摘要: 近年来，高频率的林火发生率、其明显的年际变化规律和林火对社会的危害引起了社会的广泛关注，也有众多学者对林火的发生规律以及其驱动机制进行探究。已有的很多研究发现林火的发生与气温、降水等气候因子密切相关，但很少有重视人类活动这一因素，然而它正逐渐成为林火发生的重要影响因子。本文通过对于全新世以来的云南西北地区的森林火灾数据的整理和分析，揭示了滇西北地区森林火灾的发生规律，同时揭示了滇西北地区森林火灾与气候变化和人类活动之间的关系。结果表明：全新世以来，滇西北森林火灾的发生受到气候的自然变化和人类活动的双重影响。5100 a BP以前，气候的自然变化对森林火灾的影响较大，在相对于温暖的时期，森林火灾事件的发生较多，而在相对寒冷的时期，森林火灾事件的发生较少；5100 a BP以来，人类活动开始对森林火灾产生影响，甚至有时远远超出了气候变化的影响。对现代炭屑的研究发现，细粒径炭屑较多，反映了区域性火灾事件，且炭屑浓度较高区域为人类活动较多的地区。
Abstract:
In recent years, the high frequency of forest fire incidence, its obvious annual change law and the harm of forest fire to the society have attracted wide attention of the society. And many scholars have explored the occurrence law of forest fire and its driving mechanism. Many studies have found that the occurrence of forest fires is closely related to climate factors such as temperature and precipitation, but little attention is paid to the influence of human activities on the occurrence of forest fires. By analyzing the forest fire data since the Holocene of northwest Yunnan, this paper reveals the occurrence law of forest fires and the relationship with climate change and human activities. The results show that forest fires of northwest Yunnan are affected by climate change and human activities since the Holocene. Before 5100 a BP climate change had a greater impact on forest fires, with more forest fires in warm periods and fewer forest fires in cold periods. Since 5100 a BP, the impact of human activities on forest fires is greater, even far beyond the impact of climate change. Studies on modern charcoal have found that fine diameter charcoal is more, which reflects regional fire events. And the area of high charcoal concentration is the area with more human activities.
1. 前言
森林火灾是指对森林生态系统以及人类带来一定危害和损失的林火行为，人类无法控制 [1] 。森林火灾的发生不是完全的偶然事件，它具有一定的变化规律，在时空格局及技术的限制下，目前中国已做过的研究仅限于短时间尺度上的森林火灾发生规律 [2] [3] [4] ，而对于长时间序列的森林火灾变化规律研究不足。全新世是第四纪末次冰期之后的间冰期，也被称为冰后期，地球在12 kaBP年左右进入此时期 [5] ，人类在此时期进入了新石器时代，在此背景下发生的森林火灾事件，可能与人类社会发展和演化的关系十分密切。炭屑是研究森林火灾的重要指标，反映了森林火灾发生的相关情况，滇西北地区炭屑组合在很大程度上能反映森林火灾的强度和频率，同时也能反映人类生产和生活的相关活动，可以为过去森林火灾的重建提供重要依据。本文通过对全新世以来的滇西北地区的森林火灾数据进行整理和分析，揭示了全新世以来滇西北地区森林火灾的发生规律以及与气候变化和人类活动之间的关系。同时，将本研究结果与历史文献记录结合，并将其与其它地区类似的研究结果进行对比，从而使本研究更有普适性，为今后的林火预防做出贡献。
2. 研究区概况
滇西北地区(见图1：数字高程模型DEM数据来自http://www.gscloud.cn/)位于青藏高原东南缘横断山脉纵谷区，地处我国西南边陲、云南省的西北部，包括云南省的迪庆、丽江、大理、怒江四个州市。该区域面积约88632 km2，海拔高度约在741 m至6457 m之间，平均高度在海拔3000 m以上，云南省内最大的山系(云岭山系)和最高的山地(怒山)均在本区 [6] ，这一带是云南省内地势最高的部分。该地区地形复杂、地质结构特殊，在喜马拉雅造山运动的影响下，形成了山岳高耸、河谷深嵌的地形特点，孕育了丰富的动植物资源与景观资源 [7] ，是我国乃至世界生物多样性最丰富、最独特的地区。
滇西北地区纬度较低，受到西风环流和印度洋西南季风的交替影响，气候特点为干湿季分明、年温差较小的 [8] 。滇西北中东部气候终年温和，温差较小，干湿季分明，年平均降水量为800~1000 mm，该区域内基本一致，只因海拔高低不同而有所差别，植被类型为云南松、云杉和冷杉等。滇西北东南部为云南省最干旱的地区之一，气候温和、四季如春，植被类型为中山峡谷云南松林、高山栎林。滇西北南部的高原断陷盆地内气候温凉，年平均气温较低，降水较少，干湿季分明，植被类型为高原盆谷滇青冈林、元江栲林、云南松林。滇西北西北部海拔较高、热量水平较低，由于该地区地势起伏很大，气温具有明显的垂直差异，年降水量较少，主要植被为高山高原云杉冷杉、蒿草灌木草甸。
Figure 1. Overview map of the study area in northwest Yunnan province
图1. 滇西北地区研究区概况图
3. 研究方法
炭屑是植物不完全燃烧的产物，是指在自然火灾或人类用火过程中大量植被燃烧后产生的黑色的无机碳化合物，被称为“火的化石”，炭屑可以真实地反映某一地区林火的发生情况，且近2000年来林火的发生与人类越来越相关，所以炭屑也可以在一定程度上反映某阶段人类活动强度。沉积物中的炭屑是研究森林火灾的重要指标，是森林火灾发生与重建的重要证据。沉积物中炭屑含量和炭屑大小与植被燃烧的强度、密度和频率关系十分密切，一般大粒径炭屑反映的是区域性的火灾，而较小粒径的炭屑反映的是地方性的火灾，因此炭屑研究被广泛用于古环境和人类活动情况，揭示森林火灾与森林生态系统之间的环境关系 [9] [10] 。本文选取了已发表的滇西北地区的炭屑分析结果数据和森林火灾数据，探究森林火灾变化以及森林火灾与气候变化和人类活动之间的关系，为揭示滇西北地区的森林火灾史和探究森林火灾变化规律提供了科学依据。为了使本研究更有普适性，本文将研究结果与其它的不同区域进行对比，同时与历史文献记录相结合，充分验证了近年来人类活动对森林火灾的影响，为今后森林火灾的预防提出了相关建议。
4. 森林火灾变化规律研究
4.1. 全新世以来滇西北森林火灾情况
对洱海地区湖泊沉积记录中的炭屑研究 [11] 发现(见表1)，10800~10200 a BP炭屑浓度变化较大，最高达8000粒/g，说明这个时间段该地区经常有大的自然火灾发生，研究发现此火灾可能是由气候转暖引起的森林大火 [12] ；10200~9700 a BP炭屑浓度比上阶段有所降低，此时期全球范围内发生了新仙女木降温事件 [13] ，此时期洱海地区的炭屑浓度变化体现了滇西北地区对这一全球性冷事件的响应；9700~8800 a BP阶段炭屑浓度增大，最高可达40000粒/g，对应全新世初期的升温期；8800~8300 a BP炭屑浓度降低，对应全新世中的一次冷事件，气候冷偏干；8300~7400 a BP炭屑浓度有所提高，对应着气候偏温湿的阶段；7400~6800 a BP炭屑浓度偏低，这一阶段本地区气候以变冷干为主要特征；6800~5500 a BP这一阶段为全新世中稳定的暖湿阶段，炭屑浓度为整个研究点的高值部分，但滇西北地区洱海的考古研究至今尚未发现人类文明遗址，该阶段相当于全新世大暖期的盛期，可以推测此次炭屑浓度的增加可能与气候相关；5500~5100 a BP阶段炭屑浓度降低，对应一次冷事件的发生；5100~2400 a BP阶段炭屑浓度增大，考古发现洱海东部宾川县的白羊村遗址，有火塘及使用火的遗迹，晚期房址多为木胎泥墙，磨制石器和陶器大量被使用 [14] ，说明人类从距今4000年左右开始砍伐、燃烧树木，本阶段湖泊流域环境开始受人类活动的影响；2400~1900 a BP炭屑浓度增高，同时发现禾本科植物花粉浓度升高，显示了人类毁林种植活动强度增大；1900 a BP以来该地区受人类活动强烈影响，一方面松属孢粉含量呈渐升趋势，说明该时期的气候开始变暖变干，另一方面由于大部分地区的自然植被遭到人类活动的破坏，炭屑浓度显著上升，可见此阶段的森林火灾事件的发生是增多的，其原因可能受到气候变化和人类活动的双重影响。
Table 1. Forest fires situation in northwest Yunnan since the Holocene
表1. 全新世以来滇西北森林火灾情况
炭屑浓度充分反映了森林火灾的发生情况，由研究可知，在不受人为干扰的情况下，炭屑浓度较高的时期对应着气候较暖的时期，而炭屑浓度较低的时期对应着气候较冷的时期，这可能与燃烧物质的多寡有关。在气候温暖适宜的时期树木长势茂盛，植被覆盖率较高，所以易燃物较多，易于森林火灾的发生，寒冷时期，很多树木不能生长，植被覆盖率较低，便没有燃烧物质，森林不易燃。5100 a BP以来，人类活动开始出现，森林火灾的发生受到人类活动与气候的双重影响，但是人类活动对森林火灾的影响明显大于气候的变化。也有研究发现。也有研究发现，738 AD年左右南诏统一六诏，这期间发生过著名的火烧松明楼事件 [15] ，在这个阶段滇西海西海流域炭屑浓度大幅升高，且相关研究资料表明，这一时期云南人口数量大幅上升，为了解决人口数量增加带来的粮食问题，农民实行刀耕火种，从而造成该时段的炭屑含量的升高 [16] 。
政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告指出，全新世晚期是气候变化与人类活动相互作用最明显的一段时期，同时也是与当今乃至今后气候变化关系最为密切的时期之一 [17] ，而森林火灾与气候变化和人类活动密切相关，我们的研究结果表明过去5000年尤其是过去2000年以来，炭屑浓度大幅升高，所以现在我们对于森林火灾的控制与预防要主要从人类活动着手，禁止人类对森林的不良行为并加强火灾监测。
4.2. 现代滇西北森林火灾情况
根据对表土炭屑的研究发现 [18] ，滇西北西北部高山高原区粒径0~50 um的炭屑百分比含量很高，粒径50~100 um的炭屑百分比含量最低；滇西北中东部高中山高原区粒径0~50 um的炭屑百分比含量较高，粒径50~100 um与大于100 um的炭屑百分比含量较低；滇西北东南部中山峡谷区粒径0~50 um的炭屑百分比含量较高，达69.8%，粒径50~100 um的炭屑百分比含量较低，粒径大于100 um的炭屑百分比含量最低，炭屑浓度在几个区域中最高；滇西北南部高原盆谷区粒径0~50 um的炭屑百分比含量很高，粒径50~100 um的炭屑百分比含量较低，粒径大于100 um的炭屑百分比含量很低(见表2)。
可见，炭屑含量及浓度在几个植被区内较一致，粒径0~50 um的炭屑百分比含量最高，粒径50~100 um的炭屑百分比含量较低，粒径大于100 um的炭屑百分比含量很低。细粒径炭屑百分比含量较高，表明了区域性火灾事件，炭屑浓度总体上差异并不大，浓度普遍较低，表明该地区近几十年发生的火灾频率低且强度小。研究表明滇西北东南部炭屑浓度较高，而丽江城区边上的采样点周边村镇密集，该地区每年都有举行火把节的习俗，可能是导致该区域附近采样点炭屑浓度较高的原因。
Table 2. Modern forest fire situation in northwest Yunnan
表2. 现代滇西北森林火灾情况
4.3. 全新世以来滇西北森林火灾变化规律
随着人类活动的逐渐增强，人类活动对全球变化的驱动作用越来越强，随着极端事件频发、生物多样性减少等全球性生态环境问题的加剧，人们越来越关注人类活动的危害。研究过去是打开未来之门的钥匙，只有充分了解过去古火灾的变化规律与节奏，才能准确地预测未来，才能为经济社会的发展建言献策。且只有充分认识到影响森林火灾发生的原因和因素，才能根据原因对症下药，精准的预防该事件的发生。
本研究总结了全新世以来滇西北森林火灾记录，研究表明，全新世以来，森林火灾的发生与气候变化有密切相关的关系，森林火灾高发期对应着气候温暖时期，而森林火灾事件较少的时期对应着气候较冷的时期。5100 a BP以来，人类活动逐渐增强，炭屑浓度比过去温暖时期还要高得多，可见人类活动对森林火灾发生的影响明显高出了气候的影响。
现代细粒径的炭屑较多，反映了区域性的火灾事件，滇西北东南部炭屑浓度较高，是由于该地区村镇密集且每年都会举行火把节，可见现代人类活动对森林火灾的发生影响较大。所以对于今后森林火灾的预防要从人类用火活动强烈的地方着手，加强火灾监测，同时制定完善的火灾应对计划、加强建设火灾应对设施。
5. 结论
全新世以来滇西北森林火灾的发生受到气候变化和人类活动的双重影响，10800~5100 a BP，气候变化对森林火灾的影响较大，温暖时期炭屑浓度较高，对应着高频率的森林火灾事件，寒冷时期炭屑浓度较低，对应着低频率的森林火灾事件；5100 a BP以来，人类活动逐渐增强，炭屑浓度升高，可见人类活动对森林火灾的影响较大，甚至远远超出了气候变化的影响。对现代炭屑研究发现，细粒径的炭屑百分比含量较多，反映了区域性火灾事件，滇西北东南部的炭屑浓度较大，且该区域人类活动显著，故该地区人类活动对森林火灾事件有显著性影响。本研究从古今两方面验证了人类活动对森林火灾的影响，表明要对人类密集及用火强度较高的区域加强监测，从而预防森林火灾的发生。
现在对于森林火灾的研究还比较少，尤其是在技术手段的影响下，现代森林火灾观测资料只有几十年的历史，所以运用炭屑指标进行长时间尺度的森林火灾研究对于研究森林火灾发生历史与变化规律具有十分重要的意义。本文将全新世以来滇西北地区森林火灾与气候变化及人类活动之间的关系进行深入分析，展示了环境变化与人类活动之间的密切关系，揭示了古今人类活动对森林火灾发生规律的影响，对森林环境保护和资源管理具有深远意义，为未来区域环境保护、森林管理和森林监测提供了重要参考依据。