长白落叶松人工林采伐迹地火灾对土壤性质影响的研究

发布时间：2020-07-29 23:16

【摘要】：林火是一把双刃剑,适当的火烧可增加土壤肥力,有利于森林植物的萌发和生长。而燃烧强度高的林火,则可导致土壤物理、化学性质的彻底改变,给森林的更新改造带来不利影响,阻碍森林更替。研究火灾过程中土壤温度及土壤性质变化对我们认识自然以及预防森林火灾都具有重要意义。本文建立长白落叶松人工林采伐迹地燃烧床试验模型,进行火灾模拟试验,利用热电偶测温系统得出火灾过程中500、1000、1500 s时各层土壤测试点的温度数据,将数据以图像的形式展现,得出火灾过程中各层土壤温度场的变化情况。结果表明:当风速≤2m·s-1或≥10m s-1时,可燃物均无法充分燃烧;在可燃物充分燃烧的情况下,风速为6 m·s-1时,各层土壤温度最高,土层受高温影响深度可达12 cm以上,其中3 cm层土壤最高温度可达300℃C以上。与非伐根处土壤相比,伐根处土壤在火灾过程中最高温度更大,且距离伐根越近的位置土壤温度越高。风速为6 m·s-1时,3 cm层土壤距离伐根最远处到最近处的温度范围为198～315℃C。随着土壤深度的加深,土壤温度的变化急剧减小。15 cm层土壤温度几乎无变化;12 cm层土壤仅在风速为6 m·s-1时温度有所升高;3 cm层土壤温度最高。当风速为6 m·s-1时,土壤温度受火灾影响最大,且伐根处土壤受损最严重。森林火灾释放的高温高热直接作用于土壤,使土壤在经受一定高温的情况下结构性质发生改变。本文利用热电偶测温系统得出火烧过程中土壤所经受的最高温度,并采用柱状图的方法呈现出火烧之后土壤各性质的变化,直观深刻地了解土壤在经受不同温度时其结构性质的变化情况。得出结论:当土壤温度达到304℃C时,土壤容重显著增加,土壤结构变得更加紧实,土壤中有机质几乎全部损失,全氮含量损失近半,全磷、全钾含量显著减少,有效营养元素含量较为显著升高;当土壤温度151℃C时,土壤容重较为显著增加,土壤结构紧实,土壤有机质和全氮含量损失较为严重,土壤全磷含量几乎无变化,全钾含量开始微弱减少,有效营养元素含量少量增加;当土壤温度64℃C时,土壤容重有少量增加,对其原始结构影响不大,土壤中有机质有、全氮含量开始少量减少,全磷、全钾以及土壤有效营养元素含量无变化;当土壤温度低于31。(C时,土壤结构、性质均无变化。温度对土壤性质影响显著,但火烧持续时间的不同也会对土壤性质的改变造成影响。本文实验用三种尺寸燃烧床控制燃烧持续时间为别为16 min、30min、48min,结果显示,火烧持续时间越长,土壤容重越大,结构越紧实,也使土壤有机质损失加剧。土壤中全氮、全磷、全钾含量均不同程度减少,而有效氮、有效磷、有效钾含量则有所升高,且火烧持续时间越长变化量越大,受影响土层深度越深,48 min时,土壤全氮含量发生变化土层深达12 cm,全磷含量受影响土层为6 cm,全钾、有效氮、有效磷、有效钾含量受影响土层为9 cm;火烧16 min时,全氮、全钾、有效氮、有效磷含量受影响土层为6 cm,全磷、有效钾含量受影响土层为3 cm。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S714;S762
【图文】：

模型图,燃烧试验,东北林业大学,硕士学位论文

逦东北林业大学硕士学位论文逦逡逑Ｇ（０，７．２５，３）邋，邋ａ（０．７５，０．２５，３）６（２，０．２５，３），ｃ（３．２５，０．２５，３），邋ｃ／（４．５，０．２５，３），ｅ（５．７５，０．２５，３），逡逑八７，０．２５，３），邋ｇ（８．２５，０．２５，３），／？（９，0．２５，３）。燃烧床两侧分别布置９根间隔为ｌｍ的标杆。逡逑

温度测试,可燃物载量,伐根,土壤性质

７．２５，３）邋，邋ａ（０．７５，０．２５，３）６（２，０．２５，３），ｃ（３．２５，０．２５，３），邋ｃ／（４．５，０．２５，３），ｅ（５．７５，０．２５，３），逡逑八７，０．２５，３），邋ｇ（８．２５，０．２５，３），／？（９，0．２５，３）。燃烧床两侧分别布置９根间隔为ｌｍ的标杆。逡逑图２－２燃烧试验模型逡逑＿邋０逦？逦０逦－０＿邋0邋Ｉ逡逑？邋ｉｉ逡逑■０邋？邋０邋？邋０邋？邋０＿逡逑图２－３温度测试点俯视图逡逑（Ｉ邋：伐根位置；ＩＩ：温度测试点位置．）逡逑为探究不同火烧持续时间对各层土壤性质的影响，本试验设置三种燃烧床如图２－４逡逑所示，三种尺寸燃烧床内可燃物载量依次增加，故燃烧时间依次增加。三种尺寸燃烧床逡逑－６－逡逑

点位图,伐根,温度测试,点位

分别为５００、１０００、１５００邋ｓ，分析不同火烧持续时间对土壤温度场变化的影响。５种风速逡逑分别对应５种火蔓延速度及火线强度，利用各测试点的温度数据绘制５种风速条件下各逡逑时间点土壤温度场变化图，其中ＡＴ平面为燃烧床平面，见图３－１。逡逑５邋０．邋？邋０逦？逦０逦？逦０．0邋Ｉ逡逑４邋（，逦？逦逦＃逦？逦——邋逦．．．．？逦鲁邋逡逑？邋ＩＩ逡逑Ｙ３＿，０－—０逦？逦０逦？逦０－逡逑２逦，，逦麇逦＾＾＾逦＾逦？逦？—逡逑１．．．．．．ｑ．．．．？—ｅ．．．．．．．．？．．．．．．ｅ．．．．．．？．．．．．．ｅ－逡逑１逦２逦３逦４逦５逦６逦７逦８逡逑Ｘ逡逑图３－１邋ＸＴ平面逡逑（Ｉ邋：伐根位置；丨丨：温度测试点位置．）逡逑３．１．０风速为２邋ｎｒｓ“时土壤温度场变化逡逑当风速为２邋ｍｉ１时，燃烧床内火势弱、蔓延速度小，平均蔓延速度为１．７４邋ｍ．ｓ－１，逡逑火线强度为１８６８．６２邋ｋＷＴｎ人各层土壤随燃烧时间的温度场分布情况如图３－２所示。燃逡逑烧至５００邋ｓ时，燃烧床内可燃物缓慢燃烧，且沿风速传播方向（之后用Ｘ轴表示）火势逡逑渐弱，３邋ｃｍ层土壤温度场沿义轴方向上在伐根不、＆处隆起，且隆起幅度渐弱，这是逡逑由于地表可燃物与地下可燃物同时存在于伐根处土壤，燃烧所释放的热量更大，所以土逡逑壤温度场会在伐根处出现高于其他位置的隆起形态；６邋ｃｍ层土壤温度场在Ａ伐根处有逡逑轻微隆起；９、１２、１５邋ｃｍ邋土层处土壤温度无变化。燃烧至１０００邋ｓ时

【参考文献】