全 文 ：第 ww卷 第 x期
u s s {年 x 月
林 业 科 学
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南方林区人工林生态采运作业模式选优
张正雄t 周新年t 赵 尘u 陈玉凤t
kt1 福建农林大学 福州 vxsssu ~ u1 南京林业大学 南京 utssvzl
摘 要 } 对南方人工林伐区常用 {种采集运作业模式的综合效益进行分析与评价 ∀结果表明 }在相同的作业条
件下 o不同作业模式 o其经济效益 !生态效益 !社会效益以及综合效益均不同 ∀作业模式 µ即油锯采伐手扶拖拉机
集材船运木材为最优作业模式 o作业模式 ¶k油锯采伐索道集材农用车运材l为次优作业模式 o建议林业生产决策
部门在选择人工林伐区采运作业模式时应综合考虑其经济 !生态和社会效益 o在有水路运输条件的伐区 o应优先选
择作业模式 µ ~在无水路运输条件的伐区 o则应优先选择作业模式 ¶ ∀
关键词 } 生态采运 ~人工林 ~综合效益评价 ~作业模式选优
中图分类号 }≥z{u 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kuss{lsx p stu{ p sz
收稿日期 }ussy p ts p tz ∀
基金项目 }福建省自然科学基金项目kussyvstl !福建省科技厅项目kusszƒxsts !ussx⁄tsyl !福建省教育厅项目k„svsxz !ussyƒxssyl !国家
科技部国际科技合作项目kussy⁄ƒ„vu{wsl ∀
Σελεχτινγ οφ τηε Οπτιµ υµ Οπερατιον Μοδελ οφ Εχολογιχαλ Ηαρϖεστινγ ανδ
Τρανσπορτατιον ιν Σουτηερν Αρτιφιχιαλ Φορεστ Αρεαιν Χηινα
«¤±ª«¨ ±ª¬¬²±ªt «²∏÷¬±±¬¤±t «¤² ≤«¨ ±u ≤«¨ ± ≠∏©¨ ±ªt
kt1 Φυϕιαν Αγριχυλτυρε ανδ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Φυζηου vxsssu ~ u1 Νανϕινγ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Νανϕινγ utssvzl
Αβστραχτ} ׫µ²∏ª« ¤±¤¯¼¶¬¶¤±§ √¨¤¯∏¤·¬²± ²± ¬¨ª«·®¬±§¶²© «¤µ√¨ ¶·¬±ª ¤±§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²± °²§¨ ¶¯¦²°°²±¯¼ ∏¶¨§¬± ²∏µ
¦²∏±·µ¼. ¶¶²∏·«¨µ±¤µ·¬©¬¦¬¤¯ ©²µ¨¶·¤µ¨¤o·«¨ µ¨¶∏¯·¶«²º¶·«¤·∏±§¨µ·«¨ ¶¤°¨ ²³¨µ¤·¬²±¦²±§¬·¬²±¶o·«¨ ¦¨²±²°¬¦¥¨ ±¨ ©¬·¶o ¦¨²¯²ª¬¦
¥¨ ±¨ ©¬·¶o¶²¦¬¤¯ ¥¨ ±¨ ©¬·¶¤±§¦²°³µ¨«¨ ±¶¬√¨ ¥¨ ±¨ ©¬·¶²© §¬©©¨µ¨±·²³¨µ¤·¬²± °²§¨ ¶¯¤µ¨ §¬©©¨µ¨±·o·«¨ °²§¨¯ µ «¤¶·«¨ ¥¨¶·
¦²°³µ¨«¨ ±¶¬√¨ ¥¨ ±¨ ©¬·o¥¨¬±ª·«¨ ²³·¬°∏° °²§¨¯©²µ¦∏·¬±ª¤µ¨¤²³¨µ¤·¬²±q׫¨ ¶¨¦²±§¥¨¶·¦²°³µ¨«¨ ±¶¬√¨ ¥¨ ±¨ ©¬·¬¶¤¦«¬¨√¨ §¬±
°²§¨¯ ¶1Œ·¬¶³µ²³²¶¨§·«¤··«¨ ³µ²§∏¦·¬²± §¨¦¬¶¬²± §¨³¤µ·°¨ ±·²©·«¨ ©²µ¨¶·µ¼¶«²∏¯§¦²±¶¬§¨µ·«¨ ¦¨²±²°¬¦o ¦¨²¯²ª¬¦¤±§¶²¦¬¤¯
¥¨ ±¨ ©¬·¶¼±·«¨·¬¦¤¯ ¼¯¬± ¦«²²¶¬±ª·«¨ °²§¨¯²©«¤µ√¨ ¶·¬±ª¤±§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²±©²µ¤µ·¬©¬¦¬¤¯ ©²µ¨¶·¦∏·¬±ª¤µ¨¤q׫¨ °²§¨¯ µ ¶«²∏¯§
«¤√¨ ³µ¬²µ¬·¼·² ¥¨ ¶¨¯¨ ¦·¨§¬±·«¨ ¦∏·¬±ª¤µ¨¤º¬·«·«¨ ¦²±§¬·¬²±²©º¤·¨µº¤¼·µ¤±¶³²µ·¤·¬²±q׫¨ °²§¨¯ ¶ ¶«²∏¯§«¤√¨ ³µ¬²µ¬·¼·²
¥¨ ¶¨¯¨ ¦·¨§¬±·«¨ ¦∏·¬±ª¤µ¨¤ º¬·«²∏··«¨ ¦²±§¬·¬²± ²©º¤·¨µº¤¼·µ¤±¶³²µ·¤·¬²±q
Κεψ ωορδσ} ¦¨²¯²ª¬¦¤¯ «¤µ√¨ ¶·¬±ª¤±§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²±~¤µ·¬©¬¦¬¤¯ ©²µ¨¶·~¦²°³µ¨«¨ ±¶¬√¨ ¥¨ ±¨ ©¬·¶ √¨¤¯∏¤·¬²±~¶¨¯¨ ¦·¬±ª ²©·«¨
²³·¬°∏° ²³¨µ¤·¬²± °²§¨¯
森林经营的综合效益实质是指林业经营者k主体l在森林生态系统综合功能基础上实现的 o以人类社会
为中心的环境 p社会系统k客体l所需求和接受的生态 !社会和经济效益的综合和统一k张建国 ot||sl ∀森林
采伐既是以森林生态系统为对象 o对过成熟林进行木材生产活动 o以获取木材和林产品的重要手段 o发挥森
林的经济效益 o同时又是根据森林是可再生资源的特点 o通过采育结合 o及时更新 o藉以维护林木赖以生长发
育的生态环境和发挥生态效益的重要措施 ∀然而 o长期以来 o在对森林资源的开发利用中 o人们往往仅着眼
于木材生产 o没有充分考虑到森林效益的多元化 o在选择伐区作业方式时 o大多只强调提高生产率和经济效
益 o忽视了采伐作业对森林生态环境的影响 o盲目采伐 o造成了生态环境的严重破坏k张正雄 oussu ~张正雄
等 oussul ∀因此 o在采伐作业中注意生态效益与经济效益相结合已刻不容缓 ∀
关于人工林生态采运作业技术的研究 o尤其是针对南方人工林生态采运作业的系统研究 o目前国内报道
的很少 o以往的研究主要针对天然林 o且多数只研究采 !集作业段 ∀把采 !集 !运三者作为一个系统 o从经济 !
生态和社会效益 v个方面进行系统地分析研究目前尚未见报道 ∀本文通过对福建省人工林伐区常用 {种
采 !集 !运联合作业模式的经济效益 !生态效益 !社会效益及其综合效益的分析评价 o从而确定最佳作业模式 o
为林业生产部门合理选择伐区作业模式提供科学依据 ∀
t 研究区域概况
试验地选在闽西北地区的主要林业县市即永安市的部分林业采育场 ∀永安市kttyβxyχ ) ttzβwzχ ∞ouxβ
vvχ ) uyβtuχ ‘l地形地貌属亚热带山地丘陵 o多为低山和高丘山地 o东南部属戴云山玳瑁山脉 o最高山峰海拔
t zsx1z ° o西部和西北部属武夷山余脉的东南坡 ~地质复杂 o以寒武纪到第 w纪的地层大部分都有出露 o岩
石种类多达 wx种 o但中低山的岩石 o多为古生界南靖群的石灰岩 !石英砾岩和花岗岩 ~土壤以花岗片麻岩发
育成的山地红壤为主 o占林业用地面积的 zu1v{ h o土壤土层厚度大都在 tss ¦°以上 o土体结构 „ !… !≤ 层次
过渡逐渐 ~气候属中亚热带季风气候 o年平均气温 t|1w ε o相对湿度 {s h o平均年降水量 t xyw1u °° o雨季
为 w月下旬 ) y月中旬 o占全年总降水量的 ws h以上 o年蒸发量 t wxx1x °° o降水量高于蒸发量ts{1z °°∀
u 研究方法
从经济 !生态 !社会效益及其综合效益等方面对人工林伐区各种作业方式分别进行分析评价 ∀经济效益
评价主要从各种作业模式的作业成本k费用l方面进行分析 o通过现场作业调查测试及根据5福建省林业生产
统一定额6进行计算确定 ∀生态效益评价是通过对各种作业方式对林地土壤植被影响的调查 !试验研究来进
行的 ∀在选定的试验样地于伐区作业前后分别取土样 o在室内进行土壤理化性质分析k张正雄等 oussv ~
usswl ∀其中土壤取样方法按森林土壤样品的采集与制备国家标准kŠ… z{vs p {zl规定执行k中华人民共和
国林业部科技司 ot||tl o土壤理化分析按森林土壤分析方法国家标准kŠ… z{vs p {z ∗ Š… z{xz p {zl中的规定
执行k中华人民共和国林业部科技司 ot||tl ∀社会效益评价主要通过专家法和相对比较法来分析计算 ∀综
合效益评价则是采用多目标决策综合评价法 ∀
v 人工林伐区木材生产常用作业模式
伐区木材生产包括采伐 !集材和运材三大工序 o每一道工序都有多种作业方式k作业项目l及作业设备 o
它们可以组成众多不同的木材生产作业模式 o且每一种作业模式的经济效益也不同 ∀根据对福建省人工林
生产实际的调查 o目前采伐作业方式除5森林采伐更新管理办法6中规定的少数不允许使用皆伐的林区实行
择伐外 o其余基本上为皆伐 o所用采伐设备大多数为油锯 o只有极少数资源较分散 !小径材k径级 { ¦°以下l
占绝大多数的杉木集体林区使用弯把锯 ~集材方式有 }架空索道集材 !手扶拖拉机集材 !手板车集材 !土滑道
集材 !人力担筒等 ~运材方式有 }汽车运材 !农用车运材 !船运木材和排运木材等 o其中排运为人工放排 ∀根
据南方k主要是福建省l的自然资源条件 !生产实际及工序之间的衔接协调性原则k如集材设备和运材设备的
载量匹配l o伐区木材生产常用作业模式有 {种 o见表 t ∀
表 1 人工林伐区木材生产常用作业模式
Ταβ .1 Τηε µ οδελσ οφ ωοοδ προδυχτιον οπερατιον ιν χοµ µ ον υσειν χυττινγ αρεα
作业模式
’³¨µ¤·¬²± °²§¨¯
采伐方式及设备
• ¤¼¶¤±§¨´ ∏¬³°¨ ±·²©¦∏·¬±ª
集材方式
• ¤¼¶²©¶®¬§§¬±ª
运材方式
• ¤¼¶²© º²²§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²±
´ 皆伐 o油锯 ≤¯ ¤¨µ¦∏·¬±ªo¦«¤¬± ¶¤º 手扶拖拉机集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ º¤¯®¬±ª·µ¤¦·²µ 汽车运材 • ²²§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²± ¥¼·µ∏¦®
µ 皆伐 o油锯 ≤¯ ¤¨µ¦∏·¬±ªo¦«¤¬± ¶¤º 手扶拖拉机集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ º¤¯®¬±ª·µ¤¦·²µ 船运木材 • ²²§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²± ¥¼ ¥²¤·
¶ 皆伐 o油锯 ≤¯ ¤¨µ¦∏·¬±ªo¦«¤¬± ¶¤º 架空索道集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ ¶∏¶³¨ ±§¨§¦¤¥¯¨ 农用车运材 • ²²§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²± ¥¼©¤µ° √¨ «¬¦¯¨
· 皆伐 o油锯 ≤¯ ¤¨µ¦∏·¬±ªo¦«¤¬± ¶¤º 架空索道集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ ¶∏¶³¨ ±§¨§¦¤¥¯¨ 汽车运材 • ²²§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²± ¥¼·µ∏¦®
∏ 皆伐 o油锯 ≤¯ ¤¨µ¦∏·¬±ªo¦«¤¬± ¶¤º 手板车集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ ³∏¶«¦¤µ· 农用车运材 • ²²§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²± ¥¼©¤µ° √¨ «¬¦¯¨
√ 皆伐 o油锯 ≤¯ ¤¨µ¦∏·¬±ªo¦«¤¬± ¶¤º 手板车集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ ³∏¶«¦¤µ· 排运木材 • ²²§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²± ¥¼µ¤©·
º 皆伐 o油锯 ≤¯ ¤¨µ¦∏·¬±ªo¦«¤¬± ¶¤º 土滑道集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ §¬µ·¦«∏·¨ 农用车运材 • ²²§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²± ¥¼©¤µ° √¨ «¬¦¯¨
¬ 皆伐 o油锯 ≤¯ ¤¨µ¦∏·¬±ªo¦«¤¬± ¶¤º 人 力 担 筒 ≥®¬§§¬±ª¥¼ °¤±³²º µ¨ 农用车运材 • ²²§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²± ¥¼©¤µ° √¨ «¬¦¯¨
w 各种作业模式的效益分析
411 经济效益分析
主要分析各种作业模式的作业成本k费用l ∀为便于分析比较不同作业模式的经济效益 o将作业成本k费
用l分成 v部分 o即采造段成本 !集材段成本和运材段成本 o同时假定各种作业模式是在同一种作业条件下进
行的 o即总的集运距离k总的集运距离是指从伐区中心至采育场场部楞场或中间楞场的距离l !伐区面积 !树
|ut 第 x期 张正雄等 }南方林区人工林生态采运作业模式选优
种 !单株材积 !材长 !坡度 !总出材量 !已有支线运材道长度k指从林业采育场场部楞场或中间楞场至支线末端
的长度 o结合实际情况 o定为 wu ®°l等条件是相同的 o集材距离和新增集运材道长度则随不同的集运材方式
而改变 ∀此外 o假定该伐区同时具备上述 {种作业模式的集运材条件 o在距伐区中心约 v ®°处有可供进行
木材水运k船运或排运l的临时水运码头 ∀伐区调查和工艺设计资料见表 u ∀
表 2 伐区调查及工艺设计资料
Ταβ .2 Τηε δατα οφ συρϖεψ οφ χυττινγ αρεα ανδ τεχηνολογψ δεσιγν
名 称
‘¤°¨
作业模式 ’³¨µ¤·¬²± °²§¨¯
´ µ ¶ · ∏ √ º ¬
伐区面积 ≤∏·¬±ª¤µ¨¤Π«°u tu1y tu1y tu1y tu1y tu1y tu1y tu1y tu1y
树种 ×µ¨¨¶³¨¦¬¨¶
马尾松
Πινυσ
µασσονιανα
马尾松
Πινυσ
µασσονιανα
马尾松
Πινυσ
µασσονιανα
马尾松
Πινυσ
µασσονιανα
马尾松
Πινυσ
µασσονιανα
马尾松
Πινυσ
µασσονιανα
马尾松
Πινυσ
µασσονιανα
马尾松
Πινυσ
µασσονιανα
平均材积  ¤¨± √²¯∏°¨²©·¬°¥¨µΠk°v#·µ¨ p¨ tl s1uu s1uu s1uu s1uu s1uu s1uu s1uu s1uu
材长 ¨±ª·«²©·¬°¥¨µΠ° w1s w1s w1s w1s w1s w1s w1s w1s
坡度 ≥¯ ²³¨Πkβl uy uy uy uy uy uy uy uy
总出材量 ײ·¤¯ ²∏·³∏·²©·¬°¥¨µΠ°v t tvw t tvw t tvw t tvw t tvw t tvw t tvw t tvw
总集 运 距 离 ײ·¤¯ §¬¶·¤±¦¨ ²© ¶®¬§§¬±ª ¤±§
·µ¤±¶³²µ·¤·¬²±Π®° wx wx wx wx wx wx wx wx
集材距离 ≥®¬§§¬±ª§¬¶·¤±¦¨Π° v sss v sss vxs vxs v sss v sss tss txs
运材距离 ×µ¤±¶³²µ·¤·¬²± §¬¶·¤±¦¨Π®° wu wu ww1yx ww1yx wu wu ww1|s ww1{x
新增集运材道长度 Œ±¦µ¨¤¶¨§ µ²¤§ ¯¨ ±ª·« ²©
¶®¬§§¬±ª¤±§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²±Π®° v v u1yx u1yx v v u1|s u1{x
根据表 u的已知作业条件和5福建省林业生产统一定额6 o分别对不同作业模式的成本费用进行计算 o结
果见表 v ∀
表 3 不同作业模式作业成本
Ταβ .3 Χοστσ οφ διφφερεντ µ οδελσ οφ οπερατιονσιν χυττινγ αρεα ¼∏¤±#°pv
作业
模式
’³¨µ¤2
·¬²±
°²§¨¯
采造段
≤∏·¬±ª¤±§¥∏¦®¬±ª
集材段
≥®¬§§¬±ª
运材段
• ²²§·µ¤±¶³²µ·¤·¬²±
油锯采伐
≤∏·¬±ª
¥¼ ¦«¤¬±
¶¤º
油锯
造材
…∏¦®¬±ª¥¼
¦«¤¬± ¶¤º
拖拉机
集材
…¼ º¤¯®¬±ª
·µ¤¦·²µ
手板车
集材
…¼ ³∏¶«
¦¤µ·
土滑道
集材
…¼ §¬µ·
¦«∏·¨
架空索
道集材 …¼
¶∏¶³¨ ±§¨§
¦¤¥¯¨
人力担筒
集材
…¼ °¤±2
³²º µ¨
汽车
运材
…¼
√¨ «¬¦¯¨
农用车
运材
…¼©¤µ°
√ «¨¬¦¯¨
船运
木材
…¼
¥²¤·
排运
木材
…¼
µ¤©·
作业
总成本
ײ·¤¯
¦²¶·
´ w1vv x1uv uy1u{ vs1uz yy1zt
µ w1vv x1uv uy1u{ tx1w xv1uw
¶ w1vv x1uv tu1ys wy1|| y|1tx
· w1vv x1uv tu1ys z{1|z tst1tv
∏ w1vv x1uv wt1{u ut1|t zv1u|
√ w1vv x1uv wt1{u tv1zy yx1tw
º w1vv x1uv tv1u w|1vs zu1sy
¬ w1vv x1uv u|1ys w{1{w {{1ss
由表 v可知 o模式 µ的作业总成本最低 o其余由小到大依次为 }模式 √ !模式 ´ !模式 ¶ !模式 º !模式 ∏ !
模式 · ∀
412 生态效益分析
主要分析各种作业模式对森林生态环境的影响大小 o以便确定生态效益较好的作业模式 ∀对于一个具
体的作业范围k伐区面积l不大的伐区而言 o伐区作业对生态环境的影响 o最主要和最直接的是土壤和植被 ∀
生态效益分别按采 !集 !运 v个作业工序来综合考虑 ∀
w1u1t 采伐段生态效益评价指标值 采伐段的生态效益 o在人工林主伐方式中绝大多数情况下按皆伐作业
来研究 ∀另外 o{种常用作业模式中 o采伐方式均为油锯皆伐 o故可将它们的采伐作业生态效益k主要是对土
壤 !植被和水土流失方面的影响l视为是等同的k当采伐面积 !蓄积量及其他立地条件相同时l ∀
w1u1u 集材段生态效益评价指标值 集材段生态效益评价 o主要是反映集材作业对集材道土壤的影响 ∀
svt 林 业 科 学 ww卷
usst ) ussw年在福建省的永安市部分林业采育场 o对前述 x种常用集材作业方式对集材道土壤理化性质的
影响进行了试验研究k张正雄等 oussv ~usswl o并根据不同集材方式对集材道土壤理化性质影响的受干扰程
度k受干扰程度是指集材作业后土壤理化性质指标的相对变化率与集材破坏系数的乘积 o见表 w !xl o通过主
成分分析k过程略l o从中选出 {个因子负荷量较大且又能反映土壤主要理化性质的指标作为评价集材作业
生态效益的指标 o它们分别是土壤肥力指标k有机质 !全 ‘和速效 Žl和蓄水保土指标k土壤密度 !非毛管孔隙
度 !最小持水量 !最大持水量 !结构体破坏率l ∀
表 4 集材作业对迹地土壤物理性质指标的干扰程度 ≠
Ταβ .4 Τηε διστυρβανχε δεγρεε οφ σοιλ πηψσιχαλ προπερτιεσ βψ διφφερεντ ηαρϖεστινγ οπερατιονσ
集材方式
≥®¬§§¬±ªº¤¼¶
主要物理性质指标受干扰程度 ⁄¬¶·∏µ¥¤±¦¨ §¨ªµ¨¨²© °¤¬± ¶²¬¯ ³«¼¶¬¦¤¯ ³µ²³¨µ·¬¨¶
ΞtΠkª#¦°pvl ΞuΠª ΞvΠh ΞwΠh ΞxΠh ΞyΠh ΞzΠh Ξ{Πh Ξ|Πh
手扶拖拉机集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ º¤¯®¬±ª·µ¤¦·²µ u|1x| wt1ws uvs1{v w{1xz uz1uy uz1{v uw1tt z1ty |t1sx
手板车集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ ³∏¶«¦¤µ· ux1|v uv1ts y{1|v wz1{u u|1{s u{1tu vv1vt {1ut z|1wt
土滑道集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ §¬µ·¦«∏·¨ |1{x ts1vz tsy1uu vx1vx uy1zz uy1vz uz1v{ tz1|v yv1|w
架空索道集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ ¶∏¶³¨ ±§¨§¦¤¥¯¨ t1wt t1|t x1t| x1tx tt1{v u1w{ v1{t t1tt tx1uy
人力担筒集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ °¤±³²º µ¨ x1w| v1ux y1s| tt1yt tu1zt {1|| y1{| w1tw t{1{v
≠ Ξt }密度 …∏¯® §¨ ±¶¬·¼oΞu }大于 s1ux °°水稳性团聚体含量 ≤²±·¨±·²©  s1ux °° ¶²¬¯ º¤·¨µ¶·¤¥¯¨¤ªªµ¨ª¤·¨oΞv }结构体破坏率 ⁄¤°¤ª¨ µ¤·¨ ²©
¶²¬¯¶·µ∏¦·∏µ¨ oΞw }最大持水量 ≥¤·∏µ¤·¨§ º¤·¨µµ¨·¨±·¬²± ²©¶²¬¯oΞx }最小持水量 ¬±¬°∏° °²¬¶·∏µ¨ ¦¤³¤¦¬·¼oΞy }毛管持水量 • ¤·¨µµ¨·¨±·¬²± ²©¦¤³¬¯¯¤µ¼o
Ξz }总孔隙度 ײ·¤¯ ³²µ²¶¬·¼oΞ{ }毛管孔隙度 ≤¤³¬¯¯¤µ¼ ³²µ²¶¬·¼oΞ| }非毛管孔隙度 ‘²±2¦¤³¬¯¯¤µ¼ ³²µ²¶¬·¼q
表 5 集材作业对迹地土壤化学性质指标的干扰程度 ≠
Ταβ .5 Τηε διστυρβανχε δεγρεε οφ σοιλ χηεµιχαλ προπερτιεσ βψ διφφερεντ ηαρϖεστινγ οπερατιονσ
集材方式
≥®¬§§¬±ªº¤¼¶
主要化学性质指标受干扰程度 ⁄¬¶·∏µ¥¤±¦¨ §¨ªµ¨¨²© °¤¬± ¶²¬¯ ¦«¨ °¬¦¤¯ ³µ²³¨µ·¬¨¶
ΞtsΠ
kª#®ªptl
ΞttΠ
kª#®ªptl
ΞtuΠ
k°ª#®ªptl
ΞtvΠ
kª#®ªptl
ΞtwΠ
k°ª#®ªptl
ΞtxΠ
kª#®ªptl
ΞtyΠ
k°ª#®ªptl
手扶拖拉机集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ º¤¯®¬±ª·µ¤¦·²µ vw1{{ tz1{t zz1wz w1|v xx1|y tsx1{v |1v
手板车集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ ³∏¶«¦¤µ· vs1|x u{1ww u{1t| w1y| v1|t ys1wv uy1sz
土滑道集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ §¬µ·¦«∏·¨ tvt1y{ |x1w{ v|1{| yt1uu {x1{v tuw1ss {s1sy
架空索道集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ ¶∏¶³¨ ±§¨§¦¤¥¯¨ v1|{ z1uz u1tu v1ts v1xy u1u{ |1|{
人力担筒集材 ≥®¬§§¬±ª¥¼ °¤±³²º µ¨ uv1wx uu1w| w{1v{ x1y| vu1wy xw1uz z1{t
≠ Ξts }有机质 ’µª¤±¬¦°¤·¨µoΞtt }全 ‘ײ·¤¯ ‘oΞtu }水解性 ‘„√¤¬¯¤¥¯¨‘o Ξtv }全 ° ײ·¤¯ ° oΞtw }速效 ° „√¤¬¯¤¥¯¨° oΞtx }全 Ž×²·¤¯ ŽoΞty }速效
Ž„√¤¬¯¤¥¯¨Žq
w1u1v 运材段生态效益评价指标值 人工林伐区运材作业方式有陆路运材和水路运材 u种形式 ∀陆路运
材对林地生态环境的影响 o主要是对运材道土壤和植被的影响 ∀水路运材对生态环境的影响 o主要表现在整
治河道时对河岸两侧土壤和水体的干扰破坏影响 ∀根据不同运材方式对生态环境可能造成的影响大小 o用
专家调查法k何宗明 ot||yl和相对比较法确定不同运材方式的生态效益评价值k权重系数l o即汽车运材 !农
用车运材 !船运木材和排运木材的生态效益评价值分别为 s1v|u os1vwu os1tx{ !s1ts{ ∀
w1u1w 采集运生态效益评价指标值 为便于比较不同作业模式的生态效益 o按不同作业段将生态效益分为
采伐段 !集材段和运材段 o根据不同作业段对生态环境的影响大小 o用专家调查法和相对比较法确定其评价
指标值k权重系数l分别为 s1u !s1x和 s1v ∀
413 社会效益分析
社会效益是通过其评价指标体系来进行评价的 ∀评价指标体系通常包括以下几个方面 }社会进步系数 !
增加就业人数 !健康水平提高系数 !精神满足程度 !生活质量改善 !社会结构优化等k周新年 ot||wl ∀但对于
具体的生产规模不大的伐区木材生产作业系统来说 o可以用作业安全性 !劳动强度大小 !社会进步系数k包括
作业机械化程度 !劳动生产率水平l等来评价 ∀由于各种作业模式的社会效益 o目前尚无直接的量化指标 o因
此 o采用专家法和相对比较法对各种作业模式的社会效益进行量化处理 ∀常用 {种作业模式的社会效益评
价结果 o见表 y ∀
x 综合效益分析与作业模式选优
综合效益通常由经济 !生态和社会效益 v部分组成 ∀每一种效益都有不同的评价指标和单位 o要对 {种
常用作业模式通过综合效益评价 o从中选出类似于试验区条件的最佳伐区作业模式 o这实际上是一个多目标
tvt 第 x期 张正雄等 }南方林区人工林生态采运作业模式选优
表 6 伐区常用作业模式社会效益评价
Ταβ .6 Εϖαλυατιον οφ σοχιαλ βενεφιτ οφ οπερατιον µ οδελσιν χοµ µ ον
υσειν χυττινγ αρεα
作业模式
’³¨µ¤·¬²±
°²§¨¯
社会效益各指标评价值 ∞√¤¯∏¤·¬²± √¤¯∏¨ ²©¶²¦¬¤¯ ¥¨ ±¨ ©¬·
作业安全性
’³¨µ¤·¬²± ¶¤©¨·¼
劳动强度
¤¥²∏µ¬±·¨±¶¬·¼
社会进步系数
≤²¨©©¬¦¬¨±·²©¶²¦¬¨·¼ ³µ²ªµ¨¶¶
´ s1tvw s1s|{ s1tys
µ s1txs s1s{{ s1tyy
¶ s1ts| s1ts| s1twy
· s1tt{ s1s{{ s1twx
∏ s1twv s1twy s1tus
√ s1twt s1tvs s1s{|
º s1s|v s1tys s1s{{
¬ s1ttu s1t{t s1s{y
决策问题k周新年等 ousssl ∀多目标决策
方法有多种 o其中综合评价法是一种较好
的方法 ∀
511 多目标决策综合评价法的基本原理
综合评价法的基本原理简述如下k钱
颂迪 ot||sl }
假定确定型的决策问题有 Γ个方案
可供选择 o用 Ν个实数指标 Ξιt oΞιu o, o
Ξιν来描述第 ι方案 o那么第 ι方案可以写
成 t个 ν维向量 Χι € Ξιt oΞιu o, oΞιν ∀如
果决策者根据 ν 个指标可以确定 γ 个不
同目标 o对每 t个目标形成 t个价值函数 }
Υκ € kξιt oξιu o, , oξινl κ € t ou o, , oθ ∀
在方案集合 Χ中 o假定任何 u个方案 ι oϕ
Χι € ξιt oξιu o, , oξιν Χϕ € ξϕt oξϕu o, , oξϕν ∀
如果对所有 Κo有
Υκkξιt oξιu o, , oξινl ∴ Υκkξϕt oξϕu o, , oξϕνl o
则
Χιkξιt oξιu o, , oξινl ∴ Χϕk ξϕt oξϕu o, , oξϕνl
称为方案 ι优于方案ϕoϕ方案称为支配方案 ∀
根据上述描述 o应将供选择的方案集合 Χ中的被支配方案加以精简 o被留下方案为集合 Χ的子集 o称为
°¤µ¨·²优化集合 ∀多目标决策方法主要是形成 °¤µ¨·²优化集合 o并从中选出优化方案 ∀ °¤µ¨·²优化集合里的
方案之间各指标是各有长短的 o应用一维比较法进行选择 ∀
为了便于对不同量纲的目标项目进行综合比较 o首先应将这些不同量纲的目标项目换算成同一效用单
位k∏©¬¯¨ l ∀求出每 t个目标的最大值 ς°¤¬和最小值 ς°¬± ∀并令 Υ°¤¬ € t1s o当目标值为 ς°¤¬ ~ Υ°¬± € s1t o当目
标值为 ς°¬± ∀
其余 Υ值一般按式ktl和式kul换算k当 Υ值和 ς值为直线关系时l o
Υ € t p s q|kς°¤¬ p ςlς°¤¬ p ς°¬± o ktl
Υ € t p s q|kς p ς°¬±lς°¤¬ p ς°¬± ∀ kul
式ktl为递增关系式 o式kul为递减关系式 ∀当目标值越大越好时 o选用式ktl o否则选用式kul ∀
在多目标决策中 o权重系数的确定是关键的一步 o一般采用相对比较法 ∀设有 ν个目标 o对 ν个目标进
行两两比较 o采用专家调查法获得每个目标各自的相对权重 ∀如 ςι重要程度是 ςϕ的 w倍 o则取 Κιϕ € s1{ oΚϕ¬
€ s1u ∀比较次数为 Ρ € Χuν ∀
这些 Κ值之间具有下列关系 }
Κιϕ n Κϕι € t Κιϕ ∴ s oΚϕι ∴ s ∀ kvl
每个目标的权重为 }Κι € Ε
ν
ϕ€ t
Κιϕ ΠΡ ~而其总和为 } Ε
ν
ι € t
Κι € t ∀
如果目标数较多 o可借鉴层次分析法的思想 o即将 ν个目标进行归类合并 o形成 µ 个主目标k µ  νl o先
计算出 µ 个主目标的相对权重 o然后计算每个主目标内各子目标的相对权重 ∀则
各子目标的绝对权重kΚιl € 主目标的相对权重 ≅ 子目标的相对权重 ∀ kwl
求得每一个目标权重 Κι后 o再求各方案综合评价值 ∀第 ι方案的综合评价值 Ωι为
Ωι € Ε
ν
ϕ€ t
ΚϕΥιϕ ∀ kxl
uvt 林 业 科 学 ww卷
最后 o根据 Ωι 值的大小选出优化方案 ∀
512 不同采运作业模式综合效益计算与作业模式选优
将人工林伐区不同采运作业模式的综合效益k综合评价值l作为总目标 o下分为 v个主目标 o即经济效
益 !生态效益和社会效益 ∀
经济效益评价指标用作业成本表示 o为便于分析比较 o将其分为采造段成本k包括伐木 !打枝 !造材l !集
材段成本和运材段成本 ∀设 ςt !ςu !ςv 为各伐区作业模式经济效益的 v个指标值 o分别表示采造段单位成
本 ςtk元#°pvl !集材段单位成本 ςuk元#°pvl和运材段单位成本 ςvk元#°pvl o各项成本费用通过现场作业
调查测试后 o均按5福建省林业生产统一定额6进行计算 o具体数据见表 v ∀
生态效益分成采伐段 !集材段和运材段 ∀设 ςw 为采伐段生态效益综合评价指标 ∀集材段评价指标用
前述 {个土壤主要理化性质指标 o其中设 ςx !ςy !ςz 为土壤肥力的 v个指标值 o分别表示有机质 ςx kª#
®ªptl !全 ‘ ςykª#®ªptl !速效 Žςzk°ª#®ªptl等的变化值k受干扰程度见表 xl o设 ς{ !ς| !ςts !ςtt !ςtu为蓄水
保土指标 o分别表示土壤密度 ς{ kª#¦°pvl !最小持水量 ς| k h l !最大持水量 ςts k h l !结构体破坏率 ςtt
k h l !非毛管孔隙度 ςtuk h l等的变化值k受干扰程度见表 wl ∀设 ςtv为运材段生态效益综合评价指标 ∀
社会效益评价指标用前述的作业安全性 !劳动强度和社会进步系数等指标表示 o设 ςtw !ςtx !ςty为社会
效益的 v个指标值 o分别表示作业安全性 ςtw !劳动强度 ςtx !社会进步系数 ςty等 o具体数据见表 y ∀
x1u1t 不同作业模式各效益指标计算 将 {种作业模式对应的经济效益 !生态效益和社会效益等指标分别
进行分析计算k计算过程略l ∀
x1u1u 各种作业模式各目标效用计算 将 ςt ∗ ςty 等 ty个指标的效益指标计算值用式ktl或式kul换算成
统一的效用值 Υ∀对于作业安全性 !社会进步系数等 u项指标 o其数值越大越好 o则采用递增关系式ktl ~而
其他各指标的数值是越小越好k生态效益取绝对值越小越好l o故采用递减关系式kul换算k计算过程略l ∀
x1u1v 伐区木材生产作业模式优化 tl 各主目标权重系数的确定 考虑到人工林经营的主要目标是用材
林k非生态公益林l o以经济效益为主 o兼顾生态效益和社会效益 ∀据专家调查法和相对比较法确定经济效
益 !生态效益和社会效益的相对权重分别为 s1xs !s1vv !s1tz ∀
再用相对比较法分别对 v个主目标所属各子目标的相对权重进行计算分析 ∀对经济效益的 v个子目标
计算 o得到 ςt !ςu !ςv 的相对权重分别为 s1tx !s1vx !s1xs ~对于生态效益各子目标的相对权重计算 o分 u步
进行 o第一步先计算采 !集 !运 v个主子目标相对权重 o它们分别为 s1uk ςwl !s1xk ςx ∗ ςtul和 s1vk ςtvl o然后
再计算集材段生态效益 {个次子目标的相对权重 o得到 ςx !ςy !ςz !ς{ !ς| !ςts !ςtt !ςtu的相对权重分别为
s1twt !s1tvs !s1tvs !s1tus !s1tus !s1tus !s1tt| !s1tus ~对社会效益的 v个子目标计算 o得到 ςtu !ςtv !ςtw的相
对权重分别为 s1xs !s1vtz !s1t{v ~再用式kwl计算各子目标的绝对权重 o分别为 s1szx !s1tzx !s1ux !s1syy !
s1suv !s1sut !s1sut !s1sus !s1sus !s1sus !s1sus !s1sus !s1s|| !s1s{x !s1sxw !s1svt ∀
表 7 伐区不同作业模式的综合评价值
Ταβ .7 Εϖαλυατιον οφ χοµ πρεηενσιϖε βενεφιτσ οφ διφφερεντ
οπερατιοναλ µ οδελσιν χυττινγ αρεα
作业模式
’³¨µ¤·¬²±
°²§¨¯
经济效益评价值
∞√¤¯∏¤·¬²± √¤¯∏¨ ²©
¦¨²±²°¼ ¥¨ ±¨ ©¬·
生态效益评价值
∞√¤¯∏¤·¬²± √¤¯∏¨ ²©
¦¨²¯²ª¼ ¥¨ ±¨ ©¬·
社会效益评价值
∞√¤¯∏¤·¬²± √¤¯∏¨ ²©
¶²¦¬¨·¼ ¥¨ ±¨ ©¬·
综合评价值
∞√¤¯∏¤·¬²± √¤¯∏¨
¦²°³µ¨«¨ ±¶¬√¨ ¼¯
´ s1vy| s1tv{ s1tx{ s1yyx
µ s1wut s1txv s1tzs s1zww
¶ s1vyx s1uvy s1tv| s1zws
· s1uzx s1uvw s1txv s1yyu
∏ s1vtx s1tyu s1tut s1x|{
√ s1vwv s1tzz s1tt{ s1yv{
º s1vzw s1tux s1su| s1xu{
¬ s1uz| s1uuv s1s{u s1x{w
ul 综合评价值的计算与优化 将各种作业模式各目标的效用计算值分别代入式kxl进行计算 o分别得
到各种作业模式的经济 !生态和社会效益的评价值以及它们的综合评价值 o结果见表 z ∀
由表 z可知 o不同的评价方法k评
价指标体系l o所得的最佳作业模式和
作业模式优选次序也不同 ∀若从经济
效益综合评价值来看 o模式 µ的评价
值ks1wutl最高 o即为最优作业模式 o
其余评价值由大到小依次为 }模式 º !
模式 ´ !模式 ¶ !模式 √ !模式 ∏ !模式
¬ !模式 · ~若从生态效益综合评价
值来看 o模式 ¶的评价值ks1uvyl最
高 o即为最优作业模式 o其余评价值由
大到小依次为 }模式 · !模式 ¬ !模式
√ !模式 ∏ !模式 µ !模式 ´ !模式 º ~
vvt 第 x期 张正雄等 }南方林区人工林生态采运作业模式选优
若从社会效益综合评价值来看 o模式 µ的评价值ks1tzsl最高 o即为最优作业模式 o其余评价值由大到小依次
为 }模式 ´ !模式 · !模式 ¶ !模式 ∏ !模式 √ !模式 ¬ !模式 º ∀
但从综合效益评价值来看 o作业模式 µ的综合评价值ks1zwwl最高 o即为最优作业模式 o其余按综合评价
值由大到小排列依次为模式 ¶ !模式 ´ !模式 · !模式 √ !模式 ∏ !模式 ¬ !模式 º ∀由此可得人工林生态采运
作业系统中常用的 {种伐区作业模式的优选次序为 }模式 µ !模式 ¶ !模式 ´ !模式 · !模式 √ !模式 ∏ !模式
¬ !模式 º ∀
y 结论与建议
通过对南方人工林伐区常用 {种采运作业模式的经济效益 !生态效益 !社会效益及综合效益分析与评
价 o结果表明 }在相同的作业条件下 o由不同集材方式与同一种运材方式或同一种集材方式与不同运材方式
所组成的作业模式 o其经济效益 !生态效益和社会效益 o以及综合效益均不同 ∀作业模式 µ即油锯采伐手扶
拖拉机集材船运木材为最优作业模式 o作业模式 ¶k油锯采伐索道集材农用车运材l为次优作业模式 o其余综
合效益由大到小依次为 }模式 ´ !模式 · !模式 √ !模式 ∏ !模式 ¬ !模式 º ∀
因此 o为了实现林业的可持续发展 o建议林业生产决策部门在选择人工林伐区采运作业模式时应综合考
虑其经济 !生态和社会效益 o在有水路运输条件的伐区 o应优先选择作业模式 µ即油锯采伐 n手扶拖拉机集
材 n船运木材 ~在无水路运输条件的伐区 o则应优先选择作业模式 ¶ o即油锯采伐 n索道集材 n农用车运
材 ∀
参 考 文 献
何宗明 qt||y q杉木不同复合经营模式综合效益的研究 q南京林业大学学报 ouskwl }xz p ys q
钱颂迪 qt||s q运筹学 q北京 }清华大学出版社 owww p wyx q
张建国 qt||s q林业经营综合效益计量评价理论和方法初探 q福建林学院学报 otskwl }vtt p vt{ q
张正雄 o薛瑞山 o陈玉凤 qussu q伐区不同采集作业方式对森林生态环境的影响分析 q四川林勘设计 okul }{ p ts q
张正雄 o赵 尘 o刘爱琴 o等 qussv q手扶拖拉机集材对人工林迹地土壤影响的研究 q福建林学院学报 ouvkwl }vs| p vtt q
张正雄 o周新年 o赵 尘 o等 qussw q手板车集材对人工林林地土壤理化性质影响的研究 q东北林业大学学报 ovukxl }xy p x| q
张正雄 qussu q山地人工林集材作业技术 q山地学报 ouskyl }zyt p zyw q
中华人民共和国林业部科技司 qt||t q林业标准汇编k三l q北京 }中国林业出版社 o{z p uvs q
周新年 qt||w q林业生产规划 q北京 }北京科学技术出版社 outz p ut| q
周新年 o郭建钢 qusss1 伐区采育作业系统综合效益评价的研究 q林业科学 ovykyl }u{ p vw q
k责任编辑 石红青l
wvt 林 业 科 学 ww卷