田 野，牛樹奎，陳 鋒，王 婕

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大的自然災(zāi)害，不僅對森林資源造成巨大損失，而且威脅著人民生命財產(chǎn)安全［1］。自20世紀(jì)80年代以來，由于全球氣候變化的影響，世界范圍內(nèi)森林火災(zāi)有明顯增加趨勢［2-3］，近些年重特大森林火災(zāi)時有發(fā)生，燒毀了數(shù)百萬公頃森林，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，破壞了全球生態(tài)平衡。受氣象因子、森林植被以及地形條件等因素的影響，森林火災(zāi)發(fā)生的時間和空間分布呈現(xiàn)一定的規(guī)律性［4-7］。通過對森林火災(zāi)發(fā)生的時空分布特征研究，了解地域性森林火災(zāi)分布規(guī)律，采取有針對性的防火措施，從而在最大程度上降低森林火災(zāi)的發(fā)生率，減少林火帶來的損失。

國內(nèi)外對于森林火災(zāi)時空分布以及影響因素進(jìn)行了許多研究。C.R.Romero［8］等對馬德里西南部地區(qū)人為火空間分布進(jìn)行了研究;V.Antonio［9］等通過GIS結(jié)合地形特征以及森林植被，對西班牙中部的格雷多山脈的林火進(jìn)行相關(guān)研究。王丹丹［10］等利用河南登封地區(qū)林火以及氣象數(shù)據(jù)，通過運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立林火發(fā)生預(yù)測模型取得了很好的擬合效果［10］;張冬有［11］等、金森［12］等、胡海清［13］等對黑龍江省森林火災(zāi)發(fā)生時空分布特征以及影響因子進(jìn)行了研究。國內(nèi)相關(guān)研究大多數(shù)局限于我國的北方地區(qū)［14-15］，以黑龍江省研究最為廣泛［16-17］，南方地區(qū)研究相對較少［18-20］。同時大多數(shù)研究區(qū)域空間尺度較大，氣象、地形、植被等因子差異性明顯，大尺度上的研究方法不一定適用于中小尺度區(qū)域。

云南省森林資源豐富，素有“植物王國”之稱，同時也是我國森林火災(zāi)的高發(fā)區(qū)［21］。麗江地區(qū)森林火災(zāi)頻繁，是云南省的多發(fā)區(qū)和重災(zāi)區(qū)，尤其近幾年氣候變暖，該地區(qū)森林火災(zāi)頻發(fā)，再加上地處高原，地形地貌復(fù)雜，火災(zāi)撲救困難，因此森林防火形勢異常嚴(yán)峻。目前關(guān)于云南省林火相關(guān)研究已經(jīng)很多［19-23］，但是集中針對麗江地區(qū)森林火災(zāi)格局以及林火發(fā)生規(guī)律的研究尚未見報道。本研究在對麗江地區(qū)歷史火災(zāi)資料、植被以及地形等數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，探討該地區(qū)林火時空分布規(guī)律及主要影響因素，對森林資源的合理配置提供科學(xué)依據(jù)，為林火相關(guān)研究提供借鑒，同時研究結(jié)論對當(dāng)?shù)亓只鸸芾砉ぷ饔行ч_展提供一定參考。

1 研究區(qū)概況

麗江地區(qū)位于云南省西北部，青藏高原和云貴高原交界處，地理位置 25°23'－27°56'N、99°23'－101°31'E，行政區(qū)總面積 2.06×104km2，平均海拔高度2 418 m。該地區(qū)屬高原型西南季風(fēng)氣候，晝夜溫差較大，年均溫 12.6～19.8℃，年降水 910～1 040 mm，主要集中在6－9月，干濕季節(jié)分明。麗江地區(qū)海拔跨越北亞、中亞、南亞熱帶、暖溫、中溫以及寒溫帶等6個垂直氣候帶的立體氣候特性，類型繁多的生態(tài)環(huán)境格局決定了麗江地區(qū)植被多樣的特性。麗江地區(qū)作為云南省重點林區(qū)之一，全市林業(yè)用地面積為163萬hm2，森林覆蓋率達(dá)到了66.15%，植物種類豐富，僅種子植物達(dá)到2 988種，植被類型以中亞熱帶常綠闊葉林以及山地針葉林為主，主要樹種有云南松(Pinus yunnanensis)、旱冬瓜(Alnus nepalensis)、麗江云杉(Picea likiangensis)、長苞冷杉(Abies georgei)等［21，23］。

麗江地區(qū)森林火災(zāi)頻繁，是我國云南省森林火災(zāi)高發(fā)地區(qū)，每年的12月至次年6月為森林防火期，其中1－5月是森林火災(zāi)高峰期［21］。據(jù)統(tǒng)計，1984－2008年，麗江地區(qū)共發(fā)生森林火災(zāi)2 057次，年平均發(fā)生火災(zāi)達(dá)83次。該區(qū)主要火源是人為火，主要由吸煙、取暖做飯、燒荒燒灰以及上墳燒紙等原因引起。由于云南松等易燃性樹種廣泛分布以及高溫干旱氣候等原因，加上地形復(fù)雜、交通不便，撲救滅火工作開展困難，給當(dāng)?shù)厣仲Y源造成極大損失。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所用數(shù)據(jù)為麗江地區(qū)1984－2008年逐次火災(zāi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括起火點、火點火災(zāi)發(fā)生時間、起火原因、過火面積等，來自云南省森林防火指揮部;植被數(shù)據(jù)為云南省森林分布圖，來自2004－2009年云南省各縣森林資源二類調(diào)查結(jié)果;DEM數(shù)據(jù)來自寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心。同時收集了云南省數(shù)字化縣級行政區(qū)劃圖。

2.2 研究方法

采用SPSS 21.0軟件以及地理信息系統(tǒng)軟件的空間分析方法對麗江地區(qū)森林火災(zāi)時空規(guī)律進(jìn)行研究。

對1984－2008年麗江地區(qū)發(fā)生的森林火災(zāi)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，研究林火在不同影響因素條件下的空間分布特征。根據(jù)麗江市DEM數(shù)據(jù)，提取高程、坡度和坡向因子，研究地形因子對火災(zāi)空間分布的影響。利用ArcGIS軟件對森林分布圖、麗江行政區(qū)劃圖與火點經(jīng)緯度進(jìn)行疊加分析，統(tǒng)計不同森林類型火災(zāi)發(fā)生的頻率，研究可燃物類型對火災(zāi)發(fā)生的影響;同時在道路、河流兩旁0～2 000 m的緩沖范圍內(nèi)做出間隔為200 m的緩沖區(qū)，研究道路以及河流對火點分布的影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 麗江地區(qū)林火時間分布規(guī)律

3.1.1 林火年際變化特征 1984－2008年，麗江地區(qū)共發(fā)生森林火災(zāi)2 057次，1986、1987、1988年發(fā)生的林火次數(shù)居前3位，分別是250、383、192次(圖1)?；馂?zāi)次數(shù)年際變化呈現(xiàn)較大性波動，但總體上呈現(xiàn)減小趨勢，1984－1988年火災(zāi)發(fā)生最為頻繁，年均達(dá)196次，占總著火次數(shù)的56%;1989－1999年，林火次數(shù)較少，整體上呈現(xiàn)較平穩(wěn)趨勢;2000年以后，森林火災(zāi)次數(shù)又有所增加，但是總體增加幅度不大。1987年前，全國林區(qū)整體防火基礎(chǔ)設(shè)施差，防火意識不強(qiáng)，防火專業(yè)隊伍少，全國林火發(fā)生普遍頻繁。自1987年5月黑龍江省大興安嶺特大森林火災(zāi)發(fā)生后，國家投入大量資金用于防火設(shè)施建設(shè)，強(qiáng)化火源管理系統(tǒng)，預(yù)防和撲救林火綜合能力得到提高，林火發(fā)生次數(shù)顯著下降［25］。這也是麗江地區(qū)森林火災(zāi)次數(shù)自1988年明顯下降的原因。

麗江地區(qū)1984－2008年總過火面積達(dá)22 042.3 hm2，年均過火面積 881.7 hm2(圖 1)。其中 1984、1987、1995、1999、2006 年是火災(zāi)重災(zāi)年份，過火面積較大，占總過火面積的49.9%。過火面積年際變化總體上呈減少趨勢，與林火發(fā)生次數(shù)基本一致。

就森林火災(zāi)等級的分布來看，森林火警發(fā)生次數(shù)最多，達(dá)1 412次，一般森林火災(zāi)達(dá)655次，重大森林火災(zāi)共計19次，主要發(fā)生在1985－1988年。森林火警發(fā)生頻率明顯高于其他火災(zāi)，這與研究區(qū)的森林防火能力不斷提升有關(guān)，大多數(shù)情況下，森林火警可以做到及時撲救，防止火災(zāi)向更嚴(yán)重的態(tài)勢發(fā)展。

圖1 1984－2008年麗江地區(qū)森林火災(zāi)年際變化Fig.1 Yearly scale changes of the forest fires in Lijiang area during 1984－2008

3.1.2 林火季節(jié)變化特征 麗江林火發(fā)生具有很強(qiáng)的季節(jié)性分布規(guī)律，火災(zāi)多集中于春季和冬季，其中3、4、5月是火災(zāi)發(fā)生的高峰期(圖 2)，共發(fā)生1 482次森林火災(zāi)，占總火災(zāi)次數(shù)72%，過火面積達(dá)13 160.5 hm2，占全年的63.8%。1、2、6 月火災(zāi)較多，占總森林火災(zāi)次數(shù)的28%和總過火面積的36%。7－12月幾乎沒有林火發(fā)生。

這與該地區(qū)的氣候特征密切相關(guān)。該地區(qū)干濕季節(jié)分明，雨水主要集中在夏季，春季冬季干旱少雨，可燃物含水率降低，可燃物點燃的概率增大，森林火險明顯提高，促使森林火災(zāi)的發(fā)生［26］。云南省森林防火期為每年的12月1日至次年的6月15日，防火期正好也是農(nóng)耕、生產(chǎn)用火的高峰期，人口流動性加大，加上春季煙花爆竹以及清明燒紙掃墓，使得該段時間內(nèi)易引發(fā)森林火災(zāi)。

3.1.3 林火日分布特征 從麗江地區(qū)1997－2008年的森林火災(zāi)日變化分布圖來看(圖3)，林火主要發(fā)生在當(dāng)年的第1～170天，170～365天未發(fā)生森林火災(zāi)。其中第64天(即3月4日)過火面積最大，達(dá)680.7 hm2，第 102天(即 4月11日)林火發(fā)生次數(shù)最多，達(dá)20次。按照連續(xù)多天達(dá)到100 hm2標(biāo)準(zhǔn)來計算［11］，從第62天到第116天這55 d平均過火面積達(dá)到了101 hm2，是麗江地區(qū)一年中森林火災(zāi)高發(fā)時段。這一時段正值早春階段，氣溫逐漸回升，蒸發(fā)量增加，森林可燃物干燥，易發(fā)生林火，同時農(nóng)事活動增加，使得該時段林火高發(fā)。

圖2 1984－2008年麗江地區(qū)森林火災(zāi)季節(jié)變化Fig.2 Seasonal change of forest fire season in Lijiang area during 1984－2008

3.2 麗江地區(qū)林火空間分布及影響因素

3.2.1 麗江地區(qū)林火空間分布規(guī)律 1997－2008年，麗江地區(qū)各縣均有林火發(fā)生，其中林火次數(shù)最多的是寧蒗彝族自治縣，共發(fā)生火災(zāi)278次;就發(fā)生一般火災(zāi)次數(shù)來看，寧蒗彝族自治縣與麗江納西族自治縣相差不多，分別發(fā)生了57次和53次;這25 a共發(fā)生重大火災(zāi)2次，主要發(fā)生在麗江納西族自治縣(圖4)。

圖3 1997－2008年麗江地區(qū)森林火災(zāi)日分布Fig.3 Distribution of the days of forest fire in Lijiang area during 1984－2008

一個地區(qū)能否發(fā)生森林火災(zāi)，森林火災(zāi)蔓延趨勢受多個因子的影響，包括氣象因子(溫度、濕度、風(fēng)速、降水、日照時數(shù)等)、可燃物類型、地形(坡度、坡向、海拔)以及人為因子(包括人口聚集地分布、人口密度、道路密度等)［20］。本研究主要通過分析地形因子(包括海拔、坡度、坡向)、可燃物以及道路河流密度對森林火災(zāi)空間分布的影響。

3.2.2 不同海拔高度的林火分布特征 海拔在一定程度上影響降雨的分布，一般隨著海拔的升高，氣溫逐漸降低，濕度變大，不易發(fā)生火災(zāi)［26］。麗江地區(qū)的森林火災(zāi)主要集中在2 300～2 800 m(圖5)，占森林火災(zāi)總次數(shù)的42.8%。這一海拔范圍內(nèi)森林分布面積較大，且易燃的針葉樹種居多，利于林火的發(fā)生與蔓延［23］;當(dāng)海拔＞2 500 m時，林火頻率隨海拔升高呈現(xiàn)逐漸減小趨勢。隨著海拔的逐漸升高，一方面氣溫逐漸降低，氣象火險等級降低;另一方面人為干擾因素減少，人為火源出現(xiàn)的頻率較低，因此林火發(fā)生頻率降低［11］。

3.2.3 不同坡向和坡度的林火分布特征 地形因子中坡度、坡向同樣影響著森林火災(zāi)的分布。表1中陽坡發(fā)生的林火次數(shù)占總次數(shù)的42%，半陰半陽坡發(fā)生次數(shù)占34%，陰坡占24%。這是因為陽坡所吸收的太陽輻射多，溫度相應(yīng)也高，從而導(dǎo)致土壤水分含量少，植物體內(nèi)的含水率相應(yīng)也少，森林火災(zāi)發(fā)生頻率更高;陰坡方向則相反［27］。由圖6可知，坡度在 11°～30°，火災(zāi)發(fā)生次數(shù)占總次數(shù)的 42.5%;0°～10°，火災(zāi)次數(shù)占總次數(shù)的54.5%。因該坡度范圍內(nèi)地形較為平坦，人為活動較為密集，使得火源出現(xiàn)頻率較高，火災(zāi)易發(fā)生;隨坡度增加，地被物減少，林分稀疏，人為干擾少，林火發(fā)生的可能性降低。

圖5 麗江地區(qū)不同海拔高度的森林火災(zāi)分布Fig.5 Altitude distribution of forest fire in Lijiang area

表1 不同坡向林火發(fā)生頻率Table 1 Different aspect frequency of forest fire

3.2.4 不同可燃物類型的林火分布特征 不同可燃物類型燃燒性質(zhì)不同，著火的概率也不相同［17，28］。不同可燃物類型中，針葉林發(fā)生火災(zāi)的次數(shù)最多，為370次;闊葉林發(fā)生火災(zāi)的次數(shù)次之，為125次;針闊混交林發(fā)生火災(zāi)的次數(shù)最少，為13次。從不同林齡火災(zāi)發(fā)生的比例來看，針葉林和闊葉林中幼、中林發(fā)生火災(zāi)的次數(shù)明顯高于成熟林(圖7、圖8)，這說明相比成熟林，幼、中林火險發(fā)生概率更高，更容易燃燒。因為在幼林階段郁閉度較小，無法遮陰導(dǎo)致林內(nèi)溫度高、濕度小，更易引起火災(zāi);成熟林樹冠高且大，林內(nèi)溫度相對低，濕度較大，火險發(fā)生概率相對較低［28］。

圖6 不同坡度森林火災(zāi)頻次Fig.6 The forest fire frequency histogram of slope

圖7 麗江地區(qū)森林類型分布Fig.7 Spatial distribution map of forest types in Lijiang area

圖8 麗江地區(qū)不同可燃物森林火災(zāi)發(fā)生頻次Fig.8 The forest fire frequency histogram of different fuels

3.2.5 林火發(fā)生與道路、河流距離關(guān)系 對麗江地區(qū)森林火災(zāi)發(fā)生地點與河流以及道路的距離關(guān)系進(jìn)行緩沖區(qū)分析。首先以200 m半徑為間隔單位，分別做出河流、道路0～2 000 m的緩沖區(qū)，然后將不同半徑的道路、河流緩沖區(qū)分別與火點進(jìn)行空間疊加分析。統(tǒng)計出不同緩沖區(qū)半徑內(nèi)森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)(表2)。由表2可知，麗江地區(qū)火點發(fā)生地距離道路、河流＜2 000 m發(fā)生林火次數(shù)依次為313次和245次，占總林火次數(shù)的比例為47%、38%。其中，發(fā)生在距離道路＜1 000 m的為215次，占林火總次數(shù)的33%，發(fā)生在距離河流1 000 m處共計161次，占總林火次數(shù)的25%。總體上隨著林地距離道路越來越遠(yuǎn)，林火發(fā)生次數(shù)降低。這說明林火發(fā)生與道路、河流的距離在一定程度上密切相關(guān)，且林火多與人為活動有關(guān)。麗江地區(qū)是著名的旅游景點，道路、河流密集區(qū)域，人口相對集中，且流動性大，加上防火意識不強(qiáng)，易造成林火災(zāi)害。因此，為避免林火發(fā)生，當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)林火部門應(yīng)加大宣傳力度，加強(qiáng)道路、河流兩側(cè)監(jiān)管力度，進(jìn)一步提升防火意識。

表2 1997－2008年麗江地區(qū)林火發(fā)生次數(shù)與道路、河流的距離關(guān)系Table 2 The distance between forest fire times and highway，rivers in Lijiang area during 1997－2008

4 結(jié)論和討論

本研究基于麗江地區(qū)1984－2008年森林火災(zāi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)以及云南省森林分布數(shù)據(jù)，運用地理信息系統(tǒng)軟件和統(tǒng)計分析方法對麗江地區(qū)林火時空分布特征進(jìn)行了相關(guān)研究，結(jié)論如下:

麗江地區(qū)的森林火災(zāi)年際變化呈現(xiàn)較大性波動，但總體上隨時間變化呈下降趨勢。以1988年為界限分為1984－1988年的高發(fā)階段以及1988年之后的較平穩(wěn)階段。從林火發(fā)生季節(jié)性分布來看，春季是林火發(fā)生高峰期，占總林火次數(shù)的72%，秋季無林火發(fā)生。由于麗江地區(qū)干濕季節(jié)分明，春天時常出現(xiàn)高溫、低濕天氣，可燃物含水率較低，易發(fā)生森林火災(zāi)。同時初春時節(jié)也是農(nóng)事活動較為頻繁時期，開墾燒荒、野外用火不規(guī)范等都會造成林火發(fā)生。

從森林火災(zāi)分布來看，麗江地區(qū)各個縣均有林火發(fā)生，其中林火次數(shù)最多的是寧蒗彝族自治縣，占林火總次數(shù)的42.6%。地形對于林火發(fā)生影響較大，不同地形會形成不同的小氣候，影響森林植被的分布，從而影響森林火災(zāi)的發(fā)生［29］。麗江地區(qū)林火高發(fā)區(qū)域主要分布在海拔1 600～2 800 m，海拔＞2 500 m，林火次數(shù)隨海拔升高呈現(xiàn)逐漸減少趨勢。麗江地區(qū)森林火災(zāi)主要集中在0°～10°坡度，占森林火災(zāi)總次數(shù)的 54.5%，且陽坡更容易發(fā)生火災(zāi)。0°～10°坡度范圍內(nèi)地形較為平坦，可能是人為活動較為密集區(qū)域，使得火源出現(xiàn)頻率較高，火災(zāi)易發(fā)生;隨坡度增加，地被物減少，林分稀疏，人為干擾少等，導(dǎo)致林火發(fā)生的可能性降低。針葉林由于含有松脂和揮發(fā)性油類，較闊葉林易燃，更易發(fā)生森林火災(zāi)。幼、中林發(fā)生火災(zāi)頻率顯著高于成熟林。幼林階段郁閉度較小，無法遮陰導(dǎo)致林內(nèi)溫度高、蒸發(fā)量大，同時在自然整植過程中可燃物積累多，更易引起火災(zāi)，這與胡林［14］等的研究基本一致。通過緩沖區(qū)分析，發(fā)現(xiàn)距離河流、道路2 000 m的范圍內(nèi)林火發(fā)生比例較高，分別為47%和38%，這與馬楠楠［30］等和楊廣斌［4］等研究結(jié)論相似，說明林火發(fā)生與道路以及河流距離有一定關(guān)系。郭福濤［31］等在塔河地區(qū)的研究結(jié)果表明，鐵路距離對人為火的發(fā)生具有顯著影響，高火險區(qū)域主要集中于鐵路線路區(qū)域，進(jìn)一步說明了人為設(shè)施空間分布對人為火的重要影響。因此，當(dāng)?shù)胤阑鸩块T應(yīng)加強(qiáng)道路以及河流兩旁的巡護(hù)力度，對當(dāng)?shù)鼐用穹e極開展森林防火教育，加強(qiáng)防火意識，以減少火災(zāi)的發(fā)生。

本研究在一定程度上分析了麗江地區(qū)森林火災(zāi)時空分布規(guī)律，結(jié)果可為該地區(qū)防火決策提供一定依據(jù)。但是由于火災(zāi)數(shù)據(jù)時間跨度短，且缺少最新幾年火災(zāi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對該地區(qū)林火管理決策具有局限性。在研究火災(zāi)空間分布的影響因素時，僅考慮了植被、地形因子以及道路河流密度，未考慮人為火源因子，因此，應(yīng)該進(jìn)一步考慮居民點分布、氣候等因素對火災(zāi)的影響，對它們的相關(guān)性進(jìn)行探討。

在全球氣候變暖的背景下，森林火災(zāi)預(yù)防面臨著嚴(yán)峻的形勢，應(yīng)當(dāng)根據(jù)麗江地區(qū)林火發(fā)生的時空分布規(guī)律，全面開展森林防火工作規(guī)劃，在防火期間加強(qiáng)林區(qū)檢查監(jiān)督，消除各類火險隱患，穩(wěn)固防火基礎(chǔ)建設(shè)，合理配置森林防火力量和資源，全面提高森林火災(zāi)預(yù)防的綜合能力，降低森林火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險。