王振师 ，周宇飞 ，吴泽鹏 ，李小川 ，李兴伟

(1.广东省林业科学研究院，广东 广州 510520；2.广东省森林病虫害生物防治重点实验室，广东 广州 510520)

广东森林火灾中可燃地被物损失和CO2排放的调查分析

王振师1，2，周宇飞1，2，吴泽鹏1，2，李小川1，2，李兴伟1，2

(1.广东省林业科学研究院，广东 广州 510520；2.广东省森林病虫害生物防治重点实验室，广东 广州 510520)

森林火灾对森林系统的碳排放具有重要影响。选择广东省容易受森林火灾危害的马尾松林、马尾松+阔叶树混交林、桉树林和灌木林，通过对林分火烧前地被物和火烧迹地残留物的调查比较，分析森林火灾中可燃地被物燃烧消耗和CO2的排放量。结果表明：在上述4种林分类型中，森林火灾燃烧的地被物主要有蕨类4种、禾本4种、灌木13种、藤本4种；可燃地被物平均载量分别为16.25 、17.80 、10.1 、17.74 t/hm2，可燃地被物燃烧率分别为84.68%、77.25%、85.00%、71.25%，CO2的平均排放量分别为24.22 、24.2 、15.15 、22.24 t/hm2。

森林火灾；可燃地被物；燃烧；碳排放；广东省

广东省光水热条件丰富，林区草灌种类植被繁多，地被物载量大。经调查，广东林下植被以铁芒箕Dicranopteris linearis、五节芒Miscanthus floridulus、 茅 草Miscanthus sinensis、 桃 金 娘Rhodomyrtus tomentosa、岗松Leafofshrubby baeckea和各种杂灌木为主，再加上林内的枯枝落叶和表层腐殖层，组成了广东森林火灾的主要可燃物[1]。据在肇庆市北岭山马尾松纯林和松阔混交林（6松4阔）的调查，林内植被盖度95 %以上，活地被物平均载量32.0 t/hm2，凋落物平均载量22.5 t/hm2，地被物平均总载量54.5 t/hm2[2]。森林火灾燃烧了林下植被和凋落物，产生大量的含碳气体，林火燃烧排放的碳中约90%以二氧化碳（CO2）和一氧化碳（CO）的形式排放，其余的大多以甲烷（CH4）、多碳烃（CxHy）和挥发性有机物氧化物的形式排放到大气中，森林火灾不仅破坏了森林的生态系统环境，而且排放的CO2等气体成为大气温室气体的来源[3]。为了解广东森林火灾对地被物的影响，本研究根据广东省内典型林分森林火灾发生情况，对受害林分的地被物进行调查，以研究森林火灾对地被物破坏影响和排放的碳量的关系。

1 调查对象与方法

广东省受森林火灾危害的林分主要有针叶林、针阔混交林、桉树林和灌木林。利用林火监测卫星提供热点的经纬度，确定森林火灾的具体位置，通过对火烧迹地和周边相同林分地被物的调查比较，分析森林地被物在火灾中的损失情况。根据2012年10月至2014年10月热点报告，在不同地区选择相应的受灾林分进行调查。调查林分主要有马尾松天然林，针阔混交林中以马尾松+阔叶树，4～6年生桉树人工林，杂灌林以马尾松幼林、多种阔叶树种的混交林，在林内设置样地和样方，收集活地被物、枯枝落叶。

1.1 林下可燃地被物的调查

采用样方直接称量法，调查林下的地被物、凋落物和迹地残留物。在林地内按不同地被物类型设立样方，灌木和高于1 m以上草本的样方为2 m×2 m，笀箕类杂草和凋落物层的面积为l m× l m。分别测定样方内的活灌木杂草质量、枯枝落叶质量，收集可燃物样品，测定含水率和计算每公顷可燃物载量（干质量）。在锥形量热仪中点燃可燃物样本，对燃烧过程中样本的燃烧量和气体排放量进行量测。

1.2 火烧迹地可燃物残留调查

选择不同类型的地被物火烧迹地设置样方，每个样方面积为l m×l m。收集样方内燃烧残留物样品并称质量，测定各样品的含水率，计算每公顷可燃物燃烧后残留物的质量(干质量)。

2 结果与分析

2.1 林下活地被物的组成

广东省气候条件优越，地貌类型多样，植物种类丰富。常见森林植物有566种，隶属147科和347属[4]。林下植被是森林火灾发生的重要因素，温远光等[5]通过对广西桉树林人工林的调查，林下的植物种类共71种，分属33科66属之多。经对广东省针叶林（选择具备代表性的马尾松林）、针阔混交林（选择具备代表性的马尾松+阔叶树林）、桉树林和灌木林等林地的调查，森林火灾中燃烧的活地被物有蕨类4种、草本植物4种、灌木13种、藤本4种（见表1）。在调查的不同林分类型中，林下活地被物品种的变化不大，说明在广东气候环境下，区域内主要的林下植被品种较为一致，不同林分活地被植物主要品种见表2。

2.2 主要林分可燃地被物载量

通过对广州、佛山、韶关、河源、云浮、清远和潮州等地区的马尾松林、马尾松+阔叶树、桉树林和灌木林火烧迹地和相应林分地被物的调查，经外业采集样本和实验室烘干分析后，其统计结果见表3。地被物载量分别是马尾松林16.25 t/hm2、马尾松+阔叶树17.80 t/hm2、桉树林10.1 t/hm2、灌木林17.74 t/hm2。在4种林分中，马尾松林、马尾松+阔叶树和灌木林为天然形成或长期缺乏管护的林分，林分生长状况不整齐，林内地被物中杂灌和藤类生长量大，调查的桉树林是人工种植的4～6年生林分，在抚育管理下林内地被物大为减少，地被物主要为桉树脱落的树皮、枯枝落叶和草本植物。

表1 广东森林火灾燃烧的林下地被物主要品种Table 1 Main species of burnable ground-litters burned in Guangdong forests fires

表2 不同林分活地被物品种组成Table 2 Species composition of living ground-litters in different stands

2.3 森林火灾中可燃地被物的燃烧量

由于地被物的种类不同，森林火灾之后地被物燃烧程度也有区别。枯枝落叶、铁芒箕、海金沙、五节芒、芒草、蔓生秀竹、粽叶芦等地被物在火灾中被完全燃烧，乌毛蕨、桃金娘、野牡丹、锡叶藤等地被物的叶片和枝条基本被完全燃烧。受林地环境、郁闭度和温湿度等因素影响，火烧后残留物的种类和残留量不同，残留物主要有蕨类的叶杆、灌木的树桩和藤本的藤蔓，调查结果见表4。说明了4 种林分的火烧迹地残留物平均载量分别为灌木林5.10 t/hm2，马尾松+阔叶树4.05 t/hm2，马尾松林2.48 t/hm2，桉树林1.52 t/hm2。

表3 不同林分类型地被物载量调查Table 3 Survey of average loaded amounts of ground-litters in different stands

表4 不同林分类型火灾残留物调查Table 4 Survey on forest fire residues in different stand types

通过对未受森林火灾影响的相应林分地被物的调查比较，不同林分类型地被物燃烧量和燃烧比率见表5。在马尾松林、桉树林中，地被物主要以芒箕、禾本科杂草、大量的枯枝落叶和少量的矮小灌木为主，所以在森林火灾中地被物的燃烧率达84.68%和85.00%。在以松阔混交林和灌木林中，生长有大量的中小灌木和藤本植物，在森林火灾中细小的地被物和枯枝落叶被燃烧，而枝干大于2.0 cm 的灌木和藤本植物只有部分燃烧，地被物的燃烧率为77.25%和71.25%。

表5 不同林分类型地被物燃烧量和燃烧比率Table 5 Amount of combustion and combustion rate of ground-litters in different stand types

2.4 不同林分类型森林火灾的CO2排放量

森林火灾烧死了大量的植物，破坏了地被物的结构和功能，改变了地被物的更新、演替及土壤的理化性质与养分循环，对林分自然生态系统造成严重的损害。森林火灾作为影响植物群落更新的决定性生态因子之一，在改善群落结构、促进生物质循环和新的物种生长发育方面，有利于促进自然生态系统的良性循环，在维持生物多样性等方面起着重要作用。森林火灾是森林植被碳库的碳排放过程，遭受森林火灾后，森林植被不但失去吸收CO2的功能，而其自身的生物质亦被燃烧,并以CO2、CO、CH4等含碳气体等方式排放到大气中。Mouillot 对森林火灾燃烧物的研究结果表明，1 t干质量的森林可燃物在森林火灾中可排放1.76 t的CO2[6]。通过对森林火灾前后林内地被物裁量损失的比较，可计算出不同林分地被物燃烧量和CO2排放量。广东省不同林分地被物单位面积的燃烧量及CO2排放量见表6。

表6 不同林分类型地被物CO2平均排放量Table 6 Average CO2 emissions of ground-litters in different stand types

3 结论与讨论

3.1 结 论

经过对广东省不同地区主要林分类型地被物载量的调查，确定了马尾松林、马尾松+阔叶树、桉树林和灌木林中地被物的主要种类、载量、地被物燃烧率及CO2的排放情况。调查结果表明，引发森林火灾的地被物主要有蕨类4种、禾本4种、灌木13种、藤本4种；4种林分可燃地被物平均载量分别为 16.25 、17.80 、10.1 、17.74 t/hm2；森林火灾后可燃地被物燃烧率分别为84.68%、77.25%、85.00%、71.25%；CO2的平均排放量分别为 24.22 、24.2 、15.15 、22.24 t/hm2。

3.2 讨 论

本文是以广东省各地森林火灾的火烧迹地调查为基础，实际情况是在同一林分类型中，由于生长年龄、立地条件和管理措施的不同，地被物的种类和生长情况存在很大区别[7]，为更好地了解广东省不同林分地被物种类的裁量情况，应进一步加强地被可燃烧物、森林火灾和碳排放方面的研究。

本次调查分析是针对地被物在森林火灾中的损失以及CO2的排放情况，森林火灾不仅会消耗掉大量地被物和树木等植被，还会引起林分树木的伤害或死亡，受灾树木的碳成份虽然不直接排放，但林分生态环境的大部分碳汇功能将丧失。因此，在研究森林火灾碳排放过程中，还应开展受灾森林碳排放和碳汇损失的研究。

在对火烧迹地的调查和森林火灾现场的观察中发现，火烧迹地上存在大量未完全燃烧的炭块、炭渣，这些炭块、炭渣并没有燃烧变成CO2等气体；同时森林火灾产生的浓烟中也存在大量的炭粒，这些炭粒也没有变成CO2等气体，而是经过一段时间的飘浮或与其它颗粒凝结后沉降到地表。因此，在研究森林火灾碳排放时，应排除未燃烧的炭块、炭渣和炭粒的含量。

[1] 陈富强,罗 勇,李清湖.粤东地区森林灌木层优势植物生物量估算模型[J] .中南林业科技大学学报,2013,33(2):5-10.

[2] 李小川,王振师,李兴伟,等.广东森林消防立体灭火技术研究与应用[J].广东林业科技,2013,29(1):13-19.

[3] 赵凤君,舒立福,姚树人.森林火灾碳排放估算方法与研究进展[J].森林防火,2012, (1): 25-29.

[4] 刘凯昌,庄学影,薛春泉,等.广东森林植物[M].武汉:华中科技大学出版社,2013.

[5] 温远光,陈 放,刘世荣,等.广西桉树人工林物种多样性与生物量关系[J].林业科学,2008,44(4):14-19.

[6] Mouillot F, Rambal S.Joffer R.Simulating climate change impacts on fire frequency and vegetation dynamics in a Mediterranean-type ecosystem[J].Global Change Biology, 2002,(8): 423-437.

[7] 郑 路,蔡道雄,卢立华,等.南亚热带不同树种人工林生态系统碳库特征[J].中南林业科技大学学报,2014,34(12):110-116.

Investigation and analysis of ground-litters decrement and CO2emission during forest fires in Guangdong province

WANG Zhen-shi1,2, ZHOU Yu-fei1,2, WU Ze-peng1,2, LI Xiao-chuan1,2, LI Xing-wei1,2
(1.Guangdong Academy of Forestry, Guangzhou 510520, Guangdong, China;2.Guangdong Provincial Key Lab.of Bio-control for Forestry Disease and Pest, Guangzhou 510520, Guangdong, China)

Forest fires have significant impacts on forest carbon emissions.Through selecting Masson pine, Masson pine + broadleaf,eucalyptus and shrubbery that are susceptible to forest fires in Guangdong province, by comparing the burnable ground-litters before being burned and the residues in the burned forestland, the decrements of burnable ground-litters and CO2emission in the studied forestlands were studied.The results show that in the four kinds of stand types, the ground-litters burned in forest fires mainly were consisted of 4 species of ferns, 4 species of grasses, 13 species of shrubs and 4 species of lianas; The average loaded amounts of burnable ground-litters in the four forestland types were 16.25 t/hm2, 17.80 t/hm2, 10.1 t/hm2, 17.74 t/hm2respectively, the burning rate were 84.68%, 77.25%, 85.00% and 71.25%, the average CO2emissions were 24.22 t/hm2, 24.2 t/hm2, 15.15 t/hm2and 22.24 t/hm2.

forest fire; burnable ground-litters; combustion; carbon emission; Guangdong province

S762.3

A

1673-923X(2015)09-0093-04

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.09.016

2015-03-24

广东省林业科技创新专项项目“广东省森林火灾碳排放监测技术研究”（2012KJCX018-02）

王振师，高级工程师；E-mail：wshenshi@163.com

王振师，周宇飞，吴泽鹏，等.广东森林火灾中可燃地被物损失和CO2排放的调查分析[J].中南林业科技大学学报，2015, 35(9): 93-96.

[本文编校：谢荣秀]