林业科学

作者：张恒,甄雅星,李佳艳,薛江,张秋良*

单位：内蒙古农业大学林学院 呼和浩特 010019

关键词：热重分析,热解特性,森林可燃物,抗火性,Coats-Redfem积分法

基金：国家自然科学基金项目(31860211);中国博士后科学基金面上项目(2019M653807XB);国家重点研发计划(2017YFC0504003);内蒙古农业大学高层次人才引进项目(206039);内蒙古农业大学博士后基金项目(108950)

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。

来源：2020年第7期

《林业科学》期刊编辑部

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