賀 文, 劉雪強(qiáng), 鄭天才, 楊慶培, 常陳豪, 閆東鋒
(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院,鄭州 450002; 2.河南省國有商城黃柏山林場,河南商城 465332)
森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,經(jīng)營好森林資源是實(shí)現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方面. 其中,林地資源作為森林資源的重要組成部分,是森林資源的主要載體[1-2]. 由于林地地利等級(jí)是林地的“采”“集”“運(yùn)”生產(chǎn)條件的綜合反映,而林地所處的空間地理?xiàng)l件對(duì)于開展?fàn)I造林活動(dòng)的難易程度會(huì)造成不同程度地影響[3],因此,在林地地利等級(jí)量化評(píng)價(jià)和劃分時(shí),應(yīng)重點(diǎn)依據(jù)相關(guān)地形因子對(duì)“采”“集”“運(yùn)”三個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營條件所造成的營造林成本進(jìn)行細(xì)化研究[4-6]. 地利等級(jí)的準(zhǔn)確量化評(píng)價(jià)和劃分,對(duì)于開展?fàn)I造林規(guī)劃設(shè)計(jì)、估算造林作業(yè)成本具有重要的意義[7],同時(shí)也是森林資源資產(chǎn)評(píng)估的一個(gè)重要方面.
目前,在營造林作業(yè)設(shè)計(jì)和森林資產(chǎn)評(píng)估實(shí)踐中,在進(jìn)行林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營成本核算時(shí),大都采用統(tǒng)一的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn),而沒有考慮林地地利等級(jí)的不同. 但是,在不同坡度、海拔和距離等其他條件的影響下,不同林地的生產(chǎn)經(jīng)營條件并不相同,對(duì)應(yīng)的采、集、運(yùn)的生產(chǎn)成本也不一樣[8-9]. 比如,林地坡度的大小會(huì)直接影響營造林和采伐難度,而小班距離小班附近的道路運(yùn)輸距離決定苗木、木材等生產(chǎn)要素的運(yùn)輸成本. 在進(jìn)行森林資產(chǎn)評(píng)估實(shí)踐中,雖然明確規(guī)定林地資產(chǎn)評(píng)估時(shí)需要考慮地利調(diào)整系數(shù),但實(shí)踐中仍然存在著由于難以準(zhǔn)確確定調(diào)整系數(shù)而無法完全實(shí)行,或調(diào)整系數(shù)精度不高影響評(píng)估結(jié)果等問題[10-12]. 因此,在森林資產(chǎn)評(píng)估實(shí)踐中,林地資源評(píng)估主要是依據(jù)評(píng)估人員參考相似交易價(jià)格確定,并沒有根據(jù)評(píng)估對(duì)象具體“采”“集”“運(yùn)”條件綜合考慮[13-15],而根據(jù)“采”“集”“運(yùn)”條件對(duì)現(xiàn)有林地進(jìn)行林地地利等級(jí)進(jìn)行準(zhǔn)確劃分是解決這一問題的重要途徑.
為了科學(xué)地開展林地立地等級(jí)量化評(píng)價(jià),為林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營成本和林地資產(chǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確估算提供依據(jù),根據(jù)河南省國有商城黃柏山林場二類調(diào)查數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù),選取坡度等級(jí)、海拔和道路運(yùn)輸距離作為林地地利等級(jí)評(píng)價(jià)的影響因素,通過ArcGIS 10.6軟件對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,提取坡度、海拔、距離等因子的不同水平數(shù)值,然后采用層次分析法確定林地地利等級(jí)影響因素的權(quán)重及不同因素、不同水平組合的綜合權(quán)重,利用等差法劃分林地地利等級(jí),并對(duì)黃柏山林場林地地利等級(jí)分布狀況進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),以期為森林資源資產(chǎn)評(píng)估和林業(yè)營造林作業(yè)成本核算提供決策依據(jù).
黃柏山林場位于河南省商城縣南部,大別山北麓,地理坐標(biāo)為31°23′~31°35′N,115°13′~115°20′E,即豫、鄂、皖三省交界處,距商城縣城60 km. 林場分布在海拔400 m以上,最高海拔1 352.6 m,屬大陸性季風(fēng)濕潤氣候,年平均降水量1 409.0 mm,年平均氣溫15.2 ℃,無霜期222 d. 林場有林地面積約為4 004.08 hm2,共有12個(gè)林班,約215個(gè)小班,森林覆蓋率高達(dá)97%.
利用ArcGIS 10.6對(duì)黃柏山林場范圍內(nèi)的7幅1∶25 000矢量地形圖和2017年二類調(diào)查小班矢量圖進(jìn)行疊加處理建立數(shù)字高程模型和屬性數(shù)據(jù)庫,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)數(shù)字高程模型提取各小班坡度(為坡面的垂直高度和水平方向的距離)和小班中心點(diǎn)海拔高度;根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集計(jì)算距離小班附近主要道路的道路運(yùn)輸距離(該道路必須可以運(yùn)輸造林苗木或采伐的木材)等數(shù)據(jù).
權(quán)重的確定采用層次分析法,該方法是由專家依據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)重要性,按照1~9 數(shù)字尺度標(biāo)度法進(jìn)行賦值打分,然后建立判斷矩陣計(jì)算權(quán)重,是一種定性和定量分析相結(jié)合的決策方法[16-17]. 采用函詢的方式,邀請(qǐng)熟悉評(píng)價(jià)內(nèi)容和研究區(qū)地形地貌和經(jīng)營狀況的黃柏山林場技術(shù)人員和相關(guān)專家,根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較并打分,然后將評(píng)價(jià)結(jié)果錄入Yaahp 0.4.1軟件,由軟件的專家系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重和判斷矩陣一致性檢驗(yàn),若一致性比例CR<0.10,則判斷矩陣的一致性在可接受范圍內(nèi).
根據(jù)地利等級(jí)影響因素的從屬關(guān)系,結(jié)合黃柏山林場空間數(shù)據(jù)屬性特點(diǎn),將地利等級(jí)層次結(jié)構(gòu)模型劃分為4 個(gè)層次,即目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層和方案層(表1、表2). 目標(biāo)層即林地地利等級(jí)評(píng)價(jià),而準(zhǔn)則層為影響林地地利等級(jí)劃分的因素,即坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔. 根據(jù)林場所在區(qū)域坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔數(shù)據(jù)的分布范圍,將準(zhǔn)則層的3個(gè)因素均劃分為4個(gè)水平作為指標(biāo)層,見表1. 由表1可知,坡度等級(jí)劃分的4個(gè)水平為:0°~5°、6°~15°、16°~25°和≥26°;海拔劃分的4個(gè)水平為:0~300 m、300~600 m、600~900 m和≥900 m;道路運(yùn)輸距離劃分的4個(gè)水平為:0~1 km、1~5 km、5~10 km和≥10 km. 由指標(biāo)層不同坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔水平排列組合組成方案層,包含由指標(biāo)層的12個(gè)因子組成的64種方案,見表2.
表1 林地地利等級(jí)評(píng)價(jià)體系Tab.1 Evaluation system of the forest land geographical grades
表2 組合方案權(quán)重值以及地利等級(jí)分級(jí)Tab.2 Weight values of combination scheme and classification of geographical level
通過對(duì)準(zhǔn)則層坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔3個(gè)指標(biāo)兩兩比較并賦值,進(jìn)而構(gòu)建判斷矩陣、求算最大特征根,并利用一致性比例CR進(jìn)行一致性檢驗(yàn). 計(jì)算結(jié)果表明,所構(gòu)建的判斷矩陣最大特征值為3.007,一致性比例CR為0.009,構(gòu)建的判斷矩陣通過了一致性檢驗(yàn). 坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔3個(gè)指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重分別為0.738、0.093和0.168. 相對(duì)于目標(biāo)層,準(zhǔn)則層坡度等級(jí)所占權(quán)重最大,達(dá)到了0.738,這說明黃柏山林場地形較為復(fù)雜,地形的陡緩程度對(duì)造林作業(yè)、采伐作業(yè)等生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的影響較為顯著. 整體來看,黃柏山林場道路密度較大且布局合理,各小班距離主要道路的距離相差不大,木材采集運(yùn)輸距離相對(duì)較短,道路運(yùn)輸距離在準(zhǔn)則層中的權(quán)重最低,僅為0.093.
依據(jù)專家對(duì)各個(gè)準(zhǔn)則層下的指標(biāo)層兩兩比較的打分結(jié)果,分別構(gòu)建判斷矩陣,計(jì)算權(quán)重并進(jìn)行一致性檢驗(yàn),結(jié)果表明,坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔下的指標(biāo)層判斷矩陣最大特征根分別為4.122、4.087 和4.059,一致性比例CR均小于0.10,所構(gòu)建的判斷矩陣準(zhǔn)確有效. 坡度等級(jí)A1(0°~5°)、A2(6°~15°)、A3(16°~25°)和A4(≥26°)4 個(gè)水平相對(duì)于準(zhǔn)則層A 的權(quán)重值分別為0.061、0.099、0.240 和0.600,相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重分別為0.045、0.073、0.177、0.443. 這說明作業(yè)區(qū)坡度越陡峭,林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營成本越高. 海拔B1(0~300 m)、B2(300~600 m)、B3(600~900 m)、B4(≥900 m)4個(gè)水平相對(duì)于準(zhǔn)則層B的權(quán)重值分別為0.059、0.106、0.278和0.557,相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重分別為0.006、0.010、0.026和0.052. 海拔較高的區(qū)域?yàn)榱謭鲚^為偏遠(yuǎn)的地區(qū),采集運(yùn)及作業(yè)成本相對(duì)較高,其權(quán)重亦較高. 道路運(yùn)輸距離C1(0~1 km)、C2(1~5 km)、C3(5~10 km)、C4(≥10 km)4個(gè)水平相對(duì)于準(zhǔn)則層C的權(quán)重分別為0.066、0.110、0.255和0.569,相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重分別為0.011、0.018、0.043和0.096.
由于小班所處位置的坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔水平各不相同,因此,需要對(duì)指標(biāo)層不同水平進(jìn)行方案組合,并將指標(biāo)層相對(duì)于準(zhǔn)則層的權(quán)重以累加的形式綜合計(jì)算林地地利數(shù)值,計(jì)算公式為
式中:ω(Aa)、ω(Bb)、ω(Cc)分別表示坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔所分別下屬的4個(gè)指標(biāo)層水平的權(quán)重值.
利用上述計(jì)算公式分別計(jì)算得出各個(gè)組合方案的權(quán)重并進(jìn)行排序,結(jié)果見表2. 由表2可知,56個(gè)組合方案權(quán)重最小值為0.062,最大值為0.686,極差為0.624,因此,采用等距法和上限排外法,以權(quán)重組距為0.105將56個(gè)組合方案劃分為6個(gè)等距區(qū)間,各區(qū)間范圍及其包含的組合方案見表2. 由表2可知,地利等級(jí)Ⅰ級(jí)權(quán)重區(qū)間為[0.062,0.167),包含了22個(gè)組合方案;地利等級(jí)Ⅱ級(jí)權(quán)重區(qū)間為[0.167,0.272)包含了12個(gè)組合方案;地利等級(jí)Ⅳ級(jí)和Ⅵ級(jí)只包含了3個(gè)組合方案.
根據(jù)黃柏山林場所有林地小班坡度等級(jí)、道路運(yùn)輸距離和海拔所處的水平范圍,找出各小班對(duì)應(yīng)的組合方案及其所在的地利等級(jí),統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3. 由表3可知,黃柏山林場有林地面積為4 004.08 hm2,共215個(gè)小班. 地利等級(jí)為Ⅰ級(jí)的小班數(shù)量及其所占面積最大,分別為72 個(gè)和1 330.29 hm2,分別占林場有林地小班總數(shù)的33.49%和林場有林地總面積的33.22%. 地利等級(jí)為Ⅱ級(jí)的小班數(shù)量及其面積分別為63 個(gè)和1 245.25 hm2,分別占林場有林地小班總數(shù)的29.30%和林場有林地總面積的22.01%. 地利等級(jí)為Ⅲ級(jí)的小班總面積為881.19 hm2,占林場有林地總面積的22.01%. 地利等級(jí)為Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)、Ⅵ級(jí)的小班總面積僅為547.35 hm2,占林場有林地總面積的13.67%.
表3 黃柏山林場林地地利等級(jí)統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Statistical table of the forest land geographical grades in Huangbaishan Forest Farm
通過分析黃柏山林場各有林地小班林地地利等級(jí)分布情況可知,地利等級(jí)為Ⅰ級(jí)至Ⅲ級(jí)的有林地小班數(shù)量占林場有林地小班總數(shù)的83.72%,林場大部分有林地小班所在林地地形條件相似,生產(chǎn)經(jīng)營條件基本一致,造林和林木采伐利用難度較低,林地地利價(jià)值較高. 部分小班處于高海拔、陡坡地段,道路運(yùn)輸距離較遠(yuǎn),林地地利等級(jí)較高,但是此種情況的小班數(shù)量不大,如林地地利等級(jí)為Ⅴ級(jí)和Ⅵ級(jí)的小班總數(shù)23 個(gè),小班面積363.90 hm2,分別占林場有林地小班總數(shù)的10.70%和有林地總面積的9.09%. 對(duì)于該部分有林地,應(yīng)加強(qiáng)林道等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),改善營造林生產(chǎn)條件,以利于更好地開展?fàn)I造林作業(yè)活動(dòng),提高森林經(jīng)營水平.
營造林生產(chǎn)經(jīng)營成本的準(zhǔn)確核算,是搞好造林作業(yè)設(shè)計(jì)、組織開展經(jīng)營活動(dòng)的重要保障,也是開展森林資產(chǎn)評(píng)估和林地抵押貸款等林業(yè)投融資活動(dòng)的重要依據(jù)[18]. 林地地利等級(jí)的準(zhǔn)確劃分和評(píng)價(jià)可以為核算營造林成本和林地資產(chǎn)評(píng)估提供參考. 研究采用層次分析法和林地空間數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方法,在建立林地地利等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,通過建立判斷矩陣并計(jì)算準(zhǔn)則層、指標(biāo)層權(quán)重,構(gòu)建不同指標(biāo)的組合方案,進(jìn)而對(duì)黃柏山林場有林地小班的林地地利等級(jí)進(jìn)行劃分. 研究根據(jù)林地地利等級(jí)影響因素及研究區(qū)生產(chǎn)經(jīng)營條件,選取了坡度等級(jí)、海拔和道路運(yùn)輸距離3個(gè)影響地利等級(jí)的主要因素,發(fā)現(xiàn)其對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響權(quán)重大小關(guān)系為:坡度等級(jí)>道路運(yùn)輸距離>海拔,這與相關(guān)研究的結(jié)果基本一致[14],坡度的大小往往與其他影響因子相關(guān)聯(lián),對(duì)于生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生重要影響.
對(duì)黃柏山林場林地地利等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,林地地利等級(jí)集中在Ⅰ級(jí)至Ⅲ級(jí)水平范圍內(nèi),說明營造林作業(yè)成本處于較低水平,生產(chǎn)經(jīng)營條件較為便利,林地價(jià)值較高,這個(gè)結(jié)果與黃柏山林場經(jīng)營水平是吻合的,能準(zhǔn)確反映林場經(jīng)營狀況. 同時(shí)也應(yīng)看到,林場有林地總面積的9.09%處于Ⅴ級(jí)和Ⅵ級(jí)等較高林地地利等級(jí),營造林活動(dòng)成本依然較高,對(duì)于這部分有林地應(yīng)采取不同的經(jīng)營措施,同時(shí)加大林道等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),改善經(jīng)營條件,促進(jìn)林場森林經(jīng)營條件的持續(xù)改善.