1、計(jì)劃燒除介紹引言1.計(jì)劃燒除的定義和由來2計(jì)劃燒除用途及實(shí)踐 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 2.1平整土地，為植樹造林準(zhǔn)備立地2 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 2.2降低火險(xiǎn)2 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 2.3控制林內(nèi)競爭性植被的生長4 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 2.4計(jì)劃燒除還可以用來控制森林病蟲害4 HYPERLINK l bookmark3

2、8 o Current Document 2.5管理動(dòng)物棲息環(huán)境4 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 2.6維護(hù)和轉(zhuǎn)變植被類型4 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 2.7利用計(jì)劃燒除維持特定物種和種群5 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 2.8促進(jìn)物種多樣性，（生物系統(tǒng)）景觀多樣性5 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 2.9用火來維持生態(tài)系統(tǒng)53計(jì)劃燒除的理論依據(jù) HYPERLINK l book

3、mark62 o Current Document 3.1林火燃燒機(jī)理6森林燃燒的理化過程6森林可燃物的理化特性7 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 火行為9 HYPERLINK l bookmark166 o Current Document 3.2點(diǎn)火技術(shù)13 HYPERLINK l bookmark175 o Current Document 3.3生態(tài)學(xué)認(rèn)識(shí)14火對(duì)環(huán)境的影響14火燒對(duì)植物個(gè)體以及種群的影響16植物對(duì)火燒的反應(yīng)18火對(duì)森林群落的影響19火與森林生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系19早期的認(rèn)識(shí)193.3.5.2 “火歷史和火狀況(fire r

4、egime)”概念的提出。20火與生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)關(guān)系204.計(jì)劃燒除的實(shí)施程序 HYPERLINK l bookmark206 o Current Document 4.1確定計(jì)劃燒除的目的一資源管理目標(biāo)23 HYPERLINK l bookmark209 o Current Document 4.2確定技術(shù)指標(biāo)24 HYPERLINK l bookmark212 o Current Document 4.3編寫火燒配方24 HYPERLINK l bookmark215 o Current Document 4.4制定燒除計(jì)劃24 HYPERLINK l bookmark218 o Curr

5、ent Document 4.5實(shí)施燒除24 HYPERLINK l bookmark227 o Current Document 4.6評(píng)估燒除結(jié)果25結(jié)束語參考文獻(xiàn)：引言對(duì)森林火燒開展科學(xué)研究并大規(guī)模地利用火燒實(shí)現(xiàn)土地資源管理目標(biāo)雖然歷史不 長但發(fā)展非常迅速。今天，人工火燒或者是有控制的自然火燒被許多國家的土地資源管 理特別是森林資源管理部門用作一種常規(guī)的管理手段。現(xiàn)在，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在森林 生態(tài)系統(tǒng)中，火是一個(gè)非常重要的因子。森林中每年的凋落物不能完全腐化，就造成了 地表枯落物的積累，在自然條件下，火便成為促進(jìn)枯落物轉(zhuǎn)化的因子。利用計(jì)劃燒除預(yù) 防森林火災(zāi)、改善更新條件是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用而

6、又能夠?qū)崿F(xiàn)多種效益的管理手段。1 .計(jì)劃燒除的定義和由來關(guān)于計(jì)劃燒除的定義，國際機(jī)構(gòu)、政府部門、科學(xué)家和生產(chǎn)部門等作了很多的表述：聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)對(duì)計(jì)劃燒除下的定義為“在特定環(huán)境條件下，對(duì)室 外處于自然狀況或經(jīng)過人工處理過的可燃物有控制地用火，將火限制在預(yù)先設(shè)定的區(qū) 域，同時(shí)讓火產(chǎn)生足夠的強(qiáng)度和蔓延速度以達(dá)到預(yù)定的資源管理目的(Chandler et al, 1985)”。美國林學(xué)會(huì)對(duì)計(jì)劃燒除的定義是：“在一定氣候、可燃物濕度、土壤溫度條 件下，熟練地用火燒除天然可燃物，并把火限定在規(guī)定的地面，在一定的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生合 適的熱量強(qiáng)度和蔓延速度，為防火、育林、野生動(dòng)物管理、放牧和減少病蟲害等

7、一個(gè)或 幾個(gè)目標(biāo)，而獲得一定的予期效果”(舒立福，田曉瑞，寇曉軍，1998)。1998年由美國國家公園管理局、林務(wù)局、印地安事務(wù)局、魚類與野生動(dòng)物管 理局和土地管理局共同頒布的荒火與計(jì)劃燒除火管理規(guī)定的定義為：“任何為了實(shí) 現(xiàn)特定目標(biāo)而人工點(diǎn)燃的火燒，必須有書面的經(jīng)過批準(zhǔn)的燒除計(jì)劃”。其它的定義如“在特定的可燃物、天氣和其它條件下有計(jì)劃地將火用之于野 外可燃物，讓火保持在預(yù)先確定的范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)資源管理的目的”(， 1997)。這些定義的表述不盡相同，但其共同特點(diǎn)就是強(qiáng)調(diào)人為地利用火燒進(jìn)行資源管理。早在1890年美國就有人提出計(jì)劃燒除。目的是為了減少森林可燃物。1907年，F(xiàn).E. Olmo

8、sted第一次提出了 “計(jì)劃火燒”概念。1911年，R.Harper提出用控制火燒來管理 森林的下層雜木。1935年以后，計(jì)劃火燒在美國森林區(qū)進(jìn)行了大范圍的研究，1960年 以后計(jì)劃火燒被廣泛應(yīng)用，直到本世紀(jì)70年代中期,計(jì)劃燒除才作為一種有效的森林、 生態(tài)管理手段，在美國被廣泛接受(周道瑋，李曉波，1996)。在計(jì)劃燒除開展得比較廣 泛的加拿大，情況也基本如此。早在1925年，加拿大就已有用計(jì)劃燒除來降低火險(xiǎn)和 幫助森林更新的報(bào)道，在本世紀(jì)30，40年代都進(jìn)行過計(jì)劃燒除的實(shí)踐和研究(Van Wagner, 1995)，但是，直到60-70年代以后才大規(guī)模地應(yīng)用于生產(chǎn)中。在安大略(Ontair

9、io)省，從1962年到1992年的30年間，計(jì)劃燒除面積增加了近十倍(Van Wagner, 1995)。2計(jì)劃燒除用途及實(shí)踐隨著火生態(tài)研究的日益深入，火燒在森林經(jīng)營和生態(tài)管理等方面的應(yīng)用也正變得越 來越廣泛。人們正設(shè)法利用這種廉價(jià)而高效的手段來實(shí)現(xiàn)多重目標(biāo)。2.1平整土地，為植樹造林準(zhǔn)備立地在世界上許多地方，火仍是種莊稼、改良牧場和造林之前平整立地的主要工具，用 火燒整地的好處除了快速外，就在于火燒后植被所釋放出的有效養(yǎng)份可以被隨后出現(xiàn)的 處于快速生長、正需營養(yǎng)的植被所吸收。而且，如果操作得當(dāng)，火燒的方法比機(jī)械方法 引起土壤壓實(shí)、物理移動(dòng)的可能性也要小些?；馃ㄕ氐囊粋€(gè)弊端就是由于可燃物

10、特 征、地形地貌、以及可燃物分布和點(diǎn)火技術(shù)的不均勻性容易導(dǎo)致火燒效果的不一致。不 過，這個(gè)問題可以通過對(duì)可燃物進(jìn)行預(yù)處理如分散、集中、控制點(diǎn)火技術(shù)等措施加以克 服(Chandler et al，1985)。用火燒法整地的關(guān)鍵是火燒時(shí)機(jī)的選擇，可燃物太干燥時(shí)， 容易導(dǎo)致大面積高強(qiáng)度火燒，這樣對(duì)立地本身的破壞作用可能會(huì)超過其所產(chǎn)生的效益， 而且強(qiáng)度太大也容易失控，造成損失?？扇嘉餄穸忍邥r(shí)，又達(dá)不到燒除目的，而且燒 除時(shí)機(jī)受氣象要素所控制程度也較高。在加拿大、美國以及中國東北林區(qū)采伐后通常用 此法來清除林地剩余物，以便重新造林。在有些經(jīng)濟(jì)落后的地區(qū)，煉山造林的作法一直 沿用至今。2.2降低火險(xiǎn)用計(jì)

11、劃燒除降低森林火險(xiǎn)，也叫可燃物管理，即在比較溫和的燃燒條件下燒除伐余 物或自然積累的危險(xiǎn)可燃物以防止在干燥或有風(fēng)等的高火險(xiǎn)季節(jié)發(fā)生火突，或即使起火 也不致燃火大(吳德友，1998)。它是迄今為止計(jì)劃燒除用得最廣的領(lǐng)域。森林火災(zāi)一直是全球，尤其是溫帶和亞熱帶森林所面臨的最大問題。全世界每年發(fā) 生森林火災(zāi)約22多萬次，燒毀森林面積640萬公傾以上，約占世界森林覆蓋率的2.3%。 以上(舒立福，1998)。這種大面積的森林火災(zāi)不僅使大片森林資源突然消失，對(duì)生態(tài) 系統(tǒng)和環(huán)境造成極大破壞，而且往往伴隨著生命財(cái)產(chǎn)的巨大損失。如1987年5月發(fā)生 的中國大興安嶺森林火災(zāi)過火面積達(dá)114萬公傾，燒死213人。

12、1997年6日開始的印 度尼西亞大火到11月已有191.4萬公傾珍貴熱帶雨林過火，許多人在大火中喪生，大 氣污染同時(shí)波及到馬來西亞、文萊、新加坡和菲律賓等國。火災(zāi)之害，由此可見一斑。 正因?yàn)槿绱耍绾畏乐勾笠?guī)模的、災(zāi)害性強(qiáng)的森林火災(zāi)的發(fā)生，一直是各國火管理部門 和科研工作者的工作重點(diǎn)。森林火災(zāi)是三個(gè)要素：火源、氣象條件、森林可燃物相結(jié)合的產(chǎn)物。由于人們很容易看到火源在引起森林火災(zāi)中的作用，所以過去的防火工作主要側(cè)重在利用行政手段加強(qiáng)火源管理上。但是，這種手段的作用十分有限，因?yàn)椋菏紫?，火源管理可以加?qiáng)，但是無法杜絕。隨著經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、生產(chǎn)活動(dòng)的日益繁頻、 生活方式的改變、生活水平的提高、人們?cè)絹碓?/p>

13、向往大自然，這樣形成了農(nóng)村、城市的 居民與森林的接觸都比以前更頻繁，所以人為火源的控制越發(fā)困難。而自然火源如雷擊、 火山、泥石流等引起的火源則更是難以控制。雖然有人嘗試在雷擊多發(fā)區(qū)域安裝雷針等， 但收效甚微(Chandler et al,1985)。其次，由于加強(qiáng)了火源管理，森林火災(zāi)發(fā)生的次數(shù)確實(shí)減少了。但是，由于火災(zāi)次 數(shù)少了，森林內(nèi)可燃累積越來越多，所以一旦發(fā)生火災(zāi)，往往都是大的森林火災(zāi)，森林 火災(zāi)造成的總的損失并沒有多大改變。氣象條件受大氣環(huán)流的控制，人類目前的能力還只能初步預(yù)報(bào)，但無法改變?；趯?duì)于上述事實(shí)的認(rèn)識(shí)，人們將目光轉(zhuǎn)向可燃物的管理。可燃物管理主要反映的 是林地上的枯枝落葉等死

14、的和下層草本灌木等細(xì)小可燃物的管理。隨著人們對(duì)林火行為 的認(rèn)識(shí)的加深和對(duì)火與生態(tài)的關(guān)系認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變，人們開始趨利避害，選擇一定的可燃物 狀況、氣候條件和點(diǎn)火技術(shù)在高火險(xiǎn)季節(jié)到來之前就將林內(nèi)的易燃可燃物如枯枝落葉、 活地被物等完全或部分去除，以降低火險(xiǎn)。計(jì)劃燒除降低了林內(nèi)易燃物量，即使發(fā)生火 災(zāi)，由于火燒強(qiáng)度低，同時(shí)又由于不斷地?zé)档土肆謨?nèi)草本和灌木層的高度、打破了 可燃物的垂直連續(xù)性，發(fā)生災(zāi)害性樹冠火的可能性也大大降低。利用計(jì)劃燒除進(jìn)行森林防火的關(guān)鍵在于要(1)了解被保護(hù)樹種對(duì)不同強(qiáng)度、頻度、 季節(jié)火燒的物理、生理反應(yīng)；(2)根據(jù)可燃物狀況、氣候條件以及被保護(hù)樹種生長情 況選擇燒除時(shí)機(jī)和點(diǎn)火技

15、術(shù)；(3)確定恰當(dāng)?shù)臒g隔期；(4)控制火行為。各國科學(xué)家根據(jù)不同的具體情況制定出了許多用于在不同樹種的林內(nèi)開展計(jì)劃燒 除以降低火險(xiǎn)的用火規(guī)程。在中國，計(jì)劃燒除是由各級(jí)森林防火部門組織開展的。東北林區(qū)、四川林區(qū)、云南 林區(qū)等，每年都要燒除很大的面積，主要目的就是為了降低森林火險(xiǎn)等級(jí)、減輕防火壓 力，取得了良好的效果。許多林區(qū)，如東北林區(qū)、內(nèi)蒙古、云南省等都根據(jù)本省情況制 定了開展計(jì)劃燒除的林業(yè)政策和火燒規(guī)程，用于指導(dǎo)本省的計(jì)劃燒除工作。同時(shí)，各國科學(xué)家都針對(duì)不同樹種的情況開展了大量研究。Van Wagner(1993)對(duì)北 美的主要樹種的火生態(tài)學(xué)進(jìn)行了仔細(xì)的研究。在中國，西南林學(xué)院的吳德友教

16、授等(1995) 對(duì)云南松、思茅松的林火特性進(jìn)行了研究并提出了在云南松、思茅松林分內(nèi)開展計(jì)劃燒 除的技術(shù)規(guī)程。王金錫等人(1995)也在四川西昌等對(duì)云南松林區(qū)計(jì)劃燒除進(jìn)行了大量的 研究。2.3控制林內(nèi)競爭性植被的生長計(jì)劃燒除的又一個(gè)作用就是用于控制競爭性植被，促進(jìn)主要樹種更新。例如在以針 葉樹為主的用材林中，當(dāng)主林層郁閑后，林內(nèi)小環(huán)境的濕、熱、光等條件發(fā)生變化，針 葉樹幼苗無法適應(yīng)林內(nèi)環(huán)境，只有耐陰的硬雜木幼苗可以建群生長，如果不加以控制， 這些硬雜木既會(huì)與目的樹種爭奪資源又不利于針葉樹的天然更新。由于硬雜木與目的樹 種高度不一樣，樹木抗火性也不一樣，硬雜木、林下植被等的抗火性不及針葉樹強(qiáng)，利

17、 用計(jì)劃燒除可以消除下層植被，從而消除競爭樹種，既利于目的樹種生長，又利于其天 然更新。2.4計(jì)劃燒除還可以用來控制森林病蟲害火能燒死林內(nèi)害蟲和病原體，同時(shí)還能除去大部分生長能力弱的病木和被壓木，火 燒后留下的林分將會(huì)更加健康，長勢更優(yōu)。Van Wagner（1993）將以上幾種用途歸為 與生產(chǎn)木材有關(guān)的營林性計(jì)劃火燒，它的顯著優(yōu)勢就是速度快，成本低。計(jì)劃燒除的另一領(lǐng)域與木材等林產(chǎn)品經(jīng)營關(guān)系不大，而側(cè)重于發(fā)揮火的生態(tài)作用以 實(shí)現(xiàn)生態(tài)學(xué)方面的目標(biāo)。這些目標(biāo)大多包括管理和維持某些野生動(dòng)物的棲息環(huán)境、促進(jìn) 生物、生境多樣性，或維持某些特殊的生態(tài)系統(tǒng)、維持特殊種群或群落。2.5管理動(dòng)物棲息環(huán)境國外已有

18、許多關(guān)于成功地應(yīng)用計(jì)劃燒除管理牧場、改良松雞生境和火燒沼澤地以改 善水禽和水生動(dòng)物棲息地的報(bào)道（Van Wagner（1993）。如果是在孵化期以外進(jìn)行的 話，低強(qiáng)度火燒對(duì)野生動(dòng)物總是有利的（Chandler et al,1985）。因?yàn)榇蠖鄶?shù)動(dòng)物和鳥類 都喜歡多樣化生境和邊緣地帶，低強(qiáng)度火燒有利于促進(jìn)邊緣效應(yīng)。但是，要成功地做到 這一點(diǎn)，仍然要求對(duì)有關(guān)動(dòng)物的生態(tài)要求有較徹底的了解，對(duì)一種動(dòng)物有利的火燒或許 對(duì)另一種動(dòng)物有害。所以，在設(shè)計(jì)計(jì)劃時(shí)一定要權(quán)衡利弊，綜合考慮有關(guān)動(dòng)物的要求。 計(jì)劃燒除對(duì)動(dòng)物帶來的另一個(gè)好處就在于火燒后生長的嫩草，萌發(fā)的枝條，樹葉等比燒 前更鮮嫩適口，更富營養(yǎng)。（楊道貴

19、等，1997）。火燒林地可提高草的有效營養(yǎng)成分。 火燒后長出的草中粗脂肪，粗蛋質(zhì)，無氮浸出物等含量都比未火燒地長出的要高（楊道 貴，1995）。2.6維護(hù)和轉(zhuǎn)變植被類型火燒轉(zhuǎn)換植被類型的作用很明顯的。如果目的是要使植被逆行演替，只需正確使用 計(jì)劃火燒就是可達(dá)到目的（Chandler et al,1985）。如利用火燒可以成功地去除草地中的 木本植物；利用計(jì)劃火燒也可以成功地去除針闊混交林分中的闊葉樹種，因?yàn)榛鹉芸刂?雜木生長從而有利于松樹生長（Liu et al,1997）。以上兩種情況都是利用火燒維持植被 類型的例子。成功的關(guān)鍵還是在于對(duì)于群落演替方向的了解，以及對(duì)于火燒強(qiáng)度、火燒頻度和火燒

20、時(shí)機(jī)的選擇。2.7利用計(jì)劃燒除維持特定物種和種群許多物種在長期的進(jìn)化中已經(jīng)進(jìn)化了許多靠火燒才能完成天然更新的生活特征。Whelan(1995)在火生態(tài)一書中列出了 20多種生長在北美、黑西哥和地中海地區(qū) 的松伯科植物如地中海地區(qū)的Pinuspinaster、北美的池松(P. serotina)、杰克松(P. banksiana)、扭葉松(P. contorta)、墨西哥的展葉松(P. patula)等與火的依賴關(guān)系。 這些樹的球果的鱗片都由脂類粘在一起，包閉在其中的種子只有在高溫熔化了樹脂使鱗 片張開后才會(huì)掉下，開始新的一輪生活史。典型的例子就是杰克松。杰克松的球果的鱗片粘得很緊，只有高強(qiáng)度的

21、樹冠火才能 使其種子被釋放出來。這些種子可以一直在樹上停留很多年而且仍然可育。如果沒有火 燒，就只有在天氣很熱或枝條枯死時(shí)才會(huì)掉下來。但是靠這種方式掉下的種子數(shù)量太少， 即使不被動(dòng)物捕食，也會(huì)由于上部遮蔭或林地枯落物太厚而無法發(fā)芽、扎根，所以無法 完成天然更新。在自然狀況下，這些樹都是靠高強(qiáng)度火來完成更新的。火燒一方面使球 果大量開裂，放出種子，一方面又能清除地表枯枝落葉層，暴露出礦質(zhì)土壤，有利于種 子發(fā)芽，扎根。另一方面，火燒燒掉林內(nèi)灌木雜草消除了營養(yǎng)和空間競爭。再者，火燒 至少會(huì)燒死部分上層林木，從而為下層幼苗更新提供其所需的光熱條件。澳大利亞的一 些山龍眼科植物也有這樣的特性。有些種類的

22、蘭花也要靠頻繁的火燒才能延續(xù)其種群(Whelan, 1995)。通過長期進(jìn)化，這些樹種組成的群落各自都演化了比較固定的火燒周期，如杰克松 (P. bansiana)的自然火燒周期為25-100年(Chandler, 1985)。過于頻繁和過于推遲 的火燒都會(huì)影響其更新能力，影響植被的演替途徑。近年來，人們開始使用計(jì)劃火燒來 恢復(fù)長葉松林群落(Liu et al, 1997)。Van Wagner (1993)研究了加拿大的10種主要用材樹種的火生態(tài)特征和用火潛力。2.8促進(jìn)物種多樣性，(生物系統(tǒng))景觀多樣性在美國阿肯色州進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，火燒能增加草本植物多樣性和豆科植物的多度 (Sparks等

23、，1998)。火燒過后一年生、兩年生的有花植物會(huì)大量出現(xiàn)。同時(shí)，火燒 能產(chǎn)生多樣化的生境，從而利于各種動(dòng)、植物的生存?；馃蟠龠M(jìn)了植被類型的多樣化 從而有利于景觀多樣性，增加了森林的美學(xué)價(jià)值。在美國，人們用火燒來促進(jìn)公園景觀 多樣性，以吸引觀光。2.9用火來維持生態(tài)系統(tǒng)火是維持生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡的一個(gè)潛在力量。研究表明，每一種生態(tài)系統(tǒng)都有其固 有的火燒歷史(Chandler, 1985)。每種生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀都同一定火燒歷史有關(guān)。所以， 要維持生態(tài)系統(tǒng)，就有必要讓這些自然的因子發(fā)揮作用。美國1964年的荒原法案 認(rèn)為：森林公園是一些其土地及生命群落不受人類影響，人類自己只是一個(gè)不常來的過 客的地方

24、，對(duì)這些地方加以保護(hù)和管理以保存其自然狀況一一只受自然力的作用（Chandler等，1985）, 1979年加拿大公園政策中說永久保護(hù)具加拿大國家意義 的自然區(qū)域，將其原封不動(dòng)地留給后代（Van Wagner,及Methven 1980）。這種指導(dǎo)思 想允許生態(tài)系統(tǒng)遵循其自身的演替路線，并且允許火在這個(gè)演過程中發(fā)揮其應(yīng)有的作 用。3計(jì)劃燒除的理論依據(jù)計(jì)劃燒除的理論依據(jù)來源于人們?cè)谌齻€(gè)方面的研究成果：（1）火燒機(jī)理（2）點(diǎn)火技術(shù)（3）火的生態(tài)作用。3.1林火燃燒機(jī)理長期以來，人們對(duì)森林火燒機(jī)理進(jìn)行了大量研究，取得了豐碩成果。森林燃燒的理化過程通過研究發(fā)現(xiàn)植物材料的燃燒實(shí)際上就是植物體中纖維素、半

25、纖維素、木素以多種 抽提物的燃燒。纖維素和半纖維素的燃燒熱為2,850卡/克，大大低于木素（5,860卡/ 克）或抽提物。其中木素含量對(duì)火燒強(qiáng)度起重要作用，但抽提物在火的蔓延和火焰高度 上起作用。燃燒的第一階段是可燃物遇熱源吸熱降解的過程，也是一個(gè)纖維脫水的過程。 當(dāng)達(dá)到一定溫度（280C時(shí)）時(shí)，放熱過程就占優(yōu)勢并推動(dòng)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)表面溫度 達(dá)到500C-600C時(shí)，如果脫水降解生成的木炭表面有氧氣供應(yīng)的話，就開始有焰燃 燒。在有焰燃燒的過程中，木炭在其表面直接轉(zhuǎn)化成CO,并在表面稍上一點(diǎn)地方又立 即生成CO2。纖維素的整個(gè)降解過程可用如下圖表示。圖1：纖維素降解示意圖(Chandler等,

26、1983)關(guān)于點(diǎn)熱過程，人們也做了大量研究，植物材料能否被點(diǎn)燃取決于傳導(dǎo)到木材材料 的熱量和該熱量被吸收的情況。在研究了許多木材樣品后，Marian提出了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公 式，用可燃物密度和水分表示的木材傳導(dǎo)率：K= (4.78+0.79M) S+0.568X 10-4 (0VMV40)K= (4.78+0.13M) S+0.58X10-4 (M340)其中，K=熱傳導(dǎo)率(卡/秒.厘米2)M=水分含量(千重%)S=容重(千重/在M時(shí)的濕體積)實(shí)踐證明，這一公式適用于一大批森林可燃物。森林火燒傳播除了通過傳導(dǎo)、對(duì)流、 輻射等方式外，還可以通過質(zhì)量傳播的方式在火頭前方很遠(yuǎn)地方形成飛火。森林可燃物的理化特

27、性可燃物中對(duì)火行為產(chǎn)生影響的因子主要有：可燃物的化學(xué)性質(zhì)中最重要的變量就是乙醚提取物和無硅灰分的含量。森林 可燃物的抽提物含量在0.2715%左右，無硅灰分含量在2-40%之間。乙醚提取物含 量高的植物比較容易著火而且燃燒時(shí)火焰較高，無硅灰分含量高的樹種具有較高的抗火 性。植物的乙醚提取物具有季節(jié)性變化?？扇嘉锏乃趾繉?duì)火行為具有壓到一切的重要性(Chandler,1983)?；畹?可燃物的水分含量受其生理過程、季節(jié)和大氣環(huán)流所左右。死可燃物的水分含量主要受 氣候和相對(duì)濕度的影響，兩種可燃物都有日變化。水分含量對(duì)可燃物引燃，以及引燃后的火行為都有較大影響。Van Wagner的實(shí)驗(yàn) 表明在其

28、它條件相同時(shí)，葉含水量為135%的林冠火蔓延速度為17米/分鐘，火焰高度 為20米，而葉含水量為95%的林冠火蔓延速度則達(dá)到27米/分鐘，火焰高度則可達(dá)30 米。60年代初，Byram提出了時(shí)間滯差(time tag)這個(gè)概念用以表征可燃物含水率與 空氣含水率取得平衡所需時(shí)間:任何一個(gè)以指數(shù)速率減少的量在單位時(shí)間里大約將失去 起始量的三分之二，準(zhǔn)確地說為1-1/勺即63.2%?？扇嘉锏亩嗌偌纯扇嘉镓?fù)荷是決定火燒可能性以及影響火行為的重要因素。 人們根據(jù)研究和生產(chǎn)需要提出了總的可燃物量或植物量(W=26JA,其中，W為以噸 計(jì)算的每公頃總植物量；A為林齡)、潛在可燃物(在最強(qiáng)烈的火燒中可能燒掉的

29、可燃 物數(shù)量)、有效可燃物載荷(在特定火燒天氣條件下可望燃燒的可燃物量)。為了計(jì)算一定燃燒條件下的有效可燃物載荷，人們將可燃物分別歸類為葉子、直徑 為 0.5-1cm、1-2cm、2-5cm、5-10cm和大于 10cm 等若干類。（4）緊實(shí)度，即可燃物載床（從礦質(zhì)土壤到樹冠頂部的各種大小和形狀的活的和 死的植物材料的集合）內(nèi)可燃物充填的程度。緊實(shí)度影響燃燒顆粒的空氣供應(yīng)和熱量傳 導(dǎo)，進(jìn)而影響燃燒速率和火焰高度。對(duì)于任一給定大小的可燃物載床都有一個(gè)最適合燃 燒的緊實(shí)度。緊實(shí)度處于最佳值時(shí)，燃燒反應(yīng)最快，火強(qiáng)度最大。（5）表面積/體積比描述可燃物顆粒的幾何特征和可燃物復(fù)合體各組成成分相對(duì)尺度的物

30、理量就是可 燃物的表面積/體積比。可燃物的表面積是可燃物一個(gè)十分重要的參數(shù)，因?yàn)樗鼘?duì)燃燒 過程的幾個(gè)方面如著火性、可持續(xù)燃燒性、燃燒性等都有比較大的影響（Paulo M. Fernandes &Francisco C. Rego, 1998）。大的表面積和體積比能夠大大增加氣相燃燒階 段的能量和質(zhì)量交換，從而加快點(diǎn)燃過程，提高蔓延速度。Rothermel（1972）在其著名 的火蔓延模型中，就將可燃物的表面積和體積比作為一個(gè)主要的變量.Fernandes&Francisco C. Rego, 1998）。該物理量與可燃物的厚度（粗度）有關(guān)，它與緊實(shí)度一塊 可以用來表征火燒在該可燃物上傳播的速度

31、，如厚度為0.011的雀麥草的值為189,歐 州山毛櫸葉的值為222,粗度為0.1cm的小技的值為40，粗度為0.5cm的小枝的值為8, 而粗度為2.0的小技的值為2（Chandler,1987）。Fernandes和Rego（1998）提出了一種新的用水浸法測定可燃物表面積/體積比的方 法：a = W 2 - W RW 10.033其中：o =表面積/體積比W2=可燃物被水浸泡后的重量W1=可燃物被水浸泡前的重量Q p=可燃物的密度同傳統(tǒng)的方法相比，該方法快速、簡便、省錢，而且適用于各種可燃物。該方法中 的密度隨物種和可燃物顆粒的直徑大小不同而變化。（5）可燃物的水平和重直連續(xù)性可燃物的水平

32、和垂直連續(xù)性決定了火能夠從一種可燃物類型蔓延到另外一種可燃 物類型和由地表火轉(zhuǎn)變?yōu)闃涔诨鸬目赡苄浴２煌目扇嘉镱愋蛢?nèi)的燃燒具有不同的火行 為，這一點(diǎn)對(duì)于撲火也具有指導(dǎo)意義。有些森林群落的成層性比較明顯，下層火燒一般 很難傳播到上層可燃物，而有些森林的垂直分層不明顯，很多中間的或附生植物等會(huì)起 到傳播火種的作用，使得地表火轉(zhuǎn)變成樹冠火。在幼林林分里，由于目的樹種比較低矮， 枝下高較小，而林分內(nèi)的灌木和雜草則比較高，往往形成比較好的垂直連續(xù)性，使得地 表火很容易發(fā)展成毀滅性的樹冠火。而在近成熟林分內(nèi)，由于目的樹種比較高大，枝下 高也比較大，從而在地表可燃物層和上部林冠層之間形成比較大的空隙，地表火

33、很難到 達(dá)林冠層可燃物，發(fā)生樹冠火的可能性也比較小。可燃物積累隨著可燃物的積累，森林的火險(xiǎn)等級(jí)也越來越高。林地可燃物積累取決于植物種類、 年齡和密度、溫度和濕度等。后兩者決定了可燃物到地面后的分解速度。人們常用分解 常數(shù)，即從林分發(fā)生到枯落物的分解速率等于積累速率的時(shí)間來表示可燃物的分解速 度。在地中海灌叢區(qū)為50-70年，而在夏多雨量充沛的美國南部地區(qū)則只有17-20年。 活下木的數(shù)量取決于氣候、土壤和上木的種類與密度。下木可燃物載荷隨上木密度變化 可以用下面的公式表示(Chandler,1967)。Y=X-(X-Z)(1-eac)b其中，Y=下木可燃物載荷(T/HA)乂=沒有上木時(shí)的下木可

34、燃物載荷Z=樹冠完全郁閉的下木可燃物載荷C=樹冠層郁閉度()a與b為取決于上木樹種的常數(shù)。=自然對(duì)數(shù)底火行為火焰溫度如果木材按照化學(xué)計(jì)量學(xué)的方式燃燒，著木木材的化學(xué)計(jì)量學(xué)火焰溫度可達(dá) 1,920 C，但在實(shí)際火燒中，由于通常都是氧供應(yīng)不足，所以火焰溫度很少真正達(dá)到 1920r。在實(shí)際火燒中火焰溫度一般在1500C(Philpot,1965)到800左右(Clements, Memahon, 1980)。火焰溫度和過量空氣之間存在著下列相關(guān)關(guān)系(smithy,1952)。2195 1.435。E=Tf Ta其中E=過量空氣的量丁=火焰溫度Ta=周圍空氣溫度目前人們已經(jīng)可以利用多普勒紅外成像儀很容

35、易地測得火焰各個(gè)層面的溫度情況。（2）火強(qiáng)度火強(qiáng)度即火燒所產(chǎn)生的熱能的速率，用卡或焦耳表示。表示火強(qiáng)度的方法有輻射強(qiáng) 度、對(duì)流強(qiáng)度、總的火強(qiáng)度、反應(yīng)強(qiáng)度、火線強(qiáng)度等，在林火中最常見最常用的火強(qiáng)度 量度還是火線強(qiáng)度。火線強(qiáng)度也叫Byram強(qiáng)度，它等于地上單位面積燃燒的有效熱能 跟火蔓延速率的乘積（Chandler et al, 1983）即I=0.007 HWR其中【=火線強(qiáng)度（千瓦/米）H=可燃物熱值（卡/克）W=可燃物載荷（噸/公頃）日=蔓延速度（米/分）火線強(qiáng)度被普遍接受的主要原因是其跟火焰長度有直接的相關(guān)關(guān)系，而火焰長度是 一個(gè)很容易觀察而且也比較容易測定的現(xiàn)象。同時(shí)Byram還為野外確

36、定火強(qiáng)度設(shè)計(jì)了一個(gè)沿用至今的經(jīng)驗(yàn)公式：I=273（h）2.17其中【=火線強(qiáng)度（千瓦/米）h=火焰高度（米）而且該公式還可進(jìn)一步寫成I=3（10H）2，其誤差也是可以接受的。（4）火焰高度對(duì)于實(shí)際發(fā)生的火燒，當(dāng)然可以實(shí)際測量火焰高度，但是在預(yù)測火焰高度時(shí)，仍然 可以利用Byram火強(qiáng)度公式。根據(jù)有關(guān)可燃物載荷等可以計(jì)算機(jī)出火燒強(qiáng)度，進(jìn)而利 用火強(qiáng)度計(jì)算火焰高度，即：IH= 300（5）烤焦高度由于火燒能否引起樹冠火以及計(jì)劃火燒對(duì)樹木的損害情況都與地表火的烤焦高度 有直接關(guān)系，所以林火工作者對(duì)此進(jìn)行了大量的研究。從理論上來說，樹葉烤焦是由幾 個(gè)因素決定的：地表火燒強(qiáng)度、樹葉接受的輻射能、樹葉的致

37、死溫度。前者因樹而異， 后者受地表火強(qiáng)度、樹葉離火焰的高度、熱滯留時(shí)間所左右。Byram得出的針葉簇烤死高度的經(jīng)驗(yàn)公式為:(35 Y17/6160 - T 人 0.79( I + 47W 3)1/2)式中S=火烤焦高度（米）T=為空氣溫度（C）1=火線強(qiáng)度（千瓦/米）W=為風(fēng)速（米/秒）Van Wagner (1973)提出的公式為HS =11.61I60 T（簡要介紹本公式的由來）a.Hs =(67.9712/3)47.5 - Ta )+ hv （無風(fēng)時(shí)）b.Hs=(679712/3、3/57+ ho47.5 - Ta ) SinA式中HS烤焦高度T空氣溫度J. S. Gould, I. K

38、nigh+和A. L. Sullan （1997）提出的按樹計(jì)劃燒除的烤焦高度的 經(jīng)驗(yàn)公式為：式中Hs=烤焦高度【=火線強(qiáng)度丁3=空氣溫度乳=虛擬高度（m）人=羽流傾角SinA=(Van Wagner,1973)式中U=為風(fēng)速1=火線強(qiáng)度B=0.02653.941T 7/8c. Hs=(0.1075 + U 3)1/2(60 -1)（6）林火蔓延林火蔓延速度包括線速度（火燒起點(diǎn)到終點(diǎn)的距離除以火燒時(shí)間）；面積速度（面 積擴(kuò)張速度，M2/分鐘或ha/小時(shí)）；以及火燒周邊增長速度。林火蔓延速度受很多因子 的影響，這些因子有地理的，如坡度、坡向；有氣候因子如風(fēng)速、風(fēng)向；也有可燃物方 面的，如可燃物類

39、型、可燃物特性等。多年來，林火工作者根據(jù)各自的實(shí)踐提出了許多 描述林火蔓延的公式、數(shù)學(xué)模型、計(jì)算機(jī)軟件等，現(xiàn)擇其主要敘述如下：王正菲林火蔓延速度R=RKWKSKt其中R0=可燃物在無風(fēng)時(shí)燃燒的初始蔓延速度假=風(fēng)速更正系數(shù)KS=可燃物配置更正系數(shù)Kt=坡度更正系數(shù)羅森梅爾火蔓延速度計(jì)算公式1972年美國的羅森梅爾（R.C. Rothermel）制定了一個(gè)用于單一均質(zhì)可燃物中林火 蔓延的模型，也是目前世界上用得最廣泛的公式之一，該公式在1983年被改進(jìn)后編成 了計(jì)算機(jī)程序BEHAVE。公式如下：v=Ir& d+e s）/（p b Qig）其中V=林火蔓延速度（米/分鐘）%=林火強(qiáng)度（千焦耳/分鐘.

40、米2）& =傳播的熱能量與火強(qiáng)度之比（無因次量）中W=風(fēng)因子（無因次量）廠坡度因子（無因次量）P b=W燃物體積密度（千克/米3） =有效熱數(shù)（無因次量）Qig=燃燒前的預(yù)熱量（KJ/kg）在此基礎(chǔ)上，葡萄牙科學(xué)家及（1994）以GIS為工作 平臺(tái)提出了一個(gè)新的模型，并編制了一個(gè)名為FIREGIS的軟件包，供個(gè)人電腦使用， 用以預(yù)測林火漫延。中國科技大學(xué)的景文峰等（1993）等在羅森梅爾的蔓延速度模上也設(shè)計(jì)了一套林 火蔓延預(yù)測計(jì)算機(jī)圖形顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合我國林區(qū)可燃物分布狀況及火蔓延數(shù)學(xué)模 式并編制了火蔓延預(yù)報(bào)的專家系統(tǒng)（FF-IG）。此外，科研人員還為具體的植物類型上的火燒蔓延設(shè)計(jì)了許多模

41、型，如澳大利亞的 N. P. Cheney等人（1998）提出了一個(gè)用來預(yù)報(bào)草地火蔓延的模型。3.2點(diǎn)火技術(shù)不同的點(diǎn)火方式會(huì)造成不同的火行為，從而產(chǎn)生不同的后果?？蒲腥藛T根據(jù)多年的 研究設(shè)計(jì)出了用于不同目的和具體情況的點(diǎn)火技術(shù)，從而對(duì)森林火行為進(jìn)行控制，這些 點(diǎn)火技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)踐意義。點(diǎn)火技術(shù)主要包括：（1）順風(fēng)火順風(fēng)火是最快的也是計(jì)劃燒除中最經(jīng)常使用的人工點(diǎn)火技術(shù)。它也是產(chǎn)生煙氣最多 和最難控制的火燒。由于順風(fēng)火的火焰高度比較高和蔓延速度都比較快，所以用順風(fēng)火 進(jìn)行冠下燒除時(shí)要求的溫度比其它點(diǎn)火技術(shù)低。如果溫度比較低，可燃物的含水率比較 高，則順風(fēng)火通常是一個(gè)比較好的選擇。（2）逆風(fēng)火逆風(fēng)

42、火是通過沿已經(jīng)平整好的基線如公路、河流或防火線等的逆風(fēng)面直線點(diǎn)燒。逆 風(fēng)火有幾個(gè)好處：產(chǎn)生的煙量少；對(duì)上層林冠樹葉損害最??；由于火星被吹到剛好燒過 的地方，因此造成飛火或其它安全問題的可能性也很小。逆風(fēng)火的一個(gè)無法克服的缺點(diǎn) 就是進(jìn)展太慢，一般小于1米/分鐘。（3）側(cè)翼火側(cè)翼火比逆風(fēng)火蔓延速度快，強(qiáng)度又比順風(fēng)火小和穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。（4）網(wǎng)格式點(diǎn)火網(wǎng)格式點(diǎn)火是空中點(diǎn)火優(yōu)先采用的技術(shù)，但地面人員也可以使用。在網(wǎng)格式點(diǎn)火中， 各個(gè)點(diǎn)的火呈格子狀被點(diǎn)著。各點(diǎn)之間距離應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐的具體要求而定。由于幾 個(gè)火點(diǎn)的火匯合在一起，則能大大增加火燒強(qiáng)度，所以，如果實(shí)踐需要高強(qiáng)度的火燒時(shí)， 就可以將各火點(diǎn)距離安排

43、得使整個(gè)火燒在預(yù)定時(shí)間匯合在一起。相反，如果是為了避免 產(chǎn)生高強(qiáng)度的火燒和火燒對(duì)流，則應(yīng)該盡量避免幾個(gè)火燒匯合在一起。在燒除伐除剩余 物時(shí)，經(jīng)常利用網(wǎng)格式點(diǎn)火。（5）周邊點(diǎn)火這是一種點(diǎn)燃擬燒區(qū)域的四周邊緣，讓其席卷整個(gè)區(qū)域的點(diǎn)火技術(shù)。該方法同中央 點(diǎn)火結(jié)合可以保證火燒的對(duì)流中心向燃燒區(qū)的中央集中。（6）中央點(diǎn)火中央點(diǎn)火時(shí)，各引燃點(diǎn)在燃燒區(qū)的中部，在這些火點(diǎn)發(fā)展到形成強(qiáng)對(duì)流柱時(shí)，再另 外引燃一些非?？拷畛踔瘘c(diǎn)的地方，以便能夠被拉向主要對(duì)流柱的著火點(diǎn)。中央點(diǎn) 火很適合重型可燃物大量積累的情況。（7）人字形點(diǎn)火人字形點(diǎn)火是在多山地形使用的、將火從各山頭往下引的一種點(diǎn)火技術(shù)。除了選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)燒技術(shù)

44、外，實(shí)施計(jì)劃燒除的人員還可以通過燒前對(duì)可燃物進(jìn)行處 理的方式來控制火行為。3.3生態(tài)學(xué)認(rèn)識(shí)對(duì)于林火燃燒機(jī)理和點(diǎn)火技術(shù)的認(rèn)識(shí)使得人們能夠有控制有計(jì)劃地利用火燒，但真 正促使人們將火大規(guī)模用之于林業(yè)和土地資源管理的卻是人們對(duì)于火燒對(duì)于環(huán)境的影 響和火與物種、種群、群落以及生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)關(guān)系的認(rèn)識(shí)。火對(duì)環(huán)境的影響火對(duì)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在火燒對(duì)土壤的理化性質(zhì)等的影響?；饘?duì)環(huán)境的影響的程 度與性質(zhì)取決于火燒發(fā)生的季節(jié)、火燒強(qiáng)度、火燒持續(xù)時(shí)間以及其他地形和氣候因素等?；馃龑?duì)土壤溫度的影響受火燒強(qiáng)度、火燒持續(xù)時(shí)間以及土壤性質(zhì)影響較大。如果火 燒強(qiáng)度過大，消除了地被物和腐殖層，露出了礦質(zhì)土壤，則土壤溫度的上升

45、幅度就會(huì)大 一些。所以不同可燃物負(fù)載以及不同強(qiáng)度的火燒引起的土溫升幅也不一樣。而且，在所 有情況下，溫度升值都隨土壤深度急劇下降。例如加里弗尼亞灌叢高強(qiáng)度火燒地表溫度 達(dá)到將近400r，但是在2.5cm深度處記錄到的最高溫度則已不到100C(DeBano等 1977)。在由采伐剩余物組成的重型可燃物火燒中，地表溫度最高達(dá)到250C，而2.5cm 處就已下降到 100C 以下(Neal 等，1965, Whelan1995, P19)。Beadle (1940)在澳大利 亞桉樹林內(nèi)分別對(duì)中等強(qiáng)度、較高強(qiáng)度和高強(qiáng)度的火燒進(jìn)行的觀測表明，三場火燒的地 表溫度分別達(dá)到110C，180C，300C，但在

46、15cm深處，記錄到的最高溫度則分別為 10C，40C和 60C。各種研究表明，許多即使是高強(qiáng)度的火燒在土壤2.5cm深處產(chǎn)生 的峰值溫度就已遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于100C(Whelan，1995)。干燥土壤溫度的升幅所達(dá)到的最高 溫度要比濕土壤所達(dá)到的高(Beadle1940)?？梢钥闯觯蠖鄶?shù)火燒，尤其是中低強(qiáng)度 火燒，對(duì)土壤溫度產(chǎn)生的影響在最多5cm左右就已減少到從生態(tài)意義上來說可以接受 的程度。由于火燒消除了植被的遮蔭作用，同時(shí)去除了枯落物層的隔熱作用(Ahlgren等， 1969)，改變了土壤表面的反射率(van Cleve，1981)。所以土壤以及林內(nèi)溫度的日變化 都較火燒前有所變化，從而對(duì)植物

47、生產(chǎn)力、對(duì)有機(jī)物尤其是土壤微生物的活動(dòng)產(chǎn)生潛在 影響。一般說來，火燒跡地的日溫差要大于未燒地。許多文獻(xiàn)報(bào)道了高溫對(duì)土壤表層的消毒殺菌作用(Whelan，1995)，并以此來解 釋高強(qiáng)度火燒后許多群落如加里佛尼亞灌叢、澳大利亞桉樹林等出現(xiàn)大量種子萌發(fā)的現(xiàn) 象。有人提出，在有些土壤中存在一些克生化合物(Muller等1968;Wilson和Rice,1968)， 火燒產(chǎn)生的高溫有利于消滅這些化合物(Christensen &Muller1975)。(2)風(fēng)速由于完全或部分消除了植被，火燒跡地的風(fēng)速要高于燒前。從而帶來一個(gè)潛在的結(jié) 果就是動(dòng)物生境、植物和土壤迅速干燥，增加了土壤浸蝕的可能性，不過，同

48、時(shí)也有利 于有些種子的傳播(Whelan，1995)土壤結(jié)構(gòu)由于腐殖層的隔熱作用，低強(qiáng)度的火燒對(duì)土壤結(jié)構(gòu)不會(huì)有多大的作用。但是，高強(qiáng) 度的火燒能去除地表腐殖層，使地表層溫度升高太大，從而破壞了土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使 土壤板結(jié)。高溫使土壤形成憎水層，影響土壤透氣、透水性。另外，火燒后裸露出的礦 質(zhì)土壤抗擾動(dòng)能力低，物理性位移加劇(Chandler,1983).(4) 土壤營養(yǎng)高強(qiáng)度火燒可使大范圍內(nèi)80%以上的林下地被物被毀，同時(shí)使原來被束縛在生態(tài) 系統(tǒng)各個(gè)部分一一土壤礦質(zhì)元素、土壤有機(jī)物、枯枝落葉以及活生物量中的營養(yǎng)物損失 掉。損失主要是通過高溫蒸發(fā)和其他過程(Whelan, 1995)。N、P、S

49、、Ca等元素通 過揮發(fā)而流失。但是，低強(qiáng)度的火燒造成的N、P等元素的損失是有限的?；馃欣?促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流和能量流，特別是在高寒地區(qū)，死地被物分解速度非常緩慢， 火燒可以加速物質(zhì)循環(huán)、增加林內(nèi)可用營養(yǎng)，有利于森林更新及幼苗的生長。在其他地 區(qū)，低強(qiáng)度火燒也能為隨即進(jìn)行的更新幼苗提供充足營養(yǎng)。另外，火燒后改變了土壤 PH值，從而增加有效氮含量，也通過礦化過程，使其他元素從活生物量和腐殖物中重 新回到土壤(Whelan，1995)?；馃蠨、N、S、P、Mg、K、Ca的損失主要是通過揮發(fā)損失到大氣中去的，通 過淋溶損失的只是一小部分，而且隨火烈度增加損失也增加(C. M. Bellil

50、as和，1998)大氣損失與淋溶損失之間無甚相關(guān)性，1998)A. M. Oconnel和W. L. McCcw(1997)的實(shí)驗(yàn)表明木質(zhì)、樹皮和樹葉中的氮有 55%-99%被揮發(fā)了，而枯枝落葉中則只揮發(fā)了 38%，氮損失量與可燃物消耗量有很大 相關(guān)關(guān)系，可燃物消耗量與氮揮發(fā)損失隨土壤干旱指數(shù)增加而增加，隨枯枝落葉含水量 增加而減少，氮的損失(50-180千克/公頃)與土壤氮相比，是不太顯著的，但是對(duì)于 高強(qiáng)度火燒來說，其對(duì)正在生長的植被和表層土壤引起的氮損失是很嚴(yán)重的。他們提出 在枯落層含水量達(dá)到90%時(shí)利用火燒燒掉大部分富含氮的底層可燃物?；馃龑?duì)于土壤光照和土壤微生物的影響也是多方面的?；?/p>

51、燒對(duì)植物個(gè)體以及種群的影響如前所述，除熱帶雨林外，地球上的植被總是同一定的火燒歷史和火燒狀況相聯(lián)系 的。極端高強(qiáng)度大范圍的火燒能夠毀滅植物營養(yǎng)體、繁殖體以及劇烈地改變其生境從而 使物種無法延續(xù)。但是，有記載的火燒很少有達(dá)到這個(gè)程度的。植物不被火燒所淘汰包括以下集中情形：植物營養(yǎng)體能抵抗火的直接作用，即不被火燒死；植株繁殖體能夠抵抗或避開火的直接作用；植物能耐受火燒后的環(huán)境。高溫造成植物新陳代謝紊亂、蛋白質(zhì)變性、油脂移動(dòng)性以及化學(xué)成分變化從而對(duì)植 株產(chǎn)生損害(Whelan，1995)。溫度與植物組織細(xì)胞死亡的關(guān)系是復(fù)雜的。如果滯留時(shí)間短，即使是高強(qiáng)度火燒造 成的高溫火焰對(duì)植物細(xì)胞組織造成的損害也

52、不及以較低的溫度持續(xù)較長的損害。對(duì)于給定溫度，植物組織細(xì)胞死亡取決于熱源作用時(shí)間長短；細(xì)胞所處狀態(tài)，即是否處于充水和新陳代謝活躍階段。在植物生理休眠期進(jìn) 行的火燒比在新陳代謝活躍期進(jìn)行的火燒對(duì)植物造成的損害要小得多。處于休眠、失水狀態(tài)下的植物組織比新成代謝活躍、高度充水的植物組織耐熱處理 的能力要強(qiáng)得多。有人做過實(shí)驗(yàn)，完好的、有堅(jiān)硬外種皮的種子在120C溫度下燒烤30 分鐘照樣具生活能力，而類似的種子在弄破外皮(允許充水)的情況下在沸水中僅10分 鐘就失去生命力(Levifl, 1972)植物組織細(xì)胞的耐熱水平也受其所處部位不同而變化?？偟恼f來，典型的中生植物 細(xì)胞的熱致死溫度在50-55C之

53、間(Hare, 1961)。實(shí)際上，在現(xiàn)實(shí)的火燒中，植物體的關(guān)鍵性組織是受到各種各樣的保護(hù)的。如形成 層和分生組織細(xì)胞受樹皮保護(hù)，地下莖及分生組織細(xì)胞受土壤保護(hù)，頂尖分生組織甚至 僅憑其高度就可以避免滅頂之災(zāi)。由于用計(jì)劃燒除管理針葉林分的需求，北美地區(qū)在30-50年代對(duì)樹皮的絕熱性能進(jìn) 行過大量研究(Spalt, Reifsynder, 1962)，各種研究表明形成層細(xì)胞達(dá)到致死溫度所需時(shí) 間是樹皮厚度和樹皮熱屬性的函數(shù)(Whelan,1995)。Hare(1965)進(jìn)行的研究表明；所有被 試樹種的形成層達(dá)致死溫度(60C)所需的時(shí)間與樹皮厚度成指數(shù)函數(shù)關(guān)系并表現(xiàn)出種 間差異。另外，形成層細(xì)胞

54、到達(dá)到60C所需的時(shí)間還同形成層細(xì)胞起始溫度有關(guān) (Hare,1961)，所以從這一點(diǎn)來說，樹木冬季抗火燒的能力比夏天要強(qiáng)(Caly, 1932)。當(dāng)然 冬季樹木比較抗火還有其它生理等方面的原因?？偟恼f來，樹皮形成層所受的高溫?fù)p害取決于火燒強(qiáng)度；火峰蔓延速度；樹 皮厚度；樹種；樹木生長季節(jié)Hare等人(1964)的研究表明在一切順風(fēng)火中，盡管 皮的最高溫度高達(dá)800C，由于在7分鐘內(nèi)火焰就已過去，卻只引起了形成層極小的溫 度變化，由20C升到40C然后又會(huì)到20C。草本植物通過將頂芽埋在草叢中的辦法避開火的直接灼燒。其它喬木等也有類似的 將頂芽埋藏起來的機(jī)制來避開高溫灼燒。除樹皮外，樹木的根以

55、及灌木等的地下莖也是很好的防火器官。如前所述，地下 5cm處受火的影響就已微小，在地上部分被燒掉后，許多植物尤其是灌木可以通過埋在 地下的根或莖上的芽抽條萌發(fā)。在特定高溫灼燒后植株萌條的能力取決于根、莖埋藏深 度、火燒頻率、火燒季節(jié)和物種。植株的有些部分如種子、頂芽僅憑其高度就可以使其不受火燒傷害。植物被燒焦的 高度與火線火強(qiáng)度相關(guān)。對(duì)于種群來說，這種保護(hù)是具有十分重要的意義的，但對(duì)于單個(gè)植株來說，則只有 當(dāng)主干部形成層也同時(shí)受到保護(hù)的前提下，高度的這種保護(hù)作用才有意義 (Rundel,1973)。因?yàn)槿绻ㄍ康木S管束中斷，則樹冠即使被保護(hù)下來也無甚意義。 Fahnestoch和Hare(

56、1964)發(fā)現(xiàn)盡管地面以上30cm處樹皮溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過500C，但該高 度形成層溫度很少達(dá)到致死溫度(60C)。但是，樹干基部的燒傷卻可以抵消這種效果。 所以在計(jì)劃燒除中，要特別考慮樹干基部可燃物堆積造成的影響，另外在諸如馬尾松這 樣的主要產(chǎn)脂樹種林分內(nèi)進(jìn)門計(jì)劃燒除時(shí)應(yīng)充分考慮割脂部位(通常在樹木胸高處以下) 的劇烈燃燒情況。植物花期是對(duì)火燒特別敏感的時(shí)期，這個(gè)時(shí)期的火燒可能會(huì)消除當(dāng)年的種子，但是， 植物開花結(jié)實(shí)都有大小年現(xiàn)象，在大年開花時(shí)節(jié)進(jìn)行的火燒對(duì)物種的繁殖影響就大一 些。不過，在實(shí)行計(jì)劃燒除以消除某些雜草或不需要的種類時(shí)也可以利用這一點(diǎn)。植物種子是植物生活史中最能對(duì)抗火燒的階段。種子尤其

57、是休眠期的種子的細(xì)胞都 處于一種不活躍、失水的狀態(tài)，這兩個(gè)特點(diǎn)都有利于種子度過高溫傷害。在一次實(shí)驗(yàn)中， 豆、向日葵和小麥種子用70-90C溫度烤4小時(shí)仍能發(fā)芽(Beadle 1940)。Beaufait(1960) 將杰克松種子置于370C條件下達(dá)15秒之久，其生活力并無顯著變化。當(dāng)然，不能以 此來斷定種子在自然火燒中的幸存能力。實(shí)際上，掉在枯技落葉層的種子肯定被燒光。 種子能不被火燒死要靠兩條途徑：(1)被埋在土壤中；(2)被包在樹冠層的果實(shí)里來避開 直接火燒。火燒對(duì)土壤溫度的影響隨深度迅速下降，從而為種子提供了一個(gè)潛在的避難所，人 們普遍觀察到火燒后火燒跡地出現(xiàn)大量發(fā)芽的情況(Whelan

58、, 1995)0但是，種子成活與發(fā)芽、埋藏深度、火強(qiáng)度和火燒類型以及土壤溫度的關(guān)系是很復(fù) 雜的(Gill, 1981)。首先，根據(jù)火強(qiáng)度和火燒類型不同，越近土壤表層的種子被火燒死的 幾率就越大，但是種子發(fā)芽情況又相反，越是深處的種子，其發(fā)芽率又會(huì)越低。種子避開火燒的另一個(gè)途徑就是留在種殼里。這一點(diǎn)在松樹中表現(xiàn)得最為突出。有 人發(fā)現(xiàn)，將整個(gè)松果置于250C高溫下達(dá)5分鐘之久也未對(duì)其生活力產(chǎn)生影響(Linharf 1978, Beuvfoit1961)。除松樹外，桉樹等的蒴果也有同樣的保護(hù)作用。還有澳大利亞及 南非的山龍眼科灌木植物也有類似現(xiàn)象(Whelan, 1995)。有些種的灌木會(huì)將當(dāng)年的種

59、子滯留在樹冠層的果實(shí)里，只有在火燒或樹枝死亡干燥 后才使果實(shí)開裂，釋放種子，在火燒跡地上發(fā)芽，更新。由上可以看出，火對(duì)植物的直接影響是復(fù)雜的。植物對(duì)火燒的反應(yīng)火燒以后的自然環(huán)境如土溫、土壤濕度、土壤化學(xué)、以及養(yǎng)分的可利用程度等都與 燒前大不一樣。食物鏈上的食草及食種子的生物也會(huì)減少。無論是未被火燒死的植株個(gè) 體還是從火燒跡地上新發(fā)芽長出的幼苗都要對(duì)新的環(huán)境作出反應(yīng)?？偨Y(jié)說來，這些反應(yīng) 包括生產(chǎn)力增加、增加開花、種子傳播更遠(yuǎn)、儲(chǔ)存在樹冠層的種子被釋放、儲(chǔ)存在土壤 中的種子同時(shí)發(fā)芽、更新幼苗增加等。火對(duì)森林群落的影響任何植物群落都是由一定的植物種類組成的，它們?cè)谌郝渲懈魈幱诓煌牡匚唬?對(duì)周圍的

60、生態(tài)環(huán)境各有一定的要求和反應(yīng)?；馃龑?duì)森林群落的影響可以簡單地概括為如 下幾個(gè)方面：（1）火影響群落的層次結(jié)構(gòu)，使復(fù)層林變成單層；（2）火燒使森林組成發(fā)生變化，混交林變成單一的，陽性樹種增加， 陰性樹種減少；（3）火燒是森林的年齡和年齡結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，時(shí)異齡林變成同齡林;（4）反復(fù)火燒后，由實(shí)生林變成萌生林；（5）火燒后林分的高度趨于減低（一般來說，實(shí)生林高，萌生林低; 陽性樹種比陰性樹種底；（6）火燒使相對(duì)穩(wěn)定的森林群落變成不穩(wěn)定的群落?；馃龑?duì)野生動(dòng)物的影響以及野生動(dòng)物對(duì)火燒的反應(yīng)也是比較復(fù)雜的?；鹋c森林生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系早期的認(rèn)識(shí)人類對(duì)于火與森林的關(guān)系的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了一個(gè)漫長的過程。遠(yuǎn)古時(shí)期由于雷擊、