可燃物处理对大兴安岭地区主要林型火行为的影响

【目的】模拟研究不同强度的可燃物处理对大兴安岭地区典型森林的火行为影响,为开展可燃物管理提供科学依据。【方法】在2019年火险期,分别对大兴安岭地区兴安落叶松林、白桦林、兴安落叶松白桦混交林等天然林和兴安落叶松与樟子松人工林进行可燃物调查和清理。每种林型分别设置3块样地(20 m×20 m),每块样地再分别设置4块小样地(10 m×10 m)。对每块样地进行林分结构调查,然后对4块小样地分别进行可燃物处理,包括割除枯死灌木和草本、清理枯枝和地表凋落物等。按可燃物处理程度分为未处理、低、中和高强度处理4个等级。低强度处理后林内无易燃及枯死灌草、地表无大型可燃物(10 h),可燃物梯最小高度为3 m,中强度处理后倒木、灌木及小乔木全部清除,高强度处理后地表存留可燃物不会支持火的持续燃烧和蔓延。调查可燃物处理后的可燃物空间分布。利用可燃物特征分类系统(FCCS)分别模拟各林分在火险期内一般天气情景和干旱情景下的火行为。一般天气情景下,模型输出的指数包括地表火蔓延速度、火焰高度和火强度指标;干旱情景下,模型输出指数为潜在地表火(火强度、火焰高度和蔓延速度)及潜在树冠火行为(树冠火发生指数、蔓延指数和蔓延速度指数)。【结果】模拟结果显示,低强度可燃物处理后,兴安落叶松天然林和人工林地表火蔓延速度分别降低51.6%和42.8%,火焰高度分别降低33.6%和39.4%,平均火强度分别降低22.8%和34%;而兴安落叶松白桦天然混交林、白桦林和樟子松人工林的火行为变化不明显。中强度可燃物处理后,兴安落叶松白桦混交林、白桦林、兴安落叶松天然林、兴安落叶松人工林和樟子松人工林的地表火蔓延速度分别降低29.4%、37.1%、79.1%、83.3%和19.7%,火焰高度分别降低33.3%、29.8%、67.2%、69.7%和38.1%。高强度可燃物处理后,兴安落叶松天然林、兴安落叶松人工林、兴安落叶松白桦天然混交林、白桦林和樟子松人工林平均蔓延速度分别降低95.3%、97.6%、85.7%、88.9%和77.6%,平均火焰高度分别降低93.1%、93.9%、92.6%、87.6%和87.3%。干旱情景下,5种林型地表火行为指标随着可燃物处理强度的增大而明显降低(P0.01),白桦林无树冠火发生,其他4种林型树冠火发生可能性及蔓延速度随可燃物处理强度的增大而明显降低(P0.01)。【结论】在一般天气情景和干旱情景下,中强度可燃物处理后,兴安落叶松白桦混交林、白桦林、兴安落叶松天然林和樟子松人工林的地表火蔓延速度均低于1 m·min~(-1),火焰高度低于1 m,兴安落叶松人工林的地表火蔓延速度和火焰高度分别低于人工0.1 m·min~(-1)和0.1m;各林型地表火焰高度低,蔓延速度慢,易于直接扑灭;兴安落叶松白桦混交林和樟子松人工的树冠火发生降幅超过20%,兴安落叶松天然林和人工林地表火蔓延速度减少40%以上,树冠火发生可能降低30%。而高强度可燃物处理后,会影响森林结构及其功能,因此,针对当前主要林型进行中强度的可燃物清理,清理地表未分解的枯落物和易燃灌木草本以及树冠下空间易燃可燃物,就可以有效降低地表火蔓延速度和避免树冠火发生。     

森林地表死可燃物含水率预测模型研究进展

林火是影响森林生态系统的重要因子之一,林火蔓延和发展深受森林可燃物含水率的影响,尤其是林火的发生直接受地表死可燃物含水率的影响。因此,准确预测森林地表死可燃物含水率是预报森林火险和火行为的关键,加强森林死可燃物含水率预测模型研究尤为重要。从森林可燃物含水率的研究方法、研究模型及模型精度3方面综述研究现状,并对比评价现有模型。针对目前研究的诸多问题,提出5点展望:1)加强研究重点火险区野外含水率动态。利用已有的森林火险因子采集站和森林火险监测站获取不同环境因子和可燃物含水率及气象因子监测数据,构建重点火险区基于气象参数的森林可燃物含水率预测模型。2)加强森林可燃物的基础数据监测和收集。这可为全面构建森林火险等级系统奠定坚实的数据基础,同时还应建立精准的森林可燃物类型划分体系。3)加强研究可燃物含水率的空间异质性。应考虑不同影响因子下可燃物含水率动态,特别是了解小尺度内森林可燃物含水率的空间异质性,才能更准确进行林火预测预报。4)结合应用增强回归树(BRT)方法来提高模型精度。在可燃物含水率模型精度影响因子的研究中,运用BRT方法多次随机抽取一定量的数据,量化分析不同因子对模型精度的影响程度。5)结合GIS进行大尺度火险预警研究。综合应用RS和GIS技术,建立可燃物含水率的遥感反演模型,在准确模拟森林可燃物含水率空间分布的基础上,建立基于可燃物含水率的不同火险等级的预测模型。     

塞罕坝机械林场地表可燃物类型划分与载量研究

对塞罕坝机械林场8个林分类型108个林班的地表森林可燃物组成、载量、含水率等进行了调查。结果表明落叶松成林和幼林、樟子松成林和幼林、针叶混交林、桦次生林等林分地表可燃物以枯落物为主,栎次生林和灌木林地表可燃物由枯落物与灌木组成,未成林地与草地可燃物以草本植物为主;地表可燃物载量依次为落叶松成林〉落叶松幼林〉针叶混交林〉樟子松成林〉樟子松未成林〉针阔混交林〉桦次生林〉樟子松幼林〉落叶松未成林〉灌木林〉栎次生林〉草地;草地与栎次生林的含水率最低,着火点也最低,火险危险程度最高;将现有林分按燃烧类型划分为5个类型20个亚类,全场地表可燃物总载量约为2．5×10^6t。     

大兴安岭典型林型地表可燃物含水率预测模型

准确地模拟地表可燃物含水率动态变化规律,对于预测预报林火发生或林火行为具有重要意义。应用Nelson模型和Simard模型,以5种典型林型(分别为阴坡落叶松林、阴坡落叶松-白桦混交林、阴坡白桦林、阳坡樟子松林和阳坡白桦林)的地表可燃物为研究对象,分析了气象因子与地被可燃物含水率的相关性,用2015年春季防火期实测数据构建了5种不同林型的可燃物含水率预测模型,并用2016年春季防火期监测数据对预测结果进行验证。结果表明:Nelson模型得出5种林分预测结果为:阴坡落叶松林阳坡白桦林阴坡白桦落叶松林阴坡白桦林阳坡樟子松林。Simard模型得出5种林分预测结果为:阴坡落叶松林阴坡白桦林阳坡白桦林阴坡白桦落叶松林阳坡樟子松林。2种模型预测阴坡落叶松的含水率准确率均高于其他4种林分。Nelson模型给出的阴坡落叶松平均绝对误差为0.09,平均相对误差(MRE)为0.09,Simard模型给出的平均绝对误差为0.10,平均相对误差为0.10,Nelson模型略优于Simard模型。研究结果可为该区的森林防火提供快速和准确的火险预测预报,进而为有效防控森林火灾提供重要的技术支撑。     

采伐对天然云冷杉针阔混交林半分解层凋落物现存量、含水率及林分郁闭度空间异质性的影响

[目的]以吉林省汪清林业局金沟岭林场4块天然云冷杉针阔混交林为研究对象,探究不同采伐强度下[重度(采伐强度21. 21%),中度(采伐强度11. 22%),轻度(采伐强度6. 29%)和对照(未采伐)]凋落物半分解层现存量、含水率与林分郁闭度的空间异质性。[方法]采用地统计学方法,对各样地凋落物半分解层现存量、含水率与林分郁闭度数据进行普通克里金插值,得到3个指标的空间分布格局图。[结果]表明:在10 100 m的尺度上,采伐使得凋落物现存量由离散型分布转变为聚集型分布,而对凋落物含水率的空间格局影响不大;所有样地的郁闭度均表现为聚集型分布,采伐一定程度上影响了其在中度采伐与重度采伐样地的空间异质性;凋落物现存量与林分郁闭度之间不存在相关性,而在对照样地,凋落物现存量与含水率存在显著的负相关,但相关程度较弱(r 0. 3)。[结论]采伐对凋落物半分解层含水率空间异质性影响不大;中度采伐与重度采伐样地的郁闭度异质性可能是由于采伐不均匀所导致;采伐使凋落物现存量空间异质性程度降低。     

森林可燃物含水率及其预测模型研究进展

森林可燃物是森林火灾发生的物质基础,其含水率的变化直接影响森林可燃物着火的难易程度。高效准确地模拟森林可燃物含水率动态变化的规律,对预测预报林火发生或林火行为具有重要意义。文中从可燃物含水率的影响因子、理论算法、预测模型3个方面阐述了森林可燃物含水率及其预测模型研究进展;指出了研究存在的问题;提出了可燃物含水率研究展望:加强野外定位观测研究,优化测定方法并强化野外采样和室内试验标准化工作,加强可燃物含水率时空异质性研究,加强观测尺度外推问题研究并构建含水率遥感反演模型。     

六盘山华北落叶松人工纯林枯落物储量的空间变异分析

在六盘山南侧设置2个20 m×20 m的华北落叶松人工林样地,研究枯落物储量的空间分布.结果表明:枯落物储量空间差异明显,2个样地的枯落物储量平均值为1.80和1.68 kg·m-2,最大值为2.96和2.71 kg·m-2,最小值为0.35和0.34 kg·m-2,最大和最小值的比值变化在8～9之间;在不考虑测点空间位置及取样间距的情况下,2个样地枯落物储量的变异系数为0.41和0.56;枯落物储量的空间分布受空间结构性和随机性的多种因素影响,其中林地微地形能解释枯落物储量空间变异的56%,局部洼地利于更多枯落物堆积;2个样地枯落物储量的空间分布函数曲线的理论模型均符合球状模型,且空间自相关程度较呔;当以95%的置信区间准确估计华北落叶松林样地的枯落物储量时,最小取样数量为9个1 m×1 m的样方.     

典型林分地表死可燃物含水率与气象因子的关系——以哈尔滨城市林业示范基地典型可燃物为例

在哈尔滨城市林业示范基地内选取蒙古栎林、胡桃楸林、白桦林三种林分设立样地并建立观测点,于2014年9月至2014年11月,对各林分地表枯落叶、1h时滞和10h时滞枯枝的可燃物含水率进行测定,同时采集空气温度、风速、空气相对湿度等气象要素。建立可燃物含水率预测模型预测可燃物含水率。结果表明:1)不同气象因子对不同可燃物影响程度不同,空气相对湿度对蒙古栎林的影响显著,风速对胡桃楸林的可燃物含水率影响大,而白桦林易受空气温度影响;2)可燃物含水率在每日变化呈现谷状,13:00~15:00达到每日最小值;3)建立的可燃物含水率预测模型,三种林分中,白桦林可燃物含水率预测模型精度最高,白桦林三种地表死可燃物类型中,10h时滞枯枝预测模型精度最高。     

杉木成熟林土壤容重空间变异特征

为探明土壤容重空间变异特征及其采样间距,以杉木成熟林为研究对象,选取100 m×100 m区域,利用网格法(10 m×10 m)设置样地共计100个,采用经典统计学与地统计学方法分析研究区内不同土壤深度(0~20、20~40 cm)土壤容重的空间异质性,并进行再采样探寻该尺度下最佳采样间距及采样数,旨在减少土壤容重采样人力和物力的消耗。结果表明:土壤容重及其变异系数随土层增加而增加,中等变异,0~20、20~40 cm最佳模型分别为指数模型、球状模型,空间分布呈斑块状,属中等空间自相关;采样间距增大会导致采样数呈"减小-稳定-极限"的变化趋势,变异系数变化虽不大,却能获得更为真实的土壤容重变异系数,20 m×20 m采样间距以下空间自相关性变化程度、拟合效果、块金值等参数较好,小尺度(100 m×100 m)空间变异分析时,采样间距20 m×20 m、采样点布设25个,既能满足Kriging插值精度,又能节省人力和物力。     

文峪河上游华北落叶松天然林立木空间分布模式研究

应用G re ig-Sm ith的等级方差分析方法,结合野外样带调查法,在山西文峪河流域的庞泉沟自然保护区设置了5条典型样带,对华北落叶松林三个群落类型的优势树种立木空间分布格局进行了数量化分析。研究结果表明,等级方差分析法可较方便地分析林木的空间分布格局,确定格局规模尺度,定性地比较分析聚集强度;样带宽度影响分析结果,实际研究中需进行必要的试验,以便确定适当的宽度;研究地区的三个华北落叶松林类型在16 m和64 m两个尺度上,都表现为明显的聚集分布格局,三者的差异反映了局部小尺度干扰和资源环境异质性分布的影响控制作用;研究地区三个类型的华北落叶松林中,在64 m斑块尺度上的聚集强度,灌木落叶松林>云杉落叶松林>苔草落叶松林;在16 m尺度上的聚集强度云杉落叶松林>灌木落叶松林>苔草落叶松林。     

落叶松防火林带更新复壮技术的研究

针对黑龙江省森林防火的现状,结合落叶松自身的理化性质和抗火阻火特性,采用调查分析、模拟试验等方法,对落叶松防火林带的郁闭度、枝叶含水率、地表可燃物含水率、地表可燃物载量四项阻火性能指标进行了研究,并确定了落叶松防火林带的更新时间及其更新措施。     

沈阳棋盘山地区地被可燃物及其燃烧性研究

对沈阳棋盘山地区5种主要林型及其地被可燃物载量、可燃物含水率、可燃物燃烧性进行了调查研究,结果表明：该地区主要林型可燃物载量差距较大,变化范围是3.98～18.67t/hm2。樟子松林和油松林可燃物含水率最低,小于10%,刺槐人工林地被可燃物含水率最高,为34.04%。该地区易燃林为油松林,较易燃林为樟子松林和杂木林,不易燃林为落叶松林和刺槐林。     

昆明西山国家森林公园主要林型地表可燃物的特征

通过外业调查和实验室测定,利用绝对含水率和载量2个关键指标,研究了持续干旱背景下昆明西山国家森林公园的华山松、云南油杉、滇青冈、地盘松、麻栎和旱冬瓜等6种主要林型的可燃物特征。结果表明:地表可燃物、粗死木质残体的含水率最高的都为云南油杉林,分别为55.36%,40.95%,最低都为滇青冈林,分别为10.26%,10.58%,差异显著,最高与最低分别相差约5.4倍、3.9倍;载量都达到较高水平,地表可燃物载量最大为华山松林(4.53±1.11)kg/m2,最低为旱冬瓜林(2.08±0.19)kg/m2,相差约2.2倍,粗死木质残体载量最高为地盘松林为(0.94±0.16)kg/m2,最低为旱冬瓜为(0.07±0.03)kg/m2,相差约13.4倍。     

宽甸地区主要林型地表可燃物负荷量初步研究

采用普遍调查法和现场取样称量法,对宽甸地区森林类型和地表可燃物负荷量的分布情况进行了研究,结果显示:该地区常见林型有5种,即红松人工纯林、刺槐人工纯林、日本落叶松纯林、天然蒙古栎纯林、天然杂木林,诸林型下地表可燃物的平均负荷量均超过20 t·hm-2以上,其中日本落叶松人工纯林负荷量最高;地表可燃物负荷量的分布有随着林分密度和林龄增加而减少趋势;对不同立地条件地表可燃物载荷量调查结果为:南坡较大、北坡较小,山下坡较大、上坡较小的分布规律。     

三峡库区杉木马尾松混交林和马尾松纯林的土壤含水量空间变异性

土壤水分含量是对地表生态过程有着重要影响的生态因子,在三峡库区生态环境保护中具有重要作用。选取三峡库区典型植被类型杉木、马尾松混交林(A)和马尾松纯林(B),通过网格(3.00 m×3.00 m)取样,地统计学方法研究群落(30.00 m×30.00 m)0.00 - 20.00 cm土壤水分的空间特征。结果表明:(1)两种典型植物群落土壤含水量空间变异性不同,样地A和样地B土壤含水量的变异系数分别表现出弱和中等强度的变异性;(2)两种典型植物群落土壤水分具有良好的半方差结构,半方差函数曲线可以用球状模型进行拟合。土壤水分的空间相关范围存在明显的差异,有效变程分别为51.00 m和12.37 m;土壤水分分布格局呈明显的斑块状分布;(3)在本研究区域内,植被、地形和地貌等是影响土壤含水量空间异质性的主要因素。     

三种方法对森林地表可燃物含水率的预测评价

森林地表可燃物的含水率是判定林火是否能够发生以及火势蔓延速度的最基本指标,如何准确地预测含水率对预测林火的发生以及火灾的扑救防范工作有着重大意义。本文着重从3个主要研究方法阐述可燃物含水率预测的研究进展:遥感估测法;平衡含水率法;气象要素回归法。分析表明:遥感估测法较适用于大尺度、高植被覆盖率的区域,预测精度尚达不到平衡含水率法以及气象回归法估算的水准;平衡含水率的预测模型理论可行,实际应用中能达到很好效果,但对平衡含水率以及时滞的研究仍处于发展阶段;气象要素回归法针对特定区域可燃物含水率预测准确,但不能应用到大尺度上;结合平衡含水率法和气象要素回归法的半物理半经验模型能够较好的预测可燃物含水率。     

甘孜州九龙县高山松林下可燃物储量的调查与分析

通过样地调查和取样分析,分析了九龙县高山松林下各类可燃物的含水率及其储量。认为九龙县高山松林下可燃物中,死地被物层含水量最低,储量最大,是高山松林下可燃物的主要组成部分,加之高山松本身含脂量又高,所以高山松林内火险等级高,火灾隐患大。据此,提出了防火建议。     

滇中地区地盘松林凋落物燃烧特征

在滇中地区昆明西山国家森林公园内地盘松林连续分布区设置样地,通过外业调查、采集样品,并在实验室测定相关燃烧性指标,包括地表枯枝、凋落物上下层的含水率、灰分含量、点着温度和热值等.结果表明,在地盘松林地表可燃物中,最难燃的是凋落物下层,含水率最高,达(70.00±30.73)％,点着温度最大,为(288.9±5.3)o℃,载量最大,达到(2.54±0.59) kg/m2,灰分含量也最高,为(15.00±3.80)％,但热值最低,仅(15 636.44±1 090.05) kJ/kg;枯枝最易燃,含水率最低,只有(18.67±1.15)％,点着温度最低,为(273.0±4.4)℃,灰分含量也是最低,只有(2.78±1.30)％,非常容易被引燃.尽管枯枝载量最小,只有(1.35±0.88) kg/m2,但热值最高,达到了(19 108.30±1 410.48)kJ/kg.     

持续干旱对森林火灾的影响研究综述

文章通过对干旱定义和对干旱等级的划分,从持续干旱对森林可燃物、火源和林火行为等方面,综合分析了持续干旱对森林火灾的影响。结果表明,持续干旱会降低可燃物的含水率,使可燃物载量和分布发生变化,对森林可燃物有较大影响;持续干旱还会影响火源,使林火强度增大,林火蔓延速度加快,火烈度增大,提高森林火灾发生的几率和森林火灾的强度。     

持续干旱对森林火灾的影响研究综述

文章通过对干旱定义和对干旱等级的划分,从持续干旱对森林可燃物、火源和林火行为等方面,综合分析了持续干旱对森林火灾的影响。结果表明,持续干旱会降低可燃物的含水率,使可燃物载量和分布发生变化,对森林可燃物有较大影响;持续干旱还会影响火源,使林火强度增大,林火蔓延速度加快,火烈度增大,提高森林火灾发生的几率和森林火灾的强度。