八种常见园林植物燃烧行为相关分析∗
时间：2023-06-28 10:20:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
高志雄 梅 欢 张 鹏 付 尧
（1.国家林业和草原局产业发展规划院，北京 100010；
2.南昌国贸地产有限公司，江西 南昌 330009；
3.北京林业大学实验林场，北京 100095）
火灾可对植物生态系统形成重大干扰，根据植物燃烧性，植物既是火灾来源，又在火灾预防控制中起到重要作用[1-2]。对于树种的燃烧试验，国外研究比较早，Byram[3]在1959 年就对森林可燃物的进行了燃烧性研究，Anderson等[4]对植物易燃性进行了研究。城市园林植物燃烧性研究方面，从20 世纪50 年代起，研究多集中于树种防火性能，形成了一些植物配置手册[5-6]。
我国诸多学者对不同园林植物的燃烧性进行了研究，多数学者利用树木的理化性质指标分析树种的抗火性，骆介禹[7]选择含水率、灰分、石油醚提取物、含氮量、含磷量等五个指标，进行可燃性评价。李振问等[8]研究得出发热量是森林可燃物燃烧性的一个重要参量，是决定林火能否发生与蔓延的关键指标之一。张景群等[9]测定了陕西栎属主要落叶树种枯叶的可燃性。田晓瑞等[10]测定了南方的木荷、火力楠等48 个树种的燃烧性能及其组成成分。宋春涛等[11]对绍兴地区木荷等18 个常绿阔叶树树叶的7 个抗火性能相关指标（包括含水率、发热量、粗脂肪量、苯-乙醇抽提物量、燃点、粗灰分量、叶燃烧速度）进行了测定和模糊聚类分析，得出木荷、杜英、红楠、金叶含笑与女贞5 个树种抗火能力较强。胡海清等[12]对研究得出树种抗火性核桃楸>水曲柳>黄波罗，对树皮和枯落叶在燃烧时热和烟释放等参数的对比分析，选择阻火优先筛选树种。单延龙等[13]对黑龙江大兴安岭主要16 个树种的5 个指标（含水率、燃点、灰分量、苯醇抽提物量、热值）进行了测定。张德顺等[14]对上海市26 种园林树种燃烧性评价，测定其含水率、比叶面积、树皮厚度、热值、燃烧时间与温度变化等14 个指标。
部分学者结合植物的生物学特征来分析树种的抗火性，肖金香等对庐山、南昌的主要树种的燃烧性进行了测定[15-17]。李世友等[18-19]通过测试分析滇东北10种植物相对含水率、着火点温度、粗脂肪含量、灰分含量及值等5 个与抗火性相关的因子，结合10 种植物的生物、生态和造林学特性，对防火性能进行研究，对昆明地区25 种木本植物的燃烧性进行了排序，结合植物的生物生态学特性及经济价值，筛选出昆明地区的防火树种。李泓岍等[20]研究提出针对未来园林植物防火性评价与植物配置对策。
本文选择南方常见的8 个园林植物燃烧性试验，旨在为城市森林生态安全和园林绿化树种配置提供理论依据。
1.1 试验材料
本试验选择8 种南方常见园林植物作为研究材料[21-23]。包括木瓜(ChaenomelessinensisKoehne)、海棠(Malus spectabilis)、紫玉兰(Magnolia liliiflora)、石榴(Punica granatum)、腊梅(Chimonanthus praecox)、紫荆(Cercis chinensis)、红叶碧桃(Prunus persica)、日本晚樱(Prunus lannesiana)。
1.2 样品采集与制备
在秋季，冬季两个季节，选择晴天在树冠阳面不同部位，采集鲜叶，秋季采集了枝条及树皮，均三次重复。式样的采集规格如下：1）叶，选择功能叶片，除去老叶，病叶，残叶，每个重复500 g；
2）枝，直径0.5～1.5 cm之间，长度 10 cm左右，每个重复500 g；
3）树皮，去树干离地面1.3 m处，大小7 cm×7 cm。样品采下后用塑料袋封好带回室内，用电子天平称鲜重，然后将样品在室内铺开，边晾边置于烘箱烘至恒重，计算含水率。将恒重的样品一半做室外燃烧试验，留一半做化学成分分析。将烘干留取的一般样品用粉碎机粉碎，过60 目筛，装入试剂瓶中备试[24]。
1.3 试验方法
含水率测定采用105 ℃烘干恒重法。将烘至绝干的枝叶样品，取相同重量放置自制燃烧床上，点燃后用秒表计时，观测火焰高度，燃烧时间，计算不同树种的火烧强度。火焰高度，燃烧时间实测。火烧强度用火焰高度来估算，计算如式（1）：
式中：I为火烧强度，kcal·s/m；
h为火焰高度，m。
2.1 八种园林植物物理特性分析
此八种园林植物体内含水量越多越不易燃，其抗火性也就越强含水率影响着可燃物到达燃点的速度和可燃物释放能量的多少，影响着林火蔓延的速度强度，影响到林火的发生，是森林防火研究的一个重要因素；
热值反映燃料燃烧特性，即不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小；
燃烧强度大，燃烧时间长为易燃树种。
2.1.1 含水率分析 对8 种园林植物叶饱和含水率及枝饱和含水率进行了分析。在8 种园林植物中，紫玉兰和腊梅的叶饱和含水率最高，达87.70%；
其次为海棠，为86.90%；
饱和含水率最低的是木瓜，为75.50%；
其余介于75%～87%之间。在8 个树种中，紫荆的枝饱和含水率最高，达75.60%；
其次为腊梅，为75.50%；
饱和含水率最低的是海棠，为59.80%；
其余介于59%～76%之间（见图1）。
图1 叶与枝饱和含水率比较图Fig.1 The leaves and branch saturated moisture content
2.1.2 燃烧高度分析 如图2 所示，8 个园林植物中，红叶碧桃的燃烧高度最高，达100.00 cm，燃烧高度越高火灾的蔓延速度越快表明其抗火性越差。石榴、紫玉兰燃烧高度分别为90.00、80.00 cm；
木瓜最低，燃烧高度为47.50 cm，燃烧高度低，更不易引燃其他树木，抗火性强。
图2 燃烧高度Fig.2 The burning height
2.1.3 燃烧强度分析 “燃烧强度”即燃烧速度的特性指标是燃烧室容积热强度，它表示单位容积内单位时间完全燃烧掉的燃料量，燃烧强度大，说明燃烧速度快（或用火焰传播速度表示），火焰短，高温区集中。在8 种园林植物中，红叶碧桃的燃烧强度最高，达273 kcal/s·m，燃烧强度越高完全燃烧所放出的能量越多。紫玉兰也达到了168.22 kcal/s·m；
木瓜最低，为54.47 kcal/s·m，燃烧强度低，抗火性强，详见图3。
图3 燃烧强度Fig.3 The burning strength
2.1.4 燃烧时间分析 8 种园林植物的燃烧时间在1～6 min之间，燃烧时间最长的是海棠，燃烧时间5.47 min；
最短的是红叶碧桃。除紫玉兰、紫荆、石榴、在3 min以内外，其余均在3 min以上，详见图4。
图4 燃烧时间Fig.4 The burning time
2.2 生物生态学特征
生物生态学特征中树冠结构、自然整枝、萌芽力、环境适应性和物候特征等5 个因子与植物燃烧性存在相关，冠层较密，萌芽能力强，自然整枝能力较强、树上很少有枯枝、枯叶，较耐旱和瘠薄且具一定的耐荫性，该树种越难燃烧，不同树种生物学和生态学形状分级标准见表1。将5 个因子进行分级后，对8 个树种进行打分，各树种得分情况见表2。
表1 不同树种生物学和生态学形状分级标准Tab.1 Biological and ecological shape classification criteria of different tree species
表2 不同树种打分结果Tab.2 Outcome of score from different species
根据枝叶含水率、燃烧时间、热值大小、燃烧时间、火焰高度、及生物学特性的差异，采用SPASS软件进行聚类分析，将8种园林植物主要分为三大类，分别为难燃树种、可燃树种、易燃树种。
类别1难燃树种包括：木瓜、海棠、腊梅。类别1含水率高于类别2和3，火烧强度最小，燃烧时间最长。该类树种基本为常绿阔叶型，春季常换叶。其冠层浓密，萌芽能力强，自然整枝能力较强，树上很少有枯枝、枯叶，较耐旱和瘠薄且具一定的耐荫性。
类别2可燃树种包括：石榴、紫玉兰、紫荆、日本晚樱。类别2含水率、燃点高于类别3，热值是最大，高于类别1和3，火烧强度最大，燃烧时间较长。该类型基本为常绿针叶型，春季换叶或落叶阔叶型。其冠层较密，萌芽能力强，自然整枝能力较强、树上很少有枯枝、枯叶，耐旱和瘠薄且具较强的耐荫性。
类别3易燃树种：红叶碧桃。类别3的含水率、燃点、最小，火烧强度较大，燃烧时间最短。该类型基本属于该类型基本为常绿针叶型，春季换叶或落叶阔叶型。其冠层较密，萌芽能力强，自然整枝能力较强、树上很少有枯枝、枯叶，较耐旱和瘠薄且具一定的耐荫性。综上分析，认为类别1类型树种更适合做防火林树种。
通过对八种常见园林植物在叶枝饱和含水率、燃烧强度、燃烧火焰高度、燃烧时间及生物生态学特征上的差异进行分析，划分树种燃烧性等级，对于城市森林生态安全和园林绿化树种配置有一定借鉴意义。
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