內(nèi)蒙古特金罕山自然保護(hù)區(qū)地表可燃物特征分析

阿拉坦花,閆盟,寶虎,豐潔，寶金山,代長勝

(通遼市林業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古特金罕山森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

內(nèi)蒙古特金罕山國家級自然保護(hù)區(qū)位于大興安嶺主脈南段、科爾沁沙地西北緣，是保存較為完整的天然次生林區(qū)之一。保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)類型多樣，擁有極具代表性的森林、草原、草甸和濕地相間分布的生態(tài)系統(tǒng)。是大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)不可分割的重要組成部分，也是大興安嶺南段次生林區(qū)重點(diǎn)火險(xiǎn)區(qū)。

森林可燃物是森林火災(zāi)發(fā)生和蔓延的物質(zhì)基礎(chǔ)，是林火行為的主體[1]，了解森林可燃物類型特征及可燃物載量，才能更好地開展林火預(yù)報(bào)，預(yù)測火行為，制定撲火預(yù)案。森林可燃物類型研究是現(xiàn)代林火管理中最重要也是最基礎(chǔ)的工作，在林火發(fā)生預(yù)報(bào)、林火行為預(yù)報(bào)、滅火指揮、營林用火等方面具有重大的現(xiàn)實(shí)意義[2-4]。本研究通過調(diào)查特金罕山自然保護(hù)區(qū)主要森林類型可燃物種類、含水量、載量、大小等數(shù)據(jù)，分析該地區(qū)地表可燃物特征，為森林防火提供可靠的理論依據(jù)。

1 研究內(nèi)容與方法

1.1 樣地設(shè)置

根據(jù)特金罕山自然保護(hù)區(qū)的森林群落類型，在保護(hù)區(qū)內(nèi)選擇森林植被類型、草原植被類型、灌叢植被類型。植被類型分別為白樺林、黑樺林、山楊林、人工落葉松林、白樺黑樺混交林、山楊樺木混交林、大針茅草原、線葉菊草原、貝加爾針茅草原、虎榛子灌叢、山杏灌叢、繡線菊灌叢共36個(gè)樣地。樣地面積為20 m×20 m，在每個(gè)樣地中選擇4個(gè)1 m×1 m的小樣方，共計(jì)144個(gè)小樣方。

1.2 調(diào)查方法

每個(gè)樣地內(nèi)喬木樹種每木檢尺，調(diào)查樹種、郁閉度、胸徑、死枝下高、活枝下高。樣地外伐倒1株易燃標(biāo)準(zhǔn)木，測量樹干、樹枝、樹葉鮮質(zhì)量及平均年齡，并取樣測干質(zhì)量。調(diào)查每個(gè)小樣方內(nèi)(1、10和100 hr)滯燃物、灌木重量、地被物種類、數(shù)量、枯枝落葉層的厚度及雜草、灌木高度、蓋度。

可燃物分類標(biāo)準(zhǔn)：

1 hr-凋落物層，直徑≦0.64 cm的小枝、樹葉和雜草；

10 hr-半分解層，直徑在0.65～2.54 cm之間的枝條；

100 hr-直徑在2.55～7.62 cm之間的木棍；

灌木-樣方內(nèi)所有灌木。

1.3 可燃物取樣與測定

于2017年6月初、2018年5月初、6月中旬，即森林防火期內(nèi)，在研究區(qū)域內(nèi)設(shè)置好的樣地中進(jìn)行取樣，在樣地的四角分別采集1 m×1 m的土壤分解層以上的可燃物，裝入塑料袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)測量與分析。

1.4 可燃物負(fù)荷量、含水量指標(biāo)的測定

烘干法測定可燃物負(fù)荷量：將采回的各樣方內(nèi)的1 m×1 m可燃物用電子天平進(jìn)行稱量記錄質(zhì)量，再取樣置于100 ℃的烘箱中烘48 h至可燃物絕干。根據(jù)樣方內(nèi)可燃物鮮質(zhì)量和含水率推算可燃物的負(fù)荷量。

2 結(jié)果與分析

2.1 特金罕山自然保護(hù)區(qū)植被類型分布情況

表1 特金罕山自然保護(hù)區(qū)主要植被類型分布組成情況調(diào)查表

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，特金罕山自然保護(hù)區(qū)植被分布多為陰坡半陽坡森林植被和陽坡灌叢、草原相結(jié)合的森林草原(灌叢)植被。森林類型植被主要由黑樺林、白樺林、山楊林及人工落葉松林等構(gòu)成，占保護(hù)區(qū)總面積的17.3%。草原植被主要由大針茅草原、線葉菊草原、針茅草原等構(gòu)成，占保護(hù)區(qū)總面積的60%，其中大針茅草原為典型草原，線葉菊草原及貝加爾針茅草原為草甸草原。灌叢植被主要由虎榛子灌叢、西伯利亞杏灌叢及繡線菊灌叢等構(gòu)成，占保護(hù)區(qū)總面積的17.2%。這些植被林相整齊，生長良好，并保持完好的原生狀態(tài)，在水源涵養(yǎng)、水土保持及水質(zhì)凈化等方面發(fā)揮著極為重要的作用。所以，為加強(qiáng)保護(hù)區(qū)森林、草原防火，有效控制火災(zāi)發(fā)生，研究森林植被可燃物特性對保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)具有重要意義。

2.2 特金罕山自然保護(hù)區(qū)各林分類型地表可燃物含水率

根據(jù)野外調(diào)查和室內(nèi)試驗(yàn)對比分析，得到各種林分類型地表可燃物相對含水率(表2)。

由表2看出，特金罕山自然保護(hù)區(qū)各林分類型地表可燃物相對含水率落葉松人工林為40%以上，屬難燃范圍，山杏灌叢相對含水率為19.10%，屬于易燃范圍，其他林分類型地表可燃物相對含水率均屬于易燃或者可燃范圍內(nèi)[5,6]，由此可知特金罕山自然保護(hù)區(qū)森林類型可燃物相對含水率較低，容易發(fā)生森林火災(zāi)。落葉松人工林由于郁閉度大，林內(nèi)光線弱、濕度大，地表可燃物含水率較高，也屬難燃范圍。

表2 罕山自然保護(hù)區(qū)地表可燃物相對含水率

2.3 各植被類型地表可燃物載量分析

根據(jù)野外調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對比分析，得到各林分類型地表可燃物載量的具體情況，如表3所示。

表3 各林分類型地表可燃物載量 t·hm-2

由表3看出，1 h時(shí)滯可燃物量>10 h時(shí)滯可燃物量>100 h時(shí)滯可燃物量>1 000 h時(shí)滯可燃物量。山楊林、白樺、黑華、山楊、山丁子混交林林分類型1 h時(shí)滯可燃物所占比例在90%以上，其他林分類型占95%以上，僅有少量100 h時(shí)滯可燃物和1 000 h時(shí)滯可燃物。1 h時(shí)滯可燃物的組成、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)是影響地表可燃物發(fā)生火災(zāi)和蔓延的主要基礎(chǔ)。

各林分類型單位面積可燃物載量上，落葉松人工林最大，單位面積載量45.407 t·hm-2，已超過發(fā)生重特大森林火災(zāi)的臨界條件(30 t·hm-2)，從臨界條件上看安全隱患極高，其次是山楊、白樺、黑樺混交林及山楊純林接近臨界值，發(fā)生森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較高。

可燃物負(fù)荷量的多少直接影響發(fā)生林火時(shí)的可燃物消耗量、火強(qiáng)度等重要林火因子，因此，可燃物負(fù)荷量越大造成的森林火災(zāi)規(guī)模可能就越大，及時(shí)降低林分中的可燃物負(fù)荷量是防止林火發(fā)生的一項(xiàng)重要措施。

2.4 特金罕山自然保護(hù)區(qū)各植被類型地表可燃物載量組成

表4 各植被類型地表可燃物載量組成百分比 %

各林分類型地表可燃物枯枝量比例較低，山楊林、樺木林的枯枝載量組成超過10%，其他林型枯草落葉層占90%以上，1h時(shí)滯可燃物是特金罕山自然保護(hù)區(qū)可燃物的主體構(gòu)成。這是由于特金罕山自然保護(hù)區(qū)總體林齡較低，并且徑階小的樹種死亡率較高而致。

3 結(jié)論與討論

特金罕山自然保護(hù)區(qū)植被除人工落葉松及楊樹林外，多以白樺、山楊、黑樺等闊葉林為主，林下灌木叢生，并多為陰坡森林與陽坡灌叢、草原相結(jié)合的森林草原(灌叢)植被，由于近幾年的保護(hù)，使得林下及林間雜草茂密，枯枝落葉層深厚，加之樺皮中含有油脂，非常易燃，使得保護(hù)區(qū)可燃物載量較大，可燃物載量甚至超過臨界值。氣候又屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，季節(jié)變化明顯，春季干旱少雨多風(fēng)，又是生產(chǎn)用火頻繁季節(jié)，加上雷擊火的不斷侵襲，使得保護(hù)區(qū)發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)性大，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢蔓延迅速，危害極大。

最近幾年，從特金罕山自然保護(hù)區(qū)成立以來，為了確保森林草原資源安全，森林、草原防火工作就被納入保護(hù)區(qū)保護(hù)工程措施的一項(xiàng)重要內(nèi)容，并取得了可喜的成績，至今未發(fā)生重大火災(zāi)。但是隨著無重大森林火災(zāi)年份不斷延長，林下積累了大量森林可燃物載量，并該地區(qū)特殊時(shí)候長期干旱條件下，特金罕山自然保護(hù)區(qū)森林火災(zāi)隱患較高。特金罕山自然保護(hù)區(qū)各林分類型地表可燃物相對含水率較低，屬于易燃范圍或者可燃范圍內(nèi)[5,6]，各林分類型單位面積載量上可燃物載量已超過發(fā)生重特大森林火災(zāi)的臨界條件(30 t·hm-2)。由于可燃物負(fù)荷量的多少直接影響發(fā)生林火時(shí)的可燃物消耗量、火強(qiáng)度等重要林火因子[7,8]，因此，可燃物負(fù)荷量越大造成的森林火災(zāi)規(guī)模可能就越大，及時(shí)降低林分中的可燃物負(fù)荷量是防止林火發(fā)生的一項(xiàng)重要措施。

特金罕山自然保護(hù)區(qū)各林分類型地表可燃物枯枝量比例較低，枯草落葉層占90%以上，1 h時(shí)滯可燃物量>10 h時(shí)滯可燃物量>100 h時(shí)滯可燃物量>1 000 h時(shí)滯可燃物量。1h時(shí)滯可燃物是特金罕山自然保護(hù)區(qū)森林可燃物的主體構(gòu)成，1 h時(shí)滯可燃物組成、結(jié)構(gòu)特征和特點(diǎn)是影響地表可燃物發(fā)生火災(zāi)和蔓延的主要基礎(chǔ)[9]。因此，特金罕山自然保護(hù)區(qū)地表可燃物結(jié)構(gòu)是易燃物特點(diǎn)。