基于層次分析法的大興安嶺林區(qū)森林可持續(xù)經(jīng)營評價(jià)

趙新泉 馬燕娥

(中南林業(yè)科技大學(xué)，長沙，410004) (國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院)

責(zé)任編輯:張 玉。

大興安嶺在20世紀(jì)時(shí)，由于人類對森林資源需求的不斷加大，森林資源被高強(qiáng)度的開發(fā)與利用，森林資源消耗過度;再加上自然災(zāi)害的破壞，致使林區(qū)出現(xiàn)了森林質(zhì)量不斷下降、林區(qū)負(fù)擔(dān)日益沉重、職工生活十分困難，局部地區(qū)生態(tài)環(huán)境趨于惡化的局面。由于實(shí)現(xiàn)森林的可持續(xù)發(fā)展，直接關(guān)系到人類生存環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，所以越來越受到大家的關(guān)注和重視［1］。我國為實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，啟動了天然林保護(hù)工程，投入巨額資金保護(hù)與恢復(fù)現(xiàn)有的森林資源。本文以大興安嶺地區(qū)2008年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，定性與定量方法相結(jié)合，建立大興安嶺林區(qū)森林可持續(xù)經(jīng)營綜合評價(jià)體系;利用層次分析法對大興安嶺林區(qū)森林可持續(xù)經(jīng)營進(jìn)行系統(tǒng)的分析評價(jià);找出影響大興安嶺林區(qū)森林可持續(xù)經(jīng)營中存在的問題，為大興安嶺地區(qū)制定森林可持續(xù)經(jīng)營發(fā)展方案提供參考。

1 研究區(qū)概況

大興安嶺位于我國東北部。東部與小興安嶺相鄰;西部與內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤;南部與松嫩平原相鄰;北部以黑龍江為界，與俄羅斯為鄰。地理坐標(biāo)為121°12'～127°00'E，50°10'～53°33'N。大興安嶺林區(qū)屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，而且時(shí)間長;夏季溫涼濕潤，;7—8月份降水量占全年降水量的70%;無霜期短。大興安嶺林區(qū)土壤，主要有棕色針葉林土、灰色森林土、暗棕壤、沖積土、草甸土和沼澤土等［2］。其中棕色針葉林土是大興安嶺地區(qū)最典型的土壤類別，地表黑土層一般在10 cm左右，腐殖質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～30%。

2 研究方法

首先對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理，將不同形式、不同量綱的實(shí)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一形式的評價(jià)參數(shù)，從而便于進(jìn)行評價(jià)。本研究考慮到大興安嶺林區(qū)森林經(jīng)營過程中的動態(tài)性，以及實(shí)際應(yīng)用過程中的便捷性，在建立大興安嶺林區(qū)森林可持續(xù)經(jīng)營綜合評價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，利用指數(shù)法對各個(gè)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理［3］。然后引入層次分析法，對森林資源的可持續(xù)經(jīng)營進(jìn)行綜合性評價(jià)。采用線性加權(quán)綜合法，對大興安嶺林區(qū)森林可持續(xù)經(jīng)營總體狀況進(jìn)行評價(jià)［4－5］，計(jì)算公式為:

式中:A為森林可持續(xù)經(jīng)營總體層綜合評價(jià)指數(shù);m為系統(tǒng)層指標(biāo)個(gè)數(shù);n為某個(gè)系統(tǒng)層中的指標(biāo)層指標(biāo)個(gè)數(shù);Dj為指標(biāo)層中各評價(jià)指標(biāo)的評價(jià)值;Hj為某一指標(biāo)層中評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重;wi為某一系統(tǒng)層指標(biāo)的權(quán)重。

3 結(jié)果與分析

3．1 構(gòu)建評價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型

建立大興安嶺地區(qū)森林可持續(xù)經(jīng)營評價(jià)指標(biāo)體系(表1)，其層次結(jié)構(gòu)由總體層(A)、系統(tǒng)層(B)和指標(biāo)層(C)3個(gè)層次構(gòu)成。根據(jù)層次間的實(shí)際相互關(guān)系，構(gòu)建各級評價(jià)指標(biāo)從上至下的多級遞階層次結(jié)構(gòu)。

表1 森林可持續(xù)經(jīng)營評價(jià)指標(biāo)體系

3．2 構(gòu)造判斷矩陣

為了盡量避免層次分析法過程中主觀因素造成的影響，使得計(jì)算得到的權(quán)重更加科學(xué)合理，應(yīng)該盡可能增多樣本的數(shù)量。本研究咨詢了東北林業(yè)大學(xué)專家、林業(yè)相關(guān)科研院校的專家、大興安嶺林區(qū)森林經(jīng)營管理單位的領(lǐng)導(dǎo)與基層科技人員的意見;基于層次分析法的9標(biāo)度法，并且綜合各方專家意見的評分，構(gòu)建判斷矩陣A－B，B1－C、B2－C和B3－C共4個(gè)判斷矩陣。

3．3 層次排序及一致性檢驗(yàn)

確定本層次指標(biāo)相對于上一層次指標(biāo)的重要性權(quán)值，即計(jì)算判斷矩陣B的最大特征根及其對應(yīng)的特征向量，滿足:BW=λmaxW的最大特征根λmax及相應(yīng)的正規(guī)化特征向量W，即為對應(yīng)指標(biāo)單排序的權(quán)值［6－7］。判斷矩陣的一致性指標(biāo)Ci=(λmax－n)/(n－1)，n為判斷矩陣階數(shù)。

判斷矩陣的隨機(jī)一致性比率CR=Ci/Ri。Ri為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)(維數(shù)1～9，Ri分別為0、0、0．52、0．89、1．12、1．26、1．36、1．41、1．46)。當(dāng)CR＜0．1時(shí)，可以接受判斷矩陣的一致性;CR＞0．1時(shí)，則判斷矩陣不符合一致性的要求，需要重新對該判斷矩陣進(jìn)行修正［8］。

3．4 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

各判斷矩陣相關(guān)參數(shù)值的計(jì)算結(jié)果見表2。由表2可見:各個(gè)判斷矩陣的隨機(jī)一致性比率(CR)都小于0．1，說明各個(gè)判斷矩陣均具有滿意的一致性。

3．5 評價(jià)因子分值的確定

根據(jù)各評價(jià)指標(biāo)的含義和計(jì)算公式，計(jì)算出某一年度的實(shí)際值P(以2008年數(shù)據(jù)為主)，并確定各個(gè)評價(jià)指標(biāo)的參照值S，然后運(yùn)用指數(shù)法將各評價(jià)指標(biāo)的實(shí)際值P轉(zhuǎn)化為指標(biāo)評價(jià)指數(shù)D［9］。依據(jù)各評價(jià)指標(biāo)對森林可持續(xù)發(fā)展影響的方向，可將其劃分為正指標(biāo)和逆指標(biāo)，本研究選取的評價(jià)指標(biāo)中只有森林火災(zāi)指數(shù)和病蟲鼠害年均發(fā)生率是逆指標(biāo)，正指標(biāo)評價(jià)指數(shù)的計(jì)算公式Dk1=Pk/Sk;逆指標(biāo)評價(jià)指數(shù)的計(jì)算公式Dk2=Sk/Pk。當(dāng)Dk1或Dk2≥1．0時(shí)，可以認(rèn)為評價(jià)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到了理想值，取1．0。各指標(biāo)評價(jià)指數(shù)的計(jì)算結(jié)果見表3。

3．6 評價(jià)結(jié)果

用公式(1)，并結(jié)合表2和表3，計(jì)算出大興安嶺林區(qū)森林資源可持續(xù)經(jīng)營綜合評價(jià)指數(shù)(見表4)。

表2 各判斷矩陣參數(shù)值

表3 各評價(jià)指標(biāo)匯總表

表4 大興安嶺森林資源可持續(xù)經(jīng)營綜合評價(jià)

4 討論

綜合國內(nèi)外在可持續(xù)發(fā)展評價(jià)中采用的“區(qū)間”估算法，首先確定大興安嶺林區(qū)森林可持續(xù)經(jīng)營評價(jià)指數(shù)的評價(jià)區(qū)間，然后計(jì)算得到可持續(xù)經(jīng)營綜合評價(jià)值，看其位于哪個(gè)評價(jià)區(qū)間。運(yùn)用指數(shù)法把各個(gè)評價(jià)指標(biāo)的實(shí)測值轉(zhuǎn)化為評價(jià)值，如果指標(biāo)評價(jià)值≥1．0，則表明評價(jià)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到理想值，此時(shí)指標(biāo)評價(jià)值取1．0。當(dāng)指標(biāo)評價(jià)值接近1．0時(shí)，說明指標(biāo)接近于可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài);反之，當(dāng)指標(biāo)評價(jià)值接近0時(shí)，說明指標(biāo)接近于非可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)。

結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)的研究成果以及大興安嶺林區(qū)的實(shí)際情況，以綜合評價(jià)指數(shù)界定5種可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài):［0，0．4］為非可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài);［0．4，0．6］為弱可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài);［0．6，0．8］為基本可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài);［0．8，0．9］為可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài);［0．9，1．0］為完全可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)［10］。利用層次分析法計(jì)算得到大興安嶺地區(qū)森林資源可持續(xù)經(jīng)營綜合評價(jià)指數(shù)為0．848，位于區(qū)間［0．8，0．9］中，說明大興安嶺地區(qū)森林資源總體上處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。這主要是因?yàn)?，近些年來大興安嶺林區(qū)不斷開展新的森林資源保護(hù)模式，同時(shí)開展了三北防護(hù)林工程、天然林保護(hù)工程和退耕還林工程等多個(gè)重大生態(tài)保護(hù)工程，并把開發(fā)利用林下資源與實(shí)施生態(tài)保護(hù)工程相結(jié)合，建立和完善各級林下資源保護(hù)管理體系，保證森林資源的可持續(xù)開發(fā)利用，森林可持續(xù)經(jīng)營取得顯著成效。

就系統(tǒng)層的發(fā)展?fàn)顩r看，森林生物多樣性保護(hù)指數(shù)為0．791，處于基本可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。主要是因?yàn)椋笈d安嶺地區(qū)的有林地平均郁閉度、生態(tài)公益林面積比例很高，但是森林生態(tài)系統(tǒng)多樣性指數(shù)和人工林中混交林的比例卻很低。所以在今后營林過程中，應(yīng)增加人工林中混交林的面積比例;同時(shí)，引進(jìn)適合大興安嶺林區(qū)生長的目的樹種，增加森林生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。森林生產(chǎn)力指數(shù)為0．874，森林健康指數(shù)為0．871，這兩個(gè)系統(tǒng)層都處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，表明大興安嶺林區(qū)的營造林體系比較完善，森林面積大，后備森林資源豐富，并且對森林病蟲害可以進(jìn)行有效的防治。

從指標(biāo)層的發(fā)展?fàn)顩r看，雖然絕大多數(shù)的評價(jià)指標(biāo)的評價(jià)指數(shù)均在0．8以上，幾乎都處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)以上，發(fā)展態(tài)勢不錯(cuò);但土壤完好率的評價(jià)指數(shù)只有0．774，說明其僅為基本可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。更令人擔(dān)憂的是，森林生態(tài)系統(tǒng)多樣性、人工林中混交林的比例、有林地單位面積生長量和齡級結(jié)構(gòu)，這4個(gè)評價(jià)指標(biāo)的評價(jià)指數(shù)，僅分別為0．490、0．420、0．432和0．552，表明這4個(gè)評價(jià)指標(biāo)都處于弱可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)，還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

本研究建立的大興安嶺林區(qū)森林可持續(xù)經(jīng)營評價(jià)指標(biāo)體系，綜合了大興安嶺林區(qū)的具體情況，選定的評價(jià)指標(biāo)能夠反映大興安嶺林區(qū)經(jīng)營的現(xiàn)實(shí)狀況，能夠比較全面完整地對大興安嶺林區(qū)森林資源可持續(xù)經(jīng)營狀況進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)的結(jié)果與大興安嶺森林經(jīng)營的實(shí)際情況相符，表明建立的評價(jià)體系科學(xué)合理。評價(jià)過程中發(fā)現(xiàn)了大興安嶺林區(qū)森林經(jīng)營過程中存在的問題，可以為經(jīng)營單位制定森林可持續(xù)經(jīng)營發(fā)展戰(zhàn)略提供參考。