火因子

1火的发生发生条件和类型火对土壤的影响火对植物的影响和植物的适应火对生态系统的影响普通而强效的环境因子第二章之八火因子2本节导读识记：地表火、树冠火、地下火、火灾等级划分；火对各个生态层次的主要影响；植物对火的适应方式领会：火发生的三要素；几种类型火的特点简单应用：火的生态影响；火与森林更新31火的发生发生条件和类型1.1林火的发生条件1.2林火类型41.1林火的发生条件林火燃烧三要素：可燃物、助燃物、火源林火发生需要有可燃物、助燃物和火源由生物量积累而成，主要是地上部分的叶、干、枝及地下的根系、森林死地被物、土壤中的泥炭层、森林经营中采伐剩余物空气中的氧自然火源：雷击火、泥炭自燃、火山活动等。人为火源：(1)生产用火(烧荒、打防火线、机具喷火、焚烧采伐剩余物)(2)非生产用火(吸烟、烧火、生活用火)52001年全国火源调查表12：生产性火源分析其它生产性火源11%炼山造林6%烧牧场3%烧荒烧碳80%表13：非生产性用火火源分析野外吸烟28%取暖做饭8%上坟烧纸26%小孩玩火/痴呆弄火20%其它非生产性用火18%6火灾发生环境条件干旱季节易发生火灾。热带炎热多雨，中高纬度夏季多雨、冬季积雪，不易发生火灾；亚热带干、湿季节分明，易发生火灾。针叶林易发生火灾，阔叶林不易发生。我国：北方-春、秋季易发生火灾南方-冬、春季易发生火灾7地形对林火的影响坡向阳坡日照高，温度高，可燃物易干燥，易燃，火蔓延快。阴坡反之坡度坡度大，水分停留时间短，可燃物易干燥。上山火(冲火)速度快，不易扑救，下山火(坐火)速度慢，易扑救。坡度愈大，火蔓延快，但火停留时间短，对林木危害较轻。坡位山脊、陡坡林地干燥，易燃，火蔓延快；山谷低洼地多水湿，易扑救；空旷山凹地多为草甸子，火猛烈。海拔高度海拔愈高，温度愈低，地被物含水率愈大，不易燃烧。但海拔高，风速大时，有利于火的蔓延。小地形可引起局部植物组成和微域气候发生变化。如遇小高地，则火蔓延快；局部平缓地蔓延慢，低洼地不易燃。8山地林火特点在山地条件下，山谷风影响火蔓延。白天，太阳辐射强，空气上升产生谷风，加速火向山上蔓延，夜间相反。夜间山谷的火不易蔓延到山顶，易扑救。迎海面山坡，降水多，湿度大，可燃物含水率高，不易燃；背风面空气干燥，形成高温少湿的热风即焚风，地被物干燥，易燃。地形起伏变化，影响林木受害部位。一般被数火烧的部位，均在朝山坡的那一面。日本人称为片面燃烧。9森林特性与火灾森林组成针叶林较阔叶林易燃，落叶阔叶林较常绿阔叶林易燃。郁闭度其大小直接影响林下可燃物的数量和含水率。一般来说，郁闭度大，枯枝落叶多，反之则少。另外，郁闭度大，林内温度低，蒸发小，湿度大，不易燃。郁闭度愈小，发生火灾的可能性愈大，增加林分密度可提高林分抗火性。林木年龄年龄增大，林木抗火性增强，但年龄过大，则林地光照强，阳性杂草丛生，易发生地表火。年龄小，易使地表火转为树冠火。林木层次单层林易发地表火(平面火或二维火)，复层林易发树冠火(立体火或三维火)10Foreststructureinfluencesfirebehavior111.2林火类型火地下火地表火林冠火按强度分按是否可利用分按面积分火警1hm2火灾和用火火灾1-100hm2重大火灾101-1000hm2特大火灾1000hm212地表火(地面火)分布最多，最常见，约占火灾的90%以上特点：火沿平地表面蔓延，烧掉地被物、幼树、大树基部、灌木等，烧后易引起病虫害发生，面积大可改变森林生态系统。轻度地表火可改善林地卫生。地表火的烟为浅灰色，温度达400℃。13地表火类型根据蔓延速度的快慢，又可分为两类：急进地表火：火蔓延速度快，通常每小时可达几百米或者1公里以上，在地表可跳跃前进，火烧不匀，火烧迹地为顺风伸展成三角形或长椭圆形。如“8756”大火是急进地表火为主，树冠火为付的特大森林火灾，速度最快达每小时20公里，一般每小时5-6公里。稳进地表火：火蔓延速度慢，一般每小时几十米，燃烧时间长，温度高，强度大，燃烧彻底，破坏性大。迹地为椭圆形。14沿树冠蔓延和扩展的火灾。一般由地表火上升引起，偶尔有雷击火引起。约占火灾4%。树冠火15树冠火树冠火发生条件：气候长期干旱，可燃物特别干燥；地表火遇强风；多发生在针叶林中，阔叶林很少发生。但桉树、樟树因富含油脂，易发生树冠火。南方杉木、马尾松、思茅松易发生，北方落叶松林不易发生(因树叶不易燃烧)。树冠火特点：火灾后，有很多火星，碎片，易引起新火源；其烟呈暗灰色，温度达900-1000℃。一般由强烈地表火烧至树冠，因树冠不连续，又下降为地表火，遇到树冠再上升树冠火，在林中起伏前进。16树冠火类型连续型树冠火急进树冠火(狂燃火)：火焰飘流前进，蔓延速度快，一般每小时8-20公里；上、下形成两股火，下面的火落在后面，一般中等枝条全烧，大枝不烧；迹地呈长椭圆形。稳进树冠火(遍燃火)，是最严重的火灾，火烧速度慢，顺风每小时5-8公里。上、下燃烧彻底，温度高，强度大，破坏性最大。迹地为椭圆形。间歇型树冠火17地下火只有腐殖质层或泥炭层的林区才能发生。故又称腐殖火或泥炭火或越冬火(冬季烧至翌年春天)。约占火灾1%。多发生在高纬度地区。如大、小兴安岭。特点：无火焰，只有烟，燃烧时间长，圆形冒烟，可烧至岩石层、地下水层；蔓延缓慢，每小时4-5米，一昼夜可烧几十米；温度高，持续时间长，破坏性大，很难扑救；火烧后，根系被烧掉，强风一吹林木便倒，从而出现林间空地。迹地为环形。可烧死林地中的树木，休眠种子和其他繁殖体，使植被的再生时间推迟。18地下火地下火：林地腐殖质层或泥炭层中燃烧的火灾。地表只有烟雾，基本见不到火焰。19地表火？20根据是否有控制火灾用火人为控制，在指定地点，安全用火，用火强度有限度，达到预期经营目的和效果林火类型21我国森林火灾划分等级凡是被火烧过的树林，不论林木是否烧死或受害即称为受害面积；而成灾面积是在受害的单位面积上，成林被烧毁或烧死株数在30%以上，幼林株数在60%以上称之。火灾等级受害面积(hm2)森林火警1一般森林火灾1-100重大森林火灾101-1000特大森林火灾1000引自防火条例(1998)大面积森林火灾在火灾总数中约占1％(0.2~2％)，然而其燃烧面积却占30~70％，所造成的损失占90％。22大兴安岭发生特大森林火灾1987-05-06火灾现场人民解放军迅速奔赴大兴安岭火场扑救由于火场地势复杂，部队采取机降运兵投入火场作战238756特大森林火灾参战官兵在奋力扑救原始森林火灾参战官兵正在清理火场上的站杆倒木，防止余火复燃林业部部长杨钟(右)被罢官242火对土壤的影响物理的变化土壤含水率在低洼地区，如果植被全被烧死，可能造成沼泽化土壤温度：导致土壤温度增加化学的变化pH值：火烧后会促使pH值增加土壤有机质：不同程度的损失养分含量和可利用性：总的土壤养分含量下降，养分可利用性增加生物的变化25森林森林覆盖面积减少降低蒸腾和水分散失土壤变湿对雨水截留减少地表枯枝落叶、腐殖质减少土壤变干火短期效应长期效应2.1物理的变化•破坏植被，减少蒸腾，造成林地的沼泽化粗质地土壤，保水能力差，含水率决定于枯落物和腐殖质数量，火烧之后变得更加干燥。(1)土壤含水率26短期影响：短期内温度急剧升高。土壤具有隔热特性，热量的穿透能力有限。这一点对土壤中植物繁殖体的保护至关重要。表层达350~900℃，而5-10cm深土壤只有100℃。长期影响：增加土壤温度。黑色土壤吸收更多的太阳能；土表枯落物减少，促进热向下层传导。土温的增加可促进枯落物的分解，提高土壤肥力，促进繁殖体的萌发，增加草食动物的食物及营养价值。(2)土壤温度27黑色土壤吸收更多太阳能282.2化学的变化火烧残留的灰分中含有大量的可溶性碱土金属氧化物，能很快合成碳酸盐，碳酸盐呈碱性反应，使土壤的pH值升高。芬兰的研究，火烧后pH值升高2~3个单位。对下层的影响较小，但影响结果能保持很长时间。(1)pH值29(2)土壤有机质使土壤表面的死地被物和有机质大量减少。对深层土壤的有机质影响较小。地下火产生的热量对湿有机物有熏蒸和干燥作用而使其随后燃烧。土壤表层有机物的损失程度与火灾发生时间、强度和可燃物的湿度有关。春季，地被物仍很湿时，发生的火灾可能仅燃烧掉新的凋落物而对F和H层影响不大强度高的秋季火灾能烧掉干燥产地岩石上50cm厚的有机物质。30(3)养分的含量和可利用性火灾发生后，土壤表层的营养元素的总量下降。高温使一些元素挥发掉。如温度300℃以上时N挥发；500℃以上时，K挥发；许多其他的元素也随烟雾从火区移出。使可利用态的养分含量增加使含在有机物中的植物不可利用的的养分转化为可利用的形式。对森林植物的生长有利。312.3生物的变化表层中的一些动物会被烧死，而深层土壤中的一些生物能够幸存下来，在随后的几年中其数量能够得以恢复。火灾使微生物种群减少，但在第一次降雨后明显增加，这是因为火灾后pH值增加，减少了微生物间的竞争和提供了养分的可利用性。火对土壤生物的影响与火灾的频率有关。32火对动物的影响火对动物的直接影响取决于动物的逃避能力、火的燃烧程度和蔓延速度。火对动物的间接影响火通过改变环境，使动物种类、多度和繁殖发生变化。火轻重不同地烧过林区时，会形成老龄和幼龄植被的镶嵌分布，从而增加动物区系多样性。333火对植物的影响和植物的适应3.1火对植物的影响林火过后，林地地被物稀疏，光照条件改善，土壤可溶性养分增加，促进植物的开花和结实。促进迟开球果的开裂，有利于种子的散布。如短叶松。促进种子萌发。增温；种子外被腊质油脂融化促进吸水；种子直接接触土壤表层。在某些地区，火是重要的生态因子。有些植物种甚至依赖火。34火对植物群落的影响使群落组成发生变化：耐火的物种增加，不耐火的物种减少。改变森林的年龄结构的成层性：使群落层次结构单一化。火改变群落的稳定性有时使相对稳定的群落变得不稳定，而频繁的火烧又使原本不稳定的群落变得稳定。353.2植物的适应根据对火的适应性，植物种的划分适应火的植物种依赖火的植物种耐火的植物种再萌芽型(地下贮藏器官发达)火后大量结实型(产生大量种子)奥德姆把依赖火或耐火种分为两个类型：再萌芽型，火后大量结实型36营养阶段对火的适应抗火树皮：越厚抗火性越强减小易燃性：阔叶树、针阔混交林保护芽：不定芽、潜伏芽(中幼年老年)地下芽地表侧根不定芽树干基部萌芽条37繁殖阶段对火的适应提早开花结实：减少从开花到结实的时间；火能刺激开花结实。种子散布：闭果树种，果磷被松脂粘连，遇火才开裂。38火对发芽的影响种子火解除休眠消除抑制物质发芽394火对生态系统及其过程的影响火对能量流动的影响增加了生态系统能量的输出森林的生物地球化学循环41火对森林的生物地球化学循环的影响以烟雾和飘尘的形式使养分输出；大量养分随地表径流输出；使贮存在有机质中的养分迅速释放；有时导致土壤的贫瘠化。42火对水循环的影响火灾后常伴有降雨地表径流增加，容易造成水土流失森林的蒸腾作用减小，林地易发生沼泽化，粗质土壤易干旱化。43火对生态系统多样性的降低作用高强度、大面积的森林火灾，使生态系统内的生物的种类和数量锐减，频繁的火烧使一些生物种类灭绝。尤其是群落优势种的逆行更替，使生态系统的结构简单化，物质循环和能量流动的渠道受阻，系统功能变差，生产力低下，生态系统的稳定性和多样性降低。44火对生态系统多样性的增加作用低强度、小面积的火烧能增加生物多样性由于燃烧不均匀造成局部环境的改变，使环境多样化，利于新种的侵入低强度火烧可以增加地温，加速有机质的分解，有利于植物的生长和数量的增加低强度火烧可促进迟开球果的开裂和种子的萌发，使植物和树木快速更新低强度火烧后使林地上的萌条增多，在一定程度上改善动物的食物条件增大动物的种群数量在一定程度上，低强度火烧加速有机物质内营养物质的释放和再利用，促进了物质循环和能量的转换，提高生态系统生产力45火与森林结构46森林火灾对森林景观的影响高强度、大面积的森林火灾可消除森林、灌丛、草地等嵌块体，产生比较均一的火烧迹地，景观降低景观多样性低强度、小面积火烧或不均匀火