楓樺紅松林地被死可燃物載量估測模型研究*

姜宏志

（黑龍江省林業(yè)科學(xué)院，哈爾濱 150081）

楓樺紅松林地被死可燃物載量估測模型研究*

姜宏志

（黑龍江省林業(yè)科學(xué)院，哈爾濱 150081）

對楓樺紅松林樣地的樹高、胸徑、郁閉度、林齡等林分因子和坡度、坡向和坡位等立地條件因子的不同時(shí)滯地被死可燃物載量進(jìn)行了分析，并構(gòu)建了地被死可燃物載量與林分因子、立地條件因子的回歸模型。其結(jié)果表明，利用郁閉度、坡位和平均胸徑能夠較好的估算楓樺紅松林地被死可燃物載量。

地被死可燃物；載量；林分因子；立地條件；回歸分析

森林地被死可燃物是森林燃燒的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，掌握森林地被死可燃物載量，對預(yù)防森林火災(zāi)和可燃物管理有重要意義[1-7]。目前，我國估算可燃物載量的研究主要是通過可燃物載量估算模型進(jìn)行的，而將森林地被死可燃物作為整體進(jìn)行估算的研究較少，且很少考慮立地條件等因素的影響。本研究利用野外實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)，在對不同時(shí)滯地被死可燃物特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，建立了楓樺紅松林地被死可燃物載量與林分因子、立地條件等因子之間的回歸模型，以期為森林火災(zāi)的預(yù)防和森林可燃物的管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 樣地設(shè)置與調(diào)查方法

2013年5、6月份在黑龍江省五營林業(yè)局境內(nèi)選取有代表性的楓樺紅松林，利用機(jī)械布點(diǎn)法設(shè)置20 m×20 m樣地30塊，記錄樣地內(nèi)林木的樹高、胸徑、郁閉度、林齡等林分因子和坡度、坡向、坡位等立地條件因子，同時(shí)采集地被死可燃物。樹高：用普魯萊測高儀測量樣地內(nèi)所有喬木的樹高，求其均值；胸徑：對樣地內(nèi)所有胸徑大于4 cm的樹木進(jìn)行胸徑測量，求其平均值；郁閉度：在樣方的對角線上記錄樹冠投影到對角線上的長度之和，除以對角線的長度，即可求得林分的郁閉度；坡度：以樣地中心點(diǎn)手持坡度儀的度數(shù)為準(zhǔn)；坡位：將坡位分為上坡位、中坡位及下坡位，以樣地中心點(diǎn)所處坡位為準(zhǔn)；可燃物：在樣地內(nèi)的對角線上取3個(gè)50 cm×50 cm的樣方，收集樣方中的1 h、10 h、100 h時(shí)滯的地被死可燃物，稱重、記錄濕重，帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.2 不同時(shí)滯地被死可燃物載量估測

將采集的地被死可燃物放入烘箱，經(jīng)105℃恒溫烘24 h達(dá)到絕對干重(用精度0.01 g的電子天平，間隔6 h兩次稱量所得的含水率差小于0.1%即視為恒重)，計(jì)算出每個(gè)樣方內(nèi)1 h、10 h、100 h時(shí)滯的地被死可燃物含水率，含水率的計(jì)算公式為

根據(jù)可燃物含水率推算出1 h、10 h和100 h時(shí)滯的地被死可燃物載量（t/hm2）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel2007完成，林下地被死可燃物載量與林分因子、立地條件的相關(guān)性分析以及線性回歸方程的建立采用SPSS15.0實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 楓樺紅松林地被死可燃物載量分布特征

楓樺紅松林3個(gè)時(shí)滯的地被死可燃物載量比較接近，10 h時(shí)滯地被死可燃物載量最大，在3.26～4.57 t/hm2之間；其次為1 h時(shí)滯地被死可燃物載量，在1.27～4.05 t/hm2之間；100 h時(shí)滯地被死可燃物載量最小，在1.16～2.09 t/hm2之間。楓樺紅松林一般分布在山坡中上部，土壤及水分條件均較好。本研究所選擇的樣地位于山坡中部及上部，林齡達(dá)到中齡林，故林下1 h時(shí)滯地被死可燃物載量不是很高；同時(shí)，由于所調(diào)查林分的郁閉度較大，林下堆積的枯枝非常多且難分解，導(dǎo)致10 h時(shí)滯地被死可燃物載量最多。與其他林分相比較，楓樺紅松林100 h地被死可燃物載量也是最大的，說明該林分有較大的潛在能量，火險(xiǎn)等級較高，而且紅松作為易燃樹種，更加劇了林分的可燃性，因此應(yīng)是防火工作中的重點(diǎn)區(qū)域。

2.2 地被死可燃物載量與林分因子的關(guān)系

從表1可以看出，楓樺紅松林1h時(shí)滯地被死可燃物載量與郁閉度呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.697），即林分郁閉度越大，可燃物載量越小。究其原因，主要是因?yàn)榱址钟糸]程度決定了林下生態(tài)條件，林下生態(tài)條件又決定了林下可燃物的分布。郁閉度越小，林下透光率越高，陽性雜草和灌木生長越旺盛，林下1 h時(shí)滯可燃物載量積累也就越多。而郁閉度越大，林下越陰暗，林下細(xì)小可燃物載量越少。10 h時(shí)滯地被死可燃物載量與胸徑大小呈極顯著的正相關(guān)（r=0.765），這是因?yàn)?0 h時(shí)滯的可燃物主要來源于樹木凋落的枝條、大塊樹皮等，而隨著胸徑增加，林內(nèi)的枯枝、枯落樹皮等逐漸增多，且由于林分的郁閉度增加，導(dǎo)致林下凋落物分解能力降低，從而造成10 h時(shí)滯可燃物積累量的進(jìn)一步加大。100 h時(shí)滯地被死可燃物載量與樹高、胸徑以及郁閉度關(guān)系不大。

表1 楓樺紅松林地被死可燃物載量與林分因子的關(guān)系

2.3 地被死可燃物載量與立地條件的關(guān)系

從表2可以看出，1 h時(shí)滯地被死可燃物載量與坡位呈極顯著的正相關(guān)(0.799)，而10 h時(shí)滯可燃物載量以及總可燃物載量與坡位呈極顯著的負(fù)相關(guān)（-0.776、-0.683）。這是因?yàn)殡S著坡位增加，立地條件不斷改善，林下喜光草本及灌木增加，導(dǎo)致林下1 h時(shí)滯可燃物載量增加。本研究選擇的郁閉度較大的林分中，隨著坡位增加，10 h可燃物載量開始減少，總可燃物載量也呈減少趨勢，說明處于下坡位的林分的可燃物載量較大，在防火中應(yīng)給予重點(diǎn)關(guān)注。坡度對各時(shí)滯地被死可燃物載量以及總地被死可燃物載量影響不大，這是因?yàn)楸绢愋头植荚诟鱾€(gè)坡度梯度的變化較小，故可燃物載量總體受影響較小。

表2 楓樺紅松林地被死可燃物載量與立地條件的關(guān)系

2.4 楓樺紅松林地被死可燃物載量與林分因子、立地條件回歸模型

林下地被死可燃物載量受多種因子的影響，且不同因子之間還存在交互作用，所以只有綜合考慮多個(gè)影響因子對可燃物載量的綜合作用，才能較準(zhǔn)確估測林下地被死可燃物載量。本研究依據(jù)表1和表2數(shù)據(jù)，應(yīng)用多元回歸分析方法建立了地被死可燃物載量估算模型。

地被死可燃物載量估測模型

y=115.245-27.863x1-5.642x3+21.762

式中，y為地被死可燃物載量；x1為郁閉度；x3為坡位（下同）。F=6.55，F(xiàn)005(2,30)=5.219，F(xiàn)＞F005(2,30)，顯著水平為0.05。復(fù)相關(guān)系數(shù)R為0.586，判定系數(shù)R2為0.343，經(jīng)調(diào)整的判定系數(shù)R2=0.294。

1 h時(shí)滯地被死可燃物載量估測模型

y=4.795x1+0.886x3-11.292

式中，F(xiàn)=6.276，F(xiàn)005(2,30)=5.219，F(xiàn)＞F005(2,30)，顯著水平為0.05。復(fù)相關(guān)系數(shù)R為0.691，判定系數(shù)R2為0.477，經(jīng)調(diào)整的判定系數(shù)R2=0.438。

10 h時(shí)滯地被死可燃物載量估測模型

y=12.773x1-3.308x2-2.327x3+14.769

式中，y為10 h時(shí)滯地被死可燃物載量，x2為平均胸徑。F=6.374，F(xiàn)005(2,30)=5.219，F(xiàn)＞F005(2,30)，顯著水平為0.05。復(fù)相關(guān)系數(shù)R為0.537，判定系數(shù)R2為0.288，經(jīng)調(diào)整的判定系數(shù)R2=0.207。

100 h時(shí)滯地被死可燃物載量與林分因子、立地條件回歸關(guān)系不顯著。

3 結(jié)果與討論

本研究對楓樺紅松林地被死可燃物載量與林分因子、立地條件因子進(jìn)行了分析，并建立了回歸模型。結(jié)果表明，利用郁閉度、胸徑、坡位能夠較好的估算楓樺紅松林地被死可燃物載量。當(dāng)然，影響可燃物載量的因子還有很多，如土壤條件等，應(yīng)在今后的研究中予以考慮。

［1］單延龍,舒立福,李長江.森林可燃物參數(shù)與林分特征關(guān)系［J］.自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2004,13(6):70-75.

［2］陳宏偉,常禹,胡遠(yuǎn)滿,等.大興安嶺呼中林區(qū)森林死可燃物載量及其影響因子［J］.生態(tài)學(xué)雜志,2008,27(1):50-55.

［3］邸雪穎,王宏良,姚樹人,等.伊春地區(qū)地表可燃物生物量與林分因子關(guān)系的研究［J］.森林防火,1994(2):16-18.

［4］胡海清.利用林分特征因子預(yù)測森林地被可燃物載量的研究［J］.林業(yè)科學(xué),2005,41(5):96-99.

［5］單延龍,張敏,胡海清.伊春地區(qū)白樺落葉松混交林地表可燃物模型［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,33(2):74-75.

［6］邸雪穎,劉暢,孫建,等.森林火災(zāi)損失評估技術(shù)研究［J］.森林工程,2015,31(2):42-45.

［7］孫龍,魯佳宇,魏書精,等.森林可燃物載量估測方法研究進(jìn)展［J］.森林工程,2013,29(2):26-31,37.

第1作者簡介：姜宏志（1980-），男，碩士，工程師，主要從事森林保護(hù)研究工作。

（責(zé)任編輯：王岳）

Study on Dead Fuel Loads Estimating Model of Birch-korean Pine Forest

JIANGHongzhi
（Heilongjiang Acadmy of Forestry and Science,Harbin150081）

Forest litter was the main material basis of forest combustion.Controlling forest surface dead fuel loads was important significance for prevention of forest fires and fuel management.Our 30 pieces of sample of Korean pine tree height,diameter at breast height,crown density and forest age and stand factors such as slope gradient,slope direction and a factor in different site conditions,such as the delay of the surface dead fuel loads on the field investigation and indoor experimental analysis and calculation,analyses the Korean pine dead fuel distribution characteristics.Meanwhile Spss statistical software was applied,and analysis correlation of dead fuel loads,stand factor and site conditons,and regression model is established. The results showed that the use of canopy density,slope and the average diameter at breast height can better estimate dead fuel loads of Korean pine

Dead fuel loads;Stand factor;Site conditions;Regression analysis

S762.1,S718.89

A

1001-9499（2016）06-0021-03

2016-07-23

*黑龍江省森工總局青年基金（sgzjq2013008）資助