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三種針葉樹種樹皮的阻燃性研究
—— 結(jié)果與分析
3.1調(diào)查與實驗結(jié)果
試驗結(jié)果見表1～2，圖2～3.
3.2分析
從調(diào)查和試驗結(jié)果可以看出，在3種樹皮中，云南油杉樹皮與云南松樹皮和華山松樹皮含水率相近，水分對樹皮的阻燃作用相差不大。云南油杉樹皮最厚，是云南松樹皮和華山松樹皮的1.38和3.07倍，導(dǎo)熱系數(shù)最小，為云南松樹皮和華山松樹皮的67.66%和57.85%，在熱輻射作用下，熱量難以從樹皮外表面?zhèn)鬟f到內(nèi)表面，所以，內(nèi)表面升溫速率最低，樹皮對樹干活組織的保護作用最強。特別是云南油杉外皮層非常疏松，主要成分為木質(zhì)素，熱分解所需的能量高，分解緩慢，木炭生成率高，生成的木炭不易被氧化，即使在氧體積分數(shù)達45%的情況下仍不能完全灰化。難燃的木炭疏松多孔、導(dǎo)熱性差，其隔熱和隔氧性對內(nèi)皮層具有很好的保護作用。華山松樹皮平均厚度僅為云南油杉和云南松樹皮的32.56%和44.87%，導(dǎo)熱系數(shù)是云南油杉和云南松樹皮的1.82和1.23倍，在熱輻射作用下，熱量很容易從樹皮外表面?zhèn)鬟f到內(nèi)表面，樹干基部四周的韌皮部和形成層都容易受到高溫傷害，所以樹木容易死亡。云南松樹皮雖然縱裂深，裂口處樹皮薄，容易受到高溫傷害，但由于裂口在樹干
表2 樹皮的阻燃性相關(guān)因子表
表3 樹皮在熱輻射作用下的熱解和燃燒現(xiàn)象
圖2 熱輻射作用下樹皮內(nèi)表面溫度變化曲線
圖3 熱輻射作用下樹皮質(zhì)量損失過程曲線
水平方向不連續(xù)，且裂口兩側(cè)分布有多層鱗片狀樹皮，這些樹皮的密度小，防火期含水率低，導(dǎo)熱系數(shù)小，這種樹皮對其內(nèi)部的韌皮部和形成層有很好的保護作用。從圖2溫度變化曲線上看，云南油杉與云南松樹皮內(nèi)表面溫度始終相差不大，但在實際火場中云南松的死亡率卻大于云南油杉的死亡率，這主要是由于曲線上的溫度是有厚樹皮保護部位的內(nèi)表面的溫度，是低溫而不是高溫。2種樹皮的高溫部位應(yīng)該出現(xiàn)樹皮最薄處，即裂口處，云南松樹皮縱向裂口處較云南油杉薄，且裂口兩側(cè)的云南松樹皮周邊翹起，淺紅褐色薄的內(nèi)皮層暴露于空氣中，火焰和熱空氣容易對裂口處和樹皮翹起部位內(nèi)部的韌皮部和形成層造成高溫傷害，而云南油杉裂口處的內(nèi)皮層和外皮層厚度之和遠大于云南松裂口處樹皮和翹起部位內(nèi)皮層厚度，對內(nèi)部的韌皮部和形成層有很好的保護作用。試驗中云南油杉樹皮外皮層的內(nèi)層和內(nèi)皮層顏色沒有變化，而云南松樹皮內(nèi)表面局部變?yōu)樯詈稚蛱亢谏米C明了這一點。樹皮的這種結(jié)構(gòu)不同造成了!種樹種的死亡率差異。
氧指數(shù)能夠反映材料的著火性能和火災(zāi)撲救的難易，氧指數(shù)高，說明材料阻燃性強。從實驗結(jié)果看，3種樹皮均有一定的阻燃性，云南油杉樹皮氧指數(shù)最高，分別是云南松樹皮和華山松樹皮氧指數(shù)的1.25和1.33倍，阻燃性最強，云南松樹皮的阻燃性次之，華山松樹皮的阻燃性最差。
從圖3熱質(zhì)量損失曲線可以看出，云南油杉樹皮失水和熱分解速率一直很低，保持原狀的性能最強，所以阻燃性最強。而華山松樹皮熱質(zhì)量損失最快，特別是3.0～6.5min由于有焰燃燒質(zhì)量損失明顯加快，阻燃性最弱。云南松樹皮的阻燃性居中。云南油杉、云南松和華山松樹皮阻燃性由強到弱的順序與3種樹種在火燒跡地上死亡率由小到大的順序相同，說明樹皮阻燃性的不同造成了"種樹種耐火性的差異。
3.3樹皮的阻燃性在森林消防方面的應(yīng)用
在3種樹種中，云南油杉樹皮的阻燃性最強，林木具有極強的耐火性，而且其針葉較短，落葉層密度大，地表枯落物層難以形成高強度的地表火，在進行森林防火時一般不必對云南油杉純林采取特別措施。在滅火過程中，對正在開設(shè)的隔離帶上的云南油杉不必伐倒，可以采取修枝的辦法減少部分枝葉，這樣可以避免因林地裸露增加火后植被恢復(fù)的難度，或火后裸地上陽性雜草的入侵使隔火帶在下次著火時成為載火帶。
云南松樹皮具有較強的阻燃性，林木具有一定的耐火性。為了避免云南松林發(fā)生高強度樹冠火，可以采用計劃燒除方法減少地表可燃物載量，也可采用撫育的方法增加林木的枝下高，以破壞垂直方向上的可燃物連續(xù)性。
在3種樹種中，華山松樹皮的阻燃性和林木耐火性最差。在進行森林防火時，不僅要采用撫育等方法減少林內(nèi)可燃物的載量，破壞垂直方向上可燃物連續(xù)性，避免華山松林發(fā)生樹冠火，還要注意清理樹干周圍的可燃物，以減輕著火時火焰對樹干的高溫傷害。
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