甘肅小隴山李子林場森林火險等級評價與區(qū)劃

毛潤科，胡勐鴻，郭贊，張宏生，賈軍，周少波

（1.甘肅省小隴山林業(yè)保護中心李子林場，甘肅 天水 741005；2.甘肅省小隴山林業(yè)保護中心林業(yè)科學研究所/甘肅省次生林培育重點實驗室，甘肅 天水 741022）

森林火災突發(fā)性強，蔓延速度快，破壞性大，處置救治困難，危害嚴重[1]。在氣象條件、地形地貌、植被狀況和人類活動等因素的影響下，森林火災呈現(xiàn)時空聚集特點。我國森林火險區(qū)劃工作從20世紀50年代開始[2]，1992年形成國家尺度上的森林火險區(qū)劃結(jié)果[3]。近年來，一些學者開始著眼于林區(qū)或省、市、縣的森林火險等級區(qū)劃研究，構(gòu)建的模型多側(cè)重于時間小尺度和空間較大尺度上的區(qū)劃，如趙鵬武[4]、巨文珍[2]、賴元長[5]等選取森林火災相關(guān)因子，利用聚類分析法或?qū)游龇治龇▽崿F(xiàn)研究區(qū)的森林火險區(qū)劃；王雙等[6]運用空間logistics森林火災風險概率模型對湖南省森林火險等級進行劃分；楊璐嘉等[7]借助遙感圖像處理軟件ENVI及GIS，采用因子加權(quán)疊置法對云南普達措國家森林公園森林火險情況進行了定量分析。

小隴山李子林場以針闊混交林、櫟類闊葉林為主，喬木主要以油松Pinus tabuliformis、華山松Pinus armandii、銳齒槲櫟Quercus alienavar.acutiserrata、山核桃Carya cathayensis、甘肅楓楊Pterocarya macroptera、白樺Betula platyphylla等易燃類樹種占優(yōu)勢，這些樹木油脂含量高，燃燒性極強。區(qū)域內(nèi)林下草本生長旺盛，枯枝落葉積累較多，加之區(qū)域內(nèi)村落散布，林田交錯，路網(wǎng)密集，人口密度大，外來流動人員多，墳塋廟宇多且分散，民俗祭祀活動頻繁，森林火災隱患大。每年10月至翌年5月多干旱，而此時農(nóng)事野外用火增多，極易引發(fā)森林火警，嚴重者釀成森林火災。李子林場森林防火形勢嚴峻，但迄今為止，森林火險等級評價與區(qū)劃等方面的研究幾近空白。本文在參考國內(nèi)外森林火險區(qū)劃研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，以小隴山李子林場為研究對象，重點關(guān)注人為活動影響，基于森林火災發(fā)生因素分析，采用聚類分析法和加權(quán)疊加法，權(quán)重賦值，依據(jù)實際風險水平及林火發(fā)生可能性進行精細化厘定，構(gòu)建森林火災風險區(qū)劃指標體系，劃分各區(qū)域火險等級，并繪制森林火災風險區(qū)劃圖，以提高李子林場森林防火工作效率，預防森林火災發(fā)生。

1 材料與方法

1.1 研究對象概況

研究對象為小隴山李子林場，位于秦嶺山脈西段南坡甘肅天水市南部，地理坐標為105°42′～106°00′E、34°07′～34°24′N，南北寬28.6 km，東西長25.8 km，現(xiàn)管轄林地總面積36 908.58 hm2。該區(qū)屬北秦嶺山地—渭河峽谷區(qū)，地形陡峭，切割劇烈，地貌多呈尖頂山、凸狀山包、魚脊狀山梁和“V”形河谷，相對高差500～700 m，坡度20°～45°。區(qū)內(nèi)年均氣溫8.8 ℃，年均地面溫度13.6 ℃；年均降水860 mm，年均蒸發(fā)1 290.5 mm，年均相對濕度68%；全年盛行東南風和西北風，年均風速2.9 m/s，最大24 m/s，最小0.8m/s[8]。森林覆蓋率86.2%[9]。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源

本論文采用的數(shù)據(jù)：1）李子林場二類資源調(diào)查數(shù)據(jù)庫、李子林場林木種質(zhì)資源信息管理系統(tǒng)（http://127.0.0.1/lmzzzy/login.jsp）；2）線路調(diào)查數(shù)據(jù)：沿公路、防火通道、集材道、林間小路等布設(shè)調(diào)查線路，調(diào)查墳地、廟宇、工礦設(shè)施等情況；3）樣地調(diào)查數(shù)據(jù)：在調(diào)查單元內(nèi)選取具代表性的區(qū)域布設(shè)調(diào)查樣地，規(guī)格20 m×20 m，調(diào)查喬木層、灌木層、草本層植被狀況、凋落物厚度、苔蘚、地衣和腐殖質(zhì)等地表可燃物狀況、土壤濕度等因子；4）地理信息軟件測算數(shù)據(jù)：使用91衛(wèi)圖助手（http://www.91weitu.com），采用圖上作業(yè)測算距離村鎮(zhèn)距離、公路里程等因子數(shù)據(jù)；5）走訪問詢：走訪周邊村民、護林員和查閱區(qū)劃單元管轄單位（森林經(jīng)營管理所或木材檢查站）森林防火登記冊獲取人為活動、過往車輛、放牧人員等因子信息。

1.2.2 聚類單元劃分

依據(jù)研究對象二類資源調(diào)查數(shù)據(jù)庫、林木種質(zhì)資源調(diào)查信息管理系統(tǒng)中記錄的林班劃分界限、植被狀況、地形地貌等數(shù)據(jù)，以林班為基本區(qū)劃單元。

1.2.3 區(qū)劃因子及權(quán)重分配

區(qū)劃因子能夠較為直觀地反映不同聚類單元森林火災隱患特征及森林火災危險程度差別，方便綜合分析與評價。由于森林火災發(fā)生的不確定性，森林火險等級分析和區(qū)劃是針對林火發(fā)生的潛在可能性進行評估和估測，區(qū)劃的合理性依賴于各項火災因子的選取和認識水平[10]。本文研究對象面積相對較小，各區(qū)劃單元氣候影響空間差異很小，因此忽略氣候因素的影響。綜合相關(guān)研究成果，結(jié)合研究對象實際情況，本區(qū)劃將森林火災發(fā)生影響因子分為環(huán)境因子（喬木層類型、灌木層疏密度、草本層疏密度、凋落物厚度、地表可燃物負荷量、地表可燃物連續(xù)性、地表可燃物緊密度、地表可燃物干燥程度、土壤干濕度）和隱患因子（人為活動頻次、過往車輛頻次、公路里程、村鎮(zhèn)距離、墳地（廟宇）數(shù)量、工礦設(shè)施）。森林火災發(fā)生原因復雜，其因子量綱差異較大，為便于計量，在因子數(shù)據(jù)表現(xiàn)上作標準化處理，如表1、表2所示，因子狀況火災風險越大賦值越大，因子狀況火災風險越小賦值越小。

表1 森林火災環(huán)境因子及類別、權(quán)重

表2 森林火災隱患因子及類別、權(quán)重

1.2.4 森林火險值計算

根據(jù)實際調(diào)查結(jié)果，參照表1 森林火災因子及類別、權(quán)重，對各區(qū)劃單元火災因子水平進行賦值，利用公式（1）（2）（3）計算森林火險值（FFR）。

續(xù)表2

1.2.5 森林火險等級

森林火險等級是多種穩(wěn)定或變化因子的綜合作用結(jié)果，各因子單獨或相互影響作用，從而影響森林火災發(fā)生、發(fā)展或結(jié)果，這些復雜因子的綜合影響程度可以反映和評價森林火災發(fā)生的可能性或森林火險程度的差別。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)計算得出各區(qū)劃單元的森林火險值（FFR），依據(jù)表3森林火險等級劃分標準，確定森林火險等級。

表3 森林火險等級劃分

2 結(jié)果與分析

2.1 森林火險總體情況

李子林場共有林班157個。通過對各小班的火險因子賦值，并計算統(tǒng)計森林火險值（FFR），由表4可見，中級以上火險等級林班95個，占比為60.51%，中級以上火險等級林地面積19 928.4 hm2，占比54%。由此可見，李子林場火險等級普遍較高，是極易發(fā)生森林火災的地區(qū)，所以有針對性地開展森林火災預防仍然是森林資源保護的重點。

表4 森林火險劃分結(jié)果

2.2 森林火險的地域性分異情況

根據(jù)各林班森林火險值確定其火險等級，繪制火險等級區(qū)劃圖，如圖1所示。極高火險區(qū)主要集中在村鎮(zhèn)、干道周邊，這一區(qū)域植被多以易燃的人工針葉林為主，林下低矮灌叢和草本植物茂盛，加之人口密度大、人員活動頻繁，過往車輛多，生產(chǎn)性和非生產(chǎn)性火源情況復雜，火源管控難度很大。高火險區(qū)植被主要以針葉林或針闊混交林為主，林緣多有農(nóng)田、墳地、廟宇等，人為活動主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、放牧、祭掃、樵采為主，野外用火較頻繁，如管控不當易引發(fā)森林火災。中火險區(qū)植被以針闊混交林為主，戶外探險、礦產(chǎn)開采活動一般集中在這一區(qū)域，森林火災風險較低。低火險區(qū)植被以針闊混交林為主，人員活動少，火災風險低。據(jù)統(tǒng)計，歷年森林火警多發(fā)生在極高火險區(qū)，說明本區(qū)劃基本符合事實。

圖1 森林火險等級區(qū)劃

3 結(jié)論

李子林場火險等級普遍較高，是及其容易發(fā)生森林火災的地區(qū)。在157個林班中，中級以上火險等級林班95個，林地面積19 928.4 hm2；極高火險等級林班31個，林地面積6 125.57 hm2主要集中在村鎮(zhèn)、干道周邊。