關(guān)注森林網(wǎng)

? Mark Godfrey/TNC

某些生態(tài)系統(tǒng)中的地貌和植物依賴于周期性的火災(zāi)來維持其生存和演替，火在草原生態(tài)系統(tǒng)中扮演著極其重要的角色，它是草原生態(tài)系統(tǒng)的自然組成部分；草原火可以促進(jìn)植物更新、清除入侵植物、恢復(fù)自然棲息地并促進(jìn)自然碳循環(huán)。草原火常常被認(rèn)為是草原生態(tài)系統(tǒng)維持穩(wěn)定性與生態(tài)健康的重要干擾因子，并日益受到重視。而草原火管理通常是牧區(qū)控制木本植被、減少可燃物、刺激再生、狩獵、控制害蟲的重要工具。

草原上的“火”

干擾是自然界中一種很普遍的現(xiàn)象，對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能演替起著重要的作用[1]。在草地生態(tài)系統(tǒng)中，火是重要的生態(tài)因子之一，影響著草地生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展和演替。

草原火成因繁多，往往由溫度、降水等氣候氣象因素形成，以含水率較低的草本植物、動(dòng)物糞便和喬木等作為主要可燃物載體；此外，草原火還受到干雷暴天氣、地形及人類活動(dòng)的影響[2]。氣象因素的耦合作用決定了草原火發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)，自然的草原火主要在干旱季節(jié)發(fā)生，氣象條件的變化會(huì)直接影響可燃物的含水率，進(jìn)而影響可燃物的燃點(diǎn)以及火的強(qiáng)度[3]。人為引發(fā)的火災(zāi)主要包括煉山造林、燒田埂草、野炊、吸煙等[2]。

草原火會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)帶來諸多影響，如破壞地表植被、增加地表裸露、加劇土壤侵蝕、改變植被群落組成、釋放二氧化碳等[4][5]，大規(guī)模的火災(zāi)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的土地?fù)p毀，對(duì)當(dāng)?shù)厣镌斐蓺缧缘拇驌?，同時(shí)造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。但在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，火與草地生態(tài)系統(tǒng)亦構(gòu)成了相互平衡的關(guān)系，許多植被類型和物種的生存與演替都依賴于火[6]。有研究發(fā)現(xiàn)，草原火發(fā)生后植被群落迅速恢復(fù)，物種豐富度和地上生物量顯著增加[2]，適度的火燒對(duì)保持草地的健康與活力至關(guān)重要，如預(yù)防生物入侵，保持草地健康；預(yù)防大規(guī)?；馂?zāi)，定期有計(jì)劃燒除可以降低意外火災(zāi)的強(qiáng)度，焚燒堆積的凋落物可適當(dāng)減少可燃物；為野生動(dòng)物提供棲息地和食物；增加草地生物多樣性，尤其是多種多樣的野花為蝴蝶、飛蛾和其他傳粉者提供了豐富的食物來源等[3][7]。

澳大利亞北領(lǐng)地計(jì)劃燒除的鳥瞰圖。? Ted Wood/TNC

草原火管理

草原火管理是一種通過有效防火、控制其災(zāi)害屬性，最大限度地降低火災(zāi)造成的損失的生態(tài)系統(tǒng)管理方式[8]?；鸸芾淼谋举|(zhì)是積極預(yù)防和應(yīng)對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，包括預(yù)防監(jiān)測(cè)、撲救和根據(jù)預(yù)定的目標(biāo)進(jìn)行計(jì)劃燒除三個(gè)方面。

預(yù)防措施以火源管理為主，進(jìn)行草地防火巡查，嚴(yán)格控制草地用火，還有火險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估和預(yù)報(bào)、運(yùn)用遙感（RS）等技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等減少草原火造成的損失；

草原火的撲救則需建立專業(yè)的滅火隊(duì)伍來進(jìn)行，具體對(duì)策包括管制（將火限定在確定的范圍內(nèi)）、限制（建立防火隔離帶）和控制（全面撲滅）；

根據(jù)既定目標(biāo)計(jì)劃燒除，在草原火管理中也很重要，是在預(yù)先確定的地區(qū)和環(huán)境條件下，通過預(yù)先確定的方式進(jìn)行點(diǎn)燃[9]。上個(gè)世紀(jì)70年代起，美國(guó)、加拿大和澳大利亞等國(guó)家開始普遍應(yīng)用計(jì)劃燒除等技術(shù)來主動(dòng)防火，核心是以科學(xué)的方式用火、以最小的代價(jià)和成本獲得最大的效益。實(shí)施計(jì)劃燒除的目的取決于草地管理目標(biāo)，例如可以提前燒除可燃物預(yù)防更大規(guī)模的火災(zāi)發(fā)生、通過焚燒減少病蟲害的大規(guī)模爆發(fā)、促進(jìn)優(yōu)質(zhì)牧草生長(zhǎng)、控制物種入侵和發(fā)展等[3][10]。

澳大利亞北領(lǐng)地魚河（Fish River）進(jìn)行的一項(xiàng)計(jì)劃燒除。? Ted Wood/TNC

TNC草原火管理實(shí)踐

大自然保護(hù)協(xié)會(huì)（TNC）在草原火管理方面將科學(xué)保護(hù)和傳統(tǒng)生態(tài)知識(shí)融合，展示了如何運(yùn)用火管理制度取得可持續(xù)的生態(tài)效益和社會(huì)效益，也為全球提供了一個(gè)可行的草地生態(tài)保護(hù)模式。

1.美國(guó)：非典型管理工具——“火”

美國(guó)明尼蘇達(dá)州、北達(dá)科他州和南達(dá)科他州在歐洲人定居之前擁有約1.1億英畝的草原和稀樹草原，火災(zāi)經(jīng)常發(fā)生。有自然因素引起的，但更多的是人為開墾土地引發(fā)的，用于農(nóng)業(yè)、放牧、捕獵以及清除灌木叢等。事實(shí)上，火有助于釋放腐爛植物中的養(yǎng)分、促進(jìn)微生物活動(dòng)，如果沒有火災(zāi)的發(fā)生，這些州的草地將面臨數(shù)百種植物物種消失的風(fēng)險(xiǎn)。然而，除了受管理的草原保護(hù)區(qū)外，私有土地幾乎沒有火管理制度，導(dǎo)致這些州的草地普遍面臨退化問題。

在認(rèn)識(shí)到計(jì)劃燒除有益于草地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展后，1962年，TNC在美國(guó)明尼蘇達(dá)州Helen Allison稀樹草原首次使用“火”作為草地管理工具，與美國(guó)國(guó)家公園管理局（NPS）、美國(guó)魚類和野生動(dòng)物管理局（FWS）、美國(guó)國(guó)家森林局（USFS）、明尼蘇達(dá)州自然資源部（DNR）以及私人土地所有者共同合作，共同實(shí)施計(jì)劃燒除。

消防員在明尼蘇達(dá)州中部的亞歷山大湖保護(hù)區(qū)（Lake Alexander Preserve）進(jìn)行計(jì)劃燒除。? Jennifer Linehan/TNC

TNC針對(duì)計(jì)劃燒除制定了詳盡的防火計(jì)劃，在預(yù)先評(píng)估確定的天氣條件下進(jìn)行點(diǎn)火燒除行動(dòng)，目標(biāo)是減少可燃物、控制灌木叢以及在依賴火的森林景觀中重新引入自然干擾等。具體步驟包括：

① 建立防火帶：使用油鋸、割草機(jī)或其他設(shè)備清除樹木、灌木和草等，以建立防火隔離帶（即無植被覆蓋的區(qū)域），預(yù)防火勢(shì)蔓延，或使用機(jī)械設(shè)備鏟平幾乎所有的易燃物。此外，河流和湖泊也可作為天然的防火隔離帶。

② 點(diǎn)燃可燃物：使用點(diǎn)火器點(diǎn)燃可燃物。點(diǎn)火時(shí)可利用風(fēng)向、地形和其他因素來幫助控制火勢(shì)蔓延，直到火勢(shì)在燃料快耗盡時(shí)在防火帶處自行熄滅。

③ 備好滅火設(shè)備：準(zhǔn)備好特殊的野外滅火設(shè)備也有助于控制火勢(shì)和保護(hù)火管理人員，包括可移動(dòng)水源（如裝有水箱和水泵的全地形車或皮卡車）、阻燃服、專門的滅火工具（如背負(fù)式水泵和各種手動(dòng)工具）、便攜式水泵和噴射器等。

在實(shí)施計(jì)劃燒除時(shí)，嚴(yán)格的安全程序至關(guān)重要，包括評(píng)估天氣條件、預(yù)估風(fēng)險(xiǎn)因素、巡邏火燒現(xiàn)場(chǎng)、限制火勢(shì)以及準(zhǔn)備應(yīng)急設(shè)備，確保人員安全并達(dá)到預(yù)期的燒除效果。同時(shí)，由于計(jì)劃燒除可能會(huì)造成小型動(dòng)物的死亡，土地管理者也會(huì)分階段采用“斑塊拼接”火燒（patchwork burning，即每年只燒除保護(hù)區(qū)四分之一的面積然后輪換）的方法，這樣可以讓小型動(dòng)物在火災(zāi)中迅速找到避難場(chǎng)所，并在火燒后重新回歸。即便計(jì)劃燒除可能會(huì)造成短期生物多樣性損失，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，如果沒有計(jì)劃燒除會(huì)導(dǎo)致一些野生動(dòng)物的棲息地喪失，需要從長(zhǎng)期角度考慮棲息地和野生動(dòng)植物的管理問題。

北美短葉松稀樹草原的維持依賴于頻繁的計(jì)劃燒除。? TNC

自2004年起，TNC與合作伙伴在南達(dá)科他州東部和明尼蘇達(dá)州西南部成立了草原高地棲息地伙伴關(guān)系（Prairie Coteau Habitat Partnership, PCHP），在選定區(qū)域進(jìn)行計(jì)劃燒除，目標(biāo)是恢復(fù)Prairie Coteau地區(qū)自然的野火-放牧制度，重點(diǎn)關(guān)注火管理在促進(jìn)牧場(chǎng)恢復(fù)、改善棲息地、支持畜牧養(yǎng)殖、恢復(fù)草地植被以及清理垃圾等方面所起到的作用。同時(shí)還采用了斑塊火燒放牧（patch burn grazing）的管理方法，利用火驅(qū)動(dòng)牛群在牧場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行輪牧，避免使用圍欄，并模擬了自然的野火-放牧干擾機(jī)制。

目前，明尼蘇達(dá)州、北達(dá)科他州和南達(dá)科他州每年用計(jì)劃燒除管理約1萬英畝的土地，這一措施有效地抑制了稀樹草原上喬木的過度生長(zhǎng)、預(yù)防大規(guī)?；馂?zāi)的發(fā)生，并為野生動(dòng)物提供了棲息地和食物。PCHP自成立以來已與南達(dá)科他州東北部14個(gè)縣的85個(gè)牧場(chǎng)合作，將火管理工作拓展到了8000多英畝的私有草地上。

工人在草原上進(jìn)行計(jì)劃燒除。? Eric Hoff/TNC

2.澳大利亞：草地計(jì)劃燒除助力碳減排

數(shù)千年來，為了應(yīng)對(duì)野火的威脅，澳大利亞北部原住民通過小規(guī)模、可控的火燒來清理干草，減少可燃物的堆積，以防止大規(guī)模的野火蔓延。這種傳統(tǒng)的“冷燃燒（cool burning）”與計(jì)劃燒除類似，不僅有助于保護(hù)野生動(dòng)植物，還減少了大規(guī)模野火的發(fā)生，避免更多的溫室氣體排放。然而隨著原住民傳統(tǒng)生活方式的改變，“冷燃燒”被中斷了。對(duì)此， TNC在澳大利亞開展了一項(xiàng)創(chuàng)新的火管理項(xiàng)目，核心理念是與原住民合作恢復(fù)當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的生態(tài)管理方式，通過計(jì)劃燒除規(guī)模來降低大規(guī)?；馂?zāi)的發(fā)生概率，并避免更多的碳排放。

澳大利亞北部魚河的冷燃燒行動(dòng)。? Mark Godfrey

研究表明，全球稀樹草原火災(zāi)主要發(fā)生在旱季后期，這主要是由于旱季晚期時(shí)，干草會(huì)更加干燥，大火蔓延至更大的區(qū)域會(huì)燃燒得更加強(qiáng)烈，也會(huì)釋放出更多的溫室氣體[11]。因此，TNC與原住民和當(dāng)?shù)刈o(hù)林員合作，在天氣涼爽和潮濕的旱季早期，通過在部分區(qū)域?qū)嵤袄淙紵眮碛行p少大火的發(fā)生，進(jìn)而有利于實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)。在項(xiàng)目治理層面，TNC幫助原住民重新回到原屬于他們的土地和社區(qū)，強(qiáng)化原住民文化和社區(qū)聯(lián)結(jié)，并傳承傳統(tǒng)知識(shí)。同時(shí)還通過原住民碳產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)（Indigenous Carbon Industry Network, ICIN）支持碳相關(guān)的產(chǎn)業(yè)并加強(qiáng)合作，通過出售碳信用來提高社區(qū)收入，并為草地土地管理和火管理提供資金。

瀕臨滅絕的黑足巖袋鼠在澳大利亞北部以小而孤立的種群存在。? John Spies/TNC

自2012年建立第一批草地計(jì)劃燒除項(xiàng)目以來，每年可減少約100萬噸二氧化碳排放量，累積產(chǎn)生了約9500萬美元的碳信用。目前每年碳信用的出售為當(dāng)?shù)卦∶駧沓^5000萬澳元的收入，增加了項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的就業(yè)機(jī)會(huì)，同時(shí)也增強(qiáng)了原住民對(duì)土地管理的能力。澳大利亞北部還正在進(jìn)行一個(gè)大規(guī)模草地計(jì)劃燒除項(xiàng)目，面積達(dá)到3200萬公頃，預(yù)計(jì)將減少1380萬噸二氧化碳排放，為當(dāng)?shù)卦∶裆鐓^(qū)增加約1.63億澳元的收入。該項(xiàng)目將現(xiàn)代科學(xué)與傳統(tǒng)生態(tài)知識(shí)相結(jié)合、創(chuàng)新合作方式，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)保護(hù)和碳減排的雙重目標(biāo)，還有助于當(dāng)?shù)氐奈幕瘋鞒泻涂沙掷m(xù)發(fā)展。

參考資料

[1] 陳利頂,傅伯杰.干擾的類型、特征及其生態(tài)學(xué)意義[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2000(4): 581-586.

[2] 姜莉,玉山,烏蘭圖雅等.草原火研究綜述[J].草地學(xué)報(bào), 2018, 26(4): 791-803.

[3] 周道瑋,李曉波.草地計(jì)劃火燒理論與技術(shù)[J].中國(guó)草地, 1996(4): 71-74.

[4] Pausas J G, Bradstock R A, Keith D A, et al. Plant functional traits in relation to fire in crown-fire ecosystems[J]. Ecology, 2004, 85(4): 1085-1100.

[5] Aldersley A, Murray S J, Cornell S E. Global and regional analysis of climate and human drivers of wildfire[J]. Science of the Total Environment, 2011, 409(18): 3472-3481.

[6] Lamont B B, He T H. Fire-proneness as a prerequisite for the evolution of fire-adapted traits[J]. Trends in Plant Science, 2017, 22(4): 278-288.

[7] 魏志錦,劉曉東,李偉克等.計(jì)劃燒除對(duì)野生動(dòng)物棲息地影響的研究綜述[J].內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015, 46(3): 331-336.

[8] 張文文,閆想想,王秋華等.澳大利亞草地火研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究, 2021, 34(1): 113-118.

[9] 張智山,馮寶昌,周道瑋.草地火管理[J].國(guó)外畜牧學(xué)(草原與牧草),1999, (1): 10-12.

[10] 嚴(yán)川,李春杰,林克劍等.我國(guó)草原病蟲鼠害現(xiàn)狀、研究進(jìn)展與治理對(duì)策[J].中國(guó)科學(xué)基金,2023, 37(4): 580-586.

[11] Lipsett-Moore, G.J., Wolff, N.H. & Game, E.T. Emissions mitigation opportunities for savanna countries from early dry season fire management. Nature Communication, 2018(9), 2247.