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摘 要：该文通过对塞罕坝机械林场野外调查获取实地数据来分析林场的林型特征与火灾的关系，得出结论如下：樟子松纯林属于极易燃类型；白桦林属于中等易燃类型；蒙古栎林属较易燃类型；落叶松和白桦的混交林内属于较难燃类型；落叶松、樟子松和云杉的混交林内属于较易燃类型。
关键词：塞罕坝；林火；森林类型；可燃物载量
中图分类号 S762.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）22-103-02
森林是陆地生态系统的主体，影响着全球的生态环境。森林经常受到各种灾害的危害，在危害森林的诸因子中，又以火灾危害最为严重[1]，森林火灾是人类所面临的最主要的自然灾害之一[2]。近几十年来，由于世界范围的人口膨胀，工业化进程加快，人类活动对森林的影响加剧，加之全球气候的异常变化，世界各地森林火灾不断发生。因此，森林资源的持续稳定发展，已成为世界各国关注的焦点，防御和控制森林火灾也受到各国的普遍重视，国内外的学者都开展了大量的研究[3-16]。
塞罕坝机械林场是亚洲最大的国有人工林场，总经营面积9.51万hm2，林地面积7.24万hm2，森林覆盖率76.14%，森林总价值148.85亿元。笔者通过对塞罕坝机械林场林型进行分析，研究林火与林型之间的关系，以便找到最佳的林火预防与扑救方法。
1 研究方法
1.1 调查方法 本研究在千层板林场的马蹄坑作业区分别进行了样地设计和调查。依据塞罕坝林场森林类型的分布，根据不同的坡位、坡向、坡度，选择有代表性的林地作为调查样地。调查样地面积设置为400m2（20m×20m），调查记录样地的坡度、海拔、胸径、树高、郁闭度等因子，林下调查的主要对象为地表枯死可燃物层。在调查样地里等距布设2条线，在每一条线设置4块小样方，共8个，面积为4m2（2m×2m）。按上层枯叶、上层枯枝、下层枯叶、下层枯枝4类分别收集小样方里的枯落物进行称重，记录当时重量（湿重）；同时，在8个小样方中分别取少量各类样品，整理为一个样品，称取湿重，并将样品带回实验室进行含水率的测定。
1.2 可燃物载量计算 在实验室内，把采集的样品放入烘箱，在105℃下进行烘干至样品恒重为止，称量得到样品的干重，然后计算样品的相对含水率。计算公式如下：
[RMC（%）=WH-WDWH×100]…（1）
式中，RMC为相对含水率，WH为可燃物湿重，WD为可燃物烘干后的绝干重量。
用已知的样品相对含水率和8个小样方相对应种类的可燃物湿重，运用（2）式可得到每个小样方4类可燃物的负荷量（g/m2）。综合8个小样方的负荷量和面积，求出平均值，推算调查样地的地表4类枯死可燃物的负荷量（kg/hm2）。
可燃物负荷量计算公式为：
[L=i=14Li=i=14j=18Wij×10]…（2）
式中：Wij为第i类第j个样方的负荷量（g/m2），L1为上层枯叶负荷量；L2为上层枯枝负荷量；L3为下层枯叶负荷量；L4为下层枯枝负荷量；L为总负荷量（4类负荷量之和）。
由式（2）可以计算出调查样地的地表枯死可燃物的负荷量。
2 研究结果
通过对落叶松林、白桦林、樟子松林、蒙古栎林、白桦落叶松混交林（针阔叶混交林）、落叶松云杉樟子松混交林（针叶混交林）进行调查，得到不同森林类型的可燃物载量，见表1。
2.1 落叶松林 一般位于山的中下部，生境较潮湿，林下有少量的灌木和杂草。由表1可知，落叶松林地表可燃物载量为28.78t/hm2，是各可燃物类型中最大的；地表枯落叶很厚，厚度为2.8cm，这些条件容易引起火灾。但由于落叶松针叶小，含脂量少，排列紧密，地表密实度大，潮湿，因而不易燃，此类型属于难燃类型。
2.2 桦树林 多分布于山坡的中下部，各个坡向、坡度均有分布，生境中性偏湿润。由表1可知，桦树地表可燃物载量为19.17t/hm2，可燃物载量在这几个类型中较低。桦树林树种以白桦为主，林下草本主要有苔草、蕨类等，种类较多，该类型易燃地被物较少，枯落叶质轻、疏松，地表密实度较小，此林型属于中等易燃类型。
2.3 樟子松林 一般为人工营造的纯林，分布在山的中下部，郁闭度较大，林内灌木和杂草较少。由表1可知，樟子松林地表可燃物载量为20.49t/hm2，在各可燃物类型中较高，同时地表枯落物层疏松，地表密实度中等，而且枝叶富含油脂，极易燃，不仅容易发生火灾，而且地表火容易上升为高强度树冠火，此林型属于极易燃类型。
2.4 蒙古栎林 由表1可知，蒙古栎林中可燃物载量最少，仅为10.43t/hm2，厚度也只有1.6cm，这是因为蒙古栎的枯枝落叶较易腐烂，所以地表积累的少。但由于蒙古栎为天然林，林内草本灌木较多，且蒙古栎枯枝落叶的含水率较低，极易燃烧，一旦起火蔓延也会很快，所以此林型属较易燃类型。
2.5 针阔混交林 针阔混交林是落叶松和白桦的混交林，由表1可知，林内地表可燃物较少，为19.62t/hm2，且大多是枯枝落叶，而枯枝落叶的厚度只有1.6cm。说明枯枝落叶层比较紧实，多为落叶松的针叶，因而不易燃烧，此林型属于较难燃类型。
2.6 针叶混交林 针叶混交林为落叶松、樟子松和云杉的混交林，由表1可知，林内地表可燃物较多，为23.56t/hm2，仅次于落叶松林，且绝大多数为枯枝落叶，枯枝落叶的厚度也较厚，为2.3cm。说明地被物较疏松，而这些枯落物中又有樟子松的枝叶，富含油脂，所以此林型属于较易燃类型。
3 结论与讨论
林型不仅反映着林木结构特征，还反映着林分的其他植物层次及立地特点，植物层次和立地状况与林分发生燃烧的关系，同样值得重视。由本次研究表明，混交林特别是针阔混交林，林火发生的概率较低，其次是阔叶林，最差的是针叶林。而塞罕坝机械林场最多的是针叶林，有一部分针阔混交林林，因此从林型上看，该地区比较容易发生火灾。 当植物层中的死亡地被物含水率低于10%时，极易燃烧，立地干燥，则林火容易发生与蔓延。塞罕坝海拔高，昼夜温差大，大风日数多，且冬春季及秋冬季多为干燥、多风、少雨雪气候，此时死地被物增多且干燥易燃，加之草类-落叶松林型正是易燃林型，所以冬春及秋冬过渡阶段是塞罕坝机械林场森林防火的关键阶段、关键时期。在此阶段，加大防火措施实施力度，全员防火，专职人员死看死守重点林分、重点地段、重点林型，是预防火灾的有效办法。
参考文献
[1]舒立福，田晓瑞.国外森林防火工作现状及展望[J].世界林业研究，1997（2）：28-36.
[2]徐爱俊，李清泉，方陆明，等.基于GIS的森林火灾预报预测模型的研究与探讨[J].浙江林学院学报，2003，20（3）：285-288.
[3]Klemmedson，J.O.Effect of prescribed burning on forest soil nitrogen[J].Soil Sci.Soc.Amer. Proc，1962，26：200-202.
[4]Peter S..Prescribed burning increased nitrogen availability in loblolly stand[J].For.Ecol. Manage，1986，14（1）：13-22
[5]Eright H.A.Fire Ecology[M].Wiley & Sons，1981.
[6]胡海清.林火与环境[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，1999.
[7]胡林，冯仲科，聂玉藻.基于VLBP神经网络的林火预测研究[J].林业科学，2006，42（增刊）：155-158.
[8]黄勤珍，谢红兵.森林防火自动监测系统[J].四川大学学报（自然科学版），2001，38（增刊）：87-90.
[9]黄作维.基于GIS和RS的林火行为预测研究[J].西北林学院学报，2006，21（3）：94-97.
[10]牛树奎，张永贺，段兆刚.华北落叶松人工林林缘草本可燃物研究[J].北京林业大学学报，2000，04.
[11]孙少辉.世界典型地区森林火灾状况与防火技术展望[J].林业机械与木工设备，2008，36（3）：10-12.
[12]王佳璆，程涛.时空预测技术在森林防火中的应用研究[J].中山大学学报（自然科学版），2007，46（2）：110-113，116.
[13]王霓虹.基于WEB与3s技术的森林防火智能决策支持系统的研究[J].林业科学，2002，38：114-119.
[14]肖化顺，张贵，蔡学理.基于模糊数据挖掘技术的林火行为预测研究[J].南京林业大学学报（自然科学版），2006，30（4）：97-100.
[15]徐爱俊，李清泉，方陆明，等.基于GIS的森林火灾预报预测模型的研究与探讨[J].浙江林学院学报，2003，20（3）：285-288.
[16]赵宪文.森林火灾遥感监侧评价—理论及技术应用[M].北京：中国林业出版社，1995. （责编：张宏民）
关键词：塞罕坝；林火；森林类型；可燃物载量
中图分类号 S762.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）22-103-02
森林是陆地生态系统的主体，影响着全球的生态环境。森林经常受到各种灾害的危害，在危害森林的诸因子中，又以火灾危害最为严重[1]，森林火灾是人类所面临的最主要的自然灾害之一[2]。近几十年来，由于世界范围的人口膨胀，工业化进程加快，人类活动对森林的影响加剧，加之全球气候的异常变化，世界各地森林火灾不断发生。因此，森林资源的持续稳定发展，已成为世界各国关注的焦点，防御和控制森林火灾也受到各国的普遍重视，国内外的学者都开展了大量的研究[3-16]。
塞罕坝机械林场是亚洲最大的国有人工林场，总经营面积9.51万hm2，林地面积7.24万hm2，森林覆盖率76.14%，森林总价值148.85亿元。笔者通过对塞罕坝机械林场林型进行分析，研究林火与林型之间的关系，以便找到最佳的林火预防与扑救方法。
1 研究方法
1.1 调查方法 本研究在千层板林场的马蹄坑作业区分别进行了样地设计和调查。依据塞罕坝林场森林类型的分布，根据不同的坡位、坡向、坡度，选择有代表性的林地作为调查样地。调查样地面积设置为400m2（20m×20m），调查记录样地的坡度、海拔、胸径、树高、郁闭度等因子，林下调查的主要对象为地表枯死可燃物层。在调查样地里等距布设2条线，在每一条线设置4块小样方，共8个，面积为4m2（2m×2m）。按上层枯叶、上层枯枝、下层枯叶、下层枯枝4类分别收集小样方里的枯落物进行称重，记录当时重量（湿重）；同时，在8个小样方中分别取少量各类样品，整理为一个样品，称取湿重，并将样品带回实验室进行含水率的测定。
1.2 可燃物载量计算 在实验室内，把采集的样品放入烘箱，在105℃下进行烘干至样品恒重为止，称量得到样品的干重，然后计算样品的相对含水率。计算公式如下：
[RMC（%）=WH-WDWH×100]…（1）
式中，RMC为相对含水率，WH为可燃物湿重，WD为可燃物烘干后的绝干重量。
用已知的样品相对含水率和8个小样方相对应种类的可燃物湿重，运用（2）式可得到每个小样方4类可燃物的负荷量（g/m2）。综合8个小样方的负荷量和面积，求出平均值，推算调查样地的地表4类枯死可燃物的负荷量（kg/hm2）。
可燃物负荷量计算公式为：
[L=i=14Li=i=14j=18Wij×10]…（2）
式中：Wij为第i类第j个样方的负荷量（g/m2），L1为上层枯叶负荷量；L2为上层枯枝负荷量；L3为下层枯叶负荷量；L4为下层枯枝负荷量；L为总负荷量（4类负荷量之和）。
由式（2）可以计算出调查样地的地表枯死可燃物的负荷量。
2 研究结果
通过对落叶松林、白桦林、樟子松林、蒙古栎林、白桦落叶松混交林（针阔叶混交林）、落叶松云杉樟子松混交林（针叶混交林）进行调查，得到不同森林类型的可燃物载量，见表1。
2.1 落叶松林 一般位于山的中下部，生境较潮湿，林下有少量的灌木和杂草。由表1可知，落叶松林地表可燃物载量为28.78t/hm2，是各可燃物类型中最大的；地表枯落叶很厚，厚度为2.8cm，这些条件容易引起火灾。但由于落叶松针叶小，含脂量少，排列紧密，地表密实度大，潮湿，因而不易燃，此类型属于难燃类型。
2.2 桦树林 多分布于山坡的中下部，各个坡向、坡度均有分布，生境中性偏湿润。由表1可知，桦树地表可燃物载量为19.17t/hm2，可燃物载量在这几个类型中较低。桦树林树种以白桦为主，林下草本主要有苔草、蕨类等，种类较多，该类型易燃地被物较少，枯落叶质轻、疏松，地表密实度较小，此林型属于中等易燃类型。
2.3 樟子松林 一般为人工营造的纯林，分布在山的中下部，郁闭度较大，林内灌木和杂草较少。由表1可知，樟子松林地表可燃物载量为20.49t/hm2，在各可燃物类型中较高，同时地表枯落物层疏松，地表密实度中等，而且枝叶富含油脂，极易燃，不仅容易发生火灾，而且地表火容易上升为高强度树冠火，此林型属于极易燃类型。
2.4 蒙古栎林 由表1可知，蒙古栎林中可燃物载量最少，仅为10.43t/hm2，厚度也只有1.6cm，这是因为蒙古栎的枯枝落叶较易腐烂，所以地表积累的少。但由于蒙古栎为天然林，林内草本灌木较多，且蒙古栎枯枝落叶的含水率较低，极易燃烧，一旦起火蔓延也会很快，所以此林型属较易燃类型。
2.5 针阔混交林 针阔混交林是落叶松和白桦的混交林，由表1可知，林内地表可燃物较少，为19.62t/hm2，且大多是枯枝落叶，而枯枝落叶的厚度只有1.6cm。说明枯枝落叶层比较紧实，多为落叶松的针叶，因而不易燃烧，此林型属于较难燃类型。
2.6 针叶混交林 针叶混交林为落叶松、樟子松和云杉的混交林，由表1可知，林内地表可燃物较多，为23.56t/hm2，仅次于落叶松林，且绝大多数为枯枝落叶，枯枝落叶的厚度也较厚，为2.3cm。说明地被物较疏松，而这些枯落物中又有樟子松的枝叶，富含油脂，所以此林型属于较易燃类型。
3 结论与讨论
林型不仅反映着林木结构特征，还反映着林分的其他植物层次及立地特点，植物层次和立地状况与林分发生燃烧的关系，同样值得重视。由本次研究表明，混交林特别是针阔混交林，林火发生的概率较低，其次是阔叶林，最差的是针叶林。而塞罕坝机械林场最多的是针叶林，有一部分针阔混交林林，因此从林型上看，该地区比较容易发生火灾。 当植物层中的死亡地被物含水率低于10%时，极易燃烧，立地干燥，则林火容易发生与蔓延。塞罕坝海拔高，昼夜温差大，大风日数多，且冬春季及秋冬季多为干燥、多风、少雨雪气候，此时死地被物增多且干燥易燃，加之草类-落叶松林型正是易燃林型，所以冬春及秋冬过渡阶段是塞罕坝机械林场森林防火的关键阶段、关键时期。在此阶段，加大防火措施实施力度，全员防火，专职人员死看死守重点林分、重点地段、重点林型，是预防火灾的有效办法。
参考文献
[1]舒立福，田晓瑞.国外森林防火工作现状及展望[J].世界林业研究，1997（2）：28-36.
[2]徐爱俊，李清泉，方陆明，等.基于GIS的森林火灾预报预测模型的研究与探讨[J].浙江林学院学报，2003，20（3）：285-288.
[3]Klemmedson，J.O.Effect of prescribed burning on forest soil nitrogen[J].Soil Sci.Soc.Amer. Proc，1962，26：200-202.
[4]Peter S..Prescribed burning increased nitrogen availability in loblolly stand[J].For.Ecol. Manage，1986，14（1）：13-22
[5]Eright H.A.Fire Ecology[M].Wiley & Sons，1981.
[6]胡海清.林火与环境[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，1999.
[7]胡林，冯仲科，聂玉藻.基于VLBP神经网络的林火预测研究[J].林业科学，2006，42（增刊）：155-158.
[8]黄勤珍，谢红兵.森林防火自动监测系统[J].四川大学学报（自然科学版），2001，38（增刊）：87-90.
[9]黄作维.基于GIS和RS的林火行为预测研究[J].西北林学院学报，2006，21（3）：94-97.
[10]牛树奎，张永贺，段兆刚.华北落叶松人工林林缘草本可燃物研究[J].北京林业大学学报，2000，04.
[11]孙少辉.世界典型地区森林火灾状况与防火技术展望[J].林业机械与木工设备，2008，36（3）：10-12.
[12]王佳璆，程涛.时空预测技术在森林防火中的应用研究[J].中山大学学报（自然科学版），2007，46（2）：110-113，116.
[13]王霓虹.基于WEB与3s技术的森林防火智能决策支持系统的研究[J].林业科学，2002，38：114-119.
[14]肖化顺，张贵，蔡学理.基于模糊数据挖掘技术的林火行为预测研究[J].南京林业大学学报（自然科学版），2006，30（4）：97-100.
[15]徐爱俊，李清泉，方陆明，等.基于GIS的森林火灾预报预测模型的研究与探讨[J].浙江林学院学报，2003，20（3）：285-288.
[16]赵宪文.森林火灾遥感监侧评价—理论及技术应用[M].北京：中国林业出版社，1995. （责编：张宏民）