黑龙江省大兴安岭重点国有林区复合系统耦合协调发展评价与预测

陈科屹，何友均①，谢和生，李艳娟，赵雨昕 (.中国林业科学研究院林业科技信息研究所，北京 0009；.大兴安岭林业集团公司，黑龙江 大兴安岭 65000)

自1964年8月10日党中央、国务院正式决定开发建设大兴安岭以来，大兴安岭国有林区已经历58年的持续开发历程。在开发初期，经济建设是林区的核心目标，经济结构以木材采伐和初级加工占据绝对主导地位，为国家经济发展和现代化建设提供了木材支持。由于长期的采育失调，导致可采森林资源锐减，林区逐渐暴露出资源危机、经济危困、生态退化等一系列问题，林区也由因林而生、因林而兴逐步走到了因林而衰。2000年之后，国家先后实施了天然林资源保护工程一、二期等林业重点工程和全面停止天然林商业性采伐等政策措施。至此，包括黑龙江省大兴安岭林区在内的国有林区开始大力探索林区转型发展路径，谋求尽快改变独木支撑的单一经济发展格局及推动实现多领域全方位协调发展成为国有林区新的出路。

协调发展是可持续发展思想的核心内容，也是新发展理念的重要组成部分。所谓协调，即正确处理系统组织内外各种关系，系统内部各子系统能够通过信息、能量和物质交换相互配合，使整个系统综合功能超过各子系统之和，形成更加有序的系统[1]。国外学者较早开始关注协调发展问题，涉及经济学[2]、地理学[3]、生态学[4]、社会学[5]、医学[6]和材料学[7]等多个学科领域。随着国有林区转型发展进程的持续推进，近年来已有部分学者关注国有林区协调发展问题，主要围绕生态建设与经济发展[8-10]，以及生态保护与民生保障[11-12]等两两之间的协调关系开展研究，涉及协调发展的关联因子、干扰因素和优化路径等方面。王玉芳[13]认为市场、政策失效影响着经济与生态之间的协调，技术是解决经济与生态协调的主要手段；李朝洪等[14]认为国有林区是生态和经济相互作用、相互依赖、相互制约的复杂系统。也有学者从生态、经济和社会3个方面协调发展状况对国有林区发展情况进行研究。马文学[15]研究发现伊春国有林区生态、经济和社会之间的协调关系具有明显阶段性，在不同发展时期其协调度和协调机制不同；朱晓柯等[16]认为三元系统耦合协调水平的变化与二元耦合协调水平密切相关，在黑龙江省国有林区，生态-产业二元耦合系统和生态-民生二元耦合系统是制约三元系统耦合协调水平的主要因素。多数学者研究结果表明，我国国有林区协调发展状况总体上呈现持续向好态势，已有研究成果为进一步研究国有林区耦合协调发展提供了理论和实践参考。但是，目前研究缺乏对作为国有林区森林资源保护发展主体的森工企业自身建设的关注，以及林区基础设施建设等支撑保障状况的考虑，而将两者作为独立系统层与生态经济社会相结合，探究其作用关系和运行规律的研究还鲜见报道。如果国有林区缺乏高效的经营管理主体和强大的支撑保障能力，最终也会影响区域生态、经济和社会协调发展状况。尤其是2020年之后，黑龙江省大兴安岭国有林区已顺利通过国家改革验收，组建了新的大兴安岭林业集团公司，结束了黑龙江省大兴安岭地区56年的政企合一管理体制。站在新的历史发展阶段和国家战略定位，黑龙江省大兴安岭重点国有林区的发展面临新的形势和要求。

鉴于此，将企业管理和支撑保障相关内容纳入研究范畴，构建基于资源保育、产业发展、企业管理、民生福祉和支撑保障的黑龙江省大兴安岭重点国有林区复合系统，采用耦合协调模型对2000—2020年国有林区耦合协调发展状况进行定量评价，并采用灰色马尔科夫模型对2021—2022年复合系统耦合协调发展趋势进行预测，以期为推动黑龙江省大兴安岭重点国有林区持续深化改革，促进实现全方位和高质量协调发展提供科学依据和理论支撑。

1 研究区概况

黑龙江省大兴安岭重点国有林区主要指大兴安岭林业集团公司所辖的国有林区。截至2020年末，大兴安岭林业集团公司下辖10个林业局、100个管护区(林场)、8个国家级自然保护区，森林覆盖率为86.14%，林地保有量为798万hm2，活立木蓄积为6.02亿m3；拥有在岗职工35 770人，年末实有离退休人员61 255人，林业产业年总产值为534 180 万元。

2 材料与方法

2.1 构建评价体系

基于协调发展理论[17]，立足黑龙江省大兴安岭重点国有林区的自然资源禀赋及其在国家战略中的角色定位，结合2000—2020年国有林区转型发展成效和大兴安岭林业集团公司作为新型经营管理主体的主责主业，参考学者们提出的林业现代化指标体系[18-19]、高质量发展指标体系[20]和国有林区转型发展相关研究成果[14]，遵循指标代表性、数据获得性、结果实用性等原则，构建黑龙江省大兴安岭重点国有林区协调发展评价指标体系。

国有林区的建设发展主要围绕林草资源的保护、修复和合理利用问题组织开展相关活动，其建设发展水平受到区域资源保育、产业发展水平、森工企业管理、民生福祉和生产生活支撑保障5个方面因素的综合影响，5大方面共同构成一个复合系统，具有耦合性特征(图1)。

图1 黑龙江省大兴安岭重点国有林区复合系统耦合关系

其中，资源保有量是生态系统发挥生态功能的载体，资源保育状况是耦合协调发展的基础；产业发展是持续推动国有林区耦合协调发展的动力源泉，产业发展模式和质量直接影响生态保护成效和民生福祉水平等；企业管理情况影响着资源保护发展全过程各个环节的效率，是调和各子系统层实现有机互动的关键一环；民生福祉情况关系林区社会和谐安定，是体现耦合协调发展成效最直接的反映；支撑保障是保证国有林区各项事业稳步发展的后盾。围绕上述5个子系统层和14个准则层初步选取评价指标因子，经筛选剔除最终得到36个指标因子形成指标层，构建反映黑龙江省大兴安岭重点国有林区耦合协调发展状况的指标体系(表1)。

2.2 数据来源

基于构建的黑龙江省大兴安岭重点国有林区耦合协调发展评价指标体系，2000—2020年各指标因子数据通过《中国林业统计年鉴》《黑龙江统计年鉴》、大兴安岭林业集团公司及相关单位内部资料、全国森林资源清查资料、中国林业信息网等来源收集和整理得到。其中，森林覆盖率、森林蓄积量等源于全国森林资源连续清查数据的指标，由于每5年清查1次，因此发布年之外其他年份的数据采用线性插值法进行补充。

2.3 熵权计算

首先，将2001—2020年所有价值量转化为2000年价格计算的价值量。其中，林业产业总产值、林业产业增加值采用国内生产总值指数(上年=100)进行平减；在岗职工年均工资、离退休人员年均生活费采用消费者价格指数(上年=100)进行平减；招商引资、林业固定资产投资、企业自筹资金采用固定资产投资价格指数(上年=100)进行平减。然后，采用Min-Max标准化方法对所有数据进行标准化处理。最后，计算评价指标信息熵和熵权。上述步骤计算公式[21]为

(1)

(2)

(3)

式(1)～(3)中，x0ij为第i个指标在第j年的原始值或预处理值；xij为第i个指标在第j年的标准化值；ei为第i个指标的熵；wi为第i个指标的熵权；i∈[1,m]，m为指标个数；j∈[1,n]，n为年份。

表1 黑龙江省大兴安岭重点国有林区耦合协调发展评价指标体系及权重

自然公园面积=森林公园面积+湿地公园面积；接续替代产业产值为林产品种植与采集、花卉及其他观赏植物种植、陆生野生动物繁育与利用、生物质能源、非木质林产品加工制造、绿色矿业及林业旅游与休闲服务6个产业产值之和；企业就业指数=在岗职工/在册职工人数；从业人员流动率=(调入人员+调出人员)/从业人员。

2.4 耦合协调模型构建

采用耦合协调模型度量复合系统内部的良性耦合程度，具体表达式[22]为

(4)

(5)

(6)

式(4)～(6)中，C为耦合度，0≤C≤1；D为耦合协调度，0≤D≤1；T为协调发展指数；a、b、c、d和e分别为根据式(2)～(3)计算的各子系统层权重(表1)，即a=0.242，b=0.161，c=0.271，d=0.105，e=0.221；Uq为各子系统层(q=1、2、3、4、5)或复合系统(q=0)的发展指数。

参照王玉芳等[23]和李朝洪等[8]对耦合协调水平的划分，将其划分为3个发展阶段和10个发展类型(表2)。

表2 耦合协调度等级划分

2.5 趋势预测

采用灰色马尔科夫模型对复合系统耦合协调度进行预测，主要包括如下5个步骤[24-25]：

(7)

(8)

式(7)～(8)中，D(0)={d(0)(1),d(0)(2),…,d(0)(n)}为复合系统耦合协调度序列；D(1)={d(1)(1),d(1)(2),…,d(1)(n)}为一次累加序列；t为发展灰数；u为内生控制灰数；e为自然对数；k=0,1,…,n。

(2)依据灰色预测值相对误差大小划分状态区间Zr，计算公式为

(9)

Zr=[fr,gr]。

(10)

式(9)～(10)中，ER为相对误差；fr和gr分别为状态区间上、下限，r=1,2,…,s，s为区间划分数量。

(3)计算k步状态转移概率矩阵P(k)，计算公式为

(11)

(12)

式(11)～(12)中，Nr为状态Zr出现频次；Nrh(k)为状态Zr经过k步转移成Zh出现频次，h≤s。

(4)对灰色预测值进行修正，得到灰色马尔科夫预测值(y),计算公式为

(13)

(5)运用残差检验、后验差检验以及关联分析法检验对预测结果进行精度检验，计算公式为

(14)

B=S2/S1，

(15)

(16)

3 结果与分析

3.1 系统发展指数分析

各系统层发展指数见表3。

表3 各子系统层发展指数和复合系统综合发展指数

由表3可知，总体上各子系统层发展指数和复合系统综合发展指数在一定程度上均有所提升，但具体过程则有所区别。其中，民生福祉和资源保育2个子系统层发展指数呈近似线性增长态势，年均增幅分别达25%和8%。受苗木产量和育苗面积大幅缩减的影响，资源保育系统层增长趋势在2004和2007年出现小幅度波动。产业发展系统层发展指数也呈现较好增长趋势，但2020年受新冠肺炎疫情等因素严重影响，发展指数出现断崖式下降。企业管理系统层发展指数呈近似抛物线趋势，在2000—2013年期间呈现波动上升趋势，2013年达到峰值。从2014年开始，黑龙江省大兴安岭重点国有林区正式全面停止天然林商业性采伐，而接续替代产业尚未发展壮大，由此引发企业收入锐减、招引资金骤降等情况，导致企业管理系统层发展指数出现连续下降。支撑保障系统层发展指数变化幅度相对最小，与其他系统层低值发生在早期的现象有所不同，支撑保障系统层低值集中出现在近期，尤其是2014年之后仅能维持在0.288～0.347之间。可见，黑龙江省大兴安岭国有林区支撑保障薄弱的问题在近年来尤为突出，譬如在册林业公路里程数在近21年增幅不足5%，且因管理养护不足，能正常使用的实际里程数不增反减。复合系统综合发展指数集中体现了各子系统层的综合影响效应，呈现增长→下降→再恢复的过程，但由于受2020年新冠肺炎疫情影响，近年来持续的恢复性增长被中断。综合来看，2000—2020年黑龙江省大兴安岭重点国有林区各子系统发展方向和发展势态处于动态变化中，子系统层之间的发展变化匹配程度和相互作用关系直接影响着复合系统综合发展情况。各子系统层均出现过发展相对滞后的情况，其中，改善效果最明显的是民生福祉系统层，而相对滞后频率最高的是企业管理系统层。从近10年情况来看，相对滞后问题最突出的是支撑保障系统层。

3.2 复合系统耦合协调发展状况分析

由表4可知，在耦合度方面，黑龙江省大兴安岭重点国有林区复合系统耦合度指数为0.656～0.992，始终维持在中高水平，表明5个子系统层间相互依赖、相互作用程度较高，具有较好的耦合性。但是，耦合性高低不能反映子系统层间作用关系的协调取向，需进一步分析子系统层间的耦合协调状况。在耦合协调度方面，2000—2020年黑龙江省大兴安岭重点国有林区子系统层间的耦合协调发展情况大致可划分为3个时期。第1个时期为2000—2001年，子系统层间处于失调发展阶段，但是随着时间的推移趋于逐渐脱离轻度失调衰退发展类型。第2个时期为2002—2009年，子系统层间处于过渡发展阶段，此时已由前一时期的轻度失调衰退发展类型改善为勉强协调发展类型。第3个时期为2010年之后，子系统层间的耦合协调发展阶段进入到协调发展阶段，耦合协调度在2013年达到峰值。在2014和2020年，子系统层间的耦合协调度出现2次较大幅度下降，表明此时子系统层间相互掣肘的矛盾再次凸显。然而即便如此，子系统层间的耦合协调情况也要明显优于2010年及之前的情况。虽然在2010—2020年整个时期，子系统层间的耦合协调状况均处于协调发展阶段，但耦合协调发展的水平还不高，除2013年外，仅处于初、中级的低水平发展类型。

表4 黑龙江省大兴安岭重点国有林区2000—2020年复合系统耦合协调状况

3.3 复合系统耦合协调度趋势预测

经GM(1,1)模型计算，得到黑龙江省大兴安岭重点国有林区2000—2020年耦合协调度拟合值及其相对误差(表5)。依据范围集中原则，将GM(1,1)模型相对误差划分为5个状态区间Z1～Z5，各状态区间上、下限依据实际情况进行划分(表6)。根据GM(1,1)模型相对误差和状态区间计算状态转移概率矩阵，采用马尔科夫过程对GM(1,1)模型拟合值进行修正，得到灰色马尔科夫模型拟合值。通过对比2类模型精度检验结果发现，灰色马尔科夫模型拟合值在平均相对误差、后验差比值和小概率误差3个方面均优于GM(1,1)模型，表明灰色马尔科夫模型拟合效果更优(表7)。通过1～2步状态转移概率矩阵，预测2021—2022年GM(1,1)模型预测值相对误差的状态区间均为Z3，据此修正2021—2022年GM(1,1)模型耦合协调度预测值得到灰色马尔科夫模型耦合协调度预测值。

表5 GM(1,1)模型与灰色马尔科夫模型拟合结果

表6 耦合协调度GM(1,1)模型预测值相对误差状态划分

由表8可知，经预测，2021—2022年黑龙江省大兴安岭重点国有林区复合系统耦合协调度总体呈现逐渐优化趋势，到2022年复合系统将恢复至良好协调发展类型。

表7 耦合协调度预测模型精度对比

表8 2021—2022年黑龙江省大兴安岭重点国有林区耦合协调度预测情况

4 讨论

国家重大政策实施对黑龙江省大兴安岭重点国有林区耦合协调发展状况具有重要影响。自2000年开始，各子系统层发展指数和复合系统综合发展指数在一段时期内均有所增长，但在初期增长幅度有限，耦合协调发展水平尚未进入协调发展阶段。虽然在天然林资源保护工程一期等一系列举措的导向下，林区资源逐步得以恢复，有效推动了国有林区协调发展进程。但是，受限于历史遗留问题叠加、政策红利未充分释放等因素制约，耦合协调发展水平依然处于较低阶段。2010年之后，各子系统层发展指数和复合系统综合发展指数均在短期内呈现较大幅度增长，耦合协调发展水平提升至协调阶段。天然林资源保护工程二期、大小兴安岭生态保护与经济转型规划(2010—2020年)等政策措施的持续加持，保障了要素投入水平和政策扶持力度得以逐步提高，进一步夯实了国有林区发展基础，加速了耦合协调发展进程。但自2014年前后开始，除民生福祉系统层外，其他子系统层发展指数及复合系统综合发展指数均有所回落，尤其是企业管理和支撑保障系统层下降幅度明显。可见，全面停止天然林商业性采伐、国有林区改革指导意见等政策的实施，推动了国有林区由限采转为停伐、由政企合一转为“四分开”，彻底终止了国有林区传统主流的生产方式和经营方式，这给国有林区协调发展水平的持续提升带来暂时的震荡影响。

各子系统层间的耦合程度与协调程度并非呈线性相关，只有当耦合状态达到高度有序时才会形成良性协调，而复合系统耦合协调水平受制于其中最薄弱的子系统层[13]。该研究定量分析结果和笔者实地调研的情况均表明，企业管理和支撑保障系统层已成为制约黑龙江省大兴安岭国有林区高质量发展的短板，尤其是支撑保障方面建设滞后较为严重。当前，林区基础设施建设不平衡、不充分的问题较为突出，森林经营管护专用道路总量不足、等级不高、线路不畅，部分道路桥涵年久失修、损毁严重，已无法通行；通讯信号尚未全覆盖，监测巡护手段较为落后，森林防火等工作依然十分依赖人工瞭望监测的传统方式，高新现代技术、实用技术成果推广应用不足。此外，国有林区至今缺乏基础设施建设方面的专项资金，再加上停伐后大兴安岭林业集团公司自筹资金能力严重不足，导致林区在支撑保障方面陷入新建不足、有建无管、老旧弃管的局面。如果支撑保障系统层长期得不到改善，将会严重影响国有林区资源的监管效率、产业的转型发展、企业运营管理的革新和民生福祉的持续改善。另外，值得注意的是，虽然从纵向比较来看，产业发展系统层呈现逐年向好势态，但通过横向比较杜钰玮等[26]关于其他国有林区以及王震等[27]关于非国有林区林业产业发展情况的研究结果来看，黑龙江省大兴安岭国有林区林业经济增长状况、生产力发展能力和产业结构水平皆有待进一步改善。

随着疫情得到有效控制和国内经济逐步复苏，在保持现有各项支持政策稳定的前提下，预计到2022年，黑龙江省大兴安岭国有林区复合系统耦合协调发展类型将恢复至良好协调发展状态，但距离优质耦合协调状态尚有较大差距。因此，建议在“十四五”期间继续保持天然林保护等各项重点工程和重大政策的持续投入，确保森林资源和自然生态系统健康稳定；加快产业结构优化步伐，着力破解国有林区接替产业同质化发展存在的隐患[28]，瞄准如中药材、生态旅游和森林康养等1～2个潜力较大的接替产业，集中要素扶持培育，突出产业和产品特色，主动融入和适应社会主义市场经济大环境，增强抵御市场风险的能力，增强产业发展后劲。此外，更需要引导大兴安岭林业集团公司加快构建现代企业治理体系，完善和创新企业管理机制和运营机制，逐步提高企业治理能力和治理效率，持续释放国有林区改革红利。同时，争取设立国有林区支撑保障建设专项资金，并将其分列为新建类专项资金和运营维护类专项资金，强化支撑保障能力。

5 结论

经过2000—2020年21 a的转型发展，黑龙江省大兴安岭重点国有林区复合系统各子系统层发展指数均有所改善，但是具体发展变化过程各有差异，其中，民生福祉和资源保育2个子系统层增幅最为明显；国有林区复合系统耦合协调发展阶段已由失调阶段转变为协调阶段，但是受新冠肺炎疫情等多种因素影响，协调发展水平不高、状态不稳；预测到2022年，国有林区复合系统耦合协调发展类型将恢复至良好协调发展状态，但距离优质耦合协调状态尚有较大差距。建议在“十四五”期间，黑龙江省大兴安岭重点国有林区需要紧紧抓住天然林资源保护修复和接续替代产业发展2大主线，争取现有扶持政策和要素投入水平保持稳定，加快补齐企业管理和支撑保障系统层的短板，推动国有林区尽早步入稳定的高水平耦合协调发展状态。