气候变化背景下大兴安岭地区森林火灾减灾效益评价

陆昕　胡海清　关岛　孙龙　魏书精

摘要森林火灾是一种重要的生态因子，会引起其他生态因子的重新分配，具有调节和调控森林生态系统的结构和功能、维护某些物种生存的作用。该文对大兴安岭地区森林减灾效益作出评价，提出科学的林火管理建议，希望在以后的大兴安岭森林防火实践中起到帮助作用。

关键词大兴安岭；林火；减灾；评价

中图分类号S762.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）21-07449-04

森林火灾不仅对生态和社会系统产生极大影响，也可引发包括气候变化在内的全球大气问题。一方面从生态学角度看，森林火灾作为一种重要的生态因子，可引起其他生态因子的重新分配，调节和调控森林生态系统的结构和功能，维护某些物种的生存，影响森林演替[1]、森林生物量和生产力[2]以及生物地球化学循环[3-4]；另一方面，森林火灾释放的含碳温室气体对大气碳平衡及全球气候变化都具有重要影响，通过森林火灾产生的碳直接增加了大气中CO2的浓度，从而改变了地区性，甚至全球性的碳循环，也间接改变了陆地生态系统的碳汇。温室气体的不断增加导致全球变暖现象日益明显，而气候变暖又会造成森林火灾发生频率增加。20世纪70年代后期，在估算非工业源温室气体的排放量时，人们开始注意到了森林燃烧对全球碳循环的影响[5-6]。

据估计，由森林火灾产生的碳排放量占全球火灾碳排放量的15%[7]。一次森林火灾产生的碳排放量很可能需要数十年的森林再生才能抵消。对于我国这种森林资源贫乏的国家来说，森林重要性日益显著。我国土地面积约占世界土地总面积的7%，而森林面积仅占世界的4%左右，森林蓄积量还不足世界总量的3%。森林资源分布不均，有明显地区差异，如黑龙江省森林覆盖率达33%，而山西省仅占5%[8]，整个西部地区森林覆盖率只有东部的1/3。由于自然和历史的原因，我国森林火灾频繁发生，其造成的经济损失明显超过森林资源自身的价值且严重威胁国家安全和社会的可持续发展。

大兴安岭地区是我国最北、面积最大、最具有代表性的现代化国有林区，森林覆盖率达79.83%，是重要的气候分带。因为大兴安岭地区春秋季节干燥少雨，并且受温带和寒温带季风气候的影响[9]，林种多为针叶树种，阔叶树种占少数，非常易燃，所以大兴安岭地区森林火灾发生率极高。森林火灾的发生对大兴安岭地区森林资源的可持续性造成了严重的危害。因此对森林火灾进行研究，尤其是对森林火灾减灾投入效益进行研究，对减少森林火灾发生、降低森林火灾损失具有重要的现实意义，可以为有限的森林资源最大限度地发挥生态、社会以及经济效益提供必要的保障。探讨大兴安岭地区森林火灾的防灾减灾效益问题，对于促进林业可持续发展具有重大的理论和实际意义。该文研究了大兴安岭不同时期森林防火措施对林火碳排放的影响，同时对大兴安岭地区森林火灾减灾效益作出评价，提出了科学的林火管理建议，以期对以后的大兴安岭森林防火实践工作提供借鉴。

1大兴安岭森林火灾特性

大兴安岭区域辽阔，给森林防火工作造成了一定难度，这也导致大兴安岭的森林防火任务十分严峻。大兴安岭仅乔木树种就有28种，但是分布较广、占比例较大的不到10种，由此导致森林的抗火能力下降。而由于冰川与洪积作用形成的河谷又多被草甸植物覆被，也为大兴安岭森林火灾留下隐患。根据国际对森林生态环境恢复的经验，大兴安岭的森林群落一旦遭到破坏，恢复期至少要120～140 a。

1.1季节分布大兴安岭森林火灾的发生与气象条件的变化密切相关。年尺度上，降水量与过火次数显著相关，气温与过火面积显著相关；月尺度上，气温与过火次数显著相关，风速、相对湿度与过火面积显著相关；日尺度上，过火次数与最高气温显著相关，过火面积与相对湿度显著相关[10]。春、秋季是大兴安岭一年中风速最大的季节，也是林区火灾易发多发季节。春秋干旱的气候造成了大兴安岭的树木生长缓慢，加上采伐后恢复困难，极易引起森林火灾，特别是特大火灾。总结大兴安岭森林火灾的季节分布的特点，可以看到春季火灾次数明显多于秋季火灾次数。由于2000年以后气候异常，在全球变暖趋势的影响下，大兴安岭2000、2002、2004、2005、2006及2008年开始频繁出现夏季火灾，共发生夏季火灾85次，占5.27%，其中仅2005年1年就发生了37次，其中有33次是由于雷击火导致的。

1.2火源大兴安岭火灾的火源主要有3种：雷击火、人为火和不明火因。大兴安岭是我国雷击火的主要发生地，雷击火灾多集中在春季和夏季。据统计，在1965～2010这46年间大兴安岭地区雷击火引发的森林火灾为621次，占总林火次数的38.47%（全国年均雷击火发生率仅为2.47%）。大兴安岭林区雷击火多主要有2个原因，①同这个林区的地理位置、气候特点有内在联系，5月末6月初水汽不足，在一些容易落雷的地方只要具备了易燃条件，就极易受到雷阵雨和雷暴的影响形成雷击火；②同林区的降水量有直接关系，高温少雨年份极易造成雷击火。人为火主要分布在人口分布较多的加区和新林等区。尤其是2000年以来，大兴安岭林区由于长期高温干旱少雨，造成土壤含水率和植被含水率迅速降低，林内可燃物载量提高，以致森林火灾频发。

2林火碳排放的相关研究

20世纪70年代后期，在估算非工业源温室气体的排放量时，人们开始注意到了木材燃烧对全球碳循环的影响。到20世纪90年代，林火与气候变化成为林火研究的一个重要领域[11]。国内从20世纪80年代起，就有很多学者开始对林火的空间分布规律以及气候、植被分布、地形、人口分布等因素对林火活动格局的影响进行大量研究。2003年田晓瑞根据1991～2000年的森林火灾统计数据和生物量研究结果，计算得到我国森林火灾年均直接排放碳20.24～28.56 Tg[12]，为我国制定合理的林火管理策略提供了参考。胡海清[13]应用排放因子法，完成对大兴安岭地区1980～1999年间主要森林类型灌木、草本和地被物在森林火灾中释放的碳量及含碳温室气体的估算，得出20 a间大兴安岭典型森林类型灌木、草本和地被物层因森林火灾释放的总碳量为6.56 Tg，年平均0.33 Tg，约占全国森林火灾碳释放量的11.55%～16.30%。胡海清等[7]也在黑龙江省大兴安岭森林火灾时空格局研究的基础上，通过野外调查采样和室内试验分析相结合的方法研究主要乔木树种1980～1999年间的碳释放量，得出大兴安岭林区20 a间森林火灾乔木释放碳量为3.04×106～4.78×106 t，平均每年释放碳量为1.52×105～2.39×105 t，占全国森林火灾释放碳量的7.51%～11.81%。孙龙等[14]得出大兴安岭地区的主要乔木在1985～2005年间林火中，共计释放碳13.44～16.58 Tg。胡海清等[15]估算出大兴安岭1965～2010年46年间森林火灾所排放的碳为2.93×107 t，年平均排放量为6.38×105 t，约占全国年均森林火灾碳排放量的5.46%。

3大兴安岭森林防火措施发展及其对林火碳排放的影响

在大兴安岭地区防火工作开展初期的20世纪60及70年代，各方面工作开展不完善，如宣传教育、监测预报、扑救力量等均不到位，同时资金投入紧缺，极大阻碍了大兴安岭防火工作的展开。此阶段主要还是属于靠气候决定火灾的发生及扑灭的阶段，极易出现重大和特大火灾；此时期扑火技术较落后、缺乏专业性，也导致本来可以及时扑灭的“小火”发展成“大火”，林火碳排放量总体居高不下，各年份之间林火碳排放量波动巨大。同时可以看到，在个别年份由于宣传教育、预报监测等方面的加强，有效减少了森林火灾的次数。随后进入到80年代，随着防火工作的不断深入和加强，科研者的不断探索，资金投入不断增多，同时开始开展点烧防火线及营林用火，大兴安岭地区的林火碳排放量总体呈现出明显减少的趋势。但是在1987年由于森林大火的惨重，林火碳排放量迅速增加。90年代大兴安岭地区不断对之前的森林防火工作进行总结，尤其加强了对人为火源的控制，不断完善火源管理制度，形成了火灾系统责任制。同时大力发展并加强了林火监测预报及扑救力量，充分利用现代化技术开展防火工作，绿色防火开始向纵深方向发展，从而深入探讨防火林带的阻火机理。到1999年，生物防火林带建设与天然林资源保护工程紧密结合、统筹兼顾，并结合营林生产，清除林下可燃物，形成改建型生物防火林带，也做到了在根本上防止特大火灾的发生。这一阶段是大兴安岭森林防火工作快速发展进步的时期。2000年以后，由于天保工程的实施及可燃物的恢复，大兴安岭地区的森林火灾次数又重新呈现上涨趋势。与此同时大兴安岭地区森林防火措施也在不断发展进步，现代化监测预报设备不断完善，扑救能力不断提高等，大兴安岭地区的过火率逐渐减小。在气候变化平缓的年份里，防火措施的加强有效地减少了林火碳排放量。近年来，由于太阳黑子、厄尔尼诺现象及温室效应导致的气候出现高温、大风等年份里，加上管理防范的疏忽、制度的不完整、实施防火措施时的不专业性，极易造成森林大火，尤其是重大和特大火灾的发生。虽然无可避免地发生重大和特大火灾，但是林火碳排量与1987年之前相比还是有很大幅度的减少，说明森林防火工作的进步有效减少了林火碳排放。所以大兴安岭地区的森林防火工作还是很有成效的，但是也有待于改进，以积极应对新气候背景下的森林防火形势。

4大兴安岭森林火灾减灾效益估算分析

森林火灾致使森林资源和生态环境受到破坏，不仅造成直接经济损失，还严重制约造林绿化和生态环境建设进程[16]。大兴安岭是我国最大的国有林区，因此研究大兴安岭的森林火灾损失及效益有利于提高人们对防治森林火灾重要性的认识、把握森林火灾的损失程度，可以为大兴安岭制定合理的防火投入及支出提供依据[17]。

4.1大兴安岭森林火灾减灾效益估算

4.1.1大兴安岭森林火灾损失情况。森林火灾损失是指因森林火灾造成的用货币或其他方式表示的损失[18]，分为直接损失和间接损失。直接损失包括林木资源损失、木材损失、固定资产损失、流动资产损失等；间接损失包括停减产损失、灾后处理费用、现场施救费用、环境和资源损失。

（1）直接损失。由于1976年以前大兴安岭森林火灾资料记录不全面，因此笔者选取1977～1986年及1995～2004年这2个时间段进行对比，并将1977～1986年作为1995～2004年的对照期。为了便于比较，将这2个时间段估算的损失均取平均值。由于获取资料及数据的限制，只采用立木资源损失进行估算。立木蓄积量按照按30 m3/hm2来估算，火灾对立木的烧伤全部按照中度烧伤木计，可选择价值损失系数为0.7；林价根据目前林业部门实施林价制度的标准，即将立木蓄积量以150元/m3作为计算林木损失额的林价。估算后得到结果见表1。