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。     

基于Rothermel的南亚热带马尾松人工林潜在火行为研究

马尾松Pinus massoniana是我国南方大面积的主要造林树种,耐贫瘠,生长迅速,但抗火能力弱,发生火灾后极易造成重大损失。本研究基于广义Rothermel模型,对不同林龄马尾松人工林在不同风速下点燃概率和火类型进行了评估,模拟了火线强度,地表火、树冠火蔓延速度、火焰高度,树冠火的发生率和转化率等参数;并与室内点烧试验观测结果进行了比较。结果表明:广义Rothermel模型对于林火蔓延速度的拟合对最好,对于火线强度的模拟值偏高,而对于火焰高度的模拟值随林龄增大逐渐降低;20 a马尾松林地表火的蔓延速度和火线强度均最高,且发生树冠火的概率也最大;10 a和20 a马尾松林树冠火转化率较高,50 a马尾松林的各项火行为参数均较低。可燃物床含水量对于地表火行为影响较大,而冠基高和林下灌木生长情况对于树冠火的发生起决定性作用,尤其在干旱季节,需要周期性地清除林下灌木和地表可燃物,减少可燃物床载量,另外,在对不同林龄马尾松人工林进行林火管理时,可针对不同林分的火行为参数有区别地采取不同的经营措施。     

油松辽东栎凋落叶可燃物载量对火行为的影响

林地可燃物火行为的研究是林火管理、林火预报、火灾扑救的理论基础,森林可燃物类型及特性对可燃物的火行为具有非常重要的影响。通过室内点烧试验,分析油松辽东栎凋落叶可燃物载量对火行为的影响。结果表明:载量对蔓延速度有显著影响,载量越大,蔓延速度越快;可燃物载量对蔓延速度、火线强度、火面强度、火焰高度都有显著影响,均呈正相关,对火线强度、火面强度、火焰高度有极显著影响。降低地表可燃物载量能够有效降低发生地表火的潜在危险性。     

冰雪灾害对南方森林可燃物及火行为的影响

冰雪灾害后,实地调查湖南省娄底市、长沙市、湘潭市、株洲市等受冰雪灾害影响的马尾松、杉木、枫香、樟树和毛竹林及新发生的森林火烧迹地,设置野外样地,采集样品.室内测定分析含水率、可燃物载量等因子,计算火蔓延速度等火行为参数.结果表明:冰雪灾害造成森林内大面积灌木和草类冻枯冻死,森林中有效可燃物负荷量在短期内成倍地增长,可燃物厚度增加,连续性变强.在调查的7个样地中,最低载量为12.23 t·hm-2,最高达到了50.26 t·hm-2.森林火烧迹地火行为非常复杂,火强度在1 500～9 000 kW·m-1之间,平均火强度超过3 500 kW·m-1,具有高强度火灾的特征;蔓延速度为111.67～972.71 m2·min-1;火烈度都超过50%,具备大火的特征.     

手投森林灭火弹的研制

一、目的意义本课题研制的手投森林灭火弹,是针对森林火灾的发生、蔓延规律和扑火实际需要,研制扑灭森林地表火的一种比较先进的器具。在以人为火为主要起火原因的森林防火区,森林火灾往往是从地表火开始的。由于人为活动,在林缘、荒山、草地、灌木林地、以及林中空地或林内引起地面火。如果缺乏灭火手段,失去控制,就会酿成森林火灾;遇到适当的林分和条件,由地表火蔓延发展为树冠或地下火,造成严重损失。地表火在不同的地点、时间、可燃物高度及载量、自然因子等条件下,其火焰高度、火强度、蔓     

秦岭森林潜在火行为数量分类及划分指标研究

根据秦岭林区 4 5块标准地和 2 2 5个样方的冠层易燃物最大密度 (D)、地表可燃物载量 (W )及地表可燃物绝对含水率 ( μ) 3个实测值的 1 35个数据 ,运用Dissimilarityanalysis计算认为 ,调查的 4 5块标准地明显地可聚为 6类。据类间差异性将秦岭森林潜在树冠火行为分为强度树冠火、弱度树冠火和无树冠火 3种类型 ,划分依据为冠层易燃物最大密度 ,区分指标分别为 0 1 1kg/m3 和 0 37kg/m3;地表火强度划分应用μ和W 双因素判断法 ,并将其划分为强度地表火、中度地表火和弱度地表火 3种类型 ,其区分指标分别为地表可燃物载量 1 4 0kg/m2 和地表可燃物绝对含水率 4 0 %。据此 ,秦岭林区潜在火行为共划分为 9种类型 ,分别为强度树冠火强度地表火类型 (D >0 37kg/m3,W≥ 1 4 0kg/m2 ,μ<4 0 % )、强度树冠火中度地表火类型 (D >0 37kg/m3,W≥ 1 4 0kg/m2 ,μ≥ 4 0 %或W <1 .4 0kg/m2 ,μ<4 0 % )、强度树冠火弱度地表火类型 (D >0 37kg/m3,W <1 4 0kg/m2 ,μ≥ 4 0 % )、弱度树冠火 ( 0 1 1kg/m3≤D≤ 0 37kg/m3)强度地表火类型、弱度树冠火中度地表火类型、弱度树冠火弱度地表火类型、无树冠火 (D <0 1 1kg/m3)强度地表火类型、无树冠火中度地表火类型和无树冠火弱度地表火类型     

华山松纯林地表可燃物的潜在燃烧火行为研究

在实验室内模拟近似无风状态下华山松纯林地表可燃物的燃烧火行为,掌握潜在火行为相关特征,为安全扑救、避免人员伤亡提供参考依据。在昆明周边的云南森林自然中心华山松纯林内设置样地,通过外业调查、采样,在实验室燃烧床内模拟火行为,包括引燃时间、熄灭时间、辐射热、火焰高度、蔓延速率等,并计算火强度。华山松纯林地表可燃物的潜在火行为:点烧的可燃物含水率为5.71%～18.79%,接近野外的8.99%～14.96%,都很干燥、极易引燃;上坡火和下坡火的引燃时间很短,仅为1～2 s,遇到火源就被引燃,产生明亮火焰;下坡火的最大平均火焰高度达56.4 cm,明显高于上坡火的26.8 cm,前者的平均火焰温度最高为530℃,后者不到450℃;上坡火和下坡火的平均热辐射((4.1±0.9)～(7.2±1.0) kW/m~2和(4.2±0.7)～(6.9±1.0) kW/m~2)、蔓延速率(0.14～0.35 m/min和0.12～0.26 m/min)、烧损率(23.81%～51.40%和22.79%～58.33%)以及火强度(102.4～293.7 kW/m和116.0～322.9 kW/m),差距不明显。华山松纯林地表可燃物潜在燃烧火行为是低强度火,小坡度燃烧特征明显:燃烧相对稳定、平缓、火蔓延慢,火焰高度和火强度较小。但在野外,、地表可燃物里有部分半分解、分解的树桩和大枝条,一旦着火,即使地表明火扑灭,在适宜条件下,也能死灰复燃,危险性高。     

迎面火与主地表火相互作用的实验研究

为了研究地表火卷吸作用的范围和迎面火与主火相互作用的机理 ,在大空间室内实验室进行了实验研究 .在该实验室实验可以避免环境风和环境温度变化的影响 .研究结果表明 :(1)在火头前方有明显的逆风区存在 .在逆风区下部的逆风风速要比上部的大 ,而且当高度达到某一数值时 ,逆风就不明显了 ;(2 )迎面火与主火之间即使相距较远也存在相互作用 .当它们相互接近到一定程度时 ,彼此相互吸引 .这使得火的蔓延速度显著升高 .对于火线火强度为 16 0kW·m-1地表火来说 ,蔓延速度增加2 7% .     

昆明地区冲天柏林地表可燃物特征及火行为研究

通过外业调查取样、实验室燃烧测试,观察和测定火行为,研究滇中地区冲天柏人工林的可燃物特征及相应的火行为。结果表明,防火期内冲天柏林的地表可燃物种类单调、结构简单,灌草高度差别不大,形成梯状可燃物有利于火灾的蔓延,地表可燃物绝对含水率为35.07%,易被引燃,载量较大,平均为2.0 kg/m~2。无论上坡火,还是下坡火,可燃物引燃时间都很短,仅为1~5s,但上坡火阴燃时间明显高于下坡火,热辐射强度差距不大;下坡火的最大平均火焰高度、平均火焰温度明显高于上坡火;上坡火蔓延比较均匀,下坡火蔓延差异较明显;潜在的火强度都低于750 kW/m,为低强度火,总体上火行为符合小坡度的燃烧特征:相对稳定,平缓,火蔓延速度慢,火焰高度较小。     

生物防火林带技术的科学基础和发展前景

生物防火林带技术是将特定常绿阔叶树种呈带状密植到易燃的植物群落中,用以预防和阻隔地表火及树冠火蔓延。研究表明,生物防火林带的防隔火功能不只是来自于植物叶片间可燃性的差异,更多源于常绿阔叶树的树冠结构以及相对密植构成的独特林分。通过抑制带内地表可燃物的生长,实现对地表火的阻隔;在遭受树冠火袭击时,以其树冠较弱的可燃性和分层特性消减火势(强度),降低火蔓延过程中热量输运的效率,使火蔓延自动终止。与传统的防火隔离带(生土带)相比,该项技术在阻挡火焰辐射、飞火以及保持水土和生态维护等方面拥有绝对优势。由于缺乏对其抵抗树冠火规模的量化认识,也没有建立起量化的技术性能指标以及细化的实施规范,生物防火林带技术仍处于经验型阶段。对该项技术的进一步发展与完善,不仅可以确保其在森林防火分隔实践中的应用效果,还可以在森林和城镇结合部等火灾多发地域发挥更大的作用。     

天然红松阔叶林林木分布格局研究的最小样本量

利用角尺度法分析了天然红松阔叶林林木个体的空间分布格局,采用数学模型对抽样点数与对应林木空间分布格局吻合率的关系进行拟合,将拟合方程二阶导数开始趋近于0的点对应的样点数确定为林木空间分布格局抽样调查的最小样本量,并利用9块模拟样地及2块厄瓜多尔天然林样地的资料进行分析,进一步求证最小样本量的合理性.结果表明,天然红松阔叶林空间分布格局调查的最小样本量为49.     

估测可燃物载量的遥感及地形因子选择探究

为提高森林可燃物载量的估测精度,应选择相关性小的遥感因子及地形因子组合。本文运用残差平方和法,在黑龙江省塔河县西北部96.5km处的盘古林场设立样地,调查样地内可燃物载量实测因子,结合实测值对影响可燃物载量的遥感及地形因子的组合进行了相关性研究。结果表明除遥感因子RVI、DVI、SARVI、TSAVI及地形因子ASPECT、DEM、SLOPE外,其余因子对森林可燃物载量的估测影响不大。通过方差扩大因子对各因子的相关性分析表明：剔除SARVI及ASPECT后,各因子间的多重相关性大幅减小。     

云南松可燃物载量预测模型研究

对安宁市不同乡镇云南松林的17块样地可燃物载量与郁闭度、胸径、树高、林龄等林分因子和坡度、坡位、坡向等地形因子进行了野外调查和室内实验分析与计算。应用SYSTAT统计软件,对云南松可燃物载量与林分和地形因子进行回归分析,并建立了数学模型,利用这些特征因子来推算云南松林可燃物的载量,取得较为满意的结果。     

兴安落叶松林分空间分布格局的研究

通过样地调查,对内蒙古大兴安岭北部兴安落叶松3种森林类型(原始林、渐伐林、皆伐更新林)的林分空间分布格局进行了研究。结果表明:3种林分的分布格局均为聚集分布,但聚集程度存在差异,聚集强度依次为皆伐更新林>原始林>渐伐林。并提出了兴安落叶松合理经营管理的建议。     

兴安落叶松天然林林木直径与树高分布的分层特征

[目的]通过分析大兴安岭呼中林区兴安落叶松天然林胸径和树高的一元、二元分布特征,揭示脆弱地带森林群落的林木大小分布特征。[方法]在大兴安岭呼中林场设置3种不同类型兴安落叶松林固定样地,利用整体和分层的方法,对样地林分胸径和树高的变化规律以及两者之间的关系进行研究。[结果]表明:(1)草类-落叶松林直径分布为单峰分布,其他2块样地为双峰分布; 3块样地林木直径分布均呈左偏。杜鹃-落叶松林树高分布为多峰分布,其他2块地均为单峰分布; 3块样地林木树高分布均呈右偏。(2) 3块样地上、下层林木的直径分布均为单峰分布,上层木直径分布均呈左偏,下层木直径分布草类-落叶松林右偏,杜鹃-落叶松林左偏,杜香-落叶松林为近似正态。杜鹃-落叶松林的树高上、下层分布为双峰,其他2块样地均为单峰,3块样地上层木树高分布均左偏,而下层木树高分布均右偏。(3)草类-落叶松林和杜鹃-落叶松林小径阶林木株数占绝大多数。3块样地林分中树高与胸径的比值在小径阶林木中明显大于大径级林木。草类-落叶松林和杜鹃-落叶松林上层木中小径阶林木株数所占比例稍大,杜香-落叶松林和杜鹃-落叶松林下层木中大径阶林木株数比例稍大,但3块样地上层和下层木树高与胸径的比值在大小径阶林木中均无明显差异。[结论]高密度的杜鹃-落叶松林平均树高要高于低密度的杜香-落叶松林和草类-落叶松林平均树高,而平均胸径无明显差异。3块样地林分中树高与胸径的比值小径阶林木中明显大于大径级林木,但其差异在上层和下层林分中均表现不明显。     

广西森林资源连续清查角规样地体系评价

广西森林资源连续清查(以下简称"广西连清)"角规样地体系,是我国唯一的以点抽样理论为基础,以固定角规样地为监测载体的省(区)级森林资源连续清查体系。广西连清第7次复查,除了增设的方形样地调查以外,还对原有的角规样地进行了复查,因此本文得以用同时进行调查的方形样地调查结果作为参照对象,对角规样地体系的优点和存在的问题进行定性和定量相结合的综合分析评价。分析评价结果表明,与方形样地比较,角规样地除了具有显著的隐蔽性外,外业工作量只相当于方形样地的53%,两套体系的活立木蓄积量差异仅为3.16%,角规样地和方形样地体系总蓄积量抽样精度分别为94.47%与94.57%,均达到国家森林资源连续清查技术规定要求(≥90%)。角规样地复位率大于规定的98%,样木复位率远大于规定的95%,达97%以上,能满足林木蓄积生长量和消耗量监测的要求。角规样地体系的不足主要是由于漏测木和进测木的存在,导致森林资源的现状估计值偏低,且动态估计精度明显低于方形样地体系。     

Estimators of Tree Species Richness: An Assessment for Central and Eastern Canada

Abstract

A total of 11 sample-based estimators of tree species richness (S) are evaluated in terms of accuracy and precision in a Monte Carlo simulated simple random sampling from 39,779 forest inventory plots with 7.8 million trees belonging to 85 species. The plots represent a 108 million hectare forested region in central and eastern Canada. Sample sizes varied from 50 to 800. A weighted index combining estimates of accuracy and precision identified Chao's first estimator (CHAO1) as overall best with an estimator based on the assumption of a gamma mixed Poisson distribution of species occurrence as a close runner-up. The observed sample species richness was almost always the most negatively biased estimate. A sample size of 400-700 conventional fixed area forest inventory plots are needed to produce results with bias <20%.     

北京西山林场可燃物含水率与气象要素关系

在北京西山林场建立侧柏、栓皮栎、黄栌、元宝枫和油松5种森林类型内建立观测点,从2008年12月至2009年9月,在各个类型内测定活可燃物和死可燃物含水率,并且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)可燃物含水率与气象要素中的温度、湿度、风速、降水量和连旱天数显著相关;2)可燃物含水率在每日变化呈现谷状,13:00—14:00达到每日最小值;3)可燃物含水率在1—3月初始值较低,4—6月活可燃物含水率急速增加,7—9月可燃物含水率基本达到一年内最大值。     

西藏自治区森林碳密度及分布规律研究

利用森林资源连续清查实测样地及样木数据,结合相对树高曲线,构建生物量-蓄积量模型,解决了模型与各类森林资源调查数据的衔接问题,可应用于西藏自治区森林资源连续清查的目测与遥感样地生物量估算及森林资源规划设计调查小班生物量估算等。根据计算的森林资源连续清查各样地生物量密度,结合树种面积数据及含碳率,估算全区森林碳密度,并初步探讨了森林碳库地带性分布规律。     

龙王山区落叶阔叶林林分结构特征研究

为全面掌握龙王山自然保护区落叶阔叶林的林分结构特征,设置了3个100m×100m样地,对其中的6个30m×30m样方,进行群落和林分调查。经统计分析,结果表明龙王山落叶阔叶林中树种种类多,优势树种为小叶白辛树和锐齿槲栎,林分树种组成具有一定的复杂性和多样性。林分株数密度平均为1511株/hm2,林分样地间差异不明显。胸径分布呈典型的倒"J"型;树高主要集中在4-9m的树高级,分布则呈偏左的正态分布。林分结构总体上具有多树种复层异龄的基本特征,具有良好的生物多样性保护和植物种质资源保存作用。