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Vertical distribution of fuels in Pinus yunnanensis forest and related affecting factors.

云南松林可燃物的垂直分布及影响因子


为研究可燃物负荷量空间分布对林火种类和火行为的影响,以川西南地区不同类型云南松林的冠层可燃物和地表可燃物、4个地形因子(海拔、坡度、坡位和坡向)和4个林分因子(郁闭度、胸径、树高和林龄)为对象,比较不同林分相同垂直层面和不同空间层次上的可燃物负荷量及分布特征,分析不同林分的林火行为趋势;并运用典型相关分析(CCA)分析可燃物负荷量与环境因子的关系.结果表明: 不同林分组成中,可燃物垂直分布呈显著性差异.云南松-栎类-丁香林、云南松-栎类林和云南松纯林容易发生地表火,但不易发生树冠火;云南松-侧柏林、云南松-油杉林和油杉-云南松林易发生地表火,而且易转化为树冠火.冠层可燃物主要受林龄、海拔、胸径和树高的影响,林下可燃物主要受郁闭度、坡度、树高和林龄的影响.

In order to understand the effects of fuel loadings spatial distribution on forest fire kinds and behaviors, the canopy fuels and floor fuels of Pinups yunnanensis forests with different canopy density, diameter at breast height (DBH), tree height, and stand age and at different altitude, slope grade, position, and aspect in Southwest China were taken as test objects, with the fuel loadings and their spatial distribution characteristics at different vertical layers compared and the fire behaviors in different stands analyzed. The relationships between the fuel loadings and the environmental factors were also analyzed by canonical correspondence analysis (CCA). In different stands, there existed significant differences in the vertical distribution of fuels. Pinus yunnanensisoakSyzygium aromaticum, Pinus yunnanensisoak, and Pinus yunnanensis forests were likely to occur floor fire but not crown fire, while Pinus yunnanensisPlatycladus orientalis, Pinus yunnanensisKeteleeria fortune, and Keteleeria fortunePinus yunnanensis were not only inclined to occur floor fire, but also, the floor fire could be easily transformed into crown fire. The crown fuels were mainly affected by the stand age, altitude, DBH, and tree height, while the floor fuels were mainly by the canopy density, slope grade, altitude, and stand age.


全 文 :云南松林可燃物的垂直分布及影响因子*
王摇 叁摇 牛树奎**摇 李摇 德摇 王景华摇 陈摇 锋摇 孙摇 武
(北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室, 北京 100083)
摘摇 要摇 为研究可燃物负荷量空间分布对林火种类和火行为的影响,以川西南地区不同类型
云南松林的冠层可燃物和地表可燃物、4 个地形因子(海拔、坡度、坡位和坡向)和 4 个林分因
子(郁闭度、胸径、树高和林龄)为对象,比较不同林分相同垂直层面和不同空间层次上的可燃
物负荷量及分布特征,分析不同林分的林火行为趋势;并运用典型相关分析(CCA)分析可燃
物负荷量与环境因子的关系.结果表明: 不同林分组成中,可燃物垂直分布呈显著性差异.云
南松鄄栎类鄄丁香林、云南松鄄栎类林和云南松纯林容易发生地表火,但不易发生树冠火;云南
松鄄侧柏林、云南松鄄油杉林和油杉鄄云南松林易发生地表火,而且易转化为树冠火.冠层可燃物
主要受林龄、海拔、胸径和树高的影响,林下可燃物主要受郁闭度、坡度、树高和林龄的影响.
关键词摇 云南松林摇 可燃物摇 垂直分布摇 林火行为摇 地形
文章编号摇 1001-9332(2013)02-0331-07摇 中图分类号摇 S762. 1摇 文献标识码摇 A
Vertical distribution of fuels in Pinus yunnanensis forest and related affecting factors. WANG
San, NIU Shu鄄kui, LI De, WANG Jing鄄hua, CHEN Feng, SUN Wu (Ministry of Education Key
Laboratory for Silviculture and Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China) .
鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(2): 331-337.
Abstract: In order to understand the effects of fuel loadings spatial distribution on forest fire kinds
and behaviors, the canopy fuels and floor fuels of Pinups yunnanensis forests with different canopy
density, diameter at breast height (DBH), tree height, and stand age and at different altitude,
slope grade, position, and aspect in Southwest China were taken as test objects, with the fuel load鄄
ings and their spatial distribution characteristics at different vertical layers compared and the fire be鄄
haviors in different stands analyzed. The relationships between the fuel loadings and the environ鄄
mental factors were also analyzed by canonical correspondence analysis (CCA). In different stands,
there existed significant differences in the vertical distribution of fuels. Pinus yunnanensis鄄oak鄄Syzy鄄
gium aromaticum, Pinus yunnanensis鄄oak, and Pinus yunnanensis forests were likely to occur floor
fire but not crown fire, while Pinus yunnanensis鄄Platycladus orientalis, Pinus yunnanensis鄄Keteleeria
fortune, and Keteleeria fortune鄄Pinus yunnanensis were not only inclined to occur floor fire, but
also, the floor fire could be easily transformed into crown fire. The crown fuels were mainly affected
by the stand age, altitude, DBH, and tree height, while the floor fuels were mainly by the canopy
density, slope grade, altitude, and stand age.
Key words: Pinus yunnanensis forest; fuel; vertical distribution; forest fire behavior; terrain.
*国家林业公益性行业科研专项(200804001)资助.
**通讯作者. E鄄mail: niushukui@ bjfu. edu. cn
2012鄄05鄄24 收稿,2012鄄12鄄05 接受.
摇 摇 树冠火是在极端气候条件下发生的一种林火类
别,其燃烧机理非常复杂[1] . 树冠火一旦发生,人为
很难控制[2],导致森林被大面积烧毁,损失惨重. 目
前,树冠火的防控是一个世界性的难题[3-6] .四川省
西南林区一直是全国森林火灾发生次数最多、森林
受害面积最大、损失最严重的地区之一. 近年来,该
地区森林火灾数量总体呈下降趋势,但局部地区森
林火灾仍很严重.据统计,四川省凉山州和攀枝花地
区 2005—2008 年年均发生林火 484 次,受害森林面
积 4121. 31 hm2·a-1 . 其中,树冠火频发,多数针叶
林损失殆尽.这可能与川西南地区特定的气候条件
和云南松林的广泛分布,以及其固有的生物学、生态
学特性有关[7] . 有研究表明,四川省西南地区的树
冠火通常发生在以云南松为主要组成树种的中幼龄
针叶林中[8-9],森林损失的严重程度与树冠火发生
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 2 月摇 第 24 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2013,24(2): 331-337
有着极其密切的关系.因此,研究针叶林内可燃物负
荷量的垂直分布与树冠火的关系,以及云南松林树
冠火的燃烧机理,对于防范树冠火发生和蔓延,减少
森林火灾损失具有重要意义.
针叶林内可燃物种类和负荷量的垂直分布与树
冠火的发生密切相关,是森林可燃物结构调控的重
要方面[4] .在自然状态下,可燃物垂直分布随着林
龄、树种组成的不同而变化,同时也受到多种环境因
子(如海拔、坡度、林分郁闭度等)的影响[10-11] .定量
地揭示它们之间相互关系有助于了解不同林分的可
燃物垂直分布状况、估测林火行为特征和发生树冠
火的危险性.
排序是研究群落生态内(间)各种关系的重要
数量学方法[12],能概略性地描述物种的空间分布并
给出相应解释[13-14] .典型相关分析(CCA)排序结合
了物种和环境因子信息计算样方排序轴,能直观地
把环境因子、物种、样方的排序结果同时表达在排序
轴的平面坐标上,因此已经广泛运用到森林可燃物
的研究中[10,15] .目前对川西南云南松林的研究多集
中在燃烧性[9]、林窗更新[16]、枯立木与活立木的竞
争[17]、叶干物质含量随冠层高度的垂直变化[18]、森
林火灾及火险等级分区[19]等方面,而运用定量的数
学分析手段对川西南不同森林类型可燃物垂直分布
特征及其与环境的关系研究尚未见报道.因此,本文
以该地区云南松林为对象,研究不同林型内可燃物
垂直分布及其影响因子,旨在为森林火灾科学管理
提供理论依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区域概况
川 西 南 ( 26毅 05忆—29毅 27忆 N, 101毅 08忆—
103毅53忆 E)涵盖凉山彝族自治州和攀枝花地区(图
1).凉山彝族自治州是四川省三大林区和牧区之
一,森林覆盖率 28. 6% . 其地势西北高、东南低,属
于亚热带季风气候,年均气温 14 ~ 17 益,立体气候
特征明显;干湿分明,冬半年日照充足、少雨干暖,夏
半年云雨较多、气候凉爽,年均降水量 1000 ~
1100 mm;全州年均日照时数 2000 ~ 2400 h,无霜期
达 230 ~ 306 d.
攀枝花地区位于南亚热带至北温带,属于亚热
带季风性气候,四季不分明,春季干热、夏季湿热、秋
季凉爽、冬季温暖.年均气温是四川省最高的地区之
一.一般 6 月上旬至 10 月为雨季,11 月至翌年 5 月
为旱季,无霜期在 300 d以上.地势由西北向东南倾
图 1摇 研究区域位置
Fig. 1摇 Location of study area.
斜,地貌类型可分为平坝、台地、高丘陵、低中山、中
山和山原 6 类,以低中山和中山为主,占全市土地面
积的 88. 4% .
1郾 2摇 标准地设置与可燃物调查
1郾 2郾 1 标准地设置与林分特征调查摇 2011 年防火期
(4—5 月)内,在凉山州和攀枝花市的火灾多发区
域,选择云南松(Pinus yunnanensis)鄄侧柏(Platycla鄄
dus orientalis)林(玉)、云南松鄄栎类鄄丁香(Syzygium
aromaticum)林(域)、云南松鄄油杉(Keteleeria fortu鄄
nei)林 (芋)、云南松鄄栎类林 (郁)、云南松纯林
(吁)、油杉鄄云南松林(遇)6 种林型.分别在每个林
分内,选择受人为活动干扰较少、林相整齐的地段设
置 20 m伊20 m 标准地,进行可燃物调查,记录标准
地的地理位置、海拔、坡位、坡度、坡向等立地条件,
同时测定郁闭度、林木胸径、树高等林分特征
(表 1).
1郾 2郾 2 冠层可燃物调查摇 在标准地内的对角线上等
距设置半径 3 m的样圆.每个标准地选择标准木各
2 ~ 5 株(纯林 2 株,混交林 3 ~ 5 株),在标准木上选
择标准枝(活枝和枯枝),标准枝的选择除符合测树
学要求外,枝、叶的分布和载量大小还要具有代表
性[20] .
将乔木树冠层等距分为 0 ~ 1、1 ~ 2、2 ~ 3、3 ~
4、4 ~ 5、5 ~ 6、6 ~ 7、7 ~ 8、8 ~ 9、9 ~ 10、>10 m 共 11
个层次,采用标准枝法调查冠层枯枝、活枝可燃物的
负荷量.记录每株林木每层标准枝的数量,并按可燃
物种类进行分解、称量,取样.
233 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 1摇 样地概况
Table 1摇 General situation of sampling plots
林型
Forest type
海拔
Altitude
(m)
坡度
Slop
(毅)
坡向
Aspect
郁闭度
Canopy
density
树高
Tree height
(m)
胸径
DBH
(cm)
林分组成
Stand composition
玉 1629 28 NE 0. 85 8. 48 10. 68 7 云 3 侧
域 1409 36 NE 0. 60 9. 19 16. 00 4 云 4 栎 2 丁
芋 1479 25 SW 0. 70 8. 35 14. 55 7 云 3 油
郁 1520 30 NE 0. 65 7. 89 6. 68 8 云 2 栎
吁 1618 31 NW 0. 75 9. 79 16. 86 10 云
遇 1587 26 SW 0. 80 7. 19 11. 67 9 油 1 云
玉:云南松鄄侧柏林 Pinus yunnanensis鄄Platycladus orientalis forest;域:云南松鄄栎类鄄丁香林 Pinus yunnanensis鄄oak鄄Syzygium aromaticum forest; 芋:云
南松鄄油杉林 Pinus yunnanensis鄄Keteleeria fortune forest; 郁:云南松鄄栎类 Pinus yunnanensis鄄oak forest;吁:云南松纯林 Pinus yunnanensis forest; 遇:
油杉鄄云南松林 Keteleeria fortune鄄Pinus yunnanensis forest. 下同 The same below.
1郾 2郾 3 林下可燃物调查摇 林下可燃物调查采用样方
法.在样圆内设置 2 m伊2 m 样方,测定灌木的高度
和种类,然后将其全部割除,称量,混合取样;在样圆
内设置 1 m伊1 m样方,调查草本层的种类、高度,将
小样方内的草本植物全部割下,称量,取样,同时在
1 m伊1 m样方内分别测定上层(未分解层)、下层枯
落叶(半分解)和凋落物(1、10、100 h)的厚度和湿
量,并取样.
1郾 3摇 可燃物负荷量的计算
可燃物样品的采集和干燥过程详见文献[4].
根据式(1)计算可燃物的干湿比(DM),推算出标准
枝各类可燃物的干质量;根据式(2)计算单位面积
内各层次各种类可燃物负荷量(F i, kg·m-2);林下
可燃物(下层、上层枯叶、灌木、草本)根据干湿比计
算单位面积内的可燃物负荷量(FF, kg·m-2).
DM =
Md - Mb
Mn - Ma
伊 100% (1)
式中: Mn为可燃物样品取样时质量( g);Md为可燃
物样品烘干后的质量( g);Ma为烘干前信封的湿质
量(g);Mb为烘干后信封的干质量(g).
F i =

z
i = 1
DMMiNi 伊 10 -3
仔r2
(2)
式中:F i为第 i层可燃物负荷量(kg·m-2);Mi为第 i
层标准枝可燃物湿质量(g);Ni 为第 i 层标准枝数
量;r为样圆的半径(m).
FF =
DMWp 伊 10 -3
S (3)
式中:FF 为林下可燃物负荷量(kg·m-2);Wp为单
位面积内可燃物平均湿质量 ( g); S 为样方面积
(m2).
1郾 4摇 数据处理
运用 BehavePlus v 5 软件计算不同森林类型的
林火行为指标[21] .使用国际通用软件 CANOCO 4. 5
完成 CCA分析[22-26] .其中,海拔、坡度、胸径、树高、
郁闭度和枝下高以实测数据为准,坡向和坡位需进
行数字转换[27] .
所有数据运用 SPSS 18. 0 进行相关性分析和显
著性检验,采用单因素方差分析(one鄄way ANOVA )
比较不同数据组间的差异,用 Pearson相关系数评价
不同因子间的相关性,显著性水平设定为 琢 = 0. 05.
使用 SigmaPlot 10. 0 软件绘图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同类型云南松林中可燃物负荷量垂直分布
由表 2 可以看出,不同林型可燃物负荷量垂直
分布之间差异显著,反映了不同林型地表火向树冠
传播时火行为的差异. 可燃物在林分中的垂直分布
格局和各层次负荷量的大小直接影响森林火灾的种
类与蔓延速度[28],其中,地表可燃物是决定地表火
是否转化为树冠火的动力基础[29-30],冠层可燃物是
树冠火蔓延的物质基础[31],各个层次上可燃物负荷
量的分布影响地表火向树冠火转变的可能性.
摇 摇 由图 2 可以看出,各类型的地表可燃物负荷量
在 193. 43伊10-3 ~ 243. 85伊10-3 kg·m-2,变幅较小.
林型域的地表可燃物负荷量最大,是由于该林型的
林分郁闭度较低,林内光照充足,有利于草本和灌木
植物的生长,地表凋落物较多,增加了地表可燃物的
表 2摇 不同森林类型可燃物的方差分析
Table 2摇 Variance analysis of different forest types
平方和
Sum of
squares
自由度
df
均方
Mean
square
F 显著性
Significance
组间 Groups 7854. 78 5 1570. 96 2. 768 0. 023
组内 Intragroup 51070. 11 90 567. 45
总计 Total 58924. 89 95
3332 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 叁等: 云南松林可燃物的垂直分布及影响因子摇 摇 摇 摇 摇 摇
累积,是云南松林中发生高强度地表火可能性最大的
林型之一.地表可燃物负荷量仅次于林型域的是林型
遇,为 213. 95伊10-3 kg·m-2 .其余 4 个林型的地表可
燃物负荷量基本相同,在 193. 43 伊10-3 ~ 198郾 24 伊
10-3 kg·m-2,发生高强度地表火的可能性较低.
各类型的冠层可燃物在 114. 07伊10-3 ~ 563. 85伊
10-3 kg·m-2,差异较大(图 2). 林型遇的冠层可燃
物负荷量明显大于其他林型,冠层可燃物负荷量是
最小林型的 4. 94 倍,主要集中分布在 7 ~ 9 m,如果
被引燃,将发生高强度、高蔓延的树冠火. 林型域的
冠层可燃物负荷量较林型遇降低 44. 3% ,林内枯死
可燃物较低,0 ~ 3 m 内无可燃物分布,发生树冠火
的可能性低于林型遇. 林型玉、芋、吁的冠层可燃物
相差不大,分别为 275. 40 伊 10-3、253. 57 伊 10-3和
237. 58伊10-3 kg·m-2 .其中,林型玉冠层主要集中分
布在 8 m以上,各个层次均有可燃物分布,为地表火
向上蔓延提供了物质基础.林型芋、吁的冠层和地表
可燃物之间有不同距离的间隔,林型郁的冠层可燃
物最小.
可燃物的垂直连续性(即不同层次可燃物的分
布)对林火的种类和灾后损失产生重大影响. 当可
燃物从地表到树冠呈连续性分布时,地表火极易向
上蔓延转化为树冠火,造成大片树木死亡,经济和环
境损失极大;如果呈间断或不连续分布,地表火转化
为树冠火的可能性降低,火灾损失很小.由图 2 可以
看出,林型域、吁的冠层可燃物与地表之间有3 ~ 4 m
间隔,垂直连续性差,不利于火焰向上蔓延,因此不
会发生树冠火;林型芋、郁的地面可燃物与冠层可燃
物之间只有 1 ~ 2 m间隔,火焰向上蔓延发生树冠火
的机率大于林型域和吁;林型玉、遇每个层次都有可
图 2摇 不同林型可燃物负荷量垂直分布
Fig. 2摇 Vertical distribution of fuel loading in different forest types.
玉:云南松鄄侧柏林 Pinus yunnanensis鄄Platycladus orientalis forest; 域:云南松鄄栎类鄄丁香林 Pinus yunnanensis鄄oak鄄Syzygium aromaticum forest; 芋:云
南松鄄油杉林 Pinus yunnanensis鄄Keteleeria fortune forest; 郁:云南松鄄栎类 Pinus yunnanensis鄄oak forest; 吁:云南松纯林 Pinus yunnanensis forest;
遇:油杉鄄云南松林 Keteleeria fortune鄄Pinus yunnanensis forest.
433 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
燃物的分布,垂直连续性较好,有利于地表火转化为
树冠火.
2郾 2摇 不同森林类型火行为分析
由表 3 可以看出,不同森林类型地表火转化为
树冠火的概率顺序为:林型玉>林型遇>林型芋>林
型吁>林型郁>林型域,与可燃物的垂直分布规律一
致(图 2).林型玉地表火转化为树冠火的比率最大
(13. 06),是由于地表可燃物的负荷量较高,第一枝
下高仅 0. 05 m,几乎与地面可燃物相连接,林分本
身 2 m以下的可燃物丰富,灌木生长良好,林分内有
良好的梯状引燃物,因此地表火极易转化为树冠火.
林型遇的地表火转化为树冠火的比率略大于林型
芋,但较林型玉明显减小. 其余 3 个林型(林型域、
郁、吁)的转化比率小于 1. 00,只会发生地表火. 随
着地表可燃物与树冠可燃物之间间隔的增大,发生
地表火的机率明显减小;0 ~ 3 m内各层次可燃物负
荷量是决定地表火是否转化为树冠火的关键基础动
力,从地表到冠层的垂直连续性越好,转化的机率就
越大.尽管林型域中的地表死可燃物(下层、上层、
凋落物)的负荷量最大,灌木负荷量也处于较高水
平,林分内草本生长旺盛,但地表可燃物与冠层可燃
物之间有 3 m间隔,火焰高度仅 0. 6 m,因此只可能
发生中等强度的地表火,此林型在进行可燃物控制
管理时,应注重地表可燃物的调控.林型郁中的上层
仅次于林型域,下层可燃物、灌木和草本负荷量较
小,可以发生低强度地表火,火焰高度为 0. 8 m,但
地表可燃物与树冠可燃物之间有 2 m 间隔,因此不
会转化为树冠火.林型吁容易发生中等强度地表火,
火蔓延速度为 2 m·s-1,火焰长度为 1. 4 m,由于地
表可燃物与冠层可燃物之间有较大间隔(4 m),不
连续分布,因此地表火不会转化为树冠火;但冠层负
荷量较大,林分郁闭度高,当有外来火源时,有可能
发生树冠火并高速蔓延.
表 3摇 不同林型林火行为
Table 3摇 Fire behavior of different forest types
林型
Forest
type
地表火火强度
Critical
surface
intensity
(kW·m-1)
地表火蔓延
速度
Surface rate
of spread
(m·min-1)
火焰长度
Flame
length
(m)
转化为树冠
火的比率
Ratio of
transition to
crown fire
林火类型
Fire
type
玉 7 0. 5 0. 6 13. 06 树冠火
域 1627 0. 4 0. 6 0. 05 地表火
芋 106 0. 6 0. 8 1. 43 树冠火
郁 463 0. 6 0. 8 0. 30 地表火
吁 1829 2. 0 1. 4 0. 28 地表火
遇 164 0. 7 1. 0 1. 63 树冠火
摇 摇 云南松枝叶本身富含油脂,一旦有火源,发生森
林火灾火的机率较其他林型大大增强,因此可以通
过间伐、计划烧除等营林防火措施调整云南松森林
火灾的种类,即火种类由高频度、高强度向低频度、
低强度树冠火转化.
2郾 3摇 环境因子对可燃物负荷量的影响
运用 CCA 对树冠可燃物和地表可燃物各层次
负荷量与环境因子的关系进行分析,得到排序结果
(表4)和排序图(图3) . 图3中,两个种类排序轴近
表 4摇 CCA分析结果
Table 4摇 Result of CCA ordination

Axis
可燃物和环境
的相关系数
Species鄄
environment
coefficient
可燃物和环境
因子的累计比例
Cumulative
percentage
variance of
species鄄
environment
relation
排序轴
显著性检验
Test of
significance
of all
canonical axes
冠层 1 0. 967 84. 9 P=0. 003
Canopy 2 0. 983 97. 8
地表 1 0. 912 59. 2 P=0. 007
Surface 2 0. 956 86. 3
图 3摇 环境因子对各层次可燃物负荷量的影响
Fig. 3摇 Influence of environmental factors on fuel loading in dif鄄
ferent layers.
a)冠层可燃物 Canopy fuel; b)地表可燃物 Surface fuel. TA:林龄 Tree
age; DBH:胸径 Diameter at breast height; CC:郁闭度 Canopy closure;
Alt:海拔 Altitude; TH:树高 Tree height; As:坡向 Aspect; SP:坡位
Slope position; Sl:坡度 Slope.
5332 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 叁等: 云南松林可燃物的垂直分布及影响因子摇 摇 摇 摇 摇 摇
似垂直,系数分别为 0. 0013 和 0. 0201,两个环境排
序轴的相关系数为 0. 0000,表明排序结果可靠,
CCA 排序结果良好,所以采用第 1、2 轴数据做 CCA
二维排序图.由表 4 可以看出,冠层各层次可燃物负
荷量的排序结果显著(P = 0. 003),第 1 排序轴解释
了冠层可燃物负荷量与环境因子之间关系的
84郾 9% ,相关系数(R2)为 0. 967;第 2 排序轴解释了
冠层可燃物负荷量与环境因子之间关系的 12. 9% ,
R2值为 0. 983,第 1 和第 2 排序轴共同解释了
97郾 8%的冠层可燃物负荷量与环境因子之间的关
系.图 3A反映了树冠可燃物空间变化的趋势和环
境梯度的影响.影响冠层各层次可燃物负荷量的主
要环境因子为林龄、海拔、胸径和树高,郁闭度、坡位
和坡向对冠层可燃物的影响较小. 0 ~ 1、1 ~ 2、2 ~ 3
和 3 ~ 4 m可燃物负荷量与树高和胸径呈负相关,
5 ~ 6 m则与林龄和坡度正相关,>7 m 与树高和胸
径正相关.
由表 4 可以看出,地表可燃物负荷量的排序轴
差异显著(P = 0. 007),第 1、2 排序轴分别解释了林
下可燃物负荷量与环境因子关系的 59. 2% 、
27郾 1% ,地表可燃物负荷量与环境因子的 R2 值分别
为 0. 912 和 0. 956,第 1 和第 2 排序轴共同解释了林
下可燃物负荷量与环境因子关系的 86. 3% . 图 3B
表明,影响林下可燃物负荷量的主要环境因子是郁
闭度、树高和坡位.下层和灌木主要与坡位和树高呈
正相关,与郁闭度呈负相关.
3摇 讨摇 摇 论
四川省西南地区云南松林各类型之间的可燃物
垂直分布具有显著差异,表现在地表可燃物、冠层可
燃物负荷量在各层之间的分布上,因此,在相同的燃
烧条件下,不同类型地表火向上蔓延形成树冠火的
可能性明显不同,进而形成差别极大的火灾后果.不
同林型发生树冠火的大小顺序为:林型玉>林型遇>
林型芋>林型吁>林型郁>林型域,说明针叶纯林发
生树冠火的概率大于针阔混交林型,这与牟克华
等[7]、Albini[8]和张景群等[20]的研究结果基本一致.
森林火灾统计数据也表明,针叶纯林发生树冠火的
概率为 64% ,而针阔混交林为 36% . 但在云南松林
中,阔叶树增加的比例与发生树冠火的概率不呈正
比(如林型郁、吁),这与张景群等[20]的研究结论存
在差异,可能与森林的人为干扰(灌木的清除比例、
枝丫的堆积方式、修枝高度等)有关.本研究中云南
松林冠层可燃物的负荷量总量略小于牟克华等[7]
的研究结果,可能是因为调查方法的不同.本研究采
用标准枝法进行可燃物调查,而牟克华等[7]使用生
物量模型来估算冠层可燃物负荷量. 也可能由于人
类长期的经济活动(砍伐等)破坏了原有的植物群
落,导致可燃物负荷量降低.
CCA的研究结果显示,6 个植被的冠层可燃物
负荷量与林龄、海拔、坡度、胸径和树高密切相关,地
表可燃物负荷量主要受到郁闭度、坡位、树高和林龄
的影响.由此可见,不论是冠层可燃物还是地表可燃
物,都是林分因子和地形因子相互作用的结果.二者
共同决定了可燃物负荷量的垂直分布格局,主要体
现在地形因子主要影响森林树种组成、林木生长条
件和可燃物的积累速度;林分因子主要反映森林的
结构、微环境以及可燃物的分布状态.
在制定森林可燃物调控措施时,应主要考虑以
下几个方面: 1)在森林中合理控制地表可燃物负荷
量, 采取割除等方式保持稀疏灌木和草本植物的郁
闭度、消除林窗,以避免发生高强度地表火的发生;
2)按树冠长度应为树高的 1 / 2 ~ 2 / 3 的原则[20]进行
修枝,使地表可燃物和冠层可燃物形成隔离,加大梯
状可燃物的清理,以阻止地表火向上传播;3)营造
针阔混交林,使阔叶树占有一定比例,大幅降低针叶
树冠层可燃物总量,以阻止树冠火的蔓延.
致谢摇 火灾数据由“四川省防火指挥办公室冶提供;内业阶
段得到“武警警种指挥学院冶林火实验室的支持,一并感谢.
参考文献
[1]摇 Mitsopoulos ID, Dimitrakopoulos AP. Canopy fuel char鄄
acteristics and potential crown fire behavior in Aleppo
pine (Pinus halepensis Mill. ) forests. Annals of Forest
Science, 2007, 64: 287-299
[2]摇 Niu S鄄K (牛树奎). Fire Behavior and Fuel Spatial
Continuity of Major Forest Types in the Mountainous
Area. PhD Thesis. Beijing: Beijing Forestry University,
2012 (in Chinese)
[3]摇 Johnson EA. Fire and Vegetation Dynamics: Studies
from the North American Boreal Forest. Cambridge:
Cambridge University Press, 1992
[4]摇 Cruz MG, Alexander ME, Wakimoto RH. Assessing
canopy fuel stratum characteristics in crown fire prone
fuel types of western North America. International Jour鄄
nal of Wildland Fire, 2003, 12: 39-50
[5]摇 Alvarez A, Gracia M, Retana J. Fuel types and crown
fire potential in Pinus halepensis forests. European Jour鄄
nal of Forest Research, 2012, 131: 463-474
[6] 摇 Albini FA, Stocks BJ. Predicted and observed rates of
spread of crown fires in immature Jack pine, Combust.
Combustion Science and Technology, 1986, 48: 65-76
[7]摇 Mou K鄄H (牟克华), Wang J鄄X (王金锡), Ma Z鄄G
(马志贵). Study on combustibility of forest ( Pinus
633 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
yunnanensis Faranch) in west of Panzhihua. Journal of
Sichuan Forestry Science and Technology (四川林业科
技), 1991, 12(2): 28-36 (in Chinese)
[8]摇 Albini FA. Wildland fires: Predicting the behavior of
wildland fires鄄among nature爷 s most potent forces - can
save lives, money, and natural resources. American Sci鄄
entist, 1984, 72: 590-597
[9]摇 Gonz觃lez JR, Palah侏 M, Trasobares A, et al. A fire
probability model for forest stands in Catalonia ( north鄄
east Spain). Annals of Forest Science, 2006, 63: 169-
176
[10]摇 Chen H鄄W (陈宏伟),Chang Y (常 摇 禹), Hu Y鄄M
(胡远满), et al. Load of forest surface dead fuel in
Huzhong area of Daxing爷 anling Mountains and relevant
affecting factors. Acta Ecologica Sinica (生态学报),
2007, 27(1): 50-55 (in Chinese)
[11]摇 Jin W鄄B (金文斌). Loading Capacity of Fuels of
Ground Cover and Fire Behavior of Forest in Changbai
Mountain. PhD Thesis. Beijing: Beijing Forestry Uni鄄
versity, 2009 (in Chinese)
[12] 摇 Zhang J鄄T (张金屯). Fuzzy set ordination and its ap鄄
plication. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 1992,
12(4): 325-331 ( in Chinese)
[13]摇 Lep觢 J, 軈Smilauer P. Multivariate Analysis of Ecological
Data Using Canoco. Cambridge: Cambridge University
Press, 2003
[14] 摇 Feng Y (冯 摇 云), Ma K鄄M (马克明), Zhang Y鄄X
(张育新), et al. DCCA analysis of plant species distri鄄
butions in different strata of OAK (Quercus liaotungen鄄
sis) forest. Chinese Journal of Plant Ecology (植物生
态学报), 2008, 32(3): 568-573 (in Chinese)
[15]摇 Wu Z鄄W (吴志伟), He H鄄S (贺红士), Liu X鄄M (刘
晓梅), et al. Relationship between loading of dead
forest fuels in surface soil and environmental factors in
Fenglin Nature Reserve. Journal of Northeast Forestry
University (东北林业大学学报), 2011, 39(3): 52-
55 (in Chinese)
[16]摇 Xu J (徐 摇 嘉). Research on Gap Characteristics and
Gap Regeneration in Pinus Yunnanensis Forests in the
Mountainous Area of Southwestern Sichuan Province.
Master Thesis. Chengdu: Sichuan Agricultural Universi鄄
ty, 2008 (in Chinese)
[17]摇 Xu J (徐摇 嘉), Fei S鄄M (费世民), He Y鄄P (何亚
平). The competition intensity between withered and
living standing trees in the upper layer of overmature鄄
Pinus yunnanensis forest in the mountainous area of
Southwest Sichuan. Journal of Sichuan Forestry Science
and Technology (四川林业科技), 2007(6): 1-8 ( in
Chinese)
[18]摇 Zhang L (张 摇 林), Luo T鄄X (罗天祥), Deng K鄄M
(邓坤枚), et al. Vertical variations in specific leaf
area and leaf dry matter content with canopy height in
Pinus yunnanensis. Journal of Beijing Forestry University
(北京林业大学学报), 2008, 30(1): 40-44 (in Chi鄄
nese)
[19]摇 Ma Z鄄G (马志贵), Wang J鄄X (王金锡), Mou K鄄H
(牟克华). Division of forest fire and fire danger of
Pinus yunnanensis in Sichuan. Resources Development
and Conservation (资源开发与保护), 1991, 7(4):
266-268 (in Chinese)
[20]摇 Zhang J鄄Q (张景群), Wang C鄄L (王春雷), Wang D鄄
X (王得祥). Study on relationship between crown fire
and distribution of flammable fuels in layers. Fire Safety
Science (森林防火), 1995(4): 5-9 (in Chinese)
[21]摇 Andrews PL, Bevins CD, Seli RC. BehavePlus Fire
Modeling System,Version 3. 0: User爷 s Guide. USDA,
Forest Service, Rocky Mountain Research Station, Gen鄄
eral Technical Report RMRSGTR鄄106. Ogden, Utah,
2005
[22]摇 Habib OA, Tippett R, Murphy KJ. Seasonal changes in
phytoplankton community structure in relation to physi鄄
co鄄chemical factors in Loch Lomond, Scotland. Hydro鄄
biologia, 1997, 350: 63-79
[23]摇 Ou Y鄄R (区余端), Su Z鄄R (苏志尧), Li Z鄄K (李镇
魁), et al. Effects of topographic factors on the distri鄄
bution patterns of ground plants with different growth
forms in montane forests in North Guangdong, China.
Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2011, 22(5): 1107-1113 (in Chinese)
[24]摇 ter Braak CJF, 譒milauer P. CANOCO Reference Manual
and CanoDraw for Windows User爷 s Guide-Software for
Canonical Community Ordination. Version 4. 5. Ithaca,
NY: Microcomputer Power, 2002
[25]摇 ter Braak CJF. Canonical correspondence analysis: A
new eigenvector technique for multivariate direct gradient
analysis. Ecology, 1986, 67: 1167-1179
[26] 摇 Zhang J鄄T (张金屯). Quantitative Ecology. Beijing:
Science Press, 2004 (in Chinese)
[27]摇 Zhang B (张摇 斌), Zhang J鄄D (张金屯), Su R鄄G鄄G
(苏日古嘎), et al. A comparison of co鄄inertia analysis
and canonical correspondence analysis in plant commu鄄
nity ordination. Chinese Journal of Plant Ecology (植物
生态学报), 2009, 33(5): 842-851 (in Chinese)
[28]摇 Deng X鄄W (邓湘雯), Tian D鄄L (田大伦), Kang W鄄X
(康文星), et al. Studies on the fuel distribution law in
Chinese fir plantation ecosystems. Fire Safety Science
(火灾科学), 2007, 16(3): 21-25 (in Chinese)
[29]摇 Van Wagner CE. Conditions of the start and spread of
crown fires. Canadian Journal Forest Research, 1977,
7: 23-34
[30]摇 Peterson DL, Johnson MC, Agee JK, et al. Forest
Structure and Fire Hazard in Dry Forests of the Western
United States. USDA Forest Service, Pacific Northwest
Research Station, General Technical Report PNW鄄GTR鄄
628, Portland, 2005
[31]摇 Harrington MG. Stand, Fuel and Potential Fire Behavior
Characteristics in an Irregular Southeastern Arizona Pon鄄
derosa Pine Stand. USDA Forest Service, Rocky Moun鄄
tain Forest And Range Experiment Station, Research
Note RM鄄418, Fort Collins, 1982
作者简介摇 王摇 叁,女,1983 年生,博士研究生.主要从事林
火生态学和景观生态学研究. E鄄mail: gzwangsan@ 126. com
责任编辑摇 李凤琴
7332 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 叁等: 云南松林可燃物的垂直分布及影响因子摇 摇 摇 摇 摇 摇