全 文 ：收稿日期 }t||{2tu2u| ∀
防火林带研究进展
舒立福 田晓瑞
k中国林业科学研究院森林保护研究所 北京 tsss|tl
李惠凯
k黑龙江省大兴安岭资源局 加格达奇 tyxsssl
摘 要 } 综述了当前生物防火的研究成果 o指出防火树种的研究现状及其选择和应用 o讨论了防火林带的
技术特点和混交造林在森林防火上的应用 ∀防火林带在我国南方林区已发挥了良好的防火效益 o并有着广
阔的发展前景 ∀对防火机理的研究应当由定性到定量地分析 o改变目前树种单一 !结构简单的防火林带状
况 o向多树种 !复层结构发展 o同时应当提倡多元化造林和林业多种经营 ∀
关键词 } 防火林带 o防火树种 o阻火机理 o营造技术
ΤΗΕ ∆Ες ΕΛΟΠΜΕΝΤ ΟΦ ΦΙΡΕ2Ρ ΕΣΙΣΤΑΝΧΕ ΦΟΡΕΣΤ ΒΕΛΤΣ ΡΕΣΕΑΡΧΗ
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( Τηε Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Φορεστ Προτεχτιον ΧΑΦ Βειϕινγ tsss|t)
¬‹∏¬®¤¬( ∆αξινγ . ανλινγ Ρεσουρχε Βυρεαυ Ηειλονγϕιανγ Προϖενχε tyxsss)
Αβστραχτ : ׫¬¶³¤³¨µµ¨√¬¨ º¶µ¨¶¨¤µ¦«¤¦«¬¨√¨° ±¨·¶¤¥²∏·¥¬²¯²ª¬¦¤¯ ©²µ¨¶·©¬µ¨ ¦²±·µ²¯ o¶·¤·¨¶¶¨¯¨ ¦·¬²±
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就整个世界范围来看 o森林火灾仍相当严重 o每年我国的森林火灾面积均在 s1t h以上 ∀随着防火
装备和技术的发展与提高 o对于小火灾的控制能力已有很大提高 o而对大和特大的火灾仍无法控制k舒
立福等 ot||y ~t||{l ∀防火林带可以充分发挥自然力的作用 o利用森林植物之间的阻火性的差异 o以难
燃树种组成防火林带 o可以在不同层次上防止火灾的蔓延和扩展 o防止易燃森林植物的燃烧 ∀防火林
带不但可以起到降低森林火灾的易燃性 o而且可提高林分的抗火性 ∀
t 防火林带发展过程
早在 ws年前德国的 • ¦¨®就提出过营造绿色/防火屏障0这一概念 o所谓绿色/防火屏障0是指在林
内营造宽 ux °以上 o长度不限的阔叶防火林带 ∀ys年代前苏联与东欧一些国家选择抗火植物与树种 o
提出营造防火林带 o降低林分的易燃性 o在有条件的地区用防火林带代替防火道 ∀zs ∗ {s年代为控制
第 vx卷 第 w期t | | |年 z 月
林 业 科 学
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∂ ²¯1vx o ‘²1w
∏¯ qot | | |
森林火灾的扩展与蔓延 o欧洲南部与美国关岛等地区大力种植耐火植物带和阔叶防火林带 ∀
加拿大 t|zy年提出/山杨林分作为野火的防火林0 ~t|zz年报道了/春季火烧增加越桔根茎数量0 ∀
前苏联 t|{|年在/保护幼林 }制定和实施综合防火措施试验0中提出/制定和实施新的综合防治云杉 !
冷杉幼林森林火灾的试验 }扩大阔叶林面积 ~划分幼林抗火灾的等级 ~将大面积森林区划和分割成块状
屏掩火灾的防火带 ∀德国林业界在经历了 t||u年灾难性林火年之后 o纷纷提出 o除了传统防火外 o开
拓其它领域防火措施的研究 ∀
现在许多国家都很重视防火林带的建设 o东南亚 !北欧 !东欧和中欧各国在这方面开展研究和应用
较早 ∀{s年代末 o前苏联 !中国和日本也开始了防火林带的建设 o前苏联把防火林带的建设作为国家防
火管理的主要对策之一 ∀目前 o对于防火林带的研究主要集中在防火树种的选择 !防火机理和经营技
术上k田晓瑞等 ot||zl ∀
u 防火树种筛选
防火林带阻火能力与树种抗火性 !耐火性密切相关 ∀防火林带树种应具有抗火能力强 !适应性强 !
常绿 !树冠结构紧密 !栽培容易 !生长快等特点 ∀抗火性强但又非常易燃的树种不宜作防火树种 o如北
方的柞木 ∀
2 q1 抗火性能
活可燃物的抗火性能有许多指标 o如燃点 !燃烧热 !挥发性物质含量 !灰分含量 !含水量 !硅分含量
等 ∀目前国内外对防火树种的抗火性能评价采用多个指标综合评判 o但不同研究者采用的指标略有差
异k田晓瑞等 ot||{ ~…¤°¥¤ª ‹≥ ot||wl ∀
ƒµ¨§≥kt|zzl对于美国西部黄松 !颤杨 !光滑冬青等 y个树种绿叶的甲乙醚抽取物和苯乙醇抽取物
分析 o研究绿叶抽取物的气化速度和热能释放过程 o结论是具有热性 !热容量低的苯乙醇抽取物在较低
温度下分解 o并容易引起火灾和火势蔓延 o而乙醚抽取物可放出大量热能 ∀抽取物发出的热量占总能
量的 ys h ∀ ‘¨¦¬¶¦Œ × kt|{zl根据地中海地区 wx 种树种不同的着火感应周期选出 y 种难燃树种
k Σπρτυ µ ϕυνχεν µ , Χυπρεσσυσσε µ πεϖιρενσ等l ∀ • µ¬ª¨ ± …q• kt||tl对南非某些树种的燃烧性研究选
用了生物量 !可燃物的垂直分布和大小 !叶含水率 !热值和粗脂肪含量等指标 ∀
u qt qt 可燃物的化学组成 化学组成的不同主要表现在自由硅分的含量和乙醚浸提物的不同 ∀自由
硅分含量在 u h ∗ ws h之间变化 ∀乙醚浸提物的变化范围在 s1uz h ∗ tx h o这种变化是由土壤 !气候
或遗传因素引起的 ∀乙醚提取物和灰分含量随季节有所变化 ∀也因树种而异 ∀枯落物随着腐化过程 o
灰分含量也发生变化 ∀森林枯落物的灰分为活可燃物的 u ∗ {倍k≤«¤±§¬¨µ≤ ot|{ul ∀
u qt qu 可燃物含水率 树木的叶子和小枝的含水率对于火行为有重要作用 ∀叶子的含水率是由遗传
和环境决定的 ∀干旱条件下 o含水量会降低 o即使水分充足 o在一天中也有变化 o一般在中午含水量降
低 ∀含水量的日变化与温度密切相关 o枝叶的含水率的年变化因树种不同略有差异 ∀针叶树春天和夏
初时含水率最低 ~落叶阔叶树和灌木在春季含水率最高 ∀一般认为 o针叶含水率在干重的 tss h以下
时 o有形成树冠火的危险 ~地中海地区灌木林叶含水率在 zx h以下时 o极易发生火灾 ~在北方 o春季土壤
未化冻时 o突然受到干热风的侵袭 o叶含水率下降 o易发生火灾 ∀
u qt qv 燃烧热k热值l 热值或发热量规定为 }单位质量的可燃物完全燃烧时产生的热量 ∀由于定义
中没有明确规定燃烧条件 o所以对含氢可燃物k如木材 !枯枝落叶等l有高热值与低热值之分 ∀高热值
包括燃烧温度下放出的热量与产物冷却到 ux ε 时放出的热量的总和 ∀低热值仅包括燃烧温度下放出
的热量 ∀文献中常采用的低热值可从可燃物含碳量来估测 ∀
燃烧热测定最经典的方法是用氧弹或绝热式量热计测定 ∀…¤¥µ¤∏¶®¤¶√和 °¤µ®¨ µ• qqkt|z|l提出
用锥形量热计进行测定 o它是用氧的消耗量来获得燃烧热 o因为任何可燃物燃烧时单位质量氧都近似
地放出相同的热量k约 tv1t r®ªl ∀ ≥∏¶²··• q„kt|{ul也提出用差热分析和差示扫描量热计测定可燃
物的燃烧热 ∀
t{ w期 舒立福等 }防火林带研究进展
2 q2 防火树种的生物学特性和生态学特性
树种的生物学特征 o如形态 !结构 !生长发育特性 !树种萌发能力以及凋落物的性质等直接影响树
木的燃烧性 ∀对于各特征的评判 o以前多采用定性地描述 o近年来开始采用 ƒ∏½½¼方法 o对各特征进行
定性评判 ∀如陈存及kt|{{l在研究防火树种时考虑的因子有树皮厚度 !树冠结构 !自然整枝性能 !叶子
质地和厚度 !树高年平均生长量和叶面积重叠指数k单株叶面积r冠幅r树高l等 ∀
防火树种不仅要有良好的抗火性 o还要具有耐火性和较强的适应能力 ∀防火树种的适应性强 o才
能在山脊贫瘠地带生长良好 o从而形成良好的林带和林分结构 o有效地发挥阻隔火的作用 o树种的繁殖
更新 !造林成活难易等特性也决定着它在实践上的推广与应用 ∀
2 q3 各国采用的防火树种
防火树种要尽量采用乡土树种 o各地采用的树种虽有所不同 o但在一定的地区内 o如北美 !地中海
沿岸 !东南亚地区和远东地区气候 !土壤相似的条件下 o可用相同的树种 ∀
北美地区采用山毛榉 !山杨 !赤杨等作为防火树种 ∀ ‘²µ§和 Šµ¨ ±¨kt|zzl曾实验用高含盐量 !多汁
树种柽柳和 „¬µ¬³¯ ¬¨外来树种建造防火林带 o初期取得良好的效果 o但后来被乡土树种挤掉 ∀美国的防
火林带系统因为维护费用比防火线高 o没有得到应用 ∀
’··²«qkt|{sl在联邦德国曾利用阔叶树种k乡土树种l作为松林的防火线 o火灾由 zyss «°ur¤减
少到 wyss «°ur¤o并提出利用山毛棒作为下木或边界林带来减少火灾的发生 ∀ ²«¤µ≠ 等人kt|{{l通
过对 t|{x年 uuv场火烧后调查 o认为地中海柏林k Χυρπρεσσυσσε µ περσιρενσ)是耐火树种 ,沿林道栽植可
有效阻隔火的蔓延 ∀欧洲红栎( Θυρεχυσ ρυβρα) 也是很好的耐火树种k ²µ¤±§¬±¬• qt|{sl ∀
° ±¨¤©¬¨¯ ≥ q• kt|{wl在菲律宾通过火烧试验 o从几种抗火树种中选出赤杨 ( Αλνυσϕαπονια) 作为防
火树种 ∀相思树( Αχαχια αυριχυιλφορµισ; Α . µ ανγιυ µ ) 和澳洲坚果属的( Μαχαδαµια ηιδεβρανδιι) 在
印度尼西亚 !马来西亚等国作为防火树种而得到应用k≥¬³¤¼∏±ª • qt|{x ~ ∂²¶¶µt t|{zl o Α . µ ανγιυ µ
还具有生长快 !树冠浓密 !适应酸性土壤等特性 ∀在印尼的东爪哇地区采用相思树k Α . αρσιχα l建造防
火林带 o结合人工抚育或化学除草达到良好的防火效果 ∀新西兰的 ²√ Š²° µ¨¤岛kt|{wl的火灾调查
报告中提到杨梅k Μψριχα φαψαl也可作为防火树种 ∀
v 防火林带营造技术
利用植物或树种的不同燃烧性 o调节林分可燃物的垂直结构或水平结构 o降低林分的易燃程度 o提
高林分的抗火性 ∀目前主要是营造阔叶防火林带 o使针叶树冠呈不连续分布 ∀也可采取合理的抚育措
施 o减少林内阳性杂草 o调节林内的枯枝分布 o降低林分的燃烧性 ∀合理的混交林分可以提高生产力 o
改善森林生态环境 o提高林分的抗火能力 o还对防止土壤灰化 o促进枯落物的分解有积极作用 ∀
3 q1 林带结构
防火林带的结构有 v种形式 }单层结构 !复层结构和矮林结构 ∀紧密结构的林带要比单层林的防
火效果好 ∀从垂直结构看 o多层林林内阴湿 o林火不易蔓延 o而且可以有效地阻止飞火的传播 ∀林带郁
闭度大 o可以抑制阳性杂草的滋生 o不利于地表火的蔓延 ∀国内现有的防火林带大多数是单层林 ∀
≥º«¤µ·¼ kt||sl报道 o用阿拉伯金合欢 ( Α . αραβιχα) 或埃及相思树( Α . νιλοτιχα) kut年生l营造
的防火林带 o结合利用除草剂清除林下杂草 o可起到良好的防火效果 ∀ ≤∏¼²·Škt||sl根据空气动力学
原理 o对防风林的防火功能进行了研究 ∀他认为防风林的防火功能取决于其高度 !疏密度 !林带结构及
其环境 ∀紧密结构的林带对降低林分内的温度和树木的蒸腾有积极的作用 o有利于减少林火的发生与
发展 ∀
3 q2 林带规格
防火林带的规格根据树种自身的抗火性能 !生态学特性 !林分燃烧性 !造林地的地形和气候特点等
综合指标而定 ∀ Œ¯¤±ª¨¶对萨克森州 w个林火迹地的调查结果表明 o在贫瘠立地上营造 ux ∗ xs °宽的
防火林带 o可有效地阻止林火的发展 ∀日本在茫城 !崎玉 !广岛 v县实施的防火林道的开设工程的设计
u{ 林 业 科 学 vx卷
为 }防火林道宽 w ∗ x ° o道旁设 tu °宽的防火林带 ∀北美地区一般采用现有林分改造的方式 o因地而
异 o充分利用天然林分 ∀地中海沿岸国家营建的防火林带多为 vs ∗ xs °宽 ∀
3 q3 林带的设置
设计防火林带应根据林分 !道路 !河流 !山脉 !地形等自然条件 o因地制宜 o综合改造 o合理布局 o使
防火林带与防火线以及天然屏障连接成网 o把林地分隔成阻隔封闭区 o才能发挥防火线的阻隔作用 o网
眼的大小因经营情况而异 ∀张立坤等kt||wl对大兴安岭的大面积森林设计分隔成 t ≅ tsw ∗ v1x ≅ tsw
«°u的阻隔封闭区 ∀詹超亚等kt||vl提出视人为活动频度 o构造 vs ∗ xs «°u 的阻隔网 o林带面积占林
地总面积的 x h ∗ ts h ∀
地中海地区是森林火灾的多发地区 o许多国家利用高密度的林道 !防火线和防火林带把森林网格
化 o配合较强的空中和地面灭火力量达到防火目的 ∀法国将森林辟成方格 o每格 xsss «°u o根据地形情
况开设林道或防火线 ∀
热带地区防火林带一般建在山脊 !山冲 o多以水相隔 ∀无河流地域山冲林地潮湿肥沃 o自然分布常
绿阔叶林 o只需略加改造 o即可形成较为规范的防火林带 ∀对于重山叠岭 o在主山脊营造防火林主带 o
在小山脊 !山坡及林道处营建副林带 ∀在林地和农田交界处设置田边防火林带 o防止农事用火引起的
火灾 ~在居民区和场界也要设置林带 ∀
w 防火林带的阻火机理
森林火灾是在开放环境中的自由燃烧过程 o受可燃物特征与分布 !空气湿度 !地形与风场分布等因
素的影响 o而所有这些因素又在森林燃烧过程中相互影响 o构成了森林火灾的复杂性与随机性 ∀所有
的森林植物都能够着火燃烧 o只是防火林带在遇到林火时与其它林木相比不易被点燃 o或某些树种在
过火后 o能够很快恢复生长 ∀防火林带阻火机理有 v个层次 }防火林带的火环境 o防火林带树种 !防火
林带结构 ∀
4 q1 防火林带火环境
防火林带对森林火灾的阻隔作用不仅是由于防火林带选用树种不易燃烧 o而且防火林带可以形成
林带内小环境 o不利于森林火灾的发生与蔓延k郑焕能 ot||tl ∀
ktl防火林带位于山脊上 o林内较透风 o林冠层透光少 o基本无阳性杂草 o不利于燃烧 ∀
kul防火林带内的气温较低 o地表蒸发也减少 o可以更好地保持林内湿度 o形成低温 !高湿的不利火
灾发生与发展的环境 ∀
kvl防火林带地表凋落物的含水量大 o结构相对紧密 o不易燃烧 ∀
4 q2 防火林带树种的阻火机理
防火林带采用的都是抗火性很强的树种 o涵养水源能力强 o叶片含水量高 ∀从燃烧学的观点来说 o
防火林带的树种阻火机理主要表现在以下几个方面 }
ktl防火树种含有较少的可燃物燃性成分 o如粗脂肪 !挥发油 !腊质等 ∀灰分含量对燃点的影响最
大 o树叶自然含水量和粗脂肪含量与着火感应时间关系密切 o而燃烧热与苯2乙醇抽取物 !木质素含量
和灰分含量都有较高的相关关系 ∀k ¬¶¶¥¤¦«ot|zz ~• ¬¥²º² „ ot||tl ∀
kul防火树种具有较高的含水率 o树种不易点燃和燃烧 o其阻火能力较强 ∀树种在林火冲击的作用
下 o首先析出水分 o其次析出轻质可燃挥发物 ∀水分越高 o则引燃时间持续越长k杜秀文 ot|{vl ∀
kvl防火树种燃烧特性是重要的指标 o树能被点燃 o燃烧放热应大于向外界的散热 o防火树种燃烧
热比较小 ∀
4 q3 防火林带结构的阻火机理
防火林带的防火效果还与所选择的树种与林带结构有关 ∀枝叶茂盛的树冠能有效阻挡火焰蔓延 ∀
良好的林带结构易于形成不利于可燃烧的环境 o并使可燃物形成不连续分布 ∀防火林带组成的网络还
对大面积的针叶纯林有机械隔离作用 ∀
v{ w期 舒立福等 }防火林带研究进展
可燃物在林分中的不同分布格局直接影响着林火的火烧类型与蔓延速度k° ¶¨«®²√ ∂ ∂ ot|{|l ∀
一般来讲 o可燃物水平连续分布易导致火烧的迅速蔓延 ~在垂直方向上的连续分布则会使地表火发展
成为树冠火 o从而使火烧强度和蔓延速度增加 ∀防火林带的易燃可燃物在垂直分布上是不连续的 o林
带地表少量的枯落物即使燃烧也不可能由地表火转为树冠火 ∀在水平方向上 o防火林带的枝叶都难以
燃烧 o把大片针叶林分隔成小块 o使易燃可燃物呈间歇性分布 o有效地防止森林大火的发生与蔓延k李
振问等 ot||{l ∀
林分的结构对燃烧性影响极大 o树冠茂密 o林带郁闭度大 o可以抑制阳性杂草的滋生 ∀防火林带的
郁闭度高 o林带内阳性杂草少 o多为半湿生 !湿生的地被物 o不利于地表火的蔓延 ∀k°µ¨∏¶¶±¨ µŽot|{vl
防火林带的紧密结构对于降低林分内的温度 !树木的蒸腾有积极的作用 o有利于减少林火的发生
与发展 ∀林带内阴湿 o林火不易蔓延 o可以有效地阻止飞火的传播 ∀随着防火林带树木年龄的增加 o防
火性能呈增加趋势 ∀
x 防火林带的发展前景
防火林带能充分发挥自然力的作用 o合理地利用自然环境 o减少人为干扰对环境的破坏 o促进森林
生态系统的良性循环 o有利于生态平衡 ∀据不完全统计 o在我国南方部分省区有 tss多个国营林场都
建立了防火林带网 o并且已发挥了显著的防火效益 ∀如广西大桂山林场利用 uzs ®° 的防护林带和
ysss多公顷的天然杂木林 o把大片针叶纯林网格化 o自从 zs年代营建防护林带以来 o至今未发生大的
森林火灾 ∀防火林带不但具有阻隔地表火和树冠火的作用 o而且可以改善山地景观 o便于林农从事森
林经营和管理 ∀利用防火林带代替防火道还可减轻修铲防火道的劳动强度 o减少投资 o增加林木蓄积
量 o提高经济效益 ∀目前南方的防火林带基本上是单层结构的木荷林 o建议今后防火林带的营建向多
树种 !复层结构发展 ∀在有条件的地区要发展针阔混交林 o尤其是水土保持林和水源涵养林 o增加林分
的复杂性 o从而提高森林的自我平衡能力 o充分发挥森林的生态效益 ∀在东北地区 o也要利用水曲柳 !
黄菠萝等防火树种建立防护林带 ∀在森林抚育时 o适当保留 u ∗ v份阔叶树种 o可促进地表可燃物的分
解 o降低火险 ∀在有条件的地区 o要发展林业多种经营和农用林业 o合理充分地利用森林资源 ∀
参 考 文 献
陈存及 q防火林带树种选择的研究 q福建林学院学报 qt|{{ o{ktl }t ∗ tu
杜秀文 q人工针叶林燃烧性的研究 q林业科学 qt|{v otskul }twv ∗ txu
李振问 o阮传成 o詹学齐 q南方主要阔叶防火树种的栽培与利用 q厦门 }厦门大学出版社 ot||{ q
舒立福 o田晓瑞 o李红 q世界森林火灾状况综述 q世界林业研究 ot||{ ottkyl }wt ∗ w{
舒立福 o田晓瑞 q国外森林防火工作现状及展望 q世界林业研究 ot||y o|kyl专集 }y| ∗ {v
舒立福等 q广西大桂山区防火树种的选择研究 q林业科学 ot||| ovxktl }y| ∗ zy
田晓瑞 o刘 涛 q生物防火的研究与应用 q世界林业研究 ot||z otsktl }uu ∗ u|
田晓瑞 !舒立福 q生物防火林带营造技术研究 q中国减轻自然灾害研究 q北京 }中国科技出版社 qt||{ outt ∗ uty
詹超亚 o魏华山 q论南方林区防火林带的建设与管理 q森林防火 ot||v okul }vu ∗ vw
郑焕能 q树种易燃 !难燃 !抗火性与防火树 q森林防火 ot||t okvl }vu
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w{ 林 业 科 学 vx卷
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5中国生物防治6是由农业部主管 o中国农科院生物防治研究所主办的全国性学术期刊 ∀
主要内容 以虫 !菌 !线虫治虫 o以菌治虫 !菌 !线虫 o以菌或虫治草 o天敌资源的保护利用 o农用抗
生素 o微生物农药 o昆虫信息素 o生物技术工程应用等无公害新技术 o用来防治农 !林 !牧 !贮粮 !卫生方
面的害虫 !病菌 !杂草 !鼠害 o以减少化防造成的污染和残毒 o维持生态平衡 ∀
主要栏目 研究报告 !专题综述 !基础知识与实验技术 !研究简报 !国外生防等 ∀
主要对象 农 !林 !牧 !贮粮 !卫生各级管理干部 !科技人员 !院校师生 o以及基层技术推广骨干等 ∀
本刊季中月 {日出版 oty开本 ow{页 ∀国内外公开发行 o国内邮发代号 u ) xsz o国外代号 ±{tu ∀
每册定价 w1ss元 o全年 ty1ss元 o全国各地邮局均有订售 o请到当地邮局办理预订手续 ∀
本编辑部备有 t|{x ∗ t||{年精装合订本 t ∗ tw卷 o每卷定价 vs1ss元k挂号另加 tx h邮费l o欢迎
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x{ w期 舒立福等 }防火林带研究进展