EN中文

地理科学 >

2022 , Vol. 42 >Issue 10: 1838 - 1847

DOI: https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2022.10.016

呼伦贝尔草原火时空格局及特征分析

  • 周粉粉 , 1 ,
  • 郭蒙 , 1 ,
  • 钟超 1 ,
  • 常禹 2 ,
  • 于方冰 1
展开
  • 1.东北师范大学地理科学学院/长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室，吉林 长春 130024
  • 2.中国科学院森林生态与管理重点实验室/中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁 沈阳 110016
郭蒙。E-mail:

周粉粉（1997−），女，山东菏泽人，硕士研究生，主要从事草原火研究。E-mail:

收稿日期: 2021-11-16

  修回日期: 2022-03-16

  网络出版日期: 2022-10-20

基金资助

国家重点研发计划项目(2018YFE0207800)

国家自然科学基金项目(41871103)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

Spatial-temporal Patterns and Characteristics of Grassland Fire in the Hulunbuir Grassland

  • Zhou Fenfen , 1 ,
  • Guo Meng , 1 ,
  • Zhong Chao 1 ,
  • Chang Yu 2 ,
  • Yu Fangbing 1
Expand
  • 1. School of Geography Science, Northeast Normal University, Key Laboratory of Geographic Processes and Ecological Security of Changbai Mountain, Ministry of Education, Changchun 130024, Jilin, China
  • 2. Key Laboratory of Forest Ecology and Management, Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, Liaoning, China

Received date: 2021-11-16

  Revised date: 2022-03-16

  Online published: 2022-10-20

Supported by

National Key Research and Development Program of China(2018YFE0207800)

National Natural Science Foundation of China(41871103)

Copyright

Copyright reserved © 2022.
Fold

摘要

以Fire_CCI51为主要数据源，应用GIS空间分析技术对呼伦贝尔地区2001—2019年草原火的时空分布进行了研究，结果发现：呼伦贝尔草原火时间上具有年际波动较大、循环周期不定和春、秋两季双峰式集中的特点；空间上集中分布在东部森林草原、边境线附近，呈现出东多西少、北多南少的格局。利用相关分析方法对主要气象因子（平均降水量、最高气温、最小相对湿度、最大风速）与草原火之间的关系进行了深入分析，发现气象因子与草原火之间不存在显著相关；通过对呼伦贝尔市1981—2015年的草原起火原因统计数据分析发现，人类活动是导致草原火发生的主要因素。应用空间分析方法对边境线20 km缓冲区内的草原火进行了提取，发现境外过火面积远高于境内而且俄罗斯的过火面积远高于蒙古和中国。

关键词： 草原火; 过境火; 草原火灾防控政策; 呼伦贝尔草原

本文引用格式

周粉粉 , 郭蒙 , 钟超 , 常禹 , 于方冰 . 呼伦贝尔草原火时空格局及特征分析[J]. 地理科学, 2022 , 42(10) : 1838 -1847 . DOI: 10.13249/j.cnki.sgs.2022.10.016

Abstract

Under the background of global climate change, human activities have intensified the occurrence of extreme climate events, increased the possibility of grassland fire, and seriously threatened these curity of terrestrial ecosystem and people’s life and property. The Hulunbuir grassland as a border zone of China, Mongolia, and Russia, so the study of spatial and temporal distribution pattern and influencing factors of grassland fire is of great significance to the management and prevention and control of grassland fire in our country. In this study, Fire_CCI51 was used as the main data source, and GIS spatial analysis technology was applied to explore the spatial and temporal distribution of grassland fires in Hulunbuir region from 2001 to 2019. The results show that there has the randomness of large interannual fluctuations and indefinite cycles and the regularity of bimodal concentration in spring and autumn; the spatial distribution is concentrated in the eastern forests and grasslands and near the border line , shows a pattern of more east and less west, more north and less south. In order to explore the influence of meteorological factors on grassland fire in HulunBuir grassland, this study conducted an in-depth analysis of relationship between major meteorological factors and grassland fires by using correlation analysis method. It was found that there was no significant correlation. Therefore, this paper makes a statistical analysis of the causes of grassland fires, and finds that human activities are the main cause of grassland fires. In addition, the spatial analysis is used to extract the burn area in boder area and buffer zone, and found that there are far more fires outside than inside and Russia has far more fires than Mongolia or China. In view of junction environment is not very different, this study conducts a comparative analysis of the different grassland management and prevention and control policies in China, Mongolia and Russia, and finds that China’s policy is more strict and perfect, and has more advantages in border fire prevention and control. Therefore, the study believes that the local government should urge herdsmen to mow the grassland in time, focus on human activities in pastoral areas, and strictly manage anthropogenic fire sources, rationally allocate prevention and control forces, focusing on forest-steppe zone and border zone. At the same time, China’s prevention and control experience should also be shared with neighboring countries to promote joint prevention and control in border areas.

Key words： grassland fire; border fire; grassland fire prevention and control policy; Hulunbuir Grassland

草原是陆地生态系统重要的组成部分，是农牧民赖以生存的基本保障和畜牧业发展的重要物质基础，也是维系国家生态系统安全、促进牧区社会可持续发展的重要物质基础[1]。中国是一个草原大国，仅天然草原面积就有近4亿hm2，约占国土总面积的41.7%，占世界草地面积的11.9%，居世界第二位[2]，构成了中国面积最大的绿色屏障。
草原火是可燃物在有利于燃烧的条件下，接触自然火源或人为火源后燃烧、蔓延，对草原造成不同程度损害的现象[3]。作为自然生态系统的重要干扰因子之一，草原火灾在全球范围内频繁发生[4]。由于其突发性强、破坏性大、灭火及救火难度大，给草原地区的经济发展、社会安定带来巨大影响，同时也对人民的生存环境乃至国土安全构成严重威胁[5]。中国的草原火灾较为严重，火灾频发区面积占草原面积的1/6，易发区占1/3[6]。其中，内蒙古自治区是草原火灾极为频繁的地区，锡林郭勒盟和呼伦贝尔市是过火面积最大的重大火险地区[7]。
呼伦贝尔草原是世界四大草原之一，也是中国北方草原中景观生态类型和生物多样性最丰富的区域，具有很高的生态服务价值和生产资源价值，其生态安全将直接影响整个牧区的可持续发展，甚至影响整个国家的生态环境质量。作为与蒙古、俄罗斯两国接壤的地区，呼伦贝尔草原具有重要意义，交界带特殊的火环境也使其易受到蒙、俄两国的过境火威胁。因此，呼伦贝尔草原火的时空格局研究对于其生态安全、火灾防控和边境地区的联防联控具有重要的指导意义。
目前，国内外学者对草原火进行了大量研究，在草原火的时空分布及驱动因素、草原火灾监测、草原火险评估等方面取得了一定进展[8~12]，但也存在一定的局限性。在国外，草原火常常作为野火的一部分进行整体研究，单独研究较少。在国内，火灾科学研究者将林火作为主要研究对象，而对草原火的研究相对滞后。早期的草原火研究源于历史统计数据，近年来随着GIS和遥感技术的进步，许多学者从不同层面展开了草原火的相关研究，集中在可燃物的特性[13,14]、排放污染物的动态[15,16]、草原火灾的时空动态[1,7]、火行为及其模拟[17, 18]和少数边境火研究[10,19]上。研究区多为蒙古高原[12,20]、内蒙古草原[1,3,7,18]等整体区域，内蒙古东部地区[8,9]、中蒙边境地区[10,14,17,19]的局域研究也较为常见，而对呼伦贝尔草原火[4, 11,21]、中俄边境火的研究较少；现有的呼伦贝尔草原火研究多聚焦于气象因素和人类活动对草原火的影响及驱动[4,21]、草原火险的分级与预测[11]等相关层面，对防控政策的分析很少。总之，目前呼伦贝尔草原火的研究相对片面。
因此，本文在分析呼伦贝尔草原2001—2019年草原火的时空格局和影响因素的基础上，对边境火分布特征进行了进一步分析，从中、蒙、俄三国的草原防火政策出发，对比分析了其防控能力的差异性，以期为中国的草原防火政策的完善及边境火的联防联控做出贡献。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究区概况

研究区（115°40′E~121°45′E，47°19′N ~51°23′N）位于内蒙古自治区东北部呼伦贝尔市的草原地带（研究区以全国植被类型为基础，以呼伦贝尔市矢量底图为依据，应用目视解译裁剪出草原区），西与蒙古毗邻、北与俄罗斯接壤，边境线长达1 281 km，面积约为8.62万km2。行政区划涉及呼伦贝尔市的牧业四旗（新巴尔虎左旗、新巴尔虎右旗、陈巴尔虎旗和鄂温克自治旗局部）和三市一区（满洲里市、海拉尔区和额尔古纳市南部、牙克石市西部）。
呼伦贝尔草原地区属于典型的温带大陆性季风气候，冬季寒冷漫长，夏季炎热多雨，春秋干燥风大[1]。多年平均气温在0.35℃左右，自东南向西北递增，年温差较大：最高温出现在7月，最低温出现在1月；年降水量在250~300 mm左右，自东南向西北递减，年降水量变化大[4]。自西向东分为半干旱区和半湿润区，呈现出典型草原、草甸草原、森林草原的经度地带性规律。同时由于地形地貌的影响，还形成了平原典型草原、盐生草甸草原、典型草甸草原、沼泽化草甸草原等多种天然草场类型[2]，主要植被为丛生禾草、根茎禾草、禾草及杂类草等。研究区位于大兴安岭以西、蒙古高原的东北部，地势东高西低，海拔在650~700 m之间。

1.2 火烧数据及处理

本研究采用的火烧迹地数据来源于欧洲航天局（ESA）为更好地执行气候变化倡议（CCI）研发的全球火烧产品Fire_CCI51（ https://geogra.uah.es/Fire_CCI51/firecci51.php）。该产品提供了基于Terra卫星上的MODIS传感器的全球燃烧区信息，时间分辨率为一个月，空间分辨率为250 m，是目前可用时间最长、同监测时段内空间分辨率最高的全球过火面积（BA）产品。因此，该产品能够较准确地监测火场范围，为火烧迹地分析提供可靠的科学数据。本研究使用2001—2019年月尺度的BA产品（Geo TIFF文件），包括过火时间（JD）、置信度（CL）和土地覆盖类型（LC）3层信息。本研究采用的是LC层数据。
首先利用 ENVI5.3 软件对 Fire-CCI51 产品以研究区矢量文件为掩膜进行裁剪，得到研究区草原火烧迹地的栅格数据；再对其进行栅格转换、投影转换得到火烧迹地的矢量数据，最后对破碎图斑消除、融合得到完整的火斑数据。由于研究区内土地利用较为单一，所以不考虑LC层代码的地类影响，认为研究区范围内的所有火斑均是草原火。利用GIS软件建立5 km×5 km网格（Fishnet）来统计过火频度。
对于边境火，首先选取研究区范围内的中俄和中蒙边境线，利用GIS软件的空间分析功能，选取与边境线相交的火烧斑块作为本研究的过境火，之后再用国境线对过境火斑块进行切割，将其分为境内火和境外火。为对比分析中俄和中蒙过境火特征，本研究分别提取了边境线两侧各20 km范围内的所有火烧斑块并从多方面对其特征进行对比分析。

1.3 气象数据

为了分析气象要素对于草原火的影响，本研究选取了呼伦贝尔市的5个气象站点（图1），包含气温、降水、风速、相对湿度等多种气象要素，对气象数据以月份、年份为单位进行了均值处理。气象数据来源于中国气象科学数据共享网（ http://data.cma.cn）提供的中国地面气候资料日值数据集（V3.0）中这5个基准站2001—2019年的逐日气象数据。
图1 呼伦贝尔草原植被类型

Fig. 1 Vegetation types of the Hulunbuir Grassland

2 结果与分析

2.1 研究区燃烧面积的精度对比

Fire-CCI51作为一项全球燃烧面积产品，已被广泛应用于野火研究。为了明确产品的精确性，Lizundia等人[22]选取1 200个火点进行对比，发现其平均漏分、错分误差分别在67.1%、54.4%，且这些误差在不同的区域内有所不同[23]。因此，为了确定研究区范围内的数据精度，本文从研究区中随机选取10个火烧斑块，利用Landsat影像提取过火范围并以此作为对照，采用Yamada等人[23]的计算方法（公式1）来计算Fire-CCI51的精度，结果（表1）显示Fire-CCI51对呼伦贝尔草原火探测的准确率从57.73%到95.39%不等，平均准确率为79.13%，高于林区69.16%[24]。故，认为Fire-CCI51能够较为准确的探测到草原火。
$ RR_{Fire{\text{-}}CCI}= \dfrac{{BA}_{Landsat}\cap {BA}_{Fire{\text{-}}CCI}}{{BA}_{Fire{\text{-}}CCI}}\times 100\mathrm{{\text{{\text{%}}}}} $
式中，RR表示精度，BA表示过火面积。
表1 Landsat影像中样品的野火燃烧面积的精度对比

Table 1 Accuracy comparison of wildfire burning areas of samples from Landsat images

火场样地 影像日期（年份.月份） 行/列 传感器 BALandsat/hm2 BAFire-CCI/hm2 RRFire-CCI/%
1 2001.09 123/25 Landsat5 TM 4286.13 4519.21 90.90
2 2002.06 123/25 Landsat5 TM 1344.81 1257.14 73.44
3 2003.05 123/24 Landsat5 TM 20662.21 17837.12 84.73
4 2004.08 123/26 Landsat5 TM 7533.24 7645.97 95.39
5 2006.05 123/26 Landsat5 TM 18503.34 16009.70 82.65
6 2007.04 123/25 Landsat5 TM 5821.19 5494.98 71.35
7 2013.10 126/26 Landsat8 OLI 12281.97 9703.15 72.09
8 2014.04 124/26 Landsat8 OLI 8622.75 8163.47 79.25
9 2014.09 123/26 Landsat8 OLI 5396.67 3307.86 57.73
10 2019.05 123/25 Landsat8 OLI 3511.82 3548.22 83.78

2.2 呼伦贝尔草原火时空分布特征

2.2.1 时间分布特征

2001—2019年呼伦贝尔草原过火面积存在明显的年际波动（图2）。2003年、2006年、2014年的过火面积较大，达到了9.62、8.97、10.91万hm2，均高于年平均过火面积（5.17万hm2）。其余年份的过火面积均低于年均值，2004年、2012年、2018年的过火面积较小，分别为2.65、2.87、1.53万hm2。因此，呼伦贝尔草原年际过火面积的变化具有一定的随机性，呈现出先减后增、又减再增的循环，平均每4 a为一个周期、高低交错式周期性变化。
图2 2001—2019年呼伦贝尔草原过火面积变化

Fig. 2 Fire area in Hulunbuir Grassland from 2001 to 2019

通过分析月过火面积发现4月、5月、9月、10月过火面积分别占总过火面积的26.5%、20.0%、29.4%、12.7%，累计高达88.6%，是过火面积较大的4个月份，对应春、秋防火期。

2.2.2 空间分布特征

图3所示为5 km×5 km网格内统计的呼伦贝尔草原2001—2019年的过火频度，可以看出，草原火主要发生在呼伦贝尔草原东部森林草原和东北部中俄边境线附近，其次为中蒙边境线附近，而西部典型草原区的过火频度较小，呈现出东多西少、北多南少的空间格局，说明森林草原区和边境区域是呼伦贝尔草原火的高发区。
图3 2001—2019年呼伦贝尔草原火烧迹地频度分布

Fig. 3 Frequency distribution of burned area in HulunbuirGrassland from 2001 to 2019

2.3 过境火时空分布特征

过境火，也称入境火、越境火，本文指发生在两国边境线处、由一个国家向另一个国家蔓延的森林草原火灾。从图4可以看出，2001—2019年过境火面积大小不一：以2010年为界，前10 a过境火面积较小，仅2003年、2004年超过了5万hm2，其余年份均小于5万hm2，波动性不大；2010年后，过境火面积有明显波动，2015年达到峰值47.25万hm2，而2018年低至不足1万hm2。另外，缓冲区内过火面积普遍大于过境火，仅2015年例外，说明2015年过境火范围超出了缓冲区。此外，过境火和缓冲区内境外过火面积均普遍高于境内，尤其是在过境火面积较大年（2003年、2013年、2015年等）差异更为明显。
图4 2001—2019年呼伦贝尔草原过境火及20 km缓冲区内境内、外过火面积变化

Fig. 4 Annual changes of transit fires and internal and external fires in the 20 km buffer zone in Hulunbuir Grassland from 2001 to 2019

通过提取边境线两侧20 km缓冲区范围内的过火区发现，境外火所占比例高达85%以上，远远高于境内火（图5）。其中，俄罗斯高达57.5%，蒙古达32.3%，而中国仅10.2%。
图5 2001—2019年边境线20 km缓冲区内火烧迹地空间分布

Fig. 5 Spatial distribution of burned area in 20 km buffer zone along border line in 2001-2019

2.4 气象因子与草原火的相关性分析

为探究气象要素对草原火的影响，研究以年均最高气温、年均降水量、平均最小相对湿度、平均最大风速为例，与呼伦贝尔草原年、月（4月、5月、9月和10月）过火面积、过火次数做了相关性分析（表2、表3），结果显示气象因子与过火面积、过火次数在年、月尺度上均不存在显著相关，说明气象要素不是决定草原火发生与否的主要条件。
表2 气象要素与年过火面积、次数的相关性分析

Table 2 Correlation analysis between meteorological elements and yearly fire area and number

R2（过火面积） R2 （过火次数）
年均最高气温 0.011 0.009
年均降水量 0.036 0.060
年均最小相对湿度 0.007 0.011
年均最大风速 0.118 0.148
表3 气象要素与月过火面积、次数的相关性分析

Table 3 Correlation analysis between meteorological elements monthly fire area and number

R2（过火面积） R2（过火次数）
　　注：**表示P＜0.01。
月均最高气温 0.027 0.038
月均降水量 0.002 0.026
月均最小相对湿度 0.049 0.007
月均最大风速 0.024 0.130**
由于林火的发生对于气象因素（降水）的反映有一定的滞后效应[25]。为验证草原火的发生对气温、降水等气象因子是否存在滞后效应，本研究对当月过火面积、过火次数与上月的平均最高气温、降水量等做了线性回归分析（表4），结果表明月尺度上气象要素与草原过火面积之间不存在迟滞效应，而过火次数与气象要素间虽存在显著性但相关性较弱。因此，也可以认为过火次数与气象要素间也不存在迟滞效应。
表4 气象要素与月过火面积、次数的迟滞效应

Table 4 Hysteretic effect of meteorological elements and on the area and number of lunar fires

R2（当月过火面积） R2（当月过火次数）
　　注：**表示P＜0.01，*表示P<0.05。
上月均最高气温 0.000 0.077*
上月均降水量 0.002 0.058*
上月均最小相对湿度 0.000 0.003
上月均最大风速 0.028 0.100**

2.5 草原起火原因统计分析

为进一步探究呼伦贝尔草原火发生的驱动因素，本文对1981—2015年呼伦贝尔市统计局记录的起火原因历史数据进行了统计分析。发现1981—2015年共记录草原火发生2222次，其中，人为火比例高达63.37%，主要以野外吸烟（15.44%）、烧荒（14.27%）和机车喷火（14.41%）为主，而自然因素引起的火灾仅占7.38%，未查明火源为29.25%。即，在已查明分起火原因中，人为草原火发生比例（89.57%）远高于自然草原火（10.43%）。因此，研究认为人类活动是导致呼伦贝尔草原火灾发生的主要因素。

3 讨论

3.1 呼伦贝尔草原火时空分布特征分析

2001—2019年呼伦贝尔草原火烧面积的年际变化波动性较大，存在明显的高、低峰交错现象；月变化具有一定的规律性，呈明显的双峰分布特征，集中在每年的春（4月、5月）、秋（9月、10月）两季。年尺度上，草原火变化主要与植被状态和气候条件密切相关[3]。全球气候变暖背景下，呼伦贝尔草原气温呈上升趋势，而降水、风速呈下降趋势，气候整体出现暖干化状态，导致牧草高度和盖度有所降低，可燃物含量减少；由于草原区冬季寒冷而漫长，牧区人民需要储备大量牧草饲养牲畜，会在秋季及时刈割牧草，也减少了可燃物积累。月尺度上，草原火与可燃物状况、气象、地形、火源等因素综合相关：春、秋两季，呼伦贝尔草原气候干燥、风大，气温变化快，地形较为平坦，为草原火的发生和蔓延提供了有利的自然条件；草原植被处于春季返青期和秋季枯落期，可燃物载量较大、含水率较低，死可燃物积累，草原火发生概率增加；另外，春、秋两季，呼伦贝尔草原作业活动较多，人员活动较为频繁、车辆使用较为密集，也提供了更多的人为火源。
呼伦贝尔草原火主要发生在东部森林草原区及边境线附近，具有明显的空间聚集性，与前人结论一致[1, 8, 21]。一方面，草原火的发生与可燃物载量直接相关[1]。呼伦贝尔草原自西向东依次为典型草原、盐生草甸、草甸草原，植被长势依次增强，可燃物载量依次增加，火灾发生率逐渐升高，故东部森林草原过火率较高；另一方面，呼伦贝尔草原火的空间特征也与人口、居民点分布等紧密相关。张正祥等[4]分析其人为草原火时发现农田与居民点分布主要集中在呼伦贝尔市东部偏南区域，而本研究区位于呼伦贝尔市的西南部，因此，人口和农田则集中分布在研究区的东部区域，从而为研究区东部提供了较多的人为火源。

3.2 过境火分布特征分析

结合图5可以看出，国境线两侧过火面积差异较大：境外过火面积远高于境内、俄罗斯过火面积远高于蒙古，这与交界带火环境及中、蒙、俄三国的草原火防控政策息息相关：
1）中蒙边境地区位于蒙古高原南部，属温带大陆型气候区，春秋两季干燥、风大、日照强。植被以典型草原为主，长势稍差，地表可燃物载量有限。且有道路等防火带阻隔，一定程度上抑制了边境火蔓延。但是边境区人口稀少，防火季大多是偏东风向，且没有天然分界线，这为蒙古草原火越境提供了便利的自然条件；中俄边境地区位于蒙古高原东北部，属温带大陆型气候区。以额尔古纳河为界，与后贝加尔边疆区南部草原相望，牧草生长质量较好，可燃物载量较大。中俄边境区风向偏东南，有利于俄罗斯草原火越境。虽有额尔古纳界河作为天然有利屏障，但河流面较窄（20 m左右）、结冰期较长（6个月），导致其防止境外火蔓延的作用甚弱。因此，境外火的面积远大于境内火。
2）相较于中蒙边境线而言，中俄边境线跨度更长。后贝加尔边疆区矿产资源丰富，当地居民以矿工作业为主，带来了更多的人为火源。因此，俄罗斯的边境火远大于蒙古。
3）中国的草原火灾防控政策较俄、蒙两国更具优势，防控效果更好；可见，边境地区的自然条件有利于草原火的发生与蔓延，但因涉及到国家政策，其草原火管理存在很大程度的限制。因此，过境火的防控是呼伦贝尔草原火灾防控的重点，也为中国的草原火防控提出了重大挑战。

3.3 气象因子驱动性分析

研究发现气象因子与草原火的发生不存在显著相关性，这与宫大鹏[8]等的结论不同。原因有二：① 研究区不同。宫大鹏等以新巴尔虎草原为研究区，研究尺度较小，植被类型较为单一，一定程度上避免了可燃物的影响。② 气象数据的选取与处理方式不同。宫大鹏等选用了研究区内的3个气象站点并对气象数据进行分级处理，基于ArcGIS统计功能分析气象因子与草原火之间的定性关系，而未进行二者相关性的定量分析，避免了数据极端误差的影响；而与曲炤鹏[20]等的研究结果基本相同，原因在于：曲炤鹏等的研究区（蒙古高原）也存在不同的草原类型，且进行了气象数据的相关性定量分析（相关分析），与本文处理方式基本一致。
另外，Bradstock[26]等人提出的 “四开关”模型也指出，只有同时满足四要素（充足的生物质、生物质具有可燃性、火灾天气、点火源）时，火灾才会发生。因此，气象数据对草原火环境的影响主要体现在火险天气上，通过影响可燃物含水率和易燃程度来预测草原火的发生概率，并不能决定其是否发生。这与本文所得出的不显著相关的结论是一致的。Fang等[27]人的研究也表明，大范围尺度内野火的发生对气温、降水、风速等气象要素具有一定的响应，而局部当地尺度上气候对火灾的影响并不具有显著效应。这也能很好得解释本文在局地尺度（呼伦贝尔草原）上得到的不显著相关的现象。

3.4 人类活动驱动性分析

本研究发现人类活动是导致呼伦贝尔草原火发生的主要因素，这一结论与峰芝[1]、张正祥[4]、姜莉[5]等一致。一方面，频繁的人类活动提供了大量的人为火源促进了草原火的发生；另一方面，草原火防控政策在一定程度上管控着人的行为活动，从而减少了人为火源的数量。境外火的面积远高于境内火也与中国严格的防控政策息息相关。

3.5 中、蒙、俄火灾管理政策对草原火的影响

我们假设在20 km缓冲区内自然因素相同，那么缓冲区范围内过火面积的差异可以认为是人为因素造成的，即中、蒙、俄的草原管理政策对草原火的发生和防控起到了不同作用。下面从草原的利用与管理、草原火灾的防控措施两方面来对比分析。
在草原利用与管理方面，由于三国对土地的利用和管理方式有所不同，其草原利用政策、方式也有所差异[28~30]（表5）。中国实行承包责任制并制定了《草原防火条例》，在预防、扑救、灾后处置和法律责任4方面提出了具体要求[28]，并提倡多定居放牧、秋季收割，能抑制草原火的发生；蒙古实行共同管理制，由社区来承担责任和义务，传统游牧促进了草原火的发生[29]；俄罗斯草原属私有制，其经营管理权直接下放到个人[30]，个人经费不足、防控力度有限导致草原火得不到有效预防。且蒙、俄两国没有制定专门的防火条例，仅在有关律法中对防火工作做相关表述，对草原的相关规定很有限，不能有效控制草原火灾。
表5 中、蒙、俄三国的草原利用方式

Table 5 Grassland utilization mode in China, Mongolia and Russia

草原所有权 利用政策 利用方式
中国 国家所有制 承包责任制 定牧、禁牧、休牧、轮牧
蒙古 国有制 共同管理制 传统游牧
俄罗斯 私有制 租赁制 轮牧
三国的草原火灾多为人为火，因此必须严格规范公民的用火活动来预防草原火灾，表现在火源管理和防控基础设施两方面：① 在火源管理方面，中国采取了一系列措施，并提出了具体要求[28]（表6）。而蒙、俄两国却缺少政策执行，政府、公民的防火意识都较为淡薄：俄罗斯不仅没有禁止公民的林地自由，且没有专门机构来处理自然灾害，存在瞒报、谎报现象[30]；蒙古对公民用火管控力度较低，频繁的游牧、狩猎活动致使草原火频发[31]；② 在防火基础设施方面，中国兼备“三防”（防火隔离带、防火道路、防火物资储备库）、“三测”（地面监测、航空监测、卫星监测）、草原防火指挥信息系统和专业化的森林草原消防队，对防控越境火起到了关键作用；俄罗斯也采用了“三防”和“三测”相结合，但其防火经费远远跟不上需求，存在防火道路失修、消防设备老化、消防人员严重不足等问题[30]；蒙古资金不足、职责分工不明、救灾队伍不专业，防控效率大打折扣[31]。
表6 草原火源管理措施及其依据、要求

Table 6 Grassland fire source management measures and their basis and requirements

措施 依据 要求
划定防火区 草原火灾发生危险程度和影响范围等 政府主管部门对草原火险区进行分级
公布防火期
（3.15~6.15、9.15~11.15） 		草原火灾发生规律 地方人民政府对防火期间的一切草原社会、生产活动提出严格要求：禁止一切野外用火；机动车辆应安装防火装置并配合安全检查；高火险期内，任何单位和个人不得擅自进入高火险区
编制防火规划 草原火险区划、防火工作实际需要 政府主管部门编制
落实防火责任 森林草原防火责任单位和责任人 各级人民政府根据划定的草原防火区和经营单位确定
制定应急预案 联防联控、草原火险预报预警制度 草原防火主管部门和气象主管机构等各部门共同建立

4 结论

基于Fire_CCI51数据，本文对2001—2019年呼伦贝尔草原的火烧迹地进行了提取统计和时空分析，发现呼伦贝尔草原火年际波动较大、循环周期不定、呈整体下降趋势，月尺度上呈现春（4月、5月）、秋（9月、10月）两季双峰式集中的特点，且草原火多发生在东北部草甸草原和边境线附近，呈现出东多西少、南多北少的空间格局。结合气象要素、地理环境、可燃物状况等自然数据和起火原因统计等历史人文数据，分析了呼伦贝尔草原火的主要影响因素，发现气候要素对草原火的驱动力不大，人类活动才是导致草原火发生的主要因素。根据草原火的时空分布特征，确定了呼伦贝尔草原火重要防控时段为春、秋季防火期，重点防控区域为西部中蒙边境线、北部中俄边境线和东北部森林草甸草原附近。鉴于研究区的地理特殊性和重要性，专门对过境火进行了时空分析，发现境外火面积远高于境内火，且俄罗斯过境火的面积远高于蒙古和中国。故以中、蒙、俄3国的草原管理和防控措施为切入点进行了深度对比分析，根据结论提出建议如下：
1）呼伦贝尔草原火的空间分布受到多方面的影响：受可燃物载量影响，呼伦贝尔草原火多发生在东部森林草原区；受地势和盛行风向影响，蒙、俄边境火极易过境威胁中国草原安全；受人类活动影响，东部森林草原区人口、道路等分布较为集中，人为火源多，草原过火率高。因此，本区域草原防火主要以边境火和人为火为主，加强牧民的防火宣传和管控，不断完善边境防火隔离带、防火设施和人员配备尤为重要。
2）呼伦贝尔草原火的多发时段集中在防火季，且气候要素与草原火发生间不相关。说明草原火的发生随机性较强，可预测性差。此外，人为因素是导致草原火发生主要原因。因此，鼓励牧民春季作业谨防机车喷火、野外吸烟等活动造成人为草原火，秋季及时刈割草场减少可燃物载量，从源头防止草原火发生。
3）过境火对中国影响较大，边境线处草原火的频繁发生与交界带火环境密切相关，但根源在于中、蒙、俄三国的防控政策和能力有所不同。中国严格的草原防控政策与逐渐完善的防控设施、配备专业且强大的防控队伍都在过境火入境的及时消灭中表现出明显优势，减少了过境火所造成的损失。因此，可以将中国的火灾防控政策、经验与邻国分享，推进区域间的联防联控，从而减少过境火威胁，共同维护边境地区的生态安全。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
峰芝. 近30年内蒙古牧区草原火时空演化特征分析[D]. 呼和浩特: 内蒙古师范大学, 2015.

Feng Zhi. Spatio-temporal changes of grassland fire in Inner Mongolia in recent 30 years. Hohhot: Inner Mongolia Normal University, 2015.

[2]
苏和, 刘桂香. 浅析中国草原火灾信息管理技术进展[J]. 中国草地, 2004(3): 70-72.

Su He, Liu Guixiang. Elementary analyses on the progress of grassland fire disaster information management technique. Grassland of China, 2004(3): 70-72.

[3]
周怀林, 王玉辉, 周广胜. 内蒙古草原火的时空动态特征研究[J]. 草业学报, 2016, 25(4): 16-25.

DOI

Zhou Huailin, Wang Yuhui, Zhou Guangsheng. Temporal and spatial dynimies of grassland fires in Inner Mongolia. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(4): 16-25.

DOI

[4]
张正祥, 张洪岩, 李冬雪, 等. 呼伦贝尔草原人为火空间分布格局[J]. 生态学报, 2013, 33(7): 2023-2031.

DOI

Zhang Zhengxiang, Zhang Hongyan, Li Dongxue et al. Spatial distribution pattern of human-caused fires in Hulunbuir grassland. Acta Ecologica Sinica, 2013, 33(7): 2023-2031.

DOI

[5]
姜莉, 玉山, 乌兰图雅, 等. 草原火研究综述[J]. 草地学报, 2018, 26(4): 791-803.

Jiang Li, Yu Shan, Wulantuya et al. Summary of grassland fire research. Acta Agrestia Sinica, 2018, 26(4): 791-803.

[6]
刘兴朋,张继权,周道玮,等.中国草原火灾风险动态分布特征及管理对策研究[J].中国草地学报,2006(6):77-82.

Liu Xingpeng, Zhang Jiquan, Zhou Daowei et al. Study on grassland fire risk dynamic distribution characteristic and management policy. Chinese Journal of Grassland,2006(6):77-82.

[7]
萨如拉, 张鑫, 韩霄, 等. 1981—2015年内蒙古自治区草原火灾时空动态研究[J]. 消防科学与技术, 2019, 38(3): 421-425.

DOI

Sa Rula, Zhang Xin, Han Xiao et al. Studies on the temporal and spatial dynamies of grassland fires in Inner Mongolia from 1981 to 2015. Fire Science and Technology, 2019, 38(3): 421-425.

DOI

[8]
宫大鹏, 康峰峰, 刘晓东. 新巴尔虎草原火时空分布特征及对气象因子响应[J]. 北京林业大学学报, 2018, 40(2): 82-89.

DOI

Gong Dapeng, Kang Fengfeng, Liu Xiaodong. Spatial and temporal distribution patterns of grassland fire and its response to meteorological factors in XinBarag Prairie of northwestern China. Journal of Beijing Forestry University, 2018, 40(2): 82-89.

DOI

[9]
高策. 内蒙古东部地区草原火时空分布格局及影响因素研究[D]. 长春: 东北师范大学, 2016.

Gao Ce. The reaserch on spatial-temporal pattern and effecting factors of grassland fire in the eastern part of Inner Mongolia. Changchun: Northeast Normal University, 2016.

[10]
丽娜. 基于多源遥感数据的中蒙边境地区草原火实时监测[D]. 呼和浩特: 内蒙古师范大学, 2017.

Li Na. Real-time monitoring of grassland fire based on multi-source satellite remote sensing data in China-Mongolia Border Area. Hohhot: Inner Mongolia Normal University, 2017.

[11]
崔亮, 张继权, 包玉龙, 等. 呼伦贝尔草原火灾风险预警研究[J]. 草业学报, 2012, 21(4): 282-292.

DOI

Cui Liang, Zhang Jiquan, Bao Yulong et al. A study on early warning of grassland fire disaster risk in Hulunbuir. Acta Prataculturae Sinica, 2012, 21(4): 282-292.

DOI

[12]
杨晓颖, 玉山, 都瓦拉, 等. 蒙古高原草原火灾风险评价研究[J]. 干旱区地理, 2021, 44(4): 1032-1044.

DOI

Yang Xiaoying, Yu Shan, Du Wala et al. Risk assessment of grassland fire on the Mongolian Plateau. Arid Land Geography, 2021, 44(4): 1032-1044.

DOI

[13]
神祥金, 周道玮, 李飞, 等. 中国草原区植被变化及其对气候变化的响应[J]. 地理科学, 2015, 35(5): 622-629.

DOI

Shen Xiangjin, Zhou Daowei, Li Fei et al. Vegetation change and its response to climate change in grassland region of China. Scientia Geographica Sinica, 2015, 35(5): 622-629.

DOI

[14]
张恒, 崔孟然, 单延龙, 等. 中蒙边境典型草原草本可燃物燃烧性研究[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2021,45(5):171-177.

Zhang Heng, Cui Mengran, Shan Yanlong et al. Study on flammability of herbaceous fuel in typical grassland of China-Mongolia border. Journal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition),2021,45(5)171-177.

[15]
靳全锋, 鞠园华, 杨夏捷, 等. 2005—2014年内蒙古草地火灾排放污染物的时空格局[J]. 草业学报, 2017, 26(2): 21-29.

DOI

Jin Quanfeng, Ju Yuanhua, Yang Xiajie et al. Temporal and spatial patterns of emissions and pollutants from grassland burned in Inner Mongolia during 2005-2014. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(2): 21-29.

DOI

[16]
靳全锋, 黄海松, 沈培福, 等. 基于MODIS影像内蒙古草地火排放污染物动态研究[J]. 中国环境科学, 2019, 39(3): 1154-1163.

DOI

Jin Quanfeng, Huang Haisong, Shen Peifu et al. Dynamic changes of pollutants emission from grassland fires based on MODIS images in Inner Mongolia. China Environmental Science, 2019, 39(3): 1154-1163.

DOI

[17]
杨军, 董琪如. 基于WRF-Fire模式的2009年“5·21”蒙古国入境大火数值模拟研究[J]. 大气科学学报, 2020, 43(4): 718-727.

Yang Jun, Dong Qiru. Simulation of the evolution of the 21 May 2009 wildfire from Mongolia to China using WRF-Fire Model. Trans Atmos Sci, 43(4): 718-727.

[18]
玉山. 内蒙古草原火行为及其模拟研究[D]. 长春: 东北师范大学, 2020.

Yu Shan. Study on grassland fire behavior and simulation in Inner Mongolia. Changchun: Northeast Normal University, 2020.

[19]
丽娜, 包玉龙, 银山, 等. 中蒙边境地区草原火时空分布特征分析[J]. 灾害学, 2016, 31(3): 207-210.

DOI

Li Na, Bao Yulong, Yin Shan et al. Spatiotemporal characteristics of grassland fire in China-Mongolia Border Regions. Journal of Catastrophology, 2016, 31(3): 207-210.

DOI

[20]
曲炤鹏, 郑淑霞, 白永飞. 蒙古高原草原火行为的时空格局与影响因子[J]. 应用生态学报, 2010, 21(4): 807-813.

DOI

Qu Shaopeng, Zheng Shuxia, Bai Yongfei. Spatiotemporal patterns and driving factors of grassland fire on Mongolian Plateau. Chinese Journal of Applied Ecology, 2010, 21(4): 807-813.

DOI

[21]
徐英睿. 2001—2010年呼伦贝尔草原火灾空间分布[J]. 长春师范大学学报, 2017, 36(10): 77-80.

Xu Yingrui. Spatial distribution of glassland fire in Hulunbuir during 2001-2010. Journal of Changchun Normal University, 2017, 36(10): 77-80.

[22]
Lizundia-Loiola J, Oton G, Ramo R et al. A spatio-temporal active-fire clustering approach for global burned area mapping at 250 m from MODIS data[J]. Remote Sensing of Environment, 2020: 236

[23]
Yamada Y, Ohkubo T, Shimizu K. Causal analysis of accuracy obtained using high-resolution global forest change data to identify forest loss in small forest plots[J]. Remote Sensing, 2020, 12: 2489

DOI

[24]
Guo M, Li J, Yu F et al. Estimation of post-fire vegetation recovery in boreal forests using solar-induced chlorophyll fluorescence (SIF) data[J]. International Journal of Wildland Fire, 2021, 30(5): 365-377.

DOI

[25]
单延龙, 刘乃安, 胡海清, 等. 凉水自然保护区主要可燃物类型凋落物层的含水率[J]. 东北林业大学学报, 2005(5): 41-43.

DOI

Shan Yanlong, Liu Naian, Hu Haiqing et al. Moisture content of litter of principal fuel types in Liangshui Nature Reserve. Journal of Northest Foresty University, 2005(5): 41-43.

DOI

[26]
Bradstock R A. A biogeographic model of fire regimes in Australia: Current and future implications[J]. Global Ecology and Biogeography, 2010, 19(2): 145-158.

[27]
Fang K Y , Yao Q C , Guo Z T et al. ENSO modulates wildfire activity in China [J]. Natural Communications, 2021, 12(1): 1764.

[28]
中华人民共和国国务院. 草原防火条例 [R]. 中华人民共和国国务院公报, 2008, (35): 10-15.

The State Council of the People's Republic of China. Grassland fire prevention regulations [J]. Bulletin of the State Council of the People's Republic of China, 2008, (35):10-15.

[29]
塔林图雅. 蒙古国草原保护法律制度研究[D]. 呼和浩特: 内蒙古大学, 2017.

Talintuya. Research of Mongolia grassland protection legal system. Hohhot: Inner Mongolia University, 2017.

[30]
赵凤君, 舒立福, 姚树人. 俄罗斯2010年森林大火及教训[J]. 森林防火, 2011(4): 43-46.

DOI

Zhao Fengjun, Shu Lifu, Yao Shuren. Russia 2010 forest fires and lessons learned. Forest Fire Prevention, 2011(4): 43-46.

DOI

[31]
陈鹏宇, 赵凤君, 舒立福, 等. 蒙古森林草原火灾状况及林火管理[J]. 世界林业研究, 2014, 27(2): 66-69.

DOI

Chen Pengyu, Zhao Fengjun, Shu Lifu et al. Fires and fire management on forest steppe in Mongolia. World Forestry Research, 2014, 27(2): 66-69.

DOI

Options
文章导航

/

〈 〉