吉林省森林地被可燃物載量研究

章 林，侯麗偉，周 勇，陳立新，姚旭東，張大明，孫景花

（1.吉林省林業(yè)科學研究院，吉林 長春 130033；2.吉林市船營區(qū)林業(yè)畜牧局，吉林 吉林 132012；3.吉林省森林防火預(yù)警監(jiān)測指揮中心，吉林 長春 130031）

吉林省森林地被可燃物載量研究

章 林1，侯麗偉1，周 勇1，陳立新2，姚旭東1，張大明3，孫景花1

（1.吉林省林業(yè)科學研究院，吉林 長春 130033；2.吉林市船營區(qū)林業(yè)畜牧局，吉林 吉林 132012；3.吉林省森林防火預(yù)警監(jiān)測指揮中心，吉林 長春 130031）

對吉林省森林地被可燃物載量進行了調(diào)查研究。結(jié)果表明：①吉林省森林地被可燃物總量為8468.4萬t，森林地被可燃物總量最多地區(qū)為延邊州3444.1萬t，最少地區(qū)為松原市126.4萬t；②吉林省地被可燃物載量為10.3 t/hm2，地被可燃物載量最高的地區(qū)為長白山管委會11.3 t/hm2，較低的地區(qū)為松原市6.8 t/hm2與白城市6.9 t/hm2；③吉林省人工林、天然林地被可燃物載量分別為10.92 t/hm2和11.08 t/hm2；④通過各森林類型1 h時滯可燃物載量和地被總可燃物載量的聚類分析，可將34個森林類型地被可燃物劃分為5類。

森林類型；地被可燃物；載量；吉林??；聚類分析

吉林省是我國重點國有林區(qū)，截止到2016年11月30日秋季森林防火期結(jié)束，實現(xiàn)了連續(xù)36年無重大森林火災(zāi)，主要是森林資源得到有效保護。同時實現(xiàn)森林面積和森林蓄積“雙增長”[1]。為了更準確地研判吉林省各地森林火險形勢，有效預(yù)防和控制重大、特別重大森林火災(zāi)發(fā)生，我們于2014-2015年對吉林省森林地被可燃物載量進行了調(diào)查研究。

表1 各林業(yè)局轄區(qū)標準地設(shè)置情況

1 研究方法

1.1 標準地設(shè)置與調(diào)查

按照吉林省森林火險區(qū)劃及可燃物分布狀況，在全省范圍內(nèi)選擇43個具有代表性的標準地。各林業(yè)局轄區(qū)標準地設(shè)置情況詳見表1。

在被選單位選取森林面積分布的總面積在5 hm2以上的各森林類型為對象，在其典型林分內(nèi)設(shè)置標準地，標準地設(shè)置大小為20 m×30 m。

在標準地內(nèi)一條對角線上機械設(shè)置5塊小樣方，灌木層樣方規(guī)格為4 m×4 m、草本層樣方規(guī)格為2 m×2 m、地表枯枝落葉層樣方規(guī)格為1 m×1 m[2]，在小樣方內(nèi)采集1 h、10 h、100 h時滯及灌木的可燃物并稱重，并將所有采集樣品分別裝袋、標記、帶回。

1.2 森林地被可燃物載量測算

將采集帶回的樣品放入立式鼓風干燥箱下105℃連續(xù)烘干至恒重，稱絕干質(zhì)量，計算出每個樣方內(nèi)不同種類可燃物的含水率。

可燃物含水率=（樣品鮮重-樣品干重）/樣品干重×100%

根據(jù)小樣方內(nèi)含水率，推算出1 h、10 h、100 h時滯及灌木的單位面積載量，然后根據(jù)各地區(qū)各森林類型面積，計算各地區(qū)各森林類型可燃物載量、各地區(qū)森林地被可燃物總量及全省森林地被可燃物總量。

1.3 森林地被可燃物類型劃分

使用SPSS19.0軟件中層次聚類法（Hierarchical Clustering）[3]，將各森林類型的1 h時滯地被可燃物載量和地表總可燃物載量進行聚類，根據(jù)聚類結(jié)果，對森林地被可燃物類型進行劃分。

表2 吉林省天然林森林類型及分布

表3 吉林省人工林森林類型及分布

2 結(jié)果分析

2.1 森林類型及可燃物種類組成

通過外業(yè)調(diào)查和相關(guān)森林資源調(diào)查資料整理與統(tǒng)計，本文將吉林省森林劃分為17個類型，包括紅松林、云杉林、樟子松林、落葉松林、臭松林、其他針葉林、胡桃楸林、黃波羅林、椴樹林、柞樹林、白樺林、楊樹林、其他闊葉林、針葉混交林、闊葉混交林、針闊混交林和黑松林。上述每個森林類型又分為天然林和人工林。詳見表2、表3。

2.2 吉林省森林地被可燃物總量及各市（州）分布

吉林省2015年森林面積為822.9萬hm2，森林地被可燃物總量為8 468.4萬t。森林地被可燃物總量最多的地區(qū)為延邊州3 444.1萬t，吉林市和白山市可燃物總量位居第二、三位，最少的地區(qū)為松原市126.4萬t。全省地被可燃物載量為10.3 t/hm2，最高的地區(qū)為長白山管委會11.3 t/hm2，長白山管委會轄區(qū)內(nèi)森林絕大部分為天然林，一直實行全面禁伐，又鮮有森林火災(zāi)發(fā)生，而在自然條件下森林地被可燃物積累量大于其降解量，因此，其地被可燃物總量在我省表現(xiàn)出最高的情況。吉林市、延邊州、通化市、遼源市、白山市地被可燃物載量均高于全省平均水平；較低的地區(qū)為松原市6.8 t/hm2、白城市6.9 t/hm2。其原因：一是2個區(qū)域森林大部分為三北人工防護林，氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L氣候、春季干燥多風，以白城為例，年大于8級以上的大風平均24天，8級以下的風天年平均47天，春風尤甚，約占年風天的60%以上，年平均風速可達3.7 m/s[4]。在這種氣候條件下，闊葉林內(nèi)每年凋落的1h時滯地被可燃物會被風刮走不少，積累量會大大減少，尤其在幼齡林或郁閉度不高的林分尤其明顯。二是2個區(qū)域多數(shù)村屯有拾取枯枝和枯松針用于燒飯或取暖的習慣，這也會減少地被可燃物的積累。三是2個區(qū)域畜牧業(yè)發(fā)達，老百姓隨意放牧的現(xiàn)象較其他地區(qū)普遍，林內(nèi)的草本地上部分年年被啃食殆盡，這也減少了草本可燃物的載量。因此，松原市、白城市地被可燃物總量表現(xiàn)出較低的水平。詳見表4。

2.3 森林地被可燃物載量

2.3.1 各森林類型與地被可燃物載量

吉林省人工林、天然林地被可燃物載量平均為10.92 t和11.08 t。人工林中，地被可燃物載量最高為落葉松林13.70 t，最低為闊葉混交林8.58 t，

其他針葉林、紅松林、黑松林、云杉林、楊樹林、柞樹林、針葉混交林、臭松林、白樺林地被可燃物載量均高于平均水平；天然林中，地被可燃物載量最高為云杉林14.21t，最低為黃波羅林8.16 t，其他針葉林、針葉混交林、落葉松林、黑松林、紅松林、柞樹林、臭松林地被可燃物載量均高于平均水平。詳見表5。

表4 吉林省森林地被可燃物總量及各市（州）分布

表5 吉林省各森林類型地被可燃物載量

2.3.2 各森林類型1 h時滯地被可燃物載量

吉林省人工林、天然林1 h時滯地被可燃物載量平均為9.21 t和8.57 t。人工林中，地被可燃物載量最高為黑松林11.82 t，最低為臭松林7.04 t，黑松林、紅松林、落葉松林、其他針葉林、楊樹林、云杉林、針葉混交林、其他闊葉林1 h時滯地被可燃物載量均高于平均水平；天然林中，地被可燃物載量最高為云杉林12.22 t，最低為黃波羅林6.58 t，黑松林、紅松林、其他針葉林、針葉混交林、落葉松林、柞樹林、針闊混交林1 h時滯地被可燃物載量均高于平均水平。詳見表6。

2.3.3 各森林類型10 h時滯地被可燃物載量

吉林省人工林、天然林10 h時滯地被可燃物載量平均為0.98 t和1.05 t。人工林中，地被可燃物載量最高為白樺林1.87 t，最低為黑松林0.36 t，臭松林、針闊混交林、落葉松林、云杉林、其他針葉林、紅松林、樟子松林10 h時滯地被可燃物載量均高于平均水平；天然林中，地被可燃物載量最高為白樺林1.87 t，最低為黑松林0.36 t，云杉林、臭松林、針葉混交林、胡桃楸林、其他針葉林、其他闊葉林10 h時滯地被可燃物載量均高于平均水平。詳見表7。

表6 吉林省各森林類型1h地被可燃物載量

表7 吉林省各森林類型10 h地被可燃物載量

2.3.4 各森林類型100 h時滯地被可燃物載量

吉林省人工林、天然林100 h時滯地被可燃物載量平均為0.98 t和1.22 t。人工林中，地被可燃物載量最高為臭松林1.87 t，最低為柞樹林0.63 t，其他森林類型100 h時滯地被可燃物載量均低于平均水平；天然林中，地被可燃物載量最高為落葉松林2.45 t，最低為黃波羅林0.46 t，其他針葉林、臭松林、闊葉混交林、針葉混交林100 h時滯地被可燃物載量均高于平均水平。詳見表8。

2.3.5 各森林類型小灌木載量

吉林省人工林、天然林小灌木可燃物載量平均為0.53 t和0.78 t。人工林中，小灌木可燃物載量最高為柞樹林0.99 t，最低為黑松林0.16 t，白樺林、樟子松林、臭松林、落葉松林、其他針葉林、針闊混交林小灌木可燃物載量均高于平均水平；天然林中，小灌木可燃物載量最高為樟子松林1.68 t，最低為胡桃楸林0.19 t，樟子松林、針葉混交林、其他闊葉林、柞樹林、椴樹林、針闊混交林、白樺林、楊樹林小灌木可燃物載量均高于平均水平。詳見表9。

2.4 吉林省森林地被可燃物類型劃分

森林地被可燃物中1 h時滯可燃物載量代表燃燒的難易程度，地表總可燃物載量代表地表可燃物具有的能量。各森林類型的1 h時滯地被可燃物載量和地表總可燃物載量聚類情況詳見圖1。

根據(jù)圖1，可以把吉林省34個森林類型地被可燃物劃分為5大類（表10）。

第1類包括黑松人工林、黑松天然林、紅松人工林、落葉松人工林、其他人工針葉林、云杉天然林。此類1 h時滯載量和地表可燃物總載量平均值最高，分別為11.5 t/hm2、13.1 t/hm2，此類可燃物易燃程度高，儲存能量大，是最危險的類型。該類地被可燃物全省總量939.8 t，占比11.1%。5類之中位居第二。

第2類包括落葉松天然林、天然針葉混交林、其他天然針葉林；此類地被可燃物1h時滯載量在5類里居中，為9.1 t/hm2，而地表可燃物總載量平均值水平較高，為13 t/hm2，此類可燃物易燃程度一般，一旦發(fā)生森林火災(zāi)，釋放能量也較大，是稍危險的類型。此類地被可燃物全省總量167.5 t，占比2.0%，在5類中全省總量最少。

第3類包括云杉人工林、人工針葉混交林、楊樹人工林、紅松天然林、其他人工闊葉林。此類地被可燃物1 h時滯載量位5類中第二，為10.2 t/hm2，而地表可燃物總載量平均值水平較低，為11.3 t/hm2，此類可燃物易燃程度較高，儲存能量一般，是稍危險的類型。該類地被可燃物全省總量815.9 t，占比9.6%，在5類之中位居第三。

第4類包括柞樹人工林、柞樹天然林、天然針闊混交林、其他天然闊葉林、天然闊葉混交林、白樺人工林、白樺天然林、臭松人工林、臭松天然林。此類地被可燃物1h時滯載量和地表可燃物總載量平均值均處于較低水平，此類可燃物易燃程度較低，儲存能量也較低，屬于相對比較安全的類型。該類地被可燃物總量全省最多，達到9287.3 t，占比74.2%，表明我省的大部分林區(qū)，如只考慮可燃物積累對森林火災(zāi)的影響，情況比較樂觀。

第5類包括黃波羅人工林、椴樹人工林、胡桃楸人工林、人工針闊混交林、胡桃楸天然林、楊樹天然林、樟子松天然林、椴樹天然林、樟子松人工林、人工闊葉混交林、黃波羅天然林。此類多數(shù)為闊葉林，1 h時滯載量和地表可燃物總載量平均值處于5類中最低水平，分別為 7.7 t/hm2、9.2 t/hm2。此類可燃物易燃程度最低，儲存能量最低，屬于相對安全的類型。該類地被可燃物全省總量為257.9 t，占比僅為3.1%，相對于其他4類，可燃物積累情況最為樂觀。

表8 吉林省各森林類型100 h地被可燃物載量

表9 吉林省各森林類型灌木載量

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

1）吉林省森林地被可燃物總量為8 468.4萬t，森林地被可燃物總量最多地區(qū)為延邊州3 444.1萬t，最少地區(qū)為松原市126.4萬t。

2）吉林省地被可燃物載量為10.3 t/hm2，地被可燃物載量最高的地區(qū)為長白山管委會11.3 t/hm2，較低的地區(qū)為松原市6.8 t/hm2與白城市6.9 t/hm2。

3）吉林省人工林、天然林地被可燃物平均為10.92 t/hm2和11.08 t/hm2，其中1 h時滯地被可燃物載量平均為9.21 t和8.57 t，10 h時滯為0.98 t和1.05 t，100 h時滯為0.98 t和1.22 t，小灌木為0.53 t和0.78 t。

4）通過各森林類型可燃物載量聚類分析，可將人工林和天然林34個森林類型地被可燃物劃分為5類，各類的可燃物易燃程度、儲存能量、安全性如前所述。

圖1 使用平均連接（組間）的樹狀圖

表10 吉林省5類森林地被可燃物載量對比

3.2 討論

1）本文在省級區(qū)域研究了森林地表可燃物載量，很好地評估了地表可燃物狀況，量化了火災(zāi)風險性；但只給出了可燃物載量靜態(tài)信息，起到的預(yù)測功能有限。今后應(yīng)深入研究可燃物的動態(tài)信息，掌握載量隨時間變化規(guī)律，建立可燃物動態(tài)模型，以利于確定任一時期可燃物現(xiàn)存量和穩(wěn)定狀態(tài)時可燃物最大積累量，更好地評估可燃物調(diào)控效率，對林火管理更具有指導意義。

2）本文調(diào)查可燃物載量方法既費時又費力，如果把此種地面調(diào)查與遙感技術(shù)相結(jié)合，會達到事半功倍的效果。遙感數(shù)據(jù)已成為森林生物量和蓄積量測定的一種有效手段，并且隨著遙感影像分辨率的提高其可靠性也越來越大[5]。而森林生物量、蓄積量與森林可燃物載量之間有著密切的聯(lián)系，這就使利用遙感技術(shù)在大空間、大尺度上估測森林可燃物載量成為可能。

[1]劉拓拓.吉林省實現(xiàn)連續(xù)36年無重大森林火災(zāi)[EB/OL].（2016-12-02）.http://news.cnr.cn/native/city/20161202/t20161202_523300901.shtml.

[2]劉盛.林業(yè)試驗設(shè)計與多元統(tǒng)計分析[M].長春：吉林科學技術(shù)出版社，2003.

[3]高國平,郗娜，馮瑩.遼東地區(qū)森林地被可燃物載量的調(diào)查研究[J].遼寧林業(yè)科技，2001(2)：10-13.

[4]白城地區(qū)地方志編纂委員會.白城地區(qū)志[M].長春：吉林文史出版社，1992.

[5]魏云敏,鞠琳.森林可燃物載量研究綜述[J].森林防火，2006(2):18-21.

（責任編輯：陳小華）

S762.3

：A

2017-05-05

吉林省林業(yè)廳林業(yè)科技項目（2012-001）