美国大自然保护中心的计划烧除情况分析

闫想想，王秋华⋆，龙腾腾，普 俊，丁宗达，王儒龙，张文文

（1.西南林业大学，土木工程学院，云南省森林灾害预警与控制重点实验室，云南 昆明650224；

2.云南省玉溪市新平县林业局，云南 玉溪，653400；3.云南省玉溪市易门县林业和草原局，云南 玉溪650224）

2017年12月，美国加利福尼亚州托马斯地区发生森林火灾，烧毁森林面积114 078 hm2，超过8500名消防员参与扑救。文图拉和圣巴巴拉两县受林火影响，1063个建筑物被摧毁，损失超过21.76亿美元[1]。2018年11月，加利福尼亚州天堂镇发生重大森林火灾，过火面积约36 400 hm2，持续时间长达一周，超过3200名消防人员在440辆消防车和23架直升机的支援下奋力扑救，并协助疏散居民。这次火灾59人死亡，103人失联，超过7000个建筑物被毁，直接经济损失高达190亿美元。这场名为“坎普”的森林火灾是加州历史上最具破坏力、损失最惨重的火灾，也是历史上较大的森林火灾与城镇住宅火灾相结合的典型实例。

2018年加州大火后，美国国会更加重视森林防火，也应引起我国的高度关注。尽管随着科学技术进步，防火、扑火方法和技术得到了改进，但纵观各种方法，计划烧除仍然是目前通过减少可燃物而合理预防和控制森林火灾的有效方法之一。本文分析了美国大自然保护中心所属土地的计划烧除，总结利弊，以期对我国森林火灾的预防与控制提供参考。

1 计划烧除技术历史沿革

据美国大自然保护中心统计数据显示，2018年，美国43个州中，美国自然保护中心所属土地上发生48次森林火灾，总计144 496 hm2的土地被烧，其中受害面积48 414 hm2。美国和澳大利亚、加拿大等主要国家的林火管理水平、经费投入、防控森林火灾的能力都处于世界领先地位，其火灾统计资料也比较全面准确。但目前预防和减少森林火灾的最有效方法之一仍然是计划烧除。

早在1890年美国就有人提出计划烧除，目的是为了减少森林可燃物。1907年，Olmosted第一次提出了“计划烧除”的概念。1911年，Harper提出用控制火烧来管理森林的下层杂木。1935年以后，计划烧除在美国森林区得到了大范围的尝试，1960年以后计划烧除被广泛应用，直到20世纪70年代中期，计划烧除作为一种有效的森林、生态管理手段，在美国被广泛接受[2-4]。从那以后，美国各土地管理部门，如农业部林务局、大自然保护中心等开展了全面计划烧除实践和科学研究，研究成果全球领先。

2 美国大自然保护中心的计划烧除概况

2.1 森林火灾

森林火灾既是地区性也是全球性的问题[5]，火灾广泛影响到生态、经济、社会和政治的各个方面[6]，在过去的几十年里，全世界很多地区都提高了对森林火灾研究的关注。从大尺度上来讲，森林火灾是全球所有森林植被系统的显著干扰因子，会对环境产生多方面的危害[6-8]。在国家尺度上，中国平均每年因森林火灾毁坏的面积占森林总面积的0.86%[9]。受气候变化的影响，全球森林火灾的数量有增加的态势[10]。2017年，美国大自然保护中心所属林地上，发生48次森林火灾，过火面积7326 hm2，每次过火面积达161 hm2。由于2017年下半年美国西部经历极端火警天气，一次森林火灾烧毁了3237 hm2的土地。

2.2 计划烧除

计划烧除是在人为控制下，有目的、有计划、有步骤地在区域内采用燃烧的方法对林冠下的用火，以达到预期火烧目的。减少可燃物载量，降低森林火险，防治病虫害等，是促进林木生长的一项重要营林措施，又被称为“黑色防火”[11]。计划烧除是在人力能够控制情况下，把载量较大、可能在高火险季节酿成高强度火灾的危险可燃物，在适当时机人为点火、使其较缓慢燃烧，以低中强度逐渐释放能量，避免出现高强度燃烧，使目的树种免遭灾害[12]。

20世纪60年代以来，世界上一些林业发达国家已广泛开展森林计划火烧。美国在1966年计划火烧面积17 402 hm2，到1970年1 011 750 hm2，五年内计划火烧面积扩大将近60倍。澳大利亚每年计划火烧面积已超过1 417 500 hm2。进入20世纪80年代，美国每年计划火烧面积达到1400万hm2[13]。美国林地面积约为3.1亿hm2，森林面积基本保持相对稳定。

计划烧除周期是在同一区域内前后2次烧除所间隔的时间，烧除周期因立地条件不同而不同[14]。为了保证计划烧除的有效性，充分发挥计划烧除的生态作用，杜嘉林等认为草甸3年、天然林5～10年、樟子松成林2～3年为较为合理的计划烧除周期[15]；舒立福等认为人工针叶林每隔3～5年进行一次火烧，可以达到防止森林火灾的效果[15]；陶庆等认为在西双版纳的思茅松林下开展计划烧除的间隔期应该在5年以上，应避免短时间内反复烧除对植被所造成的不利影响[16]；马志贵等认为一次计划烧除至少可以在五年内起到较好的防火隔火效益[12]。

图1为1988-2018年间美国大自然保护中心计划烧除的面积分布情况[17]。其中，最小面积为8094 hm2，最大面积为64 750 hm2；计划烧除面积增长每隔2～5年达到一次最大值；于2016年达到最大值，总体呈上升的趋势。可见，计划烧除的技术越来越成熟，火烧面积也越来越大，间接也表明计划烧除的时间每隔2～5年。

图1 1988-2018年美国大自然保护中心的计划烧除面积[17]

1988-1998年10年间，计划烧除面积的总体趋势是增加，1998年计划烧除面积约是1988年的3倍。在1998-2008年10年间，计划烧除面积的总体趋势也在增加，2008年的计划烧除面积约是1998年的2倍。但2008-2018年这10年内，计划烧除面积的总体增加变少。原因可能是20世纪70年代中期，计划烧除作为一种有效的森林、生态管理手段，在美国开始被广泛接受。但是，1988-1998这段时间内计划烧除的发展处于初级阶段，烧除技术、方法等发展不是很好，导致计划烧除面积少。后来，随着技术提升、人们对森林防火意识的提高以及经济快速发展，1998-2008年这段时间内的计划烧除面积大量增加。2008-2018年这10年，计划烧除技术相对成熟加上经济稳定，计划烧除面积相对稳定。

由表1可知，2018年美国各州计划烧除按面积排名为：俄克拉何马州>佛罗里达州>明尼苏达州>密苏里州>堪萨斯>路易斯安那州>乔治亚州>德克萨斯州>阿肯色州>南卡罗来纳。

由表2可知，2018年美国各州计划烧除按烧除次数排名的前十名为：明尼苏达州>北卡罗莱纳>伊利诺斯州>乔治亚州>阿肯色州>密苏里州>佛罗里达州>印第安纳州>俄克拉何马州>路易斯安那州。

表1 2018年美国计划烧除面积排名前十的地区[17]

由表3可知，2018年美国各州计划烧除按为计划烧除所准备的面积排名为：佛罗里达州>阿拉巴马州>北卡罗莱纳>乔治亚州>南卡罗来纳>俄克拉何马州>明尼苏达州>北达科他>肯塔基州>维吉尼亚州。

表2 2018年美国计划烧除燃烧次数排名前十的州[17]

这三个指标存在着某种关联：如明尼苏达州的计划烧除面积最大，是由于明尼苏达州的次数第一和为计划烧除所准备的面积第七决定的；又如佛罗里达州计划烧除的面积排名第二，是由于佛罗里达州为了计划烧除所准备的面积排名第一何佛罗里达州的燃烧次数排名第七决定的。由此可以看出，燃烧的次数越多，为计划烧除所准备的面积越大，火烧面积也越大。

美国各州计划烧除的面积按方位出现的次数排序为：东南=南部>中南=西北=中西=中部；美国各州计划烧除的燃烧次数按方位出现的次数排序：东南>南部=西北=中东=中西=中南=中北；美国各州为计划烧除所准备的面积按方位出现的次数排序：东南>中南=西北=中西=中东=东部。由上述可知，无论按面积还是燃烧次数及为计划烧除所准备的面积均是东南方位最大，南部地区次之。美国的森林植被分为东部和西部两部分，东部以栎属山胡桃为主；西部又分为针叶林和阔叶林，针叶林以云杉和冷杉为主，阔叶林以栎类为主。美国计划烧除树种主要以栎属山胡桃为主。

3 讨论与结论

在森林防火管理中是否使用计划烧除技术，是美国一直以来饱受争议的话题。计划烧除的作用是积极正面作用还是负面消极，这种争议几十年来从未停止过。环保主义者不能接受计划火烧短期内带来的空气污染和潜在危险，一直反对计划烧除。但在反对的呼声中，20世纪60年代后，计划烧除已成为美国森林经营管理中的一种有效手段，并在美国逐渐被广泛接受[18]。

本文对美国近30多年的计划烧除数据及烧除地区方位进行调研，分析表明：美国计划烧除周期在2-5年；每年计划烧除面积与计划烧除次数和为计划烧除所准备的面积的大小有关，呈一定的正相关，即计划烧除次数越多，为计划烧除所准备的面积越大，计划烧除的面积也就越大；1988-2008年10年间，计划烧除总体趋势在增加，2008-2018年10年间，计划烧除的面积也在增加，但与1988-2008年10年间相比，增加的面积数量较少。

本文主要研究了美国自然保护中心所属地区的计划烧除，以后应收集全美国的计划烧除数据，对全美国进行全方位研究。可结合卫星遥感监测数据，进行定性、定量分析，更好把握全美国计划烧除的总体趋势、特点，并针对我国计划烧除现状，提出适合我国计划烧除的建议。另外，本文对计划烧除面积、烧除次数以及为计划烧除所准备的面积之间的关系只进行了简单描述，以后应采用数理统计方法，进一步定量描述。

由于美国与我国植被分布、林业政策、火管理模式等不同，我国要因地制宜，学习借鉴。计划烧除是科学预防森林火灾的手段[19]，也需要更多的理论和技术支撑。建议在我国开展计划烧除的地区内开展长期定位跟踪研究，如南方马尾松林、云南松林、思茅松林等林分，制定适合计划烧除规程，积极采用先进技术，如直升机投掷燃烧球，高效、大面积点烧技术，提高效率。同时，对计划烧除进行更多生态学研究，特别是计划烧除目的树种对周期性火烧的适应机制、火烧频率和周期以及火强度等。