石漠化是指在湿润、亚湿润气候和岩溶环境中，由于人类活动或气候变化等因素的作用，造成地表植被退化、水土流失、基岩裸露，形成类似石质荒漠景观的土地退化过程(张俊佩等，2008; 李森等，2007)。由于人类活动的加剧，加上喀斯特山区土层薄、暴雨冲刷力强，已使土地石漠化程度十分严重。据国家林业局石漠化监测结果，人为因素形成的石漠化占石漠土地总面积的74% (江兴龙等，2009)。森林植被是自然界中构成生态平衡的主体，具有调节气候、涵养水源、保持水土等巨大的功能和作用(瞿林，2001)。因此，石漠化地区植被恢复已受到广泛的重视。

森林火灾是森林的大敌，提高林火管理水平，直接关系到石漠化地区植被恢复的成败。森林可燃物是森林燃烧三要素之一(Schoennagel et al., 2004; 张思玉，2008; 胡海清等，2008)，是森林燃烧的物质基础和林火管理的依据(李世友等，2009)。森林的燃烧性取决于森林可燃物的种类和数量，并与森林植被的特点及环境因子密切相关(牛树奎等，2000)。森林着火难易程度主要取决于林内外有效可燃物负荷量(efficient fuel loading，EFL)的大小、含水率的高低和植物干质量热值(Brown et al., 1999; 周国模等，2008)。植物干质量热值(gross caloric value，GCV)是指1 g植物干物质在恒容条件下完全燃烧后所释放出的热量值(毕玉芬等，2002)。刘桂华等(2006)研究认为含水率、热值等为树种抗火性能的主要分析因子。

石漠化地区植被恢复早期，林分结构单一，生物多样性低，EFL大。其中的凋落物、草本层、灌木层，是森林火灾发展和蔓延的物质基础，它们的种类、数量和分布等性质对森林火灾的发生、发展均有明显的影响。因此，研究不同森林类型地表可燃物的载量，对于森林防火工作具有非常重要的意义(伊伯乐，2007)。但是，对于石漠化地区植被恢复早期林分燃烧性的专门研究尚不多见。本文通过对湘西南石漠化治理过程中4种造林模式，即湿地松(Pinus elliottii)林、侧柏(Platycladus orientalis)林、湿地松+枫香(Liquidambar formosana)林、枫香+侧柏林的EFL、析水速率、燃烧热值、能量现存量等研究，从能量生态学角度出发，揭示不同林分燃烧性的差异，为科学经营与管理森林、提高石漠化植被恢复过程中的林火管理水平等提供理论依据。

1 研究地区自然概况

试验区设在邵阳县谷洲镇，位于湘西南，111°29′ E，27°05′ N，地处衡邵盆地西南边缘向山地过渡地带; 石漠化土地面积2 000 hm²以上，是全县约4万hm²石漠化土地面积的主要分布区。试验区海拔240 ~ 480 m，是岩溶丘陵地貌。成土母质母岩为石灰岩风化物，土壤以红色石灰土为主。属中亚热带季风湿润气候区，气候温和，雨量充沛，阳光充足，生长季长。年平均气温16 ~ 17.8 ℃; 年平均无霜期288天，年平均降水量1 255 mm。4种植被恢复模式林分特征如表 1。

2 研究方法

可燃物负荷量可分为有效可燃物负荷量和潜在可燃物负荷量(potential fuel loading; PFL); EFL是指特定天气条件下可望燃烧的可燃物质量，包括直径小于0.6 cm活可燃物以及枯枝落叶，是森林火灾的引燃物，对一般森林火灾起着决定性作用。PFL则是在强烈大火中可能烧掉的可燃物质量，包括树干和直径大于0.6 cm的枝，是特别重大森林火灾的源头。另外，火灾的发生和发展主要受林下植被种类和数量的影响。因此，本研究的对象主要为林下植被中的有效可燃物(efficient fuel; EF)。

2.1 可燃物负荷量调查

在湖南省火灾季节内(本次调查时间为2008年12月)，采用直接收获法测定。选取4种典型的植被恢复造林模式: PEPF，POPF，PLMF，LPMF，分别设置3个20 m × 20 m的标准地，进行每木调查，测定乔木树种的DBH或基径、树高、枝下高、冠幅等，再分别选取优势木、平均木和被压木，测定直径小于0.6 cm的干、枝及叶的鲜质量，并分别称取100 g左右的烘干样。

在每个标准样地中分上、中、下3个部位均匀设置3个2 m × 2 m的小样方。测定灌木叶、小于0.6cm的灌木枝、草本和凋落物的鲜质量; 并分别称取100 g左右的烘干样。

2.2 有效可燃物的含水率及析水速率的测定

将样品在85 ℃恒温条件下烘干，每隔10 min称量1次。重复此过程，直到样品前后2次的质量差小于0.1 g。烘干后，磨粉、过筛贮存备用。另取小样在105 ℃下烘干至恒质量，求含水率。含水率的计算公式为(李林等，2004; 李世友等，2009) :

根据样品烘干所用的时间，分析EF的析水速率(水分逸出率)，计算公式为(张景群等，1997) :

2.3 燃烧热值的测定

将磨碎后的样品通过孔径2 mm的筛，装于铝盒中，用SDC311型微电脑氧弹式热量计测定燃烧热值，每份样品重复5次。样品燃烧热值以干质量热值来表示。

2.4 数据分析与处理

将调查数据输入计算机，建立数据库，采用Excel和VFP分析处理数据。

3 结果与分析 3.1 有效可燃物负荷量比较

可燃物负荷量反映的是可燃物数量的多少。将EFL，RMC和GCV整理成表 2。

从表 2可知: 4种植被恢复模式的主要可燃物类型有:白茅(Imperata cylindrica)、马鞭草(Verbena officinalis)、匍匐臂形草(Brachiaria reptans)、苔藓(Bryophyta)、云实(Caesalpinia decapetala)、牡荆(Vitex negundo)。其中，白茅为所有样地中共有的，且盖度均在0.9以上。因此，白茅是石漠化植被恢复早期主要的EF，在4种植被恢复模式中，白茅的载量大小顺序为:湿地松林＞侧柏林＞湿地松+枫香林＞枫香+侧柏林，最大的是湿地松纯林6.26 t·hm^-2，占77%;最小的是枫香+侧柏混交林1.90 t·hm^-2，占37%。

4种植被恢复模式中，林下总EFL的大小顺序为:侧柏林＞湿地松林＞湿地松+枫香林＞枫香+侧柏林，即:纯林大于混交林。EFL最大的是侧柏纯林(9.89 t·hm^-2)，最小的是枫香+侧柏混交林(5.16 t·hm^-2)。

3.2 含水率与析水速率比较

可燃物含水率的大小，特别是细小可燃物含水率的大小，决定森林燃烧的难易程度(覃先林等，2001)。森林可燃物失水的快慢，直接影响着火易难程度，影响火强度、火势、林火蔓延速度等(李林等，2004)。将4种植被恢复模式中主要EF种类的相对含水率统计到表 2; 图 1，2为主要EF水分逸出过程图。

由表 2可知:在湖南省火灾季节，4种植被恢复模式中EF的相对含水率相对较小。含水率最小EF的为凋落物，都在25%以下，其中，纯林中的凋落物含水率小于混交林中的凋落物含水率。草本和灌木的相对含水率也是纯林小于混交林。4种植被恢复模式林分(湿地松林、侧柏林、湿地松+枫香林、枫香+侧柏林)的EF平均相对含水率分别为:37.66%，29.55%，38.75%，36.59%。

从图 1可知，4种植被恢复模式中主要EF水分逸出时间最短的为凋落物，其次是草本植物中的马鞭草、匍匐臂形草和白茅; 灌木的枝叶水分逸出的时间相对较长。同种EF在不同的植被恢复模式中，水分的逸出速率也不一样，从图 2可以看出，白茅在侧柏纯林中，失水速度最快，在160 min时，水分逸出率就达到90%，时间也最短，只用290 min就完全烘干; 而在其他3种植被恢复模式中，水分逸出速度较慢，烘干所消耗的时间长、能量多，其中湿地松+枫香混交林中失水时间长达390 min。

3.3 有效可燃物的燃烧热值

燃烧热值是评价植物燃烧性能的指标之一(陈存及等，1994; 杨成源等，1996)。由表 2中的热值可知: 4种植被恢复模式林分中EF的燃烧热值为11.7 ~ 20.8 kJ·g^-1。不同可燃物类型的燃烧热值的大小顺序为:灌木＞草本＞苔藓。

对于活地被物，同种可燃物类型在不同植被恢复模式中的燃烧热值相差很小。白茅是4种模式林分中共有的可燃物类型，方差分析结果见表 3，4，F(2.84)＜F_0.05 (3.49)，差异不显著。而凋落物在不同模式林分中的燃烧热值差异显著，F(13.98)＞F_0.05 (3.49)，见表 5，6; 凋落物在4种模式林分中的燃烧热值为:湿地松林20.31 kJ·g^-1，枫香+侧柏林17.07 kJ·g^-1，侧柏林17.97 kJ·g^-1，湿地松+枫香林16.04 kJ·g^-1，造成这种显著差异的原因是构成各种植被恢复模式林分中的凋落物种类不同，湿地松林分中的主要凋落物为湿地松针叶(热值为19.24 kJ·g^-1)。

4种植被恢复模式中EF燃烧热值的加权平均值为:湿地松林＞枫香+侧柏林＞侧柏林＞湿地松+枫香林，且平均热值大小范围为: 17.37 ~18.03 kJ·g^-1，极差只有0.66 kJ·g^-1。由于单位质量可燃物燃烧热值相差不大，很难从热值的角度判定4种植被恢复模式林分燃烧性的差异。

3.4 有效可燃物能量现存量比较

在某一时刻生态系统单位面积上全部或某类有机体或其组分中所包含的能量，称为能量现存量。能量现存量直接影响林火强度、火焰高度、火裂度等火行为指标。

图 3为4种不同植被恢复模式中EF的能量现存量，由图 3可知: 4种植被恢复模式中EF总能量现存量大小排序为:侧柏林＞湿地松林＞湿地松+枫香林＞枫香+侧柏林，其中最大的侧柏林为176.69 × 10⁶ kJ·hm^-2，最小的枫香+侧柏林为92.73 × 10⁶ kJ·hm^-2。图 3也表明:白茅的能量现存量在4种不同植被恢复模式中都占相当大的比重，其中最大的是湿地松纯林中的白茅，为115.00 ×10⁶ kJ·hm^-2，占78%;最小的是枫香+侧柏林，为34.14 × 10⁶ kJ·hm^-2，占37%。因此，要加强林地清理，减少易燃可燃物的积累，尤其是减少白茅的数量，以降低森林燃烧性。

从能量现存量的角度来看，侧柏纯林和湿地松纯林中EF的能量现存量相对较高，说明纯林燃烧起来放出能量大，因此燃烧性较强。

4 结论与讨论

1) 湘西南石漠化生态系统植被恢复早期，最主要的EF为白茅、马鞭草和一些灌木，白茅的盖度大，分布均匀，EFL占37%以上，是森林火灾发生和发展的危险可燃物类型。林下总EFL纯林大于混交林，其中，侧柏纯林最高(9.89 t·hm^-2)，枫香+侧柏混交林最小(5.16 t·hm^-2)。因此，仅从EFL的大小来比较，纯林比混交林更易着火和蔓延，侧柏纯林为最易燃烧的林分。

2) 湿地松+枫香混交林的EF平均相对含水率最大，并且水分逸出时间最长，燃烧性较差; 侧柏林中EF水分逸出时间最短，析水速率最大，燃烧性最强。湿地松纯林中EF的含水率高，析水速度慢，时间长，原因是湿地松前期生长快，郁闭早，林下湿度大，不利于可燃物干燥，是石漠化植被恢复的优良树种。因此，从可燃物含水率和析水速率角度来分析，湿地松+枫香林属于阻火性能相对较好的林分类型。侧柏纯林是最易燃烧的林分类型。

3) 除凋落物外，同种可燃物类型在不同植被恢复模式中的燃烧热值没有显著差异; 而凋落物差异显著的原因是构成各种植被恢复模式林分中的凋落物成分不同。4种植被恢复模式中EF燃烧热值的加权平均值在17.37 ~ 18.03 kJ·g^-1，相差很小。因此，燃烧热值不是区分林分燃烧性的主要因子。

4) 侧柏纯林和湿地松纯林中EF的能量现存量相对较高，说明纯林燃烧时释放的能量大，因此燃烧性较强。

综合上述，湘西南石漠化植被恢复早期，白茅是主要的引燃物，在4种石漠化植被恢复模式林分中，纯林的燃烧性比混交林高。因此，建议植被恢复早期，要加强林地清理，尤其是对白茅的清理。但是，人们常采用放牧等措施来减少白茅的数量，由于植被恢复早期，放牧会严重影响幼树的生长，尤其是侧柏。因此，有必要通过人为措施来减少白茅的数量，以减少林分易燃可燃物的积累，降低森林燃烧性; 同时，在选择植被恢复模式的时候，宜用混交林代替纯林。