韩丽琼 郭亚娇 景敏 晏名耀 殷继艳

摘要：森林火灾不仅破坏生态平衡、危害林业发展，还严重威胁人民生命财产安全。虽然地下火发生的概率小，但是造成的危害却是极其严重的。文章主要从地下火的概念、分布和特点入手，分析了地下火造成的危害，最后从“防”和“治”两个方面介紹了我国地下火现有的预警监测和扑救方法，希望能为地下火的相关研究和扑救提供借鉴和参考。

关键词：森林地下火;危害;防治

中图分类号：S762       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2022）04-0130-03

森林火灾是威胁我国林业生态可持续发展的最主要因素，给林业生产带来巨大的损失，对我国森林资源的保护和发展影响巨大。地下火的发生概率约占森林火灾总数的1%，但是造成的危害却十分严重。目前地下火的预防和扑救还处在一个比较初级的阶段，一般地下火发生后，难以被及时发现，因而火情在初期无法得到有效控制;一旦火情被发现，火势常常已经大范围蔓延，造成巨大的损失。因此，在初期对地下火进行有效的预防，从源头上降低地下火的发生概率，是目前防火工作最重要的方向之一。

1  地下火的概念、分布及特点

1.1  地下火的概念

森林火灾依据其垂直空间的不同，可大致划分为树冠火、地表火和地下火。地下火是一种阴燃的过程，多发生在地表以下的腐殖质层或泥炭层。其中，在腐殖质层和泥炭层中燃烧的分别称为腐殖质地下火和泥炭地下火[1]。森林地下可燃物的燃烧会导致地下火，甚至会一直烧到矿物质层的顶部，地下火通常白天看不见火焰，有时伴有烟，在夜晚可以看到从地面的裂缝处冒出的火舌。

1.2  地下火的分布

森林火灾的分布与气象条件、燃烧植被类型以及经纬度等因素密切相关[2]。森林地下火常常发生在人迹罕至的森林中，这些地区具有长期干旱、无雨或少雨、日照时间长、温度高、湿度低等特性。

地下火还具有空间和时间的分布特征。从空间上看，只有富含腐殖质层和泥炭层的林区且极其干旱的条件才会引发地下火[3]。在国内，从我国西北的新疆阿勒泰林区到东北的大、小兴安岭都受到高频率森林地下火的严重威胁。此外，地下火在我国的西南林区，诸如大理、丽江、保山等地也时有发生。从时间上看，夏、秋两季连旱和极度干旱的暮秋时节是地下火的高发时段[4]。

1.3  地下火的特点

1.3.1  火行为隐蔽

森林地下火发生在地下的腐殖质层中，与外部空间的气体交换只能通过地面上的缝隙进行。在夜晚，几乎观察不到地下火的明火，只有在腐殖质层很薄或地面上有缝隙的区域可以看见零星的烟气;在白天由于气温回升，湿度较小，特别是在上午10时至下午4时之间可以看见明火和烟气。

1.3.2  持续时间长

森林地下火是一种低温、缓慢、持久、无焰的阴燃现象，无论是降雨还是灭火措施对其影响甚微，一旦出现阴燃[5]，一般会持续很长时间。例如绥化地区海伦县沿溪河火场从1996年秋一直烧到1997年3月，持续时间长达6个月之久。

1.3.3  火种可塑性大

在长期干旱少雨的情况下，地表火遇见干旱的树根、树枝倒木后向腐殖质层或泥炭层内扩散燃烧，从而引发地下火;地下火遇见腐殖质层很薄的地段或者地面缝隙的时候，又有可能燃烧到地面而转化成地表火，当地下火遇到异龄复层林的时候又可能演变成树冠火。地下火一般不会单独存在，基本都是三种火行为同时存在，因此地下火的火种可塑性比较大。

1.3.4  燃烧火线断续

地下可燃物的含水量影响地下火的蔓延方向。若腐殖质层的含水率较低，地下火的蔓延燃烧就会加速;若腐殖质层中的含水率较高，地下火就很难燃烧起来，且蔓延速度很慢[6]，因此常常会导致地下火的燃烧火线呈现出一种不规则不连续的轨迹。

1.3.5  破坏性大

森林地下火具有蔓延速度慢、燃烧强度高、燃烧时间长等特点，极易破坏树木的根系，所造成的损失极大[7]。一般来说，树木的根系周围积累了很厚的枯枝落叶层，极易被地下火的高温引燃，进而灼伤树木根系，引起树木成片死亡，在大风的作用下形成倒木。

1.3.6  扑救难度大

地下火不仅能够在含氧量极低的环境下蔓延，而且很难人为将其控制住。一方面是缺乏有效的手段，地下火的燃烧范围很难判定，几乎无法提前做好拦截;另一方面是地下火蔓延方向很难判断，而且地下火极易引发新的火点从而形成多个火场，加大了扑救难度。

2  地下火的危害

2.1  地下火对生态系统的危害

地下火一旦形成，很容易演化成地表火或树冠火，不仅威胁林内动植物生存、破坏林下经济价值和药用价值较高的动植物，还会烧死珍稀动物并破坏它们的栖息地。同时地下火会使森林释放大量蓄积在土壤中的能量，不仅严重破坏森林生态系统，还会使各种生态及生物因子在整个森林生态系统内的分布变得混乱。

2.2  地下火对大气的危害

在火烧蔓延的过程中，长期积累的碳、氮元素会释放出来。受全球气温升高和人类活动的影响，湿地下泥炭层的水位不断下降，极大提高了地下火阴燃的频率和深度，因此又会释放出大量的碳元素气体，从而作用于气候变暖。更值得人类警惕的是阴燃释放出来的是包含了PM2.5等有害物质的毒气，污染大气环境，进而威胁人类生命健康。

2.3  地下火对动植物的危害

森林地下火在腐殖质层的高温燃烧会破坏树木根系，严重危害我国森林资源。另外，在腐殖质层中燃烧的地下火会产生大量污染环境的烟雾，烟中的二氧化碳与水发生化学反应产生大量碳酸气，对鱼类的生长不利。烟还会改变光照强度、光照时间、光的成分，进而影响作物的光合作用，推迟作物成熟期，影响农作物产量。

2.4  地下火对土壤的危害

2.4.1  破坏土壤团粒结构

地下火会烧毁土壤中的有机质，破坏土壤团粒结构，大大降低了土壤对水分的保留力度，使土壤结构变得紧密，减弱了土壤與外界的交换能力。同时，火灾过后森林中的空地变多，其接受光线照射的能力变强，森林表面有大量的草木灰，这会使土壤的温度升高，从而加速土壤水分蒸发，不利于土壤的自然更替。

2.4.2  造成土壤微生物大量死亡

微生物群落是影响土地肥力的重要因素。地下火的高温燃烧会影响土壤的理化性质，造成大量土壤微生物死亡。一方面，地下火燃烧所产生的高温会直接杀死许多微生物;另一方面，地下火的高温燃烧会改变土壤的理化性质，土壤微生物由于适应不了新环境而死亡。

2.4.3  使土壤理化性质变差

地下火使土壤直接裸露在空气中，当雨季来临时，土壤被雨水不停地冲刷，其中的团粒结构就会解体，这使土壤渗透压异常从而造成通透性降低，最终造成土壤板结。此外，火后土壤中的N、P、K、Ca等微量元素也会有不同程度的变化[8]。

2.4.4  地下火对人类的危害

地下火虽然燃烧速度缓慢，但能转变成地表火，因此危害性极大，不仅烧毁森林内的各种建筑物和生产生活资料，甚至还威胁临近森林的村庄和人类生活聚居点，且扑救森林火灾又需要动用飞机、汽车和专业消防队员，严重威胁人民生命财产安全，给国民经济造成巨大损失。

3  地下火的防治

3.1  地下火的监测

通过对土壤温度和大气成分的监测来实现对地下火的监测，从而及时准确的将地下火情况传输出来。监测方法主要为：对森林的种类分布、气象、水文等条件进行全面的调查，收集近些年来有关地下火的资料，对地下火发生频率较高的时间和地点进行归纳;从调查中归纳总结原因来对地下火进行早期预警，进而初步判断出地下火发生的频率，然后组织人员对重点区域进行重点盯防，从而构建了“空中—地面—地下”的多重监测系统。

3.1.1  空中监测

利用高敏感度卫星进行监测是目前空中监测的主要手段之一。目前国家林业局的火警监测中心主要通过美国的NOAA系列卫星以及中国的FY3D—FY4A气象卫星对森林火灾的多发地区进行实时监测，并将热点传输回来[9]。例如风云三号极轨气象卫星在2018年内蒙古额尔古纳森林火灾中就发挥了巨大作用。同样起到作用的还有资源卫星，它能利用多光谱遥感设备“看透”地层，对地下的资源进行监测，从而为地下火的扑救提供信息支撑。

利用无人机巡航监测。可以利用无人飞行器搭载北斗、热成像仪器和气体分析仪来对地下火进行实时监测。更重要的是无人机还配备红热探测设备，能够在距离地面1000m的高度对地面火场实施观测，并将采集到的信息实时反馈回地面。无人机还可以将着火区域火势蔓延情况以及地理坐标传输给消防部门，这不仅有利于森林消防队伍快速进行相关部署，还可以通知人员快速撤离危险区域。

3.1.2  地面监测

使用便携式红外测温设备监测。隐蔽性是地下火的特性之一，仅仅依靠无人飞行器、红外测温、卫星等方法很难对地下火的燃烧情况进行监测，对地下火火场的边界也探测得不准确。地下火的燃烧区域和范围一般是通过便携式红外测温设备来探测的。该仪器是由显示器、金属探头、手柄等部件组成，具有重量轻、体积小、便携、电池耐久性强等特点。

利用气体监测设备监测。仅仅依靠温度来监测地下火情会由于树木的遮挡而出现信号不稳定和信息不通畅等问题。由于阴燃会产生成分复杂的气体，因此可以通过对燃烧气体成分的监测，判断是否有阴燃现象。通过在线或人工操作的气体监测设备，分析地下火中的气体如氨气、二氧化氮、一氧化碳和气体有机物等的含量，当监测气体的含量逼近火险阈值时，就需要做好扑救地下火的充分准备。对已经存在地下火的燃烧区域，可以利用气体监测设备来对地下火的蔓延情况和火场界限进行初步判断，为地下火的后续扑救以及火后管理工作提供信息支撑。

3.1.3  地下监测

准确判断地下火的发生位置和界限是扑救地下火的关键所在。FHD型森林地下火探测仪就是专门为探测地下火而新研制出来的一款光机电一体化便携式探测设备，该设备采用红外探测技术原理，具备红外与可见两种模式，有利于对目标进行辨识。它具备便携性、连续工作性以及使用可靠性等技术性能，非常适合森林消防队员在清理火场的过程中搜寻那些不易发现的地下火源，为指挥员在火场的决策判断提供科学有效的依据，在保障消防队员生命安全的同时高效地完成任务。另外，许多发达国家还将配备有GPS功能的热辐射传感器植入生活在森林地下的生物体内，依靠小动物对热的敏感性来准确预测地下火的发生位置。

3.2  地下火的扑救

在水源充足的情况下，以水灭火固然是最高效的直接扑救手段，但在水源匮乏或取水难度大的地区，隔断法是目前为数不多的行之有效的间接扑救方法之一。隔断法就是通过人工或者大型机械等手段破坏地下可燃物的连续性来切断地下火的蔓延趋势，这是一种控制地下火比较有效的方法。下面介绍几种常见的地下火扑救手段。

3.2.1  森林消防车灭火

在火场地形的平均坡度小于35°、取水作业半径小于5km的火场时，可以使用森林消防车对地下火进行扑救。在扑救行动展开后，森林消防车可以沿火线外侧向地底腐殖质层当中注水，作业时水枪手应跟进在森林消防车后方，徒步以“Z”字形向腐殖质下垂直注水。森林消防车的行驶速度应限制在每小时1km以内。

3.2.2  使用组合工具破坏地下火源

组合工具是一套包括了砍刀、铁锹、斧头、耙子等一系列工具的总称。使用组合工具破坏地下火源就是用铁锹或耙子挖出地下火的火源，然后采取以水灭火的方法，也可以用脚把火源踩灭，这种方法在水源有限的情况下成效十分明显。

3.2.3  采用泥浆或者泥土窒息实施灭火

水和泥土充分混合后的泥浆是扑救地下火的有效材质，可以通过泥浆来堵住地面上通风的缝隙，那么地下火就会因氧气不足而熄灭。采用泥土覆盖也是相同的原理。

3.2.4  使用索状炸药灭火

索状炸药可用于在原始林区中开设隔离带，其开设速度带比大型机械快10倍以上，比人工快20倍以上，是现阶段所有扑救地下火的方法中灭火效果最好、投入资金最少、操作最简单、投入人员最少、灭火速度最快。

3.2.5  水泵技术实施灭火

水泵灭火是在火场附近的水源架设水泵，向火场铺设水带，并用水枪喷水灭火的一种方法。单泵输水距离随地形坡度而变化，坡度在15°以下时可输水3000m，坡度在30°时可输水2500m左右，坡度在30°以上时可输水2000m左右，单泵输水量为18t/h左右。

以上几种技术，在国外扑救地下火时已经得到普遍使用，在灭火行动中可以单独使用，而在地形条件比较复杂的大型火场则可根据火场的实际情况，采取復合型的灭火手段合成灭火。虽然现阶段我国也拥有这些技术与装备，但是在灭火行动中，这些新型技术装备并没有得到广泛应用，所以，要加大新型装备合成灭火训练的力度，加大对新技术、新装备的研发力度，以提高灭火效率，尽最大可能减少损失。

参考文献：

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[3]张吉利，邸雪颖.地下火及阴燃研究进展[J].温带林业研究，2018，1（03）：19-22+62.

[4]王耀华，张忠信，李建民，等.森林地下火的危害及防治措施[J].林业科技，2000（01）：37-38.

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[6]王志成，刘绍卓.夏季森林地下火分类及火行为特点[J].林业科技，2004（04）：26-28.

[7]王秋华.森林火灾燃烧过程中的火行为研究[D].北京：中国林业科学研究院，2010.

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