黃柏山林場(chǎng)林地地利等級(jí)劃分與評(píng)價(jià)

賀 文， 劉雪強(qiáng)， 鄭天才， 楊慶培， 常陳豪， 閆東鋒

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，鄭州 450002； 2.河南省國(guó)有商城黃柏山林場(chǎng)，河南商城 465332）

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，經(jīng)營(yíng)好森林資源是實(shí)現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方面. 其中，林地資源作為森林資源的重要組成部分，是森林資源的主要載體［1-2］. 由于林地地利等級(jí)是林地的“采”“集”“運(yùn)”生產(chǎn)條件的綜合反映，而林地所處的空間地理?xiàng)l件對(duì)于開(kāi)展?fàn)I造林活動(dòng)的難易程度會(huì)造成不同程度地影響［3］，因此，在林地地利等級(jí)量化評(píng)價(jià)和劃分時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)依據(jù)相關(guān)地形因子對(duì)“采”“集”“運(yùn)”三個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件所造成的營(yíng)造林成本進(jìn)行細(xì)化研究［4-6］. 地利等級(jí)的準(zhǔn)確量化評(píng)價(jià)和劃分，對(duì)于開(kāi)展?fàn)I造林規(guī)劃設(shè)計(jì)、估算造林作業(yè)成本具有重要的意義［7］，同時(shí)也是森林資源資產(chǎn)評(píng)估的一個(gè)重要方面.

目前，在營(yíng)造林作業(yè)設(shè)計(jì)和森林資產(chǎn)評(píng)估實(shí)踐中，在進(jìn)行林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本核算時(shí)，大都采用統(tǒng)一的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)，而沒(méi)有考慮林地地利等級(jí)的不同. 但是，在不同坡度、海拔和距離等其他條件的影響下，不同林地的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件并不相同，對(duì)應(yīng)的采、集、運(yùn)的生產(chǎn)成本也不一樣［8-9］. 比如，林地坡度的大小會(huì)直接影響營(yíng)造林和采伐難度，而小班距離小班附近的道路運(yùn)輸距離決定苗木、木材等生產(chǎn)要素的運(yùn)輸成本. 在進(jìn)行森林資產(chǎn)評(píng)估實(shí)踐中，雖然明確規(guī)定林地資產(chǎn)評(píng)估時(shí)需要考慮地利調(diào)整系數(shù)，但實(shí)踐中仍然存在著由于難以準(zhǔn)確確定調(diào)整系數(shù)而無(wú)法完全實(shí)行，或調(diào)整系數(shù)精度不高影響評(píng)估結(jié)果等問(wèn)題［10-12］. 因此，在森林資產(chǎn)評(píng)估實(shí)踐中，林地資源評(píng)估主要是依據(jù)評(píng)估人員參考相似交易價(jià)格確定，并沒(méi)有根據(jù)評(píng)估對(duì)象具體“采”“集”“運(yùn)”條件綜合考慮［13-15］，而根據(jù)“采”“集”“運(yùn)”條件對(duì)現(xiàn)有林地進(jìn)行林地地利等級(jí)進(jìn)行準(zhǔn)確劃分是解決這一問(wèn)題的重要途徑.

為了科學(xué)地開(kāi)展林地立地等級(jí)量化評(píng)價(jià)，為林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本和林地資產(chǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確估算提供依據(jù)，根據(jù)河南省國(guó)有商城黃柏山林場(chǎng)二類調(diào)查數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)，選取坡度等級(jí)、海拔和道路運(yùn)輸距離作為林地地利等級(jí)評(píng)價(jià)的影響因素，通過(guò)ArcGIS 10.6軟件對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取坡度、海拔、距離等因子的不同水平數(shù)值，然后采用層次分析法確定林地地利等級(jí)影響因素的權(quán)重及不同因素、不同水平組合的綜合權(quán)重，利用等差法劃分林地地利等級(jí)，并對(duì)黃柏山林場(chǎng)林地地利等級(jí)分布狀況進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，以期為森林資源資產(chǎn)評(píng)估和林業(yè)營(yíng)造林作業(yè)成本核算提供決策依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

黃柏山林場(chǎng)位于河南省商城縣南部，大別山北麓，地理坐標(biāo)為31°23′～31°35′N，115°13′～115°20′E，即豫、鄂、皖三省交界處，距商城縣城60 km. 林場(chǎng)分布在海拔400 m以上，最高海拔1 352.6 m，屬大陸性季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均降水量1 409.0 mm，年平均氣溫15.2 ℃，無(wú)霜期222 d. 林場(chǎng)有林地面積約為4 004.08 hm2，共有12個(gè)林班，約215個(gè)小班，森林覆蓋率高達(dá)97%.

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

利用ArcGIS 10.6對(duì)黃柏山林場(chǎng)范圍內(nèi)的7幅1∶25 000矢量地形圖和2017年二類調(diào)查小班矢量圖進(jìn)行疊加處理建立數(shù)字高程模型和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)字高程模型提取各小班坡度（為坡面的垂直高度和水平方向的距離）和小班中心點(diǎn)海拔高度；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集計(jì)算距離小班附近主要道路的道路運(yùn)輸距離（該道路必須可以運(yùn)輸造林苗木或采伐的木材）等數(shù)據(jù).

1.3 數(shù)據(jù)處理

權(quán)重的確定采用層次分析法，該方法是由專家依據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)重要性，按照1～9 數(shù)字尺度標(biāo)度法進(jìn)行賦值打分，然后建立判斷矩陣計(jì)算權(quán)重，是一種定性和定量分析相結(jié)合的決策方法［16-17］. 采用函詢的方式，邀請(qǐng)熟悉評(píng)價(jià)內(nèi)容和研究區(qū)地形地貌和經(jīng)營(yíng)狀況的黃柏山林場(chǎng)技術(shù)人員和相關(guān)專家，根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較并打分，然后將評(píng)價(jià)結(jié)果錄入Yaahp 0.4.1軟件，由軟件的專家系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重和判斷矩陣一致性檢驗(yàn)，若一致性比例CR＜0.10，則判斷矩陣的一致性在可接受范圍內(nèi).

2 結(jié)果與分析

2.1 林地地利等級(jí)層次結(jié)構(gòu)模型的建立

根據(jù)地利等級(jí)影響因素的從屬關(guān)系，結(jié)合黃柏山林場(chǎng)空間數(shù)據(jù)屬性特點(diǎn)，將地利等級(jí)層次結(jié)構(gòu)模型劃分為4 個(gè)層次，即目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層和方案層（表1、表2）. 目標(biāo)層即林地地利等級(jí)評(píng)價(jià)，而準(zhǔn)則層為影響林地地利等級(jí)劃分的因素，即坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔. 根據(jù)林場(chǎng)所在區(qū)域坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔數(shù)據(jù)的分布范圍，將準(zhǔn)則層的3個(gè)因素均劃分為4個(gè)水平作為指標(biāo)層，見(jiàn)表1. 由表1可知，坡度等級(jí)劃分的4個(gè)水平為：0°～5°、6°～15°、16°～25°和≥26°；海拔劃分的4個(gè)水平為：0～300 m、300～600 m、600～900 m和≥900 m；道路運(yùn)輸距離劃分的4個(gè)水平為：0～1 km、1～5 km、5～10 km和≥10 km. 由指標(biāo)層不同坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔水平排列組合組成方案層，包含由指標(biāo)層的12個(gè)因子組成的64種方案，見(jiàn)表2.

表1 林地地利等級(jí)評(píng)價(jià)體系Tab.1 Evaluation system of the forest land geographical grades

表2 組合方案權(quán)重值以及地利等級(jí)分級(jí)Tab.2 Weight values of combination scheme and classification of geographical level

2.2 林地地利等級(jí)影響因子權(quán)重確定

通過(guò)對(duì)準(zhǔn)則層坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔3個(gè)指標(biāo)兩兩比較并賦值，進(jìn)而構(gòu)建判斷矩陣、求算最大特征根，并利用一致性比例CR進(jìn)行一致性檢驗(yàn). 計(jì)算結(jié)果表明，所構(gòu)建的判斷矩陣最大特征值為3.007，一致性比例CR為0.009，構(gòu)建的判斷矩陣通過(guò)了一致性檢驗(yàn). 坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔3個(gè)指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重分別為0.738、0.093和0.168. 相對(duì)于目標(biāo)層，準(zhǔn)則層坡度等級(jí)所占權(quán)重最大，達(dá)到了0.738，這說(shuō)明黃柏山林場(chǎng)地形較為復(fù)雜，地形的陡緩程度對(duì)造林作業(yè)、采伐作業(yè)等生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的影響較為顯著. 整體來(lái)看，黃柏山林場(chǎng)道路密度較大且布局合理，各小班距離主要道路的距離相差不大，木材采集運(yùn)輸距離相對(duì)較短，道路運(yùn)輸距離在準(zhǔn)則層中的權(quán)重最低，僅為0.093.

依據(jù)專家對(duì)各個(gè)準(zhǔn)則層下的指標(biāo)層兩兩比較的打分結(jié)果，分別構(gòu)建判斷矩陣，計(jì)算權(quán)重并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，結(jié)果表明，坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔下的指標(biāo)層判斷矩陣最大特征根分別為4.122、4.087 和4.059，一致性比例CR均小于0.10，所構(gòu)建的判斷矩陣準(zhǔn)確有效. 坡度等級(jí)A1（0°～5°）、A2（6°～15°）、A3（16°～25°）和A4（≥26°）4 個(gè)水平相對(duì)于準(zhǔn)則層A 的權(quán)重值分別為0.061、0.099、0.240 和0.600，相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重分別為0.045、0.073、0.177、0.443. 這說(shuō)明作業(yè)區(qū)坡度越陡峭，林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本越高. 海拔B1（0～300 m）、B2（300～600 m）、B3（600～900 m）、B4（≥900 m）4個(gè)水平相對(duì)于準(zhǔn)則層B的權(quán)重值分別為0.059、0.106、0.278和0.557，相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重分別為0.006、0.010、0.026和0.052. 海拔較高的區(qū)域?yàn)榱謭?chǎng)較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，采集運(yùn)及作業(yè)成本相對(duì)較高，其權(quán)重亦較高. 道路運(yùn)輸距離C1（0～1 km）、C2（1～5 km）、C3（5～10 km）、C4（≥10 km）4個(gè)水平相對(duì)于準(zhǔn)則層C的權(quán)重分別為0.066、0.110、0.255和0.569，相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重分別為0.011、0.018、0.043和0.096.

2.3 林地地利等級(jí)綜合評(píng)價(jià)與等級(jí)劃分

由于小班所處位置的坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔水平各不相同，因此，需要對(duì)指標(biāo)層不同水平進(jìn)行方案組合，并將指標(biāo)層相對(duì)于準(zhǔn)則層的權(quán)重以累加的形式綜合計(jì)算林地地利數(shù)值，計(jì)算公式為

式中：ω（Aa）、ω（Bb）、ω（Cc）分別表示坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔所分別下屬的4個(gè)指標(biāo)層水平的權(quán)重值.

利用上述計(jì)算公式分別計(jì)算得出各個(gè)組合方案的權(quán)重并進(jìn)行排序，結(jié)果見(jiàn)表2. 由表2可知，56個(gè)組合方案權(quán)重最小值為0.062，最大值為0.686，極差為0.624，因此，采用等距法和上限排外法，以權(quán)重組距為0.105將56個(gè)組合方案劃分為6個(gè)等距區(qū)間，各區(qū)間范圍及其包含的組合方案見(jiàn)表2. 由表2可知，地利等級(jí)Ⅰ級(jí)權(quán)重區(qū)間為［0.062，0.167），包含了22個(gè)組合方案；地利等級(jí)Ⅱ級(jí)權(quán)重區(qū)間為［0.167，0.272）包含了12個(gè)組合方案；地利等級(jí)Ⅳ級(jí)和Ⅵ級(jí)只包含了3個(gè)組合方案.

2.4 黃柏山林場(chǎng)林地地利等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果分析

根據(jù)黃柏山林場(chǎng)所有林地小班坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔所處的水平范圍，找出各小班對(duì)應(yīng)的組合方案及其所在的地利等級(jí)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3. 由表3可知，黃柏山林場(chǎng)有林地面積為4 004.08 hm2，共215個(gè)小班. 地利等級(jí)為Ⅰ級(jí)的小班數(shù)量及其所占面積最大，分別為72 個(gè)和1 330.29 hm2，分別占林場(chǎng)有林地小班總數(shù)的33.49%和林場(chǎng)有林地總面積的33.22%. 地利等級(jí)為Ⅱ級(jí)的小班數(shù)量及其面積分別為63 個(gè)和1 245.25 hm2，分別占林場(chǎng)有林地小班總數(shù)的29.30%和林場(chǎng)有林地總面積的22.01%. 地利等級(jí)為Ⅲ級(jí)的小班總面積為881.19 hm2，占林場(chǎng)有林地總面積的22.01%. 地利等級(jí)為Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)、Ⅵ級(jí)的小班總面積僅為547.35 hm2，占林場(chǎng)有林地總面積的13.67%.

表3 黃柏山林場(chǎng)林地地利等級(jí)統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Statistical table of the forest land geographical grades in Huangbaishan Forest Farm

通過(guò)分析黃柏山林場(chǎng)各有林地小班林地地利等級(jí)分布情況可知，地利等級(jí)為Ⅰ級(jí)至Ⅲ級(jí)的有林地小班數(shù)量占林場(chǎng)有林地小班總數(shù)的83.72%，林場(chǎng)大部分有林地小班所在林地地形條件相似，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件基本一致，造林和林木采伐利用難度較低，林地地利價(jià)值較高. 部分小班處于高海拔、陡坡地段，道路運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，林地地利等級(jí)較高，但是此種情況的小班數(shù)量不大，如林地地利等級(jí)為Ⅴ級(jí)和Ⅵ級(jí)的小班總數(shù)23 個(gè)，小班面積363.90 hm2，分別占林場(chǎng)有林地小班總數(shù)的10.70%和有林地總面積的9.09%. 對(duì)于該部分有林地，應(yīng)加強(qiáng)林道等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改善營(yíng)造林生產(chǎn)條件，以利于更好地開(kāi)展?fàn)I造林作業(yè)活動(dòng)，提高森林經(jīng)營(yíng)水平.

3 結(jié)論與討論

營(yíng)造林生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本的準(zhǔn)確核算，是搞好造林作業(yè)設(shè)計(jì)、組織開(kāi)展經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的重要保障，也是開(kāi)展森林資產(chǎn)評(píng)估和林地抵押貸款等林業(yè)投融資活動(dòng)的重要依據(jù)［18］. 林地地利等級(jí)的準(zhǔn)確劃分和評(píng)價(jià)可以為核算營(yíng)造林成本和林地資產(chǎn)評(píng)估提供參考. 研究采用層次分析法和林地空間數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方法，在建立林地地利等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立判斷矩陣并計(jì)算準(zhǔn)則層、指標(biāo)層權(quán)重，構(gòu)建不同指標(biāo)的組合方案，進(jìn)而對(duì)黃柏山林場(chǎng)有林地小班的林地地利等級(jí)進(jìn)行劃分. 研究根據(jù)林地地利等級(jí)影響因素及研究區(qū)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件，選取了坡度等級(jí)、海拔和道路運(yùn)輸距離3個(gè)影響地利等級(jí)的主要因素，發(fā)現(xiàn)其對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響權(quán)重大小關(guān)系為：坡度等級(jí)＞道路運(yùn)輸距離＞海拔，這與相關(guān)研究的結(jié)果基本一致［14］，坡度的大小往往與其他影響因子相關(guān)聯(lián)，對(duì)于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生重要影響.

對(duì)黃柏山林場(chǎng)林地地利等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，林地地利等級(jí)集中在Ⅰ級(jí)至Ⅲ級(jí)水平范圍內(nèi)，說(shuō)明營(yíng)造林作業(yè)成本處于較低水平，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件較為便利，林地價(jià)值較高，這個(gè)結(jié)果與黃柏山林場(chǎng)經(jīng)營(yíng)水平是吻合的，能準(zhǔn)確反映林場(chǎng)經(jīng)營(yíng)狀況. 同時(shí)也應(yīng)看到，林場(chǎng)有林地總面積的9.09%處于Ⅴ級(jí)和Ⅵ級(jí)等較高林地地利等級(jí)，營(yíng)造林活動(dòng)成本依然較高，對(duì)于這部分有林地應(yīng)采取不同的經(jīng)營(yíng)措施，同時(shí)加大林道等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改善經(jīng)營(yíng)條件，促進(jìn)林場(chǎng)森林經(jīng)營(yíng)條件的持續(xù)改善.