摘要：森林火災(zāi)對(duì)碳儲(chǔ)量影響顯著，不同年份、火燒程度及坡向因素下土壤碳儲(chǔ)量變化各異。植被破壞、土壤理化性質(zhì)改變、火燒殘骸等影響碳儲(chǔ)量的機(jī)制明確。因此，借助衛(wèi)星遙感等技術(shù)加強(qiáng)防火監(jiān)測(cè)預(yù)警與火源管控，勘查選種養(yǎng)護(hù)促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)，劃分火燒區(qū)并綜合多因素監(jiān)測(cè)研究，助力生態(tài)修復(fù)。

關(guān)鍵詞：

森林火災(zāi)；碳儲(chǔ)量；森林防火；生態(tài)恢復(fù)；碳儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)

引言

森林火災(zāi)作為森林生態(tài)系統(tǒng)面臨的重大威脅之一，頻繁發(fā)生的火災(zāi)給森林帶來(lái)諸多改變，顯著影響著碳儲(chǔ)量。深入研究森林火災(zāi)在不同條件下對(duì)碳儲(chǔ)量的具體影響、背后的作用機(jī)制以及有效的應(yīng)對(duì)策略，對(duì)于維護(hù)森林生態(tài)平衡、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義，是當(dāng)前生態(tài)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

一、對(duì)碳儲(chǔ)量的影響

（一）不同年份火燒的影響

以大興安嶺地區(qū)為例，7年火燒后，陰陽(yáng)坡的土壤碳儲(chǔ)量均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，但程度有所不同。在陽(yáng)坡，0cm—10cm范圍內(nèi)土壤碳儲(chǔ)量最小，僅為727t·hm^-2，10cm—20cm范圍內(nèi)略有增加，20cm—30cm范圍內(nèi)碳儲(chǔ)量最大，達(dá)1030t·hm^-2，30cm—40cm范圍內(nèi)與10cm—20cm處接近；陰坡的變化規(guī)律與陽(yáng)坡類(lèi)似，0cm—10cm范圍碳儲(chǔ)量為608t·hm^-2，10cm—20cm范圍內(nèi)有所增加，20cm—30cm范圍內(nèi)達(dá)到最大值3479t·hm^-2，30cm—40cm范圍內(nèi)與10cm—20cm接近。與對(duì)照區(qū)相比，陽(yáng)坡在0cm—20cm范圍內(nèi)碳儲(chǔ)量損失顯著，達(dá)63178t·hm^-2，陰坡?lián)p失70129t·hm^-2[1]?；馃?年后的情況與7年火燒后基本一致，總體表現(xiàn)為陰坡碳儲(chǔ)量大于陽(yáng)坡，陽(yáng)坡?lián)p失4720t·hm^-2，陰坡?lián)p失2340t·hm^-2。

（二）不同火燒程度的影響

輕度火燒對(duì)森林土壤碳儲(chǔ)量產(chǎn)生了顯著影響，陽(yáng)坡土壤碳儲(chǔ)量呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，損失量達(dá)到3978t·hm^-2，進(jìn)一步剖析各土層，0cm—10cm土層受損情況突出，損失高達(dá)4608t·hm^-2，這意味著該淺層土壤中的有機(jī)碳大量流失；10cm—20cm土層同樣遭受沖擊，損失873t·hm^-2。陰坡的情況也不容樂(lè)觀，土壤碳儲(chǔ)量總計(jì)減少7372t·hm^-2，其中0cm—10cm范圍內(nèi)銳減5936t·hm^-2，10cm—20cm范圍亦減少2445t·hm^-2，可見(jiàn)輕度火燒已深度擾動(dòng)了陰陽(yáng)坡土壤的碳儲(chǔ)存根基^[2]。重度火燒對(duì)土壤碳儲(chǔ)量的影響更為顯著，主要集中在表層0cm^-20cm土壤。陽(yáng)坡土壤碳儲(chǔ)量減少6495t·hm^-2，0cm—10cm、10cm—20cm范圍內(nèi)分別損失5289t·hm^-2、1519t·hm^-2；陰坡減少5441t·hm^-2，0cm—10cm范圍內(nèi)損失5244t·hm^-2，10cm—20cm范圍內(nèi)損失1700t·hm^-2[3]。

（三）不同坡向的影響

無(wú)論是重度還是輕度的火燒情況，在陰陽(yáng)坡上，0cm—20cm土層的土壤碳儲(chǔ)量都受到了火燒的顯著影響，其中0cm—10cm范圍內(nèi)的影響更是極為突出。通常而言，陰坡的碳儲(chǔ)量損失整體上比陽(yáng)坡略大。然而，在后續(xù)的土壤碳儲(chǔ)量恢復(fù)進(jìn)程中，陰坡卻展現(xiàn)出更強(qiáng)的恢復(fù)能力。例如，在火燒后的特定時(shí)段里，陰坡在20cm—30cm深度的土壤碳儲(chǔ)量常常會(huì)出現(xiàn)異常增長(zhǎng)的現(xiàn)象，有時(shí)甚至?xí)噬粮魍翆又械淖罡咧?。相比之下，?yáng)坡在這一層的碳儲(chǔ)量不但沒(méi)有增加，反而呈減少態(tài)勢(shì)。這可能是由于陰坡的植被類(lèi)型、土壤質(zhì)地等因素在恢復(fù)過(guò)程中更有利于碳的積累與儲(chǔ)存，而陽(yáng)坡在這些方面相對(duì)處于劣勢(shì)，使得兩者在碳儲(chǔ)量的恢復(fù)表現(xiàn)上形成了鮮明對(duì)比，也凸顯了不同坡向在森林火災(zāi)后土壤碳循環(huán)過(guò)程中的復(fù)雜性與差異性。

二、影響碳儲(chǔ)量的機(jī)制

（一）植被破壞與碳源減少

森林中的植被構(gòu)成了復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，其中高大的喬木作為主要組成部分，提供了大部分的生物量和碳儲(chǔ)存。灌木層填充了林下的空間，而草本植物緊密覆蓋地表，形成了豐富的地面植被?？葜β淙~層是森林生態(tài)系統(tǒng)的另一重要組成部分，它不僅為土壤提供了持續(xù)的有機(jī)碳輸入，還對(duì)維持土壤濕度、溫度以及微生物活動(dòng)起到了至關(guān)重要的作用。然而，當(dāng)森林遭受火災(zāi)等自然災(zāi)害或人為活動(dòng)導(dǎo)致的植被破壞時(shí)，這種平衡就會(huì)被打破。

森林火災(zāi)可以迅速摧毀大量的植被，包括喬木、灌木和草本植物，同時(shí)也會(huì)燒掉長(zhǎng)期積累的枯枝落葉層。這些物質(zhì)的燃燒直接導(dǎo)致了大量的二氧化碳排放到大氣中，使得原本作為碳匯的森林轉(zhuǎn)變?yōu)榱颂荚?。此外，火?zāi)過(guò)后，由于植被覆蓋率下降，土壤表面暴露在外，增加了土壤侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步減少了土壤中的有機(jī)碳含量。火災(zāi)后的土壤微生物活性會(huì)經(jīng)歷一個(gè)先升高后降低的過(guò)程，初期由于可利用的易分解有機(jī)質(zhì)增加，微生物活性增強(qiáng)，加速了土壤中現(xiàn)存有機(jī)碳的分解；但隨著時(shí)間推移，隨著易分解有機(jī)質(zhì)的耗盡，微生物活性逐漸減弱，最終可能導(dǎo)致土壤碳儲(chǔ)量的顯著減少。

（二）土壤理化性質(zhì)改變

森林火災(zāi)發(fā)生后，土壤溫度急劇升高，原本適宜的溫濕度環(huán)境被破壞，濕度也大幅降低。這一系列變化如同多米諾骨牌效應(yīng)，引發(fā)了一系列生態(tài)反應(yīng)。土壤微生物原本在相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境中生存和繁衍，此時(shí)卻因溫度和濕度的劇烈變化而受到強(qiáng)烈沖擊。它們的活性發(fā)生顯著變化，一些原本活躍的微生物可能因高溫而進(jìn)入休眠狀態(tài)甚至死亡，而一些耐高溫的微生物則可能趁機(jī)大量繁殖，從而徹底改變了原有的微生物群落結(jié)構(gòu)。這種微生物群落的重塑對(duì)土壤有機(jī)碳的分解和轉(zhuǎn)化過(guò)程產(chǎn)生了重要影響。特別是在高溫條件下，土壤有機(jī)碳的礦化過(guò)程被顯著加速。原本穩(wěn)定存在于土壤中的有機(jī)碳分子結(jié)構(gòu)被破壞，大量的碳元素以二氧化碳等氣體形式從土壤中釋放出來(lái)，源源不斷地排放到大氣中，進(jìn)一步加劇了生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)失衡狀況。

（三）火燒殘骸的影響

森林火災(zāi)過(guò)后，留下的火燒殘骸中蘊(yùn)含著一定數(shù)量的有機(jī)碳，在火災(zāi)剛結(jié)束的短期內(nèi)，它們扮演著重要角色，有可能成為下層土壤碳儲(chǔ)量的關(guān)鍵補(bǔ)充來(lái)源。以一些典型的火燒跡地為例，在自然條件下，隨著降水的滲透以及土壤水分的緩慢下滲過(guò)程，火燒殘骸里的活性炭會(huì)隨之遷移。其中一部分活性炭會(huì)在重力和水流的作用下，逐漸在20cm—30cm的土壤深度范圍內(nèi)聚集。在這個(gè)過(guò)程中，該層土壤的碳儲(chǔ)量也會(huì)相應(yīng)出現(xiàn)一定程度的上升，為土壤碳庫(kù)帶來(lái)短暫補(bǔ)充。隨著時(shí)間不斷流逝，這種因火燒殘骸帶來(lái)的碳儲(chǔ)量增加現(xiàn)象并不能持續(xù)^[4]。殘骸中的有機(jī)碳會(huì)隨著微生物的分解和其他自然過(guò)程逐漸消耗；新的植被尚未完全恢復(fù)到能夠穩(wěn)定提供大量有機(jī)碳的狀態(tài)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間尺度去觀察，其對(duì)土壤碳儲(chǔ)量的提升幅度極為有限，并且其影響力也在持續(xù)衰減，直至不再對(duì)土壤碳儲(chǔ)量產(chǎn)生明顯作用。

三、影響碳儲(chǔ)量的應(yīng)對(duì)策略

（一）加強(qiáng)森林防火措施

1.提高監(jiān)測(cè)預(yù)警能力

衛(wèi)星遙感技術(shù)憑借其廣域覆蓋、持續(xù)運(yùn)行的特性，能大面積且不間斷地對(duì)森林區(qū)域展開(kāi)掃描，憑借高精度的感應(yīng)裝置，精準(zhǔn)鎖定任何異常熱源與煙霧蹤跡，即便是地處偏遠(yuǎn)、人跡罕至的山區(qū)或是植被茂密、通行困難的叢林，都能被有效監(jiān)測(cè)。無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，可深入森林腹地，利用搭載的高清攝像設(shè)備近距離攝取圖像與視頻，針對(duì)地形復(fù)雜、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)受限的區(qū)域，進(jìn)行精細(xì)勘查，及時(shí)捕捉那些隱蔽角落的實(shí)時(shí)森林畫(huà)面，快速排查潛在火源隱患^[5]。地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)廣泛布設(shè)于森林各處，其內(nèi)置的敏感元件實(shí)時(shí)采集周?chē)h(huán)境信息，像溫度、濕度、風(fēng)速這類(lèi)氣象要素，以及植被濕度狀態(tài)等數(shù)據(jù)無(wú)一遺漏。把衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)收集的海量數(shù)據(jù)與地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)反饋的數(shù)據(jù)匯聚整合，運(yùn)用前沿的數(shù)據(jù)分析算法與智能模型加以處理，由此構(gòu)建起高度智能化的預(yù)警系統(tǒng)，精準(zhǔn)且迅速地研判火災(zāi)發(fā)生概率與潛在規(guī)模，以便及時(shí)預(yù)警，為火災(zāi)防控爭(zhēng)取主動(dòng)。

2.強(qiáng)化火源管理

精心挑選并組建一支專(zhuān)業(yè)素質(zhì)過(guò)硬、責(zé)任心極強(qiáng)的巡邏隊(duì)伍，確保他們的巡邏范圍覆蓋林區(qū)的每一個(gè)角落。日常巡邏要按照既定的路線和頻次有序開(kāi)展，而在火災(zāi)高發(fā)的特定時(shí)段，如干燥多風(fēng)的春季以及炎熱少雨的夏季，必須加大巡邏力度，增加巡邏頻次^[6]。同時(shí)，針對(duì)地形復(fù)雜、植被茂密易燃的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，要重點(diǎn)加強(qiáng)巡查，安排額外的巡邏力量，細(xì)致排查一切可能引發(fā)火災(zāi)的隱患，如枯枝落葉堆積處、電線老化短路隱患點(diǎn)等，一旦發(fā)現(xiàn)要迅速上報(bào)并及時(shí)處理。在林區(qū)的各個(gè)入口，必須設(shè)立嚴(yán)密的檢查關(guān)卡，嚴(yán)格把控人員與車(chē)輛的進(jìn)出。工作人員要認(rèn)真履行職責(zé)，對(duì)準(zhǔn)備進(jìn)入林區(qū)的人員，仔細(xì)檢查背包、口袋等各個(gè)部位，杜絕任何火種藏匿其中；對(duì)車(chē)輛也要一絲不茍地檢查，后備廂、駕駛艙乃至座位下方等都要逐一清查，堅(jiān)決將火種阻擋在林區(qū)之外。對(duì)于林區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)生活用火，要依據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩u(píng)估流程來(lái)規(guī)范管理。先劃定專(zhuān)門(mén)的用火區(qū)域，選擇遠(yuǎn)離易燃植被、隔離設(shè)施完備的空曠場(chǎng)地作為野炊點(diǎn)和祭祀?yún)^(qū)。

（二）促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)

一旦森林火災(zāi)的火焰熄滅，生態(tài)恢復(fù)工作必須立即啟動(dòng)。生態(tài)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)迅速奔赴現(xiàn)場(chǎng)，展開(kāi)全方位、深層次的生態(tài)環(huán)境勘查。他們使用專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)儀器，仔細(xì)分析土壤質(zhì)地，檢測(cè)土壤的酸堿度、顆粒組成以及養(yǎng)分含量等關(guān)鍵指標(biāo)；認(rèn)真記錄當(dāng)?shù)氐臍夂驍?shù)據(jù)，包括年平均氣溫、降水量的季節(jié)分布、風(fēng)速風(fēng)向的變化規(guī)律等；全面勘察水文狀況，追蹤水源的分布、水流的速度與流量以及地下水的水位情況；通過(guò)查閱歷史資料和實(shí)地調(diào)研，深入了解該區(qū)域原有的植被類(lèi)型及其生態(tài)結(jié)構(gòu)。在掌握了詳盡的生態(tài)信息后，依據(jù)植被演替的科學(xué)規(guī)律，專(zhuān)家們精心篩選出最適宜在此生長(zhǎng)的樹(shù)種和草種。本地鄉(xiāng)土物種成為首選，因?yàn)樗鼈冞m應(yīng)了當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，具有強(qiáng)大的生存能力。例如，當(dāng)?shù)氐乃蓸?shù)根系發(fā)達(dá)，能在貧瘠的土壤條件下穩(wěn)固生長(zhǎng)，對(duì)氣候變化有很強(qiáng)的耐受性；櫟樹(shù)以其抗病蟲(chóng)害能力強(qiáng)，在復(fù)雜環(huán)境中保持良好生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)^[7]。在草種方面，狗牙根耐旱、耐踐踏，能迅速覆蓋地表，防止水土流失；黑麥草生長(zhǎng)迅速，能快速改善土壤環(huán)境，為其他植物生長(zhǎng)創(chuàng)造條件。根據(jù)不同植物的生長(zhǎng)特性，專(zhuān)家們經(jīng)過(guò)精確計(jì)算，確定合理的種植密度，確保每一株植物都能獲得充足的陽(yáng)光、水分和養(yǎng)分。在種植后的養(yǎng)護(hù)階段，適時(shí)澆水至關(guān)重要，尤其在干旱季節(jié)，工作人員會(huì)密切關(guān)注土壤濕度，通過(guò)灌溉系統(tǒng)及時(shí)補(bǔ)充水分，保持土壤濕潤(rùn)但避免積水。根據(jù)土壤肥力監(jiān)測(cè)結(jié)果和植物生長(zhǎng)階段的營(yíng)養(yǎng)需求，精準(zhǔn)調(diào)配有機(jī)肥料和礦物質(zhì)肥料的比例與用量，采用多種施肥方式，為植物提供全面的營(yíng)養(yǎng)支持，促進(jìn)植被快速生長(zhǎng)。

（三）開(kāi)展碳儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)與研究

根據(jù)歷史火災(zāi)資料，嚴(yán)謹(jǐn)劃分不同火燒程度區(qū)域，精細(xì)標(biāo)記重度、中度、輕度火燒區(qū)，為后續(xù)對(duì)比分析奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，細(xì)致考慮坡向因素，將向陽(yáng)坡、背陰坡等各類(lèi)坡面納入研究，通過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)與數(shù)據(jù)分析，精準(zhǔn)洞察坡向?qū)μ純?chǔ)量的影響。植被類(lèi)型作為關(guān)鍵變量，針葉林、闊葉林、混交林等不同林型均被納入研究范疇，深入挖掘其與碳儲(chǔ)量的關(guān)系。在實(shí)地監(jiān)測(cè)階段，選定樣地后，配備高精度儀器設(shè)備，運(yùn)用科學(xué)方法開(kāi)展長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)測(cè)定土壤有機(jī)碳含量，實(shí)時(shí)追蹤其變化；精細(xì)測(cè)算碳密度，直觀呈現(xiàn)單位面積內(nèi)碳儲(chǔ)存情況；精確測(cè)量土壤容重，捕捉土壤緊實(shí)程度變化；定期評(píng)估植被生物量，記錄其生長(zhǎng)全過(guò)程。通過(guò)系統(tǒng)全面的數(shù)據(jù)積累，建立功能完備的碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，深入分析影響碳儲(chǔ)量的因素及其關(guān)聯(lián)。利用同位素標(biāo)記技術(shù)、復(fù)雜模型模擬等前沿手段，深入剖析火災(zāi)干擾后碳的循環(huán)路徑，探究不同條件下土壤碳儲(chǔ)量的恢復(fù)軌跡，為森林生態(tài)修復(fù)與可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)^[8]。

結(jié)語(yǔ)

森林火災(zāi)對(duì)碳儲(chǔ)量的影響是一個(gè)復(fù)雜且關(guān)鍵的生態(tài)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)不同年份火燒、火燒程度及坡向等因素的探究，明晰了土壤碳儲(chǔ)量變化規(guī)律；從植被破壞、土壤理化性質(zhì)改變、火燒殘骸影響等方面，揭示其內(nèi)在機(jī)制。在應(yīng)對(duì)策略上，加強(qiáng)森林防火、促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)以及開(kāi)展碳儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)與研究多管齊下，為森林生態(tài)修復(fù)指明方向。未來(lái)，需持續(xù)深化對(duì)該領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)防護(hù)與修復(fù)舉措，保障森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，維護(hù)全球碳平衡，以應(yīng)對(duì)生態(tài)保護(hù)的長(zhǎng)期挑戰(zhàn)。

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作者簡(jiǎn)介：黃玉蓉（1976— ），女，漢族，四川會(huì)理人，本科，工程師，研究方向：林業(yè)。