林地火烧后，林木首先受害部位是树木的干基，然后是枝冠(杨美和等，1995)。树皮是热的不良导体，可以保护树干不被烧伤，具有一定的耐火能力(胡海清，2005)。厚的树皮，即使在火强度较高、加热时间较长的情况下也能保护形成层不受致死性伤害(吴德友，1995)。林火对树干的伤害程度取决于火的强度、火烧时间的长短及树皮的厚度和热传导性等，随着树皮被烧深度及高度的增加，树木被烧死的可能性增大，有树脂分泌出的说明树木明显受到了高温伤害(姚树人等，2002)。树皮的厚度等理化性质是防火树种筛选的重要依据(姚树人等，2002；张思玉等，2006；文定元，1995；郑焕能，1992；郑焕能等，1993；田晓瑞等，2001)。

在树皮燃烧性研究方面，一些研究者用热分析技术研究了树皮的热化学变化过程和热解特性(赵广播等，1998；1999；胡淑宜，1999；邵占杰等，2002)，许多研究者通过测定树皮的含水率等组成成分评价树皮的燃烧性(单延龙，2003；单延龙等，2004；李林，2004；田晓瑞，2000；张家来等，2000；舒立福等，2000)，一些研究者用树皮的厚度、粗糙程度等物理性质评价树皮的燃烧性(高国平等，1995；尚德雁等，1995)。以上研究均未用完整的树皮进行试验，而是用相关理化性质来评价树皮的燃烧性，是间接研究方法。本研究在已有研究(李世友等，2006；2007)的基础上，通过改进试验方法、样品种类和数量，在进行树皮结构特征分析、工业分析和热辐射作用下树皮质量变化、内表面温度变化测定的基础上，提出树皮阻燃性综合评价指标FRP，依据FRP值大小对树皮的阻燃性进行排序，是用直接方法研究树皮阻燃性。

1 材料与方法 1.1 树皮采集

以云南油杉(Keteleeria evelyniana)、旱冬瓜(Alnus nepalensis)、云南松(Pinus yunnanensis)、直杆蓝桉(Eucalyptus maideni)、华山松(Pinus armandii)5个滇中地区主要造林树种的树皮为研究对象，试验用树皮于2007年4月采集于西南林学院树木园。选择生长良好、树干为圆形、树皮在各个方向上分布相对均匀、胸径为(15±0.8)cm的树木为采样木，从开裂程度和方向、密度、颜色方面等记录树皮的结构特征，从树干胸径处向下用锯子和刀片划开一块宽8 cm、高14 cm的树皮，用一字螺丝刀从各个方向均匀用力以撬开并取下树皮。用钢尺从树皮的上下截面各测量10处厚度，取20个数据的平均值为该株林木树皮的平均厚度，取多株林木树皮厚度的平均值为该种树皮的厚度。

1.2 试验方法 1.2.1 工业分析方法

含水率用90 ℃烘干恒质量法测定；灰分含量用干灰分法测定；挥发分生成率的测定方法为将干燥样品放入盖子有孔的弹筒中，在(900±10) ℃的马弗炉内加热7 min，以减少的质量占样品质量的百分数为样品的挥发分生成率；固定碳生成率的计算方法为总量(100%)减去样品中水分含量、灰分产率和挥发分产率所剩余的部分。

1.2.2 热值测定方法

采用XRY-1C型微机氧弹式热量计测定，数据由计算机自动计算得出，取低位热值Q。

1.2.3 热辐射作用下树皮质量损失过程测定

树皮从树干上取下后立即进行试验，树皮的大小为14 cm×8 cm。试验装置如图 1所示。功率为3 kW辐射源电炉的正面朝下放置于支架上，将试验树皮放在支架上，树皮外表皮朝上，外表面中心处与辐射源的距离为9 cm。天平通过数据线与电脑连接，质量数据经专用软件处理后以Word文档的形式存储在计算机硬盘中。保存质量数据的时间间隔设定为1 s，整个试验过程为3 500 s。试验时，关闭实验室门窗，同时启动电炉电源和数据采集专用软件，进入质量损失自动称量过程。

1.2.4 热辐射作用下树皮内表面温度变化测定

树皮从树干上取下后立即进行试验，试验树皮的大小为14 cm×8 cm。试验装置如图 2所示。功率为3 kW辐射源电炉的正面朝下放置于支架上，将试验树皮放在支架上并用试管夹固定，树皮外表皮朝上，外表面中心处与辐射源的距离为9 cm。试验前，将9根热电偶顶在树皮的内表面，每3根热电偶排成1排，共3排，热电偶间的距离均为2.5 cm，热电偶通过连接线、数据采集卡与电脑连接，温度数据通过32通道100 K高速数据采集卡进行采集并以MDB文件的形式存储到计算机硬盘。保存温度数据的时间间隔设定为1 s，整个试验过程为900 s。试验前，同时启动电炉电源和数据采集专用软件，进入内表面温度自动测量过程。取某时刻9个点温度的平均值为该时刻树皮内表的平均温度。

2 结果与分析 2.1 调查与试验结果

试验结果见表 1、图 3、图 4。由于试验的时间不同，实验室的室温略有差别，在绘制图 4曲线时，各时刻的温度均已减去了室温，即曲线上各点温度是树皮在辐射源的作用下净升高的温度。

各树种树皮结构特征调查和测定结果为：1)云南油杉树皮明显地分为内、外2层，外层不规划，内层平均厚度为7.5 mm，2层间结合比较紧密，外层不规则凹凸状分布、表面暗灰色间有灰白色、疏松、开裂深、朽木状，内层为肉红色、密度较大、结构完整不开裂，不易从树干上脱落；2)旱冬瓜树皮平均厚度13.4 mm，表面呈深灰色，无分层现象，纵向开裂较横向开裂多且深，外表面不规则凹凸小块状分布，含水率高；3)云南松树皮平均厚度14.2 mm，表面灰褐色，分层明显，纵裂深，不规则多层鳞片状脱落，纵裂的树皮周边撬起并露出薄的浅红褐色内皮层的外表面；4)直杆蓝桉树皮平均厚度7.5 mm，表面灰色，不分层，结构完整不开裂，各方向厚度均匀；5)华山松树皮平均厚度4.7 mm，表面深灰色，分层不明显，密度大，横向和纵向开裂深，开裂成方形或长方形小块状固定于树干上。

2.2 结果分析

对于生长在昆明的树种来说，当韧皮部和形成层温度达到35 ℃时就能受到高温伤害，如果气温为25 ℃，则韧皮部和形成层升高10 ℃就能受到火灾危害。所以，图 4的温度变化曲线可以以温升10 ℃为界分为2段，即低于10 ℃的安全时间段和高于10 ℃的受害时间段。从图 4可以看出，各树皮间温度升高10 ℃所需的时间差别较大，最快的华山松树皮为155 s，最慢的旱冬瓜树皮为356 s，时间越短，阻燃性越差。当温升超过10 ℃时，树皮对树干的保护作用取决于高温时间长短和各时刻温度高低。从图 4可以看出，各树皮间内表面升温速率不同，同一种树皮不同时刻升温速率也不同，而发生森林火灾时，树皮受到高温烘烤的时间长短具有不确定性，为综合评价树皮对树干的保护作用，提出树皮的阻燃性参数FRP：FRP=A/t。式中，A为温升曲线中超过10 ℃区间升温峰对应的面积(图 5)，单位为℃·s。t为从常温25 ℃升高10 ℃所需的时间，单位为s。

阻燃性参数FRP与树皮的阻燃性能成反比，即FRP越大，树皮的阻燃性越小。t值可以从电脑采集到原始数据中读取。由于试验过程中电脑每秒钟保存1次数据，所以，从净温升为10 ℃时刻起至试验完成为止，将原始温升数据相加即为A，也就是温升超过10 ℃这一段时间的积温。t，A，FRP和依据FRP值进行的5种树皮阻燃性排序如表 2所示。

从调查和试验结果可以看出，旱冬瓜树皮内表面温度变化与云南油杉相近，但热质量损失较云南油杉树皮快，这主要是由于在相同面积的5种树皮中，旱冬瓜树皮含水量最大，在热辐射作用下水分蒸发需要消耗大量的热量，所以内表面温度上升缓慢，阻燃性最强。在5种树皮中，云南油杉由于树皮最厚、含水率最低，导热性差，所以，内表面升温速率低，树皮对树干活组织有很强的保护作用。特别是云南油杉外皮层非常疏松，生成的木炭疏松多孔、导热性差，对内皮层和韧皮部、形成层具有很好的保护作用。从图 3热质量损失曲线可以看出，云南油杉树皮失重速率一直最低，保持原状的性能最强，所以阻燃性强。云南松树皮虽然纵裂深，裂口处树皮薄，容易受到高温伤害，但由于裂口在树干水平方向不连续，且裂口两侧分布有多层鳞片状树皮，这些树皮的密度小，防火期含水率极低，这种树皮对其内部的韧皮部和形成层有一定的保护作用。直杆蓝桉树皮由于厚度相对较小，热量传递路径短，但其与华山松的差别在于由于没有裂纹，外表面平整，受热面积相对较小，温度上升远较华山松缓慢，所以其阻燃性远大于华山松。在5种树皮中，华山松树皮最薄、热值最高、灰分含量最低，特别是其横向和纵向开裂深，且裂纹间距小，受热面积大，在热辐射作用下，热量既可以从树皮外表面传递到内表面，还通过密集的裂纹近距离向内表面传递，阻燃性最差。

3 结论与建议

在对树皮进行结构特征分析、工业分析和热辐射作用下树皮质量变化、内表面温度变化测定的基础上，提出了树皮的阻燃性参数FRP，根据FRP值大小对5种树皮的阻燃性由强到弱的排序为：旱冬瓜、云南油杉、云南松、直杆蓝桉、华山松。

在5个树种中，旱冬瓜树皮的阻燃性最强，林木具有较强的耐火性，所以，可以通过补植等措施提高其在易燃林分中所占的比例，达到提高林分耐火性的目的。云南油杉树皮的阻燃性也很强，林木具有强耐火性，而且落叶短、小，落叶层密实度大，地表枯落物层难以形成中高强度的地表火，所以在进行森林防火时一般不必对云南油杉纯林采取特别措施。云南松树皮具有较强的阻燃性，林木具有一定的耐火性，可以采用计划烧除减少云南松林的可燃物载量。由于云南油杉、旱冬瓜、直杆蓝桉3种树皮的阻燃性较强，林木在火后萌生能力强，在灭火时，对拟开设隔离带的林地上的云南油杉、旱冬瓜、直杆蓝桉不必全部伐倒，可以采取修枝的办法减少部分枝叶，这样可以避免因林地裸露增加火后植被恢复的难度和火后裸地上杂草的入侵使隔离带在下次着火时成为载火带。在5个树种中，华山松树皮的阻燃性和林木耐火性最差，极易受到火灾危害，在进行森林防火时，不仅要采用抚育等方法减少林内可燃物的载量，破坏可燃物的连续性，避免华山松林发生树冠火，还要清理树干周围的可燃物，以减轻地表火对树干的高温伤害。

在实际的森林火灾过程中，热量释放速度往往是先上升后下降，树皮和树干要经历先接受热量后释放热量的过程。在接受热量阶段，树皮和树干温度上升，旱冬瓜和云南油杉这类阻燃性强的厚树皮对韧皮部、形成层有很好的保护作用。但在燃烧后期或熄灭阶段，当树皮周围气温低于树皮温度时，树干进入热量释放阶段，即温度下降阶段。在这一阶段，旱冬瓜和云南油杉树皮由于厚度大、热容量大，阻碍了韧皮部、形成层向外散热，其下降速度不如云南松、直杆蓝桉和华山松快，强阻燃性在这个阶段成为一个不利因素，这可能是云南松阻燃性强于直杆蓝桉而林木耐火性却不如直杆蓝桉的原因之一。如何更加合理评价树皮的阻燃性对韧皮部、形成层的保护作用需要进一步研究。