山东省森林可燃物样地调查与样品采集方法探析

秦乃花 吴可 李萍 吕常笑 张芬 赵迎子 高莉 赵燕

摘 要 通过森林可燃物载量指标调查，建立林分因子与灌、草、枯、腐等不同层可燃物载量关系模型。结合遥感等数据，利用森林资源一张图中小班的林分因子数据，通过模型推算小班中不同层可燃物载量，形成山东省各地森林可燃物载量空间分布数据，为森林火灾危险性评估奠定基础。文章从乔木林、灌木林和大样地可燃物载量调查及样品采集入手，系统介绍山东省森林可燃物样地调查与样品采集方法。

关键词 森林可燃物;样地;样品;载量;采集方法

中图分类号：S762.1       文献标识码：A   doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2021.06.023

森林可燃物是火灾发生蔓延的物质基础。可燃物载量是指林地单位面积上所有可以燃烧的有机物质的绝对干质量，它包括了森林中所有的有机物[1]，是衡量森林可燃物的一项重要指标。可燃物载量多少受地形、林分、气象因子影响显著。根据森林资源一张图数据，通过布设典型样地，利用样地调查各项因子及采集样品等，建立乔木层载量、林分因子与灌木、草本、枯落物、腐殖质等林下可燃物各层的载量关系模型，形成山东省的可燃物载量空间分布数据[2]，全面掌握山东省各市（县、区）与森林火灾有重大影响的信息，为后续森林火灾危险性、隐患和风险评估区划等提供基础数据。

1 乔木林标准地调查

1.1 乔木层可燃物载量调查

乔木层调查的目的，是通过调查各树种胸径、树高等与森林可燃物载量计算相关的乔木层调查因子，根据所获得的调查数据，选择适合该区域的可燃物载量计算参数与模型（方程），计算出乔木层可燃物载量，并为建立灌木、草本、枯落物可燃物载量与乔木层可燃物载量或蓄积量的关系参数与模型提供基础数据。

（1）标准地周界测设。采用闭合导线法，以西南角点为起点，按角度为0°、90°、180°、270°顺时针方向测设样地四条边，边长为25.82 m。当坡度≥5°时，样地边长应作坡度改算，计算方法：

X=Y /cos Z

式中：X为换算后的新边长，Y为样地原边长，Z 为坡度值

也可参考一类调查改算斜距表[3]。一类清查样地复位时可参考样地内的样木进行各角点的复位。样地周界测线上的压界木，东、南两边作界内样木，西、北两边作界外木。

（2）标准地总体描述。对标准地进行总体描述，调查填写与可燃物相关的各项因子，包括地貌、地形、干扰情况、经营管理、植被类型、可燃物载量、土壤等因子情况。

（3）树木因子调查。对活立木和枯立木进行每木检尺。检尺前先进行树木编号，自离西南角点最近的树木开始，自西向东、自南向北的顺序进行。在胸径处（1.3 m）做标记并进行每木检尺，记录生长状况。生长状况分旺盛、一般、较差、濒死，已死亡的标注是否为死树或枯立木。如果是枯立木还应在生长状况栏里记录枯立木的分解状态等级“枯1（大、中、小枝完整，与活立木相比，只是枯死）、枯2（无小枝，但有中、大枝）、枯3（只有大枝）、枯4（完全没有枝，只剩主干）”。选择3～5株处于平均胸径的林木测量树高和枝下高，并计算其平均值作为样地平均树高和平均枝下高。

对枯倒木采用1 m 区分段，测定每一区分段中部的直径，测量整米区分后剩下的测其底端直径和剩余长度。计算和测定枯倒木密度和材积。一个树种（组）的枯倒木不同密度级各收集至少2 份枯倒木段，选择取样枯倒木具有代表性的木段（5～10 cm）长。将枯倒木段清理干净后装入袋内，袋内外附上标签，标签上标明相关内容，带回实验室烘干测定干质量。同一树种不同密度级全省取样不少于10 份（20 段），全省每树种（组）最多取60 段。

1.2 灌木层可燃物载量调查

1.2.1 样方设置（2 m×2 m）

（1）一类清查样地。选择基于全国森林资源清查一类样地开展调查。在样地四个顶点向外正东、南、西、北方向2 m区，每个角选择向一个方向移动（样方正常设置如图1）。如东北角选择向东移动2 m，如果向东选择不到合适样方（样方正常设置），则选择向北移动2 m（样方可变设置如图2），需要保证所设置的样方在样地各边2 m以外区域。其他几个顶点的样方设置与此相同。选择确定4 个灌木层可燃物调查样方。在样地正北方中间，距离边界2 m处，设置一个灌木层可燃物调查样方。

（2）新设样地。对新设标准地，选择距标准地每个角顶点两边3 m 处设置4个灌木层可燃物调查样方，在标准地中间位置设置一个灌木层可燃物调查样方（样方设置如图2）。如所设样方为沟渠、道路、裸岩等特殊地类时，可适当移动位置设置，并备注说明情况。

灌木层和草枯腐样方设置与采集顺序为西南-西北-东北-东南，正北方（中间）为最后。分别编号1、2、3、4、5（详见图1、图2乔木林标准地样方设置）。

1.2.2 样方调查与样品采集

（1）基本情况调查。调查灌木层优势种名（包括直径<5.0 cm的幼树）、盖度（冠幅）、株数（高不足30 cm不计入）、平均高等。其中，冠幅是测定灌木东西、南北两方向长度的平均值;冠幅、平均高均保留一位小数。

（2）灌木层标准木取样。选择样方中3株平均大小（根径、高度处于平均水平）标准灌木，收获并分别测定3株地上干、枝、叶鲜质量，逐株分别记录选取的3株标准灌木种名、地径、冠幅、高度和鲜质量等因子。如果灌木为丛生状，则在样方内选取1～2丛冠幅平均的灌丛，完全收获灌丛地上部分并测定其干、枝、叶鲜质量。如果样方有优势灌木树种，则取优势灌木树种，如果有2個或以上分布均匀的灌木树种，则需要分灌木树种分别取样。称量精度保留到称量仪器的最小刻度（1 g）。将所取灌木分干、枝、叶分别放入不同的临时样品袋中，写明样地号、灌木名称、质量。

（3）实验室测定样品取样。对5个样方选取的标准灌木分别按每个样方干、枝、叶相同质量比10%～20%（通过称取质量确保干、枝、叶的取样占各样方的干、枝、叶总质量的比相同）取样后现场混合作为样品不少于500 g。如果混合后样品不足500 g，则全部作为样品。装入样品袋中，贴上标签，写明相关内容，带回实验室测定样地灌木的含水率（干鲜比）。

1.3 草本、枯落物和腐殖质可燃物载量调查

1.3.1 样方设置（1 m×1 m）

在灌木层样方的内部，据灌木层样方所处标准地方位，设置草本层、枯落物层和腐殖质（以下简称草枯腐）样方。如灌木层样方在东南角，则在灌木层样方的东南角设置草枯腐样方。其他几个角点的草枯腐样方一样，如在正北中间位置和在标准地中间位置设置的灌木层样方，草枯腐样方也在灌木层样方的中间设置。

1.3.2 样方调查与样品采集

（1）草本调查与样品采集。收割每个样方所有活草本植物地上部分，秤其鲜质量，称量精确到1 g。现场充分混合5个样方草本植物，取混合后新鲜草本植物1份不少于300 g，装入样品袋中，贴上标签，写明相关内容，带回实验室测定草本植物的含水率（干鲜比）。

（2）枯落物调查与样品采集。用筢子收集样方内全部枯落物，包括各种枯枝、叶、果、枯草、半分解部分等枯死混合物，剔除其中石砾、土块等非有机物质。将枯落物分为枯落物1（直径小于0.6 cm的小枝、叶和杂草）、枯落物2（直径大于或等于0.6 cm，但小于2.5 cm的小枝）、枯落物3（直径大于或等于2.5 cm，但小于7.62 cm的枝条）三类。分别称量其鲜质量。将5个样方按照枯落物类型（1、2、3）现场分别混合，取样品各1份不少于200 g，装入样品袋中，贴上标签，写明相关内容，带回实验室测定其含水率（干鲜比）、平衡含水率、燃点和热值等[4]。

（3）腐殖质调查与样品采集。调查腐殖质层厚度和取样，每个样方分别对所有腐殖质进行收获，测定鲜质量。5个样方腐殖质现场分别混合取样品各1份不少于200 g，装入样品袋中，贴上标签，写明相关内容，带回实验室测定其干鲜比（含水率）、平衡含水率、燃点和热值等。

2 灌木林标准地调查

2.1 灌木林标准样方设置（5 m×5 m）

每个灌木林标准地对应3个5 m×5 m灌木林样方，均为方形样地。以确定的样方西南角点为起点，按照0°、90°、180°、270°测设样地四条边，边长为5 m。当坡度≥5°时，样地边长应作坡度改算，计算方法与乔木标准坡度改算相同。样方编号按自下而上，自西向东的顺序分别编号为1、2、3（图3）。

2.2 草本、枯落物和腐殖质样方设置（1 m×1 m）

以灌木林标准地西南角点为起点设置1 m×1 m草枯腐样方，共3个草枯腐样方，详见图3灌木林样方设置。

2.3 样方调查与样品采集

与乔木林标准灌木层、草本层、枯落物和腐殖质样方调查与取样方法相同，唯一区别在于灌木林是3个样方混合取样，采样数量见表1。

3 大样地调查

3.1 调查的方法

以被选的森林可燃物标准地西南角作为森林可燃物大样地西南角，正南正北方向设置500 m×500 m正方形样地。根据地形地貌、立地条件和林分状况在大样地内进行林分型图斑的划分。标准地所在的林分型内不再布设角规点及相关的灌木样方和草枯腐样方;对其他乔木林设置角规点进行乔木林可燃物载量调查;对灌木林、未成林、迹地和无立木林地参考角规点确定数量标准在林分型图斑内均匀布设灌木和草枯腐样方（灌木样方2 m×2 m，草枯腐样方1 m ×1 m）;对非林地不做调查。

3.2 角规点数量确定

在划分好的林分型图斑分布图上通过机械抽样进行布设，所选角规点要有代表性。两角规点的间距不小于100 m;角规点距林分型图斑边界的距离要大于50 m。如不能满足以上条件，可尽量在中间位置布设，确保角规测树木时不要误测林分型图斑或大样地图斑外的树木（表2）。

3.3 乔木林可燃物载量调查

在设置好的角规点进行大样地乔木可燃物载量调查，利用角规绕测法调查林分型平均胸径、平均树高、公顷胸高断面积和公顷蓄积。

角规绕测方法：选用1.0的角规系数（角规全部伸展开），在角规点，将角规无缺口的一端紧贴眼眶，通过其前端的缺口逐株观测周围的胸径5.0 cm以上的林木胸高部位（1.3 m处）。这样绕着测点旋转一周，对所有树木的胸高部位逐一观测[5，6]。相割（角规缺口在林木胸高断面内），计数为1;相切（角规缺口与林木胸高断面相邻），计数为0.5;相离（林木胸高断面位于角规缺口内，且不接触），计数为0。当被测林木被遮挡时，可适当移动观测点位，但移动后的位置到被观测林木的距离，要与移动前观测点位置到被观测林木之间的距离相等。测观完后，要立即返回原观测点位置。

3.4 灌木层、草本、枯落物和腐殖质可燃物载量调查

3.4.1 样方设置

以角规点向正北方3 m处为起点（西南角点），布设2 m×2 m灌木样方;以灌木层样方西南角点为起点设置1 m×1 m草枯腐样方。

3.4.2 样方调查与样品采集

与乔木林标准地灌木层、草本、枯落物和腐殖质样方调查与取样方法相同，唯一区别在于大样地是每个林分型内的所有样方混合取样（表3）。

4 小结

目前森林防火注重扑灭火基础建设，对林火预测预报的普查性研究鲜有报道。受气候变暖影响，以及有些林内大量可燃物逐年累积，已使一些区域具有了发生大规模森林火灾的物质条件。本次森林可燃物载量调查，通过对乔木层进行每木调查，换算为乔木层可燃物载量。通过样方调查林下灌木、草本、枯落物、腐殖质等各层可燃物情况，结合样品实验室测量结果，推算样地单位面积灌木、草本、枯落物、腐殖质等不同层可燃物载量（干质量）。根据样地的载量，建立全省森林可燃物载量空间分布数据，为评估不同森林的火灾危险性提供了数据支持，为森林防火工作向灾前防范、减轻灾害风险提供有力数据支撑。

参考文献：

[1] 贺薇，白晋华，郭晋平，等.加拿大森林火行为预测系统应用及展望[J].世界林业研究，2014，27（3）：82-86

[2] 胡海清，罗斯生，罗碧珍，等.森林可燃物含水率及其预测模型研究进展[J].世界林业研究，2017，30（3）：64-69

[3] 国家林业局.国家森林资源连续清查技术规定[EB/OL].（2021-05-21）[2021-06-10].http：//wenku.baidu.com/view/e065bce8487302768e9951e79b89680202d86b26.html

[4] 高永刚，张广英，顾红，等. 森林可燃物含水率气象预测模型在森林火险预报中的应用[J].中国农学通报，2008，24（9）：171-175

[5] 姜志強，胡立霞.对角规测树的研究[J].林业勘查设计，2004（1）：49

[6] 吴广民.角规测树在森林经理调查中的应用[J].林业勘查设计，2020，49（4）：20-21， 28