林火是驱动森林景观结构和功能变化的主要因素之一。火烧烈度是指林火对森林生态系统的影响或者破坏程度;火烧烈度的景观格局是指不同烈度的火烧斑块在空间上的排列组合状况。火烧烈度斑块的组成和配置会影响森林景观中火后植物群落的重建格局,从而对植被演替和野生动物群落动态等生态过程产生影响。详细了解森林景观中的燃烧烈度空间格局和驱动因素,对森林景观火烧烈度的预测具有重要意义,且有助于可持续森林管理和恢复策略制定。
重点实验室吴志伟研究团队利用2018-2021年发生在赣南地区的27场森林火灾数据,基于dNBR遥感指数对火烧烈度进行分级,计算不同火烧烈度斑块的景观格局指数,并通过地理探测器模型分析了火烧烈度景观格局的影响因素,得出以下主要结果与结论:
1)不同火烧烈度斑块景观格局差异显著。高烈度火烧斑块形状规则、景观破碎化程度小。高烈度斑块的斑块密度指数、边缘密度指数和景观形状指数和中低烈度斑块有显著差异。对于平均形状指标,三种火烧烈度斑块均存在显著差异;而平均斑块面积和景观结合度指标在三种火烧烈度斑块间没有差异。
2)地形因子对高烈度火烧斑块景观格局的影响最为明显,其次是天气条件。高海拔区火烧斑块面积更大;缓坡区斑块破碎化程度更大;天气因素对高烈度火烧斑块的破碎化程度有重要影响。
3)本研究未考虑森林垂直结构对火行为和火烧烈度的影响。例如,采用森林可燃物垂直结构参数(如冠层高度和冠层体积密度)可以增强对林火蔓延的认识。此外,人类在林火蔓延期间的灭火行为会改变森林火灾燃烧的烈度及其空间分布格局。
图1 研究区及火场分布图
图2火灾火烧烈度分布图
图3 火烧烈度景观格局指数频率分布直方图
本研究得到了国家重点研发计划项目(编号:2018YFE0207800)、江西省林业局林业科技创新项目(创新项目〔2022〕12号)、江西省林业科学院博士启动基金项目(编号:022522501)的资助。研究成果以“The relative impacts of vegetation, topography and weather on landscape patterns of burn severity in subtropical forests of southern China”为题发表在中科院一区TOP期刊《Journal of Environmental Management》上。硕士生郭灵灵同学为该论文第一作者,吴志伟研究员为通讯作者,李顺助理研究员以及江西省林业科学院谢谷艾助理研究员作为共同作者参与了该项工作。
郭灵灵同学以第一作者身份,围绕林火烈度遥感评估及其时空格局发表了2篇中科院SCI一区TOP论文,分别发表在《Forest Ecology And Management》(https://doi.org/10.1016/j.foreco.2022.120515)《Journal of Environmental Management》(https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.119733)上。