福建將樂(lè)縣森林燃燒性及林火時(shí)空分布規(guī)律研究

何中華，劉曉東，趙 輝，周澗青

（1.北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，北京100083；2.河北省林業(yè)廳森林公安局，河北 石家莊 050000）

森林燃燒性一直是林火研究的重點(diǎn)，它是描述森林火災(zāi)的最直接特性，無(wú)論是樹(shù)種易燃性還是林火行為最終都是森林燃燒性的基礎(chǔ)性或者相關(guān)性研究[1]?？扇嘉锸巧只馂?zāi)的物質(zhì)基礎(chǔ)，可燃物的性質(zhì)在很大程度上取決于構(gòu)成森林的樹(shù)種。樹(shù)種種類(lèi)不同，其燃燒性質(zhì)也有差異[2]。所謂樹(shù)種燃燒性，狹義上指樹(shù)種著火蔓延和燃燒的程度[3]。林火時(shí)空分布是研究林火特征的重要方面，掌握區(qū)域林火時(shí)空分布特征既可為該地區(qū)的森林火險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃和林火預(yù)報(bào)服務(wù)，又可為研究林火在生態(tài)系統(tǒng)和景觀中的作用提供必要的參考[4-5]。研究以將樂(lè)縣2000～2011年間的林火歷史數(shù)據(jù)及有關(guān)資料為基礎(chǔ)，分析了將樂(lè)縣森林火災(zāi)發(fā)生的年、季、時(shí)點(diǎn)分布特征以及空間分布特征，旨在為該縣的林火管理和森林資源有效配置提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

將樂(lè)縣位于福建省西北部，三明市北部，地處武夷山和戴云山山脈之間，地貌屬山地丘陵區(qū)，氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，受海洋性氣候影響，年均溫18.8℃，地理位置為東經(jīng)117°05′～117°40′，北緯26°04′～26°26′。轄區(qū)東西寬約59 km，南北長(zhǎng)約71 km，是全國(guó)南方45個(gè)重點(diǎn)林業(yè)縣之一。全縣土地面積2 244 km2，森林資源豐富，其中林業(yè)用地1 956 km2，有林地面積1 896 km2，森林總蓄積1 309萬(wàn)m3，森林覆蓋率84.8%，現(xiàn)有闊葉林面積570 km2，蓄積量263萬(wàn)m3，分別占林分總面積和總蓄積的36.7%和20.1%[6]。主要植物種類(lèi)有：馬尾松（Pinusmassoniana Lamb）、木荷（Schima superba）、油茶（Camellia oleiferaAbel）、石櫟（Lithocarpus glaber）、尾葉桉（E.ucalyptus urophylla）、楠木（Phoebe zhennan）、茶樹(shù)（Camellia sinensis）、楓香（Liquidambar formosana）、枇杷（Eribotrya japonica）[7]等。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

將樂(lè)縣行政區(qū)劃圖和地形圖；將樂(lè)縣2000～2011年林火統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，具體包括：林火發(fā)生的地點(diǎn)、時(shí)間、火因、過(guò)火面積、受害森林面積、燒毀林木株數(shù)（成年林和幼林）、撲救情況及傷亡人數(shù)等。

1.3 研究方法

1.3.1 燃燒性研究方法 根據(jù)田曉瑞等[8]的南方林區(qū)樹(shù)種抗火性研究結(jié)果，結(jié)合將樂(lè)縣森林資源現(xiàn)狀，采用ArcGIS地理信息系統(tǒng)軟件的圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為更直觀的矢量地圖，分析得出森林可燃物類(lèi)型劃分等級(jí)以及不同等級(jí)可燃物分布圖。

1.3.2 林火時(shí)空分布研究方法 以福建將樂(lè)縣2000～2011年森林火災(zāi)數(shù)據(jù)為依據(jù)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，在時(shí)間尺度上，分別以起火年度、月季、時(shí)點(diǎn)為自變量，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)分析將樂(lè)縣不同時(shí)間狀況下林火發(fā)生次數(shù)和過(guò)火面積的時(shí)間分布規(guī)律。在空間尺度上，以各鄉(xiāng)鎮(zhèn)為研究對(duì)象，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)分析出其林火的空間分布規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 森林燃燒性

根據(jù)現(xiàn)有的南方林區(qū)樹(shù)種抗火性研究結(jié)果[8]，將樂(lè)縣主要樹(shù)種抗火能力綜合評(píng)價(jià)值如表1所示。

結(jié)合福建三明地區(qū)的主要樹(shù)種和森林資源分布情況，利用ArcGIS地理信息系統(tǒng)軟件分析處理得出：將樂(lè)縣樹(shù)種燃燒性等級(jí)分布圖（圖1）。

從圖1可以看出，馬尾松在占有比例大，因其含有大量松脂和揮發(fā)性油類(lèi)，枝葉中灰分含量低，熱值高易燃物數(shù)量比例較大，含水率低，極易引發(fā)火災(zāi)；杉木、柳杉等樹(shù)種松脂和揮發(fā)油含量中等，灰分含量居中，熱值中等，易燃可燃物比例居中，多為中性樹(shù)種，所處立地條件較濕潤(rùn)，土壤較肥沃，為可燃類(lèi)型，還有一般的落葉闊葉林等也屬于此可燃類(lèi)型；油茶、毛竹等經(jīng)濟(jì)林以及常綠闊葉林等多屬于不燃或難燃類(lèi)型，因?yàn)榇蠖鄶?shù)常綠闊葉樹(shù)的枝、葉、干內(nèi)含有大量水分，不易燃燒[9]。

表1 將樂(lè)縣主要樹(shù)種抗火能力綜合評(píng)價(jià)值

圖1 將樂(lè)縣樹(shù)種抗火能力綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)表1結(jié)果，利用系統(tǒng)聚類(lèi)分析的方法把這些樹(shù)種劃分成三類(lèi)：易燃樹(shù)種：馬尾松、柏木；可燃樹(shù)種：杉木、建柏、柳杉、枇杷、楓香、茶樹(shù)；難燃樹(shù)種：木荷、油茶、石櫟、尾葉桉、楠木。

結(jié)合樹(shù)種分類(lèi)及圖1數(shù)據(jù)，進(jìn)一步利用ArcGIS地理信息系統(tǒng)軟件分析處理得出：將樂(lè)縣林分可燃性分級(jí)圖（圖2）。

圖2 將樂(lè)縣林分可燃性分級(jí)

由圖2可知，易燃樹(shù)種分布較均勻，占據(jù)比例最大；難燃性樹(shù)種分布于縣內(nèi)東部及南部部分地區(qū)，占據(jù)比例其次；可燃樹(shù)種分布于西部及中部地區(qū)，占據(jù)比例最少。具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 將樂(lè)縣不同燃燒性樹(shù)種分布統(tǒng)計(jì)

2.2 將樂(lè)縣林火時(shí)空分布規(guī)律

2.2.1 森林火災(zāi)時(shí)間變化規(guī)律 （1）林火年際分布規(guī)律。從圖3中可以看出：2000～2011年，發(fā)生林火次數(shù)年際間波動(dòng)較大，但總的趨勢(shì)是林火次數(shù)在逐漸減少。2005年和2007年全年均未發(fā)生森林火災(zāi)，林火發(fā)生最多的年份集中在2003，2004和2009年，分別為9，8和16次，占火災(zāi)總數(shù)的62.26%。

圖3 2000～2011年將樂(lè)縣林火發(fā)生次數(shù)與過(guò)火面積的年際變化

（2）林火月際分布規(guī)律。從圖4中可以看出：一年內(nèi)森林火災(zāi)次數(shù)的月際分布有很大差異，一年當(dāng)中6月和9月從未發(fā)生森林火災(zāi)，林火發(fā)生的高峰期主要集中在2、3月，分別發(fā)生林火12次和13次，占火災(zāi)總數(shù)的22.64%和24.52%。10月至翌年3月,林火發(fā)生次數(shù)占全年的79.24%，可見(jiàn)將樂(lè)縣森林火災(zāi)的發(fā)生多集中于春季。主要原因是春季干旱少雨、氣溫升高、大風(fēng)天氣頻繁，而且此時(shí)春耕、旅游增加了人類(lèi)活動(dòng)，也增加了森林火災(zāi)的概率。

圖4 2000～2011年將樂(lè)縣林火發(fā)生次數(shù)與過(guò)火面積的月際變化

（3）林火日時(shí)點(diǎn)分布規(guī)律。從圖5中可以看出：從一天的時(shí)點(diǎn)變化規(guī)律看，12∶00至15∶00是是林火發(fā)生次數(shù)的峰值，自此分別向兩端降低，最高峰為14∶00。在此時(shí)段內(nèi)發(fā)生的森林火災(zāi)有42起，占總數(shù)的79.24%。形成這種變化規(guī)律的原因，與一天中的氣溫變化和人為活動(dòng)有關(guān)。日出之后隨著氣溫逐漸增高，14∶00左右達(dá)到一天中的溫度峰值，此時(shí)氣溫高，相對(duì)濕度較小，因此森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)多。

2.2.2 不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)森林火災(zāi)空間分布規(guī)律 林火空間分布按鄉(xiāng)鎮(zhèn)分析，結(jié)果如圖6所示：從森林火災(zāi)的行政區(qū)劃分布特征來(lái)看，2000～2011年將樂(lè)縣的13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，安仁鄉(xiāng)發(fā)生的火災(zāi)次數(shù)最多，共發(fā)生森林火災(zāi)10次，過(guò)火面積88.5 hm2；其次是大源鄉(xiāng)（6次）；光明鄉(xiāng)、白蓮鎮(zhèn)、萬(wàn)安鎮(zhèn)，均發(fā)生6次；發(fā)生次最少的是水南鎮(zhèn)、漠源鄉(xiāng)，僅1次。從森林火災(zāi)著火地點(diǎn)的自然地理分布特征上看。將樂(lè)縣林火大多集中分布在東、南、西、北4個(gè)方向行政邊界的低山區(qū)相接的林緣地帶。這是因?yàn)榈缆放c山地相接的林緣地帶一方面具有一定的森林植被覆蓋，人為活動(dòng)較為頻繁，易引起森林火災(zāi)；然而在山地深處，人為活動(dòng)相對(duì)較少，不易引發(fā)森林火災(zāi)，此外，將樂(lè)縣生物防火林帶的速成也對(duì)林火的形成和蔓延的起到了有效的阻隔作用。

3 結(jié)論與討論

（1）根據(jù)現(xiàn)有的南方林區(qū)樹(shù)種抗火性研究結(jié)果及將樂(lè)縣林火發(fā)生調(diào)查數(shù)據(jù)，通過(guò)GIS平臺(tái)建立防火系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，分析出了主要樹(shù)種燃燒性等級(jí)分布以及林分可燃性分級(jí)。結(jié)果表明：將樂(lè)縣易燃類(lèi)型林分面積占林地總面積的37%，主要有：馬尾松、柏木；可燃類(lèi)型林分面積占林地面積的28%，主要有：杉木、建柏、柳杉、枇杷、楓香、茶樹(shù)；難燃類(lèi)型林分面積占35%，主要有：木荷、油茶、石櫟、尾葉桉、楠木。由于該縣難燃林分較多，因此，多年以來(lái)發(fā)生林火災(zāi)害相對(duì)較少，這有利于樹(shù)種綜合抗火能力值做為評(píng)價(jià)指標(biāo)納入到森林生態(tài)系統(tǒng)林火評(píng)價(jià)體系中，并在此基礎(chǔ)上對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（2）將樂(lè)縣林火時(shí)空分布規(guī)律：2000～2011期間，將樂(lè)縣森林火災(zāi)年際間波動(dòng)大，林火發(fā)生的季節(jié)性、日變化規(guī)律明顯。森林火災(zāi)發(fā)生年份主要在2008～2010年；年內(nèi)森林火災(zāi)發(fā)生季節(jié)多集中于春季的2～3月；一天中林火的發(fā)生以12∶00～15∶00為森林火災(zāi)高發(fā)期，占總數(shù)的79.24%。森林火災(zāi)空間分布特征：從地理分布看，森林火災(zāi)著火地點(diǎn)大多集中分布在低山區(qū)相接的林緣地帶和小平原與周?chē)降叵嘟拥倪吘壍貛10]。從交通地理分布看，距離公路越遠(yuǎn)，發(fā)生的森林火災(zāi)呈減少趨勢(shì)，主要是因?yàn)槿藶榛顒?dòng)影響和該地森林燃燒性的差異所致，此外，生物防火林帶的建成對(duì)林火的形成和蔓延也起到了有效的阻隔作用[11]。

（3）氣候變化也是引發(fā)森林火災(zāi)的一個(gè)重要因素，隨著在全球氣候變化越來(lái)越劇烈，森林防火的要求與難度也隨著加大[12]。將樂(lè)縣森林燃燒性與林火時(shí)空分布的調(diào)查，為防火工作提供了理論支撐；同時(shí)，還應(yīng)結(jié)合氣象因素，研究林火時(shí)空分布的影響因素，進(jìn)一步掌握林火發(fā)生規(guī)律，完善對(duì)整個(gè)縣域林火發(fā)生的控制。尤其是在極端氣候發(fā)生后，農(nóng)地結(jié)合林緣帶和人為活動(dòng)較頻繁的地段要加強(qiáng)工作力度[13]。新世紀(jì)，氣候變暖的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，隨著溫度的逐年升高，降水量和相對(duì)濕度則逐年遞減，而風(fēng)速則逐年加大。林火一旦發(fā)生，蔓延更為迅速，因此，應(yīng)加強(qiáng)林火監(jiān)測(cè)的預(yù)報(bào)工作，確保森林防火工作萬(wàn)無(wú)一失[14]。

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