文 趙鳳君
森林火災(zāi)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和作用是多方面的,火燒對(duì)土壤物理、化學(xué)性質(zhì)和土壤內(nèi)生物產(chǎn)生重要影響,但只要火燒跡地上的植被及時(shí)更新起來(lái),通過(guò)一段或長(zhǎng)或短時(shí)間的恢復(fù),都有可能恢復(fù)到火前水平。
森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞力大,會(huì)給森林、生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)帶來(lái)重大危害和損失的自然災(zāi)害。森林火災(zāi)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和作用是多方面的,有些作用是短暫的,有些作用則是長(zhǎng)期的。如森林火災(zāi)會(huì)引起周邊環(huán)境中空氣質(zhì)量和水質(zhì)的下降,這些影響是短暫的,隨著時(shí)間的推移,數(shù)天或數(shù)月內(nèi)就會(huì)恢復(fù),但其對(duì)火燒區(qū)植被和土壤的影響則是長(zhǎng)期的,可能持續(xù)數(shù)年,數(shù)十年,數(shù)百年,甚至永久。
森林火災(zāi)對(duì)植被的影響與火強(qiáng)度、火燒持續(xù)時(shí)間、植被類(lèi)型、火燒季節(jié)等因素有關(guān)。
火強(qiáng)度指火向前蔓延時(shí)單位長(zhǎng)度上釋放的功率(千瓦/米),低于1000千瓦/米,被認(rèn)為是低強(qiáng)度火?;饛?qiáng)度越大,火燒對(duì)植被的損壞越大。火燒持續(xù)時(shí)間與火蔓延速度有關(guān),蔓延速度慢則火燒持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),植被受害就會(huì)越嚴(yán)重。通常高強(qiáng)度森林火災(zāi)會(huì)嚴(yán)重?fù)p毀森林植被,但另一方面中低強(qiáng)度林火若火燒持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),也會(huì)對(duì)森林植被產(chǎn)生毀滅性的破壞。
植被類(lèi)型通常指森林、灌木、草地等。一般來(lái)講,森林燃燒的火強(qiáng)度大于灌木和草地,且針葉林的火強(qiáng)度大于闊葉林;草地的火強(qiáng)度最小,蔓延速度也最快,植被受傷害程度也最小。但在極端干旱情況下,沼澤濕地的草地火在燃燒時(shí)會(huì)引燃根部位置的泥炭層,火在泥炭層中緩慢蔓延,根系會(huì)被全部燒毀,這種燃燒對(duì)草地的破壞是毀滅性的。
火燒季節(jié)是指火災(zāi)發(fā)生在植被的生長(zhǎng)季還是休眠期,相比較來(lái)說(shuō),發(fā)生在休眠期的森林火災(zāi)對(duì)植被的影響較小,而生長(zhǎng)季火災(zāi)則會(huì)導(dǎo)致更高的樹(shù)木死亡率。東北和華北地區(qū)的森林火災(zāi)多發(fā)生在春季長(zhǎng)葉前和秋季落葉后,處于植被的休眠期。
評(píng)價(jià)森林火災(zāi)對(duì)植被的綜合影響,可通過(guò)火燒后第一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)植物的存活率來(lái)分析,并劃分不同的等級(jí)。如原國(guó)家林業(yè)局在《全國(guó)森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)定的通知》中,將火后植被受害狀況(或稱(chēng)火燒強(qiáng)度)分為輕度、中度、重度和極重度4個(gè)等級(jí)。輕度:死亡樹(shù)木20%以下;中度:死亡樹(shù)木20%~49%;重度:死亡樹(shù)木率50%~90%;極重度:死亡樹(shù)木90%以上。
四川涼山州木里縣地處川西高原,森林覆蓋率高達(dá)67.3%,是全國(guó)森林蓄積量最大的縣,山高、坡高、谷深,地勢(shì)險(xiǎn)峻,海拔3000米以上;森林植被屬寒溫性針葉林,主要樹(shù)種有麗江云杉、長(zhǎng)苞冷杉、川滇冷杉、高山松、華山松、高山櫟類(lèi)等。3月30日發(fā)生在木里縣立爾村的森林火災(zāi)突發(fā)林火爆燃,火強(qiáng)度極高,地表枯落物和腐殖質(zhì)層全部消失,林木幾乎全部被燒焦,其森林受害程度(火燒強(qiáng)度)極可能屬于極重度。
土壤是森林賴(lài)以生息的根本。森林火災(zāi)對(duì)土壤的影響源于其向土壤輸送的熱量?;馃笸寥雷钪苯拥淖兓褪峭寥罍囟鹊纳?,升溫幅度與火強(qiáng)度、火燒持續(xù)時(shí)間、土壤含水率等密切相關(guān)。在土壤中尚有水分存在的情況下,土壤溫度不會(huì)超過(guò)95℃,當(dāng)土壤中的水分完全蒸發(fā)掉后,溫度會(huì)快速升高到200℃~300℃。一般情況下,火災(zāi)發(fā)生時(shí)地下5厘米處的溫度極少超過(guò)150℃,20~30厘米處的溫度基本不會(huì)升高。高溫持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)對(duì)土壤的傷害越嚴(yán)重,快速掠過(guò)的地表火只傳遞少量的熱量到地表下土壤,但慢速蔓延的林火卻會(huì)傳遞大量的熱量給土壤,導(dǎo)致土壤溫度的升高。
森林火災(zāi)對(duì)土壤的影響包括對(duì)土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和土壤內(nèi)生物的影響。火燒區(qū)與未燒區(qū)相比,土壤堅(jiān)實(shí)度增加,孔隙度減少,擔(dān)負(fù)滲水功能的大孔隙變得越來(lái)越少,導(dǎo)致土壤持水量減少,進(jìn)而導(dǎo)致地表徑流加劇,特別是高強(qiáng)度火燒明顯增加水土流失量。表征土壤化學(xué)性質(zhì)的因子很多,如pH值、有機(jī)質(zhì)含量、全碳、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀等,火燒可引起以上所有因子發(fā)生或大或小、或正或負(fù)的變化,從而導(dǎo)致土壤化學(xué)性質(zhì)的改變。
森林火災(zāi)對(duì)土壤內(nèi)的小動(dòng)物、微生物和酶等也都產(chǎn)生重要影響。土壤小動(dòng)物在生態(tài)系統(tǒng)中起著分解有機(jī)質(zhì)、改變土壤理化性質(zhì)、促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)等重要作用。火燒一方面直接燒死土壤小動(dòng)物,另一方面地表的地被物和枯枝落葉層被燒掉后,其賴(lài)以生存的環(huán)境受到破壞,間接導(dǎo)致小動(dòng)物數(shù)量減少。土壤是微生物聚集最多的地方,其種類(lèi)和數(shù)量是土壤性質(zhì)和土壤肥力的良好指示因子?;馃龑?duì)土壤微生物的影響多集中在土壤表層(0~2.5厘米),土壤溫度在50℃~121℃時(shí)微生物將會(huì)死亡。土壤酶直接參與土壤營(yíng)養(yǎng)元素的有效化過(guò)程,如枯落物的分解、腐殖質(zhì)及各種有機(jī)化合物的分解和合成等?;馃龑?duì)土壤酶破壞嚴(yán)重。
雖然火燒對(duì)土壤物理、化學(xué)性質(zhì)和土壤內(nèi)生物產(chǎn)生重要影響,但只要火燒跡地上的植被及時(shí)更新起來(lái),通過(guò)一段或長(zhǎng)或短時(shí)間的恢復(fù),都有可能恢復(fù)到火前水平。
火燒區(qū)植被恢復(fù),特別是火燒后早期植被的恢復(fù)是火燒區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的前提和基礎(chǔ),只有當(dāng)火燒區(qū)被植被覆蓋后,生態(tài)環(huán)境惡化的勢(shì)頭才能被有效遏止?;馃齾^(qū)植被恢復(fù)受到火燒強(qiáng)度、火面積、物種更新特性、立地條件等諸多因子的制約。
輕度火燒區(qū)的土壤基本未受干擾,林內(nèi)環(huán)境變化不大,所以經(jīng)過(guò)較短時(shí)間的恢復(fù)后,植被基本都能恢復(fù)到火前的狀態(tài)。雖然中度火燒區(qū)最后也基本能恢復(fù)到火前林分狀態(tài),但恢復(fù)時(shí)間明顯長(zhǎng)于輕度火燒區(qū)。重度和極重度火燒區(qū)林木毀損嚴(yán)重,其火后植被恢復(fù)不但需時(shí)更長(zhǎng),且恢復(fù)進(jìn)程具有很大的不確定性,有些區(qū)域可能永久性無(wú)植被恢復(fù),成為不毛之地。
火面積大小也是影響火燒區(qū)植被恢復(fù)的重要因子。在不同大小的火燒區(qū)內(nèi),由于光照、土壤水分蒸發(fā)等的差異,以及距離未過(guò)火林分的遠(yuǎn)近,導(dǎo)致恢復(fù)植被的蓋度、密度、豐富度、各物種的數(shù)量及分布格局存在很大差異。小面積的火燒區(qū)即使火燒程度較嚴(yán)重,由于周?chē)椿馃址挚蔀槠涮峁┓N源,火后植被恢復(fù)相對(duì)較容易;而對(duì)于大面積的重度火燒區(qū),火后植被恢復(fù)會(huì)因?yàn)槿狈ΨN源而變得非常困難,如條件允許可以采取飛機(jī)播種的方式為火燒區(qū)提供種源。
火燒區(qū)植被恢復(fù)還受到物種自身更新特性的影響,具萌蘗能力的物種(如白樺、山楊等)可以通過(guò)萌芽的方式進(jìn)行更新,也可以通過(guò)實(shí)生苗的方式進(jìn)行更新;而大多數(shù)針葉樹(shù)種只能以實(shí)生苗的方式更新,因此,種子本身的形態(tài)特征(如質(zhì)量、種翅和絨毛等),對(duì)幼苗更新有著重要的影響。如草本植物的種子小,散布能力強(qiáng),隨風(fēng)可傳播很遠(yuǎn),因此火燒跡地總是首先被草本植物所覆蓋。再如白樺種子千粒重0.14克,種子長(zhǎng)0.36厘米,帶翅長(zhǎng)0.57厘米;興安落葉松種子千粒重3.65克,種子長(zhǎng)0.34厘米,帶翅寬1.02厘米;偃松種子千粒重113克,無(wú)種翅;所以白樺種子的散布能力最大,其次是興安落葉松,最差是偃松?;馃齾^(qū)調(diào)查結(jié)果很好地驗(yàn)證了這一結(jié)果,即火燒區(qū)內(nèi)白樺實(shí)生幼苗的數(shù)量最多,其次為落葉松,最少的為偃松。
火燒強(qiáng)度、火燒區(qū)面積、更新物種特性等都是影響火燒區(qū)植被恢復(fù)的因子,但這些因子的作用受到火燒區(qū)所處立地條件的制約。立地因子會(huì)影響火燒區(qū)植被生長(zhǎng)所需的水分、養(yǎng)分、光照、溫度等。其中最主要的立地因子有海拔、地形、土壤層厚度等。
海拔和地形對(duì)火燒區(qū)植被更新的影響,既來(lái)源于海拔和地形本身,也來(lái)源于不同海拔和地形條件下土壤狀況的差異。海拔越高,植被恢復(fù)越差;坡度越大,火后發(fā)生侵蝕的可能性越大,植被恢復(fù)也越差。1987年“5·6”大火火燒跡地調(diào)查發(fā)現(xiàn),在林下植物與枯落物層被燒光的陡坡地段,第2年已密布侵蝕細(xì)溝,且坡度越陡,侵蝕程度越大;第3年局部地段出現(xiàn)了侵蝕深溝,露出了原積母質(zhì)和母巖;而在平緩地段,由于土層較厚,水分條件較好,火燒后植被恢復(fù)很快,第2年秋季重度火燒跡地的地上植被蓋度就達(dá)到0.7~1.0。另外,坡向和坡位對(duì)植被恢復(fù)也有一定的影響,通常是陰坡植被恢復(fù)好于陽(yáng)坡,坡下植被恢復(fù)好于坡上。
土壤層厚度是火燒跡地植被能否快速、優(yōu)質(zhì)恢復(fù)的最重要的立地因子,海拔和地形的影響作用在很大程度上通過(guò)對(duì)土壤層厚度的影響而顯現(xiàn)。土壤層深厚的火燒跡地上,植被恢復(fù)快,即使在重度火燒跡地,火后1年其植被覆蓋度也會(huì)快速恢復(fù)起來(lái);在土壤層瘠薄的火燒跡地,即使中等強(qiáng)度的火燒跡地,其植被恢復(fù)也很困難。
火燒區(qū)植被恢復(fù)是森林火災(zāi)后社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn),當(dāng)前林業(yè)管理部門(mén)在火燒區(qū)植被恢復(fù)方面采取的措施可分為三類(lèi):天然恢復(fù)、人工干擾、半人工干擾。天然恢復(fù)是指對(duì)火燒區(qū)不施加任何的干擾措施,一切交給時(shí)間和自然;人工干擾是指在對(duì)火燒區(qū)全面清理的基礎(chǔ)上,進(jìn)行人工播種或植苗;半人工干擾則是指對(duì)火燒區(qū)的植被恢復(fù)采取人工促進(jìn)的措施。
火燒區(qū)植被恢復(fù)應(yīng)采取何種措施,應(yīng)綜合考慮火燒區(qū)的火燒強(qiáng)度、火燒區(qū)面積、火燒區(qū)原有植被的自然更新特性、立地條件等。隨著時(shí)間的推移,中低強(qiáng)度的火燒區(qū)會(huì)自然恢復(fù)到火燒前狀態(tài),通常不需采取過(guò)多的人工干擾措施。對(duì)于重度和極重度火燒區(qū),若土壤條件較好,可考慮人工干擾或半人工干擾的植被恢復(fù)措施,加快森林恢復(fù),盡早取得經(jīng)濟(jì)效益,在火燒區(qū)恢復(fù)的哪個(gè)階段采取干擾措施及采取何種干擾措施都是科學(xué)研究的重要內(nèi)容;若火燒區(qū)立地條件很差,山高坡陡、土壤瘠薄等,如2019年3月30日四川木里縣重度火燒區(qū),除必要的飛機(jī)播種提供種源外,不適宜采取更多的人工干擾措施。