TNC草地保護案例 | 草原火管理創(chuàng)新實踐

? 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；草原火可以促進植物更新、清除入侵植物、恢復(fù)自然棲息地并促進自然碳循環(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、地形及人類活動的影響[2]。氣象因素的耦合作用決定了草原火發(fā)生的時間和地點，自然的草原火主要在干旱季節(jié)發(fā)生，氣象條件的變化會直接影響可燃物的含水率，進而影響可燃物的燃點以及火的強度[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]。

草原火會對生態(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)會導(dǎo)致嚴(yán)重的土地?fù)p毀，對當(dāng)?shù)厣镌斐蓺缧缘拇驌簦瑫r造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。但在長期的進化過程中，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)模火災(zāi)，定期有計劃燒除可以降低意外火災(zāi)的強度，焚燒堆積的凋落物可適當(dāng)減少可燃物；為野生動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]。火管理的本質(zhì)是積極預(yù)防和應(yīng)對火災(zāi)風(fēng)險，包括預(yù)防監(jiān)測、撲救和根據(jù)預(yù)定的目標(biāo)進行計劃燒除三個方面。

預(yù)防措施以火源管理為主，進行草地防火巡查，嚴(yán)格控制草地用火，還有火險等級評估和預(yù)報、運用遙感（RS）等技術(shù)進行實時監(jiān)測等減少草原火造成的損失；

草原火的撲救則需建立專業(yè)的滅火隊伍來進行，具體對策包括管制（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)先確定的方式進行點燃[9]。上個世紀(jì)70年代起，美國、加拿大和澳大利亞等國家開始普遍應(yīng)用計劃燒除等技術(shù)來主動防火，核心是以科學(xué)的方式用火、以最小的代價和成本獲得最大的效益。實施計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)、促進優(yōu)質(zhì)牧草生長、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）進行的一項計劃燒除。? Ted Wood/TNC

TNC草原火管理實踐

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

1

美國：非典型管理工具——“火”

美國明尼蘇達州、北達科他州和南達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。事實上，火有助于釋放腐爛植物中的養(yǎng)分、促進微生物活動，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。然而，除了受管理的草原保護區(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)識到計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在美國明尼蘇達州Helen Allison稀樹草原首次使用“火”作為草地管理工具，與美國國家公園管理局（NPS）、美國魚類和野生動物管理局（FWS）、美國國家森林局（USFS）、明尼蘇達州自然資源部（DNR）以及私人土地所有者共同合作，共同實施計劃燒除。

消防員在明尼蘇達州中部的亞歷山大湖保護區(qū)（Lake Alexander Preserve）進行計劃燒除。? Jennifer Linehan/TNC

TNC針對計劃燒除制定了詳盡的防火計劃，在預(yù)先評估確定的天氣條件下進行點火燒除行動，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)防火勢蔓延，或使用機械設(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 點燃可燃物：使用點火器點燃可燃物。點火時可利用風(fēng)向、地形和其他因素來幫助控制火勢蔓延，直到火勢在燃料快耗盡時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和保護火管理人員，包括可移動水源（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)式水泵和各種手動工具）、便攜式水泵和噴射器等。

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

北美短葉松稀樹草原的維持依賴于頻繁的計劃燒除。? TNC

自2004年起，TNC與合作伙伴在南達科他州東部和明尼蘇達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)域進行計劃燒除，目標(biāo)是恢復(fù)Prairie Coteau地區(qū)自然的野火-放牧制度，重點關(guān)注火管理在促進牧場恢復(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。同時還采用了斑塊火燒放牧（patch burn grazing）的管理方法，利用火驅(qū)動牛群在牧場內(nèi)進行輪牧，避免使用圍欄，并模擬了自然的野火-放牧干擾機制。

目前，明尼蘇達州、北達科他州和南達科他州每年用計劃燒除管理約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、預(yù)防大規(guī)模火災(zāi)的發(fā)生，并為野生動物提供了棲息地和食物。PCHP自成立以來已與南達科他州東北部14個縣的85個牧場合作，將火管理工作拓展到了8000多英畝的私有草地上。

工人在草原上進行計劃燒除。? Eric Hoff/TNC

2

澳大利亞：草地計劃燒除助力碳減排

數(shù)千年來，為了應(yīng)對野火的威脅，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）”與計劃燒除類似，不僅有助于保護野生動植物，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。對此， TNC在澳大利亞開展了一項創(chuàng)新的火管理項目，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，通過計劃燒除規(guī)模來降低大規(guī)模火災(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。? 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，干草會更加干燥，大火蔓延至更大的區(qū)域會燃燒得更加強烈，也會釋放出更多的溫室氣體[11]。因此，TNC與原住民和當(dāng)?shù)刈o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，進而有利于實現(xiàn)碳減排目標(biāo)。在項目治理層面，TNC幫助原住民重新回到原屬于他們的土地和社區(qū)，強化原住民文化和社區(qū)聯(lián)結(jié)，并傳承傳統(tǒng)知識。同時還通過原住民碳產(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劃燒除項目以來，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，增加了項目區(qū)域內(nèi)的就業(yè)機會，同時也增強了原住民對土地管理的能力。澳大利亞北部還正在進行一個大規(guī)模草地計劃燒除項目，面積達到3200萬公頃，預(yù)計將減少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。該項目將現(xiàn)代科學(xué)與傳統(tǒng)生態(tài)知識相結(jié)合、創(chuàng)新合作方式，實現(xiàn)了生態(tài)保護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,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, 2018, 26(4): 791-803.

[3] 周道瑋,李曉波.草地計劃火燒理論與技術(shù)[J].中國草地, 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.計劃燒除對野生動物棲息地影響的研究綜述[J].內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(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.我國草原病蟲鼠害現(xiàn)狀、研究進展與治理對策[J].中國科學(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.