2001-2017年西南地区森林火灾数据特征分析

张运林，郭 妍，胡海清*

(1.贵州师范学院 生物科学学院，贵州 贵阳 550018；2.东北林业大学 林学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

一个地区森林火灾发生时空分布及火源特征规律能够为当地林火管理部门进行针对性的防火管理措施提供有力科学依据[1-3]，因此掌握某一区域森林火灾发生时空分布及火源特征对有效地管理和预防森林火灾意义重大。研究表明，森林火灾发生的时空分布受气候区、可燃物类型、火源条件和火环境共同影响，不同地区森林火灾的发生和分布都具有其特殊性[4-5]，掌握不同地区森林火灾时空分布特征、明确火源条件分布的差异性是提出具有区域针对性林火管理方案的基础。

近年来，国内研究学者对我国不同尺度区域森林火灾时空分布及火源特征进行广泛研究。刘刈等[6]对重庆市1970-1998年的森林火险变化与气象条件进行分析，发现重庆市森林火灾频次有明显周期性波动特征；杨光等[7]对我国森林火灾人员伤亡时空分布进行研究，表明云南、贵州、广西和四川在全国人员伤亡数量前十，西南地区人身财产安全因森林火灾受到严重威胁；苏立娟等[3]分析了1950-2010年中国森林火灾时空分布特征，指出湖南、黑龙江、贵州和云南应总结森林火灾发生规律，将林火作为促进林业可持续发展任务的重中之重[3]；尹赛男等[8]研究了吉林省火源数据特征，依据ANOVA统计结果对主要火源的差异性进行分析比较；吴恒等[9]对1952-2014年中国森林火灾发生规律进行研究[9]；张恒等[10]研究2003-2016年华北地区森林火灾统计数据，得到该地区由于受暖干化、人类频繁活动和生态环境脆弱的影响导致森林火灾分布不均；萨如拉等[11]对1980-2015年内蒙古地区森林火灾时空分布进行分析，发现内蒙古地区森林火灾发生具有明显的季节性、时段性和区域性。

上述研究虽然总结了不同时间和空间尺度的森林火灾分布特征，但局限于森林火灾发生次数和面积的分析，或偏重于火源本身的差异性分析，未能同时关注到森林火灾发生的自然因素和人为因素，分析结果存在一定的片面性。此外，西南地区有我国第二大天然林区，是森林火灾危害严重的主要区域之一[4,12]，相比于北方地区，该地区地形复杂，单位面积森林覆盖率高，人员密集火源种类繁多，这些都大大增加了防火部门的管理和扑救难度[13]，而关于西南地区森林火灾时空分布及火源特征分析的研究却较少。因此，采用2001-2017年西南地区森林火灾数据，分析该地区火灾和火源特征时空分布，得到该地区火灾发生规律，为制定和调整该地区林火管理规划提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区包括云南、贵州、西藏自治区、四川和重庆。该地区气候类型包括四川盆地湿润中亚热带季风气候、亚热带高原季风湿润气候和青藏高原独特的高原气候，从其西北到东南的气温和降雨都有较大差异，降雨甚至相差上千毫米，时空分布不均匀。由于气候多样性，该地区植被类型多种多样，主要以亚高山针叶林为主，包括岷江冷杉(Abiesfaxoniana)、紫果云杉(Piceapurpurea)、铁杉(Tsugachinensis)、高山松(Pinusdensata)和油松(P.tabuliformis)等。研究区森林火灾主要发生在立地条件比较干旱的林分类型中，例如云南松(P.yunnanensis)、马尾松(P.massoniana)林等。该地区防火期一般从11月开始，次年5月结束。

1.2 研究方法

1.2.1 数据来源 从中国林业信息网(http://www.lknet.ac.cn/)下载2001-2017年西南地区森林火灾以年为单位的统计数据，包括森林火灾发生次数、火灾面积、受害森林面积、成林蓄积损失、森林火灾划分等级(表1)、人员伤亡、出动车辆数量和火源类型等指标。

表1 森林火灾划分标准Table 1 Forest fire classification criteria

1.2.2 研究方法

1.2.2.1 西南地区森林火灾年际变化 统计2001-2017年西南地区森林火灾数据，不考虑省市差异，以年份为横坐标，火灾次数、火灾面积、受害森林面积、成林蓄积损失量、伤亡人数等指标为纵坐标，绘制其随年份变化散点图，并给出趋势线(图1)，阐明西南地区森林火灾相关指标年际变化趋势。

1.2.2.2 西南地区森林火灾省际变化 分别以西南地区5省为研究区域，以年份为横坐标，火灾次数、火灾面积、受害森林面积、成林蓄积损失量、伤亡人数等为纵坐标，绘制每个省这些指标随年份变化散点图，并给出趋势线(图2)。得到每个省森林火灾相关指标年际变化趋势。分析西南地区森林火灾。

1.2.2.3 相关性分析 采用Person相关性分析森林火灾相关指标(火灾次数、面积、人员伤亡等)与省份和年份之间的相关性，并绘制相关性热图。

1.2.2.4 西南地区森林火灾火源特征分析 不考虑省份条件，给出西南地区所有种类火源及所占比例，分析西南地区火源概况。对已探明的火源进行研究，以年份为横坐标，生产性火源和非生产性火源引起森林火灾次数为纵坐标，比较不同火源年际变化。得到西南地区主要火源类型，不考虑年份影响，采用方差分析方法，研究主要火源类型在不同省份之间是否有显著差异。

2 结果与分析

2.1 西南地区森林火灾年际变化

2001-2017年，西南地区共发生森林火灾33 608次，年均发生火灾1 977次，该地区森林火灾发生次数呈逐年下降趋势(图1a)；森林火灾总过火面积为41.2万hm2，年均过火面积2.4万hm2，与森林火灾发生次数的年际变化趋势基本一致(图1b)；森林火灾受害森林总面积为8.6万hm2，年均受害森林面积0.5万hm2，人工林受害面积占总受害面积的64.3%，也呈逐年下降趋势(图1c)；森林火灾成林蓄积量损失总计262.7万 m3，随年份变化总体呈下降趋势，但个别年份明显高于其他年份，如2005年和2010年(图1d)；2001-2017年西南地区森林火灾造成人员伤亡共计499人，死亡人数为201人(40.3%)，年均伤亡人数29.4人，总体呈下降趋势(图1e)；森林火灾出动车辆共计37.9万辆，年均2.2万辆，出动飞机数量共计1 759台，年均104台。

图1 2001-2017年西南地区森林火灾概况Fig.1 Overview of forest fire in Southwest China from 2001 to 2017

2.2 西南地区森林火灾省际变化

由图2a可见，2001-2017年西南地区森林火灾发生次数最多的是贵州省，共18 496次，约占研究区森林火灾发生次数的55%。在2011年以后，贵州省森林火灾发生次数显著下降，且低于同期四川省和云南省；其余省市森林火灾发生次数呈波动变化，但整体均有下降趋势。西南5省市森林火灾发生次数由高到低依次为：贵州省、四川省(6 815次)、云南省(6 410次)、重庆市(1 600次)和西藏自治区(287次)。

贵州省和云南省森林火灾过火面积占西南5省市过火面积的80%以上，其中贵州省森林火灾过火面积最大，约17.3万hm2，占比42%；云南省过火面积次之，过火面积16.2万hm2，占比39.2%。四川省(6.7万hm2)、重庆市(0.6万hm2)和西藏自治区(0.4万hm2)过火面积依次降低(图2b)。

图2c给出西南地区不同省市受害森林面积变化情况，与过火面积相似，贵州省和云南省受害森林面积占西南地区绝大多数，分别为3.7万hm2和3.0万hm2，占西南地区受害森林面积的43%和34.9%，其中贵州呈下降趋势，而云南有“抬头”趋势。四川省(1.58万hm2)、重庆市(0.26万hm2)和西藏自治区(0.08万hm2)的受害森林面积依次降低，且呈明显波动变化。

成林蓄积损失量云南省总体高于其他省份，为108.5万m3，约占西南地区的41.3%，随时间变化下降趋势不明显。贵州省(76.5万m3)、四川省(70.7万m3)、重庆市(10.1万m3)和西藏自治区(0.8万m3)的成林蓄积损失量依次减少，且呈逐年下降趋势(图2d)。

2001-2017年，贵州省伤亡人数高达226人，远高于其他省，占西南地区伤亡人数的45.3%，但下降趋势明显；云南省伤亡人数达133人，总体呈上升趋势，2014年云南伤亡34人，是17 a间伤亡人数最多的年份；四川省、重庆市和西藏自治区伤亡人数分别为83、34人和23人，总体呈下降趋势(图2e)。

从图2f可以看出，贵州省和西藏自治区因森林火灾出动车辆总体呈下降趋势，分别为9.7万辆和1.3万辆；云南省和四川省因森林火灾出动车辆总体呈上升趋势，分别为15.3万辆和9.4万辆，约占西南地区总数的40.4%和24.8%；重庆市森林火灾出动车辆为2.25万辆，呈一定波动性。

图2 2001-2017年西南地区森林火灾省际变化Fig.2 Inter-provincial variation of forest fire in Southwest China from 2001 to 2017

2.3 相关性分析

由图3可以看出，不同省市和年份之间一些火灾数据差异显著(P<0.05)。其中，火灾次数(A)、火灾面积(B)、一般火灾次数(AA)、较大火灾次数(AB)、受害森林面积(BA)在不同省市之间具有显著差异，且表现出较强的相关性。火灾次数、火灾面积、一般和较大火灾次数、受害森林面积和成林蓄积损失量在不同年份差异显著。

西南地区总伤亡人数(E)和轻伤人数(EA)主要与火灾面积呈显著正相关，火灾面积增加，扑救难度加大，增大人员伤亡的几率。重伤(EB)和死亡人数(EC)与重大火灾次数的相关性最强，发生重大火灾更容易造成人员伤亡。扑火经费(F)主要受火灾次数和面积的影响，且随着火灾面积增加，扑火经费增加尤为显著。扑火出动飞机(H)和车辆(H)数量也主要与森林火灾面积相关，随着面积增加，出动数量显著增加。

注：A.火灾次数;B.火灾面积;AA.一般火灾次数;AB.较大火灾次数;AC.重大火灾次数;BA.受害森林面积;C.成林蓄积损失量;D.幼林损失株数;E.伤亡人数;EA.轻伤人数;EB.重伤人数;EC.死亡人数;F.扑火经费;G.其他损失折款;H.出动飞机;I.出动车辆，下同。图3 2001-2017年西南地区森林火灾省份和年份差异的相关性分析Fig.3 Analysis on correlation of forest fire differences in provinces and years in Southwest China from 2001 to 2017

2.4 西南地区森林火灾火源概况

2001-2017年西南地区已查明火源的森林火灾次数为26 451次，占森林火灾总次数的78.7%。其中：生产性火源12 667次，占已查明火灾次数的47.9%；非生产性火源12 758次，占已查明火灾次数的48.2%；因故意纵火、外省烧入、外国烧入、雷击等其他原因造成火灾占已查明火灾次数的3.9%。西南地区17年间已知森林火源有23种，其中生产性火源占比由高到低依次为：烧荒烧炭、其他生产性火源、炼山造林、烧牧场、烧窑、烧隔离带、火车甩瓦、机车喷火和火车喷漏；非生产性火源占比由高到低依次为：上坟烧纸、野外吸烟、小孩弄火、其他非生产性火源、痴呆弄火、取暖做饭、电线引起、烧山驱兽和家火上山；自然火源占比由高到低依次为故意纵火、外省烧入、雷击火、其他自然火和外国烧入(表2)。

表2 西南地区2001-2017年森林火灾火源Table 2 Forest fire sources in Southwest China from 2001 to 2017

西南地区查明火源共有23种，但并非每个省市均包含所有火源。外燃火车喷漏、甩瓦2种火源都仅在贵州省引发森林火灾，其他省市未发生，此外，机车喷火除贵州以外，仅云南(2006年)和四川(2012年)发生各一起。2012年以后烧牧场、烧窑、烧隔离仅在贵州、云南和四川引发森林火灾。

2.4.1 西南地区森林火灾火源年际分布 人为火源占西南地区森林火灾火源的96%以上，为便于阐述，以下分析仅进行人为火源研究。此外，其他(非)生产性火源由于火源模糊，不能确定引起森林火灾的真正原因，因此不进行研究。可以看出，西南地区生产性火源随着时间变化总体呈下降趋势，但几乎都在2008-2010年达到峰值，2011年开始显著下降。烧荒烧炭占生产性火源的绝大多数(81.4%)，但下降趋势明显，2017年仅67起，相较于2001年减少了886.6%；2012年以后，生产性火源仅为烧荒烧炭、炼山造林、烧牧场及烧隔离带4种，且烧荒烧炭和炼山造林占生产性火源98.6%以上(图4)。

图4 西南地区生产性火源的年际变化Fig.4 The annual scale change of productive fire sources in Southwest China

由图5可以看出，所有非生产性火源总体都呈现下降趋势。与生产性火源不同，8种非生产性火源数量差别不大，其中上坟烧纸占非生产性火源的比例最大，为31.9%，占比最小的家火上山为0.3%。此外，非生产性火源随时间变化表现出一定的波动性，但在2010-2012年以后，非生产性火源大幅度下降。2012年以后，非生产性火源中，上坟烧纸、野外吸烟和电线引起火灾占生产性火源的绝大多数，其余5种火源不再是西南地区主要的森林火源。

图5 西南地区非生产性火源的年际变化Fig.5 The annual scale change of non-productive fire sources in Southwest China

2.4.2 西南地区森林火灾火源省际分布 由2.4.1可知，西南地区主要的人为火源为烧荒烧炭、炼山造林、上坟烧纸、野外吸烟和电线引火，因此针对这5种主要火源，分析5省市之间火源的差异。从图6A)可以看出，贵州省烧荒烧炭引起森林火灾次数要显著高于其他4省市，剩余省市之间差异不显著；炼山造林引起森林火灾次数由高到低依次为贵州、四川、云南、重庆和西藏，其中贵州显著高于剩余地区，四川显著高于西藏，其余省市差异不显著。

对于非生产性火源，不同省市之间差异显著。上坟烧纸是贵州、四川、重庆3省市引发森林火灾最主要的非生产性火源，对于重庆和西藏，野外吸烟占据首位。因野外吸烟引发森林火灾次数由高到低依次为贵州、云南、四川、重庆和西藏，其中贵州和云南显著高于重庆和西藏，而四川显著高于西藏；因上坟烧纸引发贵州省森林火灾次数要显著高于其他省市，剩余省市差异不显著；四川省电线引起森林火灾次数显著高于贵州、西藏和重庆。

注：不同字母表示引发火灾次数在省际间的差异显著(P<0.05)。图6 主要火源引起森林火灾均值Fig.6 The mean value of forest fire times caused by main fire sources

3 结论与讨论

研究期内，森林火灾发生次数、火灾面积、受害森林面积和伤亡人数等在一定波动范围内呈下降趋势，且差异显著，具有一定时间规律。2010年西南5省市森林火灾发生次数增加，主要是由于2010年开始西南大部分地区遭受了几十年不遇的干旱天气，特别是贵州一些地区，从2009年8月开始一直无降雨，此时林内可燃物干燥，一旦有火源出现，极容易被引燃[14]。2010年以后下降趋势更显著，而投入经费逐年上升，与其他地区森林火灾时空分布研究结果相似[3,8]。这主要是近几年国家对森林防火工作越来越重视，投入资金增加，防扑火技术有了极大进步，但西南地区森林火灾发生次数依旧占全国绝大多数，且多为山地，扑救极为困难，其防火扑救工作还需加强[13]。

不同省市之间森林火灾发生次数、火灾面积和火灾等级等指标有显著差异。森林火灾主要集中在贵州、云南和四川，贵州省森林火灾次数显著高于其他省份，与苏立娟等[3]、田国华等[15]研究结果相似。2001-2017年，贵州省森林火灾发生次数为云南省的2.9倍，但过火面积和受害森林面积却与云南省基本持平，而研究表明，火灾面积与人员伤亡和扑火经费都显著相关，因此云南省单次火灾形势要比贵州严峻。此外，在森林火灾次数和过火面积都逐年下降的趋势下，云南和四川投入灭火车辆却逐年增加，而其余省市呈下降趋势，云南伤亡人数也在逐年增加。说明，云南和四川森林火灾形势严峻，且一旦发生森林火灾，其蔓延扩散程度要远高于其他省份，这与张昊东[13]的研究结果相似。因此，两省更应该加强防火投入，加大监测力度和火源管理，在林火蔓延成灾前将其扑灭。西南5省市中森林火灾等级主要为一般和较大森林火灾，火灾等级与省份相关性较强，而与年份相关性较弱，说明每年不同省份森林火灾等级几乎不变，而不同省市间的森林火灾等级差距较大。因此，各省市应该根据该省市火情制定相应的林火扑救预案，才能有针对性进行森林防火工作，提高林火管理效率。

西南地区森林火灾具有显著的时空分布特征，与张恒等[10]研究结果相同。本研究认为，伤亡人数在不同省份间差异不显著，在不同年份间差异极显著，与杨光等[7]研究结果相同，我国森林火灾伤亡人数存在明显年际波动，与年份差异显著。这可能是由于不同年份的天气条件不同导致，在极端天气条件下森林火灾更难扑救，人员伤亡会显著增加。

研究期内，人为火占西南地区森林火灾96%以上，不同年份和省市间火源差异显著，火源具有明显的时空规律。西南地区生产性火源中烧荒烧炭和连山造林占比最大，这主要是由于西南地区多为少数民族聚居地，农业生产方式甚至还是原始社会的刀耕火种，农民烧荒烧炭、炼山造林等已成习惯。对于非生产性火源，野外吸烟、上坟烧纸、电线引火、小孩痴呆玩火等占比较大，主要是由于西南地区大部分都地处山区，山中有城，城中有林，农林城林交错复杂，多数村庄依山而建，因此大部分基础设施和生活用火都在林区，更容易引发森林火灾[14]。除此之外，故意纵火在西南地区占比较大，主要是因为近几年林权向个人转变，私人财产由于个人恩怨、利益纠纷等问题容易遭到侵犯，而且严格的禁止采伐政策及火烧木材的优惠政策，因此故意纵火占比较大[16]。

人为火源受当地生产生活方式、经济发展和道路基础设施建设等方面的影响[17-19]，不同省市间生活方式、社会和经济发展都不同，因此会出现显著差异。对于主要的生产性火源，贵州省烧荒烧炭和炼山造林引发森林火灾次数要显著高于该地区其他省市，西藏生产性火源占比较小；而对于主要非生产性火源，贵州省主要为上坟烧纸，云南省野外吸烟占比较大，四川省主要火源为电线引火，且部分火源数量在不同省市间差异显著。因此要有针对性地对不同省市制定符合本地区火情的火源管理政策，例如对于贵州，更需要加强清明节及少数民族祭祀节日前后的火源管理等。

综上，我国西南地区在2001-2017年森林火灾特征和火源具有明显的时空分布特征，不同省市之间森林火灾次数、过火面积等在波动中呈下降趋势，2010年以后由于防火工作加强，火灾数据开始显著下降。西南地区人为火占全部森林火灾的96%以上，烧荒烧炭、炼山造林、上坟烧纸、野外吸烟和电线引火是该地区目前主要火源，不同省市火源出现类型和数量差异显著，各省市应按照本地火情和火源情况，改善当地居民生活条件和基础设施建设，加强火源管理和防火宣传，对于减少西南地区森林火灾有重要意义。本研究通过对西南地区森林火灾数据进行分析，得到西南地区森林火灾时空规律，为该地区进行高效林火管理提供理论依据。今后研究中，还应缩小研究尺度，增加地区气候、植被、人文和社会等因素，进一步探讨出现差异的原因，以提高该地区林火管理能力。