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　 　 　 　 　 生 态 学 报
　 　 　 　 　 　 　 (SHENGTAI XUEBAO)
　 　 第 31 卷 第 6 期　 　 2011 年 3 月　 (半月刊)
目　 　 次
臭氧胁迫对水稻生长以及 C、N、S元素分配的影响 郑飞翔,王效科,侯培强,等 (1479)………………………
高含氮稻田深层土壤的氨氧化古菌和厌氧氨氧化菌共存及对氮循环的影响
王　 雨,祝贵兵,王朝旭,等 (1487)
……………………………………
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气候年际变率对全球植被平均分布的影响 邵　 璞,曾晓东 (1494)………………………………………………
模拟升温和放牧对高寒草甸土壤有机碳氮组分和微生物生物量的影响
王　 蓓,孙　 庚,罗　 鹏,等 (1506)
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广州城区生态安全岛典型植物群落结构及物种多样性 莫　 丹,管东生,黄康有,等 (1515)……………………
中亚热带湿地松人工林生长过程 马泽清,刘琪璟,王辉民,等 (1525)……………………………………………
潜流人工湿地中植物对氮磷净化的影响 刘树元,阎百兴,王莉霞 (1538)………………………………………
模拟氮沉降对两种竹林不同凋落物组分分解过程养分释放的影响 涂利华,胡庭兴,张　 健,等 (1547)………
苔藓植物对贵州丹寨汞矿区汞污染的生态监测 刘荣相,王智慧,张朝晖 (1558)………………………………
三峡库区泥、沙沉降对低位狗牙根种群的影响 李　 强,丁武泉,朱启红,等 (1567)……………………………
上海崇明东滩互花米草种子产量及其萌发对温度的响应 祝振昌,张利权,肖德荣 (1574)……………………
栲-木荷林凋落叶混合分解对土壤有机碳的影响 张晓鹏,潘开文,王进闯,等 (1582)…………………………
荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及生态系统碳固持的影响 丁金枝,来利明,赵学春,等 (1594)…………………
黄土丘陵沟壑区小流域土壤有机碳空间分布及其影响因素 孙文义,郭胜利 (1604)……………………………
种间互作和施氮对蚕豆 /玉米间作生态系统地上部和地下部生长的影响
李玉英,胡汉升,程　 序,等 (1617)
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测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响 韩占江,于振文,王　 东,等 (1631)……………………
植被生化组分光谱模型抗土壤背景的能力 孙　 林,程丽娟 (1641)………………………………………………
北方两省农牧交错带沙棘根围 AM真菌与球囊霉素空间分布 贺学礼,陈　 程,何　 博 (1653)………………
基于水源涵养的流域适宜森林覆盖率研究———以平通河流域(平武段)为例
朱志芳,龚固堂,陈俊华,等 (1662)
…………………………………
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黑龙江大兴安岭呼中林区火烧点格局分析及影响因素 刘志华,杨　 健,贺红士,等 (1669)……………………
大兴安岭小尺度草甸火燃烧效率 王明玉,舒立福,宋光辉,等 (1678)……………………………………………
长江口中华鲟自然保护区底层鱼类的群落结构特征 张　 涛,庄　 平,章龙珍,等 (1687)………………………
骨顶鸡等游禽对不同人为干扰的行为响应 张微微,马建章,李金波 (1695)……………………………………
光周期对白头鹎体重、器官重量和能量代谢的影响 倪小英,林　 琳,周菲菲,等 (1703)………………………
应用稳定同位素技术分析华北部分地区第三代棉铃虫虫源性质 叶乐夫,付　 雪,谢宝瑜,等 (1714)…………
西花蓟马对蔬菜寄主的选择性 袁成明,郅军锐,曹　 宇,等 (1720)………………………………………………
基于 Cyt b基因序列分析的松毛虫种群遗传结构研究 高宝嘉,张学卫,周国娜,等 (1727)……………………
沼液的定价方法及其应用效果 张昌爱,刘　 英,曹　 曼,等 (1735)………………………………………………
垃圾堆肥基质对不同草坪植物生态及质量特征的影响 赵树兰,廉　 菲,多立安 (1742)………………………
五氯酚在稻田中的降解动态及生物有效性 王诗生,李德鹏 (1749)………………………………………………
专论与综述
景观遗传学:概念与方法 薛亚东,李　 丽,吴巩胜,等 (1756)……………………………………………………
期刊基本参数:CN 11-2031 / Q*1981*m*16*284*zh*P* ￥ 70． 00*1510*31*
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2011-03
封面图说: 美丽优雅的新疆夏尔西里森林草地原始景观。 夏尔西里国家级自然保护区建立在新疆博乐北部山区无人干扰的中
哈边境上,图中雪地云杉为当地的优势树种。
彩图提供: 国家林业局陈建伟教授　 E-mail: cites. chenjw@ 163. com
生 态 学 报 2011,31(6):1678—1686
Acta Ecologica Sinica
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基金项目:中国林科院森环森保所中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目 ( CAFRIFEEP200908);国家自然科学基金
(30972381);中国科学院中国科技大学火灾科学国家重点实验室开放课题(HZ2009鄄KF10)
收稿日期:2010鄄01鄄26; 摇 摇 修订日期:2011鄄01鄄06
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: shulf@ caf. ac. cn
大兴安岭小尺度草甸火燃烧效率
王明玉1,舒立福1,*,宋光辉2,王秋华1,赵凤君1,田晓瑞1
(1. 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所,国家林业局森林保护学重点开放性实验室,北京摇 100091;
2. 大兴安岭林业集团公司森林经营部技术推广站,加格达奇摇 165000)
摘要:燃烧效率是进行生物质燃烧温室气体释放量计算的关键因子,以大兴安岭典型草甸区为研究区域,通过样地调查和采样,
应用 GIS和地统计学的方法对燃烧格局和燃烧效率进行计算。 结果表明:研究区域内草甸可燃物的平均载量为 37. 3t / hm2,草
本层、枯落物层和腐殖层载量平均所占比例分别为 18. 50% ,28. 95%和 52. 55% 。 样地的块金系数分别在 80. 84% 97郾 88%之
间变化,过火迹地的燃烧深度具有弱的空间相关性。 研究区域内平均燃烧效率为 64. 51% ,根据不同的火烧强度,研究区域的
燃烧效率在 44. 35% 90. 6%之间变化。
关键词:燃烧效率;地统计;碳排放
Combustion efficiency of small鄄scale meadow fire in Daxinganling Mountains
WANG Mingyu1, SHU Lifu1,*, SONG Guanghui2, WANG Qiuhua1, ZHAO Fengjun1, TIAN Xiaorui1
1 The State Forestry Administration忆s Key Open Laboratory of Forest Protection, Institute of Forest Ecology, Environment and Protection, Chinese Academy of
Forestry, Beijing 100091, China
2 Station for Popularizing Forest Technique of Forest Management Division, Daxinganling Mountains Forestry Group Corp. Jiagedaqi 165000, China
Abstract: Combustion efficiency, as defined by the proportion of the burned biomass in the whole biomass, is the key
parameter to assess the amount of greenhouse gas release from biomass burning. However, combustion efficiency depends on
many different factors, and various results were reported by different researchers. In this paper, GIS and geostatistical
methods are simultaneously used to calculate the spatial pattern and combustion efficiency of high intensity meadow fires, for
typical meadow fire burned area selected in Daxinganling Mountains.
CBERS鄄02B satellite image was examined to determine the study area and sample plots, by using the vegetation index
and the threshold value extraction method. Five sample plots ( 20m 伊 19m, sample plot 3 is 20m 伊 20m) were thus
determined where the combustion depth was measured every 1m distance and the coordinate of each measure point was
recorded. At the same time, we selected 1m伊1m unburned plots near the sample plots as reference, where the fuel depth
and mass were measured.
The study area was subject to high intensity fires, as evidenced by the fact that the surface fuel and litter were all burnt
out. The mass of surface fuel and litter was calculated based on the reference sample plots. The humus layer was burnt into
patches with different depths, which were measured based on the nearest points where humus was not burnt.
The results show that the average fuel loading is 37. 3t / hm2, and grass layer, litter layer and humus layer account for
18. 50% , 28. 95% and 52. 55% of the total fuel loading, respectively. The nugget coefficient falls within 80. 84%
97郾 88% , and the burning depth has weak spatial correlation. The combustion efficiency is within 44. 35% 90. 6% for
different fire intensities, leading to average value of 64. 51% .
The complexity of combustion processes hinders the calculation of combustion efficiency for large-scale forest fires.
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Due to the inner relation between fire danger and fire behavior, fire behavior influences combustion efficiency directly, and
so it is a possible way to calculate the combustion efficiency for large鄄scale forest fires by analyzing the relation of
combustion efficiency and fire danger, with other related factors such as fuel type and weather conditions included.
Key Words: combustion efficiency;geostatistics; carbon release
森林火灾的碳释放的定量化研究是全球变化研究的一个重要方面。 对森林火灾碳释放的研究主要有排
放因子法和排放比法,以及基于火灾辐射功率(Fire Radiative Power)的遥感计算方法。 Seiler 和 Crutzen 提出
生物量燃烧量计算方法[1]:
M=A伊B伊C
式中,M为燃烧消耗的干生物量(kg / m2),A为过火面积(m2),B 为可燃物载量(kg / m2),C 为燃烧效率。
温室气体的计算方法一般都从这个公式推导而来。 一般过火面积可以通过遥感[2]或统计数据[3鄄4]的方法获
得,然而由于可燃物载量和燃烧效率空间异质性和复杂性,导致获得的可燃物载量和燃烧效率具有很大的不
确定性[5],为了避开这些问题研究人员试图通过遥感的方法对森林火灾燃烧过程中释放的温室气体进行计
算[6鄄7],由于卫星传感器时间和空间分辨率的问题,通过遥感的方法仍然具有很大的局限性,目前应用很广的
仍然是排放比的方法[8]。
燃烧效率是估计森林火灾释放含碳气体量的关键,指生物质燃烧掉的部分占总质量的比例,Wong首次将
燃烧效率的概念应用到森林的燃烧过程[9],成为森林火灾温室气体释放量计算的关键因子。 燃烧效率与可
燃物类型密切相关[10],可燃物结构对燃烧效率也有重要影响,Fearnside 等,在巴西热带雨林的调查,发现树
干、枝、叶的燃烧效率分别为 39% 、92% 、和 100% [11]。 Mouillot等将全球分为 8 个生物群系,并且对每一种生
物群系按树枝、叶子、粗死木质残体、枯落物和树木的比例对燃烧效率进行估算[12],这种估算将可燃物结构和
类型与燃烧效率有机的结合起来,对于温室气体释放量的计算将更加有效和准确。 Ward 等对非洲稀树草原
的燃烧效率进行了调查,对于纯草地,燃烧效率较高,对于稀树草原生态系统,由于具有数量不等的草,以及更
加密实的枯枝落叶层,燃烧效率相应较低[13]。 他们发现燃烧效率依赖于草以及草和枯叶落叶数量总和的比
例。 根据 Ito和 Penner的研究,对于由草地和树木构成的生态系统而言,树木的覆盖率对燃烧效率具有直接
影响[14],不同的覆盖率对应不同的燃烧效率,树木覆盖率与燃烧效率之间具有指数关系,可以近似用下面的
公式表示:
CE=e-0. 013Tp
式中,CE为燃烧效率;Tp为树木的覆盖率。
可燃物的尺寸大小对燃烧效率有直接影响,Carvalho 等测得雨林地区对于小尺寸(DBH<10cm)、中尺寸
(10cm30cm)的可燃物其燃烧效率分别为 88. 2% 、 4. 39% 、和 0. 43% ,平均燃
烧效率为 20. 5% [15]。 燃烧效率与燃烧类型也有密切关系,Prabhat 等对热带落叶林的燃烧效率进行研究,根
据不同的燃烧类型,有焰燃烧、有焰和阴燃混合燃烧,以及阴燃,其燃烧效率在 72. 89%—95. 7%之间变化[16]。
土地利用方式也影响燃烧效率的变化,对于小农场计划火烧的燃烧效率为 46. 7%—57. 5% ,但对于砍伐经演
潜后的区域,燃烧效率会有所提高[17]。 Amiro等对加拿大 15 个生态气候区的可燃物消耗量进行了估算,并做
出了可燃物消耗量的分布图[18],对于大尺度的森林火灾温室气体释放量计算提供依据。 Van der werf等认为
树叶以及枯落物的燃烧效率的估算对增加温室气体排放量估算不确定性的贡献并不是很大,因为它们的燃烧
效率总是比较一致,然而对于树木或者倒木来说却很难准确估算,燃烧效率的值一般在 0. 0—0. 5 之间
变化[19]。
不同的燃烧效率估算方法具有很大的差异,对于较大的区域,研究者多采用遥感的方法,通过提取某些能
反映燃烧效率的指标对燃烧效率进行反演[7]。 Lambin等研究中部非洲稀树草原和森林火灾的燃烧效率的遥
9761摇 6 期 摇 摇 摇 王明玉摇 等:大兴安岭小尺度草甸火燃烧效率 摇
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感指标。 他们发现燃烧格局是燃烧效率的潜在指标。 通过统计分析评估在不同的季节燃烧区域和未燃烧区
域,破碎化的区域和连续区域以及前期燃烧的区域和刚燃烧的区域 NDVI与地表温度是否不同。 表明过火区
域具有更高的地表温度和更低的 NDVI 值,相对于连续的区域,破碎化的区域燃烧效率更低[20]。 因此,可以
通过对植被破碎化和连续性的评估对燃烧效率进行修正,以减少温室气体计算的不确定性。 由于某些确定性
的指标不能很明显的反映燃烧效率的差异,地面调查的方法仍然得到广泛的应用[11鄄17]。
由于影响燃烧效率因素的多样性和复杂性,对于大尺度对燃烧效率或可燃物消耗量进行准确估计有一定
的难度,通过模型直接对可燃物消耗量进行计算,可以比较好的估测温室气体释放量,如 FOFEM, Consume
[21],可以根据着火时的可燃物类型、可燃物湿度、季节、地理位置等对可燃物消耗量和存留量进行计算,进行
可以计算出燃烧效率。 Li等根据加拿大火险等级系统[22],基于可燃物分类、FWI(Fire Weather Index)和地形,
对火行为进行估算,FBP (Fire Behavior Prediction) 除了对火强度和火蔓延速度进行计算外,还对可燃物消耗
量进行计算,包括地表可燃物消耗量和树冠可燃物消耗量。 可燃物湿度码、FWI指数、可燃物类型和地形决定
了地表可燃物消耗量,以及在树冠火发生时树冠可燃物的消耗量。
由于森林火灾的燃烧效率因火灾类型和森林特点不同而变化,国内森林火灾温室气体排放量的计算过程
中用到的燃烧效率具有比较大的差异。 王效科等对国内外的文献进行统计,认为燃烧效率介于 0. 1—0. 5 之
间[8],并通过对生物量在森林不同层次结构的分布和火灾类型对燃烧效率的影响对燃烧效率估算值的合理
性进行了解释。 田晓瑞等根据目前国外的研究结果,根据不同的植被带或类型,对燃烧效率进行了估计或引
用,其值为 0. 09—0. 30 之间[4]。 焦燕等引用温带森林的燃烧效率,认为黑龙江省森林的燃烧效率为 0. 09—
0. 12[23]。 胡海清等对大兴安岭乔木燃烧释放碳量进行研究,假设所有林火都是地表火,根据不同的火烧强度
对分别对树叶、树皮、树枝的燃烧效率进行估算[24]。 由于对燃烧效率估计值的不同,使得对温室气体排放量
的计算与实际有很大出入,并且很难进行比较分析。 由于燃烧效率的时空变异性,使得很难获得准确的燃烧
效率值,具有很大的不确定性。 Jain估算的全球森林火灾 CO释放量不确定性为依65% ,不确定性最高的地区
为北美和中东达到依99% 。 因此准确获得森林火灾燃烧过程中的各个因子就成为降低不确定性的一个
关键[25]。
大兴安岭的草甸资源丰富,初级生产力高,分布面积广,居大兴安岭草地之首。 大兴安岭林区的沟塘地
段,多分布阳性草本植物和小灌丛,为草甸植被类型,这类植被约占 24% [26],均属细小易燃可燃物。 在旱季,
长期干旱条件下,易引发草甸火,进而引发地下火或森林火灾,草甸多分布在公路河流两侧,是进行计划火烧
的重要区域,也是火灾多发区域,是火灾温室气体排放的重要来源。
本文选择大兴安岭典型草甸火火烧迹地,设置标准样地,采地 GIS 及地统计学的方法对高强度草甸火的
燃烧效率进行计算,进而为碳释放量的计算提供有效参数。
1摇 研究区域
研究区域位于加格达奇市区的西南方向,甘河西岸,东经 123毅55忆 42义 — 124毅07忆 08义,北纬 50 毅16忆 52义—
50 毅 22忆 16义之间。 在河流两侧多有大量草甸、湿地,在旱季草甸枯萎,腐殖质干燥,南北长约 6km,东西长约
10km,该区域人口道路密集,是森林火灾多发区域。 山脉连绵起伏,地形较缓,坡度一般在 10毅左右,最大坡度
24毅,最高海拔 626m,最低海拔 400m,平均海拔 513m,森林覆盖率为 64. 59% 。
地质结构主要由花岗岩、砂质片岩和玄武岩等母质组成,成土母质为坡积残余物。 地带性土壤为暗棕壤
土;棕色针叶林土和草甸土,其次是腐泥沼泽土,典型棕色针叶林土等。 植被类型主要有樟子松(Pinus
sylvestris var. mongolica)、落叶松(Larix gmelinii)、白桦(Betula platyphylla)、蒙古栎(Quercus mongolica)等。 林
内火灾多发,多为人为火,偶有雷击火。 2008 年 3 月 7 日—3 月 19 日因计划烧除失控而产生了大面积的草
甸火。
2摇 研究材料和研究方法
根据 CBERS鄄02B 火烧后数据(时间 2008鄄03鄄31),基于植被指数和阈值提取方法对火场进行提取,确定
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图 1摇 研究区域和样地位置
Fig. 1摇 Study area and sample plots
研究范围和调查样地。 共选择确定 5 个样地,对燃烧深度进行调查。 同时,在火烧迹地附近就近对未着火的
草甸设立小样地,建立对照样地,对火前可燃物载量进行计算。
2. 1摇 可燃物载量采样与计算
在火烧迹地样地附近,就近寻找未燃烧的岛状区域,做 1m伊1m样方,对草本层进行收割,称取鲜重,并采
样;然后在小样方内部作 20cm伊20cm样方,对枯落物层和腐殖层进行取样,称取鲜重。 把取回样品放入烘箱
内,在 105益下连续烘干 24h至绝干重,用电子天平称重,计算出每个样方内不同种类可燃物含水率,进而计
算出样方内草本、枯枝落叶层和腐殖层可燃物的载量。
2. 2摇 燃烧深度确定与插值
在火烧迹地上做 20m伊19m(3 号样地为 20m伊20m)样方,每隔 1m对交叉点的燃烧深度进行测量,并记录
下平面坐标。 研究区域属于重度火烧,地表草本可燃物和枯落物层全部消耗完,地表草本可燃物和枯落物层
载量以用对照样地样方进行计算,腐殖层形成深度不一的斑块,燃烧深度的确定方法以测量点周边最近距离
未燃烧的腐殖层顶部为基准点进行测量。 用 GPS 对起始原点的经纬度进行标定。 将记录的经纬度坐标在
ArcGIS9. 3 中进行投影,使之由地理坐标变为投影坐标,然后,对记录下的平面坐标分别与原点的投影坐标相
加,使测量深度的每一个标记点具有真实的地理坐标。
本文采用地统计学的方法对燃烧深度进行插值计算,地统计学主要以区域化变量理论为基础,研究那些
分布于空间并显示出一定结构性和随机性的自然现象。 过火烧迹地燃烧格局既有空间异质性,又具有连续性
的特点,地统计学是研究火烧迹地燃烧格局特点的理想方法。
半方差函数的计算公式为:
酌(h) = 1
2N(h)移N(h)i = 1 [Z(xi) - Z(xi + h)] 2
摇 摇 ( i = 1,2,3,4,…,N(h) (1)
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式中,Z(xi)和 Z(xi+h)分别为区域化随机变量 Z 在空间位置 xi和 xi+h上的取值。 N(h)是抽样间隔等于
h时的点对数。 酌(h)为变异函数值(又称为半方差, Semivariance)。
采用地统计学的方法对燃烧深度进行插值计算,地统计学主要以区域化变量理论为基础,研究那些分布
于空间并显示出一定结构性和随机性的自然现象。 过火烧迹地燃烧格局既有空间异质性,又具有连续性的特
点,地统计学是研究火烧迹地燃烧格局特点的理想方法。 在本文中采用,使用 ArcGIS9. 3 中的地统计学扩展
模块对样地进行插值。
运用地理信息系统软件 ArcGIS9. 3 中的 Geostatistical Analyst 模块中的 Kriging 方法对样点数据进行插
值,Kriging方法建立在变异函数理论及结构分析基础上,在有限区域内对区域化变量的取值进行无偏最优估
计的一种方法,该方法一般要求数据符合正态分布。 利用 Q鄄Q曲线对数据进行正态分布检验,表明所有数据
均服从正态分布。 同时在不同方向上的变化进行趋势预测,在去除趋势效应的条件下对各参数进行拟合比
较,利用 ArcGIS提供的 Ordinary Kriging方法,通过交叉验证(Cross鄄Validation),从中选择最优的理论模型,最
终选择球状模型进行插值,各模型参数如表 1,绘制实际半变异函数曲线,生成燃烧深度表面预测图。
表 1摇 半方差函数理论模型参数
Table 1摇 Parameters of semivariance equation model
样地编号
No.
样本数
Sample number
块金值
Nugget
基台值
Sill
块金系数
Nugget coefficient
变程
Range
1 420 0. 00077898 0. 000850049 91. 64% 19. 7037
2 420 0. 0018992 0. 002201440 86. 27% 19. 7558
3 441 0. 000833 0. 000851068 97. 88% 19. 7558
4 420 0. 0011284 0. 001395920 80. 84% 19. 7558
5 420 0. 0010174 0. 001073765 94. 75% 16. 6424
以半方差 r(h)为 Y轴,以抽样间隔 h为 X轴,绘制散点图,结合散点图进行理论模型曲线的确定,得到半
方差函数图,得出 3 个重要的参数,即块金值、基台值和变程。 基台值表示变量在研究系统中最大的变异程
度,包括空间结构方差和块金方差。 空间结构方差表示非随机的结构原因形成的变异,块金方差则反映的是
由实验误差和小于最小取样尺度所引起的随机变异,变程表示研究变量在空间上自相关的范围。
3摇 结果与分析
3. 1摇 可燃物层次结构与载量
草甸垂直方向具有明显的层次结构,自上而下大体可分为草本层、枯落物层、和腐殖质层,对于高强度草
甸火在燃烧过程中形成斑块体和垂直结构,不同层次可燃物垂直分布有很大的不同,虽然草本层所占厚度比
较大,但所占载量比例并不大,草本层、枯落物层和腐殖层载量平均所占比例分别为 18. 50% ,28. 95%和
52郾 55% (表 2)。 平均可燃物总载量为 37. 3t / hm2,远远大于大兴安岭乔木林地表可燃物载量,其中落叶松林
地表可燃物载量最大,也仅为 20. 270 t / hm2 [27]。 由于可燃物载量比较大,尤其是腐殖层所占比例比较高,在
干旱季节一旦发生火灾就易释放大量温室气体。
由于地表草本可燃物占可燃物总载量的比例并不大,因此在适应的火险条件进有计划的进行计划烧除,
使得火强度控制在较低的范围,避免腐殖层的燃烧将有效的减少温室气体的排放。
3. 2摇 草甸火燃烧迹地空间相关性
一般认为块金值代表随机变异的量,而基台值代表变量空间变异的结构性方差,块金系数是块金值与基
台值的比值,按照区域化变量空间相关性程度的分级标准,块金系数小于 25%说明系统具有强烈的空间相关
性,在 25%—75%之间表明系统具有中等的空间相关性,大于 75%时则说明系统空间相关性较弱。 燃烧深度
的块金系数为 80. 84%—97. 88% ,均在 75%以上,燃烧深度在空间分布上具有较弱的空间相关性(图 2—
图 6)。
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表 2摇 可燃物载量垂直分布
Table 2摇 Vertical distribution of fuel loading
样地编号
No.
草本层 Grass layer
高度 Height
/ cm
载量 Loading
/ (kg / m2)
枯落物层 Litter Layer
厚度 Thickness
/ cm
载量 Loading
/ (kg / m2)
腐殖质层 Humus layer
厚度 Thickness
/ cm
载量 Loading
/ (kg / m2)
密度 Thickness
/ (kg / m3)
1 80 0. 55 10 0. 93 15 3. 57 23. 77
2 60 0. 71 8 0. 23 22 2. 1 9. 55
3 60 0. 68 9 2. 56 15 1. 83 12. 22
4 70 0. 81 10 1. 01 8 1. 11 13. 91
5 67. 5 0. 69 12 0. 65 9 1. 18 13. 06
平均 Average 67. 5 0. 69 9. 8 1. 08 13. 8 1. 96 14. 5
载量百分比 Percentage / % 18. 5 28. 95 52. 55
图 2摇 样地 1 燃烧深度
Fig. 2摇 Burned depth of sample plot 1
图 3摇 样地 2 燃烧深度
Fig. 3摇 Burned depth of sample plot 2
3. 3摇 可燃物消耗量及燃烧效率计算
可燃物消耗量由燃烧效率和该可燃物载量决定。 可燃物的燃烧效率受多种因素的影响,除了受可燃物类
型影响外,还受气象条件、可燃物湿度、地形等综合因素的影响。
按地面草本和枯枝落叶层全部消耗完,腐殖质按插值后计算。 对于插完值的样地,在 ArcGIS9. 3 中对消
耗的体积进行计算,根据对照样地调查的可燃物的密度对过火样的燃烧消耗的量进行计算(表 2)。
表 2摇 腐殖质消耗量
Table 2摇 Fuel loading consumption of sample plots
样地编号
No.
燃烧体积 / m3
Burned volume
密度 / (kg / m3)
Density
单位面积消耗量 / (kg / hm2)
Fuel loading consumption per hectare
燃烧效率 / %
Burned efficiency
1 12. 26 23. 77 7668. 95 44. 49
2 16. 24 9. 55 4081. 37 44. 35
3 14. 25 12. 22 4353. 38 72. 49
4 22. 77 13. 91 8335. 02 90. 56
5 21. 46 13. 06 7375. 46 82. 44
平均 Average 17. 40 14. 50 6362. 84 64. 51
3861摇 6 期 摇 摇 摇 王明玉摇 等:大兴安岭小尺度草甸火燃烧效率 摇
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摇 摇 对于重度火烧区而言,地表草本可燃物和枯落物层全部消耗完,腐殖层形成深度不一的斑块,燃烧效率有
重要影响的主要是腐殖层的深度。 可以计算出平均每公顷腐殖质为 6. 36t / hm2, 枯落物层消耗量为 10. 8t /
hm2,草本层消耗量为 0. 69t / hm2,草甸火总消耗量平均值为:17. 85t / hm2。 平均燃烧效率为 64. 51% ,根据不
同的火烧强度,不同样地的燃烧效率在 44. 35%—90郾 6%之间变化(表 2)。
图 4摇 样地 3 燃烧深度
Fig. 4摇 Burned depth of sample plot 3
图 5摇 样地 4 燃烧深度
Fig. 5摇 Burned depth of sample plot 4
图 6摇 样地 5 燃烧深度
Fig. 6摇 Burned depth of sample plot 5
4摇 结论与讨论
燃烧效率的确定受多因素的影响,不同学者的研究
结果差别很大,Hoelzemann 等在全球野火释放模型
(GWEM鄄Global Wildland Fire Emission Model)中根据植
被带将燃烧效率进行简单分类。 草地燃烧效率为
0郾 85,不确定性为 0. 1[28]。 与田晓瑞等统计根据不同植
被带的燃烧效率具有比较大的差异[4]。 在研究中综合
考虑多种要素对燃烧效率进行确定仍然是一个亟待解
决的问题。 在本研究中燃烧深度的块金系数为
80郾 84%—97. 88% ,腐殖质的燃烧深度在空间分布上具
有弱的空间自相关性,燃烧效率与腐殖质的燃烧深度直
接相关,燃烧效率与植被类型、天气条件、立地等因子密
切相关,它是一个变化的,是空间分布上异质并且相关
的一个变量。 草甸的平均燃烧效率为 64. 51% ,根据不
同的火烧强度,不同样地的燃烧效率在 44. 35%—
90郾 6%之间变化,比 Hoelzemann 等所应用的稀树草原
和草地上的燃烧效率偏低[25],其原因可能在于大兴安
岭草甸地下有比较厚的腐殖质层,即使在比较高的火强度下,仍然不能完全燃烧完。
4861 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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图 7摇 可燃物厚度垂直分布
Fig. 7摇 Vertical distribution of fuel thickness 图 8摇 可燃物载量垂直分布
Fig. 8摇 Vertical distribution of fuel loading
从火险角度考虑燃烧效率与火险的关系,通过着火时火险等级的变化,结合可燃物和天气状况对燃烧效
率进行确定,可以对大尺度的燃烧效率或可燃物消耗量进行估算。 通过大样本的调查,建立燃烧效率和火险
或者天气条件的关系,进而可以通过火险或者天气条件对燃烧效率进行确定。
致谢:中国资源卫星应用中心提供 CBERS鄄02B星数据。
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6861 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 6 March,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Influences of elevated ozone on growth and C, N, S allocations of rice
ZHENG Feixiang, WANG Xiaoke, HOU Peiqiang, et al (1479)
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Coexistence, biodiversity and roles of ammonia-oxidizing archaea and anaerobic ammonium-oxidizing bacteria in deep soil layer
of high nitrogen loaded paddy field WANG Yu, ZHU Guibing, WANG Chaoxu, et al (1487)……………………………………
The impact of interannual climate variability on the mean global vegetation distribution SHAO Pu, ZENG Xiaodong (1494)…………
Labile and recalcitrant carbon and nitrogen pools of an alpine meadow soil from the eastern Qinghai-Tibetan Plateau subjected
to experimental warming and grazing WANG Bei, SUN Geng, LUO Peng, et al (1506)…………………………………………
The structure and species diversity of plant communities in ecological safety islands of urban Guangzhou
MO Dan, GUAN Dongsheng, HUANG Kangyou, et al (1515)
……………………………
……………………………………………………………………
The growth pattern of Pinus elliottii Plantation in central subtropical China
MA Zeqing, LIU Qijing, WANG Huimin, et al (1525)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
The effect of two wetland plants on nitrogen and phosphorus removal from the simulated paddy field runoff in two small-scale
Subsurface Flow Constructed Wetlands LIU Shuyuan, YAN Baixing, WANG Lixia (1538)………………………………………
Effect of simulated nitrogen deposition on nutrient release in decomposition of several litter fractions of two bamboo species
TU Lihua, HU Tingxing, ZHANG Jian, et al (1547)
…………
………………………………………………………………………………
Ecological monitoring of bryophytes for mercury pollution in Danzhai Mercury Mine Area, Guizhou Province, China
LIU Rongxiang,WANG Zhihui, ZHANG Zhaohui (1558)
…………………
…………………………………………………………………………
Influence of silt deposition and sand deposition on Cynodon dactylon population in low-water-level-fluctuating zone of the Three
Gorges Reservoir LI Qiang,DING Wuquan, ZHU Qihong, et al (1567)…………………………………………………………
Seed production of Spartina alterniflora and its response of germination to temperature at Chongming Dongtan, Shanghai
ZHU Zhenchang, ZHANG Liquan, XIAO Derong (1574)
……………
…………………………………………………………………………
Effects of decomposition of mixed leaf litters of the Castanopsis platyacantha-Schima sinensis forest on soil organic carbon
ZHANG Xiaopeng, PAN Kaiwen, WANG Jinchuang,et al (1582)
……………
…………………………………………………………………
Effects of desertification on soil respiration and ecosystem carbon fixation in Mu Us sandy land
DING Jinzhi, LAI Liming, ZHAO Xuechun, et al (1594)
………………………………………
…………………………………………………………………………
The spatial distribution of soil organic carbon and it′s influencing factors in hilly region of the Loess Plateau
SUN Wenyi, GUO Shengli (1604)
…………………………
…………………………………………………………………………………………………
Effects of interspecific interactions and nitrogen fertilization rates on above- and below- growth in faba bean / mazie intercropping
system LI Yuying, HU Hansheng, CHENG Xu, et al (1617)……………………………………………………………………
Effects of supplemental irrigation based on measured soil moisture on nitrogen accumulation, distribution and grain yield in win-
ter wheat HAN Zhanjiang, YU Zhenwen, WANG Dong,et al (1631)……………………………………………………………
Anti-soil background capacity with vegetation biochemical component spectral model SUN Lin,CHENG Lijuan (1641)………………
Spatial distribution of arbuscular mycorrhizal fungi and glomalin of Hippophae rhamnoides L in farming-pastoral zone from the
two northern provinces of China HE Xueli, CHEN Cheng, HE Bo (1653)………………………………………………………
Study on optimum forest coverage for water conservation: a case study in Pingtonghe watershed (Pingwu section)
ZHU Zhifang,GONG Gutang,CHEN Junhua,et al (1662)
……………………
…………………………………………………………………………
Spatial point analysis of fire occurrence and its influence factor in Huzhong forest area of the Great Xing′an Mountains in Hei-
longjiang Province, China LIU Zhihua, YANG Jian, HE Hongshi, et al (1669)…………………………………………………
Combustion efficiency of small-scale meadow fire in Daxinganling Mountains
WANG Mingyu, SHU Lifu, SONG Guanghui,et al (1678)
……………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Community structure of demersal fish in Nature Reserve of Acipenser sinensis in Yangtze River estuary
ZHANG Tao, ZHUANG Ping, ZHANG Longzhen, et al (1687)
………………………………
……………………………………………………………………
Behavioral responses of the Common Coots (Fulica atra) and other swimming birds to human disturbances
ZHANG Weiwei, MA Jianzhang, LI Jinbo (1695)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of photoperiod on body mass, organ masses and energy metabolism in Chinese bulbul (Pycnonotus sinensis)
NI Xiaoying,LIN Lin,ZHOU Feifei,et al (1703)
…………………
……………………………………………………………………………………
Larval host types for the 3 rd Helicoverpa armigera in Bt cotton field from North China determined by δ13C
YE Lefu, FU Xue, XIE Baoyu, et al (1714)
……………………………
………………………………………………………………………………………
Selectivity of Frankliniella occidentalis to vegetable hosts YUAN Chengming, ZHI Junrui, CAO Yu, et al (1720)……………………
Genetic structure of Pine caterpillars (Dendrolimus) populations based on the analysis of Cyt b gene sequences
GAO Baojia,ZHANG Xuewei, ZHOU Guona,et al (1727)
………………………
…………………………………………………………………………
Pricing method and application effects of biogas slurry ZHANG Changai, LIU Ying, CAO Man, WANG Yanqin, et al (1735)……
Effects of compost from municipal solid waste on ecological characteristics and the quality of different turfgrass cultivars
ZHAO Shulan,LIAN Fei,DUO Li′an (1742)
……………
………………………………………………………………………………………
Degradation kinetics and bioavailability of pentachlorophenol in paddy soil-rice plant ecosystem
WANG Shisheng, LI Depeng (1749)
………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
Concepts and techniques of landscape genetics XUE Yadong, LI Li, WU Gongsheng, ZHOU Yue (1756)……………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊★
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊 Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊 Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
　 ★《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1． 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
　 　 编辑部主任: 孔红梅　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 执行编辑: 刘天星　 段　 靖
生　 态　 学　 报
(SHENGTAI　 XUEBAO)
(半月刊　 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷　 第 6 期　 (2011 年 3 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
　
(Semimonthly,Started in 1981)
　
Vol． 31　 No． 6　 2011
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