溫雅婷李領寰曾岳明余樹全

（1浙江農(nóng)林大學林業(yè)與生物技術學院浙江臨安311300；2國家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計院浙江杭州310019；3浙江省麗水市蓮都區(qū)林業(yè)局323000）

公益林是指生態(tài)狀況極為脆弱或生態(tài)區(qū)位極為重要，對生物多樣性保護、生態(tài)安全、生態(tài)平衡及經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要作用的森林資源，是以提供公益性、社會性產(chǎn)品或服務為主的森林[1]。在當下自然資源枯竭、生態(tài)環(huán)境日益惡化的背景下，森林的公益效能被充分體現(xiàn)出來，林業(yè)在生態(tài)環(huán)境建設中的主體地位得到確認。公益林的建設成為改善生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，公益林建設也成為林業(yè)建設的重要工程。

隨著公益林建設規(guī)模的不斷擴大，科學評價公益林等級，建立公益林建設的檢測和評價系統(tǒng)非常緊迫。通過公益林等級評價，對展現(xiàn)現(xiàn)有公益林的具體差異和存在問題具有重要的現(xiàn)實意義，可以指導實現(xiàn)科學的經(jīng)營管理，更好地發(fā)揮生態(tài)和社會效益[2、3]。國外對公益林等級劃分的研究較少，國內(nèi)的研究有溫偉慶[3]、蔡重[4]、趙惠勛[5]、沈烈英[6]等，但由于公益林等級的影響因素較多，指標選擇性廣，僅靠理論或經(jīng)驗篩選，主觀性比較大，因此其評價的有效性、指標相關性及可操作性研究不足。另外，公益林給環(huán)境、經(jīng)濟帶來的生態(tài)效益也需要準確評估。因此，公益林質(zhì)量評價很難形成一套科學合理、廣泛統(tǒng)一、可操作性強的評定系統(tǒng)。

本研究利用“3S”技術和兩期森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，從森林質(zhì)量和經(jīng)營管理兩方面選取22項具體評價指標，應用因子分析法，對麗水市蓮都區(qū)151個行政村的公益林開展等級評價研究，從而為該區(qū)公益林分類管理、補償、經(jīng)營提供理論依據(jù)與科學指導。

1 研究區(qū)概況

麗水市蓮都區(qū)位于浙江省西南部，甌江中游，地處東經(jīng) 119°32′～120°08′，北緯28°06′～28°44′。蓮都區(qū)現(xiàn)有公益林面積102.85萬畝，其中國家級公益林11.60萬畝，省級公益林面積91.25萬畝，分別占公益林總面積的11.28%、88.72%。蓮都區(qū)公益林結構與生態(tài)系統(tǒng)服務功能空間分布格局研究數(shù)據(jù)顯示，蓮都區(qū)公益林森林類型多樣，主要由松林、杉木林、闊葉林、針闊混交林、灌木林和竹林構成，其中以松林為主，占45.69%；林齡結構上仍以中、幼齡林為主，占55.49%。

2 數(shù)據(jù)來源

本研究涉及的數(shù)據(jù)主要來源于2008年和2017年麗水市蓮都區(qū)森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)；此外，選取2015年10月13日Landsat8 OLI遙感影像使用“像元二分法”[7]提取植被覆蓋度信息，利用Fragstats軟件計算景觀格局指數(shù)。利用數(shù)據(jù)包絡分析（DEA）對公益林經(jīng)營管理投資、管理輸入和蓄積、覆蓋度等輸出內(nèi)容進行綜合分析，其中公益林管理成效通過兩期二類調(diào)查數(shù)據(jù)比較獲得。

3 研究方法

3.1 評價指標體系的構建

結合區(qū)域公益林特征及地方經(jīng)濟條件，根據(jù)已有的研究成果，從森林生產(chǎn)力、結構、健康、森林服務功能等因素選擇包含既能反映森林資源數(shù)量、質(zhì)量的指標，又能體現(xiàn)林業(yè)社會性（服務功能）的指標，同時指標選擇依據(jù)可行性、可比性、相對獨立性、總體性、代表性、具體性等原則[8、9]。本研究主要從森林質(zhì)量和經(jīng)營管理兩方面對公益林質(zhì)量進行評價分析，指標如下：

森林質(zhì)量評價指標有：

（1）森林資源質(zhì)量：包括樹種結構（D1）、郁閉度（D2）、森林起源（D3）、平均胸徑（D4）、單位蓄積量（D5）和林齡結構（D6）等 6個評價指標；

（2）森林景觀質(zhì)量：包括植被覆蓋度（D7）、高覆蓋度區(qū)最大斑塊占景觀面積比例指數(shù)（D8）、高覆蓋度區(qū)斑塊平均大小指數(shù)（D9）和高覆蓋度區(qū)鄰近斑塊平均最近距離（D10）等4個評價指標；

（3）森林健康質(zhì)量：包括病蟲害等級（D11）、火災等級（D12）和森林健康度（D13）等3個評價指標；

（4）立地因子質(zhì)量：包括坡度（D14）、坡位（D15）和土層厚度（D16）等3個評價指標。

經(jīng)營管理評價指標有：

（1）森林經(jīng)營管理屬性：包括事權等級（D17）和區(qū)位重要性（D18）2個評價指標；

（2）森林管理成效：包括蓄積動態(tài)變化（D19）、病蟲害動態(tài)分析（D20）和火災動態(tài)分析（D21）等3個評價指標；

（3）森林管理投資效率：公益林投資效益（D22），通過數(shù)據(jù)包絡分析（DEA）獲得。

3.2 評價指標等級劃分

（1）樹種結構（D1）：一般而言，混交林的穩(wěn)定性高于純林，異齡林的穩(wěn)定性高于同齡林，闊葉林的生態(tài)效益好于針葉林。研究中將樹種結構以闊葉林、針闊混交林、針葉林、毛竹林、灌木林進行分類，分別賦值為10、8、6、4、2；

（2）郁閉度（D2）：林分郁閉度的高低，體現(xiàn)了森林的生物量水平，能夠反映整體質(zhì)量的好壞；

（3）森林起源（D3）：把生態(tài)公益林分為天然林和人工林兩種類型，天然林在樹種結構和物種多樣性等方面都較人工林有更好的生態(tài)效益，因而評價中將天然林和人工林分別賦值為10、5；

（4）平均胸徑（D4）：平均胸徑是林分生產(chǎn)力的具體表現(xiàn)，指標值越大越好；

（5）單位蓄積量（D5）：單位面積活立木蓄積量是反映林分質(zhì)量的重要指標，指標值越大，表明現(xiàn)狀森林資源越豐富，林分生產(chǎn)力越高；

（6）林齡結構（D6）：分為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過熟林5個齡組，分別賦值為 2、10、8、6、4；

（7）植被覆蓋度（D7）：使用Landsat遙感影像反演獲得，是反映地表植被覆蓋程度和生態(tài)環(huán)境狀況的重要參數(shù)，指標值越大越好；

（8）高植被覆蓋度區(qū)最大斑塊占景觀面積比例指數(shù)（LPI，D8）：指植被覆蓋度大于 75%區(qū)域中的最大斑塊占據(jù)整個景觀面積的比例，指標值越大越好；

（9）高植被覆蓋度區(qū)斑塊平均面積指數(shù)（MPS，D9）：指植被覆蓋度大于 75%區(qū)域中斑塊的總面積除以該類型的斑塊數(shù)目，反映了景觀的整體性，指標值越大越好；

（10）高植被覆蓋度區(qū)鄰近斑塊平均最近距離（MNN，D10）：反映斑塊離散程度，其值越大，說明同類型斑塊間相隔距離越遠，分布較離散，指標值越小越好；

（11）病蟲害等級（D11）：林木受各種病害的嚴重程度，分為無、輕、中、重4個等級。一般質(zhì)量較好的森林生態(tài)系統(tǒng)對災害的抵抗能力較強，分別賦值為10、7.5、4.5、2；

（12）火災等級（D12）：林木遭受火災危害的嚴重程度，分為無、輕、中、重4個等級，分別賦值為10、7.5、4.5、2；

（13）森林健康度（D13）：根據(jù)林木的生長發(fā)育、外觀表象特征及受災情況綜合評定森林健康狀況，分為健康、亞健康、中健康、不健康4個等級，分別賦值為10、7.5、5、2；

（14）坡度（D14）：坡度對林地的水土流失有影響，一般在自然狀態(tài)下，坡度越陡，雨水流動越快，水流對土壤的沖刷越嚴重，水土流失就越嚴重。坡度越小，水土流失減緩，土壤較為深厚，利于林木的生長，林分質(zhì)量越好；

（15）坡位（D15）：分脊、上、中、下、谷、平地及全坡7個坡位。將坡位劃分為5個等級，山谷下部為I級，中部和全坡為II級，上部為Ⅲ級，山脊為IV級，分別賦值為10、7.5、4.5、2；

（16）土層厚度（D16）：森林土壤是森林生長發(fā)育中最重要的生態(tài)因子，是森林生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展、演替的基礎，土層的厚度直接影響林木的生長速度；

（17）事權等級（D17）：公益林按事權等級劃分為國家公益林、省級公益林、市級公益林、縣級公益林和地方公益林 5類，分別賦值為10、8、6、4、2；

（18）區(qū)位重要性（D18）：以小班到自然保護區(qū)、濕地保護區(qū)、森林公園、重要景區(qū)以及區(qū)域主要交通干道的距離，來確定林地區(qū)位重要性，距離越近，重要性越高；

（19）蓄積動態(tài)變化（D19）：以前后兩期二類調(diào)查數(shù)據(jù)為參考，計算單位面積蓄積變化值；

（20）病蟲害動態(tài)分析（D20）：以蓮都區(qū)近五年年病蟲害統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎，以村為單位，合計發(fā)生面積，并求得每畝發(fā)生率；

（21）火災動態(tài)分析（D21）：以蓮都區(qū)近五年火災統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎，以村為單位，合計發(fā)生面積，并求得每畝發(fā)生率；

（22）經(jīng)營投資效率（D22）：基于經(jīng)營管理投入與公益林質(zhì)量產(chǎn)出數(shù)據(jù)，通過DEA分析得到相應的公益林經(jīng)營投資效率。

3.3 數(shù)據(jù)處理與分析方法

3.3.1 因子分析

因子分析（Factor Analysis , FA）本質(zhì)是研究相關矩陣中各要素的相互關系，將具有雜亂關系的變量轉變成數(shù)量較少的幾個綜合因子，提取原有指標中絕大部分的信息，并使用因子得分對樣本給出相應的評價和排序。該方法適合研究森林等級評價各指標間的相關性，可據(jù)此結合專業(yè)經(jīng)驗，更合理地構建指標體系。

在SPSS中將標準化后的原始數(shù)據(jù)進行因子分析，形成標準化矩陣，求出標準化矩陣的特征值并計算其貢獻率；依據(jù)因子累計貢獻率確定公共因子的個數(shù)；利用最大方差法求得因子載荷矩陣，從而確定每個公因子的含義；最終建立因子得分函數(shù)。

3.3.2 數(shù)據(jù)包絡分析（DEA）

數(shù)據(jù)包絡分析（DEA, Data Envelopment Analysis）是一種非參數(shù)方法，用來評估包含多投入多產(chǎn)出的同類決策單元（Decision Making Units，DMU）之間的相對效率。

項目研究中公益林經(jīng)營管理投資績效采用該方法，通過分析影響公益林經(jīng)營效果的因素，從中提取出相關的投入指標和產(chǎn)出指標，并通過查找數(shù)據(jù)或計算，得到需要的投入、產(chǎn)出指標的相關數(shù)據(jù)。在此基礎之上，通過DEA方法構建符合實際情況的基本模型，將公益林經(jīng)營管理投入（資金、人力投入等）與公益林質(zhì)量產(chǎn)出（蓄積、生物量、生態(tài)效益等）帶入模型中進行數(shù)據(jù)包絡分析，得到公益林經(jīng)營投資效率，從而對公益林經(jīng)營管理進行評價與分析。

4 結果與分析

4.1 因子提取

利用因子分析法對所選的22個指標進行分析。因子分析顯示，KMO值為0.674，Bartlett球形度檢驗Sig值＜0.01，適合做因子分析。通過SPSS19.0軟件對上述22個指標進行因子分析，根據(jù)累積貢獻率確定主成分個數(shù)，從而得出公共因子的特征值、貢獻率、累計貢獻率和權重系數(shù)，如表1所示，前10個因子的累積貢獻率為81.28%，說明這10個公共因子可以反映樣本的大部分信息，作為綜合變量來評價森林資源質(zhì)量情況是可行的。

表1 公共因子旋轉特征值及因子貢獻率

4.2 因子分析模型及綜合得分

通過因子分析得到參評指標的因子旋轉載荷矩陣、因子得分系數(shù)矩陣，利用各個指標的標準化后的數(shù)值和權重系數(shù)值計算各行政村因子得分情況?；谙铝泄接嬎愕玫皆撔姓骞媪仲|(zhì)量與管理綜合得分（F）。

其中， 為第i個公因子特征向量值，為第i個公因子的因子得分，F(xiàn)為公益林質(zhì)量與管理綜合得分。

如表2所示，參與評價的151個行政村所獲得的綜合得分平均值為0.000，最大值為1.133，最小值為-0.856，標準差為0.353。最高值為市白云林場的麗陽坑林區(qū)，綜合得分為1.133；最低值為太平鄉(xiāng)的巨溪村，得分為-0.856。

以平均數(shù)±標準差為評定等級劃分的標準，將151個參與評價的行政村分為4類，分別為“高”（F＞0.366）、“中高”（0＜F≤0.366）、“中低”（-0.366＜F≤0）、“低”（F≤-0.366）。

表2 公益林等級評價公因子得分、綜合得分及評定等級統(tǒng)計表（局部）

表3 公益林等級評定鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）統(tǒng)計表

如表3所示，151個行政村中，公益林評定為“中高”“中低”兩個等級共有 112個村，占總數(shù)的 74.17%。公益林等級評定為“高”的行政村共18個，公益林等級評定為“中高”的行政村共58個，公益林等級評定為“中低”的行政村共54個，公益林等級評定為“低”的行政村共21個。

5 討論

（1）以往關于公益林監(jiān)測與評價體系的研究多以縣或縣級以上單位為評價單位，而本研究以行政村為評價單位，使得評價結果更為細致、精準，對區(qū)域公益林管理工作的指導性更強。

（2）以往的研究多以公益林的森林質(zhì)量，如林分組成、蓄積、立地條件等為評價標準，本研究則通過引入經(jīng)濟學中常用的 DEA分析，將公益林經(jīng)營管理投入（資金、人力投入等）與公益林質(zhì)量產(chǎn)出（蓄積、生物量、生態(tài)效益等）進行綜合分析，得到公益林經(jīng)營投資效率，進而從森林質(zhì)量評價和森林管理兩個方面建立公益林等級評價體系，對今后公益林實行分級經(jīng)營、分類管理及補償提供科學依據(jù)。

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