趙國華

(國家林業(yè)和草原局華東調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院, 杭州 310019)

浙江省作為全國生態(tài)文明示范區(qū)，依托良好的政策優(yōu)勢，森林資源呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢，作為“兩山理論”的發(fā)源地，“綠水青山就是金山銀山”的重要思想在浙江林業(yè)發(fā)展中得到了積極探索和實踐[1]。森林資源是浙江省國民經(jīng)濟建設(shè)，人們生產(chǎn)生活和保護生態(tài)環(huán)境不可缺少的重要自然資源，是林業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)[2]。森林資源的結(jié)構(gòu)和發(fā)展變化趨勢，直接影響浙江省林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近年來部分學(xué)者應(yīng)用灰色理論對海南、山東、黑龍江、內(nèi)蒙古等省(自治區(qū))的森林資源的動態(tài)變化進(jìn)行了分析和預(yù)測[3-6]，高兆蔚[7]對我國21 世紀(jì)森林資源發(fā)展趨勢進(jìn)行了灰色預(yù)測，徐軍等[8]應(yīng)用二次指數(shù)平滑模型對浙江省森林資源監(jiān)測數(shù)據(jù)分析及預(yù)測。為更好地了解浙江省森林資源現(xiàn)狀和動態(tài)變化趨勢，本研究以浙江省1989—2014年森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論，構(gòu)建森林資源動態(tài)變化的GM(1, 1)模型，對森林資源發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測和分析，以期為 “森林浙江”的建設(shè)提供理論依據(jù)。

1 原始數(shù)據(jù)的來源

浙江省森林資源數(shù)據(jù)來自于1989—2014年的全國森林資源清查浙江省森林資源清查成果[9]，詳見表1。根據(jù)第九次全國森林資源清查浙江省森林資源清查成果(2010—2014年)，浙江省林地面積659.77萬hm2,森林面積604.99萬hm2，活立木總蓄積31 384.86萬m3,其中森林蓄積28 114.67萬m3，森林覆蓋率59.43%居全國第三。

2 研究方法

灰色系統(tǒng)理論是由我國學(xué)者鄧聚龍教授于20世紀(jì)80年代初創(chuàng)立的理論，以部分信息已知，部分信息未知的小數(shù)據(jù)、貧信息不確定性系統(tǒng)為研究對象，主要通過對已知部分信息的生成和開發(fā)，提取有價值的信息，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行行為和演化規(guī)律的正確描述，并進(jìn)而實現(xiàn)對其未來變化的定量預(yù)測[10]。GM(1,1)模型是基于灰色理論系統(tǒng)最常用的預(yù)測模型，是對一個較復(fù)雜的灰色大系統(tǒng)，以時間序列建立預(yù)測模型,其模型原始形式為x(0)(k)+ax(1)(k)=b，相對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)樣本越大預(yù)測精度越高的統(tǒng)計模型，對于復(fù)雜多變的、存在許多未知因素的隨機過程，灰色系統(tǒng)可發(fā)揮其最大的優(yōu)點,即在數(shù)據(jù)量不是很大的情況下，所建立的模型預(yù)測精度較高[11]。本研究把浙江省林地面積、森林面積、活立木總蓄積、森林蓄積、林分單位面積蓄積、森林覆蓋率分別作為時間序列建立模型。模型計算方法步驟如下：

1) 原始數(shù)據(jù)處理

設(shè)森林資源原始數(shù)據(jù)X(0)序列為：

X(0)={x(0)(1),x(0)(2), …,x(0)(n)},

其中,x(0)(k)≥0,k=1, 2, …,n。

對X(0)作一次累加生成X(1)的1-AGO序列：

X(1)={x(1)(1),x(1)(2),…,x(1)(n)},

由原始數(shù)據(jù)序列X(0)和累加序列X(1)得到均值生成序列：

Z(1)={z(1)(2),z(1)(3), …,z(1)(n)},

2)建立GM(1,1)的微分方程

式中： 參數(shù)a為發(fā)展系數(shù)，b為灰色作用量。A=(a,b)T,并用最小二乘法確定參數(shù)a和b，即A=(a,b)=(BTB)-1BTyn。其中:

3) 求解微分方程,得GM(1,1)預(yù)測模型

4) 通過累減還原模型得預(yù)測值

5) 對模型精度的檢驗

檢驗的方法有殘差檢驗、關(guān)聯(lián)度檢驗和后驗差檢驗，在本研究中采取后驗差檢驗。首先計算原始數(shù)列x(0)(i)的均方差S0。

由此計算方差比c和小誤差概率p

根據(jù)后驗比c和小誤差概率p對模型進(jìn)行診斷，當(dāng)p>0.95 和c<0.35 時，模型擬合效果好，當(dāng)p>0.80 和c<0.50 時，模型擬合效果合格,這時可根據(jù)模型進(jìn)行預(yù)測。

3 預(yù)測結(jié)果和分析

3.1 模型建立

以1989—2014年間的全國森林資源清查浙江省森林資源清查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)GM(1,1)模型的分析步驟，運用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件，采用最小二乘法估算GM(1,1)模型參數(shù)a,b值，建立浙江省森林資源發(fā)展趨勢預(yù)測模型如下：

1) 林地面積預(yù)測模型：

2) 森林面積預(yù)測模型：

3) 活立木總蓄積預(yù)測模型：

4) 森林蓄積預(yù)測模型：

5) 林分單位面積蓄積預(yù)測模型：

6) 森林覆蓋率預(yù)測模型：

依據(jù)GM(1,1)預(yù)測模型分別求出林地面積、森林面積、活立木總蓄積、森林蓄積、林分單位面積蓄積、森林覆蓋率，結(jié)果見表2。

3.2 模型精度檢驗

森林資源發(fā)展趨勢預(yù)測模型精度檢驗按照后驗差檢驗方法，求得各檢驗項目的方差比c和小誤差概率p：林地面積的后驗差檢驗c=0.36<0.5，小誤差概率p=1，預(yù)測精度等級為合格；森林面積后驗差檢驗c=0.16<0.35，小誤差概率p=1，預(yù)測精度等級為好；活立木總蓄積的后驗差檢驗c=0.09<0.35，小誤差概率p=1，預(yù)測精度等級為好；森林蓄積的后驗差檢驗c=0.09<0.35，小誤差概率p=1，預(yù)測精度等級為好；林分單位面積蓄積后驗差檢驗c=0.13<0.35，小誤差概率p=1，預(yù)測精度等級為好；森林覆蓋率后驗差檢驗c=0.18<0.35，小誤差概率p=1，預(yù)測精度等級為好。預(yù)測精度等級劃分詳見表3。

表2 預(yù)測值與實際值的相對誤差一覽表年份林地面積/萬hm2森林面積/萬hm2活立木總蓄積/萬m3實際值預(yù)測值相對誤差實際值預(yù)測值相對誤差實際值預(yù)測值相對誤差1989615.69615.60437.59437.59011 245.6511 245.6501994639.66647.46-1.22517.18529.25-2.3312 660.411 613.329.081999654.79652.020.42553.92549.990.7113 846.7514 821.27-5.032004667.97656.511.72584.42571.562.219 382.9318 915.422.412009660.7661.15-0.06601.36593.961.2324 224.9324 140.520.352014659.77665.77-0.09604.99617.25-2.0331 384.8630 808.951.83年份森林蓄積/萬m3林分單位面積蓄積/m3森林覆蓋率/%實際值預(yù)測值相對誤差實際值預(yù)測值相對誤差實際值預(yù)測值相對誤差19899 461.399 461.39031.9631.96049.149.10199411 122.009 960.0810.4532.2630.046.8954.654.160.81199911 535.8512 856.65-11.4431.9134.77-8.9754.4155.53-2.06200417 223.1416 595.563.6543.7644.26-1.1457.4156.950.81200921 679.7521 421.831.252.8753.23-0.6859.0758.391.15201428 114.6727 651.661.6565.8665.141.0959.4359.87-0.75

表3 預(yù)測精度等級劃分方差比c小誤差概率p預(yù)測精度等級< 0.3>0.95好<0.5>0.80合格<0.6>0.70勉強合格≤0.70≥0.65不合格

3.3 發(fā)展趨勢預(yù)測

應(yīng)用所建的森林資源灰色動態(tài)GM(1，1)模型,可得到浙江省2019年、2024年和2029年的林地面積、森林面積、活立木總蓄積、森林蓄積、林分單位面積蓄積和森林覆蓋率預(yù)測值，預(yù)測結(jié)果如表4。

表4 森林資源發(fā)展趨勢預(yù)測數(shù)據(jù)年份林地面積/萬hm2森林面積/萬hm2活立木總蓄積/萬m3森林蓄積/萬m3林分單位面積蓄積/m3森林覆蓋率/%2019670.43641.4439 319.4635 676.1079.7361.402024675.13666.5950 180.8546 090.5097.5762.962029679.85692.7264 042.559 472.29119.4164.56

3.4 結(jié)果分析

根據(jù)GM(1，1)模型與檢驗結(jié)果, 浙江省森林資源呈現(xiàn)良好發(fā)展趨勢,預(yù)測結(jié)果表明：森林資源發(fā)展趨勢在2019年、2024年和2029年的預(yù)測值(表4)，與2014年相比，林地面積5年增長率為0.70%，森林面積5年增長率為3.92%，森林覆蓋率5年增長率為2.56%。浙江省通過平原綠化、創(chuàng)建森林城市和森林城鎮(zhèn)，一定程度上增加了非林地轉(zhuǎn)入林地的面積，但由于農(nóng)地等非林地轉(zhuǎn)為林地的來源日趨減少，未來通過外延式擴張增加林地面積難度增大。而由于建設(shè)工程項目使用林地，土地整理和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整使森林面積大幅減少，林地面積也同步減少，由此給森林面積和森林覆蓋率的持續(xù)上升增加很大難度。同時，與2014年相比，活立木總蓄積量5年增長率為27.62%，森林蓄積量5年增長率為29.02%，林分單位面積蓄積量5年增長率為22.39%，在未來活立木總蓄積量、森林蓄積量、林分單位面積蓄積繼續(xù)呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢。

按照浙江省委、省政府《關(guān)于加快推進(jìn)林業(yè)改革發(fā)展全面實施五年綠化平原水鄉(xiāng)、十年建成森林浙江的意見》要求，到2020年，浙江省森林覆蓋率穩(wěn)定在6l%以上，森林保有量達(dá)到600萬hm2，林地保有量達(dá)到660萬hm2，林木蓄積量達(dá)到42 000萬m3[12]。按照目前的發(fā)展規(guī)律，浙江省森林覆蓋率、森林保有量、林地保有量均能達(dá)到階段性“森林浙江” 的建設(shè)目標(biāo)。另外，按照模型預(yù)測的2019年到2024年期間活立木總蓄積增加10 861.39萬m3，年均增加2172.278萬m3，可推測2020年活立木總蓄積為41491.738萬m3，還不能達(dá)到2020年林木蓄積量達(dá)到42 000萬m3以上的“森林浙江”建設(shè)階段性目標(biāo)。這一定程度上說明浙江省在今后的林業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，應(yīng)該加大林業(yè)投入，在增加森林面積的同時，大力提升林分質(zhì)量。

4 結(jié)語

本研究以浙江省森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以1989—2014年浙省林地面積、森林面積、活立木總蓄積、森林蓄積、林分單位面積和森林覆蓋率為時間數(shù)據(jù)序列，建立GM(1，1)灰色預(yù)測模型，對浙江省森林資源主要指標(biāo)進(jìn)行擬合和發(fā)展趨勢預(yù)測，經(jīng)后驗差檢驗方法對模型進(jìn)行精度等級檢驗，林地面積預(yù)測精度等級為合格，其它森林資源指標(biāo)預(yù)測精度等級為好。為了全面建成“森林浙江”，加強全國生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)，對實現(xiàn)森林資源可持續(xù)經(jīng)營做如下建議：

1) 以“增綠增質(zhì)增效”為抓手，實現(xiàn)森林資源面積、蓄積和效益三增長。在增加森林資源面積方面，實施森林城市和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)工程，提升人居環(huán)境質(zhì)量，加大生態(tài)移民后的舊村落廢棄用地的植被恢復(fù)力度，強化“四邊”綠化和拆后綠化，拓展林業(yè)的發(fā)展空間，同時，要嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)項目使用林地定額管理和規(guī)范土地整理項目，避免林地面積的逆轉(zhuǎn)，確保浙江省林地和森林面積穩(wěn)中有升。

在提高森林資源質(zhì)量和效益方面，一是轉(zhuǎn)變森林資源經(jīng)營利用方式，推動采伐利用由輪伐、皆伐等向漸伐、擇伐等轉(zhuǎn)變，確保森林恒續(xù)覆蓋，提升森林生態(tài)系統(tǒng)的的質(zhì)量和穩(wěn)定性[13]；二是積極推進(jìn)彩色健康森林建設(shè)，打造“美麗林相”，通過抽針補闊、補植造林、疏伐改造、撫育間伐撫育等綜合措施，優(yōu)化樹種組成，改善森林結(jié)構(gòu)，提升森林景觀[1]；三是以國家儲備林建設(shè)工程、大徑材培育工程、珍貴樹種發(fā)展工程等項目為載體，大力培育和儲備珍稀樹種及大徑級用材等森林資源，全面提升浙江省森林資源質(zhì)量[14]。

2) 深化集體林權(quán)制度改革，提高林地資源配置效率。全面深化集體林權(quán)制度改革，建立農(nóng)村集體林地所有權(quán)、承包權(quán)、經(jīng)營權(quán)“三權(quán)分置” 的運行機制，實現(xiàn)集體林地所有權(quán)、承包權(quán)和經(jīng)營權(quán)相分離，發(fā)揮集體林地“三權(quán)”的整體功能和效用[15]；通過轉(zhuǎn)包、出租、入股、抵押等形式進(jìn)行林地流轉(zhuǎn)，提高林地經(jīng)營規(guī)模和林地資源配置效率。

3) 依托森林資源優(yōu)勢，培育健康的林業(yè)產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 一是繼續(xù)做精做深木竹產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)安吉、余杭、臨安、德清、遂昌等縣(市、區(qū)) 木竹加工業(yè)集群的發(fā)展，引導(dǎo)木竹企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，不斷拓寬木竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間；二是積極發(fā)展生態(tài)旅游業(yè),按照“綠水青山就是金山銀山”現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的思路，充分挖掘森林、濕地景觀資源，培育豐富多樣的生態(tài)旅游產(chǎn)品；三是大力發(fā)展香榧、山核桃、油茶、茶葉等特色經(jīng)濟林，促進(jìn)山區(qū)農(nóng)民脫貧增收，實現(xiàn)現(xiàn)代林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。