抚育间伐对西山林场侧柏林冠层可燃物特征及潜在火行为的影响

作     者：高敏 任云卯 周晓东 陈思帆 高钰 王会娟 顾泽 刘晓东 Gao Min;Ren Yunmao;Zhou Xiaodong;Chen Sifan;Gao Yu;Wang Huijuan;Gu Ze;Liu Xiaodong

作者机构：北京林业大学森林资源生态系统过程北京市重点实验室北京100083 北京市西山试验林场管理处北京100000 森林草原火灾风险防控应急管理部重点实验室北京102202 

出 版 物：《北京林业大学学报》 (Journal of Beijing Forestry University)

年 卷 期：2022年第44卷第8期

页      面：56-65页

核心收录：

学科分类：0907[农学-林学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(31770696) 

主　　题：侧柏林 抚育间伐 冠层可燃物 冠层容积密度 潜在火行为 

摘      要：【目的】研究不同间伐强度对北京西山试验林场侧柏林冠层可燃物特征及其潜在火行为的影响,为冠层可燃物调控和预防高能量连续型树冠火的发生提供参考。【方法】以北京西山试验林场侧柏为研究对象,设置3种间伐强度(低15%、中35%、高50%,均为株数强度)的处理,并设置对照样地,每种处理设置3块重复样地。基于标准枝法所调查冠层可燃物参数(枝条数量、长度、基径),对冠层可燃物载量建立线性回归模型,进一步计算冠层容积密度。通过单因素方差分析探讨不同间伐强度对冠层可燃物特征(冠层可燃物载量、冠层容积密度)的影响。利用Behave Plus 5.0软件,分别根据样地可燃物含水率和气象条件设置中度湿度条件和10 m高空风速(0~18 m/s),探讨不同间伐强度对树冠潜在火行为指标(树冠火蔓延速率、火线强度、火焰长度、单位面积发热量等)的影响,并依据树冠火转化模型研究抚育间伐对连续型树冠火发生的影响。【结果】(1)林分冠层可燃物特征在不同间伐强度下存在差异,中度间伐强度下与未间伐样地差异最显著,冠层可燃物载量、冠层容积密度随着间伐强度的增加而减少,冠层可燃物载量由3.280 kg/m^(2)减少到0.540 kg/m^(2),冠层容积密度由0.478 kg/m^(3)减少到0.056 kg/m^(3)。(2)不同间伐强度下林分冠层可燃物载量、冠层容积密度垂直分布特征为随树高的增加而先增加后减少。(3)树冠潜在火行为指标在中度间伐强度下与未间伐样地差异显著,其中火线强度、火焰长度以及单位面积发热量随间伐强度的增大而减小,树冠火蔓延速率在抚育间伐后小于未间伐样地,但不随间伐强度的变化而变化,临界树冠火蔓延速率随间伐强度的增大而增大。在未间伐、低度间伐强度下样地将发生连续型树冠火,中度、高度间伐强度样地不发生;随着间伐强度增大,发生连续型树冠火时所需10 m高空风速由6 m/s逐渐增大到8 m/s,火线强度由6930 kW/m减少到5829 kW/m,火焰长度由9.7 m减少到8.6 m,单位面积发热量由47817 kJ/m^(2)减少到40667 kJ/m^(2),树冠火蔓延速率由8.7 m/s增加到8.9 m/s。【结论】抚育间伐影响冠层可燃物特征、树冠潜在火行为指标。中度间伐强度对冠层可燃物特征和树冠潜在火行为指标影响显著,通过减少冠层容积密度,可以有效降低树冠潜在火行为,避免连续型树冠火的发生。综合考虑经济效益和生态效益,在对侧柏林进行冠层可燃物调控时建议采取中度间伐处理。