沈陽地區(qū)主要林型地表可燃物載荷量及分布研究

趙雪崴

(遼寧省林業(yè)工作總站,遼寧 沈陽 110036)

森林地表可燃物是構(gòu)成森林火災(zāi)的最基本要素之一，森林燃燒與林下地表可燃物直接相關(guān)。研究表明，森林火災(zāi)通常都是從林下地表細小可燃物開始，經(jīng)過媒介層過渡傳遞，引起樹冠火，導(dǎo)致森林被徹底燒毀[1,2]。森林地表可燃物大致分為喬木、灌木、草本、凋落物和半腐殖層5個類型。其中凋落層、草本層和灌木層是林火由地表火向樹冠火傳遞蔓延的重要媒介，因此研究這三個層次的地表可燃物載荷特性是掌握和控制森林火災(zāi)發(fā)生的關(guān)鍵。

森林可燃物研究一直是國內(nèi)外學(xué)者研究森林火險及預(yù)報的重點，主要內(nèi)容涉及可燃物的載荷量及其分布特性、燃燒性能及指標、可燃物含水率等特征參量[3-5]。林下地表可燃物的燃燒分別與自身結(jié)構(gòu)狀態(tài)、理化性質(zhì)以及數(shù)量分布大小均密切相關(guān)。由于所處地域環(huán)境不同，導(dǎo)致了森林群落的多樣性和復(fù)雜性，森林可燃物的載荷量也存在一定差別。本文主要針對沈陽地區(qū)的主要林型，研究其地表可燃物的載荷量分布特性，為預(yù)防森林火險提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

沈陽市區(qū)位于遼寧省遼河平原中部，地處122°25′45″—123°48′24″ E，41°11′51″—43°2′13″ N。全區(qū)以平原為主，山地、丘陵集中在東北部，地勢由東北向西南傾斜。屬溫帶半濕潤大陸性氣候，冬季嚴寒、干燥；夏季多雨、潮濕；春秋兩季氣溫變化迅速，春季多風、秋季涼爽。全年氣溫變化在-29～36 ℃，年均降水量628 mm。沈陽地區(qū)屬溫帶落葉闊葉林地帶，由于人口密集，原始森林植被遭到破壞，現(xiàn)存的林區(qū)植被屬次生群落，主要有落葉闊葉林、針葉林、針闊混交林和灌叢4大類，樹種以楊樹、柳樹、槐樹、油松、樟子松為主?，F(xiàn)有自然保護區(qū)5個，總面積686.8km2；國有林場11個，總經(jīng)營面積2.7萬hm2；各類苗圃246處，每年生產(chǎn)造林苗木6 655.12萬株。

2 研究方法

2.1 不同林型地表可燃物載荷量

采用野外現(xiàn)場抽樣稱量法對不同林型地表可燃物的載荷量進行取樣稱量，調(diào)查研究對象為灌木層、草本層和凋落物層三個層次。在山地按不同等位線設(shè)立調(diào)查樣方，平地按對五角線取樣法進行。每次在每種林型內(nèi)選擇具有代表性的樣方3～5塊，調(diào)查灌木樣方面積為4 m×4 m，草本層面積為2 m×2 m，凋落物層面積為1 m×1 m。在每個設(shè)定好的樣方內(nèi)，收集地表全部可燃物，稱取鮮質(zhì)量，最后取樣方混合樣品1 kg左右，帶回室內(nèi)，稱量好后放入75～85 ℃左右的烘箱內(nèi)烘干72 h，然后稱量干質(zhì)量，測定含水率，計算含水量。

含水率=(樣品鮮質(zhì)量-樣品干質(zhì)量)/樣品鮮質(zhì)量×100%

這樣即可根據(jù)樣品鮮質(zhì)量(kg·m-2)推算出可燃物的總載荷量(t·hm-2)。

2.2 可燃物載荷量分布規(guī)律

取2～3個本地區(qū)有代表性的林型，按照立地因素調(diào)查不同坡向和坡位，按不同林分因素調(diào)查不同林分密度、林齡條件下地表可燃物載荷量的分布情況。對每種林型的每個因素隨機選取調(diào)查樣地15～20塊，收集稱量。最后，統(tǒng)計分析不同因子對地表可燃物分布的影響。具體調(diào)查取樣方法同上。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林型的總載荷量

對沈陽地區(qū)6種主要林型的林下地表可燃物總載荷量調(diào)查，統(tǒng)計結(jié)果見表1。由表1可知，不同林型地表可燃物的總載荷量分布差別較大，總載荷量達到10 t·hm-2以上的林型有2個，低于5 t·hm-2的林型有1個，其他介于5～10 t·hm-2之間。地表可燃物載荷量最大的是天然雜木林和落葉松人工林，平均總載荷量分別為15.21 t·hm-2和12.48 t·hm-2。油松、樟子松和刺槐3種人工純林的總載荷量均接近10 t·hm-2。楊樹人工純林總載荷量最小，僅為3.97 t·hm-2。

表1 沈陽地區(qū)主要林型地表可燃物總載荷量

3.2 林分密度對載荷量分布的影響

對沈陽地區(qū)樹齡20～35 a油松人工純林、落葉松人工純林和天然雜木林三種林型不同林分密度進行調(diào)查研究，結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明，三種林型的地表可燃物一般都呈隨著林分密度的增加而增加趨勢，但是當林分密度低于一定閾值時，顯示地表可燃物明顯要高于其他密度，針葉樹比闊葉樹表現(xiàn)更明顯。其主要原因是密度低的林分郁閉度相對較小，林地內(nèi)光線較充足，林冠下生長大量草、灌植物，導(dǎo)致地表可燃物載荷量明顯增大。

表2 不同林分密度的林型地表可燃物載荷量

3.3 林齡對載荷量分布的影響

表3 不同林齡的林型地表可燃物載荷量

由表3可知，三種林型的地表可燃物載荷量均表現(xiàn)與林齡相關(guān)性不大，20年生以上的同種林型載荷量無明顯的規(guī)律變化。但在針葉樹種中，一般是低齡林的地表可燃物載荷量較高，主要原因是幼齡林多郁閉度較小，草、灌植物種類較多，因而載荷量分布較大。

3.4 坡向?qū)d荷量分布的影響

按照坡向不同對沈陽地區(qū)3種林型的地表可燃物載荷量調(diào)查，統(tǒng)計結(jié)果如表4所示。由表4可知，林地內(nèi)地表可燃物載荷量的分布與坡向有密切關(guān)系，3種林型均表現(xiàn)為陽坡載荷量大于陰坡載荷量。這個結(jié)果符合自然的客觀規(guī)律，陽坡林下光線相對充足，樹木長勢好，凋落物相對較多，而且林冠下的草、灌植物種類和蓋度都會比陰坡大。

表4 不同坡向的林型地表可燃物載荷量

3.5 坡位對載荷量分布的影響

表5為3種主要林型按照不同坡位進行的地表可燃物載荷量調(diào)查統(tǒng)計。結(jié)果表明，三個林型的地表可燃物載荷量均表現(xiàn)出相似的變化規(guī)律，隨著坡向由下向上，載荷量逐漸減小。一般林地中，下坡土壤條件普遍優(yōu)于上坡，并且下坡的樹勢生長要高于上坡，凋落物也較多。同樣，下坡的草、灌植物多樣性也優(yōu)于上坡。上坡的土壤較為瘠薄，林地內(nèi)土壤濕度低，草、灌多樣性低，分布量少，加之較差的林木生長勢，自身凋落物不多，因而可燃物載荷量小于中、下坡。

表5 不同破位的林型地表可燃物載荷量

4 結(jié)論

以沈陽地區(qū)的油松人工林、刺槐人工林和天然雜木林等主要林型作為研究對象，對林下地表可燃物的載荷量從不同角度進行調(diào)查統(tǒng)計，分析其可燃物載荷量及其分布情況，得到如下結(jié)論：

4.1 沈陽地區(qū)不同林型地表可燃物總載荷量差別較大；其中天然雜木林和落葉松人工林的平均總載荷量分別為15.21 t·hm-2和12.48 t·hm-2，楊樹人工純林總載荷量最小，僅為3.97 t·hm-2。

4.2 地表可燃物一般是隨著林分密度的增加而呈增加趨勢；但是當林分密度低于一定閾值時，地表可燃物反而更高，針葉樹比闊葉樹表現(xiàn)更為明顯。地表可燃物載荷量均與林齡相關(guān)性不大，但在針葉樹種中，一般是低齡林的地表可燃物載荷量較高。

4.3 林地內(nèi)的地表可燃物總載荷量分布與坡向直接相關(guān)，表現(xiàn)為陽坡載荷量大于陰坡載荷量；隨著坡向由下向上，載荷量分布逐漸減小。

[1] 高國平,王月.遼寧東部地區(qū)森林地表可燃物及其燃燒性的研究[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2004,35(1):24-28

[2] 劉曉東,王軍,張東升.大興安嶺地區(qū)興安落葉松可燃物模型的研究[J].森林防火,1995(3):8-10

[3] 陳宏偉,常禹,胡遠滿,等.大興安嶺呼中林區(qū)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

[4] 王秋華,吳從起,陶汝坤,等.昆明西山國家森林公園主要林型地表可燃物的特征[J].林業(yè)資源管理,2012(5):69-73

[5] 單延龍,關(guān)山,廖光煊.長白山林區(qū)主要可燃物類型地表可燃物載量分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006,34(6):34-36