涼山州5種針葉樹種抗火性的差異分析

摘要：涼山州地處干熱河谷地區(qū)，森林火災(zāi)發(fā)生的高風(fēng)險地區(qū)之一。研究5種針葉樹種的各項理化性質(zhì)，有利于了解本地區(qū)常見針葉樹種的抗火性；將抗火性等級分為：高抗火性、可抗火性、低抗火性。5種針葉樹種中無強抗火性針葉樹種，只有柳杉、米德杉屬于可抗火性、其余均為弱抗火性針葉樹種。本研究針對不同樹種理化性質(zhì)測定和綜合分析，為針葉樹種造林區(qū)采取不同防火措施提供了數(shù)據(jù)和理論支撐。

關(guān)鍵詞：涼山州；針葉樹種；抗火性；森林火災(zāi)

1 研究區(qū)域概況

涼山州（26°03′N～29°18′N，100°03′～100°52′）地處四川省西南，地形地貌多樣，西北高東南低，典型的亞熱帶高原季風(fēng)氣候，全年分干濕兩季，氣候干燥，降雨量少、蒸發(fā)量多，森林資源規(guī)模龐大，現(xiàn)已擁有6 072 hm2，森林覆蓋率47.48%，活立木總蓄積量3.59億m3[1-2]，居全省首位，因此也是森林火災(zāi)的發(fā)生頻次最高和危害面積最廣的地區(qū)之一[3]。獨特的地理位置、氣候因素以及特殊的民俗使得該地區(qū)的森林火災(zāi)的防控形勢變得更加嚴峻[4]。針對本地針葉樹種的抗火性的研究對于本地區(qū)森林防火、控火隔離帶林的建設(shè)有重要意義，同時也影響著本地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)穩(wěn)定[5]。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗材料

在充分了解涼山州主要針葉樹種的組成基礎(chǔ)上，選擇5種主要的針葉樹種作為研究對象，分別為云南油杉、米德杉、云南松、華山松、柳杉，生境和特點見表1。樣品采集地主要集中于西昌市、德昌縣等主要人工林區(qū)，主要選擇不同的樹葉和樹皮[6]。

2.2 試驗方法

2.2.1 含水率

采用烘干恒重法測定（105℃），（W1）為鮮重，（W2）未烘干重量，（W3）為取樣重量，代入以下公式計算（W）[7]：

W（%）=×100%

2.2.2 燃點

采用溫度測定儀（℃）進行實驗。

2.2.3 熱值

采用熱量測定儀（kJ/kg），樣品于低溫烘干至恒重，磨粉、過篩選最細部分，后用該儀器測定不同樹種的熱值。

2.2.4 化學(xué)組分測定

粗灰分：干灰化法。分別測定干中和高溫灰化后的重量并記錄。

計算方法：

粗灰分百分比（%）=×100

B：粗灰分重量（g）；C：樣品干重（g）。

3 數(shù)據(jù)分析

將收集到的實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)一整理和處理后，應(yīng)用SPSS進行方差分析后，統(tǒng)一繪圖。實驗數(shù)據(jù)均為平均值±標準差[8]。

主成分分析是一種常見的統(tǒng)計方法，將主要因素及其對應(yīng)貢獻率代入到公式①計算，對不同樹種抗火性綜合分析R，最大程度地呈現(xiàn)出各樹種抗火性。

N：樹種；c：貢獻率；x：主成分得分。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同針葉樹種的燃燒性差異

燃燒性是指可燃物在遇到外界火源發(fā)生在燃燒的過程中發(fā)生理化性質(zhì)的變化，各針葉樹種燃點無明顯差異。燃點由低到高排序為：云南油杉、米德杉、云南松、華山松、柳杉。

由圖1可知熱值在燃燒過程中產(chǎn)生的單位熱量，熱值越大其抗火性越差，可反映燃燒過程的強弱。5種針葉樹種熱值由低到高的順序為：柳杉、米德杉、云南油杉、云南松、華山松。5種針葉樹種灰分由低到高的順序為華山松、云南松、柳杉、米德杉、云南油杉。

4.2 各主要因素間的相關(guān)性

如表2，含水率、燃點等4個因素與可燃物抗火性相關(guān)性極高。依照實驗結(jié)果進行比對分析，發(fā)現(xiàn)燃點與其他3種因素呈現(xiàn)有較強的負相關(guān)關(guān)系，即可燃物點燃所需的溫度越高，含水率、灰分和熱值則越低；而熱值與灰分、含水率表現(xiàn)為較強的正相關(guān)關(guān)系，可燃物燃燒過程中釋放的熱量值越大，植物本身含水率和灰分就越高。

4.3 不同針葉物種抗火性能分析

5種針葉樹種各理化性質(zhì)主成分分析（如圖2），5種針葉樹種主成分不同貢獻率分析如表3，5種針葉樹種主成分荷載矩陣見表4，不同針葉樹種經(jīng)計算公式計算樣本因子得分見表5。

由表3可知，前3個因素的累計貢獻率已超過80%，故這3個主要因素可充分反應(yīng)樣品的情況，另一個因素較低，其對于實驗結(jié)果幾乎無影響。所以選擇前3個因素作為評價針葉樹種抗火性的標準。

將表3中的各因素的貢獻率和表5中的各因素得分代入計算公式①，依據(jù)其結(jié)果，可對5種樹種的抗火性進行綜合排序。5種針葉樹種中無強抗火性針葉樹種，只有柳杉、米德杉屬于可抗火性、其余均為弱抗火性針葉樹種。

5 討論

針對本次實驗的結(jié)果進行研究和分析可以發(fā)現(xiàn)，5種

針葉樹種含水率分布于40%～60%，與相關(guān)研究結(jié)果一致[7-8]。熱值變化范圍在18 000～20 500 J.g-1，且略大于張德順等[9] 所研究的樹種的熱值；與張偉等[10]所研究的喬木樹種熱值相比略低。燃點為250～270℃，灰分含量在1%～4%變化，與陳滌非建立四川省國家重點翻過隔離帶選擇樹種燃點和灰分差異較小[11]，實驗結(jié)果進一步說明木本植物本身燃點和灰分差異不大；灰分與草本相比反而較低[12]。可燃物的含水率、燃點越低，在火災(zāi)發(fā)生時越易被點燃；可燃物的燃燒強度越強，在燃燒過程中表現(xiàn)為釋放的熱量越高、灰分含量越低 [13-15]。

通過對不同針葉樹種的綜合指標排序可知燃燒性由弱到強為：柳杉、米德杉、云南油杉、云南松、華山松。初步認定柳杉、米德杉具有可抗火性，可以考慮用于其他針葉樹種林地改造時備選樹種；而剩余3種針葉樹種的抗火性表現(xiàn)較弱。針對造林以弱抗火性樹種為主的地區(qū)，在制定防火方案時應(yīng)更加自主化和多元化。

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