重庆主城区“四山”森林可燃物分类研究

杨清钰 蔡 朕 李耀辉 张 涛 沈枝坤 唐国祥 李 林

（1.重庆市林业科学研究院，重庆 400036 ；2.重庆市森林草原火灾预防预警监测中心，重庆 401147）

森林可燃物是指森林和林地上一切可以燃烧的有机物质，是森林燃烧的物质基础[1]。可燃物类型是一些占据一定空间，并保持一定时间内相对稳定的相似可燃物的复合体[2]。可燃物类型划分必须保证类型之间的林火特征上的明显区别[3]。准确了解可燃物的类型及其空间分布，对于森林火险等级划分、林火发生预报、林火行为预测、灭火指挥、生物防火等工作至关重要[4-5]。国外许多国家很早就完成了可燃物分类的工作，如加拿大火险等级系统(CFFDRS)包括5 组（针叶林、阔叶林、混交林、采伐迹地和草地）共16 个可燃物类型；美国的国家火险等级系统（NFFDRS）把主要的可燃物类型分为4 个植被组20 个具体的可燃物模型用于火险等级预测[6]；希腊、瑞士、新西兰、韩国等国也分别完成了本国的可燃物类型划分[7-11]。国内也开展了很多可燃物分类的相关研究工作，如郑焕能等[2]提出森林燃烧环网理论，将全国可燃物类型合并为36个可燃物类型；单延龙[12]将我国大兴安岭地区的森林可燃物划分为坡地落叶松(Larixgmelinii)林、平地落叶松林、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)林、桦木(Betulaspp.)林、次生柞木(Xylosmacongesta)林、沟塘草甸、采伐迹地 7 种类型；李晓彤等[13-14]在国内外前人的研究工作基础上，建立了全国尺度的可燃物分类体系，并基于MODIS数据产品和全国植被区划数据，结合地理信息空间分析技术，对全国森林、灌木和草本等3 类可燃物进行精细划分和成图。杨清钰等[15]利用遥感影像和地表可燃物载量调查结果将缙云山自然保护区森林可燃物划分为马尾松类、杉木类、马尾松+杉木类、竹+针叶类、针阔混交类、灌丛类等六类。

森林可燃物类型划分研究的目的之一是预测火行为，进而推测火效果及确定防火措施。还可通过与地形因子和气象因子耦合，划分森林火险等级指数，进行森林火险等级预报[16]。本文以进行精细化森林火险等级预报为目的，利用森林资源二类调查数据，根据树种燃烧性和小班郁闭度的不同，在森林小班基础上对重庆主城区“四山”森林可燃物进行分类制图，以此作为开展小班尺度森林火险等级预测的依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

重庆主城区“四山”是指华蓥山脉的支脉缙云山、中梁山以及独立成脉的铜锣山、明月山，纵贯主城南北，是重庆主城区天然的生态屏障[17]。研究区为重庆主城区“四山”及延伸至璧山和永川两区的范围。坐标范围东经105°37′33.60″～106°59′59.28″，北纬28°56′17.16″～30°7′42.96″，海拔350～1 000 m，属中亚热带润湿季风气候。植被类型以马尾松林、马尾松+杉木混交林、马尾松+常绿阔叶混交林以及竹林为主。重庆全年森林火灾主要集中在2～4月和8月，重庆主城及渝西地区森林火灾的发生就主要集中在8月[18-19]。

1.2 区划方法

采用重庆市森林资源分布图数据（2012）为可燃物类型划分的基础数据，使用QGIS进行矢量数据处理与制图，使用EXCEL进行数据的统计与分析。

首先，根据LY/T1063—2008《全国森林火险区划等级》标准，按优势树种（组）燃烧难易程度和树种组成比例进行小班分类分组处理[20]。将小班分为难燃、可燃、易燃三类，若是易燃与难燃树种混交，易燃树种蓄积占比大于5 成划为易燃类，否则为可燃类，如5 松5竹混交林为易燃类，4 松3 竹3 杉或4 竹3 松3 杉为可燃类[21]。

其次，对小班进行编码归类。由于对同一优势树种（组）的林分而言，不同的郁闭度其林火行为有较明显差异，故将小班郁闭度和小班优势树种（组）燃烧难易程度结合起来，按如下规则生成每个小班的类型代码。1）郁闭度等级：分为高郁闭度（>0.7）、中郁闭度(0.4～0.69)、低郁闭度(0.2～0.39)以及未郁闭（<0.2）4 类，依次编号为 1、2、3、4；2）小班优势树种（组）燃烧难易程度：难燃、可燃、易燃，依次编号为3、2、1。编码后小班类型表示为：郁闭度 /燃烧难易程度，如“3/1”表示低郁闭度的易燃类型小班[22]。

最后，根据遥感图像，按照城镇内及成片农地内的林地小班不保留的原则，对零星分布的小班进行清理和整合。

表1 可燃物类型编码对应表Tab.1 Corresponding table of fuel type codes

2 结果与分析

2.1 区划结果

根据森林资源调查数据，研究区共有小班157 676 个，经清理后保留小班74 596 个，按易燃、可燃、难燃分组统计结果如表2，制得可燃物类型分布图，如图1所示。

图1 研究区森林可燃物类型分布图Fig.1 Distribution of forest fuel types in the study area

表2 可燃物类型划分结果统计表Tab.2 Statistical table of fuel type classification results

根据表2 的数据，可以看出易燃小班数量占全部小班数量的55.5%，面积占总面积的60.9%；可燃小班数量占19.6%，面积占19.4%；难燃小班数量占24.9%，面积占19.7%。因此，该研究区域森林可燃物以易燃类型为主，其数量和面积占比均超过一半。

在易燃类型小班中，中郁闭度小班数量最多（占比34.1%）、面积最大（占35%），高郁闭度小班的面积与数量次之。中、高郁闭度易燃类型小班的面积占到总面积的53.2%，这表明重庆主城区“四山”的森林火灾防控压力较大。

可燃类型小班和难燃类型小班的数量和面积占比相近，均以中郁闭度小班所占比例最高。在不考虑未郁闭类型的情况下，按照各类型面积大小的排序，依次为：中郁闭度易燃类型（2/1）>高郁闭度易燃类型（1/1）>中郁闭度难燃类型（2/3）>中郁闭度可燃类型（2/2）>低郁闭度易燃类型（3/1）>低郁闭度可燃类型（3/2）>高郁闭度难燃类型（1/3）>高郁闭度可燃类型（1/2）>低郁闭度难燃类型（3/3）。

根据研究区可燃物类型分布图（如图1），易燃类森林可燃物主要分布在缙云山、中梁山、铜锣山、明月山（主城区四座山）以及云雾山、巴岳山的中上部，永川区的黄瓜山和箕山的下部也有少量分布。可燃类森林可燃物主要分布在缙云山、中梁山、铜锣山、明月山和黄瓜山的下部，一些独立山头也有零星分布。难燃类森林可燃物主要分布于永川的箕山、阴山和黄瓜山区域，主城区“四山”有少量分布，例如中梁山脉仅山顶槽谷处有少量难燃类小班，其余均是易燃类型，而明月山几乎没有难燃类型小班。

2.2 可燃物类型分析

根据森林资源二类调查结果并结合现地调查，研究区内易燃类森林可燃物主要是以马尾松、柏木（Cupressusfunebris）、栎类（Quercusspp.）、樟树（Cinnamomumcamphora）、桉树（Eucalyptusrobusta）、侧柏（Platycladusorientalis）和枫香（Liquidambar formosana）等为优势树种的林分，以及以茶(Camellia sinensis)、桑(Morusalba)、火棘(Pyracanthafortuneana)等为主的灌木林，其中，马尾松林面积占比最大，达到79 663 hm2，包括马尾松纯林、马尾松+杉木、马尾松+竹、马尾松+栎类等多种植被类型（图2a）。高郁闭度马尾松林小班，林冠郁闭，没有明显的下木层和灌木层，地表枯落物和腐殖质层一般较厚，再加上马尾松枝叶、树皮、树干均含有大量树脂和挥发性油类，极易发生火灾，但多为地表火形式，不易形成树冠火。中郁闭度小班多为混交林，林下多灌木和杂草，发生火灾易形成树冠火。低郁闭度和未郁闭的小班林下有大量易燃杂草，或本身为易燃灌木，容易发生地表火。

图2 优势树种（组）按不同可燃性的统计分析Fig.2 Statistical analysis of dominant tree species(groups)according to different flammability

可燃类森林可燃物主要是以杉木、黄葛树（Ficus virens）、桂花（Osmanthusfragrans）等为优势树种的林分，其中杉木林面积占比最大，达到6 666 hm2。可燃类森林可燃物中经果林所占面积也很大，主要为低郁闭度小班，合计达到20 937 hm2（图2b），主要包括柑橘（Citrusreticulata）、梨（Pyrusspp.）、李（Prunussalicina）、桃（Prunuspersica）、枇 杷（Eriobotryajaponica）、樱桃（Prunuspseudocerasus）、板栗（Castaneamollissima）、核桃（Juglansregia）、花椒（Zanthoxylumbungeanum）等经济林树种。杉木林以高、中郁闭度小班为主，由于立地条件较好，林冠深厚，林下很少有易燃的杂灌草生长，但地表累积的枯落物较厚，因此在干旱季节也容易发生地表火。

难燃类森林可燃物主要是以竹（慈竹（Neosinocalamusaffinis）、楠 竹（Phyllostachys edulis）、麻竹（Dendrocalamus latiflorus）等）、青冈（Cyclobalauopsisglauca）、刺槐（Robiniapseudoacacia）、木荷（Schimasuperba）和杜英（Elaeocarpusdecipiens）等为优势树种的林分，其中竹林面积占比最大，达到21 141 hm2（图2c）。高、中郁闭度的竹林大多分布在潮湿的立地条件上，林下少灌草生长，不易发生火灾。但根据近几年的灾后调查数据显示，在干旱季节，竹林枯死后更容易引发火灾。

3 结论

根据森林资源二类调查数据，结合小班优势树种（组）的可燃性与郁闭度等级，在小班尺度上将研究区森林分为了易燃、可燃和难燃3 组，每组包含高、中、低郁闭度及未郁闭4 种可燃物类型，共计12 种森林可燃物类型。下一步，对12 种可燃物类型分别给于不同的权重值，可对不同可燃物类型的定性描述转化为定量描述，用于不同森林火险预报模型计算。

目前，研究中广泛使用遥感影像数据对植物群落进行分类，并得出可燃物类型分布图的方式，不足以满足小尺度火险等级预报需求。本文所采用的分类方式是基于森林小班的，而小班在林学特征上是基本一致的，其经营目的和经营措施也基本相同，是森林经营的最小单位[23]。在同一小班林分内，拥有相似的立地条件和植被类型。从森林燃烧角度看，同一小班林分其林火行为基本一致。因此，使用小班作为单位来划分森林可燃物类型已较小划分尺度。在小班基础上进行的森林火险等级预报属于精细化的预报范畴。然而，该方法准确性在很大程度上取决于森林资源二类调查数据准确性。因此，需要通过遥感或现场调查手段对结果进行校正。当然，也应随着森林资源调查数据的更新而更新。

另外，只依据优势树种（组）的可燃性和林分郁闭度进行小班的可燃物类型划分，将忽略不同植被类型在林火行为上的显著差异。例如，同为中度郁闭度易燃类型，马尾松林与桉树林相比，桉树林更容易形成树冠火[24-26]。在干旱季节，竹林枯死后极易发生火灾，在此情况下，如果仍然将竹林小班按照难燃类型进行计算，显然不符合实际情况。

对于研究区森林可燃物的分类结果可以用作火险等级预报模型计算的输入因子，但显然不宜做为林火行为预报模型计算的输入。作为改进，可以在易燃、可燃、难燃分组基础上，将优势树种（组）按不同植被类型再进行区分。例如，划分为中郁闭度易燃针叶林类型以代表达到中郁闭度的马尾松纯林或以马尾松为主的混交林，而中郁闭度易燃阔叶林类型则代表桉树林或以桉树为主的混交林。而竹林宜单独作为一个类别，其可被赋予两个权重值，分别对应正常与枯死两种状态下的不同林火行为。