淺析生物防火林帶營造技術

楊龍張倩殷明龍付均惠王玉山

(1.山東省泰安市林業保護發展中心，山東 泰安 271000；2.泰安市泰山林業科學研究院，山東 泰安 271000；3.山東農業大學林學院，山東 泰安 271000)

森林是地球之“肺”，是人類社會賴以生存和發展的綠色資源寶庫，也是我國重要的自然生態屏障。當前，全球森林面積還在持續縮小，遭受災害損失是其主要原因之一，而在危害森林的諸多災害中又以火災最為嚴重。森林火災突發性強、破壞性大、處置困難，對人類生命財產安全造成極大威脅。而大部分山火都發生在地勢崎嶇、交通不便和通訊信號差的山區，給人員實施撲救帶來很大的困難。利用防火樹種營造生物防火林帶，是森林防火工作的一項持續自然防控措施，在生態系統建設和森林防火工作中發揮了不可替代的作用。

1 生物防火林帶的概念

20世紀40年代，德國生物學家weck首次提出生物防火林帶的初步概念，就是營造綠色防火屏障,主要是指在山林內營造寬度25m以上、長度不限的闊葉防火林帶；到了20世紀60年代，蘇聯與東歐的一些國家通過研究防火樹種，提出了營造生物防火林帶的概念，在有條件的山林中用防火林帶替換現有防火道，營造的防火林帶大大降低了林分的燃燒特性；20世紀70年代，歐洲南部與美國等國家提出了營造耐火植物帶和闊葉防火林帶，用來控制森林火災的蔓延；1976年，加拿大學者提出了用山楊林作為野外山火的防火林帶，并取得了良好效果；1989年，蘇聯學者提出了利用云杉、冷杉營造防火林帶，其具有抗火災效果[1]。

我國研究生物防火林帶起步較晚。20世紀50年代，在福建省發現由常綠闊葉樹種營造的防火林帶，對山火有很好的阻隔、阻火作用。20世紀70年代后，我國就提出了用闊葉樹種建造林帶，取代現有防火線的做法。到20世紀80年代，生物防火林帶建設已成為國家森林防火管理工作的重要對策。1996年，我國編制實施了全國生物防火林帶工程建設規劃，生物防火林帶營造技術在全國得以大面積推廣應用。

生物防火是指利用生物的燃燒、抗火和阻火性能的差異，通過植樹造林，改變森林的生物組成和結構，增加林分的抗火能力，阻滯林火的蔓延，從而達到生物防火的目的。生物防火林帶是指采用具有抗火、耐燃的樹種，營造具有隔斷林火、阻滯林火蔓延的林帶[2]。

總之，生物防火林帶就是通過在森林內部及周邊，以復合結構營造以抗火、耐燃樹種為主的防火林帶，其主要作用是改善連片林分結構，將森林割塊分開或封邊包圍，一旦發生火情，利用其較弱的可燃性和分層特性削弱火勢，起到阻火、隔火和斷火作用，使林火蔓延減緩或自動終止。

2 生物防火林帶的營造技術

任何植物都是可燃燒的，但是由于植物內部的理化屬性，其燃燒特性也存在較大差異。利用這一差異性以及植物的生物學、生態學特性，科學選擇低燃燒性樹種，規劃營造防火林帶，改變原有林分，用以降低森林自身的燃燒性，達到阻火、隔火、斷火的目的，從而減少森林火災損失。

2.1 防火林帶的樹種選擇

營造生物防火林帶，選擇合適的樹種最為關鍵。對于防火樹種的選擇，國內外研究的較多，主要是研究樹種的燃點、燃燒熱、揮發性物質含量、含水量、灰分含量、硅分含量等抗火性能指標，還有研究樹種的生長發育、樹皮厚度、葉片質地以及耐蔭性、抗旱性、抗寒性等生物學和生態學特性。在眾多研究中發現，防火樹種具有常綠、樹冠結構濃密、生長迅速、內含物及防火性能強、成活率高、管理方便、生態適應能力強等特點，且適宜大面積植樹造林[3]。

國外研究較早，歐洲學者Ozyigit對夾竹桃等一些灌木類樹種的燃燒特性進行了分析，研究發現其燃燒點較低，并且造林成活率較高，容易形成密集樹冠，適合作防火林帶的造林樹種。法國科學家Alexandrian研究發現，圣櫟、柔毛櫟、鼠李等樹種可用來建設防火隔離帶。南非Missbach研究了篙柳、歐洲白樺、小葉歐洲椴、赤櫟等樹種的防火特性，提出適宜作防火樹種。Penafiel研究發現，在火燒試驗中赤楊、相思樹的抗火性較強，適合選作防火樹種[4]。

20世紀80年代以前，我國多采用經驗法、火燒跡地調查法、點火試驗法等方法，定性評價研究防火樹種的選擇。隨著我國造林事業和森林防火工作的發展，研究防火林帶樹種選擇主要從燃燒性能及其內部組成成分，進行定量分析。陳存及等對南方37種主要樹種的防火性能進行研究，通過Fuzzy模型進行了綜合評價，選出了木荷、竹柏、苦櫧、格氏拷、青岡櫟、閩粵拷、火力楠、欏木石楠、楊梅、油茶、茶樹等11個樹種抗火性較強，可選作防火林帶樹種[5]。尚德雁等從防火樹種的燃燒性、抗火性、耐火性與生態學、生物學特性的關系角度，研究選擇了水曲柳等樹種為該地區的防火樹種[6]。田曉瑞等對南方48個樹種的燃燒性能及其組成成分進行研究，利用層次分析法，篩選出了木荷、油茶、馬蹄荷、楊梅、旱冬瓜、細柄阿丁楓等6個樹種防火能力最強，米老排、火力楠、阿丁楓、甜櫧、棕櫚、欏木石楠、臺灣相思、毛竹、青岡櫟、女貞的防火能力次之[7]。張家來等對湖北45個樹種的防火特性進行了系統研究分析，選擇出大葉黃楊、海桐、枇杷、光葉石楠等26個樹種適合作防火樹種[8]。徐六一等在安徽省，從15個樹種中研究選出木荷抗火性最強，油茶和珊瑚樹的抗火性次之[9]。安豐敬等在日照國有大沙洼林場，選取楊樹、麻櫟和板栗，建設防火林帶26.8hm2[10]。除了喬木和灌木外，還有人研究了白三葉草的阻火和滯燃特性，分析出適合選作防火草帶。

選擇防火林帶的樹種盡量使用鄉土樹種。經過多名學者研究分析，篩選出了我國南北方適合營造防火林帶的樹種，南方主要防火樹種有木荷、銀木荷、紅荷、火力楠、深山含笑、大葉相思、臺灣相思、珊瑚樹、米老排、愷木、楊梅、山桐子、苦櫧、柑桔、青岡櫟、女貞、烏墨、竹柏、格氏拷等喬木類樹種；茶樹、油茶、冬青、柃木、鹽膚木、山龍爪、朱砂根、杜莖山、野桐、毛天仙果等灌木類樹種；觀音座蓮、東方烏毛蕨、醉云草、砂仁、地瓜等草本類植物[11]。北方主要防火樹種有水曲柳、春榆、槭樹、柳樹、赤楊、楊樹、稠李、胡桃楸、椴樹等喬木類樹種；紫丁香、白丁香、接骨木、忍冬、刺五加、佛頭花、衛矛、山梅、醋李等灌木類樹種；蘿卜、馬鈴薯、地瓜、大豆等經濟作物也可以作為防火植物[12,13]。

2.2 防火林帶的營造模式

眾多研究發現，營造防火林帶有單層結構和復層結構2種，由于喬木防火林帶可以阻止樹冠火，草灌類植物防火帶可以阻斷地表火，所以由喬灌草組成的復層結構林帶防火能力較強。田曉瑞等認為，單層結構防火林帶通常是由同一樹種或栽培特性、樹齡結構基本一致的2種闊葉樹種組成的單層樹冠，主要用來阻擋樹冠火；復層結構防火林帶一般由栽培特性不同的2種以上樹種組成，由喬木—灌木或喬灌草混交模式構成的復層結構，能夠更好地阻隔林火，但是在實踐中單層結構應用的較多[14]。朱保忠等對我國南方主要防火樹種的物理學特性進行了研究分析，發現利用喬木與灌木類樹種混交營造的復合結構防火林帶，其防火效果明顯[15]。周子貴等選擇木荷、紅花油茶、楊桐等樹種，分組進行單層純林和復層混交林配置的試驗表明，紅花油茶與木荷或杜英、楊桐與木荷或杜英按照1∶1的比例進行混交構成的復層防火林帶，其生物防火效果比較理想[16]。還有許多學者提出其他的防火林帶結構，鄧湘雯等研究提出，防火林帶有緊密結構、通風結構和疏透結構的說法，并且分別對其進行了風速測定，發現阻風性能較好的是緊密結構與疏透結構的防火林帶，但緊密結構防火林帶上方的相對風速高達130%，比較容易產生飛火；疏透結構防火林帶上方的最高相對風速僅有110%，不易產生飛火，所以疏透結構防火林帶是最理想的[17]。張家來等還提出凹型結構和凸型結構的防火林帶營造模式，研究發現，凸形結構防火林帶阻止連續性的樹冠火效果較好，凹形結構防火林帶阻止間歇性的樹冠火效果較好[18]。國內現有的防火林帶大多數是單層結構，由于復層結構的防火林帶營造技術比較復雜，且在樹種選擇和合理配置上要求也比較高，因此在實際生產中應用的不多。

對防火林帶的建設有主副林帶之分，其寬度是不一樣的，有研究者提出，防火主林帶的寬度15～20m，副林帶的寬度10～15m；有的認為，主林帶的寬度30～50m，確定主副林帶的寬度應根據造林地的海拔、坡度、坡向、坡位等設定。鄭煥能研究發現，在平原地區營造的防火林帶寬度大于丘陵地區，平原地區的主林帶寬度50～100m，副林帶寬度30～50m，丘陵山地的防火林帶寬度為15～20m，營造這種寬度的防火林帶可有效阻止樹冠火的蔓延[19]。譚文雄等研究提出，選擇具有用材、食用、藥用價值的經濟樹種營造的復層結構防火林帶，其主林帶寬度30～50m，副林帶寬度15～25m[20]。防火林帶的建設寬度應根據樹種自身的燃燒性、生態學特性、造林立地條件等綜合指標來定。

防火林帶營造方法多種多樣，任何林地條件都可以營造防火林帶，并能有效預防及阻隔地表火和樹冠火。首先要選擇合適位置，應把自然保護區、風景名勝區、森林公園、國有林場、重點公益林區、易燃針葉林區、交通干線兩側山林、鎮村周邊山體、集中墓區、軍事基地、倉庫等重要地區作為營造防火林帶的重點，營造不同結構的防火林帶，其寬度也應該不同，在實際生產中需要結合立地條件靈活運用，但總的原則是主林帶寬度大于副林帶寬度，林緣、集中墓區和居民區的防火林帶寬度要大一些，盡量營造多樹種、喬灌草結合的復合結構，以追求更大的生態效益和經濟效益。

3 生物防火林帶建設存在的問題

目前，在推行生物防火林帶建設方面還存在許多問題，對防火林帶的認識、防火林帶樹種的選擇、防火林帶的營造技術模式等。具體包括以下3個方面。

3.1 對營造生物防火林帶積極性不高

各級對防火林帶的阻火機理和重要性認識不夠，對森林防火存有僥幸心理，對營造生物防火林帶能夠持久性阻火的理想效果考慮的不多，對森林火災的預防還停留在被動防火上，一旦發生森林火災，主要靠的是人力用防火裝備、設備和器具來滅火，而沒有考慮到用生物防火林帶來隔離林火、減緩林火蔓延，爭取時間降低災害損失。盡管在1996年我國就提出了實施生物防火林帶建設工程的計劃，但由于對營造防火林帶的重要性認識不高等原因，生物防火林帶的建設速度比較慢。

3.2 生物防火林帶缺乏統一的整體規劃布局

在防火林帶的樹種選擇上，趨向于單一樹種，大都是以喬木為主，很多沒有考慮到適地適樹的原則，所栽植的林帶標準低、成效差，嚴重影響了生物防火林帶的防火效能；防火林帶的結構規劃不夠科學，在垂直結構上，大都是單層結構，多樹種復合型防火林帶較少，林分的物種多樣性較低，生態平衡能力不強。另外，防火林帶的主次等級不明確，建設寬度不合理，防火最佳效果不能有效發揮。

3.3 對防火林帶的后期管理跟不上

大部分防火林帶海拔較高、立地條件較差，撫育管理難度大，需要耗費大量的人力、物力和財力，加之生長比較緩慢，短期見效不明顯，因此就造成有的地方重視程度不高，財政投入不足，防火林帶的撫育管理跟不上，特別是澆水、除草、修枝等幼林撫育不及時，隨著樹木生長有的過密，有的過于稀疏，甚至還出現了冬季凍死、缺水旱死、被動物吃掉、林下雜草叢生等現象。

4 展望

森林對國家生態安全具有基礎性、戰略性作用。森林防火是森林資源保護的首要任務，事關人民生命財產和森林資源生態安全。

營造生物防火林帶，是由被動防火向主動防火轉變、由多次大量投入防火向長期穩定可持續防火的一項有效措施，是實施綠色防火、減少森林火災損失、維護森林生態安全的重要手段。

森林防火責任重于泰山，營造生物防火林帶大有可為。生物防火林帶的營造模式應根據自然條件和立地條件確定，因地制宜，選擇抗火、阻火能力和適應能力強的鄉土樹種，結合更新改造，盡量采用復合種植結構，科學合理布局林帶寬度，同時加強森林撫育管理，提升森林質量和效益，更好發揮防火林帶的阻火、隔火和斷火作用。