森林燃烧性的评估

导言：森林的燃烧主要根据森林可燃物水分动态变化,可燃物载床,可燃物种类和类型进行评估,划分森林燃烧等级.

内容：第四章森林燃烧性的评估

一、森林可燃物水分动态变化

森林可燃物的水分变化是极复杂的，一天中的不同时刻、一年中的不同季节、不同植物种类、同种植物的不同部位、活的可燃物和死的可燃物等的含水率的变化不同。

活的可燃物除受大气环境（太阳辐射、温度、湿度和风等）和土壤条件（如土壤含水率、土温、类型等）的影响以外，还受其自身结构（如气孔结构）和生理过程的影响。

在夏天，即使是水分充足的立地，叶片水分在午后也将减少，再在日落恢复。水分变化与日温变化的关系较湿度或土壤水分的波动关系更紧密。

不同植物种类水分变化差异很大,如地衣的水分变化为7%-270%;水藓含水量可达678%;草本水分变化为30%-235%;灌木叶水分变化为75%-175%.林国民(1990年)研究了南方几种活植物在11月份的平均相对含水率:茅草为53.3%,板栗为58.4%,蕨叶为58.4%,杉叶为63.6%. 同种植物的不同部位的含水量变化不一.叶片的含水量变化较大,其次是小枝,再次是大的枝条和茎干.叶的含水率与火行为关系甚为密切.加拿大互格纳尔(Van Wagner)做了脂松人工林的树冠火实验,具有相同的气候环境,但树叶含水率不同,其火行为各异,一般经验认为.活性的水分下降到干重的10%以下时,针叶林的树冠火危险性是很高的.常青灌木叶丛,当活叶水分降到干重的75%以下时,燃烧极旺.

森林中死可燃物水分散失三种不同的机制:外表水分蒸发散失;内部绝对含水率超过30%到35%时,水分只需克服表面张力即可通过毛细管扩散移向表面,扩散速度很大程度由内部结构所左右;内部绝对含水率为30%左右的水是"束缚水",这部分水的散失需要较多的能量.

不同种类的死可燃物散失水分能力不同.林国民(1990年)研究茅草湿度变化:空气相对湿度下降1%,其含水率仅上升0.3%.

森林死可燃物的含水率变化与气象因子关系密切.居思德等人研究了细小可燃物;枯落物下层含水率;粗大可燃物含水率与气象因子的相关性.以采伐迹地的细小可燃物为例,其含水率(Y)与林内气温(X1);林内相对湿度(X2);林内风速(X3);可燃物表面温度(X4);林内降雨量(X5)林内蒸发量(X6);雨后天数(X7)的相关方程为:

y=31.21685X1-0.26373X2-0.04863X3-1.20119X4+7.39468X5-0.36193X6-0.47241X7

森林细小死可燃物(枯草;落叶上层;直径0.6cm的枯枝)的含水率与燃烧的相关性密切,可依此进行燃烧等的划分.居思德研究了大兴安岭地区细小死可燃物的含水率与燃烧的相关,张景群等研究了秦巴山区的栓皮栎阔叶林;汕松人工林和荒草地可燃物含水率与引燃率(火源为蜡梗火柴)的关系.三利类型的可燃物含水率<10%时,引燃率为100%,含水率>40%时,引燃草本植物用的时间最短,针叶次之,阔叶最长.

二、可燃物载床的状况

可燃物载床是指林地从矿质土壤层到林冠顶部所有植物的集合体。一般将可燃物载床分为地下可燃物层，地表可燃物层，中层空间可燃物层，上层空间可燃物层。

地下可燃物层是从矿质土壤层以上到腐殖质表层的物体，主要是植物根系和腐殖质、泥炭等。这层是地下火的燃料。

地表可燃物层是从半腐殖质层到地面2.5m以下的植物体,主要是半腐殖质、枯枝落叶、地面

杂草和灌木。这层是地表火的燃料。

中层空间的可燃物层是从2.5m以上到8.5m的空间植物体，主要是乔木的枯枝、高灌木树冠１攀缘植物以及它们的附生植物体。这层是引燃树冠火的燃料。

上层空间可燃物层是指8.5m以上的空间植物体,主要是乔木树冠、枯立木以及它们的附生植物（如地衣、苔藓）。这层是树冠火的燃料。

决定可燃物载床燃烧的主要因素是可燃物载荷，可燃物种类和类型，可燃物结构（包括大小可燃物的组配、密实度、垂直和水平分布的连续性）。

可燃物载荷，又称可燃物负荷或可燃物载量。是指单位面积上可燃物的重量。通常用Kg/m2或t/hm2表示.

可燃物载荷分为可燃物总载荷、潜在可燃物载荷、有较可燃物载荷。因可燃物载床的各层对森林火灾的作用不同，常分别研究树冠可燃物载荷，死地被物载荷、林下活地被物载荷。

可燃物总载荷是指可燃物载床的植物体总重量，包括矿质土壤内能发现的死的和活的植物体，又称植物量。植物量的定义不同于生物量。生物量的概念中包括植物和动物体，而不包括死的植物量。可燃物载床的总植物量的生理上限为：

Ｗ＝26 A

式中:W=每公顷总植物量t/hm2

A=林分年龄(a).

一个林分接近个值限的程度取决于立地条件,与植被类型无关.例如5年,10年;50年生松林的总植物量的上限分别为58.1,82.2,183.8t/hm2 。

森林可燃物总载荷变化很大。一般草地3-40t/hm2,灌木丛50-100t/hm2,采伐迹地75-500t/hm2,森林250-1500t/hm2。

潜在可燃物载荷是指在最强烈的燃烧中可能烧掉的植物体重量。而这种情况只能在某些特殊天气条件下才能发生。潜在可燃物载荷是一个最大值，实际上所有森林火灾烧掉的可燃物要少些。

有效可燃物载荷是指在特定的天气和地形条件下实际烧掉的可燃物重量，又称实际烧损量。森林燃烧时的消耗量变化幅度因地被物种类而变化，草地的消耗量为100%,灌木丛为5%-95%,采伐迹地为10%-70%,森林为5%-25%.有效可燃物载荷对林火蔓延速度;火强度;危害程度有决定性意义.通常有效可燃物载荷增加一倍,林火蔓延的速度增加一倍,火强度增加4倍.有效可燃物载荷达10t/hm2时转变为高强度火的临界面积为24hm2,达30t/hm2时,达到高强度火的临界面积为10hm2.

树冠可燃物载荷与树龄、立木密度、立地指数、树高、胸径、冠幅、树冠长有关，可以根据这些因子进行预测。

死地被物载荷不仅取决于植物种类，年龄和密度等因子，而且更大程度受到温、湿度的影响。森林年枯落物在1-8t/hm2之间,灌木丛的年枯落物平均为2t/hm2,森林为3.5t/hm2.森林枯落物的分解速度从湿热地带的8t/hm2.a到寒带或沙漠气候带的0.北方矮灌丛的死可燃物可能达到300t/hm2,而总植物量为其许多倍的热带雨林的林地可能完全裸露.有些林分在某个年龄阶段,年枯落物量等于年分解量,因树种和地区而异.

林下烽地被物(灌木和杂草)的数量取决于气候,土壤和乔木种类和郁闭度.可以用以下的公式表示:

W=X-[(X-Y)(1-eac)b]

上式中:W为林下活可燃物载荷;X为没有上木覆盖的活地被物载荷;y为上木全部郁闭的林下活可燃物载荷;a,b为上木树种常数;C为上木郁闭度百分率;e为自然对数底(其值为2.71828).