森林可燃物計劃燒除生態(tài)調(diào)控基礎(chǔ)研究.pdf

1、可燃物是森林火災(zāi)燃燒的物質(zhì)基礎(chǔ)，是森林防火管理方式的基本依據(jù)，對可燃物進(jìn)行人為干預(yù)和管理是預(yù)防森林火災(zāi)的有效方法。目前很多林區(qū)采用計劃燒除方式進(jìn)行可燃物管理。計劃燒除是有控制、有計劃地點(diǎn)燃火險等級較高、生產(chǎn)力處于下降期區(qū)域的地表可燃物，以加快可燃物轉(zhuǎn)化為養(yǎng)分的速度，促進(jìn)群落更新，提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，同時降低林區(qū)火險，消除火災(zāi)蔓延通道。計劃燒除是人為干預(yù)的林火管理方式，通過對地表可燃物的管理實(shí)現(xiàn)預(yù)防森林火災(zāi)，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)。選取云南省

2、景谷縣思茅松（Pinus kesiya Royle ex Gordon var.langbianensis）林區(qū)、安寧市云南松（Pinusyunnanensis林區(qū)、黑龍江省大興安嶺草甸、落葉松（Larix spp.）林區(qū)和白樺(Betula platyphylla Suk.)林區(qū)為研究對象，分析不同植被類型、不同樹種、不同地域進(jìn)行計劃燒除的防火效果、固碳效益、土壤化學(xué)性質(zhì)變化和林木生長的效果影響評價計劃燒除的生態(tài)調(diào)控作用，開展室外草甸

3、燒除實(shí)驗和室內(nèi)微縮山地的燃燒實(shí)驗以及FARSITE軟件模擬景觀尺度的燒除實(shí)驗，研究計劃燒除的火行為特征，指導(dǎo)計劃燒除工作。研究數(shù)據(jù)表明:
　　(1)計劃燒除具有良好的防火效果:在大興安嶺林區(qū)草甸可燃物平均清除率達(dá)77.63％，平均高度下降81.21％，平均厚度下降66.28％，平均花臉率為17.16％。云南思茅松林計劃燒除樣地腐殖質(zhì)層載量的增加量為2.696t·hm-2，高于對照樣地24.84％。兩年時間后計劃燒除樣地可燃物載量的

4、增加量低于對照樣地0.539t·hm-2，而腐殖質(zhì)層載量增加量高于對照樣地0.474t·hm-2，其他方式可燃物載量增加均約2t·hm-2，腐殖質(zhì)層增加極少。
　　(2)計劃燒除能增加思茅松林下可燃物有機(jī)碳儲量:思茅松林計劃燒除樣地林下可燃物平均有機(jī)碳儲量高于對照樣地1.338t·hm-2，約10％;腐殖質(zhì)層有機(jī)碳儲量高于對照樣地1.721t·hm-2，約25％;腐殖質(zhì)層平均厚度為1.593cm，高于對照樣地0.527cm，約50

5、％。兩年時間后計劃燒除樣地可燃物總有機(jī)碳儲量的增加量低于對照樣地0.382t·hm-2，而腐殖質(zhì)層增加量高與對照樣地0.298t·hm-2。
　　(3)計劃燒除能增加思茅松林土壤有機(jī)碳含量和碳儲量:思茅松林計劃燒除樣地土壤0-60cm層次平均總有機(jī)碳含量和各層次平均有機(jī)碳含量均達(dá)差異性極顯著增加水平(P＜0.01)，均高于對照樣地約0.5;0-60cm層次平均總有機(jī)碳儲量和0-20cm層次平均有機(jī)碳儲量均達(dá)差異性顯著增加水平(P＜

6、0.05)，其他層次達(dá)差異性極顯著增加水平(P＜0.01)，總有機(jī)碳儲量高于對照樣地49.526t·hm-2。兩年時間后計劃燒除樣地和掩埋樣地的平均土壤有機(jī)碳含量和碳儲量分別高于對照樣地0.0391、8.734t·hm-2和5.569、363.245t·hm-2，掩埋方式均高于對照樣地3倍。
　　(4)計劃燒除能增加土壤的化學(xué)元素:①典型草甸計劃燒除后和半年后跡地PH均下降，0-5cm層次有機(jī)質(zhì)、速效鉀、全氮、全磷和全鉀均達(dá)顯著增

7、加(P＜0.05)，堿解氮、有效磷先顯著減少后顯著增加(P＜0.05);6-10cm層次有機(jī)質(zhì)、堿解氮先顯著減少后顯著增加(P＜0.05)，有效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀均顯著減少(P＜0.05);11-20cm層次有機(jī)質(zhì)、堿解氮、全氮均顯著增加(P＜0.05)，有效磷、速效鉀、全磷、全鉀均顯著減少(P＜0.05)。②沼澤草甸計劃燒除后和半年后跡地PH均下降，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、全氮、全磷均先顯著減少后顯著增加(P＜0.05)，有

8、效磷先顯著減少(P＜0.05)后表層顯著增加(P＜0.05)，全鉀先增加10％-20％后減少在10％以內(nèi)。③草甸跡地PH變化較小，有機(jī)質(zhì)除6月低外其余月份均高于對照樣地，堿解氮均顯著下降(P＜0.05);有效磷、速效鉀、全氮除6月高外其余月份均低于對照樣地外;全磷、全鉀除5月高外其余月份均低于對照樣地。④灌叢跡地PH性質(zhì)無變化，全鉀除6月稍微高于對照樣地外其他各月均減少10％-30％，其他指標(biāo)各月均顯著增加(P＜0.05)。⑤典型草甸計

9、劃燒除后，0-20cm層次有效磷、速效鉀和全鉀總量減少，其他指標(biāo)增加;半年后全鉀顯著減少(P＜0.05)，其他指標(biāo)均顯著增加(P＜0.05)。沼澤草甸燒除后0-20cm層次全鉀總量增加約10％，其他指標(biāo)均減少;半年后全鉀總量小幅下降，其他指標(biāo)除有效磷增加較少外均極顯著增加(P＜0.05)。草甸燒除后0-5cm層次土壤各指標(biāo)在5-9月間的總量均下降，部分指標(biāo)達(dá)顯著減少(P＜0.05)。灌叢燒除后0-5cm層次土壤各指標(biāo)在5-9月間的總量除

10、全鉀下降約20％外，其他指標(biāo)均達(dá)極顯著增加(P＜0.01)。
　　(5)計劃燒除能促進(jìn)的林木生長:思茅松、落葉松、白樺計劃燒除樣地的平均樹高、平均胸徑、平均死枝下高、平均活枝下高均高于對照樣地，地表可燃物厚度、載量、灌木層載量和高度、草本層載量和高度均顯著減少(P＜0.05)，半腐殖質(zhì)層和腐殖質(zhì)層的厚度和載量均達(dá)極顯著增加(P＜0.01)。跡地灌木種類多于對照樣地，但平均高度和平均地徑、蓋度均低于對照樣地。跡地草本種類少，各種類的

11、最大高度、平均高度、蓋度均小于對照樣地。思茅松計劃燒除樣地2年時間后平均樹高和平均胸徑的增長量分別高于對照樣地0.17m和0.35cm。云南思茅松林分增加量高于北方落葉松林和白樺林。
　　(6)計劃燒除實(shí)驗:①火焰高度與可燃物載量、含水率和可燃物高度均相關(guān)。②計劃燒除的火蔓延速率預(yù)測模型和計劃燒除防火隔離帶寬度預(yù)測模型均基于非固定樣地上隨機(jī)采樣，室內(nèi)燒除模擬試驗所得數(shù)據(jù)通過SPSS軟件的正態(tài)分布校驗，建立的模型擬合度較好，平均誤差

12、均較低。③隔離帶寬度分布示意圖直觀展示了云南景谷縣的高火險區(qū)域，這些區(qū)域設(shè)置的隔離帶比其他區(qū)域要寬。
　　(7) FASITE軟件輸出的圖形直觀的展示了計劃燒除過程的火行為，火線強(qiáng)度高、火焰長度長、蔓延速率快、熱量高、樹冠火發(fā)生概率高及蔓延方向變化的區(qū)域應(yīng)提前開展相關(guān)的預(yù)防工作，避免計劃燒除跑火，獲得更好的防火效果和生態(tài)調(diào)控作用，為林火管理和森林生態(tài)系統(tǒng)管理提供理論依據(jù)。
　　計劃燒除作為一種人工干預(yù)進(jìn)行調(diào)控的有效林火管理方

13、式，能有效減少可燃物載量，特別是草甸的燒除率達(dá)70％以上，降低可燃物高度和厚度，改變可燃物立體結(jié)構(gòu)和連續(xù)分布，切斷林火發(fā)生和蔓延的通道，降低火險，實(shí)現(xiàn)預(yù)防、減少大面積和高強(qiáng)度森林火災(zāi)的目的。計劃燒除后，草甸、灌叢和林地的生態(tài)系統(tǒng)功能均得到改善，草甸燒除后跡地土壤各化學(xué)指標(biāo)增減不同，但半年后跡地除全鉀減少外其他指標(biāo)均增加，灌叢燒除后跡地長短期變化除全鉀減少外其他均顯著增加。草甸燒除后各指標(biāo)5個月的輸入總量比對照樣地少，灌叢各指標(biāo)總量顯著增