閆想想，王秋華?，龍騰騰，普 俊，丁宗達(dá)，王儒龍，張文文

（1.西南林業(yè)大學(xué)，土木工程學(xué)院，云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明650224；

2.云南省玉溪市新平縣林業(yè)局，云南 玉溪，653400；3.云南省玉溪市易門縣林業(yè)和草原局，云南 玉溪650224）

2017年12月，美國加利福尼亞州托馬斯地區(qū)發(fā)生森林火災(zāi)，燒毀森林面積114 078 hm2，超過8500名消防員參與撲救。文圖拉和圣巴巴拉兩縣受林火影響，1063個(gè)建筑物被摧毀，損失超過21.76億美元[1]。2018年11月，加利福尼亞州天堂鎮(zhèn)發(fā)生重大森林火災(zāi)，過火面積約36 400 hm2，持續(xù)時(shí)間長達(dá)一周，超過3200名消防人員在440輛消防車和23架直升機(jī)的支援下奮力撲救，并協(xié)助疏散居民。這次火災(zāi)59人死亡，103人失聯(lián)，超過7000個(gè)建筑物被毀，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)190億美元。這場名為“坎普”的森林火災(zāi)是加州歷史上最具破壞力、損失最慘重的火災(zāi)，也是歷史上較大的森林火災(zāi)與城鎮(zhèn)住宅火災(zāi)相結(jié)合的典型實(shí)例。

2018年加州大火后，美國國會更加重視森林防火，也應(yīng)引起我國的高度關(guān)注。盡管隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，防火、撲火方法和技術(shù)得到了改進(jìn)，但縱觀各種方法，計(jì)劃燒除仍然是目前通過減少可燃物而合理預(yù)防和控制森林火災(zāi)的有效方法之一。本文分析了美國大自然保護(hù)中心所屬土地的計(jì)劃燒除，總結(jié)利弊，以期對我國森林火災(zāi)的預(yù)防與控制提供參考。

1 計(jì)劃燒除技術(shù)歷史沿革

據(jù)美國大自然保護(hù)中心統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018年，美國43個(gè)州中，美國自然保護(hù)中心所屬土地上發(fā)生48次森林火災(zāi)，總計(jì)144 496 hm2的土地被燒，其中受害面積48 414 hm2。美國和澳大利亞、加拿大等主要國家的林火管理水平、經(jīng)費(fèi)投入、防控森林火災(zāi)的能力都處于世界領(lǐng)先地位，其火災(zāi)統(tǒng)計(jì)資料也比較全面準(zhǔn)確。但目前預(yù)防和減少森林火災(zāi)的最有效方法之一仍然是計(jì)劃燒除。

早在1890年美國就有人提出計(jì)劃燒除，目的是為了減少森林可燃物。1907年，Olmosted第一次提出了“計(jì)劃燒除”的概念。1911年，Harper提出用控制火燒來管理森林的下層雜木。1935年以后，計(jì)劃燒除在美國森林區(qū)得到了大范圍的嘗試，1960年以后計(jì)劃燒除被廣泛應(yīng)用，直到20世紀(jì)70年代中期，計(jì)劃燒除作為一種有效的森林、生態(tài)管理手段，在美國被廣泛接受[2-4]。從那以后，美國各土地管理部門，如農(nóng)業(yè)部林務(wù)局、大自然保護(hù)中心等開展了全面計(jì)劃燒除實(shí)踐和科學(xué)研究，研究成果全球領(lǐng)先。

2 美國大自然保護(hù)中心的計(jì)劃燒除概況

2.1 森林火災(zāi)

森林火災(zāi)既是地區(qū)性也是全球性的問題[5]，火災(zāi)廣泛影響到生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會和政治的各個(gè)方面[6]，在過去的幾十年里，全世界很多地區(qū)都提高了對森林火災(zāi)研究的關(guān)注。從大尺度上來講，森林火災(zāi)是全球所有森林植被系統(tǒng)的顯著干擾因子，會對環(huán)境產(chǎn)生多方面的危害[6-8]。在國家尺度上，中國平均每年因森林火災(zāi)毀壞的面積占森林總面積的0.86%[9]。受氣候變化的影響，全球森林火災(zāi)的數(shù)量有增加的態(tài)勢[10]。2017年，美國大自然保護(hù)中心所屬林地上，發(fā)生48次森林火災(zāi)，過火面積7326 hm2，每次過火面積達(dá)161 hm2。由于2017年下半年美國西部經(jīng)歷極端火警天氣，一次森林火災(zāi)燒毀了3237 hm2的土地。

2.2 計(jì)劃燒除

計(jì)劃燒除是在人為控制下，有目的、有計(jì)劃、有步驟地在區(qū)域內(nèi)采用燃燒的方法對林冠下的用火，以達(dá)到預(yù)期火燒目的。減少可燃物載量，降低森林火險(xiǎn)，防治病蟲害等，是促進(jìn)林木生長的一項(xiàng)重要營林措施，又被稱為“黑色防火”[11]。計(jì)劃燒除是在人力能夠控制情況下，把載量較大、可能在高火險(xiǎn)季節(jié)釀成高強(qiáng)度火災(zāi)的危險(xiǎn)可燃物，在適當(dāng)時(shí)機(jī)人為點(diǎn)火、使其較緩慢燃燒，以低中強(qiáng)度逐漸釋放能量，避免出現(xiàn)高強(qiáng)度燃燒，使目的樹種免遭災(zāi)害[12]。

20世紀(jì)60年代以來，世界上一些林業(yè)發(fā)達(dá)國家已廣泛開展森林計(jì)劃火燒。美國在1966年計(jì)劃火燒面積17 402 hm2，到1970年1 011 750 hm2，五年內(nèi)計(jì)劃火燒面積擴(kuò)大將近60倍。澳大利亞每年計(jì)劃火燒面積已超過1 417 500 hm2。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，美國每年計(jì)劃火燒面積達(dá)到1400萬hm2[13]。美國林地面積約為3.1億hm2，森林面積基本保持相對穩(wěn)定。

計(jì)劃燒除周期是在同一區(qū)域內(nèi)前后2次燒除所間隔的時(shí)間，燒除周期因立地條件不同而不同[14]。為了保證計(jì)劃燒除的有效性，充分發(fā)揮計(jì)劃燒除的生態(tài)作用，杜嘉林等認(rèn)為草甸3年、天然林5～10年、樟子松成林2～3年為較為合理的計(jì)劃燒除周期[15]；舒立福等認(rèn)為人工針葉林每隔3～5年進(jìn)行一次火燒，可以達(dá)到防止森林火災(zāi)的效果[15]；陶慶等認(rèn)為在西雙版納的思茅松林下開展計(jì)劃燒除的間隔期應(yīng)該在5年以上，應(yīng)避免短時(shí)間內(nèi)反復(fù)燒除對植被所造成的不利影響[16]；馬志貴等認(rèn)為一次計(jì)劃燒除至少可以在五年內(nèi)起到較好的防火隔火效益[12]。

圖1為1988-2018年間美國大自然保護(hù)中心計(jì)劃燒除的面積分布情況[17]。其中，最小面積為8094 hm2，最大面積為64 750 hm2；計(jì)劃燒除面積增長每隔2～5年達(dá)到一次最大值；于2016年達(dá)到最大值，總體呈上升的趨勢?？梢姡?jì)劃燒除的技術(shù)越來越成熟，火燒面積也越來越大，間接也表明計(jì)劃燒除的時(shí)間每隔2～5年。

圖1 1988-2018年美國大自然保護(hù)中心的計(jì)劃燒除面積[17]

1988-1998年10年間，計(jì)劃燒除面積的總體趨勢是增加，1998年計(jì)劃燒除面積約是1988年的3倍。在1998-2008年10年間，計(jì)劃燒除面積的總體趨勢也在增加，2008年的計(jì)劃燒除面積約是1998年的2倍。但2008-2018年這10年內(nèi)，計(jì)劃燒除面積的總體增加變少。原因可能是20世紀(jì)70年代中期，計(jì)劃燒除作為一種有效的森林、生態(tài)管理手段，在美國開始被廣泛接受。但是，1988-1998這段時(shí)間內(nèi)計(jì)劃燒除的發(fā)展處于初級階段，燒除技術(shù)、方法等發(fā)展不是很好，導(dǎo)致計(jì)劃燒除面積少。后來，隨著技術(shù)提升、人們對森林防火意識的提高以及經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，1998-2008年這段時(shí)間內(nèi)的計(jì)劃燒除面積大量增加。2008-2018年這10年，計(jì)劃燒除技術(shù)相對成熟加上經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定，計(jì)劃燒除面積相對穩(wěn)定。

由表1可知，2018年美國各州計(jì)劃燒除按面積排名為：俄克拉何馬州>佛羅里達(dá)州>明尼蘇達(dá)州>密蘇里州>堪薩斯>路易斯安那州>喬治亞州>德克薩斯州>阿肯色州>南卡羅來納。

由表2可知，2018年美國各州計(jì)劃燒除按燒除次數(shù)排名的前十名為：明尼蘇達(dá)州>北卡羅萊納>伊利諾斯州>喬治亞州>阿肯色州>密蘇里州>佛羅里達(dá)州>印第安納州>俄克拉何馬州>路易斯安那州。

表1 2018年美國計(jì)劃燒除面積排名前十的地區(qū)[17]

由表3可知，2018年美國各州計(jì)劃燒除按為計(jì)劃燒除所準(zhǔn)備的面積排名為：佛羅里達(dá)州>阿拉巴馬州>北卡羅萊納>喬治亞州>南卡羅來納>俄克拉何馬州>明尼蘇達(dá)州>北達(dá)科他>肯塔基州>維吉尼亞州。

表2 2018年美國計(jì)劃燒除燃燒次數(shù)排名前十的州[17]

這三個(gè)指標(biāo)存在著某種關(guān)聯(lián)：如明尼蘇達(dá)州的計(jì)劃燒除面積最大，是由于明尼蘇達(dá)州的次數(shù)第一和為計(jì)劃燒除所準(zhǔn)備的面積第七決定的；又如佛羅里達(dá)州計(jì)劃燒除的面積排名第二，是由于佛羅里達(dá)州為了計(jì)劃燒除所準(zhǔn)備的面積排名第一何佛羅里達(dá)州的燃燒次數(shù)排名第七決定的。由此可以看出，燃燒的次數(shù)越多，為計(jì)劃燒除所準(zhǔn)備的面積越大，火燒面積也越大。

美國各州計(jì)劃燒除的面積按方位出現(xiàn)的次數(shù)排序?yàn)椋簴|南=南部>中南=西北=中西=中部；美國各州計(jì)劃燒除的燃燒次數(shù)按方位出現(xiàn)的次數(shù)排序：東南>南部=西北=中東=中西=中南=中北；美國各州為計(jì)劃燒除所準(zhǔn)備的面積按方位出現(xiàn)的次數(shù)排序：東南>中南=西北=中西=中東=東部。由上述可知，無論按面積還是燃燒次數(shù)及為計(jì)劃燒除所準(zhǔn)備的面積均是東南方位最大，南部地區(qū)次之。美國的森林植被分為東部和西部兩部分，東部以櫟屬山胡桃為主；西部又分為針葉林和闊葉林，針葉林以云杉和冷杉為主，闊葉林以櫟類為主。美國計(jì)劃燒除樹種主要以櫟屬山胡桃為主。

3 討論與結(jié)論

在森林防火管理中是否使用計(jì)劃燒除技術(shù)，是美國一直以來飽受爭議的話題。計(jì)劃燒除的作用是積極正面作用還是負(fù)面消極，這種爭議幾十年來從未停止過。環(huán)保主義者不能接受計(jì)劃火燒短期內(nèi)帶來的空氣污染和潛在危險(xiǎn)，一直反對計(jì)劃燒除。但在反對的呼聲中，20世紀(jì)60年代后，計(jì)劃燒除已成為美國森林經(jīng)營管理中的一種有效手段，并在美國逐漸被廣泛接受[18]。

本文對美國近30多年的計(jì)劃燒除數(shù)據(jù)及燒除地區(qū)方位進(jìn)行調(diào)研，分析表明：美國計(jì)劃燒除周期在2-5年；每年計(jì)劃燒除面積與計(jì)劃燒除次數(shù)和為計(jì)劃燒除所準(zhǔn)備的面積的大小有關(guān)，呈一定的正相關(guān)，即計(jì)劃燒除次數(shù)越多，為計(jì)劃燒除所準(zhǔn)備的面積越大，計(jì)劃燒除的面積也就越大；1988-2008年10年間，計(jì)劃燒除總體趨勢在增加，2008-2018年10年間，計(jì)劃燒除的面積也在增加，但與1988-2008年10年間相比，增加的面積數(shù)量較少。

本文主要研究了美國自然保護(hù)中心所屬地區(qū)的計(jì)劃燒除，以后應(yīng)收集全美國的計(jì)劃燒除數(shù)據(jù)，對全美國進(jìn)行全方位研究。可結(jié)合衛(wèi)星遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行定性、定量分析，更好把握全美國計(jì)劃燒除的總體趨勢、特點(diǎn)，并針對我國計(jì)劃燒除現(xiàn)狀，提出適合我國計(jì)劃燒除的建議。另外，本文對計(jì)劃燒除面積、燒除次數(shù)以及為計(jì)劃燒除所準(zhǔn)備的面積之間的關(guān)系只進(jìn)行了簡單描述，以后應(yīng)采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，進(jìn)一步定量描述。

由于美國與我國植被分布、林業(yè)政策、火管理模式等不同，我國要因地制宜，學(xué)習(xí)借鑒。計(jì)劃燒除是科學(xué)預(yù)防森林火災(zāi)的手段[19]，也需要更多的理論和技術(shù)支撐。建議在我國開展計(jì)劃燒除的地區(qū)內(nèi)開展長期定位跟蹤研究，如南方馬尾松林、云南松林、思茅松林等林分，制定適合計(jì)劃燒除規(guī)程，積極采用先進(jìn)技術(shù)，如直升機(jī)投擲燃燒球，高效、大面積點(diǎn)燒技術(shù)，提高效率。同時(shí)，對計(jì)劃燒除進(jìn)行更多生態(tài)學(xué)研究，特別是計(jì)劃燒除目的樹種對周期性火燒的適應(yīng)機(jī)制、火燒頻率和周期以及火強(qiáng)度等。