森林可燃物是森林燃烧的物质基础，是指森林中一切可以燃烧的植物体，包括乔木、灌木、草本、地衣、苔藓、枯枝落叶以及地表以下的腐殖质和泥炭等(高国平等，1998)。森林可燃物的负荷量、含水率、床层结构以及理化性质等都与林火行为密切相关(Pausas et al., 2004; Knapp et al., 2005; Schmidt et al., 2008)。作为森林燃烧三要素之一，与其他2个要素(火源与火环境)相比，森林可燃物更易于人为控制，并且便于对森林防火的有效性进行合理的定量评价。通过对森林可燃物进行有效调控，不仅可以减少森林火灾的发生、增加森林生态系统的抗性、维持生物多样性、提高森林健康水平，而且调控后留有的残余物质为提取生物质能源提供大量的原料(Farnsworth et al., 2003; Moghaddas et al., 2008a; Demchik et al., 2009)。如今，在森林生态系统受到严重破坏的背景下，林火管理又面临新的挑战，森林可燃物调控显得更为重要。

对森林可燃物调控技术方法的研究可以追溯到20世纪初。20世纪20年代就有人提出调控森林可燃物负荷量可以有效地控制森林火灾的发生(Show et al., 1929)。在这一研究领域，北美一直处于领先地位，我国的研究起步相对较晚。目前国内外可燃物调控技术方法的研究领域在不断扩展，在总结调控技术方法的基础上，更加注重可燃物在景观水平上的处理以及对生态环境的影响(舒立福等，1999a; Finney，2001; Dodson et al., 2008; Hurteau et al., 2009; Schwilk et al., 2009)。本文在分析国内外研究文献的基础上，对森林可燃物调控技术方法、景观尺度上的可燃物处理以及可燃物调控的生态效应3个方面进行论述。并以此为基础，探讨适合的森林可燃物调控技术方法，为实现森林可燃物的科学管理提供参考。

1 调控技术方法概述

可燃物调空技术方法直接关系到调控的效率、效果及经济成本等。Agee等(2005)归纳了调控森林可燃物4个较为基础的原则，即减少地表可燃物、增加活枝高、降低林冠密度、保留大径级抗火林木。林火管理者通常通过机械处理、计划烧除等手段调控可燃物负荷量，以达到控制林火行为的目的，这在美国的西部、澳大利亚东南部及南欧等地区已经得到了广泛应用(Kobziar et al., 2006; Loucks et al., 2008; Potts et al., 2009; Shepherd et al., 2009)。此外，通过营林抚育、防火林带营造等方法改变可燃物床层结构及可燃物的燃烧环境，也为可燃物的调控提供了一条重要途径(田晓瑞等，2000; Brown et al., 2004; Lezberg et al., 2008)。概括起来，可燃物调控技术方法主要有以下几种形式。

1.1 机械处理

机械处理主要是指机械粉碎及其清理工作。对于地被物分解速率较慢的地区，一般可以采用该方法(Collins et al., 2007)。机械粉碎的对象可以为地表覆盖物、灌木，也可为胸径≤ 2. 5 cm的小乔木(Kobziar et al., 2006)。对灌木及小乔木进行机械粉碎处理，可以改变森林可燃物垂直分布的连续性，在一定程度上避免林火在垂直方向上的蔓延。根据粉碎物的理化性质不同可采用不同的清理方式，可将其移除，也可将其平铺在林地内(Kobziar et al., 2006)。在商品林的可燃物调控中，移除木材也是机械处理的一个方面。森林采伐过后，及时地移除木材及小径级原木，对于减少可燃物负荷量具有直接作用，并在很大程度上降低了林火所带来的经济损失(Mason et al., 2006; Stephens et al., 2009b)。

1.2 计划烧除

计划烧除，又称为规定火烧，是指按照预定方案有计划地在指定地点或地段上，在人为控制下，为达到某种经营目的而对森林可燃物进行的火烧。早在20世纪50年代，美国的林业部门就已经采用该方法对西部森林进行可燃物调控(Biswell，1989)。如今，国内外围绕计划烧除进行了大量的研究，发现反复的计划烧除可以降低林火带来的危害，采用低强度(≤500 kW·m^-1)的火能有效减少森林可燃物的积累(马志贵等，2000; Hart et al., 2005; Schwilk et al., 2009; 柴红玲等，2010)。这种技术方法主要应用于具有较厚的保护性树皮、树冠耐轻度灼伤的森林(舒立福等，1998)。Schmidt等(2008)研究表明:在针叶林和硬阔叶林中运用计划烧除可以显著地减少可燃物的积累量。在我国利用计划烧除进行可燃物调控的林分主要分布在西南林区的云南松(Pinus yunnanensis)林及东北、内蒙古林区的人工针叶林和针阔混交林(肖功武等，1996; 马志贵等，2000; 梁峻等，2009)。此外，田晓瑞等(2007)认为:在长白山林区蒙古栎(Quercus mogolica)林内，采用低强度火烧来调控可燃物，也能有效降低该林区的火险等级。

计划烧除季节的选择要根据林区的气候状况、立地条件、林分组成以及可燃物性质等确定，因地制宜进行选择。舒立福等(1999b)提出了适宜计划烧除的几个时间段:如春季积雪融化时可采用跟雪点烧的方法; 秋季第1次枯霜后的几天可利用雨雪后沟塘中恢复燃烧性快慢的时差选择点烧时机; 对于多年积累干草的塔头草甸可在夏末进行点烧等。Knapp等(2005)基于可燃物含水率的季节变化，认为在秋季进行火烧处理可能更利于枯枝落叶的燃烧。Potts等(2009)发现秋季火烧、春季火烧、冬季火烧各有其优势，不能断定哪个季节为处理的最佳时期，由于季节的变化对可燃物及其燃烧环境的影响具有一定的复杂性，在进行可燃物调控时要综合考虑各个方面因素。目前，通过生物与气象水文物候相来确定用火时段的物候点烧技术已经成为我国降低林内可燃物负荷量、预防重大森林火灾的有效技术方法之一。东北林区在利用“雪后阳春期”点烧面积较大的沟塘来减少火灾隐患这一方面取得比较突出的成果(刘广菊等，2008)。马爱丽等(2009)提出在进行计划烧除时应充分考虑天气条件、火险等级、林地状况、地形地势、可燃物结构、可燃物分布、可燃物湿度等方面因素。刘广菊等(2008)提出了在东北林区进行物候点烧时应从树木休眠期、积雪厚度、表土冻结厚度、土壤含水率和可燃物含水率等5个方面予以考虑，只有充分考虑各个因素，才能使计划烧除达到预期目标。

1.3 营林抚育

营林抚育措施主要是通过调整林分结构，改变林内光照、湿度、温度等条件来控制可燃物的燃烧环境(屈宇等，2002)。疏伐是营林抚育措施中最为重要也是最为常见的一种手段。此外，林分改造、林木修枝、林地管理等也都起着十分重要的作用。营林抚育技术不仅是森林可燃物调控的常用方法，而且是维持森林生态系统健康的重要途径。

1.3.1 疏伐

森林结构和林内光照对可燃物产生一定的影响，进而影响着林火烈度和林火的生态效应(Lezberg et al., 2008)。疏伐可以改变林分结构，通过控制林分郁闭度，降低树冠火发生的可能性; 并且，疏伐对于地表可燃物的增加并无显著影响(Brown et al., 2004; Agee et al., 2005)。对于以树冠火为主的寒温带针叶林区，尤其是郁闭度较高的林区，疏伐是比较理想的手段(屈宇等，2002)。屈宇等(2002)提出了华北地区郁闭度大于0. 7的油松(Pinus tabulaeformis)林和郁闭度大于0. 8的侧柏(Platycladus orientalis)林中均应该进行疏伐; Huggett等(2008)在美国西部的海滩松林和云冷杉林分别进行了研究，认为在同龄林中，下层疏伐的调控效果要优于上层疏伐和选择疏伐; Brown等(2004)认为异龄林中，伐除小径级林木、保留大径级的抗火林木既可以增加整个林分的抗火性，又易于灾后恢复到原有的林分结构。在实际过程中，林火管理者往往将机械疏伐与计划烧除相结合，来提高其调控效率。机械疏伐后进行堆烧是减少树冠火最有效的方法，同时能大大地改变森林结构，使调控后林分的林木胸径、活立木材积、灌木高度、灌木盖度均优于单一处理(Schmidt et al., 2008; Collins et al., 2007; Stephens et al., 2009a)。

1.3.2 林分改造

乔木，作为森林生态系统的主体，自身也是可燃物的组成部分，对乔木进行管理对于可燃物调控具有重要意义。阔叶树大多抗火性较强，根据植物或树种的不同燃烧性，利用“近自然林”的理论进行林分改造，营造混交林，对针叶林进行阔叶化改造，可以使针叶树冠呈不连续分布，优化空中可燃物结构，有效降低林分的燃烧性，尤以块状、带状混交作用效果明显(于汝元，1997; 徐高福，2009; 肖化顺等，2009)。这也是南方的杉松中幼林提高抗火性的重要途径(陈存及，1994)。

1.3.3 林木的修枝抚育

对林木进行修枝抚育可以增加林木的活枝高，加大林冠与林地的间隔性，降低由地表火引发树冠火的可能性，同时减少林分内的死可燃物，降低林分的燃烧性(Schwilk et al., 2009)。对于自然整枝较差的针叶林，其林分郁闭后大部分轮生枝枯死，但仍有一部分残留在活立木上，使其可燃物的垂直分布呈金字塔形，这为地表火衍生为树冠火创造了一定的条件(赵凤君等，2010)。对于中郁闭度的针叶林林分，林木的修枝抚育为常见的调控措施(屈宇等，2002)。

1.3.4 林地管理

整地、除草等一些林地管理措施对减少地表可燃物、控制林火行为能产生一定积极的影响。Lezberg等(2008)发现:整地可以降低地表可燃物的负荷量，并且可以降低幼苗的烧伤程度; 同时有助于土壤保持优良结构，利于微生物的生存，加速地被物的分解，这对于地被物分解缓慢的地区具有重要的意义。铲除杂草可以减少林火的入侵，尤其在火灾频发的地区造林前进行林地的全面清理，按照技术规范进行造林整地、挖穴，可以有效地控制杂草滋生、减少可燃物(郝文琼，2000; 徐高福，2009)。

1.4 防火林带营造

防火林带是根据地形、地貌，选择耐火树种，把林分划成若干个区域，分区控制，防止火灾连片大面积燃烧(曹方惠，2007)。营造防火林带是景观尺度的可燃物管理措施之一(王明玉等，2008)，它能有效地控制林火蔓延，并且由于林带的遮荫作用，减少林内活地被物的生物量，增加其含水率(陈富强，2008)。防火林带的建设要与当地的火灾情况相联系，综合可燃物、林带高度、地形、气象等区域因素(王明玉等，2010)。应选用抗火性强、含水量高、不易燃烧的树种，且可以形成林带内的小环境。在景观尺度上设置高郁闭度的防火林带，如加利福尼亚的针叶混交林所设置的宽度为90 ~ 400 m、灌木盖度≤40%、高郁闭度的防火林带，其防火效果十分显著(Agee et al., 2000)。并且，可以根据林分、道路、河流、山脉、地形等自然条件，因地制宜，制造防火隔离带可以有效减少火灾的燃烧面积、阻止林火的发生(陈富强，2008; Schmidt et al., 2008; Suffling et al., 2008)。

综上所述，营林抚育、防火林带营造是生物防火的主要内容。生物防火是利用植物、动物、微生物的理化性质及生物学和生态学特性上的差异，结合林业生产措施，达到增强林分的抗火性和阻火能力的目的。如今，生物防火的领域在不断的发展，利用微生物的生物学及生态学特性的生物降解技术为减少可燃物负荷量的研究提供了一个新的途径(Pausas et al., 2004; Pandey et al., 2007; 彭徐建，2009)。

2 景观尺度上的可燃物处理

景观尺度是一个空间度量，景观范围一般指1 ~ 1 000万hm²，它是一个整体性的生态学研究单位，具有明显形态特征与边界，是生态系统的载体(肖化顺等，2009)。林火对森林生态系统的干扰往往超出林分尺度，在景观尺度上造成一定的影响(Agee et al., 2005)。由于在极端林火条件下，林火行为涉及到较广区域的可燃物和着火点(肖化顺等，2009)，因此，对于重大的森林火灾，小范围区域或孤立林分的调控并不能达到理想的效果，在适当的景观尺度上进行可燃物的调控是减少可燃物、降低火险损失的关键。美国的Wenatchee国家森林公园在1994年遭受重大森林火灾后曾在小范围区域(5 ~ 20 hm²)内进行可燃物调控，当相邻的未经过调控的林分再次遭受高强度林火时，调控过的林分也未幸免于难，这就引起了当地林火管理者对区域范围的深度思考(Agee et al., 2005)。此外，美国科罗拉多2002年的Hayman火灾资料显示:在不太恶劣的林火气候下，较大范围(大于100 hm²)内，对可燃物进行调控，在林分遭受林火时可以降低火烈度，而较小范围(小于100 hm²)的处理则没有什么效果(Agee et al., 2005)。

如今，国内外的研究已经逐步跨出林分尺度，从景观范围角度出发进行可燃物调控，这样才能更有效地控制林火行为(Stephens et al., 2009a; 肖化顺等，2009)。Agee等(2000)曾多次举例证明了在景观上进行可燃物调控的必要性; Schmidt等(2008)曾在加利福尼亚的针叶混交林中分析比较了疏伐与计划烧除在景观尺度上(280 hm²)调控可燃物对林火行为的影响; 刘志华等(2009)也通过景观生态LANDIS模型研究不同森林可燃物的处理在景观尺度上对大兴安岭潜在林火发生的影响。应该注意的是，景观尺度下有策略地调控可燃物可以达到事半功倍的效果，较少的处理面积便可以达到预期的目标，其可燃物的处理方式、处理次数以及分布等对林火蔓延和林火烈度都有明显影响(Finney，2003; Schmidt et al., 2008)。曾有人提出在景观尺度上对可燃物进行鲱鱼(Clupea spp.)鱼骨状分布的处理，这样能够阻止早期的林火蔓延，并且形成易于救火人员扑救林火的隔离带(Brackebusch，1973; 肖化顺等，2009)。同时，在对景观尺度上调控可燃物要考虑到时间间隔的问题，2次调控时间间隔过长(10年以上)则无任何意义(Agee et al., 2005)。Syphard等(2011)证明:在针叶林内每5年进行1次景观尺度上的可燃物调控，能有效地减少高强度林火造成的危害。

由于传统的野外调查作业受到诸多因素限制，并且方法和经济条件同样受到了限制，目前一些学者利用模型来模拟可燃物在景观尺度上的调控，并努力把这些原则和模拟的成果应用到实际当中(Finney，2001; He et al., 2004)，其中景观生态LANDIS模型和火行为FARSITE模型就为研究景观尺度上可燃物的调控提供了很好的平台。LANDIS是一个用于模拟、探讨森林在景观尺度上(1 ~ 100万hm²)和长时间范围内(50 ~ 1 000年)生态干扰与演替进程的相互作用的模型，在其可燃物模块中，明确了树种组成、不同的干扰因子以及林火动态之间的相互作用(Sturtevant et al., 2004)。He等(2004)曾利用该模型估测森林可燃物和林火动态; Shang等(2007)也利用该模型在北美中部阔叶林模拟抑制火灾的长期效应。FARSITE为新一代火行为模型，与GIS配合使用。该模型对可燃物垂直结构及载量有较高的要求，是在时间尺度和空间尺度上对具有景观异质性的地形、可燃物和天气条件下的林火行为及蔓延进行模拟(王秋华等，2009; 贺红士等，2010)。目前，该模型在国外也有了较为广泛的应用，Duguy等(2007)、Schmidt等(2008)、Moghaddas等(2010)都曾用该模型模拟景观尺度上可燃物调控对林火行为的影响。

从区域尺度上分析，对森林可燃物进行调控具有一定的针对性，一般都是侧重于干旱地区或干湿两季分明的中低海拔针叶林，如北美地区的西部针叶林、我国的东北大兴安岭以及云南的松林地区(Shang et al., 2004; 马志贵等，2000; 刘志华，2009)，也有一些管理者在硬阔叶林中做过类似的处理，如澳大利亚东南部的硬阔叶林(Penman et al., 2007; 2008)。针叶林与硬阔叶林的可燃物存在很大的差异，因此应针对不同的林分特点以及其地理环境特点探讨符合不同林分特征的调控技术方法。

3 可燃物调控的生态效应

现在对可燃物的研究不仅仅局限在调控技术方法上的探讨，更有学者根据不同的研究目标，对不同的调控技术方法进行定量分析比较，探讨不同可燃物调控技术方法对于生态系统的影响，在减少森林火灾的基础上，较好地维护森林生态系统。

3.1 对土壤、水文的影响

土壤是森林生态系统重要的组成部分，为森林生物的生存提供了必要的物质基础，保护土壤对于实现森林可持续经营具有重要意义。研究发现长期间断性的计划烧除对于细根的长度、地下生物量和土壤的养分循环均有一定的负面影响; 并且，火烧处理促使林地温度上升、加快土壤水分蒸发、使土壤含水量显著降低(Hart et al., 2005; Moghaddas et al., 2008b)。马志贵等(2000)在云南松林中调查发现:计划烧除对土壤团粒结构有一定的破坏作用，虽引起的水土流失量低于国家的最低允许流失量标准，但团粒结构的破坏使林地土壤的渗透性有所下降。贾丹等(2010)在兴安落叶松(Larix gmelinii)林中调查发现，计划烧除对土壤生态影响相对较大。相对而言，机械粉碎对土壤呼吸作用的影响是短暂的，并只在短时期内使土壤湿度有所下降(Moghaddas et al., 2008b)。Moghaddas等(2008a)发现，20年频繁的森林采伐收获并没有对土壤密度等造成明显伤害，因此进行间断性的机械疏伐对土壤的伤害是可以忽略的; 但由于机械清理减少了林地地表的枯枝落叶层，使林地持水功能减弱，增加了地表径流，因此建议在较干旱的地区，尤其是土壤含水率较低的地区，可采用机械处理进行可燃物的调控，机械粉碎后的可燃物可适量地平铺在林地内，以达到保持水土的目的。

3.2 对林下植被的影响

可燃物的调控技术方法对于林下植被的生长有着显著的影响。国外研究证明:机械粉碎在短时期内虽然能增加外来物种的生物量，但从长远的角度考虑，可以保存乡土植物的种源。相对而言，计划烧除能有效地抵抗外来种的入侵，其处理后的物种数相对于机械粉碎要显著降低，但却不能有效保存乡土植物的种源，不利于原有林分结构的恢复(Kuenzi et al., 2008; Potts et al., 2009)。机械疏伐在短期内对于林下植被的植物种类和生物量均有较大的影响，并且短期内中强度的疏伐有利于植物多样性的提高(李春义等，2007)。同时，段劼等(2010)提出，疏伐的强度应与立地条件相一致，在我国华北地区的侧柏林，好的立地条件应采取轻度抚育，差的立地条件应采取中弱度抚育。利用机械疏伐与计划烧除相结合来调控可燃物能在较大程度上增加林下草本的丰富度和多度，尤其在物种多样性较低的地区，效果十分明显; 但是调控后的林分易受外来种的入侵，所以在使用这种方法时需要进行长期监测(Dodson et al., 2008; Schwilk et al., 2009)。

3.3 对森林碳储量的影响

近十几年来，全球气候显著变暖，碳排放问题引起了各国生态学家的注意，森林作为一个巨大的碳汇，同时又是个不可忽视的碳源。森林可燃物是森林碳汇的重要组成部分，因此基于森林碳储量角度，一些学者对于森林可燃物调控技术方法做了重新的定位。Hurteau等(2009)发现对可燃物进行调控可以减少林分遭受火灾后的碳释放。影响林木固碳效果的最大因素是可燃物调控后初步形成的林分结构，在火灾多发的林带，对可燃物进行调控，形成低密度林分结构有助于提高森林的碳储量。经试验证明:在针叶混交林中，经机械疏伐与计划火烧相结合处理的林分，其林分过火后碳排放量明显减少(Stephens et al., 2009b)。高仲亮等(2010)通过分析计划烧除对种子、叶子、树种、森林群落演替的作用和影响，肯定计划烧除，特别是低强度的计划烧除可以促进森林碳的吸收和固定、提高森林碳汇能力。

4 讨论

任何一种可燃物调控技术方法都有不可替代的作用。基于不同营林目的、调控目标、林分状况及立地条件，应采用与之相对应的不同的调控手段。即使在相同的条件下，对不同树种进行处理也可能呈现出不同的变化规律。因此在选用调控技术时应该充分考虑到这些调控技术自身的特点。今后的森林可燃物调控中，应从以下几个方面考虑。

1) 调控方法的应用。应以营林技术为主要手段，提高林分对林火的抗性、实现森林可持续经营是进行可燃物调控的最终目标。营林抚育技术可以优化林分结构，提高森林健康性及稳定性。营林抚育技术不仅仅在森林防火中，在整个森林经营管理中都起着重要的作用。

根据实际情况适当地进行计划烧除。林火作为一种特殊的生态因子，具有两面性，即高强度、大面积的森林火灾给森林资源带来巨大的损失，而低强度、小面积的林火又可被当做保持林分健康的一种手段，其效应是机械疏伐不可比拟的。机械疏伐可以创造林火一样的条件，但并不能模拟林火带来的一些生态效益。目前，国内外对计划烧除做了大量的研究，在适当的条件下进行计划烧除为经营森林生态系统提供了一种重要途径。

2) 调控区域大小的确定。在选择适当的方法进行可燃物调控时，应强调超出林分尺度，在景观尺度上进行可燃物调控; 尤其在营造防火林带时，应该综合考虑林分所处大区域上的地形、主风向、原有的防火道路等。只有在大范围区域上整体把握、扩大可燃物的调控区域面积，才能真正实现森林火灾的长期预防、实现森林的可持续经营; 同时，利用景观生态调控的基本原理(谢晨岚等，2005)。例如，把废物循环利用原理、生态适应性原理、景观多样性与稳定性理论等理念与可燃物在景观尺度上调控技术相融合，从长远的角度出发，有策略地全面把握，制定适宜森林健康的调控技术。

3) 技术选择应考虑的因素。选择调控技术方法时应该综合考虑对生态环境的影响。不同的可燃物调控技术方法虽然对于提高和维持森林健康是可行的，但在如今生态系统比较脆弱的背景下，大尺度范围内调控可燃物，须慎重选择合适的调控技术方法，不仅要考虑到对森林生态系统的短期影响，更要兼顾长期效应。自20世纪90年代以来，我国林业建设中心也逐步转移到了以生态建设为主的更高的层次上(梁军，2005); 在森林的生态效益备受关注的今天，只有大力实施“生态调控”，才能真正达到增加森林稳定性、维持森林健康的目的。因此，在进行调控前应充分了解不同技术方法的生态效应，根据调控地区的可燃物情况及环境，因地制宜地选择相应的技术，借鉴相同或相似林分、立地条件下的成功案例，提出科学的可燃物调控规程。