滇中3个主要造林树种树皮的热解特性
云南省八种主要乔木燃烧释放烟气及颗粒物特性分析
３７ ４３) (１０６２ １１±１４５ ９５) (４４ ８２±９ ９７) (１ ９２±０ ５７) (２２ ５６±７ ２８) ｇ∕ｋｇꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ＥＦｓ ｏｆ ＣＯꎬ Ｃ ｘ Ｈ ｙ ａｎｄ
ＰＭ ２ ５ ｉｎ ｔｈｅ ｓｍｏｌｄｅｒｉｎｇ ｓｔａｔｅ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌａｍｉｎｇ ｓｔａｔｅꎬ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ＥＦ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ＣＯ２ ａｎｄ ＮＯ ｘ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌａｍｉｎｇ ｓｔａｔｅ ｗｅｒｅ
１.福建农林大学林学院ꎬ 福建 福州 ３５０００２
２.海峡两岸红壤区水土保持协同创新中心ꎬ 福建 福州 ３５０００２
摘要: 为探究乔木燃烧释放烟气及颗粒物特性ꎬ运用自主研发的可燃物燃烧烟气分析系统ꎬ对云南省主要乔木树种滇青冈
( Ｃｙｃｌｏｂａｌａｎｏｐｓｉｓ ｇｌａｕｃｏｉｄｅｓ) 、光叶石栎 ( Ｌｉｔｈｏｃａｒｐｕｓ ｍａｉｒｅｉ) 、 旱 冬 瓜 ( Ａｌｎｕｓ ｎｅｐａｌｅｎｓｉｓ) 、 华 山 松 ( Ｐｉｎｕｓ ａｒｍａｎｄｉｉ) 、 金 合 欢 ( Ａｃａｃｉａ
文献标志码: Ａ
ＤＯＩ: １０ １３１９８∕ｊ ｉｓｓｎ １００１￣６９２９ ２０２１ ０６ ２２
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｍｏｋｅ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ Ｒｅｌｅａｓｅｄ ｂｙ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｏｆ
Ｅｉｇｈｔ Ｍａｉｎ Ｔｒｅｅ Ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ Ｙｕｎｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ
２.Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｅｄ Ｓｏｉｌ Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｒｏｓｓ￣Ｓｔｒａｉｔꎬ Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００２ꎬ Ｃｈｉｎａ
昆明地区绿化树种鲜叶热解和燃烧烟密度
extinguishing; while the sand particle size is fine, there is no
characteristics of spill fire
shrinking phase.The steady burning area increase with the increase
3.陕西省龙草坪林业局，陕西 杨凌 712100)
要：为了解园林绿化树种鲜叶在防火期热解和燃烧的烟
地区常见的 13 种园林绿化树种的 3 个不同成熟度的鲜
气生成特性，用 JCY-2 型烟密度测定仪对昆明地区 13 种常见的
叶，
即枇杷、桂花、香木莲、球花石楠、肋果茶、山玉兰、红叶
园林绿化树种鲜叶进行了烟密度测定，分析了 13 种园林绿化树
GE Jian-wei 1 , ZHANG Xiao-cui 2 , MA Jun-qiu 1 ,
CHEN Yi-dong 1 , LI Hai-hang 1 ,
(1.College of Quality and Safety Engineering, China Jiliang
of the sand size. The steady burning rate decreased with the in⁃
燃物。一旦发生森林火灾 ，
就会产生一定数量的烟气。烟
样品的烟密度数据采集一次 ，
试验结束后计算机自动生成
气中包括 CO、CO 2 、SO 2 、N 2 、O 2 、水蒸气、碳氢化合物以及
烟密度变化曲线 ，并显示最大烟密度值(MSD)、烟密度等
氮氧化合物等物质 ，会对环境、人类的生产生活产生巨大
级(SDR)等信息。观察并记录每次试验结束后样品的炭化
昆明地区35种森林木本植物的燃烧性排序与分类
# # # # # # # # # # # # #
昆明地区 !" 种森林木本植物的燃烧性 排序与分类 !
李世友 # 马长乐
$ !， " ! !!
# 罗文彪 # 李生红 # 王学飞 # 袁俊杰 # 杨# 林
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（ ! 西南林学院保护生物学学院，昆明 %&’""( ；" 云南省高校森林灾害预警与控制重点实验室，昆明 %&’""( ； 西南航空护林总站，昆明 %&’’"! ）
摘# 要# 采用自行设计的燃烧试验装置对昆明地区 $& 种森林木本植物的活枝叶进行燃烧 试验， 在测定和分析样品引燃时间、 有焰燃烧阶段烟气温度变化和质量损失过程等基础上， 提出了燃烧性参数， 即单位质量可燃物在有焰燃烧阶段产生的烟气温升峰面积与引燃时间 之比。根据该参数和引燃时间长短对 $& 种植物的燃烧性进行排序和分类， 采用 " 种方式 对燃烧性排序的可靠性进行验证。结果表明， 小白花杜鹃 （ !"#$#$%&$’#& ()$%’#*"+,,-. ） 等 !( 种植物为 难 燃 类； 水红木 （ /)0-’&-. 1+,)&$’)1-. ） 等 & 种 植 物 为 可 燃 类； 圆柏 （ 230)&3 1")&%&()(） 等 !% 种植物为易燃类。可燃类与易燃类间平均引燃时间相差 $%) " *， 可燃类与 难燃类间平均引燃时间相差 "+%) + *， 可燃类与易燃类占样品总数的 %’, ， 而难燃类占 (’, ， 难燃物种比例较小是昆明地区森林火灾多发的原因之一。 关键词# 昆明地区；木本植物；燃烧性参数；燃烧性排序；燃烧性分类 中图分类号# -+%". $# 文献标识码# /# 文章编号# !’’’0(12’ （ "’’1 ） ’%0’1%+0’+ #$%&’()*&*+*), $-./-*01 20. ($-)*01 $3 !" 4$$., 5+20) (5/6*/( *0 7’0%*01 2-/28 34 -567 " 89:!， ，;/ <5=>?7@A! ，3BC DEF7G6=9! ，34 -5A>?759>?! ，D/FH I:A7JA6! ，KB/F L:>7M6A$ ， K/FH 36>$ （ ! 4#,,%5% #6 4#&(%’738)#& 9)#,#5+，2#-8":%(8 ;#’%(8’+ 4#,,%5%，<-&.)&5 %&’""( ， " 4")&3； <%+ =30#’38#’+ #6 ;#’%(8 >)(3(8%’ ?3’&)&5 3&$ 4#&8’#, )& @-&&3& A)5"%’ B$-138)#& C&(8)D 8-8)#&(， <-&.)&5 %&’""( ， 4")&3； $ 4%&8%’ #6 2#-8":%(8 E7)38)#& ;#’%(8 F-3’$ ， <-&.)&5 %&’’"! ，4")&3） G 4")&%(% H#-’&3, #6 B1#,#5+ ， "’’1 ， 9: （%） ： 1%+01+$. ;&()-26)：/ N9OG:*P69> AQRAS6OA>P T6P5 P5A @6U6>? GS=>N5A* =>V @A=UA* JS9O $& T99V8 R@=>P *RA7 N6A* 6> W:>O6>? =SA= T=* N9>V:NPAV T6P5 P5A AX:6ROA>P VA*6?>AV G8 P5A =:P59S*. Y5A N9OG:*P67 G6@6P8 R=S=OAPAS ，>=OA@8，P5A S=P69 GAPTAA> P5A =SA= 9J *O9ZA PAORAS=P:SA >AP S6*6>? N:SUA ’ * =RAQ RAS :>6P O=** J:A@ 6> J@=O6>? *P=?A =>V P5A 6?>6P69> P6OA，T=* R:P J9ST=SV ，G=*AV 9> P5A VA7 PASO6>=P69>* 9J @6?5P6>? P6OA，*O9ZA PAORAS=P:SA，=>V O=** @9*6>? 6> J@=O6>? *P=?A. Y5A N9OG:*7 P6G6@6P8 9SVAS6>? =>V *9SP6>? 9J P5A $& *RAN6A* TASA N=SS6AV 9:P，G=*AV 9> P5A N9OG:*P6G6@6P8 R=7 S=OAPAS =>V @6?5P6>? P6OA，=>V P5A SA@6=G6@6P8 9J N9OG:*P6G6@6P8 9SVAS6>? T=* UAS6J6AV P5S9:?5 PT9 !( *RAN6A*（ *:N5 =* !"#$#$%&$’#& T=8*. Y5A SA*:@P* *59TAV P5=P =O9>? P5A PA*P T99V8 *RAN6A*， & *RAN6A*（ *:N5 =* /)0-’&-. 1+,)&$’)1-.）TASA N9OG:*7 ()$%’#*"+,,-.）TASA 5=SV N9OG:*P6G@A， P6G@A，=>V !% *RAN6A*（ *:N5 =* 230)&3 1")&%&()( ）TASA A=*6@8 N9OG:*P6G@A. Y5A OA=> V6JJASA>NA 9J 6?>6P69> P6OA T=* $%) " *AN9>V* GAPTAA> N9OG:*P6G@A =>V A=*6@8 N9OG:*P6G@A *RAN6A*，=>V "+%) + *AN9>V* GAPTAA> N9OG:*P6G@A =>V 5=SV N9OG:*P6G@A *RAN6A*. 4> P5A *P:V8 =SA= ，N9OG:*P67 =>V 5=SV N9OG:*P6G@A *RAN6A* G@A =>V A=*6@8 N9OG:*P6G@A T99V8 R@=>P *RAN6A* =NN9:>J9S %’, ， =NN9:>PAV J9S (’, . 39T RS9R9SP69> 9J 5=SV N9OG:*P6G@A *RAN6A* N9:@V GA = SA=*9> J9S P5A JSA7 X:A>P J9SA*P J6SA 6> W:>O6>? =SA=. 7/, 4$-.(：W:>O6>? =SA=；T99V8 R@=>P；N9OG:*P6G6@6P8 R=S=OAPAS*；N9OG:*P6G6@6P8 9SVAS6>?； N9OG:*P6G6@6P8 *9SP6>?.
滇中地区火烧迹地地盘松幼林的燃烧特性
322Fire Science and Technology ，March 2020,Vol 39,No.3修改时间：2020年03月26日9:56:06基金项目：国家自然科学基金项目（31660210，31960318）；云南省农业联合面上项目（2018FG001-055）；云南省教育厅科学研究基金项目（2019Y0145）电脑XF-C排图文YJJ校对摘要：采集重大森林火烧迹地地盘松幼林的地表可燃物，以铁质燃烧床为主要实验仪器测试其燃烧特性。
结果表明：地盘松幼林地表可燃物燃烧时产生的火强度属于低强度火，其中火焰热辐射、蔓延速率、火焰高度、火焰最高温度、火焰维持时间和火强度分别为(2.71±0.74）kW/m 2、（0.41±0.11）m/min 、（37.10±15.52）cm 、（462.90±60.26）℃、（4.24±1.07）min 、（185.31±131.53）kW/m 。
无焰燃烧时的热辐射和温度分别为（2.40±1.52）kW/m 2、（325.00±64.97）℃。
地盘松幼林的阻滞时间为100s 左右。
距离火焰30~150cm 处，30~133s 内温度呈现急剧上升后急剧下降的趋势，且只有一个峰值；距离火焰10cm 处维持高温的时间较长，火灾隐患较大，灭火时应多注意防止发生复燃的现象。
关键词：地盘松幼林；火烧迹地；地表可燃物；无焰燃烧；火焰中图分类号：X954，S762，TK121文献标志码：A文章编号：1009-0029（2020）03-0322-03地盘松是云南松在干旱贫瘠环境下的变种，在四川西南部木里、昭觉及云南西北部均有分布。
笔者在试验室条件下研究地盘松着火、蔓延、热释放等火行为的特性。
1研究地概况团结街道办事处位于云南省昆明市西山区西北向，林地面积约340km 2，森林覆盖率74.4%，立体气候明显，四季分明、干湿分明，最高海拔为2640m ，最低为1750m ，平均为2195m 。
云南主要造林树种分布情况及造林类型典型设计
云南主要造林树种分布情况及造林类型典型设计1云南造林树种分布情况1.1滇西北高山峡谷区本区位于云南省的西北部，西与缅甸接壤，北部与西藏相连，东部与四川交界。
包括迪庆藏族自治州、丽江地区及怒江傈僳族自治州所属的范围。
适宜发展的主要造林树种：大果红杉、长苞冷杉、苍山冷杉、油麦吊云杉、丽江云杉、黄背栎、川滇高山栎、红桦、川白桦、高山松、华山松、乔松、云南铁杉、秃杉、黄杉、云南松、云南油杉、麻栎、栓皮栎、多变石栎、旱冬瓜、冲天柏、银木荷、漆树、油桐、漾濞核桃。
1.2滇东北北部中山山原区本区位于云南省的东北部，该区东南、东北面与贵州、四川接壤，西及西北部与四川省隔江相望。
主要包括昭通地区的绥江、永善、盐津、大关、彝良、镇雄、水富、威信等县。
适宜发展的主要造林树种：高山栲、峨眉栲、红桦、川白桦、华山松、乔松、秃杉、杉木、黄杉、云南松、麻栎、栓皮栎、旱冬瓜、黄樟、漆树、油桐、乌桕。
11.3滇东北南部中山山原区本区地处滇中高原东北部，东与贵州的水城、威宁、赫章等县相连，西以金沙江为天然界线，南与昆明市的禄劝，曲靖地区的寻甸毗连，北与昭通地区的大关、彝良接壤。
主要包括昭通、鲁甸、巧家、宣威、会泽和东川等6县市。
适宜发展的主要造林树种：高山松、华山松、云南铁杉、黄杉、苍山冷杉、黄背栎、川滇高山栎、峨眉栲、云南松、云南油杉、麻栎、栓皮栎、滇青冈、高山栲、冲天柏、刺柏、直干桉、蓝桉、油桐、漾濞核桃、乌桕、板栗、漆树。
1.4滇西中山山地区本区位于云南西部，其西面与缅甸接壤。
主要包括保山地区的腾冲、昌宁、保山和龙陵北部，大理白族自治州的永平、云龙、剑川、漾濞及洱源、巍山、南涧西部，德宏傣族景颇族自治州的梁河北部及临沧地区的凤庆北部。
适宜发展的主要造林树种：华山松、云南铁杉、秃杉、黄杉、柳杉、云南松、思茅松、杉木、多变石栎、黄樟、云南油杉、麻栎、栓皮栎、高山栲、旱冬瓜、西南桦、冲天柏、红椿、银木荷、红2木荷、滇楸、香果树、油桐、漾濞核桃、板栗。
滇中地区11种森林木本植物活叶片抗火性能
滇 中地处 亚热 带 常 绿 阔 叶林 带 ， 在森 林 树 种 组 活枝 的搭 配密 实度 、 方 向等 物 理 性 质难 以 与真 实 火 成中， 常绿 阔叶 木本 植 物 占有 较 大 的 比例 。由于 干 灾条 件 下相 同 。可燃 物 性 质 的多 样性 、 试 验条 件 控 湿季 节分 明 ， 旱季 时 间 长 、 降 雨 量少 ， 滇 中地 区是 全 制 的复 杂性决 定 了试验 过程 的可 重复 性差 。在 滇 中 国和云南 省森 林火 灾多 发 区和重 灾 区 。森林 火灾 发 地 区树 冠火灾 中 ， 活 叶是燃 烧 的主体 ， 研究 活 叶抗 火
要指 标 ， 笔者 在试 验时 发现 ， 可燃 物 的质量 、 密实 度 、 含水 率 、 粉末 粒径 等 因素均 影 响着燃 点大 小 ， 而 要将 相 近 的情 况下 进 行 试 验是 不可 能 的 。此 外 ， 在 进 行
１ 材 料 与 方 法
研 究对 象确 定 为滇 中地 区 常见 叶形 较 大 的 １ １
不 同种类 可燃 物 控制 在 质 量 、 密 实 度 两 者 均相 同或 １ ． １ 样 品采 集 直接 燃烧 试验 时 ， 在总 质量相 近 的情况 下 ， 叶和 小枝 种 常 绿 森 林 木 本 植 物 ， 即： １ ． 大 白花杜 鹃 （ Ｒｈ ｏ ｄ ｏ —
的质 量 比例不 同 ， 引燃时间、 燃烧 时 间 、 火强 度 等 燃 ｄ ｅ ｎ ｄ ｒ ｏ ｎ ｄ ｅ ｃ ｏ ｒ ｕ ｍ） ；２ ．光 叶 石 栎 （ Ｌ ｉ ｔ ｈ ｏ ｃ ａ ｒ ｐ ｕ ｓ 烧行 为有 一定 的差 别 ， 而且在 室 内试 验条 件下 ， 带 叶 ｍａ ｉ ｒ ｅ ｉ ） ； ３ ． 厚 皮香 （ Ｔｅ ｒ ｎ ｓ ｔ ｒ ｏ ｅ ｍｉ ａ ｇ ｙ ｍｎ ａ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ） ；
滇中不同植物群落植物功能性状的研究
作者
付登高
学科专业
生态学
授予学位
博士
授予单位
云南大学
导师姓名
分类号
Q948.15
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滇中不同植物群落植物功能性状的研究
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不同立地条件下不同植物的响应及作用特点如何如何根据不同植物的特点组配植物群落进而对当地水土保持产生最有效的作用是生态恢复亟待解决的科学问题也是生态系统生态学的研究热点。
滇中地区是长江上游重要的水土保持区同时也是人类扰动比较突出、生态退化严重的生态敏感区。因此退化生态系统的恢复比较困难已经实施的一些生态恢复工程如通过乡土树种和外源速生树种大规模种植改变了区域植被结构提高了林地覆盖度但对区域水土保持功能的提高作用并不十分突出这说明在营造水土保持林中简单的混种多种植物并不能有效地实现持水保土功能。为了研究和解决这个问题我们以滇中地区飒马场小流域内不同的群落类型：荒坡灌草丛、云南松林、针阔混交林、常绿阔叶林和桉树人工林作为研究对象利用功能性状作为表征植物功能特点的指标研究了环境与植物性状之间的关系、植物性状与群落属性、生态系统过程之间的关系并对不同群落的功能多样性、功能性状间的相互关系、群落组配规则、植物功能类型的划分进行了分析。初步得出了以下主要结果与结论：
3.利用植物功能性状为量化分析滇中地区物种间的相关性及区分物种在资源利用策略上的差异提了新的途径
在生态上比较重要的植物功能性状相互联系组成不同的生态策略维数。通过确定策略维数进而了解不同物种在环境梯度上的响应特征。本研究通过种间及系统发育独立比较分析表明植物高度与叶大小、叶磷含量与比叶面积、叶磷含量和叶氮含量、种子质量与比叶面积之间具有显著性的相关性。其中叶片养分含量、种子质量可以表达植物生态策略38.5％的信息而叶大小及植物的养分计量可以表达生态策略17.9％的信息。另外在对滇中地区主要优势种（云南松、滇青冈和滇油杉）的功能性状及水肥利用策略分析的基础上发现：云南松表现出保守的养分利用策略因此可以在土壤养分比较贫瘠的生境占据优势；滇油杉表现出比较均衡的水分、养分利用策略这种权衡可能是滇油杉能够在各个群落中生存生长的重要原因；滇青冈作为演替后期的优势种在水肥利用策略上未表现出明显的优越性它之所以能够替代云南松的主要原因可能是在幼苗阶段滇青冈在光照较弱、空间较小的情况下所表现出的较高的表型可塑性如较高的比叶面积和叶氮含量。
火烧迹地朽木燃烧和热解的烟密度
鹃。采样地点为昆明市安宁市2006年“3・29”森林火灾 火烧迹地及附近未过火林地，采集地海拔高度为2 400 m, 采集朽木和相近尺寸的正常材进行对比研究。 1.2方法
取3块约1g的方形试样进行烟密度测定实验，取质 量稍大的样品测定含水率。实验仪器为JCY-2型建材 烟密度测定仪，每个试件试验时间为4 min,每样品重复 3次实验。计算机输出最大烟密度(MSD)、烟密度等级 (SDR)并生成烟密度曲线。用Origin 9.0软件分析烟密
同种样品最大烟密度朽木大于正常生长木的有：云 南松、矮杨梅、厚皮香、元江楮、云南野山茶、米饭花；朽木 小于正常材的有：华山松、地盘松、光叶石栋、南烛、云南 含笑、小白花杜鹃、大白花杜鹃。云南松朽木的最大烟密 度最大，烟密度等级最高。与之相反的南烛朽木，最大烟 密度最小、烟密度等级最低。最大烟密度与烟密度等级 总体上呈正相关关系。
时疏散人员和灭火行动越不利。火烧迹地上朽木能发生 阴燃或有焰燃烧并释放烟，通过烟密度实验可评价其燃 烧和热解发烟量的相对大小。研究火烧迹地上朽木燃烧 和热解的烟密度特点，对认识朽木烟气生成规律、预防烟 气危害、保障灭火人员的生命安全有重要意义。 1材料与方法
l. 1材料 研究对象为滇中地区13种常见树木，即云南松、华
同种样品达到最大烟密度时间朽木长于正常材的 有：云南松、地盘松、光叶石栋、南烛、元江楮、米饭花、云 南含笑、小白花杜鹃、大白花杜鹃；朽木早于正常材的有： 华山松、矮杨梅、厚皮香、云南野山茶。其中，地盘松、矮
基金项目：国家自然科学基金资助项目(31260180)
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Fire Science and Technology,July 2019,Vol 3&No.7
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滇中3个主要造林树种树皮的热解特性苏文静;李世友;王秋华;单保君【摘要】为了解滇中地区3个主要造林树种旱冬瓜、华山松和云南松树皮的热解特性，在10、20、30℃/min 3种不同的升温速率下对这3种树皮进行热重试验，计算了动力学参数并建立了动力学方程。
结果表明：在25~800℃的温度范围内热解，失重率从小到大排列顺序依次为旱冬瓜、华山松、云南松；3种树皮的TG曲线十分相似，都遵循相同的热解机理。
3种树皮的热解过程均可以用一级动力学方程描述，活化能从小到大依次为：华山松、云南松、旱冬瓜，说明旱冬瓜的树皮具有良好的防火性能，华山松树皮的防火性能差。
%In order to understand the pyrolysis characteristics of 3 main afforestation tree species of Alnus ne-palensis, Pinus armandii and P. yunnanensis in central Yunnan, the 3 kinds of bark were subjected to thermogravi-metric test at 10℃/min, 20℃/min and 30℃/min. The kinetic parameters were calculated and the kineticequa-tion was established. The analysis showed that the order of weight loss rate was A. nepalensis > P. armandii >P. yunnanensis when the pyrolysis temperature in a range of 25-800℃. The TG curves of the 3 barks were very similar, followed the same pyrolysis mechanism. The combustion process of the 3 kinds of bark can be described by first-order kinetics equation and activation energy order from small to large was P. armandii, P. yunnanensis and A. nepalensis. It indicated that A. nepalensis bark has good fireproof performance and poor in P. armandii bark.【期刊名称】《西南林业大学学报》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】5页(P188-192)【关键词】树皮;热重分析;动力学参数;燃烧特性指数;旱冬瓜;华山松;云南松【作者】苏文静;李世友;王秋华;单保君【作者单位】西南林业大学土木工程学院，云南昆明650224; 云南省森林灾害预警与控制重点实验室，云南昆明650224;西南林业大学土木工程学院，云南昆明650224; 云南省森林灾害预警与控制重点实验室，云南昆明650224;西南林业大学土木工程学院，云南昆明650224; 云南省森林灾害预警与控制重点实验室，云南昆明650224;西南林业大学土木工程学院，云南昆明650224【正文语种】中文【中图分类】S762.1树皮是热的不良导体，可以保护树干不被烧伤，具有一定的耐火能力[1]。
树皮对树干的形成层和韧皮部具有保护作用[2]。
厚的树皮，即使是在火强度较高、加热时间较长的情况下也能保护形成层不受致死性伤害[3]。
高强度火能够使树皮炭化甚至是烧毁，对受到其保护的树干活组织造成危害。
树皮厚度等理化性质是防火树种筛选的重要依据[4-8]。
影响树皮燃烧性及对树干保护作用的因素有厚度、结构特征、导热系数、热解特征等。
不少学者开展过树皮燃烧性方面的研究。
刘朗[9]利用树皮的含水率和厚度来寻找与树皮烧伤之间的关系，并建立了线性回归方程；李世友等[2,10-11]研究了不同树皮的结构特征和阻燃性[12-14]以及树皮对树干形成层和韧皮部的保护作用；舒立福[15]、张家来[16]、单延龙[17-19]、田晓瑞[20]、李林[21]利用树皮的含水率、灰分、燃点、热值等理化性质作为树皮的燃烧性能评价指标。
在树皮的热分析方面，胡淑宜[22]用热重分析法和差热分析法研究了树皮的热化学变化过程；赵广播等[23-24]利用热分析技术得出了树皮最终挥发分产量取决于温度和升温速率的结论并研究了落叶松 (Larix gmelini) 等3个树种树皮的热解动力学参数。
许多学者还在树种的抗火性[25-26]、防火树种的筛选[27-29]、树皮的应用[30-31]等方面进行了不少研究。
滇中地区是全国和云南省森林火灾的多发区、重灾区，旱冬瓜(Alnus nepalensis)、华山松 (Pinus armandii)、云南松 (Pinus yunnanensis) 均为滇中地区主要造林树种，也是常受到林火危害的3个树种，研究这3种树皮的热解特性，可为正确认识树皮对树干的保护作用、合理选择消防方式、树皮的资源化利用等提供参考依据。
以旱冬瓜、华山松、云南松3种滇中地区主要造林树种的树皮为研究对象。
取样时间为2015年11月，取样地点位于昆明近郊的云南省森林自然中心林地。
选择生长状况良好的旱冬瓜、华山松和云南松树木为样木，每个树种选取直径为20 cm左右的样木6～8株，在树高60 cm处进行取样。
其中，旱冬瓜树皮坚硬，表层是深灰色，密度大；华山松树皮较薄，表面为深灰色；云南松的树皮疏松，容易脱落，密度小。
将样品带回实验室烘干、粉碎、经60目的筛子过筛、放入信封密封备用。
试验仪器为METTLER TOLEDO TGA/SDTA851e同步热重分析仪，试验温度为25～800 ℃，保护性气体氮气的流量为20 mL/min，分别在10、20、30 ℃/min 3种不同的升温速率情况下进行试验，采用Origin 9.0软件对数据进行处理。
树皮的热解反应动力学方程为：反应速率常数k与温度T符合阿伦尼乌斯定理，令f(α)=(1-α)n，n为反应级数。
根据Coats-Redfern的推导得出以下2式：当n≠1时，当n=1时，由于式 (4) 和式 (5) 的变量比较多，因此先假定反应级数，并拟合成y=a + bx的形式，得到相关系数R接近于1，则该级数的确定符合动力学方程，然后根据拟合直线的斜率和截距求出相对应的指前因子A和活化能E。
活化能的大小反映不同反应进行的难易程度，以此可以判断样品的稳定性。
活化能越大，表明样品的热稳定性能越好，反应越不容易进行。
指前因子A的值越大，说明活化分子间的有效碰撞次数越多，反应就越容易进行，反应程度也越来越剧烈，反应速度就越快。
燃烧特性指数P的表达式为：在10、20、30 ℃/min升温速率下3种树皮的热分解曲线图见图1。
从图1可看出，3种树皮在不同的升温速率下都经过了失水、热分解和成炭3个阶段，而热分解反应阶段的失重起点和失重终点略有差别；同种树皮在不同的升温速率下随着升温速率的增加，TG曲线呈向后推移的趋势。
从室温开始至450 ℃，3种树皮的热重曲线均有一个明显的失重峰，主要热解的温度区间为270～450 ℃。
利用Origin 9.0进行数据分析，结果表明，当升温速率为10 ℃/min时，旱冬瓜、华山松、云南松树皮的残余量分别为30.54%、27.70%、29.33%；当升温速率为20 ℃/min时，旱冬瓜、华山松、云南松树皮的残余量分别为30.62%、30.05%、28.84%；当升温速率为30 ℃/min时，旱冬瓜、华山松、云南松树皮的残余量分别为34.57%、32.52%、30.47%。
综合来看，剩余量最多的是旱冬瓜树皮，其次是华山松树皮，云南松树皮的质量剩余最少。
对热重 (TG) 曲线求一阶导数后得出失重速率 (DTG) 曲线，经计算，在升温速率为10 ℃/min时，旱冬瓜、华山松、云南松树皮达最大失重速率分别为：34.13、37.32、33.37%，最大失重速率所对应的温度分别为341、333、346 ℃；升温速率为20 ℃/min时，旱冬瓜、华山松、云南松树皮达最大失重速率分别为：35.51、35.76、35.83%，所对应的温度分别为350、346、356 ℃；升温速率为30 ℃/min时，旱冬瓜、华山松、云南松树皮达最大失重速率分别为：44.25、52.10、40.19%，所对应的温度分别为357、346、361 ℃。
从数据中可知，华山松树皮的失重速度高于旱冬瓜和云南松的树皮，但是热分解温度要比旱冬瓜和云南松树皮低，因此保持原来状态的性能最弱，最容易受热分解。
同种树皮在不同的升温速率下质量也有变化，随着升温速率的增加，最终残余量略有增加，但是整体析出规律相同。
随着升温速率的增大，峰值的温度向后推移，最大失重率对应的温度升高。
假设3种树皮的热解反应为一级动力学反应，3种树皮在105 ℃的时候都已经失水且半纤维素开始分解，在275 ℃的时候进入了快速热分解阶段，在275～450 ℃，主要是纤维素和半纤维素的大量分解以及部分的木质素的软化和分解，到450～630 ℃时主要是以木质素的热裂解为主，630 ℃以后，3种树皮基本热分解完毕，曲线趋于平滑。
由对作图，利用公式 (5)，即可求出2个阶段的活化能E和指前因子A。
具体参数见表1。
由表1可知，在3个不同速率下，相关系数均大于0.98，线性拟合结果理想。
假设的1级反应可行，在失水阶段和热分解阶段的活化能在20～150 kJ/mol。
随着升温速率的增大，样品的活化能逐渐增大。
热分解阶段的活化能远远高于失水阶段，这是因为失水阶段主要是半纤维素的分解，而到了热分解阶段，上一阶段尚未分解完的半纤维素会继续分解，与此同时纤维素和木质素也开始分解，导致了热分解阶段的活化能比失水阶段的活化能高，相对于木质素来说，纤维素和半纤维素更容易裂解。
燃烧特性指数 (P) 与树皮的燃烧性成正比关系。
由表2可知，随着升温速率的增加，同种树皮的最大燃烧速率和平均燃烧速率都在升高，说明了热解反应越来越剧烈。
不同的升温速率下，华山松树皮的燃烧特性指数比旱冬瓜树皮和云南松树皮的燃烧特性指数高，说明华山松树皮是最容易被点燃的，稳定性最差，着火温度最低。
该结果同活化能分析得出的结论相一致。
在李世友等人研究的树皮的阻燃性和树皮的保护性[12-14]的文章中，同样得出了华山松树皮阻燃性最弱的结论。