森林碳匯影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析

【摘 要】 根據(jù)森林資源清查以及生物量轉(zhuǎn)換因子法計(jì)算的森林碳匯量，選取森林撫育基金、造林面積、木材產(chǎn)量、受火災(zāi)森林面積、受病蟲害發(fā)生的面積等指標(biāo)作為森林碳匯量的相關(guān)影響因素 ，開展對(duì)浙江省森林碳匯影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析。結(jié)果表明：森林撫育投資是最主要的影響因素，與其他指標(biāo)相比較，森林火災(zāi)在促進(jìn)森林碳匯量增長(zhǎng)方面的作用相對(duì)較弱。

【關(guān)鍵詞】 森林碳匯 碳儲(chǔ)量 灰色關(guān)聯(lián)度 影響因素

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用 ，為人類提供了食物、醫(yī)藥及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原料 ，更重要的是支撐與維持地球的生命支持系統(tǒng) ，維持生命物質(zhì)的生物地化循環(huán)與水文循環(huán) ，維持生物物種與遺傳多樣性 ，凈化環(huán)境 ，維持大氣化學(xué)的平衡與穩(wěn)定。正是因?yàn)槿绱耍絹碓蕉嗟膶W(xué)者對(duì)森林碳匯問題做了大量研究，如在對(duì)森林碳匯的研究中，法國(guó)研究表明，1991年其森林固碳總量為20億t，其中森林生物固碳8.6億t，林地固碳11.4億t。在我國(guó)，首先在國(guó)家層次上對(duì)森林碳匯進(jìn)行計(jì)量的是康惠寧等人，其研究結(jié)果表明，我國(guó)森林每年平均凈碳匯量為0.8627×108t，未來20年內(nèi)增加的森林凈碳匯能力約為773×108t。郗婷婷等（2006）引入森林蓄積量擴(kuò)展法計(jì)算黑龍江省森林碳儲(chǔ)量為17.38億t。李秀娟等（2009）采用NPP增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)下的碳周轉(zhuǎn)模型分別計(jì)算了1982—1999年森林生態(tài)系統(tǒng)累積碳匯量為0.862Pg，年均碳匯量為0.051Pg，其中，年均固定在森林植被中的碳匯量為0.034Pg，固定在凋落物中的碳匯量為0.013Pg，固定在森林土壤中的碳匯量為0.004Pg。綜述現(xiàn)有的研究成果，國(guó)內(nèi)很少有關(guān)于森林碳匯量影響因素的研究。

森林碳匯功能是一個(gè)十分復(fù)雜的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)過程，其固碳放氧能力的強(qiáng)弱既取決于森林樹種、林齡等自身因素的影響，同時(shí)又受到自然、社會(huì)等多種因素的影響，它是許多因素綜合作用的結(jié)果。因此，本文在此將森林碳匯過程看作是既含有已知信息又含有未知信息的灰色動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，選取森林撫育基金、造林面積、木材產(chǎn)量、受火災(zāi)森林面積、受病蟲害發(fā)生的面積等指標(biāo)作為森林碳匯量的相關(guān)影響因素，從時(shí)間序列數(shù)據(jù)本身挖掘有用的信息，尋找碳匯增長(zhǎng)的內(nèi)在規(guī)律及其主要影響因素。

1 研究方法

1.1 灰色關(guān)聯(lián)分析及其計(jì)算方法概述

灰色系統(tǒng)理論（鄧聚龍，1982）是以“部分信息已知、部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對(duì)象，主要通過對(duì)“部分”已知信息的生成、開發(fā)，提取有價(jià)值的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控。其中，灰色關(guān)聯(lián)度分析模型是一種重要的分析方法。 它是根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相似或者相異程度作為衡量因素關(guān)聯(lián)度的一種方法。在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，隨著時(shí)間的發(fā)展，各因素變化的態(tài)勢(shì)具有相同性，則可以說二者同步變化程度高，即兩者關(guān)聯(lián)度較高，反之，則是相反的。

灰色關(guān)聯(lián)度模型的計(jì)算步驟如下：

（1）要確定反映系統(tǒng)行為特征的參考數(shù)列X0（t）和影響系統(tǒng)行為的相關(guān)因素?cái)?shù)據(jù)數(shù)列Xi（t） （i=1，2，3，…，n）。

（2）由于系統(tǒng)中各個(gè)因素所表示的物理意義是不同的，使得數(shù)據(jù)的量綱在一定程度上的是不相同的而導(dǎo)致比較上的困難。因此在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時(shí)，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初值化處理，即無量綱化處理。將原始數(shù)據(jù)Xi （i=0，1，2，…，n）進(jìn)行初值化處理得到Zi（i=0，1，2，…，n）。其中初值化公式為：

（3）計(jì)算初值化后的特征數(shù)據(jù)與相關(guān)因素?cái)?shù)據(jù)初值之間的差序列Δi（t）。即此時(shí)的參考數(shù)列Z0，與比較數(shù)列Zi之間的結(jié)果。其差列Δi的計(jì)算公式：

（4）求取差列中的最大值和最小值。 即差序列中的最大值M=Δmax和最小值 m=Δmax。

（5）計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)。η為分辨系數(shù)通常范圍在0～1之間，在這里 取分辨系數(shù) η=0.5。關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式：

（6）求灰色關(guān)聯(lián)度。因?yàn)殛P(guān)聯(lián)系數(shù)是系統(tǒng)行為特征數(shù)據(jù)與相關(guān)因素?cái)?shù)據(jù)在各個(gè)時(shí)刻 （即曲線中的各點(diǎn)（即曲線中的各點(diǎn)）的關(guān)聯(lián)程度值，所以它的數(shù)不止一個(gè)，而信息過于分散不便于進(jìn)行整體性比較， 因此有必要將各個(gè)時(shí)刻（即曲線中的各點(diǎn)）的關(guān)聯(lián)系數(shù)集中為一個(gè)值，即求其平均值， 作為系統(tǒng)行為特征數(shù)列與相關(guān)因素?cái)?shù)列關(guān)聯(lián)程度的數(shù)量表示，關(guān)聯(lián)度公式如下：

（7）關(guān)聯(lián)度排序。相關(guān)因素與系統(tǒng)行為特征數(shù)據(jù)的關(guān)系主要是通過關(guān)聯(lián)度的大小次序來進(jìn)行判斷的。將各個(gè)相關(guān)因素對(duì)系統(tǒng)行為特征因素的關(guān)聯(lián)度按大小順序排列起來，便組成了關(guān)聯(lián)序，它反映了對(duì)于系統(tǒng)行為特征因素來說各相關(guān)因素的“優(yōu)劣”關(guān)系。 若Rf>Rf，則可以表述為{xe}對(duì)于系統(tǒng)行為特征因素{x0}優(yōu)于{xf}，記為{xi}>{xj}。

2 林業(yè)碳匯影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析

2.1 林業(yè)碳匯影響因子選擇

林業(yè)碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值主要取決于林業(yè)碳匯量和碳匯的價(jià)格。目前，碳匯交易市場(chǎng)尚且處于成長(zhǎng)階段且林業(yè)投資人并不能實(shí)際影響到碳匯價(jià)格。林業(yè)投資人可以影響的只有通過森林撫育基金、造林面積、木材產(chǎn)量、受火災(zāi)森林面積、受病蟲害發(fā)生的面積來影響林業(yè)碳匯量。這些影響因素可能對(duì)是、林業(yè)碳匯量生較大的影響，從而波及林業(yè)碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

為研究各個(gè)影響因素對(duì)林業(yè)碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值的影響程度，本文通過采用灰色灰色關(guān)聯(lián)度分析模型，以浙江省為例，將林業(yè)碳匯量作分析的系統(tǒng)行為特征數(shù)據(jù)設(shè)為X0（k），將主要影響因素：森林撫育投資、造林面積、木材產(chǎn)量、受火災(zāi)森林面積和受病蟲害森林面積作為相關(guān)影響因素，依次設(shè)為X1（t）、X2（t）、X3（t）、X4（t）、X5（t）。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文選取浙江省2009～2013年的森林資源清查數(shù)據(jù)，對(duì)浙江省林業(yè)碳匯量、森林撫育投資、造林面積、木材產(chǎn)量、受火災(zāi)森林面積和受病蟲害森林面積作灰色關(guān)聯(lián)模型分析。如表1：

3 浙江省林業(yè)碳匯影響因素灰色關(guān)聯(lián)模型分析

結(jié)合上文的數(shù)據(jù)和公式1-4，計(jì)算關(guān)聯(lián)度系數(shù)，計(jì)算結(jié)果為：

根據(jù)公式1-5計(jì)算關(guān)聯(lián)度Ri，計(jì)算可得：R1=0.9975；R2=0.6708；R3=0.7670；R4=0.6622；R5=0.7695，Ri，R2，R3，R4，R5分別表示森林撫育投資、造林面積、木材產(chǎn)量、受火災(zāi)森林面積、受病蟲害森林面積與碳匯量的關(guān)聯(lián)度。

關(guān)聯(lián)度排序?yàn)?gt;R3>R3>R2>R4>0。

即森林撫育投資與林業(yè)碳匯量的關(guān)聯(lián)度>受病蟲害森林面積與林業(yè)碳匯量的關(guān)聯(lián)度>木材產(chǎn)量與林業(yè)碳匯量的關(guān)聯(lián)度>造林面積與林業(yè)碳匯量的關(guān)聯(lián)度>受火災(zāi)森林面積與林業(yè)碳匯量的關(guān)聯(lián)度。

從中我們得知：浙江省森林撫育投資、造林面積、木材產(chǎn)量、受火災(zāi)森林面積、受病蟲害森林面積與林業(yè)碳匯量存在著顯著相關(guān)性。森林撫育投資與林業(yè)碳匯量存在著高度相關(guān)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他四個(gè)影響因素；受火災(zāi)森林面積與林業(yè)碳匯量呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性，但是關(guān)聯(lián)度是五個(gè)因素最低的；造林面積、受病蟲害森林面積和木材產(chǎn)量與林業(yè)碳匯量表現(xiàn)出較高的相關(guān)性。這也充分說明雖然各個(gè)影響因素與林業(yè)碳匯量的關(guān)聯(lián)度是不同的，但是都與林業(yè)碳匯量呈現(xiàn)著一定的正關(guān)聯(lián)性，并對(duì)其的影響具有穩(wěn)定性和顯著性。

4 結(jié)論

通過應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析模型對(duì)五個(gè)影響因素分析結(jié)果來看：森林撫育投資、造林面積、木材產(chǎn)量、受病蟲害森林面積和受火災(zāi)森林面積對(duì)林業(yè)碳匯量有著顯著的關(guān)聯(lián)性，這也意味著這五個(gè)因素對(duì)林業(yè)碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有顯著性。在浙江省林業(yè)碳匯量各影響因素中，森林撫育投資是最主要的影響因素，因此，繼續(xù)加大森林撫育投資，對(duì)增加浙江省林業(yè)碳匯量及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有顯著效果。其次受病蟲害森林面積是影響林業(yè)碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要因素，提高林業(yè)的碳匯潛力，浙江省對(duì)此應(yīng)該加以重視，并加大對(duì)病蟲害的控制和防范。另外，木材產(chǎn)量和造林面積對(duì)浙江省林業(yè)碳匯也有較大的影響，為提高碳匯的潛力，浙江省可以通過延長(zhǎng)木材采伐期、適度限制木材產(chǎn)量和通過擴(kuò)大這一途徑實(shí)現(xiàn)。最后，森林火災(zāi)對(duì)浙江省林業(yè)碳匯的影響最弱，這說明浙江省的森林火災(zāi)防控措施得當(dāng)為提高浙江省林業(yè)碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值發(fā)揮著較大作用。

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作者簡(jiǎn)介：包家景（1989.12.22-）性別：男，民族：漢族；籍貫：梅州；學(xué)歷：碩士；職稱：研究生；院校：浙江理工大學(xué)，就職于：浙江理工大學(xué)，研究方向：產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)。