呂常笑 秦乃花 李 萍 崔曉坤 張園利 吳 可★

（1.山東省國土空間規(guī)劃院，山東 濟南 250014；2.濟南新綠豪設計有限公司，山東 濟南 250014）

森林火災使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生動態(tài)變化[1-3]，并在很大程度上影響了環(huán)境健康、人類生活和區(qū)域經(jīng)濟[4-5]。全球每年發(fā)生森林火災約22 萬次，每年森林燃燒面積達3.5×106hm2，每年的最大火災規(guī)模和燃燒面積也都出現(xiàn)上升趨勢[6-7]。因此，森林火災長期以來一直是生態(tài)學研究的重點，并作為全球環(huán)境變化的一個組成部分而日益受到關(guān)注[8-9]?；馂奶卣魍ǔ０ɑ馂念l率、規(guī)模和模式[10]。火災頻率是指在特定時間段內(nèi)特定區(qū)域內(nèi)發(fā)生的火災事件數(shù)量[11-12]；火災規(guī)模是指燃燒面積的大小，火災模式是關(guān)于燃點或燃燒斑塊的空間分布模式[13]。我國對森林火災的發(fā)生、影響因素和分布特征進行了一些研究。有學者[14]研究了黑龍江省森林火災動態(tài)，并分析了影響火災分布的因素。李艷梅等[15]根據(jù)森林面積和樹種組成的數(shù)據(jù)評估了各省的森林火災風險。田曉瑞等[16]對大興安嶺地區(qū)發(fā)生雷擊火災的條件進行了分析，發(fā)現(xiàn)雷擊火災主要發(fā)生在火災危險性高、雷電活動頻繁且無有效降雨的白天。張運林等[17]對西南地區(qū)2001—2017 年的森林火災進行分析發(fā)現(xiàn)，火災次數(shù)、火災面積和受害森林面積等在不同省市和空間差異顯著。

探索森林火災特征對火災預測和保護森林安全至關(guān)重要[18-19]，也可以更好地了解火災的影響以及對森林景觀管理決策提供基礎信息[20-21]。針對當前森林防火的嚴峻形勢，如何減少森林火災發(fā)生次數(shù)，降低森林火災損失，是森林防火工作的重點。因此本文以山東省森林火災數(shù)據(jù)進行分析研究，探討森林火災發(fā)生的時間、分布規(guī)律和特點，為山東省森林火災防治工作提供可靠的信息支撐。

1 研究區(qū)概況

山東省位于我國東部沿海、黃河下游，北緯34°22.9′～38°24.01′、東經(jīng)114°47.5′～122°42.3′之間。全省陸域面積15.58 萬km2，海洋面積15.96 萬km2。山東省的氣候?qū)儆谂瘻貛Ъ撅L氣候，冬天寒冷干旱，夏季炎熱多雨，降水大部分集中于夏季。省內(nèi)東西氣溫相差較大，魯北和膠東的無霜期在180 d左右，魯西南地區(qū)的無霜期最多可有220 d。省內(nèi)植物資源豐富，森林面積為330 萬hm2，森林覆蓋率20.90%。山東境內(nèi)有各種植物3 100 余種，其中野生經(jīng)濟植物645 種。樹木600 多種，分屬74 種209 屬，以北溫帶針、闊葉樹種為主。各種果樹90 種，分屬16 科34 屬，山東因此被稱為“北方落葉果樹的王國”。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

1993—2020 年的山東省森林火災數(shù)據(jù)來源于山東省森林和草原火災風險普查平臺，包括火災發(fā)生次數(shù)、火災等級、起火原因、火災發(fā)現(xiàn)時間、火場總面積、發(fā)生火災的地形等指標。

2.2 研究方法

運用Excel 2003 和Arcgis 10.2 軟件，采用歸納總結(jié)和對比分析的方法，對1993—2020 年山東省森林火災年際變化、時間分布特征、火源特征、空間分布進行分析?？偨Y(jié)森林火災時空分布和火源特征，提出相關(guān)建議。

3 結(jié)果與分析

3.1 山東省森林火災時間特征

3.1.1 森林火災年際變化特征

根據(jù)山東省1993—2020年森林火災統(tǒng)計結(jié)果，山東省共發(fā)生森林火災473次，包括一般火災320次，較大火災151次，重大火災2次，總體呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢，其中一般火災的上升趨勢最為明顯；較大森林火災在2011年發(fā)生次數(shù)最多，為21次，以2007年為分界線，之后的每年發(fā)生一般火災次數(shù)普遍多于2007年之前；重大森林火災僅發(fā)生2次，分別在2011年和2013年。

圖1 發(fā)生森林火災次數(shù)年際變化Fig.1 Interannual changes in the frequency of forest fires

1993—2020年山東省森林火場總面積年際變化趨勢如圖2所示，2011、2013、2014、2018年和2020年火場總面積較大。其中火場總面積在2011年達到最大，高達697.57 hm2；2013年火場總面積次之，為509.68 hm2；1997年的火場總面積最小，僅有0.13 hm2。

圖2 火場總面積年際變化Fig.2 Annual variation of the total area of the fire site

3.1.2 森林火災月份和季節(jié)變化特征

表1為1993—2020年山東省森林火災次數(shù)和火場總面積月份和季度的變化趨勢。由表1可知，發(fā)生火災最多的季度為春季，高達326次，占火災總數(shù)的68.92%；其次為冬季，發(fā)生火災次數(shù)為109次，占火災總數(shù)的23.04%；次數(shù)最少的為夏季，共發(fā)生火災13次，僅占火災總數(shù)的2.75%。森林火災次數(shù)最多的月份為4月，高達166次；其次為3月，發(fā)生火災次數(shù)為135次；發(fā)生火災最少的月份為8月，僅有1次。從1993—2020年，森林火災面積一共為3 086.91 hm2。其中，火場總面積最大的為4月份，高達1 635.41 hm2；其次為3月份，總面積為878.18 hm2?；饒隹偯娣e最小的為8月份，僅有1 hm2。按季度比較（圖3），火場總面積最大的為春季，總面積高達2 638.65 hm2；其次為冬季，總面積為339.5 hm2；火場總面積最小的為秋季，為48.62 hm2。

表1 山東省森林火災月份和季節(jié)變化特征Tab.1 Monthly and seasonal characteristics of forest fires in Shandong Province

圖3 森林火場總面積季節(jié)變化規(guī)律Fig.3 Seasonal variation pattern of total forest fire area

3.1.3 森林火災時段變化特征

由圖4可知，從10時到17時，是火災的高發(fā)期。從1993—2020年，在上午10時到下午18時期間，共發(fā)生火災347次，占火災總數(shù)的73.36%。12～14時是火災發(fā)生頻率最高的時段，共發(fā)生火災123次，占火災總數(shù)的26.00%；其次是14～16時，共發(fā)生火災102次，占火災總數(shù)的21.56%；從18～次日凌晨0時，共發(fā)生火災28次，占火災總數(shù)的9.09%，平均每小時4.7次；0～2時，出現(xiàn)火災小高峰，發(fā)生火災29次，平均每小時發(fā)生14.5次；凌晨2時到早晨8時是火災發(fā)生最低的時段，從1993～2020年，共發(fā)生火災20次，占火災總數(shù)的4.22%。

圖4 森林火災時段變化規(guī)律Fig.4 The temporal variation pattern of forest fires

3.2 森林火災火源特征

根據(jù)《歷史森林和草原火災調(diào)查技術(shù)規(guī)程》，火源類型分為4種類型，人為火、自然火、火源不明和境外燒入，但是山東省不與其他國家接壤，故火源類型分為人為火、自然火和火源不明3大類。由圖5a可知，引發(fā)火災最高的火源為人為火，占火災總數(shù)的73.78%。在人為火類型中非生產(chǎn)用火的占比最大，其次是火源不明，占火災總數(shù)的23.47%，占比最小的為外?。ㄊ?、縣）燒入；引發(fā)火災最低的火源類型為自然火，僅為火災總數(shù)的2.75%。

圖5 火源類型統(tǒng)計Fig.5 Fire source type statistics

根據(jù)《歷史森林和草原火災調(diào)查技術(shù)規(guī)程》，把火源類型進行三級分類。由圖5b可知，引發(fā)火災最大的原因就是祭祀用火，占火災總數(shù)的27.3%，其次為火源不明，占23.5%；火源比例較少的為工礦用火（0.4%）、癡呆弄火（1.1%）、其他自然火（1.7%）、未成年人玩火（1.9%）、外?。ㄊ小⒖h）燒入（1.9%）。

3.3 森林火災空間分布特征

如圖6所示，森林火災發(fā)生點主要分布在海拔較高地區(qū)，平原地區(qū)火災較少。主要分布在青島市、日照市、泰安市、煙臺市和淄博市的山區(qū)，發(fā)生火災次數(shù)最多的縣區(qū)為嵐山區(qū)，曾發(fā)生過110次森林火災，占火災總數(shù)的23.47%；其次為博山區(qū)，曾發(fā)生過53次森林火災；沂源縣曾發(fā)生23次森林火災，淄川曾發(fā)生21次，嶗山區(qū)曾發(fā)生森林火災19次。

圖6 山東省森林火災空間分布Fig.6 Spatial distribution of forest fires in Shandong Province

4 討論

近年來，山東省火災發(fā)生頻率呈上升態(tài)勢。一方面，全球變暖導致森林火災活動和風險增加[22]。另一方面，一些極端天氣（長期干旱等）可能導致森林火災季節(jié)和火災面積擴大[23]。2011 年的火場總面積達到最大，分析原因可能是因為2011 年發(fā)生的火災次數(shù)和規(guī)模都較大，共發(fā)生21 次較大森林火災和1 次重大森林火災。2019 年雖然發(fā)生的森林火災次數(shù)最多，但是火災規(guī)?？傮w偏小，共發(fā)生54 起一般火災，11起較大火災。

山東省森林火災主要發(fā)生在春季，發(fā)生森林火災概率較小的為夏季。春季東南風盛行，溫度回升迅速，降水少，氣候干燥，相對濕度最小。一方面春季可燃物含水率會隨著降水的減少，溫度的升高而降低，且可燃物含水率與森林火災密切相關(guān)[24-25]。另一方面，清明節(jié)在春季，會有一些上墳燒紙、焚香等祭祀活動，極易引發(fā)火災，因此春季為山東省森林火災高發(fā)期。山東省夏季降水較多，植物生長茂盛，可燃物含水率高，不易發(fā)生森林火災。

根據(jù)對山東省森林火災發(fā)生時段的研究發(fā)現(xiàn)，10～18 時是森林火災的高發(fā)期，主要是因為白天時間，人類活動較多。0 時出現(xiàn)了火災小高峰，火災次數(shù)相對較多，猜測是由于人們大多數(shù)都進入熟睡狀態(tài)，外出活動較少，不易發(fā)現(xiàn)火災[25]。凌晨2 時到早晨8 時是火災發(fā)生次數(shù)最低的時段，在此時間段，溫度較低，空氣濕度大，可燃物的含水率增加，降低了火災發(fā)生的頻率。

通過對山東省森林火源類型進行統(tǒng)計分析，火災類型以人為火為主，說明大部分火災都是由人類活動引起的，這與馬楠楠等[26]的研究結(jié)果一致。一方面祭祀用火作為引發(fā)森林火災最主要的原因，應引起足夠的重視。另一方面，直接決定林區(qū)人為活動水平的人口不足從而造成人為火的發(fā)生[27-29]，猜測未能對可能引發(fā)森林火災的行為進行制止和勸阻。

通過對山東省森林發(fā)生空間特征進行統(tǒng)計分析，火災通常發(fā)生在海拔相對較高的山區(qū)，因為森林覆蓋率較高，可燃物較多，一些人類活動（祭祀用火、野外吸煙、家火上山等）極易引發(fā)森林火災。由于山地丘陵地區(qū)高低起伏較大，會讓森林火的行為變化加快，且容易引發(fā)較大森林火災甚至是重大森林火災。與山區(qū)相比，平原地區(qū)的可燃物較少，耕地和住宅較多，森林較少，部分城市針對森林的防火措施較完善。

5 對策建議

5.1 強化野外火源管控

火災的發(fā)生大部分由人為火引起，祭祀用火為最主要的原因。相關(guān)部門應對上墳燒紙、野外抽煙、野外燒烤等火源類型進行重點管控；進山人員禁止攜帶火種，增加巡邏人數(shù)和次數(shù)。此外相關(guān)部門應向民眾普及預防森林火災的有關(guān)知識，增強對森林火災的警覺性。

5.2 做好森林可燃物管理

森林可燃物的性質(zhì)取決于構(gòu)成森林的植被類型，植被類型直接影響森林中可燃物的數(shù)量[30]。有研究表明[31]大多數(shù)針葉林和混交林由于森林可燃物豐富而具有很高的火災風險，尤其是當這些森林距離居民區(qū)較近時，即使非極端天氣條件下，這些森林也容易發(fā)生火災強度高的樹冠火災。所以定期采取措施減少森林可燃物的積累，在一定程度上可以降低甚至阻斷火勢，降低火災發(fā)生的可能性[32]。

5.3 精準劃分管控時段

在每年春季，火災發(fā)生的頻率較高，因為中國傳統(tǒng)節(jié)日清明節(jié)在春季，會有一些上墳燒紙、焚香等祭祀活動，還有春季農(nóng)耕用火，都極易引發(fā)火災。在一天中，發(fā)生森林火災頻率最高的時間段是上午10 時到下午18 時，主要是因為白天時間，人類活動較多。相關(guān)部門應針對森林火災高發(fā)時段進行管控，增加巡邏人員，及時發(fā)現(xiàn)和報告林火情況，減少森林火災的發(fā)生。

5.4 重點防控火災易發(fā)區(qū)

制定森林火災風險評估方法，對山地、丘陵等火災易發(fā)區(qū)而言尤為重要?？煽康幕馂娘L險評估可以作為有效預防、抑制火災、居民疏散和資源保護的基礎[33]。探索火災發(fā)生可能性并進行火災風險評估將有助于減少森林火災[34]。防火隔離帶的密度和寬度也嚴重影響著火災概率和火災風險[35]。防火隔離帶的設計應結(jié)合地形、火災風險和社區(qū)邊界因素，以提高其緩解和保護效率。此外還應在火災易發(fā)區(qū)加強森林防火基礎設施建設，如瞭望臺等，增強專業(yè)消防隊伍建設力度，加強巡查，做到防患于未然。

森林管理者應優(yōu)先在居民區(qū)附近的火災后地區(qū)種植耐火樹。此外，還應采取其他措施來降低火災發(fā)生的可能性，例如優(yōu)化森林結(jié)構(gòu)。這些策略不僅恢復了火災后地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的功能，還增強了這些地區(qū)的防火能力。通過建立社區(qū)應急管理組織、設置人員疏散點、開展疏散演練和培訓，可以提高居民對火災的反應能力[36]。

6 結(jié)語

本研究在了解掌握山東省森林火災發(fā)生的時間特征（年際變化、月份和季節(jié)變化、時段變化）、火源特征和空間分布特征的基礎上，對森林火災提出了合理化防治建議，為今后森林火災防治提供了一定的數(shù)據(jù)基礎。