秦乃花 吳可 李萍 呂常笑 張芬 趙迎子 高莉 趙燕

摘 要 通過森林可燃物載量指標調(diào)查，建立林分因子與灌、草、枯、腐等不同層可燃物載量關(guān)系模型。結(jié)合遙感等數(shù)據(jù)，利用森林資源一張圖中小班的林分因子數(shù)據(jù)，通過模型推算小班中不同層可燃物載量，形成山東省各地森林可燃物載量空間分布數(shù)據(jù)，為森林火災危險性評估奠定基礎(chǔ)。文章從喬木林、灌木林和大樣地可燃物載量調(diào)查及樣品采集入手，系統(tǒng)介紹山東省森林可燃物樣地調(diào)查與樣品采集方法。

關(guān)鍵詞 森林可燃物;樣地;樣品;載量;采集方法

中圖分類號：S762.1 ? ? ? 文獻標識碼：A ? doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2021.06.023

森林可燃物是火災發(fā)生蔓延的物質(zhì)基礎(chǔ)?？扇嘉镙d量是指林地單位面積上所有可以燃燒的有機物質(zhì)的絕對干質(zhì)量，它包括了森林中所有的有機物[1]，是衡量森林可燃物的一項重要指標?？扇嘉镙d量多少受地形、林分、氣象因子影響顯著。根據(jù)森林資源一張圖數(shù)據(jù)，通過布設(shè)典型樣地，利用樣地調(diào)查各項因子及采集樣品等，建立喬木層載量、林分因子與灌木、草本、枯落物、腐殖質(zhì)等林下可燃物各層的載量關(guān)系模型，形成山東省的可燃物載量空間分布數(shù)據(jù)[2]，全面掌握山東省各市（縣、區(qū)）與森林火災有重大影響的信息，為后續(xù)森林火災危險性、隱患和風險評估區(qū)劃等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 喬木林標準地調(diào)查

1.1 喬木層可燃物載量調(diào)查

喬木層調(diào)查的目的，是通過調(diào)查各樹種胸徑、樹高等與森林可燃物載量計算相關(guān)的喬木層調(diào)查因子，根據(jù)所獲得的調(diào)查數(shù)據(jù)，選擇適合該區(qū)域的可燃物載量計算參數(shù)與模型（方程），計算出喬木層可燃物載量，并為建立灌木、草本、枯落物可燃物載量與喬木層可燃物載量或蓄積量的關(guān)系參數(shù)與模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（1）標準地周界測設(shè)。采用閉合導線法，以西南角點為起點，按角度為0°、90°、180°、270°順時針方向測設(shè)樣地四條邊，邊長為25.82 m。當坡度≥5°時，樣地邊長應作坡度改算，計算方法：

X=Y /cos Z

式中：X為換算后的新邊長，Y為樣地原邊長，Z 為坡度值

也可參考一類調(diào)查改算斜距表[3]。一類清查樣地復位時可參考樣地內(nèi)的樣木進行各角點的復位。樣地周界測線上的壓界木，東、南兩邊作界內(nèi)樣木，西、北兩邊作界外木。

（2）標準地總體描述。對標準地進行總體描述，調(diào)查填寫與可燃物相關(guān)的各項因子，包括地貌、地形、干擾情況、經(jīng)營管理、植被類型、可燃物載量、土壤等因子情況。

（3）樹木因子調(diào)查。對活立木和枯立木進行每木檢尺。檢尺前先進行樹木編號，自離西南角點最近的樹木開始，自西向東、自南向北的順序進行。在胸徑處（1.3 m）做標記并進行每木檢尺，記錄生長狀況。生長狀況分旺盛、一般、較差、瀕死，已死亡的標注是否為死樹或枯立木。如果是枯立木還應在生長狀況欄里記錄枯立木的分解狀態(tài)等級“枯1（大、中、小枝完整，與活立木相比，只是枯死）、枯2（無小枝，但有中、大枝）、枯3（只有大枝）、枯4（完全沒有枝，只剩主干）”。選擇3～5株處于平均胸徑的林木測量樹高和枝下高，并計算其平均值作為樣地平均樹高和平均枝下高。

對枯倒木采用1 m 區(qū)分段，測定每一區(qū)分段中部的直徑，測量整米區(qū)分后剩下的測其底端直徑和剩余長度。計算和測定枯倒木密度和材積。一個樹種（組）的枯倒木不同密度級各收集至少2 份枯倒木段，選擇取樣枯倒木具有代表性的木段（5～10 cm）長。將枯倒木段清理干凈后裝入袋內(nèi)，袋內(nèi)外附上標簽，標簽上標明相關(guān)內(nèi)容，帶回實驗室烘干測定干質(zhì)量。同一樹種不同密度級全省取樣不少于10 份（20 段），全省每樹種（組）最多取60 段。

1.2 灌木層可燃物載量調(diào)查

1.2.1 樣方設(shè)置（2 m×2 m）

（1）一類清查樣地。選擇基于全國森林資源清查一類樣地開展調(diào)查。在樣地四個頂點向外正東、南、西、北方向2 m區(qū)，每個角選擇向一個方向移動（樣方正常設(shè)置如圖1）。如東北角選擇向東移動2 m，如果向東選擇不到合適樣方（樣方正常設(shè)置），則選擇向北移動2 m（樣方可變設(shè)置如圖2），需要保證所設(shè)置的樣方在樣地各邊2 m以外區(qū)域。其他幾個頂點的樣方設(shè)置與此相同。選擇確定4 個灌木層可燃物調(diào)查樣方。在樣地正北方中間，距離邊界2 m處，設(shè)置一個灌木層可燃物調(diào)查樣方。

（2）新設(shè)樣地。對新設(shè)標準地，選擇距標準地每個角頂點兩邊3 m 處設(shè)置4個灌木層可燃物調(diào)查樣方，在標準地中間位置設(shè)置一個灌木層可燃物調(diào)查樣方（樣方設(shè)置如圖2）。如所設(shè)樣方為溝渠、道路、裸巖等特殊地類時，可適當移動位置設(shè)置，并備注說明情況。

灌木層和草枯腐樣方設(shè)置與采集順序為西南-西北-東北-東南，正北方（中間）為最后。分別編號1、2、3、4、5（詳見圖1、圖2喬木林標準地樣方設(shè)置）。

1.2.2 樣方調(diào)查與樣品采集

（1）基本情況調(diào)查。調(diào)查灌木層優(yōu)勢種名（包括直徑<5.0 cm的幼樹）、蓋度（冠幅）、株數(shù)（高不足30 cm不計入）、平均高等。其中，冠幅是測定灌木東西、南北兩方向長度的平均值;冠幅、平均高均保留一位小數(shù)。

（2）灌木層標準木取樣。選擇樣方中3株平均大?。ǜ鶑?、高度處于平均水平）標準灌木，收獲并分別測定3株地上干、枝、葉鮮質(zhì)量，逐株分別記錄選取的3株標準灌木種名、地徑、冠幅、高度和鮮質(zhì)量等因子。如果灌木為叢生狀，則在樣方內(nèi)選取1～2叢冠幅平均的灌叢，完全收獲灌叢地上部分并測定其干、枝、葉鮮質(zhì)量。如果樣方有優(yōu)勢灌木樹種，則取優(yōu)勢灌木樹種，如果有2個或以上分布均勻的灌木樹種，則需要分灌木樹種分別取樣。稱量精度保留到稱量儀器的最小刻度（1 g）。將所取灌木分干、枝、葉分別放入不同的臨時樣品袋中，寫明樣地號、灌木名稱、質(zhì)量。

（3）實驗室測定樣品取樣。對5個樣方選取的標準灌木分別按每個樣方干、枝、葉相同質(zhì)量比10%～20%（通過稱取質(zhì)量確保干、枝、葉的取樣占各樣方的干、枝、葉總質(zhì)量的比相同）取樣后現(xiàn)場混合作為樣品不少于500 g。如果混合后樣品不足500 g，則全部作為樣品。裝入樣品袋中，貼上標簽，寫明相關(guān)內(nèi)容，帶回實驗室測定樣地灌木的含水率（干鮮比）。

1.3 草本、枯落物和腐殖質(zhì)可燃物載量調(diào)查

1.3.1 樣方設(shè)置（1 m×1 m）

在灌木層樣方的內(nèi)部，據(jù)灌木層樣方所處標準地方位，設(shè)置草本層、枯落物層和腐殖質(zhì)（以下簡稱草枯腐）樣方。如灌木層樣方在東南角，則在灌木層樣方的東南角設(shè)置草枯腐樣方。其他幾個角點的草枯腐樣方一樣，如在正北中間位置和在標準地中間位置設(shè)置的灌木層樣方，草枯腐樣方也在灌木層樣方的中間設(shè)置。

1.3.2 樣方調(diào)查與樣品采集

（1）草本調(diào)查與樣品采集。收割每個樣方所有活草本植物地上部分，秤其鮮質(zhì)量，稱量精確到1 g?，F(xiàn)場充分混合5個樣方草本植物，取混合后新鮮草本植物1份不少于300 g，裝入樣品袋中，貼上標簽，寫明相關(guān)內(nèi)容，帶回實驗室測定草本植物的含水率（干鮮比）。

（2）枯落物調(diào)查與樣品采集。用筢子收集樣方內(nèi)全部枯落物，包括各種枯枝、葉、果、枯草、半分解部分等枯死混合物，剔除其中石礫、土塊等非有機物質(zhì)。將枯落物分為枯落物1（直徑小于0.6 cm的小枝、葉和雜草）、枯落物2（直徑大于或等于0.6 cm，但小于2.5 cm的小枝）、枯落物3（直徑大于或等于2.5 cm，但小于7.62 cm的枝條）三類。分別稱量其鮮質(zhì)量。將5個樣方按照枯落物類型（1、2、3）現(xiàn)場分別混合，取樣品各1份不少于200 g，裝入樣品袋中，貼上標簽，寫明相關(guān)內(nèi)容，帶回實驗室測定其含水率（干鮮比）、平衡含水率、燃點和熱值等[4]。

（3）腐殖質(zhì)調(diào)查與樣品采集。調(diào)查腐殖質(zhì)層厚度和取樣，每個樣方分別對所有腐殖質(zhì)進行收獲，測定鮮質(zhì)量。5個樣方腐殖質(zhì)現(xiàn)場分別混合取樣品各1份不少于200 g，裝入樣品袋中，貼上標簽，寫明相關(guān)內(nèi)容，帶回實驗室測定其干鮮比（含水率）、平衡含水率、燃點和熱值等。

2 灌木林標準地調(diào)查

2.1 灌木林標準樣方設(shè)置（5 m×5 m）

每個灌木林標準地對應3個5 m×5 m灌木林樣方，均為方形樣地。以確定的樣方西南角點為起點，按照0°、90°、180°、270°測設(shè)樣地四條邊，邊長為5 m。當坡度≥5°時，樣地邊長應作坡度改算，計算方法與喬木標準坡度改算相同。樣方編號按自下而上，自西向東的順序分別編號為1、2、3（圖3）。

2.2 草本、枯落物和腐殖質(zhì)樣方設(shè)置（1 m×1 m）

以灌木林標準地西南角點為起點設(shè)置1 m×1 m草枯腐樣方，共3個草枯腐樣方，詳見圖3灌木林樣方設(shè)置。

2.3 樣方調(diào)查與樣品采集

與喬木林標準灌木層、草本層、枯落物和腐殖質(zhì)樣方調(diào)查與取樣方法相同，唯一區(qū)別在于灌木林是3個樣方混合取樣，采樣數(shù)量見表1。

3 大樣地調(diào)查

3.1 調(diào)查的方法

以被選的森林可燃物標準地西南角作為森林可燃物大樣地西南角，正南正北方向設(shè)置500 m×500 m正方形樣地。根據(jù)地形地貌、立地條件和林分狀況在大樣地內(nèi)進行林分型圖斑的劃分。標準地所在的林分型內(nèi)不再布設(shè)角規(guī)點及相關(guān)的灌木樣方和草枯腐樣方;對其他喬木林設(shè)置角規(guī)點進行喬木林可燃物載量調(diào)查;對灌木林、未成林、跡地和無立木林地參考角規(guī)點確定數(shù)量標準在林分型圖斑內(nèi)均勻布設(shè)灌木和草枯腐樣方（灌木樣方2 m×2 m，草枯腐樣方1 m ×1 m）;對非林地不做調(diào)查。

3.2 角規(guī)點數(shù)量確定

在劃分好的林分型圖斑分布圖上通過機械抽樣進行布設(shè)，所選角規(guī)點要有代表性。兩角規(guī)點的間距不小于100 m;角規(guī)點距林分型圖斑邊界的距離要大于50 m。如不能滿足以上條件，可盡量在中間位置布設(shè)，確保角規(guī)測樹木時不要誤測林分型圖斑或大樣地圖斑外的樹木（表2）。

3.3 喬木林可燃物載量調(diào)查

在設(shè)置好的角規(guī)點進行大樣地喬木可燃物載量調(diào)查，利用角規(guī)繞測法調(diào)查林分型平均胸徑、平均樹高、公頃胸高斷面積和公頃蓄積。

角規(guī)繞測方法：選用1.0的角規(guī)系數(shù)（角規(guī)全部伸展開），在角規(guī)點，將角規(guī)無缺口的一端緊貼眼眶，通過其前端的缺口逐株觀測周圍的胸徑5.0 cm以上的林木胸高部位（1.3 m處）。這樣繞著測點旋轉(zhuǎn)一周，對所有樹木的胸高部位逐一觀測[5，6]。相割（角規(guī)缺口在林木胸高斷面內(nèi)），計數(shù)為1;相切（角規(guī)缺口與林木胸高斷面相鄰），計數(shù)為0.5;相離（林木胸高斷面位于角規(guī)缺口內(nèi)，且不接觸），計數(shù)為0。當被測林木被遮擋時，可適當移動觀測點位，但移動后的位置到被觀測林木的距離，要與移動前觀測點位置到被觀測林木之間的距離相等。測觀完后，要立即返回原觀測點位置。

3.4 灌木層、草本、枯落物和腐殖質(zhì)可燃物載量調(diào)查

3.4.1 樣方設(shè)置

以角規(guī)點向正北方3 m處為起點（西南角點），布設(shè)2 m×2 m灌木樣方;以灌木層樣方西南角點為起點設(shè)置1 m×1 m草枯腐樣方。

3.4.2 樣方調(diào)查與樣品采集

與喬木林標準地灌木層、草本、枯落物和腐殖質(zhì)樣方調(diào)查與取樣方法相同，唯一區(qū)別在于大樣地是每個林分型內(nèi)的所有樣方混合取樣（表3）。

4 小結(jié)

目前森林防火注重撲滅火基礎(chǔ)建設(shè)，對林火預測預報的普查性研究鮮有報道。受氣候變暖影響，以及有些林內(nèi)大量可燃物逐年累積，已使一些區(qū)域具有了發(fā)生大規(guī)模森林火災的物質(zhì)條件。本次森林可燃物載量調(diào)查，通過對喬木層進行每木調(diào)查，換算為喬木層可燃物載量。通過樣方調(diào)查林下灌木、草本、枯落物、腐殖質(zhì)等各層可燃物情況，結(jié)合樣品實驗室測量結(jié)果，推算樣地單位面積灌木、草本、枯落物、腐殖質(zhì)等不同層可燃物載量（干質(zhì)量）。根據(jù)樣地的載量，建立全省森林可燃物載量空間分布數(shù)據(jù)，為評估不同森林的火災危險性提供了數(shù)據(jù)支持，為森林防火工作向災前防范、減輕災害風險提供有力數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻：

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