油松用材林可持续经营评价体系的构建及应用

郑晓敏，张 萱，段 劼,1b，于青军，孙启越，马履一,1b

(1北京林业大学 a林学院，b 国家能源非粮生物质原料研发中心，北京 100083； 2河北省平泉市黄土梁子国有林场，河北 平泉 067506)

油松(PinustabuliformisCarrière)为针叶常绿乔木，根系发达[1]。其材质硬、纹理好，可供建筑用材，是中国特有树种，且用途广泛,是我国北方地区常见的造林树种之一[2-4]。我国现有油松林总面积高达251万hm2，其种植区覆盖我国14个省份，占我国国土面积的三分之一[5]。随着我国建筑业的发展，建筑用材的速生丰产林建设具有重要意义[3]。而油松作为极具发展潜力的建筑材林培育树种，需求量在持续增长[6]。

可持续经营是有关如何经营现有的林木资源和土地资源，而不影响日后人类对森林进一步开展经营的活动[7-8]。建立评价标准与指标体系是实现森林可持续经营的一种重要手段，在生产实践中发挥着重要作用[9]。构建评价指标体系除应满足科学性、实用性及代表性外，还需满足可操作性和宜推广性[3,9]。森林可持续经营标准与评价指标体系可以在不同尺度上构建，如在国家层面或者生态区域层面上构建的可以用于森林规划，虽然体系覆盖范围较广，但在实际应用情况下操作性和推广性较差[10-11]；以国有林场或者集体林场为尺度在经营单位层面上进行构建，虽然覆盖范围进一步缩小、便于实施，但目前仅在个别典型地区进行了初步探讨,相关研究只停留在利用标准与指标对森林资源状态进行描述上，报道并不多[9,12]。林分是森林资源的主体，多数森林经营活动都是在这一层面上实施的，因此构建林分层面上可持续经营评价指标体系更具有实际意义[13]。人工用材林的培育和经营以获得高生产力为基础，但同时要实现“绿水青山”，这就要求整个经营过程应减少对环境的影响，在促进当地社会发展的同时获得经济效益。

关于油松人工林的研究非常多，涵盖了包括种质资源筛选、苗木培育、造林、抚育、采伐利用等技术的全过程[14-17]，但目前包括油松在内，综合考虑经济、环境、社会三方面对某一树种经营过程影响的研究较少。本研究围绕从可持续发展角度评价油松人工用材林经营过程这一科学问题，从环境、经营、社会和经济4个方面研究构建油松人工用材林可持续经营评价指标体系，并以河北平泉黄土梁子国有林场为例对该体系的科学性、实用性进行分析评价，以期为我国油松等人工用材林的可持续经营及评价工作提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

平泉市地处河北省东部，地理坐标为东经118°21′03″～119°15′34″、北纬40°24′00″～40°40′17″。该地属中温带大陆性干旱季风山地气候，年平均气温6.8 ℃，无霜期120～130 d，降雨量540 mm左右，昼夜温差大[18]。林区交通方便，土壤类型较多，坐落在平泉的黄土梁子国有林场处于燕山山脉末端，是河北省第二大人工林林场，总经营面积约15 202.8 hm2，经营树种包括油松、落叶松(Larixgmelinii(Rupr.) Kuzen.)、杨树(PopulusL.)等，其中油松约8 634.9 hm2，占总经营面积的56.8%。

根据林场森林资源二类调查数据与森林经营方案资料，选择覆盖林场87%油松人工用材林面积的典型立地条件设置样地，主要目的是获取系统评价数据。具体立地条件为：低山地形，平均海拔660 m，阴坡，坡度10°～30°，土层厚度为中土层，沙质棕壤土，含石砾，成土母质为花岗岩。采用演替时序法选用林龄为5，10，15，20，30，40，50，60年生的林分，其中5～20年林龄样地为伐后天然更新样地，每林龄重复3次，共24块样地，样地面积均为20 m×20 m。记录各样地方位、经纬度、坡位和坡向等信息，测定坡度和土层厚度并进行每木检尺，记录林下幼苗更新情况。表1为样地概况。

表1 河北省平泉市黄土梁子国有林场油松林样地概况Table 1 General situation of Pinus tabulaeformis sample plots in Huangtuliangzi National Forest Farm of Pingquan City,Hebei Province

1.2 油松用材林可持续经营评价指标体系的构建

1.2.1 指标的初步选择与筛选 通过查阅大量文献、资料，并结合前人研究结果，以全面、科学性为指导原则，充分考虑各指标间的层次关系，选择了环境、经营、社会、经济4类共83项指标层指标，详见表2。

表2 油松用材林可持续经营评价指标Table 2 Evaluation index of sustainable management of Pinus tabulaeformis timber forest

表2(续) ContinuedTable 2

利用灰色统计法从表2所列的83项指标中筛选重要指标[19]。首先采用李克特评分法，也称7点数值量表法来确定各项指标的重要性程度，设计“油松用材林可持续经营评价指标筛选专家调查表”[20]。评分由数字1～7从低到高依次表示指标重要性的增加。收回有效指标筛选问卷30份，专家领域分别为：森林培育10份，森林经理9份，环境科学5份，林业经济管理6份。其次，将专家意见进行白化函数数据处理，根据专家对各项指标的重要评分值进行灰类决策系数的计算，得到每个指标的决策向量，最后筛选出重要程度为“高”的指标。灰色统计法计算公式为：

ηk(j)=∑n(ij)fk(ij)。

式中：k代表灰类数，取值1、2、3，分别对应重要程度为高、中、低三级；ηk(j)表示第j个指标第k个灰类决策系数；n(ij)表示第j个指标重要程度为i的人员数量；fk(ij)指的是第j个指标重要程度为i所对应的白化函数值。

1.2.2 指标权重的确定 根据层次分析法对筛选出的重要程度为“高”的指标设计权重调查问卷表[21]。采用1～9标度法[22](表3)，让专家对同类指标(Ui和Uj)进行两两比较后打分。第二轮问卷调查发放给第一轮的30位专家进行二次填写，共收回20份问卷，回收率达67%。采用改进的层次分析法确定重要程度为“高”的指标权重值[19]，建立起油松用材林可持续经营评价指标体系。

表3 1～9标度法Uij取值含义Table 3 Meaning of Uij value of scale method from 1 to 9

1.3 黄土梁子国有林场重要指标现状值的获取

1.3.1 咨询获取 火灾发生次数、树种结构、林种结构、林分密度、林地利用率、年龄结构指数、最低工资、专业技术人员所占比例、工伤率、单位面积木材利用率、职工人均收入、投资收益率、投资回报率13项指标，均可通过当地林场工作人员以及林场编制的森林经营方案直接或间接获取。

1.3.2 实地调查获取 (1)土壤质地和土层厚度(cm)。每林龄3块样地内随机选取一点挖取土壤剖面，观察土壤质地，测量土层厚度并取平均值。

(2)有机质含量(g/kg)。采用五点法在每块样地内沿对角线取样，土层分0～10和10～20 cm，用环刀和铝盒取土带回实验室，用重铬酸钾氧化-外加热法测定其有机质含量[23]。

(3)林下更新状况(株/hm2)。调查样地更新苗数量并取平均值。

(4)林木分化程度(%)。调查样地林木胸径，利用极值和平均值求得离散程度。

(5)单位面积蓄积(m3/hm2)和单位面积生长量(m3/(hm2·a))。通过胸径、树高和年龄，利用平均标准木法计算出每块样地的单位面积蓄积量，用平均生长率计算单位面积生长量。

(6)单位面积木材产量(m3/(hm2·a))。由单位面积蓄积、林场实际采伐强度和出材率求得单位面积木材产量。

(7)产品及副产品价值(元/hm2)。通过调查油松木材产品和副产品松脂的价格，结合生长指标求得。

1.3.3 发放问卷获取 工人健康安全的工作环境、经营技术水平、每年工资足额发放的月数、当地居民支持率、资源获得的方便性、公众对林产品及非木产品的认知度6项指标，采用对当地百姓及林场工作人员发放调查问卷的方式获得数据，共发放调查问卷187份，其中林场员工填写30份，当地居民填写157份，见表4。

表4 对居民和林场员工相关指标调查问卷的统计结果Table 4 Statistical results of questionnaire survey on related indicators of residents and forest farm employees

问卷共分5个评分等级，指标的满意度、支持率等随分值的减少而递减，即100分代表“非常满意”，80分代表“比较满意”，60分代表“一般满意”，40分代表“比较不满意”，20分代表“非常不满意”。

1.4 各评价指标标准值的确定

1.4.1 国际标准 “职业安全与健康标准”简称“OSHA”标准，由美国职业安全与健康管理局(Occupational Safety and Health Administration)颁布，其目的是通过发布、推行工作场地的安全健康标准来控制因工作造成的工伤或死亡事件，该标准得到了世界各地的广泛推广。目前在国际上并没有做出统一规范前，指标工伤率并无统一标准值，因此本研究参考OSHA和美国劳动部OHS标准(2018-06-29)求出工伤率的现状值[24]。

1.4.2 国内标准 (1)土层厚度(cm)。土层厚度包括淋溶层、过渡层以及淀积层的实际观测厚度[3]。根据《森林资源规划设计调查主要技术规定》，将土层厚度<30 cm的划分为薄土层，30～59 cm划为中土层，>60 cm划分为厚土层[25]，并分别赋值1、2、3。确定土层厚度标准值为3，现状值与标准值比值越大土层厚度越厚。

(2)林下更新状况(株/hm2)。根据《森林采伐更新管理办法》[26]，样地内更新幼苗标准值定为6 000 株/hm2。

(3)林分密度(株/hm2)和单位面积生长量(m3/(hm2·a))。根据《速生丰产用材林培育技术规程》(LY/T 1706-2007)[27]，初植密度3 300～5 000株/hm2、轮伐期25～40年的油松林单位面积生长量为≥7.5 m3/(hm2·a)，故采用3 300株/hm2作为初植密度标准值，7.5 m3/(hm2·a)为单位面积生长量标准值。

(4)最低工资(元/月)和职工人均收入(元/月)。依据《河北省最低工资标准及实行地区》确定最低工资和职工人均收入[28]，平泉市最低工资标准为1 480 元/月；河北省人力资源和社会保障厅(2018)公布的有关数据显示[29]，2017年全省在岗职工年平均工资65 266元，即职工人均收入5 439元/月。

(5)专业技术人员所占比例。根据《国有林场岗位设置管理的指导意见》规定[30]，国有林场专业技术高级、中级、初级岗位的结构比例原则上不应低于1∶4∶5，因此专业技术人员所占比例标准值为1∶4∶5。

1.4.3 自身标准 部分指标的标准值以能达到自身最优值或是期望值作为标准[22]，应与指标本身期望达到的目标进行比较，分为正指标(评价值越高越好，如林地利用率、树种结构、单位面积木材利用率的指标期望为100%)和负指标(评价值越低越好，如火灾发生次数、工伤率)[21]。将林木分化程度归为负指标[27]。

工人健康安全的工作环境、经营技术水平、每年工资足额发放的月数、当地居民支持率、资源获得的方便性、公众对林产品及非木产品的认知度，这6项指标均采用比重形式，用该指标的最高程度100%作为其评价标准。

林种结构指标采用“非0即1”赋值法，“0”表示该经营目标由用材林变更为生态公益林，“1”表示经营目标始终为用材林。

1.4.4 参考相关研究确定标准 为避免选取标准值产生误差，在将前人研究作为标准值时，尽量选择与本研究条件相似的研究结果作为标准[22]。

(1)土壤质地。土壤质地的划分标准为重壤土、中壤土、轻壤土、沙壤土[3]，油松的生长以轻壤土最佳[31]，以数字分别对各土壤质地油松林赋值为1，0.75，0.5和0.25。

(2)有机质含量(g/kg)。根据《中国土壤普查数据》和《中国土壤肥力》，目前我国耕层土壤有机质含量平均为24.65 g/kg[32-33]，北京九龙山地区油松林地有机质含量为24.96 g/kg[34]，辽宁北票地区油松纯林有机质含量为31.33 g/kg[35]。北京九龙山地区属于华北，故本研究选取24.96 g/kg作为土壤有机质含量标准。

(3)年龄结构指数。选取《中国可持续发展林业战略研究总论》中提到的幼、中、近、成、过熟林面积理想结构状态比例2∶1∶1∶2∶1[36]。

(4)单位面积蓄积(m3/hm2)。本研究单位面积蓄积量指标标准值为其主伐年龄50年时单位面积蓄积量，标准值选取太行山丘陵区50年生油松生长最大蓄积量142.25 m3/hm2[37]。

(5) 单位面积木材产量(m3/(hm2·a))。选择陕西关中地区油松林木材平均年生长量4.1 m3/(hm2·a)[38]。

(6)投资收益率和投资回报率(%)。油松经营周期相对较长，投资收益率为5%～6%[39-41]；根据现阶段国内林业行业的市场价格，专家指出有关林业投资年利润回报率高达50%[42]。

(7)产品及副产品价值(元/hm2)。主产品为木材，副产品为松脂。参考中国木业信息网，油松木材成交价为1 012.5元/m3，油松出材率70%以上；油松平均单株割面年产脂量为2 000 g左右，松脂最高成交价为6.3元/斤[43]。每公顷产品及副产品的价值=油松木材的年平均经济收入+油松松脂的年平均经济收入，计算结果为88 475.6元/hm2。

1.5 各评价指标得分计算公式

(1)土壤质地、有机质含量、土层厚度、林下更新状况、林种结构、树种结构、林分密度、林地利用率、单位面积蓄积、单位面积生长量、最低工资、单位面积木材产量、单位面积木材利用率、产品及副产品价值、职工人均可支配收入、投资收益率、投资回报率等指标得分的计算公式为：现状值/标准值。

(2)火灾发生次数、林木分化程度、工伤率指标得分的计算公式为：(1-现状值)×100。

(5)工人健康安全的工作环境、经营技术水平、每年工资足额发放的月数、当地居民支持率、资源获得的方便性、公众对林产品及非木产品的认知度指标得分计算公式为：(100×B1+80×B2+60×B3+40×B4+20×B5)/(B1+B2+B3+B4+B5)，式中B1～B5为不同等级的统计数量。

2 结果与分析

2.1 油松用材林可持续经营评价指标筛选结果

第一轮专家问卷收回后，经过整理并进行白化函数及灰类决策系数的计算，得到各指标的决策向量。重要程度为“高”的指标共28项，具体评价体系见表5。

2.2 油松用材林可持续经营评价指标权重计算结果

通过第二轮调查问卷信息，利用层次分析法计算出各层次、各指标的权重值及总权重，结果如表6所示。由表6可知，约束层B中各项指标的权重排序为：社会指标B3>经济指标B4>经营指标B2>环境指标B1。社会指标B3权重值为0.351 165，环境指标B1权重值最低，仅为0.164 793，经济指标B4和经营指标B2权重值分别为0.295 084和0.188 957。一级指标层C中只有土壤特征C1和生物多样性C2权重相对较高，其余指标权重均在0.40以下。从总权重来看，28项指标层指标只有当地居民支持率D20和资源获得方便性D21的总权重超过0.10。

表5 油松用材林可持续经营评价指标体系Table 5 Evaluation index system for sustainable management of Pinus tabulaeformis timber forest

表6 油松用材林可持续经营评价指标权重Table 6 Weight of evaluation index for sustainable management of Pinus tabulaefolius timber forest

表6(续) ContinuedTable 6

社会指标B3中一级指标层C各项权重的排序为支持率C7>资源C8>工人权利C5>工人安全C6，指标层D主要集中分布于当地居民支持率D20、资源获得的方便性D21、工伤率D19和工人健康安全的工作环境D18这4项指标上。

经济指标B4中权重主要在木材及非木材产品C10、工人收入C11和企业收益C12这3个方面。环境指标B1、经营指标B2的约束层权重分布比较均匀，且B1中3项指标层指标权重分布较为集中，有机质含量D2权重略高，B2中林下更新状况D4和火灾发生次数D5的权重值明显高于其他指标。

2.3 油松用材林可持续经营评价指标体系的应用

利用建立起的评价体系，对黄土梁子国有林场油松用材林进行可持续经营评价，结果见表7，最终得分为79.68分，总体处于中等偏上水平。

2.3.1 环境指标评价与分析 从表7可看出，环境指标中D1～D3最终得分为75，100和66.67分。有机质含量D2是衡量土壤肥力高低的重要指标，可增强土壤保肥、供肥能力，提高养分有效性，对林分的生长有重要作用[23]。有机质含量D2高于参照值，得分最高，反映出可持续状态良好。油松的生长势会随着土壤质地的变粗而下降，故以轻壤为宜[3,31]，林场土壤D1为沙质棕壤土，土质较细，得分较高。土层厚度D3平均50 cm，为中土层，这是受当地山地地形及季风性气候因素影响所致，且油松林多长在坡度较高的山坡，故土层厚度指标得分不高。

2.3.2 经营指标评价与分析 由表7可见，经营指标D4～D14中除林木分化程度D8和林地利用率D10得分较低外，其余指标均超过79分，属较高水平。单位面积蓄积和生长量是用材林质量的直接体现，决定潜在生产力，是实现永续利用的指标之一[9]，良好、持续的天然更新是保证林分可持续利用的前提[44]。林下更新状况D4、用材林年龄结构指数D11、用材林单位面积蓄积D12、有林地单位面积生长量D13等反映林分生长状况的指标得分较高，表明林分结构合理。森林火灾发生次数D5的得分可以反映出林场对森林防火的有效监管，处于可持续状态。经营技术水平D14得分较高，说明林场经营与管护技术措施水平较高。

经营指标中林木分化程度D8和林地利用率D10得分较低。经查阅资料，D8可能是由于初植密度较大导致，林分生长初期出现竞争，需要开展抚育，促进林木生长[45]。D10得分较低可能是因为多数林分为纯林，林下植被丰富度较低。今后可提倡农林复合经营，例如参考马尾松(PinusmassonianaLamb.)林下种植茯苓，不仅可提高经济效益，还可以防治松材线虫病[46]，提高林地利用率。

2.3.3 社会指标评价与分析 社会指标层D15～D21中6项指标值得分在80分以上，总体较高。可看出林场员工和附近居民对其工作环境、收入保障、绿化环境等满意度较高，油松林对提高当地生态环境和经济效益起到了积极作用。但也发现，林场人员流动性较差，因部分技术骨干退休而导致后继乏人，故D16得分较低。

2.3.4 经济指标评价与分析 经济指标层中单位面积木材产量D22、单位面积木材利用率D23得分较高，可看出林场油松人工用材林产量较高。投资收益率D24与投资回报率D28得分低，是因为油松用材林经营周期较长，主伐年龄为50年，间伐木经济收入较少，经营管护成本高。今后的经营活动可提高造林和管护工作效率，减少时间成本，降低生产成本，提高间伐小径材林木及采伐剩余物等的利用率，提高投入产出比。此外，提高间伐剩余物价值还可以提高产品及副产品价值D26得分。目前，提取油松松脂一般只在一个割面上采脂,且一树一割面[47]，采脂数量有限，故松脂副产品价值偏低。由于受当地经济、文化水平的影响，职工人均收入、对林产品等的认知程度和熟悉度普遍偏低，导致职工人均可支配收入D27、公众对林产品及非木产品的认知度D25得分较低。

表7 黄土梁子国有林场油松用材林可持续经营评价结果Table 7 Evaluation results of sustainable management of Pinus tabulaefolius timber forest in Huangtuliangzi National Forest Farm

3 讨 论

本研究建立的油松用材林可持续经营评价指标体系，可以从环境、社会、经济、经营4个方面对林分经营现状进行评价。本体系中环境指标层可反映出黄土梁子林场油松生长的限制环境因子为土层厚度，其余两项土壤指标得分较高，尤其是土壤有机质含量。今后可对部分薄土层等立地上的林分进行土壤改良，以提高林分生产力。社会指标反映出林场工人健康安全的工作环境、当地居民支持率等指标得分均在80分以上，表明林场在以“绿水青山就是金山银山”的营林理念与发展目标中，注重社会民生保障问题，职工经济收入及人身安全得到了充分保障，当地居民对用材林经营的满意度与支持率也较高，对发挥油松用材林综合效益起到了重要保障作用。从经营层面指标来看，林木分化程度和林地利用率得分较低，其他各项经营指标均得分较高，平均得分超过90，这与林场经营方案的目标相符。林场今后应主要采取下层抚育措施，伐去生长不良的林木，促进保留木健康生长。同时，林场还将开展林下种植等多种产业，提高林地利用率。本体系的经济层指标也反映出了林场油松用材林经济效益偏低的现状，这主要受经营周期较长的影响，即使木材产量和木材利用率指标得分偏高，但油松主伐年龄大、管护成本高，因此整体经济效益仍然较低。

目前国内现有的可持续经营评价指标体系多是在区域、经营单位层面上构建的，例如对国有林场或集体林场、企业等经营单位进行整体评价[48-50]，但有专家认为由于评价覆盖范围较大、信息不全，可能导致评价指标体系的可操作性不强，很难实际应用[48,50]。国内有学者还建立了能源林[21]、红树林[51]等的可持续评价指标体系。总体来看，此类研究较少，且指标类型以环境、经济和社会3方面为主。本研究构建的指标体系评价对象为一具体树种，除包含环境、经济、社会3类指标外，还增加了经营类指标，这在类似研究中还较少见到。

应用本指标体系得到油松人工用材林可持续经营4个方面的权重值分别为：环境指标0.164 793，经营指标0.188 957，社会指标0.351 165，经济指标0.295 084。可看出社会与经济层面权重值比较大，这与前人对黑龙江、福建林场的可持续经营评价研究结果[9,12]一致。权重值对评价结果具有直接影响，社会指标权重最大，其指标层中各项指标得分的高低对整体评价结果的影响要比环境、经济、经营指标层中的指标大，这在相关评价指标体系的研究中有相同的研究结果，如造林工程建设效果评价研究[22]、城市绿化评价指标体系研究[19]、生物多样性评价指标体系的构建[13]等。

应用本研究构建的评价指标体系可反映出黄土梁子国有林场油松用材林的可持续经营状态，但油松用材林只是林场整体收益的一部分，林场除了油松还有其他树种和利用类型，例如华北落叶松等。另外，除了木材收入还有一些诸如花卉、种苗业、林果产业等收入来源。要评估油松用材林在林场整体经济效益中的比例，首先应分析油松用材林在整个林场收入的收益占比和类型，包括用材、间伐木、松香等产品的直接经济效益；确定直接经济效益后再结合成本分析，即可得出油松用材林在整个林场的收益情况。当前，用材林经营多偏重于经济效益，而忽略了生态、社会效益的巨大价值，在未来的研究中应对这部分价值开展定量研究，为提高森林综合效益定量评价提供参考。

4 结 论

1)本研究以可持续发展概念为基础，通过文献查阅、问卷调查、专家打分及实地调查等方法，根据全面、科学性原则，利用层次分析法和灰色统计法建立起包含环境、经营、社会和经济4个方面共28项指标的评价体系框架，其中社会指标的权重值为0.351 165，经济指标的权重值为0.295 084，经营指标的权重值为0.188 957，环境指标的权重值为0.164 793。

2)以河北平泉黄土梁子国有林场为例，对其油松人工用材林进行评价，总得分为79.68分，属中等偏上水平，表明现阶段林场内油松人工用材林可持续经营状态整体较好。

3)指标的权重值影响着最终的评价结果，各层次、各指标的权重值越大，越容易对评价结果产生影响。本研究中社会指标的权重值最大，表明现阶段油松人工用材林经营中社会指标对可持续性影响最大，大于环境、经济和经营方面产生的影响。

我国油松人工用材林分布范围较广，各单位经营方式均是在特定立地条件下制定的，在使用本评价指标体系开展可持续经营评价时，需充分考虑经营方式、样本数据量和代表性，从而提高评价结果的可靠性和适用性。