长白落叶松人工林采伐迹地火灾对土壤性质影响的研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 国外方面
•     1.2.2 国内方面
•   1.3 研究方法、内容及技术路线
•     1.3.1 研究方法及内容
•     1.3.2 技术路线
• 2 长白落叶松人工林采伐迹地火灾模拟实验
•   2.1 研究区域概况
•   2.2 燃烧床及温度测试点布置
•   2.3 实验装置
•   2.4 实验内容及方法
•   2.5 实验步骤
•   2.6 本章小结
• 3 不同风速下火灾土壤温度场的变化
•   3.1 不同风速条件下土壤温度场变化
• -1时土壤温度场变化'>    3.1.0 风速为2m·s^-1时土壤温度场变化
• -1时土壤温度场变化'>    3.1.1 风速为4 m·s^-1时土壤温度场变化
• -1时土壤温度场变化'>    3.1.2 风速为6 m·s^-1时土壤温度场变化
• -1时土壤温度场变化'>    3.1.3 风速为8 m·s^-1时土壤温度场变化
• -1时土壤温度场变化'>    3.1.4 风速为10 m·s^-1时土壤温度场变化
•   3.2 不同风速条件下土壤最高温度随土层深度的变化
•   3.3 土壤与伐根位置的距离对土壤最高温度的影响
•   3.4 本章小结
• 4 温度及火烧持续时间对土壤性质的影响
•   4.1 温度对土壤性质的影响
•     4.1.1 温度对土壤容重的影响
•     4.1.2 温度对土壤有机质的影响
•     4.1.3 温度对土壤全氮含量的影响
•     4.1.4 温度对土壤全磷含量的影响
•     4.1.5 温度对土壤全钾含量的影响
•     4.1.6 温度对土壤有效氮含量的影响
•     4.1.7 温度对土壤有效磷含量的影响
•     4.1.8 温度对土壤有效钾含量的影响
•   4.2 火烧持续时间对土壤性质的影响
•     4.2.1 火烧持续时间对土壤容重的影响
•     4.2.2 火烧持续时间对土壤有机质的影响
•     4.2.3 火烧持续时间对土壤全氮、全磷、全钾含量的影响
•     4.2.4 火烧持续时间对土壤有效氮、有效磷、有效钾含量的影响
•   4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 附件

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 沙聪

导师: 薛伟

关键词: 采伐迹地,人工林,燃烧试验,土壤温度场,土壤性质

来源: 东北林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,植物保护,林业,林业

单位: 东北林业大学

分类号: S714;S762

DOI: 10.27009/d.cnki.gdblu.2019.000391

总页数: 53

文件大小: 5774K

下载量: 77