胡海清 李 楠 孙 龙 单 琳

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

林火是显著影响森林生态系统的干扰因子［1］。在全球尺度上，它影响着地球生物化学循环，在大气的化学循环和碳循环中起着及其重要的作用［2］。过去的100 a中，人为引起的林火频率和强度显著增加［3］。对于林火的历史和格局的研究一直是林火研究的重要领域，因为它深刻地影响着陆地生态系统的过程和陆地森林景观的结构［4］。伊春林区是我国最大的国有林区和阔叶红松林的集中分布区，对调节区域生态系统平衡以及维持区域生态安全具有重要作用。伊春林区在过去的38 a间，共发生森林火灾1 048起，火灾烧毁面积3.2×105hm2，对区域森林生态系统造成了很大的影响。目前关于林火时空格局的研究已有报道，主要集中于火灾较为集中的区域，如黑龙江省［5－6］、大兴安岭的塔河地区［7－8］、西藏自治区［9］等，而对伊春地区林火分布格局及发生规律的研究尚未见报道。因此，笔者在对区域火灾资料整理和统计分析的基础上，研究了林火的时空分布格局以及发生规律，旨在为伊春地区森林火灾预防以及预测预报研究提供科学依据［10］。

1 研究地区概况

伊春位于中国黑龙江省东北部小兴安岭腹地的汤旺河流域(N46°28＇～49°21＇，E127°42＇～ 130°14＇)，属全国重点国有林区。行政区划面积32 872 km2，林地2 846 270.3 hm2，森林覆被率83.4%，森林类型以阔叶及其混交为主，活立木总蓄积2.44亿m3。该区属北温带大陆性季风气候区，在黑龙江省气候分区图上为小兴安岭寒冷多雨区，年平均气温－1～1℃。全市气候分为3个分区。北温带温暖多雨区，主要是翠峦区的解放与南岔、晨明一线以南地区，该区年降水量为650～750 mm，年平均气温1.2℃;北温带温凉少雨区，为解放、南岔、晨明以北，嘉荫县沿江平原以南地区，该区年降水量590～650 mm，年平均气温1.0℃;北温带温和少雨区，主要是嘉荫县沿江平原地区，该区年降水量590 mm，年平均气温1℃。四季气温特征为春季、夏季温热多雨，秋季雨季短暂，升、降温快，大风天多，冬季寒冷漫长［11］。

2 研究方法

2.1 资料收集

收集以下资料:伊春地区1970—2010年的森林火灾统计数据，包括火灾发生时间、扑灭时间、火点的地理坐标、起火原因和过火面积等，由于资料数据缺失，1979、1997及2000年无火灾统计数据;伊春地区行政区划图。

2.2 计算方法

森林火灾轮回期是指某地区森林完全火烧一遍所需要的时间。它同火灾发生的概率反映了森林火灾在该地区的发生频率，火烧后植被的破坏程度以及恢复所需要时间的公式如下［12］:

式中:Fc为火灾轮回期(a);S为研究区域面积(hm2);Sa为平均每年过火面积(hm2·a－1)。

火灾发生初始概率计算公式如下:

式中:P为火灾发生初始概率，Fc为火灾轮回期(a)。

2.3 地理空间数据库的建立

利用地理信息系统软件ARC/INFO数字化伊春地区的行政区划图。根据森林火灾发生位置的地理坐标建立火灾空间分布图层。并将该图层与行政区划图叠加，绘制火灾发生空间行政区划分布图。

质心是描述空间目标分布的最有用的单一量算量，火场的质心是火场的平均位置，是火场空间分布的平衡点，计算公式如下［13－14］:

其中:i是离散的火点位置，Wi为该火点的权重，代表该火点与火场边界的距离。Xi、Yi为火点坐标。由于收集到的伊春地区火灾数据缺乏相应的火场形状数据，以火灾发生记录的经纬度为中心作圆缓冲区，使缓冲区面积与火灾面积相等，近似算出每年发生的林火火场质心的经纬度坐标。

2.4 火险等级的划分

森林火灾等级参照《森林防火条例》第四十条规定(2008年修订):根据森林火灾过火面积分为一般森林火灾(小于1 hm2)、较大森林火灾(1～100hm2)、重大森林火灾(100～1 000 hm2)和特别重大森林火灾(大于1 000 hm2)，条款所称“以上”的包括本数，其中“以下”不包括本数。

3 结果与分析

3.1 林火时间分布特征

3.1.1 年际变化

次数年际变化:伊春地区38 a共计发生森林火灾1 048次。人为火源811次，占总次数的77.39%。一般森林火灾404次，占总次数的38.55%，年平均约10次;较大森林火灾509次，占总次数的48.57%，年平均约13次;重大森林火灾104次，占总次数的9.92%，年平均约为3次;特重大森林火灾31次，占总次数的2.96%，年平均近1次。因此，一般森林火灾和较大森林火灾为伊春地区森林火灾的主要类型。

表1是伊春地区森林火灾次数的年际变化。火灾的发生可划分为两个阶段，1970—1978年为火灾高发期，年平均火灾73次，其中1976年出现最大值，当年发生森林火灾共计124次。1980—2010年火灾次数呈明显的减少趋势，年平均火灾仅为13次。

面积年际变化:伊春地区38 a总过火面积为320 959.07 hm2，年平均过火面积为8446.3hm2。其中雷击火总面积为1 036.76 hm2，占总过火面积的0.32%，年平均27.3 hm2;人为火总面积为166 483.3 hm2，占总过火面积的51.87%，年平均4 381.14 hm2，是林火面积的主体;不明火源的林火面积为148 215 hm2，占总面积的 46.18%，年平均 3 900.415 hm2，不明火源中大部分也为人为火。

表1为伊春地区森林火灾面积的年际变化，由于面积的年际变化差异较大，所以我们采用百分比的形式，即使用年过火面积占总林火面积和年人为火面积占总人为火面积的百分数与火灾年份制图。1970—1978年也为火灾面积较大的高发期，年平均过火面积为34 292.12 hm2，其中1976年出现过火的最大面积，当年的火灾面积为183 927.55 hm2，占38 a总面积的57.4%。1980—2010年火灾面积为12 329.95 hm2，年平均火灾仅为425.17 hm2远远低于总的平均值。人为林火面积的年际变化同总林火面积类似，人为火面积的年际变化也可以分为两个时段，1970—1978年和1980—2010年，其中1976和1978年是人为火灾面积较大的两个年份，两年的总和占到了人为火总面积的57.5%，超过半数以上。

表1 伊春地区1970—2010年森林火灾次数与面积的年际变化

火灾轮回期及初始概率:林火灾轮回期是一种表示森林火灾次数和面积的方法，反映森林火灾发生频度及年平均火灾面积的大小。它对该林区森林演变，森林树种组成及其结构都有影响，是判断森林火灾的重要指标之一。火灾发生的概率可表示火灾发生可能性的一个量，可以根据火灾轮回期计算得出。通常火灾轮回期高，则火灾发生的概率就小。

用总过火面积计算伊春地区的火灾轮回期，通过38 a的火灾数据得出伊春地区森林火灾轮回期为389 a;根据火灾次数和面积的年际变化规律，分别计算出1970—1980年火灾轮回期为96 a，也说明了这一阶段为火灾的高发阶段;1980—2010年火灾轮回期为7 731 a，火灾轮回期延长。通过火灾轮回期进一步计算得出，火灾发生的概率从1970—1980年的0.01 下降到1980—2010 年的0.000 13。

次数与面积的相关性:1970—2010年38 a总林火次数和林火面积的相关系数为0.408，在0.01水平上显著;人为火次数与人为火面积的相关系数为0.349，在0.01水平上显著。这些表明总林火和人为火的次数和面积正相关。雷击火次数与面积的相关系数仅为0.095，不相关。

3.1.2 季节变化

伊春地区森林火灾的发生主要在3—6月和9、10月，12月无森林火灾发生。表2是38 a间林火的次数和面积在季节中的分布。总林火次数和面积主要集中在4、5、9、10月份。雷击火主要发生在5、6月份，面积集中在5、9月份。

表2 伊春地区1970—2010年森林火灾季节分布

图1 伊春地区1970—2010年总森林火灾及雷击火灾空间分布

3.2 林火空间分布格局

3.2.1 林火次数空间分布

为了便于直观地揭示伊春地区森林火灾分布情况，利用地理信息系统软件ARC/INFO根据火灾发生的火点坐标结合伊春地区行政区划图来确定伊春地区林火的空间分布情况(图1)。38 a间共计发生森林火灾1 048次。除嘉荫县无铁路外，其他地区森林火灾沿铁路线两侧分布较为明显，是火灾的高发区，这显然是由于机车跑火及闸瓦火造成的。因此在铁路线两侧开设防火隔离带应该是一项比较可取的办法，是伊春地区森林防火工作的重点之一。雷击火38 a间共发生36次，年均仅为1次左右，其中大部分雷击火发生在铁力市内，其他地区遭遇雷击火的次数较少。

3.2.2 林火空间位移

根据计算分别统计火场质心数据，以火场质心经度为横坐标，纬度纵坐标，绘制出火场质心在空间分布的趋势线。伊春地区林火火场质心分布的拟合曲线为:y=1.398x－132.5，R2=0.516。式中x为经度，y为纬度。可以看出林火火场质心则以拟合曲线为中心呈带状分布，质心相对集中。同时根据经纬度分别做出质心随年份的波动曲线(图2)。火场质心的分布中心为129.25°W、48.14°N。伊春地区在经度上波动的最大值为129.73°W，最小值为128.81°W，经度变化在1 度范围内;在纬度上波动的最大值为49.07°N，最小值为47.23°N，纬度变化在2度范围内，火场的质心在空间上的位移不是十分明显。

3.3 火源分析

根据38 a火灾数据统计，共发生火灾1 048次，其中雷击火源36次，占总次数的3.44%，年平均0.9次;复燃火源8次，占总次数的0.76%，年平均0.2次;占森林火灾发生主体的是人为火源，为811次，占总次数的77.39%，年平均21.3次。雷击火源比例高于全国森林火灾中的比例(＜1%)，但与大兴安岭地区同时期36.84%相比差异较大［15］，由于当地气候及火雷击火发生的特点的原因，这一火因在伊春地区并不明显。在已查明火源的855次火灾中，主要由生产、生活用火中的机车跑火193次、吸烟266次和烧荒119次组成。三者所占已查明火源次数的比例分别为22.57%、31.11%和13.92%。在全国森林火灾火源统计的比例中上坟烧纸占10%，而伊春地区38 a间仅为12次，比例为0.15%，也不是生活用火中的主要原因。

图2 伊春地区火场质心在经度和纬度方向的分布

4 结论

根据伊春地区38 a森林火灾数据的统计分析，火灾的年际间波动较大，1970—1978年为火灾高发阶段，1980—2010年有明显的减少趋势。4、5、9、10月份是伊春地区森林火灾的高发期，火灾发生的次数集中在4月、5月份，面积集中在4、10月份，一般森林火灾和较大森林火灾是火灾的普遍程度。火灾轮回期呈增加的趋势，发生的初始概率降低，呈两个明显的时段，结果与火灾发生的次数与面积的特点相符合。这样的分布特点和该地区的气候特征及可燃物分布决定了伊春地区的防火期主要是春季和秋季。森林火灾的发生位置沿铁路线分布较为明显，而且相对集中，这是由森林火灾的主要火源中生产用火所引起的。除此之外生活用火中吸烟和烧荒是引起森林火灾的主要原因。因此根据森林火灾发生的规律和特点，针对当地居民积极开展森林防火教育，提高其防止森林火灾的风险意识，这些对减少人为火源非常重要。

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