浙江省國有林場森林資源特征研究

蔣仲龍，王秀云，林 松，徐曉云，劉海英，宋緒忠，張都海，陳秀娟，高美蓉，楊 華

（1. 浙江省國有林場和森林資源保護總站，浙江 杭州 310020；2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023）

浙江省國有林場森林資源特征研究

蔣仲龍1，王秀云2*，林 松1，徐曉云2，劉海英1，宋緒忠2，張都海2，陳秀娟2，高美蓉2，楊 華2

（1. 浙江省國有林場和森林資源保護總站，浙江 杭州 310020；2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023）

基于浙江省2015年國有林場森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)，運用主成分分析方法，分析了總經(jīng)營面積、林地面積占比、林地利用率、森林總蓄積、單位面積森林蓄積、森林覆蓋率、公益林面積、木材產(chǎn)量、竹材產(chǎn)量、自然保護區(qū)面積、風(fēng)景名勝區(qū)面積、造林面積占比12個森林資源因子的相關(guān)關(guān)系，并將12個因子降為代表森林資源特征的5個主分量；基于5個主分量采用系統(tǒng)聚類法，將100個國有林場劃分為9類。

浙江??；國有林場；森林資源；主成分分析；系統(tǒng)聚類

浙江省國有林場作為特殊的林業(yè)基層事業(yè)單位，大多地處江河源頭和生態(tài)脆弱核心區(qū)域，是生態(tài)建設(shè)的重要組成部分，也是浙江生態(tài)文明和森林浙江建設(shè)的重要內(nèi)容[1]。通過多年的封山育林、科學(xué)營林和資源保護，國有林場已成為浙江省森林資源最豐富、森林景觀最優(yōu)美、生物多樣性最富集、生態(tài)功能最完善的區(qū)域，在生態(tài)建設(shè)和生態(tài)安全中發(fā)揮著不可替代的作用。

國有林場經(jīng)營區(qū)的森林資源包括林地、森林、林木、野生動植物及其森林景觀等森林資源資產(chǎn)[2]。森林資源是國有林場賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是國有林場實現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)營的前提條件。因此，開展國有林場森林資源特征研究可為全面認識森林資源價值提供依據(jù)，更為重要的是有助于加快國有林場森林資源產(chǎn)品與環(huán)境服務(wù)的市場化進程，有助于森林資源功能價值和相關(guān)市場的進一步開發(fā)，促進森林資源的增長保護、合理利用及環(huán)境的不斷改善，是國有林場在生態(tài)文明建設(shè)中價值的體現(xiàn)。

本文結(jié)合主成分分析法與系統(tǒng)聚類法，分析浙江省國有林場森林資源綜合狀況，以期為浙江省國有林場深化改革、生態(tài)建設(shè)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

浙江省位于我國東南沿海長江三角洲南翼，地理坐標為118o01'～123o10' E，27o06'～31o11' N。陸地總面積10.18 萬km2，占全國土地總面積的1.06%。全省呈“七山一水二分田”的地形地貌特征。年均氣溫15.3～18.5℃，年降水量1 000～2 000 mm，無霜期225～280 d，冬夏季風(fēng)交替顯著，氣溫適中，四季分明，光照充足，熱量豐富，降水充沛，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候。全省土壤類型多樣，分為10個土類、21個亞類、99個土屬、277個土種，主要有紅壤、黃壤、粗骨土等類型。浙江地帶性植被為中亞熱帶常綠闊葉林，主要有針葉林、針闊混交林、常綠闊葉林、落葉闊葉林等8個主要森林類型。

浙江省國有林場大多建于20世紀50年代，共計109個。2011年l0月，浙江省被列為全國國有林場改革首批試點省。2013年8月，國家發(fā)展改革委和國家林業(yè)局正式批復(fù)《浙江省國有林場改革試點方案》。歷經(jīng)3 a改革，截至2015年年底，浙江省國有林場整合為100個，經(jīng)營面積25.6萬hm2，其中林業(yè)用地面積24.9萬hm2，占全省林業(yè)用地面積的3.78%；森林面積23.6萬hm2，森林覆蓋率92.2%；森林蓄積量2 054萬m3，占全省森林蓄積量的7.75%；省級以上公益林面積18.9萬hm2，占林業(yè)用地面積75.7%，占全省省級以上公益林面積的7%。

1.2 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)浙江全省100個國有林場2015年的統(tǒng)計資料，依據(jù)森林資源定義[1～2]，從中選取代表林地、林木、森林、森林景觀及野生動植物的總經(jīng)營面積、林地面積占比、林地利用率、森林總蓄積、單位面積森林蓄積、森林覆蓋率、公益林面積、木材產(chǎn)量、竹材產(chǎn)量、自然保護區(qū)面積、風(fēng)景名勝區(qū)面積、造林面積占比12個指標（表1）。

表1 浙江省國有林場森林資源指標Table 1 Indicators for forest resources of state-owned farms in Zhejiang province

1.3 研究方法

運用SPSS20.0分析軟件中的主成分分析方法[3～4]，通過正交變換，在盡量不損失信息量的情況下，減少參評指標的原始變量個數(shù)，構(gòu)建新的線性組合變量方程，同時可以減少指標間的相關(guān)性，使指標間相互獨立或不相關(guān)。數(shù)據(jù)分析時，特征根累積百分率代表所提取主成分對總方差的貢獻率，特征向量反映各指標因子對主成分的貢獻大小，可據(jù)此確定權(quán)重的大小。主成分提取時，提取樣本方差累積貢獻率一般情況下應(yīng)＞80.00%，且各主成分對應(yīng)的特征值＞ 1。

系統(tǒng)聚類法[4～5]的聚類原則取決于樣本間或類別間距離的定義，不同的定義產(chǎn)生不同的系統(tǒng)聚類方法。目前系統(tǒng)聚類常用的方法有：最短距離法、最長距離法、中間距離法、重心法、類平均法和離差平方和法。本研究采用系統(tǒng)聚類法中的類平均法—組間兩節(jié)法，該法可以很好的利用所有樣本之間的信息，在很多情況下被認為是一種比較好的聚類方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 主成分提取與表達

首先將總經(jīng)營面積、林地面積占比、林地利用率、森林總蓄積、單位面積森林蓄積、森林覆蓋率、公益林面積、木材產(chǎn)量、竹材產(chǎn)量、自然保護區(qū)面積、風(fēng)景名勝區(qū)面積、造林面積占比12個指標進行標準化處理，消除各指標量綱的影響。然后利用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件，進行降維處理，結(jié)果見表2。

表2表明，前5個主成分的樣本特征值均＞ 1，且方差累積貢獻率為81.047%，符合主成分提取原則＞80%的要求。

表2 主成分特征值及貢獻率Table 2 Eigenvalues of each principal component and its contribution rate

由表3可知，所提取出的5個主分量基本解釋了12個指標的變異信息。其中第一個主分量對森林蓄積、經(jīng)營總面積、公益林面積、單位面積蓄積及風(fēng)景名勝區(qū)面積占比的負荷量較大，依次為0.895、0.876、0.875、0.641及0.450，即第一主分量主要表達了森林資源中森林質(zhì)量及森林旅游的信息。第二個主分量主要是對竹林產(chǎn)量、木材產(chǎn)量這2個指標信息的表達，其載荷量分別為0.851 與0.823，這些載荷量較大的指標是森林資源中的林木質(zhì)量與產(chǎn)量的體現(xiàn)。第三個主分量主要是對森林覆蓋率和林地利用率的信息表達，其載荷量分別為森林覆蓋率0.752、林地利用率0.683。第四個主分量中負荷量較大的因子是自然保護區(qū)面積與新造林面積，其載荷量分別為0.734與0.795。自然保護區(qū)面積占比大小是野生動植物資源的集中反映，新造林面積的增加有利于野生動植物資源提供有利生境。第五個主分量主要解釋了林地面積的大小，其載荷量達0.941。

表3 因子負荷量Table 3 Factor loadings

2.2 主分量模型

根據(jù)主分量Y1、Y2、Y3、Y4及Y5的得分系數(shù)，可以列出各主分量的計算模型：

2.3 國有林場森林資源特征聚類

通過主成分分析法降維得到的代表國有林場森林資源特征的5個主分量Y1、Y2、Y3、Y4及Y5，作為新變量，運用SPSS軟件中的系統(tǒng)聚類中的類平均法—組間兩節(jié)法對100個國有林場進行聚類，再根據(jù)聚類圖，結(jié)合國有林場森林資源特征，將100個國有林場劃分為9類，見表4。

表4 國有林場聚類結(jié)果Table 4 Cluster analysis of state-owned forest farms

由表4可知，第一類，包括12個國有林場，雖然經(jīng)營規(guī)模小，但林地面積占比較大，達到所有國有林場的平均水平；而且重視造林工作，新造林面積增加，自然保護區(qū)面積占比較高，森林野生動植物資源較豐富。第二類，只有富陽區(qū)林場1個。經(jīng)過國有林場改革，富陽區(qū)林場整合了富陽市林場、富陽市龍門林場、富陽市大源林場及富陽市新登林場4個林場的資源，合并為一個林場，擴大了林地面積，森林覆蓋率和林地利用率得到明顯提高。隨著造林工作的開展，自然保護區(qū)面積占比與新造林面積在所有林場中居首位。第三類，包括6個國有林場。其經(jīng)營總面積、森林蓄積及公益林面積均高于平均水平，森林質(zhì)量高；林木出材率較高，竹林產(chǎn)量、木材產(chǎn)量較高。第四類，包括6個國有林場。經(jīng)營規(guī)模接近平均水平，但林地利用率和森林覆蓋率高，野生動植物資源豐富。第五類，包括瑞安市紅雙林場和文成縣石垟兩個林場，森林質(zhì)量、木材產(chǎn)量處于平均水平，但經(jīng)營規(guī)模是林場發(fā)展的制約因素，因此可通過增加造林面積，擴大林地面積。第六類，包括14個國有林場，經(jīng)營規(guī)模最大，森林資源稟賦能力最強，森林質(zhì)量明顯高于平均水平，公益林面積占比高。同時，重視發(fā)展森林旅游業(yè)，森林景觀異質(zhì)性高，生物多樣性極豐富。第七類，包括寧海縣五山林場、安吉縣靈峰寺林場及文成縣葉勝林場3個林場。森林蓄積、公益林面積高于平均水平，林木出材率高，竹林產(chǎn)量、木材產(chǎn)量最高。第八類，包括21個林場，森林面積、質(zhì)量、林木質(zhì)量等較全省國有林場的平均水平略高。第九類，包括35個林場，森林面積、質(zhì)量、林木質(zhì)量、野生動植物資源、森林景觀等基本與全省國有林場的平均水平相當(dāng)。

3 結(jié)論與討論

本研究基于主成分分析法將浙江省100個國有林場代表森林資源信息的總經(jīng)營面積、林地面積占比、林地利用率、森林總蓄積、單位面積森林蓄積、森林覆蓋率、公益林面積、木材產(chǎn)量、竹材產(chǎn)量、自然保護區(qū)面積、風(fēng)景名勝區(qū)面積、造林面積占比共12個指標降為5個主分量Y1、Y2、Y3、Y4及Y5。這5個主分量是對森林資源中的森林質(zhì)量及森林景觀、林木產(chǎn)量、林地利用率、野生動植物資源等的集中體現(xiàn)。

基于5個主分量的系統(tǒng)聚類將100個國有林場劃分為9類，分別反映了國有林場森林資源的優(yōu)勢特征，如第二類富陽林場因國有林場改革合并了富陽市林場、富陽市龍門林場、富陽市大源林場及富陽市新登林場4個林場，擁有的自然保護區(qū)面積最大。第一和第四類林場以豐富的野生動植物資源為優(yōu)勢資源。第六類林場以森林資源稟賦能力為優(yōu)勢特征。第七類林場以林木產(chǎn)出量高為優(yōu)勢。第九類國有林場個數(shù)最多，代表了全省森林資源的平均水平。而第五類林場因其經(jīng)營面積小，限制了林場的發(fā)展。該分類結(jié)果將為國有林場更進一步發(fā)展及森林可持續(xù)經(jīng)營制定策略提供依據(jù)。

國有林場作為林業(yè)生產(chǎn)的中堅力量，應(yīng)結(jié)合國有林場的區(qū)位、森林資源現(xiàn)狀，制定有針對性的發(fā)展對策，定期開展森林資源二類調(diào)查。在森林資源二類調(diào)查的基礎(chǔ)上，制定科學(xué)的發(fā)展規(guī)劃，編制切實可行的森林經(jīng)營方案。按照新的采伐管理政策和森林可持續(xù)經(jīng)營管理需要，建立以森林經(jīng)營方案為依據(jù)的森林經(jīng)營管理制度。森林經(jīng)營方案作為國有森林資源保護發(fā)展的主要遵循和考核國有森林資源管理績效的依據(jù)。開展中幼齡林撫育、大徑級林木培育、珍貴彩色健康森林培養(yǎng)，達到林相改造和提升森林資源數(shù)量和森林質(zhì)量的目的，既實現(xiàn)資源永續(xù)利用，也充分發(fā)揮森林的生態(tài)功能，以期實現(xiàn)國有林場的可持續(xù)發(fā)展，為生態(tài)文明建設(shè)做出更多貢獻。

[1] 張旭君，高俊峰. 浙江省國有林場改革實踐與建議[J]. 林業(yè)資源管理，2015（6）：28-32.

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Forest Resource Characters of State-owned Forest Farms in Zhejiang province

JIANG Zhong-long1, WANG Xiu-yun2*, LIN Song1, XU Xiao-yun2, LIU Hai-ying1, SONG Xu-zhong2, Zhang Du-hai2, CHEN Xiu-juan2, GAO Mei-rong2, YANG Hua2
(1.Zhejiang State-owned Forest Farms and Forest Resources Conservation Administration, Hangzhou 310020, China; 2. Zhejiang Forestry Academy, Hangzhou 310023, China)

Principle component analysis were made on total management area, area of forest, utilization ratio of forest land, forest volume, forest stock per unit area, forest coverage rate, ecological forest area, timber yield, bamboo culm yield, area of nature reserve, area of scenic spots and proportion of plantation area, based on the forest resource inventory data of the state-owned forest farms in Zhejiang province in 2015. Hierarchical clustering analysis on 5 principal components representing forest resource features indicated that 100 state-owned forest farms could be divided into 9 groups.

state-owned forest farm; forest resources; principal component analysis; hierarchical clustering method

S757.9；F307.26

：A

1001-3776（2016）03-0048-05

2016-01-12；

：2016-04-11

浙江省國有林場改革研究（LY2015012）

蔣仲龍（1963-），男，浙江杭州人，從事國有林場管理和改革研究；*通訊作者。