié)構(gòu)，鄧湘雯等研究提出，防火林帶有緊密結(jié)構(gòu)、通風(fēng)結(jié)構(gòu)和疏透結(jié)構(gòu)的說(shuō)法，并且分別對(duì)其進(jìn)行了風(fēng)速測(cè)定，發(fā)現(xiàn)阻風(fēng)性能較好的是緊密結(jié)構(gòu)與疏透結(jié)構(gòu)的防火林帶，但緊密結(jié)構(gòu)防火林帶上方的相對(duì)風(fēng)速高達(dá)130%，比較容易產(chǎn)生飛火；疏透結(jié)構(gòu)防火林帶上方的最高相對(duì)風(fēng)速僅有110%，不易產(chǎn)生飛火，所以疏透結(jié)構(gòu)防火林帶是最理想的[17]。張家來(lái)等還提出凹型結(jié)構(gòu)和凸型結(jié)構(gòu)的防火林帶營(yíng)造模式，研究發(fā)現(xiàn)，凸形結(jié)構(gòu)防火林帶阻止連續(xù)性的樹(shù)冠火效果較好，凹形結(jié)構(gòu)防火林帶阻止間歇性的樹(shù)冠火效果較好[18]。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的防火林帶大多數(shù)是單層結(jié)構(gòu)，由于復(fù)層結(jié)構(gòu)的防火林帶營(yíng)造技術(shù)比較復(fù)雜，且在樹(shù)種選擇和合理配置上要求也比較高，因此在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的不多。

對(duì)防火林帶的建設(shè)有主副林帶之分，其寬度是不一樣的，有研究者提出，防火主林帶的寬度15～20m，副林帶的寬度10～15m；有的認(rèn)為，主林帶的寬度30～50m，確定主副林帶的寬度應(yīng)根據(jù)造林地的海拔、坡度、坡向、坡位等設(shè)定。鄭煥能研究發(fā)現(xiàn)，在平原地區(qū)營(yíng)造的防火林帶寬度大于丘陵地區(qū)，平原地區(qū)的主林帶寬度50～100m，副林帶寬度30～50m，丘陵山地的防火林帶寬度為15～20m，營(yíng)造這種寬度的防火林帶可有效阻止樹(shù)冠火的蔓延[19]。譚文雄等研究提出，選擇具有用材、食用、藥用價(jià)值的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種營(yíng)造的復(fù)層結(jié)構(gòu)防火林帶，其主林帶寬度30～50m，副林帶寬度15～25m[20]。防火林帶的建設(shè)寬度應(yīng)根據(jù)樹(shù)種自身的燃燒性、生態(tài)學(xué)特性、造林立地條件等綜合指標(biāo)來(lái)定。

防火林帶營(yíng)造方法多種多樣，任何林地條件都可以營(yíng)造防火林帶，并能有效預(yù)防及阻隔地表火和樹(shù)冠火。首先要選擇合適位置，應(yīng)把自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園、國(guó)有林場(chǎng)、重點(diǎn)公益林區(qū)、易燃針葉林區(qū)、交通干線兩側(cè)山林、鎮(zhèn)村周邊山體、集中墓區(qū)、軍事基地、倉(cāng)庫(kù)等重要地區(qū)作為營(yíng)造防火林帶的重點(diǎn)，營(yíng)造不同結(jié)構(gòu)的防火林帶，其寬度也應(yīng)該不同，在實(shí)際生產(chǎn)中需要結(jié)合立地條件靈活運(yùn)用，但總的原則是主林帶寬度大于副林帶寬度，林緣、集中墓區(qū)和居民區(qū)的防火林帶寬度要大一些，盡量營(yíng)造多樹(shù)種、喬灌草結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu)，以追求更大的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3 生物防火林帶建設(shè)存在的問(wèn)題

目前，在推行生物防火林帶建設(shè)方面還存在許多問(wèn)題，對(duì)防火林帶的認(rèn)識(shí)、防火林帶樹(shù)種的選擇、防火林帶的營(yíng)造技術(shù)模式等。具體包括以下3個(gè)方面。

3.1 對(duì)營(yíng)造生物防火林帶積極性不高

各級(jí)對(duì)防火林帶的阻火機(jī)理和重要性認(rèn)識(shí)不夠，對(duì)森林防火存有僥幸心理，對(duì)營(yíng)造生物防火林帶能夠持久性阻火的理想效果考慮的不多，對(duì)森林火災(zāi)的預(yù)防還停留在被動(dòng)防火上，一旦發(fā)生森林火災(zāi)，主要靠的是人力用防火裝備、設(shè)備和器具來(lái)滅火，而沒(méi)有考慮到用生物防火林帶來(lái)隔離林火、減緩林火蔓延，爭(zhēng)取時(shí)間降低災(zāi)害損失。盡管在1996年我國(guó)就提出了實(shí)施生物防火林帶建設(shè)工程的計(jì)劃，但由于對(duì)營(yíng)造防火林帶的重要性認(rèn)識(shí)不高等原因，生物防火林帶的建設(shè)速度比較慢。

3.2 生物防火林帶缺乏統(tǒng)一的整體規(guī)劃布局

在防火林帶的樹(shù)種選擇上，趨向于單一樹(shù)種，大都是以喬木為主，很多沒(méi)有考慮到適地適樹(shù)的原則，所栽植的林帶標(biāo)準(zhǔn)低、成效差，嚴(yán)重影響了生物防火林帶的防火效能；防火林帶的結(jié)構(gòu)規(guī)劃不夠科學(xué)，在垂直結(jié)構(gòu)上，大都是單層結(jié)構(gòu)，多樹(shù)種復(fù)合型防火林帶較少，林分的物種多樣性較低，生態(tài)平衡能力不強(qiáng)。另外，防火林帶的主次等級(jí)不明確，建設(shè)寬度不合理，防火最佳效果不能有效發(fā)揮。

3.3 對(duì)防火林帶的后期管理跟不上

大部分防火林帶海拔較高、立地條件較差，撫育管理難度大，需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，加之生長(zhǎng)比較緩慢，短期見(jiàn)效不明顯，因此就造成有的地方重視程度不高，財(cái)政投入不足，防火林帶的撫育管理跟不上，特別是澆水、除草、修枝等幼林撫育不及時(shí)，隨著樹(shù)木生長(zhǎng)有的過(guò)密，有的過(guò)于稀疏，甚至還出現(xiàn)了冬季凍死、缺水旱死、被動(dòng)物吃掉、林下雜草叢生等現(xiàn)象。

4 展望

森林對(duì)國(guó)家生態(tài)安全具有基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性作用。森林防火是森林資源保護(hù)的首要任務(wù)，事關(guān)人民生命財(cái)產(chǎn)和森林資源生態(tài)安全。

營(yíng)造生物防火林帶，是由被動(dòng)防火向主動(dòng)防火轉(zhuǎn)變、由多次大量投入防火向長(zhǎng)期穩(wěn)定可持續(xù)防火的一項(xiàng)有效措施，是實(shí)施綠色防火、減少森林火災(zāi)損失、維護(hù)森林生態(tài)安全的重要手段。

森林防火責(zé)任重于泰山，營(yíng)造生物防火林帶大有可為。生物防火林帶的營(yíng)造模式應(yīng)根據(jù)自然條件和立地條件確定，因地制宜，選擇抗火、阻火能力和適應(yīng)能力強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹(shù)種，結(jié)合更新改造，盡量采用復(fù)合種植結(jié)構(gòu)，科學(xué)合理布局林帶寬度，同時(shí)加強(qiáng)森林撫育管理，提升森林質(zhì)量和效益，更好發(fā)揮防火林帶的阻火、隔火和斷火作用。