火炬樹在魯中南山區防火林帶營造中的應用

孫天旭,張川紅,王虎,劉璐,董德進

(1.山東省林業監測規劃院,山東 濟南250014;2.中國林業科學研究院林業研究所,國家林業局森林培育重點實驗室,北京100091;3.山東藥鄉林場,山東 濟南250014;4.泰安市林業局,山東 泰安271000)

森林火災是林業的主要災害之一,破壞性強,不可逆轉,能夠造成社會、經濟和生態等多方面的損失,預防是最經濟最有效的措施。2014年春季山東山地丘陵地區連續發生了幾場森林大火,造成了經濟、環境和生態等方面的嚴重損失,生物防火的研究應用迫在眉睫。科學選擇防火樹種,營建防火林帶是預防和控制森林火災、減少災害損失的重要生物防火措施,可以起到事半功倍的效果。事實證明:一旦發生大面積火災,為有效防止進一步蔓延,必須依靠防火隔離帶的作用。

1 研究區域的環境概況

魯中南山區海拔范圍為100～1 600 m不等,年降水量為550～950 mm,夏季降水量占全年降水量的60% ～70% ,春、秋、冬三季多少雨干旱,林種單一,純林較多,再加上山地丘陵地區地形比較復雜、立地條件較差,而其中包括側柏等易燃樹種,防火樹種的選擇難度較大,林區防火壓力較大。

2 火炬樹

2.1 生物學特性

火炬樹(Rhus typhinaL.),又名加拿大鹽膚木,系漆樹科(Anacardiaceae)鹽膚木屬(RhusL.)植物,原產北美,中心分布區自加拿大東南部的魁北克省和安大略省向南延伸至美國的印第安納州和艾奧華州以及喬治亞州,為40°～47°N。地理分布寬,生態幅度廣,跨越寒溫帶、溫帶和亞熱帶。這一地區氣溫較低,屬溫帶大陸性干旱與半干旱類型,火炬樹多分布于開闊的沙土或礫質土上,生長良好。自然生長地海拔1 300～2 200 m,年降雨量800 mm以上,無霜期150 d以上。加拿大魁北克省的魁北克位于46°50′N,年均氣溫3.9℃,7月平均氣溫20～28℃,最高氣溫31℃,1月平均氣溫為0～-20℃,最低為-30.6℃。極端絕對氣溫年較差為62.3℃,無霜期為243 d。該地區年降水量1 000 mm,而魁北克以西的安大略省,降雨量僅有250～500 mm,由此看出火炬樹具有很強的適應能力。火炬樹是1959年中國科學院植物研究所北京植物園木本組由德國、羅馬尼亞、蘇聯、捷克等國以種子交換形式引入的,經多年試驗,于1974年向外推廣[1]。在我國山東、河南及黃河以北各省有栽植。

2.2 防火價值

火炬樹是優良的薪材樹種之一,對其進行灌木狀經營可獲較高的薪材量。據相關資料報道,其熱值為20 456 kJ kg-1,高于傳統的刺槐(19 025 kJ kg-1),高于國家確定的優良薪材熱值標準17 585 kJ kg-1[2],其枝葉含水率及熱值接近于南方推廣的防火樹種木荷,使其有作為防火樹種的可能。其萌生能力強,輻射范圍廣,可以阻滯林下雜草的生長,而且火炬樹落葉層經過當年的風吹日曬雨淋作用,除葉柄外,大部分可以腐爛掉,這樣在森林燃燒的三要素——空氣(助燃物)、溫度和可燃物中,缺少了可燃物,大大降低了可燃性,從而有效避免林火的發生[3]。

3 林帶設計

3.1 布設區域

根據魯中南山地丘陵區的地理、氣候等情況,設計防火阻隔林帶,可以設置在山脊、山背、鞍部、溝谷、山腳、林緣等地帶,山脊兩側為主,帶寬一般為20～30 m,山脊防火林帶阻火作用最佳的主要原因之一是山脊上可以產生較強大的反向氣流,這種反向氣流能夠隨山體高度和坡度的增加而增加。因此,喬木防火帶的近地層,應為透風結構,以便反向氣流通行無阻。

3.2 規格設計

3.2.1 寬度設置 防火林帶主帶(一般呈東西走向,與防火期主風方向垂直)寬度應為50 m以上,副帶(一般呈南北走向,與主帶方向垂直)寬度應大于30 m;最低寬度一般應為被保護樹高的1.5倍,還要根據設置方位、周圍環境、設計功能以及被防護樹種的生化特性等來確定。林帶中間修好1.5 m左右的步道,既可以作為撲火時的安全通道,又能夠方便林帶管護。

3.2.2 密度設置 防火林帶應與山路、防火林道、防火墻、人工防火線等地貌地物有機結合形成網格化結構,將面積很大的山林劃分成若干塊狀結構。綜合考慮林區樹種組成情況、森林經營強度、火險等級等,來確定防火林帶網格控制面積,一般為100～200 hm2,但是魯中山區多以側柏等易燃性樹種為主,網格控制面積不宜過大,最好不超過50 hm2。

4 林帶構建

4.1 育苗

3—4月將火炬樹種子酸蝕90 min,熱水(60～70℃)浸種72 h,每24 h換水1次,種皮膨脹后撈出混以2倍體積的濕沙,在15～20℃條件下催芽;待30% 左右的種子露白后,整好苗床、灌足底水即可播種;加強苗期管理,定期間苗、除草、澆水;1年生苗高達50～80 cm時可出圃造林。

4.2 建造技術

4.2.1 整地方式 按照林帶設計進行整地,清除雜草、雜木,挖穴備栽。魯中山區比較干旱,一般采用魚鱗坑法,規格為長×寬×深:40 cm×40 cm×30 cm;株行距一般為2 m×2 m。

4.2.2 苗木栽植 為保證成活率和節約造林成本,可在雨季進行造林,若苗木較大,可采取截干措施,即保留根部往上30 cm樹干即可。

4.2.3 撫育管理 火炬樹苗木生長較快,一般3年即可郁閉,撫育管理較為簡單,因其根蘗繁殖較快,要定期進行間伐、除雜,使林帶保持一定的透風系數,一般為0.43～0.5,因為透風結構型的防火林帶,能使火星在穿透林帶時將其阻落,從而有效地避免林火的蔓延。

5 討論

選擇一個較好的防火樹種,既要綜合考慮生物學、生態學、生理生化等各方面的特性,又要經過長時間的應用觀察和實際檢驗,是一個比較復雜的過程,應該堅持全面綜合和注重實效的原則,在體現防火價值的同時,充分挖掘其生態價值和社會價值。

6 建議

作為外來樹種,火炬樹具備很多優點的同時存在許多不確定因素,如存在生物入侵風險等,在其品質尚未完全定性的前提下,為防患于未然,應該控制性地、預防性地進行使用。重點應用于能夠發揮其防火特性且其他防火樹種生長困難、生境條件差的如荒山荒坡等生境條件。在充分利用這一外來樹種防火價值的同時,還應建立起火炬樹對當地生態系統影響的監控和預警體系。

參考文獻:

[1]陳佐忠,董保華,楊宗貴.北京地區火炬樹的調查[J].林業資源管理,2006,2(1):54-58

[2]馬松濤,劉廣全,李文華,等.不同立地類型火炬樹人工林生物量初步研究[J].西北農林科技大學學報:自然科學版,2003,31(6):36-38

[3]吳軼杰,李如鴻.一種值得推廣的防火樹種——火炬樹[J].森林防火,1997(3):30