基于昭通市森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)的闊葉林可燃物載量分析

劉金龍 岳彩榮 湯明華 陽(yáng)麗

摘要：森林可燃物是發(fā)生森林火災(zāi)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是研究森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)所在。本文基于第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查工作數(shù)據(jù)，對(duì)森林可燃物數(shù)據(jù)獲取、森林可燃物載量計(jì)算及其結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，客觀反映出研究區(qū)域闊葉林森林可燃物載量基本情況。

關(guān)鍵詞：可燃物載量；闊葉林；分層抽樣；載量分析

引言

森林火災(zāi)的發(fā)生除取決于可燃物本身尺寸大小、結(jié)構(gòu)狀態(tài)和理化燃燒特性外，還取決于可燃物數(shù)量分布大小^[1]。由于森林群落的多樣性和復(fù)雜性以及地域性差異，森林可燃物載量各有不同^[2]。影響森林可燃物燃燒特性的因素很多，同時(shí)作用機(jī)理也很復(fù)雜。本文基于全國(guó)首次森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)研究區(qū)域森林可燃物載量進(jìn)行不同維度的統(tǒng)計(jì)和分析來(lái)獲取研究區(qū)域森林可燃物載量的總體情況及特點(diǎn)，并選取對(duì)森林可燃物載量數(shù)據(jù)影響較大的因子進(jìn)行相關(guān)對(duì)比分析，以獲取重要的影響因子及系數(shù)。

一、區(qū)域概況

昭通市，云南省轄地級(jí)市，位于云南省東北部，地處云、貴、川三結(jié)合部的烏蒙山區(qū)腹地，金沙江下游沿岸，坐落在四川盆地向云貴高原抬升的過(guò)渡地帶，面積2.3萬(wàn)平方千米，中心城區(qū)建成區(qū)面積達(dá)62平方千米。昭通處于四川盆地向云貴高原抬升的過(guò)渡地帶，峽谷深切，山區(qū)面積占96%。特殊的地理、獨(dú)特的區(qū)位，孕育了大山、大水、大峽谷等自然景觀，造就了亞熱帶、暖溫帶共存的高原季風(fēng)立體氣候，冬無(wú)嚴(yán)寒、夏無(wú)酷暑、雨熱同季，昭通中心城市年平均氣溫在11.7℃-20.9℃之間。

二、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取

（一）調(diào)查數(shù)據(jù)背景

全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查是國(guó)家開展的重要防災(zāi)減災(zāi)工作，是提升我國(guó)自然災(zāi)害防治體系和防治能力現(xiàn)代化水平的重要舉措。林草部門作為防災(zāi)減災(zāi)的重要部門，在全國(guó)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查中承擔(dān)著森林和草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)普查的重要工作。通過(guò)普查，摸清全國(guó)森林和草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)隱患底數(shù)，查明重點(diǎn)區(qū)域的防災(zāi)抗災(zāi)能力，客觀認(rèn)識(shí)全國(guó)和各地區(qū)森林和草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)水平，建立分類型、分區(qū)域、分層級(jí)的森林和草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)庫(kù)，從而更科學(xué)防范火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。本次研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于此次森林和草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)普查工作中的森林可燃物標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查、森林可燃物大樣地調(diào)查等。森林燃燒理論認(rèn)為任何森林燃燒現(xiàn)象的發(fā)生，須具備三個(gè)基本條件，即森林可燃物、火源、氣象條件構(gòu)成森林燃燒三要素^[3]。大量研究成果表明，通過(guò)分析林分內(nèi)可燃物載量、理化性質(zhì)及用火行為特征，對(duì)于預(yù)防森林火災(zāi)發(fā)生和林區(qū)火險(xiǎn)等級(jí)劃分具有重要作用^[4]。

（二）數(shù)據(jù)調(diào)查技術(shù)路線

以森林資源管理“一張圖”（或二類調(diào)查成果數(shù)據(jù)）和國(guó)土調(diào)查成果等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，確定森林可燃物調(diào)查總體邊界。依據(jù)全省范圍內(nèi)森林可燃物的植被特征和分布情況，對(duì)森林可燃物調(diào)查類型進(jìn)行分層布設(shè)樣地，開展森林可燃物標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查、可燃物大樣地調(diào)查、采樣及樣品實(shí)驗(yàn)測(cè)定，計(jì)算樣地單位面積各層可燃物載量，建立喬木層因子與灌木、草本、枯落物、腐殖質(zhì)等各層可燃物載量關(guān)系模型，獲得調(diào)查范圍內(nèi)的可燃物載量數(shù)據(jù)及空間分布，詳見圖1。

（三）森林可燃物載量計(jì)算

1.喬木可燃物載量

將標(biāo)準(zhǔn)地喬木層生物量（kg）換算成以噸（t）為單位的每公頃喬木層可燃物載量，標(biāo)準(zhǔn)地面積單位為m²。按以下公式換算：

喬木層可燃物載量（t/hm²）=（樣地喬木層干重/樣地面積）×10001000

2.灌木可燃物載量

得到的標(biāo)準(zhǔn)地所有樣方的灌木總干重（kg），樣方面積單位為m²，再按下式求出單位面積可燃物載量。

灌木層可燃物載量（t/hm²）=（樣地灌木層干重/樣地面積*樣方數(shù)量）×10001000

3.枯落物、草本層、腐殖質(zhì)可燃物載量

得到的標(biāo)準(zhǔn)地所有樣方的總干重（kg），樣方面積單位為m²，再按下式求出單位面積可燃物載量。

可燃物載量（t/hm²）=（樣地樣品干重/樣地面積*樣方數(shù)量）×10001000

三、主要分析方法

（一）分層樣地載量數(shù)據(jù)

1.分層樣地選取

分層抽樣又叫類型抽樣、分類抽樣，是將全省森林資源作為一個(gè)總體，對(duì)具有相同特征的森林資源進(jìn)行分層，每一層都成為一個(gè)獨(dú)立的主體，所有層的面積之和與總體面積相等，通過(guò)各層的面積比例推算出各層樣本的權(quán)重。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，抽樣技術(shù)不斷成熟，遙感技術(shù)迅速發(fā)展，越來(lái)越多的抽樣技術(shù)被應(yīng)用到森林調(diào)查、普查中。根據(jù)植被分布特征，以已有森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合高分辨率遙感數(shù)據(jù)，分析調(diào)查區(qū)域森林可燃物植被特征和分布情況，依據(jù)植被等要素的差異，對(duì)森林可燃物調(diào)查類型進(jìn)行分層，形成森林可燃物調(diào)查分層基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，作為森林可燃物調(diào)查的基礎(chǔ)。本次將森林植被區(qū)域、森林起源、林分年齡結(jié)構(gòu)、郁閉度等級(jí)、樹種組作為森林可燃物調(diào)查分層的5個(gè)要素。

2.樣本分層分布情況

亞熱帶常綠闊葉林是東亞地區(qū)典型的地帶性植被，廣泛分布于我國(guó)長(zhǎng)江流域，發(fā)揮著極其重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。通過(guò)昭通市喬木林資源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，闊葉林林分占比高達(dá)62%。主要是因?yàn)樵搮^(qū)域大部分地區(qū)水熱條件較好，空氣濕潤(rùn)，水分充足。從整體的分布情況來(lái)看，闊葉林主要分布在昭通北部縣區(qū)，集中在江河兩岸海拔較低區(qū)域，東部及南部分布較少。

（二）小班載量數(shù)據(jù)計(jì)算

1.標(biāo)準(zhǔn)地載量數(shù)據(jù)計(jì)算

分別通過(guò)公式計(jì)算26個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地樣本的喬木層、灌木層、草本層、枯落物層、腐殖質(zhì)層的可燃物載量數(shù)據(jù)。本次采用分層抽樣的方法抽取的26個(gè)分層類型樣地總數(shù)為183個(gè)，按分層計(jì)算平均載量值^[5]。

2.小班載量數(shù)據(jù)計(jì)算

分層樣地載量數(shù)據(jù)包括喬木層載量、枯倒木、灌木層載量、草本載量、枯落物載量、腐殖質(zhì)載量。由分層數(shù)據(jù)獲取的森林可燃載量數(shù)據(jù)的最大值為224.08t/hm²，可燃載量數(shù)據(jù)的最小值為31.12t/hm²。森林可燃物載量較高的區(qū)域主要集中在昭通北部地區(qū)，該區(qū)域闊葉林分布較為廣泛，位于金沙江流域及其支流。

（三）載量分析

1.載量總體情況

研究區(qū)域樣本數(shù)據(jù)的總載量為1048.8691t，載量均值為86.5735hm²/t。各層載量占比如下：?jiǎn)棠緦虞d量占比為87.31%，灌木木層載量占比為6.28%，枯倒木載量占比為0.27%，枯落物1載量占比為3.12%，枯落物2載量占比為0.48%，枯落物3載量占比為0.13%，腐殖質(zhì)層載量占比為1.95%。對(duì)樣本數(shù)據(jù)波動(dòng)進(jìn)行分析，喬木層

載量的變異系數(shù)為68.07%，數(shù)據(jù)波動(dòng)最小，其次是枯落物層1為91.83%，枯落物層3及灌木層載量數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，如圖2。

2.不同類型林分森林可燃物載量分析

以不同類型林分分類，櫟類林分總載量最大，榿木類與闊葉林相當(dāng)，核桃林分的載量數(shù)據(jù)最小。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，櫟類林分的喬木層、灌木層、枯倒木層、枯落物層1的載量數(shù)據(jù)較高，榿木類林分腐殖質(zhì)層載量較高。從各類林分的不同特性分析，櫟類為常綠闊葉林樹種，主要分布于江河兩岸區(qū)域，水熱條件充足，總體載量較大。榿木類主要樹種為落葉樹種，分布海拔相對(duì)偏高，各層載量水平居中，落葉樹種林下腐殖質(zhì)層載量相比其他林分更高。闊葉混林分為研究區(qū)域分布最為廣泛的林分類型，總體載量水平與榿木類林分相當(dāng)^[6]。

3.載量影響因子分析

以載量數(shù)據(jù)為因變量，林分密度、平均樹高、平均胸徑、林齡為自變量，進(jìn)行數(shù)據(jù)的回歸分析。從模型匯總表分析，調(diào)整R²為0.525，表示所選自變量對(duì)載量數(shù)據(jù)的解釋率為52.5%。自相關(guān)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)為1.781，自變量之間相關(guān)性不是很明顯，對(duì)模型影響較小。方差分析表中顯著性小于0.05，自變量對(duì)載量數(shù)據(jù)的影響顯著。通過(guò)T值與F值的檢驗(yàn)也可以確定自變量對(duì)因變量影響顯著。通過(guò)對(duì)VIF值的分析，0

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)研究區(qū)域森林資源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，闊葉林林分占比高達(dá)62%。闊葉林主要分布在北部縣區(qū)，集中在江河兩岸海拔較低區(qū)域。由分層數(shù)據(jù)獲取的森林可燃載量數(shù)據(jù)的最大值為224.08t/hm²，可燃載量數(shù)據(jù)的最小值為31.12t/hm²。森林可燃物載量較高的區(qū)域主要集中在北部地區(qū)，該區(qū)域闊葉林分布較為廣泛^[7]，位于金沙江流域及其支流附近。

通過(guò)對(duì)載量數(shù)據(jù)不同維度的統(tǒng)計(jì)和分析，主要有以下結(jié)論。載量占比：?jiǎn)棠緦虞d量占比為87.31%，灌木木層載量占比為6.28%，枯倒木載量占比為0.27%，枯落物1載量占比為3.12%，枯落物2載量占比為0.48%，枯落物3載量占比為0.13%，腐殖質(zhì)層載量占比為1.95%。以不同森林林分分類，櫟類林分總載量最大，榿木類與闊葉林相當(dāng)，核桃林分載量數(shù)據(jù)最小。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，櫟類林分的喬木層、灌木層、枯倒木層、枯落物層1的載量數(shù)據(jù)較高，榿木類林分腐殖質(zhì)層載量較高。以載量數(shù)據(jù)為因變量，林分密度、平均樹高、平均胸徑、林齡為自變量，進(jìn)行回歸分析^[8]，林分密度、平均樹高、平均胸徑、林齡對(duì)載量數(shù)據(jù)的解釋率為52.5%。自變量之間相關(guān)性不是很明顯，對(duì)模型影響較小。通過(guò)方差分析顯著性值小于0.05，說(shuō)明自變量對(duì)載量數(shù)據(jù)的影響顯著。林分密度、平均樹高、平均胸徑、林齡與載量數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布。

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