付志高,王志龍,肖以華,許 涵,史 欣

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所,廣州 510520；2.梅州市林業(yè)局,廣東 梅州 514000)

森林可燃物是森林火災(zāi)發(fā)生的必要條件之一,也是森林火災(zāi)的物質(zhì)基礎(chǔ)和重要載體,其包括空間結(jié)構(gòu)上的地下、地表和空中的可燃物。已有研究表明,此3類可燃物引發(fā)的火災(zāi)中,以地表可燃物居多[1-2]。地表森林可燃物是引發(fā)地表火從而導(dǎo)致森林火災(zāi)發(fā)生的主要原因?？扇嘉锏娜紵?除需要具備可燃物和火源等燃燒條件外,其還受制于林分中可燃物含水率、平衡含水率、熱值和燃點(diǎn)等理化性質(zhì)的影響[3]。

表征森林可燃物特性的指標(biāo)主要包括:絕干含水率、平衡含水率、熱值和燃點(diǎn)等,干鮮比是指干重和鮮重的百分比,代表著絕干含水率的高低[4-5]；平衡含水率代表著可燃物于恒溫、恒濕條件下,一段時(shí)間后其含水率達(dá)到的一個(gè)動態(tài)平衡值[6]；熱值是燃燒一定燃料所釋放的最大能量的量度,其值越高,則意味著釋放的能量越多,林火強(qiáng)度則越大；燃點(diǎn)為物質(zhì)在空氣中加熱時(shí),開始并繼續(xù)燃燒的最小溫度。關(guān)于森林可燃物的研究主要集中于基于可燃物特性等的火險(xiǎn)預(yù)測研究[7-8],可燃物可燃性的多維度分析(可燃性、熱釋放和火災(zāi)蔓延率),燃燒產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng),從空間上探究火災(zāi)蔓延態(tài)勢,以及基于遙感技術(shù)開展這方面的研究等[9-10]。國外20世紀(jì)60年代便有關(guān)于應(yīng)用數(shù)學(xué)模型來闡述森林可燃物與林分因子關(guān)系的研究報(bào)道[11-12],后又研究基于可燃物特性參數(shù),對特定行政區(qū)內(nèi)的森林可燃物進(jìn)行可燃物模型建立[13]。如,美國構(gòu)建了20個(gè)不同類型的可燃物模型并應(yīng)用于林火預(yù)報(bào)[14],加拿大建立了14個(gè)不同類型的可燃物模型來模擬當(dāng)?shù)亓只鸢l(fā)生行為[15]。近年來,國外的研究側(cè)重于可燃物的空間分布特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系、預(yù)測模型的性能、可燃物的燃燒評價(jià)和環(huán)境效應(yīng)等,如,Bilgili等[16]模擬了地表可燃物的水分含量與氣候條件等的關(guān)系；Lee等[17]比較了基于3種可燃物10h含水率預(yù)測模型的性能；Baranovskiy等[18]闡述了森林可燃物熱解和樹冠火的數(shù)學(xué)模擬對火險(xiǎn)評估的重要意義。國內(nèi)目前主要側(cè)重于可燃物特征、燃燒行為和環(huán)境效應(yīng)、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估、遙感等技術(shù)應(yīng)用等方面。我國云南、遼寧、內(nèi)蒙古、北京、江西、福建、新疆等省(自治區(qū)、直轄市)都開展了關(guān)于天然林、人工林等林分可燃物的持水性、平衡含水率時(shí)滯、燃燒特性等方面的研究[19-23],但位于華南地區(qū)的廣東省,有關(guān)森林林下可燃物的研究報(bào)道相對較少,這一方面的工作亟待開展。

因社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人為干擾,廣東省所分布的大面積森林類型屬于人工林林分,林地面積占全省的59.9%[24]。人工林純林結(jié)構(gòu)單一,抵御各種自然災(zāi)害的能力弱,火災(zāi)是人工林最主要的破壞因子之一,輕度火災(zāi)影響林木的生長和營林效益,重度火災(zāi)可導(dǎo)致多年的投資和經(jīng)營付之一炬,在當(dāng)前氣候變暖、森林火災(zāi)頻發(fā)的背景下,人工林的林火管理面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),森林可燃物管理顯得尤為重要[25]。本研究選擇粵北地區(qū)的5種典型人工林:桉樹(Eucalyptusrobusta)林、馬尾松(Pinusmassoniana)林、杉木(Cunninghamialanceolata)林、毛竹(Phyllostachyspubescens)林和木荷(Schimasuperba)林為研究對象,測定了典型森林的可燃物理化性質(zhì)(干鮮比、平衡含水率、熱值和燃點(diǎn)的特征),初步探究了該區(qū)域森林類型的可燃物特征,為進(jìn)一步開展森林林下可燃物研究、區(qū)域防火區(qū)劃和林火管理等提供理論基礎(chǔ)。同時(shí),該研究可豐富森林林下可燃物的研究資料,為增強(qiáng)區(qū)域森林火災(zāi)防控、降低森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等工作的開展提供科學(xué)參考。

1 采樣地和林分概況

選取紫金縣、廣東石門臺國家級自然保護(hù)區(qū)、樂昌市和始興縣4個(gè)典型粵北林區(qū)的林分作為研究(每種林分設(shè)置12個(gè)采樣樣地,每個(gè)研究區(qū)每種林分類型設(shè)置3個(gè)樣地)。紫金縣地理坐標(biāo)為23°10′～23°45′N,114°40′～115°30′E,年平均氣溫20.5℃,年平均降水1 733.9mm,屬南亞熱帶季風(fēng)氣候,氣候溫和、光照充足、雨量充沛,該地季風(fēng)明顯,夏長冬短。廣東石門臺國家級自然保護(hù)區(qū),地理坐標(biāo)為24°23′～24°28′N,113°16′～113°20′E,年平均氣溫和降水量分別為20.9℃和1 882.8mm,處于南亞熱帶與中亞熱帶的過渡地帶,光照充足、溫暖濕潤、雨量充沛、雨熱同季。樂昌市地理坐標(biāo)為23°53′～25°31′N,112°53′～114°45′E,年平均氣溫和降水量分別達(dá)21.0℃和1 700.0mm,中亞熱帶季風(fēng)氣候,春秋過渡快、四季分明、雨熱同季、雨量充沛。始興縣地理坐標(biāo)為24°31′～25°60′N,113°54′～114°22′E,平均氣溫和降水量分別為19.6℃和1 468.0mm,亞熱帶季風(fēng)氣候,全年熱量充足、雨量充沛,縣境風(fēng)冷暖交替清晰[26]。

上述4個(gè)縣區(qū)中,選取區(qū)域的典型人工林分,包括:桉樹林、馬尾松林、杉木林、毛竹林和木荷林,林分的信息如表1所示。

表1 不同人工林林分內(nèi)樣地區(qū)域基本信息

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置和取樣方法

依據(jù)粵北地區(qū)的森林資源本底調(diào)查資料和實(shí)地踏查結(jié)果,2021年11月在4個(gè)研究區(qū)選取代表性強(qiáng)的林分類型和樣地,每種林分設(shè)置12個(gè)采樣樣地,每個(gè)研究區(qū)每種林分類型設(shè)置3個(gè)樣地。樣地設(shè)置采用載波相位差分技術(shù)(Real-time kinematic,RTK)測量出樣地的西南角,之后按順時(shí)針方向測設(shè)樣地的邊界,形成一個(gè)邊長為25.82m,面積為0.066 7hm2(1畝)的正方形,樣地邊界的閉合差小于1/200,之后在距離每個(gè)角頂點(diǎn)兩邊3m處設(shè)置4個(gè)2m×2m的灌木層的調(diào)查樣方,并于每個(gè)樣方內(nèi)設(shè)置1m×1m草本、枯落物和腐殖質(zhì)調(diào)查樣方。灌木(Ⅰ)樣品的采集:對4個(gè)灌木樣方中所有灌木進(jìn)行全收獲,之后將樣品混合,按照葉、枝、干比例取500 g鮮樣。草本(Ⅱ)樣品取樣:對草本樣方內(nèi)的草本植物全收獲取樣(包括H<30cm的灌木),充分混合后取300 g鮮樣?？萋湮飳臃譃榭萋湮铫?直徑d<0.6cm,小枝條、葉和雜草)、枯落物Ⅴ(直徑0.6cm≤d<2.5cm)和枯落物Ⅵ(直徑2.5cm≤d<7.62cm),每種類型各取200 g。腐殖質(zhì)(Ⅲ)的樣品取樣:獲取4個(gè)草本樣方中的腐殖質(zhì),之后將樣品混合后取500 g鮮樣。將上述樣品帶回實(shí)驗(yàn)室分別測定干鮮比、平衡含水率、熱值和燃點(diǎn)。

2.2 樣品測定與計(jì)算方法

1)干鮮比的測定:先稱樣品鮮重,然后將樣品放置在80 ℃條件下烘箱連續(xù)烘干,直至質(zhì)量不再變化,記錄樣品的干質(zhì)量,森林林下可燃物的干鮮比計(jì)算公式如下:

DQR(%)=md/mf×100

工科新教師的“教師”特質(zhì)先天不足：教學(xué)知識零基礎(chǔ)、教學(xué)實(shí)踐零參與、教學(xué)技能無訓(xùn)練、教學(xué)能力少鍛煉?；诖?，工科新教師培訓(xùn)的實(shí)踐價(jià)值凸顯。但在工科新教師培訓(xùn)中，存在六種典型偏離，嚴(yán)重削弱培訓(xùn)效果，制約工科新教師教學(xué)能力提升，影響工程人才培養(yǎng)質(zhì)量。

(1)

式中:DQR(Dry-to-fresh Quality Ratio)為干鮮比(%)；md是樣品的最終干重；mf是樣品的鮮重量。

2)平衡含水率的測定:對烘干后腐殖質(zhì)和3種類型枯落物的每個(gè)樣品分別稱3個(gè)10 g樣品,裝入尼龍袋,用去離子水浸泡24 h至樣品飽和。放置通風(fēng)處2 h去除樣品表面水分,然后測定其浸泡后的飽和質(zhì)量,再將樣品放入恒溫濕箱中(設(shè)置溫度為25℃,相對濕度為30%),每隔2 h稱量一次質(zhì)量并記錄,直到前后兩次稱量結(jié)果計(jì)算出的含水率的差值小于1%,計(jì)算樣品的平衡含水率[27]。

(2)

式中:EMC(Equilibrium Moisture Content)為平衡含水率(%),m2則是達(dá)到平衡時(shí)的重量,m1是樣品的重量。

3)稱取3個(gè)10 g烘干后樣品,粉碎成小顆粒的樣品(一般小于1.3 mm),用于測定燃點(diǎn)和熱值。燃點(diǎn):按照可燃物種類,采用微機(jī)燃點(diǎn)測定儀(TRRD-2A)測定,稱量樣品0.1 g,加入0.075 g的亞硝酸鈉,研磨混合放入石英小試管內(nèi),再應(yīng)用儀器測定。熱值:采用高智能高精度量熱儀(OR2021A型)測定,簡單操作流程為,把剪好的專用紙張放入千分位天平稱稱重并將數(shù)值輸入儀器界面中,稱量1g樣品,并把數(shù)值也輸入到儀器的界面中,用紙包裹樣品,卡入點(diǎn)火絲后置入裝有10mL水的氧彈,充入氧氣放入儀器測定。

4)林分抗火性:應(yīng)用熵權(quán)法對其抗火性進(jìn)行排序,依據(jù)森林林下可燃物理化指標(biāo)反映出客觀信息來確定其權(quán)重的大小,當(dāng)林分4種理化指標(biāo)中某項(xiàng)指標(biāo)的抗火性信息攜帶量越大,其熵值則越小,表示該指標(biāo)對林分抗火性影響較大,則該指標(biāo)在抗火性排序中所占權(quán)重越大[28]。

熵權(quán)法的計(jì)算過程具體如下:

首先,數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理,對4個(gè)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。平衡含水率和燃點(diǎn)與抗火性呈正向關(guān)系,干鮮比和熱值與抗火性呈反向關(guān)系,采用極值法對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。標(biāo)準(zhǔn)化公式如式(3)—(4)所示。

(3)

(4)

式中:Yij為標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)；xij為第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個(gè)樹種指標(biāo)值；xj max為第j項(xiàng)指標(biāo)下的最大值；xj min為第j項(xiàng)指標(biāo)下的最小值。

其次,指標(biāo)的信息熵的計(jì)算如式(5)—(7)所示。

(5)

k=1/lnn

(6)

(7)

式中:Yij為標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)；Ej為第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值；Pij為第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個(gè)林分指標(biāo)值的比重；k為信息熵系數(shù)；n為林分的種類數(shù)。

再次,計(jì)算指標(biāo)所占權(quán)重,計(jì)算公式如式(8)所示。

(8)

式中:Wj為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；m為指標(biāo)個(gè)數(shù)。

最后,基于指標(biāo)的權(quán)重,使用綜合評價(jià)法計(jì)算各林分抗火性的綜合得分。計(jì)算公式如式(9)所示。

(9)

式中:Zi為第i種林分的最終得分；Wj為各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；Yij為標(biāo)準(zhǔn)化值。

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)的處理,采用Excel 2010和SPSS 25.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析,方差分析中采用Duncan′s法進(jìn)行多重比較[29]。使用類群間平均鏈鎖法對5種森林類型的可燃性指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)聚類,初步評價(jià)林分的抗火性。相關(guān)性分析采用Person相關(guān)系數(shù)法,運(yùn)用Origin 2021進(jìn)行繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同森林類型的可燃物種類的干鮮比特征

如圖1所示,桉樹林、杉木林、馬尾松林、毛竹林和木荷林5種森林林分中,可燃物Ⅰ(灌木)的干鮮比值為45.85%～50.02%,Ⅱ(草本)的則是36.67%～50.26%,Ⅲ(腐殖質(zhì))的則達(dá)72.86%～82.34%,Ⅳ(枯落物d<0.6cm)的72.16%～82.95%,Ⅴ(枯落物0.6cm≤d<2.5cm)則是82.26%～87.24%,Ⅵ(枯落物2.5cm≤d<7.62cm)為66.64%～85.23%。5種典型人工林間可燃物干鮮比具有相似性,均無顯著的差異(P>0.05)。灌木和草本層干鮮比最大均是杉木林,最小則不同,林分類型間有差別,木荷林分灌木的干鮮比最小,而草本層則是竹林中最小的。腐殖質(zhì)和枯落物干鮮比最小均是木荷,最大的林分則不同,馬尾松林腐殖質(zhì)干鮮比達(dá)最大值,枯落物的則是桉樹林最大(圖1(a)和(b))。方差分析結(jié)果表明,粵北地區(qū)森林林下可燃物干鮮比在林分間無顯著差異,但屬于易燃林分的馬尾松林和桉樹林可燃物干鮮比高于木荷林等難燃林分。

圖1 5種典型森林的干鮮比差異

分析表明,所有森林的林下可燃物干鮮比值變幅為41.88%～85.99%,可燃物類型中,Ⅴ(枯落物0.6cm≤d<2.5cm)的干鮮比值極顯著地高于類型Ⅰ(灌木)和Ⅱ(草本)的值(P<0.01),Ⅲ(腐殖質(zhì))、Ⅳ(枯落物d<0.6cm)和Ⅵ(枯落物2.5cm≤d<7.62cm)則為過度組別(圖2)。5種人工林林下森林可燃物的總體平均值中,Ⅴ(枯落物0.6cm≤d<2.5cm)的干鮮比最大,即干物質(zhì)含量最大,其可燃性相對灌木和草本的高。死可燃物的干鮮比高于活可燃物,即前者的含水率低于后者的,究其原因,一方面,是活可燃物含水率主要受蒸騰失水和根部吸水相對速率的影響；另一方面,在植物的生長過程中,生理機(jī)能的調(diào)節(jié)作用促使活可燃物對外界環(huán)境的變化做出反應(yīng),以維持水分等的穩(wěn)態(tài)。而死可燃物不具備活機(jī)體的調(diào)節(jié)作用,其內(nèi)部細(xì)胞間隙、纖維和細(xì)胞等有機(jī)結(jié)構(gòu)完好保存,水分的流動主要是受外界環(huán)境因子影響而產(chǎn)生的吸水和失水。

注:Ⅰ為灌木層,Ⅱ?yàn)椴荼緦?Ⅲ為腐殖質(zhì)層,Ⅳ為枯落物1(d<0.6cm),Ⅴ為枯落物2(0.6cm≤d<2.5cm),Ⅵ為枯落物3(2.5cm≤d<7.62cm)。大寫字母表示0.01水平下差異顯著,小寫字母為0.05水平差異顯著。

3.2 典型人工林林下可燃物類型間平衡含水率的差異

由圖3可知,5種典型森林的腐殖質(zhì)層(Ⅲ)、枯落物Ⅳ(d<0.6cm)、枯落物Ⅴ(0.6cm≤d<2.5cm)和枯落物Ⅵ(2.5cm≤d<7.62cm)的平衡含水率分別為4.77%～5.01%,6.86%～7.27%,8.26%～9.64%和9.94%～10.58%,且5種森林類型之間的這3個(gè)指標(biāo)的差異具有共性,均未呈現(xiàn)顯著性。腐殖質(zhì)層和枯落物Ⅳ的平衡含水率最大的均是杉木林,最小則不同,腐殖質(zhì)層的是木荷林,枯落物Ⅳ的則是桉樹林,枯落物Ⅴ平衡含水率最大的是毛竹林,最小與Ⅳ相同,枯落物Ⅵ桉樹林和毛竹林分別達(dá)最大和最小值(圖3(a))。5種人工林可燃物Ⅲ-Ⅵ平衡含水率的總體平均值變幅為4.86%～10.26%,可燃物類型間,可燃物Ⅵ的平衡含水率總體平均值極顯著地高于Ⅲ(P<0.01),且平衡含水率與可燃物的直徑成正比,即伴隨著可燃物直徑的增加,平衡含水率隨之升高(圖3(b))。

注:Ⅲ為腐殖質(zhì)層,Ⅳ為枯落物1(d<0.6cm),Ⅴ為枯落物2(0.6cm≤d<2.5cm),Ⅵ為枯落物3(2.5cm≤d<7.62cm)；大寫字母表示0.01水平下差異顯著,小寫字母為0.05水平差異顯著。

3.3 可燃物的燃點(diǎn)和熱值

由圖4可知,5種人工林分中Ⅲ(腐殖質(zhì))和Ⅳ-Ⅴ(枯落物樣品Ⅳ直徑d<0.06cm和Ⅴ0.6cm≤d<2.5cm混合樣)的燃點(diǎn)分別為264.67～271.00℃和248.00～255.17℃,腐殖質(zhì)層燃點(diǎn)最大和最小的林分分別是桉樹林和馬尾松林,枯落物Ⅳ-Ⅴ混合樣中木荷林的值最大,杉木林分最小(圖4(a))。上述2指標(biāo)的熱值則分別達(dá)8.47～11.50kJ/g和16.11～17.92kJ/g,腐殖質(zhì)層中,毛竹林和馬尾松林熱值分別達(dá)最大和最小值,枯落物的值則與腐殖質(zhì)相反(圖4(b))。整體來看,人工林中地表腐殖質(zhì)燃點(diǎn)的值極顯著地高于枯落物(P<0.01),熱值則相反,枯落物極顯著地高于腐殖質(zhì)(P<0.01),燃點(diǎn)和熱值負(fù)相關(guān),即燃點(diǎn)越高熱值越低(圖4(c))。燃點(diǎn)和熱值統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明,林分中腐殖質(zhì)、枯落物的燃點(diǎn)和熱值不僅受到林分主要樹種特性如木質(zhì)緊實(shí)度、纖維和含脂量等的制約,還受林分的結(jié)構(gòu)、物種的多樣性、地形因素和可燃物載量等影響。

3.4 可燃物特性間的關(guān)系

Person相關(guān)分析結(jié)果表明(圖5),正相關(guān)關(guān)系中,可燃物Ⅰ和Ⅱ,Ⅱ和Ⅳ干鮮比均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),Ⅰ干鮮比分別和Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ干鮮比則是顯著正相關(guān)(P<0.05)；可燃物Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ和Ⅵ的干鮮比兩兩之間極顯著正相關(guān)(P<0.01)；Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ的干鮮比與Ⅳ-Ⅴ(Ⅳ和Ⅴ混合樣)熱值均正相關(guān),但相關(guān)性大小不同,Ⅳ與其之間極顯著正相關(guān)(P<0.01),其余3相指標(biāo)顯著正相關(guān)(P<0.05)；此外,Ⅲ熱值分別與Ⅱ干鮮比和Ⅳ平衡含水率顯著正相關(guān)(P<0.05)。負(fù)相關(guān)關(guān)系中,僅Ⅲ的燃點(diǎn)和其熱值呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05，圖5)。5種人工林林分中,可燃物Ⅰ-Ⅵ的干鮮比之間具有正向共性,即可燃物類型兩兩之間干鮮比正相關(guān)。對于同種森林林下可燃物而言,燃點(diǎn)越高則熱值越低。平衡含水率對于燃點(diǎn)的影響大于干鮮比的。

注:圖中的值是Person相關(guān)系數(shù),紅色表示正相關(guān),藍(lán)色表示負(fù)相關(guān)；Ⅰ表示灌木層,Ⅱ草本層,Ⅲ腐殖質(zhì)層,Ⅳ枯落物d<0.6cm,Ⅴ枯落物0.6cm≤d<2.5cm,Ⅵ枯落物2.5cm≤d<7.62cm,Ⅳ-Ⅴ則是枯落物1和2的混合樣。

3.5 林分抗火性評價(jià)

林分最終抗火性得分中,木荷林最大(3.073),其次是毛竹林(2.647),桉樹林、馬尾松林和杉木林的最終得分分別是2.304,2.456和2.306(表2)。

表2 不同森林的抗火性綜合得分

應(yīng)用組間平均鏈鎖方法(Between-groups linkage)對5種森林抗火性指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)聚類(圖6),得出粵北地區(qū)5種人工林的抗火性分類。森林基于抗火性指標(biāo)的強(qiáng)度被劃分成3類,第1類為木荷林,第2類是毛竹林,第3類包括馬尾松林、杉木林和桉樹林。5種林分中,木荷林為抗火性強(qiáng)林分,毛竹林居中,馬尾松林、杉木林和桉樹林則為易燃林分。

圖6 森林抗火性指標(biāo)的聚類分析

應(yīng)用5種森林的可燃性指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,結(jié)果表明,軸1可解釋33.4%的變異,軸2累積解釋14%的變異(圖7)。在森林的可燃性評價(jià)中,除需依據(jù)森林的可燃物的可燃性指標(biāo)之外,還需綜合考慮林分(郁閉度、林分密度)、立地(地貌、海拔、坡度、坡位和坡向)和氣象條件因素(溫度、濕度、降雨量和風(fēng)速)等。

圖7 主成分分析結(jié)果

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

可燃物在森林中所處的位置不同,撲救措施也不同。目前,關(guān)于森林的抗火性研究主要偏向于依據(jù)樹種的器官抗火性狀選出抗火性強(qiáng)樹種[30-31],本研究則以林分為切入點(diǎn),綜合評價(jià)林分的抗火性,于研究地的防火管理具有重要意義。但研究未細(xì)分測定林分優(yōu)勢樹種和灌木的枝、葉和樹皮的抗火性指標(biāo),而是測定了其混合樣抗火性,后續(xù)研究中可補(bǔ)充測定林分垂直層落的優(yōu)勢種器官的抗火性指標(biāo),使得林分抗火性評價(jià)結(jié)果更合理。

本研究中,不同直徑(d<0.6cm,0.6cm≤d<2.5cm和2.5cm≤d<7.6cm)的森林可燃物間平衡含水率存在差異,這與韓岳宏等[32]對沈陽國家森林公園的5種林型開展的地表細(xì)小可燃物組成對平衡含水率和時(shí)滯的影響研究結(jié)果相似,直徑d<0.6cm的可燃物主要是由葉構(gòu)成,而剩余的兩個(gè)徑級的主要由枝構(gòu)成,樹枝相較于樹葉而言,其表面積小,吸水能力強(qiáng),失水速度慢,故前者的平衡含水率更大。因此,在森林抗火性研究中,死可燃物中直徑組分的占比應(yīng)考慮加入到評價(jià)依據(jù)之中。王婕[33]對安寧地區(qū)云南松(Pinusyunnanensis)、滇青岡(Cyclobalanopsisglaucoides)、藍(lán)桉(Eucalyptusglobulus)和尼泊爾榿木(Alnusnepalensis)4種林分的火險(xiǎn)等級研究結(jié)果表明,枯落物(d<0.64cm,0.64cm≤d≤2.54cm,2.54cm

抗火性是指植物抵抗和忍耐林火燃燒的能力,林分的抗火性主要受燃燒性影響,而燃燒性主要取決于林分可燃物理化性質(zhì)(如含水率、灰分含量、抽提物含量等),但林分中樹種的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性也會直接影響林分的燃燒性[35]。本文結(jié)合森林抗火性指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)聚類對林分的抗火強(qiáng)度進(jìn)行初步探究和評價(jià),得出粵北地區(qū)5種典型人工林的抗火性強(qiáng)度分類,第1類為木荷林,屬抗火性強(qiáng)林分,第2類是毛竹林,屬抗火性中等林分,第3類包括馬尾松林、杉木林和桉樹林,屬易燃林分。文中基于林分的4種實(shí)測理化指標(biāo),應(yīng)用聚類分析對林分的抗火性進(jìn)行評價(jià),有待后續(xù)增加燃燒因子、生態(tài)學(xué)和生物學(xué)因子,使林分的抗火性評價(jià)結(jié)果更合理。

4.2 結(jié)論

桉樹林、馬尾松林、杉木林、毛竹林和木荷林5種人工林中,可燃物Ⅰ-Ⅵ干鮮比的值分別為45.85%～50.02%,36.67%～50.26%,72.86%～82.34%,72.16%～82.95%,82.26%～87.24%和66.64%～85.23%。林分間干鮮比未呈現(xiàn)顯著的差異,但可燃物類型間5種林分的總平均值位于41.88%～85.99%,且Ⅴ(枯落物0.6cm≤d<2.5cm)干鮮比極顯著地高于Ⅰ(灌木)和Ⅱ(草本)的值(P<0.01)?？扇嘉铫?Ⅵ的平衡含水率分別為4.77%～5.01%,6.86%～7.27%,8.26%～9.64%和9.94%～10.58%,且平衡含水率與可燃物的直徑成正比,即伴隨著可燃物直徑的增加,平衡含水率隨之升高。5種林分腐殖質(zhì)、Ⅳ-Ⅴ混合樣的燃點(diǎn)分別為264.67～271.00℃和248.00～255.17℃,熱值則分別達(dá)8.47～11.50kJ/g和16.11～17.92kJ/g,與干鮮比的分析結(jié)果相似,林分間的熱值和燃點(diǎn)均無顯著差異,但同一可燃物的5種林分總體平均值中,腐殖質(zhì)的燃點(diǎn)極顯著地高于枯落物(P<0.01),熱值則相反,燃點(diǎn)越高熱值越低。Person相關(guān)分析結(jié)果表明,可燃物Ⅰ-Ⅵ的干鮮比具有正向共性,即兩兩之間干鮮比正相關(guān),平衡含水率對于燃點(diǎn)的影響大于干鮮比。林分基于其抗火性指標(biāo),應(yīng)用組間平均鏈鎖方法對林分抗火性進(jìn)行系統(tǒng)聚類,5種典型人工林的抗火性強(qiáng)度被劃分成3類,木荷林為相對抗火性強(qiáng)林分,毛竹林居中,馬尾松林、杉木林和桉樹林則為易燃林分。