从2008年1月10日到2月5日, 受全球增温、拉尼娜现象、前期暖冬的影响，我国南方地区气候异常，有5次大范围的雨、雪、冰冻过程，这次雪灾的特点是降雪强度大，低温、雨雪、冰冻天气持续时间长。冰雪灾害有其相应属性：可分成实际灾害与潜在灾害, 随着社会经济发展，很多潜在灾害将变成实际灾害；所造成的经济和生命损失随着社会经济发展而增大；不同类型的冰雪灾害，其发生的时间尺度和影响的空间尺度都有明显差异；在不同冷暖干湿气候时期, 不仅冰雪灾害的危害程度有别, 而且灾害类型亦有所差异(张祥松等, 1996)。冰雪灾害对林木的影响非常大。主要是由积雪作用在树体上引起, 即当附加在树冠和树干上的冰或雪压达到树木承受的极限时, 树木的特定部位不能支持这些负荷而造成的危害(李秀芬等，2005)。受灾后由于林木遭受树干弯曲、干(冠)折、掘根以及后续危害，森林内可燃物载量急剧增加，可燃物类型、组成和结构发生改变，森林燃烧火行为异常猛烈，提高了森林火灾危险性等级, 森林防火形势异常严峻。在对受损森林实地调查基础上，结合实验室测定，计算了森林燃烧火行为。

1 研究区域概况

湖南西起云贵高原, 东达罗霄山地西坡, 地理坐标24°38′—30°08′N, 108°47′—114°15′E, 位于我国地势第2、3阶梯的过渡地段, 面积约21.17万km²。全省以山地丘陵面积最广, 占总面积的70.5%。全省多年平均气温在16~18 ℃之间, 多年平均雨量在1 200~1 700 mm之间, 为全国多雨区之一, 全年日照为1 300~1 900 h, 全年≥10 ℃的积温为5 000~5800℃, 无霜期260~300d。全省山地面积广阔, 水热条件优越, 是我国南方重点林区和木材生产的主要基地之一，地带性植被以常绿阔叶林、落叶-常绿阔叶林, 以及亚热带针叶林和竹林为代表类型, 树种资源丰富。地带性或垂直地带性土壤主要有红壤、山地黄壤、山地黄棕壤以及山地草甸士, 非地带性和耕作性土壤包括石灰土、紫色土、潮土、水稻土。全省2000年林业用地1 210.82万hm², 林木总蓄积量为29 565.46万m³, 森林覆盖率为52.44%, 但森林资源分布不均匀, 结构不合理, 以杉木、马尾松为主的大面积纯林较多, 中、幼林比重大(杨湘桃等，2001)。

2 研究方法 2.1 外业调查

分别于2008年3月和5月，野外调查湖南省娄底市，长沙市，湘潭市等受冰雪灾害影响的马尾松(Pinus massoniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、枫香(Liquidambar formosana)、樟树(Cinnamomum camphora)和毛竹(Phyllostachys edulis)林以及新发生的杉木林火烧迹地。设置了7块20 m×20 m样地，测定树高、年龄、密度、胸径、郁闭度等林分因子, 同时用气象因子仪测定温度、湿度、风向风速等气象因子。在每个样地内沿对角线设置3块1 m×1 m小样方，测得每个样方内细小可燃物，死可燃物和总可燃物质量，同时取样带回实验室内测定含水率。细小可燃物指直径小于1 cm的可燃物。用游标卡尺测每个小样方内的所有可燃物，直径小于1cm的可燃物单独放一起称重，即为细小可燃物的湿质。在火烧迹地设置6块20 m×20 m样地，测树高，枝下高，密度，胸径等林分因子，同时测熏黑高度、烧焦高度、火场面积等。

2.2 实验室测定与计算

把取回的试样放入烘箱内，在105 ℃下连续烘干24 h至绝干质量，用电子天平称量，计算出不同种类可燃物的含水率。根据样方内的含水率推算出细小可燃物、死可燃物、活可燃物以及总可燃物的载量(t·hm^-2)。

含水率=(湿质量-干质量)/干质量×100%。

冰雪灾害造成林木的死亡率用下式计算：

死亡率=样地内死树株数/样地内树木的总数×100%。

2.3 林火行为计算

林火行为指森林可燃物在点燃后，所产生的火焰、火蔓延以及发展过程所表现出来的综合特征；表示从着火、发展、传播直至减弱和熄灭等一系列连锁过程的总体(骆介禹，1992)；表现为火头的蔓延速度、火场范围(周长或面积)的扩大、火强度增大及其他一些极端林火行为现象，如飞火、蔓延方向、突变为高强度(三维空间的)火，其中火强度、火焰高度和火蔓延速度是林火行为的3大指标(舒立福等，2004)。影响林火行为的因素很多, 机制也很复杂，

林火强度根据野外现场公式来近似计算

式中：I为林火强度，单位为kW·m^-1，h为火焰高度，单位m。

蔓延速度采用面积蔓延速度计算，

式中：V为蔓延速度，m²·min^-1; S为火场面积，单位m²，t为蔓延时间，单位min。

林火烈度用火烧前后林木死亡株数变化来计算，

式中：n₀为火烧前林木株数；n₁为火烧后林木株数。

当n₀=n₁时，相当于森林火烧后无损失，此时火烈度P=0;

当P＞50%时, 为大火；当20%≤P≤50%时，为中等火；当P＜20%时，为轻度火。

3 结果与分析 3.1 森林可燃物载量分析

森林地表可燃物包括死可燃物和活可燃物。活可燃物主要有活灌木、草本等。死可燃物包括了枯枝落叶、枯死的灌木、草本以及冰雪灾害冻死的树木。正常情况下，森林地表可燃物载量为10~20 t·hm^-2，在调查的7个样地中，最低载量为12.23 t·hm^-2，最高达到了50.26 t·hm^-2，有5个样地超过20 t·hm^-2(图 1)。已有研究表明，森林地表可燃物载量达20~30 t ·hm^-2可产生高强度火，森林地表可燃物载量达30 t·hm^-2以上易发生森林大火(舒立福等，1999)。可见冰雪灾害后, 由于树木的大量死亡, 地表灌木和草类植物的枯死, 导致可燃物急剧增加。目前的状态已经超过产生高强度火和大火的标准。

森林起火和林火的蔓延，都是从细小可燃物引燃开始的。细小可燃物指直径小于1 cm的可燃物，用游标卡尺测量。细小可燃物的种类、数量和分布格局不但是确定森林火险等级的重要依据，也是研究林火行为预报和森林燃烧性的一个重要指标(刘志忠等，1994)。从图 1可以看出, 冰雪灾害后, 林地内积累的细小可燃物达到了比较高的值, 如样地5, 高达13.28 t·hm^-2, 很容易引起森林火灾。由于冰雪灾害造成植物的大量死亡，森林内死可燃物也显著增加，如样地4，达到了35.72 t·hm^-2。

森林可燃物大量增加的原因主要有：1)植物未进入休眠状态，抗寒能力不强。冰雪灾害到来之前，气温一直较高，植物还在继续生长，未完全进入休眠期，在冰雪灾害来临时，枝条、树冠不能承受冰雪重压，纷纷折断，致使树势衰弱，甚至死亡；2)森林密度大、树干高，抗折断能力差。此次冰雪灾害中，生长在空旷和阳光充足处，生长健壮较密集生长的树木受损程度稍轻。山林中树林密度大，阳光不足致使树木徒长，特别是杉木、马尾松、枫香、香樟，树干高，抗折断能力差，受损程度大。由表 1可以看出，密度大的林分，受冰雪灾害影响较大，死亡率较高。这是因为林分密度明显地影响着树木形态结构的发展, 在密度较大的林分中生长的树木由于其尖削度(胸茎/树高)小, 容易遭到冰雪灾害的破坏。树冠狭窄的林木比树冠宽大的林木抗冰雪灾害能力强, 原因是狭窄的树冠水平扩散面积小, 减少了降雪冻冰积累的表面, 另外，树冠较低的林木由于其承受冰雪压的重心较低, 使得林木抗茎折的能力增强, 树冠不均匀的林木对雪害最敏感, 因为树冠上的雪载荷对树干造成了不平衡的压力(Erik et al., 1999; Anneli et al., 2000; Zhu et al., 2006)。表 1中的样地1为常绿阔叶林，因为受人为干扰比较严重，树冠高，并且很不均匀，死亡率比较高；3)人工林多，抗寒能力弱。冰雪灾害后，整体上是针叶树种比阔叶树种受损严重，因为其枝叶密集，集结的冰雪多，载荷大。防火林带阔叶树种受损也非常严重，主要是因为密度较大。人工林比天然林严重，冰雪灾害对人工杉木、马尾松、竹林造成的影响非常大；4)山地土壤层薄，植物扎根不深。南方山地陡坡土壤层薄，植物生长扎根不深，加上连续阴雨造成土壤疏松。一些植物连根倒伏，加重了冰冻受损程度。

3.2 森林可燃物含水率分析

可燃物含水量与林火行为密切相关。森林可燃物含水量直接影响可燃物着火的难易程度，间接影响火强度、火蔓延速度及有效辐射，且还有冷却效应，促进烟的形成和减少热量产生的作用(单延龙等，2007)。图 2表明, 冰雪灾害过后, 随着冰雪融化，可燃物浸泡在水里，含水率非常高。但随着气温的回升、稳定, 森林可燃物的含水率也随着改变。如样地6和样地7，细小可燃物、死可燃物的含水率都不到30%，有火源的时候，很容易引燃、蔓延。因为细小可燃物是森林火灾最危险的可燃物, 据统计95%以上的林火都是由地表细小可燃物首先引起的。细小可燃物含水率不仅决定了其自身的燃烧性，同时也反映了发生森林火灾的危险程度(林其钊等，2003)。细小可燃物水分变化与森林着火、蔓延息息相关。

3.3 雪灾后火烧迹地火行为模拟与分析

受地形和森林分布限制，南方森林火灾的特点是森林火灾次数多，平均每起森林火灾过火面积较小，但林火导致的人员伤亡较多。冰雪灾害过后，林内可燃物堆积杂乱、有效可燃物载量迅速增加，将导致林火行为复杂莫测，扑火危险性增加，同时因为地形非常复杂, 在遇到危险情况下逃生避险困难。森林火灾导致的人员伤亡事故不断。湖南省2008年3—5月发生的森林火灾已造成26人死亡，伤82人，为建国以来同期伤亡最多的一年。

林火强度是林火行为的重要标志之一，是森林可燃物燃烧时的热量释放速度。在组织灭火时要根据火强度的大小来配备相应的扑火力量；根据火强度的大小来评定火堆地被物、林木、微生物、野生动物的危害程度，评定损失量。森林火灾的火强度变化很大，一般将火强度分为：低强度750 kW·m^-1以下，中强度750~3 500 kW·m^-1，高强度>3 500kW·m^-1。从样地4(16年生的杉木)，样地5(20年生杉阔混交林)火烧迹地可以看出(表 2), 冰雪灾害后由于可燃物的大量积累, 火环境的改变, 火烧现场非常剧烈, 火强度都超过3 500 kW·m^-1, 具有高强度火灾的特征。从树高, 熏黑高度以及烧焦高度判断, 有可能地表火已经转化为树冠火, 因为熏黑高度和树高一样。熏黑高度指的是火焰经过并停留过的高度。地表火转变为树冠火的主要原因是冰雪灾害后，林内树木的折干、死树、掘根以及大量的可燃物没有及时清理，有充足的可燃物，连续性好。可燃物在燃烧过程中释放出大量能量，火强度极高。在样地6、12年生的杉木林密度大，调查发现，可燃物呈梯状分布，林内树木的枝下高比较低，只有1 m，也很容易把地表火引向树冠，造成林木的死亡。

林火蔓延速度是扑火指挥人员组织扑救队伍的主要依据。只有在一定蔓延速度以下，才能组织力量，直接将火扑灭，超过了一定蔓延速度，直接扑救有一定困难，只能用建造防火线等方法，抑制火的蔓延。表 2中用面积蔓延速度来比较火势的大小。蔓延速度为111.67~972.71 m²·min^-1，在样地5，样地6，火蔓延速度超过800 m²·min^-1，原因是冰雪灾害后可燃物大量增加并且连续性非常好，在南方坡地地形更有利于林火的蔓延。

林火烈度是林火对森林生态系统的破坏程度, 它反应林火对林木和生态系统的破坏程度，也是林火行为的一个重要指标。林火烈度灾变阈值为林木死亡率在50%以上或是林火后森林发生树种更替(次生演替)。火烈度与林火面积有关, 一般大面积林火, 火持续时间愈长, 其破坏力加大, 带来的损失更严重, 使森林在较短时间内难以恢复(郑焕能等, 1999)。火烈度有2种表达方法：以火烧前后蓄积量变化和火烧前后林木死亡株数变化来表示。文中采用后一种方法来表示。

表 2中，调查的6个火烧迹地都具备了中火、大火的特征，而冰雪灾害后的3个火烧迹地, 样地4，样地5和样地6的火烈度都超过50%，具备了大火的特征。这说明冰雪灾害后火烈度非常大，造成了火烧迹地绝大部分树木死亡。如样地6，林火烈度为100%，意味着林内所有树木的死亡，其原因是杉木林密度大，可燃物呈梯状分布，林内树木的枝下高比较低，只有1 m，很容易把地表火引向树冠，引起树冠火。树冠火不仅烧死了树木的地上部分，也烧死了树冠，导致林木无法继续生长。

4 结论与建议

1) 森林可燃物对林火影响巨大冰雪灾害造成森林内大面积灌木和草类被冻死冻枯，森林中有效可燃物负荷量在短期内成倍地增长，可燃物厚度增加，连续性变强，含水率逐渐降低。森林可燃物的改变使林火行为非常复杂。在调查的7个样地中，最低载量为12.23 t·hm^-2，最高达到了50.26 t·hm^-2，有5个样地超过20 t·hm^-2。目前的状态已经超过产生高强度火和大火的标准。而冰冻木、雪压木、断竹等死树枯枝的清理工作短时间无法全面完成，林内可燃物具备发生重、特大森林火灾的物质能量条件。

2) 冰雪灾害后火行为非常复杂冰雪灾害后由于南方山地复杂的地形，发生质的改变的可燃物，多变的局地风和林火相互作用, 形成非常复杂的火行为。冰雪灾害后，林火蔓延速度增强，为111.67~972.71 m²·min^-1，有2个火烧迹地超过800 m²·min^-1；2个火烧迹地的火强度大于3 500 kW·m^-1，具备了大火的特征；可燃物的连续性好，火烧非常彻底，释放的能量大，对树木的损害也非常大，火烈度达到95%以上，由此可见，冰雪灾害后的火烧迹地都具备了大火的特征。林火行为的复杂化导致扑火人员在扑火时危险性增大。

3) 加强野外火源管理火源是引起森林火灾的主导因素。严格控制火源，已成为控制森林火灾的决定性工作。冰雪灾害过后，生产性用火和非生产用火将比以往大幅增多, 各种进山活动的人员将大量增加，势必成为引发森林火灾的主要火源。防火基础设施的破坏，林火气象站、监控设备受损，森林防火的监测能力下降，应加强地面巡逻和卫星监测，根据火险特征制定合理的巡护计划，做到尽早发现火情，提高扑救小火的成功率。

4) 注重扑火安全特殊地形、易燃植被和天气构成森林火灾扑救危险三要素(王明玉等，2006)。同时，因为森林火灾的发生与蔓延是在开放系统环境下进行的，时间和地点有很大的随机性，这就增加了扑火队员发生事故的危险性(舒立福等，2006)。冰雪灾害后, 可燃物载量增加, 连续性好，一旦发生火灾，林火行为非常复杂，火强度高，蔓延速度快，火烈度大。林区内小路、便道损毁严重，可燃物堆积杂乱，使得扑火人员行走困难，也增加了扑火的危险性。因此，在扑火过程中，需要特别加强安全措施，减少扑火安全事故。