蘇文靜,張思玉,何 誠(chéng),王秋華,,李世友

(1.西南林業(yè)大學(xué) 消防學(xué)院,昆明 650224；2.南京森林警察學(xué)院 森林消防學(xué)院,南京 210023；3.南京森林警察學(xué)院 國(guó)家林業(yè)局森林防火工程技術(shù)研究中心,南京 210023;4.云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,昆明 650224)

昆明地處低緯度高原,特殊的地形地勢(shì)、氣候、森林類型及用火的復(fù)雜性,造成了昆明地區(qū)林火行為的復(fù)雜性和防火任務(wù)的艱巨性[1]。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快,城市森林火災(zāi)是不容忽視的[2]。園林植物在城市森林中占有較大比例,國(guó)內(nèi)外許多專家都對(duì)園林植物的燃燒性進(jìn)行過研究,1984年,Penafiel S.R[3]在菲律賓對(duì)幾個(gè)園林樹種進(jìn)行了抗火性研究,美國(guó)、加拿大、澳大利亞等國(guó)家對(duì)園林樹種的抗火性做過很多研究[4-6],劉朗等[7]研究了18個(gè)喬木園林樹種的抗火性,何忠華等[8]對(duì)南昌地區(qū)12種園林喬木、灌木進(jìn)行抗火樹種篩選,肖金香等[9]選擇南昌西郊和北郊地區(qū)的園林樹種進(jìn)行燃燒試驗(yàn),李小川等[10-11]對(duì)珠江三角洲地區(qū)的園林樹種進(jìn)行防火樹種篩選,李世友等[12]對(duì)昆明地區(qū)20種綠化樹種進(jìn)行活枝葉片的燃燒性分析。目前,對(duì)園林植物的燃燒性分析主要集中在喬木、灌木方面,單獨(dú)對(duì)藤本植物進(jìn)行燃燒性分析的研究則很少。藤本植物在園林設(shè)計(jì)中具有重要作用,研究藤本植物的燃燒性對(duì)于城市森林生態(tài)安全具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

試驗(yàn)材料取自于西南林業(yè)大學(xué)校園內(nèi),采樣時(shí)間為2017年5月,采集9種藤本植物的葉片作為研究材料,即:1)中華獼猴桃(ActinidiachinensisPlanch)；2)藤三七(Anrederacordifolia)；3)三葉地錦(Parthencissussemicordata)；4)紫藤(WisteriasinensisSweet)；5)石巖楓(Mallotusrepandus)；6)葉子花(Bougainvilleaglabra)；7)三葉爬崖藤(Tetrastigmahemsleyanum)；8)常春藤(Hederanepalensisvar.sinensis)；9)常春油麻藤(Mucunasempervirens)。每種葉片采集多株完整藤條,用塑料袋密封后帶回實(shí)驗(yàn)室。選取每種植物藤上中間部位生長(zhǎng)健康、位置相鄰、外形相似的兩葉片作為一組樣品,其中一片用于測(cè)定含水率,另一片用于燃燒試驗(yàn)。對(duì)同一藤本植物取多組葉片進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。

1.2 樣品燃燒試驗(yàn)

試驗(yàn)前在白紙上用鉛筆勾勒出葉片輪廓,編號(hào)并測(cè)定質(zhì)量；試驗(yàn)結(jié)束后,將剩余葉片描出輪廓,測(cè)定質(zhì)量。

試驗(yàn)采用自行設(shè)計(jì)的燃燒裝置,如圖1所示。自制的點(diǎn)火器提供火源進(jìn)行點(diǎn)燃試驗(yàn),在空氣中火焰長(zhǎng)度為30mm。將葉片置于樣品架上,穩(wěn)定通入氧氣30s后,用點(diǎn)火器在葉片下端點(diǎn)火,點(diǎn)燃后移去點(diǎn)火器,用秒表計(jì)燃燒持續(xù)時(shí)間。燃燒熄滅后的葉片立即取出用天平稱重作為燃燒剩余質(zhì)量。將燃燒現(xiàn)象、燃燒時(shí)間、剩余質(zhì)量等記錄在標(biāo)簽上。

1) 含水率測(cè)定。采用105℃烘干恒重法,取相對(duì)含水率。

(1)

2) 葉片單位面積質(zhì)量計(jì)算。

采用李世友開發(fā)的“不規(guī)則多邊形面積測(cè)量”軟件[13-15]進(jìn)行面積測(cè)定。

3) 燃燒速率和損毀程度計(jì)算。計(jì)算方法參照文獻(xiàn)[16-17]。

圖1 燃燒試驗(yàn)裝置示意圖

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)定和計(jì)算結(jié)果

對(duì)9種葉片進(jìn)行燃燒試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明,9種葉片中有7種植物葉片不能被點(diǎn)燃,只有常春藤和常春油麻藤葉片可以在純氧環(huán)境中被引燃。對(duì)不燃的7種葉片進(jìn)行含水率測(cè)定,試驗(yàn)進(jìn)行10次,取平均值。7種植物葉片的含水率如表1所示。

表1 7種葉片含水率Tab.1 Moisture content of 7 species leaves

從表1可以看出,不同葉片的含水率有較大差別,石巖楓的含水率是最低的,藤三七的含水率是最高的,最低含水率和最高含水率相差約30%。

對(duì)可燃的兩種葉片進(jìn)行單位面積質(zhì)量、燃燒速率和損毀程度計(jì)算。表2、表3為常春藤和常春油麻藤的燃燒試驗(yàn)數(shù)據(jù)。進(jìn)行15組平行試驗(yàn)。

2.2 燃燒性比較

常春藤和常春油麻藤的葉片性狀存在差異,常春藤的葉片面積稍小,葉片厚,常春油麻藤的葉片為復(fù)葉,葉片面積大,其生長(zhǎng)環(huán)境和理化性質(zhì)的不同決定了燃燒性不同。燃燒速率是測(cè)定植物燃燒性質(zhì)的一項(xiàng)綜合指標(biāo),燃燒速率越快,其燃燒性越大。含水率的大小影響著葉片的燃燒速率,含水率越高的葉片,其燃燒速率越慢。從表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絕對(duì)面積損失速率、相對(duì)質(zhì)量損失速率和相對(duì)面積損失速率相差不大,但是絕對(duì)質(zhì)量損失速率存在差別,常春油麻藤的絕對(duì)質(zhì)量損失速率大于常春藤。

在損毀程度上,2種葉片的損毀程度有所不同。常春油麻藤的絕對(duì)面積損毀速率(4.03)大于常春藤的絕對(duì)面積損毀速率(1.37),常春油麻藤的相對(duì)損毀程度更是大于常春藤的相對(duì)損毀速率。隨著藤本植物葉片的含水率的增加,燃燒速率和損毀程度都呈現(xiàn)降低趨勢(shì),并且,單位面積質(zhì)量越大的,燃燒速率就越低,損毀程度小。綜合二者的含水率、燃燒速率和損毀程度,常春油麻藤比常春藤更具有燃燒性。

表2 常春藤燃燒試驗(yàn)試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果Tab.2 Combustion test results of Hedera nepalensis

表3 常春油麻藤燃燒試驗(yàn)試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果Tab.3 Combustion test of results of Mucuna sempervirens

3 結(jié)論

采用自行設(shè)計(jì)的裝置對(duì)9種藤本植物葉片進(jìn)行燃燒性試驗(yàn)。結(jié)果表明,9種藤本植物的葉片分為難燃和易燃兩大類。常春藤、常春油麻藤屬于易燃植物,中華獼猴桃、藤三七、三葉地錦、紫藤、石巖楓、葉子花、三葉爬崖藤等7種屬于難燃植物。總體來看,植物葉片的含水率、單位面積質(zhì)量同其燃燒速率、損毀程度呈負(fù)相關(guān)趨勢(shì)。9種藤本植物葉片的含水率由高到低排序依次為藤三七、三葉地錦、三葉爬崖藤、葉子花、紫藤、中華獼猴桃、常春藤、石巖楓、常春油麻藤。

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