江西省林业生态安全物元分析评价

2013-11-05张邦文蔡海生金苏蓉韩天一

江西农业大学学报 2013年4期

张频，张邦文，蔡海生，金苏蓉，韩天一

(1.江西农业大学国土资源与环境学院，江西南昌330045;2.江西省林业调查规划研究院，江西南昌330046;3.中国林业科学研究院亚热带林业实验中心，江西分宜336600)

随着经济社会的快速发展，大气污染、森林植被退化、水土流失等生态安全问题日益凸显，严重影响人类的生存环境和制约经济社会的可持续发展。近年来，生态安全问题已经上升到决定地区发展和国家安全的高度，成为生态学研究的新热点［1］。林业是区域生态文明建设的主体，更是区域生态安全的重要保障［2］。目前，国内外生态安全研究主要集中区域土地、水环境、农业及湿地等领域［3－9］，而区域林业生态安全研究处于起步阶段，其概念也尚在探讨之中。洪伟、邓鉴锋等［10－13］就区域林业生态安全体系建设进行了一些定性探讨;魏彬、毛旭鹏等［2，14－16］采用综合指数分析法对区域林业生态安全进行定量评价，但综合指数法存在无法判别单个指标与评价结果之间的隶属关系、易遗漏指标间的一些评价信息、根据综合评价值人为主观划定评价等级等缺陷，物元分析法能很好的解决这些问题［17］。本文从林业生态安全内涵出发，构建了林业生态安全评价指标体系;运用物元分析法对江西省林业生态安全状况进行评价，并对评价结果进行分析，找出影响江西林业生态安全的关键因素，为江西省林业生态建设和森林可持续经营决策提供一定的参考依据。

1 林业生态安全的内涵

林业生态安全是生态学界最近提出的一个表征林业功能与作用的全新概念，其具体概念，国内外学者根据自身研究的需要，从不同的角度有不同的理解。归纳起来主要有以下两种认识［18］:一种认为林业生态安全是指从森林生态系统和林业开发、建设、生产、管理和维护等多个方面，为人民生活、资源与环境保护、社会发展、经济建设等提供生态安全保障;另一种认为林业生态安全是指森林生态系统完整性和健康的整体水平。两种认识的差异实际是研究尺度的差异:第一种是从区域尺度，包括区域自然、社会、经济复合生态系统的安全;第二种是从生态系统尺度，包括自然和半自然生态系统的安全。但是无论哪种理解，其核心都是建立在人类社会与森林生态系统相互作用的基础之上的理想状态。

综合前人研究［2－16］，本文认为林业生态安全是指在一定区域范围内，在生态风险的威胁下，森林生态系统能够维持其结构的稳定性和生产力的可持续性，其多种功能满足人类生存和可持续发展的需求，并通过采取积极的生态修复措施，使人类生存和发展环境不受或者少受威胁的一种理想状态。

2 评价指标体系的构建

2.1 指标的选择

评价指标的选择直接关系到评价结果的合理性［19］。本研究从林业生态安全内涵出发进行评价指标选择。参考文献［19 －23］，在理论分析法和频度统计法的基础上，结合专家咨询法，遵循科学性、可操作性、代表性、可获取性等原则，最终形成总目标层、约束层和指标层3 个层次结构共计18 个指标的林业生态安全评价指标体系(表1)。

2.2 指标权重的确定

在20 位专家打分的基础上，采用层次分析法，分别对林业生态安全评价指标体系3 个层次所列评价指标采用1 ～9 标度法，通过两两比较重要程度构建判断矩阵并逐层进行判断评分，计算出各层次的权重值，再通过公式Wi=Wb×Wc得到各指标总排序权重值［24］。各层次都通过了一致性检验，总排序权重值见表1。

3 江西省林业生态安全物元分析评价

3.1 研究区概况

江西省位于长江中下游南岸，地处东经113°35' ～118°29'，北纬24°29' ～30°05'，国土面积16.69 万km2。地貌类型以山地丘陵为主，东、南、西三面群山环绕，中南部丘陵、盆地相间，北部平原坦荡，地势南高北低。土壤以红壤为主，境内大小河流2 400 余条，属中亚热带季风气候，动植物种类丰富。江西是我国南方重点林业大省，林地面积占国土面积的64.07%，森林覆盖率60.01%，林业在江西的经济社会可持续发展和生态环境建设中具有十分重要的地位和作用。

3.2 数据来源与处理

本研究采用的森林资源数据来源于第七、八次全国森林资源清查江西省森林资源清查成果报告，其它经济社会数据来源于江西省统计年鉴(2006 年)、江西省统计年鉴(2010 年)，以反映“十一五”期间(2006—2010 年)江西林业生态安全动态变化状况。数据处理主要运用Excel2003。

3.3 评价方法

3.3.1 物元的建立对于林业生态安全评价样本A，描述林业生态安全的18 个评价指标Ci(i=1，2…18)，指标量值为Vi，以有序三元组R=(A CiVi)作为描述林业生态安全的基本元，称为物元。

表1 林业生态安全评价指标体系及权重Tab.1 Hierarchies of evaluation index system and index weight

3.3.2 经典域与节域的确定指标的等级量值范围称为经典域，由经典物元加上可转化为经典物元的事物及其指标和此指标相应扩宽的量值范围组成的物元矩阵称为节域［22］。经典域和节域的确定是一项非常具有探索性的工作，也是物元分析评价的基础［17，21］。根据林业生态安全评价的可拓性，将指标量值范围划分为安全、较安全、临界安全和不安全4 个等级。等级的划分在参考《国家级生态县、市、省建设指标》、《江西省森林资源二类调查操作细则(2009 年)》、全国平均水平、相关研究文献［22 －25］标准值的基础上，结合江西省实际并咨询专家，以最大限度地保证评价标准值的准确度和应用性，最终确定江西省林业生态安全经典域R1、R2、R3、R4及节域，见表2。

表2 林业生态安全评价经典域取值范围Tab.2 Evaluation index system，index division standard

3.3.3 距与关联度的计算距(Dij)指单项评价指标Di具体量值Vi 与该指标j 等级经典域区间的距离，距(Dab)指单项评价指标Di 具体量值Vi 与该指标节域有限区间的距离;关联度(Kij)指单项评价指标Di 具体量值Vi 与该指标各等级的隶属程度。Dij、Dab、Kij分别用公式(1)、(2)、(3)计算［17］，将江西省2006 年、2010 年指标量值输入计算，结果见表3。

表3 江西省2006 年和2010 年林业生态安全指标关联度Tab.3 Relevancy of forestry ecological security of Jiangxi Province in 2006 and 2010

3.3.4 综合关联度的计算及评价等级的确定综合关联度Aj就是关联度Kij与权重Wi的乘积，计算公式(4)，从指标隶属关系以及某因子对整个评价对象的影响程度两个方面充分反映了林业生态安全状态，因此其评价结果更客观、准确［22］，计算结果见表4。

表4 2006 年、2010 年江西省林业生态安全评价综合关联度比较Tab.4 Comparison of forestry ecological security of Jiangxi Province in 2006 and 2010

3.4 结果分析

通过2006 年、2010 年指标量值为输入计算，结果见表3、表4。从表4 来看，2006 年综合关联度A1= －0.306 2、A2=0. 219 5、A3= －832 4、A4= －0. 523 9，2010 年综合关联度A1= －0. 306 7、A2=0.217 8、A3= －0.836 5、A4= －0.504 0。根据最大隶属度原则［18］，2006 与2010 年，江西省林业生态安全等级均属较安全状态，但2010 年比2006 年略有下降，从2006 年的0.219 5 下降到2010 年的0.217 8。

从表3 林业生态安全指标关联度Kij来看，在生态风险方面，病虫害发生率C2在2006 年和2010 年都是制约江西林业生态安全的一个因素，虽经过治理，取得一定的成效，不安全关联度K24由2006 年的－1.430 0 增大到2010 年的－1.300 0，仍是制约江西林业生态安全的一个主要因素。

在森林结构方面，龄级结构是制约江西林业生态安全的主要因素，2006 年不安全关联度K54由2006年的0.349 5 变为2010 年的0.368 0，这表明，江西省乔木林林龄结构很不合理，中幼龄林占绝大部分，因此，封山育林势在必行;此外，树种结构处在临界安全的状态，其临界安全关联度K43由2006 年的0.291 7增大到2010 年的0.454 7，这表明，经过5 年的调整，江西省乔木林树种结构得到一定的改善，但仍有进一步改善的空间。

在森林生产力方面，单位面积蓄积量C8在2006 年和2010 年均处于临界安全状态，其临界安全关联度K83由2006 年的0.048 7 增加到2010 年的0.056 7，这表明江西森林资源的质量正在不断的改善中，年均单位面积生长量C92006 与2010 年均处于临界安全状态，且2010 年较2006 年稍有下降，这主要是受2008 年初雨雪冰冻灾害影响。年均森林消长比C11由2006 年的较安全状态向2010 年的不安全方向逆转，主要是因为2008 年初雨雪冰冻灾害损失了部分林木，以及近年来木材市场需求旺盛导致各地采伐量增加，以至于江西省林木年均总消耗量大幅增加;这也是导致林业生态较安全等级综合关联度2010 年比2006 年略微下降的主要原因。

从森林功能来看，各指标均处于安全或较安全状态，这表明其基本能满足江西经济社会发展对森林功能的需求。从生态保护修复方面来看，自然保护区占国土面积比C15、造林面积C16指标关联度都处在安全或较安全状态，且指标关联度值2010 年都比2006 年要大，这主要是随着省委省政府“生态立省”发展战略的实施，自然保护区、森林公园、湿地公园建设也在以前所未有的规模和速度推进;随着江西省林权制度改革完成，林农造林积极性高涨，年造林面积逐年增加。但林业人才数C172006 年和2010 年均处于临界安全状态，这表明林业科技人才缺乏仍然是江西林业生态建设的一个限制因素。

4 结论与讨论

(1)从综合关联度来看，2006 年与2010 年，江西省林业生态安全水平都处于较安全等级，2010 年综合关联度比2006 年略微下降，即2010 年江西省林业生态安全等级比2006 年稍低。从评价指标关联度来看，病虫害发生率、树种结构、龄级结构、单位面积蓄积量、年均森林消长比等指标在“十一五”期间是影响江西林业生态安全的主要限制因子。

(2)从评价方法来看，物元分析法能够很直观的判别单个指标与评价结果之间的隶属关系，同时其关联函数扩展到(－∞，+∞)整个实数轴不易遗漏指标评价信息，适用于对区域林业生态安全这种复杂的多指标进行定量评价。其最后的评价等级确定虽不像综合指数法一样人为的根据经验对指数值进行划分，但经典域与节域的确定是关键，经典域、节域的科学性和合理性直接影响着评价结果。

(3)随着对区域林业生态安全研究的深入，评价指标体系的选择以及权重的确定及经典域、节域划分标准也需不断的调整与完善。此外，区域林业生态安全评价应从区域的实际情况出发，根据区域的特点，选择适合的评价指标体系并采取适合的评价标准。

［1］康相武，刘雪华，张爽，等.北京西南地区区域生态安全评价［J］.应用生态学报，2007，18(12):2846 －2852.

［2］魏彬，杨校生，吴明，等.海岛林业生态安全评价［J］.南京林业大学学报:自然科学版，2010，34(4):161 －164.

［3］邓爱珍，陈美球，林建平.鄱阳湖区土地生态安全评价［J］.江西农业大学学报，2006，28(5):787 －792.

［4］史永龙，贾宪威，蔡昕，等.省域土地生态安全评价研究－以江苏省为例［J］.安徽农业科学，2011，39(4):2365－2368.

［5］曹明兰，李亚东.基于能值分析的唐山市生态安全评价［J］.应用生态学报，2009，20(9):2214 －2218.

［6］张虹波，刘黎明，张军连，等.区域土地资源生态安全评价的物元模型构建及应用［J］. 浙江大学学报，2007，33(2):222 －229.

［7］汪邦稳，汤崇军，杨洁，等.基于水土流失的江西省生态安全评价［J］.中国水土保持科学，2010，8(1):51 －57.

［8］李如忠.模糊物元模型在区域水安全评价中的应用［J］.水土保持研究，2005，12(5):221 －223.

［9］杨时民，李玉文，吕玉哲.扎龙湿地生态安全评价指标体系研究［J］.林业科学，2006，42(5):127 －132.

［10］洪伟，闫淑君，吴承祯.福建森林生态系统安全和生态响应［J］.福建农林大学学报，2003，32(1):79 －83.

［11］邓鉴锋，战国强，姜杰.构建珠江三角洲地区稳定森林生态安全体系的探讨［J］.广东林业科技，2010，26(5):83－87.