基于层次分析法的大兴安岭林区森林可持续经营评价

赵新泉 马燕娥

(中南林业科技大学，长沙，410004) (国家林业局调查规划设计院)

责任编辑:张 玉。

大兴安岭在20世纪时，由于人类对森林资源需求的不断加大，森林资源被高强度的开发与利用，森林资源消耗过度;再加上自然灾害的破坏，致使林区出现了森林质量不断下降、林区负担日益沉重、职工生活十分困难，局部地区生态环境趋于恶化的局面。由于实现森林的可持续发展，直接关系到人类生存环境以及经济社会的可持续发展，所以越来越受到大家的关注和重视［1］。我国为实施可持续发展战略，启动了天然林保护工程，投入巨额资金保护与恢复现有的森林资源。本文以大兴安岭地区2008年的统计数据为基础，定性与定量方法相结合，建立大兴安岭林区森林可持续经营综合评价体系;利用层次分析法对大兴安岭林区森林可持续经营进行系统的分析评价;找出影响大兴安岭林区森林可持续经营中存在的问题，为大兴安岭地区制定森林可持续经营发展方案提供参考。

1 研究区概况

大兴安岭位于我国东北部。东部与小兴安岭相邻;西部与内蒙古自治区接壤;南部与松嫩平原相邻;北部以黑龙江为界，与俄罗斯为邻。地理坐标为121°12'～127°00'E，50°10'～53°33'N。大兴安岭林区属寒温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，而且时间长;夏季温凉湿润，;7—8月份降水量占全年降水量的70%;无霜期短。大兴安岭林区土壤，主要有棕色针叶林土、灰色森林土、暗棕壤、冲积土、草甸土和沼泽土等［2］。其中棕色针叶林土是大兴安岭地区最典型的土壤类别，地表黑土层一般在10 cm左右，腐殖质质量分数10%～30%。

2 研究方法

首先对各评价指标进行无量纲化处理，将不同形式、不同量纲的实测数据转化为统一形式的评价参数，从而便于进行评价。本研究考虑到大兴安岭林区森林经营过程中的动态性，以及实际应用过程中的便捷性，在建立大兴安岭林区森林可持续经营综合评价指标体系时，利用指数法对各个评价指标进行无量纲化处理［3］。然后引入层次分析法，对森林资源的可持续经营进行综合性评价。采用线性加权综合法，对大兴安岭林区森林可持续经营总体状况进行评价［4－5］，计算公式为:

式中:A为森林可持续经营总体层综合评价指数;m为系统层指标个数;n为某个系统层中的指标层指标个数;Dj为指标层中各评价指标的评价值;Hj为某一指标层中评价指标的权重;wi为某一系统层指标的权重。

3 结果与分析

3．1 构建评价层次结构模型

建立大兴安岭地区森林可持续经营评价指标体系(表1)，其层次结构由总体层(A)、系统层(B)和指标层(C)3个层次构成。根据层次间的实际相互关系，构建各级评价指标从上至下的多级递阶层次结构。

表1 森林可持续经营评价指标体系

3．2 构造判断矩阵

为了尽量避免层次分析法过程中主观因素造成的影响，使得计算得到的权重更加科学合理，应该尽可能增多样本的数量。本研究咨询了东北林业大学专家、林业相关科研院校的专家、大兴安岭林区森林经营管理单位的领导与基层科技人员的意见;基于层次分析法的9标度法，并且综合各方专家意见的评分，构建判断矩阵A－B，B1－C、B2－C和B3－C共4个判断矩阵。

3．3 层次排序及一致性检验

确定本层次指标相对于上一层次指标的重要性权值，即计算判断矩阵B的最大特征根及其对应的特征向量，满足:BW=λmaxW的最大特征根λmax及相应的正规化特征向量W，即为对应指标单排序的权值［6－7］。判断矩阵的一致性指标Ci=(λmax－n)/(n－1)，n为判断矩阵阶数。

判断矩阵的随机一致性比率CR=Ci/Ri。Ri为判断矩阵的平均随机一致性指标(维数1～9，Ri分别为0、0、0．52、0．89、1．12、1．26、1．36、1．41、1．46)。当CR＜0．1时，可以接受判断矩阵的一致性;CR＞0．1时，则判断矩阵不符合一致性的要求，需要重新对该判断矩阵进行修正［8］。

3．4 评价指标权重的确定

各判断矩阵相关参数值的计算结果见表2。由表2可见:各个判断矩阵的随机一致性比率(CR)都小于0．1，说明各个判断矩阵均具有满意的一致性。

3．5 评价因子分值的确定

根据各评价指标的含义和计算公式，计算出某一年度的实际值P(以2008年数据为主)，并确定各个评价指标的参照值S，然后运用指数法将各评价指标的实际值P转化为指标评价指数D［9］。依据各评价指标对森林可持续发展影响的方向，可将其划分为正指标和逆指标，本研究选取的评价指标中只有森林火灾指数和病虫鼠害年均发生率是逆指标，正指标评价指数的计算公式Dk1=Pk/Sk;逆指标评价指数的计算公式Dk2=Sk/Pk。当Dk1或Dk2≥1．0时，可以认为评价指标已经达到了理想值，取1．0。各指标评价指数的计算结果见表3。

3．6 评价结果

用公式(1)，并结合表2和表3，计算出大兴安岭林区森林资源可持续经营综合评价指数(见表4)。

表2 各判断矩阵参数值

表3 各评价指标汇总表

表4 大兴安岭森林资源可持续经营综合评价

4 讨论

综合国内外在可持续发展评价中采用的“区间”估算法，首先确定大兴安岭林区森林可持续经营评价指数的评价区间，然后计算得到可持续经营综合评价值，看其位于哪个评价区间。运用指数法把各个评价指标的实测值转化为评价值，如果指标评价值≥1．0，则表明评价指标已经达到理想值，此时指标评价值取1．0。当指标评价值接近1．0时，说明指标接近于可持续发展的状态;反之，当指标评价值接近0时，说明指标接近于非可持续发展的状态。

结合国内外相关的研究成果以及大兴安岭林区的实际情况，以综合评价指数界定5种可持续发展状态:［0，0．4］为非可持续发展状态;［0．4，0．6］为弱可持续发展状态;［0．6，0．8］为基本可持续发展状态;［0．8，0．9］为可持续发展状态;［0．9，1．0］为完全可持续发展状态［10］。利用层次分析法计算得到大兴安岭地区森林资源可持续经营综合评价指数为0．848，位于区间［0．8，0．9］中，说明大兴安岭地区森林资源总体上处于可持续发展状态。这主要是因为，近些年来大兴安岭林区不断开展新的森林资源保护模式，同时开展了三北防护林工程、天然林保护工程和退耕还林工程等多个重大生态保护工程，并把开发利用林下资源与实施生态保护工程相结合，建立和完善各级林下资源保护管理体系，保证森林资源的可持续开发利用，森林可持续经营取得显著成效。

就系统层的发展状况看，森林生物多样性保护指数为0．791，处于基本可持续发展状态。主要是因为，大兴安岭地区的有林地平均郁闭度、生态公益林面积比例很高，但是森林生态系统多样性指数和人工林中混交林的比例却很低。所以在今后营林过程中，应增加人工林中混交林的面积比例;同时，引进适合大兴安岭林区生长的目的树种，增加森林生态系统的多样性。森林生产力指数为0．874，森林健康指数为0．871，这两个系统层都处于可持续发展状态，表明大兴安岭林区的营造林体系比较完善，森林面积大，后备森林资源丰富，并且对森林病虫害可以进行有效的防治。

从指标层的发展状况看，虽然绝大多数的评价指标的评价指数均在0．8以上，几乎都处于可持续发展状态以上，发展态势不错;但土壤完好率的评价指数只有0．774，说明其仅为基本可持续发展状态。更令人担忧的是，森林生态系统多样性、人工林中混交林的比例、有林地单位面积生长量和龄级结构，这4个评价指标的评价指数，仅分别为0．490、0．420、0．432和0．552，表明这4个评价指标都处于弱可持续发展的状态，还有待进一步改进。

本研究建立的大兴安岭林区森林可持续经营评价指标体系，综合了大兴安岭林区的具体情况，选定的评价指标能够反映大兴安岭林区经营的现实状况，能够比较全面完整地对大兴安岭林区森林资源可持续经营状况进行评价，评价的结果与大兴安岭森林经营的实际情况相符，表明建立的评价体系科学合理。评价过程中发现了大兴安岭林区森林经营过程中存在的问题，可以为经营单位制定森林可持续经营发展战略提供参考。