大兴安岭南部主要林分地表可燃物负荷量及其影响因子研究

【目的】研究林分地表可燃物负荷量及其影响因素,为森林可燃物管理和潜在火行为分析提供科学依据。【方法】根据立地因子(海拔、坡度、坡位)、林分特征(林龄、郁闭度、密度、平均树高、平均胸径)和地被物层结构(凋落物厚度、腐殖质厚度),在大兴安岭南部地区选择具有代表性的兴安落叶松林(Larix gmelinii)和白桦林(Betula platyphylla),各设置6块样地,调查样地内的总可燃物负荷量及易燃可燃物负荷量,对不同种类可燃物负荷量及其影响因子进行相关性分析。【结果】兴安落叶松林分下的平均总可燃物负荷量为15.80t/hm2,其中58.46%为易燃可燃物,总可燃物负荷量与林分平均胸径、凋落物厚度呈显著正相关,灌木和草本可燃物负荷量主要与林分密度呈极显著负相关,1h时滞、10h时滞和100h时滞可燃物负荷量与林分郁闭度、平均胸径、平均树高呈显著正相关。白桦林下平均总可燃物负荷量为8.48t/hm2,其中57.91%为易燃可燃物,总可燃物负荷量与林分平均胸径、腐殖质厚度呈显著正相关,灌木、草本可燃物负荷量与林分密度呈显著负相关,1h时滞、10h时滞和100h时滞可燃物负荷量主要与林分平均胸径呈显著正相关。【结论】大兴安岭南部地区的地表可燃物负荷量水平较低;郁闭度、平均树高和平均胸径是影响林分地表可燃物负荷量的主要因子。     

林分状态分析方法在兴安落叶松天然林林分质量评价中的应用

通过对大兴安岭地区不同类型兴安落叶松天然林样地进行每木定位、调查及分析,从林分结构和林分活力2个方面对林分状态进行描述,基于林分状态对不同类型兴安落叶松天然林质量进行分析评价。结果表明,杜香-兴安落叶松林(ω=0.295)林分状态与其他2种类型林分比较相对较差,林分水平结构、年龄结构以及林分更新3个指标不合理;草类-兴安落叶松林(ω=0.531)林分状态处于中等水平,树种多样性指标不合理;杜鹃-兴安落叶松林(ω=0.500)林分状态处于中等水平,年龄结构、树种多样性和顶极种竞争3个指标不合理。3种不同类型兴安落叶松林的林分质量高低排序为草类-兴安落叶松林杜鹃-兴安落叶松林杜香-兴安落叶松林,与以往对这3种林型生产力大小相比较的研究结果一致。     

大兴安岭采伐迹地主要目的树种的天然更新

对不同采伐方式(经营择伐、二次渐伐和皆伐)、林分组成、坡向、坡位、郁闭度、土壤厚度、下木盖度、地被物盖度等条件下样地中主要目的树种的更新情况进行了调查。结果表明:经营择伐林分有效天然更新株数最多,温度和光照条件是决定兴安落叶松更新的重要条件;经营择伐林分兴安落叶松天然更新株数主要受林分郁闭度的制约,皆伐和二次渐伐林分兴安落叶松天然更新株数主要受地表草本植物的制约;二次渐伐林分不同坡位间不但更新数量存在差异,而且树木的生长状况差异也很大。     

立地因子和林分因子对兴安落叶松鞘蛾的影响

于2011年至2013年,调查黑龙江黑河地区110块标准地(22个小班)兴安落叶松林立地因子、林分因子,分析立地因子和林分因子及生物多样性指数对兴安落叶松鞘蛾平均虫口密度的影响。单因素方差分析与Tukey检验表明,立地因子坡位、坡向、坡度、海拔高度对兴安落叶松鞘蛾平均虫口密度有显著影响(P<0.05);林分因子郁闭度、林型对兴安落叶松鞘蛾平均虫口密度有显著影响(P<0.05),林龄对兴安落叶松鞘蛾平均虫口密度无显著影响(P>0.05);下坡位、中坡位、阴坡、斜坡立地条件下兴安落叶松鞘蛾平均虫口密度较低,郁闭度较大以及珍珠梅兴安落叶松林型的林分兴安落叶松鞘蛾平均虫口密度较小,海拔和林龄对兴安落叶松鞘蛾平均虫口密度的影响无明显规律性。主成分分析及多元回归结果表明,坡向和林型对兴安落叶松鞘蛾平均虫口密度呈正影响,而坡位、坡度、海拔、郁闭度、林龄、木本植物Simpson指数和Shannon–Wiener指数对兴安落叶松鞘蛾平均虫口密度呈负影响。     

兴安落叶松林冠下天然更新的研究

本文对大兴安岭西北坡林冠下兴安落叶松天然更新进行调查研究。结果表明:不同林型、郁闭度、坡度、坡向、采伐方式及采伐强度其更新效果明显不同。林分中的光照、温度、水分和土壤结构等是影响更新效果的主导因子。     

兴安落叶松针叶床层火蔓延的模拟

以黑龙江省帽儿山地区典型森林类型兴安落叶松林地表可燃物为研究对象,分析不同可燃物含水率、可燃物载量、风速和坡度与火蔓延速度之间的关系,共进行4(可燃物载量)×4(可燃物含水率)×3(风速)×3(坡度)=144组点烧试验,并建立适用于兴安落叶松针叶林的火蔓延模型。结果表明:在试验设定范围内,可燃物床层在火蔓延过程中80%为阴燃,火蔓延速度在75%区间内不超过6 m·h^-1,最大值为93.02 m·h^-1、最小值为0.41 m·h^-1;可燃物载量对火蔓延速度影响不显著,3个显著变量对火蔓延速度的影响由大到小的顺序为:风速、可燃物含水率、坡度;4个因子交互作用对火蔓延速度的相对贡献为:可燃物含水率×坡度×风速27.73%、风速17.22%、可燃物含水率×坡度×风速×载量13.01%、可燃物含水率×风速11.01%、坡度×风速9.21%;火蔓延速度预测模型的标准估计误差值为8.56,验证误差值为12.93。因此,在森林火行为预报工作中,应注意可燃物的特征、所处的地理位置及其环境因素。     

北京门头沟区主要林分类型地表火行为模拟研究

  目的  地表火是最常见的林火类型，直接影响植被更新和生态系统的养分配置与循环。反映林火行为的常见指标有火蔓延速度、单位面积发热量、火强度和火焰高度。根据实际林分和立地条件进行火行为模拟，可以揭示林火发生条件，并有效判断树冠火发生的可能性，为林火的预防和扑救决策工作提供科学依据。  方法  选取北京市门头沟典型林分（刺槐林、油松林、侧柏林）为调查对象，每个林分设置5块样地，共计15块样地。通过野外调查获取可燃物载量（灌木可燃物、草本可燃物、1时滞可燃物、10时滞可燃物、100时滞可燃物）、林分因子（第一活枝下高、第一死枝下高、树高、胸径、郁闭度）和立地因子（海拔、坡度、坡向、坡位）数据，使用BehavePlus6软件，基于气象参数和可燃物参数，模拟不同燃烧条件下不同林分类型的火行为指标，分别为地表火蔓延速度、单位面积发热量、火线强度和火焰长度；使用R语言进行主成分分析，根据贡献率探讨林分因子、立地因子和可燃物因子对火行为的潜在影响。  结果  侧柏林、刺槐林和油松林的可燃物总载量分别为15.35、17.59、15.28 t/hm2，其中易燃可燃物载量（即上层枯叶、易燃草本、1 时滞可燃物）分别是4.55、4.41、6.18 t/hm2，分别占林分总可燃物载量的29.6%、25.1%、40.4%。防火期内门头沟区的平均风速为2.2 m/s（7.9 km/h），地表火蔓延速度油松林 > 侧柏林 > 刺槐林，速度分别达11.5、11.1、8.0 m/min。单位面积发热量油松林 > 侧柏林 > 刺槐林，分别为23 091、21 155、18 413 kJ/m2；火强度油松林 > 侧柏林 > 刺槐林，分别为4 426、3 882、2 468 kW/m；油松林火焰高度变化范围分别是0.89 ~ 3.40 m、1.34 ~ 2.91 m、1.78 ~ 3.88 m，同等条件下火焰高度油松林 > 侧柏林 > 刺槐林；8级大风天气下（风速17.9 m/s，64.4 km/h），地表火行为的模拟结果会略有改变，侧柏林的火蔓延速度更快、火强度更高，油松林、刺槐林次之。根据主成分分析的因子贡献度，分别得出影响3种林分火行为的主成分，侧柏林、刺槐林与油松林的第1与第2主成分分别为可燃物构成（可燃物载量及影响其分布的地形因素）与林分因子、可燃物构成与可燃物含水率、林分因子与可燃物含水率。  结论  （1）易燃可燃物载量是影响林分火行为的关键因子。（2）可燃物含水率对火行为指标的数值起决定作用，可燃物含水率的临界值影响林火发生类型。可燃物湿润时无论风速大小，林地难以起火；可燃物干燥时处于易燃状态，大风天气时容易发生蔓延快、强度高的地表火。（3）可燃物连续性是决定地表火发展成为树冠火的关键因素，火焰高度大于第一活/死枝下高，极有可能从地表火发展成为树冠火，扑救难度极大。建议需定期修枝割灌，清理林下可燃物，降低火险。      

火干扰对兴安落叶松林分生长优势动态的影响

以内蒙古根河林业局施业区兴安落叶松林(Larix gmelinii)为研究对象,根据火烧迹地的记录和遥感影像,按照不同恢复期(3、15、31 a,分别记作S、M、L)和火干扰强度(对照、中度和重度,分别记作C、M、S),在内蒙古根河林业局设置了的8块典型样地(样地编号分别为SC、SM、SS、MC、MM、MS、LC、LS),并对各样地进行调查和取样。通过树轮数据重建兴安落叶松地上生物量变化历史,采用生长效率和生长优势系数量化林分生长优势动态,对比分析不同火干扰强度和恢复时间长度下兴安落叶松林生长优势变化,揭示火干扰对兴安落叶松生长优势的影响。结果表明：(1)火干扰改变林分直径结构,林分直径结构呈正偏,小径级树木比例增大;重度火干扰显著降低兴安落叶松林径级异质性,与对照样地径级多样性相比,中度火干扰样地径级多样性指数大于2,而重度样地异质性最低,其中恢复15 a的重度样地内多样性指数为0.94。(2)火干扰促进小树的生长效率提高,驱动林分进入第四阶段(小树生长占优势,小树对林分生长贡献超过大树生长量,生长优势系数小于零),其中,中度火干扰样地大树生长效率为0.45%,小树生长效率为5%。随着火干扰强度增加,重度样地小树生长效率越高。(3)重度火干扰样地(MS、LS),林分生长优势系数变化存在明显的阶段性,随着火干扰恢复期延长,大树与小树生长贡献的差异呈现先增大后减小的趋势,且生长贡献的差异逐渐减小;火干扰通过改变林分径级结构和大小树生长效率导致林分发展出现偏移,随着火干扰恢复时间的延长,林分逐步向第二阶段过渡,但以小树贡献占优势的林分生产力仍呈下降趋势。     

大兴安岭兴安落叶松林火烧迹地群落演替状况

采用由植被空间序列推断时间系列的方法,分析了大兴安岭地区兴安落叶松(Larix gmelinii)林不同火强度火烧迹地群落演替状况。研究结果显示,重度火干扰后,兴安落叶松林群落演替趋势规律为:杂草丛或灌草丛→白桦山杨混交林→阔叶兴安落叶松林→兴安落叶松林;中度火干扰后,兴安落叶松林的群落演替趋势为:杨桦林或以阔叶树为主的针阔混交林→兴安落叶松林;轻度火干扰后,对兴安落叶松群落的影响较小,不能改变原有的树种组成,林分群落结构变化主要表现在灌木层和草本层中一些旱生物种与中湿生物种的替代过程。     

利用林分因子估测森林地表可燃物负荷量

在帽儿山地区，对落叶松林和白桦林2个可燃物类型的75块样地树种的胸径、树高、年龄等林分因子和地表可燃物的负荷量进行了野外调查和室内实验分析与计算，利用SPSS 11．5 for Windows统计软件和Matlab软件，分别对不同种类可燃物负荷量与林分因子进行分析，并建立了多元回归模型和人工神经网络模型。利用林分因子推算不同种类地表可燃物负荷量，取得了较为满意的结果。     

大兴安岭林区典型森林和草甸细小死可燃物含水率预测模型

准确预测森林细小死可燃物含水率对提高森林和草原火险预测精度具有重要的科学意义。以大兴安岭林区兴安落叶松-白桦(Larix gmelinii-Betula platyphylla)混交林、兴安落叶松林(Larix gmelinii)、蒙古栎林(Quercus mongolica)和草甸细小死可燃物为研究对象,确定影响林内t时刻可燃物含水率变化率的影响因子(林外t-1时刻的气温变化率、相对湿度变化率和累计降水量变化率),根据统计回归理论建立细小死可燃物含水率变化率模型,进而构建大兴安岭林区典型森林和草甸细小死可燃物含水率预测模型。结果表明:兴安落叶松-白桦林混交林、兴安落叶松林、蒙古栎林和草甸细小死可燃物含水率预测模型准确率分别为91.1%、90.0%、91.0%和81.0%(相对误差不超过5%),可燃物含水率预测模型预测效果良好,模型具有较好的实用性,可为大兴安岭林区的森林火险预警提供理论和技术支持。     

不同林龄兴安落叶松生物量、碳密度及其分布特征

[目的]探讨不同发育阶段兴安落叶松人工林生物量和碳密度的变化规律。[方法]对辽宁东部山区13、23和32年兴安落叶松人工林生物量和各器官碳密度进行调查。[结果]兴安落叶松乔木层各器官生物量的分配序列均为:树干生物量树根生物量树枝生物量树皮生物量树叶生物量。32年兴安落叶松人工林林木和各器官生物量高于13年和23年的兴安落叶松人工林,32年兴安落叶松人工林仍有增加碳密度的潜力。[结论]该研究为兴安落叶松人工林群落碳汇功能与林分经营分析提供基础资料。     

兴安落叶松林林分健康评价研究——以杜香兴安落叶松林为例

以内蒙古大兴安岭西北坡杜香兴安落叶松林为例探索兴安落叶松林健康评价。在野外调查的基础上,运用主成分分析法提取指标、确定权重、构建评价模型,并用聚类分析法将杜香兴安落叶松林健康等级分为4级,对研究区内原始林、渐伐林、皆伐林3种类型的杜香兴安落叶松林进行了健康评价研究。结果显示:林分生产力、土壤养分、林分结构、抵抗力与恢复力4个方面的22个指标,能够初步构建兴安落叶松林林分尺度的健康评价指标体系。评价结果表明,原始林健康水平最高,为Ⅰ级健康;渐伐林次之,为Ⅱ级亚健康;皆伐林最差,其中,1/3的林分为Ⅲ级一般健康、2/3的林分为Ⅳ级不健康。     

哈尔滨城市林业示范基地5种典型人工林地表死可燃物含水率的预测

在哈尔滨城市林业示范基地内,以白桦、黑皮油松、蒙古栎、水曲柳、兴安落叶松等5种典型人工林为研究对象,将地表死可燃物含水率作为独立因子,与林内相关性显著的气象因子进行回归分析,采用气象要素回归法和随机森林法建立含水率预测模型,并对两种预测方法的模型误差进行分析。结果表明：5种典型人工林地表死可燃物含水率均与温度、相对湿度、前12 h降水量极显著相关,其中蒙古栎林与太阳辐射紫外光有显著关系,兴安落叶松林与风速有显著关系;气象要素回归法的平均绝对误差和均方根误差范围分别是12.67%～21.36%和18.07%～49.23%,随机森林法的平均绝对误差和均方根误差范围分别是8.35%～9.50%和15.71%～19.48%。两种方法建立气象要素的地表死可燃物含水率预测模型,对于白桦、蒙古栎和水曲柳预测精度较差,黑皮油松和兴安落叶松预测精度较高。对比气象要素回归法,随机森林法预测准确性更高,不同林分之间误差更小。     

山东半岛昆嵛山地区主要森林类型可燃物垂直分布及影响因子

为探讨林火种类、火行为等对不同森林类型可燃物负荷量空间分布的响应,围绕山东半岛昆嵛山地区主要森林类型的地表可燃物和冠层可燃物负荷量、3个地形因子（坡度、坡位与海拔）、3个林分因子（平均树高、平均胸径与郁闭度）,比较不同林分不同空间层次上的可燃物负荷量等级分布特征和林火行为趋势,分析不同层次可燃物的负荷量与环境因子之间的相关性。结果表明,不同林分之间可燃物垂直分布呈显著性差异,各林分地表火形成树冠火的概率存在差异,表现为赤松-刺衫林>赤松纯林>赤松-华山松林>赤松-火炬松林>华山松纯林>火炬松纯林>赤松-麻栎林>麻栎纯林;枯落物层负荷量与郁闭度、胸径呈显著正相关,与海拔呈显著负相关;草本层和灌木层负荷量均分别与坡位、郁闭度呈显著或极显著负相关性,草本层负荷量还与树高、胸径有显著负相关关系。     

北京地区主要针叶林易燃可燃物垂直分布

为研究易燃可燃物负荷量及空间分布对林火种类、火行为等的影响,该文以北京市八达岭林场4种针叶林型为研究对象,比较4种林分相同垂直层面和不同空间层次上的易燃可燃物负荷量及分布,分析不同林分的火种类、林火行为和森林火险,并基于林分总负荷量评估森林燃烧性。结果表明:侧柏林易发生高强度林火,由于冠层易燃可燃物较少,可以发生树冠火,但不利于蔓延;油松林不易发生地表火,因为地表可燃物清理迹象严重,但一旦起火,易形成蔓延速度较快的树冠火;华山松林可以发生火灾并形成中强度地表火;华北落叶松林可以发生地表火,但树种本身难燃,在极端环境条件下,可以发生树冠火。4种林分的燃烧性为:侧柏林油松林华北落叶松林华山松林。      

落叶松人工林采伐前后下层植被的演替

随着兴安落叶松人工要的林龄不同，林下小生境也随之变化，从而，导致了林下植被的演替。３０多年来，通过对落叶松人工林下层植被演替的定位研究表明：随着林龄的增加，林分郁闭度加大，原次生林下的草本植物在种类、盖度１高度和多度上相对减少，而阴性杂草增加；当落叶松人工林实行皆伐作业皇，阳性杂草又随之大量侵入。鉴于林下植被演替的这一特点，营造落叶松人工林后应及时进行间伐透光，为草本植物的生长发育创造有利条件。有     

不同林分林下植被的多样性特征及生物量研究

对承德市山区土壤含水率与不同林分林下草本层植物生物量和物种多样性的相互关系进行了研究,结果表明,在5种森林群落类型中,土壤含水率的高低顺序为油松-落叶松混交林＞落叶松中龄林＞落叶松幼龄林＞油松成熟林＞油松幼龄林,其林下草本层的地上生物量表现为油松-落叶松混交林大于油松纯林、落叶松纯林,在纯林中也随着土壤含水率的增加生物量增大.对土壤含水率与林下草本植物物种多样性进行相关分析,结果表明,林下草本植被在林分处于幼龄林时期,土壤含水率对林下草本植物物种多样性的增加起到了促进作用;随着林分的成熟,土壤含水率虽然增加,但对林下草本植物物种多样性的促进作用逐渐丧失.在油松-落叶松混交林中土壤含水率虽然较高,但对林下草本植物物种多样性却产生了抑制作用.     

人工兴安落叶松用材林主伐年龄的研究

兴安落叶松是黑龙江省的主要造林树种,其人工林的林龄已达20～30年,一些地区林龄可达35年以上。为合理确定人工兴安落叶松林的主代年龄,对人工兴安落叶松的生长进行了调查研究,结果如下:1.人工兴安落叶松林的数量成熟龄为31～40年。2.人工兴安落叶松林小径材的工艺成熟龄为25年。3.根据人工兴安落叶松林生长的立地,进行定向培育。对Ⅲ以上地位指数林分,培育中径材,主伐年龄为31～40年;对Ⅳ以下地位指数林分,培育松木杆材,主伐年龄为25年。4.为合理经营人工兴安落叶松林,制止乱砍滥伐,应将人工林的木材生产纳入国家计划,实行伐区拔交、验收管理。     

大兴安岭兴安落叶松天然林结构特征

以大兴安岭兴安落叶松天然林为研究对象,利用固定样地调查数据,研究其结构特征。结果显示:(1)林分整体的直径分布为倒"J"型,6径阶株数最多,Exp3P2函数可以很好的拟合兴安落叶松的直径分布;(2)林分树高分布为单峰偏左曲线,树高8级时,株数最多,柯列尔函数拟合兴安落叶松树高分布精度高;(3)兴安落叶松树高随胸径增大而增加,可以用Wykoff方程表示其相关性;(4)兴安落叶松的胸径与冠幅为正相关关系,Monomolecular函数拟合结果良好;(5)林分平均角尺度0.485,林分呈现随机分布格局;(6)用胸径、树高和冠幅3个指标计算林分平均大小比数均呈现中庸状态;(7)林分平均混交度0.327,属于弱度混交,表明该地区为典型的兴安落叶松天然林。