生物与生物工程防火措施

森林防火_中国沿海防护林

森林防火要从生态观点出发，采用多种人为和天然的防火措施，使森林火灾控制在允许范围之内，以维护森林生态平衡。综合森林防火是一项复杂的系统工程，应依据自然条件和社会经济情况以及森林防火的需要与可能，提出切合实际的防火措施，进行合理的规划设计。对各种方案要进行比较分析，选出最优方案，力求做到事半功倍，取得良好的防火效果。

营林防火就是将森林经营与防火紧密结合起来，它既是森林经营的一项重要手段，又是森林防火的具体措施，可以减少和调节森林可燃物，不断改善森林环境，加快森林生长发育，缩短森林培育周期。营林防火是长期的、经常性的工作，应将它贯穿于森林生长发育的各个阶段，主要措施有：

（一）加强造林整地和幼林抚育管理

造林整地和幼林抚育管理，是森林防火的重要措施。清除幼林中的杂草灌木，不但为幼苗、幼树创造良好的生长环境，也可以使其免遭森林火灾的危害。另外，针叶幼林郁闭后，很快自然整枝，由于这些枝条干枯且距地面很近，一旦着火就会将火引向树冠，形成毁灭性的树冠火，因此修枝打杈既能加快林木生长，又有利于护林防火。

（二）抚育间伐

沿海防护林林郁闭后林木开始分化，应及时进行抚育间伐，不断伐去生长落后、病腐、干形不良的个体和非目的树种，并及时清除林内杂乱物，可以大大减少防护林内可燃物的积累，也能改善森林环境，促进林木生长，增强林分抗火性。我国沿海有大面积的针叶中幼林如黑松、赤松和马尾松等，应加强这些林分的抚育间伐，改善林分的防火条件，防止森林火灾的发生。

（三）林下植被管理

沿海防护林建成后，由于人为破坏较少，林下植被完好，林下灌草较多时，容易引起森林火灾。应对这些沿海防护林的林下植被严格管理，防止森林火灾的发生。

沿海气候类型多样、地形复杂，生物种类极其丰富，这些形形色色的生物对火有不同的抗性。不同森林植物群落其燃烧值不同，不同动物之间的相互作用和影响，也影响到森林的燃烧性，应充分利用自然界的力量和条件，开展护林防火工作，以取得事半功倍的效果。

（一）防火特点和作用

通过调节森林燃烧的物质基础，来达到森林防火的目的，这就是生物与生物工程防火。如利用不同植物、不同树种的抗火性可阻隔林火的蔓延；也可以利用森林植物生物学特性的差异，改变火环境，使易燃林地转变为难燃林地，增强林分的难燃性；还可以通过调节林分结构来增加林分的难燃成分，减少易燃成分，降低森林的燃烧性。此外，利用微生物、低等动物或野生动物的繁殖，减少易燃物的积累，也可以达到降低林分燃烧性的目的。

生物与生物工程防火是森林防火的基础，有利于维护森林生态平衡，能涵养水源、保持水土、防治病虫害，可谓一举多得。生物与生物工程防火多为半永久性或永久性的防火设施，防火期效长、效果好，能充分发挥自然力的作用，是一项投资少、功效高的防火措施。此外，开展生物与生物工程防火，还可以发展多种经营，提高群众收益。因此，这种防火方法在我国沿海基岸海岸有广阔的前景。

（二）生物防火林带的营建

实践证明，营造防火林带能起到良好的防火作用，是一项战略性的森林防火措施，在我国各个林区都得到广泛的重视，并逐渐向生物防火林带方向发展。

1.防火树种的选择

防火树种应选择不易燃、抗火性强的常绿阔叶树或落叶较齐的落叶阔叶树。有些树种抗火性虽强但易燃，不应选择为防火树种。防火树种应注意选择那些枝条密集、生长快、萌芽能力强、体内水分多的树种。具体应从三个方面考虑：①树种的抗火性，即树木枝、叶、树皮等易燃物的性质，如可燃物的热值、含脂量、含油量、燃点、灰分含硅量及含水量等。前两项值越低，抗火性越大，后几项值越大，越抗火；②树种的生物学特性。树皮越厚，结构越紧密，越抗火；另外，林冠稀疏、萌发能力强的深根性树种抗火性强；③火烧迹地调查，通过研究不同树种烧死、烧伤程度，以此来判断树种的抗火能力。

我国沿海树种极其丰富，有许多树种可以选择为防火树种。北方防火乔木树种有：水曲柳、黄波罗、槭树、椴树、杨树、稠李和柳树；灌木有白丁香、接骨木、刺五加、山梅花、卫茅等。南方主要防火树种有：木荷、杜英、火力楠、珊瑚树、棕榈、鸭脚木、油茶、茶树、杨桐、柃木、竹类等。

2.防火林带结构、位置和配置

从防火效果看，防火林带以复层结构为好。复层林带一是保持多层郁闭，有利于提高林内湿度，降低风速；二是可以阻挡热辐射，有效发挥林带的阻火作用。防火林带一般应设在山脊，以阻挡树冠火蔓延；也可以设在山冲，结合小溪和天然阔叶树，只需补植一些防火树种，就很容易形成防火林带。在农田周围的山坡地营造果树林带，既有利于防火，也有一定的经济收入，可调动群众的防火积极性。

乔木防火林带主要是阻截树冠火，而灌木防火林带和耐火植物带（经济作物带和药用植物带）主要是阻隔地表火。因此，在树种配置方面，应为乔木、亚乔木、灌木和耐火的草本植物相结合，立体配置。

3.防火林带经营技术与管理

防火林带和生物防火带应该封闭，其面积应占总林地面积的5%～6%。为了尽早起到防火作用，造林密度应该大些，例如浙江遂昌的防火林带，立地条件较好的造林地株行距为1.67m×1.33m；立地条件较差的造林地株行距为1.33m×1.0m。为此，应选大苗造林，随时补植，及时清除林带内的杂草。防火林带郁闭后，应及时整枝，清除病腐木和濒死木，以利防火。总之，防火林带形成后应及时抚育管理，以充分发挥其应有的防火效果。

火能引起森林火灾，给森林正常发育带来巨大危害。然而在人为控制下，按计划用火，则可减少森林中可燃物积累，有利于护林防火。以火防火可以做到事半功倍、多快好省，是一种很有前途的森林防火措施。

（一）以火防火的理论基础

森林通过凋落物和枯损物的方式将物质和能量归回大地，由于分解缓慢，每年都有一些积累起来，纬度愈高分解愈慢，积累的可燃物愈多。在远古时代，只有发生雷电火才能将这些可燃物燃烧掉。实际上，森林中有两种不同性质的火：一是高强度火，这类火的火势猛烈、迅速，能使环境发生剧烈变化，引起生态系统生物混乱，严重破坏生态平衡。另一类是低能量火，火势平缓，能量慢慢释放，能维持系统中各种生物之间的相互关系，对环境影响不大。因此在森林经营中，可有计划、有目的地采用低能量的人为火烧，取代高强度大面积的森林火灾。

（二）以火防火的方法

在我国沿海，以火防火主要表现在以下几个方面：

1.火烧采伐剩余物

采伐剩余物是非常易燃的物质，如不及时清理很容易引起森林火灾，如1987年5月大兴安岭林区发生的特大森林火灾，林地上的大量采伐剩余物就是酿成大火的重要原因之一。

2.火烧防火线

开设防火线也是一项重要的防火措施，用这种方法开设防火线具有速度快、功效高、成本低的特点。此外，有些地方还采用火烧法开设林缘防火线、村屯防火线等。

3.林内计划火烧

在用火安全期，对易燃针叶林和阔叶林在林内进行计划点烧，可以减少可燃物积累，降低林分燃烧性，并有利于林木生长发育。

（三）用火条件和技术

1.用火季节和时间

在森林中用火应选择适宜的季节和时间，如火烧采伐剩余物，应选在冬季积雪覆盖时或植物生长茂盛季节。在春季雪融期，利用融雪先后不一的有利条件，融化一片烧一片，因四周有积雪，所以不易发生跑火危险。

2.用火天气条件

一般情况下用火应该在稳定天气条件下进行，因为不稳天气有阵风，风向不稳定，影响火行为的变化，会给用火带来危险。用火时应选择气温较低的时候，相对湿度应为40%～60%，风速应保持在三级风以内。

3.可燃物条件

在计划用火时，要调查可燃物数量与分布。可燃物分布要均匀，否则应疏散堆集过密的可燃物。在怕火烧地块和幼树四周，应开设防火带对其加以保护，以免被火烧伤。可燃物含水率一般应为15%～20%，含水率过高难以点燃，过低则火强度高，难以控制。

4.掌握火行为

一般计划用火，火的前进速度以1～3m/min为宜，火焰平均高度应在1.5m以内，过高则难以控制，容易发生危险。

5.点火技术

在计划用火中，点火方法也是用火成功与否的重要一环。因为点火方法不同，火行为会有明显差异，用火效果也不相同，因此应依据植被状况、可燃物数量、地形及立地条件等选择点火方法。在用火区四周应有防火线、控制线和天然防火障碍物等，将用火区封闭起来。常用的点火方法有：逆风点火、顺风点火、侧风点火、V形点火、带状点火、中心点火法、棋盘式点火法。

（四）用火方法和步骤

采用计划用火减少可燃物，一定要做到安全可靠，因此在林区用火要掌握以下原则：①先难后易，首先应点危险地段，因为开始点燃的火能量小，容易控制，然后再点燃比较安全的地段。②先远后近，先点烧远处，后点烧近处，愈烧愈安全。在危险地段用火，可以先开设防火线，然后再用火点烧，以确保用火绝对安全。

用火大致可分为3个步骤：第一步是准备工作。对计划火烧用地进行调查，了解燃烧面积、植被种类、可燃物类型、数量及其分布，了解火烧区四周防火线、控制线以及各种防火障碍物的分布状况，是否需要新开设防火线或生土带等。然后编写计划用火报告。第二步是用火前一周，在计划火烧区设置临时气象观察站，测定可燃物的含水率，以便掌握用火时机。用火时应配备一批扑火队伍，用火后要彻底清理余火。第三步是计划用火后，应立即检查火烧地段是否达到火烧的目的和要求，如火烧防火线是否彻底等。

为了迅速提高对林火的控制能力，使森林火灾损失减少到最低限度，应在短时间内集中投入较多资金和人力物力，建设各种森林防火工程。森林防火工程主要包括地面森林防火网络化和空中森林防火网络化。

（一）地面森林防火网络化

在人烟比较稠密、经济比较发达、交通比较方便的林区，应开展以地面防火网络化为主的森林防火工程。它主要包括林火预测预报网、林火探测网、通讯网、防火阻隔网和林火扑救网。

1.林火预测预报网

它是森林防火的信息来源，能为护林防火人员提前做好准备工作提供信息。建立林火预测预报网，首先需要研究气象台站的密度，使它们相互联结起来，以保证所获信息的可靠程度。此外，还应掌握不同可燃物类型的气象资料，以及各类可燃物含水率变化与气象要素之间的关系。根据这些资料推测林火发生的可能性，再加上对当地群众和游人心理状态及习惯的分析，对森林火灾作出预测预报。

2.林火探测网

林火探测网的功能是及时发现火情，增加森林火灾报警能力，为扑救林火，力争“打早、打小、打了”提供可靠保证。地面林火探测网应包括地面巡护、地面瞭望、地面红外探火、电视探火，以及最新发展的雷达探火和激光探火等。林火探测网一般要求探测面大、盲区小，同时还要求各探火点分布适当，以便准确确定起火地点。为此，林火探测网应充分利用林火发生图和森林火险天气预报等信息，加强对重点林区的巡护瞭望，力争做到及时发现，及时报警，及时扑灭。

3.通讯网

通讯网是林区防火的中枢机构，是各种防火、灭火信息的传递纽带，通讯网应包括有线电话、移动电话以及无线电台、短波和超短波通讯等，此外还有卫星图像通讯和无线电传真等。在科学发达、人烟密集的沿海，保证通讯网畅通无阻是不成问题的。

4.防火阻隔网

这个网的主要任务是控制林火蔓延，同时还能起到运送扑火人力和物资的作用。防火阻隔网应包括林区铁路、公路、人为防火障碍物（如防火线、防火林带、农田以及计划火烧林地等）和天然防火障碍物（湖泊、河流、水池和难燃的森林等）。防火阻隔网要求封闭，这样才能把火控制在一定范围内。一般来说，沿海防火阻隔网面积为10~100，在人烟稀少、交通不便的地方，网格可大些，否则可小些。在易燃性高的林分，网格面积应该小些，密度应大些；相反，网格面积可大一些，密度则应小些。

5.林火扑救网

林火扑救网应包括各地扑火指挥人员、扑火队伍及其装备、扑火工具仓库等。应充分了解扑火力量分布格局，绘制出林火扑救网分布图，便于扑火指挥参考。布置扑火力量时，在重点森林火险区应布防较多的扑火队伍，配备较强的扑火工具和装备。在配备先进扑火机械和设备时，一定要充分考虑水源条件和运输条件，否则很难发挥灭火效果。

（二）空中森林防火网络化

空中森林防火网络化的建设，适用人烟稀少、交通不便、偏远的大面积次生林与原始林区，大致有以下措施，即卫星林火预测网，空中、空间林火探测网及空中林火扑救网等。空中扑火主要是利用空降灭火、机降灭火、飞机喷液灭火及人工降水防火灭火等。加强森林防火工程建设，实行防火工程网络化，对提高林火控制能力具有重要作用。另一方面，加强防火工程管理，也是提高林火控制能力的重要环节。只有利用先进技术及先进的管理措施，才能充分发挥森林防火工程的最佳效益。

森林火灾扑救原理是依据森林燃烧的3个要素：一是隔离可燃物；二是隔绝空气；三是降低燃烧温度，即利用隔离、窒息、冷却原理。森林火灾的扑灭方法目前有如下几种：

（一）扑打法

这是扑火时最常用、最简单的一种方法，适用于扑灭弱度、中等强度的地表火。一般用阔叶树枝条或湿麻袋片绑在木棍上直接扑打。20世纪80年代初，将旧的汽车外胎里层，剪成宽2～3cm、长80～100cm的胶皮条，绑在木棍上呈扫把型，用于直接灭火，效果良好，比树枝条灭火可提高工效12%。在扑火时，应将扑火工具斜向燃烧物火焰成45°，一打一拖；切忌直上直下或猛起猛落，以免助长火势或火星向四处飞散，造成新的火种。扑打时最好是2～3人组成一组，轮流沿火场两翼扑打，火势弱时可单人扑打一点。扑打时要沿火线逐段进行，不可脱离火线。对阳坡、陡坡的上山火，切莫迎着火头扑打，以免造成人员伤害。

（二）土灭火法

土灭火法以土盖火，使火与空气隔绝，从而使火窒息。这种方法多用于枯枝落叶层较厚、森林杂乱物较多的地方，特别是在林地土壤结构疏松如沙土和沙壤土，就更有利于应用。优点是就地取材，效果较好，湿土灭火同时有降低温度和隔绝空气的作用。

土灭火法常用的工具和机械有：①手工工具，常用的有铁锹、铁镐，既能铲土，又能切断树根、草根、断绝火源，达到灭火目的；②喷土枪，用于扑灭弱度、中强度的地表火，每小时能扑灭0.8~2.5km长的火线，比手工作业快8～10倍；③推土机，是常用的灭火机械，除用于修筑防火路外，更重要的是用于修筑防火线，阻止林火蔓延。推土机工作之前，应将要开设防火带上的树木一律伐倒，然后截开树头，将树干割成段，为推土机工作创造良好条件。

（三）水灭火法

水是最普通、最廉价的灭火剂，如果在火场附近有水源，就可以采用这种方法灭火。水的灭水原理主要有三个方面：第一，冷却作用。水具有很大的热容量，能够冷却燃烧物质；第二，稀释氧作用。当水受热汽化时，每升水能变为1500～1720L的水蒸气，这些水蒸气能阻止氧气进入燃烧区；第三，机械作用。通过压力喷出的水柱具有机械作用，能冲毁燃烧的枯枝落叶层，使其与泥土混合，直接起到灭火作用。

用水扑灭1m长的地表火，需要水量0.2～0.5L，若扑灭1m2火焰则需要用水量1～2.5L，这是最小用水量。当有相当厚的枯枝落叶层燃烧时，要使这种地表火完全熄灭，每平方米消耗水量达8L。用水灭火的机具很多，主要有背负式灭火器、机动水泵、消防水车、飞机载水等。

（四）风力灭火法

即利用风力灭火机的强风灭火。强风能把燃烧释放出来的热量吹走，使温度降到燃点以下；强风可将可燃烧气体吹散，使其达不到燃烧浓度。风力灭火机只能扑灭弱度和中等强度的地表火，不能扑灭暗火和树冠火，否则越吹越旺。我国风力灭火机主要由油锯去掉导板和锯链，改装上风筒而成。一般距出风口2～3m处，其风速可分别达到19m/s和12.7m/s，相当于九级大风的风速。这种灭火机结构简单、使用方便、机动性强，目前已在全国各地广泛使用。

风力灭火机具有体积小、重量轻、功率大的特点，一台风力灭火机相当于25~30名灭火人员用手工工具的灭火效能，且在各种条件下都能使用。当前世界上其他各种灭火工具、机械、器材的使用，都受交通、地形、水源等条件的限制，只能在特殊条件下使用，而风力灭火机则不然，只要由3～5人组成一组，背1～2台风力灭火机，提上燃油筒和灭余火工具，就能迅速扑灭林火。

（五）以火灭火法

以火灭火法是在发生强烈火灾时，当已有的天然障碍物和人工防火线都不能阻挡，同时又来不及在火头前方开设较宽的防火线时采用的应急方法。这是扑灭森林火灾较为有效的一种方法，其优点是灭火效率高，不需要特殊设备。但这种方法有很大的危险性，必须有经验丰富的人来掌握，否则容易造成更大的火灾。以火灭火有以下2种方式：

火浇法：当火灾发生时，空气受热产生上升气流，火灾区域空气比较稀薄，使周围空气向火场集聚，便产生气旋。在气旋形成区以外、火头前方点火称为火烧法。火烧法是利用防火线、天然障碍物、道路或小路作为控制线，沿控制线逆风点火，使火逆风蔓延烧向火场，当两火头相遇时火即熄灭。

迎面火法：当大风逼近或遇到猛烈树冠火，用人力难以扑救，又来不及开防火线时，可采用点迎面火的方法，即在火头前进方向，选择安全地带，或以防火线、道路、河流作为控制线，在火头前方用枯干枝条作垄堆。每个垄堆的大小应足以引起树冠燃烧，每隔5～10m设专人负责。一旦气旋来到，所有垄堆立即同时点火，若在气旋来到以前点火，可能得到相反的效果，并且对灭火人员的生命有很大危险。因此，利用迎面火一定要有组织、有领导的进行，不能任意行动。

在火头前方多远的距离点迎面火最合适，有人提议按下列公式计算：

L=7

式中，L为点迎面火与火头的距离（m），L0为隔离带的宽度（m）。在发生树冠火时，点迎面火的参数一般不太明显，所以L0不应少于200m，则允许距离1400m。

（六）化学灭火法

化学灭火法就是用化学药液或药粉进行灭火或阻滞火的蔓延的方法，其灭火原理是：①化学药剂具有高度的吸湿性，能保持可燃物的含水量，降低可燃程度；②药剂在受热后，放出不燃气体，稀释可燃性气体的浓度；③药剂受热分解后形成薄膜，覆盖在燃烧物的表面，隔绝氧气，限制燃烧过程的继续发展；④药剂分解时吸收大量热能，降低燃烧温度，减弱燃烧强度。

化学灭火剂可以分为短效灭火剂和长效灭火剂。短效灭火剂仅仅为了增加水的渗透能力或延缓水的蒸发，药剂干燥后即失去滞燃效力，主要用于直接灭火。长效化学灭火剂可以较持久起灭火作用，水的作用在于将药剂混合成液状，以及喷洒时起载体作用，药液干燥后，仍不失去灭火效力。因此它不仅可以直接灭火，还可以用来开辟防火隔离带。目前，世界上对化学灭火剂的研究比较重视，我国也研制出了几种化学灭火剂，并应用于扑灭森林火灾。

（七）人工催化降水灭火法

人工催化降水是一种有效的灭火方法，也是一种较好的防火措施。在火灾发生前，对干旱火险高的林区预先进行人工催化降水，就能降低森林的燃烧性，防止林火发生；对已发生的林火，促其早期降水或增加降水强度，就可将林火浇灭，至少可降低火势，有利于地面扑救，都具有实际意义。

在火灾危险期内和在火灾发生的时候，经常出现降雨的天气条件，但由于未达到临界点，尚不能成雨。在温带地区夏季降雨都是由于在过冷云的上部出现冰晶，冰晶吸收水气而增大。当气流负荷不起时，就降落到温暖的空气层，融化成雨。人工促进降雨就是在云层中加进类似冰晶的物质，如干冰（固体二氧化碳）、四聚乙醛、碘化银、碘化铅、硫化铜等，促进降雨。

人工促进降雨需要有一定的气象条件，即必须有一定的云层才能降雨。另外由于长期干旱，森林火灾经常烧到很深的地层，就是大雨后还有个别地方仍在燃烧，如树根、倒木堆和风倒木、采伐剩余物等。因此，人工促进降雨后，还必须派人去扑灭余火和清理火场，加强地面和航空巡逻。