全 文 ：森林地被可燃物是引起森林火灾的重要因素[1]。
倒木作为地表可燃物的重要组成部分， 具有潜在的
燃烧性。 以往众多学者及森林经营者常因其火灾风
险， 反对保留或过多保留森林倒木。 然而， 近年来
的研究显示， 倒木在森林生态系统中发挥着不容忽
视的生态功能， 是生态系统中重要的结构和功能性
成分[2]。 为此， 该如何管理森林倒木也成为目前森
林经营者亟待解决的问题。
福建省天宝岩国家级自然保护区的长苞铁杉
（Tsuga longibracteata）是我国特有珍稀濒危的第 3纪
孑遗植物， 在促进森林演替、 维持生态系统平衡稳
定以及涵养水源方面， 发挥着十分重要的作用 [3]。
国家级自然保护区自成立以来， 严禁森林砍伐与收
集薪柴。 然而， 考虑到长苞铁杉的立地条件较差，
生态环境脆弱， 一旦遭到破坏， 难以恢复 [3]， 长期
累积的倒木（包括前期砍伐遗留及自然干扰产生的
倒木）， 若存在火险隐患， 将影响长苞铁杉林的生
态安全与健康发展。 可燃物燃烧性是森林火险评估
的基础， 也是制定防火措施的依据[4]。 因此， 笔者
对天宝岩长苞铁杉林内倒木的燃烧性进行研究， 探
讨评估现有倒木的火灾风险， 为保护区森林倒木管
理和保护提供科学依据， 也为森林火险评估与预防
提供基础性依据。
热带作物学报 2013， 34（3）： 574-577
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期 2012-11-20 修回日期 2013-01-25
基金项目 国家教育部博士科学点基金项目（No. 20103515110005）； 国家自然科学基金项目（No. 30870435）； 福建省科技厅重点项目（No. 2009N0009）；
福建省自然科学基金资助项目（No. 08J0116、 2011J01071）。
作者简介 游惠明（1984年—）， 女， 博士研究生； 研究方向： 森林生态学。 *通讯作者： 何东进， E-mail： fjhdj1009@126.com。
天宝岩长苞铁杉林倒木的燃烧性研究
游惠明1， 何东进 1*， 刘进山 2， 蔡昌棠 2
洪 伟 1， 游巍斌 1， 王 磊 1， 肖石红 1
1 福建农林大学， 福建福州 350002
2 永安天宝岩国家级自然保护区， 福建永安 366032
摘 要 以天宝岩长苞铁杉林内倒木为研究对象， 结合以负荷量和含水率为自变量的综合燃烧属性及以灰分、
热值、 含水率及氮含量等理化性质为评价指标的燃烧熵值， 综合探讨长苞铁杉林内倒木的燃烧性。 结果表明，
天宝岩长苞铁杉林内倒木属于低燃烧性可燃物， 其发生火灾的可能性较小； 长苞铁杉+糙花少穗竹混交林内倒木
的燃烧性最低， 非防火期长苞铁杉+毛竹混交林内倒木的燃烧性最大； 倒木负荷量、 综合燃烧属性值及发生火灾
的可能性随腐烂等级升高而降低， 平均含水率随腐烂等级增加而升高， 燃烧性熵值随腐烂等级升高而降低。
关键词 长苞铁杉林； 倒木； 燃烧性； 燃烧熵值
中图分类号 S76 文献标识码 A
Combustibility of Fallen Logs in Tsuga longibracteata Forest
in Tianbaoyan National Nature Reserve
YOU Huiming1, HE Dongjin1, LIU Jinshan2, CAI Changtang2
HONG Wei1, YOU Weibin1, WANG Lei1, XIAO Shihong1
1 Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China
2 Tianbaoyan National Nature Reserve, Yongan, Fujian 366032, China
Abstract Based on the fallen logs in Tsuga longibracteata forest in Tianbaoyan National Nature Reserve, this
paper investigated the combustibility of fallen logs by analyzing the integrated attribute and burnable entropy, and
the integrated attribute was done with the independent variable of fuel load and fuel moisture， burnable entropy
was measured with the evaluation index of ash, moisture, caloric value and N content. The results showed that
fallen logs in this area were low combustibility, and had lower ignition potential; logs in Tsuga longibracteata+
Oligostachyum scabriflorum forest were the lowest combustibility, non-fireproof with the highest combustibility in
Tsuga longibracteata+Phyllostachys edulis forest; logs load, burnable logs Index and ignition potential were declined
while average moisture increased with the increased of decay class, burnable entropy were decreased with the
increased of decay class.
Keywords Tsuga longibracteata forest; Fallen logs; Combustibility; Burnable entropy
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2013.03.034
第 3 期
1 材料与方法
1.1 研究区概况
福建省天宝岩国家级自然保护区， 地理位置为
北纬 25°55′～25°58′， 东经 117°31′～117°33.5′， 是
戴云山余脉， 为中低山地貌。 最高峰天宝岩（主峰）
1 604 m， 地势高耸， 海拔 1 000 m 以上的山峰有
10座， 山高谷深， 切割深度可达 500~600 m， 谷底
呈 “V” 形， 海拔 700~800 m， 1 000~1 300 m 的两
个台面上坡度比较平缓。 保护区主要在 800 m 以上
的中、 低带， 占整个保护区面积的 97％。 由于地
势高耸， 峰峦叠嶂， 气温随海拔升高而降低， 雨量
则随海拔升高而增多。 保护区年平均温度 15 ℃左
右， 最冷月（1月）平均温度 5 ℃， 最热月（7月）平均
温度 23 ℃， 年降雨量 2 039 mm， 空气相对湿度
80％左右。 土壤的垂直分布大致是海拔 800 m 以下
为红壤， 800~1 350 m为黄红壤， 1 350 m 以上为黄
壤。 保护区包含我国中亚热带地区许多典型的植被
类型， 属森林生态系统类型自然保护区， 其中有大面
积的长苞铁杉林和猴头杜鹃林。 长苞铁杉林分布面
积达 186.7 hm2， 纯林 20 hm2， 居全国第一， 其针
阔混交林分布在天宝岩东北坡， 海拔 1 300~1 500 m
是天然林， 人为干扰较少， 特别是 1 350 m 以上基
本上保持原始状态。 区内群落的物种多样性丰富， 区
系起源古老， 保留有大量原始植物， 且群落具有濒
危性； 在促进天宝岩森林演替、 维持生态系统平衡稳
定以及涵养水源方面， 发挥着十分重要的作用[5-6]。
1.2 方法
1.2.1 野外调查 在天宝岩自然保护区长苞铁杉
林内设置 10 m×10 m 的样地共 42 块， 对林内倒木
进行记录， 鉴定树种， 确定腐烂等级， 并逐株登记
其胸径、 基径（或大头直径）、 小头直径、 高度， 野
外划分腐烂等级。 其中倒木的腐烂等级采用阎恩荣
等[7]的方法分为 5 级， 分别用Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ、 Ⅴ
表示， 数量特征调查后按照 10 月（秋）、 1 月（冬）、
4 月（春）、 7 月（夏）定期定点采集林内倒木样品，
取样时分别在样木两端及中间各取一个约 2 cm 厚
的圆盘， 对腐烂等级较高的倒木直接采集， 密封带
回实验室。
1.2.2 测定方法 （1）取回样品采用排水法测定其
体积， 并置于 105 ℃烘干至恒重， 称重， 测定其含
水率。 （2）根据干重和体积计算其密度， 并依 Guo
等[8]的方法换算单位面积的倒木负荷量。 （3）灰分含
量的测定采用干灰分法测定， 热值的测定采用氧弹
式热量计测定[9]。 （4）全氮采用碱解扩散法[10]测定。
1.2.3 倒木燃烧性评价 （1）依据王晓丽等 [4]的方
法， 计算倒木的综合燃烧属性（BLI， Burnable logs
Index）及火灾发生的可能性（IPf， Ignition potential）。
即倒木的综合燃烧属性， BLI=（0.3-LMC）/LL （1）
当 LMC>ME， 则： IPf=｛1-[（LMC-ME）/（LMCmax-
ME）]｝×0.2 （2）
反之， 则： IPf=0.3+[（ME-LMC）/（ME-LMCmin）]
×0.8 （3）
其中， LMC为倒木含水率（Logs moisture content），
LL 为倒木负荷量（Logs load）， ME 为熄灭含水率
（Moisture of extinction）， 研究选取倒木熄灭含水率
为 30％。
（2）熵权系数法： 在信息论中， 熵表示的是不
确定性的量度， 反映了信息的无序化程度， 可以用
来度量信息量的大小。 而火灾风险的大小是相对
的， 没有明显的界限， 具有一定模糊性和不确定
性， 采用熵权系数法对倒木的燃烧性进行评价， 可
根据各评价指标提供的信息， 客观确定其权重， 避
免有用信息的遗失 [11-12]。 以往有关可燃物燃烧性的
评价多采用主成分分析法[13]， 该方法采用取小或取
大的运算法则， 会使一些有用的信息遗失， 且评价
指标越多， 遗失的有用信息越多 [12]， 本研究尝试采
用熵权系数法对倒木的燃烧性展开研究， 详细计算
步骤见文献[14]。
2 结果与分析
2.1 不同森林类型内倒木的燃烧性比较
由于森林火灾的发生与气象要素关系密切， 本
研究就防火期与非防火期分别讨论林内倒木的燃烧
性及火灾发生的可能性， 其中防火期主要反映秋冬
数据， 非防火期主要分析春夏数据。 叶更新等 [15]及
李小川等[16]指出可燃物含水率大于 30％时， 不易燃
烧， 综合表 1、 2 可以看出， 长苞铁杉林内倒木的
平均含水率均大于 40％， 不易发生燃烧危险， 且
防火期平均含水率低于非防火期； 不同森林类型内
倒木的负荷量差异显著（p＜0.05）， 含水率差异不显
著（p>0.05）， 综合燃烧属性值均为负， 属于低燃烧
性， 防火期的燃烧性略高于非防火期， 火灾发生的
可能性 IPf值显示其发生火灾的可能性极小， 仅有
10％左右。 长苞铁杉+毛竹混交林内的倒木负荷量
明显大于其他林型， 可能由于该林型内存在人为经
营的毛竹， 且海拔较低， 早期受人为干扰的影响较
大， 所以产生的倒木也较多； 长苞铁杉+糙花少穗
竹混交林内倒木负荷量最低， 主要由于该林型地处
山谷， 人迹罕至， 受雪灾、 风灾等自然灾害的影响
也较小， 因此， 产生的倒木也较少。 总体显示， 长
游惠明等： 天宝岩长苞铁杉林倒木的燃烧性研究 575- -
第 34 卷热 带 作 物 学 报
表 1 防火期不同森林类型内倒木的燃烧属性
林型 负荷量/（g/m2） 含水率 BLI 值 IPf值
A （63.06±27.82）b （0.55±0.05）a -0.003 9 0.09
B （86.86±18.97）b （0.50±0.06）a -0.002 3 0.11
C （82.20±15.13）b （0.44±0.04）a -0.001 7 0.14
D （199.64±58.67）a （0.45±0.06）a -0.000 6 0.13
E （26.16±9.33）b （0.47±0.07）a -0.006 6 0.12
说明： A. 长苞铁杉纯林， B. 长苞铁杉+青冈， C. 长苞铁
杉+猴头杜鹃， D. 长苞铁杉+毛竹， E. 长苞铁杉+糙花少穗竹；
数据表示为平均值±标准误， 不同小写字母表示处理间差异显著
（p＜0.05）。 下同。
林型 负荷量/（g/m2） 含水率 BLI 值 IPf值
A （45.11±15.76）b （0.57±0.05）a -0.006 0 0.10
B （67.72±11.56）b （0.51±0.07）a -0.003 1 0.11
C （64.46±11.72）b （0.45±0.04）a -0.002 3 0.14
D （162.91±48.15）a （0.42±0.06）a -0.000 9 0.13
E （21.66±8.12）b （0.52±0.06）a -0.010 3 0.10
表 2 非防火期不同森林类型内倒木的燃烧属性
苞铁杉不同森林类型内的倒木属于低燃烧性， 发生
火灾的可能性较小， 林型间倒木的燃烧性服从： 长
苞铁杉+毛竹>长苞铁杉+猴头杜鹃>长苞铁杉+青
冈>长苞铁杉纯林>长苞铁杉+糙花少穗竹。
2.2 不同腐烂等级倒木的燃烧性比较
从表 3、 4可见， （1）不同腐烂等级倒木负荷量
及含水率差异显著（p＜0.05）， 负荷量、 综合燃烧属
性值及发生火灾的可能性随腐烂等级升高而降低，
平均含水率随腐烂等级增加而升高， 除第Ⅰ腐烂等
级含水率小于 30％外， 其余腐烂等级的平均含水
率均大于 30％， 防火期平均含水率低于非防火期
的趋势与不同森林类型相同。 （2）倒木的综合燃烧
属性值除第Ⅰ腐烂等级为正外， 其余腐烂等级均小
于 0， 显然属于低燃烧性， 且防火期的燃烧性高于
非防火期的趋势与不同森林类型的燃烧性趋势相
同。 （3）火灾发生的可能性 IPf值显示， 第Ⅰ腐烂等
级倒木发生火灾的可能性较高， 防火期发生火灾的
可能性为非防火期的 1.44 倍， 其余腐烂等级发生
火灾的可能性均较小， 防火期与非防火期的可能性
相当。 整体看来， 该研究区不同腐烂等级倒木的燃
烧性较低， 除第Ⅰ腐烂等级发生火灾的可能性较高
外， 其余腐烂等级均较低。
2.3 基于熵权系数法的倒木燃烧性评价
考虑到可燃物的燃烧性受多种因素影响， 综合
燃烧属性值仅考虑负荷量与含水率是否信息量不
够， 以下将从灰分、 热值、 含水率及氮含量等理化
性质的角度比较探讨防火与非防火期间不同森林类
型、 不同腐烂等级倒木的燃烧性。
从图 1、 2可以看出， （1）总体上防火期倒木的
腐烂等级 负荷量/（g/m2） 含水率 BLI 值 IPf值
Ⅰ （137.38±42.82）a （0.25±0.01）d 0.000 35 0.56
Ⅱ （99.64±20.42）ab （0.30±0.02）c -0.000 04 0.19
Ⅲ （110.76±33.51）ab （0.43±0.03）b -0.00112 0.12
Ⅳ （62.22±16.63）ab （0.65±0.02）a -0.005 59 0.04
Ⅴ （34.52±13.19）b （0.70±0.02）a -0.011 46 0.03
表 3 防火期不同腐烂等级倒木的燃烧属性
腐烂等级 负荷量/（g/m2） 含水率 BLI 值 IPf值
Ⅰ （107.80±35.03）a （0.28±0.02）c 0.000 2 0.39
Ⅱ （82.19±16.80）ab （0.32±0.02）c -0.000 2 0.18
Ⅲ （83.90±26.76）ab （0.42±0.02）b -0.001 5 0.10
Ⅳ （48.00±10.12）ab （0.69±0.02）a -0.008 1 0.04
Ⅴ （28.68±1.71）b （0.71±0.01）a -0.014 4 0.04
表 4 非防火期不同腐烂等级倒木的燃烧属性
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
防火期 非防火期
A B C D E
图 1 不同森林类型内倒木的燃烧性
森林类型
燃
烧
性
熵
值
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
B
u
rn
a
bl
e
e
n
tr
o
py
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
燃
烧
性
熵
值
防火期
非防火期
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
腐烂等级
图 2 不同腐烂等级倒木的燃烧性
576- -
第 3 期
燃烧性大于非防火期， 该趋势与综合燃烧属性值一
致。 （2）与其他林型相比， 防火期长苞铁杉+毛竹混
交林内倒木的综合燃烧属性值最大， 而燃烧性熵值
并非最大， 可能由于综合燃烧属性值仅考虑负荷量
和含水率， 该林型内倒木的负荷量明显高于其他林
型， 且平均含水率又最低， 导致其综合燃烧属性值
最大， 而燃烧性熵值主要从倒木的理化性质角度研
究燃烧性， 反映的环境影响信息更丰富， 使得不同
林型间倒木的燃烧性呈现出不同的趋势： 防火期
间， 长苞铁杉+青冈>长苞铁杉+猴头杜鹃>长苞铁
杉+毛竹>长苞铁杉纯林>长苞铁杉+糙花少穗竹；
非防火期间， 长苞铁杉+毛竹>长苞铁杉+猴头杜
鹃>长苞铁杉纯林>长苞铁杉+青冈>长苞铁杉+糙花
少穗竹。 整体上， 两种方法的结果均显示长苞铁
杉+糙花少穗竹混交林内倒木的燃烧性最低， 非防
火期长苞铁杉+毛竹混交林内倒木的燃烧性最大。
（3）防火期， 倒木的燃烧性熵值随腐烂等级升高而
降低， 该趋势与综合燃烧属性值一致； 非防火期，
Ⅰ~Ⅲ腐烂等级倒木的燃烧性熵值相近， 第Ⅴ腐烂
等级的熵值显著低于其他腐烂等级， 大致趋势也服
从随腐烂等级升高而降低。
3 讨论与结论
可燃物自身属性是易燃性的主要影响因素 [9]。
本研究结合以负荷量和含水率为自变量的综合燃烧
属性及以理化性质为评价指标的燃烧熵值， 综合探
讨长苞铁杉林内倒木的燃烧性， 以期更为完善地反
映其燃烧性的变化； 以往有关可燃物燃烧性的评价
多采用主成分分析法[13]， 本研究首次尝试采用熵权
系数法评估倒木的燃烧性， 避免评估过程中信息的
遗失； 文内两种评价方法各有优势， 综合燃烧属性
值可直观反映燃烧性的高低， 燃烧熵值由于涉及的
指标更多， 反映的信息量更大； 评价过程中两种评
价方法所得的多数结果一致， 部分结果不一， 某种
程度上也印证了在可燃物的自身属性中， 负荷量和
含水率最为重要[17]， 以负荷量和含水率为自变量的
综合燃烧属性已可大致反映出其燃烧性的变化。
综合上述两种评价方法， 本研究得出天宝岩长
苞铁杉林内倒木属于低燃烧性可燃物， 其产生火灾
的可能性也较小， 在森林经营的过程中可保留现有
倒木， 而暂不做清除或部分移除措施， 这有利于最
大限度地发挥倒木的生态功能。 研究还发现林内第
Ⅰ腐烂等级倒木的燃烧性明显高于其他腐烂等级，
特别防火期内第Ⅰ腐烂等级倒木发生火灾的可能性
超过 50％， 可见在森林管理的过程中， 对该类倒
木可考虑采取一定的预防措施。
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责任编辑： 沈德发
游惠明等： 天宝岩长苞铁杉林倒木的燃烧性研究 577- -