外来植物加剧城市火灾风险：基于2021年开普敦大火的叶片功能与可燃性特征解析

针对地中海型生态系统外来植物加剧野火风险的问题，研究人员以2021年开普敦火灾为案例，对比分析了42种本土与外来植物的叶片功能性状（SLA、LWC等）与可燃性指标（ignitibility、combustibility）。发现外来种因叶片面积大、厚度薄、SLA高，具有更快的点燃速度和更高燃烧强度，为城市防火景观设计提供了科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，地中海型生态系统的野火风险日益加剧，而外来观赏植物的引入进一步放大了这一威胁。2021年4月，南非开普敦桌山国家公园发生的毁灭性火灾，烧毁了650公顷土地并造成重大基础设施损失，事后调查显示外来植物如加那利海枣（Phoenix canariensis）和意大利石松（Pinus pinea）是火灾蔓延的关键助推因素。这一事件暴露出城市景观中盲目引入高可燃性外来物种的潜在危险，但科学界对于植物叶片功能性状如何影响可燃性、进而调控火灾行为的机制仍缺乏系统认知。

针对这一科学问题，开普敦大学（University of Cape Town）的研究团队开展了一项开创性研究。他们选取火灾现场的22种本土植物和20种外来植物，测量了叶片长度、厚度、比叶面积（Specific Leaf Area, SLA）、叶片含水量（Leaf Water Content, LWC）等关键功能性状，并通过实验室模拟测定点燃时间（ignitibility）、持续燃烧时间（sustainability）和燃烧强度（combustibility）三大可燃性指标。研究成果发表在植物学领域权威期刊《South African Journal of Botany》上，为理解城市植被与火灾风险的关联提供了全新视角。

研究团队采用标准化实验方法：使用Li-3100叶面积仪测定单侧叶面积，通过70℃烘干三天获取干重计算SLA；在700℃马弗炉中模拟火灾条件，记录叶片从接触到出现放热反应的时间作为ignitibility，燃烧持续时间作为sustainability，并以干重/燃烧时间比值量化combustibility。统计分析采用单因素方差检验和典型判别分析（CDA），揭示性状与燃烧模式的关联规律。

【叶片功能性状差异】
数据显示外来种具有显著更大的叶片尺寸（长度13.1±1.2 cm vs 本土种7.8±0.8 cm）和更低的含水量（62.3% vs 71.5%）。特别值得注意的是，加那利海枣等5种外来植物的单叶面积超过86 cm²，是本土植物的2-3倍，这种形态特征为快速燃烧提供了物质基础。

【可燃性特征】
外来种新鲜叶片的点燃时间比本土种快23%（4.7 s vs 6.1 s），但燃烧持续时间短40%。最具警示性的是combustibility指标——外来种平均燃烧强度达28.4 mg DW/s，显著高于本土种的18.7 mg DW/s。其中加那利海枣、常春藤（Hedera canariensis）等释放热量速率超过70 mg DW/s，相当于本土植物的3.8倍。

【性状-可燃性关联】
典型判别分析（CDA）揭示：完全燃烧的植物与高LWC（r²=0.86）和中等点燃速度显著相关；未燃烧物种则具有更长的点燃时间和较大叶面积；部分燃烧的植物表现出叶片厚度与干重燃烧持续时间的正相关。相关性分析显示，SLA与ignitibility呈显著负相关（r²=0.53），证实薄叶片、高比表面积的植物更易点燃。

讨论部分指出，加那利海枣的极高可燃性源于其独特的形态适应：保留枯叶的习性形成"火种陷阱"，而高大树冠成为风力传播火种的"发射台"。相比之下，意大利石松虽单叶可燃性中等，但其凋落物大量堆积显著提升地表火蔓延风险。这些发现解释了为何在2021年火灾中，加那利海枣能引发350米外的飞火，而某些高combustibility物种（如北美枫香Liquidambar styraciflua）因植株结构稀疏得以幸免。

该研究的现实意义在于首次量化了南非城市景观植物的火灾风险等级，为修订《国家防火条例》提供了数据支撑。作者建议优先种植Podocarpus latifolius等低可燃性本土物种，对加那利海枣等高风险物种实施定期枯叶清理。随着气候变化加剧地中海地区的极端火灾天气（Fire Weather Index>67），这类基于植物功能性状的火灾风险评估将成为城市生态安全规划的重要工具。研究团队强调，未来需开展整株水平的可燃性实验，以更准确预测真实火灾场景中的植物行为。