黑龍江省國有林區(qū)森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展評價1)

馬玉秋

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040)

森林資源系統(tǒng)是當(dāng)今陸地的最大生態(tài)系統(tǒng)，也是陸地上功能最完善的資源庫、基因庫、能源庫和碳貯存庫［1］，它對維護(hù)人類生存的生態(tài)系統(tǒng)平衡有著不可替代的作用。因此，保證并維持森林資源系統(tǒng)的長期可持續(xù)發(fā)展，已成為我國乃至全世界追求的一種全新發(fā)展模式。

森林資源系統(tǒng)的功能具有多樣性，在其可持續(xù)發(fā)展中必將與經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展相互關(guān)聯(lián)、相互依存，從而將森林資源系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、林業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)復(fù)合為森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)的復(fù)合系統(tǒng)(FEES)。眾多學(xué)者從不同角度已對森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行了研究，如:Kishine 提出了林業(yè)經(jīng)濟(jì)-福利-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的調(diào)整模型;竺杏月等［2］，以江蘇省為例，對FEES 可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行了綜合評價，并提出了優(yōu)化發(fā)展模型。黑龍江省國有林區(qū)是我國森林資源儲藏的重要基地，但對其自身的森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)的研究不多。本文從系統(tǒng)學(xué)角度出發(fā)，在詳細(xì)分析FEES 可持續(xù)發(fā)展理論運(yùn)行機(jī)理的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了黑龍江省國有林區(qū)森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)的評價體系，分析了影響其可持續(xù)發(fā)展的根本因素，旨在為黑龍江省國有林區(qū)的長期可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 黑龍江省國有林區(qū)概況

黑龍江省國有林區(qū)是全國最大的重點(diǎn)國有林區(qū)和森林工業(yè)基地。據(jù)第八次黑龍江省國有林區(qū)森林清查成果顯示，黑龍江省國有林區(qū)土地面積1 005．40萬hm2，其中林地面積837．09 萬hm2，占土地面積的83．26%。森林面積804．45 萬hm2，森林覆蓋率80．01%?；盍⒛究傂罘e84 398．98 萬m3，森林蓄積76 457．96萬m3。喬木林蓄積量為95．04 m3/hm2。林地面積中，喬木林地804．45 萬hm2;疏林地4．48 萬hm2;未成林地5．76 萬hm2;無立木林地5．12 萬hm2;宜林地14．08 萬hm2;林業(yè)輔助生產(chǎn)用地3．20 萬hm2。境內(nèi)主要盛產(chǎn)紅松、白松、落葉松、水曲柳、柞木、槐木、椴木、黃波欏等樹種。

2 黑龍江省國有林區(qū)評價體系構(gòu)建

鑒于黑龍江省國有林區(qū)森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)是一項系統(tǒng)性工程，故選擇模糊數(shù)學(xué)與層次分析法(AHP)進(jìn)行綜合評價研究［3-4］。該方法從整體出發(fā)，進(jìn)行定性與定量分析相結(jié)合的、自上而下的綜合集成的決策認(rèn)識，是當(dāng)前較為客觀、有效的評價方法。

2．1 評價指標(biāo)選取

從系統(tǒng)學(xué)原理看，F(xiàn)EES 是一個由森林資源系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等組成的相互關(guān)聯(lián)、相互依存的一個系統(tǒng)。其中:森林資源系統(tǒng)，是在一定特有的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件下，林木資源及其所能影響范圍內(nèi)的物質(zhì)、能量和信息的總稱;環(huán)境系統(tǒng)，是指人類生存范圍內(nèi)的一切物質(zhì)、能量和信息的總稱;經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，是指人類利用林木資源進(jìn)行二次生產(chǎn)以及其他分配和消費(fèi)活動的系統(tǒng)［5］。在森林資源系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中也包含眾多影響要素，這些要素相互關(guān)聯(lián)、相互作用，并最終影響整個系統(tǒng)的發(fā)展。

森林資源子系統(tǒng):森林資源，是在一定特有的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件下，林木及其影響范圍內(nèi)一組彼此關(guān)聯(lián)的物質(zhì)總稱，具體包括環(huán)境資源、動植物資源、土地承載資源以及相關(guān)的景觀資源等。通常，森林資源可持續(xù)發(fā)展水平可從該區(qū)域林木資源總量、林木消耗與利用等方面進(jìn)行評價，其中區(qū)域林木資源總量能反映區(qū)域森林資源整體質(zhì)量水平，具體可用森林覆蓋率、人均林地面積、自然災(zāi)害發(fā)生次數(shù)等進(jìn)行評價。消長狀況能反映森林資源消耗和增長的動態(tài)，具體可用森林利用率、森林采伐量指標(biāo)進(jìn)行評價。

林區(qū)環(huán)境子系統(tǒng):本文所指的林區(qū)環(huán)境子系統(tǒng)，通常為生態(tài)環(huán)境。具體含義:在保證優(yōu)質(zhì)生態(tài)環(huán)境的前提下，達(dá)到人類在林區(qū)的生產(chǎn)活動與該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境和諧共融。其發(fā)展水平，通過生物多樣性、水源涵養(yǎng)能力、水土保持能力、固碳制氧能力、生態(tài)系統(tǒng)人口承載量指數(shù)狀況反映，生態(tài)系統(tǒng)人口承載量指數(shù)用于反映森林環(huán)境所能承載的最大發(fā)展水平。

林區(qū)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng):是指以物質(zhì)再生產(chǎn)功能為基礎(chǔ)，為其它子系統(tǒng)提供物質(zhì)和資金支持的能力。可通過產(chǎn)值水平和生產(chǎn)力水平進(jìn)行評價，具體采用林業(yè)產(chǎn)值、林業(yè)科技投資增長率、林業(yè)勞動生產(chǎn)力、林業(yè)產(chǎn)值占國民GDP 比值等指標(biāo)進(jìn)行評價。

2．2 評價步驟

為有效的構(gòu)建評價體系，首先需要將所研究的問題進(jìn)行所謂的層次化分解，進(jìn)而構(gòu)建一個符合應(yīng)用AHP 分析方法的層次結(jié)構(gòu)模型。在該層次結(jié)構(gòu)模型中，所有影響元素被按其屬性及關(guān)系分配到若干層次中，且上一層次的元素作為準(zhǔn)則對下一層次有關(guān)元素起支配作用。

2．2．1 評價體系各層評價因子權(quán)重確定

1)判斷矩陣的構(gòu)建。所謂判斷矩陣，是用于比較本層次元素與上一層次有關(guān)元素之間相對重要性程度的矩陣(見表1)。

表1 評價標(biāo)度量化情況

2)權(quán)重計算。在判斷矩陣基礎(chǔ)上，進(jìn)行相關(guān)矩陣的最大特征根λ 及其對應(yīng)的特征向量W 的計算，并進(jìn)而求出各個元素的權(quán)重值(Cr為一致性比例，Ci為一致性指標(biāo)，Ri為平均隨機(jī)一致性指標(biāo))。計算步驟如下:

對矩陣A 的每一列向量進(jìn)行歸一化，得到:n

對wij按行求和，得到:n對wi歸一化，得到:

則W=(w1，w2，…，wn)T即為所求的特征向量(即各個元素的權(quán)重值)。

計算判斷矩陣A 的最大特征根λmax:

對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗，先計算Ci:

再計算Cr:

式中:Ri由表2 給出。當(dāng)Cr＜0．10 時，則認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的，否則應(yīng)對判斷矩陣進(jìn)行適當(dāng)修改。

表2 AHP 法的Ri 值

2．2．2 評價體系模糊矩陣確定

1)因素集的建立。權(quán)重計算，根據(jù)研究目標(biāo)評價指標(biāo)選取原則進(jìn)行評價指標(biāo)的選取，建立因素集

2)評價集的建立。評價集，是評價者對評價對象可能做出的各種評價的集合，用V 表示，V={V1，V2，…，Vm}。

3)隸屬度函數(shù)的建立。隸屬度函數(shù)體現(xiàn)了各評價指標(biāo)屬于某模糊集合的隸屬程度。對于評價體系中的某一個評價指標(biāo)Ci而言，若對評價集的評價總數(shù)為S，則針對第j 評價集因子的評價結(jié)果為vj的總數(shù)為Sij，其中，i=1、2、…、n。則評價指標(biāo)Ci對評價結(jié)果vj的隸屬程為:

4)模糊矩陣的建立。依據(jù)所建隸屬度函數(shù)，確定因素集中各元素對評價集中各元素的隸屬度。若因素集中某評價指標(biāo)ui(i=1、2、…、n)，對評價集中各個元素vj(j=1、2、…、m)的隸屬度為rij，則模糊矩陣可用測評矩陣R 表示。

2．2．3 研究目標(biāo)的綜合評價

對于多層次的研究問題，應(yīng)逐層進(jìn)行評價。即，首先對低層進(jìn)行綜合評價，然后依據(jù)評價結(jié)果，構(gòu)建高一層次的模糊矩陣，然后再對高一層的評價因子進(jìn)行綜合評價，直至最頂層。其中，各層的評價方法類似。例如:針對最底層的因素集中各個評價指標(biāo)，通過對該層各個評價指標(biāo)的權(quán)重集和模糊矩陣的運(yùn)算得到相應(yīng)的評價結(jié)果，即最底層對上一層的評價結(jié)果。具體運(yùn)算為:式中:w 為由AHP 法得到的權(quán)重集;R 為最底層評價指標(biāo)的模糊矩陣;B 為單層綜合評價的結(jié)果。

3 黑龍江省國有林區(qū)FEES 評價

3．1 黑龍江省國有林區(qū)FEES 評價體系的建立

應(yīng)用AHP 方法構(gòu)建評價體系。其中:選取黑龍江省國有林區(qū)FEES，作為一級指標(biāo)(C);林區(qū)森林資源(C1)、林區(qū)生態(tài)環(huán)境(C2)、林區(qū)經(jīng)濟(jì)(C3)作為二級指標(biāo);森林覆蓋率(C11)、森林利用率(C12)、森林采伐量(C13)、人均林地面積(C14)、自然災(zāi)害發(fā)生次數(shù)(C15)、生物多樣性(C21)、水源涵養(yǎng)能力(C22)、水土保持能力(C23)、固碳制氧能力(C24)、生態(tài)系統(tǒng)人口承載量指數(shù)(C25)、林業(yè)產(chǎn)值(C31)、林業(yè)科技投資增長率(C32)、林業(yè)勞動生產(chǎn)力(C33)、林業(yè)產(chǎn)值占國民GDP 比值(C34)作為三級指標(biāo)(見表3)。

表3 黑龍江省國有林區(qū)FEES 評價體系

3．2 黑龍江省國有林區(qū)FEES 評價體系的權(quán)重確定

按AHP 法的權(quán)重確定步驟，可得出黑龍江省國有林區(qū)FEES 評價體系各個元素的權(quán)重系數(shù)(見表4 ～表7)。

表4 綜合模糊評價權(quán)重系數(shù)

表5 一級指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

表6 二級指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

表7 三級指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

3．3 黑龍江省國有林區(qū)FEES 評價體系的模糊矩陣確定

1)因素集的建立。根據(jù)環(huán)境評價指標(biāo)選取原則，進(jìn)行評價指標(biāo)的選取，建立因素集。本文因素集分為兩級，分別為評價體系中第二級對第一級的因素集(U21)，U21=(林區(qū)森林資源、林區(qū)生態(tài)環(huán)境、林區(qū)經(jīng)濟(jì));評價體系中第三級對第二級的因素集(U32)，U32=(森林覆蓋率、森林利用率、森林采伐量、人均林地面積、自然災(zāi)害發(fā)生次數(shù)、生物多樣性、水源涵養(yǎng)能力、水土保持能力、固碳制氧能力、生態(tài)系統(tǒng)人口承載量指數(shù)、林業(yè)產(chǎn)值、林業(yè)科技投資增長率、林業(yè)勞動生產(chǎn)力、林業(yè)產(chǎn)值占國民GDP比值)。

2)評價集的建立。依據(jù)黑龍江省國有林區(qū)特點(diǎn)，特在本文所構(gòu)建的FEES 評價體系中選取n=5，即評價結(jié)果分為5 種:①表明黑龍江省國有林區(qū)FEES 可持續(xù)發(fā)展水平較強(qiáng)，該區(qū)域生物多樣性好，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，最適合人類生存和發(fā)展;②表明黑龍江省國有林區(qū)FEES 可持續(xù)發(fā)展水平為中等偏強(qiáng)，該區(qū)域植被覆蓋度較好，有一定的生物多樣性，較適合人類生存和發(fā)展;③表明黑龍江省國有林區(qū)FEES可持續(xù)發(fā)展水平處于中等偏弱，該區(qū)域降水正常，有一定的生物多樣性，較適合人類生存和發(fā)展，但偶爾有不適合可持續(xù)發(fā)展的制約性因子出現(xiàn);④表明黑龍江省國有林區(qū)FEES 可持續(xù)發(fā)展水平處于較弱狀態(tài)，該區(qū)域水土流失較為嚴(yán)重，物種較少，存在著明顯限制可持續(xù)發(fā)展的因素。⑤表明黑龍江省國有林區(qū)FEES 可持續(xù)發(fā)展水平處于不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，該區(qū)域極端干旱少雨，生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴(yán)重，不具備可持續(xù)發(fā)展的基本要素。本文評價集V={強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展，中等偏強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展，中等偏弱可持續(xù)發(fā)展，弱可持續(xù)發(fā)展，不可持續(xù)發(fā)展}。

3)隸屬度的測評矩陣計算。依據(jù)前文所述方法，計算黑龍江省國有林區(qū)FEES 評價體系各個元素的隸屬度測評矩陣(見公式7)。依次得到林區(qū)森林資源(C1)、林區(qū)生態(tài)環(huán)境(C2)、林區(qū)經(jīng)濟(jì)(C3)，各個的隸屬度測評矩陣R1、R2、R3。

4)進(jìn)行最底層次模糊綜合評價。依據(jù)前文所述綜合評價方法進(jìn)行最底層次的模糊綜合評價，即三級指標(biāo)對二級指標(biāo)的評價。

5)進(jìn)行總模糊綜合評價。依據(jù)前文所述方法，最終得到二級指標(biāo)對一級指標(biāo)的總模糊綜合評價，即:

根據(jù)評價數(shù)據(jù)，評價結(jié)果為0．579 5，即表明黑龍江省國有林區(qū)FEES 可持續(xù)發(fā)展水平處于中等偏弱，該區(qū)域降水正常，有一定的生物多樣性，較適合人類生存和發(fā)展，但偶爾有不適合可持續(xù)發(fā)展的制約性因子出現(xiàn)。

4 黑龍江省國有林區(qū)FEES 評價結(jié)果分析與對策建議

依評價結(jié)果可見，黑龍江省國有林區(qū)在形成營林、采運(yùn)、林產(chǎn)工業(yè)等多種經(jīng)營各業(yè)并舉的同時，其森林資源現(xiàn)狀已出現(xiàn)枯竭的跡象，其自身發(fā)展遇到了前所未有困難。為了有效的轉(zhuǎn)變林區(qū)發(fā)展模式，盡快地步入可持續(xù)發(fā)展的軌道，特利用解析結(jié)構(gòu)模型，依據(jù)評價因子與結(jié)果，分析制約黑龍江省國有林區(qū)FEES 可持續(xù)發(fā)展的根本原因。

4．1 黑龍江省國有林區(qū)FEES 解析結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)上述評價模型的影響因素，構(gòu)建相應(yīng)解析結(jié)構(gòu)模型，對影響黑龍江省國有林區(qū)FEES 根本因素分析，步驟如下:

1)建立鄰接矩陣。即系統(tǒng)中各影響因素兩兩之間的關(guān)系矩陣。由上述評價模型影響因素，形成黑龍江省國有林區(qū)FEES 因素全集C，C={c1，c2，…，c15}，其中ci(i=1、2、…、15)為表3 中的評價因子。鄰接矩陣A=(aij)表示系統(tǒng)中各要素兩兩之間的關(guān)系，aij是A 中第i 行j 列的元素。

2)可達(dá)矩陣。是可反映各個影響因素之間間接聯(lián)系信息的矩陣，其計算依據(jù)布爾代數(shù)運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行，即R1=(R+I)，R2=(R+I)2，其中R 為系統(tǒng)的可達(dá)矩陣。

3)分解可達(dá)矩陣。是對可達(dá)矩陣進(jìn)行區(qū)域分解或級間分解。其中區(qū)域分解并不能將研究目標(biāo)中的各個影響因子建成互不相關(guān)的獨(dú)立體系，而級間分解則可把各個影響因素分解成多級遞階層次結(jié)構(gòu)。

4)繪制多級遞階結(jié)構(gòu)圖。是指通過明確各個影響因素之間的層次、因果關(guān)系(具體可采用結(jié)構(gòu)矩陣表達(dá))，然后依據(jù)由低到高的次序，畫出所研究問題的結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系圖。

通過以上構(gòu)建步驟，進(jìn)行黑龍江省國有林區(qū)FEES 解析結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建(見圖1)。

圖1 黑龍江省國有林區(qū)FEES 的結(jié)構(gòu)模型

4．2 黑龍江省國有林區(qū)FEES 持續(xù)發(fā)展對策建議

由模糊綜合評價結(jié)果可知，黑龍江省國有林區(qū)FEES 持續(xù)發(fā)展水平處于中等偏弱，且導(dǎo)致該狀況的基礎(chǔ)要素在于國有林區(qū)FEES 中的森林覆蓋率和林業(yè)產(chǎn)值占國民GDP 比值等影響因素。故提出以下建議:

1)注重森林生態(tài)的保護(hù)，保證適度森林覆蓋率。森林資源是天然的資源寶藏，具有十分豐富的生態(tài)功能，其豐富度對維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡、提高環(huán)境自凈能力、區(qū)域經(jīng)濟(jì)合理可持續(xù)發(fā)展等，都具有十分重要的意義。因此，要保持有一定較高比例的國土森林覆蓋率，以便為可持續(xù)發(fā)展提供動力與空間。

2)優(yōu)化國有林區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，保證林業(yè)產(chǎn)值占國民GDP 比重的合理性。林產(chǎn)品在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要作用。作為我國重要的森林資源儲藏基地，黑龍江省國有林區(qū)需要走綠色現(xiàn)代林業(yè)道路，即通過大力發(fā)展綠色林業(yè)產(chǎn)業(yè)，努力增加林木蓄積，爭取快速建成可用資源豐富、林種結(jié)構(gòu)布局合理、系統(tǒng)功能完備、林產(chǎn)品豐富優(yōu)質(zhì)的當(dāng)代具有中國特色的林業(yè)體系，從而保證其林業(yè)產(chǎn)值占國民GDP 比重的合理性。

5 結(jié)束語

應(yīng)用層次分析與模糊數(shù)學(xué)綜合評判法，對黑龍江省國有林區(qū)森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展水平進(jìn)行了評價研究。在深入研究黑龍江省國有林區(qū)自身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了國有林區(qū)森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展評價體系，為今后國有林區(qū)森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展評價研究提供參考。

在黑龍江省國有林區(qū)森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展評價體系構(gòu)建過程中，基于AHP 評價法，合理確定了國有林區(qū)森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)的評價結(jié)構(gòu)與評價因子的權(quán)重，確保了評價結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性。

基于AHP 與模糊數(shù)學(xué)綜合評價法，所得出的黑龍江省國有林區(qū)FEES 持續(xù)發(fā)展評價結(jié)果，符合客觀事實，可以作為改善林區(qū)可持續(xù)發(fā)展的依據(jù)。

依據(jù)解析結(jié)構(gòu)模型，對黑龍江省國有林區(qū)森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展影響因素進(jìn)行系統(tǒng)分析，明確制約發(fā)展的根本性因素，并據(jù)此提出完善的解決方案，從而為黑龍江省國有林區(qū)森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供有益的建議參考。

［1］ 張智光，竺杏月．森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合大系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展優(yōu)化模型及其應(yīng)用［J］．中國人口·資源與環(huán)境，2006，16(6):85-89．

［2］ 竺杏月．江蘇省森林資源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)(FEES)可持續(xù)發(fā)展的評價與優(yōu)化［D］．南京:南京林業(yè)大學(xué)，2004．

［3］ 管世烽，夏振堯，陳毅，等．黔中水利樞紐工程生態(tài)環(huán)境評價體系研究［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42(31):11180-11182．

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