鮑震宇，王立海

(東北林業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150040)

采運機械化是指在木材生產(chǎn)中使用動力機械去代替手工作業(yè)的過程。研究采運機械化的發(fā)展變化對于把握林業(yè)裝備發(fā)展趨勢和指導(dǎo)實際生產(chǎn)都有著重要意義。長期以來，許多學(xué)者對于采運機械化的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀問題與發(fā)展趨勢都做了很多有益的研究[1]。但是，對于采運機械化發(fā)展變化的定量分析還不多。本文根據(jù)黑龍江省森林工業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對黑龍江省采運機械化的發(fā)展變化進行分析，并且運用SPSS軟件對相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)進行主成分分析，探究采運機械化發(fā)展變化的主要驅(qū)動因素，對未來采運機械化的發(fā)展進行預(yù)測。

1 黑龍江省林業(yè)采運機械化發(fā)展概況

黑龍江林區(qū)的森鐵機車運材作業(yè)是我國的采運機械化生產(chǎn)的起點。1912年，中東鐵路修建后，帝國主義者為掠奪木材在黑龍江葦河林區(qū)修建了長20 km的寬軌森鐵。此后，黑龍江林區(qū)還出現(xiàn)了窄軌森鐵。到1949年，黑龍江省共有森林鐵路349 km，森鐵機車31臺[2]。

不過，黑龍江省真正開始采運機械化是在建國以后。20世紀(jì)50年代，為適應(yīng)社會主義建設(shè)需要，我國開始引進采運機械設(shè)備。黑龍江省林區(qū)先后引進油鋸、電鋸、集材拖拉機、運材汽車、絞盤機、輸送機、架空索道等林業(yè)機械，木材采運步入機械化階段[3]。

隨著資源狀況的變化，黑龍江林區(qū)出現(xiàn)了“資源危機、經(jīng)濟危困”的“兩?！本置妫蛇\機械化的發(fā)展也受到影響。隨著“天然林保護工程”的實施，木材采伐量進一步調(diào)減，黑龍江林區(qū)的采運機械化發(fā)展也有所停滯，距離現(xiàn)代化林業(yè)的要求還有很大的提升空間。

此外，黑龍江省的采運機械化水平還處在初級階段，沒有實現(xiàn)全盤機械化。在木材生產(chǎn)中，仍然依賴大量的手工輔助工作。例如在木材的裝卸作業(yè)中，原木的編捆、掛鉤、摘鉤等作業(yè)，都需要工人手工完成，勞動強度大且危險性高。

2 黑龍江省林業(yè)采運機械化的發(fā)展變化分析

評價采運機械化的水平，一般用機械作業(yè)量占總作業(yè)量的比重，也就是采運機械生產(chǎn)的木材產(chǎn)量占林區(qū)木材總產(chǎn)量的比重來表示。與此同時，林業(yè)機械裝備的保有數(shù)量也是衡量采運機械化水平的重要指標(biāo)[4]。根據(jù)黑龍江省森工工業(yè)統(tǒng)計資料，黑龍江省的林業(yè)采運綜合機械化程度和林業(yè)機械各時期年均保有量的變化如圖1和圖2所示。

圖1 黑龍江省的林業(yè)采運綜合機械化程度歷年變化圖

圖2 黑龍江省的采運機械各時期年均保有量變化圖

在過去的60多年里，黑龍江省的采運機械化水平發(fā)生了很大的變化，大致可以分為以下幾個時期。

在建國初期(1949～1952年)，黑龍江省的采運機械化水平很低，主要的機械作業(yè)都集中在森鐵運材方面。在采伐、集材、造材等作業(yè)中都缺少機械作業(yè)，采伐工具以斧、鋸為主，集材、運材依靠畜力和人力，木材裝卸需要人拉肩扛，生產(chǎn)條件比較原始[5]。

在“一五”和“二五”時期(1953～1962年)，黑龍江省的采運機械化進入起步階段。在這期間，黑龍江省通過大量引進國外的林業(yè)機械設(shè)備，使得黑龍江的采運機械化水平從建國初期的10%左右提高到“二五”末期40%左右，采運機械化逐步得到了應(yīng)用和推廣。

三年調(diào)整時期(1963～1965年)是黑龍江省采運機械化的快速增長階段。這期間，以油鋸和集材拖拉機為代表的林業(yè)采運機械的數(shù)量快速增長。1962年黑龍江省有1 016臺油鋸，到1965年有2 989臺油鋸，數(shù)量增長了近3倍，而進行集材作業(yè)的集材拖拉機從649臺增長到1 330臺，數(shù)量也翻了近一番。采運機械數(shù)量的快速增加帶來了采運機械化程度的快速增長，三年中黑龍江省的采運機械化程度以年均13%的增長速度提高到80%左右，是建國以來增長最快的時期。

“三五”、“四五”和“五五”時期(1966～1980年)，黑龍江省的采運機械化處于緩慢增長階段。此間，各種林業(yè)機械設(shè)備數(shù)量逐漸增加，特別是運材汽車的數(shù)量從1966年的739臺增加到1980年1 650臺。而在此期間，黑龍江省的采運機械化也逐步增長到歷史最高水平，達到97%以上，大豐、友好、沾河等林業(yè)局林業(yè)綜合機械化程度達到了100%。

從20世紀(jì)80年代開始，黑龍江省采運機械化水平開始緩慢回落。從80年代森林可采資源的銳減、“兩?！本置娴男纬?，到90年代森林經(jīng)營方式的改變、采運作業(yè)方式的調(diào)整，再到本世紀(jì)以來“天然林保護工程”的實施、大小興安嶺主伐的全面停止，30年來黑龍江省林區(qū)的一系列變化都對采運機械化的發(fā)展造成了一定的沖擊，使得采運機械化水平有所下降。

在黑龍江省林業(yè)采運機械各時期的年均保有數(shù)量上，油鋸的數(shù)量發(fā)展到70年以后便基本保持平穩(wěn)，說明伐木作業(yè)中油鋸已經(jīng)基本取代手工鋸，是伐木作業(yè)的主流。在集運機械方面，集材拖拉機的數(shù)量經(jīng)歷了先增加后減少的變化，運材汽車的數(shù)量則一直在增加，森鐵機車的數(shù)量在70年代達到最高后便一直減少，到近年來已所剩無幾。由此可以看出黑龍江省的集運機械化發(fā)展的兩點變化。

在集材作業(yè)方面，機械化集材曾經(jīng)一度大幅增加，占據(jù)絕對優(yōu)勢，但近年來機械集材比例又大幅下降，畜力集材成為主流。在上個世紀(jì)50年代引進集材機械之后，機械化集材以其效率高、成本低、效益好、適應(yīng)黑龍江林區(qū)原條作業(yè)方式等優(yōu)點，占據(jù)黑龍江林區(qū)集材作業(yè)的主導(dǎo)地位，從20世紀(jì)70年代中期到80年代中期，機械化集材的比例都在85%以上。此后，隨著森林資源結(jié)構(gòu)的變化，森林采伐作業(yè)方式改變，特別是隨著“天然林保護工程”的深入實施，機械化集材的成本壓力增加，于是畜力集材逐漸恢復(fù)，并迅速成為集材作業(yè)的主流。另外，傳統(tǒng)集材拖拉機容易造成土壤壓實、水土流失、幼樹損傷等問題，生態(tài)環(huán)境因素也是機械化集材減少的原因之一[6]。

在運材作業(yè)方面，汽車運材取代森鐵運材逐漸成為主流。森林鐵路以其運量大、不受天氣影響等優(yōu)勢，曾經(jīng)擔(dān)任機械化運材的主力，黑龍江林區(qū)的森鐵機車和森鐵里程在20世紀(jì)60、70年代不斷增加，1972年森鐵機車保有量突破500臺，1975年森鐵里程突破6 700 km。但在此后，由于森林可采資源的銳減，不及汽車靈活的森鐵逐漸被汽車運材所取代。目前，黑龍江大多數(shù)林業(yè)局的森鐵都已經(jīng)拆除，僅有個別林業(yè)局還留有用做觀光旅游的森鐵。而汽車運材由于其靈活方便、修建道路的成本比森鐵低廉而成為黑龍江林區(qū)運材的主流[7]。

3 黑龍江省林業(yè)采運機械化的驅(qū)動力分析

3.1 驅(qū)動力分析方法

為了分析林業(yè)采運機械化的驅(qū)動力，本文使用主成分分析的方法。主成分分析將原來個數(shù)較多的變量轉(zhuǎn)化為個數(shù)較少且不相關(guān)的幾個綜合變量，盡可能多地反映原來變量所表示的信息。因此，主成分分析在本質(zhì)上是一種“降維”處理，這些新的綜合變量就是主成分[8]。

進行主成分分析首先要確定分析變量并收集數(shù)據(jù)，并對原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。然后要求出各個變量的協(xié)方差矩陣，也就是相關(guān)系數(shù)矩陣，并由此計算特征值和特征向量，從而得到主成分貢獻率。之后，根據(jù)特征值或者累計貢獻率確定要保留的主成分，并且計算出主成分載荷。最后，對主成分進行解釋和推斷。

3.2 驅(qū)動力分析的指標(biāo)選取

根據(jù)主成分分析的要求，自黑龍江省開始采運機械化以來選擇從1956年至2010年間每隔3年的序列資料作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過對Y(綜合機械化程度)進行相關(guān)分析并結(jié)合林區(qū)實際，得到以下10個因子：

X1—公頃出材量(m3/hm2)；X2—單株材積(m3)；X3—平均作業(yè)距離(km)；X4—平均作業(yè)坡度(°)；X5—皆伐作業(yè)比例；X6—原條生產(chǎn)比例；X7—采運工人人均工資(元/月)；X8—生產(chǎn)成本(元/m3)；X9—木材平均價格(元/m3)；X10—年木材產(chǎn)量(m3)。

指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)見表1。

表1 黑龍江省林業(yè)采運機械化發(fā)展驅(qū)動力分析原始數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)來源：根據(jù)黑龍江省林業(yè)統(tǒng)計資料匯編1949-1980、黑龍江省森林工業(yè)綜合統(tǒng)計資料匯編(1981～2010年)整理。

3.3 驅(qū)動力分析的結(jié)果

使用SPSS軟件降維分析工具對數(shù)據(jù)進行主成分分析，計算出前五個主成分特征值和方差貢獻率，見表2。

表2 特征值與方差貢獻率

從表2中可以看出，前兩個主成分的特征值都大于1，且累計貢獻率已經(jīng)達到88.384%，高于85%，可以反映所有變量的信息，因此選取第一主成分和第二主成分。

表3 主成分因子載荷

根據(jù)主成分因子載荷可以得到兩個主成分的得分模型，并計算出主成分因子得分。利用Y和兩個主成分得分進行回歸分析，可以得到回歸模型如下：

Y=0.775+0.048F1+0.191F2(R=0.901F=34.526)。

回歸模型擬合顯著，表明兩個主成分與采運機械化程度的關(guān)系密切，可以用來分析黑龍江省采運機械化發(fā)展的驅(qū)動因素。在第一主成分中，載荷較大的有X1、X3、X4、X8和X9，在第二主成分中，載荷較大的有X6。其中，載荷最大的是X8生產(chǎn)成本，其次是X4平均作業(yè)坡度和X3平均作業(yè)距離，再其次有X9木材平均價格和X1公頃出材量。因此，結(jié)合各個指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)，可以將黑龍江省采運機械化發(fā)展的驅(qū)動因素分為以下5個方面。

(1)生產(chǎn)成本因素，包括作業(yè)成本和人力成本等指標(biāo)。這是對采運機械化影響最直接的因素。黑龍江在20世紀(jì)80年代以前，采運機械化得到快速發(fā)展就是由于機械化生產(chǎn)成本更低，而近20年來畜力集材等非機械化作業(yè)的比例上升很大程度上也是出于成本考慮。而西方林業(yè)發(fā)達國家，從20世紀(jì)40年代開始采運機械化，到90年代基本趨于成熟，就是因為人均收入水平不斷提高、勞動力價格逐年上升為其提供了巨大的發(fā)展動力[9]。

(2)經(jīng)濟效益因素，主要有木材價格、木材產(chǎn)量等。由于森工企業(yè)在木材價格和產(chǎn)量方面并不具有充分的自主權(quán)，因此面對不斷增加的生產(chǎn)成本，木材生產(chǎn)的經(jīng)濟效益更不樂觀。特別是80年代末形成的“兩?！本置?，使黑龍江森工行業(yè)出現(xiàn)全行業(yè)虧損[10]。企業(yè)經(jīng)濟效益的低迷帶來了資金的緊張，很多林業(yè)局不僅難以引進新型林業(yè)機械設(shè)備，甚至對原有機械也無力維修保養(yǎng)，這對于黑龍江林區(qū)進一步發(fā)展采運機械化造成了很大的阻力。

(3)作業(yè)條件因素，主要有作業(yè)距離和作業(yè)坡度等指標(biāo)。作業(yè)條件是影響采運機械化的關(guān)鍵因素。伐區(qū)作業(yè)條件的變化可以概括為“散、大、遠、少”，也就是伐區(qū)分散，坡度變大，距離延長，出材量減少[11]。一方面，作業(yè)條件的變化使得傳統(tǒng)機械化作業(yè)不再滿足生產(chǎn)要求，例如一些陡坡超出集材拖拉機的工作范圍，集材機無法上坡集材。另一方面，作業(yè)條件的變化也使得作業(yè)準(zhǔn)備量增加，增加了機械化作業(yè)的成本，影響了采運機械化的發(fā)展。

(4)生產(chǎn)方式因素，包括采伐方式和木材生產(chǎn)作業(yè)方式，有皆伐作業(yè)比例和原條生產(chǎn)比例等指標(biāo)。在采伐方式中，皆伐有利于進行機械化作業(yè)。在20世紀(jì)60年代初期出現(xiàn)在黑龍江林區(qū)的皆伐高峰也推動了當(dāng)時的采運機械化的快速發(fā)展。原條生產(chǎn)的特點決定其需要機械設(shè)備的輔助，而原木生產(chǎn)則不然。因此，原條生產(chǎn)比例和采運機械化程度有緊密的聯(lián)系。而80年代后期原木生產(chǎn)的重新抬頭也影響了黑龍江采運機械化的發(fā)展。

(5)森林資源因素，包括公頃出材量和單株材積等指標(biāo)。黑龍江省森林資源的變化主要體現(xiàn)為可采資源數(shù)量的減少和儲備資源質(zhì)量的下降[12]。森林資源的變化影響了作業(yè)條件，改變了木材生產(chǎn)方式，由此增加了生產(chǎn)成本，降低了經(jīng)濟效益，最終影響了采運機械化的發(fā)展。因此生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益是影響采運機械化發(fā)展的直接原因，而森林資源狀況則是決定采運機械化發(fā)展的根本原因。此外，森林資源的變化也引起了人們對于生態(tài)環(huán)境的重視，傳統(tǒng)的機械化作業(yè)由于在環(huán)境友好方面的欠缺而逐漸被淘汰。

3.4 采運機械化的預(yù)測分析

在社會經(jīng)濟發(fā)展和林業(yè)林情保持基本穩(wěn)定的前提下，根據(jù)相關(guān)政策規(guī)劃和發(fā)展趨勢，可以通過對各個驅(qū)動因素的估計來預(yù)測未來黑龍江省采運機械化的發(fā)展水平。

隨著“天然林保護工程”二期的實施，可以估計未來黑龍江林區(qū)的資源狀況將會逐步好轉(zhuǎn)，公頃出材量和單株材積將基本保持穩(wěn)定，并可能有所增長[13]。在生產(chǎn)方式上，未來十年，皆伐作業(yè)出現(xiàn)的可能幾乎不存在，而原條作業(yè)的比例也不會有太大改變。隨著封山育林政策的實施和森林資源狀況的恢復(fù)，黑龍江林區(qū)的森林作業(yè)條件可能會有所好轉(zhuǎn)，但幅度都不會太大。而從長期來看，我國的木材供需缺口還將存在，木材價格還將上揚[14]。而根據(jù)“天然林保護工程”二期的實施方案，黑龍江省的木材產(chǎn)量有大幅調(diào)減[15]。在作業(yè)成本方面，未來林業(yè)職工的收入增加仍然是大勢所趨[16]。

根據(jù)上述對各個驅(qū)動因素的分析，結(jié)合主成分分析，預(yù)測未來幾年，由于黑龍江省林區(qū)將以恢復(fù)和保護森林資源為主，木材產(chǎn)量變化不大，林業(yè)采運機械化水平也不會發(fā)生顯著的變化。而由于勞動力價格和作業(yè)成本的變化，一些地區(qū)可能會引進小型林業(yè)采運機械參與作業(yè)，使得采運機械化水平有所增加。不過，從長遠角度來看，未來采運機械化仍然會成為木材生產(chǎn)的主流。當(dāng)下，手工作業(yè)和機械化作業(yè)還將有一段并存時間，然后逐步向機械化和全盤機械化過渡。

4 結(jié) 論

黑龍江省林業(yè)采運機械化的發(fā)展在不同的歷史時期發(fā)生了很大變化。本文整理了黑龍江森林工業(yè)的統(tǒng)計資料，采用主成分分析的方法，對黑龍江省的林業(yè)采運機械化的發(fā)展變化進行了分析，找出了采運機械化發(fā)展的驅(qū)動因素，主要得出以下結(jié)論：

(1)黑龍江省林業(yè)采運機械化水平經(jīng)歷了快速增長后有所下降，目前采運機械化的發(fā)展勢頭放緩，尤其是集材集材機械化程度較低。

(2)林業(yè)采運機械化的發(fā)展的驅(qū)動因素有作業(yè)成本、經(jīng)濟效益、作業(yè)條件、生產(chǎn)方式和森林資源這5個因素。其中，驅(qū)動黑龍江省采運機械化發(fā)展的直接原因是生產(chǎn)成本等經(jīng)濟因素，但根本原因在于森林資源的變化。

(3)根據(jù)對各個驅(qū)動因素的估計，預(yù)測未來幾年，黑龍江省的林業(yè)采運機械化水平不會發(fā)生顯著變化。

【參 考 文 獻】

[1] 周玉申，肖智慧.我國林業(yè)技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].木材加工機械，2011，22(5)：33-35，48.

[2] 史濟彥.中國森工采運技術(shù)及其發(fā)展[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[3] 張建偉，王立海.小型環(huán)境友好集材裝備的研究進展[J].森林工程，2012，28(4)：31-36，40.

[4] 張普照.林業(yè)機械化的發(fā)展與展望[J].農(nóng)村實用科技信息，2012，17(3)：61.

[5] 劉宏璽.黑龍江省的林業(yè)機械化[J].林業(yè)機械，1984，11(5)：11-14.

[6] 王立海，何 娜.黑龍江省畜力集材發(fā)展變化及驅(qū)動力分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，38(2)：93-95.

[7] 鄭寶成，王東山.談?wù)勔链毫謪^(qū)運輸方式的改變[J].林業(yè)機械，1993，20(2)：21-22.

[8] 于秀林，任雪松.多元統(tǒng)計分析[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，1999.

[9] 鮑際平，劉晉浩.世界采運機械的采伐方式及發(fā)展進程[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，48(8)：2004-2006.

[10] 姜宏偉.制約黑龍江省森工林區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的癥結(jié)及對策研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.

[11] 尹遠程，彭漢斌.對黑龍江省森工企業(yè)木材生產(chǎn)伐區(qū)變化情況的探討[J].森林采運科學(xué)，1991，7(3)：11-16.

[12] 蔣小英.黑龍江省國有森林資源動態(tài)變化及影響因素研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2012.

[13] 中國森林資源第七次清查結(jié)果及其分析[J].林業(yè)經(jīng)濟，2010，9(2)：66-72.

[14] 江澤慧.深入推進科技創(chuàng)新，支撐引領(lǐng)現(xiàn)代林業(yè)[J].中國城市林業(yè)，2009，11(6)：4-8.

[15] 劉永紅，倪 嶷.天保工程二期政策及相關(guān)問題解讀[J].林業(yè)經(jīng)濟，2011，10(9)：45-50.

[16] 姜雪梅，徐晉濤.東北內(nèi)蒙古重點國有林區(qū)職工收入變化分析[J].林業(yè)經(jīng)濟，2011，10(1)：25-29.