- 相關(guān)推薦
研究草地火災(zāi)生成原因及火管理系統(tǒng)的應(yīng)用
摘要:火是管理生態(tài)系統(tǒng)的重要自然工具。草地火包括自然火和人為火,長(zhǎng)期在自然界生態(tài)系統(tǒng)中起著作用。草地火管理可用計(jì)算機(jī)模型予測(cè)自然火燒或計(jì)劃火燒等火行為,來(lái)取得可予測(cè)的資源管理目標(biāo),開(kāi)展研究和監(jiān)測(cè)保證。
關(guān)鍵詞:計(jì)劃火燒 火狀況 草地火管理
1 前言
火是環(huán)境的自然組分,也是管理生態(tài)系統(tǒng)的重要自然工具。我國(guó)草地火生態(tài)研究,據(jù)文獻(xiàn)考證在《管子》、《農(nóng)政全書(shū)》和《齊民要術(shù)》等古籍中,早已有野火法令和火應(yīng)用等記載。近代草地火生態(tài)學(xué)研究始于20世紀(jì)50年代末期,1991年我國(guó)周道瑋博士有關(guān)火成因子和火頻次、火積累量法的理論,出版專著論述,為我國(guó)近代草地火生態(tài)學(xué)研究開(kāi)拓了新的領(lǐng)域,引起了草地界和生態(tài)學(xué)者的重視。
2 草地火災(zāi)的生成原因
草地火是燃燒產(chǎn)生的一種現(xiàn)象,亦是自然生態(tài)系統(tǒng)的一部分,從生態(tài)意義上的火燒稱為野火(Wild fire)。草地火災(zāi)包括草原、山地林區(qū)和一切植被的火災(zāi),主要由于雷擊、閃電、滾石磨擦和長(zhǎng)期氣候干旱等原因而發(fā)生的自然火源,而人為因素也是我國(guó)發(fā)生草地火災(zāi)(包括山地火災(zāi))的主要因素。所以草地火是物理環(huán)境的一個(gè)重要組成部分,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期自然選擇的可燃物結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性對(duì)火類型生態(tài)系統(tǒng)中植物火適應(yīng)性所產(chǎn)生的影響。亦在自然生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化中長(zhǎng)期地起著重要的作用。
火狀況由火強(qiáng)度(fire intensity)、火燒季節(jié)——時(shí)間(Season-time of occurrence)、火頻次(fire frequency)、面積(size)和格局(Partten)等因素組成。周道瑋博士有關(guān)火成因子和火頻次、火積累量法的理論,即說(shuō)明在不同火狀況和不同生態(tài)系統(tǒng)相互關(guān)系的重要性�；饛�(qiáng)度是單位面積、單位時(shí)間內(nèi)火燒所釋放的能量,可用來(lái)判斷對(duì)草地(山地)植被所產(chǎn)生的潛在攏動(dòng)能力�；饛�(qiáng)度可用下列公式計(jì)算:
火強(qiáng)度(I)=H X W X R
H代表可燃物的能量值或熱值;
W代表單位面積所消耗的可燃物量或能量值;
R代表擴(kuò)展速度
火強(qiáng)度對(duì)草地地上部分影響極大,而對(duì)地下部分影響不大。火燒季節(jié)——時(shí)間和火頻次對(duì)草地影響很大。對(duì)火燃燒性一般用S/V比值(即可燃物表面積與體積之比)來(lái)作為重要參數(shù)。S/V比值增加則燃燒速度越快,呈線性增加,但對(duì)計(jì)劃火燒點(diǎn)燃時(shí)間的變化卻相反。草地主要禾草具有較高的可燃性,葉片S/V比值在44·6~363·2cm2/cm3、莖稈S/V比值在189·1~380·5cm2/cm3之間,從點(diǎn)燃至自然所需時(shí)間與S/V比值的對(duì)數(shù)呈反比,而與禾草葉片的厚度成正比。
3 草地火災(zāi)發(fā)生的因素
3·1 我國(guó)北方草地火災(zāi)發(fā)生的因素
在我國(guó)北方(N36。~ 44。、E76。~104。)即新疆、青海、陜西、寧夏和內(nèi)蒙古等省(自治區(qū))行政管轄區(qū)內(nèi),草地面積遼闊,由于氣候干旱少雨、風(fēng)大等不利因素,經(jīng)常發(fā)生雷電和人為的火災(zāi)事故。大面積天然草地自春季地溫回升后,地溫保持0℃以上即開(kāi)始萌發(fā)返青。隨著氣溫逐漸升高,草地凈第一性產(chǎn)量亦隨著增加,至8月份達(dá)到了最高產(chǎn)量,也是植株?duì)I養(yǎng)成分最豐富的時(shí)期。待秋季來(lái)臨,隨著氣溫下降,至11月上旬植株開(kāi)始枯黃,草地的地上部分便成為立枯凋落的可燃物。草地火俗稱“野火”,枯落物被火燒后,草地生態(tài)系統(tǒng)綜合指標(biāo)也逐漸增加�；馃且豁�(xiàng)干擾因素,可燃物的物理特性中,可燃物濕度是影響火行為的最主要因素。研究表明,草地可燃物化學(xué)組成為纖維素、半纖維素(兩者占50%~75%,熱值為15·1~18·5J/g)、木質(zhì)素(占15%~35%,熱值為22·3~24·5J/g)和礦物質(zhì)及萜、松香等提取物,其中無(wú)硅灰分和提取物是可燃物的兩項(xiàng)特性,如內(nèi)蒙古東部羊草草地灰分為6·5%,提取物為0·21%;內(nèi)蒙古錫盟針茅草地灰分為5·3%,提取物為0·17%;東北西部羊草草甸灰分為7·2%,提取物為0·22%。在呼倫貝爾盟大興安嶺林區(qū)松樹(shù)樹(shù)枝的萜、松香等提取物占0·5%~4·8%,熱值達(dá)32·5~34·6J/g。同時(shí)隨著可燃物降解和點(diǎn)燃等一系列反應(yīng),即成為火行為�；鹦袨榈闹饕獩Q定因素包括風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)的穩(wěn)定性、可燃物總量和可燃物濕度等。草地可燃物表面床的體積密度表示可燃物排列疏松情況,如內(nèi)蒙古貝加爾針茅雜草群落草地為0·33~0·86kg/m2,東北羊草草地為0·54~1·03kg/m3,西北半荒漠草地為0·19~0·51kg/m2。草地火經(jīng)燃燒5~10分鐘后,擴(kuò)展速度能穩(wěn)定,火強(qiáng)度達(dá)300~500kw/m時(shí),則開(kāi)始產(chǎn)生火星�？扇嘉锪繘Q定火強(qiáng)度,而可燃物產(chǎn)生量和積累速度決定火頻次。我國(guó)北方草地屬長(zhǎng)冷型,最冷的12月、1月、2月平均氣溫在-1·3℃~-8·5℃之間,草地可燃物積累量較多,易發(fā)生草地火情。
3·2 我國(guó)南方山地植被(或草地)火災(zāi)發(fā)生的因素
在我國(guó)西南地區(qū)(N23°~28°、E100°~110°)屬四川、貴州、云南和重慶等省(市)行政管轄區(qū);由于氣候暖和,山地及邊坡草地的覆蓋林木和植被生長(zhǎng)茂密,在秋冬季節(jié)干旱,常有人為的火災(zāi)發(fā)生。研究表明,火產(chǎn)生的熱量即可燃物量的函數(shù)。可燃物的表面積與體積比(用S/V比值來(lái)表示),在山地植被禾草類的S/V比值為92·0~376·5,常綠灌木的S/V比值為68·5~124·6,喬木S/V比值為73·3~86·4;S/V比值增加即火蔓延速度越快,呈線性增加。
4 草地火的利弊
草地火燒產(chǎn)生大量光照、熱量和煙霧,直接影響草地地上和地下部位,如地上活體由于受熱刺激而致殺死;火燒后地表裸露,風(fēng)蝕嚴(yán)重,據(jù)內(nèi)蒙古興安盟和吉林省白城地區(qū)調(diào)查表明,由于火燒后地表缺少枯落物覆蓋,土壤容易跑墑(0~15cm土層失水6·5%~25·0%),并將地面肥土被刮走(6級(jí)風(fēng)5h刮走表層土1·7~2·3cm)。同時(shí)地下表層土壤僅能吸收太陽(yáng)短波照射,而對(duì)長(zhǎng)波輻射則產(chǎn)生不利的影響。
“在自然界適應(yīng)火的生態(tài)系統(tǒng)中,頻繁火燒能維持這些早期演替種”;這樣可以證實(shí)對(duì)火作為自然重要擾動(dòng)概念及論證的正確性。許多草地、山地和針葉林均適合這種演替模式,所以利用火導(dǎo)致這種的循環(huán)模式,可以大面積改善草地和山地植被種群的生態(tài)變化及化學(xué)組成。但是對(duì)林木焚燒、野生動(dòng)植物的繁衍和人類的生存均帶來(lái)巨大的損失。所以在火管理上應(yīng)進(jìn)行計(jì)劃用火燒管理系統(tǒng)的應(yīng)用和研究。
但是火燒也有一定的好處,計(jì)劃火燒可以保護(hù)草地禾草休眠芽抽條再生,提高種子發(fā)芽率;火燒后草地返青早,內(nèi)蒙古針茅雜草類草地可提前8~14d左右;內(nèi)蒙古東部和東北西部的羊草草地可提前10~18d左右。對(duì)植物花和果實(shí)都有所增加,并提早成熟。由于火燒后可加速地表有機(jī)質(zhì)的硝化作用,火燒后灰燼都能成為可利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),特別是有效磷的增加,而導(dǎo)致草地產(chǎn)草量也隨之有所增加�；馃蠛滩莶葙|(zhì)柔軟,適口性有所改善。1993年在火燒后羊草草地采樣分析,火燒后再生羊草粗蛋白質(zhì)含量比未燒草地增加5·3%~10·2%,灰分提高4·5%~7·8%,葉量提高8·8%~9·8%。在內(nèi)蒙古東部牧區(qū),由于
【研究草地火災(zāi)生成原因及火管理系統(tǒng)的應(yīng)用】相關(guān)文章：
學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)03-17
學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)03-18
談學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)03-20
試卷生成系統(tǒng)03-05
智能天線在CDMA系統(tǒng)的應(yīng)用研究03-07