張運林，郭 妍，胡海清*

(1.貴州師范學院 生物科學學院，貴州 貴陽 550018；2.東北林業(yè)大學 林學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

一個地區(qū)森林火災發(fā)生時空分布及火源特征規(guī)律能夠為當?shù)亓只鸸芾聿块T進行針對性的防火管理措施提供有力科學依據(jù)[1-3]，因此掌握某一區(qū)域森林火災發(fā)生時空分布及火源特征對有效地管理和預防森林火災意義重大。研究表明，森林火災發(fā)生的時空分布受氣候區(qū)、可燃物類型、火源條件和火環(huán)境共同影響，不同地區(qū)森林火災的發(fā)生和分布都具有其特殊性[4-5]，掌握不同地區(qū)森林火災時空分布特征、明確火源條件分布的差異性是提出具有區(qū)域針對性林火管理方案的基礎。

近年來，國內(nèi)研究學者對我國不同尺度區(qū)域森林火災時空分布及火源特征進行廣泛研究。劉刈等[6]對重慶市1970-1998年的森林火險變化與氣象條件進行分析，發(fā)現(xiàn)重慶市森林火災頻次有明顯周期性波動特征；楊光等[7]對我國森林火災人員傷亡時空分布進行研究，表明云南、貴州、廣西和四川在全國人員傷亡數(shù)量前十，西南地區(qū)人身財產(chǎn)安全因森林火災受到嚴重威脅；蘇立娟等[3]分析了1950-2010年中國森林火災時空分布特征，指出湖南、黑龍江、貴州和云南應總結(jié)森林火災發(fā)生規(guī)律，將林火作為促進林業(yè)可持續(xù)發(fā)展任務的重中之重[3]；尹賽男等[8]研究了吉林省火源數(shù)據(jù)特征，依據(jù)ANOVA統(tǒng)計結(jié)果對主要火源的差異性進行分析比較；吳恒等[9]對1952-2014年中國森林火災發(fā)生規(guī)律進行研究[9]；張恒等[10]研究2003-2016年華北地區(qū)森林火災統(tǒng)計數(shù)據(jù)，得到該地區(qū)由于受暖干化、人類頻繁活動和生態(tài)環(huán)境脆弱的影響導致森林火災分布不均；薩如拉等[11]對1980-2015年內(nèi)蒙古地區(qū)森林火災時空分布進行分析，發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古地區(qū)森林火災發(fā)生具有明顯的季節(jié)性、時段性和區(qū)域性。

上述研究雖然總結(jié)了不同時間和空間尺度的森林火災分布特征，但局限于森林火災發(fā)生次數(shù)和面積的分析，或偏重于火源本身的差異性分析，未能同時關注到森林火災發(fā)生的自然因素和人為因素，分析結(jié)果存在一定的片面性。此外，西南地區(qū)有我國第二大天然林區(qū)，是森林火災危害嚴重的主要區(qū)域之一[4,12]，相比于北方地區(qū)，該地區(qū)地形復雜，單位面積森林覆蓋率高，人員密集火源種類繁多，這些都大大增加了防火部門的管理和撲救難度[13]，而關于西南地區(qū)森林火災時空分布及火源特征分析的研究卻較少。因此，采用2001-2017年西南地區(qū)森林火災數(shù)據(jù)，分析該地區(qū)火災和火源特征時空分布，得到該地區(qū)火災發(fā)生規(guī)律，為制定和調(diào)整該地區(qū)林火管理規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)包括云南、貴州、西藏自治區(qū)、四川和重慶。該地區(qū)氣候類型包括四川盆地濕潤中亞熱帶季風氣候、亞熱帶高原季風濕潤氣候和青藏高原獨特的高原氣候，從其西北到東南的氣溫和降雨都有較大差異，降雨甚至相差上千毫米，時空分布不均勻。由于氣候多樣性，該地區(qū)植被類型多種多樣，主要以亞高山針葉林為主，包括岷江冷杉(Abiesfaxoniana)、紫果云杉(Piceapurpurea)、鐵杉(Tsugachinensis)、高山松(Pinusdensata)和油松(P.tabuliformis)等。研究區(qū)森林火災主要發(fā)生在立地條件比較干旱的林分類型中，例如云南松(P.yunnanensis)、馬尾松(P.massoniana)林等。該地區(qū)防火期一般從11月開始，次年5月結(jié)束。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源 從中國林業(yè)信息網(wǎng)(http://www.lknet.ac.cn/)下載2001-2017年西南地區(qū)森林火災以年為單位的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括森林火災發(fā)生次數(shù)、火災面積、受害森林面積、成林蓄積損失、森林火災劃分等級(表1)、人員傷亡、出動車輛數(shù)量和火源類型等指標。

表1 森林火災劃分標準Table 1 Forest fire classification criteria

1.2.2 研究方法

1.2.2.1 西南地區(qū)森林火災年際變化 統(tǒng)計2001-2017年西南地區(qū)森林火災數(shù)據(jù)，不考慮省市差異，以年份為橫坐標，火災次數(shù)、火災面積、受害森林面積、成林蓄積損失量、傷亡人數(shù)等指標為縱坐標，繪制其隨年份變化散點圖，并給出趨勢線(圖1)，闡明西南地區(qū)森林火災相關指標年際變化趨勢。

1.2.2.2 西南地區(qū)森林火災省際變化 分別以西南地區(qū)5省為研究區(qū)域，以年份為橫坐標，火災次數(shù)、火災面積、受害森林面積、成林蓄積損失量、傷亡人數(shù)等為縱坐標，繪制每個省這些指標隨年份變化散點圖，并給出趨勢線(圖2)。得到每個省森林火災相關指標年際變化趨勢。分析西南地區(qū)森林火災。

1.2.2.3 相關性分析 采用Person相關性分析森林火災相關指標(火災次數(shù)、面積、人員傷亡等)與省份和年份之間的相關性，并繪制相關性熱圖。

1.2.2.4 西南地區(qū)森林火災火源特征分析 不考慮省份條件，給出西南地區(qū)所有種類火源及所占比例，分析西南地區(qū)火源概況。對已探明的火源進行研究，以年份為橫坐標，生產(chǎn)性火源和非生產(chǎn)性火源引起森林火災次數(shù)為縱坐標，比較不同火源年際變化。得到西南地區(qū)主要火源類型，不考慮年份影響，采用方差分析方法，研究主要火源類型在不同省份之間是否有顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 西南地區(qū)森林火災年際變化

2001-2017年，西南地區(qū)共發(fā)生森林火災33 608次，年均發(fā)生火災1 977次，該地區(qū)森林火災發(fā)生次數(shù)呈逐年下降趨勢(圖1a)；森林火災總過火面積為41.2萬hm2，年均過火面積2.4萬hm2，與森林火災發(fā)生次數(shù)的年際變化趨勢基本一致(圖1b)；森林火災受害森林總面積為8.6萬hm2，年均受害森林面積0.5萬hm2，人工林受害面積占總受害面積的64.3%，也呈逐年下降趨勢(圖1c)；森林火災成林蓄積量損失總計262.7萬 m3，隨年份變化總體呈下降趨勢，但個別年份明顯高于其他年份，如2005年和2010年(圖1d)；2001-2017年西南地區(qū)森林火災造成人員傷亡共計499人，死亡人數(shù)為201人(40.3%)，年均傷亡人數(shù)29.4人，總體呈下降趨勢(圖1e)；森林火災出動車輛共計37.9萬輛，年均2.2萬輛，出動飛機數(shù)量共計1 759臺，年均104臺。

圖1 2001-2017年西南地區(qū)森林火災概況Fig.1 Overview of forest fire in Southwest China from 2001 to 2017

2.2 西南地區(qū)森林火災省際變化

由圖2a可見，2001-2017年西南地區(qū)森林火災發(fā)生次數(shù)最多的是貴州省，共18 496次，約占研究區(qū)森林火災發(fā)生次數(shù)的55%。在2011年以后，貴州省森林火災發(fā)生次數(shù)顯著下降，且低于同期四川省和云南?。黄溆嗍∈猩只馂陌l(fā)生次數(shù)呈波動變化，但整體均有下降趨勢。西南5省市森林火災發(fā)生次數(shù)由高到低依次為：貴州省、四川省(6 815次)、云南省(6 410次)、重慶市(1 600次)和西藏自治區(qū)(287次)。

貴州省和云南省森林火災過火面積占西南5省市過火面積的80%以上，其中貴州省森林火災過火面積最大，約17.3萬hm2，占比42%；云南省過火面積次之，過火面積16.2萬hm2，占比39.2%。四川省(6.7萬hm2)、重慶市(0.6萬hm2)和西藏自治區(qū)(0.4萬hm2)過火面積依次降低(圖2b)。

圖2c給出西南地區(qū)不同省市受害森林面積變化情況，與過火面積相似，貴州省和云南省受害森林面積占西南地區(qū)絕大多數(shù)，分別為3.7萬hm2和3.0萬hm2，占西南地區(qū)受害森林面積的43%和34.9%，其中貴州呈下降趨勢，而云南有“抬頭”趨勢。四川省(1.58萬hm2)、重慶市(0.26萬hm2)和西藏自治區(qū)(0.08萬hm2)的受害森林面積依次降低，且呈明顯波動變化。

成林蓄積損失量云南省總體高于其他省份，為108.5萬m3，約占西南地區(qū)的41.3%，隨時間變化下降趨勢不明顯。貴州省(76.5萬m3)、四川省(70.7萬m3)、重慶市(10.1萬m3)和西藏自治區(qū)(0.8萬m3)的成林蓄積損失量依次減少，且呈逐年下降趨勢(圖2d)。

2001-2017年，貴州省傷亡人數(shù)高達226人，遠高于其他省，占西南地區(qū)傷亡人數(shù)的45.3%，但下降趨勢明顯；云南省傷亡人數(shù)達133人，總體呈上升趨勢，2014年云南傷亡34人，是17 a間傷亡人數(shù)最多的年份；四川省、重慶市和西藏自治區(qū)傷亡人數(shù)分別為83、34人和23人，總體呈下降趨勢(圖2e)。

從圖2f可以看出，貴州省和西藏自治區(qū)因森林火災出動車輛總體呈下降趨勢，分別為9.7萬輛和1.3萬輛；云南省和四川省因森林火災出動車輛總體呈上升趨勢，分別為15.3萬輛和9.4萬輛，約占西南地區(qū)總數(shù)的40.4%和24.8%；重慶市森林火災出動車輛為2.25萬輛，呈一定波動性。

圖2 2001-2017年西南地區(qū)森林火災省際變化Fig.2 Inter-provincial variation of forest fire in Southwest China from 2001 to 2017

2.3 相關性分析

由圖3可以看出，不同省市和年份之間一些火災數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.05)。其中，火災次數(shù)(A)、火災面積(B)、一般火災次數(shù)(AA)、較大火災次數(shù)(AB)、受害森林面積(BA)在不同省市之間具有顯著差異，且表現(xiàn)出較強的相關性。火災次數(shù)、火災面積、一般和較大火災次數(shù)、受害森林面積和成林蓄積損失量在不同年份差異顯著。

西南地區(qū)總傷亡人數(shù)(E)和輕傷人數(shù)(EA)主要與火災面積呈顯著正相關，火災面積增加，撲救難度加大，增大人員傷亡的幾率。重傷(EB)和死亡人數(shù)(EC)與重大火災次數(shù)的相關性最強，發(fā)生重大火災更容易造成人員傷亡。撲火經(jīng)費(F)主要受火災次數(shù)和面積的影響，且隨著火災面積增加，撲火經(jīng)費增加尤為顯著。撲火出動飛機(H)和車輛(H)數(shù)量也主要與森林火災面積相關，隨著面積增加，出動數(shù)量顯著增加。

注：A.火災次數(shù);B.火災面積;AA.一般火災次數(shù);AB.較大火災次數(shù);AC.重大火災次數(shù);BA.受害森林面積;C.成林蓄積損失量;D.幼林損失株數(shù);E.傷亡人數(shù);EA.輕傷人數(shù);EB.重傷人數(shù);EC.死亡人數(shù);F.撲火經(jīng)費;G.其他損失折款;H.出動飛機;I.出動車輛，下同。圖3 2001-2017年西南地區(qū)森林火災省份和年份差異的相關性分析Fig.3 Analysis on correlation of forest fire differences in provinces and years in Southwest China from 2001 to 2017

2.4 西南地區(qū)森林火災火源概況

2001-2017年西南地區(qū)已查明火源的森林火災次數(shù)為26 451次，占森林火災總次數(shù)的78.7%。其中：生產(chǎn)性火源12 667次，占已查明火災次數(shù)的47.9%；非生產(chǎn)性火源12 758次，占已查明火災次數(shù)的48.2%；因故意縱火、外省燒入、外國燒入、雷擊等其他原因造成火災占已查明火災次數(shù)的3.9%。西南地區(qū)17年間已知森林火源有23種，其中生產(chǎn)性火源占比由高到低依次為：燒荒燒炭、其他生產(chǎn)性火源、煉山造林、燒牧場、燒窯、燒隔離帶、火車甩瓦、機車噴火和火車噴漏；非生產(chǎn)性火源占比由高到低依次為：上墳燒紙、野外吸煙、小孩弄火、其他非生產(chǎn)性火源、癡呆弄火、取暖做飯、電線引起、燒山驅(qū)獸和家火上山；自然火源占比由高到低依次為故意縱火、外省燒入、雷擊火、其他自然火和外國燒入(表2)。

表2 西南地區(qū)2001-2017年森林火災火源Table 2 Forest fire sources in Southwest China from 2001 to 2017

西南地區(qū)查明火源共有23種，但并非每個省市均包含所有火源。外燃火車噴漏、甩瓦2種火源都僅在貴州省引發(fā)森林火災，其他省市未發(fā)生，此外，機車噴火除貴州以外，僅云南(2006年)和四川(2012年)發(fā)生各一起。2012年以后燒牧場、燒窯、燒隔離僅在貴州、云南和四川引發(fā)森林火災。

2.4.1 西南地區(qū)森林火災火源年際分布 人為火源占西南地區(qū)森林火災火源的96%以上，為便于闡述，以下分析僅進行人為火源研究。此外，其他(非)生產(chǎn)性火源由于火源模糊，不能確定引起森林火災的真正原因，因此不進行研究?？梢钥闯?，西南地區(qū)生產(chǎn)性火源隨著時間變化總體呈下降趨勢，但幾乎都在2008-2010年達到峰值，2011年開始顯著下降。燒荒燒炭占生產(chǎn)性火源的絕大多數(shù)(81.4%)，但下降趨勢明顯，2017年僅67起，相較于2001年減少了886.6%；2012年以后，生產(chǎn)性火源僅為燒荒燒炭、煉山造林、燒牧場及燒隔離帶4種，且燒荒燒炭和煉山造林占生產(chǎn)性火源98.6%以上(圖4)。

圖4 西南地區(qū)生產(chǎn)性火源的年際變化Fig.4 The annual scale change of productive fire sources in Southwest China

由圖5可以看出，所有非生產(chǎn)性火源總體都呈現(xiàn)下降趨勢。與生產(chǎn)性火源不同，8種非生產(chǎn)性火源數(shù)量差別不大，其中上墳燒紙占非生產(chǎn)性火源的比例最大，為31.9%，占比最小的家火上山為0.3%。此外，非生產(chǎn)性火源隨時間變化表現(xiàn)出一定的波動性，但在2010-2012年以后，非生產(chǎn)性火源大幅度下降。2012年以后，非生產(chǎn)性火源中，上墳燒紙、野外吸煙和電線引起火災占生產(chǎn)性火源的絕大多數(shù)，其余5種火源不再是西南地區(qū)主要的森林火源。

圖5 西南地區(qū)非生產(chǎn)性火源的年際變化Fig.5 The annual scale change of non-productive fire sources in Southwest China

2.4.2 西南地區(qū)森林火災火源省際分布 由2.4.1可知，西南地區(qū)主要的人為火源為燒荒燒炭、煉山造林、上墳燒紙、野外吸煙和電線引火，因此針對這5種主要火源，分析5省市之間火源的差異。從圖6A)可以看出，貴州省燒荒燒炭引起森林火災次數(shù)要顯著高于其他4省市，剩余省市之間差異不顯著；煉山造林引起森林火災次數(shù)由高到低依次為貴州、四川、云南、重慶和西藏，其中貴州顯著高于剩余地區(qū)，四川顯著高于西藏，其余省市差異不顯著。

對于非生產(chǎn)性火源，不同省市之間差異顯著。上墳燒紙是貴州、四川、重慶3省市引發(fā)森林火災最主要的非生產(chǎn)性火源，對于重慶和西藏，野外吸煙占據(jù)首位。因野外吸煙引發(fā)森林火災次數(shù)由高到低依次為貴州、云南、四川、重慶和西藏，其中貴州和云南顯著高于重慶和西藏，而四川顯著高于西藏；因上墳燒紙引發(fā)貴州省森林火災次數(shù)要顯著高于其他省市，剩余省市差異不顯著；四川省電線引起森林火災次數(shù)顯著高于貴州、西藏和重慶。

注：不同字母表示引發(fā)火災次數(shù)在省際間的差異顯著(P<0.05)。圖6 主要火源引起森林火災均值Fig.6 The mean value of forest fire times caused by main fire sources

3 結(jié)論與討論

研究期內(nèi)，森林火災發(fā)生次數(shù)、火災面積、受害森林面積和傷亡人數(shù)等在一定波動范圍內(nèi)呈下降趨勢，且差異顯著，具有一定時間規(guī)律。2010年西南5省市森林火災發(fā)生次數(shù)增加，主要是由于2010年開始西南大部分地區(qū)遭受了幾十年不遇的干旱天氣，特別是貴州一些地區(qū)，從2009年8月開始一直無降雨，此時林內(nèi)可燃物干燥，一旦有火源出現(xiàn)，極容易被引燃[14]。2010年以后下降趨勢更顯著，而投入經(jīng)費逐年上升，與其他地區(qū)森林火災時空分布研究結(jié)果相似[3,8]。這主要是近幾年國家對森林防火工作越來越重視，投入資金增加，防撲火技術(shù)有了極大進步，但西南地區(qū)森林火災發(fā)生次數(shù)依舊占全國絕大多數(shù)，且多為山地，撲救極為困難，其防火撲救工作還需加強[13]。

不同省市之間森林火災發(fā)生次數(shù)、火災面積和火災等級等指標有顯著差異。森林火災主要集中在貴州、云南和四川，貴州省森林火災次數(shù)顯著高于其他省份，與蘇立娟等[3]、田國華等[15]研究結(jié)果相似。2001-2017年，貴州省森林火災發(fā)生次數(shù)為云南省的2.9倍，但過火面積和受害森林面積卻與云南省基本持平，而研究表明，火災面積與人員傷亡和撲火經(jīng)費都顯著相關，因此云南省單次火災形勢要比貴州嚴峻。此外，在森林火災次數(shù)和過火面積都逐年下降的趨勢下，云南和四川投入滅火車輛卻逐年增加，而其余省市呈下降趨勢，云南傷亡人數(shù)也在逐年增加。說明，云南和四川森林火災形勢嚴峻，且一旦發(fā)生森林火災，其蔓延擴散程度要遠高于其他省份，這與張昊東[13]的研究結(jié)果相似。因此，兩省更應該加強防火投入，加大監(jiān)測力度和火源管理，在林火蔓延成災前將其撲滅。西南5省市中森林火災等級主要為一般和較大森林火災，火災等級與省份相關性較強，而與年份相關性較弱，說明每年不同省份森林火災等級幾乎不變，而不同省市間的森林火災等級差距較大。因此，各省市應該根據(jù)該省市火情制定相應的林火撲救預案，才能有針對性進行森林防火工作，提高林火管理效率。

西南地區(qū)森林火災具有顯著的時空分布特征，與張恒等[10]研究結(jié)果相同。本研究認為，傷亡人數(shù)在不同省份間差異不顯著，在不同年份間差異極顯著，與楊光等[7]研究結(jié)果相同，我國森林火災傷亡人數(shù)存在明顯年際波動，與年份差異顯著。這可能是由于不同年份的天氣條件不同導致，在極端天氣條件下森林火災更難撲救，人員傷亡會顯著增加。

研究期內(nèi)，人為火占西南地區(qū)森林火災96%以上，不同年份和省市間火源差異顯著，火源具有明顯的時空規(guī)律。西南地區(qū)生產(chǎn)性火源中燒荒燒炭和連山造林占比最大，這主要是由于西南地區(qū)多為少數(shù)民族聚居地，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式甚至還是原始社會的刀耕火種，農(nóng)民燒荒燒炭、煉山造林等已成習慣。對于非生產(chǎn)性火源，野外吸煙、上墳燒紙、電線引火、小孩癡呆玩火等占比較大，主要是由于西南地區(qū)大部分都地處山區(qū)，山中有城，城中有林，農(nóng)林城林交錯復雜，多數(shù)村莊依山而建，因此大部分基礎設施和生活用火都在林區(qū)，更容易引發(fā)森林火災[14]。除此之外，故意縱火在西南地區(qū)占比較大，主要是因為近幾年林權(quán)向個人轉(zhuǎn)變，私人財產(chǎn)由于個人恩怨、利益糾紛等問題容易遭到侵犯，而且嚴格的禁止采伐政策及火燒木材的優(yōu)惠政策，因此故意縱火占比較大[16]。

人為火源受當?shù)厣a(chǎn)生活方式、經(jīng)濟發(fā)展和道路基礎設施建設等方面的影響[17-19]，不同省市間生活方式、社會和經(jīng)濟發(fā)展都不同，因此會出現(xiàn)顯著差異。對于主要的生產(chǎn)性火源，貴州省燒荒燒炭和煉山造林引發(fā)森林火災次數(shù)要顯著高于該地區(qū)其他省市，西藏生產(chǎn)性火源占比較小；而對于主要非生產(chǎn)性火源，貴州省主要為上墳燒紙，云南省野外吸煙占比較大，四川省主要火源為電線引火，且部分火源數(shù)量在不同省市間差異顯著。因此要有針對性地對不同省市制定符合本地區(qū)火情的火源管理政策，例如對于貴州，更需要加強清明節(jié)及少數(shù)民族祭祀節(jié)日前后的火源管理等。

綜上，我國西南地區(qū)在2001-2017年森林火災特征和火源具有明顯的時空分布特征，不同省市之間森林火災次數(shù)、過火面積等在波動中呈下降趨勢，2010年以后由于防火工作加強，火災數(shù)據(jù)開始顯著下降。西南地區(qū)人為火占全部森林火災的96%以上，燒荒燒炭、煉山造林、上墳燒紙、野外吸煙和電線引火是該地區(qū)目前主要火源，不同省市火源出現(xiàn)類型和數(shù)量差異顯著，各省市應按照本地火情和火源情況，改善當?shù)鼐用裆顥l件和基礎設施建設，加強火源管理和防火宣傳，對于減少西南地區(qū)森林火災有重要意義。本研究通過對西南地區(qū)森林火災數(shù)據(jù)進行分析，得到西南地區(qū)森林火災時空規(guī)律，為該地區(qū)進行高效林火管理提供理論依據(jù)。今后研究中，還應縮小研究尺度，增加地區(qū)氣候、植被、人文和社會等因素，進一步探討出現(xiàn)差異的原因，以提高該地區(qū)林火管理能力。