华山松人工林凋落物层细小可燃物含水率预测模型研究

在防火期2~5级火险天气条件下,在华山松人工林测定了153组林内气温(x1)、相对湿度(x2)、凋落物表面温度(x3)、腐殖质层表面温度(x4)、凋落物层厚度(x5)、可燃物含水率(y)数据,建立了华山松林细小可燃物含水率预测的多元线性回归模型。分析表明,影响华山松林凋落物上层易燃可燃物含水率的因子依次为:x3>x2>x4>x1。应用该模型,可以用易于获取的火环境和可燃物因子来预测可燃物的含水率,为合理开展林火预测预报、计划火烧、营林用火等提供依据。     

计划烧除对思茅松林下可燃物碳贮量的影响

以云南景谷县思茅松林为典型案例,从追求最大固碳效率为出发点,研究和评价计划烧除林和常规林2种森林管理模式林下各类可燃物含水率、载量、碳贮量和腐殖层厚度等。试验结果表明:经计划烧除后林下枯落物载量和细小可燃物载量跟常规林没有明显区别,且可燃物载量变化幅度相对稳定,但腐殖质层的高载量致使林下可燃物载量比常规林高2.92t.hm-2,平均碳贮量比常规林高1.943 t.hm-2,且腐殖层厚度比常规林厚0.526 cm,说明计划烧除可增加森林的固碳量,达到森林增汇效益。     

Improved recruitment and early growth of Scots pine (Pinus sylvestris L.) seedlings after fire and soil scarification

The success of seedling recruitment of Scots pine (Pinus sylvestris L.) is strongly dependent on soil surface properties, such as humus depth and moisture content. In an undisturbed forest floor, seedlings are seldom able to become established due to the high incidence of desiccation in the organic soil layer. Methods that remove the organic soil layer are often necessary to improve the availability for radicles to reach the more stable moisture regime in the mineral soil. In this study we investigated pine-seedling establishment after mechanical soil scarification, burning of litter (O_L) and burning of litter and humus (O_L and O_FH) in two mature pine stands in Germany. The herbaceous layer of the first stand was dominated by grasses (Molinia caerulea L. and Deschampsia flexuosa L.), whereas the herbaceous layer of the second stand was dominated by blueberry (Vaccinium myrtillus L.). Pine seeds were placed in experimental plots, and seedling numbers and heights were recorded at regular intervals. All treatments that removed organic soil resulted in higher seedling counts than did the undisturbed forest floor. The highest seedling counts were found on scarified and severely burnt plots, whereas seedling counts were lower on lightly burnt plots. Seedlings were significantly taller on burnt plots. This study shows that pine regeneration is stimulated by fire, not only in boreal forests, but also under central European conditions. With the expectation of higher fire frequency in the near future due to climatic changes, natural regeneration and succession on burnt sites should receive more focus in forest management and research.     

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。     

灌木林火灾研究综述

灌木林是森林与灌丛之间的中间类型,灌木林火后再生恢复能力强、繁殖快,且具有一定的抗火灾能力,灌木林火灾具有火势较均匀、发展较稳定、热释放较平稳等特性。综述了灌木林火灾研究方法,包括遥感监测法、损失评估法和实验室分析测定法;灌木林主要着火特性与可燃物含水率、可燃物载量、火强度、灰分含量相关。运用新仪器新装备新方法研究灌木林火灾特性,将为灌木林防火提供更为科学的理论依据。     

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。     

鼎湖山季风常绿阔叶林枯落物层自然含水量的长期动态变化

目的 枯落物层自然含水量是林地环境特征的重要方面,探究枯落物层自然含水量长期动态及其影响机制对认知森林生态系统的水源涵养功能及森林立地环境变化具有重要意义。 方法 本文以鼎湖山国家级保护区内严格保护下的季风常绿阔叶林为研究对象,按照中国生态系统研究网络台站标准化的观测规范,对森林枯落物层自然含水量长期观测（2005—2018年）,探究该地带性顶极森林枯落物层自然含水量的长期动态及其环境影响机制。 结果 鼎湖山地区多年平均降雨量1 975.6 mm,年均蒸发量1 117.3 mm,降雨丰富,热量输入稳定,雨热同期特征显著。地带性顶极森林群落季风常绿阔叶林的枯落物层现存量的多年均值为126.0 g·m−2,干季期间现存量（130.3 g·m−2）略高于湿季（121.6 g·m−2）;枯落物层自然含水量的多年均值为89.5%,湿季（103.2%）显著高于干季（75.8%）,且湿季期间枯落物层含水量的变异系数（19.6%）显著低于干季（35.9%）。此外,相较于同期表层土壤（0～15 cm）的变化,枯落物层自然含水量的变异系数（30.1%）显著高于土壤水分的相应变异（11.6%）,表明枯落物层对外界环境变化更具敏感性。进一步分析表明,降雨量、空气相对湿度、蒸发量、饱和水汽压差和土壤水分条件均显著影响着枯落物层自然含水量的变化,尤其是湿季期间空气相对湿度以及干季期间空气相对湿度和降雨量对枯落物层自然含水量变化表现出主导作用。 结论 鼎湖山季风常绿阔叶林的枯落物层自然含水量整体处于较高水平,枯落物层具有重要的稳定森林生态系统内部环境以及指示森林立地环境变化等的水文生态功能。     

Moisture content thresholds for ignition and rate of fire spread for various dead fuels in northeast forest ecosystems of China

Fuel moisture content is one of the important factors that determine ignition probability and fire behaviour in forest ecosystems. In this study, ignition and fire spread moisture content thresholds of 40 dead fuel were performed in laboratory experiments, with a focus on the source of ignition and wind speed. Variability in fuel moisture content at time of ignition and during fire spread was observed for different fuels. Matches were more efficient to result in ignition and spread fire with high values of fuel moisture content compared to the use of cigarette butts. Some fuels did not ignite at 15% moisture content, whereas others ignited at 40% moisture content and fire spread at 38% moisture content in the case of matches, or ignited at 27% moisture content and spread fire at 25% moisture content using cigarette butts. A two-way ANOVA showed that both the source of ignition and the wind speed affected ignition and fire spread threshold significantly, but there was no interaction between these factors. The relationship between ignition and fire spread was strong, with R2 = 98% for cigarette butts, and 92% for matches. Further information is needed, especially on the density of fuels, fuel proportion(case of mixed fuels), fuel age, and fuel combustibility.     

Summer Forest Fire Meteorological Environment in the North of Daxingan Mountains

In recent years, especially in the summer of 2002, the most serious forest fires occurred in the Daxingan Mountain of Heilongjiang province and Inner Mongolia. There has been long time serious forest fire environment in summer in Daxingan Mountain. The grass in the forest is scorched for long time drought and the moisture content of litter and turf layer decrease rapidly. The accumulation and dryness of fuel build the summer forest fire environment, which are major caused by Meteorological environment. Human are lack of the right recognition of summer fires, and can not achieve the goal of detecting and fighting in time. Also summer fires have the tendency to increase in some areas of the world and human have to pay much more attention to how to prevent and control summer fires.     

六盘山华北落叶松林坡面土壤密度空间变异与合理取样数

目的 明确森林坡面土壤密度的空间异质性并量化其合理取样数,对于准确理解坡面产流变化机制具有重要意义。 方法 结合传统统计学和地统计学方法,分析了六盘山华北落叶松林坡面0～100 cm土层土壤密度的空间异质性,用Monte Carlo模拟重抽样的方法,量化95%置信区间、10%误差下土壤密度的最少取样数。 结果 华北落叶松林坡面100 cm土层土壤密度变化范围0.99～1.48 g·cm−3;随土层加深,土壤密度逐渐增加。传统统计学表明,0～20 cm土层土壤密度属弱变异,其它土层均为中等变异,石砾含量的空间异质性是导致坡面不同土层土壤密度空间变异的主要因素。地统计学表明,各层土壤密度空间结构均为中等空间自相关性。不同土层土壤密度空间变异程度的不同导致其最少取样数存有明显差异,在95%的置信区间,若要控制坡面100 cm土层土壤密度评估精度在10%误差内,至少需布设10个以上的取样点。 结论 森林坡面土壤密度存有较大空间变异,且其合理取样数的大小取决于空间变异程度,未来应基于土壤密度空间变异程度与合理取样数的关系制定合理、高效的取样策略。     

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。     

森林可燃物的动态特征研究综述

森林可燃物具有很强的空间异质性,其种类、水平分布、垂直分布具有动态的特征,会改变火频率、火灾类型和火强度。长期动态跟踪、监测森林可燃物,把握动态特征,能够及时掌握森林可燃物能量变化,从而更好地预防、监测和扑救森林火灾。文章对森林可燃物的类型、含水率、载量、分布特征等动态特征的研究方法和内容进行了综述,并展望了未来研究热点。     

云南松林土壤水文特征对计划烧除的响应

为探究计划烧除对云南松林土壤水文特征的影响,为计划烧除后森林生态系统服务功能评价提供依据,以云南省新平县实施多年计划烧除的云南松纯林为研究对象,设立20 m×20 m计划烧除样地和不进行计划烧除的自然对照样地各3块。2019年2月实施计划烧除作业,进行样地调查、火烧强度和枯落物储量调查,2020年6月采集土样,测定土壤物理、化学性质和土壤入渗性能。结果表明,计划烧除后土壤容重增加且在0~10 cm土层差异显著;毛管孔隙度和总孔隙度减少但差异不显著;有机质减少并在0~20 cm土层差异显著。计划烧除后土壤自然含水率、饱和持水率、毛管持水率和田间持水量减少但差异不显著;吸湿水量减少并且在0~20 cm土层差异显著。计划烧除后土壤初渗速率、土壤平均入渗速率和土壤稳定入渗率减少;土壤初渗速率和平均入渗速率在不同样地0~20 cm土层差异显著。计划烧除对土壤稳定入渗率的显著影响因素为土壤容重、孔隙度、有机质和饱和持水率。说明计划烧除后云南松林土壤持水性能下降,入渗性能下降,对于入渗性能的影响主要是源于土壤理化性质的改变。     

喀斯特白云岩坡地旱季不同植被类型土壤水分空间变异性

目的 研究喀斯特白云岩区典型植被类型土壤水分的空间变化及分布规律,为石漠化地区植被快速恢复和生态重建提供科学依据。 方法 以贵州省普定县喀斯特白云岩草地、灌丛、人工林和天然次生林4种不同植被类型土壤为研究对象,于2019年11月利用网格法分0～10 cm和10～20 cm土层进行土壤取样并分析,利用经典统计学和地统计学方法分析土壤水分含量及其空间变异特征。 结果 （1）除草地和人工林之间差异不显著外,不同植被类型间土壤水分含量呈极显著差异（p < 0.01）,土壤水分含量从高到低依次为：天然次生林 > 草地 > 人工林 > 灌丛,最大值（40.22%）是最小值（18.59%）的2.16倍,变异系数为5.34%~29.42%。（2）草地和灌丛浅层土壤水分半变异函数的最优模型为高斯模型,深层土壤为指数模型,人工林和天然次生林均为指数模型,草地变程最小（4.24 m）,而人工林变程最大（16.48 m）,灌丛基台值最大（14.42）,天然次生林块金值最大（1.27）。（3）土壤水分含量最高值均发生于样地内上半部,深层土壤水分含量高于浅层土壤,且同种植被类型在0～20 cm土层有相似的空间分布格局。（4）土壤水分含量与土壤总孔隙度成正相关,与土壤密度成负相关,植被类型也在一定程度上影响土壤水分含量,但并非随植被的正向演替而增加。 结论 不同植被类型土壤水分空间结构明显,有强烈的空间自相关性,4种植被类型中天然次生林土壤水分含量最高,草地土壤水分连续性最差,人工林土壤水分连续性最好,同种植被类型在0～20 cm土层水分分布相似。在相同气象条件下,植被类型、坡位、土壤密度和孔隙度可能是影响土壤水分含量分布的重要因子。     

Diurnal variation models for fine fuel moisture content in boreal forests in China

Studying diurnal variation in the moisture content of fine forest fuel(FFMC) is key to understanding forest fire prevention. This study established models for predicting the diurnal mean, maximum, and minimum FFMC in a boreal forest in China using the relationship between FFMC and meteorological variables. A spline interpolation function is proposed for describing diurnal variations in FFMC. After 1 day with a 1 h field measurement data testing, the results indicate that the accuracy of the sunny slope model was 100% and 84% when the absolute error was 3% and 10%, respectively, whereas the accuracy of the shady slope model was 72% and 76% when the absolute error was 3% and 10%, respectively. The results show that sunny slope and shady slope models can predict and describe diurnal variations in fine fuel moisture content, and provide a basis for forest fire danger prediction in boreal forest ecosystems in China.     

六盘山半湿润区华北落叶松林内降雨的空间异质性及合理取样数

目的 林内降雨的空间变异对林地土壤水分、林下植被生长有重要影响,准确刻画其空间变异特征,并确定其收集器的合理布设数量,有助于准确理解森林对水文的影响。 方法 于2021年6—10月,在六盘山半湿润区香水河小流域的华北落叶松（Larix gmelinii var. principis-rupprechtii (Mayr) Pilg.）纯林样地,利用样地内布设的40个林内降雨收集器收集每场降雨事件的林内降雨量,分析展叶和落叶期林内降雨的空间变异特征,并量化雨量收集器的合理布设数量。 结果 （1）整个生长季,林内总降雨量440.0 mm,占同期林外降雨量的77.5%,林内降雨空间变异系数28.23%;展叶和落叶期,林内总降雨量分别为153.8 和290.2 mm,占同期林外降雨量的73.0%和80.2%,林内降雨空间变异系数分别为36.0%和18.5%。总体上,林内降雨空间变异随次降雨量、雨强和降雨历时的增加先快速下降后逐渐趋于稳定。（2）整个生长季及展叶和落叶期林内降雨的块基比分别为0.042、0.012和0.275,变程分别为4.8、4.0和6.5 m。（3）在95%置信区间内,若将误差控制在5%内,至少需在展叶和落叶期分别布设17和14个截面积为235.58 cm2的雨量收集器。 结论 受降雨量和冠层结构差异影响,华北落叶松林内降雨空间变异在展叶和落叶期存在差异,不同时期雨量收集器合理布设数与林内降雨空间变异密切相关,要确保整个生长季林内降雨评估的准确性,应重视不同时期雨量收集合理布设数差异的影响。     

北京市八达岭林场不同林型林下可燃物调查分析

通过样地调查和样品处理,分析了八达岭林场3种林型林下各类可燃物的含水率及可燃物负荷量,得出结论:各林型中地被物层含水率最低,负荷量最大,是林下可燃物的主要组成部分;林下可燃物负荷量依次为:油松纯林＞油松阔叶混交林＞阔叶林,林下可燃物含水率为:阔叶林＞油松阔叶混交林＞油松纯林;油松林负荷量大,含水率小,又含有较多的油脂,具有较高的火险等级.对油松林提出了相应防火建议.     

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。     

Water holding effect of subalpine dark coniferous forest soil in Gongga Mountain, China

由于土壤性质和腐殖质含量的不同,土壤的含水量并不能很好地说明是否适宜植物的生长。本研究以土壤PF(表示土壤的水分状态,与植物的生长发育有密切关系的数值)为主要研究依据,将土壤含水率和PF联系起来,定量研究了贡嘎山地区亚高山暗针叶林不同演替阶段土壤的含水率与PF值之间的相互作用关系。研究结果表明:①在相同的PF时,随着暗针叶林演替的进展,土壤腐殖质层的含水率逐渐增加,即过熟林>成熟林>中龄林>幼龄林。②随着土层深度的增加,土壤容重增加,含水率减小,但各植被演替阶段之间土壤含水率差异并不显著。③植被不同演替系列主要是通过提高其土壤有机质含量,改善土壤结构,降低土壤容重和增加土壤毛管孔隙度等土壤物理特性,改善土壤的蓄水和持水性能。④本区暗针叶林土壤腐殖质层涵养水源作用最为明显。图1表2参15。     

宁夏六盘山不同林龄华北落叶松人工林枯落物水文效应

目的 探究林龄对华北落叶松林枯落物水文效应的影响。 方法 于2017年6月在宁夏六盘山香水河小流域选择4种林龄阶段（16、25、34、43a）的华北落叶松人工林样地,调查林分结构和测量林下枯落物蓄积量、厚度、持水量等指标,分析不同林龄华北落叶松枯落物层持水能力差异。 结果 研究表明：（1）华北落叶松枯落物厚度介于4.5~6.0 cm,总蓄积量在29.08~33.21 t·hm-2,且半分解层蓄积量高于未分解层蓄积量,4种林龄枯落物厚度与蓄积量均表现为成熟林>近熟林>中龄林>幼龄林。（2）各龄林枯落物最大持水量介于79.47~110.05 t·hm-2,成熟林最大;最大持水率变动在273.32%~341.27%,中龄林最大。（3）各龄林枯落物持水量、吸水速率与浸水时间动态变化均类似,枯落物持水过程表现为浸水0.5 h内吸水速率最大,4 h之后吸水速率趋于平缓,10 h后枯落物持水量基本饱和,持水量与浸水时间均呈明显对数关系（R2>0.92）。（4）各龄林枯落物有效拦蓄量在43.64~70.52 t·hm-2之间,成熟林拦蓄能力最强。 结论 综合分析4种林龄枯落物水文效应,成熟林枯落物层水文功能最强。