© Mark Godfrey/TNC

某些生态系统中的地貌和植物依赖于周期性的火灾来维持其生存和演替，火在草原生态系统中扮演着极其重要的角色，它是草原生态系统的自然组成部分；草原火可以促进植物更新、清除入侵植物、恢复自然栖息地并促进自然碳循环。草原火常常被认为是草原生态系统维持稳定性与生态健康的重要干扰因子，并日益受到重视。而草原火管理通常是牧区控制木本植被、减少可燃物、刺激再生、狩猎、控制害虫的重要工具。

草原上的“火”

干扰是自然界中一种很普遍的现象，对于生态系统的结构和功能演替起着重要的作用[1]。在草地生态系统中，火是重要的生态因子之一，影响着草地生态系统的发展和演替。

草原火成因繁多，往往由温度、降水等气候气象因素形成，以含水率较低的草本植物、动物粪便和乔木等作为主要可燃物载体；此外，草原火还受到干雷暴天气、地形及人类活动的影响[2]。气象因素的耦合作用决定了草原火发生的时间和地点，自然的草原火主要在干旱季节发生，气象条件的变化会直接影响可燃物的含水率，进而影响可燃物的燃点以及火的强度[3]。人为引发的火灾主要包括炼山造林、烧田埂草、野炊、吸烟等[2]。

草原火会对生态系统带来诸多影响，如破坏地表植被、增加地表裸露、加剧土壤侵蚀、改变植被群落组成、释放二氧化碳等[4][5]，大规模的火灾会导致严重的土地损毁，对当地生物造成毁灭性的打击，同时造成人员伤亡和经济损失。但在长期的进化过程中，火与草地生态系统亦构成了相互平衡的关系，许多植被类型和物种的生存与演替都依赖于火[6]。有研究发现，草原火发生后植被群落迅速恢复，物种丰富度和地上生物量显著增加[2]，适度的火烧对保持草地的健康与活力至关重要，如预防生物入侵，保持草地健康；预防大规模火灾，定期有计划烧除可以降低意外火灾的强度，焚烧堆积的凋落物可适当减少可燃物；为野生动物提供栖息地和食物；增加草地生物多样性，尤其是多种多样的野花为蝴蝶、飞蛾和其他传粉者提供了丰富的食物来源等[3][7]。

澳大利亚北领地计划烧除的鸟瞰图。© Ted Wood/TNC

草原火管理

草原火管理是一种通过有效防火、控制其灾害属性，最大限度地降低火灾造成的损失的生态系统管理方式[8]。火管理的本质是积极预防和应对火灾风险，包括预防监测、扑救和根据预定的目标进行计划烧除三个方面。

预防措施以火源管理为主，进行草地防火巡查，严格控制草地用火，还有火险等级评估和预报、运用遥感（RS）等技术进行实时监测等减少草原火造成的损失；

草原火的扑救则需建立专业的灭火队伍来进行，具体对策包括管制（将火限定在确定的范围内）、限制（建立防火隔离带）和控制（全面扑灭）；

根据既定目标计划烧除，在草原火管理中也很重要，是在预先确定的地区和环境条件下，通过预先确定的方式进行点燃[9]。上个世纪70年代起，美国、加拿大和澳大利亚等国家开始普遍应用计划烧除等技术来主动防火，核心是以科学的方式用火、以最小的代价和成本获得最大的效益。实施计划烧除的目的取决于草地管理目标，例如可以提前烧除可燃物预防更大规模的火灾发生、通过焚烧减少病虫害的大规模爆发、促进优质牧草生长、控制物种入侵和发展等[3][10]。

澳大利亚北领地鱼河（Fish River）进行的一项计划烧除。© Ted Wood/TNC

TNC草原火管理实践

大自然保护协会（TNC）在草原火管理方面将科学保护和传统生态知识融合，展示了如何运用火管理制度取得可持续的生态效益和社会效益，也为全球提供了一个可行的草地生态保护模式。

1.美国：非典型管理工具——“火”

美国明尼苏达州、北达科他州和南达科他州在欧洲人定居之前拥有约1.1亿英亩的草原和稀树草原，火灾经常发生。有自然因素引起的，但更多的是人为开垦土地引发的，用于农业、放牧、捕猎以及清除灌木丛等。事实上，火有助于释放腐烂植物中的养分、促进微生物活动，如果没有火灾的发生，这些州的草地将面临数百种植物物种消失的风险。然而，除了受管理的草原保护区外，私有土地几乎没有火管理制度，导致这些州的草地普遍面临退化问题。

在认识到计划烧除有益于草地生态系统的可持续发展后，1962年，TNC在美国明尼苏达州Helen Allison稀树草原首次使用“火”作为草地管理工具，与美国国家公园管理局（NPS）、美国鱼类和野生动物管理局（FWS）、美国国家森林局（USFS）、明尼苏达州自然资源部（DNR）以及私人土地所有者共同合作，共同实施计划烧除。

消防员在明尼苏达州中部的亚历山大湖保护区（Lake Alexander Preserve）进行计划烧除。© Jennifer Linehan/TNC

TNC针对计划烧除制定了详尽的防火计划，在预先评估确定的天气条件下进行点火烧除行动，目标是减少可燃物、控制灌木丛以及在依赖火的森林景观中重新引入自然干扰等。具体步骤包括：

① 建立防火带：使用油锯、割草机或其他设备清除树木、灌木和草等，以建立防火隔离带（即无植被覆盖的区域），预防火势蔓延，或使用机械设备铲平几乎所有的易燃物。此外，河流和湖泊也可作为天然的防火隔离带。

② 点燃可燃物：使用点火器点燃可燃物。点火时可利用风向、地形和其他因素来帮助控制火势蔓延，直到火势在燃料快耗尽时在防火带处自行熄灭。

③ 备好灭火设备：准备好特殊的野外灭火设备也有助于控制火势和保护火管理人员，包括可移动水源（如装有水箱和水泵的全地形车或皮卡车）、阻燃服、专门的灭火工具（如背负式水泵和各种手动工具）、便携式水泵和喷射器等。

在实施计划烧除时，严格的安全程序至关重要，包括评估天气条件、预估风险因素、巡逻火烧现场、限制火势以及准备应急设备，确保人员安全并达到预期的烧除效果。同时，由于计划烧除可能会造成小型动物的死亡，土地管理者也会分阶段采用“斑块拼接”火烧（patchwork burning，即每年只烧除保护区四分之一的面积然后轮换）的方法，这样可以让小型动物在火灾中迅速找到避难场所，并在火烧后重新回归。即便计划烧除可能会造成短期生物多样性损失，但从长远来看，如果没有计划烧除会导致一些野生动物的栖息地丧失，需要从长期角度考虑栖息地和野生动植物的管理问题。

北美短叶松稀树草原的维持依赖于频繁的计划烧除。© TNC

自2004年起，TNC与合作伙伴在南达科他州东部和明尼苏达州西南部成立了草原高地栖息地伙伴关系（Prairie Coteau Habitat Partnership, PCHP），在选定区域进行计划烧除，目标是恢复Prairie Coteau地区自然的野火-放牧制度，重点关注火管理在促进牧场恢复、改善栖息地、支持畜牧养殖、恢复草地植被以及清理垃圾等方面所起到的作用。同时还采用了斑块火烧放牧（patch burn grazing）的管理方法，利用火驱动牛群在牧场内进行轮牧，避免使用围栏，并模拟了自然的野火-放牧干扰机制。

目前，明尼苏达州、北达科他州和南达科他州每年用计划烧除管理约1万英亩的土地，这一措施有效地抑制了稀树草原上乔木的过度生长、预防大规模火灾的发生，并为野生动物提供了栖息地和食物。PCHP自成立以来已与南达科他州东北部14个县的85个牧场合作，将火管理工作拓展到了8000多英亩的私有草地上。

工人在草原上进行计划烧除。© Eric Hoff/TNC

2.澳大利亚：草地计划烧除助力碳减排

数千年来，为了应对野火的威胁，澳大利亚北部原住民通过小规模、可控的火烧来清理干草，减少可燃物的堆积，以防止大规模的野火蔓延。这种传统的“冷燃烧（cool burning）”与计划烧除类似，不仅有助于保护野生动植物，还减少了大规模野火的发生，避免更多的温室气体排放。然而随着原住民传统生活方式的改变，“冷燃烧”被中断了。对此， TNC在澳大利亚开展了一项创新的火管理项目，核心理念是与原住民合作恢复当地传统的生态管理方式，通过计划烧除规模来降低大规模火灾的发生概率，并避免更多的碳排放。

澳大利亚北部鱼河的冷燃烧行动。© Mark Godfrey

研究表明，全球稀树草原火灾主要发生在旱季后期，这主要是由于旱季晚期时，干草会更加干燥，大火蔓延至更大的区域会燃烧得更加强烈，也会释放出更多的温室气体[11]。因此，TNC与原住民和当地护林员合作，在天气凉爽和潮湿的旱季早期，通过在部分区域实施“冷燃烧”来有效减少大火的发生，进而有利于实现碳减排目标。在项目治理层面，TNC帮助原住民重新回到原属于他们的土地和社区，强化原住民文化和社区联结，并传承传统知识。同时还通过原住民碳产业网络（Indigenous Carbon Industry Network, ICIN）支持碳相关的产业并加强合作，通过出售碳信用来提高社区收入，并为草地土地管理和火管理提供资金。

濒临灭绝的黑足岩袋鼠在澳大利亚北部以小而孤立的种群存在。© John Spies/TNC

自2012年建立第一批草地计划烧除项目以来，每年可减少约100万吨二氧化碳排放量，累积产生了约9500万美元的碳信用。目前每年碳信用的出售为当地原住民带来超过5000万澳元的收入，增加了项目区域内的就业机会，同时也增强了原住民对土地管理的能力。澳大利亚北部还正在进行一个大规模草地计划烧除项目，面积达到3200万公顷，预计将减少1380万吨二氧化碳排放，为当地原住民社区增加约1.63亿澳元的收入。该项目将现代科学与传统生态知识相结合、创新合作方式，实现了生态保护和碳减排的双重目标，还有助于当地的文化传承和可持续发展。

参考资料

[1] 陈利顶,傅伯杰.干扰的类型、特征及其生态学意义[J].生态学报,2000(4): 581-586.

[2] 姜莉,玉山,乌兰图雅等.草原火研究综述[J].草地学报, 2018, 26(4): 791-803.

[3] 周道玮,李晓波.草地计划火烧理论与技术[J].中国草地, 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] 魏志锦,刘晓东,李伟克等.计划烧除对野生动物栖息地影响的研究综述[J].内蒙古大学学报(自然科学版),2015, 46(3): 331-336.

[8] 张文文,闫想想,王秋华等.澳大利亚草地火研究进展[J].世界林业研究, 2021, 34(1): 113-118.

[9] 张智山,冯宝昌,周道玮.草地火管理[J].国外畜牧学(草原与牧草),1999, (1): 10-12.

[10] 严川,李春杰,林克剑等.我国草原病虫鼠害现状、研究进展与治理对策[J].中国科学基金,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.