楊清鈺 蔡 朕 李耀輝 張 濤 沈枝坤 唐國祥 李 林

（1.重慶市林業(yè)科學(xué)研究院，重慶 400036 ；2.重慶市森林草原火災(zāi)預(yù)防預(yù)警監(jiān)測中心，重慶 401147）

森林可燃物是指森林和林地上一切可以燃燒的有機(jī)物質(zhì)，是森林燃燒的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]?？扇嘉镱愋褪且恍┱紦?jù)一定空間，并保持一定時間內(nèi)相對穩(wěn)定的相似可燃物的復(fù)合體[2]?？扇嘉镱愋蛣澐直仨毐ＷC類型之間的林火特征上的明顯區(qū)別[3]。準(zhǔn)確了解可燃物的類型及其空間分布，對于森林火險等級劃分、林火發(fā)生預(yù)報、林火行為預(yù)測、滅火指揮、生物防火等工作至關(guān)重要[4-5]。國外許多國家很早就完成了可燃物分類的工作，如加拿大火險等級系統(tǒng)(CFFDRS)包括5 組（針葉林、闊葉林、混交林、采伐跡地和草地）共16 個可燃物類型；美國的國家火險等級系統(tǒng)（NFFDRS）把主要的可燃物類型分為4 個植被組20 個具體的可燃物模型用于火險等級預(yù)測[6]；希臘、瑞士、新西蘭、韓國等國也分別完成了本國的可燃物類型劃分[7-11]。國內(nèi)也開展了很多可燃物分類的相關(guān)研究工作，如鄭煥能等[2]提出森林燃燒環(huán)網(wǎng)理論，將全國可燃物類型合并為36個可燃物類型；單延龍[12]將我國大興安嶺地區(qū)的森林可燃物劃分為坡地落葉松(Larixgmelinii)林、平地落葉松林、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)林、樺木(Betulaspp.)林、次生柞木(Xylosmacongesta)林、溝塘草甸、采伐跡地 7 種類型；李曉彤等[13-14]在國內(nèi)外前人的研究工作基礎(chǔ)上，建立了全國尺度的可燃物分類體系，并基于MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品和全國植被區(qū)劃數(shù)據(jù)，結(jié)合地理信息空間分析技術(shù)，對全國森林、灌木和草本等3 類可燃物進(jìn)行精細(xì)劃分和成圖。楊清鈺等[15]利用遙感影像和地表可燃物載量調(diào)查結(jié)果將縉云山自然保護(hù)區(qū)森林可燃物劃分為馬尾松類、杉木類、馬尾松+杉木類、竹+針葉類、針闊混交類、灌叢類等六類。

森林可燃物類型劃分研究的目的之一是預(yù)測火行為，進(jìn)而推測火效果及確定防火措施。還可通過與地形因子和氣象因子耦合，劃分森林火險等級指數(shù)，進(jìn)行森林火險等級預(yù)報[16]。本文以進(jìn)行精細(xì)化森林火險等級預(yù)報為目的，利用森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，根據(jù)樹種燃燒性和小班郁閉度的不同，在森林小班基礎(chǔ)上對重慶主城區(qū)“四山”森林可燃物進(jìn)行分類制圖，以此作為開展小班尺度森林火險等級預(yù)測的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

重慶主城區(qū)“四山”是指華鎣山脈的支脈縉云山、中梁山以及獨(dú)立成脈的銅鑼山、明月山，縱貫主城南北，是重慶主城區(qū)天然的生態(tài)屏障[17]。研究區(qū)為重慶主城區(qū)“四山”及延伸至璧山和永川兩區(qū)的范圍。坐標(biāo)范圍東經(jīng)105°37′33.60″～106°59′59.28″，北緯28°56′17.16″～30°7′42.96″，海拔350～1 000 m，屬中亞熱帶潤濕季風(fēng)氣候。植被類型以馬尾松林、馬尾松+杉木混交林、馬尾松+常綠闊葉混交林以及竹林為主。重慶全年森林火災(zāi)主要集中在2～4月和8月，重慶主城及渝西地區(qū)森林火災(zāi)的發(fā)生就主要集中在8月[18-19]。

1.2 區(qū)劃方法

采用重慶市森林資源分布圖數(shù)據(jù)（2012）為可燃物類型劃分的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使用QGIS進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)處理與制圖，使用EXCEL進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析。

首先，根據(jù)LY/T1063—2008《全國森林火險區(qū)劃等級》標(biāo)準(zhǔn)，按優(yōu)勢樹種（組）燃燒難易程度和樹種組成比例進(jìn)行小班分類分組處理[20]。將小班分為難燃、可燃、易燃三類，若是易燃與難燃樹種混交，易燃樹種蓄積占比大于5 成劃為易燃類，否則為可燃類，如5 松5竹混交林為易燃類，4 松3 竹3 杉或4 竹3 松3 杉為可燃類[21]。

其次，對小班進(jìn)行編碼歸類。由于對同一優(yōu)勢樹種（組）的林分而言，不同的郁閉度其林火行為有較明顯差異，故將小班郁閉度和小班優(yōu)勢樹種（組）燃燒難易程度結(jié)合起來，按如下規(guī)則生成每個小班的類型代碼。1）郁閉度等級：分為高郁閉度（>0.7）、中郁閉度(0.4～0.69)、低郁閉度(0.2～0.39)以及未郁閉（<0.2）4 類，依次編號為 1、2、3、4；2）小班優(yōu)勢樹種（組）燃燒難易程度：難燃、可燃、易燃，依次編號為3、2、1。編碼后小班類型表示為：郁閉度 /燃燒難易程度，如“3/1”表示低郁閉度的易燃類型小班[22]。

最后，根據(jù)遙感圖像，按照城鎮(zhèn)內(nèi)及成片農(nóng)地內(nèi)的林地小班不保留的原則，對零星分布的小班進(jìn)行清理和整合。

表1 可燃物類型編碼對應(yīng)表Tab.1 Corresponding table of fuel type codes

2 結(jié)果與分析

2.1 區(qū)劃結(jié)果

根據(jù)森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)，研究區(qū)共有小班157 676 個，經(jīng)清理后保留小班74 596 個，按易燃、可燃、難燃分組統(tǒng)計結(jié)果如表2，制得可燃物類型分布圖，如圖1所示。

圖1 研究區(qū)森林可燃物類型分布圖Fig.1 Distribution of forest fuel types in the study area

表2 可燃物類型劃分結(jié)果統(tǒng)計表Tab.2 Statistical table of fuel type classification results

根據(jù)表2 的數(shù)據(jù)，可以看出易燃小班數(shù)量占全部小班數(shù)量的55.5%，面積占總面積的60.9%；可燃小班數(shù)量占19.6%，面積占19.4%；難燃小班數(shù)量占24.9%，面積占19.7%。因此，該研究區(qū)域森林可燃物以易燃類型為主，其數(shù)量和面積占比均超過一半。

在易燃類型小班中，中郁閉度小班數(shù)量最多（占比34.1%）、面積最大（占35%），高郁閉度小班的面積與數(shù)量次之。中、高郁閉度易燃類型小班的面積占到總面積的53.2%，這表明重慶主城區(qū)“四山”的森林火災(zāi)防控壓力較大。

可燃類型小班和難燃類型小班的數(shù)量和面積占比相近，均以中郁閉度小班所占比例最高。在不考慮未郁閉類型的情況下，按照各類型面積大小的排序，依次為：中郁閉度易燃類型（2/1）>高郁閉度易燃類型（1/1）>中郁閉度難燃類型（2/3）>中郁閉度可燃類型（2/2）>低郁閉度易燃類型（3/1）>低郁閉度可燃類型（3/2）>高郁閉度難燃類型（1/3）>高郁閉度可燃類型（1/2）>低郁閉度難燃類型（3/3）。

根據(jù)研究區(qū)可燃物類型分布圖（如圖1），易燃類森林可燃物主要分布在縉云山、中梁山、銅鑼山、明月山（主城區(qū)四座山）以及云霧山、巴岳山的中上部，永川區(qū)的黃瓜山和箕山的下部也有少量分布。可燃類森林可燃物主要分布在縉云山、中梁山、銅鑼山、明月山和黃瓜山的下部，一些獨(dú)立山頭也有零星分布。難燃類森林可燃物主要分布于永川的箕山、陰山和黃瓜山區(qū)域，主城區(qū)“四山”有少量分布，例如中梁山脈僅山頂槽谷處有少量難燃類小班，其余均是易燃類型，而明月山幾乎沒有難燃類型小班。

2.2 可燃物類型分析

根據(jù)森林資源二類調(diào)查結(jié)果并結(jié)合現(xiàn)地調(diào)查，研究區(qū)內(nèi)易燃類森林可燃物主要是以馬尾松、柏木（Cupressusfunebris）、櫟類（Quercusspp.）、樟樹（Cinnamomumcamphora）、桉樹（Eucalyptusrobusta）、側(cè)柏（Platycladusorientalis）和楓香（Liquidambar formosana）等為優(yōu)勢樹種的林分，以及以茶(Camellia sinensis)、桑(Morusalba)、火棘(Pyracanthafortuneana)等為主的灌木林，其中，馬尾松林面積占比最大，達(dá)到79 663 hm2，包括馬尾松純林、馬尾松+杉木、馬尾松+竹、馬尾松+櫟類等多種植被類型（圖2a）。高郁閉度馬尾松林小班，林冠郁閉，沒有明顯的下木層和灌木層，地表枯落物和腐殖質(zhì)層一般較厚，再加上馬尾松枝葉、樹皮、樹干均含有大量樹脂和揮發(fā)性油類，極易發(fā)生火災(zāi)，但多為地表火形式，不易形成樹冠火。中郁閉度小班多為混交林，林下多灌木和雜草，發(fā)生火災(zāi)易形成樹冠火。低郁閉度和未郁閉的小班林下有大量易燃雜草，或本身為易燃灌木，容易發(fā)生地表火。

圖2 優(yōu)勢樹種（組）按不同可燃性的統(tǒng)計分析Fig.2 Statistical analysis of dominant tree species(groups)according to different flammability

可燃類森林可燃物主要是以杉木、黃葛樹（Ficus virens）、桂花（Osmanthusfragrans）等為優(yōu)勢樹種的林分，其中杉木林面積占比最大，達(dá)到6 666 hm2?？扇碱惿挚扇嘉镏薪?jīng)果林所占面積也很大，主要為低郁閉度小班，合計達(dá)到20 937 hm2（圖2b），主要包括柑橘（Citrusreticulata）、梨（Pyrusspp.）、李（Prunussalicina）、桃（Prunuspersica）、枇 杷（Eriobotryajaponica）、櫻桃（Prunuspseudocerasus）、板栗（Castaneamollissima）、核桃（Juglansregia）、花椒（Zanthoxylumbungeanum）等經(jīng)濟(jì)林樹種。杉木林以高、中郁閉度小班為主，由于立地條件較好，林冠深厚，林下很少有易燃的雜灌草生長，但地表累積的枯落物較厚，因此在干旱季節(jié)也容易發(fā)生地表火。

難燃類森林可燃物主要是以竹（慈竹（Neosinocalamusaffinis）、楠 竹（Phyllostachys edulis）、麻竹（Dendrocalamus latiflorus）等）、青岡（Cyclobalauopsisglauca）、刺槐（Robiniapseudoacacia）、木荷（Schimasuperba）和杜英（Elaeocarpusdecipiens）等為優(yōu)勢樹種的林分，其中竹林面積占比最大，達(dá)到21 141 hm2（圖2c）。高、中郁閉度的竹林大多分布在潮濕的立地條件上，林下少灌草生長，不易發(fā)生火災(zāi)。但根據(jù)近幾年的災(zāi)后調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在干旱季節(jié)，竹林枯死后更容易引發(fā)火災(zāi)。

3 結(jié)論

根據(jù)森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合小班優(yōu)勢樹種（組）的可燃性與郁閉度等級，在小班尺度上將研究區(qū)森林分為了易燃、可燃和難燃3 組，每組包含高、中、低郁閉度及未郁閉4 種可燃物類型，共計12 種森林可燃物類型。下一步，對12 種可燃物類型分別給于不同的權(quán)重值，可對不同可燃物類型的定性描述轉(zhuǎn)化為定量描述，用于不同森林火險預(yù)報模型計算。

目前，研究中廣泛使用遙感影像數(shù)據(jù)對植物群落進(jìn)行分類，并得出可燃物類型分布圖的方式，不足以滿足小尺度火險等級預(yù)報需求。本文所采用的分類方式是基于森林小班的，而小班在林學(xué)特征上是基本一致的，其經(jīng)營目的和經(jīng)營措施也基本相同，是森林經(jīng)營的最小單位[23]。在同一小班林分內(nèi)，擁有相似的立地條件和植被類型。從森林燃燒角度看，同一小班林分其林火行為基本一致。因此，使用小班作為單位來劃分森林可燃物類型已較小劃分尺度。在小班基礎(chǔ)上進(jìn)行的森林火險等級預(yù)報屬于精細(xì)化的預(yù)報范疇。然而，該方法準(zhǔn)確性在很大程度上取決于森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。因此，需要通過遙感或現(xiàn)場調(diào)查手段對結(jié)果進(jìn)行校正。當(dāng)然，也應(yīng)隨著森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)的更新而更新。

另外，只依據(jù)優(yōu)勢樹種（組）的可燃性和林分郁閉度進(jìn)行小班的可燃物類型劃分，將忽略不同植被類型在林火行為上的顯著差異。例如，同為中度郁閉度易燃類型，馬尾松林與桉樹林相比，桉樹林更容易形成樹冠火[24-26]。在干旱季節(jié)，竹林枯死后極易發(fā)生火災(zāi)，在此情況下，如果仍然將竹林小班按照難燃類型進(jìn)行計算，顯然不符合實際情況。

對于研究區(qū)森林可燃物的分類結(jié)果可以用作火險等級預(yù)報模型計算的輸入因子，但顯然不宜做為林火行為預(yù)報模型計算的輸入。作為改進(jìn)，可以在易燃、可燃、難燃分組基礎(chǔ)上，將優(yōu)勢樹種（組）按不同植被類型再進(jìn)行區(qū)分。例如，劃分為中郁閉度易燃針葉林類型以代表達(dá)到中郁閉度的馬尾松純林或以馬尾松為主的混交林，而中郁閉度易燃闊葉林類型則代表桉樹林或以桉樹為主的混交林。而竹林宜單獨(dú)作為一個類別，其可被賦予兩個權(quán)重值，分別對應(yīng)正常與枯死兩種狀態(tài)下的不同林火行為。