2001-2017年西南地區森林火災數據特征分析

張運林，郭 妍，胡海清*

(1.貴州師范學院 生物科學學院，貴州 貴陽 550018；2.東北林業大學 林學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

一個地區森林火災發生時空分布及火源特征規律能夠為當地林火管理部門進行針對性的防火管理措施提供有力科學依據[1-3]，因此掌握某一區域森林火災發生時空分布及火源特征對有效地管理和預防森林火災意義重大。研究表明，森林火災發生的時空分布受氣候區、可燃物類型、火源條件和火環境共同影響，不同地區森林火災的發生和分布都具有其特殊性[4-5]，掌握不同地區森林火災時空分布特征、明確火源條件分布的差異性是提出具有區域針對性林火管理方案的基礎。

近年來，國內研究學者對我國不同尺度區域森林火災時空分布及火源特征進行廣泛研究。劉刈等[6]對重慶市1970-1998年的森林火險變化與氣象條件進行分析，發現重慶市森林火災頻次有明顯周期性波動特征；楊光等[7]對我國森林火災人員傷亡時空分布進行研究，表明云南、貴州、廣西和四川在全國人員傷亡數量前十，西南地區人身財產安全因森林火災受到嚴重威脅；蘇立娟等[3]分析了1950-2010年中國森林火災時空分布特征，指出湖南、黑龍江、貴州和云南應總結森林火災發生規律，將林火作為促進林業可持續發展任務的重中之重[3]；尹賽男等[8]研究了吉林省火源數據特征，依據ANOVA統計結果對主要火源的差異性進行分析比較；吳恒等[9]對1952-2014年中國森林火災發生規律進行研究[9]；張恒等[10]研究2003-2016年華北地區森林火災統計數據，得到該地區由于受暖干化、人類頻繁活動和生態環境脆弱的影響導致森林火災分布不均；薩如拉等[11]對1980-2015年內蒙古地區森林火災時空分布進行分析，發現內蒙古地區森林火災發生具有明顯的季節性、時段性和區域性。

上述研究雖然總結了不同時間和空間尺度的森林火災分布特征，但局限于森林火災發生次數和面積的分析，或偏重于火源本身的差異性分析，未能同時關注到森林火災發生的自然因素和人為因素，分析結果存在一定的片面性。此外，西南地區有我國第二大天然林區，是森林火災危害嚴重的主要區域之一[4,12]，相比于北方地區，該地區地形復雜，單位面積森林覆蓋率高，人員密集火源種類繁多，這些都大大增加了防火部門的管理和撲救難度[13]，而關于西南地區森林火災時空分布及火源特征分析的研究卻較少。因此，采用2001-2017年西南地區森林火災數據，分析該地區火災和火源特征時空分布，得到該地區火災發生規律，為制定和調整該地區林火管理規劃提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區包括云南、貴州、西藏自治區、四川和重慶。該地區氣候類型包括四川盆地濕潤中亞熱帶季風氣候、亞熱帶高原季風濕潤氣候和青藏高原獨特的高原氣候，從其西北到東南的氣溫和降雨都有較大差異，降雨甚至相差上千毫米，時空分布不均勻。由于氣候多樣性，該地區植被類型多種多樣，主要以亞高山針葉林為主，包括岷江冷杉(Abiesfaxoniana)、紫果云杉(Piceapurpurea)、鐵杉(Tsugachinensis)、高山松(Pinusdensata)和油松(P.tabuliformis)等。研究區森林火災主要發生在立地條件比較干旱的林分類型中，例如云南松(P.yunnanensis)、馬尾松(P.massoniana)林等。該地區防火期一般從11月開始，次年5月結束。

1.2 研究方法

1.2.1 數據來源 從中國林業信息網(http://www.lknet.ac.cn/)下載2001-2017年西南地區森林火災以年為單位的統計數據，包括森林火災發生次數、火災面積、受害森林面積、成林蓄積損失、森林火災劃分等級(表1)、人員傷亡、出動車輛數量和火源類型等指標。

表1 森林火災劃分標準Table 1 Forest fire classification criteria

1.2.2 研究方法

1.2.2.1 西南地區森林火災年際變化 統計2001-2017年西南地區森林火災數據，不考慮省市差異，以年份為橫坐標，火災次數、火災面積、受害森林面積、成林蓄積損失量、傷亡人數等指標為縱坐標，繪制其隨年份變化散點圖，并給出趨勢線(圖1)，闡明西南地區森林火災相關指標年際變化趨勢。

1.2.2.2 西南地區森林火災省際變化 分別以西南地區5省為研究區域，以年份為橫坐標，火災次數、火災面積、受害森林面積、成林蓄積損失量、傷亡人數等為縱坐標，繪制每個省這些指標隨年份變化散點圖，并給出趨勢線(圖2)。得到每個省森林火災相關指標年際變化趨勢。分析西南地區森林火災。

1.2.2.3 相關性分析 采用Person相關性分析森林火災相關指標(火災次數、面積、人員傷亡等)與省份和年份之間的相關性，并繪制相關性熱圖。

1.2.2.4 西南地區森林火災火源特征分析 不考慮省份條件，給出西南地區所有種類火源及所占比例，分析西南地區火源概況。對已探明的火源進行研究，以年份為橫坐標，生產性火源和非生產性火源引起森林火災次數為縱坐標，比較不同火源年際變化。得到西南地區主要火源類型，不考慮年份影響，采用方差分析方法，研究主要火源類型在不同省份之間是否有顯著差異。

2 結果與分析

2.1 西南地區森林火災年際變化

2001-2017年，西南地區共發生森林火災33 608次，年均發生火災1 977次，該地區森林火災發生次數呈逐年下降趨勢(圖1a)；森林火災總過火面積為41.2萬hm2，年均過火面積2.4萬hm2，與森林火災發生次數的年際變化趨勢基本一致(圖1b)；森林火災受害森林總面積為8.6萬hm2，年均受害森林面積0.5萬hm2，人工林受害面積占總受害面積的64.3%，也呈逐年下降趨勢(圖1c)；森林火災成林蓄積量損失總計262.7萬 m3，隨年份變化總體呈下降趨勢，但個別年份明顯高于其他年份，如2005年和2010年(圖1d)；2001-2017年西南地區森林火災造成人員傷亡共計499人，死亡人數為201人(40.3%)，年均傷亡人數29.4人，總體呈下降趨勢(圖1e)；森林火災出動車輛共計37.9萬輛，年均2.2萬輛，出動飛機數量共計1 759臺，年均104臺。

圖1 2001-2017年西南地區森林火災概況Fig.1 Overview of forest fire in Southwest China from 2001 to 2017

2.2 西南地區森林火災省際變化

由圖2a可見，2001-2017年西南地區森林火災發生次數最多的是貴州省，共18 496次，約占研究區森林火災發生次數的55%。在2011年以后，貴州省森林火災發生次數顯著下降，且低于同期四川省和云南??；其余省市森林火災發生次數呈波動變化，但整體均有下降趨勢。西南5省市森林火災發生次數由高到低依次為：貴州省、四川省(6 815次)、云南省(6 410次)、重慶市(1 600次)和西藏自治區(287次)。

貴州省和云南省森林火災過火面積占西南5省市過火面積的80%以上，其中貴州省森林火災過火面積最大，約17.3萬hm2，占比42%；云南省過火面積次之，過火面積16.2萬hm2，占比39.2%。四川省(6.7萬hm2)、重慶市(0.6萬hm2)和西藏自治區(0.4萬hm2)過火面積依次降低(圖2b)。

圖2c給出西南地區不同省市受害森林面積變化情況，與過火面積相似，貴州省和云南省受害森林面積占西南地區絕大多數，分別為3.7萬hm2和3.0萬hm2，占西南地區受害森林面積的43%和34.9%，其中貴州呈下降趨勢，而云南有“抬頭”趨勢。四川省(1.58萬hm2)、重慶市(0.26萬hm2)和西藏自治區(0.08萬hm2)的受害森林面積依次降低，且呈明顯波動變化。

成林蓄積損失量云南省總體高于其他省份，為108.5萬m3，約占西南地區的41.3%，隨時間變化下降趨勢不明顯。貴州省(76.5萬m3)、四川省(70.7萬m3)、重慶市(10.1萬m3)和西藏自治區(0.8萬m3)的成林蓄積損失量依次減少，且呈逐年下降趨勢(圖2d)。

2001-2017年，貴州省傷亡人數高達226人，遠高于其他省，占西南地區傷亡人數的45.3%，但下降趨勢明顯；云南省傷亡人數達133人，總體呈上升趨勢，2014年云南傷亡34人，是17 a間傷亡人數最多的年份；四川省、重慶市和西藏自治區傷亡人數分別為83、34人和23人，總體呈下降趨勢(圖2e)。

從圖2f可以看出，貴州省和西藏自治區因森林火災出動車輛總體呈下降趨勢，分別為9.7萬輛和1.3萬輛；云南省和四川省因森林火災出動車輛總體呈上升趨勢，分別為15.3萬輛和9.4萬輛，約占西南地區總數的40.4%和24.8%；重慶市森林火災出動車輛為2.25萬輛，呈一定波動性。

圖2 2001-2017年西南地區森林火災省際變化Fig.2 Inter-provincial variation of forest fire in Southwest China from 2001 to 2017

2.3 相關性分析

由圖3可以看出，不同省市和年份之間一些火災數據差異顯著(P<0.05)。其中，火災次數(A)、火災面積(B)、一般火災次數(AA)、較大火災次數(AB)、受害森林面積(BA)在不同省市之間具有顯著差異，且表現出較強的相關性?；馂拇螖怠⒒馂拿娣e、一般和較大火災次數、受害森林面積和成林蓄積損失量在不同年份差異顯著。

西南地區總傷亡人數(E)和輕傷人數(EA)主要與火災面積呈顯著正相關，火災面積增加，撲救難度加大，增大人員傷亡的幾率。重傷(EB)和死亡人數(EC)與重大火災次數的相關性最強，發生重大火災更容易造成人員傷亡。撲火經費(F)主要受火災次數和面積的影響，且隨著火災面積增加，撲火經費增加尤為顯著。撲火出動飛機(H)和車輛(H)數量也主要與森林火災面積相關，隨著面積增加，出動數量顯著增加。

注：A.火災次數;B.火災面積;AA.一般火災次數;AB.較大火災次數;AC.重大火災次數;BA.受害森林面積;C.成林蓄積損失量;D.幼林損失株數;E.傷亡人數;EA.輕傷人數;EB.重傷人數;EC.死亡人數;F.撲火經費;G.其他損失折款;H.出動飛機;I.出動車輛，下同。圖3 2001-2017年西南地區森林火災省份和年份差異的相關性分析Fig.3 Analysis on correlation of forest fire differences in provinces and years in Southwest China from 2001 to 2017

2.4 西南地區森林火災火源概況

2001-2017年西南地區已查明火源的森林火災次數為26 451次，占森林火災總次數的78.7%。其中：生產性火源12 667次，占已查明火災次數的47.9%；非生產性火源12 758次，占已查明火災次數的48.2%；因故意縱火、外省燒入、外國燒入、雷擊等其他原因造成火災占已查明火災次數的3.9%。西南地區17年間已知森林火源有23種，其中生產性火源占比由高到低依次為：燒荒燒炭、其他生產性火源、煉山造林、燒牧場、燒窯、燒隔離帶、火車甩瓦、機車噴火和火車噴漏；非生產性火源占比由高到低依次為：上墳燒紙、野外吸煙、小孩弄火、其他非生產性火源、癡呆弄火、取暖做飯、電線引起、燒山驅獸和家火上山；自然火源占比由高到低依次為故意縱火、外省燒入、雷擊火、其他自然火和外國燒入(表2)。

表2 西南地區2001-2017年森林火災火源Table 2 Forest fire sources in Southwest China from 2001 to 2017

西南地區查明火源共有23種，但并非每個省市均包含所有火源。外燃火車噴漏、甩瓦2種火源都僅在貴州省引發森林火災，其他省市未發生，此外，機車噴火除貴州以外，僅云南(2006年)和四川(2012年)發生各一起。2012年以后燒牧場、燒窯、燒隔離僅在貴州、云南和四川引發森林火災。

2.4.1 西南地區森林火災火源年際分布 人為火源占西南地區森林火災火源的96%以上，為便于闡述，以下分析僅進行人為火源研究。此外，其他(非)生產性火源由于火源模糊，不能確定引起森林火災的真正原因，因此不進行研究?？梢钥闯?，西南地區生產性火源隨著時間變化總體呈下降趨勢，但幾乎都在2008-2010年達到峰值，2011年開始顯著下降。燒荒燒炭占生產性火源的絕大多數(81.4%)，但下降趨勢明顯，2017年僅67起，相較于2001年減少了886.6%；2012年以后，生產性火源僅為燒荒燒炭、煉山造林、燒牧場及燒隔離帶4種，且燒荒燒炭和煉山造林占生產性火源98.6%以上(圖4)。

圖4 西南地區生產性火源的年際變化Fig.4 The annual scale change of productive fire sources in Southwest China

由圖5可以看出，所有非生產性火源總體都呈現下降趨勢。與生產性火源不同，8種非生產性火源數量差別不大，其中上墳燒紙占非生產性火源的比例最大，為31.9%，占比最小的家火上山為0.3%。此外，非生產性火源隨時間變化表現出一定的波動性，但在2010-2012年以后，非生產性火源大幅度下降。2012年以后，非生產性火源中，上墳燒紙、野外吸煙和電線引起火災占生產性火源的絕大多數，其余5種火源不再是西南地區主要的森林火源。

圖5 西南地區非生產性火源的年際變化Fig.5 The annual scale change of non-productive fire sources in Southwest China

2.4.2 西南地區森林火災火源省際分布 由2.4.1可知，西南地區主要的人為火源為燒荒燒炭、煉山造林、上墳燒紙、野外吸煙和電線引火，因此針對這5種主要火源，分析5省市之間火源的差異。從圖6A)可以看出，貴州省燒荒燒炭引起森林火災次數要顯著高于其他4省市，剩余省市之間差異不顯著；煉山造林引起森林火災次數由高到低依次為貴州、四川、云南、重慶和西藏，其中貴州顯著高于剩余地區，四川顯著高于西藏，其余省市差異不顯著。

對于非生產性火源，不同省市之間差異顯著。上墳燒紙是貴州、四川、重慶3省市引發森林火災最主要的非生產性火源，對于重慶和西藏，野外吸煙占據首位。因野外吸煙引發森林火災次數由高到低依次為貴州、云南、四川、重慶和西藏，其中貴州和云南顯著高于重慶和西藏，而四川顯著高于西藏；因上墳燒紙引發貴州省森林火災次數要顯著高于其他省市，剩余省市差異不顯著；四川省電線引起森林火災次數顯著高于貴州、西藏和重慶。

注：不同字母表示引發火災次數在省際間的差異顯著(P<0.05)。圖6 主要火源引起森林火災均值Fig.6 The mean value of forest fire times caused by main fire sources

3 結論與討論

研究期內，森林火災發生次數、火災面積、受害森林面積和傷亡人數等在一定波動范圍內呈下降趨勢，且差異顯著，具有一定時間規律。2010年西南5省市森林火災發生次數增加，主要是由于2010年開始西南大部分地區遭受了幾十年不遇的干旱天氣，特別是貴州一些地區，從2009年8月開始一直無降雨，此時林內可燃物干燥，一旦有火源出現，極容易被引燃[14]。2010年以后下降趨勢更顯著，而投入經費逐年上升，與其他地區森林火災時空分布研究結果相似[3,8]。這主要是近幾年國家對森林防火工作越來越重視，投入資金增加，防撲火技術有了極大進步，但西南地區森林火災發生次數依舊占全國絕大多數，且多為山地，撲救極為困難，其防火撲救工作還需加強[13]。

不同省市之間森林火災發生次數、火災面積和火災等級等指標有顯著差異。森林火災主要集中在貴州、云南和四川，貴州省森林火災次數顯著高于其他省份，與蘇立娟等[3]、田國華等[15]研究結果相似。2001-2017年，貴州省森林火災發生次數為云南省的2.9倍，但過火面積和受害森林面積卻與云南省基本持平，而研究表明，火災面積與人員傷亡和撲火經費都顯著相關，因此云南省單次火災形勢要比貴州嚴峻。此外，在森林火災次數和過火面積都逐年下降的趨勢下，云南和四川投入滅火車輛卻逐年增加，而其余省市呈下降趨勢，云南傷亡人數也在逐年增加。說明，云南和四川森林火災形勢嚴峻，且一旦發生森林火災，其蔓延擴散程度要遠高于其他省份，這與張昊東[13]的研究結果相似。因此，兩省更應該加強防火投入，加大監測力度和火源管理，在林火蔓延成災前將其撲滅。西南5省市中森林火災等級主要為一般和較大森林火災，火災等級與省份相關性較強，而與年份相關性較弱，說明每年不同省份森林火災等級幾乎不變，而不同省市間的森林火災等級差距較大。因此，各省市應該根據該省市火情制定相應的林火撲救預案，才能有針對性進行森林防火工作，提高林火管理效率。

西南地區森林火災具有顯著的時空分布特征，與張恒等[10]研究結果相同。本研究認為，傷亡人數在不同省份間差異不顯著，在不同年份間差異極顯著，與楊光等[7]研究結果相同，我國森林火災傷亡人數存在明顯年際波動，與年份差異顯著。這可能是由于不同年份的天氣條件不同導致，在極端天氣條件下森林火災更難撲救，人員傷亡會顯著增加。

研究期內，人為火占西南地區森林火災96%以上，不同年份和省市間火源差異顯著，火源具有明顯的時空規律。西南地區生產性火源中燒荒燒炭和連山造林占比最大，這主要是由于西南地區多為少數民族聚居地，農業生產方式甚至還是原始社會的刀耕火種，農民燒荒燒炭、煉山造林等已成習慣。對于非生產性火源，野外吸煙、上墳燒紙、電線引火、小孩癡呆玩火等占比較大，主要是由于西南地區大部分都地處山區，山中有城，城中有林，農林城林交錯復雜，多數村莊依山而建，因此大部分基礎設施和生活用火都在林區，更容易引發森林火災[14]。除此之外，故意縱火在西南地區占比較大，主要是因為近幾年林權向個人轉變，私人財產由于個人恩怨、利益糾紛等問題容易遭到侵犯，而且嚴格的禁止采伐政策及火燒木材的優惠政策，因此故意縱火占比較大[16]。

人為火源受當地生產生活方式、經濟發展和道路基礎設施建設等方面的影響[17-19]，不同省市間生活方式、社會和經濟發展都不同，因此會出現顯著差異。對于主要的生產性火源，貴州省燒荒燒炭和煉山造林引發森林火災次數要顯著高于該地區其他省市，西藏生產性火源占比較??；而對于主要非生產性火源，貴州省主要為上墳燒紙，云南省野外吸煙占比較大，四川省主要火源為電線引火，且部分火源數量在不同省市間差異顯著。因此要有針對性地對不同省市制定符合本地區火情的火源管理政策，例如對于貴州，更需要加強清明節及少數民族祭祀節日前后的火源管理等。

綜上，我國西南地區在2001-2017年森林火災特征和火源具有明顯的時空分布特征，不同省市之間森林火災次數、過火面積等在波動中呈下降趨勢，2010年以后由于防火工作加強，火災數據開始顯著下降。西南地區人為火占全部森林火災的96%以上，燒荒燒炭、煉山造林、上墳燒紙、野外吸煙和電線引火是該地區目前主要火源，不同省市火源出現類型和數量差異顯著，各省市應按照本地火情和火源情況，改善當地居民生活條件和基礎設施建設，加強火源管理和防火宣傳，對于減少西南地區森林火災有重要意義。本研究通過對西南地區森林火災數據進行分析，得到西南地區森林火災時空規律，為該地區進行高效林火管理提供理論依據。今后研究中，還應縮小研究尺度，增加地區氣候、植被、人文和社會等因素，進一步探討出現差異的原因，以提高該地區林火管理能力。