【摘要】：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(duì)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(jì)劃燒除方式進(jìn)行可燃物管理。計(jì)劃燒除是有控制、有計(jì)劃地點(diǎn)燃火險(xiǎn)等級(jí)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(shí)降低林區(qū)火險(xiǎn),消除火災(zāi)蔓延通道。計(jì)劃燒除是人為干預(yù)的林火管理方式,通過對(duì)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)。選取云南省景谷縣思茅松(Pinus kesiya Royle ex Gordon var.langbianensis)林區(qū)、安寧市云南松(Pinus yunnanensis)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(duì)象,分析不同植被類型、不同樹種、不同地域進(jìn)行計(jì)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(zhǎng)的效果影響評(píng)價(jià)計(jì)劃燒除的生態(tài)調(diào)控作用,開展室外草甸燒除實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)微縮山地的燃燒實(shí)驗(yàn)以及FARSITE軟件模擬景觀尺度的燒除實(shí)驗(yàn),研究計(jì)劃燒除的火行為特征,指導(dǎo)計(jì)劃燒除工作。研究數(shù)據(jù)表明:(1)計(jì)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(jì)劃燒除樣地腐殖質(zhì)層載量的增加量為2.696t·hm-2,高于對(duì)照樣地24.84%。兩年時(shí)間后計(jì)劃燒除樣地可燃物載量的增加量低于對(duì)照樣地0.539t·hm-2,而腐殖質(zhì)層載量增加量高于對(duì)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(jì)劃燒除能增加思茅松林下可燃物有機(jī)碳儲(chǔ)量:思茅松林計(jì)劃燒除樣地林下可燃物平均有機(jī)碳儲(chǔ)量高于對(duì)照樣地1.338t·hm-2,約10%;腐殖質(zhì)層有機(jī)碳儲(chǔ)量高于對(duì)照樣地1.721t·hm-2,約25%;腐殖質(zhì)層平均厚度為1.593cm,高于對(duì)照樣地0.527cm,約50%。兩年時(shí)間后計(jì)劃燒除樣地可燃物總有機(jī)碳儲(chǔ)量的增加量低于對(duì)照樣地0.382t·hm-2,而腐殖質(zhì)層增加量高與對(duì)照樣地0.298t·hm-2。(3)計(jì)劃燒除能增加思茅松林土壤有機(jī)碳含量和碳儲(chǔ)量:思茅松林計(jì)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(p0.01),均高于對(duì)照樣地約0.5;0-60cm層次平均總有機(jī)碳儲(chǔ)量和0-20cm層次平均有機(jī)碳儲(chǔ)量均達(dá)差異性顯著增加水平(p0.05),其他層次達(dá)差異性極顯著增加水平(p0.01),總有機(jī)碳儲(chǔ)量高于對(duì)照樣地49.526t·hm-2。兩年時(shí)間后計(jì)劃燒除樣地和掩埋樣地的平均土壤有機(jī)碳含量和碳儲(chǔ)量分別高于對(duì)照樣地0.0391、8.734t·hm-2和5.569、363.245t·hm-2,掩埋方式均高于對(duì)照樣地3倍。(4)計(jì)劃燒除能增加土壤的化學(xué)元素:①典型草甸計(jì)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)顯著增加(p0.05),堿解氮、有效磷先顯著減少后顯著增加(p0.05);6-10cm層次有機(jī)質(zhì)、堿解氮先顯著減少后顯著增加(p0.05),有效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀均顯著減少(p0.05);11-20cm層次有機(jī)質(zhì)、堿解氮、全氮均顯著增加(p0.05),有效磷、速效鉀、全磷、全鉀均顯著減少(p0.05)。②沼澤草甸計(jì)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(p0.05),有效磷先顯著減少(p0.05)后表層顯著增加(p0.05),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(duì)照樣地,堿解氮均顯著下降(p0.05);有效磷、速效鉀、全氮除6月高外其余月份均低于對(duì)照樣地外;全磷、全鉀除5月高外其余月份均低于對(duì)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(duì)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(p0.05)。⑤典型草甸計(jì)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(p0.05),其他指標(biāo)均顯著增加(p0.05)。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(p0.05)。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(p0.05)。灌叢燒除后0-5cm層次土壤各指標(biāo)在5-9月間的總量除全鉀下降約20%外,其他指標(biāo)均達(dá)極顯著增加(p0.01)。(5)計(jì)劃燒除能促進(jìn)的林木生長(zhǎng):思茅松、落葉松、白樺計(jì)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(duì)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(p0.05),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(p0.01)。跡地灌木種類多于對(duì)照樣地,但平均高度和平均地徑、蓋度均低于對(duì)照樣地。跡地草本種類少,各種類的最大高度、平均高度、蓋度均小于對(duì)照樣地。思茅松計(jì)劃燒除樣地2年時(shí)間后平均樹高和平均胸徑的增長(zhǎng)量分別高于對(duì)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(jì)劃燒除實(shí)驗(yàn):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(jì)劃燒除的火蔓延速率預(yù)測(cè)模型和計(jì)劃燒除防火隔離帶寬度預(yù)測(cè)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(yàn)所得數(shù)據(jù)通過SPSS軟件的正態(tài)分布校驗(yàn),建立的模型擬合度較好,平均誤差均較低。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(xiǎn)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(jì)劃燒除過程的火行為,火線強(qiáng)度高、火焰長(zhǎng)度長(zhǎng)、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(jì)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(jì)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(xiǎn),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(jì)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(zhǎng)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(gè)月的輸入總量比對(duì)照樣地少,灌叢各指標(biāo)總量顯著增加。林區(qū)開展計(jì)劃燒除減少了草本層和灌木層載量,降低灌木和草類高度,增加腐殖質(zhì)層厚度、土壤有機(jī)碳含量和碳儲(chǔ)量,促進(jìn)林木生長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)森林防火,同時(shí)提高固碳效益和彰顯計(jì)劃燒除的生態(tài)調(diào)控作用。FARSITE軟件能以圖形的方式直觀的顯示計(jì)劃燒除中的高火險(xiǎn)區(qū)域,提前做好防控措施,指導(dǎo)計(jì)劃燒除工作的開展,避免跑火。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S762

【參考文獻(xiàn)】

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1 解伏菊,肖篤寧,李秀珍,王緒高,史寶東;大興安嶺北坡火燒跡地森林郁閉度恢復(fù)及其影響因子分析(英文)[J];Journal of Forestry Research;2005年02期

本文編號(hào)：2760979