全 文 ：第 v{卷 第 w期
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林 业 科 学
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黑龙江省林火规律研究
¶ q大尺度水平林火与森林类型之间的关系研究
金 森
k东北林业大学森林资源与环境学院 哈尔滨 txsswsl
关键词 } 林火 o尺度 o森林类型 o黑龙江省
收稿日期 }usst2sx2tx ∀
基金项目 }国家自然科学基金青年基金项目 vsssstvx o/十五0国家攻关项目 usst…„xts…s|2st o国家自然科学基金重大项目 v|{||vzs ∀
ΣΤΥ∆ΙΕΣ ΟΝ ΦΙΡΕ ΡΕΓΙΜΕ ΟΦ ΗΕΙΛΟΝΓϑΙΑΝΓ ΠΡ ΟςΙΝΧΕ
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Κεψ ωορδσ} ƒ²µ¨¶·©¬µ¨ o≥¦¤¯ ¶¨oƒ²µ¨¶··¼³¨¶o‹ ¬¨¯²±ª­¬¤±ª°µ²√¬±¦¨
林火是森林生态系统中重要的生态因子 ∀森林作为可燃物主体对林火的影响具有尺度性 ∀虽然这
种影响与尺度之间的关系研究较少 o但在具体尺度上的研究却很多 ∀在实验室小尺度上同质可燃物床
层与火行为的关系可用 •²·«¨ °¨ ¯模型k•²·«¨ °¨ ¯ot|zul来描述 ∀在林分尺度上关于森林对林火的影响
的研究 o包括森林可燃物含水率的变化及其与林火发生和林火行为的关系等 o国内外研究都很多 ∀在景
观斑块尺度上kŠ≤×∞ t||s年定义l的研究较多 o尤其是关于火作为一个扰动因子与景观格局的相互影
响 ∀在景观尺度ktss ®°u oŠ≤×∞ t||s年定义l上 o特别是对景观之间的火系统k©¬µ¨ µ¨ª¬°¨ l关系研究较
少 ∀在景观以上尺度的研究国内尚未进行 ∀介于景观和区域之间的尺度ktss ∗ tssss ®°ul与我国的各
省区内由不同森林类型形成的异质区的尺度相近 ∀在该尺度上主要是对林火统计特征与区域可燃物 !
气候等属性之间的关系进行研究 o采用自上而下的方法 o注重统计规律 o较少考虑自下而上的机理 ∀它
与区域尺度上的研究是进行大尺度规划 o如国家火险等级区划的基础 ∀
黑龙江省是我国森林大省 o也是森林火灾多发区域 ∀对该省和省内部分地区内森林与火灾小尺度
上的规律已有一定的研究k郑焕能 ot||s ~何忠秋 ot||u ~胡远方 ot||{ ~寇晓军 ot||zl ∀在这些工作的基础
上 o通过收集更丰富的资料 o利用地理信息系统软件 o对黑龙江省内平均面积约为 xss ®°u 的不同森林
类型异质区尺度上的林火发生 !发展与森林类型之间关系进行了详细的探讨 ∀
1 研究地区概况
黑龙江省位于东经 tutβttχ ∗ tvxβxχ o北纬 wvβuxχ ∗ xvβuvχ o面积约 wx1w ≅ tsw ®°uk不含黑龙江省加松
地区l o人口约 vv ≅ tsy ∀该区属大陆性气候 o冬季寒冷干燥 o夏季炎热多雨 o春秋季多大风 o空气湿度低 o
干燥 ∀全省地貌可分为 x个区域 }西北部的大兴安岭 !东北部的小兴安岭 !东南部的东部山地k张广才岭 !
老爷岭和完达山等l !西部的松嫩平原区及东部的三江兴凯湖平原 ∀山地海拔高度在 vss ∗ tyss °o平原地
区海拔在 vx ∗ uss °∀山地面积占 x{1| h o其中中山 w1w h o低山 us1w h o丘陵占 ut1{ h o台地为 t1{ h o
山区河谷和冲积平原为 ts1x h ~平原占 wt1t h ∀省内有较大面积的森林土壤 !草原土壤和森林草原土
壤 o均属于地带性土壤 o同时也存在着大面积的非地带性土壤 ∀
地带性植被为寒温带针叶林和温带针阔叶混交林 ∀森林主要分布在大兴安岭 !小兴安岭 !张广才
岭 !老爷岭和完达山等地区 ∀松嫩平原和三江平原基本是少林地区 ∀天然林比重大 !人工林少 ∀
黑龙江省是全国森林防火的重点省份 ∀年均森林过火面积居全国之首 o是火灾危害最严重的地区 ∀
2 研究方法
u1t 资料收集 ktl黑龙江省 t|{s ∗ t|||年的森林火灾数据 o包括各次火灾的发生时间 !起火点的地理
坐标 !火灾面积等 ∀kul黑龙江省的行政区划图和 us ¤内各次调查生成的森林类型图 ∀
u1u 研究分析方法 用 „• ≤Ќ‘ƒ’软件对黑龙江省的行政区图和森林类型图k∞≥•Œot||zl进行数字化 o
为每个类型建立一个图层 ∀根据各火灾起火点的地理坐标建立火点空间分布图层 ∀通过火点图层与森
林类型图层的叠加和运算 o计算出各火点落在各森林类型中的数目 ∀以每次火灾的起火点为中心 o做圆
形的缓冲区k¥∏©©¨µl o使其面积与该火灾的面积相等 ∀将这些缓冲区与各森林类型图层叠加 !计算 o求出
每年每种森林类型的近似过火面积 ∀根据这些数据利用方差分析研究森林类型对火灾发生和发展的影
响 o确定森林类型的空间分布与森林火灾空间分布的关系 ∀
计算各森林类型的火灾统计特征 o如轮回期等 ∀
3 结果与分析
黑龙江省森林类型分为 }落叶松人工林 !红松林 !阔叶混交林 !针阔混交林 !云冷杉林 !落叶松林 !樟
子松林 !其它类型k含农田 !荒山荒地 !防护林l ∀全省共有 tyss余块森林类型异质区 o平均面积为 xss
®°u ∀各森林植被类型的面积见表 t ∀
v1t 林火发生次数与森林植被类型的关系 t|{s ∗ t|||年期间黑龙江省各森林植被类型除去错误k没
有地理坐标或不准确 o约占总数据的 tu h l后出现的起火点次数见表 u ∀其中 t|{u !t|{y和 t|{z年因部
分类型的数据缺失 o无法用于方差分析 o故略去 ∀
用各年起火点落在各类型的次数除以该类型的面积来计算各类型每年单位面积出现的起火点次
数 o然后乘以 tsz 后列于表 v ∀经分析计算 o各类型年均单位面积起火点出现次数的降序排列是 }红松 !
阔叶混交林 !樟子松林 !落叶松人工林 !其它类型 !云冷杉林 !针阔混交林 !落叶松林 ∀对各类型各年单位
面积火点出现次数进行单因素方差分析 oΦkt ozl € t1twut  Φs1sxkt ozl € x1x| o显著水平仅为 s1vw o说明
在黑龙江省森林类型尺度上 o火点在各植被类型的出现概率是相等的 o即森林类型对于火灾的发生次数
影响不显著 ∀
v1u 林火面积与森林类型之间的关系 黑龙江省各森林植被类型的过火面积见表 w ∀表 x所列是各森
林类型历年面积燃烧率k火灾面积除以该类型的面积 o无量纲l的 tssss倍 ∀各森林类型按年均面积燃
烧率的降序排列是 }樟子松林 !针阔混交林 !落叶松林 !阔叶混交林 !其它类型 !红松林 !落叶松人工林 !云
表 1 黑龙江省各森林类型面积
Ταβ .1 Φορεστ αρεασ οφ διφφερεντ τψπεσιν Ηειλονγϕιανγ Προϖινχε k«°ul
森林类型 落叶松人工林 红松林 阔叶混交林 针阔混交林 云冷杉林 落叶松林 樟子松林 其它类型
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代码 ≤²§¨ „ … ≤ ⁄ ∞ ƒ Š ‹
面积 „µ¨¤ {{x{|t y{t|yy tsyvzywt tz{xxtx uvu{xt wuxsvww vwtwtu uyz{txvy
冷杉林 ∀同理进行单因素方差分析的结果是 } Φkt ozl € s1{xw  Φs1sxkt ozl € x1x| o差异不显著 ∀这说
uzt 林 业 科 学 v{卷
明尽管部分类型间的过火面积和单位面积燃烧率之间存在着显著差异 o但就总体而言 o黑龙江省森林类
型对林火面积即林火的发展的影响在省级森林区划尺度上是不显著的 ∀
表 2 1980 ∗ 1999 年期间黑龙江省各森林类型的起火点次数
Ταβ .2 Βυρνινγ τιµεσ οφ εαχη φορεστ τψπειν Ηειλονγϕιανγ δυρινγ 1980 ∗ 1999
年份
≠ ¤¨µ
森林类型 ƒ²µ¨¶··¼³¨
„ … ≤ ⁄ ∞ ƒ Š ‹ 年度次数总计„±±∏¤¯ ¶∏°
t|{s ts w yt z t tx t tst usu
t|{t u x yy tt s z s tut utu
t|{v u v vw t s u t y| ttu
t|{w t u uy u s v t yt |y
t|{x t v vt u s z t |s tvx
t|{{ t s t{ s s tt t uw xx
t|{| v w vy x u ts u zs tvu
t||t t s x s s x s y tz
t||u s u tw v t tu t us xv
t||v s u z t t s s tv uw
t||w s s ts t s t s tv ux
t||x v u vs t s y t vs zv
t||y t v yt w s { t xv tvt
t||z t s ty t s x s uu wx
t||{ u t ws x t ts s wy tsx
t||| s s u{ t s t t vy yz
类型次数总计
ײ·¤¯ u{ vt w{v wx y tsv tt zzx tw{u
表 3 黑龙江省各森林类型单位面积上出现的火点次数
Ταβ .3 Φιρε οχχυρρενχεινδεξ οφ εαχη φορεστ τψπειν Ηειλονγϕιανγ ktsp z#«°pul
年份
≠ ¤¨µ
森林类型 ƒ²µ¨¶··¼³¨
„ … ≤ ⁄ ∞ ƒ Š ‹
t|{s ttu1{{t x{1yxw xz1vww v|1usw wu1|wy vx qu|t u| qu|s vz1ztv
t|{t uu1xzy zv1vtz yu1sww yt1ysz s1sss ty1wy| s1sss wx qt{s
t|{v uu1xzy wv1||s vt1|yu x1yst s1sss w qzsy u| qu|s ux qzyw
t|{w tt1u{{ u|1vuz uw1wwu tt1ust s1sss z1sx{ u|1u|s uu qzzz
t|{x tt1u{{ wv1||s u|1twu tt1ust s1sss ty1wy| u|1u|s vv qysx
t|{{ tt1u{{ s1sss y1|ut s1sss s1sss ux q{{s u| qu|s { q|yt
t|{| vv1{yw x{1yxw vv1{wu u{1ssv {x1{|u uv qxu{ x{ qx{s uy qtvz
t||t tt1u{{ s1sss w1zss s1sss s1sss tt qzyw s qsss u quws
t||u s1sss u|1vuz tv1tyt ty1{su wu1|wy u{ quvv u| qu|s z qwy{
t||v s1sss u|1vuz y1x{s x1yst wu1|wy s1sss s1sss w q{xw
t||w s1sss s1sss |1wst x1yst s1sss u1vxv s1sss w q{xw
t||x vv1{yw u|1vuz u{1usu x1yst s1sss tw qttz u| qu|s tt qusu
t||y tt1u{{ wv1||s xz1vww uu1wsv s1sss t{1{uu u|1u|s t| qz|s
t||z tt1u{{ s1sss tx1swt x1yst s1sss tt1zyw s1sss { qutx
t||{ uu1xzy tw1yyv vz1ysu u{1ssv wu1|wy uv1xu{ s1sss tz qtzy
t||| s1sss s1sss uy1vuu x1yst s1sss u1vxv u|1u|s tv qwwu
平均 „√¨ µ¤ª¨ tx1{vv uu1zu{w uu1zsuw tu1ystw tu1{{{{ tu1ttyy ty1ts|x tw qwy{|
v1v 各森林类型的火灾轮回期 由表 x各类型年均燃烧率计算黑龙江省各森林类型的火灾轮回期k用
tssss除以表 x最后一栏数据l o其结果如下 }黑龙江省的总平均轮回期为 vyv ¤o落叶松人工林的轮回期
为 wzvv ¤!红松 wtus ¤!阔叶混交林 x{s ¤!针阔混交林 tu| ¤!云冷杉林 tuu{x ¤!落叶松林 tvv ¤!樟子松林
{v ¤!其它类型 {yx ¤∀
vzt 第 w期 金 森 }黑龙江省林火规律研究 ¶ q大尺度水平林火与森林类型之间的关系研究
表 4 黑龙江省各森林类型的过火面积
Ταβ .4 Βυρνεδ αρεα οφ εαχη φορεστ τψπειν Ηειλονγϕιανγ k«°ul
年份
≠ ¤¨µ
森林类型 ƒ²µ¨¶··¼³¨
„ … ≤ ⁄ ∞ ƒ Š ‹
t|{s ux|yxs∞u vyyyxwt uuyutu∞v x|ttzv1z |x{vx1uv tyvt|x∞u twxwt{w {twwys∞v
t|{t twxvwzu uzxx||s tyxuvw∞w wtv{{|u s t|twtx∞v s tzvwwz∞w
t|{u s s y{zuvs∞u ytw{yvt s twtxtt{ s vu{|yx∞v
t|{v uzx{ty zxvuzv wwsuz{w∞u t|xzws∞u vyz{wzy wtzu{zu wtvus yuwx||∞u
t|{w tusytx s ttuzwv∞v s s zutyyzz s s
t|{x s utws|s∞u wty|uv∞u utuxy1{u s uwvvy1v{ s wv{ts{∞v
t|{y tstuu|w s u{sxtu∞v txywyw s yv{wt{∞u |z{|u{v vzxssu∞v
t|{z uuw{s s y{wvsu∞v twt{su∞w s xywut|∞w z{x{uz∞v tuxwzt∞w
t|{{ vsx{x s xywuyvw s s ttvwtwv s vsx{x1st
t|{| tzz{s{{ uw|vx uy|sv|∞u s s |u|wvx utssss yvwszv∞u
t||s s s |yzs{xy s s twuzzy∞u s ttuvwxu
t||t vsxytw s u|ux{u∞u s s wswvtw∞u s |uwvszv
t||u wztuux tuzvxxs w{xzzw∞u |sts|t∞v s |t||u s wysv|y∞u
t||v s {yzytz ty{x|uw s s s s v{sw{wv
t||w s s vusutt∞u tvxyv|∞v s vvwu|w∞u s vsstws∞v
t||x tt{xxy tvyv|{ u{y{y|∞v s s t{{|ut v|{xxu1| xv{s|y∞v
t||y {yu{|vz t{swstx {sxsvv∞u uzsx|y∞v s u{yxtu∞v us{{vx∞u tvxxwu∞v
t||z vwu{z{ s ttz|uu∞u tyyutw s uu{yw|x s xvsy{vs
t||{ s s ttz{sv∞u tv{ssvs tx|wu1ut xvttxt∞u s vwswsv∞u
t||| s wtuv{w twxxtv∞u |z{|tz s t|vxu|∞u vsytwwz xsw{uz∞u
总计 ײ·¤¯ wsxuxx∞u vvtsvz∞u vyyysy∞w uzx{xs∞w vz|suxv yvz{vx∞w {utyyx∞v yt|xwv∞w
表 5 黑龙江省各森林类型的相对燃烧率
Ταβ .5 Ρελατιϖε βυρνινγ ρατε οφ εαχη φορεστ τψπεσιν Ηειλονγϕιανγ
年份
≠ ¤¨µ
森林类型 ƒ²µ¨¶··¼³¨
„ … ≤ ⁄ ∞ ƒ Š ‹
t|{s u|1vs| x1vzy ut1uyx s1vvt s1wtu v q{ws w qux| vs1wtt
t|{t t1ywt w1swt txx1vu| u1vt{ s1sss wx1svx s1sss yw1zyv
t|{u s1sss s1sss y1wys v1www s1sss s1vvv s1sss tu1u{v
t|{v s1vtt t1tsx v1z{y ts1|yv tx1z|{ s1|{u s1tut u1vvu
t|{w s1tvy s1sss ts1x|| s1sss s1sss t qy|{ s qsss s1sss
t|{x s1sss vt1v|v v1|t| s1stu s1sss s1ssy s1sss ty1vx|
t|{y t1twv s1sss uy1vzs s1s{{ s1sss tx qsus u{ qyzv tw1ssu
t|{z s1sux s1sss yw1vu{ z|w1tz| s1sss tvuz1wyz uvst1y|y wy1{xs
t|{{ s1svx s1sss s1xvs s1sss s1sss s quyz s qsss s1sst
t|{| u1ssz s1vz u1xu| s1sss s1sss s qut| s qytx u1vy{
t||s s1sss s1sss s1|s| s1sss s1sss v1vx| s1sss s1swu
t||t s1vwx s1sss u1zxs s1sss s1sss |1xtu s1sss s1vwx
t||u s1xvu t1{yz w1xyz xsw1yyz s1sss s1suu s1sss t1zt|
t||v s1sss t1uzu s1tx{ s1sss s1sss s1sss s1sss s1twu
t||w s1sss s1sss v1sts zx1|yy s1sss z1{yx s1sss tt1usz
t||x s1tvw s1uss uy1|yz s1sss s1sss s1sww t1tyz us1s|u
t||y |1zws u1ywx z1xy{ txt1xxt s1sss yz1ws| yt1ty{ x1syt
t||z s1v{z s1sss t1ts| s1s|v s1sss s qxv{ s qsss s1t|{
t||{ s1sss s1sss t1tsz s1zzv s1sy{ tu1w|z s qsss t1uzt
t||| s1sss s1ysx t1vy{ s1xw{ s1sss w1xxv {1|yz t1{{x
平均 „√¨ µ¤ª¨ u1u{z u1wuz tz1uvu zz1uwz s1{tw zx1svv tus1vvv tt1xyz
wzt 林 业 科 学 v{卷
4 结论与讨论
ktl在森林类型尺度上 o火点在黑龙江省各森林类型上出现的概率基本相等 o因此 o森林类型对于林
火次数的影响不显著 ∀
kul当用圆形来近似描述各火场的形状时 o黑龙江省森林类型对林火面积的影响不显著 ∀
kvl产生上述结论的可能原因是 }火源和可燃物的干燥程度影响林火的发生 ∀在人为活动占主体的
今天 o人为火源在各森林类型中是随机出现的 ∀有了火源 o只要可燃物干燥到一定程度 o就会形成森林
火灾 ∀虽然不同的森林类型可燃物含水率对环境的响应不同 o但对可燃物含水率影响最大的是短时间
尺度的天气条件 ∀森林类型的尺度较大 o每一个类型中往往包括多个不同的小尺度类型 o在分析其与火
灾的关系时 o这些小尺度上的时空差异被平滑掉了 ∀因此 o森林类型对火灾的发生 !发展影响并不显著 ∀
在进行这个尺度上的火险区划 !预测预报时可以忽略森林类型的影响 ∀
严格来讲 o森林类型与可燃物类型不能等同 ∀但为方便计 o过去常用植被类型来代替可燃物类型 ∀
类型差异对林火的影响主要表现在火的出现次数 !面积 !火行为和季节动态等方面 ∀在林分尺度上或景
观斑块尺度上 o不同林型上火行为不同k杨美和 ot||ul o但季节动态是一致的 ∀在 tss ®°u 的景观尺度上
目前研究较少 o没有明确结论 o但根据本文的研究 o在 tss ∗ xss ®°u 的尺度上 o小尺度的差异将被平滑
掉 o类型对林火的次数 !面积的影响差异不显著 o类型间林火的时间动态仍然是一致的 ∀在更大的尺度
上 o如区域尺度ktssss ®°u 以上l或省级尺度k如果可以将省作为一种近似的地理尺度l o类型k区域性植
被带等l对林火的影响更多表现在林火发生的时间动态上 ∀应当指出的是 o植被带是与气候密切联系
的 o植被对火的影响可能更多来源于气候对火的影响 ∀
由于没有每次火灾确切的火场形状图 o只能用圆形来近似模拟 ∀由于影响火场形状的因子 o如风的
方向 !速度等都是随机的 o当火灾次数很多时 o其平均值是可以用圆来代替 o但其中的误差目前尚无法估
计 ∀
kwl关于火灾轮回期的讨论 根据 ‹ ¬¨±¶¨¯°¤±kt||ul对北美森林与火关系的研究和分类 o大多数自
然火系统k©¬µ¨ µ¨ª¬°¨ l的轮回期在 vss¤以下 ∀北美北部的森林与黑龙江省森林相似 o黑龙江省的火灾轮
回期也应与之相似 ∀本文计算的火灾轮回期与其相差很大 o主要原因是长期的人为抑制林火 !对造林
地 !珍贵树种的保护使每次火灾的面积大大减少 o从而大大增长了轮回期 ∀这也反映出在没有人为干扰
的自然生态系统中 o林火的面积将会是很大的 o林火对生态系统的影响也就很广泛 ∀
参 考 文 献
何忠秋 q森林可燃物负荷量模型研究 q森林防火 ot||u otvkvl }tt ∗ tv
胡远方 q黑龙江省林火面积分布格局 q森林防火 ot||{ ot{k ul }t|
寇晓军 q黑龙江省林火时空格局分析 p时间分布 q森林防火 ot||z otzkwl }tv ∗ tx
杨美和 o高颖仪 o鄂明生 q林班潜在火险等级图的研制与应用 q林业科学 ot||u ou{kyl }tt ∗ ty
郑焕能 q东北东部山地可燃物类型的研究 q森林防火 ot||s ots kvl }{ ∗ ts
∞≥•Œq „• ≤Ќ‘ƒ’ ∏¶¨µ. ¶ª∏¬§¨ √ µ¨¶¬²± z qt q • §¨¯¤±§¶o˜≥„ ot||z
‹ ¬¨±¶¨¯°¤±  qƒ¬µ¨ ¬±·¨±¶¬·¼ ¤±§©µ¨ ∏´¨ ±¦¼ ¤¶©¤¦·²µ¶¬±·«¨ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ¤±§¶·µ∏¦·∏µ¨ ²©±²µ·«¨µ± ¦¨²¶¼¶·¨°¶qŒ±}²²±¨ ¼ ‹ „ ετ αλ k·¨¦«q¦²²µ§¶l q
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xzt 第 w期 金 森 }黑龙江省林火规律研究 ¶ q大尺度水平林火与森林类型之间的关系研究