森林可燃物的研究現(xiàn)狀

森林可燃物的研究現(xiàn)狀

根據(jù)森林燃燒理論，森林燃燒必須有三個基本條件：森林中的燃料、水源和氣候條件，它們構(gòu)成了森林中的燃燒三個關(guān)鍵。1森林可燃物種類森林內(nèi)一切可以燃燒的物質(zhì)均為可燃物,林地內(nèi)的喬木(干、枝、葉、皮)、灌木、草本、苔蘚、地表凋落物、土壤中的腐殖質(zhì)和泥炭等均可視為森林可燃物。單位面積上可燃物的絕干重量即為可燃物載量。森林可燃物種類復(fù)雜,可按照不同的研究目的對其進(jìn)行劃分。按照可燃物含水率變化的性質(zhì),可將森林可燃物劃分為活可燃物和死可燃物兩大類,死可燃物又可遵循其含水率的恢復(fù)程度細(xì)化分為1h、10h、100h、1000h時滯的可燃物2燃油負(fù)荷測量方法2.1法律糾紛應(yīng)用線繩法測定可燃物載量可概括為以下幾步2.2調(diào)查問卷的編制應(yīng)用機(jī)械布設(shè)樣地的方法對可燃物載量進(jìn)行調(diào)查時,通常在有代表性的地域機(jī)械布置若干塊樣地,并記錄樣地內(nèi)樹種組成、樹高、胸徑、林齡與郁閉度等林分因子及坡度、坡位和坡向等立地條件。具體實(shí)施可分為以下兩步完成(1)外業(yè)調(diào)查。在每塊樣地的對角線上選取3~5塊50cm×50cm的小樣方,將小樣方內(nèi)可燃物進(jìn)行分類、稱鮮重,取樣以備實(shí)驗(yàn)室計算可燃物含水率。(2)內(nèi)業(yè)計算。將外業(yè)所取樣品放入烘箱以105°烘至恒重,求算每個小樣方中不同類型可燃物的含水率,計算可燃物載量,并推算樣地內(nèi)不同類型可燃物載量。此方法為可燃物載量調(diào)查的普遍方法,其優(yōu)勢在于適用范圍廣,并能較準(zhǔn)確的推算研究區(qū)域可燃物載量,但應(yīng)用該方法需大量人力、物力的投入,不適用于大范圍作業(yè)及火災(zāi)后快速調(diào)查3可燃物載量動態(tài)估測模型可燃物載量動態(tài)估測模型方法是指將林地內(nèi)的林分因子與實(shí)地的可燃物載量建立數(shù)學(xué)關(guān)系,從而可通過森林調(diào)查資料得到該地區(qū)的可燃物載量。模型類型主要包括:線性回歸可燃物載量估測模型和應(yīng)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立可燃物載量估測模型。目前,我國關(guān)于可燃物載量動態(tài)估測模型的研究大都在樣點(diǎn)尺度上研究可燃物載量與林分因子之間的關(guān)系3.1現(xiàn)有加載模型興安落葉松是大興安嶺地區(qū)的優(yōu)勢樹種。目前,對興安落葉松林可燃物載量動態(tài)估測模型研究最為詳細(xì),見表1。邸雪穎等3.23-三維條件對燃料負(fù)荷估算的影響可燃物載量積累除受林分因子的影響之外,還受到立地條件(坡度、坡位、坡向和海拔等)的影響,見表2。周志權(quán)3.3應(yīng)用多尺度方法的成本相對較高綜上所述,應(yīng)用多元回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法可非常便捷地在小尺度上得到可燃載量。因構(gòu)建模型的因子較單一,只是考慮某一樹種,所以精度較高,估算值較接近真實(shí)值。因此為獲得可燃物載量提供了便利,但由于應(yīng)用多元回歸及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法對數(shù)據(jù)量要求比較大,因此工作量相對較大,成本較高,只能在小尺度上應(yīng)用。目前已從不同角度構(gòu)建興安落葉松可燃物載量估測模型,但多數(shù)模型僅將單一的或是有限的林分因子作為變量,而忽略了立地條件等其他因子對可燃物載量的影響。周志權(quán)等人的研究中表明,興安落葉松林地表可燃物載量的積累受到立地條件影響,但研究僅限于此,并未將立地條件與可燃物載量之間的定量數(shù)學(xué)關(guān)系闡明。另因不同林分因子、立地條件之間存在自相關(guān)性,無法將所有對可燃物載量積累有影響的因子全面體現(xiàn)出來。4可燃物載量估測技術(shù)研究可燃物載量遙感估測模型方法是指將可燃物載量與遙感圖像的波段信息建立關(guān)系,從而得到研究區(qū)域可燃物載量。近年來,隨著“3S”技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛的應(yīng)用,許多學(xué)者把該技術(shù)運(yùn)用于可燃物載量估測中。國慶喜等4.1燃料負(fù)荷遙感估算方法存在的問題目前,遙感圖像的精度是制約遙感技術(shù)在可燃物載量估算上最大的問題。從開始的Wu5關(guān)于研究5.1模型建立與檢驗(yàn)結(jié)合樣地調(diào)查資料,用數(shù)學(xué)或BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,將林分因子、立地條件和土壤類型等影響可燃物載量積累的因子作為變量,建立模型,并對模型進(jìn)行檢驗(yàn),來剔除相關(guān)性或者貢獻(xiàn)量小的自變量,同時要考慮到為了準(zhǔn)確求出模型的參數(shù)值,應(yīng)盡可能地多取樣本,從而提高模型的精度,從而在對特定研究區(qū)域可燃物載量小尺度估算中,得到精確較高的結(jié)果。5.2可燃物載量動態(tài)估測采用更高分辨率的遙感圖像,在進(jìn)行監(jiān)督分類后,結(jié)合林相圖將無法再進(jìn)行細(xì)分的各針、闊樹種進(jìn)行細(xì)分,再將從遙感圖像提取的信息與數(shù)字化高程模型(DEM)上得到的各立地條件和森林調(diào)查記錄中得到的土壤類型等因素,應(yīng)用回歸或BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模型,從而得到更精確的可燃物載量模型,估測更接近實(shí)際的可燃物載量。5.3可燃物載量消耗量針對不同的火災(zāi)類型以及不同的森林類型,火后可燃物載量消耗量多少一直是科學(xué)家關(guān)心的關(guān)鍵問題,目前報道很少。原因主要來自于:(1)森林生態(tài)系統(tǒng)存在較大的時空異質(zhì)性,即便是同一次森林火災(zāi)在同一森林類型內(nèi)不同的立地條件下也存在巨大的差異,因?yàn)榱窒驴扇嘉镙d量的分布格局差異,以及火行為受氣象等條件的影響,使得同樣一次森林火災(zāi)可燃物載量消耗存在巨大的空間異質(zhì)性,這就需要我們在進(jìn)行實(shí)際調(diào)查時候,增加取樣數(shù)量,構(gòu)建相應(yīng)的模型以估算火燒后可燃物載量的消耗量。(2)火燒強(qiáng)度不同,可燃物載量消耗量不同。在不同生態(tài)系統(tǒng)中不同火燒強(qiáng)度對可燃物載量消耗量影響很大,因此確定火燒強(qiáng)度并估算可燃物載量消耗量對以可燃物載量為基礎(chǔ)的相關(guān)研究至關(guān)重要。(3)低中強(qiáng)度火干擾后森林生態(tài)系統(tǒng)的快速恢復(fù)使得火后森林可燃物載量消耗量估測成為難題。一般低中強(qiáng)度火干擾后林下地被物層以及草本層基本消耗掉,但幾個月后草本層會迅速發(fā)展,載量迅速增加,因此只要是一年以上的火后調(diào)查林下草本及枯落物層就很難確定,消耗量估測就會存在很大誤差。因此,基于以上幾點(diǎn),在開展火后生態(tài)系統(tǒng)可燃物載量消耗量估測時一般應(yīng)該研究森林可燃物載量分布格局和異質(zhì)性、火行為特征、火燒強(qiáng)度等因素,并在火后1個月內(nèi)開展詳細(xì)調(diào)查,才可以搞清可燃物載量消耗量情況,并通過多次實(shí)踐調(diào)查和采樣才能研制出可信性比較高的可燃物載量消耗量估測模型。森林可燃物載量估測是森林可燃物可持續(xù)管理的基礎(chǔ)。在我國將森林可燃物作為單一因子的研究還處在起步階段,建立的可燃物載量模型大多以線性回歸模型為主,建立的遙感估測模型較少,所以對局部區(qū)域的可燃物載量進(jìn)行估算較多且準(zhǔn)確性較高,但缺乏大尺度上對可燃物載量進(jìn)行估算。因此,應(yīng)用這些數(shù)據(jù)僅能對局部地區(qū)森林火險的預(yù)測、預(yù)報