昆明地区9种藤本植物活叶片的燃烧性

苏文静,张思玉,何 诚,王秋华,,李世友

(1.西南林业大学 消防学院,昆明 650224；2.南京森林警察学院 森林消防学院,南京 210023；3.南京森林警察学院 国家林业局森林防火工程技术研究中心,南京 210023;4.云南省森林灾害预警与控制重点实验室,昆明 650224)

昆明地处低纬度高原,特殊的地形地势、气候、森林类型及用火的复杂性,造成了昆明地区林火行为的复杂性和防火任务的艰巨性[1]。随着城市化进程的不断加快,城市森林火灾是不容忽视的[2]。园林植物在城市森林中占有较大比例,国内外许多专家都对园林植物的燃烧性进行过研究,1984年,Penafiel S.R[3]在菲律宾对几个园林树种进行了抗火性研究,美国、加拿大、澳大利亚等国家对园林树种的抗火性做过很多研究[4-6],刘朗等[7]研究了18个乔木园林树种的抗火性,何忠华等[8]对南昌地区12种园林乔木、灌木进行抗火树种筛选,肖金香等[9]选择南昌西郊和北郊地区的园林树种进行燃烧试验,李小川等[10-11]对珠江三角洲地区的园林树种进行防火树种筛选,李世友等[12]对昆明地区20种绿化树种进行活枝叶片的燃烧性分析。目前,对园林植物的燃烧性分析主要集中在乔木、灌木方面,单独对藤本植物进行燃烧性分析的研究则很少。藤本植物在园林设计中具有重要作用,研究藤本植物的燃烧性对于城市森林生态安全具有重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 样品采集

试验材料取自于西南林业大学校园内,采样时间为2017年5月,采集9种藤本植物的叶片作为研究材料,即:1)中华猕猴桃(ActinidiachinensisPlanch)；2)藤三七(Anrederacordifolia)；3)三叶地锦(Parthencissussemicordata)；4)紫藤(WisteriasinensisSweet)；5)石岩枫(Mallotusrepandus)；6)叶子花(Bougainvilleaglabra)；7)三叶爬崖藤(Tetrastigmahemsleyanum)；8)常春藤(Hederanepalensisvar.sinensis)；9)常春油麻藤(Mucunasempervirens)。每种叶片采集多株完整藤条,用塑料袋密封后带回实验室。选取每种植物藤上中间部位生长健康、位置相邻、外形相似的两叶片作为一组样品,其中一片用于测定含水率,另一片用于燃烧试验。对同一藤本植物取多组叶片进行重复试验。

1.2 样品燃烧试验

试验前在白纸上用铅笔勾勒出叶片轮廓,编号并测定质量；试验结束后,将剩余叶片描出轮廓,测定质量。

试验采用自行设计的燃烧装置,如图1所示。自制的点火器提供火源进行点燃试验,在空气中火焰长度为30mm。将叶片置于样品架上,稳定通入氧气30s后,用点火器在叶片下端点火,点燃后移去点火器,用秒表计燃烧持续时间。燃烧熄灭后的叶片立即取出用天平称重作为燃烧剩余质量。将燃烧现象、燃烧时间、剩余质量等记录在标签上。

1) 含水率测定。采用105℃烘干恒重法,取相对含水率。

(1)

2) 叶片单位面积质量计算。

采用李世友开发的“不规则多边形面积测量”软件[13-15]进行面积测定。

3) 燃烧速率和损毁程度计算。计算方法参照文献[16-17]。

图1 燃烧试验装置示意图

2 结果与分析

2.1 测定和计算结果

对9种叶片进行燃烧试验,实验表明,9种叶片中有7种植物叶片不能被点燃,只有常春藤和常春油麻藤叶片可以在纯氧环境中被引燃。对不燃的7种叶片进行含水率测定,试验进行10次,取平均值。7种植物叶片的含水率如表1所示。

表1 7种叶片含水率Tab.1 Moisture content of 7 species leaves

从表1可以看出,不同叶片的含水率有较大差别,石岩枫的含水率是最低的,藤三七的含水率是最高的,最低含水率和最高含水率相差约30%。

对可燃的两种叶片进行单位面积质量、燃烧速率和损毁程度计算。表2、表3为常春藤和常春油麻藤的燃烧试验数据。进行15组平行试验。

2.2 燃烧性比较

常春藤和常春油麻藤的叶片性状存在差异,常春藤的叶片面积稍小,叶片厚,常春油麻藤的叶片为复叶,叶片面积大,其生长环境和理化性质的不同决定了燃烧性不同。燃烧速率是测定植物燃烧性质的一项综合指标,燃烧速率越快,其燃烧性越大。含水率的大小影响着叶片的燃烧速率,含水率越高的叶片,其燃烧速率越慢。从表2和表3中可以看出,常春藤的含水率略高于常春油麻藤的含水率。常春藤和常春油麻藤的绝对面积损失速率、相对质量损失速率和相对面积损失速率相差不大,但是绝对质量损失速率存在差别,常春油麻藤的绝对质量损失速率大于常春藤。

在损毁程度上,2种叶片的损毁程度有所不同。常春油麻藤的绝对面积损毁速率(4.03)大于常春藤的绝对面积损毁速率(1.37),常春油麻藤的相对损毁程度更是大于常春藤的相对损毁速率。随着藤本植物叶片的含水率的增加,燃烧速率和损毁程度都呈现降低趋势,并且,单位面积质量越大的,燃烧速率就越低,损毁程度小。综合二者的含水率、燃烧速率和损毁程度,常春油麻藤比常春藤更具有燃烧性。

表2 常春藤燃烧试验试验测定结果Tab.2 Combustion test results of Hedera nepalensis

表3 常春油麻藤燃烧试验试验测定结果Tab.3 Combustion test of results of Mucuna sempervirens

3 结论

采用自行设计的装置对9种藤本植物叶片进行燃烧性试验。结果表明,9种藤本植物的叶片分为难燃和易燃两大类。常春藤、常春油麻藤属于易燃植物,中华猕猴桃、藤三七、三叶地锦、紫藤、石岩枫、叶子花、三叶爬崖藤等7种属于难燃植物。总体来看,植物叶片的含水率、单位面积质量同其燃烧速率、损毁程度呈负相关趋势。9种藤本植物叶片的含水率由高到低排序依次为藤三七、三叶地锦、三叶爬崖藤、叶子花、紫藤、中华猕猴桃、常春藤、石岩枫、常春油麻藤。

[1] 李世友,马长乐,罗文彪,等.昆明地区35种森林木本植物的燃烧性排序与分类[J].生态学杂志,2008,27(6):867-873.

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[3] Penafiel S R.Determination of plant species for fuel breaks[J].Sylvatrop,1984(9):1-2.

[4] Cheney.Living with fire in Think trees grow trees[M].Canberra:Australian Government Publishing Service,1985:69-85.

[5] Elliot.Planting in areas of high bush fire risk[M].South Melboume:Hyland House,1986:49-51.

[6] Australian Plant Study Group.Fire-retarders’in Grow what where:over 2750 Australian native Plants for every situation,special use and Problem area[R].South Yarra:Viking O’Neil,1990:42-43.

[7] 刘郎,刘林,马风云,等.城市绿化树种抗火性能研究[J].森林防火,2015(2):25-29.

[8] 何忠华,叶清,钟安建,等.南昌郊区园林树种抗火性研究[J].安徽农业科学,2010,38(33):18976-18978.

[9] 肖金香,赵平,叶清,等.南昌典型园林树种燃烧性实验研究[J].火灾科学,2011,20(1):48-55.

[10] 李小川,吴泽鹏,陈宏通,等.广东省珠江三角洲城市森林抗火树种筛选研究[J].热带亚热带植物学报,2003,11(4):316-318.

[11] 李小川,吴泽鹏.广东省珠江三角洲城市森林防火树种研究与应用[J].热带林业,2006,34(1):21-23.

[12] 李世友,李小宁,罗文彪,等.20种园林绿化树种活枝叶的燃烧性研究[J].安徽农业大学学报,2008,35(4):490-493.

[13] 李世友,胡小龙,马爱丽,等.中等级藏柏树干的耐火性研究[J].福建林学院学报,2009,29(1):65-68.

[14] 李世友,马爱丽,朱丽,等.华山松树干耐火性初步研究[J].西北林学院学报,2009,24(2):105-108.

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