昆明地区旱冬瓜林的阻火性研究

陈启良，王秋华，李 渴，叶 彪，李正祥，闫想想 ，李世友

（1云南森林自然中心，云南 昆明 650224；2.西南林业大学消防学院，云南省森林灾害预警与控制重点实验室，云南 昆明 650224）

旱冬瓜（Alnus nepalensis），别名蒙白桤木、水冬瓜、冬瓜树，尼泊尔木[1]，属于阔叶落叶乔木，是一种速生树种。具有固氮改良土壤和良好的萌蘖更新能力[2]。旱冬瓜是我国西南地区优良的用材树种和生态公益林树种[3]。旱冬瓜在防火期初期落叶，林分难以发生树冠火；防火紧要期长出的新枝、叶含水率高，也不易发生树冠火。1995年5月下旬刘爱荣、吴德友等对当时发生在云南省安宁县茅草菁山顶的火灾进行多次火场调查[4]，确认旱冬瓜天然的阻火功能。在防火期不同时期对昆明地区的旱冬瓜林进行调研发现，不同时期旱冬瓜林的阻火因素不同；不同地段，旱冬瓜的阻火因素也有所差异。

1 研究地概况

主要研究地有两处。研究地一位于昆明市东北郊金殿国家森林公园园宝山上，地理坐标为102°48′～102°50′E，25°6′～25°7′N，距市区10 km，样地标号一、二、三。研究地二位于昆明西郊滇池湖畔西山森林公园，地理坐标为102°37′～102°38′E，24°57′～24°59′N，距市区15 km[5]，样地标号四、五、六。

金殿国家森林公园园宝山年平均气温11.2～13.8 ℃，最热月均温18.2 ℃，最冷月均温6.8 ℃，年较差为11.4 ℃；年均降水量为980.5～1 156.5 mm，年降水集中在5-8月；年均相对湿度65%；主导风向为西南风。昆明西山国家森林公园年平均气温在10～22 ℃；最热月均温19.8 ℃，最冷月均温7.7 ℃，年较差为12.1℃[6]；年均降水量为1 094.1 mm，5-10 月为雨季；年均相对湿度74%[7]；主导风向为西南风。

2 研究方法

2.1 标准样地调查

每年12月1日至次年6月15日为云南省森林防火期。第一次外业调查在2016 年12 月12 日，连旱天数12 天。当天在园宝山和西山公园选择旱冬瓜林连续分布且具有代表性的林地设置样地（10 m×10 m），每个研究地各3块样地，共计6块样地。每个样地设置2 个小样方（1 m×1 m)，共计12个小样方。同步测量样地内的气象情况和地表植被的覆盖率。

云南省防火紧要期为3-4 月，这时森林火险等级最高，火灾危险性最大。第二次外业调查在2017 年4 月10 日，连旱天数为7 天。在原来设置好的样地内对可燃物分别取样，用便携式电子天平称鲜质量后装进信封带回实验室。用平面截取法估算可燃物床的高度，用钢卷尺测灌木、绿色草本植被的高度，平均高度约是叶或茎最高处的70%。测量绿色草本植被的覆盖率，并测量样地里面树高、胸径、郁闭度、0.5 m以下的嫩枝数等数据。样地信息包括海拔、坡向、坡位等，详见表1。

表1 园宝山和西山国家森林公园旱冬瓜林的样地特征统计数据

2.2 气象因子测定

采用便携式气象测定仪器测定各样地的温度、大气相对湿度和2.0 m 左右高处的风速，分析火险天气，来判断样地的气象情况。

2.3 实验数据测定

在旱冬瓜林设置的样地内采集地表上层的落叶、枯枝、草本植物等可燃物，就地用便携式电子天平称鲜质量，装进信封带回实验室。并在实验室通过仪器测定样品的绝干质量、含水率和载量。

3 结果与分析

3.1 绿色植被对阻火的作用

荨麻（Nettle）在森林防火期内是发芽生长期，含水率较高，具有一定阻火性。据外业调查得知，防火初期旱冬瓜林地内有荨麻的包括样地一荨麻覆盖率为50%，样地四为70%；防火紧要期，样地一荨麻覆盖率达到80%，样地四为90%（表2）。防火紧要期荨麻生长茂盛期，平均株高达到75 cm，加上覆盖率的增加，使荨麻的阻火性增强。

表2 旱冬瓜林下荨麻的株高和覆盖率统计数据

样地四内旱冬瓜有13株（每公顷1300株），比旱冬瓜在我国西南地区每公顷有林木（800-1000株）略多，由此可见旱冬瓜在箐沟里面易生长[2]。箐沟里的旱冬瓜林较繁茂，加之林下荨麻生长茂盛，因此箐沟里的旱冬瓜林有较大的阻火性。

3.2 气象因子对阻火的影响

通过两次不同时期对样地一和样地四调查数据进行统计分析，得知防火紧要期的温度、风速略大于防火初期，相对湿度低于防火初期（表3）。

3.3 可燃物的载量对旱冬瓜林阻火性的影响

可燃物的载量是森林燃烧的物质基础条件，影响着林火蔓延速度、林火强度以及火烧后的损失[8-10]。它的动态分布对预防森林火灾有重要意义。地表死可燃物是引起森林火灾的重要原因，对预防火灾和可燃物管理具有重要意义。

在木荷、旱冬瓜、女贞、石楠、黑荆等树种中，旱冬瓜属于一级防火树种[11]。在这些防火树种中，旱冬瓜凋落物最少，分解速率最快[12]。林地每年的凋落物量为448.68 g/m2，年平均分解速率为0.0454 g/day。样地内可燃物平均载量为0.76 kg/m2，计算得每公顷可燃物量为7600 kg（表4），比云南松林、地盘松林等生物质量较少。旱冬瓜在防火初期基本落叶完成，林冠稀疏，不易发生树冠火。落叶易分解，不易堆积形成地表可燃物，极大地减弱了林带地表的引火能力，不易引发地表火，是充当防火屏障的最佳选择。

可燃物含水率是评估森林燃烧性的重要指标之一[13]。森林可燃物含水率的大小决定其点燃难易程度和燃烧蔓延的快慢，进而影响火强度等林火行为[14]。可燃物含水率是森林火险预报中的主要指标之一，是评价林火发生危险程度的最直接指标。不同可燃物的含水率不同，变化也不一样。可燃物含水率分为活可燃物含水率和死可燃物含水率。活可燃物含水率是计划烧除实施营林用火的依据。死可燃物含水率是现在和过去天气事件累积效应的一种综合产物[15-20]。含水率的研究集中于细小可燃物的含水率，它决定了森林燃烧的难易程度。

死可燃物含水率与易燃性的关系有[21]，含水率＞35%不燃；25%～35%难燃；17%～25%可燃。旱冬瓜林下死可燃物含水率平均值为18.06%（表4），含水率不高，而且载量小，不易形成地表火。其树干通直、分枝较高，火势不会沿树干向上蔓延成树冠火，使得旱冬瓜林的阻火性增强。

表3 旱冬瓜林下荨麻样地一、样地四气象因子对比统计数据

表4 园宝山和西山国家森林公园旱冬瓜林的样地特征统计数据

表5 旱冬瓜嫩枝数、嫩枝下高、平均胸径和郁闭度数据统计

3.4 旱冬瓜的新生嫩枝对旱冬瓜林阻火性的影响

尽管云南地区的防火期始于12月，但防火戒严期却多在3月中旬至5月底这段时间，而此时的旱冬瓜嫰枝已长成，且含水率最高[22]。其鲜叶含水率远远高于针叶林分，分别比华山松和云南松高出3倍和将近3.5倍[23]。旱冬瓜的嫩芽具有一定阻火作用，当处于森林防火紧要期时，旱冬瓜的嫩芽也进入了生长期。旱冬瓜嫩枝直径取平均值为1.11 cm，嫩枝含水率为58.99%[22]。对样地旱冬瓜距地面0.5 m内的嫩枝数进行了统计（表5）。旱冬瓜的抗火性仅次于木荷、油茶、马蹄荷，排第四，是一种抗火性较强的树种[11]。嫩枝的含水率较大，0.5 m以下每棵的嫩枝平均数约为8个。嫩枝数量较多，能起到很好的防火作用，很大程度提高了阻火性。如果火灾蔓延到旱冬瓜林，嫩枝数越多的旱冬瓜林能更有效减缓火灾蔓延速度、减弱火势强度，甚至阻止火灾蔓延，从而减小火灾损失。

3.5 枝下高对旱冬瓜林阻火性的影响

枝下高分为两种：秋冬季节分枝高度和春夏季节萌发的嫩枝高度（表5）。旱冬瓜树干通直，分枝较高。通过实地调查估算了旱冬瓜的分枝高度为8 m 左右。在防火初期，旱冬瓜的部分枯枝和叶子脱落。如果发生火灾，火势不会沿树干向上蔓延形成树冠火。在防火紧要期，旱冬瓜进入萌芽和生长状态，靠近根部的湿度较大，空气中的水分较多，能较早的长出嫩芽。如表5所示，旱冬瓜的嫩枝下高平均高度为29.24 cm，嫩枝含水率较高，离地面较近，能有效抑制地表火的发展。

3.6 胸径对旱冬瓜林阻火性的影响

如表5 所示，样地内的旱冬瓜的平均胸径达到22.15 cm。旱冬瓜林长势较好，生长较茂盛，郁闭度较高，林下的紫茎泽兰等阳性植物的生长减弱，使得林下地表可燃物减少，不利于火灾的蔓延。旱冬瓜胸径大，意味着树皮面积大，树皮无分层现象、含水率高，表面有不规则凹凸小块。在热辐射作用下，韧皮部和形成层温度上升较慢，耐火性强[24]，具有一定的阻火性。

4 讨论与结论

旱冬瓜是速生落叶阔叶乔木，防火季节初期落叶，防火紧要期长新枝叶，含水率高，林分难以发生树冠火，树皮含水率高耐火性强。根有固氮菌，有良好的天然更新和萌蘖更新能力，对山地土壤有较好改良作用。旱冬瓜林的平均胸径为22.15 cm、嫩枝下高为29.24 cm，嫩枝数为8 个。旱冬瓜林下可燃物载量较小为0.76 kg/m2、含水率较高为18.06%。当火蔓延到旱冬瓜林时，能阻滞林火的速度蔓延，甚至完全阻止低温度小火蔓延。林下的荨麻防火期内平均株高最高达到84 cm，覆盖率95%。随着荨麻的覆盖率、株高的增长，湿度变大，有旱冬瓜林的沟堑形成一条天然的防火带，不易发生火灾，能防止侧蔓延的火蔓延起到阻火作用。

综上所述，昆明地区的旱冬瓜林相整齐，结构简单，多为单层林。旱冬瓜生长速度较快、适应性较广，可用作荒山绿化。旱冬瓜林具有较强阻火性，就生物防火这一方面需更深入研究。可以考虑和其他防火树种混交，形成更有效的生物防火带，作为计划烧除的依托控制线和扑火控制线[25]。

致谢：西南林业大学消防学院消防工程本科2017 届的李中秋、朱家威和段炳涛等同学参与了外业调查，在此一并致以谢意！