全 文 ： 量期伊叭 王 7 。 28争 (1} V
o1．17．No．4
Ju1．， 1997
大兴安岭北部地区原始林火干扰历史的研究
，
弓 f一 ／
篮 盛．李湛东 ．墅 ． ／ 。
(北京林业大学，北京，100083) (山西大学黄土高原生卷研究所)
△擅蔓 安岭阿龙 林 的一十集水 ，通过样遗法 十榉地 Y太S
量的
,~
火疤IZ研究了量观
水平上的火状况．结果表明，由1895至1993年问研究样区共发生14次火灾。火烧种类主要是地表火．但也
有少量耐冠火；火烧强度主要为弱度火 火场面积通常租太 }火烧平均间隔期为 97a，火烧轮回期约 3oa。这些
指标对于太 安岭北部林区有一定的代表意义。大兴安峥北部#区的火状况主要决定于*安落叶松的抗
特性和森林群落的结构特性两方面。不同的#班、树种和兴安落叶松的不同的林型，火烧状况有一定的差别，
这主要表现在比较干燥的立地火烧得更额簧些，而强度比较小一些。林中溪流对于绝大多披的火的蔓延，有
租大的 制作用·
况
HISToRY IN VIRGIN FoREST IN
NoRTHERN REGIoN oF DAXINGANLING M oUNTAINS
Xu Huaeheng Li Zhandong
(B~fing F~eary UniverslXy，Beijing，100083)
Qiu Yang
tE Imm h ¨Planteau，Shan~,i Urd~ sity)
Abstract The fire disturbance regime at landscape scale in a watershed of Alongshan for—
est farm in northern parts of Daxinganling Mts。was studied through investigating a large
numher of fire—scar—tree in 96 sample plots，The most common fire type was surface fire
and fire ar a usually large。The mean fire interval was about 37 years and fire rotation peri一
0d was about 30 years．All these fire disturbance regimes were due to the fire—resistence of
r _r mP and the constructure character of this community．There were different fire
disturbance regime among different forest compartment，forest stand and forest type of
Lar／z gmelinii．Fire oceurance was more frequent and fire intensity was lighter in drier
sites。Stream in forest always circumscribed the fire spread in most case，
Key words： fire disturbance，disturbance regime，Daxinganling Mountains。
干扰生态是当今生态学中很活跃的研究领域。与传统的Clements的顶极群落学说不同，现代的生态
学一般不承认植被发展的顶极阶段 ，也不承认演替一定要朝着固定的方向发展，相反地，它强调随机性和
非预定性 。其中，它赋予干扰以特别重要的意义；认为干扰是群落发展的驱动力，是维持生物多样性的重要
机制 。
收稿日期 ；1 995-19-04．修改稿收到日期 ：1 996—19-19。
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338 生 态 学 报 17卷
在诸多干扰因素中，火是最重要的一个。在寒诅带地区。尤其是这样。近年来在许多国家开晨了关于森
林火干扰历史这一顿域的研究。例如在美国。关于北方针叶林、西北部的花旗舱林区以及其它各个林区，都
做过辨5入的调查[．卅]．我回大兴安岭是以火干扰占优势地位的寒温带林区。虽然近年来圈鞠着防火灭火技
术等也做了一定的研究工作[卜 ]，但关于火干扰历史及其与植被发展关系方面的研究则是极少的 ]。
关于火干扰历史方面的研究。则完全是一个空白。
1 研究地区的自然条件和研究方法
奉项研究是 1993年在大兴安岭北部的阿龙山林业局进行的。该局位于东经121’6 ～122’45 +北纬 51·
33 ～52‘33 。冬季气候毒冷．夏耄短暂．年平均温度在一s℃左右。1年中的极端最高和最低沮度分别为
35℃和一49．6c。无曩期短 t仅为65～758．。年降水量在4oo～500mm．夏季降承约占8O ～90 ，集中于
7、8两个月．土壤为棕色针叶林土，但因地形和植被的不同。又可分为典型、灰化、表潜和生草4个亚类．土
层较薄．永球层分布警遗。
在阿尤山林业局的南娘林场，选一个两坡夹一沟的集水区．它包括 218和 224话个林班。总面积 为
543hm ·海拔高度为 76o～1lOOm．在研究区中．兴安藩叶松林占绝对的优势。根据地形、土壤和群藩的特
性，将兴安藩叶松#捌分为3个林型组和lO种林型，①溪旁林型组，包括丛桦藩叶松林、溪旁藩叶橙林、笃
斯越桔藩叶松林}该林型组代表凉湿、活承、比较肥沃的立地条件。0杜番林型组。包括杜番藩叶橙林、泥炭
辞一杜番落叶铨林、偃橙一泥擞藓藩叶松林；该林型组代表冷湿、死水、贫瘠的立地条件。@赤杨林型组。包括
赤杨藩叶橙林 、偃松藩叶橙林、杜鹃藩叶松林}该林型组代表比较温暖、湿度千r等、排承较好 较肥沃的条
件。除藩叶松林以外，还有小片白拌林(赤扬白桦林)和樟子桧林(地衣樟于松林)。白桦林以狭长带状分布
于两#班的城上部和山脊赴，排承较好，生产力较高。樟子松林分布在陡坡水土流失严重的地方。生境干
旱。
在这个研究区中，采取机械设置样地的方法；滑两个林班的交界处向东西两个方向用罗盘打基线，在
224林班每 20Om 自下向上打一基线，在此基线上每 20Om 设一洋地}218林班。每 40Om打一基线，每 40Om
设一样地．样地大小均为 4X 50m ．样地总散共 96个。
在每一个带状样地上。对火疤木和林木的情况进行了详细的调查．对林木．分别树种、世代、径级统计
株戤。火疤木的调查不仅在样地上进行．井且在它们的周圈进行 ．调主所有舱发现的火疤木，记载它们的位
置、树种、疤向、胸径、世代、年龄及火烧年代等。根据火疤木的火疤判断火烧年度的方法是．正对火疤砍出
一 辩面，将调主年度(倒如1993年)减击根据内部完整年轮戤与整株树木垒部年轮戤之差，即为火烧年度。
根据每个样地火疤木的火烧年代和欢数在研究区(包括全部样地的位置)．将同一年度火烧林地用拽连起
来．1p为该年的火场范圈，按此方法-p可将各次火烧范一划出来．同时．还根据火前残存木的数量、火烧后
的更新情况、树干的熏黑高度荨．将火烧强度分为撮强、强度、中荨、弱度和椴弱等s缓。此外。对样地的林
型、皱向、皱位、坡度、海拔、地理位置、林分部闭度等也进行记载．由于调主仅在两个林班中进行的．嗣而所
耨出的火场范圈仅是实际的火场范圈的一部分 ．
2 研究结暴
2．1 火历史的一般情况
在整个研究区中，所舱找到的最大的火疤木有话株：一株的火疤是 1733年的火烧造成的。另一株的火
疤是 I754年火烧遣戚的。因为这两次火仅有一株火疤木的资料。难以确定它们的范圈．也不舱捧除它们是
火斑的可舱．所以。在统计中将它们排除在外。今将自1825年开始。到我们调主的1993年为止．该地区所
发生的各次火的基本参戤列表如表l所示．由表 1可见．从 1825年至1933年共165a内。该研究地区共发
生火灾 14次。
2．2 火干扰的一般指标
2．2．1 火场面积和火烧斑块面积 本文将火场和火烧斑块二者区别开来．前者指的是属于当年一次火的
范圈。后者则不仅指属于当年 一次火。并且指在空间上相互连在一起的一块地域 ．即一欢火场既可能包括
一 个火烧斑块，也可能包括两个或多个火烧斑块．
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4期 椽化成等：大兴安岭北部地区原始林火干扰历史的研究 339
-指藏伏火妁火墙范翻超出研览地区，
-·<1．5为板舅，1．5～2．5为弱，2．5～3．5为中，3．5～4．5为强．
将各次的范圈列^圈1．在14狄火烧中．有13次的火场范圈超出了研究地区，只有1910年的一次未
超出谖范圈．下面的讨论仅限于研究地区．在14场的火灾中．有12次在研究地区内的分布是连续的，即一
次火只有一个火烧斑块I有2次火烧(即1914年和 1928年)在研究地区则分别有两十火烧斑块．所以，就大
多数的火灾来说，火烧面积和火烧斑块大小的面积是一致的．关于1914年和 1928年火烧斑块的统计．则
在括弧中说明．由衰1可见，奉研究区的火场面积平均为178．8hm ．占研究地区的33 ．其中1876年的一
次最大，火场面积为374．3hm。。爱篮整个研究地区69 I1918年的火场最小．仅占研究地区的1．3 ．如将
场面积分为4级．贝!『H次的火烧中．30Ohm 的占3擞，>3flflhm 的仅占两次
按照圈1中备狄火的分布范圈，可将 11次火分为3类：①只分布于224或218林班的莱一部分的火．
其面积较小，一般在 10Ohm 以下，其分布的边界显然未受到两林班交界处的溟流的影响．如 1914．1819t
1918年这 3次火即属之． 基本上限于分布于一个#班，火场的范圈曼然受到林中溪流的限制，如 1825．
1940，1859，1869，1888，1904，1910，192f1年这8狄火．③火场范圈横跨两个林班的火，如1876，1928，1938
年 3趺火，在这 3次火中，1928年和 1938年的两次之所以未受到限制．与它们分布在坡的上部有密切关
系，这条溪流在下部可选 2m左右，到上部，则成了{是洼地了．综合来说．可以看出林中溪流在影响火干扰中
所起得的重要作用．严格地 兑，仪是对 1 5狄最大的 1876年的那场火，看不到它对火的限制作用．对于其它
多次韵大规模火或中规模火均 样出槿丈的限制作用，对有些小火，燃烧范国有限．町能未燃烧到溪诞旁
边即熄灭r，因商看不出它的作用来 ．
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生 态 学 报 1 7卷
2．2．2 火强度 由表 I可见，整个研究区各次火各个点
的平均火烧强度为 2．1，即属弱度火 将各次火按强度分
级：强度火有 2次 ，中度火有 3次，弱度火有 2次，极弱度火
有 7发．可见，极弱度火占一半．
另外，火烧强度在时间上是不平衡的．由表 I可见，
1880年以前约 55a，火烧强度较大；1880至 1938年火的强
度多较低，从 1938年以后，则未再发生火灾．
一 般来说，火烧的种类与火的强度有密切的关系，由
火烧强度的情况，可以推断，研究地区多地面火。
2．2．3 火的平均间隔期和火烧次数 研究区的火平均间
i1；}
隔期是根据 90块样地所求得的前后两次火烧的间隔期
(点间隔期)的平均计算出来的，总计为37a o在整个研究区 围 研 地区各教 场的范鼍
中，各样地的间隔期不完全相同．最长的为 63a，位于 218 。， ．。 ． ． ．
林班东北角的偃松一泥炭藓落叶橙林中。最短的为 12．8a，
位于 218林班的中部与 224的交界处．另外在 224林班下部与 218林班的交界处(溪流旁)，有一小块地域，
包括 5个样地，自1825年以来，仅有一次火烧，它们的资料未参加到火烧平均间隔期的计算之内。
与火烧间隔期相类似的指标是样地中～定时期内的火烧次数．即是从 1825年算起．在整个研究区中，
火烧次数最多的8次，最少的为 0，平均值为为 3．9次。夸将火烧次数的频率分布列成表 2．
衰 2 火烧次数的额率分布
TaMe 2 Frequency dlstrlbuthm 0f[be aunlh~
利用火烧次数这个指标，可通过与 Poisson分布相比较的方法，来研究火的发生的分布性质．Polsson
分布的表示方法如下‘I]：P 一 )^一f1 - ／K】
式中，z一随机变量，代表每个样地上火烧次数，从 0到 n， 一z的一个离散值， 一自然对散的底，n=
以每个样地平均火烧次数估计的Poisson参数．
根据表2的数据可求得理论的 (0．05)值为 15．5073，而实际的 值为 16．9298，后者大于前者，所以
为聚集分布．火烧次数究竟属于何种分布决定于研究地区异质性的程度和研究地区的大小。研究地区的异
质性越小，面积越大 ，则越有可能趋向于随机性，据 Heinselman，火是～种半随机事件 Is3
2．2．4 火烧轮回期 根据 1993年研究样区所获得的主要根据火疤术的调查所取得的数据 ，也进行了火
烧轮回期的计算．如前所述，该研究样区共计 543hm ，自1825年以来共发生火灾 14场，累计干扰面积
2503hm ．因为阿龙山林业局 1965年才建局，而开始筹备是从 1957年开始的。考虑到自1957年以来人为
的防火措麓可能已对发生火灾的可髓性产生髟响，因而将 自然火的统计时期定为自1825年开始，到 1957
年结束。这样．该地区的火烧统计时期为 132a。该地区的火烧轮回期为t
132a／(2503hm ／5431un 、一 29a
这样看来，大约 30a左右火烧即可轮回一遍．
可将研究样区中的火烧轮回期和平均火间隔期加以比较．这两个指标的概念不同，计算方法也不同．
如果在将一个地区理论上干扰一遍的过程中，不同次的火烧永远不重复，那末，这两个指标应该是相同的。
可是 ，在这个过程中，必然要有某些次火在相同的地面上有重复．而在另外-二些地面上，则始终也来发生火
烧。因而，一般火的轮回期小于平均间陌期，并且这两个指标的数值越接近．说明在一个轮回辨内，不同次
霉
毋
一
一
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4期 馀化成等：大兴安岭北部地区原始林火干扰历史的研究 341
的火重复的越少．对此研究地区得到的平均间隔期为378，而得到的火轮回期约为30a，二者比较接近，这说
明研究地区不同次的火重复性较小．
2．3 火干扰空间变化
以上所述都限于火干扰的总体状况．以下研究火干扰在两十林班之间、不同树种之间，落叶松不同林
型之间和两十树种之问是否存在着变异性。
2．3．1 两十林班之间 前已述及，在阿龙山林业局研究的样区包括两十林班，即 218林班和 224林班。对
于这两十林班在火烧次数、火烧间隔期和火烧强度上的数据．曾进行了方差分析，得到了如表 3的结果。
衰3 两个#班在火烧状况上的方差分析
Table 3 Aludysls nf viril e for tire~]tdex between two coml 自 H tI
由表 3可见，两上林班上述 3十指标的差别在统计上均是显著的。将上述两十林班的火烧状况的 3十
指标的平均值刊表如表 4。
可见，218林班比 224林班的火烧频率要大些+而
火烧 的强度要小一些．两十林班的这种差别可能与它
们的湿润状况有一定关系。在 218林班，赤扬落叶橙林
和杜鹃落叶松林分布昔遍+在 224林班，杜香落叶橙林
占据优势，反映了这十趋势。
2．3．2 不同树种的林分的差别 研究区总共有 3十
树种，即 安落叶松、白桦和樟子捡。不过 ，这 3十树种
的林分所占的面积很不平衡。落叶橙占绝对的优势，而
后两十树种所占的面积很步 。这样，分为 3类进行方差
衰 4 两个#班火状况的比较
Tsble 4 Compsre~lve offire d~urbonce
regime between two cOnm●rbne-乜
分析是困难的。为此，只能采取直观地将白桦和樟子松林分别与其周围的落叶松林分进行对比的方法，来
研究不同的优势树种在火烧状况上的差别。在整十研究样区，共有白桦的样地 5块(其中纯林 3块，属于草
类林，混交林2块，属于赤杨林)，棒子橙林一块(属于地衣棒子橙林)。由表 5可见，白桦林和樟子松林总的
来说，具有火烧次数较多、火问隔期较短、火烧强度较低的特点。
2．3．3 落叶松不同林型的差别 根据在阿龙山林业局研究样区获得的数据分别 3十林型组(即溪旁林型
组、杜香林型组和赤杨林型组)进行了方差分析．今将结果列入表 6。
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生 态 学 报 17卷
寰5 白桦摊分和■子桩棒分样地的火 状况
Tsble s Fire disturbance retiree in 15．一岫．，．mI stand sad P．|，l嘲 tm mr．- t- 5ts~d
寰6 不同#型组火烧状况指标的方差分斩
Table‘ Anslysls of variance for fire disturbance retiree in different foresttype 8roap
由表 6可见+上述 3个火饶状况指标在林型组问的差异在统计上是显著的．至于各个林型组上述 3个
指标的平均值剿列入表 7中．
衰7 不同#型组的火烧状况指标的平均值
Table 7 Man of fire disturbance gIme in different r0r瞄t4弹 group
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4期 棘化成荨：大兴安岭北部地区原始林火干扰历史的研究 343
可见，溟旁林型组火的频率较小，而强度较大，赤扬林型组火烧额率较大，而强度较小，杜番林型组在
火烧扶数上位于前述两十林型组之阃，在火烧强度上则和杜香林型组基本一致．
3 讨论和结论
根据对阿龙山林业局主要通过对火疤术的研究分析，确定从1825年至1993年期『可共发生火烧14放．
从火烧种类来说，主要是地表火，但也有少量树冠火}从火烧强度来说．主要为弱度火；火场面积通常很大 ；
火烧平均间隔期为 37a，火烧轮回期仅 30a．不同树种的林分和不同的落叶橙的林型，火烧状况有一定的差
别，这主要表现在比较干燥的立地火烧得更频繁些，而强度比较小一些．
可从 3方面来分析上述火烧状况的原因．第一，树种的抗火性．兴安落叶按在大兴安峙是优势树种，面
积占到 70％以上。[1 这个树种的树皮很厚，抗火性强，当一片落叶松林当发生火烧时，多数情况只是把小
树烧死，而具有厚的树皮的大树却残存下来．_I 一这是造成落叶松林较少发强度大的火的主要原因．第二．群
落的结扮特性 ，落叶松林比较稀疏，树体高大 ，枝叶稀疏，侧枝短，自然整枝良好，乔木层冠高而短．并与下
部蔼木层冠层互不连接．落叶松群落结扮的这些特点是地面火不易发展为树冠火的主要原因．第三 ，地形
和溪流的作用 ，如前所述 ，林中的溪流(即使是根小的溪流)对于多扶火的蔓延起丁根大的阻滞作用．
作者瞥经在满归林业局根据经理调查资料，求得大兴安岭北部地区的火轮回期为平均为 103a[u]．这
与车次研究所得到的结论有较大的差别．造成这种差别的原因不是自然条件，因为在这方面这两十林业局
基本一致，而是研究方法的不同：这次基本是根据火疤木确定火轮回期，而上扶在满归则是根据经理调查
资料．看来，并不是所有的火烧均会造成一次更新波 ．其中可能有一些弱度火田不能引起更新波而在林木
的年龄结扮上反映不出来．笔者认为，上述两方面的资料并不是互相矛盾的．如果对阿龙山研究样区132a
中所发生的 14场火，只统计强度较太者(约占 1／3)，则得到的结果就与在满归根据调查簿所反映的年龄结
扮进行计算结果很接近丁．这种比较进一步说明，确定火轮回期，最可靠的还是如火疤木这类的直接证据．
参 考 文 献
Pickett S T A ind White P S．(edi．)-The ecoloKy 。m~ real “蚶 d 圮^枷 ，．Ac=demk Press．]985
GUn-Leven D C．(edit．)Pld~ n 唧盯 ，theory and predlcti~ ．Chapman缸 Bal1．1992
AttiwfL P M—The di~turhe nce of forest ecosystem {the ecological basis for conservative management．Foe, ．t^
md~ ge．1994．‘3(2～ 3l，247～ 300
Agee J K．Firef∞ p=cifc ㈣^ ．~land Press．Washlnton，D．C．，1993
Heir~elmarl M L．Fire suecess~n in the conifer resb of e1stern America，In F州 “ S “剖姗 1洲 f 口，t‘f ^
pllic~ on．Springer—VaerLeg。New York．1981。374～ 384
OlverCD．Forest de~e]opementinNorthAmeraiesfoLowingmajor disturbances．For．Ef ． n‘ ．，1991．3I153～
169
OliverC D．=nd Eaton BC．Forest Dynamics
． M cGraw—Hill，New York 。1990，497
郝焕能 ．大兴安岭地区森林火灾规律探讨 ．东北林学院学报，1980，2：49~93
郝焕佬t贾橙清，胡海精 ．大 安峥的林火与癣林恢复．东北林业大学学报，1989，14，1～7
郑焕能．林业对大兴安螬森林植被的影响与作用，见：周 良主编．中国大兴安岭植被 ．北京，科学出簟社，1991
范兆飞，撩化戚，于搜元 ．大兴安岭北部 安落叶捂种群年特结构及其与自拣干扰的关系的研究 ．林业科学．1992，
2矗(1)，2～ l1
l2 僚化戚 ．大兴安峙北部原始林景观结构冉勺研究．森林环境持续发晨学术讨论会论文集 ．北京。中国林业出慧社
1994，117～121
l 3 段向闺．兴安落叶捂抗火性幢研究 ．森林防火，1991，{，7～1o
2 3 4 5 6 7 8 9
伸 n
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