如何有效预防森林火灾是各国森林防火研究人员致力探讨的难题。近年来，利用防火树种营造防火林带进行阻隔和预防火灾取得了很好的效果。许多学者在防火树种筛选方面做了大量工作(舒立福等，1999a；1999b; Bambang，1994; 高国平等，1995)。但从显微结构研究树种的燃烧性，国内外尚未见报道。过去的研究都是通过分析树种含水率、抽提物和其他成分来分析树种之间的燃烧性差异，进而筛选出抗火性强的树种，并利用防火树种营造防火林带，预防森林火灾的发生与蔓延(陈存及等, 1988; 薄颖生等，1997)。不同树种微观结构也有差异，它与燃烧性之间是否存在相关关系，是本研究的主要问题。为了探索树叶和树枝的微观结构与燃烧性的关系，我们选择实践中防火能力强的树种和防火能力一般的其他阔叶树种作为研究对象，通过微观组织结构分析和燃烧性分析，确定树种微观结构与其燃烧性的关系，并以针叶树种作对照。

1 试验地概况

采样地点在广东省郁南县，处于广东省中西部，东经111°24′~112°58′，北纬22°08′~23°32′。海拔在300~500 m。属东亚季风气候区的南部，夏半年多吹偏南风，高温湿润；冬半年多吹偏北风，温暖干燥，有明显的干湿季节之分。年平均气温除高山地区外，都在20℃以上。雨量充沛，年降水量1 904 mm左右，年蒸发量1 528 mm，相对湿度80%。研究地区主要植被有亚热带常绿阔叶树、亚热带季风常绿林和人工栽培森林植被。在冬春干旱季节，常发生森林火灾，而且火灾发生次数多，损失严重，火灾多为地表火，树冠火少。

2 材料和方法

在秋季进行采样，采集树种包括木荷(Schima superba)、茶树(Camellia sinensis)、油茶(C.oleifera)、苦槠(Castanopsis sclerophylla)、女贞(Ligustrum lucidum)、石楠(Photinia serrulata)、日本珊瑚树(Viburnum amabuki)、枇杷(Eriobotrya japonica)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)等10个树种。在成年健康大树上采集树叶和小枝(直径小于1 cm)，采下后立即用福尔马林-醋酸-酒精液(FAA)固定(李正理，1987；郑国锠，1979)，带回实验室测定。

树叶采用石蜡切片法，对叶片和叶脉分别进行测定。用光学显微镜观察并照相，用称重法测定叶片、叶脉和树枝的组织比。

利用锥形量热仪测定(ASTM E1354-90，ISO 5660-1)样品的阻火性(田晓瑞等，2001)。样品在垂直水平方向上60 kW·m^-2辐射强度，外部点燃条件下进行测试。根据测试结果，利用计算机辅助分析，确定材料的阻火特性(Gilman et al., 1997)。锥形量热仪可以测定热释放速率、失重速率、CO和CO₂释放速率等参数，我们可以根据测定结果计算出各测定样品的火发生指数。火发生指数表示火险程度(Fu-Yu et al., 1997, Baggaley et al., 1997)，它是着火感应时间与热释放速率峰值的比值。

3 实验结果分析 3.1 树叶构造对燃烧性的影响

树叶受热时，叶表面水分先蒸发，叶内的水分通过扩散达到叶面后蒸发，当叶内水分减少，扩散速度小于叶面蒸发速度时，表面逐渐变得干燥。不同树种叶片在同样受热条件下，其水分蒸发快慢与其叶的解剖构造有关。栅栏组织所占比例越高，说明树种越偏阳性。防火林带一般位于山脊上，选用的树种要耐干旱脊薄的立地条件。虽然有些树种的含水率高，抗火性较强，但不适合造林地的立地条件，也不能作为防火树种。阔叶树的叶片在受热时细胞膛内的水分变成水蒸气使细胞间隙充满水蒸气，叶内外蒸汽压差大，水分易于蒸发(表 1)。而针叶树叶角质层发达，细胞间隙小，受热时水分较难蒸发(表 2)。水分蒸发可以降低叶面温度和降低可燃性气体的浓度，不利于叶片的燃烧。从表 1可以看出，木荷叶片的栅栏组织比例低(34%)，细胞间隙大，叶脉木质部比例高，便于水分传输。茶树的栅栏组织比例高(42%)，空隙度低，不利于水分的蒸发与散失，但其叶脉的木质部比重最高(54%)，便于水分传输。茶树叶片在燃烧性实验中表现出难燃性，说明叶脉中水分的传输作用更重要。

3.2 树叶结构与燃烧性关系

利用锥型量热仪对研究树种的燃烧性测定结果见表 3。植物材料在受热情况下，先是水分蒸发、表物质挥发和可燃性气体如甲烷、乙烯和其他可燃性液体的释放，可燃性气体达到一定浓度就会发生燃烧，热释放量逐渐达到峰值。根据测定的着火感应时间和热释放速率峰值计算出火发生指数。指数值越大，抗火能力越强。从计算结果可以看出，茶树、木荷的抗火能力强，女贞、石楠、苦槠和日本珊瑚树的防火能力一般，马尾松和杉木的防火能力最差，这与以前的研究结果基本一致(田晓瑞等, 2001)。

为了分析树叶的微观结构与其燃烧性的关系，我们采用海绵组织/栅栏组织(x)对火发生指数进行回归分析，得到回归方程：

对复相关系数进行F检验，显著性检验结果见表 4。F=0.526 2(> F_显著=0.495 5), 回归显著。这说明海绵组织/栅栏组织的比值对树叶的燃烧性有明显的相关关系。树叶中的海绵组织比例越高，抗火性能越强。

3.3 树枝构造对燃烧性的影响

马尾松和杉木枝与阔叶树种类似，由表皮、皮层、维管柱所组成，也有形成层，不同的是木质部和韧皮部的组成成分。针叶树种的木质部，一般没有导管而以管胞输导水分。管胞是一个细胞壁完整的死细胞，输导水分是通过纹孔由一个管胞到另一管胞来实现的。所以，针叶树对水分的传输能力比阔叶树种低。针叶树种没有典型的木纤维，管胞兼有支持作用。木薄壁组织多少有无随种类而异。有些针叶树种的木质部中具有树脂道(如马尾松)，它是由许多分泌细胞以及由它们所围成的细胞间隙所组成。针叶树的韧皮部，一般没有伴胞。它们的输导组织是筛胞。马尾松具有树脂道，韧皮部中也树脂道分布。而阔叶树用导管传输水分，也没有树脂道。所以，从解剖结构上看，针叶树由于传输水分困难，而且分泌树脂，它比阔叶树更易燃烧。从表 5阔叶树小枝的组织比分析，不同树种导管比例不同。木荷、日本珊瑚树的导管比例高，传输水分的能力强，抗火烧能力也强。

4 结论与讨论

通过对10个树种的叶片和小枝的显微结构与燃烧性分析，可以初步得出如下结论：

树叶构造对燃烧性有影响，阔叶树种的树叶结构有利于水分的传输与蒸散，叶脉中木质部比重越大，越有利于水分的传输，阔叶树种的树叶受热比较难以燃烧，而针叶水分传输慢，并常常有树脂道，易于燃烧；

树叶含水率越高, 越难以燃烧，海绵组织/栅栏组织与火发生指数之间存在显著的回归关系，茶树、木荷的海绵组织/栅栏组织比值高，抗火能力强；

树枝的结构也影响其燃烧性，树枝的其导管比重与抗火性有正相关关系，木荷、日本珊瑚树的导管比例高，传输水分的能力强，抗火烧能力强；

木荷、茶树等阔叶树种鲜叶的水分含量较高且水分析出较快，对于树木的抗火性能的物理学意义主要有：阔叶树叶的水分含量高且水分析出速度快，当树叶受热时，产生强烈的吸热效应，延长了预热时间，使大量热能用以增加水分子的动能，使水分子从体内向表面扩散，达到表面后，逸散到空气中，而逸出的水汽在受热情况下仍要吸收大量热量，使叶片温度在一定时间内维持在燃点以下。如果局部枝叶烧着了，而其它部分的枝叶也要足够的热量才能持续燃烧。大量的水分蒸发，使水蒸气在叶的表面上形成一个饱和层，即隔氧层会对火焰蔓延产生延缓或阻隔作用。水分蒸发产生的水蒸气与部分可燃性气体同时挥发，使可燃性气体的浓度降低，不利于受热挥发的可燃性气体的燃烧，减少了能量的释放。

森林燃烧中的火行为非常复杂，可燃物也多种多样。本文中讨论的燃烧性研究结果只是对小尺度样品、低强度辐射量的条件下的实验结果，这与实际森林火灾中的燃烧过程会有所不同。但通过研究树种不同器官的显微结构与燃烧性的关系，可以帮助我们更好地理解不同植物的燃烧性差异的本质，为开展生物防火和筛选防火树种提供更科学的方法。