摘要：森林火災對碳儲量影響顯著，不同年份、火燒程度及坡向因素下土壤碳儲量變化各異。植被破壞、土壤理化性質改變、火燒殘骸等影響碳儲量的機制明確。因此，借助衛(wèi)星遙感等技術加強防火監(jiān)測預警與火源管控，勘查選種養(yǎng)護促進生態(tài)恢復，劃分火燒區(qū)并綜合多因素監(jiān)測研究，助力生態(tài)修復。

關鍵詞：

森林火災；碳儲量；森林防火；生態(tài)恢復；碳儲量監(jiān)測

引言

森林火災作為森林生態(tài)系統(tǒng)面臨的重大威脅之一，頻繁發(fā)生的火災給森林帶來諸多改變，顯著影響著碳儲量。深入研究森林火災在不同條件下對碳儲量的具體影響、背后的作用機制以及有效的應對策略，對于維護森林生態(tài)平衡、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有迫切的現(xiàn)實意義，是當前生態(tài)領域研究的重點內(nèi)容。

一、對碳儲量的影響

（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，陰陽坡的土壤碳儲量均呈現(xiàn)降低趨勢，但程度有所不同。在陽坡，0cm—10cm范圍內(nèi)土壤碳儲量最小，僅為727t·hm^-2，10cm—20cm范圍內(nèi)略有增加，20cm—30cm范圍內(nèi)碳儲量最大，達1030t·hm^-2，30cm—40cm范圍內(nèi)與10cm—20cm處接近；陰坡的變化規(guī)律與陽坡類似，0cm—10cm范圍碳儲量為608t·hm^-2，10cm—20cm范圍內(nèi)有所增加，20cm—30cm范圍內(nèi)達到最大值3479t·hm^-2，30cm—40cm范圍內(nèi)與10cm—20cm接近。與對照區(qū)相比，陽坡在0cm—20cm范圍內(nèi)碳儲量損失顯著，達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)為陰坡碳儲量大于陽坡，陽坡?lián)p失4720t·hm^-2，陰坡?lián)p失2340t·hm^-2。

（二）不同火燒程度的影響

輕度火燒對森林土壤碳儲量產(chǎn)生了顯著影響，陽坡土壤碳儲量呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，損失量達到3978t·hm^-2，進一步剖析各土層，0cm—10cm土層受損情況突出，損失高達4608t·hm^-2，這意味著該淺層土壤中的有機碳大量流失；10cm—20cm土層同樣遭受沖擊，損失873t·hm^-2。陰坡的情況也不容樂觀，土壤碳儲量總計減少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，可見輕度火燒已深度擾動了陰陽坡土壤的碳儲存根基^[2]。重度火燒對土壤碳儲量的影響更為顯著，主要集中在表層0cm^-20cm土壤。陽坡土壤碳儲量減少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

無論是重度還是輕度的火燒情況，在陰陽坡上，0cm—20cm土層的土壤碳儲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，陰坡的碳儲量損失整體上比陽坡略大。然而，在后續(xù)的土壤碳儲量恢復進程中，陰坡卻展現(xiàn)出更強的恢復能力。例如，在火燒后的特定時段里，陰坡在20cm—30cm深度的土壤碳儲量常常會出現(xiàn)異常增長的現(xiàn)象，有時甚至會攀升至各土層中的最高值。相比之下，陽坡在這一層的碳儲量不但沒有增加，反而呈減少態(tài)勢。這可能是由于陰坡的植被類型、土壤質地等因素在恢復過程中更有利于碳的積累與儲存，而陽坡在這些方面相對處于劣勢，使得兩者在碳儲量的恢復表現(xiàn)上形成了鮮明對比，也凸顯了不同坡向在森林火災后土壤碳循環(huán)過程中的復雜性與差異性。

二、影響碳儲量的機制

（一）植被破壞與碳源減少

森林中的植被構成了復雜的生態(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)的有機碳輸入，還對維持土壤濕度、溫度以及微生物活動起到了至關重要的作用。然而，當森林遭受火災等自然災害或人為活動導致的植被破壞時，這種平衡就會被打破。

森林火災可以迅速摧毀大量的植被，包括喬木、灌木和草本植物，同時也會燒掉長期積累的枯枝落葉層。這些物質的燃燒直接導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變?yōu)榱颂荚础４送?，火災過后，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險，進一步減少了土壤中的有機碳含量?；馂暮蟮耐寥牢⑸锘钚詴?jīng)歷一個先升高后降低的過程，初期由于可利用的易分解有機質增加，微生物活性增強，加速了土壤中現(xiàn)存有機碳的分解；但隨著時間推移，隨著易分解有機質的耗盡，微生物活性逐漸減弱，最終可能導致土壤碳儲量的顯著減少。

（二）土壤理化性質改變

森林火災發(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，引發(fā)了一系列生態(tài)反應。土壤微生物原本在相對穩(wěn)定的環(huán)境中生存和繁衍，此時卻因溫度和濕度的劇烈變化而受到強烈沖擊。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大量繁殖，從而徹底改變了原有的微生物群落結構。這種微生物群落的重塑對土壤有機碳的分解和轉化過程產(chǎn)生了重要影響。特別是在高溫條件下，土壤有機碳的礦化過程被顯著加速。原本穩(wěn)定存在于土壤中的有機碳分子結構被破壞，大量的碳元素以二氧化碳等氣體形式從土壤中釋放出來，源源不斷地排放到大氣中，進一步加劇了生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)失衡狀況。

（三）火燒殘骸的影響

森林火災過后，留下的火燒殘骸中蘊含著一定數(shù)量的有機碳，在火災剛結束的短期內(nèi)，它們扮演著重要角色，有可能成為下層土壤碳儲量的關鍵補充來源。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程，火燒殘骸里的活性炭會隨之遷移。其中一部分活性炭會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。在這個過程中，該層土壤的碳儲量也會相應出現(xiàn)一定程度的上升，為土壤碳庫帶來短暫補充。隨著時間不斷流逝，這種因火燒殘骸帶來的碳儲量增加現(xiàn)象并不能持續(xù)^[4]。殘骸中的有機碳會隨著微生物的分解和其他自然過程逐漸消耗；新的植被尚未完全恢復到能夠穩(wěn)定提供大量有機碳的狀態(tài)。從長遠的時間尺度去觀察，其對土壤碳儲量的提升幅度極為有限，并且其影響力也在持續(xù)衰減，直至不再對土壤碳儲量產(chǎn)生明顯作用。

三、影響碳儲量的應對策略

（一）加強森林防火措施

1.提高監(jiān)測預警能力

衛(wèi)星遙感技術憑借其廣域覆蓋、持續(xù)運行的特性，能大面積且不間斷地對森林區(qū)域展開掃描，憑借高精度的感應裝置，精準鎖定任何異常熱源與煙霧蹤跡，即便是地處偏遠、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。無人機監(jiān)測機動性強，可深入森林腹地，利用搭載的高清攝像設備近距離攝取圖像與視頻，針對地形復雜、衛(wèi)星監(jiān)測受限的區(qū)域，進行精細勘查，及時捕捉那些隱蔽角落的實時森林畫面，快速排查潛在火源隱患^[5]。地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡廣泛布設于森林各處，其內(nèi)置的敏感元件實時采集周圍環(huán)境信息，像溫度、濕度、風速這類氣象要素，以及植被濕度狀態(tài)等數(shù)據(jù)無一遺漏。把衛(wèi)星遙感、無人機監(jiān)測收集的海量數(shù)據(jù)與地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡反饋的數(shù)據(jù)匯聚整合，運用前沿的數(shù)據(jù)分析算法與智能模型加以處理，由此構建起高度智能化的預警系統(tǒng)，精準且迅速地研判火災發(fā)生概率與潛在規(guī)模，以便及時預警，為火災防控爭取主動。

2.強化火源管理

精心挑選并組建一支專業(yè)素質過硬、責任心極強的巡邏隊伍，確保他們的巡邏范圍覆蓋林區(qū)的每一個角落。日常巡邏要按照既定的路線和頻次有序開展，而在火災高發(fā)的特定時段，如干燥多風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，針對地形復雜、植被茂密易燃的高風險區(qū)域，要重點加強巡查，安排額外的巡邏力量，細致排查一切可能引發(fā)火災的隱患，如枯枝落葉堆積處、電線老化短路隱患點等，一旦發(fā)現(xiàn)要迅速上報并及時處理。在林區(qū)的各個入口，必須設立嚴密的檢查關卡，嚴格把控人員與車輛的進出。工作人員要認真履行職責，對準備進入林區(qū)的人員，仔細檢查背包、口袋等各個部位，杜絕任何火種藏匿其中；對車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，堅決將火種阻擋在林區(qū)之外。對于林區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)生活用火，要依據(jù)嚴謹?shù)陌踩u估流程來規(guī)范管理。先劃定專門的用火區(qū)域，選擇遠離易燃植被、隔離設施完備的空曠場地作為野炊點和祭祀?yún)^(qū)。

（二）促進森林生態(tài)系統(tǒng)恢復

一旦森林火災的火焰熄滅，生態(tài)恢復工作必須立即啟動。生態(tài)專家團隊迅速奔赴現(xiàn)場，展開全方位、深層次的生態(tài)環(huán)境勘查。他們使用專業(yè)的檢測儀器，仔細分析土壤質地，檢測土壤的酸堿度、顆粒組成以及養(yǎng)分含量等關鍵指標；認真記錄當?shù)氐臍夂驍?shù)據(jù)，包括年平均氣溫、降水量的季節(jié)分布、風速風向的變化規(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；通過查閱歷史資料和實地調(diào)研，深入了解該區(qū)域原有的植被類型及其生態(tài)結構。在掌握了詳盡的生態(tài)信息后，依據(jù)植被演替的科學規(guī)律，專家們精心篩選出最適宜在此生長的樹種和草種。本地鄉(xiāng)土物種成為首選，因為它們適應了當?shù)氐淖匀画h(huán)境，具有強大的生存能力。例如，當?shù)氐乃蓸涓蛋l(fā)達，能在貧瘠的土壤條件下穩(wěn)固生長，對氣候變化有很強的耐受性；櫟樹以其抗病蟲害能力強，在復雜環(huán)境中保持良好生長態(tài)勢^[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；黑麥草生長迅速，能快速改善土壤環(huán)境，為其他植物生長創(chuàng)造條件。根據(jù)不同植物的生長特性，專家們經(jīng)過精確計算，確定合理的種植密度，確保每一株植物都能獲得充足的陽光、水分和養(yǎng)分。在種植后的養(yǎng)護階段，適時澆水至關重要，尤其在干旱季節(jié)，工作人員會密切關注土壤濕度，通過灌溉系統(tǒng)及時補充水分，保持土壤濕潤但避免積水。根據(jù)土壤肥力監(jiān)測結果和植物生長階段的營養(yǎng)需求，精準調(diào)配有機肥料和礦物質肥料的比例與用量，采用多種施肥方式，為植物提供全面的營養(yǎng)支持，促進植被快速生長。

（三）開展碳儲量監(jiān)測與研究

根據(jù)歷史火災資料，嚴謹劃分不同火燒程度區(qū)域，精細標記重度、中度、輕度火燒區(qū)，為后續(xù)對比分析奠定基礎。同時，細致考慮坡向因素，將向陽坡、背陰坡等各類坡面納入研究，通過長期觀測與數(shù)據(jù)分析，精準洞察坡向對碳儲量的影響。植被類型作為關鍵變量，針葉林、闊葉林、混交林等不同林型均被納入研究范疇，深入挖掘其與碳儲量的關系。在實地監(jiān)測階段，選定樣地后，配備高精度儀器設備，運用科學方法開展長期監(jiān)測。運用先進技術測定土壤有機碳含量，實時追蹤其變化；精細測算碳密度，直觀呈現(xiàn)單位面積內(nèi)碳儲存情況；精確測量土壤容重，捕捉土壤緊實程度變化；定期評估植被生物量，記錄其生長全過程。通過系統(tǒng)全面的數(shù)據(jù)積累，建立功能完備的碳儲量動態(tài)數(shù)據(jù)庫，深入分析影響碳儲量的因素及其關聯(lián)。利用同位素標記技術、復雜模型模擬等前沿手段，深入剖析火災干擾后碳的循環(huán)路徑，探究不同條件下土壤碳儲量的恢復軌跡，為森林生態(tài)修復與可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)^[8]。

結語

森林火災對碳儲量的影響是一個復雜且關鍵的生態(tài)問題。通過對不同年份火燒、火燒程度及坡向等因素的探究，明晰了土壤碳儲量變化規(guī)律；從植被破壞、土壤理化性質改變、火燒殘骸影響等方面，揭示其內(nèi)在機制。在應對策略上，加強森林防火、促進生態(tài)恢復以及開展碳儲量監(jiān)測與研究多管齊下，為森林生態(tài)修復指明方向。未來，需持續(xù)深化對該領域的認識，嚴格落實各項防護與修復舉措，保障森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，維護全球碳平衡，以應對生態(tài)保護的長期挑戰(zhàn)。

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