丁進(jìn)義 樂冬英 李大進(jìn) 余江林

摘 要 選擇江西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)10個(gè)樹種的枝、葉、樹皮進(jìn)行物理化性狀測(cè)定分析和燃燒試驗(yàn)，根據(jù)各樹種的含水率、燃點(diǎn)、燃燒時(shí)間、火燒強(qiáng)度等因子，對(duì)10個(gè)樹種的燃燒性進(jìn)行了排序，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明燃燒性從難到易依次為苦楝、銀杏、紫穗槐、藍(lán)果樹、香椿、南酸棗、楓楊、皂莢、元寶槭和臭椿。為南方防火林帶提供了目前公認(rèn)以外的防火樹種。

關(guān)鍵詞 落葉植物；物理特征；含水率；燃燒行為；失水率

中圖分類號(hào)：S762 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.32.018

森林火災(zāi)是一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害，森林可燃物與氧化合傳熱、傳質(zhì)流動(dòng)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)就會(huì)引發(fā)森林火災(zāi)，其中可燃物是發(fā)生火災(zāi)的物質(zhì)基礎(chǔ)，由于可燃物的不同種類，其燃燒性也存在著很大差異[1]。森林可燃物的特性由構(gòu)成森林的樹種決定，可對(duì)森林可燃物的性質(zhì)和數(shù)量造成直接或間接影響。近些年，國(guó)外專家開展了大量的關(guān)于不同樹種燃燒性及理化性質(zhì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，并總結(jié)出一定的相關(guān)理論，當(dāng)前我國(guó)也越來越重視森林防火研究，很多學(xué)者和專家針對(duì)不同樹種的燃燒性進(jìn)行了多方面的試驗(yàn)研究。本文選擇10種常見落葉樹種植物燃燒性實(shí)驗(yàn)，探討樹種燃燒性難易程度，為建設(shè)生物防火林帶，合理配置經(jīng)濟(jì)效益樹種，降低森林火災(zāi)發(fā)生率等提供理論參考。

1 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)選擇10種落葉樹種作為研究材料。分別為：香椿、元寶槭、苦楝、銀杏、南酸棗、紫穗槐、藍(lán)果樹、臭椿、皂莢和楓楊。

1.1 樣品采集與制備

夏季晴天時(shí)分別從樹冠陽面不同部位采集鮮葉，秋季時(shí)節(jié)采集枝條及樹皮，上述采集各季均進(jìn)行3次。要求試樣的采集規(guī)格為：選擇功能葉片，去掉老葉、病葉和殘葉，每次采集約500 g；枝條直徑要在0.5～1.5 cm，長(zhǎng)度約為10 cm，每次重復(fù)采集500 g；樹皮要選取樹干離地面1.3 m處，約7 cm×7 cm的樹皮。采集的樣品采用塑料袋密封，帶回室內(nèi)，在電子天平上稱量鮮重，之后將采集的樣品鋪在室內(nèi)，邊晾邊置于烘箱烘至恒重，計(jì)算樣品含水率。其中恒重的樣品，選其中的一半開展室外燃燒試驗(yàn)，另外一半做化學(xué)成分分析。粉碎機(jī)將烘干留取的一般樣品粉碎，過60目篩，裝入試劑瓶中備試，參照LY/T1267-1999《森林植物（包括森林枯枝落葉層）樣品的采集與制備》。

1.2 研究方法

1.2.1 物理性質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

測(cè)量含水率時(shí)，采用105 ℃烘干恒重法；粗灰分測(cè)定運(yùn)用干灰化法；粗脂肪采用索氏殘余法測(cè)定；木質(zhì)素利用硫酸水解法測(cè)定；采用硫酸和氫氧化鈉先后沸騰水解的方法來測(cè)定纖維素。

1.2.2 燃燒性試驗(yàn)

葉樣品烘至絕干后，取相同重量的葉樣品放置自制燃燒床上，點(diǎn)燃后根據(jù)秒表計(jì)時(shí)，觀測(cè)火焰高度，燃燒時(shí)間，計(jì)算出不同樹種的火燒強(qiáng)度、火焰高度和燃燒時(shí)間。其中利用火焰高度目測(cè)估算火燒強(qiáng)度，計(jì)算公式為：I=273h2.17

式中，I：火燒強(qiáng)度，kcal·s/m；h：火焰高度，m。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 物理特性分析

不同的落葉樹種，其含水率、日平均失水率、燃點(diǎn)等物理因素存在著明顯的差異，其中含水率對(duì)樹種燃燒性的造成很大的影響。當(dāng)樹種體內(nèi)含水量較多時(shí)，不易燃燒，樹種的抗火性就相對(duì)較強(qiáng)。而且在同一時(shí)期內(nèi)，不同的樹種含水率也有所不同，同一樹種，不同季節(jié)和不同器官內(nèi)的含水率也有較大的差異。所以燃點(diǎn)的高低決定了植物是否易燃，這是樹種燃燒的重要指標(biāo)之一。

2.1.1 含水率分析

樹種的含水率對(duì)可燃物到達(dá)燃點(diǎn)的速度及可燃物釋放能量的有很大關(guān)系，當(dāng)含水率較低時(shí)，林火蔓延速度較快，林火的發(fā)生率較高，反之林火的發(fā)生率較低，這是開展森林防火研究的重要因素之一。

如圖1所示，10個(gè)樹種中，楓楊的枝飽和含水率最高，達(dá)98.60%；其次為香椿枝，為91.60%；含水率最低的是銀杏枝，為57.80%；其余介于60%～90%。皂莢葉飽和含水率最高，達(dá)84.30%，其次為苦楝葉，為83.50%，含水率最低的是紫穗槐葉，為78.90%，其余介于80%～83%。

2.1.2 失水率的對(duì)比分析

樹種失水率的快慢也樹枝是否易燃燒的影響因素之一，失水率越快時(shí)，樹種枝條就越易達(dá)到著火點(diǎn)，燃燒率就高，引發(fā)森林火災(zāi)的危險(xiǎn)性就會(huì)加劇[2]。在10個(gè)樹種中，失水率均隨時(shí)間增加失水率而減少，5月3日例外，這是由下雨未關(guān)好窗，受飄進(jìn)的雨滴影響所致。楓楊的平均失水率隨時(shí)間變化最大，受外界環(huán)境影響越大，越容易被引燃，表明其抗火性越弱。銀杏、藍(lán)果樹失水率變化較不明顯，受外界環(huán)境影響小，抗火性強(qiáng)。其余樹種元寶槭、苦楝、南酸棗、紫穗槐、皂莢、臭椿、香椿，變化相似，如圖2所示。

2.2 燃燒性分析

2.2.1 燃燒時(shí)間

實(shí)驗(yàn)得出：10個(gè)樹種的燃燒時(shí)間在2～5 min，燃燒時(shí)間最長(zhǎng)的是南酸棗、藍(lán)果樹、臭椿、皂莢、銀杏，時(shí)間均為4 min以上，最短的是元寶槭、苦楝、紫穗槐、楓楊，時(shí)間為2～2.5 min，香椿為187 s。

2.2.2 火燒強(qiáng)度

燃燒強(qiáng)度是決定樹種將熱量傳導(dǎo)到下個(gè)物質(zhì)的因素，燃燒強(qiáng)度越大，就越易加速火焰蔓延，所以燃燒強(qiáng)度的高低決定了是否能形成大規(guī)模森林火災(zāi)。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：10個(gè)樹種中苦楝燃燒強(qiáng)度最強(qiáng)，高達(dá)176.03 kcal/m·s；

其次為楓楊，為168.22 kcal/m·s；香椿和紫穗槐為146.23 kcal/m·s；臭椿最低，為48.27 kcal /m·s，其他在48.02～123.72 kcal/m·s。

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)果

從以上分析得出10種落葉植物燃燒性從難到易排列依次為苦楝、銀杏、紫穗槐、藍(lán)果樹、香椿、南酸棗、楓楊、皂莢、元寶槭和臭椿。

3.2 討論

從以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，苦楝的抗火性能較好，適合做防火的落葉樹種，該結(jié)果可以幫助人們選擇相應(yīng)的抗火樹種，并適當(dāng)?shù)貙⑾嚓P(guān)的樹種參與到森林防火中。這個(gè)結(jié)果與其他的研究結(jié)果大致相同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中遇到的困難是做燃燒實(shí)驗(yàn)過程中的安全問題，燃燒是一種劇烈的化學(xué)反應(yīng)過程，因此燃燒試驗(yàn)要充足的準(zhǔn)備防火措施。

參考文獻(xiàn)

[1]胡海清，鞠琳.小興安嶺8個(gè)闊葉樹種的燃燒性能[J].林業(yè)科學(xué)，2008，44（5）：90-95.

[2]李世友，羅文斌，舒清態(tài)，等.昆明地區(qū)25種木本植物的燃燒性及防火樹種篩選[J].浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，26（3）：51-57.

（責(zé)任編輯：劉昀）