十种落叶植物含水率与燃烧行为比较分析

丁进义 乐冬英 李大进 余江林

摘 要 选择江西农业大学校园内10个树种的枝、叶、树皮进行物理化性状测定分析和燃烧试验，根据各树种的含水率、燃点、燃烧时间、火烧强度等因子，对10个树种的燃烧性进行了排序，实验结果表明燃烧性从难到易依次为苦楝、银杏、紫穗槐、蓝果树、香椿、南酸枣、枫杨、皂荚、元宝槭和臭椿。为南方防火林带提供了目前公认以外的防火树种。

关键词 落叶植物；物理特征；含水率；燃烧行为；失水率

中图分类号：S762 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.32.018

森林火灾是一种严重的自然灾害，森林可燃物与氧化合传热、传质流动产生化学反应就会引发森林火灾，其中可燃物是发生火灾的物质基础，由于可燃物的不同种类，其燃烧性也存在着很大差异[1]。森林可燃物的特性由构成森林的树种决定，可对森林可燃物的性质和数量造成直接或间接影响。近些年，国外专家开展了大量的关于不同树种燃烧性及理化性质相关的实验，并总结出一定的相关理论，当前我国也越来越重视森林防火研究，很多学者和专家针对不同树种的燃烧性进行了多方面的试验研究。本文选择10种常见落叶树种植物燃烧性实验，探讨树种燃烧性难易程度，为建设生物防火林带，合理配置经济效益树种，降低森林火灾发生率等提供理论参考。

1 实验方法

本实验选择10种落叶树种作为研究材料。分别为：香椿、元宝槭、苦楝、银杏、南酸枣、紫穗槐、蓝果树、臭椿、皂荚和枫杨。

1.1 样品采集与制备

夏季晴天时分别从树冠阳面不同部位采集鲜叶，秋季时节采集枝条及树皮，上述采集各季均进行3次。要求试样的采集规格为：选择功能叶片，去掉老叶、病叶和残叶，每次采集约500 g；枝条直径要在0.5～1.5 cm，长度约为10 cm，每次重复采集500 g；树皮要选取树干离地面1.3 m处，约7 cm×7 cm的树皮。采集的样品采用塑料袋密封，帶回室内，在电子天平上称量鲜重，之后将采集的样品铺在室内，边晾边置于烘箱烘至恒重，计算样品含水率。其中恒重的样品，选其中的一半开展室外燃烧试验，另外一半做化学成分分析。粉碎机将烘干留取的一般样品粉碎，过60目筛，装入试剂瓶中备试，参照LY/T1267-1999《森林植物（包括森林枯枝落叶层）样品的采集与制备》。

1.2 研究方法

1.2.1 物理性质指标测定

测量含水率时，采用105 ℃烘干恒重法；粗灰分测定运用干灰化法；粗脂肪采用索氏残余法测定；木质素利用硫酸水解法测定；采用硫酸和氢氧化钠先后沸腾水解的方法来测定纤维素。

1.2.2 燃烧性试验

叶样品烘至绝干后，取相同重量的叶样品放置自制燃烧床上，点燃后根据秒表计时，观测火焰高度，燃烧时间，计算出不同树种的火烧强度、火焰高度和燃烧时间。其中利用火焰高度目测估算火烧强度，计算公式为：I=273h2.17

式中，I：火烧强度，kcal·s/m；h：火焰高度，m。

2 实验结果与分析

2.1 物理特性分析

不同的落叶树种，其含水率、日平均失水率、燃点等物理因素存在着明显的差异，其中含水率对树种燃烧性的造成很大的影响。当树种体内含水量较多时，不易燃烧，树种的抗火性就相对较强。而且在同一时期内，不同的树种含水率也有所不同，同一树种，不同季节和不同器官内的含水率也有较大的差异。所以燃点的高低决定了植物是否易燃，这是树种燃烧的重要指标之一。

2.1.1 含水率分析

树种的含水率对可燃物到达燃点的速度及可燃物释放能量的有很大关系，当含水率较低时，林火蔓延速度较快，林火的发生率较高，反之林火的发生率较低，这是开展森林防火研究的重要因素之一。

如图1所示，10个树种中，枫杨的枝饱和含水率最高，达98.60%；其次为香椿枝，为91.60%；含水率最低的是银杏枝，为57.80%；其余介于60%～90%。皂荚叶饱和含水率最高，达84.30%，其次为苦楝叶，为83.50%，含水率最低的是紫穗槐叶，为78.90%，其余介于80%～83%。

2.1.2 失水率的对比分析

树种失水率的快慢也树枝是否易燃烧的影响因素之一，失水率越快时，树种枝条就越易达到着火点，燃烧率就高，引发森林火灾的危险性就会加剧[2]。在10个树种中，失水率均随时间增加失水率而减少，5月3日例外，这是由下雨未关好窗，受飘进的雨滴影响所致。枫杨的平均失水率随时间变化最大，受外界环境影响越大，越容易被引燃，表明其抗火性越弱。银杏、蓝果树失水率变化较不明显，受外界环境影响小，抗火性强。其余树种元宝槭、苦楝、南酸枣、紫穗槐、皂荚、臭椿、香椿，变化相似，如图2所示。

2.2 燃烧性分析

2.2.1 燃烧时间

实验得出：10个树种的燃烧时间在2～5 min，燃烧时间最长的是南酸枣、蓝果树、臭椿、皂荚、银杏，时间均为4 min以上，最短的是元宝槭、苦楝、紫穗槐、枫杨，时间为2～2.5 min，香椿为187 s。

2.2.2 火烧强度

燃烧强度是决定树种将热量传导到下个物质的因素，燃烧强度越大，就越易加速火焰蔓延，所以燃烧强度的高低决定了是否能形成大规模森林火灾。据实验数据显示：10个树种中苦楝燃烧强度最强，高达176.03 kcal/m·s；

其次为枫杨，为168.22 kcal/m·s；香椿和紫穗槐为146.23 kcal/m·s；臭椿最低，为48.27 kcal /m·s，其他在48.02～123.72 kcal/m·s。

3 结果与讨论

3.1 结果

从以上分析得出10种落叶植物燃烧性从难到易排列依次为苦楝、银杏、紫穗槐、蓝果树、香椿、南酸枣、枫杨、皂荚、元宝槭和臭椿。

3.2 讨论

从以上的实验结果中可以看出，苦楝的抗火性能较好，适合做防火的落叶树种，该结果可以帮助人们选择相应的抗火树种，并适当地将相关的树种参与到森林防火中。這个结果与其他的研究结果大致相同，实验结果中遇到的困难是做燃烧实验过程中的安全问题，燃烧是一种剧烈的化学反应过程，因此燃烧试验要充足的准备防火措施。

参考文献

[1]胡海清，鞠琳.小兴安岭8个阔叶树种的燃烧性能[J].林业科学，2008，44（5）：90-95.

[2]李世友，罗文斌，舒清态，等.昆明地区25种木本植物的燃烧性及防火树种筛选[J].浙江林学院学报，2009，26（3）：51-57.

（责任编辑：刘昀）