高志雄 梅 歡 張 鵬 付 堯

（1.國家林業(yè)和草原局產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃院，北京 100010；2.南昌國貿(mào)地產(chǎn)有限公司，江西 南昌 330009；3.北京林業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)林場，北京 100095）

火災(zāi)可對植物生態(tài)系統(tǒng)形成重大干擾，根據(jù)植物燃燒性，植物既是火災(zāi)來源，又在火災(zāi)預(yù)防控制中起到重要作用[1-2]。對于樹種的燃燒試驗(yàn)，國外研究比較早，Byram[3]在1959 年就對森林可燃物的進(jìn)行了燃燒性研究，Anderson等[4]對植物易燃性進(jìn)行了研究。城市園林植物燃燒性研究方面，從20 世紀(jì)50 年代起，研究多集中于樹種防火性能，形成了一些植物配置手冊[5-6]。

我國諸多學(xué)者對不同園林植物的燃燒性進(jìn)行了研究，多數(shù)學(xué)者利用樹木的理化性質(zhì)指標(biāo)分析樹種的抗火性，駱介禹[7]選擇含水率、灰分、石油醚提取物、含氮量、含磷量等五個(gè)指標(biāo)，進(jìn)行可燃性評價(jià)。李振問等[8]研究得出發(fā)熱量是森林可燃物燃燒性的一個(gè)重要參量，是決定林火能否發(fā)生與蔓延的關(guān)鍵指標(biāo)之一。張景群等[9]測定了陜西櫟屬主要落葉樹種枯葉的可燃性。田曉瑞等[10]測定了南方的木荷、火力楠等48 個(gè)樹種的燃燒性能及其組成成分。宋春濤等[11]對紹興地區(qū)木荷等18 個(gè)常綠闊葉樹樹葉的7 個(gè)抗火性能相關(guān)指標(biāo)（包括含水率、發(fā)熱量、粗脂肪量、苯-乙醇抽提物量、燃點(diǎn)、粗灰分量、葉燃燒速度）進(jìn)行了測定和模糊聚類分析，得出木荷、杜英、紅楠、金葉含笑與女貞5 個(gè)樹種抗火能力較強(qiáng)。胡海清等[12]對研究得出樹種抗火性核桃楸>水曲柳>黃波羅，對樹皮和枯落葉在燃燒時(shí)熱和煙釋放等參數(shù)的對比分析，選擇阻火優(yōu)先篩選樹種。單延龍等[13]對黑龍江大興安嶺主要16 個(gè)樹種的5 個(gè)指標(biāo)（含水率、燃點(diǎn)、灰分量、苯醇抽提物量、熱值）進(jìn)行了測定。張德順等[14]對上海市26 種園林樹種燃燒性評價(jià)，測定其含水率、比葉面積、樹皮厚度、熱值、燃燒時(shí)間與溫度變化等14 個(gè)指標(biāo)。

部分學(xué)者結(jié)合植物的生物學(xué)特征來分析樹種的抗火性，肖金香等對廬山、南昌的主要樹種的燃燒性進(jìn)行了測定[15-17]。李世友等[18-19]通過測試分析滇東北10種植物相對含水率、著火點(diǎn)溫度、粗脂肪含量、灰分含量及值等5 個(gè)與抗火性相關(guān)的因子，結(jié)合10 種植物的生物、生態(tài)和造林學(xué)特性，對防火性能進(jìn)行研究，對昆明地區(qū)25 種木本植物的燃燒性進(jìn)行了排序，結(jié)合植物的生物生態(tài)學(xué)特性及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，篩選出昆明地區(qū)的防火樹種。李泓岍等[20]研究提出針對未來園林植物防火性評價(jià)與植物配置對策。

本文選擇南方常見的8 個(gè)園林植物燃燒性試驗(yàn)，旨在為城市森林生態(tài)安全和園林綠化樹種配置提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選擇8 種南方常見園林植物作為研究材料[21-23]。包括木瓜(ChaenomelessinensisKoehne)、海棠(Malus spectabilis)、紫玉蘭(Magnolia liliiflora)、石榴(Punica granatum)、臘梅(Chimonanthus praecox)、紫荊(Cercis chinensis)、紅葉碧桃(Prunus persica)、日本晚櫻(Prunus lannesiana)。

1.2 樣品采集與制備

在秋季，冬季兩個(gè)季節(jié)，選擇晴天在樹冠陽面不同部位，采集鮮葉，秋季采集了枝條及樹皮，均三次重復(fù)。式樣的采集規(guī)格如下：1）葉，選擇功能葉片，除去老葉，病葉，殘葉，每個(gè)重復(fù)500 g；2）枝，直徑0.5～1.5 cm之間，長度 10 cm左右，每個(gè)重復(fù)500 g；3）樹皮，去樹干離地面1.3 m處，大小7 cm×7 cm。樣品采下后用塑料袋封好帶回室內(nèi)，用電子天平稱鮮重，然后將樣品在室內(nèi)鋪開，邊晾邊置于烘箱烘至恒重，計(jì)算含水率。將恒重的樣品一半做室外燃燒試驗(yàn)，留一半做化學(xué)成分分析。將烘干留取的一般樣品用粉碎機(jī)粉碎，過60 目篩，裝入試劑瓶中備試[24]。

1.3 試驗(yàn)方法

含水率測定采用105 ℃烘干恒重法。將烘至絕干的枝葉樣品，取相同重量放置自制燃燒床上，點(diǎn)燃后用秒表計(jì)時(shí)，觀測火焰高度，燃燒時(shí)間，計(jì)算不同樹種的火燒強(qiáng)度?；鹧娓叨?，燃燒時(shí)間實(shí)測。火燒強(qiáng)度用火焰高度來估算，計(jì)算如式（1）：

式中：I為火燒強(qiáng)度，kcal·s/m；h為火焰高度，m。

2 結(jié)果與分析

2.1 八種園林植物物理特性分析

此八種園林植物體內(nèi)含水量越多越不易燃，其抗火性也就越強(qiáng)含水率影響著可燃物到達(dá)燃點(diǎn)的速度和可燃物釋放能量的多少，影響著林火蔓延的速度強(qiáng)度，影響到林火的發(fā)生，是森林防火研究的一個(gè)重要因素；熱值反映燃料燃燒特性，即不同燃料在燃燒過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)大??；燃燒強(qiáng)度大，燃燒時(shí)間長為易燃樹種。

2.1.1 含水率分析 對8 種園林植物葉飽和含水率及枝飽和含水率進(jìn)行了分析。在8 種園林植物中，紫玉蘭和臘梅的葉飽和含水率最高，達(dá)87.70%；其次為海棠，為86.90%；飽和含水率最低的是木瓜，為75.50%；其余介于75%～87%之間。在8 個(gè)樹種中，紫荊的枝飽和含水率最高，達(dá)75.60%；其次為臘梅，為75.50%；飽和含水率最低的是海棠，為59.80%；其余介于59%～76%之間（見圖1）。

圖1 葉與枝飽和含水率比較圖Fig.1 The leaves and branch saturated moisture content

2.1.2 燃燒高度分析 如圖2 所示，8 個(gè)園林植物中，紅葉碧桃的燃燒高度最高，達(dá)100.00 cm，燃燒高度越高火災(zāi)的蔓延速度越快表明其抗火性越差。石榴、紫玉蘭燃燒高度分別為90.00、80.00 cm；木瓜最低，燃燒高度為47.50 cm，燃燒高度低，更不易引燃其他樹木，抗火性強(qiáng)。

圖2 燃燒高度Fig.2 The burning height

2.1.3 燃燒強(qiáng)度分析 “燃燒強(qiáng)度”即燃燒速度的特性指標(biāo)是燃燒室容積熱強(qiáng)度，它表示單位容積內(nèi)單位時(shí)間完全燃燒掉的燃料量，燃燒強(qiáng)度大，說明燃燒速度快（或用火焰?zhèn)鞑ニ俣缺硎荆?，火焰短，高溫區(qū)集中。在8 種園林植物中，紅葉碧桃的燃燒強(qiáng)度最高，達(dá)273 kcal/s·m，燃燒強(qiáng)度越高完全燃燒所放出的能量越多。紫玉蘭也達(dá)到了168.22 kcal/s·m；木瓜最低，為54.47 kcal/s·m，燃燒強(qiáng)度低，抗火性強(qiáng)，詳見圖3。

圖3 燃燒強(qiáng)度Fig.3 The burning strength

2.1.4 燃燒時(shí)間分析 8 種園林植物的燃燒時(shí)間在1～6 min之間，燃燒時(shí)間最長的是海棠，燃燒時(shí)間5.47 min；最短的是紅葉碧桃。除紫玉蘭、紫荊、石榴、在3 min以內(nèi)外，其余均在3 min以上，詳見圖4。

圖4 燃燒時(shí)間Fig.4 The burning time

2.2 生物生態(tài)學(xué)特征

生物生態(tài)學(xué)特征中樹冠結(jié)構(gòu)、自然整枝、萌芽力、環(huán)境適應(yīng)性和物候特征等5 個(gè)因子與植物燃燒性存在相關(guān)，冠層較密，萌芽能力強(qiáng)，自然整枝能力較強(qiáng)、樹上很少有枯枝、枯葉，較耐旱和瘠薄且具一定的耐蔭性，該樹種越難燃燒，不同樹種生物學(xué)和生態(tài)學(xué)形狀分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。將5 個(gè)因子進(jìn)行分級后，對8 個(gè)樹種進(jìn)行打分，各樹種得分情況見表2。

表1 不同樹種生物學(xué)和生態(tài)學(xué)形狀分級標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Biological and ecological shape classification criteria of different tree species

表2 不同樹種打分結(jié)果Tab.2 Outcome of score from different species

3 結(jié)論

根據(jù)枝葉含水率、燃燒時(shí)間、熱值大小、燃燒時(shí)間、火焰高度、及生物學(xué)特性的差異，采用SPASS軟件進(jìn)行聚類分析，將8種園林植物主要分為三大類，分別為難燃樹種、可燃樹種、易燃樹種。

類別1難燃樹種包括：木瓜、海棠、臘梅。類別1含水率高于類別2和3，火燒強(qiáng)度最小，燃燒時(shí)間最長。該類樹種基本為常綠闊葉型，春季常換葉。其冠層濃密，萌芽能力強(qiáng)，自然整枝能力較強(qiáng)，樹上很少有枯枝、枯葉，較耐旱和瘠薄且具一定的耐蔭性。

類別2可燃樹種包括：石榴、紫玉蘭、紫荊、日本晚櫻。類別2含水率、燃點(diǎn)高于類別3，熱值是最大，高于類別1和3，火燒強(qiáng)度最大，燃燒時(shí)間較長。該類型基本為常綠針葉型，春季換葉或落葉闊葉型。其冠層較密，萌芽能力強(qiáng)，自然整枝能力較強(qiáng)、樹上很少有枯枝、枯葉，耐旱和瘠薄且具較強(qiáng)的耐蔭性。

類別3易燃樹種：紅葉碧桃。類別3的含水率、燃點(diǎn)、最小，火燒強(qiáng)度較大，燃燒時(shí)間最短。該類型基本屬于該類型基本為常綠針葉型，春季換葉或落葉闊葉型。其冠層較密，萌芽能力強(qiáng)，自然整枝能力較強(qiáng)、樹上很少有枯枝、枯葉，較耐旱和瘠薄且具一定的耐蔭性。綜上分析，認(rèn)為類別1類型樹種更適合做防火林樹種。

通過對八種常見園林植物在葉枝飽和含水率、燃燒強(qiáng)度、燃燒火焰高度、燃燒時(shí)間及生物生態(tài)學(xué)特征上的差異進(jìn)行分析，劃分樹種燃燒性等級，對于城市森林生態(tài)安全和園林綠化樹種配置有一定借鑒意義。