森林火災(zāi)恢復(fù)力評價研究

張 貴，龍朝夕，鄧妮娜，林 強

（中南林業(yè)科技大學 理學院，湖南 長沙 410004）

森林火災(zāi)恢復(fù)力評價研究

張 貴，龍朝夕，鄧妮娜，林 強

（中南林業(yè)科技大學 理學院，湖南 長沙 410004）

為了科學地對發(fā)生森林火災(zāi)的森林進行災(zāi)后恢復(fù)，以湖南省為案例，選取影響森林火災(zāi)恢復(fù)力的年平均氣溫、年降水量、年日照時數(shù)、年發(fā)生火災(zāi)次數(shù)、單位面積活立木增長量等8項指標建立了恢復(fù)力指標體系，采用組合賦權(quán)法確定了指標權(quán)重，建立了森林火災(zāi)恢復(fù)力評價模型，對森林火災(zāi)恢復(fù)力進行了定量評價。結(jié)果表明：森林火災(zāi)恢復(fù)力主要受單位面積活立木增長量影響，湖南省森林火災(zāi)恢復(fù)力存在恢復(fù)力一般區(qū)和恢復(fù)力較弱區(qū)，沒有恢復(fù)力較強區(qū)，說明湖南省森林生態(tài)系統(tǒng)受到森林火災(zāi)干擾后恢復(fù)潛力不高。

森林火災(zāi)；恢復(fù)力評價；組合賦權(quán)法

近年來，隨著人口、資源和環(huán)境的矛盾日益加深，罕見的火災(zāi)頻繁發(fā)生，如2010年12月2日，以色列北部卡梅爾山區(qū)發(fā)生大火，堪稱當?shù)?2年來最嚴重的森林火災(zāi)。同年，巴西全國共發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)25 999起，比去年同期增加了85%。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年火災(zāi)造成直接財產(chǎn)損失10多億元[1]。因此，森林消防管理部門應(yīng)該合理利用分配給他們的資源，發(fā)揮最大的森林火災(zāi)管理效率[2]。

嚴峻的火災(zāi)形式將進一步威脅森林可持續(xù)發(fā)展的進程。針對目前恢復(fù)力定義不統(tǒng)一的情況，國際社會重新界定森林火災(zāi)系統(tǒng)恢復(fù)力定義。認為恢復(fù)力就是指由物理、社會經(jīng)濟、環(huán)境因素以及過程，森林火災(zāi)系統(tǒng)受到擾動時，恢復(fù)到初始狀態(tài)的能力。目前森林火災(zāi)恢復(fù)力[3]研究尚停留在理論層面，定量研究甚至定性識別還有待提高。因此，本研究采用組合賦權(quán)法計算權(quán)重，運用綜合評價方法計算恢復(fù)力，并選擇湖南省作為研究區(qū)進行森林火災(zāi)恢復(fù)力評估，旨在探索促進森林火災(zāi)恢復(fù)力發(fā)展的有效途徑，同時為政府的火災(zāi)風險管理和防災(zāi)減災(zāi)決策提供科學依據(jù)。

1 恢復(fù)力和影響因素研究

1.1 恢復(fù)力的內(nèi)涵

恢復(fù)力resilience 其來源于resilio（re = back回去，silio = to leap)，其意思是跳回的動作。從單純的定義方面來理解，恢復(fù)力是指某事物在沒有變形和裂開的情況之下，因為受到了外界的影響而發(fā)生形變并恢復(fù)到原來狀態(tài)的能力[4]。在原來的韋氏字典當中，恢復(fù)力又被定義成從變化中恢復(fù)到原來狀態(tài)或者適用的能力[5]?，F(xiàn)在，恢復(fù)力這個名詞已經(jīng)在人與自然相互作用的各個學科中廣泛應(yīng)用，如安全建設(shè)、組織行為和災(zāi)害管理等[6]。每個領(lǐng)域的研究者們對恢復(fù)力這個概念的定義都有所改動，從而加深了人們對于恢復(fù)力本質(zhì)的認識。

要想深入理解森林火災(zāi)恢復(fù)力系統(tǒng)，首先需要理解恢復(fù)力的本質(zhì)內(nèi)涵[7]。已經(jīng)有很多的文獻對恢復(fù)力的定義進行闡述，并把恢復(fù)力分成為生態(tài)恢復(fù)力和工程恢復(fù)力[8]。大家普遍認為，系統(tǒng)恢復(fù)力描述了一個系統(tǒng)受到外界影響之后而不轉(zhuǎn)變成其他狀態(tài)的一種能力，一個恢復(fù)活力很強的系統(tǒng)在承受一定的打擊并且在遭受打擊之后能夠進行自我完成重建[9]；森林在收到外界影響以后，能夠在一定的時間之內(nèi)恢復(fù)到其原來的狀態(tài)并保持物種組成不發(fā)生變化，在總結(jié)前人對其他領(lǐng)域恢復(fù)力的定義和探究的基礎(chǔ)上，本研究認為森林火災(zāi)恢復(fù)力是指當森林發(fā)生火災(zāi)時，森林系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，當火災(zāi)被撲滅之后，森林生態(tài)系統(tǒng)在外界作用力與自身影響力的共同作用下，系統(tǒng)能夠自然地恢復(fù)到原來的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)或者原有的能力。森林系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)、功能和復(fù)雜程度直接決定了森林火災(zāi)恢復(fù)力的大小，同時與同外界施加的影響力息息相關(guān)。

1.2 森林火災(zāi)恢復(fù)力的影響因素

森林火災(zāi)恢復(fù)力的影響因素復(fù)雜多變，總的來說可以概括為兩個方面：(1)系統(tǒng)的外部因素。系統(tǒng)的外部因素對森林火災(zāi)恢復(fù)力的影響也是舉足輕重的。外部因素主要包括社會經(jīng)濟條件、社會保障制度、森林資源的合理開發(fā)利用和人口素質(zhì)等。在遭受同樣大小火災(zāi)的情況之下，經(jīng)濟越發(fā)達并且交通條件越發(fā)達的地區(qū)，森林火災(zāi)系統(tǒng)的恢復(fù)力比相對落后的地區(qū)要好。(2)系統(tǒng)本身的因素和災(zāi)害情況。系統(tǒng)本身的因素也就是指森林生態(tài)系統(tǒng)在遭受到外界的影響之前森林生態(tài)系統(tǒng)其本身的功能、結(jié)構(gòu)和森林系統(tǒng)的復(fù)雜程度。在大多數(shù)情況之下，森林系統(tǒng)本身的因素越復(fù)雜，生存在系統(tǒng)內(nèi)的各生物的種類越多，系統(tǒng)本身的恢復(fù)力也就要越高，相反，系統(tǒng)的恢復(fù)力就要低。這跟系統(tǒng)的水文氣象條件和地理位置有很大關(guān)系，同時與發(fā)生森林火災(zāi)的大小也有關(guān)，火災(zāi)越大，火災(zāi)燃燒的時間越長，火災(zāi)所影響的面積越廣，森林系統(tǒng)的恢復(fù)能力就越小。

2 研究方法

2.1 研究指標體系的建立

森林資源系統(tǒng)是個由森林資源、生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟復(fù)合而成的一個復(fù)雜的系統(tǒng)，森林生態(tài)系統(tǒng)火災(zāi)恢復(fù)力的典型特征表現(xiàn)為多層面、多指標。想要計算森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力，就需要考慮到氣候、社會經(jīng)濟和森林資源自身特性等因素的影響以及它們之間的相互作用關(guān)系，才能對森林資源的火災(zāi)恢復(fù)力進行正確的評價，從而為火災(zāi)后的救助和重建提供寶貴的依據(jù)。

根據(jù)森林資源自身特點，考慮到氣候環(huán)境的差異、地理位置的不同、社會經(jīng)濟發(fā)展的不平衡和人類活動的影響不同等，遵循科學性、系統(tǒng)性和可操作行的基本原則，建立森林火災(zāi)恢復(fù)力的評價體系。

考慮到對森林系統(tǒng)恢復(fù)力的各方面影響因素，然后根據(jù)指標選取的一些原則，選取森林系統(tǒng)自然因素指標（年降水量、年平均氣溫、年日照時數(shù)）、災(zāi)害本身影響指標（年發(fā)生火災(zāi)次數(shù)、年受災(zāi)森林面積）、森林自身指標（單位面積活立木增長量）、社會經(jīng)濟狀況指標（人均純收入）和人類綜合影響指標（人口數(shù)量）研究森林火災(zāi)恢復(fù)力。評價指標體系如圖 1所示。

圖1 森林資源系統(tǒng)火災(zāi)恢復(fù)力評價指標體系Fig.1 Evaluation index system for fires resilience of forest resources system

2.2 權(quán)重確定

2.2.1 數(shù)據(jù)歸一化處理

數(shù)據(jù)歸一化是指用歸一化的方法將有量綱的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成無量綱的數(shù)據(jù)表達。由于選取的評價指標體系中每個指標的量綱不相同，所以在計算數(shù)據(jù)之前首先必須要做的是對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理。歸一化如式(1)所示：

2.2.2 計算權(quán)重

選定指標以后，確定指標權(quán)值的方法有很多。一般主要分成兩大類：主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法，例如德爾菲（Delphi）方法又可以將其稱之為專家法，其特點就是集中各領(lǐng)域?qū)＜业闹R和所有的經(jīng)驗，確定選取的各指標權(quán)重，并在不斷地修改和反饋之中得到令人滿意的結(jié)果。這種主觀賦權(quán)法雖然比較成熟，但是主觀性比較強?？陀^賦權(quán)法，例如變異系數(shù)法，也就是直接利用選取的各項指標中包含的信息，通過計算得出各指標的權(quán)重。其具有很強的客觀性，但有的時候因為所取樣本不夠充分，最重要的指標計算出的權(quán)重不是最大，而那些不重要的指標可能具有很大的權(quán)重。為了充分利用主、客觀賦權(quán)法的優(yōu)勢，選擇了組合賦權(quán)法。將變異系數(shù)法與德爾菲法組合到一起對選取的評價指標進行賦權(quán)，其計算公式如式（2）所示：

式中：m為指標個數(shù)；分別是用變異系數(shù)法和德爾菲法獲得的權(quán)重向量。

2.3 恢復(fù)力評估模型

在進行森林火災(zāi)恢復(fù)力定量評價時，首先需要確定區(qū)域森林資源系統(tǒng)火災(zāi)恢復(fù)力的劃分等級和不同等級各指標的評價標準。根據(jù)每個指標原始數(shù)據(jù)的大小，對比標準值給每個實際值賦予不同的分值fi，再結(jié)合由組合賦權(quán)法得到的各指標的權(quán)重，按照式(3)加權(quán)計算每個地區(qū)的森林火災(zāi)恢復(fù)力，從而可以得到各個地區(qū)的森林火災(zāi)恢復(fù)力的大小。

式中：r表示某一地區(qū)森林火災(zāi)的恢復(fù)度；n表示指標個數(shù)；fi表示第i個指標的分值；ωi表示第i個指標的權(quán)重。

3 實 例

3.1 湖南省森林資源恢復(fù)力定量評價

依據(jù)指標的選取原則和森林火災(zāi)恢復(fù)力的定義，選取影響湖南省森林火災(zāi)恢復(fù)力的年平均氣溫、年降水量、年日照時數(shù)、年發(fā)生火災(zāi)次數(shù)、年受災(zāi)森林面積、單位面積活立木增長量、人均純收入、人口數(shù)量8項指標建立恢復(fù)力指標體系。由于目前還沒有制定森林火災(zāi)恢復(fù)力的評價標準，因而參照森林火災(zāi)相關(guān)研究的一些劃分方法，將湖南省森林火災(zāi)恢復(fù)力分為Ⅰ(恢復(fù)力較強區(qū)75～100分)、Ⅱ(恢復(fù)力一般區(qū)50～75分)、Ⅲ(恢復(fù)力較弱區(qū)25～50分)、Ⅳ(恢復(fù)力極弱區(qū)0～25分)4個等級。評價指標的評分標準采用4級一百分值劃分，根據(jù)湖南省各市州評價指標的數(shù)據(jù)，找到其中的最大值與最小值，采用等間距分級的方法計算出分級的臨界值，各個選取指標的分級標準見表1。計算數(shù)據(jù)來源于《湖南省統(tǒng)計年鑒》(2001年～2012年)和林業(yè)相關(guān)網(wǎng)站。

表1 湖南省森林火災(zāi)恢復(fù)力指標分級標準及權(quán)重Table 1 Classification standard and weight for fires resilience indexes of Hunan forest resources

采用組合賦權(quán)法得到各評價指標的權(quán)重（見表 1），根據(jù)分級標準給每個研究區(qū)域打分并乘以相應(yīng)的權(quán)重（見表 2），采用式(3)進行計算，得到各地區(qū)的恢復(fù)度。按照恢復(fù)力的等級劃分標準，得到湖南省各市森林火災(zāi)恢復(fù)力的大小順序，對照分級標準將森林火災(zāi)恢復(fù)力的評價結(jié)果進行分級，結(jié)果見表 2。

表2 湖南省各市森林火災(zāi)恢復(fù)力得分及評價結(jié)果Table 2 Scores and evaluation results of forest fires resilienceof cities in Hunan

4 結(jié) 論

(1)由湖南省森林火災(zāi)恢復(fù)力的排序結(jié)果可以看出，恢復(fù)力由大到小的排序依次是：益陽市、長沙市、湘潭市、張家界市、常德市、郴州市、株洲市、婁底市、湘西自治州、岳陽市、懷化市、衡陽市、邵陽市和永州市。由研究結(jié)果可以看出，湖南省有8個市是屬于森林火災(zāi)恢復(fù)力一般區(qū)，占全省14市的57%；有6市是屬于森林火災(zāi)恢復(fù)力較弱區(qū)，占全省14市的43%；全省沒有一個森林火災(zāi)恢復(fù)力較強區(qū)。說明當?shù)厣窒到y(tǒng)受到干擾后自然恢復(fù)到原有狀態(tài)的潛力并不高。

(2)本研究把湖南省作為案例，利用組合賦權(quán)法確定各指標的權(quán)重，建立了森林火災(zāi)恢復(fù)力的評價模型，研究結(jié)果表明湖南森林火災(zāi)恢復(fù)力主要受單位面積活立木增長量即森林自然屬性的影響。

(3)研究結(jié)果可以看出受災(zāi)森林面積是對森林火災(zāi)恢復(fù)力有顯著影響的因素之一。提醒人們在日常生活中謹慎使用生產(chǎn)性火源和非生產(chǎn)性火源，同時政府部門應(yīng)該完善林業(yè)管理制度、加強火災(zāi)預(yù)防和災(zāi)后處理措施，為研究區(qū)森林火災(zāi)管理提供重要參考信息。

[1] Merriam Webster.Merriam-Webster’s 11 th collegiate dictionary [M].MA: HarperCollins Publishers Inc,2004:45-57.

[2] 李建軍, 張會儒, 熊志祥,等.水源涵養(yǎng)林健康評價指標系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)解析[J].中南林業(yè)科技大學學報, 2014, 34(7): 19-26.

[3] 史培軍,郭衛(wèi)平,李曉兵,等.減災(zāi)與可持續(xù)發(fā)展模式：從第二次世界減災(zāi)大會看中國減災(zāi)戰(zhàn)略的挑戰(zhàn) [J].自然災(zāi)害學報，2005, 14(3):4-7.

[4] Gordon J E.Structures: or why things don’t fall down [M].Harmondsworth: Penguin Books，2003:35-47.

[5] 譚三清, 張 貴, 劉大鵬，等.基于灰色關(guān)聯(lián)度分析的森林火災(zāi)危害程度及相關(guān)因子研究[J].中南林業(yè)科技大學學報,2010, 30(4):135-138.

[6] Rose A.Economic resilience to natural and man-made disasters-Multidisciplinary origins and contextual dimensions [J].Environmental Hazards, 2007, (7) : 383-398.

[7] Carpenter S R, Walker Brian, Anderies J Marty,et al.From metaphor to measurement: Resilience of what to what?[J].Ecosystems, 2001, 4(8):945-957.

[8] Gunderson L H.Ecological resilience-In theory and application [J].Annual Review of Ecology and Systematic, 2000, 31: 506-439.

[9] Folke C , Carpenter S, Walker B,et al.Regime shifts, resilience,and biodiversity in ecosystem management [J].Annu-al Review of Ecology, Evolution and Systematics, 2004,35(1): 17-19.

Evaluation researches on forest fire resilience

ZHANG Gui, LONG Zhao-xi, DENG Ni-na, LIN Qiang
(School of Sciences, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

In order to scientificallyrecover the burned forests, by taking Hunan Province as a case area, selecting eight indexes of influencing forest fire restoring force, such as the annual average temperature, the annual rainfall, the annual sunshine hours, the number of annual fire disasters, the growth in the stocking per unit area and so on, theevaluation index system of forest restoring force was established;by adopting the combination weighting approach, the eight indexes’weights were determined,thusthe evaluation model of forest fire restoring force was established and further, the resilience of forest fires was quantitatively evaluated.The results show that forest fire restoring force was mainly influenced by the stocking growth per unit area; Hunan forest fire restoring force can be divided into two kinds of regions, general restore ability region and weaker restore ability region, there was no stronger restore ability region.It is believed that the Hunan Province forest ecological system’s recovery potential will not be strong if the system is disturbed by forest fire.

forest fires; resilience evaluation; combination weighting approach

S762

A

1673-923X(2015)09-0009-04

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.09.002

2015-02-10

湖南省自然科學基金重點項目（09JJ3033）

張 貴，教授，博士，博士生導(dǎo)師； E-mail：csfu3s@163.com

張 貴，龍朝夕，鄧妮娜，等.森林火災(zāi)恢復(fù)力評價研究[J].中南林業(yè)科技大學學報，2015, 35(9): 9-12.

[本文編校：謝榮秀]