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。      

北京市十三陵林场油松林地表火行为模拟

目的油松林是华北地区典型针叶林分,易发生森林火灾。通过对油松林地表火行为模拟研究可以为森林可燃物管理,林火预防及扑救提供科学依据。方法本研究以北京市十三陵林场油松林为研究对象,通过野外调查地表枯死可燃物(1、10、100 h时滞)和灌层可燃物,记录林分因子(第1枝下高、树高、林龄和胸径)和环境因子(坡度、坡向和海拔)。结合内业实验测可燃物含水率和热值,利用火行为模拟软件BehavePlus5.0,对1 h时滞可燃物设定不同含水率和风速值,模拟所研究林分地表火蔓延速度、火线强度、火焰高度以及单位面积发热量4个重要的火行为指标。结果1、10、100 h时滞和灌层可燃物占总可燃物载量比分别为78%、5%、4%和13%。基于实测可燃物载量和含水率,油松林地表火蔓延速度平均值为2.1 m/min,火线强度平均值为270 kW/m,火焰高度平均值为0.95 m单位面积发热量平均值为7 139 kJ/m2。油松林1 h时滞可燃物载量显著高于10 h时滞和灌层可燃物载量。在1 h时滞可燃物含水率为6%,风速为40 km/h的强风和干旱天气条件下,油松林地表火蔓延速度平均值为15.1 m/min,火线强度平均值为3 278.5 kW/m,火焰高度平均值为3.1 m,单位面积发热量平均值为12 337.5 kJ/m2。结论油松林内1 h时滞细小可燃物载量高于其他类型可燃物载量。地表火蔓延速度慢,火强度低,火焰高度低于第一枝下高,在正常天气条件下容易被扑灭。模拟结果表明油松林在低含水率的条件下,风速会显著增加地表火蔓延速度,难以人为扑灭,需清理地表可燃物,降低火险。      

长白落叶松人工林可燃物碳储量分布及燃烧性

对小兴安岭长白落叶松人工林可燃物进行分层分类型调查,比较其碳储量垂直分布,分析从未成林地到成熟 林林火种类、行为和燃烧性,据此评估森林燃烧性等级,并提出可燃物处理和营林防火措施。结果表明:未成林碳 储量仅87.660 t/ hm2 ,但各层可燃物连续性好,草本着火且形成高强度地表火后,易引发树冠火,属高燃烧性林分, 应加大灌草清除;幼龄林碳储量138.574 t/ hm2 ,不易发生地表火,但枯死枝可引发树冠火,高林分密度有利于树冠 火蔓延,属高燃烧性林分,应注重整枝,兼顾地表可燃物清理;中龄林碳储量163郾884 t/ hm2 ,可能发生地表火,因间 伐修枝而抬高树冠,降低了林冠火发生的可能性,属低燃烧性林分,可计划烧除灌草;近熟林碳储量199.838 t/ hm2 , 可以发生地表火,甚至树冠火,属中燃烧性林分,应重点清理可燃物累积多的区域;成熟林碳储量253.962 t/ hm2 ,地 表存在大量可燃物,可形成高强度地表火,属高燃烧性林分,应计划烧除。      

妙峰山林场主要针叶林冠层特征及潜在火行为

目的树冠火是一类对森林生态系统特别是针叶林造成严重损害的森林火灾。了解针叶林冠层特征, 探究树冠火发生、蔓延机制, 估测潜在冠层火行为是预防和扑救树冠火的关键。方法本研究以妙峰山地区主要的针叶林, 油松林和侧柏林作为研究对象, 调查灌木、草本和地表枯落物负荷量, 采用分段标准枝法对冠层可燃物负荷量进行了分层调查与测算, 研究冠层特征(冠层密度、冠层可燃物负荷量)的垂直分布规律; 并利用树冠火发生和蔓延模型以及火焰高度和强度模型, 按照树冠火类型划分标准, 研究针叶林树冠火发生的概率、类型和潜在火行为。结果油松林平均冠层密度为0.192kg/m3, 侧柏林为0.127kg/m3, 油松林冠层平均有效可燃物载量为1.21kg/m2, 侧柏林为0.619kg/m2; 油松林和侧柏林的下层(0~3m)垂直分布差异性较大, 油松林下层可燃物负荷量占整体负荷量10.5%, 而侧柏林则高达21.1%;在中等和高的燃烧情况下, 2种林分均表现出较高的潜在火行为指标, 油松林最高蔓延速度、火线强度和火焰高度分别为:91m/min、45281kW/m、23m, 侧柏林为85m/min、19911kW/m、16m。结论冠层密度和冠层可燃物负荷量随树高变化趋势相似; 林分树冠火发生概率和类型与林分冠层可燃物和冠层密度的垂直分布关系密切; 2种林分的连续型树冠火的潜在火行为估算指标具有蔓延速度快, 火焰强度大, 火焰高度高的特点, 一旦发生树冠火, 人为处置困难。      

妙峰山油松林分结构与地表潜在火行为相关性分析

目的林分结构与火行为密切相关,调整林分结构可以有效降低火行为,对森林防火工作有指导意义。分析北京妙峰山油松林分结构与地表潜在火行为的相关性,探究林分结构指数对地表火行为的影响,为妙峰山油松林可燃物管理提供科学依据。方法本文以妙峰山地形相近、结构差异较大的油松林为研究对象,调查和测定样地中的乔木、灌木、草本和枯枝落叶数据,利用Rothermel模型计算油松林潜在火行为指标,采用相关性分析、回归分析及方差分解法,研究油松林地表潜在火行为与林分结构的关系。结果(1) 油松林地表潜在火蔓延速度(R)、火强度(I)、单位面积热量(HPA)取值范围分别在2~6m/min、300~1400kW/m、4000~5500kJ/m2之间。(2)潜在火行为与结构指数相关性:乔木层R、I与平均树高呈显著正相关,与平均枝下高、平均冠幅、冠长率相关性较小。灌木层R、I与灌木密度、株数呈显著负相关,而与高度相关性较小;HPA与灌木高度呈显著正相关。灌木密度、株数过大或过小都有利于增强地表潜在火行为,反而灌木量适中时地表潜在火行为较低。草本枯枝落叶层I与床层高度、草本盖度呈极显著正相关,紧密度与logI呈显著正相关与HPA呈极显著正相关。(3)对地表潜在火行为的解释力,草本枯枝落叶层结构指数>灌木层结构指数>乔木层结构指数,草本枯枝落叶层和灌木层结构指数的交互作用贡献率大于乔木层与草本枯枝落叶层、灌木层结构指数的交互作用。结论妙峰山油松林普遍处于低强度地表火,可引发中强度地表火,有引发高强度地表火的可能。地表潜在火行为与乔木层、草本枯枝落叶层结构呈正相关,而与灌木层结构呈负相关;其中,乔木层的树高,灌木层的密度、株数、盖度,草本枯枝落叶层的草本盖度、床层高度、紧密度对地表潜在火行为产生显著影响,各个层次的影响由大到小分别为草本枯枝落叶层>灌木层>乔木层。整体来看,地表潜在火行为大小主要受到地上可燃物的影响尤其是草本枯枝落叶层,而乔木层的影响相对较小。      

基于Rothermel模型的北京鹫峰国家森林公园潜在火行为

Rothermel模型以燃烧物理学为理论基础,基于能量守恒定律,属于物理机理模型。基于Rothermel模型,利用BehavePlus 5.0 5软件,采用自定义可燃物参数模型,通过输入不同的可燃物模型参数,包括不同时滞的地表枯枝负荷量、可燃物床层厚度、含水率、热值、风速、坡度等,研究计算了不同可燃物湿度条件下北京鹫峰国家森林公园潜在地表火行为状况,即蔓延速率、单位面积发热量、火线强度和火焰高度等。结果表明:4种林型火行为指标均随可燃物湿度、坡度增大而降低,油松Pinus tabuliformis林极易发生高强度地表火,侧柏Platycladus orientalis林易发生中强度地表火,华北落叶松Larix principis-rupprechtii因本身难燃,仅可能发生低强度地表火,栓皮栎Quercus variabilis林因地表凋落物累积较多,且林分通风条件好,在低湿度、干旱条件下易发生中等强度地表火,对林分结构造成破坏。因此,在护林防火工作中,我们要以油松、侧柏林防火为主,及时清理林下有效可燃物,减少可燃物累积,防止林火的发生与蔓延,最大程度减少森林资源损失。图5表3参19     

计划烧除对云南松林地表可燃物火行为的影响

  目的  明确周期性（烧除周期为1年）计划烧除条件下云南松纯林地表可燃物状态,以及这类可燃物相应的火行为特征,探究计划烧除对云南松地表可燃物火行为的影响,为合理评估计划烧除的生态意义以及林火管理与扑救提供科学依据。  方法  运用野外调查采样与实验室模拟燃烧法,并结合SPSS 23.0软件,对数据进行处理与分析,探究云南省新平县照壁山云南松纯林样地内,计划烧除林分下的可燃物种类、载量、含水率等特征对室内模拟火场温度、火焰高度、热辐射、蔓延速率、烧除率、火强度等火行为的影响。  结果  （1）云南松纯林地表可燃物主要是凋落的松针,外加少量枯落的松枝和球果以及枯死的蕨类,种类较单一且林下可燃物大多为细小可燃物。（2）2018—2020年间,云南松纯林林下地表枯死可燃物含水率的平均值分别为9.39%、8.04%、9.89%,平均载量分别为（0.937 ± 0.303） kg/m2、（0.926 ± 0.253） kg/m2、（0.669 ± 0.248） kg/m2。（3）实验室内模拟火行为包括:火强度为（245.95 ± 130.51） kW/m,火焰高度（0.92 ± 0.22） m,火场温度达（437.5 ± 171.6） ℃,热辐射（6.3 ± 0.9） kW/m2,蔓延速率为（1.1 ± 0.3） m/min,可燃物点着时间为1 s,烧除率为62%左右。（4）自然状态下的云南松的死亡率约为1.33%,在2018、2020年外业调查时,计划烧除下的云南松死亡率分别为0.93%、1.27%,云南松具有一定的抗火性和耐火性。  结论  （1）周期性计划烧除下的云南松纯林:林分郁闭度较大,林下易燃植被较少,以松针凋落物和草类为主。(2)计划烧除可有效减少地表可燃物负荷量,地表可燃物的平均载量不到1 kg/m2。防火期内,云南松林地表枯死可燃物的含水率低于10%,极易被引燃,但火焰高度在0.5 ~ 1.5 m范围内,火强度不高于750 kW/m,属于低强度地表火;火场温度高,热辐射强,火蔓延速度一般,火场可人工控制;实验室模拟烧除率高,燃烧效果好。（3）在易火生境以及对火有一定适应性的林分中,开展周期性计划烧除必要且可行。      

鲁中山区主要森林类型易燃可燃物垂直分布及其燃烧性

为研究鲁中山区主要森林类型内易燃可燃物负荷量及其空间分布对林火种类和林火行为等的影响,以鲁中山区香山地区4种森林类型为研究对象,划分了林内易燃可燃物垂直分布层次,比较了4种森林类型同一垂直层次和不同垂直层次的易燃可燃物负荷量及分布,分析不同森林类型的林火种类、林火行为和森林火险,并根据林分总负荷量评估森林燃烧性。结果表明:油松林燃烧性最高,易引发森林火灾,形成高强度地表火和树冠火,并易发生地下火;刺槐林燃烧性最低,不易引发大的森林火灾,但可发生中强度地表火;麻栎林易发生高强度地表火,并且可发生中强度树冠火;侧柏林由于人为抚育严重,不易发生地表火,但易引发高强度、高蔓延速度的树冠火。4种林分的燃烧性大小顺序依次为:油松林麻栎林侧柏林刺槐林。     

北京山区主要针叶林潜在火行为及冠层危险指数研究

目的树冠火作为一类对森林生态系统特别是针叶林造成严重损害的森林火灾, 一旦发生树冠火, 其在林火蔓延过程中起主导作用。通过对针叶林潜在火行为大小和冠层危险指数的探究, 以及其在一天中的变化情况, 了解树冠火危害大小及发生的条件, 为预防及扑救林火提供科学依据。方法本文以北京山区主要的针叶树种油松和侧柏作为研究对象, 通过对2种林分可燃物的载量、理化性质、分布规律的调查, 计算林分潜在火行为随风速变化的趋势, 并利用树冠火发生和发展的气象因子临界指标来建立冠层危险指数。最终, 结合该地区的气象资料, 选取外业调查期间的2 d为例, 计算冠层危险指数, 判断2种林分可能发生树冠火的类型、时间、持续时长以及林分潜在火行为大小。结果2种林分的理化性质差距较小, 但冠基高度上相差较大; 在高风速(40 km/h)天气下, 油松林发生连续型树冠火, 蔓延速度和火线强度分别为17.0 m/min、16079 kW/m, 侧柏林发生间歇型树冠火, 蔓延速度和火线强度分别为11.4 m/min、5290 kW/m, 油松林和侧柏林分别在风速为30、37 km/h时达到高强度火; 油松林的冠层危险指数TI(torching index)和CI(crowning index)值随时间分别在17.1~29.6 km/h和33.9~38.8 km/h范围内波动, 侧柏林的波动范围分别为11.9~21.1 km/h和47.5~54.9 km/h, 油松林在48 h内发生地表火、间歇型树冠火、连续型树冠火的时间占比分别为87%、9%、4%, 其最高速度和火焰最大强度分别为17.5 m/min、8598 kW/m, 而侧柏林只能发生地表火和间歇型树冠火, 其比例为56%、44%, 最大潜在火行为指标分别为14.5 m/min、4506 kW/m。结论2种林分中, 冠基高度是树冠火发生最主要的影响因素之一; 林分整体潜在火行为随风速变化明显, 且能在5级风速下形成高强度森林火灾; 侧柏林更易形成树冠火, 油松林发生极高强度火灾的可能性大。      

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。      

八达岭林场油松林冠层可燃物特征及潜在火行为

  目的  研究冠层可燃物特征和树冠火发生条件,模拟潜在火行为特征,对于森林可燃物管理及树冠火有效防控均具有重要意义。  方法  本文以北京市八达岭林场油松林为研究对象,利用破坏性取样方法,选择具有代表性的18株油松样木进行采伐,自第一活枝高始,以1 m为一个层次对油松林冠层由下而上进行划分,不足1 m的按照1 m层次划分,并按照冠层可燃物枝条径阶大小（针叶;大枝直径 ≥ 0.64 cm;小枝直径 < 0.64 cm）调查冠层总可燃物生物量,结合样地面积和油松林平均冠长,计算样地平均冠层可燃物负荷量（CFL）和冠层容积密度（CBD）。基于林分因子,建立与林分结构参数（胸径、第一活枝高、冠长、树高、冠幅）的多元回归模型;根据冠层可燃物负荷量模型可估算样地平均冠层容积密度,结合研究区防火期内月平均最大风速和地表可燃物负荷量,在3种细小可燃物含水率条件下（6%、10%、14%）,利用van Wagner和Cruz的树冠火蔓延模型,预测油松林树冠火的发生,利用Byram模型计算冠层潜在火行为特征（如火线强度和火焰高度）。  结果  （1）油松林平均冠层可燃物负荷量为4.54 t/hm2,冠层容积密度为0.21 kg/m3,可燃物负荷量分布呈现由下而上逐层递减的趋势。林冠底层（0 ~ 1 m）可燃物占冠层总可燃物比例最大,为54.03%,大枝在林冠底层分布比例较大且快速逐层递减,针叶在各层次均有较大比例分布。（2）基于林分因子建立的冠层可燃物负荷量非线性模型具有较高的拟合度,其中胸径和第一活枝高与冠层可燃物负荷量呈极显著相关（P < 0.01）,在不破坏林木的情况下,根据林分易测因子可较好地估测油松林冠层可燃物负荷量。（3）在低燃烧条件下,除4月份外油松林发生间歇型树冠火的概率均低于0.5;在中度燃烧条件下,春季（3—5月份）风速较大,均存在发生连续型树冠火的可能;在极端干燥的高燃烧条件下,2—5月连续型树冠火的潜在火行为指标较高,4月份发生的连续型树冠火,表现出最高的潜在火行为指标,蔓延速度为46 m/min,火线强度为8 062 kW/m,火焰高度为15 m。  结论  冠层可燃物是影响林火发生的重要因素,胸径和第一活枝高为冠层可燃物负荷量的主要影响因子。通过破坏性取样直接获得冠层可燃物实测数据,所构建的冠层可燃物负荷量估测模型具有较高精度。风速、冠层容积密度和细小可燃物含水率与树冠火的发生和蔓延关系密切,油松林春季存在的树冠火发生隐患较大,大风和极端干燥气候条件下易发生高强度树冠火,通过营林抚育措施（抚育间伐,修枝）可有效降低可燃物密度,增大活枝高,以降低树冠火发生概率及危害程度。      

辽河源自然保护区油松林火烧迹地林木更新研究

目的从树种组成、密度、生长性状（基径、株高、冠径）、空间分布格局4个方面探讨辽河源自然保护区油松人工林火烧迹地林木更新特征，为火烧迹地植被恢复和森林科学经营管理提供参考。方法以保护区内火烧迹地油松林为研究对象，根据重度火烧下不同更新方式（天然更新和人工促进天然更新）、天然更新下不同火烧强度（重度火烧、中度火烧、轻度火烧）和对照（未过火）分别设置3块20 m × 20 m样地，重度火烧下天然更新样地和天然更新下重度火烧样地为相同样地，共15块样地，调查林木更新出现的种类和数量，测量林木更新的基径、株高、冠径，进行每木检尺并记录样地的地理坐标和立地因子等信息。利用单因素方差分析方法分析林木更新密度、生长性状的差异，利用方差/均值法分析林木更新的空间分布格局。结果（1）油松林火烧迹地林木更新树种主要是蒙古栎和山杨，分别占所有林木更新的38.1%和42.3%，此外还包括油松、裂叶榆、大果榆、榆树、色木槭等。重度火烧下不同更新方式之间所有林木更新的密度存在显著性差异（P < 0.05），天然更新下不同火烧强度之间所有林木更新的密度不存在显著性差异（P > 0.05）。（2）重度火烧下不同更新方式之间所有林木更新的生长性状特征无显著性差异（P > 0.05），天然更新下不同火烧强度之间所有林木更新的生长性状特征存在极显著性差异（P < 0.01）。（3）油松林火烧迹地林木更新的空间分布格局受到种子来源、种间竞争和火灾后生长空间的影响，适宜的微生境、动物携带种子扩散等因素会促进更新小规模聚集。结论火烧后4年的油松林火烧迹地更新树种主要是蒙古栎、山杨，中、低强度地表火可以促进林分天然更新，采取抢救性采伐等管理措施人工促进天然更新，可以加速火烧迹地植被恢复。      

森林对鹫峰国家森林公园降水化学及树干茎流悬浮物的影响

通过对北京鹫峰国家森林公园两种不同林分（油松栓皮栎混交林和栓皮栎纯林）的降水化学特征的定位监测与分析,结果表明:大气降水的pH值变化范围为6.13～6.97,没有出现酸雨;电导率(EC)平均为0.18 mS/cm,悬浮物含量平均为44.02 mg/L.但降水通过林木树干后,其pH值、EC值及悬浮物含量均发生了显著变化.树干茎流出现不同程度的酸化现象:油松的酸化栓皮栎的酸化.混交林中油松树干茎流的EC值平均为1.00 mS/cm,是林外降水的5.88倍,纯林和混交林中栓皮栎的EC值差别不大,分别为0.34、0.30 mS/cm,分别是林外降水的2.00倍和1.76倍;油松树干茎流的EC值随夏季降水量、降水次数的增加而降低.混交林树干茎流的悬浮物平均含量为116.95 mg/L,纯林的为87.14 mg/L,分别比林外降水的高出72.93、43.12 mg/L.