四川省70种常见树种枝叶燃烧性评价
作者： 钟金 朱宇颐 秦超 桂林华 张文 李绪佳 何晓成 阮若玉 贾娟 崔兴雷
摘要 ［目的］评价四川省常见的树种枝叶的燃烧性。［方法］选择70个四川省常见的生态/用材/经济树种为研究对象，分别测定其枝条及叶片的燃点、热值、灰分、粗脂肪含量和含水率，通过主成分分析，综合评估各树种枝叶的燃烧性。［结果］不同物种间，枝叶的燃烧性差异显著。燃烧性较强的物种有油松、湿地松等，燃烧性较低的物种有杧果、苹果等。［结论］该研究为四川省的森林防火提供了数据支撑，低燃烧性物种可作为潜在防火树种。
关键词 燃烧性；四川；防火树种；森林防火
中图分类号 S762 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）19-0103-07
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.19.022
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Evaluation of Branch and Leaf Flammability of 70 Common Tree Species in Sichuan Province
ZHONG Jin1，2， ZHU Yu-yi1，2， QIN Chao1，2 et al
（1.Sichuan Forestry and Grassland Survey and Planning Institute，Chengdu， Sichuan 610081; 2.Longmen Mountain Biodiversity Protection Provincial Long-term Scientific Research Base， Chengdu， Sichuan 610081）
Abstract ［Objective］To evaluate the flammability of branches and leaves of common tree species in Sichuan Province. ［Method］Seventy common ecological/timber/economic tree species were selected. Ignition point， heat value， ash content， crude fat content， and moisture content of branches and leaves were measured. Principal component analysis was used to evaluate the flammability of tree species comprehensively. ［Result］Flammability varied significantly across different species. High flammable species include Pinus tabuliformis， Pinus bungeana， etc.， low flammable species include Mangifera indica and Malus spectabilis， etc. ［Conclusion］This study provides data support for forest fire prevention in Sichuan Province， and tree species with low flammability can be used as potential fire-resistant species.
Key words Flammability;Sichuan Province;Fire-resistant tree species;Forest fire prevention
作者简介 钟金（1986—），男，四川营山人，高级工程师，硕士，从事林业调查规划设计研究。
*通信作者：秦超，工程师，从事林业调查规划设计研究；李绪佳，高级工程师，从事林业调查规划设计研究。
收稿日期 2023-12-18
野火是地球上一直存在的自然现象，在地球物种的起源与演化、生态系统的维持与演变以及全球气候变化等过程中扮演着不可忽视的角色［1-2］。同时，野火也会引发严重的火灾，对生态环境的稳定和人类社会的安全造成严重威胁［3-4］。森林火灾的发生受多种因素影响，包括生态系统植被结构、人类活动以及气候因素等［5-7］。在当今全球气候变化的背景下，许多地区气温上升，加之人类活动的影响，森林草原火灾预计将愈加频发［8］。近年来，美国、智利、加拿大、澳大利亚、巴西等国都经历了大规模的灾难性森林火灾［9-10］。这些特大森林火灾对生物多样性、人类健康、社会经济产生了巨大的破坏。世界各地森林火灾的频发引起广泛关注，如何开展更科学有效的森林火灾预防工作是目前人类社会面临的重要难题［11-12］。
森林草原火灾的发生通常需要多个驱动因素共同作用，包括火源、可燃物及适宜的天气条件（如风、高温和低湿度）［13］。在主要的森林火灾驱动因素中，可燃物与森林火灾的联系最为直接，也是容易研究和控制的［11］。植物是自然界中主要的可燃物。植物的燃烧性描述了该植物被点燃的难易度及维持燃烧的能力［14］，对于其所在生态系统内火灾的潜在风险、发生频率以及火灾强度都有直接或间接的影响，被认为是一个很好的森林火灾风险评估指标［15-16］。不同植物物种之间在燃烧性上存在着显著差异［17–19］。高燃烧性的物种可能会加剧森林火灾的强度和传播速度，与之相反，低燃烧性的植物物种则有可能减缓火势的蔓延［20–22］。
植物的含水率、燃点、热值、灰分、粗脂肪含量等理化性质能够反映植物的燃烧性［23–25］。测定这些理化性质评估可燃物的燃烧性能，是森林火灾管理中最基础也最重要的工作之一。目前国内外已有大量学者通过这些理化性质对不同地区不同植物的燃烧性进行了评估研究。王雷等［26］测定了呼和浩特21种园林树种的含水率、粗脂肪、粗灰分、燃点、热值等理化性质指标，通过主成分分析法，发现紫叶小檗（Berberis xinganensis）、黄刺玫（Rosa xanthina）、灰栒子（Cotoneaster acutifolius）、枸杞（Lycium chinense）等物种燃烧性较弱，抗火性最强；Molina等［27］通过对西班牙南部18种常见物种的燃烧性测试结果表明，侧柏（Platycladus orientalis）和欧洲女贞（Ligustrum vulgare）在减轻火灾蔓延方面表现出较好的潜力。
通常来说，森林火灾可分为地下火、地表火和树冠火［28］，这3类火灾在强度、行为以及对生态系统上的影响各不相同。地下火由地下燃料引起，主要是埋藏在土壤中的有机物包括泥炭、煤、树根等［29］。地下火的火灾剧烈程度一般较低，但在一定的条件下，可以发展成中强度的地表火［30］。地表火以凋落物为主要燃料，有时也会点燃冠层下的其他植被，主要在地表燃烧，几乎不会越过灌木层。在有利条件下，地表火可能通过连接地表燃料与冠层燃料的阶梯燃料发展成树冠火。树冠火是复杂且高强度的火灾，一般在极端火灾天气下才会发生［31］。如雷击就可能点燃冠层引起树冠火，但大多数破坏性的树冠火一般是由地表火发展而来，林下灌木及幼树能够作为燃料将火势从地表传播到冠层［32］，同时高温干燥的天气和强风还会增强冠层中火势的传播速度和强度，最终导致毁灭性的特大森林火灾［33］。由于树冠火的危害严重，因此对树冠火进行阻隔可以有效降低火灾破坏力。在树冠火发生时，主要燃料是树木的枝条和叶片，因此对树木的枝条和叶片进行燃烧性测定，有助于了解植物在树冠火发生时的燃烧情况。
四川省位于我国一二级地势阶梯上，地形地貌多样。全省范围分布着高原、高山峡谷、盆地、低山丘陵等多种地形，地理的多样性带来了丰富的森林资源和复杂多样的生态系统。丰富的生物多样性和充沛的水资源等自然资源，使得四川是我国重要的生态屏障区［34］。但四川省也是森林火灾频发区，根据相关研究统计报告［35］，2011—2020年四川省累计发生2 816起火灾，年均发生281起，年均受灾森林面积813 hm2，其中2012年火灾次数达到486起，占全国火灾总次数的12.3%；2018年森林火灾受灾面积1 540 hm2，占全国受灾面积的9.4%。四川省森林火灾的防控形势严峻，中央接连对四川省的森林草原防灭火工作作出了重要指示。加强森林防火生物阻隔带建设，是森林防火中的重要工作。因此，笔者于四川省范围内选取采集了70种常见的生态/用材/经济树种，通过测定其枝条和叶片的燃点、热值、灰分、含水率及粗脂肪含量，评价其燃烧性能，旨在为四川省森林防火工作提供数据基础，也为四川省抗火树种的筛选提供科学参考，进而为森林防火生物阻隔带建设提供树种选择。
1 研究区域与方法
1.1 研究区概况
四川省位于我国西南地区，长江上游，地理坐标为97°21′～108°31′E，26°03′～34°19′N。四川省地形复杂多样，包含四川盆地、川西高原、横断山脉、秦岭—大巴山山地等几大地貌单元，地跨我国地势第一及第二阶梯，西高东低，由西北向东南倾斜，相对高差达7 300余m。四川省以亚热带气候为主，垂直地带性特征较为显著，年降水量空间分布不均，整体呈现“东多西少”分布形态。东部的四川盆地及周围山地属亚热带季风气候，年均温14～19 ℃，年降雨量900～1 200 mm；川西南山地区属于亚热带半湿润气候，年均温因地形而异，一般谷地为15～20 ℃，山地为5～15 ℃，年降雨量700～1 200 mm；川西高原气候区随海拔依次出现亚热带、暖温带、中温带、寒温带、亚寒带、寒带和永冻带等多种气候类型，年均温4～12 ℃，年降雨量600～700 mm。
1.2 试验材料
该研究在全四川范围内，根据地理和气候等特征划分以下5个研究区域进行取样，即川西南山地、川西高原和高山峡谷、盆地北缘山地、盆地南缘山地、盆中丘陵平原。2023年5月，于各研究区各树种分布点内选择坡向一致，立地条件相近，生长良好且无病虫害的林分进行样方布设，每个树种布设3个20 m × 20 m样方。各样方内随机选择3株无病虫害，生长状况良好的树木作为采样株，以随机采样法采集各树种的叶片、枝条样品。总计于四川省全省采集70种常见树种，物种正名及拉丁名根据《中国植物志》进行校对，具体物种及采样地点见表1。
1.3 试验方法
1.3.1 含水率。
样品采集后立即在采样地现场称量枝条、叶片鲜重，带回实验室后置于烘箱中，在105 ℃下烘干至恒重，计算含水率：
含水率=（样品鲜重-样品干重）/样品鲜重