內(nèi)蒙古草原火的時(shí)空動(dòng)態(tài)特征研究

周懷林,王玉輝,周廣勝

(1.中國科學(xué)院植物研究所植被與環(huán)境變化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100093；2.中國科學(xué)院

大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京100049；3.中國氣象科學(xué)研究院，北京100081)

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內(nèi)蒙古草原火的時(shí)空動(dòng)態(tài)特征研究

周懷林1,2,王玉輝1*,周廣勝3

(1.中國科學(xué)院植物研究所植被與環(huán)境變化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100093；2.中國科學(xué)院

大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京100049；3.中國氣象科學(xué)研究院，北京100081)

摘要：基于1981-2005年內(nèi)蒙古草原火的統(tǒng)計(jì)資料分析表明，內(nèi)蒙古草原在25年間共發(fā)生草原火3142次，其中人為火占68.84%，雷擊火占5.19%，未查明起火原因草原火占25.97%。草原火強(qiáng)度主要以Ⅳ、Ⅲ級(jí)草原火為主，占查明起火原因草原火的81.15%。草原火的年發(fā)生次數(shù)總體呈減少趨勢，但在21世紀(jì)初有所增加，且春、秋季是草原火的高發(fā)期，其中人為火在4月份發(fā)生次數(shù)最多，而雷擊火集中于5,6月份。草原人為火發(fā)生時(shí)段集中在9:00-16:00，雷擊火主要在13:00-17:00。內(nèi)蒙古草原火的發(fā)生區(qū)域呈東北向西南減少的條帶狀分布，其中位于呼倫貝爾市的新巴爾虎右旗、陳巴爾虎旗、牙克石市和鄂倫春自治旗是發(fā)生草原火次數(shù)最多的4個(gè)旗(縣)，累計(jì)發(fā)生次數(shù)在119～187次之間。研究結(jié)果表明，內(nèi)蒙古草原火預(yù)防工作在區(qū)域上應(yīng)集中在內(nèi)蒙古中、東部和東北部地區(qū)，在時(shí)間上擬關(guān)注春季，特別是白天9:00-16:00時(shí)段。

關(guān)鍵詞：內(nèi)蒙古；草原火；時(shí)空動(dòng)態(tài)

火是草原自然環(huán)境中重要的干擾因素之一[1-4]。一定頻率、一定強(qiáng)度的火在維持草原的生態(tài)平衡和生物多樣性以及調(diào)控草原生態(tài)系統(tǒng)自我更新和演替等方面起著重要的作用[5]；但是，高頻率、高強(qiáng)度的火會(huì)干擾大氣、水和土壤等因子，破壞系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞，導(dǎo)致草原生態(tài)的退化[6]。草原火是可燃物在有利燃燒的條件下，接觸人為火源或自然火源之后燃燒、蔓延，對(duì)草原造成不同程度損害的現(xiàn)象[7]。它的發(fā)生主要取決于火源類型、可燃物屬性、草原分布規(guī)律、人們的生產(chǎn)勞動(dòng)以及氣候條件等因素[8]。在時(shí)間尺度上，火會(huì)影響草原生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的變化周期、地球化學(xué)循環(huán)和群落演替的階段與速度等過程[2,9]；在空間尺度上，火會(huì)對(duì)草原生產(chǎn)力的空間分配、景觀特征和土地利用方式等產(chǎn)生重要的影響[10]。

內(nèi)蒙古草原是歐亞大陸溫帶草原的主要組成部分，也是草原火極為活躍的地區(qū)[11-12]。針對(duì)內(nèi)蒙古草原火時(shí)空分布規(guī)律的探討不僅有利于對(duì)草原火發(fā)生、發(fā)展過程的理解，而且對(duì)草原資源保護(hù)、火險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)以及災(zāi)害評(píng)估等方面具有重要的意義。關(guān)于內(nèi)蒙古草原火的時(shí)空格局及影響因子等方面已有許多研究，包括呼倫貝爾森林及草原火的日、旬、月、季節(jié)變化規(guī)律[8,13]；錫林郭勒盟草原火的時(shí)空分布特點(diǎn)[14-15]；內(nèi)蒙古森林草原火的特點(diǎn)、危害、時(shí)空分布規(guī)律及主要影響因素[10,16-21]。但這些研究大多集中在局部地區(qū)或較小時(shí)間跨度上，未能在宏觀尺度上反映內(nèi)蒙古草原火的時(shí)空分布規(guī)律，并且針對(duì)內(nèi)蒙古草原不同火源、不同等級(jí)草原火的時(shí)空分布規(guī)律鮮見報(bào)道。為此，本研究以內(nèi)蒙古主要草原區(qū)為研究對(duì)象，基于1981-2005年連續(xù)25年的實(shí)際草原火觀測資料，對(duì)內(nèi)蒙古草原火的時(shí)空分布格局進(jìn)行分析，以期為草原防火、草原火生態(tài)研究以及草原火險(xiǎn)預(yù)報(bào)和災(zāi)害評(píng)估等方面提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域概況

內(nèi)蒙古自治區(qū)位于我國北部邊疆，地理范圍在37°24′-53°23′ N，97°12′-126°04′ E之間，東與黑龍江、吉林、遼寧三省相連，南與河北、山西、寧夏相接，西與甘肅相鄰，北與蒙古國、俄羅斯兩國相交，東西相距約2400 km，南北跨度約1700 km，呈狹長形由東北向西南方向延伸。內(nèi)蒙古自治區(qū)按行政劃分為9市3盟，即呼倫貝爾市、赤峰市、通遼市、興安盟、錫林郭勒盟、烏蘭察布市、呼和浩特市、包頭市、烏海市、鄂爾多斯市、巴彥淖爾市和阿拉善盟，全區(qū)共有22個(gè)市轄區(qū)，11個(gè)縣級(jí)市，17個(gè)縣，49個(gè)旗，3個(gè)自治旗。該區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫在0～8℃之間，年降雨量為50～450 mm[22]?？偟臍夂蛱攸c(diǎn)為：氣溫變化大、日照時(shí)間長、降水量少而不均[23]。春季干旱少雨，氣溫驟升，多大風(fēng)天氣；夏季溫?zé)岫檀?，降水集中，植物生長迅速；秋季氣溫驟降，晝夜溫差大，霜凍早來；冬季雪被覆蓋，嚴(yán)寒干燥，多寒潮天氣。受地貌、氣候、土壤等自然因素的影響，內(nèi)蒙古草原植被由東北到西南具有明顯的地帶性分布，依次分布著溫帶草甸草原、溫帶典型草原、溫帶荒漠草原3種主要草原類型，整個(gè)區(qū)域內(nèi)的草原總面積達(dá)86.7萬km2，其中可利用草場面積68萬km2,占全國草場總面積的1/4[10]。

1.2資料來源和研究方法

本研究選取1981-2005年內(nèi)蒙古草原火統(tǒng)計(jì)資料。該資料來源于內(nèi)蒙古氣象服務(wù)中心，包括火發(fā)生地點(diǎn)、經(jīng)緯度、時(shí)間、過火面積以及起火原因等內(nèi)容。在此，主要針對(duì)已查明起火原因的草原火數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。內(nèi)蒙古草原火根據(jù)起火原因可分為兩大類，由人為原因引起的草原火簡稱為“人為火”，由雷電引起的草原火簡稱為“雷擊火”，而人為火和雷擊火的總和簡稱為“總體”?；鸢l(fā)生次數(shù)是指內(nèi)蒙古草原在1981-2005年期間，在對(duì)應(yīng)的不同時(shí)間和空間尺度上累計(jì)發(fā)

表1　草原火的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

生的草原火次數(shù)。草原火等級(jí)的劃分是以1993年國務(wù)院頒布的《草原防火條例》為依據(jù)，僅以過火面積為標(biāo)準(zhǔn)劃分草原火等級(jí)(表1)。采用一般數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，利用Sigma plot 11.0、ArcGIS 10.2軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1內(nèi)蒙古草原火的時(shí)間分布格局

2.1.1內(nèi)蒙古草原火的年際動(dòng)態(tài)1981-2005年內(nèi)蒙古地區(qū)總共發(fā)生草原火3142次，其中查明起火原因的草原火總共2326次，包括人為火2163次(68.84%)、雷擊火163次(5.19%)、未查明起火原因的816次(25.97%)。每年發(fā)生的草原火次數(shù)具有明顯波動(dòng)，總體上呈“階梯式”遞減的趨勢(圖1A)。其中，1981-1987年為高峰期，波動(dòng)劇烈，年均發(fā)生草原火183.43次，遠(yuǎn)高于1981-2005年的平均水平(93.04次)。1988-1997年波動(dòng)較為平緩，年均發(fā)生草原火84.3次，略低于25年平均水平。1998-2002年為低谷期，年均發(fā)生草原火30.8次，遠(yuǎn)低于25年平均水平。然而，在2002年后，草原火發(fā)生次數(shù)呈上升趨勢，年均發(fā)生次數(shù)達(dá)到74次，這主要?dú)w因于人為火的增加(圖 1C)。人為火年際動(dòng)態(tài)與總體情況變化相似，而雷擊火年際變化在1981-1996年存在3～5年波動(dòng)周期，同時(shí)表現(xiàn)出逐漸減少的發(fā)展趨勢。

圖1　1981-2005年內(nèi)蒙古不同類型(A)、各類型不同等級(jí)草原火(B、C、D)年變化Fig.1　Inter-annual variations of different types and grades of grassland fires in Inner Mongolia during 1981-2005

從不同等級(jí)草原火的發(fā)生情況來看，1981-2005年內(nèi)蒙古草原火主要以Ⅳ、Ⅲ 級(jí)草原火為主，兩者分別占25年草原火發(fā)生總次數(shù)的54.70%和26.45%，Ⅱ級(jí)和Ⅰ級(jí)草原火僅占8.89%和9.96%。在年際變化上，Ⅳ、Ⅲ級(jí)草原火的變化趨勢比較一致，以2001年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，先減少后增加，兩者共同影響著草原火年發(fā)生次數(shù)的變化趨勢(圖 1B)。Ⅱ、Ⅰ級(jí)草原火發(fā)生次數(shù)波動(dòng)明顯，1981-1997年間年平均發(fā)生次數(shù)分別為11.4和12.8次，1998-2005年都減少為1.75次，整體上呈減少的趨勢。

圖2　1981-2005年內(nèi)蒙古草原火過火面積年變化Fig.2　Inter-annual variations in grassland burned area in Inner Mongolia during 1981-2005

各等級(jí)人為草原火的變化趨勢與總體情況相似，而各等級(jí)雷擊草原火的變化情況存在較大差異。從雷擊火的年發(fā)生次數(shù)來看，各等級(jí)草原火年際變化很大，但仍以Ⅳ、Ⅲ 級(jí)草原火為主，Ⅱ、Ⅰ級(jí)草原火較少發(fā)生(圖1D)。

內(nèi)蒙古草原過火面積也存在明顯年際波動(dòng)，整體上呈遞減趨勢(圖2)。1986-1987年為高峰期，2002-2004年為低谷期。從過火面積的組成比例來看，人為火的過火面積占總過火面積的絕大部分，其變化趨勢與總過火面積相似；而雷擊火的過火面積所占比例極小，年際變化較大。2.1.2內(nèi)蒙古草原火的月動(dòng)態(tài)內(nèi)蒙古草原火的月際變化具有明顯的規(guī)律，呈雙峰分布，主要發(fā)生在3-6月、9-11月，即春、秋兩季，與管理部門劃定的防火期大體一致。人為火的月動(dòng)態(tài)變化與總體情況相似，分為春、秋季兩個(gè)主要發(fā)生階段，最大值出現(xiàn)在4月。雷擊火的發(fā)生規(guī)律略有不同，即集中發(fā)生期在5、6月，最大值在6月，4和9月也有少量草原火發(fā)生，其余各月幾乎沒有草原火發(fā)生(圖3A)。從總體情況來看，各等級(jí)草原火集中發(fā)生在3-6月和9-11月，變化趨勢基本一致，而各等級(jí)間發(fā)生次數(shù)存在明顯差異，其中Ⅳ、Ⅲ 級(jí)草原火在4-6月及9月差異明顯，而Ⅱ、Ⅰ級(jí)草原火在各月間的差異較小，但發(fā)生次數(shù)明顯少于Ⅳ、Ⅲ 級(jí)草原火(圖3B)。各等級(jí)人為草原火的變化趨勢與總體情況相似(圖3C)，但雷擊火的變化趨勢存在較大差異。在雷擊火當(dāng)中，各等級(jí)草原火集中發(fā)生在5-6月，4和9月僅有少數(shù)草原火發(fā)生(圖3D)，其中Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ級(jí)草原火在6月的發(fā)生次數(shù)略多于5月，而Ⅱ級(jí)草原火在6月的發(fā)生次數(shù)略少于5月，4月各等級(jí)草原火發(fā)生次數(shù)都少于4次，在9月僅發(fā)生過4次Ⅲ級(jí)、1次Ⅱ級(jí)草原火而沒有發(fā)生過Ⅳ、Ⅰ級(jí)草原火。

圖3　1981-2005年內(nèi)蒙古不同類型(A)、各類型不同等級(jí)草原火(B、C、D)月變化Fig.3　Inter-monthly variation of different types and grades of grassland fires in Inner Mongolia during 1981-2005

2.1.3內(nèi)蒙古草原火日動(dòng)態(tài)從各時(shí)刻發(fā)生草原火的總次數(shù)來看，內(nèi)蒙古草原火每日發(fā)生時(shí)刻呈“馬鞍形”分布，晝夜均有發(fā)生，9-16時(shí)為高峰期，7-8時(shí)和17-20時(shí)是次高峰期，21時(shí)-次日6時(shí)為低谷期。人為火的發(fā)生規(guī)律與總體情況相似，但雷擊火發(fā)生的高峰期在每日的13-17時(shí)，其次是8-12時(shí)和19-20時(shí)，其他時(shí)段的發(fā)生概率較低(圖 4A)。從各等級(jí)草原火的發(fā)生時(shí)刻來看，總體情況上Ⅳ級(jí)草原火為“馬鞍形”分布，這是導(dǎo)致內(nèi)蒙古草原火每日發(fā)生時(shí)刻也呈“馬鞍形”分布的主要原因，其峰值出現(xiàn)在11和14時(shí)，Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ級(jí)草原火大致呈“倒鐘形”分布，其最大值分別出現(xiàn)在11,14和13時(shí)(圖4B)。各等級(jí)人為草原火的變化趨勢與總體情況相似(圖4C)。在雷擊火中，各等級(jí)草原火發(fā)生規(guī)律并不統(tǒng)一，Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ級(jí)草原火發(fā)生的最大值分別在15-17時(shí)、13-14時(shí)、13時(shí)和20時(shí)(圖4D)。

圖4　1981-2005年內(nèi)蒙古不同類型(A)、各類型不同等級(jí)草原火(B、C、D)日變化Fig.4　Daily variations of different types and grades of grassland fires in Inner Mongolia during 1981-2005

2.2內(nèi)蒙古草原火的空間分布格局

2.2.1內(nèi)蒙古草原火的盟(市)分布特征在地理空間分布上，1981-2005年內(nèi)蒙古草原火呈東北-西南的條帶狀分布特征。呼倫貝爾市、錫林郭勒盟、赤峰市、興安盟、通遼市是該地區(qū)草原火發(fā)生次數(shù)最多的五大盟(市)，其中呼倫貝爾市25年來的發(fā)生總次數(shù)明顯高于其他盟市(圖5A、5B)。從草原火等級(jí)上看，呼倫貝爾市各等級(jí)草原火次數(shù)均占到內(nèi)蒙古地區(qū)該等級(jí)草原火發(fā)生總次數(shù)的51%以上，其中Ⅰ級(jí)草原火甚至達(dá)到71.5%。興安盟以Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ級(jí)草原火為主，所占比重分別為10.2%，12.8%和6.3%，Ⅰ級(jí)草原火僅占1.7%。通遼市各等級(jí)草原火次數(shù)比較均勻，所占比例在4.3%～8.2%之間。赤峰市以Ⅳ級(jí)草原火為主，占20.8%，Ⅲ級(jí)草原火僅占4.5%，沒有發(fā)生過Ⅱ、Ⅰ級(jí)草原火。錫林郭勒市除Ⅳ級(jí)草原火占7.3%以外，其余各等級(jí)火都在22.0%以上。鄂爾多斯市只發(fā)生過Ⅳ級(jí)草原火，占2.4%。從過火面積來看，呼倫貝爾市和錫林郭勒盟為兩大主要區(qū)域，分別占1981-2005年內(nèi)蒙古地區(qū)總過火面積的82.2%和16.0%，興安盟、通遼市分別僅占0.8%和0.9%。

圖5　1981-2005年內(nèi)蒙古各盟市(A)和旗縣(B)草原火的空間分布Fig.5　Spatial distribution of grassland fire in Inner Mongolia cities (A) and counties (B) during 1981-2005

2.2.2內(nèi)蒙古草原火的旗(縣)分布特征從旗縣的空間尺度上看，內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部的新巴爾虎右旗、陳巴爾虎旗、牙克石市和鄂倫春自治旗是發(fā)生草原火次數(shù)最多的4個(gè)旗(縣)，發(fā)生草原火次數(shù)在119～187次之間；其次是新巴爾虎左旗、額爾古納市、鄂溫克自治旗、扎蘭屯市、東烏珠穆沁旗、西烏珠穆沁旗、克什克騰旗、扎魯特旗和阿魯科爾沁旗，發(fā)生次數(shù)在64～118次之間；海拉爾市、阿榮旗、莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗、扎賚特旗等13個(gè)旗縣，發(fā)生次數(shù)在22～63次之間；其余旗(縣)發(fā)生草原火次數(shù)少于21次，并且大部分為0(圖5B)。總的說來，內(nèi)蒙古草原火發(fā)生區(qū)域主要集中在呼倫貝爾市全境，興安盟全境，通遼市西北部及東南部，赤峰市西部及北部，錫林郭勒盟中部及東北部地區(qū)。

3結(jié)論與討論

3.1內(nèi)蒙古草原火的時(shí)間動(dòng)態(tài)及其影響因素

草原火的年際變化與植被狀態(tài)和氣候條件具有密切關(guān)系。降水和氣溫被認(rèn)為是影響草地植被初級(jí)生產(chǎn)力的重要?dú)夂蛞蜃覽22,24-26]。相關(guān)研究表明，同內(nèi)蒙古地區(qū)1971-2000年的降水均值329.4 mm相比，20世紀(jì)80年代，內(nèi)蒙古東部地區(qū)降水偏多，距平值為+16.6 mm，中西部偏少，距平值為-7.8 mm；20世紀(jì)90年代，全地區(qū)降水略偏多，距平值為+6.7 mm；21世紀(jì)初期，東部和中部地區(qū)降水顯著偏少，干旱化加劇，距平值分別為-73.3和-12.0 mm，而西部地區(qū)降水略微增加，距平值為+4.6 mm[27-30]。與此同時(shí)，內(nèi)蒙古地區(qū)增溫趨勢顯著，1971-2010年的增溫率為0.337℃/10a，遠(yuǎn)高于全球近百年平均增溫水平(0.6±0.2)℃/100 a[21]?；谝陨系乃疅崤渲们闆r，內(nèi)蒙古地區(qū)植被狀況會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，從而可能導(dǎo)致內(nèi)蒙古草原火次數(shù)和過火面積出現(xiàn)明顯的年際波動(dòng)。杜秀賢等[8]對(duì)呼倫貝爾森林草原火發(fā)生規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，雷擊火和人為火分別自1979,1982年以來呈逐年減少的趨勢。郭西峽等[17]研究表明，內(nèi)蒙古自治區(qū)森林、草原火發(fā)生次數(shù)在1981-2000年間呈逐年遞減趨勢，其中20世紀(jì)80年代初期是草原火發(fā)生的高峰期，90年代末期是草原火發(fā)生的低谷期，本研究結(jié)果與其基本一致。值得注意的是，21世紀(jì)初期Ⅳ級(jí)人為草原火發(fā)生次數(shù)明顯增加，可能與草原植被狀況得到一定程度的恢復(fù)有關(guān)[22,31-32]。人為因素作為導(dǎo)致草原火發(fā)生的另一個(gè)重要因素具有雙面性。一方面，過度放牧導(dǎo)致草原植被高度、蓋度降低[33]，可燃物載量減少，植被連續(xù)度降低，使得草原過火面積明顯減少；另一方面，人為活動(dòng)的增加也導(dǎo)致火源分布更加廣泛，增加了人為草原火發(fā)生的可能性。另外，可燃物管理水平、火源控制能力、火撲救能力以及居民防火意識(shí)的不斷提升[20]，使得Ⅰ、Ⅱ 級(jí)草原火的發(fā)生概率大幅度下降。所以，植被狀態(tài)、氣候條件的變化以及人為因素的干擾這3個(gè)因素的綜合作用可能是導(dǎo)致內(nèi)蒙古草原火呈先減少后增加趨勢的主要原因。

草原火的月動(dòng)態(tài)呈明顯的雙峰分布特征，這主要與草原區(qū)的氣候條件、可燃物積累量、人員活動(dòng)等因素有關(guān)。植物的含水率和可燃物性質(zhì)決定著可燃物的可燃燒性以及火的蔓延情況[34-35]。都瓦拉[36]和張正祥等[37]研究表明，內(nèi)蒙古主要草原區(qū)3-6月初降水量少，氣溫回升快，大風(fēng)日數(shù)多，可燃物濕度低，死可燃物積累量較大，極易發(fā)生草原火；7-8月降水量多且集中，植被生長繁茂，植株體內(nèi)水分含量較高，不易發(fā)生草原火；9-11月降水量少，死可燃物載量達(dá)到最大值，但由于氣溫下降快、晝夜溫差大，此階段是草原火發(fā)生的次高發(fā)期；12-2月積雪覆蓋植被而使整個(gè)燃燒系統(tǒng)的濕度增大，并且人員活動(dòng)明顯減少，發(fā)生草原火的可能性很低。

草原火的日動(dòng)態(tài)為馬鞍形分布，這與該區(qū)域居民的日常作息時(shí)間和氣溫等氣象因素的日變化規(guī)律基本一致。上午8-11時(shí)是人員活動(dòng)密集時(shí)段，12-13時(shí)為午間休息時(shí)段，人員活動(dòng)相對(duì)少一些，下午14-18時(shí)是人員活動(dòng)與生產(chǎn)的又一高峰期，其他時(shí)段人類活動(dòng)頻率較低，尤其是22時(shí)-次日6時(shí)，這與草原火的日變化規(guī)律基本一致。同時(shí)，陶玉柱等[38]研究發(fā)現(xiàn)，一天當(dāng)中自日出后太陽輻射增強(qiáng)，氣溫逐漸升高，在14時(shí)左右達(dá)到最大值，空氣相對(duì)濕度降低，空氣較干燥，可燃物含水率降低，極易發(fā)生草原火。所以，增強(qiáng)人們的用火、防火意識(shí)，是有效減少草原火的重要措施。

3.2內(nèi)蒙古草原火的空間分布格局及其影響因素

研究區(qū)從東到西依次分布著草甸草原、典型草原和荒漠草原3種主要草原類型，對(duì)應(yīng)地使得東北向西南的可燃物量呈減少趨勢[39]，這決定了內(nèi)蒙古地區(qū)草原火的空間分布呈東北多西南少，近似條帶狀分布的特征。草甸草原植被狀況良好，生產(chǎn)力高，可燃物載量大，物種更新快，可燃物能在短時(shí)間內(nèi)再次大量積累而引發(fā)草原火；典型草原植被狀況相對(duì)較好，植物生長速度較慢，可燃物積累量相對(duì)少些，引發(fā)草原火的概率略低；荒漠草原植被覆蓋度低，累積的可燃物量很少，連續(xù)度低，以致草原火難以發(fā)生和蔓延[10]。辛?xí)云降萚40]對(duì)1982-2003年中國草地生物量時(shí)空變化研究發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)80年代內(nèi)蒙古草原生物量維持在比較穩(wěn)定的水平，20世紀(jì)90年代內(nèi)蒙古中部及東北部地區(qū)生物量出現(xiàn)嚴(yán)重下滑，但在21世紀(jì)初期內(nèi)蒙古溫帶草原區(qū)又出現(xiàn)明顯上升趨勢，其生物量與20世紀(jì)80年代相比增加了1.262 t/km2，這與內(nèi)蒙古草原火發(fā)生的總體變化趨勢相一致。另外，草原火的發(fā)生還與人員活動(dòng)密切相關(guān)，曲炤鵬等[10]研究表明，人口密度和載畜率較高的地區(qū)草原過火率遠(yuǎn)低于人口密度和載畜率低的地區(qū)。張正祥等[37]對(duì)呼倫貝爾草原研究發(fā)現(xiàn)，人為草原火空間分布密度與居民點(diǎn)、道路和農(nóng)田的空間分布密度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。因此，草原的植被分布和人員活動(dòng)可能是影響草原火空間分布的主導(dǎo)因素。

綜上所述,內(nèi)蒙古草原火具有明顯的時(shí)空分布特征，植被狀況、氣候條件和人為因素等因子共同影響著草原火的發(fā)生與蔓延。在了解內(nèi)蒙古草原火發(fā)生的時(shí)空規(guī)律基礎(chǔ)上，合理地利用火來調(diào)節(jié)草原生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能以及維持草原生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定性，對(duì)實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展具有重要作用。同時(shí)，深刻理解內(nèi)蒙古草原火發(fā)生的時(shí)空分布特征及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，對(duì)草原資源保護(hù)、草原防火以及草原火險(xiǎn)預(yù)報(bào)和災(zāi)害評(píng)估等方面具有重要的實(shí)踐應(yīng)用與理論研究意義。

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Temporal and spatial dynamics of grassland fires in Inner Mongolia

ZHOU Huai-Lin1,2, WANG Yu-Hui1*, ZHOU Guang-Sheng3

1.StateKeyLaboratoryofVegetationandEnvironmentalChange,InstituteofBotany,ChineseAcademyofSciences,Beijing100093,China; 2.CollegeofLifeSciences,UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China; 3.ChineseAcademyofMeteorologicalSciences,Beijing100081,China

Abstract:Analyses of a dataset for grassland fires in Inner Mongolia from 1981 to 2005 showed that there were 3142 grassland fires in the last 25 years. Among them, 68.84% were caused by human activities, 5.19% were caused by lightening, and 25.97% were attributed to unknown causes. Grade Ⅲ and Ⅳ fires accounted for the majority (81.17%) of grassland fires with known causes. The number of grassland fires generally decreased over time, but tended to increase in the early 21st century. Spring and autumn were the main fire seasons, with more human-caused fires in April and more lightning-caused fires in May and June. During the main fire seasons, human-caused fires tended to occur between 9:00 am to 16:00 pm, while lightning-caused fires mainly started between 13:00 pm and 17:00 pm. In terms of geographical distribution, the number of grassland fires in Inner Mongolia decreased from the northeast to the southwest. The areas with the most fires were the Xin Barag Right Banner, the Chenbarhu Banner, and the Yakeshi-Oroqen Autonomous Banner, the total number of fires in these regions ranged from 119 to 187. These results indicate that the grassland fire prevention region in Inner Mongolia should include its central, eastern and northeast regions, and that efforts to detect and control fires should be made in the spring, especially between 9:00 am and 16:00 pm.

Key words:Inner Mongolia; grassland fire; spatial and temporal dynamics

*通信作者

Corresponding author. E-mail: yhwang@ibcas.ac.cn

作者簡介：周懷林(1990-)，男，江西吉安人，在讀碩士。E-mail: hlzhou@ibcas.ac.cn

基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(GYHY201406034)資助。

*收稿日期：2015-06-25；改回日期：2015-07-06

DOI：10.11686/cyxb2015286

http://cyxb.lzu.edu.cn

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