淺述森林可燃物燃燒性的研究進展

王 旭，周汝良

（西南林業(yè)大學，云南 昆明650224）

1 引言

森林可燃物燃燒性是指森林被引燃著火的難易程度以及著火后所表現(xiàn)的燃燒狀態(tài)和燃燒速度的綜合［1］。可燃物燃燒性的研究一般包括可燃物的含水率、可燃物載量、可燃物的化學性質(zhì)。森林可燃物的燃燒性是森林火險評估的基礎，也是制定營林防火措施的依據(jù)［2］。

2 可燃物物理性質(zhì)的研究

2.1 可燃物含水率的研究

含水率是表示可燃物干濕程度的指標，是影響林火發(fā)生的重要因子。森林可燃物含水率是林火預測預報中重要指標之一。當可燃物含水率超過35%時，不燃；25%～35%時，難燃；17%～25%時，可燃；10%～16%時，易燃；小于10%時，極易燃。覃先林等（2001）研究了某林區(qū)的落葉松、白樺等樹木的含水率，并建立了多種可燃物含水率與其相關因子的回歸模型［3］。曲智林等（2010）通過微分方程理論推導，建立了可燃物含水率實時變化預測模型，統(tǒng)計了分析了單位時間內(nèi)可燃物含水率的改變量與前一時刻氣溫、相對濕度和風速的關系，以及模型中影響因子的取值范圍。結果表明：在溫帶針闊混交林區(qū)，3～4月份及多時無雨且高溫在零度以上的情況下所建的模型是適用的，能夠較準確地預測可燃物的含水率［4］。馬麗芳等（2011）以黃櫨葉、松針、草和細枯枝的含水率為因變量，土壤含水率、空氣溫度和相對濕度為自變量，利用相關分析和回歸分析方法進行研究。結果表明：影響森林地表可燃物含水率變化最重要的因子是土壤含水率，其次是相對濕度，最后是空氣溫度。以土壤含水率和空氣溫濕度為預報因子建立的4種可燃物的含水率預測模型均通過了顯著性檢驗，說明選擇土壤含水率和空氣溫濕度作為森林地表可燃物含水率研究的預報因子較為合適［5］。

2.2 可燃物載量的研究

國外對森林可燃物載量的研究比國內(nèi)要早，如Dubois［6］、Sprhak［7］、Harnby［8］等，對森林某個類型可燃物載量進行了探索性研究。Wiliam等（1980）研究了加利福利亞火災后的常綠灌木叢、大果美洲茶純林中的負荷量，得出了火燒后地上層總活載量是隨著火燒后時間而逐漸的增加［9］。胡海清等（2005）對大興安嶺林區(qū)興安落葉松林、樟子松林和白樺林3個可燃物類型的68塊樣地的郁閉度、胸徑、樹高、林齡等林分因子和地表可燃物（1h、10h、100h時滯可燃物和灌木）的載量進行了野外調(diào)查和室內(nèi)實驗分析與計算，對不同種類可燃物載量與林分因子進行回歸分析，并建立了數(shù)學模型，利用林分因子來推算不同種類可燃物的載量［10］。胡海清等（2007）以針葉林為研究對象，利用TM遙感影像和林分因子，采用嶺估計的方法，建立可燃物載量預測嶺回歸方程。同時用總相對誤差、平均相對誤差、平均相對誤差絕對值、預估精度4個指標對模型進行了評價，預測效果較好［11］。吳志偉等（2011）依據(jù)1h、10h、100h時滯可燃物分類標準，對豐林自然保護區(qū)不同紅松林群落類型內(nèi)的地表死可燃物載量進行了對比分析，并利用DCCA排序法對其與環(huán)境因子的關系進行了定量分析。結果表明：椴樹紅松林內(nèi)地表死可燃物載量最高，楓樺紅松林內(nèi)地表死可燃物載量最低；DCCA排序揭示了區(qū)域內(nèi)死可燃物載量分布與海拔、樹高、及枝下高等8個地形和林分因子的關系，其中海拔、坡度、樹高和枝下高是影響可燃物載量的主要因子［12］。

3 可燃物化學性質(zhì)研究

3.1 抽提物和灰分含量的研究

抽提物含量的多少是可燃物易燃性的重要指標。一般來說，針葉樹的含脂量較高，闊葉樹含脂量較少；樹葉的含脂量較高，樹枝含脂量較少；木本植物含脂量較高，草本植物含脂量較少。油脂含量和揮發(fā)油含量的計算公式如下：

灰分含量與可燃物的可燃性成反比關系，其含量越高，燃燒性能越差。森林可燃物中的粗灰分主要含于葉子和樹皮中，通常葉子的含量較少，樹皮含量稍高；木材中的灰分含量一般低于2%；禾本科可達12%。不同的樹種和植物，灰分含量是不一樣的。灰分含量的計算公式如下［13］：

駱介禹等（1992）對五種針葉樹和六種闊葉樹種樣品的灰分含量、石油醚抽提物等進行了測定，其結果表明：興安落葉松和柳樹的可燃性最小［14］。云麗麗等（2001）對多種林型地被可燃物的灰分含量、抽提物和燃燒的蔓延速度等進行了研究，同時對森林地被可燃物的燃燒性能綜合排序［15］。梁瀛等（2011）對天山中部林區(qū)9種主要樹種的灰分及抽提物進行測定，利用多元統(tǒng)計方法和可燃性指數(shù)綜合評價體系，對天山中部主要樹種的變化特征進行綜合評價。樹種燃燒性大小依次為：方枝柏＞天山云杉＞黑果小檗＞山楂＞忍冬＞歐洲山楊＞山柳＞天山花楸＞寬刺薔薇［16］。

3.2 可燃物熱值的研究

不同的森林可燃物其熱值也不同。一般來說14.7kJ／g以下為低熱值，如大多數(shù)為地衣、苔蘚、蕨類和草本植物；在14.7～18.8kJ／g之間為中熱值，一般為闊葉樹的枝、葉、木材等；18.8kJ／g以上為高熱值，一般為針葉樹的葉、枝、樹皮、木材等［17］。楊成源等（1996）對多個樹種，用GR～3500B微電腦熱量計對薪材熱值進行了研究。其結果為：滇中高原直干桉、赤桉、黑荊、圣誕等8種樹種為優(yōu)質(zhì)薪材樹種，每千克薪材的熱值達18850kJ以上，與褐煤的熱值相當，其次為大葉桉、藍桉等9種樹種，薪材熱值在16750～18850kJ之間。干熱河谷區(qū)赤桉、直干桉、巨桉等8種樹種為優(yōu)質(zhì)薪材樹種，其次為檸檬桉、銀合歡、念珠相思等11種樹種［18］。郭繼勛等（2001）對東北草原的主要植物進行了熱值研究，得出了高熱值植物占總數(shù)的20%，中熱值植物占58.18%，低熱值植物占21.82%。結果表明：不同科植物全株和各器官平均熱值存在較大差異，即使同屬植物也存在一定差異。菊科、禾本科和豆科3大科植物全株平均熱值無明顯差異，但豆科植物根的熱值明顯高于禾本科和菊科根的熱值［19］。

4 結語

通過對森林可燃物的燃燒性質(zhì)的研究，可以有效地加強森林火險區(qū)域的劃分，為森林防火提供更加科學的理論依據(jù)。森林可燃物是森林火災的物質(zhì)基礎，要想做到防患于未然，就要把理論聯(lián)系實踐，因此對森林可燃物的燃燒性的研究具有很強的實際意義。

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