大兴安岭典型林分地表死可燃物含水率动态变化及预测模型

对春季和秋季大兴安岭地区西林吉林业局山杨-白桦混交林、落叶松林、樟子松林、落叶松-白桦混交林、白桦林5种典型林分不同坡位地表细小死可燃物含水率动态进行研究,构建了不同季节防火期、不同林分地表死可燃物含水率的预测模型,并分析了其预测误差.结果表明: 相同林分地表可燃物含水率在春季和秋季差异显著;在相同季节相同林分下不同坡位可燃物含水率存在差异.采用Nelson模型对地表死可燃物含水率预测的平均绝对误差(MAE)的平均值为0.13,略低于Simard模型(0.14),明显低于气象要素回归模型(0.25).Nelson和Simard模型的预测效果好于气象要素回归模型.秋季模型对地表死可燃物含水率的预测精度好于春季模型和春季秋季混合模型.     

基于FWI湿度码的塔河林业局地表凋落物含水率预测

加拿大火险天气指标系统(FWI)是目前世界上应用最广的火险天气系统,其可燃物含水率预测方法成为一种重要的研究方法.本文以黑龙江省大兴安岭地区塔河林业局典型林分为研究对象,通过野外地表凋落物含水率的连续观测,分析了凋落物含水率与FWI系统3个湿度码\[细小可燃物湿度码（FFMC）、枯落物下层湿度码（DMC）、干旱码（DC）\]之间的关系.结果表明： 对于研究地区8个样地单独取样的地表凋落物,用FWI系统的湿度码FFMC所建立的线性预测方程的平均绝对误差和平均相对误差分别为14.9%和70.7%,低于气象要素回归模型,说明采用FWI湿度码来预测地表凋落物含水率具有一定优势,可用于预测可燃物含水率,但这种优势是有限的.今后应加强对FWI系统在我国应用的修正工作,特别是雨后可燃物湿度码的修正.     

以小时为步长的大兴安岭兴安落叶松林地表可燃物含水率预测模型

应用时滞平衡含水率法(包括Nelson和Simard两种)及气象要素回归法,以小时为步长对大兴安岭地区阳坡上部落叶松林下地表细小死可燃物进行动态含水率测定,分析了不同郁闭度林分的预测误差.结果表明:以小时为步长的可燃物含水率预测方法适用于大兴安岭地区的典型落叶松林分,Simard法预测平均绝对误差为1.1%,平均相对误差为8.5%,低于Nelson法和传统的气象要素回归法,接近同类研究的误差范围;同一坡度、坡位上,不同郁闭度下的可燃物含水率变化差异较大,使用以小时为步长的可燃物含水率预测方法,应根据不同地区林分和地点选择合适的平衡含水率模型,或建立基于林分的可燃物含水率模型.     

大兴安岭南瓮河落叶松-白桦混交林地表可燃物含水率

以大兴安岭南瓮河国家级自然保护区落叶松-白桦混交林的阳坡和阴坡2种林分为研究对象,监测2种林分在不同防火期的地表可燃物含水率的动态变化,采用基于平衡含水率和时滞的直接估计法,分析防火期和坡向对地表可燃物含水率预测模型精度的影响。结果显示:不同防火期林内气象因子(防火期影响)及林分郁闭度(坡向影响)不同,地表可燃物含水率变化呈现差异(P0.05),秋季春季,阳坡阴坡。在构建的地表可燃物含水率预测模型中,秋季防火期预测模型精度优于春季防火期预测模型精度,阳坡预测模型精度优于阴坡预测模型精度。因而,在进行森林火险预测预报时,需考虑坡向和防火期对可燃物含水率的影响,分别建立不同的预测模型,将有助于提高火险预测预报精度。     

黄土高原子午岭大披针苔草能量与养分特征

森林地表死可燃物是引起森林火灾的重要原因,掌握森林地表死可燃物载量的分布,对预防火灾和可燃物管理有重要意义.依据1 h、10 h和100 h分类标准,对呼中林区的不同林型内的地表死可燃物载量进行了对比分析.结果表明:樟子松林内死可燃物总载量最高,偃松林内的最低;对不同类型兴安落叶松林群落的地表死可燃物进行比较,发现笃斯越桔-兴安落叶松林内死可燃物总载量最高,而泥炭藓-杜香-兴安落叶松林的最低;此外,相关分析表明,兴安落叶松死可燃物总载量与平均胸径、平均树高、草本盖度、凋落物厚度呈显著的正相关,与坡向、腐殖质厚度等因子呈显著负相关;多元线性回归分析表明,用兴安落叶松林的凋落物厚度、草本盖度、平均树高因子可较好地估算地表死可燃物总载量,进而为森林可燃物的管理和指导森林防火提供科学的依据.     

以小时为步长的大兴安岭典型林分地表死可燃物含水率模型预测及外推精度

地表死可燃物含水率是火险天气和火行为预报中的重要指标.本研究基于时滞平衡含水率法(Nelson和Simard方法)及气象要素回归方法,于2010年9—10月对黑龙江省大兴安岭地区盘古林场不同郁闭度的山杨-白桦混交林、红皮云杉纯林,以及采伐迹地(原1∶1樟子松-白桦混交林)地表死可燃物含水率进行以小时为步长的连续测定,建立其预测模型,得到预测误差,并使用相应的模型对其他林分地表死可燃物含水率进行外推精度分析.结果表明:采用Nelson平衡含水率法构建的地表死可燃物含水率变化模型的平均绝对误差、平均相对误差和均方误差根(0.0154、0.104和0.0226)低于Simard法(0.0185、0.117和0.0256)和气象要素回归法(0.0222、0.150和0.0331).在外推效果方面,气象要素回归法的平均绝对误差、平均相对误差和均方误差根(0.0410、0.0300和0.0740)低于Simard法(0.610、0.492和0.846),但前两者均高于Nelson法(0.034、0.021和0.0660),说明以小时为步长的时滞平衡含水率法,尤其是Nelson法适用于大兴安岭地区所测林分.外推虽不能降低误差,但有助于提高现有模型应用至不同林分条件或大尺度范围内的地表死可燃物含水率预测精度和利用率.模型建模和外推误差与不同树种和郁闭度条件差异有关,研究时应根据不同林分和地点选择合适的平衡含水率模型.     

平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的火行为Ⅰ.蔓延速率影响因子与预测模型

以东北林业大学帽儿山实验林场蒙古栎次生林下的蒙古栎凋落叶片为材料,根据研究地区同类可燃物的野外条件,在实验室内构建了不同载量、高度和含水率的可燃物床层,进行100次平地无风条件下的点烧试验.结果表明：平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率不超过0.5 m·min^-1;可燃物含水率、床层载量和高度对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率具有显著影响;含水率对林火蔓延速率的影响与可燃物床层高度、载量等无显著关系,而可燃物床层高度对林火蔓延速率的影响与可燃物床层载量有关.可燃物床层压缩比对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率影响不大.以可燃物含水率、床层载量和高度为预测因子的林火蔓延速率预测模型能解释83%的林火蔓延速率变差,模型的平均绝对误差为0.04 m·min^-1,平均相对误差不超过17%.     

平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的火行为Ⅰ.蔓延速率影响因子与预测模型

以东北林业大学帽儿山实验林场蒙古栎次生林下的蒙古栎凋落叶片为材料,根据研究地区同类可燃物的野外条件,在实验室内构建了不同载量、高度和含水率的可燃物床层,进行100次平地无风条件下的点烧试验.结果表明：平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率不超过0.5 m·min^-1;可燃物含水率、床层载量和高度对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率具有显著影响;含水率对林火蔓延速率的影响与可燃物床层高度、载量等无显著关系,而可燃物床层高度对林火蔓延速率的影响与可燃物床层载量有关.可燃物床层压缩比对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率影响不大.以可燃物含水率、床层载量和高度为预测因子的林火蔓延速率预测模型能解释83%的林火蔓延速率变差,模型的平均绝对误差为0.04 m·min^-1,平均相对误差不超过17%.     

北京松山油松林地表可燃物负荷量的影响因素

森林地表可燃物是引起森林火灾的重要因素,研究森林地表可燃物负荷量的影响因子可以为森林可燃物管理提供科学依据。本文对北京松山自然保护区油松林地表可燃物负荷量与地形、林分和地被物因子进行相关性分析和逐步回归分析,通过方差分解计算3类影响因子对可燃物负荷量变化的贡献率。结果表明:(1)地表总可燃物负荷量与草本盖度呈显著负相关。地表活可燃物负荷量与海拔和灌木盖度呈显著正相关,与草本盖度呈显著负相关。地表死可燃物负荷量分别与郁闭度、林分密度和平均树高呈显著正相关,与海拔呈极显著负相关;(2)多元线性回归分析表明,用海拔、郁闭度和灌木盖度3个因子可较好地估算地表活可燃物负荷量;地表死可燃物负荷量可用海拔和郁闭度2个因子进行较好估算。(3)对地表活可燃物负荷量的解释力中,地被物因子林分因子地形因子,地被物因子与地形因子的交互作用贡献率最显著,与林分因子的交互作用贡献率次之。对地表死可燃物负荷量的解释力中,林分因子地形因子地被物因子,林分因子和地形因子的交互贡献率显著,与地被物因子的交互贡献率次之。不同类别地表可燃物的影响因子不同,在进行可燃物管理、森林防火和林分调控的过程中需有针对性。     

基于微波遥感技术探测森林地表土壤含水率

森林地表土壤含水率是森林生态系统中的重要参数,使用微波遥感技术快速准确地估算区域尺度上的森林地表土壤含水率,对于森林生态系统研究具有重要的现实意义.本文利用TDR-300土壤含水率速测仪测得黑龙江大兴安岭地区塔河林业局盘古林场内120块样地的森林地表土壤含水率作为因变量,利用C波段全极化SAR数据的极化分解参数作为自变量,构造多元线性回归统计模型和BP神经网络模型,定量估测森林地表土壤含水率,通过模型反演获得区域尺度上森林地表土壤含水率的空间分布.结果表明: 多元线性回归统计模型的精度为86.0%,均方差根误差(RMSE)为3.0%;BP神经网络模型的精度为89.4%,RMSE为2.7%.说明利用BP神经网络模型定量估测森林地表土壤含水率优于多元线性回归模型,将全极化SAR数据通过BP神经网络模型进行仿真,最终得到研究区域的森林地表土壤含水率空间分布图.     

以地表死可燃物评估八达岭林场森林燃烧性

森林燃烧性是森林火险评估的基础,也是制定营林防火措施的依据.以北京市八达岭林场18种主要森林类型的地表死可燃物为研究对象,分别以死可燃物负荷量、含水率及综合属性为分析依据,结合国内外最新研究成果、林场实际情况和样地调查,分别讨论并对比不同森林类型的燃烧性,并划分等级.研究得出,以地表死可燃物综合属性为分析依据,研究不同森林类型的燃烧性更符合林场实际情况,并以综合属性为依据绘制林场燃烧性等级图,同时,死可燃物负荷量和含水率的分析,可以为营林防火措施的制定提供理论依据.     

啮齿动物捕食和搬运蒙古栎种子对种群更新的影响

2010-2011年,在东北林业大学城市林业示范基地研究了啮齿动物对蒙古栎种子的捕食和搬运。结果表明,蒙古栎种子捕食率在年际间无显著差异,但2010年的蒙古栎种子搬运率显著高于2011年,存留率显著低于2011年。啮齿动物在胡桃楸林、樟子松林、水曲柳林和白桦林内对蒙古栎种子的总捕食率和总搬运率分别达到(5.7±13.5)%和(27.1±37.1)%。蒙古栎种子在樟子松林内的捕食率和搬运率均最高,胡桃楸林内蒙古栎种子存留率最高;2010年蒙古栎种子在与蒙古栎林边缘距离0,10,20,30,40,50m组间的捕食率无显著差异,搬运率和存留率有显著差异,但2011年蒙古栎种子在不同距离组间的捕食率呈显著差异,搬运率和存留率无显著差异。与蒙古栎林边缘距离20m处蒙古栎种子的捕食率最高。2010年和2011年,分别有(37.8±49.7)%和(27.7±49.8)%的蒙古栎种子被啮齿动物利用,这表明啮齿动物是林业示范基地内蒙古栎地表种子的主要捕食者。冬季食物匮乏秋季贮藏种子是造成啮齿动物对蒙古栎种子有较大捕食、扩散压力的主要原因。因此,啮齿动物对蒙古栎种子的捕食和搬运影响了蒙古栎林的种群更新。     

黑龙江省6种乔木叶片热解特性及气体释放特征

森林可燃物是森林火灾发生的基础,地表死可燃物是森林可燃物的重要组成部分,研究地表死可燃物的热解特性和气体释放对探究森林火灾对大气环境和碳平衡的影响及森林火灾的预防和扑救具有重要意义.本研究对黑龙江省6种乔木(樟子松、红皮云杉、水曲柳、胡桃楸、蒙古栎和白桦)地表凋落的叶片进行热重分析和气体释放分析,探究森林可燃物的热解过...     

平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的火行为Ⅲ.火线强度、可燃物消耗和燃烧效率分析及预测模型

以东北地区针阔混交林重要建群种和伴生种蒙古栎为对象,在平地无风条件下进行室内点烧试验,分析含水率、载量和厚度对蒙古栎凋落叶床层火线强度、消耗量和燃烧效率的影响,并对相关模型进行了验证.结果表明: 含水率、载量和床层厚度对蒙古栎凋落叶床层火线强度、消耗量和燃烧效率均有显著影响,并且3个指标之间存在交互作用.在已有模型中,Byram模型需参数调整后方可用于本地凋落叶可燃物,其重新估计的α、β拟合值分别为98.009和1.099,得到的预测值均方根误差为8.676 kW·m^-1,平均相对误差为21.0%, R²为0.745.对Albini提出的燃烧效率模型参数a、b的重新估计值分别为0.069和0.169,得到的预测值均在93.0%以上,绝大多数偏高.Consume模型适用性较强.新建立的火线强度、消耗量和燃烧效率的一般线性模型调整后的R²分别为0.82、0.73和0.53,均方根误差分别为8.266 kW·m^-1、0.081 kg·m^-2和0.203.在低强度地表火中,细小可燃物可能不会被完全消耗,现有一些系统中将凋落叶和细小可燃物按全部消耗处理,将高估碳的释放量.     

广义Rothermel模型预测平地无风条件下红松蒙古栎林地表混合可燃物的火行为

以帽儿山地区红松-蒙古栎林下地表混合可燃物为材料,进行不同含水率、载量和混合比例的室内点烧试验,观测得到蔓延速率、驻留时间、反应强度、火线强度和火焰长度,并与采用表面积加权法和载量加权法的广义Rothermel模型预测值进行比较.结果表明： 广义Rothermel模型对红松 蒙古栎林下地表混合可燃物的林火蔓延速率、反应强度的预测平均绝对误差分别为0.04 m·min^-1、77 kW·m^-2,预测平均相对误差分别为16%、22%;对驻留时间、火线强度和火焰长度的预测偏低,预测平均绝对误差分别为15.5 s、17.3 kW·m^-1和9.7 cm,预测平均相对误差分别为55.5%、48.7%和24%.这些误差可以看成是用该模型预测同类可燃物相应火行为的误差下限.两种加权算法对模型预测精度影响差异不大,当红松可燃物所占比重较小时,表面积加权法得到的蔓延速率和反应强度预测值精度较高,载量加权法得到的火线强度和火焰长度预测值精度较高;当红松可燃物所占比重较大时,结果则相反.     

大兴安岭呼中林区地表死可燃物含水量及其环境梯度分析

森林地表死可燃物含水量与林火行为密切相关,理解森林地表死可燃物含水量及其与环境因子之间的关系对于林火管理有重要意义。本文对大兴安岭呼中林区的不同植被类型内的地表死可燃物含水量,依据1 h、10 h和100 h分类标准进行了对比,结果表明：杨桦林和钻天柳林等2种阔叶林地表死可燃物含水量最高,而其他植被类型比阔叶林内地表死可燃物含水量低,且之间无显著性差异;对兴安落叶松不同林型内的地表死可燃物含水量进行比较,发现越桔兴安落叶松林内地表死可燃物含水量最高,其他林型比越桔兴安落叶松林低,且之间没有显著性差异。此外,利用除趋势典范对应分析对地表死可燃物含水量的环境梯度进行分析。结果表明：第1排序轴反映了坡位与海拔梯度,即热量因素,沿着第1轴从左到右海拔和坡位逐渐降低;第2轴反映了坡向和林分密度梯度,即水分因素。总体来说,坡位与海拔是影响森林地表死可燃物含水量的主要环境因子,二者综合作用表达了该地区森林地表死可燃物含水量的空间生态梯度。     

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.     

大兴安岭塔河地区雷击火发生驱动因子综合分析

森林火灾是一个全球性问题,对森林资源和温室气体排放有重要影响,并严重影响人们生命财产安全。林火主要分为人为火(人为活动引起)和雷击火(雷电引起)两大类。在我国北方针叶林带,雷击火主要集中在黑龙江大兴安岭和内蒙古呼伦贝尔盟地区。大兴安岭塔河地区位于我国北方针叶林带,是森林火灾的重灾区。其中雷击火所占比例大约1/3以上。目前针对当地雷击火与影响因子的研究主要集中于气象因子,非气象因子(森林可燃物和地形特征)的研究受数据条件和技术手段限制研究报道较少。研究数据包含三部分,林火数据,气象数据和地理植被数据。林火数据包含1974—2009年间林火发生经纬度坐标,时间和面积等。气象数据主要包括每日尺度的最低气温,最高气温,平均风速,平均相对湿度等因子。根据加拿大火险天气指标系统计算出了出了细小可燃物湿度码(FFMC),干燥可燃物湿度码(DMC)和干旱码(DC)也没用于本研究。此外,基于1∶10万塔河地区数字化林相图提取了海拔、坡度、坡向、森林类型、优势树种、龄级等因子用于决策因子分析。研究数据分析过程主要应用Arc GIS10.0中的空间分析工具和SPSS19.0的逻辑斯蒂回归模型完成。研究结果显示"日最低气温","最大风速"和"最小相对湿度"3个气象因子及火险天气指标系统(FWI)中细小可燃物湿度码(FFMC)干旱码(DC)与雷击火发生概率显著相关(P0.05),模型整体拟合水平R2(CoxSnell)=0.326。在非气象因子与雷击火发生的逻辑斯蒂模型检验中,"地被物盖度"和"龄级"均在P=0.05水平上与雷击火发生显著相关,其模型的整体拟合水平R2(CoxSnell)为0.15。研究结论表明在分析雷击火发生的决策因子时,应该综合考虑气象、可燃物和林分因素。     

不同类型城市森林对土壤肥力的影响

以东北林业大学城市林业示范研究基地中9种人工林(兴安落叶松林、樟子松林、黑皮油松林、黄波罗林、胡桃楸林、水曲柳林、白桦林、蒙古栎林、针阔混交林)及附近的农耕地和撂荒地土壤为研究对象,通过对林地土壤不同层次pH值、有机质及主要养分含量的测定分析,研究了不同林型对土壤肥力的影响.结果表明：阔叶林(除蒙古栎林)的土壤趋于中性,针阔混交林、兴安落叶松林、樟子松林和黑皮油松林的土壤呈微酸性,蒙古栎林的土壤呈酸性;随土壤深度增加,土壤有机质、水解氮、速效钾、有效磷、全氮、全磷含量均呈下降趋势.不同林地土壤同一层次化学指标整体差异显著(P＜0.05).土壤肥力优劣为：水曲柳林>黄波罗林>针阔混交林>胡桃楸林>白桦林>撂荒地>农耕地>樟子松林>兴安落叶松林>蒙古栎林>黑皮油松林,说明阔叶林(除蒙古栎林)和针阔混交林中的土壤肥力增加,而针叶林的土壤肥力趋于下降.     

基于ArcGIS的福建南部地区林火管理资源分布优化

研究基于逻辑斯蒂回归和Arc GIS,以2000—2010年该地区火点数据为基础,结合气候、植被、地形及人口和社会经济数据,对厦门、漳州和泉州等福建南部地区主要森林城市进行森林火险等级划分。在此基础上,应用不同方法对研究区域进行防火瞭望塔选址分析并加以比较,同时根据火险区划结果,综合考虑高火险区域、公路以及居民点的距离等因素进行林火扑救区规划,实现对研究区域森林火灾的管理区划。结果表明:高程、坡度、日最小相对湿度、距离铁路的距离、距离公路的距离、距离居民点的距离、日最高地表气温、日最低地表气温、日降水量、日照时数、日最高气温和GDP等12个因素与林火的发生存在显著相关,且模型的预测准确率达到74.0%。利用该模型进行火险等级区划,发现该地区高火险面积约占33.58%,且分布不均。防火瞭望塔选址的研究结果显示,传统方法、构建20 km×20 km网格和10 km×10 km网格,对于高火险区域的瞭望可见率分别为25.63%、42.25%和63.38%。利用层次分析法对林火扑救区划分的结果显示,到高火险地区距离、到公路距离和到居民点距离的权重分别为0.620、0.284和0.096,通过Arc GIS加权叠加得到相应的扑救区优化图。研究结果可为我国南方山地区域林火预防与管理工作提供一定的支持。