氣候變化背景下大興安嶺地區(qū)森林火災減災效益評價

陸昕　胡海清　關島　孫龍　魏書精

摘要森林火災是一種重要的生態(tài)因子，會引起其他生態(tài)因子的重新分配，具有調節(jié)和調控森林生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能、維護某些物種生存的作用。該文對大興安嶺地區(qū)森林減災效益作出評價，提出科學的林火管理建議，希望在以后的大興安嶺森林防火實踐中起到幫助作用。

關鍵詞大興安嶺；林火；減災；評價

中圖分類號S762.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）21-07449-04

森林火災不僅對生態(tài)和社會系統(tǒng)產(chǎn)生極大影響，也可引發(fā)包括氣候變化在內的全球大氣問題。一方面從生態(tài)學角度看，森林火災作為一種重要的生態(tài)因子，可引起其他生態(tài)因子的重新分配，調節(jié)和調控森林生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能，維護某些物種的生存，影響森林演替[1]、森林生物量和生產(chǎn)力[2]以及生物地球化學循環(huán)[3-4]；另一方面，森林火災釋放的含碳溫室氣體對大氣碳平衡及全球氣候變化都具有重要影響，通過森林火災產(chǎn)生的碳直接增加了大氣中CO2的濃度，從而改變了地區(qū)性，甚至全球性的碳循環(huán)，也間接改變了陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯。溫室氣體的不斷增加導致全球變暖現(xiàn)象日益明顯，而氣候變暖又會造成森林火災發(fā)生頻率增加。20世紀70年代后期，在估算非工業(yè)源溫室氣體的排放量時，人們開始注意到了森林燃燒對全球碳循環(huán)的影響[5-6]。

據(jù)估計，由森林火災產(chǎn)生的碳排放量占全球火災碳排放量的15%[7]。一次森林火災產(chǎn)生的碳排放量很可能需要數(shù)十年的森林再生才能抵消。對于我國這種森林資源貧乏的國家來說，森林重要性日益顯著。我國土地面積約占世界土地總面積的7%，而森林面積僅占世界的4%左右，森林蓄積量還不足世界總量的3%。森林資源分布不均，有明顯地區(qū)差異，如黑龍江省森林覆蓋率達33%，而山西省僅占5%[8]，整個西部地區(qū)森林覆蓋率只有東部的1/3。由于自然和歷史的原因，我國森林火災頻繁發(fā)生，其造成的經(jīng)濟損失明顯超過森林資源自身的價值且嚴重威脅國家安全和社會的可持續(xù)發(fā)展。

大興安嶺地區(qū)是我國最北、面積最大、最具有代表性的現(xiàn)代化國有林區(qū)，森林覆蓋率達79.83%，是重要的氣候分帶。因為大興安嶺地區(qū)春秋季節(jié)干燥少雨，并且受溫帶和寒溫帶季風氣候的影響[9]，林種多為針葉樹種，闊葉樹種占少數(shù)，非常易燃，所以大興安嶺地區(qū)森林火災發(fā)生率極高。森林火災的發(fā)生對大興安嶺地區(qū)森林資源的可持續(xù)性造成了嚴重的危害。因此對森林火災進行研究，尤其是對森林火災減災投入效益進行研究，對減少森林火災發(fā)生、降低森林火災損失具有重要的現(xiàn)實意義，可以為有限的森林資源最大限度地發(fā)揮生態(tài)、社會以及經(jīng)濟效益提供必要的保障。探討大興安嶺地區(qū)森林火災的防災減災效益問題，對于促進林業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大的理論和實際意義。該文研究了大興安嶺不同時期森林防火措施對林火碳排放的影響，同時對大興安嶺地區(qū)森林火災減災效益作出評價，提出了科學的林火管理建議，以期對以后的大興安嶺森林防火實踐工作提供借鑒。

1大興安嶺森林火災特性

大興安嶺區(qū)域遼闊，給森林防火工作造成了一定難度，這也導致大興安嶺的森林防火任務十分嚴峻。大興安嶺僅喬木樹種就有28種，但是分布較廣、占比例較大的不到10種，由此導致森林的抗火能力下降。而由于冰川與洪積作用形成的河谷又多被草甸植物覆被，也為大興安嶺森林火災留下隱患。根據(jù)國際對森林生態(tài)環(huán)境恢復的經(jīng)驗，大興安嶺的森林群落一旦遭到破壞，恢復期至少要120～140 a。

1.1季節(jié)分布大興安嶺森林火災的發(fā)生與氣象條件的變化密切相關。年尺度上，降水量與過火次數(shù)顯著相關，氣溫與過火面積顯著相關；月尺度上，氣溫與過火次數(shù)顯著相關，風速、相對濕度與過火面積顯著相關；日尺度上，過火次數(shù)與最高氣溫顯著相關，過火面積與相對濕度顯著相關[10]。春、秋季是大興安嶺一年中風速最大的季節(jié)，也是林區(qū)火災易發(fā)多發(fā)季節(jié)。春秋干旱的氣候造成了大興安嶺的樹木生長緩慢，加上采伐后恢復困難，極易引起森林火災，特別是特大火災。總結大興安嶺森林火災的季節(jié)分布的特點，可以看到春季火災次數(shù)明顯多于秋季火災次數(shù)。由于2000年以后氣候異常，在全球變暖趨勢的影響下，大興安嶺2000、2002、2004、2005、2006及2008年開始頻繁出現(xiàn)夏季火災，共發(fā)生夏季火災85次，占5.27%，其中僅2005年1年就發(fā)生了37次，其中有33次是由于雷擊火導致的。

1.2火源大興安嶺火災的火源主要有3種：雷擊火、人為火和不明火因。大興安嶺是我國雷擊火的主要發(fā)生地，雷擊火災多集中在春季和夏季。據(jù)統(tǒng)計，在1965～2010這46年間大興安嶺地區(qū)雷擊火引發(fā)的森林火災為621次，占總林火次數(shù)的38.47%（全國年均雷擊火發(fā)生率僅為2.47%）。大興安嶺林區(qū)雷擊火多主要有2個原因，①同這個林區(qū)的地理位置、氣候特點有內在聯(lián)系，5月末6月初水汽不足，在一些容易落雷的地方只要具備了易燃條件，就極易受到雷陣雨和雷暴的影響形成雷擊火；②同林區(qū)的降水量有直接關系，高溫少雨年份極易造成雷擊火。人為火主要分布在人口分布較多的加區(qū)和新林等區(qū)。尤其是2000年以來，大興安嶺林區(qū)由于長期高溫干旱少雨，造成土壤含水率和植被含水率迅速降低，林內可燃物載量提高，以致森林火災頻發(fā)。

2林火碳排放的相關研究

20世紀70年代后期，在估算非工業(yè)源溫室氣體的排放量時，人們開始注意到了木材燃燒對全球碳循環(huán)的影響。到20世紀90年代，林火與氣候變化成為林火研究的一個重要領域[11]。國內從20世紀80年代起，就有很多學者開始對林火的空間分布規(guī)律以及氣候、植被分布、地形、人口分布等因素對林火活動格局的影響進行大量研究。2003年田曉瑞根據(jù)1991～2000年的森林火災統(tǒng)計數(shù)據(jù)和生物量研究結果，計算得到我國森林火災年均直接排放碳20.24～28.56 Tg[12]，為我國制定合理的林火管理策略提供了參考。胡海清[13]應用排放因子法，完成對大興安嶺地區(qū)1980～1999年間主要森林類型灌木、草本和地被物在森林火災中釋放的碳量及含碳溫室氣體的估算，得出20 a間大興安嶺典型森林類型灌木、草本和地被物層因森林火災釋放的總碳量為6.56 Tg，年平均0.33 Tg，約占全國森林火災碳釋放量的11.55%～16.30%。胡海清等[7]也在黑龍江省大興安嶺森林火災時空格局研究的基礎上，通過野外調查采樣和室內試驗分析相結合的方法研究主要喬木樹種1980～1999年間的碳釋放量，得出大興安嶺林區(qū)20 a間森林火災喬木釋放碳量為3.04×106～4.78×106 t，平均每年釋放碳量為1.52×105～2.39×105 t，占全國森林火災釋放碳量的7.51%～11.81%。孫龍等[14]得出大興安嶺地區(qū)的主要喬木在1985～2005年間林火中，共計釋放碳13.44～16.58 Tg。胡海清等[15]估算出大興安嶺1965～2010年46年間森林火災所排放的碳為2.93×107 t，年平均排放量為6.38×105 t，約占全國年均森林火災碳排放量的5.46%。

3大興安嶺森林防火措施發(fā)展及其對林火碳排放的影響

在大興安嶺地區(qū)防火工作開展初期的20世紀60及70年代，各方面工作開展不完善，如宣傳教育、監(jiān)測預報、撲救力量等均不到位，同時資金投入緊缺，極大阻礙了大興安嶺防火工作的展開。此階段主要還是屬于靠氣候決定火災的發(fā)生及撲滅的階段，極易出現(xiàn)重大和特大火災；此時期撲火技術較落后、缺乏專業(yè)性，也導致本來可以及時撲滅的“小火”發(fā)展成“大火”，林火碳排放量總體居高不下，各年份之間林火碳排放量波動巨大。同時可以看到，在個別年份由于宣傳教育、預報監(jiān)測等方面的加強，有效減少了森林火災的次數(shù)。隨后進入到80年代，隨著防火工作的不斷深入和加強，科研者的不斷探索，資金投入不斷增多，同時開始開展點燒防火線及營林用火，大興安嶺地區(qū)的林火碳排放量總體呈現(xiàn)出明顯減少的趨勢。但是在1987年由于森林大火的慘重，林火碳排放量迅速增加。90年代大興安嶺地區(qū)不斷對之前的森林防火工作進行總結，尤其加強了對人為火源的控制，不斷完善火源管理制度，形成了火災系統(tǒng)責任制。同時大力發(fā)展并加強了林火監(jiān)測預報及撲救力量，充分利用現(xiàn)代化技術開展防火工作，綠色防火開始向縱深方向發(fā)展，從而深入探討防火林帶的阻火機理。到1999年，生物防火林帶建設與天然林資源保護工程緊密結合、統(tǒng)籌兼顧，并結合營林生產(chǎn)，清除林下可燃物，形成改建型生物防火林帶，也做到了在根本上防止特大火災的發(fā)生。這一階段是大興安嶺森林防火工作快速發(fā)展進步的時期。2000年以后，由于天保工程的實施及可燃物的恢復，大興安嶺地區(qū)的森林火災次數(shù)又重新呈現(xiàn)上漲趨勢。與此同時大興安嶺地區(qū)森林防火措施也在不斷發(fā)展進步，現(xiàn)代化監(jiān)測預報設備不斷完善，撲救能力不斷提高等，大興安嶺地區(qū)的過火率逐漸減小。在氣候變化平緩的年份里，防火措施的加強有效地減少了林火碳排放量。近年來，由于太陽黑子、厄爾尼諾現(xiàn)象及溫室效應導致的氣候出現(xiàn)高溫、大風等年份里，加上管理防范的疏忽、制度的不完整、實施防火措施時的不專業(yè)性，極易造成森林大火，尤其是重大和特大火災的發(fā)生。雖然無可避免地發(fā)生重大和特大火災，但是林火碳排量與1987年之前相比還是有很大幅度的減少，說明森林防火工作的進步有效減少了林火碳排放。所以大興安嶺地區(qū)的森林防火工作還是很有成效的，但是也有待于改進，以積極應對新氣候背景下的森林防火形勢。

4大興安嶺森林火災減災效益估算分析

森林火災致使森林資源和生態(tài)環(huán)境受到破壞，不僅造成直接經(jīng)濟損失，還嚴重制約造林綠化和生態(tài)環(huán)境建設進程[16]。大興安嶺是我國最大的國有林區(qū)，因此研究大興安嶺的森林火災損失及效益有利于提高人們對防治森林火災重要性的認識、把握森林火災的損失程度，可以為大興安嶺制定合理的防火投入及支出提供依據(jù)[17]。

4.1大興安嶺森林火災減災效益估算

4.1.1大興安嶺森林火災損失情況。森林火災損失是指因森林火災造成的用貨幣或其他方式表示的損失[18]，分為直接損失和間接損失。直接損失包括林木資源損失、木材損失、固定資產(chǎn)損失、流動資產(chǎn)損失等；間接損失包括停減產(chǎn)損失、災后處理費用、現(xiàn)場施救費用、環(huán)境和資源損失。

（1）直接損失。由于1976年以前大興安嶺森林火災資料記錄不全面，因此筆者選取1977～1986年及1995～2004年這2個時間段進行對比，并將1977～1986年作為1995～2004年的對照期。為了便于比較，將這2個時間段估算的損失均取平均值。由于獲取資料及數(shù)據(jù)的限制，只采用立木資源損失進行估算。立木蓄積量按照按30 m3/hm2來估算，火災對立木的燒傷全部按照中度燒傷木計，可選擇價值損失系數(shù)為0.7；林價根據(jù)目前林業(yè)部門實施林價制度的標準，即將立木蓄積量以150元/m3作為計算林木損失額的林價。估算后得到結果見表1。