内蒙古大兴安岭典型乔灌树种及其地表死可燃物热解特性

[目的]研究森林可燃物的热解特性,了解林火发生的难易程度及潜在火行为特征,促进合理选择防火树种和构建生物防火林带.[方法]以内蒙古大兴安岭毕拉河林区森林可燃物为对象,进行热重分析得出其热解过程,以筛选抗火性能良好的树种.运用热重分析法,在升温速率为30℃·min-1、通氧速率为20 mL· min-1的条件下,对5种典型乔木(白桦、黑桦、兴安落叶松、蒙古栎、山杨)的3个部位(树干、树皮、树枝)及其林内地表死可燃物分3个亚层(未分解层、半分解层、已分解层)和3种典型灌木(平榛、二色胡枝子、兴安杜鹃)的枝条研究热失重行为.使用TG-DTG曲线分析样品的热解过程,利用Coats-Redfem积分法对样品的快速热解阶段进行动力学分析,采用热解特性指数P对样品的热解特性进行全面评价;通过活化能、着火温度与热解特性指数的综合分析,评价各样品的抗火性.[结果]空气条件下的森林可燃物的热解过程分为脱水阶段、快速热解阶段、炭化阶段.通过一级反应动力学模型Coats-Redfem积分法求出样品在快速热解阶段时的活化能(E)、频率因子(A)和相关系数R.结合热稳定性、着火温度与热解特性指数的综合分析可知,5种乔木的抗火性依次为:兴安落叶松＞白桦＞黑桦＞山杨＞蒙古栎;3种灌木的抗火性依次为:平榛＞二色胡枝子＞兴安杜鹃;5种乔木地表死可燃物的抗火性排序依次为:兴安落叶松＞黑桦、白桦＞山杨、蒙古栎.[结论]在所选植物种类中,兴安落叶松与平榛的抗火性最佳,研究结果可为内蒙古大兴安岭地区的防火树种选择提供依据.