森林可燃物研究

浅谈森林可燃物的研究
【摘 要】森林可燃物是森林生态系统的基本组成部分，是影响
林火发生及火烧强度的重要因素之一。森林可燃物特性，森林可燃
物类型与火行为，森林可燃物类型、载量的调查与制图，森林可燃
物管理。开展多尺度可燃物研究；可燃物类型与火行为的研究。
【关键词】林火;森林可燃物;可燃物管理
自然火是森林生态系统的重要组成部分，它以从地表火到树冠火的
多种形态调整森林生态系统的树种组成、年龄结构和空间（景观）
格局。地表火清除林下堆积物，调整林分结构，为存活树木创造成
材的环境。树冠火烧掉整片林木，为早期演替树种创造生长条件，
使空间上存在着不同年龄镶嵌的异质森林景观结构。林火作用下产
生的林分与景观结构既能有效地抵抗森林病虫害的传播，又为野生
动物提供了宝贵的生境。要科学地理解林火对森林生态系统的综合
作用，必须对林火发生规律及行为进行充分研究。
森林可燃物是林火发生和燃烧的物质基础。森林可燃物管理是从根
本上解决林火安全问题、改善森林结构、提高森林健康水平的途径。
国内外学者虫就认识到森林可燃物在林火管理中的重要性，在森林
可燃物研究领域做了许多基础工作，主要集中在以下4个方面：森
林可燃物特性，森林可燃物类型与火行为，森林可燃物类型、载量
的调查与制图，森林可燃物管理的研究。我国在森林可燃物方面的
最新研究进展，并提出可燃物的未来研究展望，以期为我国的林火
管理提供科学依据。
１．森林可燃物研究进展
1.1森林可燃物的特性
森林可燃物的特性包括森林可燃物的理化性质和空间组合特征。可
燃物的理化性质描述可燃物植物部分的特性，包括可燃物的化学性
质以及密度、燃点、热值、含水率等物理性质，主要用来解释燃烧
现象（能量释放大小、火线强度和火焰长度等）；可燃物空间组合
特征描述可燃物组合的各种特性，包括可燃物的数量、大小、形状、
密实度及连续性等，主要影响火行为（扩散速率与强度）。我国学
者针对中国森林生态系统的特点也开展了森林可燃物特性的研究，
主要包括森林可燃物的含水量、燃点、灰分、热值、抽提物（油脂）
含量等的分析测定。这些研究一般以林型或树种为对象。研究结果
表明，森林可燃物的理化性质对其燃烧性有明显的影响是确定可燃
物易燃性等级划分的基础。
1.2 森林可燃物类型与火行为
森林可燃物种类复杂，根据研究目的的不同，森林可燃物类型的划
分方法主要有下面几种：①按物种类别可以将可燃物分为死地被
物、地衣、苔藓、草本植物、灌木、乔木、森林杂乱物等；②按可
燃物分布的空间位置可以将可燃物分为地下、地表和空中可燃物；
③按易燃程度可分为易燃可燃物、燃烧缓慢可燃物和难燃可燃物；
④按燃烧时可燃物消耗可分为有效可燃物、剩余可燃物和总可燃
物；⑤按可燃物挥发性将可燃物分为高挥发性可燃物、低挥发性燃
物和中挥发性可燃物；⑥按生活力将森林可燃物分为活可燃物和死
可燃物。森林可燃物类型划分研究的目的之一是预测火行为，进而
推测火效果及其确定防火措施。还可以通过与地形因子和气象因子
耦合，划分森林火险等到级指数，进行森林火险等级预报；准确估
算不同森林可燃物类型的载量和空间分布，还可为可燃物管理提供
指导，保证林火安全。然而森林可燃物不是单一的燃料，而是一个
复杂的多层体系，由地表到林冠包括半腐殖质层、细可燃物层、粗
可燃物层、草本层、灌木层和乔木层，每一层都有其独特的结构特
征。由于可燃物在层次、形态、数量及理化特征上的巨大变异性，
难以对其进行全面的描述。因此将相类似的可燃物分为可燃物割开
是可燃物的普遍方法，每一种可燃物都与一套描述可燃物的标准参
数或属性相对应，通常将这些具有标准参数或属性的可燃物类型称
为可燃物模型、气象和地形等来预测林火类型、扩散速率与强度，
管理部门据此信息来确定反应时间和扑救措施。
1.3 森林可燃物类型、载量的调查与制图
森林可燃物类型、载量的调查与制图是在深入理解可燃物与生物和
环境因子的关系的基础上进行的。森林可燃物载量的研究一般采用
机械布点法，设置样地，实测不同级别可燃物的重量，实测结果与
林分因子（林龄、郁闭度、平均树高和胸径等）可燃物载量。随着
森林可燃物类型与火行为研究的不断深入，可燃物制图方法也从野
外调查法和遥感调查法，发展到环境梯度—生物物理模拟法。野外
调查法是最准确的方法，但是耗费高，覆盖面积小，适合于区域（如
保护区）、高精度森林可燃物管理工作。遥感调查法能在大面积上
获取林型信息，但不能直接探测到时森林结构和林冠下的可燃物
层，从而需要通过相关信息推测下层可燃物。最近建立垢环境梯度
—生物物理模拟综合了3s技术和计算机模型，能有效地用于多尺
度（从细到粗）可燃物制图。
1.4 森林可燃物管理研究
20世纪的森林管理理念将林火视为森林生态系统的外来干扰，森
林管理中普遍采用灭火措施。灭火的直接效益是保护了现有林木、
人类和基础设施的安全。但大量的研究表明，长期灭火，改变林频
率、大小及强度，会导致一系列生态后果：在以树冠火为主的寒温
带针叶林区，长期灭使可燃物过理堆积、过火面积增大、林火强度
增大，导致灾害性森林大火，如1987年的大兴安岭火灾。在以地
表火为主的暖温带落叶阔叶林区，灭火虽不会导师致灾难性大火，
但会造成可燃物过量堆积，新种子不能萌发，林分更新困难，森林
质量下降（林木生长过密、材质低、优质林被劣质林取代），扭转
灭火负效应的首要工作是森林可燃物的管理，因为森林可燃物是影
响林火发生的自然因素中（气象、地形）人类能控制的林火因子，
森林可燃物管理是解决林火安全问题和恢复森林健康的根本途径。
2.森林可燃物的研究
林火管理思想出现于20世纪60年代，而直到过去的二三十年，才
真正将可燃物管理纳入到林火管理实践中。发达国家的林火管理已
从单一的灭火发展到森林可燃物管理，包括计划火烧、机械清除、
林疏透和自然火利用、增加防火林带、城市—野茫茫外交界处可燃
物的处理。计划火烧是指在人为控制下，烧除森林地表细可燃物；
机械清除是指用机械方法将粗可燃物粉碎分解，或移出森林生态系
统；林分疏透是指用采伐的方法清除一部分林木（活可燃物），保
持林冠间的距离，防止冠火蔓延；自然火利用是指在不危害人类和
基础设施安全的前提下，让林火自然蔓延和熄灭，发挥自然火的生
态功能；防火林带主要地指人为清除一定宽度内的可燃物以阻止林
火蔓延。
自然火大小随计划火强度增加而减低，计划火对降低自然火险和保
持油桉灌木生态系统主要建群种有重要作用；研究表明，灭火导致
林床可燃物载量高于该森林生态系统的正常水平，计划火烧是降低
可燃物载量的重要措施，计划火烧时间应取决于林分演替阶段及其
他可燃物管理措施（如商业性的林分疏松）。
今后森林可燃物研究可能围绕以下几个方面：开展多尺度可燃物研
究。目前大都在样点尺度上上研究可燃物类型、载量与环境因子的
关系，为景观、区域与国家尺度的可燃物分类制图提供基础数据；
但在区域尺度上（如温带针叶阔混交林）可燃物空间变异和国家尺
度上完善基于森林可燃物的森林火险预报的研究还有待进一步加
强。研究如何通过可燃物处理来改进森林结构与自然更新，保持森
林健康与持续发展，在高火险区寻找可燃物处理的有效方案（时机、
面积和方法），减少国家在林火监控和灭火中的大量投资，取得事
半功倍的效果。多数和气候变化模拟结果表明，全球气候趋向干暖。
气候弯得干暖将会增加可燃物的数量，延长火烧季节增加火烧的面
积、强度和频度。还可能会引起森林碳源—汇功能的变化，从而会
引起森林生态系统碳收支的变化。