全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2003) 03-0251-05
四种草本植物可燃物含水率在干燥过程中的变化规律
郭　平1 , 康春莉1, 李军1, 周道玮2
( 1 吉林大学环境与资源学院, 长春, 130023; 2 东北师范大学国家草地生态工程实验室, 长春, 130024)
摘要: 研究松嫩草原四种草本植物可燃物含水率在干燥过程中的变化规律及其与气象因子的关系。结果表明,供试
草种可燃物时滞在 10 h 之内, 时滞与可燃物直径呈正相关。可燃物含水率的变化与大气温度、相对湿度具有Y= C
+ AX1+ BX2的关系。
关键词: 松嫩草原; 可燃物; 含水率; 干燥过程; 时滞
中图分类号: S 812. 6　　文献标识码: A
The Changing Pattern of Fuel Moisture Content of Four Herbaceous Plants while Drying
GUO Ping
1 , KANG Chun-li
1 , L I Jun
1 , ZHOU Dao-w ei
2
( 1.C ol lege of Environm ent and Resou rce, J ilin University Changchun, Jilin Province 130023, Ch ina;
2. State Lab or atory for Gras sland Ecological Engineering , Northeas t Nornm al Un iversi ty, Changchun, Jil in Pr ovin ce 130024, China)
Abstract: T he changing pat tern of fuel moisture and the relat ionship betw een fuel moistur e and climat ic
factors in the dr ying process of four her baceous plants of the Songnen plains w ere studied in Songnen
plain. All kinds of t imelags of fuels w ere w ithin 10 hours, and timelag s of fuels w as related w ith the diam-
eter of fuels. The r elat ionship betw een fuel moisture and temperature, relat ive humidity might be ex-
pressed as Y= C+ AX 1+ BX2.
Key words: Fuel; Mo isture ; Drying pr o cess; T imelag ; Songnen plain
　　草地火生态学是生态学研究领域的重要组成部分[1]。草
地可燃物的燃烧性和草地火行为都属于草地火生态学研究
的范畴。草地火的发生、发展与可燃物燃烧性息息相关。可燃
物的燃烧性受诸多因子的影响, 其中含水率是最主要的因
子, 它是通过影响可燃物在燃烧过程中的热量传递来影响可
燃物燃烧性的[2]。可燃物含水率的变化与环境因子密切相
关, 尤其是降水。降水后可燃物含水率及燃烧性变化很大。本
文研究了松嫩草原在枯草期雨后可燃物的时滞、可燃物含水
率的变化及其与气象因子的关系, 旨在揭示雨后可燃物燃烧
性的变化规律, 为预测草地火的发生和行为提供理论依据。
1　材料与方法
1. 1　实验区自然概况
实验区在吉林省松嫩平原南部长岭县腰井子草
原区进行, 地处东经 123°31′～124°10′,北纬 44°30′
～44°35′,地势平坦, 海拔 120～180 m, 属温带半干
旱半湿润季风气候, 具有明显的大陆性季风气候特
征:春季干旱多风,降水稀少, 地表蒸发剧烈; 冬季降
雪较少。年降水量 310～580 mm , 70%集中在 6、7、8
月。年蒸发量 1135～1565 mm。样地为羊草( L eymus
chinensis)群落、虎尾草( Chlor is vir gata)群落和芦苇
( Phr agmites communis)等群落。
1. 2　研究时间为 1998年 4月 24～30日。
1. 3　取样方法采用收获法, 将样方草样齐地剪割,
并将枯落物拾净装入塑料袋带回实验室。
1. 4　采用泡草法[ 3]研究雨后可燃物含水率的变化
及其与气象因子之间的关系。分别称取六份等量的
羊草、虎尾草、芦苇以及獐茅
　　收稿日期: 2002-08-22; 修回日期: 2002-12-03
　　基金项目: 国家重点基础研究规划项目( G200018606)和国家自然科学基金资助项目( 3930002)
　　作者简介: 郭平( 1972-) ,女,汉,讲师,主要从事草地火研究
第 11卷　第 3期
　Vo l. 11　　No. 3
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　2003 年　9月
　Sept. 　2003
可燃物装入网袋中,称重。其中三等份作对照样,三
等份用温水浸泡至其内部浸透为止,将其捞出沥净
表面水,称重,在 4月 25日上午 6: 00h 放到自然环
境中,隔一定时间称重, 同时记录大气温度、相对湿
度。4月 26日上午 6: 00h实验结束后, 取出,烘干,
称重,测可燃物含水率。
利用下式计算可燃物含水率 C:
　　C= ( m湿可燃物- m干可燃物 ) / m干可燃物
式中, m湿可燃物和 m干可燃物分别为湿可燃物和干可
燃物的重量。
同样过程在 4月 27～28 日, 4月 29～30日重
复一次。测同一时间的大气温度、相对湿度和可燃物
含水率平均值。
1. 5　可燃物直径测量方法
每种供试植物随机选取 5株,各作为一个样本,
每株从下到上随机选 10个点,用螺旋测微尺测其直
径,求平均值作为该样本的直径,再求 5个样本的平
均值作为每种植物可燃物的直径。
1. 6　测茎直径时要求样本湿度范围在 5. 0%～
8. 0%之间,因为在该范围内可燃物易燃, 且在实验
室易保存。
2　结果与分析
2. 1　可燃物干燥过程及其时滞
降水直接影响草原可燃物含水率,雨后可燃物
含水率的变化分为两部分,一部分是在干燥过程中
可燃物的变化,一部分是可燃物含水率达到平衡含
水率之后的变化。本文只研究草原植物干燥过程中
可燃物含水率的变化。
2. 1. 1　雨后,可燃物进入干燥过程,即吸水达到饱
和状态的可燃物受各种因素的影响,其含水率不断
下降直至达到平衡含水率。平衡含水率是指在特定
的大气温度、相对湿度的大气中,可燃物最终达到均
一、不变的含水率。此时可燃物体内水气压与空气中
水气压相等, 水分净变化为零, 扩散过程相对静止。
它是可燃物含水率变化的一种量度 [ 4]。时滞是衡量
可燃物含水率变化速度的指标。它是由美国物理学
家 Byram ( 1963)提出的,是指可燃物达到平衡状态
散失 63. 2%的水分所需要的过渡时间[ 5]。时滞反映
了可燃物的燃烧性, 即可燃物的时滞越短,则越容易
燃烧。
2. 1. 2　羊草、虎尾草、獐茅和芦苇等可燃物经过吸
水达到饱和状态后, 各自的饱和含水率是不同的, 依
次分别是 1. 58、1. 48、1. 07、0. 86。供试草种间可燃
物饱和状态的含水率各异, 是因其物理结构和化学
成分不同所致[ 8]。
羊草、虎尾草、獐茅和芦苇可燃物含水率经过
7～8 h 就达到 30. 0%。可见雨后 7～8 h 草地火就
有可能发生。
供试草种可燃物从饱和状态到平衡含水率的时
间是不同的,其中:
2. 1. 2. 1　羊草对照样本在 t= 8. 9℃, f= 47. 0%气
象条件下的平衡含水率为 16. 2% , 雨后, 可燃物含
水率经过 13 h在同一气象条件下达到 15. 9%。
2. 1. 2. 2　虎尾草对照样本在 t = 10. 2℃, f =
39. 00%气象条件下的平衡含水率为 8. 5% ,雨后,
可燃物含水率经过 12 h 在同一气象条件下达到
8. 7%。
2. 1. 2. 3　獐茅对照样本在 t= 8. 9℃, f= 47. 0%气
象条件下的平衡含水率为14. 5%, 雨后,可燃物含水
率经过 13 h 在同一气象条件下达到 14. 2%。
2. 1. 2. 4　芦苇对照样本在 t= 14. 2℃, f= 14. 0%气
象条件下的平衡含水率 5. 6%, 雨后,可燃物含水率
经过 10 h 在同一气象条件达到 5. 5%。
羊草、虎尾草、獐茅和芦苇可燃物含水率与对照
样本的平衡含水量差异性 t 检验结果表明, t= 3. 14
< t 0. 05 ( 3) = 3. 71, 可见, 羊草、虎尾草、獐茅和芦苇
可燃物含水率与对照样本的平衡含水量差异不显
著。因此,降水后,供试草种可燃物含水率大约经过
10 h就达到在同一气象条件的平衡含水率。可见,
可燃物燃烧性经过大约 10 h就恢复到雨前水平。
2. 1. 3　供试草种可燃物含水率以一定的干燥速度
下降(图 1)。可见,可燃性随着可燃物含水率的下降
逐渐上升。
根据可燃物含水率随着时间的变化情况, 建立
可燃物干燥过程相关方程(表 1)。根据相关方程可
以求出供试草种可燃物时滞(表 2) , 由可燃物时滞
可知,羊草干燥速率> 虎尾草> 獐茅> 芦苇。
可燃物时滞与其直径有关系, 可燃物直径越细,
可燃物时滞越短(表 2)。
252 草　地　学　报 第 11卷
图 1　可燃物干燥过程
F ig . 1　The drying pro cess o f the fuel g rasses
表 1　可燃物干燥过程相关方程
Table 1　Relat ive equa tions o f dr ying pro cess of t he fuel
可燃物类型
Kind o f fuel
相关方程
Relativ e equation
相关系数
Relative coefficient
概率
Probability
羊草
L eymus chinensis
Y= 0. 012X 2- 0. 30X+ 1. 97 R 2= 0. 99 P< 0. 001
虎尾草
Chlor is vir gata
Y= 0. 012X 2- 0. 29X+ 1. 82 R 2= 0. 99 P< 0. 001
獐茅
Aelur op us littoralis
Y= 0. 0079X2- 0. 19X+ 1. 30 R 2= 0. 99 P< 0. 001
芦苇
Phragmites communis
y= 0. 0085X2- 0. 19X+ 1. 08 R 2= 0. 99 P< 0. 001
表 2　可燃物时滞和直径
T able 2　T imelag and diameter of fuel
可燃物类型
Kind of fuel
羊草
L eymus chinensis
虎尾草
Chlor is vir gata
獐茅
Aelur op us littoralis
芦苇
Phrag mites communis
时滞( h)
T imelag
5. 42 5. 75 6. 45 7. 22
直径( cm)
D iameter
0. 74 0. 78 0. 90 2. 28
　　由时滞可知, 羊草燃烧性> 虎尾草> 獐茅> 芦
苇。因为可燃物直径越细, 表面积越大,受热面积越
大,接受热量也越多,水分蒸发越快,氧气供应越充
分,可燃物越容易燃烧(表 2)。
由可燃物时滞结合时滞的定义,可预测雨后在
某温湿度条件下可燃物的含水率及其燃烧性,进而
可预测在该气象条件下发生草地火的可能性。
2. 2　可燃物含水率变化与气象因子的关系
可燃物含水率在干燥过程中的变化即与其自身的
物理化学特性有关,又与环境因子有关。在本文只研究
干燥过程中可燃物含水率的变化与气象因子的关系。
2. 2. 1　在干燥过程中,大气温度是影响可燃物干燥
速度的一个指标。供试草种可燃物含水率与大气温
度之间呈相关关系(图 2)。
图 2　可燃物含水率与大气温度的关系　
F ig . 2　Relationship betw een fuel moistur e content and atmospheric t emperatur e
253第 3期 郭　平等:四种草本植物可燃物含水率干燥时的变化规律
　　根据二者的关系建立可燃物含水率( Y)与大气
温度( X 1)的相关方程,分别为:
Y羊= 1. 81- 0. 016X 1- 0. 0068x 21, R 2= 0. 98,
P< 0. 01;
Y虎= 1. 79- 0. 043X 1- 0. 0051x 21, R 2= 0. 97,
P< 0. 01;
Y芦= 1. 14- 0. 049X 1- 0. 0018x 21, R 2= 0. 97,
P< 0. 01;
Y獐= 1. 22- 0. 017X 1- 0. 0040x 21, R 2= 0. 97,
P< 0. 01.
2. 2. 2　大气相对湿度也是影响可燃物干燥速
率的一个指标。供试草种可燃物含水率与大气湿度
具有一定的关系(图 3)。
根据二者的关系建立可燃物含水率( Y)与大气
相对湿度( X2 )的相关方程, 分别为:
Y羊 = - 1. 20+ 12. 51X2- 13. 69x 22, R2= 0. 93,
P< 0. 01;
Y虎 = - 1. 19+ 11. 66X2- 12. 50x 22, R2= 0. 94,
P< 0. 01;
Y芦= - 0. 69+ 6. 63X 2- 6. 99x 22, R2= 0. 94, P<
0. 01;
Y獐= - 0. 68+ 7. 60X 2- 8. 12x 22, R2= 0. 94, P<
0. 01。
图 3　可燃物含水率与大气相对湿度的关系
F ig . 3　Relat ionship bet ween fuel m oistur e content and atm ospher ic r elative humidity
2. 2. 3　供试草种可燃物含水率 ( Y )与大气温度
( X 1)、大气相对湿度( X 2 )之间呈现一定的相关性,
其相关方程见表 3。
由相关方程可知,大气温度变化 1% ,则供试草
种可燃物含水率变化依次为 2. 04%、1. 72%、
0. 52%和 0. 35%;大气相对湿度变化 1%, 则供试草
种的可燃物含水率变化依次为 1. 84%、1. 21%、0.
96%和0. 71%。可见,大气的温度和相对湿度都是影
响可燃物干燥速率的指标, 其中大气相对湿度对可
燃物干燥速率的影响大于大气温度。原因是可燃物
体内水气压与大气水气压之差产生了干燥过程。
表 3　可燃物含水率与大气温度和相对湿度相关方程
Table 3　Relativ e equations bet ween fuel m oistur e content and temperature
and at mospher ic r elat ive humidity
可燃物类型
Kind o f fuel
相关方程
Relative equat ions
相关系数
Relative coefficient
概率
Probability
羊草
L eymus chinensis
Y= 2. 18- 0. 14X1+ 0. 34X2 R 2= 0. 97 P< 0. 01
虎尾草
Chlor is vir gata
Y= 1. 84- 0. 12X1+ 0. 63X2 R 2= 0. 96 P< 0. 01
獐茅
Aelur op us littoralis
Y= 1. 33- 0. 081X1+ 0. 37X2 R
2= 0. 97 P< 0. 01
芦苇
Phragmites communis
Y= 1. 07- 0. 072X1+ 0. 36X2 R 2= 0. 98 P< 0. 01
254 草　地　学　报 第 11卷
3　结论
3. 1　供试草种可燃物含水率大约经过 10 h 即可达
到同一气象条件的平衡含水 率。可见,草种可燃物
燃烧性经过大约 10 h就恢复到雨前水平。
3. 2　根据可燃物干燥过程相关方程求出供试草种
可燃物时滞, 由可燃物时滞可知, 羊草燃烧性> 虎尾
草> 獐茅> 芦苇。可燃物时滞与其直径有关系, 可燃
物直径越细, 可燃物时滞越短。
3. 3　在干燥过程中,可燃物含水率与大气温度和大
气相对湿度具有 Y= C+ AX 1+ BX 2的关系; 大气温
度和大气相对湿度对可燃物干燥速率都有影响,大
气相对湿度对可燃物干燥速率的影响大于大气温
度。
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S tn . Ogden. Utah
(上接 250页)
　　直播或移植:目前普遍采用种子直播法建植恢
复植被,此法比较方便。但对种子收集困难,而匍匐
茎、根茎或根蘖比较发达的植物,或种子直播难以成
功的地段,可采用移植法, 即用匍匐茎、根茎或根蘖
等营养体繁殖法进行移栽。或种子繁殖与营养体繁
殖结合,可根据需要择优而用。
浇水与施肥: 青藏线多数地方干旱缺水,土壤养
分也很缺乏, 水分和养分不足是植物生长的主要限
制因子,在有条件的地段, 应尽量予以灌溉和施肥,
以保证植被恢复与重建的成功, 也有利于植被的长
期保持和更好地发挥生态保护功能。
青藏铁路沿线植被的恢复与重建,在理论与实
践诸方面还有很多问题有待于进一步研究和探索,
不断完善和提高。
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255第 3期 郭　平等:四种草本植物可燃物含水率干燥时的变化规律