火控制政策对大兴安岭森林景观、可燃物动态及火险的长期影响

大兴安岭50年来严格的火控制政策已经极大地改变了自然火格局,同时也改变了森林的物种组成和年龄结构。理解大兴安岭森林对长期火控制的响应是制定森林可持续发展的依据之一。本文应用LANDIS模型模拟了大兴安岭森林景观对自然火(1950年以前)和灭火(1950年以后)的长期响应(300年)。结果表明：灭火显著增加了落叶松面积,增加其过熟林面积,减少其幼龄林面积;同时也显著减少白桦面积,减少其幼龄林面积;灭火延长火烧轮回期,火烧次数减少,灾难性火灾发生的机率增加,火险在模拟的50年内迅速上升到高火险等级。在自然火格局下,火险在整个模拟过程中保持较低的等级。所以如果现行的高强度灭火政策继续实施的话,必须要制定大范围的可燃物管理措施(计划火烧、粗可燃物处理等),以降低灾难性火灾发生的机率。计划火烧加粗可燃物去除将成为可燃物管理和森林可持续经营的首选措施。如何评价大兴安岭地区可燃物处理措施的效果,在保持木材生产和生态作用稳定的条件下,最大程度地降低火险也是亟待解决的问题。     

大兴安岭呼中林区虫害与火干扰交互作用的长期模拟

虫害和林火是森林生态系统的两种主要干扰类型,各种干扰在大时空尺度上存在一定的交互作用.本文采用空间直观景观模型LANDIS模拟虫害和林火在300年内的交互作用.结果表明:虫害干扰降低了细可燃物载量,提高了模拟前期(0～100 a)和中期(100～200 a)的粗可燃物载量,降低了模拟前期和中期的林火频率,不同干扰预案模拟后期(200～300 a)火烧频率的结果比较接近;虫害干扰降低了模拟前期和后期的火烧强度,增加了模拟中期的火烧强度,提高了模拟中期的森林火险等级,降低了模拟前期和后期的火险等级.人类灭火可增加虫害的发生面积,因此建议森林管理部门采取适当的防虫措施,不可只注重灭火,可以采取可燃物去除和计划火烧等方式管理林火,促进森林生态系统的可持续发展.     

森林可燃物及其管理的研究进展与展望

森林可燃物是森林生态系统的基本组成部分, 是影响林火发生及火烧强度的重要因素之一, 因此, 受到国内外学者的广泛关注。该文从以下4个方面综述了国内外可燃物研究的最新进展: 森林可燃物特性, 森林可燃物类型与火行为, 森林可燃物类型、载量的调查与制图, 森林可燃物管理。同时提出了我国森林可燃物今后的研究方向: 开展多尺度可燃物研究; 可燃物类型与火行为的研究; 把以试验观测为基础的静态研究与以空间技术和生态模型为基础的动态预测相结合, 研究可燃物处理效果; 全球气候变化背景下可燃物处理与碳收支。     

基于NBR指数分析大兴安岭呼中森林过火区的林火烈度

基于TM影像和3S技术手段,利用NBR指数对1986—2010年大兴安岭呼中林区森林过火区林火烈度进行了定量评价,分析了林火烈度与植被类型、海拔、坡度和坡向等环境因子的关系.结果表明:呼中林区的林火发生次数和面积年际变化明显,每年6—8月是林火的高发期,重度火烧区占总过火面积的84.2%.过火区中,兴安落叶松林占89.9%;海拔1000～1500m区域占68.8%;东、南、西、北4个坡向的过火面积占62.5%,阴、阳坡过火面积差异不明显;坡度15～25°的斜坡区域过火面积占38.4%.不同程度林火烈度的过火面积由大到小依次为重度火>中度火>轻度火>未过火,其中,重度火过火面积>70%,中度火过火面积在10%左右,轻度火和未过火的过火面积<5%.呼中林区林火烈度以重度火为主,对森林资源的破坏程度极大.在大兴安岭林区的林火管理中,应尽早开展森林可燃物处理工作,以降低林火烈度,保障森林生态系统的安全.     

森林可燃物计划烧除的相关分析

森林火灾带来了严重后果,但许多人对黑色防火感到一些困惑,计划烧除是"防火"、"用火"还是"放火".随着数据分析技术的进步,运用数据库、多元统计分析等方法可以分析森林火灾调查和统计的数据,探索森林防火的最佳措施.针对黑色防火的深入理解,对试验数据进行了相关分析.该相关分析是利用了云南松林里进行计划烧除后得到的各种数据,然后通过SPSS软件来分析数据.试验结果可以表明:计划烧除时火强度、火蔓延速度与火焰高度属于正相关;火强度与森林可燃物的生物量也属于正相关,通过小强度的计划烧除能有效的减少森林可燃物的生物量,从而提高森林的自防能力.     

基于CENTURY模型模拟火烧对大兴安岭兴安落叶松林碳动态的影响

火作为森林生态系统重要的自然干扰因子之一,对森林的碳动态有着不可忽视的影响.本研究使用CENTURY模型模拟了大兴安岭呼中林区兴安落叶松林的碳收支对不同强度火烧的响应.结果表明:在不同强度火烧后,土壤总碳库呈先升后降再逐渐恢复的变化趋势,而林分生物碳库则先降后升,其中,林分细小组分碳库的恢复速度明显快于大组分,各碳库的波动程度随火烧强度的增大而增大.森林植被的净初级生产力(NPP)和土壤异养呼吸在火后均先降后升,但NPP的恢复快于土壤异养呼吸,二者的动态变化改变了林分的碳源/汇作用.轻微火烧后,兴安落叶松林仍表现为弱碳汇,并很快恢复到火前水平;其他强度的火烧使兴安落叶松林在短期内(9～12年)表现为碳源,随后逐渐转为碳汇.较低强度的林火不仅可以促进落叶松林的更新、减少死可燃物,也不会对林分的碳汇功能造成太大影响;高强度的严重林火对土壤和林木碳库造成严重损失,延缓森林的恢复,并可使林分表现为较长时间的碳源.     

不同烈度林火干扰下呼中国家级自然保护区森林各碳库储量的动态变化

本研究通过FireBGCv2模型,模拟不同烈度林火干扰下未来100年呼中自然保护区森林各碳库的动态变化特征,以探究森林不同碳库对火干扰的响应规律,为保护区森林可燃物的管理提供科学依据。结果表明: 林火干扰显著降低了保护区森林碳储量,且林火烈度越大,碳储量降低越多。火干扰影响森林各碳库储量的变化,也改变了森林总碳库的分配特征。林火干扰对各碳库碳储量的影响表现为:林火干扰使活立木、半腐殖质层碳储量降低,使粗木质残体碳储量在模拟前、中期增加,在模拟后期降低,灌草碳库碳储量在模拟后期增加。林火烈度越大,活立木、灌草碳库碳储量越低,枯立木和粗木质残体碳库碳储量越高。林火干扰对总碳库分配的影响表现为:林火干扰后,灌草、枯立木、粗木质残体和土壤碳库占比增加,活立木、半腐殖层碳库在总碳库中的占比减小。林火烈度越大,灌草碳库占比越小,粗木质残体碳库占比越大,烈度对其他碳库占比影响较小。枯落物的周期性变化规律为: 20年达到高值,然后10年内降到低值,这一发现为确定森林可燃物处理的时间间隔提供了有力的依据,建议在大兴安岭地区每隔20年进行一次计划火烧,以合理保护该地区的森林资源。     

空间直观景观模型LANDIS在大兴安岭呼中林区的应用

应用空间直观景观模型(LANDIS),研究有采伐和无采伐预案下大兴安岭呼中林区的森林景观的长期变化。用APACK计算每一个物种及各年龄级的分布面积。为了研究物种分布格局的变化,计算了物种分布的聚集度指数。研究结果如下：(1)在无采伐预案下。火干扰模式为低频率大面积高强度火烧;在有采伐预下,火干扰模式为高频率小面积低强度火烧;(2)在无采伐预案下,火会造成各种群分布面积的强烈波动,但是对种群的年龄结构没有很大影响;在有采伐预案下,火对种群分布面积和年龄结构都没有很大的影响;(3)采伐能完全改变各种群的年龄结构。降低种群分布的聚集度,但是对各种群的分布面积并没有很大影响;(4)在有采伐预案下,各种群为增长型种群,增长量通过采伐取走,群落处于演替的干扰顶极状态;在无采伐预案下,各种群为稳定型种群(樟子松和偃松除外),大面积高强度火烧使群落产生较大的波动。结果表明,在呼中林业局,在没有人为干扰情况下,火干扰是森林景观变化的主导因素。自从有了人为干扰,采伐开始逐渐取代火干扰成为影响森林景观变化的主导因素。空间直观景观模型的一个挑战是模型的验证。由于缺乏详细的空间数据及模型模拟中的随机性,很难通过模型模拟结果与实地调查或遥感数据的比较进行验证。通过对火模拟、物种分布和物种组成的生态或生物学实现对模型进行验证。     

浅谈生物防火林带是加强森林防火工作的重要举措和有效途径

本文从林火发生的机理看,火源、可燃物和火环境为燃烧的三要素,缺一不可。根据生物防火林带对火源和可燃物的控制和火灾的减免,指出了生物防火林带是加强森林防火工作的重要举措和有效途径。     

黑龙江省大兴安岭地区塔河县森林火险天气指标动态

基于大兴安岭地区塔河县1974-2008年森林火灾数据和同期气象数据,结合加拿大火险天气系统(CFFWIS),定量和定性分析了该区森林火险天气指标动态.结果表明:1974-2008年,研究区森林火灾年均发生次数呈增加趋势,2000-2008年森林火灾年均发生次数比1974-1999年增加了72.2%;可燃物湿度码、火行为指标和火灾控制难易度指标总体呈增加趋势,且这种增加趋势随着时间的推进更加明显.未来该区森林火灾发生概率将显著递增,可燃物将更加干燥,林火强度增强,控制火灾将更加困难,火险天气状况更加严峻.该区应重点加大森林火灾的防控,尤其是夏季火灾的防控;并应加大计划可燃物的烧除,减少可燃物载量,从可燃物这一源头上减少火灾发生概率和降低火灾强度.     

火对森林土壤的影响

林火是林地上自由蔓延的火,主要有计划火烧(控制火烧)和野火2种类型.火烧的严重程度决定了火灾的效果及其影响的持续时间.火能够通过燃烧有机质和改变粘土矿物来影响土壤结构,导致土壤容重增加和持水能力降低.长期来看,火烧引起土壤有机质减少.火烧之后土壤温度和pH值的升高会促进土壤呼吸,而微生物数量的减少、根系的死亡和可分解物质的减少则减弱土壤呼吸.林火消耗了森林的枯落物层,通过氧化、挥发、灰分颗粒对流、淋溶等途径减少了森林土壤的养分含量.火灾对土壤生物有重要影响,火灾引起的高温可直接杀死土壤微生物,同时通过改变土壤的各种理化性质及林地微环境,间接影响土壤微生物生存和群落的组成.火对土壤动物的影响显著小于对土壤微生物的影响,原因是前者具有更高的灵活性来逃避火灾.中低程度火烧主要通过土壤环境变化间接影响土壤酶,而严重火烧则通过高温直接使其变性.今后应开展跨学科的森林火灾长期研究,加强对火烧后土壤动物、微生物和生态系统之间相互关系的研究,注重计划用火、火灾对土壤有机碳、土壤养分库的稳定、土壤斥水性、水土流失强度和生物多样性影响方面的研究.     

林隙干扰对森林生态系统的影响

林隙干扰通过改变森林微生境异质性和群落演替进程,对森林物种组成、林分结构和系统功能产生重要影响。本研究评述了有关林隙干扰对森林生态系统影响的最新研究进展,从物种生物学特性和环境因素两个方面分析了林隙干扰对森林物种组成变化的影响规律,基于群落组件和群落架构阐述了林隙干扰对森林结构的作用关系,梳理了林隙干扰对森林生态系统功能的影响机制。基于已有研究的分析和目前森林生态系统经营亟需解决的问题,提出未来研究所需关注的重点领域和问题: 林隙面积阈值确定方法;林隙闭合机制;林隙干扰对森林生态系统过程的影响;林隙干扰与森林生产力的关系。林隙干扰在促进物种更新和提升森林结构复杂性等方面具有优势,因此本研究可为我国低产低效人工林改造提供科学依据。     

Organic matter and nutrient dynamics of the forest and forest floor in the Hubbard Brook forest

Summary The forest floor is a major reservoir of organic matter and nutrients for the ecosystem and as such it influences or regulates most of the functional processes occurring throughout the ecosystem. This study reports on the nutrient and organic matter content of the forest floor of the Hubbard Brook Experimental Forest during different seasons and attempts to correlate results from studies of vegetation, litter, decomposition, stemflow, throughfall, and soil. An organic matter budget is presented for an undisturbed watershed.Average weight of the forest floor on an undisturbed watershed ranged from 25,500 to 85,500 kg/ha. The weighted watershed average was 46,800 kg/ha. Although the F and H horizons did not vary significantly with time, the L horizon increased significantly during the period June to August largely as a result of a severe hail storm. The order of abundance of elements in the forest floor was N;CaFe>S>P>Mn>K>Mg>Na>Zn>Cu. The concentrations of Ca, K, and Mn decreased with depth in the forest floor while N, P, S, Na, Fe, Zn, and Cu concentrations increased. N:P ratios were similar in decomposing leaf tissue, the forest floor, litterfall, and net stemflow plus throughfall suggesting a similar pattern of cycling. S was proportional to N and P in decomposing leaf tissue, the forest floor, and litterfall. Net stemflow and throughfall were affected by a relatively large input of SO₄=-S from the atmosphere. Residence times for elements in the forest floor were affected by inputs other than litterfall (precipitation, stemflow, and throughfall). Calculation of residence times using all inputs caused smaller values than if litterfall alone was used. While all residence times were reduced, the major differences occurred for K, S, and Na. N and P showed relatively long residence times as a result of retranslocation and immobilization by decomposers. The slow turnover rate because of the strong demand and retention by all biota must account for the efficiency of the intrasystem cycling process for N and P. K showed the shortest residence time. A rapid and efficient uptake of K by vegetation seems to account for the efficient cycling of this element. The patterns of nutrient cycling are several depending on the chemical properties of the forest floor, and nutritional requirements of the biota.This is contribution No. 67 of the Hubbard Brook Ecosystem Study. Financial support was provided by the National Science Foundation.     

Fungicides for forest trees,shade trees and forest products

The Botanical Review -     

森林采伐对森林景观的长期影响模拟

应用空间直观景观模型(LANDIS),模拟了小兴安岭友好林业局在有无采伐方案下400年内森林景观的动态变化,并利用统计软件APACK计算代表性树种的分布面积、年龄级和反映物种分布格局的聚集度指数.结果表明:与无采伐相反,采伐下的火干扰模式为高频率小面积低强度火烧;采伐对各种群的分布面积影响不大,但显著改变了种群的年龄结构,主要表现为降低了过熟林的分布面积,而增加了其他年龄级森林的分布面积;采伐降低了各树种的聚集度,导致森林景观一定程度上的破碎化.     

Restoration of the understorey layer of recent forest bordering ancient forest

Abstract. Recently established forests are commonly characterized by an impoverished understorey. Restoration is mostly based on spontaneous secondary succession, but little is known about the time period needed to achieve a community species pool with species composition equal to that of ancient forests. Vegetation in transects of 197 plots in 13 recent forest stands contiguous to the Meerdaalwoud ancient forest complex was surveyed. The recent forest stands ranged in age from 36 to 132 yr. The community species pool was described with an ecological, functional and phytosociological approach and based on groups derived from a CCA. Differences in community species pool between age classes of recent forest stands were analysed. During establishment of a new forest competitive species, forest edge species and species with high Ellenberg values for light and nitrogen and a more persistent seed bank will dominate the understorey. After 90 yr of succession the cover by these species decreases and reaches equal values to ancient forest after ca. 105 yr. A large number of forest species will be able to colonize the forest in less than 90 yr. Some typical forest species, however, have very low colonization rates and still have low cover in recent forest more than 105 yr old, so that complete restoration of the understorey requires a time period of over a century. Anthropogenic introduction of forest plant species may reduce the time required for ancient forest vegetation equality.