鄭明朝 覃德文 吳敏 秦武明 聶珍臻

摘要：殼斗科（Fagaceae）植物作為地球上分布最廣泛、最原始的植物類群之一，具有較高的生態(tài)學(xué)價(jià)值。本研究通過(guò)對(duì)27a生的青鉤栲（Castanopsis kawakamii）、麻櫟（Quercus acutissima）、紅錐（Castanopsis hystrix）人工林進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)地測(cè)樹(shù)調(diào)查及樣方生物量、生態(tài)環(huán)境因子測(cè)定，采用生長(zhǎng)過(guò)程數(shù)學(xué)建模及層次分析方法等開(kāi)展林分生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益評(píng)價(jià)分析。結(jié)果表明，在殼斗科人工林綜合效益評(píng)價(jià)體系分析中，選取生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益3個(gè)層次共15個(gè)指標(biāo)，采用層次分析法對(duì)兩樹(shù)種人工林建立綜合效益評(píng)價(jià)體系。在準(zhǔn)則層中，生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益指標(biāo)權(quán)重分別為0.401 7、0.455 4、0.175 5。通過(guò)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及各指標(biāo)分值計(jì)算，麻櫟人工林的綜合效益評(píng)分（3.222 3）>紅錐林（3.107 6）>青鉤栲林（2.893 0）。該體系可為殼斗科人工林的科學(xué)評(píng)價(jià)、項(xiàng)目投資決策等提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：殼斗科（Fagaceae）；層次分析法；綜合效益評(píng)價(jià)；人工林

中圖分類號(hào)：S75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）21-5291-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.21.021

The Comprehensive Evaluation on the Fagaceae Plantation

ZHENG Ming-chao1，QIN De-wen2，WU Min1，QIN Wu-ming2，NIE Zhen-zhen2

（1. Guangxi Liang Feng Jiang National Park， Nanning 530031， China； 2. Forestry College， Guangxi University， Nanning 530005， China）

Abstract：Fagaceae is one of the most widely and oldest plant groups. This study has conducted tree measurement survey in sample plots. It evaluated the quadrat biomass and the ecological environment factors of three timber plantations of 27 years old， which were Castanopsis kawakamii， Quercus acutissima and Castanopsis hystrix. In order to provide some references for the scientific assessment and project investment decision of the three plantations， forest ecological benefit， economic benefit and comprehensive benefit have been evaluated comprehensively by mathematical model in growth process. Fifteen indexes in three levels of ecological， economic and social benefits were chosen to build the comprehensive benefit evaluation system of the three plantations of Fagaceae. In the criterion layer， the weight coefficients of ecological， economic and social benefit were 0.401 7，0.455 4 and 0.175 5，respectively. According to weight coefficients and value calculation of various indexes， the score of comprehensive benefit of Quercus acutissima plantation was 3.222 3，which was higher than that of Castanopsis hystrix （3.107 6） and Castanopsis kawakamii （2.893 0）.

Key words： Fagaceae； ecological benefit； economic benefit； comprehensive evaluation

殼斗科（Fagaceae）又稱山毛櫸科。殼斗科植物多為常綠或落葉喬木，稀灌木，托葉早落，廣泛分布于南、北兩半球，但非洲僅見(jiàn)于北部。共7～11屬約900種，主要產(chǎn)于亞洲南部及東南部，中國(guó)有6屬，約300種[1]。除新疆有引種外，自然分布于南北各省區(qū)，主要產(chǎn)于西南及南部。自沿海低丘陵至海拔約3 800 m高山均有生長(zhǎng)，常為山地常綠闊葉或針葉闊葉混交林的主要上層樹(shù)種，又是山地水源林的重要成分，也是秦嶺南坡以南各地的主要用材樹(shù)種[2]。該科植物由于適應(yīng)能力強(qiáng)，多具有耐旱、耐陰等生長(zhǎng)特性，分布范圍廣泛，能與各類型樹(shù)種組成復(fù)合型生態(tài)系統(tǒng)，組建穩(wěn)定性高、多樣性豐富的森林，具有較高生態(tài)學(xué)研究?jī)r(jià)值[3]。

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)該科屬樹(shù)種研究主要集中在對(duì)殼斗科經(jīng)濟(jì)植物資源調(diào)查[4]、群落物種組成[5]、結(jié)構(gòu)及區(qū)系特征[6]、殼斗科樹(shù)種生理生態(tài)特征等方面研究。 曹小燕等[7]通過(guò)葉結(jié)構(gòu)對(duì)殼斗科現(xiàn)存植物和化石的鑒定，研究結(jié)果表明水青岡屬二級(jí)脈與更高級(jí)脈序形成的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且存在種間差異，具重要分類學(xué)價(jià)值。劉彬彬等[8]對(duì)水青岡屬（Fagus）的4種分布情況展開(kāi)論述，總結(jié)得出該屬種在浙江地區(qū)生態(tài)進(jìn)化過(guò)程，闡述了殼斗科樹(shù)種在中國(guó)境內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)。呂曉波等[9]在殼斗科植物為優(yōu)勢(shì)的山地雨林群落的主要種群空間分布格局展開(kāi)過(guò)研究，說(shuō)明了殼斗科樹(shù)種在復(fù)雜山地生態(tài)系統(tǒng)中的優(yōu)越性，發(fā)現(xiàn)該科樹(shù)種較強(qiáng)的適應(yīng)能力。然而當(dāng)前的殼斗科研究多集中在殼斗科樹(shù)種天然林的調(diào)查，對(duì)人工林的報(bào)道較少。人工林是利用人工育苗造林方式建造的森林。林業(yè)人員依林業(yè)技術(shù)與方法，配合林木生長(zhǎng)機(jī)制建造森林，這類森林的建造不但快速，且可控制。目前在廣西境內(nèi)已出現(xiàn)了殼斗科樹(shù)種人工林的經(jīng)營(yíng)，而該科屬樹(shù)種的綜合效益也成為了該人工林種植的關(guān)注重點(diǎn)。殼斗科樹(shù)種綜合效益如何最大化，暫無(wú)一個(gè)固定的評(píng)價(jià)方法。

本研究主要從生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益多個(gè)角度對(duì)殼斗科樹(shù)種人工林進(jìn)行評(píng)價(jià)，運(yùn)用層次分析法對(duì)人工林的生長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)等指標(biāo)進(jìn)行篩選，構(gòu)建殼斗科樹(shù)種人工林綜合效益評(píng)價(jià)體系。通過(guò)廣西良鳳江國(guó)家森林公園中青鉤栲、麻櫟和紅錐人工林中各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)該評(píng)價(jià)體系進(jìn)行驗(yàn)證，全面分析總結(jié)出最適合當(dāng)?shù)胤N植以及推廣的殼斗科珍貴鄉(xiāng)土樹(shù)種，并制定出系統(tǒng)科學(xué)的評(píng)價(jià)體系，為今后殼斗科樹(shù)種研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地情況

研究地點(diǎn)選為廣西南寧市良鳳江國(guó)家森林公園內(nèi)27a青鉤栲（Castanopsis kawakamii）、麻櫟（Quercus acutissima）、紅錐（Castanopsis hystrix）人工林，北緯22°34′39″-22°46′48″，東經(jīng)108°15′14″-108°22′22″，地處北回歸線以南，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，冬短夏長(zhǎng)。年平均氣溫為21.5 ℃左右，≥10 ℃的年積溫在7 700 ℃以上，年均降雨量1 250～1 320 mm[10]。試驗(yàn)選取海拔300～400 m的標(biāo)準(zhǔn)樣地6個(gè)，每個(gè)樹(shù)種各3個(gè)。對(duì)樣地進(jìn)行全面調(diào)查，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)，計(jì)算各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，供建立評(píng)價(jià)體系分析。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建 從不同殼斗科樹(shù)種綜合效益研究發(fā)展?fàn)顩r出發(fā)，評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建主要有模糊評(píng)價(jià)法、層次分析法（Analytic hierarchy Process）和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[11]。本研究篩選評(píng)價(jià)指標(biāo)參考國(guó)內(nèi)外頒布的權(quán)威評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，如《中國(guó)森林公園風(fēng)景資源質(zhì)量等級(jí)評(píng)定》（GB/T18005-1999）、《旅游區(qū)（點(diǎn)）質(zhì)量等級(jí)的劃分與評(píng)定》（GB/T 17775-2003）、“綠色環(huán)球21標(biāo)準(zhǔn)體系”（1993）等[12]，根據(jù)生態(tài)學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)理論，結(jié)合評(píng)價(jià)體系的指導(dǎo)思想和基本原則，聯(lián)系不同殼斗科樹(shù)種人工林的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通過(guò)當(dāng)?shù)亓謽I(yè)相關(guān)部門提供以及試驗(yàn)調(diào)查數(shù)據(jù)構(gòu)成），采用層次分析法綜合評(píng)價(jià)構(gòu)建了3個(gè)層次，15個(gè)指標(biāo)的分級(jí)綜合效益評(píng)價(jià)體系（表1）。

1.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定 構(gòu)造判斷矩陣A，

A= a11 a12 … a1j a21 a21 … a21 ■ ■ ■ ■ai1 ai2 … aij，其中，aij必須滿足（i，j=1、2、3…n）

aij=■（i≠j） aij=1（i=j）

根據(jù)Saaty等[13]人研究，本研究對(duì)引用數(shù)字1～9及其倒數(shù)作為標(biāo)度，來(lái)確定aij，見(jiàn)表2。

1.2.3 模型的計(jì)算 第一步驟：計(jì)算殼斗科樹(shù)種綜合效益判斷矩陣A中每一行元素乘積：

Mi=■aij（i=1、2、3…n）

接著，計(jì)算Mi的n次方根

Wi=■ （i=1、2、3…n）

然后，將W=（W1、W2、W3…Wn）T標(biāo)準(zhǔn)化

Wi=■（j=1、2、3…n）

W=（W1、W2、W3…Wn）T為所求特征向量。

第二步驟：計(jì)算殼斗科樹(shù)種綜合效益判斷矩陣A的最大特征根：

？姿max=■■■，式中（Aw）為向量Aw的第i個(gè)元素，對(duì)任意的i=1、2、3…n。

第三步驟：對(duì)殼斗科樹(shù)種綜合效益矩陣一致性檢驗(yàn)：

CI=■

CR=■

其中，CI為一致性指標(biāo)，CR為相對(duì)一致性指標(biāo)，RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。

為了度量不同階的判斷矩陣是否具有滿意的一致性，還需要引入判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，對(duì)于1～9階判斷矩陣，RI如表3所示。

2 結(jié)果分析

2.1 判斷矩陣計(jì)算

結(jié)合層次分析計(jì)算公式，對(duì)選定指標(biāo)進(jìn)行層次分析。由表4可知，A、B層CI=0.009 1和RI=0.518 0；對(duì)A-Bi層判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，結(jié)果得出CR=0.009 5，小于0.1，表明該矩陣具有較強(qiáng)的一致性。

接著對(duì)Bi-Ci層進(jìn)行判斷矩陣分析，驗(yàn)證。由表5可知，在B（1）-Ci層次分析過(guò)程中（即經(jīng)濟(jì)效益），得出C3評(píng)鑒排位最高，說(shuō)明在經(jīng)濟(jì)層次分析中投資項(xiàng)目純利潤(rùn)處于主導(dǎo)作用。且在對(duì)矩陣檢驗(yàn)中，CR=0.009 5，小于0.1，表明該判斷矩陣具有高一致性。

由表6可知，5個(gè)技術(shù)指標(biāo)排位順序?yàn)樯锪?生物多樣性>碳儲(chǔ)量>土壤含碳量>土壤持水量。且在對(duì)B（2）-Ci的判斷矩陣檢驗(yàn)過(guò)程中，CR=0.080 3，小于0.1，表明該矩陣具有高一致性，檢驗(yàn)結(jié)果可行。

由表7可知，在社會(huì)效益評(píng)價(jià)中，勞動(dòng)力的需求情況直接反映了社會(huì)效益情況，表明項(xiàng)目投資提高勞動(dòng)需求量，使得投資項(xiàng)目社會(huì)效益經(jīng)濟(jì)價(jià)值將得到提高[14]。對(duì)B（3）-Ci的判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，結(jié)果表明，CR=0.064 5<0.1，表明該社會(huì)效益評(píng)價(jià)具有滿意的一致性。

對(duì)3個(gè)效益評(píng)價(jià)后，接著對(duì)整個(gè)評(píng)價(jià)進(jìn)行全面分析。分析結(jié)果如表8所示。綜合評(píng)價(jià)得出，經(jīng)濟(jì)效益貢獻(xiàn)指標(biāo)最高，達(dá)到0.455 4；其次為社會(huì)效益，貢獻(xiàn)值為0.401 7；第三位為社會(huì)效益，其貢獻(xiàn)值為0.175 5。表明了在殼斗科樹(shù)種人工林中經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益評(píng)價(jià)處于主導(dǎo)地位。另外，在對(duì)15個(gè)技術(shù)指標(biāo)排序過(guò)程中，前3位為純利潤(rùn)、生物量和項(xiàng)目投資成本。因此，在項(xiàng)目投資過(guò)程中，把握好這3點(diǎn)，能夠較好評(píng)價(jià)不同殼斗科樹(shù)種綜合效益。在對(duì)總排序矩陣一致性檢驗(yàn)，結(jié)果表明，RI總=1.108 9，CR總=0.082 2，層次總排序一致性CI總=0.012 1，小于0.1，表明總判斷矩陣具有滿意的一致性。

2.2 綜合效益評(píng)價(jià)

根據(jù)不同殼斗科樹(shù)種人工林基本情況，結(jié)合當(dāng)?shù)馗魃a(chǎn)狀況，確定該評(píng)價(jià)體系中評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，平均每個(gè)指標(biāo)設(shè)定“9”、“7”、“5”、“3”、“1”五個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)。并結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際情況，面向當(dāng)?shù)貭I(yíng)林工作人員、在職專家與林場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查30份。在確定殼斗科樹(shù)種人工林綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值后，仍需要對(duì)數(shù)值大小進(jìn)行界定，進(jìn)而表明不同殼斗科樹(shù)種人工林綜合效益影響程度，綜合標(biāo)準(zhǔn)如表9所示。

本研究釆用多層次加權(quán)和的方法對(duì)來(lái)計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指數(shù)[15]，表達(dá)式如下：

Ii=■iXi

W=∑Ii

式中：Ii為某個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)指數(shù)；Xi為該指標(biāo)的評(píng)分值；■i為該指標(biāo)的權(quán)重；W為該組評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

通過(guò)對(duì)30份問(wèn)卷調(diào)查分析、專家專業(yè)評(píng)定以及綜合效益分析，按照各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算可得出不同殼斗科樹(shù)種人工林綜合效益評(píng)價(jià)的各項(xiàng)指標(biāo)的分值[16]，如表10。

由10可知，青鉤栲人工林綜合效益評(píng)分值為2.893 0，麻櫟人工林綜合效益評(píng)分值為3.222 3，紅錐人工林綜合效益評(píng)分值為3.107 6，指數(shù)大小為麻櫟>紅錐>青鉤栲。因此就綜合效益考慮可以得出，麻櫟人工林較青鉤栲、麻櫟人工林更適宜在當(dāng)?shù)胤N植發(fā)展，且發(fā)展麻櫟樹(shù)種前景較青鉤栲樹(shù)種效益更高。通過(guò)提高經(jīng)營(yíng)集約化、市場(chǎng)化方式，有效促進(jìn)麻櫟種植與推廣，形成麻櫟人工林潛在的經(jīng)營(yíng)價(jià)值。

3 小結(jié)與討論

本研究通過(guò)對(duì)殼斗科樹(shù)種人工林經(jīng)營(yíng)各項(xiàng)指標(biāo)篩選出科學(xué)完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)殼斗科樹(shù)種人工林綜合效益展開(kāi)評(píng)價(jià)。采用層次分析方法，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益3個(gè)基準(zhǔn)層，共計(jì)15個(gè)效益指標(biāo)建立綜合效益評(píng)價(jià)體系。基準(zhǔn)層間的效益指標(biāo)權(quán)重分別為生態(tài)效益0.401 7、經(jīng)濟(jì)效益0.455 4、社會(huì)效益0.175 5，影響高低為經(jīng)濟(jì)效益>生態(tài)效益>社會(huì)效益。評(píng)價(jià)測(cè)算的麻櫟人工林綜合效益值（3.222 3）>紅錐人工林綜合效益值（3.107 6）>青鉤栲人工林綜合效益值（2.893 0），麻櫟人工林綜合效益較為明顯。同時(shí)，該評(píng)價(jià)體系中各個(gè)準(zhǔn)則間的CR均小于0.1，表明構(gòu)建的殼斗科樹(shù)種人工林綜合效益評(píng)價(jià)體系準(zhǔn)則度高，各個(gè)指標(biāo)聯(lián)系性強(qiáng)。

在對(duì)殼斗科樹(shù)種的研究中，需要加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外交流合作，提高測(cè)定種類和不同區(qū)域樹(shù)種間的評(píng)價(jià)研究。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)森林研究的深入，在經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法上將與國(guó)際接軌。通過(guò)學(xué)習(xí)國(guó)外的評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)，可對(duì)殼斗科樹(shù)種進(jìn)行更深入探索，挖掘殼斗科樹(shù)種更多的財(cái)富。

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