CN103988757B - 针对杉木人工林的防火林带营造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及针对杉木人工林的防火林带营造方法，该方法包括以下步骤：(1)沿以山脊线的正中线为中心线，向两侧各扩展1～2m，开设2～4m宽的防火道，分别在防火通道中心线两侧再各营造1行纯木荷林、1行按1：1混交的木荷与杉木混交林，纯木荷林与混交林之间行距为2～4m；(2)然后沿山基线或平地在沿杉木林林地一侧营造3行2m*3m的木荷，林内第4行营造1：1混交的木荷与杉木混交林，杉木与相邻木荷混交林的行距2m，杉木林的株行距均为2m；(3)将步骤(1)和(2)营造完成后，这块山区杉木人工林的一个坡面其外围就被木荷林所包围，形成防火林带的闭合圈。本发明改变了凭经验营造防火林带的局面，具有良好的防火效果。

Description

针对杉木人工林的防火林带营造方法

技术领域

本发明涉及森林防火，具体涉及一种针对杉木人工林的防火林带营造方法。

背景技术

森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害。森林防火工作是中国防灾减灾工作的重要组成部分，是国家公共应急体系建设的重要内容，是社会稳定和人民安居乐业的重要保障，是加快林业发展，加强生态建设的基础和前提，事关森林资源和生态安全，事关人民群众生命财产安全，事关改革发展稳定的大局。

目前，对森林防火缺乏有效的手段，每年都有数次森林大火发生，并且持续燃烧多日，造成巨大损件。近年来，防火林带在森林可持续经营和森林防火中越来越受到重视。木荷是南方林区一级防火树种，木荷防火林带的建设在我国南方逐步推广应用，而林带的宽度设计是林带建设的一个十分重要的指标，国内有些研究结果差异大，粗放，缺乏可操作性。现有的林带宽度控制和林带营造技术方法无法满足当前的森林防火需要。

杉木林速生丰产、材质好、用途广，是我国南方林区的主要造林树种，杉木林在湖南、湖北、福建、江西等南方省份森林资源中有着举足轻重的地位，而杉木却属于易燃树种，杉木林易于发生森林火灾，火灾对生态系统、环境安全、社会经济构成严重影响和威胁。

发明内容

为了克服现有技术上述的不足，本发明提供一种针对杉木人工林的防火林带营造方法，本发明从理论和实践上解决防火林带营造时，林带宽度控制难的问题，改变了凭经验营造防火林带的局面。

本发明方案包括以下步骤：

针对杉木人工林的防火林带营造方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)沿以山脊线的正中线为中心线，向两侧各扩展1～2m，开设2～4m宽的防火道，分别在防火通道中心线两侧再各营造1行纯木荷林、1行按1：1混交的木荷与杉木混交林，纯木荷林与混交林之间行距为2～4m；

(2)然后在山基线或平地上营造木荷防火林带：沿山基线或平地在沿杉木林林地一侧营造3行2m*3m的木荷，林内第4行营造1：1混交的木荷与杉木混交林，杉木与相邻木荷混交林的行距2m，杉木林的株行距均为2m；

(3)防火林带闭合圈的形成：将步骤(1)和(2)营造完成后，这块山区杉木人工林的一个坡面其外围就被木荷林所包围，形成防火林带的闭合圈。

本发明的优选方案是，步骤(1)沿以山脊线的正中线为中心线，向两侧各扩展1.5米，开设3m宽的防火道，。

另一优选方案是，步骤(1)纯木荷林与混交林行距为3m。

本发明中的方法适用于我国南方低山丘陵区人工林中营造生物防火林带时进行推广应用。本发明所述的技术方法适合在以木荷为防火树种的南方杉木人工林经营过程中实施。应用前景广阔。其主要具有以下优点：

1、本发明的方法操作简便，实施效果好，改变了以往凭经验进行防火，防火效果不好的现状，适于在杉木林区大面积推广应用；

2、本发明通过调查南方低山丘陵区杉木人工林中木荷防火林带的立地因子、森林防火期的主要气候因子、林木因子，试验得到木荷防火林带的宽度控制数表，依据数表和林区类型确定林带营造的技术方法体系，操作简便，容易掌握，技术方法实施后，能够提高森林防火效能，提高林分质量及森林景观美学价值，效果明显；

3、可以快速实现木荷林的营造和林带的构建，方便林分经营管理。

4、通过技术实施，可以提高林区的生物多样性，增加林区的经济收入。

具体实施方式：

以下提供本发明的优选实施方式，以助于进一步理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。

1火场环境构建及数据获取

1.1火场环境

杉木林是南方森林火灾主要发生的一种森林类型，火场环境包括：火场的地理位置、海拔、土壤、气候、平均气温等自然环境，以及杉木林中木荷林带宽度(m)、行数(行)、株距(m)、行距(m)、林龄(a)、木荷林带平均高(m)、平均胸径(cm)、平均冠幅(m2)、平均冠高(m)、郁闭度、生长情况评级等。林带两侧林分年龄(a)、杉木林分优势高(m)、火场面积(m²)、邻近一行杉木树干与木荷林带树干距离2m；林下植被覆盖等，如表1和表2。

表1试验木荷防火林带生长情况

表2试验火场杉木林基本情况

人工火场选择在伐区，为减少森林资源损失，在伐区的山脊木荷林带两侧预留杉木，杉木过火后可造成死亡或影响其生长，但对伐区设计为采伐的杉木不影响杉木的材质，伐倒去皮制材后对其市场价格不受影响。火场面积均为1200m²(长40m，宽30m)，在杉木林下均匀铺置杉木干枝叶，厚度为30cm，同时在点火处和靠近木荷林带的林分上均匀雾喷些许柴油助燃。

试验时间以易发生火灾的森林防火期的中午和午后。记录气温，风向，风速。点火后，当火焰冲击木荷林带时，记录火焰最大高度。

1.2指标测定

(1)燃烧率计算。燃烧面积占易燃物总面积的百分比，采取面积比法计算。

(2)火焰高度量测立湿润标杆于邻近杉木的木荷旁，最小刻度为0.1m，最大刻度10m，读刻度数判断。

(3)木荷树叶燃烧度测定。记录燃烧前树叶量与试验后过火树叶量，用数量比计算。

(4)火星数量测定。采取抽样调查方法，在样地上面铺塑料泡沫，统计遇火星泡沫形成的熔洞数量。

1.3试验结果

记录如下数据，如表3、4

表3木荷林带阻火试验表

表4穿过木荷林带的火星数量

2数据分析与林带宽度控制模型

林火蔓延需要连续可燃物，林带能阻隔易燃物的连续性，但火星能形成新的火点其传播却不一定需要连续可燃物带，危害更大；要确定林带宽度，就要知道杉木林燃烧时火星经林带穿透的最远距离，因此，重点控制可能引燃火灾的火星数量。定义火星落入第i行与i+1行之间木荷防火林带的几率P_i，试验发现，有可能引燃森林火灾的火星，火星在各行木荷防火林带之间的数量上有很大的差异，但火星在相邻两行林带之间的P_i值差异不显著，取P_i的数学期望值作为火星在木荷林带间的落入几率p，即

$P=E\left(P_i\right)=\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i/(n-1)---\left(1\right)$

表5木荷林带中火星落入的几率

设l_i为林带间距。在一定范围内，火星落入林带间的比率与其宽度成正比，则有

P_i＝(l_i/l₀)p₀(2)

其中，l₀和p₀为试验测定数据。

林带宽度的确定，也就是林带行距一定时，林带的行数，要建立具有通用性林带宽度模型时，引入影响林火蔓延的坡度和风速等参数因子，因地形条件和气候条件进行调整，得出通用的结果。首先引入坡度因子θ为试验坡度，风对林火蔓延速度的影响用王正非林火蔓延模型中风力更正系统(Kw)计算，试验时的风力更正系数为K₀。

表6风速因子对应风力更正系数Kw值

风级	0	1	2	3	4	5	6	7
									Kw值	1.0	1.2	1.8	2.6	4.2	6.5	9.0	13.0

因此，引入坡度和风速指标因子后，木荷防火林带宽度控制模型为：

$\mathrm{MinL}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{l}_i---\left(3\right)$

约束函数

$\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}\left(\frac{K_w}{K_0}{p}_i\frac{\cos \mathrm{\θ}}{\cos \mathrm{\α}}\right)\≤m$

m的实际意义是指火星在n层木荷林带的阻隔下穿过的比率，模型计算时，需要确定阈值m的大小。结合当地森林可燃物、气候条件、可燃物通常的含水量因子等确定。

实施例1

(1)山脊木荷防火林带的营造

杉木人工林营造时，山脊木荷防火林带的营造方法是当林分在森林防火期内，风力3级。沿以山脊(坡度25°)线的正中线为中心线，向两侧各扩展1.5米，开设3m宽的防火道，作为森林防火、间伐材集材、护林或营林人员通行的通道。通道边线以虚线表示，通道内5月和10月定期二次清理可燃物。分别在防火通道中心线两侧营造1行纯木荷林、1行木荷与杉木混交林(1：1混交)行距为3m，营造方式梅花状，营造的杉木与相邻混交有木荷树种的1行行距2m，杉木林的株行距均为2m，亦成梅花状。林分到达间伐期(造林后7-10年)，杉木林进行抚育间伐，间伐时伐除木荷与杉木间种行的杉木，其它杉木单木的伐除按其生长状况、林分保持密度要求进行伐除。

(2)山基线或平地木荷防火林带的营造

沿山基线或平地在沿杉木林林地一侧营造3行2m*3m的木荷，林内第4行营造木荷与杉木混交林(1：1混交)，杉木与相邻木荷混交的行距2m，杉木林的株行距均为2m，亦成梅花状。林分到达间伐期(造林后7-10年)，杉木林进行抚育间伐，间伐时伐除木荷与杉木间种行的杉木，其它杉木单木的伐除按其生长状况、林分保持密度要求进行伐除。

山基线或平地，可及度高，土壤相对肥沃，人口活动频率，在木荷林分郁闭前(造林后的前3年)，可种植西瓜、红薯、凉薯等滕本农作物，果或瓜的生长初期，表土翻耕、除草，可以减少杂草、杂灌，生长旺盛期植物各部水分含量高，着火机率低，收获后剩余物少或全部收获利用(如红薯)，可燃物载量少，这样有利于林区防火的同时能增加林区的经济收益。

(3)防火林带闭合圈的形成。

当按步骤(1)和(2)，营林完成后，这块林地(一个坡面)其外围就被阻火功能强的木荷林所包围，形成防火林带的闭合圈。依此方法(如果坡面大于100亩时，可以人为用山脊线营造木荷的方法，把杉木林分割成片)，形成林区的防火林带网络。

实施例2

(1)沿以山脊线的正中线为中心线，向两侧各扩展1m，开设2m宽的防火道，分别在防火通道中心线两侧再各营造1行纯木荷林、1行按1：1混交的木荷与杉木混交林，纯木荷林与混交林之间行距为4m；

(2)然后在山基线或平地上营造木荷防火林带：沿山基线或平地在沿杉木林林地一侧营造3行2m*3m的木荷，林内第4行营造1：1混交的木荷与杉木混交林，杉木与相邻木荷混交林的行距2m，杉木林的株行距均为2m；

(3)防火林带闭合圈的形成：将步骤(1)和(2)营造完成后，这块山区杉木人工林的一个坡面其外围就被木荷林所包围，形成防火林带的闭合圈。

实施例3

针对杉木人工林的防火林带营造方法，步骤如下：

(1)沿以山脊线的正中线为中心线，向两侧各扩展2m，开设4m宽的防火道，分别在防火通道中心线两侧再各营造1行纯木荷林、1行按1：1混交的木荷与杉木混交林，纯木荷林与混交林之间行距为2m；

(2)然后在山基线或平地上营造木荷防火林带：沿山基线或平地在沿杉木林林地一侧营造3行2m*3m的木荷，林内第4行营造1：1混交的木荷与杉木混交林，杉木与相邻木荷混交林的行距2m，杉木林的株行距均为2m；

(3)防火林带闭合圈的形成：将步骤(1)和(2)营造完成后，这块山区杉木人工林的一个坡面其外围就被木荷林所包围，形成防火林带的闭合圈。

实施例4

针对杉木人工林的防火林带营造方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)沿以山脊线的正中线为中心线，向两侧各扩展1.8m，开设3.6m宽的防火道，分别在防火通道中心线两侧再各营造1行纯木荷林、1行按1：1混交的木荷与杉木混交林，纯木荷林与混交林之间行距为2.5m；

(2)然后在山基线或平地上营造木荷防火林带：沿山基线或平地在沿杉木林林地一侧营造3行2m*3m的木荷，林内第4行营造1：1混交的木荷与杉木混交林，杉木与相邻木荷混交林的行距2m，杉木林的株行距均为2m；

(3)防火林带闭合圈的形成：将步骤(1)和(2)营造完成后，这块山区杉木人工林的一个坡面其外围就被木荷林所包围，形成防火林带的闭合圈。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.针对杉木人工林的防火林带营造方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)沿以山脊线的正中线为中心线，向两侧各扩展1.5m，开设3m宽的防火道，分别在防火通道中心线两侧再各营造1行纯木荷林、1行按1：1混交的木荷与杉木混交林，纯木荷林与混交林之间行距为3m；

(2)然后在山基线或平地上营造木荷防火林带：沿山基线或平地在沿杉木林林地一侧营造3行2m*3m的木荷，林内第4行营造1：1混交的木荷与杉木混交林，杉木与相邻木荷混交林的行距2m，杉木林的株行距均为2m；

(3)防火林带闭合圈的形成：将步骤(1)和(2)营造完成后，这块山区杉木人工林的一个坡面其外围就被木荷林所包围，形成防火林带的闭合圈。