TNC草地保護案例 | 草原火管理創新實踐

? Mark Godfrey/TNC

某些生態系統中的地貌和植物依賴于周期性的火災來維持其生存和演替，火在草原生態系統中扮演著極其重要的角色，它是草原生態系統的自然組成部分；草原火可以促進植物更新、清除入侵植物、恢復自然棲息地并促進自然碳循環。草原火常常被認為是草原生態系統維持穩定性與生態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象，對于生態系統的結構和功能演替起著重要的作用[1]。在草地生態系統中，火是重要的生態因子之一，影響著草地生態系統的發展和演替。

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生的時間和地點，自然的草原火主要在干旱季節發生，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]。人為引發的火災主要包括煉山造林、燒田埂草、野炊、吸煙等[2]。

草原火會對生態系統帶來諸多影響，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]，大規模的火災會導致嚴重的土地損毀，對當地生物造成毀滅性的打擊，同時造成人員傷亡和經濟損失。但在長期的進化過程中，火與草地生態系統亦構成了相互平衡的關系，許多植被類型和物種的生存與演替都依賴于火[6]。有研究發現，草原火發生后植被群落迅速恢復，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重要，如預防生物入侵，保持草地健康；預防大規模火災，定期有計劃燒除可以降低意外火災的強度，焚燒堆積的凋落物可適當減少可燃物；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、控制其災害屬性，最大限度地降低火災造成的損失的生態系統管理方式[8]。火管理的本質是積極預防和應對火災風險，包括預防監測、撲救和根據預定的目標進行計劃燒除三個方面。

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

草原火的撲救則需建立專業的滅火隊伍來進行，具體對策包括管制（將火限定在確定的范圍內）、限制（建立防火隔離帶）和控制（全面撲滅）；

根據既定目標計劃燒除，在草原火管理中也很重要，是在預先確定的地區和環境條件下，通過預先確定的方式進行點燃[9]。上個世紀70年代起，美國、加拿大和澳大利亞等國家開始普遍應用計劃燒除等技術來主動防火，核心是以科學的方式用火、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，例如可以提前燒除可燃物預防更大規模的火災發生、通過焚燒減少病蟲害的大規模爆發、促進優質牧草生長、控制物種入侵和發展等[3][10]。

澳大利亞北領地魚河（Fish River）進行的一項計劃燒除。? Ted Wood/TNC

TNC草原火管理實踐

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

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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，火災經常發生。有自然因素引起的，但更多的是人為開墾土地引發的，用于農業、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分、促進微生物活動，如果沒有火災的發生，這些州的草地將面臨數百種植物物種消失的風險。然而，除了受管理的草原保護區外，私有土地幾乎沒有火管理制度，導致這些州的草地普遍面臨退化問題。

在認識到計劃燒除有益于草地生態系統的可持續發展后，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（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，在預先評估確定的天氣條件下進行點火燒除行動，目標是減少可燃物、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（即無植被覆蓋的區域），預防火勢蔓延，或使用機械設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 備好滅火設備：準備好特殊的野外滅火設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，嚴格的安全程序至關重要，包括評估天氣條件、預估風險因素、巡邏火燒現場、限制火勢以及準備應急設備，確保人員安全并達到預期的燒除效果。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系（Prairie Coteau Habitat Partnership, PCHP），在選定區域進行計劃燒除，目標是恢復Prairie Coteau地區自然的野火-放牧制度，重點關注火管理在促進牧場恢復、改善棲息地、支持畜牧養殖、恢復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，利用火驅動牛群在牧場內進行輪牧，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、預防大規模火災的發生，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

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澳大利亞：草地計劃燒除助力碳減排

數千年來，為了應對野火的威脅，澳大利亞北部原住民通過小規模、可控的火燒來清理干草，減少可燃物的堆積，以防止大規模的野火蔓延。這種傳統的“冷燃燒（cool burning）”與計劃燒除類似，不僅有助于保護野生動植物，還減少了大規模野火的發生，避免更多的溫室氣體排放。然而隨著原住民傳統生活方式的改變，“冷燃燒”被中斷了。對此， TNC在澳大利亞開展了一項創新的火管理項目，核心理念是與原住民合作恢復當地傳統的生態管理方式，通過計劃燒除規模來降低大規模火災的發生概率，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，全球稀樹草原火災主要發生在旱季后期，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與原住民和當地護林員合作，在天氣涼爽和潮濕的旱季早期，通過在部分區域實施“冷燃燒”來有效減少大火的發生，進而有利于實現碳減排目標。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，強化原住民文化和社區聯結，并傳承傳統知識。同時還通過原住民碳產業網絡（Indigenous Carbon Industry Network, ICIN）支持碳相關的產業并加強合作，通過出售碳信用來提高社區收入，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，累積產生了約9500萬美元的碳信用。目前每年碳信用的出售為當地原住民帶來超過5000萬澳元的收入，增加了項目區域內的就業機會，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模草地計劃燒除項目，面積達到3200萬公頃，預計將減少1380萬噸二氧化碳排放，為當地原住民社區增加約1.63億澳元的收入。該項目將現代科學與傳統生態知識相結合、創新合作方式，實現了生態保護和碳減排的雙重目標，還有助于當地的文化傳承和可持續發展。

參考資料

[1] 陳利頂,傅伯杰.干擾的類型、特征及其生態學意義[J].生態學報,2000(4): 581-586.

[2] 姜莉,玉山,烏蘭圖雅等.草原火研究綜述[J].草地學報, 2018, 26(4): 791-803.

[3] 周道瑋,李曉波.草地計劃火燒理論與技術[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].內蒙古大學學報(自然科學版),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(草原與牧草),1999, (1): 10-12.

[10] 嚴川,李春杰,林克劍等.我國草原病蟲鼠害現狀、研究進展與治理對策[J].中國科學基金,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.