沈陽地區主要林型地表可燃物載荷量及分布研究

趙雪崴

(遼寧省林業工作總站,遼寧 沈陽 110036)

森林地表可燃物是構成森林火災的最基本要素之一，森林燃燒與林下地表可燃物直接相關。研究表明，森林火災通常都是從林下地表細小可燃物開始，經過媒介層過渡傳遞，引起樹冠火，導致森林被徹底燒毀[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發生的關鍵。

森林可燃物研究一直是國內外學者研究森林火險及預報的重點，主要內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構狀態、理化性質以及數量分布大小均密切相關。由于所處地域環境不同，導致了森林群落的多樣性和復雜性，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的主要林型，研究其地表可燃物的載荷量分布特性，為預防森林火險提供理論依據。

1 研究區域概況

沈陽市區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，現存的林區植被屬次生群落，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有自然保護區5個，總面積686.8km2；國有林場11個，總經營面積2.7萬hm2；各類苗圃246處，每年生產造林苗木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立調查樣方，平地按對五角線取樣法進行。每次在每種林型內選擇具有代表性的樣方3～5塊，調查灌木樣方面積為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。在每個設定好的樣方內，收集地表全部可燃物，稱取鮮質量，最后取樣方混合樣品1 kg左右，帶回室內，稱量好后放入75～85 ℃左右的烘箱內烘干72 h，然后稱量干質量，測定含水率，計算含水量。

含水率=(樣品鮮質量-樣品干質量)/樣品鮮質量×100%

這樣即可根據樣品鮮質量(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律

取2～3個本地區有代表性的林型，按照立地因素調查不同坡向和坡位，按不同林分因素調查不同林分密度、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查樣地15～20塊，收集稱量。最后，統計分析不同因子對地表可燃物分布的影響。具體調查取樣方法同上。

3 結果與分析

3.1 不同林型的總載荷量

對沈陽地區6種主要林型的林下地表可燃物總載荷量調查，統計結果見表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查研究，結果如表2所示。結果表明，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，林地內光線較充足，林冠下生長大量草、灌植物，導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與林齡相關性不大，20年生以上的同種林型載荷量無明顯的規律變化。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 坡向對載荷量分布的影響

按照坡向不同對沈陽地區3種林型的地表可燃物載荷量調查，統計結果如表4所示。由表4可知，林地內地表可燃物載荷量的分布與坡向有密切關系，3種林型均表現為陽坡載荷量大于陰坡載荷量。這個結果符合自然的客觀規律，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查統計。結果表明，三個林型的地表可燃物載荷量均表現出相似的變化規律，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、灌植物多樣性也優于上坡。上坡的土壤較為瘠薄，林地內土壤濕度低，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 結論

以沈陽地區的油松人工林、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查統計，分析其可燃物載荷量及其分布情況，得到如下結論：

4.1 沈陽地區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更為明顯。地表可燃物載荷量均與林齡相關性不大，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 林地內的地表可燃物總載荷量分布與坡向直接相關，表現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.遼寧東部地區森林地表可燃物及其燃燒性的研究[J].沈陽農業大學學報,2004,35(1):24-28

[2] 劉曉東,王軍,張東升.大興安嶺地區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.大興安嶺呼中林區死可燃物載量及其影響因子[J].生態學雜志,2008,27(1):50-55

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[5] 單延龍,關山,廖光煊.長白山林區主要可燃物類型地表可燃物載量分析[J].東北林業大學學報，2006,34(6):34-36