全 文 ： 第 vy卷 第 y期u s s s年 tt 月
林 业 科 学
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‘²√ qou s s s
伐区采育作业系统综合效益评价的研究
周新年 郭建钢
k福建林学院 南平 vxvsstl
摘 要 } 在定量计算各伐区采育作业模式的经济效益指标和定位测定由这些作业模式所造成的土壤肥力 !
迹地更新效果和蓄水保土等指标变化量的基础上 o采用多目标决策和层次分析等方法 o定量计算各伐区采育
作业模式的综合效益k经济效益和生态效益l o改变单纯以经济效益为唯一目标确定伐区工艺方案的传统方
法 ∀计算结果表明 o/ ws h择伐 p原木人力集材 p归带处理采伐剩余物 p人工促进天然更新0这一作业模式
是马尾松天然次生林伐区作业的优化作业模式 o适合类似试验条件的林区借鉴 ∀
关键词 } 经济效益 o生态效益 o伐区采育作业 o评价
收稿日期 }t|||2s|2us ∀
基金项目 }福建省自然科学基金 !福建省教育委员会科学基金资助项目的部分内容 ∀
ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΤΗΕ ΧΟΜΠΡΕΗΕΝΣΙς Ε ΒΕΝΕΦΙΤΣ ΟΦ ΗΑΡ ς ΕΣΤΙΝΓ
ΑΝ∆ ΧΥΛΤΙς ΑΤΙΝΓ ΟΠΕΡΑΤΙΟΝ ΣΨΣΤΕ ΜΣ
«²∏÷¬±±¬¤± Š∏²¬¤±ª¤±ª
( Φυϕιαν Χολλεγε οφ Φορεστρψ Νανπινγ vxvsst)
Αβστραχτ : …¤¶¨§²± ∏´¤±·¬·¤·¬√¨¤±¤¯¼½¬±ª·«¨ ¦¨²±²°¬¦¥¨ ±¨ ©¬·¶¤±§©¬¬¨ §³²¶¬·¬²± ° ¤¨¶∏µ¬±ª·«¨ ¬±§¨ ¬¨ ¶²©¶²¬¯
©¨µ·¬¯¬·¼oµ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²± ²©¦∏·º²²§¯¤±§¤±§ º¤·¨µ¤±§¶²¬¯ ³µ¨¶¨µ√¬±ªo∏¶¬±ª  ∏¯·¬2²¥­¨¦·¬√ ¶¨⁄¨ ¦¬¶¬²± ¤±§ „±¤¯¼·¬¦
‹¬¨µ¤µ¦«¼ ³µ²¦¨¶¶o·«¨ ¦²°³µ¨«¨ ±¶¬√¨¥¨ ±¨ ©¬·¶k ¦¨²±²°¬¦¤±§ ¦¨²¯²ª¬¦¤¯l²©§¬©©¨ µ¨±·«¤µ√ ¶¨·¬±ª¤±§¦∏¯·¬√¤·¬±ª²³¨µ2
¤·¬²±¶¼¶·¨°¶º µ¨¨ ¦¤¯¦∏¯¤·¨§¬±·«¬¶³¤³¨µq׫¨ µ¨¶∏¯·¶¶«²º §¨·«¤··«¨ ²³¨µ¤·¬²±¶¼¶·¨° º«¬¦«¦²°³²¶¨§¥¼ ws h
¶¨¯¨ ¦·¬√¨¦∏··¬±ªo¶®¬§§¬±ª¥¼ °¤±2©²µ¦¨ oµ¨ °²√¬±ª¶¯¤¶«¬± ¶·µ¬³¶¤±§±¤·∏µ¤¯ µ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²± º¬·« °¤±2³µ²°²·¬±ª¬¶
·«¨ ²³·¬°∏° °²§¨¯©²µ±¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·¶²© ¤¶¶²± ³¬±¨ q ׫¨ °²§¨¯¬¶¶∏¬·¤¥¯¨·² ¥¨ ∏¶¨§¬±·«¨ ±²µ·«²©
ƒ∏­¬¤± °µ²√¬±¦¨ ¤±§²·«¨µ¶¬°¬¯¤µ¤µ¨¤¶q
Κεψ ωορδσ: ∞¦²±²°¬¦¥¨ ±¨ ©¬·¶o∞¦²¯²ª¬¦¤¯ ¥¨ ±¨ ©¬·¶o ‹¤µ√ ¶¨·¬±ª¤±§¦∏¯·¬√¤·¬±ª²³¨µ¤·¬²±o∞√¤¯∏¤·¬²±
伐区采育作业系统由伐区木材生产作业和营林作业 u个子系统组成 o它是一个不可分割的整体 ∀
过去 o由于指导思想等原因 o人为地将这 u个子系统分开甚至对立起来 ∀在木材生产中 o森工企业追求
单纯经济效益 o造成可利用森林资源越来越少 o以及由此而来的一系列环境问题 ∀目前 o将伐区作业作
为一个系统进行研究的报道很少 o关于伐区作业综合效益定量评价还少见报道k郭建钢等 ot||z ~t||{ ~
usss ~洪 伟等 ot||| ~邱仁辉 ot||z ~史济彦 ot||{ ~张良弓等 ot||z ~周新年等 ot|{{ ~t||u ~t||w ~t||x ~
t||y ~t||z ~t||{ ~‘¤∏·¬¼¤¯ ot||s ~¤¥²º¶®¬ot||wl ∀为此 o通过实际计算伐区作业的作业成本和定位研
究伐区作业对环境因子的影响程度 o来评价伐区作业的综合效益 o为确定伐区工艺设计方案提供科学
依据 ∀为了定量评价伐区作业的综合效益 o必须划分综合效益的评价范围和评价指标以及方法 ∀从伐
区作业看 o由于作业对象为某一伐区 o其综合效益主要由经济效益和生态效益两部分组成 o其社会效益
不明显而被忽略 ∀经济效益可用伐区直接生产费用和短期收益进行分析 o生态效益可通过其评价体系
的各指标进行分析 ∀
t 试验地自然概况
试验地位于福建省国有淠州林业采育场岩坑工区 o该场位于沙县k东经 ttzβuzχ ∗ tt{βz{χ o北纬 uyβ
zχ ∗ uyβwuχl东北部 o是福建省主要林区县之一 ∀该地气候为亚热带海洋性季风气候 o年平均气温 t|1u
ε o年降水量 ty{z1x °° o年平均相对湿度 {u h o年蒸发量 twvz1v °° ∀u个试验区同属燕山早期第 v
阶段第 w次侵入岩 o岩性为细粒黑云母花岗岩 o土壤为山地红壤 o土壤厚度 t °以上 ∀试验区林分起源
为天然马尾松k Πινυσ µ ασσονιανα)次生林 o主要混生乔木有甜槠k Χαστανοπσισ εψρει) !栲树k Χ. φαργεσιι)
和木荷k Σχηι µ α συπερβα)等 ~林下植被主要有 木k Λοροπεταλυ µ χηινεσεl !胡枝子k Λσπεδεζα βιχολορ) !五
节芒k Μισχαντηυσ φλοριδυλυσ) !芒萁k ∆ιχρανοπτερισ διχηοτοµ α)等 ou个试验区的自然条件基本相同 ∀
u 研究方法
2 q1 试验设计
为了探索伐区作业模式对伐区综合效益的影响 o主要考虑福建省国有林业采育场的典型自然条件
和适宜的各种作业方式 o选取组成伐区作业系统的 w个主要因素作为试验因子 o所选因素和水平 o见表
t ∀根据所选的因素和水平 o按混合水平正交表进行伐区作业模式的试验设计 Λ{kw ≅ uwl ∀t||x年底
至 t||y年 w月在沙县淠州采育场的 {林班 ty和 t|小班k试验区 t设立伐区 tl和 tt林班 vt !vu和 vv
小班k试验区 u设立伐区 ul重复建立 {种作业模式的固定试验地k每种模式试验地面积 wss °ul o具体
安排见表 u ∀
表 1 试验因素和水平
Ταβ .1 Φαχτορσ ανδ λεϖελσ οφ τεστ
试验因素
ƒ¤¦·²µ¶
主伐方式
‹¤µ√ ¶¨·¬±ª
集材方式
≥®¬§§¬±ª
清林方式 ≠
≥¬·¨ ¦¯ ¤¨µ¤±¦¨
更新方式
• ª¨¨ ±¨ µ¤·¬²±
t
ux h择伐
ux h ¶¨¯¨ ¦·¬√¨
¦∏··¬±ª
原木人力
²ªª¬±ª¥¼
°¤±2³²º µ¨
归带
≥·µ¬³³¬±ª
天然更新
‘¤·∏µ¤¯
µ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²±
u
ws h择伐
ws h ¶¨¯¨ ¦·¬√¨
¦∏··¬±ª
原木绞盘机
²ªª¬±ª¥¼
º¬±¦«
归堆或炼山
°¬¯¨ ²µ
¥∏µ±¬±ª
人促更新
¤±2³µ²°²·¬±ª
µ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²±
v
ys h择伐
ys h ¶¨¯¨ ¦·¬√¨
¦∏··¬±ª
w
皆伐
≤¯¨ ¤µ¬±ª
≤∏··¬±ª
≠清理林地时 o带和堆的规格k长 ≅ 宽l分别为 }us ° ≅ t °和
t ° ≅ t ° o高度视剩余物多少而定 ∀
׫¨ ¯¨ ±ª·«¤±§ º¬§·«²©¶·µ¬³¤±§³¬¯¨ ¤µ¨ us ° ≅ t ° ¤±§t ° ≅
t ° oµ¨¶³¨ ¦·¬√¨¯¼ o¤±§·«¨ «¨¬ª«·¶¤µ¨ §¨¦¬§¨ §¥¼·«¨ ¤°²∏±·²©¶¯¤¶«q
表 2 试验设计安排 Λ8(4 ≅ 24)
Ταβ .2 Αρρανγεµεντ οφ τεστ δεσιγν Λ8(4 ≅ 24)
试验因素
ƒ¤¦·²µ¶
主伐方式
‹¤µ√ ¶¨·¬±ª
集材方式
≥®¬§§¬±ª
清林方式 ≠
≥¬·¨ ¦¯ ¤¨µ¤±¦¨
更新方式
• ª¨¨ ±¨ µ¤·¬²±
´
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原木人力
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归带
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天然更新
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原木绞盘机
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归堆
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人促更新
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原木人力
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归带
≥·µ¬³³¬±ª
人促更新
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µ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²±
·
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原木绞盘机
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归堆
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天然更新
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ys h ¶¨¯¨ ¦·¬√¨
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原木人力
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归堆
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天然更新
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原木绞盘机
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归带
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人促更新
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皆伐
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原木人力
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炼山
…∏µ±¬±ª
人促更新
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µ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²±
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皆伐
≤¯¨ ¤µ¬±ª
¦∏··¬±ª
原木绞盘机
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º¬±¦«
归带
≥·µ¬³³¬±ª
天然更新
‘¤·∏µ¤¯
µ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²±
2 q2 土壤理化性质分析
土壤取样方法见文献k罗汝英 ot|{ul ~土壤水分 p物理性质测定方法见文献k张万儒 ot|{yl ~土壤
化学性质测定方法见文献k中国科学院南京土壤所 ot|z{l ~植被调查采用相邻格子法 ∀
2 q3 伐区作业经济效益分析
伐区直接生产费用由木材生产和营林生产的直接费用组成 ∀它们又分别由生产工人的工资 !物料
与燃料费组成 ∀对木材生产来说 o生产工资分为两部分 }一是准备作业段所需的工资 o它包含简易集材
道k担筒路等l和一般集运材道k手板车道l的开设 !架空索道k架线 !移线 !设备转移等l !机械设备养护 !
道路养护以及其它工作k工棚 !机房 !山楞建设l等 ~二是伐区生产段所需的工资 o它包含采造段k采伐 !
打枝 !剥皮 !检尺和造材l !集材段k人力小集中 !溜山 !手板车 !绞盘机等l !归装段k归楞 !装车l和剩余物
清理段k归堆 !归带l等 ∀物料与燃料消耗费分 }汽油 !柴油 !机油 !零配件 !工具材料消耗等费用 ∀对营
林生产来说 o生产工资分为 v部分 }林地准备k劈草炼山 !整地l与更新造林以及幼林抚育段工资 ∀物料
费用分种子 !种苗 !肥料和工具材料等费用k周新年 ot||wl ∀
在分析各伐区作业模式经济效益时 o把试验地所在伐区的木材直接生产成本分为采造段成本k包
|u y期 周新年等 }伐区采育作业系统综合效益评价的研究
括采伐 !打枝 !造材 !检尺 !剥皮l !集材段成本k分人力或绞盘机l !清林成本k包括迹地清理和整地l !更
新成本k分天然更新或人促更新l和其余成本k包括归装 !准备作业 !手板车道 !物燃料消耗 !不可预见费
用等l等 x个作业成本作为经济效益指标 ∀由于本试验在 u个伐区重复进行 o所以各指标取 u个伐区
的平均值 ∀
为了便于计算各伐区作业模式的经济效益指标 o列出了 u个试验区所在伐区的木材生产有关数
据 o各生产费用按5福建省林业生产统一定额6计算 o见表 v !表 w ∀
表 3 试验区所在伐区概况 ≠
Ταβ .3 Χονδιτιον οφ χυττινγ αρεασ
伐区编号
≤∏··¬±ª¤µ¨¤
林班r小班
≤²°³¤µ·° ±¨·
采伐面积
≤∏··¬±ª¤µ¨¤k«°ul
蓄积量
∂ ²¯∏° k¨°vl
出材量
°µ²§∏¦¨§ º²²§k°vl
树种组成
≥³¨ ¦¬¨¶¦²°³²¶¬·¬²±
平均胸径
⁄…‹k¦°l
木材销售单价
• ²²§³µ¬¦¨k元r°vl
t {rty !t| y1vvv tszs {y| z  v…  vt1u…|1z
 y{s
…wss
u ttrvt !vu !vv {1sss txss tt|x ts  n … vt1y y{s
≠  }马尾松 o¤¶¶²± ³¬±¨ o…}阔叶树 …µ²¤§2¯ ¤¨√ §¨·µ¨¨q
表 4 伐区木材生产需工数(工日) ≠
Ταβ .4 Ωορκινγ δαψσ οφ ωοοδ προδυχτιον ιν χυττινγ αρεασ
林班r小班
ƒ²µ¨¶·
¦²°³¤µ·° ±¨·
采伐方式
≤∏··¬±ª ° ·¨«²§¶
实际
采伐强度
• ¤¨¯ ¦∏··¬±ª
§¨ ±¶¬·¼k h l
采造段
ƒ¨¯ ¬¯±ª
¤±§
¥∏¦®¬±ª
集材段
≥®¬§§¬±ª
林地清理
≥¬·¨ ³µ¨³¤µ¬±ª
人促更新
¤±2³µ²°²·¬±ª
µ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²±
其余
’·«¨ µ¶
手板车
°∏¶«¦¤µ·
绞盘机
• ¬±¦«
归带
≥·µ¬³³¬±ª
归堆r火
°¬¯¨r¥∏µ±¬±ª
需工
˜¶¨§§¤¼¶
种子
˜¶¨§¶¨¨ §k®ªl
手板车
°∏¶«¦¤µ·
绞盘机
• ¬±¦«
ux h择伐
ux h ¶¨¯¨·¬√¨¦∏··¬±ª ux1| tvu tux |y tvv uux u v1|x{ vyu vxt
ws h择伐
ws h ¶¨¯¨ ¦·¬√¨¦∏··¬±ª wt1w usw t|v tw| txu uxx v z1|ty v{x vzw
{rty !t|
ys h择伐
ys h ¶¨¯¨ ¦·¬√¨¦∏··¬±ª yt1u u|v uz{ utw tzt u{{ x |1xss wtx wsw
皆伐
≤¯¨ ¤µ¬±ª¦∏··¬±ª tss wsz v{y u|z t|s ty| z tx1{ux wzu wyt
ux h择伐
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ws h择伐
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ttrvt !vu !vv ys h择伐
ys h ¶¨¯¨ ¦·¬√¨¦∏··¬±ª ys1z wtz wtw vt{ uut uwv x tu1sss yws yux
皆伐
≤¯¨ ¤µ¬±ª¦∏··¬±ª tss x{w x{s wwy uwu uus { us1sss ztx zss
≠伐区 u按马尾松纯林计算 ∀≤∏··¬±ª¤µ¨¤ ‘²qu º¤¶¦¤¯¦∏¯¤·¨§¤¶³∏µ¨ °¤¶¶²± ³¬±¨ ¶·¤±§q
下面以作业模式 ¶kws h择伐 p原木人力集材 p归带处理采伐剩余物 p人工促进天然更新l为例 o
说明其各经济效益指标的计算方法 ∀其它作业模式的经济效益指标的计算按同样方法求得 ∀
u qv qt 短期收益 Μt 伐区短期收益指伐区内各材种的实际出材量按现行价格销售所得的总金额k元
r«°ul ∀各伐区的单位面积出材量 ΜΜιk°vr«°ul为
ΜΜι = 立木出材量 ≅ 树种比例 Α伐区面积 , ι = t ,u ,v ,w (t)
ΜΜt ! ΜΜu分别表示 u个伐区马尾松单位面积出材量 , ΜΜv ! ΜΜw 表示阔叶材单位面积出材
量 ∀由表 v知 o伐区 t采伐面积为 y1vvv «°u o立木出材量为 {y| °v o树种组成为 z马 v阔 ~伐区 u采伐
面积为 { «°u o立木出材量为 tt|x °v o树种组成为 ts马 n阔 ∀则
ΜΜt € {y| ≅ s1z Αy1vvv € |y1sxu k°vr«°ul ΜΜu € tt|x ≅ s1|x Α{ € twt1|sy k°vr«°ul
ΜΜv € {y| ≅ s1v Αy1vvv € wt1tyx k°vr«°ul ΜΜw € tt|x ≅ s1sx Α{ € z1wy| k°vr«°ul
sv 林 业 科 学 vy卷
由于作业模式 ¶的实际择伐强度为 wt1w h和 ws1t h o择伐树种为马尾松 o因此 o单位面积择伐出
材量 ΜΜx取 ΜΜt ! ΜΜu的平均值 ,得 : ΜΜx € ( ΜΜt ≅伐区 t实际择伐强度 n ΜΜu ≅ 伐区 u实际
择伐强度) Αu € ΜΜx € k|y1sxu ≅ s1wtw n twt1|sy ≅ s1wstl Αu € w{1vvx k°vr«°ul
据 t||z年沙县淠州林业采育场木材销售价格k见表 vl o马尾松平均胸径 vs ∗ vu ¦°木材单价为
y{s元r°v o所以 o作业模式 ¶短期收入 Μt为 Μt € ΜΜx ≅销售单价 € w{1vvx ≅ y{s € vu{yz1{s(元) ∀
如计算皆伐时 o还应包括 ΜΜv ! ΜΜw ,即考虑阔叶材的短期收益 ∀
u qv qu 采造段成本 Μu 采造段成本包括采伐 !打枝 !造材 !比记 !剥皮等项费用之和 ∀采造段单位材
积成本 Μuk元r°vl的计算公式kt||z年日工资按 vs元计 o下同l为
ΜΝι €采造段需工(工日) ≅日工资 Α(蓄积量 ≅实际采伐强度) , ι € t ,u (u)
则伐区 t和伐区 u的采造段单位材积成本 ΜΝt ! ΜΝu(见表 w)分别为 : ΜΝt € usw ≅ vs Α ktszs ≅
s1wtwl € tv1{uk元r°vl ΜΝu € u|u ≅ vs Α(txss ≅ s1wst) € tw1xy(元/ °vl ∀采造段单位材积成本 }
Μu € ( ΜΝt n ΜΝul Αu € ktv q{u n tw qxyl Αu € tw qt|k元r°vl ∀
u qv qv 集材段成本 Μv 集材段单位材积成本k元r°vl按kvl式计算 ∀
ΜΝι = 集材段需工(工日) ≅ 日工资 Α (出材量 ≅ 实际采伐强度) , ι = v ,w (v)
则伐区 t和伐区 u的集材段单位材积成本 ΜΝv ! ΜΝwk见表 wl分别为 }ΜΝv € t|v ≅ vs Α k{y| ≅ s q
swtwl € ty qs|k元r°vl oΜΝw € u|s ≅ vs Αktt|x ≅ s qwstl € t{ qtyk元r°vl ∀集材段单位材积成本 }Μv
€ ( ΜΝu n ΜΝwl Αu € kty qs| n t{ qtyl Αu € tz qtvk元r°vl ∀
u qv qw 清理林地成本 Μw 清理林地包括采伐剩余物处理和整地 ∀该工序单位面积成本k元r«°ul按
kwl式计算 ∀
ΜΝι = 清理林地需工(工日) ≅ 日工资 Α伐区面积 , ι = x ,y (w)
则伐区 t和伐区 u的清理林地的单位面积成本 ΜΝx ! ΜΝy(见表 w)分别为 }ΜΝx € txu ≅ vs Αy1vvv €
zus qswk元r«°ul oΜΝy € t|z ≅ vs Α{ € zv{ qzxk元r«°ul ∀清理林地的单位面积成本 }Μw € ( ΜΝx n
ΜΝyl Αu € kzus qsw n zv{ qzxl Αu € zu| qwsk元r«°ul ∀
u qv qx 更新成本 Μx 单位面积更新成本 Μxk元r«°ul包括人工补播用工费和购买种子费用 ∀按kxl
kyl式计算 ∀
ΜΝι = 补播需工(工日) ≅ 日工资 Α伐区面积 , ι = z ,{ (x)
ΜΝι = 补播量 ≅ 马尾松种子单价(ys元 / κγ) Α伐区面积 , ι = | ,ts (y)
伐区 t和伐区 u的单位面积补播用工费用 ΜΝz ! ΜΝ{(见表 w)分别为 }ΜΝz € v ≅ vs Αy1vvv € tw qut
k元r«°ul oΜΝ{ € v ≅ vs Α{ € tt quxk元r«°ul ∀伐区 t和伐区 u的单位面积的种子费用 ΜΝ| ! ΜΝts
k见表 wl分别为 }ΜΝ| € z1|ty ≅ ys Α y1vvv € zx qssk元r«°ul oΜΝts € ts1sss ≅ ys Α { € zx qssk元r
«°ul ∀则单位面积更新作业成本 }Μx € ( ΜΝz n ΜΝ{ n ΜΝ| n ΜΝts) Αu € (tw .ut n tt .ux n zx n zx)
Αu € {z .zvk元r«°ul ∀
u qv qy 其余项成本 Μy 其余项单位成本 Μyk元r°vl为归装 !准备作业k劈道影 !简易道 !工棚 !道路
养护 !设计l !不可预见 !物燃料消耗和设备折旧等项费用之和 ∀
ΜΝι = 6 其余项需工(工日) ≅ 日工资 Α (蓄积量 ≅ 实际采伐强度) , ι = tt ,tu (z)
则伐区 t和伐区 u的其余项单位材积成本 ΜΝtt ! ΜΝtu(见表 w)分别为 }ΜΝtt € v{x ≅ vs Α ktszs ≅
s1wtwl € uy qszk元r°vl oΜΝtu € yst ≅ vs Αktxss ≅ s1wstl € u| q|{k元r°vl ∀其余项单位材积成本之
和 }Μy € ( ΜΝtt n ΜΝtul Αu € kuy qsz n u| q|{l Αu € u{ qsvk元r°vl ∀
2 q4 伐区作业生态效益分析
森林经营的生态效益可用以下指标进行评价 }ktl抗逆作用指标 ~kul涵养水源指标 ~kvl土壤肥力
指标 ~kwl气候指标 ~kxl大气质量指标 ~kyl土地自然生产力指标等k周新年 ot||wl ∀
以上指标体系是针对林业规划活动而言 ∀对某个具体伐区来说 o可筛选出一些易于量化的指标来
分析伐区作业模式的生态效益 o它们是土壤肥力指标k容积重量 !有机质含量 !速效 ‘!速效 °和速效
Žl !蓄水保土指标k最大饱和持水量和泥沙冲刷量l和更新效果k更新苗数量和更新频度l ∀
tv y期 周新年等 }伐区采育作业系统综合效益评价的研究
v 伐区作业的综合效益评价
3 q1 评价模型简析
根据上述 {种可行的作业模式的经济效益指标和生态效益指标 o选择出最佳的类似试验区条件的
伐区作业模式 o实际上是一个多目标决策问题 ∀
多目标决策方法主要是形成 °¤µ¨·²优化集合并选择出优化方案k钱颂迪 ot||sl ∀首先 o将不同量
纲的目标项换算成同一效用单位k˜©¬¯¨ l o即根据每个目标的最大值 ς°¤¬和最小值 ς°¬± o求出对应的效
用单位最大值 Υ°¤¬和最小值 Υ°¬± ∀当目标值为 Υ°¤¬时 o对应的 Υ°¤¬为 t1s ~当目标值为 Υ°¬±时 o对应
的 Υ°¬±为 s1t ~其余 Υ值一般按k{l式和k|l式换算 ∀即
Υ = t − s .|( ς°¤¬ − ς)ς°¤¬ − ς°¬± ({)
Υ = t − s .|( ς − ς°¬±)ς°¤¬ − ς°¬± (|)
式k{l为递增关系式 o式k|l为递减关系式 ∀当目标值越大越好时 o选用式k{l o否则选用式k|l ∀
设有 u个方案 }Αt和 Αu ,令
Υ( Αt) = Κt Υtt + Κu Υtu + , + ΚΝΥt Ν = 6
Ν
ϕ= t
ΚϕΥtϕ (ts)
Υ( Αu) = Κt Υut + Κu Υuu + , + ΚΝΥu Ν = 6
Ν
ϕ= t
ΚϕΥuϕ (tt)
式ktsl和kttl为效用函数 ∀式中的 Κϕ(ϕ€ t ,u , , Ν)是每个目标的相对权重值 ,它们满足 6
Ν
ϕ€ t
Κϕ€ t ∀
如果 Υ( Αt) ∴ Υ( Αu) ,说明方案 Αu为被支配方案 ,可以精简 ∀
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确定 ∀设有 Ν个目标 ,对
Ν个目标中的任意 u个目标之间进行比较 ,采用专家调查法获得每个目标各自的相对权重 ∀例如决策
者认为 ςι重要程度是 ςϕ的 w倍 ,则取 Κιϕ€ s1{ , Κϕι € s1u ∀比较次数为 Ρ € ΧuΝ ∀
这些 Κ值之间具有下列关系 }
Κιϕ + Κϕι = t Κιϕ ∴ s , Κϕι ∴ s (tu)
每个目标的权重为 }Κι € ( 6
Ν
ϕ€ t
Κιϕ)/ Ρ ;而其总和为 : 6
Ν
ϕ€ t
Κϕ€ 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 ,形成 Μ个主目标( Μ
 Ν) ,先计算出 Μ个主目标的相对权重 ,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(Κι) = 主目标的相对权重 ≅ 子目标的相对权重 (tv)
求得每一个目标权重 Κι后 ,再求各方案综合评价值 ∀记第 ι方案的综合评价值 Ωι为
Ωι = 6
Ν
ι = t
Κι Υιϕ (tw)
最后 o根据 Ωϕ值的大小可选出优化的方案 ∀
312 伐区作业模式优化
对各伐区作业模式的 tx个量化指标k Ν € tx)归为 w类主目标( Μ€ w) ,分别为经济效益 Μt !土壤
肥力 Μu !更新效果 Μv和蓄水保土 Μw ∀设 ςt !ςu !ςv !ςw !ςx !ςy为经济效益的 y个指标值(即 Μt
有 y个子目标) ,分别表示短期收益(元r«°ul !采造段单位材积成本k元r°vl !集材段单位材积成本k元r
°vl !清理林地单位面积成本k元r«°ul !更新单位面积成本kk元r«°ul和其余项单位材积成本k元r°vl ∀
短期收益分松木和杂木 u类 o按各木材径级 t||z年的实际销售价格计算 ∀采造段 !集材段 !作业准备 !
归装 !物燃料和设备折旧费用按5福建省林业生产统一定额6计算 ∀清理林地和更新成本根据试验地实
际用工计算 ∀设 ςz !ς{ !ς| !ςts !ςtt为土壤肥力的 x个指标值(即 Μu有 x个子目标) ,分别表示 s ∗
u¦°层有机质kªr®ªl !水解性氮k°ªr®ªl !速效磷k°ªr®ªl !速效钾k°ªr®ªl !容积重量kªr¦°vl等的变
化量 ∀设 ςtu !ςtv为更新效果指标(即 Μv 有 u个子目标) ,分别表示更新株数(株/ «°ul和更新频度
k h l ∀设 ςtw !ςtx为蓄水保土指标(即 Μw有 u个子目标) ,分别表示泥沙冲刷量k®ªr«°ul和最大饱和
uv 林 业 科 学 vy卷
持水量k h l o见表 x ∀
表 5 伐区采育作业模式各效益指标 ≠
Ταβ .5 Εϖερψ βενεφιτ ανδ χοστσ οφ διφφερεντ οπερατιοναλσψστεµσιν χυττινγ αρεασ
作业模式
 ²§¨¯²©
²³¨µ¤·¬²±
¶¼¶·¨°¶
经济效益
∞¦²±²°¬¦¥¨ ±¨ ©¬·
土壤肥力
≥²¬¯ ©¨ µ·¬¯¬·¼
更新效果
• ª¨¨ ±¨ µ¤·¨§µ¨¶∏¯·¶
蓄水保土
• ¤·¨µi¶²¬¯
¦²±¶¨µ√¤·¬²±
短期
收益
ר °³2
²µ¤µ¼
¬±¦²°¨
ςt
采造段
成本
≤²¶·²©
©¨¯¯¬±ªi
¥∏¦®¬±ª
ςu
集材段
成本
≤²¶·²©
¶®¬§§¬±ª

ςv
林地清
理成本
≤²¶·²©
¦¯¨¤±

ςw
更新
成本
≤²¶·²©µ¨2
ª¨±¨µ¤·¬²±

ςx
其余
成本
’·«¨µ
¦²¶·¶

ςy
有机质
变化量
≤«¤±ª¨
²©²µª¤±¬¦
°¤·¨µ
ςz
速效 ‘
变化量
≤«¤±ª¨
²©¤√¤¬¯2
¤¥¯¨ ‘
ς{
速效 °
变化量
≤«¤±ª¨
²©¤√¤¬¯2
¤¥¯¨ °
ς|
速效 Ž
变化量
≤«¤±ª¨
²©¤√¤¬¯2
¤¥¯¨ Ž
ςts
容重
变化量
≤«¤±ª¨
²©¶²¬¯
§¨±¶¬·¼
ςtt
更新
株数
‘∏°¥¨µ
²©µ¨ª¨±¨µ¤2
·¬²±
ςtu
更新
频度
ƒµ¨ ∏´¨±¦¼
²©
µ¨ª¨±¨µ¤·¬²±
ςtv
泥沙
侵蚀量
∞µ²¶¬²±
¥¼ º¤·¨µ

ςtw
最大持水量
变化量
≤«¤±ª¨ ²©
°¤¬q°²¬¶·2
∏µ¨¦¤³¤¦¬·¼
ςtx
´ usytz tw1wx tz1wx yv|1v| s1ss wu1vw u1tyz t{1xy 2t1ux 2u1s 2s1tsv xutv uu1z t|t1sw y1y{
µ usytz tw1wx tv1v{ zsu1sy wy1ss wt1tx u1vxu t|1zv 2t1us 2v1{ 2s1tuz y|tx vs1| t{|1tt 2ts1vx
¶ vu{y{ tw1t| tz1tv zu|1ws {z1zv u{1sv t1u{w {1|{ 2t1st 2v1u 2s1uty zyys wv1y uxt1sz u1vx
· vu{y{ tw1t| tv1t| {su1wu s1ss uz1u{ t1yyz z1su 2t1tx 2w1x 2s1tx| xvt| vs1| uvv1t{ 2u1|y
∏ w|uzv tv1x{ ty1ws |ss1|t s1ss us1sx s1zzz 2t1sw 2s1|{ 2v1x s1ttu v|vy vy1u vsu1tv 2{1t{
√ w|uzv tv1x{ tu1yt {t|1ws ttu1uu t|1xx 2t1t{u 2t1{{ 2s1|| 2{1v s1ttv x{xt wz1w vt|1uw 2z1wx
º |syvv tt1xx tv1|w {tu1z| t{t1xw tv1zz 2w1zxt 2y1zz 2t1ux 2tv1s s1tvx tzsu tu1{ tyuu{1|w2t|1x{
¬ |syvv tt1xx ts1zu |sv1z{ s1ss tv1wz 2v1{ty 2y1vu 2s1zw 2ty1v s1tyw ttzs |1s wuy1xt 2z1sw
≠各指标变化量 €各指标现值kt|||年 v月测定l p各指标本底值kt||y年 v月测定l ∀
׫¨ ¦«¤±ª¨ ²©·¤µª¨·¶€ ¦∏µµ¨±·√¤¯∏¨ ²©·¤µª¨·¶k° ¤¨¶∏µ¨§¬± t|||l p ²µ¬ª¬±¤¯ √¤¯∏¨ ²©·¤µª¨·¶k° ¤¨¶∏µ¨§¬± t||yl q
表 6 各主目标权重系数
Ταβ .6 Χαλχυλατιον οφ προπορτιοναλ χοεφφιχιεντ το εϖερψ µ αιν οβϕεχτιϖε
主目标
¤¬± ²¥­¨¦·¬√¨
主目标权重
¤¬± ²¥­¨¦·¬√¨
³µ²³²µ·¬²±
6
权重系数
°µ²³²µ·¬²±¤¯
¦²¨ ©©¬¦¬¨±·
经济效益
∞¦²±²°¬¦³µ²©¬· s1y s1xx s1y t1zx s1u|u
土壤肥力
≥²¬¯ ©¨ µ·¬¯¬·¼ s1w s1x s1y t1xs s1uxs
更新效果
• ª¨¨ ±¨ µ¤·¨§µ¨¶∏¯·¶ s1wx s1x s1yx t1ys s1uyz
蓄水保土
• ¤·¨µi¶²¬¯¦²±¶¨µ√¤·¬²± s1w s1w s1vx t1tx s1t|u
据专家调查法和相对比较法确定经
济效益 !土壤肥力 !更新效果和蓄水保土 w
个主目标的权重分别为 s1u|u !s1ux !
s1uyz和 s1t|u o计算结果见表 y ∀再用相
对比较法分别对 w个主目标所属的各子
目标的相对权重进行计算法分析k计算过
程与主目标的计算法相同 o略l ∀对/经济
效益0的 y 个子目标计算 o得到 ςt ! ςu !
ςv !ςw ! ςx ! ςy 的相对权重均为 s1tyz ;
对/土壤肥力0的 x 个子目标计算 ,得到
ςz !ς{ !ς| ! ςts ! ςtt的相对权重分别为
s1uux !s1ut !s1t{x !s1t{和 s1u ; /更新效
果0的 u个子目标( ςtu和 ςtv)的权重各为 s1x ;/蓄水保土0u个子目标( ςtw和 ςtx)的权重各为 s1x ;再
用式(tv)计算出各子目标的权重系数 ,分别为 s1sw| ,s1sw| ,s1sw| ,s1sw| ,s1sw| ,s1sw| ,s1sxy ,s1sxv ,
s1swy ,s1swx ,s1sxs ,s1tvw ,s1tvv ,s1s|y ,s1s|y ∀又将表 x中的 tx个指标值用({) !(|)两式换算成统
一的效用值 Υ ∀对于短期收益 !各理化性质指标变化量 !更新株数和更新频度 !最大饱和持水量变化量
等指标值 ,其数值愈大愈好 ,则采用递增关系式({)换算 ;而其它指标的数值愈小愈好 ,采用递减关系式
(|)换算 ∀最后 ,用式(tw)计算出各伐区作业模式的综合评价值 Ωι ,结果见表 z ∀
从表 z分析可看出 ,作业模式 ¶的综合评价值(s1zwz)为最高 ,即为最优模式 ;作业模式 ·(s1yyt)
为次优模式 ;而作业模式 º (s1vsx)为最差模式 ∀
w 结论
采伐方式对综合评价值的影响较大 ;虽然皆伐的经济效益优于择优作业 ,但皆伐引起的地力衰退
和土壤侵蚀比择伐严重得多 ,因此 ,为了实现森林的可持续经营 ,建议改变马尾松林传统的采伐方式
(即皆伐) ,以大强度(ws%)择伐代替皆伐 ,使森林更好地发挥其综合效益 ∀
vv y期 周新年等 }伐区采育作业系统综合效益评价的研究
表 7 各伐区采育作业模式综合评价值计算表
Ταβ .7 Τηε χαλχυλατιον οφ χοµ πρεηενσιϖε βενεφιτ ιν διφφερεντ οπερατιοναλσψστεµσ
模式
 ²§¨ ¶¯
ςt ςu ςv ςw ςx ςy ςz ς{ ς| ςts ςtt ςtu ςtv ςtw ςtx
s1sw| s1sw| s1sw| s1sw| s1sw| s1sw| s1sxy s1sxv s1swy s1swx s1sxs s1tvw s1tvv s1s|y s1s|y
评价值 Ωι
∞√¤¯∏¤·¬±ª
√¤¯∏¨¶
´ s1tss s1tss s1tss t qsss t qsss s1tss s1|zz s1|ys s1tss t1sss s1zvu s1yyt s1wut t1sss t1sss s1ywy
µ s1tss s1tss s1yww s1z{z s1zzu s1tvz t1sss t1sss s1t{{ s1{{z s1z{| s1{|z s1ytv t1sss s1wty s1yys
¶ s1uxz s1t{t s1twv s1y|w s1xyx s1xwy s1{yx s1yvx s1xuw s1|uw t1sss t1sss s1|tt s1||z s1{xu s1zwz
· s1uxz s1t{t s1yzs s1wwx t1sss s1xy| s1|tv s1xy{ s1uzy s1{wv s1{yx s1yzx s1ytv s1||{ s1yzs s1yyt
∏ s1wy{ s1vzs s1uws s1tts t1sss s1z|x s1{ss s1u|x s1xzy s1|sy s1uuv s1w{w s1zv{ s1||w s1w|t s1x|s
√ s1wy{ s1vzs s1zwz s1v{z s1www s1{ts s1xxu s1uyy s1xx| s1ysv s1uut s1zw| t1sss s1||v s1xty s1ywx
º t1sss t1sss s1xy| s1wts s1tss s1||t s1tss s1tss s1tss s1vs{ s1ty| s1tzw s1t{| s1tss s1tss s1vsx
¬ t1sss t1sss t1sss s1tss t1sss t1sss s1ut{ s1ttx t1sss s1tss s1tss s1tss s1tss s1|{z s1xvs s1w|y
在皆伐迹地 o应尽量将打枝 !造材和剥皮等留下的采伐剩余物以带或堆的形式留在林地 o既可防止水土
流失 o又能增加养分的归还量 o防止林地地力衰退 o但带状和堆状处理采伐剩余物所造成的差别不显著 ∀
天然马尾松次生林采伐迹地的更新方式宜采用人工促进天然更新 ∀
对类似试验区的马尾松林来说 o/ ws h择伐 ) 原木人力集材 ) 归带处理采伐剩余物 ) 人工促进天
然更新0是目前伐区作业优化模式 o可供林业主管部门和生产单位决策时借鉴 ∀
参 考 文 献
郭建钢 o周新年 o丁 艺等 q不同集材方式对森林土壤理化性质的影响 q浙江林学院学报 ot||z otwkwl }vww ∗ vw|
郭建钢 o周新年 o刘小锋 q森林生态采运技术与森林可持续经营 q福建林学院学报 ousss ouskul }t{| ∗ t|u
郭建钢 o周新年 o熊文愈等 q主伐方式对马尾松林地土壤理化性质影响的研究 q林业科技 ot||{ ouvkvl }ty ∗ t|
洪 伟 o吴承祯 q马尾松人工林经营模式及其应用 q北京 }中国林业出版社 ot||| ot ∗ tx
罗汝英 q森林土壤学k问题和方法l q北京 }科学出版社 ot|{u otvy ∗ t{y
钱颂迪 q运筹学 q北京 }清华大学出版社 ot||s owww ∗ wyx
邱仁辉 o周新年 o杨玉盛等 q架空索道集材对林地土壤影响的研究 q福建林学院学报 ot||z otzkul }tsu ∗ tsy
史济彦 o周新年 q涂庆丰等 q中国森林采运技术及其发展 q哈尔滨 }东北林业大学出版社 ot||{ ot ∗ vxv
张良弓 o周新年 q阔叶林不同采育方式生态经济效益的试验研究 q森林工程 ot||z otvkwl }t ∗ x
张万儒 q森林土壤定位研究方法 q北京 }中国林业出版社 ot|{y ot ∗ wx
中国科学院南京土壤研究所 q土壤理化分析 q上海 }上海科学技术出版社 ot|z{ ot ∗ tvx
周新年 o林圣万 o吴沂隆 q影响伐区作业的生态因子分析研究 q森林工程 ot||y otukvl }t ∗ w
周新年 o邱仁辉 o杨玉盛等 q不同采伐 !集材方式对林地土壤理化性质影响的研究 q林业科学 ot||{ ovwkvl }t{ ∗ ux
周新年 o邱仁辉 q福建省天然林择伐研究 q福建林业科技 ot||u ot|kwl }xy ∗ ys
周新年 o王文卷 o罗立强 q我国森林采伐更新的发展与展望 q森林工程 ot||x ottkvl }z ∗ tx
周新年 o郑绍金 o林华忠 q综合轮伐期研究 q林业科学 ot||x ovtkxl }wzw ∗ wz|
周新年 q架空索道理论与实践 q北京 }中国林业出版社 ot||y ottt ∗ ttu
周新年 q考虑生态的伐区作业探讨 q中南林学院学报 ot||y otykvl }zt ∗ zx
周新年 q林业生产规划 q北京 }北京科学技术出版社 ot||w otvw ∗ tww
周新年 q林业索道设计系统 q林业科学 ot||u ou{ktl }wz ∗ xt
周新年 q三角形集材索道 q福建林学院学报 ot|{{ o{kvl }vss ∗ vs{
‘¤∏·¬¼¤¯  ≤ ¤±§ • ¬¯¯¬¤°¶≥ q• ¶¨³²±¶¨ ²©²³·¬°¤¯ ¶·¤±§µ²·¤·¬²± ¤±§ °¤±¤ª¨ ° ±¨·¬±·¨±¶¬·¼·²²±¨ p·¬°¨¦«¤±ª¨ ¶¬± ¶·∏°³¤ª¨ ³µ¬¦¨ o °¤±¤ª¨ 2
° ±¨·¦²¶·o¤±§§¬¶¦²∏±·µ¤·¨ qƒ²µq≥¦¬qot||s ovykul }utu ∗ uuv
¤¥²º¶®¬⁄q ׬°¥¨µ«¤µ√ ¶¨·¬±ª¤±§ ²¯±ª2·¨µ° ³µ²§∏¦·¬√¬·¼ } º ¤¨·«¨µ¬±ª³µ²¦¨¶¶¨¶¤±§¶²¬¯ §¬¶·∏µ¥¤±¦¨ qƒ²µq∞¦²q ¤±¤ª¨ ot||w oyy }xx ∗ y{
«²∏ ÷¬±±¬¤± ετ αλ. ∞¦²¯²ª¬¦¤¯ ¶¨¯¨ ¦·¬√¨¦∏··¬±ª¤±§¶∏¶·¤¬±¤¥¯¨∏·¬¯¬½¤·¬²± ²© √¨ µ¨ªµ¨ ±¨ ¥µ²¤§2¯ ¤¨©©²µ¨¶·q°µ²¦¨ §¨¬±ª¶²©Œ±·¨µ±¤·¬²±¤¯ ≥¨°¬±¤µ²±
ƒ²µ¨¶·‹¤µ√ ¶¨·¬±ª¤±§≥∏¶·¤¬±¤¥¯¨ ⁄¨ √¨¯²³° ±¨·²© ≤²°°∏±¬·¼¬± ƒ²µ¨¶·• ª¨¬²±¶q≤«¬±¤ ƒ²µ¨¶·µ¼ °∏¥¯¬¶«¬±ª ‹²∏¶¨ qt||z owu ∗ wy
wv 林 业 科 学 vy卷