火与温度、光、水、湿度、风、土壤等同样是陆地环境的组成部分,在生态系统元素循环与群落演替方面起着重要作用。然而,火也是一种重要的破坏力。火的发生有自然因素,如雷电袭击、地震、火山爆发等引起;也有人为因素,如人为纵火或行为不慎酿成火灾。
火因子
对生物或生态系统产生影响的火。
- 英文名称
- fire factor
- 所属学科
- 生态学
火环境是短暂的、剧烈的,其持续的时间取决于可燃物的供应,而可燃物储藏的能量最初也是来自绿色植物的光合作用。可燃物、助燃物和火源,是形成火的三要素。可燃物由陆地生态系统生物量积累而成,包括地上叶、枝、干和地下根系,森林地被物层,土壤中的泥炭以及森林经营中的采伐剩余物;助燃物一般指氧气,在自然界中则是空气;火源在自然界中一般是雷击,或者助燃物在阳光下暴晒升高到一定温度,或自燃物达到一定的温度自燃,人工火源包括有意点燃、丢弃的烟头,香火,战争中的炮火等。
火环境包括五个方面的内容:燃料消耗格局、强度与严重性、频率、火烧面积和季节性。根据燃料消耗格局不同,生态系统的火可分为地表火(surface fires)、地下火(ground fires)和植冠火(crown fires)。在中国森林生态系统,地表火最多,在中国南方林火中达70%以上,在东北林火中达94%;树冠火次之,南方林区约占30%,东北林区约占5%;地下火极少。火的强度即火释放的能量或火焰高低与蔓延速度等,火的严重性通常指对生态系统的破坏程度,如导致树木的死亡率等。火的频率即在同一空间内火发生的间隔,不同生态系统差异很大。火烧面积也有很大差异,从一棵树到一座山、一个流域等。火的季节性主要由气候条件决定。
火的生态作用随上述火环境的变化而变化。以草地生态系统为例,火在草地的形成和发展过程中有着重要作用。草地火能提高土壤表面的光照、温度,改变氮固定效率和群落结构等。在一定条件下经火后的生态系统有益于某些动植物生长,甚至于有利于人类管理。例如,美国东南部和中西部的大草原、地中海地区的常绿灌木丛等都得益于大火的生态作用。草地植物具有适应火烧的多种途径和机制。火烧季节和周期是影响草地群落稳定的重要因素,过度放牧以及防火都能导致火烧周期加大,乃至不发生,由此造成植物群落改变,出现一定程度的灌木化趋势,甚至导致环境衰退。
干旱地区一些灌木(如金合欢、熊果、盐肤木)的种子,种皮很硬,可长期在土壤中休眠,受热后才发芽。火可使种子直接受热,火烧掉庇荫植物后也可使种子暴露在充足阳光下而间接受热。许多植物种子,在矿质土壤上发芽更好,而在枯枝落叶层中不易发芽。植物代谢产物积累在土壤表层,抑制种子发芽,火能烧除这些积累在土壤表层的抑制物质,而使以前被抑制的物种在火后得以定居。
火能大量而迅速毁灭地上部生物量,甚至全部烧掉。火后残留在土壤上有机物的分解作用增加,养分的有效性(即可溶性的灰分)提高。火改变植物种类和土壤环境,会进一步改变植物群落的结构。通常情况下,火烧后最初几年生物量积累很慢,短命植物或一年生植物首先定殖,随后被多年生草本和灌木代替。这一时期,生物量主要在地下部积累,当树木又侵入时,才开始地上部生物量的大量积累。
火具有很大破坏性,造成烟雾和飘尘,使养分输出;火改变植被和土壤,使火烧迹地森林水文状况发生变化,如减少入渗,大量降水以地表径流形式输出,径流把灰分直接冲入溪水和河流,使养分发生再分配等;农田焚烧秸秆不仅造成养分损失,还造成严重的环境污染。采取强化预防措施防止火灾出现,森林、草原和农田防火已成为生产管理中的常规做法。