滇东地区海寨林场针叶林地表可燃物潜在火行为研究

在海寨林场针叶林内设置样地,开展外业调查,采集地表凋落物并进行室内燃烧模拟和实验室理化性质分析,采用SPSS 26.0软件分析数据,探究海寨林场针叶林地表可燃物的特征及潜在火行为。杉木的绝对含水率为(9.40±0.65)%,热值最低为(19 878.9±48.63) kJ/kg,并且杉木的火强度和蔓延速度最小,分别为(259.64±19.73) kW/m和(0.33±0.14) m/min,所以杉木的燃烧性最差;云南松纯林可燃物载量为(0.27±0.12)kg/m2,热值为(21390.88±73.39)kJ/kg,火强度较低,为(307.26±15.83) kW/m,实际烧损率仅为(55.32±15.02)%,云南松的热值最大,容易引燃,但载量太低,无法维持正常燃烧;华山松纯林的热值低于云南松,且火强度和烧损率低于云南松-华山松混交林;云南松-华山松混交林的蔓延速度和火强度为(0.82±0.31) m/min和(564.14±13.53) kW/m,远高于其他3种,潜在火灾风险等级最高。由上述潜在火行为可知,海寨林场4种针叶林引发火灾的风险等级由高到低依次为云南松-华山松混交林、华山松纯林、云南松纯林和杉木。

新疆天山东部森林地表可燃物的热值研究

森林地表可燃物是林火传播的重要因素之一,而热值又是表征可燃物燃烧性的重要指标。以新疆天山东部4种典型植被类型下地表可燃物为研究对象,分析地表可燃物热值特征及其与燃点、绝对含水率之间的关系。结果表明:针叶林和阔叶林中,草本与凋落物组分之间差异显著,灌木林中,灌木与凋落物组分之间差异显著;天山东部林区同一林型不同组分热值大小顺序为:凋落物>草本>灌木>腐殖质;草本可燃物组分中针叶林的热值最高(19.38±0.08 kJ·g^(-1)),凋落物可燃物组分中同样是针叶林的热值最高(19.55±0.05 kJ·g^(-1));不同组分地表可燃物热值与燃点间的关系存在差异:灌木可燃物组分燃点与热值存在极显著关系(R2=0.81,P<0.01),凋落物可燃物组分燃点与热值存在显著相关性(R2=0.38,P<0.05),然而草本和腐殖质可燃物组分燃点与热值间无显著相关(P>0.05);另外,所有林型的地表可燃物热值与绝对含水率之间均无显著相关关系。可见,林型、树种以及理化性质等条件综合影响着可燃物的热值含量。研究结果旨在为天山东部森林管理人员准确预测林内可燃物热值能量和潜在森林火险提供理论依据,为区域地表可燃物深入研究提供数据支撑。

不同制备条件对蒙古栎人工林地表可燃物生物炭理化性质的影响

以蒙古栎人工林新鲜地表可燃物为原料,制备生物炭,研究其产率、元素质量分数、碳组分以及化学性质、速效养分、官能团类型。采用单因素方差分析、最小显著差异法(LSD)分析各指标组间差异性,为森林可燃物资源再利用提供新途径。结果表明:生物炭产率、去灰分净产率随温度升高而下降;但灰分质量分数、氢元素质量分数、氧元素质量分数、稳定性碳质量分数、pH则随温度升高而上升;不同炭化时间时,生物炭碳质量分数、不溶性碳质量分数、铵氮质量分数表现出不同的变化趋势。氮质量分数、阳离子交换量、硝氮质量分数、速效磷质量分数随温度升高呈先上升后下降趋势。与原生物质材料相比,生物炭电导率显著降低,但其随温度升高表现出缓慢上升趋势。生物炭表面的O—H基团随温度升高而降低,而C—H、—COO、Si—O—Si基团随温度升高逐渐消失,C—O—C、C=C基团随热解温度升高呈先升高后降低趋势。制备过程中的不同温度、炭化时间均影响蒙古栎新鲜地表可燃物生物炭的理化性质,制备温度、炭化时间对各性质及官能团质量分数的影响不同,制备温度对生物炭理化性质影响较炭化时间更明显。

森林地表可燃物燃烧性评价概述

森林火灾是一种突然性和破坏性极强的灾害,造成森林资源损失、人员伤亡和财产损失,处置扑救极为困难,严重威胁社会安全。森林地表可燃物是森林火灾发生的必要条件,也是火灾传播蔓延的物质基础。森林地表可燃物燃烧性是判断火灾发生的可能性、火险大小和危害性大小的主要依据,由于森林地表可燃物的燃烧性与可燃物自身的理化性质密切相关,同时也会受到气候环境特点的影响。通过查阅国内外有关森林地表可燃物燃烧性评价的文献,文章从森林地表可燃物燃烧性、研究现状、评价原理、存在的问题与展望方面和角度综述森林地表可燃物燃烧性评价,介绍了基于理化性质、热分析和锥形量热仪的燃烧性评价,并对今后的进一步研究工作提出展望。

山东省不同林分地表可燃物载量及其燃烧性研究

探究山东省内不同林分地表可燃物的载量及燃烧性,为林木地表可燃物管理提供重要依据,从而增强林木火险预测预报的准确性。以山东省内11种主要林分的地表可燃物为研究对象,测定其载量、含水率、燃点、热值等燃烧性指标,并进行相关性检验和主成分分析。结果表明,黑松的可燃物总载量最高为20.644 t·hm^(-2),杨树林的总载量最低为8.483 t·hm^(-2)。杨树含水率最高,油松林和黑松林含水率较低。同一林分中,枯落物燃点<腐殖质燃点,枯落物热值>腐殖质热值。枯落物中,油松燃点最低,为265.667℃,热值最高,为21 911.778 J·g^(-1)。各林分地表可燃物载量与地形因子中的海拔、坡度相关性较大,与林分因子中的林龄、平均树高、平均胸径相关性较大。不同林分地表可燃物燃烧特性中,油松林的燃烧特性最强,杨树林的燃烧特性最弱。

大兴安岭林区森林地表可燃物含水率与海拔的关系研究

研究区域位于天然林保护工程重点区域大兴安岭林区,也是森林火灾频发的重灾区。收集177组可燃物资料,将其整理成列联表,做列联表分析,进行卡方检验、剩余分析、对数线性模型拟合。结果表明,此区域森林地表可燃物含水率在低海拔处含水率较高,随着海拔的升高,含水率呈现明显的降低趋势,研究结果对于大兴安岭林区森林防火具有重要的意义。

杉木幼林地表可燃物含水率对主要火环境因子的响应模型

为探索地表可燃物含水率对主要火环境因子的响应机制,于2003年和2004年的两个春季对福建省南平市原福建林学院后山的杉木Cunninghamia lanceolata人工幼林进行了定点观测,以地表可燃物含水率为因变量(y),以风速(x1)、空气相对湿度(x2)、空气温度(x3)和地表温度(x4)为自变量,采用多项式逼近和多元回归建立了单因子多项式函数、多元线性回归模型,并对模型的复相关系数和偏相关系数进行了t检验和实际验证。结果表明:风速不适于参与模型的建立,其余3个因子参与建立的三元线性模型y=42.345+0.736x2-1.011x3-0.981x4为最佳;模型y=33.406+0.541x2-1.538x3和y=19.049+0.630x2-1.147x4也获得了较高的精度。建议对空气相对湿度和空气温度构成的双因子响应模型进一步研究,以便获得高效快捷的估算地表可燃物含水率的指标。

大兴安岭典型林型地表可燃物含水率预测模型

准确地模拟地表可燃物含水率动态变化规律,对于预测预报林火发生或林火行为具有重要意义。应用Nelson模型和Simard模型,以5种典型林型(分别为阴坡落叶松林、阴坡落叶松-白桦混交林、阴坡白桦林、阳坡樟子松林和阳坡白桦林)的地表可燃物为研究对象,分析了气象因子与地被可燃物含水率的相关性,用2015年春季防火期实测数据构建了5种不同林型的可燃物含水率预测模型,并用2016年春季防火期监测数据对预测结果进行验证。结果表明:Nelson模型得出5种林分预测结果为:阴坡落叶松林>阳坡白桦林>阴坡白桦落叶松林>阴坡白桦林>阳坡樟子松林。Simard模型得出5种林分预测结果为:阴坡落叶松林>阴坡白桦林>阳坡白桦林>阴坡白桦落叶松林>阳坡樟子松林。2种模型预测阴坡落叶松的含水率准确率均高于其他4种林分。Nelson模型给出的阴坡落叶松平均绝对误差为0.09,平均相对误差(MRE)为0.09,Simard模型给出的平均绝对误差为0.10,平均相对误差为0.10,Nelson模型略优于Simard模型。研究结果可为该区的森林防火提供快速和准确的火险预测预报,进而为有效防控森林火灾提供重要的技术支撑。

火行为对森林地表可燃物燃烧碳转化的影响

为了从理论上探索森林地表可燃物燃烧过程中碳转化率与宏观展现的火行为间内在联系,依据燃烧现象中能量平衡和元素质量守恒方程,建立起森林地表可燃物燃烧碳转化参数与其火行为参数相关联的数学模型.针对广东林区典型地表可燃物计算结果表明,随着火焰长度或火焰温度的增加,燃烧效率提高,消耗碳向CO_2的转化率η_(CO_2)增大;当火焰温度介于1,000~1,200,K之间时,碳转化率η_(CO_2)以及CO对CO_2排放比的变化范围分别为0.44~0.95和0.02~0.40.进一步分析表明,火焰长度或火焰温度的提高意味着火焰区的燃烧反应更完全,消耗的碳向CO和碳烟颗粒的转化率相对减小,导致碳转化率η_(CO_2)增加.从本质上来说,森林地表可燃物火蔓延过程中的碳转化率实际是火行为的一种表现,由此可以解释野外试验观察到的碳排放效率的变化规律.本项工作中建立的计算模型为可靠估算实际火灾现场碳排放量奠定了基础.

杉木人工林地表可燃物负荷量动态模型的研究

通过收集 1 0 8块杉木人工林样地资料 ,应用回归分析 ,建立林分地表可燃物载量与主要林分因子动态关系的数学模型 .检验结果表明 ,林分因子对地表可燃物载量变化有极显著的影响 .林分郁闭度主要影响地表 1 h时滞可燃物载量变化 ,林分平均年龄主要影响地表 1 0 h时滞可燃物载量的变化 .在实际中拟合效果良好 ,可用于预测杉木人工林地表可燃物载量的动态规律 。

昆明西山森林公园主要林型地表可燃物的潜在燃烧性

通过外业调查和实验室测定,以单位面积热量为关键指标,研究了昆明西山国家森林公园的华山松、云南油杉、地盘松、麻栎和旱冬瓜5个主要林型地表可燃物的潜在燃烧性。结果表明,地表可燃物潜在燃烧性最强的是华山松,其次为地盘松,最弱的是旱冬瓜,云南油杉和麻栎的潜在燃烧性很接近。5种林型地表可燃物的潜在燃烧性从强到弱依次为华山松、地盘松、云南油杉、麻栎和旱冬瓜。

一种基于聚类分析的由林分因子估算地表可燃物载量的方法

地表可燃物载量的确定,是实现森林地表火蔓延预测的前提。已有火蔓延模型中,假定同一林分中可燃物分布是均匀的,不能准确描述可燃物载量的复杂空间分布。基于聚类分析方法,建立了一种根据易获取的几种林分因子来估算地表可燃物载量的方法。首先,对大兴安岭地区35块兴安落叶松林样地和21块樟子松林样地的树龄、郁闭度、胸径、树高等林分因子采用重心法进行系统聚类分析,分别将兴安落叶松林和樟子松林分为5类和7类。然后,计算得出每类可燃物的类中心,并以每类包含所有样地的可燃物载量的平均值来表示该类中心的载量,并由此建立可燃物载量与林分因子的对应关系。对聚类分析与线性回归预测模型从平均绝对误差AAD、标准误差SEE、模型预测稳定性指标SIE三方面进行对比,结果表明聚类分析模型要优于线性回归分析模型。

豫西伏牛山区油松林地表可燃物研究

利用豫西栾川和西峡2县的102块样地野外调查资料,选取9个分别代表地表可燃物、地形、环境的指标,用线性相关分析法对油松纯林地表细小可燃物负荷量的时空变化规律进行分析。结果表明:油松地表可燃物负荷量与龄级、坡度和郁闭度相关性极其显著;其随着坡度增大而减小,随着龄级、郁闭度增大整体呈现线性增加趋势,但上层可燃物负荷量在第Ⅳ龄级时稍有减少后再增加。30a左右的油松林地表可燃物负荷量最大。最终建立的上层可燃物负荷量预测模型为:M1=793.533+7.774 X1-17.863 X3,下层可燃物负荷量预测模型为:M2=1 082.972+13.514 X1+902.509 X2-34.197 X3。

杉檫混交林地表可燃物载量动态研究

通过对杉檫混交林标准地的调查,应用回归分析,建立林分地表可燃物载量与主要林分因子动态关系的数学模型。检验结果表明,林分因子对地表可燃物载量变化影响显著,1h时滞可燃物载量变化与林分平均年龄和郁闭度关系最密切;10h时滞可燃物载量变化与林分平均树高关系最密切。在实际中拟合效果良好,可用于描述杉檫混交林地表可燃物载量的动态规律,为分析杉檫混交林燃烧性及评价混交林与杉木纯林在抗火性能上的差异提供依据。

杉木、马尾松人工林地表可燃物利用潜力分析

对杉木（Cunninghamia lanceolata）、马尾松（Pinus massoniana）人工纯林及其混交林4 m以下树冠上的枝叶、灌木层、草本植物层和枯枝落叶层的负荷量和生物质能进行了调查测定,计算了其林分地表可燃物每公顷可利用的生物质能的产出量,并估算了我国现有杉木、马尾松人工林地表可燃物可利用生物质能的潜力。结果表明,全国现有杉木、马尾松林可利用地表可燃物的生物质潜能高达1 057.31万-1 211.54万t标准煤,产业化前景非常广阔。同时,作为用材林营造的杉木、马尾松人工林,自进入中龄林之前至成熟林阶段,每隔3 a可以重复利用一次,每公顷地表可燃物累计产出生物质能702.64-805.13 kg标准煤。从森林培育和森林防火的角度看,可以把马尾松林作为能源林进行经营,并通过地表可燃物的定期利用来降低森林火险,提高全林分的抗火性。

浙江千岛湖不同林型中地表可燃物含水率对主要火环境因子的响应模型

不同的林型下,火环境因子对林内地表可燃物的含水率的影响也不一样。按照浙江省常见的林型,在森林植被比较好的千岛湖选择常绿阔叶林、马尾松林、杉木林和毛竹林为实验地,分别建立地表可燃物对空气湿度、风速、空气温度、土壤湿度的回归模型。通过验证模型,常绿阔叶林叶林、马尾松林、杉木林和毛竹林下的回归模型精度分别为88.3%、85.7%、83.0%、76.0%,达到了较好的预测精度。研究结果可为今后的大面积预测森林可燃物含水率以及森林火险预警提供依据。

我国气象要素回归法预测地表可燃物含水率研究进展

地表可燃物含水率预测方法中气象要素回归法相对简单实用,其针对特定区域可燃物含水率预测结果准确并且适用性强。本文基于1988-2017年我国各个地区地表可燃物含水率研究现状,对我国东北地区,西南地区可燃物含水率、可燃物类型进行统计分析,主要概述了森林类型、可燃物类型、气象因子、取样数据及取样方法,并对未来我国回归法预测可燃物含水率研究发展动向进行了展望。

兴安落叶松林地表可燃物含水率预测模型的研建

对大兴安岭落叶松林地表可燃物含水率影响因子进行分析,选取主要的环境因子,为该区域内林火管理工作提供重要的理论依据。利用软件SPSS Clementine12.0,将相对湿度、地表温度、空气温度作为输入神经元,将兴安落叶松林地表可燃物含水率作为神经网络输出神经元,建立基于BP神经网络的含水率模型。应用BP神经网络模型敏感度分析结果来评定环境因子对兴安落叶松林地表可燃物含水率影响的大小,分析表明,影响兴安落叶松林地表可燃物含水率的主要环境因子由小到大排序为:相对湿度、地表温度、空气温度。构建的兴安落叶松林地表可燃物含水率BP神经网络模型对该区域内的林火管理工作具有一定的借鉴意义。

基于遥感的漳平市杉松林地表可燃物负荷量估测

杉木林和马尾松是分布于漳平市的两种易燃的可燃物类型。其可燃物负荷量的多少决定着林火行为。在利用ASTER计算杉木林小班平均植被覆盖度的基础上估算其郁闭度,通过与地面调查结果比较分析,校正已发生明显变化的小班郁闭度。根据已有估测方程,结合小班数据中的年龄、胸径和树高等因子对杉木地表可燃物负荷量进行了估测,据此对各杉木小班的燃烧性、燃烧强度及火险等级等因素进行初步评价。最后对漳平市另一易燃的可燃物马尾松类型开展地表可燃物负荷量估测及分析。

木质素降解真菌的筛选及其对森林地表可燃物的降解效果

【目的】筛选帽儿山人工林地表可燃物中的木质素降解真菌,探究木质素降解菌对不同森林地表可燃物的分解效果,以期找到能够有效降解森林可燃物的真菌菌种,为应用生物降解方法降低森林地表可燃物载量从而降低森林火灾发生概率与森林火险指数提供理论依据和基础数据。【方法】采集东北林业大学帽儿山实验林场尖砬沟森林培育实验站的落叶松、胡桃楸、水曲柳纯林与胡桃楸-落叶松、水曲柳-落叶松混交林内的凋落叶,采用添加抗生素的麦芽浸粉(MEA)培养基进行真菌的分离培养,之后采用愈创木酚平板显色法进行初筛,根据测定菌株的显色情况及菌落圈与显色圈比值筛选高活性木质素降解酶菌株,复筛利用苯胺蓝平板脱色法对菌株木质素氧化酶系进行定性测定,对2次筛选获得的菌株进行形态学及分子鉴定,然后以胡桃楸、水曲柳、落叶松3种可燃物样品作为分解基质,接入木质素降解菌单一及混合菌液,于28℃恒温培养7 d,分别测定经培养后基质中的木质素含量,分析木质素分解规律。【结果】由MEA培养基筛选出的9株真菌有5株在PDA-愈创木酚培养基上发生了显色反应,且菌株B6和Y3的R/r <1,即该2株菌能优先降解木质素;苯胺蓝平板脱色试验结果显示菌株B6和Y3均可使培养基蓝色褪去,即均具有LiP与MnP酶活性;经形态学及分子鉴定,菌株B6为白囊耙齿菌Irpex lacteus,菌株Y3为桦褶孔菌Lenzites betulinus;地表可燃物样品降解试验结果显示,经单一菌液与两者混合菌液培养后,样品中木质素含量均有下降,且经混合菌液处理后的3种可燃物基质表现出相对较好的降解效果;3种基质降解率从高到低依次为水曲柳>胡桃楸>落叶松;菌种Y3对木质素的降解效果较菌种B6好。【结论】混合菌液对可燃物中木质素的分解能力较单一菌液强;菌株B6和Y3之间无拮抗作用,混合后产生协同效应,使木质素降解酶系活力提高,从而可提高木质素降解率;菌种Y3降解能力强于B6;可燃物样品中木质素降解效果因基质不同而存在差异,阔叶可燃物比针叶可燃物易分解。经筛选出的木质素降解菌能有效降解可燃物中的木质素,可在一定程度上减少森林地表可燃物载量,从而降低森林火灾风险。