浅析生物防火林带营造技术

杨龙张倩殷明龙付均惠王玉山

(1.山东省泰安市林业保护发展中心，山东 泰安 271000；2.泰安市泰山林业科学研究院，山东 泰安 271000；3.山东农业大学林学院，山东 泰安 271000)

森林是地球之“肺”，是人类社会赖以生存和发展的绿色资源宝库，也是我国重要的自然生态屏障。当前，全球森林面积还在持续缩小，遭受灾害损失是其主要原因之一，而在危害森林的诸多灾害中又以火灾最为严重。森林火灾突发性强、破坏性大、处置困难，对人类生命财产安全造成极大威胁。而大部分山火都发生在地势崎岖、交通不便和通讯信号差的山区，给人员实施扑救带来很大的困难。利用防火树种营造生物防火林带，是森林防火工作的一项持续自然防控措施，在生态系统建设和森林防火工作中发挥了不可替代的作用。

1 生物防火林带的概念

20世纪40年代，德国生物学家weck首次提出生物防火林带的初步概念，就是营造绿色防火屏障,主要是指在山林内营造宽度25m以上、长度不限的阔叶防火林带；到了20世纪60年代，苏联与东欧的一些国家通过研究防火树种，提出了营造生物防火林带的概念，在有条件的山林中用防火林带替换现有防火道，营造的防火林带大大降低了林分的燃烧特性；20世纪70年代，欧洲南部与美国等国家提出了营造耐火植物带和阔叶防火林带，用来控制森林火灾的蔓延；1976年，加拿大学者提出了用山杨林作为野外山火的防火林带，并取得了良好效果；1989年，苏联学者提出了利用云杉、冷杉营造防火林带，其具有抗火灾效果[1]。

我国研究生物防火林带起步较晚。20世纪50年代，在福建省发现由常绿阔叶树种营造的防火林带，对山火有很好的阻隔、阻火作用。20世纪70年代后，我国就提出了用阔叶树种建造林带，取代现有防火线的做法。到20世纪80年代，生物防火林带建设已成为国家森林防火管理工作的重要对策。1996年，我国编制实施了全国生物防火林带工程建设规划，生物防火林带营造技术在全国得以大面积推广应用。

生物防火是指利用生物的燃烧、抗火和阻火性能的差异，通过植树造林，改变森林的生物组成和结构，增加林分的抗火能力，阻滞林火的蔓延，从而达到生物防火的目的。生物防火林带是指采用具有抗火、耐燃的树种，营造具有隔断林火、阻滞林火蔓延的林带[2]。

总之，生物防火林带就是通过在森林内部及周边，以复合结构营造以抗火、耐燃树种为主的防火林带，其主要作用是改善连片林分结构，将森林割块分开或封边包围，一旦发生火情，利用其较弱的可燃性和分层特性削弱火势，起到阻火、隔火和断火作用，使林火蔓延减缓或自动终止。

2 生物防火林带的营造技术

任何植物都是可燃烧的，但是由于植物内部的理化属性，其燃烧特性也存在较大差异。利用这一差异性以及植物的生物学、生态学特性，科学选择低燃烧性树种，规划营造防火林带，改变原有林分，用以降低森林自身的燃烧性，达到阻火、隔火、断火的目的，从而减少森林火灾损失。

2.1 防火林带的树种选择

营造生物防火林带，选择合适的树种最为关键。对于防火树种的选择，国内外研究的较多，主要是研究树种的燃点、燃烧热、挥发性物质含量、含水量、灰分含量、硅分含量等抗火性能指标，还有研究树种的生长发育、树皮厚度、叶片质地以及耐荫性、抗旱性、抗寒性等生物学和生态学特性。在众多研究中发现，防火树种具有常绿、树冠结构浓密、生长迅速、内含物及防火性能强、成活率高、管理方便、生态适应能力强等特点，且适宜大面积植树造林[3]。

国外研究较早，欧洲学者Ozyigit对夹竹桃等一些灌木类树种的燃烧特性进行了分析，研究发现其燃烧点较低，并且造林成活率较高，容易形成密集树冠，适合作防火林带的造林树种。法国科学家Alexandrian研究发现，圣栎、柔毛栎、鼠李等树种可用来建设防火隔离带。南非Missbach研究了篙柳、欧洲白桦、小叶欧洲椴、赤栎等树种的防火特性，提出适宜作防火树种。Penafiel研究发现，在火烧试验中赤杨、相思树的抗火性较强，适合选作防火树种[4]。

20世纪80年代以前，我国多采用经验法、火烧迹地调查法、点火试验法等方法，定性评价研究防火树种的选择。随着我国造林事业和森林防火工作的发展，研究防火林带树种选择主要从燃烧性能及其内部组成成分，进行定量分析。陈存及等对南方37种主要树种的防火性能进行研究，通过Fuzzy模型进行了综合评价，选出了木荷、竹柏、苦槠、格氏拷、青冈栎、闽粤拷、火力楠、椤木石楠、杨梅、油茶、茶树等11个树种抗火性较强，可选作防火林带树种[5]。尚德雁等从防火树种的燃烧性、抗火性、耐火性与生态学、生物学特性的关系角度，研究选择了水曲柳等树种为该地区的防火树种[6]。田晓瑞等对南方48个树种的燃烧性能及其组成成分进行研究，利用层次分析法，筛选出了木荷、油茶、马蹄荷、杨梅、旱冬瓜、细柄阿丁枫等6个树种防火能力最强，米老排、火力楠、阿丁枫、甜槠、棕榈、椤木石楠、台湾相思、毛竹、青冈栎、女贞的防火能力次之[7]。张家来等对湖北45个树种的防火特性进行了系统研究分析，选择出大叶黄杨、海桐、枇杷、光叶石楠等26个树种适合作防火树种[8]。徐六一等在安徽省，从15个树种中研究选出木荷抗火性最强，油茶和珊瑚树的抗火性次之[9]。安丰敬等在日照国有大沙洼林场，选取杨树、麻栎和板栗，建设防火林带26.8hm2[10]。除了乔木和灌木外，还有人研究了白三叶草的阻火和滞燃特性，分析出适合选作防火草带。

选择防火林带的树种尽量使用乡土树种。经过多名学者研究分析，筛选出了我国南北方适合营造防火林带的树种，南方主要防火树种有木荷、银木荷、红荷、火力楠、深山含笑、大叶相思、台湾相思、珊瑚树、米老排、恺木、杨梅、山桐子、苦槠、柑桔、青冈栎、女贞、乌墨、竹柏、格氏拷等乔木类树种；茶树、油茶、冬青、柃木、盐肤木、山龙爪、朱砂根、杜茎山、野桐、毛天仙果等灌木类树种；观音座莲、东方乌毛蕨、醉云草、砂仁、地瓜等草本类植物[11]。北方主要防火树种有水曲柳、春榆、槭树、柳树、赤杨、杨树、稠李、胡桃楸、椴树等乔木类树种；紫丁香、白丁香、接骨木、忍冬、刺五加、佛头花、卫矛、山梅、醋李等灌木类树种；萝卜、马铃薯、地瓜、大豆等经济作物也可以作为防火植物[12,13]。

2.2 防火林带的营造模式

众多研究发现，营造防火林带有单层结构和复层结构2种，由于乔木防火林带可以阻止树冠火，草灌类植物防火带可以阻断地表火，所以由乔灌草组成的复层结构林带防火能力较强。田晓瑞等认为，单层结构防火林带通常是由同一树种或栽培特性、树龄结构基本一致的2种阔叶树种组成的单层树冠，主要用来阻挡树冠火；复层结构防火林带一般由栽培特性不同的2种以上树种组成，由乔木—灌木或乔灌草混交模式构成的复层结构，能够更好地阻隔林火，但是在实践中单层结构应用的较多[14]。朱保忠等对我国南方主要防火树种的物理学特性进行了研究分析，发现利用乔木与灌木类树种混交营造的复合结构防火林带，其防火效果明显[15]。周子贵等选择木荷、红花油茶、杨桐等树种，分组进行单层纯林和复层混交林配置的试验表明，红花油茶与木荷或杜英、杨桐与木荷或杜英按照1∶1的比例进行混交构成的复层防火林带，其生物防火效果比较理想[16]。还有许多学者提出其他的防火林带结构，邓湘雯等研究提出，防火林带有紧密结构、通风结构和疏透结构的说法，并且分别对其进行了风速测定，发现阻风性能较好的是紧密结构与疏透结构的防火林带，但紧密结构防火林带上方的相对风速高达130%，比较容易产生飞火；疏透结构防火林带上方的最高相对风速仅有110%，不易产生飞火，所以疏透结构防火林带是最理想的[17]。张家来等还提出凹型结构和凸型结构的防火林带营造模式，研究发现，凸形结构防火林带阻止连续性的树冠火效果较好，凹形结构防火林带阻止间歇性的树冠火效果较好[18]。国内现有的防火林带大多数是单层结构，由于复层结构的防火林带营造技术比较复杂，且在树种选择和合理配置上要求也比较高，因此在实际生产中应用的不多。

对防火林带的建设有主副林带之分，其宽度是不一样的，有研究者提出，防火主林带的宽度15～20m，副林带的宽度10～15m；有的认为，主林带的宽度30～50m，确定主副林带的宽度应根据造林地的海拔、坡度、坡向、坡位等设定。郑焕能研究发现，在平原地区营造的防火林带宽度大于丘陵地区，平原地区的主林带宽度50～100m，副林带宽度30～50m，丘陵山地的防火林带宽度为15～20m，营造这种宽度的防火林带可有效阻止树冠火的蔓延[19]。谭文雄等研究提出，选择具有用材、食用、药用价值的经济树种营造的复层结构防火林带，其主林带宽度30～50m，副林带宽度15～25m[20]。防火林带的建设宽度应根据树种自身的燃烧性、生态学特性、造林立地条件等综合指标来定。

防火林带营造方法多种多样，任何林地条件都可以营造防火林带，并能有效预防及阻隔地表火和树冠火。首先要选择合适位置，应把自然保护区、风景名胜区、森林公园、国有林场、重点公益林区、易燃针叶林区、交通干线两侧山林、镇村周边山体、集中墓区、军事基地、仓库等重要地区作为营造防火林带的重点，营造不同结构的防火林带，其宽度也应该不同，在实际生产中需要结合立地条件灵活运用，但总的原则是主林带宽度大于副林带宽度，林缘、集中墓区和居民区的防火林带宽度要大一些，尽量营造多树种、乔灌草结合的复合结构，以追求更大的生态效益和经济效益。

3 生物防火林带建设存在的问题

目前，在推行生物防火林带建设方面还存在许多问题，对防火林带的认识、防火林带树种的选择、防火林带的营造技术模式等。具体包括以下3个方面。

3.1 对营造生物防火林带积极性不高

各级对防火林带的阻火机理和重要性认识不够，对森林防火存有侥幸心理，对营造生物防火林带能够持久性阻火的理想效果考虑的不多，对森林火灾的预防还停留在被动防火上，一旦发生森林火灾，主要靠的是人力用防火装备、设备和器具来灭火，而没有考虑到用生物防火林带来隔离林火、减缓林火蔓延，争取时间降低灾害损失。尽管在1996年我国就提出了实施生物防火林带建设工程的计划，但由于对营造防火林带的重要性认识不高等原因，生物防火林带的建设速度比较慢。

3.2 生物防火林带缺乏统一的整体规划布局

在防火林带的树种选择上，趋向于单一树种，大都是以乔木为主，很多没有考虑到适地适树的原则，所栽植的林带标准低、成效差，严重影响了生物防火林带的防火效能；防火林带的结构规划不够科学，在垂直结构上，大都是单层结构，多树种复合型防火林带较少，林分的物种多样性较低，生态平衡能力不强。另外，防火林带的主次等级不明确，建设宽度不合理，防火最佳效果不能有效发挥。

3.3 对防火林带的后期管理跟不上

大部分防火林带海拔较高、立地条件较差，抚育管理难度大，需要耗费大量的人力、物力和财力，加之生长比较缓慢，短期见效不明显，因此就造成有的地方重视程度不高，财政投入不足，防火林带的抚育管理跟不上，特别是浇水、除草、修枝等幼林抚育不及时，随着树木生长有的过密，有的过于稀疏，甚至还出现了冬季冻死、缺水旱死、被动物吃掉、林下杂草丛生等现象。

4 展望

森林对国家生态安全具有基础性、战略性作用。森林防火是森林资源保护的首要任务，事关人民生命财产和森林资源生态安全。

营造生物防火林带，是由被动防火向主动防火转变、由多次大量投入防火向长期稳定可持续防火的一项有效措施，是实施绿色防火、减少森林火灾损失、维护森林生态安全的重要手段。

森林防火责任重于泰山，营造生物防火林带大有可为。生物防火林带的营造模式应根据自然条件和立地条件确定，因地制宜，选择抗火、阻火能力和适应能力强的乡土树种，结合更新改造，尽量采用复合种植结构，科学合理布局林带宽度，同时加强森林抚育管理，提升森林质量和效益，更好发挥防火林带的阻火、隔火和断火作用。