全 文 ：第 vz卷 第 w期
u s s t年 z 月
林 业 科 学
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∂²¯1vz o‘²1w
∏¯ qou s s t
我国南方集体林区伐区采集作业模式选优 3
周新年tl 邱仁辉vl 杨玉盛wl
k福建农林大学 南平 vxvsstl
游明兴ul 潘仁钊xl
k福建建瓯市林业委员会 建瓯 vxvtssl
摘 要 } 在计算各伐区作业模式的经济效益指标和定位测定由诸作业造成的土壤肥力和蓄水保土等指标
变化量的基础上 o采用多目标决策和层次分析等方法 o定量计算各伐区作业模式的综合效益k经济效益和生态
效益l o为确定伐区生产工艺提供科学的方案 ∀计算结果表明 o/皆伐作业 p全悬索道集材0作业模式是伐区采
集作业的优化作业模式 o这一结论适合类似试验条件的林区借鉴 ∀
关键词 } 伐区 o采集作业 o综合评价 o优化模式
收稿日期 }usss2s{2u{ ∀
基金项目 }福建省自然科学基金资助项目k∞||sstl ~福建省教育委员会科学基金资助kŽ|ysvwl ∀
3 tl !ul !vl !wl !xl为作者排序 ∀
ΣΕΛΕΧΤΙΝΓ ΟΝ ΤΗΕ ΟΠΤΙΜΥΜ ΜΟ∆ΕΛ ΟΦ ΗΑΡ ς ΕΣΤΙΝΓ ΑΝ∆ ΣΚΙ∆∆ΙΝΓ
ΟΠΕΡΑΤΙΟΝ ΙΝ ΧΥΤΤΙΝΓ ΑΡΕΑ ΙΝ ΟΥΡ ΧΟΥΝΤΡΨχΣ
ΣΟΥΤΗΕΡΝ ΧΟΛΛΕΧΤΙς Ε ΦΟΡΕΣΤ ΡΕΓΙΟΝΣ
«²∏÷¬±±¬¤±tl ±¬∏• ±¨«∏¬vl ≠¤±ª≠∏¶«¨ ±ªwl
k Φυϕιαν Αγριχυλτυρε ανδ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Νανπινγ vxvsstl
≠²∏ ¬±ª¬¬±ªul °¤± • ±¨½«¤²xl
kϑιανjου Φορεστρψ Χουντρψ Χοµ µιττεε oΦυϕιαν ϑιανjου vxvtssl
Αβστραχτ } …¤¶¨§²±·«¨ ¦¤¯¦∏¯¤·¬²± ²© ¦¨²±²°¬¦¤¯ ¥¨ ±¨ ©¬·¶¤±§ ¦¨²¯²ª¬¦¤¯ ¥¨ ±¨ ©¬·¶²©§¬©©¨µ¨±·²³¨µ¤·¬²±¤¯ °²§¨ ¶¯o¤±§
∏¶¨§²© ∏¯·¬2²¥­¨¦·¬√¨ ¶⁄¨ ¦¬¶¬²±¤±§„±¤¯¼·¬¦‹¬¨µ¤µ¦«¼ °µ²¦¨¶¶o·«¨ ¦²°³µ¨«¨ ±¶¬√¨ ¥¨ ±¨ ©¬·¶²©§¬©©¨µ¨±·²³¨µ¤·¬²±¤¯ °²§¨2
¶¯oº«¬¦«¬±¦¯∏§¨ ¦¨²±²°¬¦¤¯ ¥¨ ±¨ ©¬·¶¤±§ ¦¨²¯²ª¬¦¤¯ ¥¨ ±¨ ©¬·¶oº¨ µ¨ ¦¤¯¦∏¯¤·¨§¬±·«¬¶³¤³¨µoº«¬¦«³µ²√¬§¨¶·«¨ ¶¦¬¨±·¬©¬¦
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³¨ ±§¨§¦¤¥¯ º¨¤¼ ¶®¬§§¬±ª¬¶·«¨ ²³·¬°∏° °²§¨¯oº«¬¦«¬¶¶∏¬·¤¥¯¨·² ¥¨ ∏¶¨§¬±·«¨ ±²µ·«²©ƒ∏­¬¤± ³µ²√¬±¦¨ ¤±§²·«¨µ¤µ2
¤¨¶q
Κεψ ωορδσ} ≤∏·¬±ª¤µ¨¤o‹¤µ√¨ ¶·¬±ª¤±§¶®¬§§¬±ª²³¨µ¤·¬²±o≤²°³µ¨«¨ ±¶¬√¨ √¨¤¯∏¤·¬²±o’³·¬°∏° °²§¨¯
关于伐区作业综合效益定量评价至今还少见报道k邱仁辉等 ot||z ~史济彦等 ot||{ ~张良弓等 o
t||z ~郭建钢等 ousss ~周新年等 ot|{{ ~t||u ~t||w ~t||x ~t||y ~t||z ~t||{ ~usssl ∀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综合效益主要由经济和生态 u部分效益组
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 ~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
试验地位于福建省建瓯市大源林业采育场和墩阳林业采育场 o中心区域位于建瓯市东峰镇与东游
镇境内k建瓯市位于东经 ttzβwxχx{δ ∗ tt{βxzχttδ o北纬 uyβv{χxwδ ∗ uzβusχuyδl o该地地处武夷山脉的东南
部 o鹫峰山脉的西北侧 ∀属中亚热带季风性气候 o年均温度为 t{ qz ε ot月平均气温 { ε oz月平均气温
u{ qx ε o极端最低气温 p z ε o极端最高气温 wt qw ε o年无霜期 uzs ∗ u|s§∀年均降水量 t{|s°°左右 o年
蒸发量 tvuz qv ∗ tysx qw°° o相对湿度 {v h ∀伐区为低山丘陵地形 o海拔 yss ∗ {ss° o坡度 uxβ ∗ vxβ o土壤
为花岗片麻岩发育成的黄红壤 o土层厚度中 !疏松 ∀采伐作业迹地前茬优势树种为常绿阔叶林 o乔木层
主要为甜槠k Χαστανοπσισ εψρειl !米槠k Χαστανοπσισ χαρλεσιιl !虎皮楠k ∆απηνιπηψλλυµολδηαµιιl !木荷k Σχηιµα
συπερβαl等 ∀林下植被主要有 }黄瑞木kΑδινανδρα µιλλεττιιl !石栎kΛιτηοχαρπυσ γλαβερl !少叶黄杞k Ενγεληαρδ2
τια φενζελιιl !芒萁k ∆ιχρανοπτερια διχητοµαl !黑莎草k Γαηνια φριστισl等 ∀
u 研究方法
2 .1 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选取组成伐区作业模式的 u个主要因素作为试验因子 o根据所选的因素和水
平 o确定伐区的 y种作业模式 o见表 t ∀表 t中的皆伐 o综合考虑经济效益与生态效益的影响 o提倡隔带
小面积皆伐 o推荐 ts ∗ tx«°u 为宜k周新年等 ot||yl ∀
表 1 试验设计安排
Ταβ .1 Αρρανγεµεντ οφτεστ δεσιγν
作业模式
²§¨¯²©²³¨µ¤·¬²± ´ µ ¶ · ∏ √
主伐方式
‹¤µ√¨ ¶·¬±ª ° ·¨«²§
皆伐
≤¯¨ ¤µ¬±ª¦∏·¬±ª
皆伐
≤¯ ¤¨µ¬±ª¦∏·¬±ª
皆伐
≤¯ ¤¨µ¬±ª¦∏·¬±ª
皆伐
≤¯ ¤¨µ¬±ª¦∏·¬±ª
皆伐
≤¯ ¤¨µ¬±ª¦∏·¬±ª
择伐
≥¨ ¯¨ ¦·¬√¨ ¦∏·¬±ª
集材方式
≥®¬§§¬±ª ° ·¨«²§
全悬索道
≥∏¶³¨ ±§¨§¦¤¥¯ º¨¤¼
半悬索道
‹¬ª«2¯ ¤¨§¦¤¥¯ º¨¤¼
手扶拖拉机
• ¤¯®¬±ª·µ¤¦·²µ
手拉板车
°∏¶«¦¤µ·
土滑道
⁄¬µ·¦«∏·¨
人力
¤±∏¤¯
2 .2 伐区作业经济效益分析
在分析各伐区作业模式k均为 t||y年采伐l的经济效益时 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包括采伐 !打枝 !造材 !检尺 !剥皮l !集材段成本 !归装段成本和其余项成本k包括准备
作业 !不可预见费和物燃料消耗费用等l等 w个作业成本作为经济效益指标 ∀为了便于计算各伐区作业
模式的经济效益指标 o列出 y个伐区作业模式的试验区所在伐区的木材生产有关数据k单位面积出材量
较接近 o为 txs qss ∗ tyt qxt°vΠ«°ul 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 u !表 v ∀
下面以作业模式 ´k皆伐作业 p全悬索道集材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 qu qt 短期收益 ςt 伐区短期收益 ςt 是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Π«°ul ∀因此 o伐区的单位面积出材量 Αk°vΠ«°ul按ktl式计算 ∀
Α € 立木出材量 ≅ 树种比例 Α伐区面积 ktl
表 2 试验区所在伐区概况 ≠
Ταβ .2 Χονδιτιονσ οφ χυττινγ αρεασ
作业模式
²§¨¯²©²³¨µ¤·¬²±
林班Π小班
≤²°³¤µ·° ±¨·
采伐面积
„µ¨¤²©¦∏·¬±ª¤µ¨¤k«°ul
蓄积量
Œ±√¨ ±·²µ¼k°vl
出材量
°µ²§∏¦¨§º²²§k°vl
树种组成
≤²°³²¶¬·¬²± ²©¶³¨¦¬¨¶
平均胸径
⁄…‹k¦°l
´ {wΠt| | qss tzxy tvxs vz… …usuw
µ {wΠuw { qst txuy tusu vz… …usuw
¶ xyΠtw ty qxx vxzx uyzv u{… …usuv
· xvΠuz tv qx| uzss us{z u{… …usux
∏ xvΠu{ y qst tt{x |ux u{… …usux
√ |Πy !z s qt{ vy uz qx u{… …usus
 }马尾松 ¤¶¶²± ³¬±¨ o…}阔叶树 …µ²¤§¯¨ ¤√¨ §·µ¨¨q 作业模式 ´皆伐面积为 |«°u o立木出材量为 tvxs°v o树种
组成为 v马 z阔 ∀则
Αt € tvxs ≅ s qv Α | € wx Αu € tvxs ≅ s qz Α | € tsx
sst 林 业 科 学 vz卷
表 3 伐区木材生产需工数 (工日)
Ταβ .3 Ωορκσ οφ ωοοδσιν χυττινγ αρεασ (º²µ®¬±ª§¤¼)
作业模式
²§¨¯²©
²³¨µ¤·¬²±
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

归装段
⁄¨ ¦®¬±ª¤±§
²¯¤§¬±ª
其余项
’·«¨µ¶

´ 皆伐 ≤¯¨ ¤µ¬±ª¦∏·¬±ª tss vxv w|u wxw ttxs
µ 皆伐 ≤¯¨ ¤µ¬±ª¦∏·¬±ª tss tyu v|t v{w ttus
¶ 皆伐 ≤¯¨ ¤µ¬±ª¦∏·¬±ª tss tsuv tt{x |yu |ty
· 皆伐 ≤¯¨ ¤µ¬±ª¦∏·¬±ª tss zzv yw| {ux x{z
∏ 皆伐 ≤¯¨ ¤µ¬±ª¦∏·¬±ª tss vwu |y vyy utw
√ vs h择伐 vs h ≥¨¯ ¦¨·¬√¨ ¦∏·¬±ª vt1x tu tx z t|
其中 }Αt !Αu 分别为马尾松和阔叶树的实际单位面积出材量 ∀
据 t||y年建瓯林业采育场木材销售价格 o马尾松平均胸径 us ∗ uy¦°的木材单价为 xty元Π°v o阔叶
树平均胸径 us ∗ uu¦°的木材单价为 vx{元Π°v o所以 o作业模式 ´的短期收益 ςt 为
ςt € Ε
u
ι € t
kΑι ≅ 销售单价ιl € wx ≅ xty n tsx ≅ vx{ € ys{ts
计算择伐时 o既考虑只择伐阔叶树材k作业模式 √的实际择伐强度为 vt qx h l的收益 o又考虑山上
库存立木价值 o根据森林资源价的概念 o按林价计算k周新年 ot||wl ∀由福建省物委k{|l闽价k农l字第
ttx号文林价为 }马尾松 !乙级杂木 zs元Π°v ∀则作业模式 √的短期收益 ςt 为
ςt € 择伐收益 n 山上库存立木价值
€ kuz qx ≅ s qvtx Α s qt{ ≅ vx{l n kuz qx ≅ s qy{x Α s qt{ ≅ zsl € uwxxw
u qu qu 采造段成本 ςu 采造段成本包括采伐 !打枝 !造材 !检尺 !剥皮等项费用之和 ∀采造段单位材积
成本 ςuk元Π°vl按kul式计算kt||y年日工资按 uw元计 o下同l ∀
ςu € 采造段需工 ≅ 日工资 Α k蓄积量 ≅ 实际采伐强度l kul
则作业模式 ´的采造段单位材积成本 ςu 为
ςu € vxv ≅ uw Α ktzxy ≅ tss h l € w q{u
u qu qv 集材段成本 ςv 集材段单位材积成本k元Π°vl按kvl式计算 ∀
ςv € 集材段需工 ≅ 日工资 Α k出材量 ≅ 实际采伐强度l kvl
则作业模式 ´的集材段单位材积成本 ςv 为
ςv € w|u ≅ uw Α ktvxs ≅ tss h l € { qzx
u qu qw 归装段成本 ςw 归装段单位材积成本k元Π°vl按kwl式计算 ∀
ςw € 归装段需工 ≅ 日工资 Α k出材量 ≅ 实际采伐强度l kwl
则作业模式 ´的归装段单位材积成本 ςw 为
ςw € wxw ≅ uw Α ktvxs ≅ tss h l € { qsz
u qu qx 其余项成本 ςx 其余项单位成本k元Π°vl为准备作业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费用之和 ∀按kxl式计算 ∀
ςx € 其余项需工 ≅ 日工资 Α k蓄积量 ≅ 实际采伐强度l kxl
则作业模式 ´的其余项单位材积成本 ςx 为
ςx € ttxs ≅ uw Α ktzxy ≅ tss h l € tx qzu
2 .3 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 }tl抗逆作用指标 ~ul涵养水源指标 ~vl土壤肥力指标 ~
wl气候指标 ~xl大气质量指标 ~yl土地自然生产力指标等k周新年 ot||wl ∀这些指标体系是针对林业生
tst 第 w期 周新年等 }我国南方集体林区伐区采集作业模式选优
产规划活动而言 ∀对某个具体伐区 o可从中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 ∀依据主成分分析k周新年等 ot||{l o其中第一主成分的累计贡献率已达 |s qx{ h o它们综合了原有
tx个指标的绝大部分信息 o基本上能反映不同采伐 !集材方式林地土壤理化性质变化情况 ∀为此选取
第一主成分的前 {个指标来分析伐区作业的生态效益 o它们分别是土壤肥力指标k有机质含量 !速效 ‘
和全 ‘l和蓄水保土指标k总孔隙度 !毛管持水量 !最大持水量 !结构体破坏率和非毛管孔隙度l ∀
u qv qt 不同作业模式对林地土壤主要理化指标含量的影响 不同作业模式对林地土壤主要理化指标
含量的影响 o见表 wk周新年等 ot||{l ∀表 w中 }tl为表层 s ∗ ts¦°oul为底层 ts ∗ us¦°~分子为伐后迹地
土样 o分母为伐前对照土样 ~表头单位为分子 !分母的同一单位 ∀
表 4 不同作业模式对林地土壤主要理化指标含量的影响
Ταβ .4 Ιµπαχτ ον τηε χοντεντσ οφτηε πηψσιχαλ ανδ χηεµιχαλ προπερτιεσ οφσοιλ αφτερ διφφερεντ οπερατιοναλ µοδελσ
作业模式
²§¨¯²©
²³¨µ¤·¬²±
有机质
’µª¤±¬¦
°¤·¨µ
k h l
速效 ‘
„√¤¬¯¤¥¯¨
‘
k°ª#®ªp tl
全 ‘
ײ·¤¯
‘
k h l
总孔隙度
ײ·¤¯
³²µ²¶¬·¼
k h l
毛管持水量
≤¤³¬¯¯¤µ¼ °²¬¶2
·∏µ¨ ¦¤³¤¦¬·¼
k h l
最大持水量
¤¬¬°∏° °²¬¶2
·∏µ¨ ¦¤³¤¦¬·¼
k h l
结构体破坏率
•¤·¬²²©¶²¬¯
¶·µ∏¦·∏µ¨ §¤°¤ª¨
k h l
非毛管孔隙度
‘²±2¦¤³¬¯¯¤µ¼
³²µ²¶¬·¼
k h l
´
tl
ul
v quuv
v qytw
u quzs
u qwzt
twz q|w
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tsz quy
tt{ qzw
s qttu{
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s qs{vx
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ww q|w
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µ
tl
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u qv||
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t q|z{
{y q|u
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|s qus
s qsyw{
s qs{yw
s qsxuz
s qsy|u
v{ q{v
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vv q{x
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tt qvu
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·
tl
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s q{su
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s qsy{z
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vw qss
vu qx|
w| qtx
vx quu
wu qv|
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tx qyz
u| q{u
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∏
tl
ul
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t qvuy
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x| q{t
|y qz{
s qsyvx
s qtsxs
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t{ q{{
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√
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ul
v qsv|
v qvvv
u q{zu
u q|xz
tvu quy
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s qttz{
s qtutz
s qs|{y
s qs|s|
xx qty
xu q|w
w| qys
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wz q{
wz qt
ws qy
wv
yx qu
yu q{
w| qt
xt q{
tx qv
us qw
uw q|
uu qwt
tw qzu
tv quv
{ qx|
{ qty
u qv qu 不同作业模式对林地土壤主要理化指标的变化程度k表 x o周新年等 ot||{l
v 伐区作业模式选优
3 .1 评价模型简析
ust 林 业 科 学 vz卷
表 5 不同作业模式对林地土壤主要理化指标的变化程度
Ταβ .5 Τηε χηανγελεϖελσ οφτηε πηψσιχαλ ανδ χηεµιχαλ προπερτιεσ οφσοιλ αφτερ διφφερεντ οπερατιοναλ µοδελσ
作业模式
²§¨¯²©
²³¨µ¤·¬²±
有机质
’µª¤±¬¦
°¤·¨µ
k h l
速效 ‘
„√¤¬¯¤¥¯¨
‘
k°ª#®ªp tl
全 ‘
ײ·¤¯
‘
k h l
总孔隙度
ײ·¤¯
³²µ²¶¬·¼
k h l
毛管持水量
≤¤³¬¯¯¤µ¼ °²¬¶2
·∏µ¨ ¦¤³¤¦¬·¼
k h l
最大持水量
¤¬¬°∏° °²¬¶2
·∏µ¨ ¦¤³¤¦¬·¼
k h l
结构体破坏率
•¤·¬²²©¶²¬¯
¶·µ∏¦·∏µ¨ §¤°¤ª¨
k h l
非毛管孔隙度
‘²±2¦¤³¬¯¯¤µ¼
³²µ²¶¬·¼
k h l
´ tlul
p s qv|t
p s qust
p tz qsy
p tt qw{
p s qstvz
p s qssvs
p v qzy
p v qws
p y qss
p u qvs
p | qws
p w qvs
v qs|
u q|z
p u qsy
p t q|z
µ tlul
p s qyxv
p s qwy{
p ut qww
p ty qty
p s qsuty
p s qstyx
p w qwy
p v qss
p y qvv
p u qsz
p ts qxz
p v qtv
| qvw
t qtt
p v qss
p u qsw
¶ tlul
p t qvzu
p t qsvs
p yu qyw
p wt qx|
p s qsvs|
p s qsu|w
p ts qxz
p x qyu
p tx qys
p ts qxz
p uw qzz
p tx qst
tv qv{
x q{w
p z qyz
p v qvx
· tlul
p s qvxv
p s quyt
p tw qvw
p x qsv
p s qstzw
p s qssyy
p z qvw
p w qvw
p | qy{
p w quu
p ty qxy
p z qtz
tt q|v
y q{w
p x q{x
p u q|x
∏ tlul
p t qut|
p t qtxs
p ww qsv
p vy q|z
p s qswtx
p s qsvvy
p | qyx
p z qxz
p tv qxz
p { qwt
p uu qvz
p tw qtw
ty qy{
| q{|
p x q|w
p w qw{
√ tlul
p s qu|w
p s qs{x
p w qx{
p s qyu
p s qssv|
p s qsszz
u quu
t qx{
s qsz
p u qws
s qzs
p u qzs
p x qts
u qw|
t qw|
s qwv
根据上述 y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 oΥ值一般按kyl式和kzl式换算 ∀即
Υ € t p s q|kςµαξ p ςlΠkς°¤¬ p ς°¬±l kyl
Υ € t p s q|kς p ς°¬±lΠkς°¤¬ p ς°¬±l kzl
式kyl为递增关系式 o式kzl为递减关系式 ∀当目标值越大越好时 o选用式kyl o否则选用式kzl ∀设有 u
个方案 }Αt 和 Αu
ΥkΑtl € Κt Υtt n Κuu Υtu n , n ΚΝΥt Ν € Ε
Ν
ϕ€ t
ΚϕΥtϕ k{l
ΥkΑul € Κt Υut n Κuu Υuu n , n ΚΝΥu Ν € Ε
Ν
ϕ€ t
ΚϕΥuϕ k|l
式k{l和式k|l为效用函数 ∀式中的 Κϕkϕ€ t ou o, oΝl是每个目标的相对权重值 o它们满足 Ε
Ν
ϕ€ t
Κϕ € t ∀
如果 ΥkΑtl ∴ ΥkΑul o说明方案 Αu 为被支配方案 o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 o对 Ν
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 € s q{ oΚϕι € s qu ∀比较次数为 Ρ € ΧΝu ∀
这些 Κ值之间具有下列关系 }
Κιϕ n Κϕι € t Κιϕ ∴ s oΚϕι ∴ s ktsl
每个目标的权重为 }Κι € k Ε
Ν
ϕ€ t
ΚιϕlΠΡ ~而其总和为 }Ε
Ν
ϕ€ 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 kttl
vst 第 w期 周新年等 }我国南方集体林区伐区采集作业模式选优
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
ι € t
Κι Υιϕ ktul
最后 o根据 Ωι 值的大小可选出优化的方案 ∀
3 .2 伐区作业模式优化
对各伐区作业模式的 tv个量化指标归为 v类 o即经济效益 !土壤肥力和蓄水保土 ∀设 ςt !ςu !ςv !
ςw !ςx 为各伐区作业模式经济效益的 x个指标值 o分别表示短期收益 ςtk元Π«°ul !采造段单位材积成本
ςuk元Π°vl !集材段单位材积成本 ςvk元Π°vl !归装段单位材积成本 ςw k元Π°vl和其余项单位材积成本
ςxk元Π°vl ∀短期收益分马尾松和阔叶树 u类 o按各木材径级 t||y年的实际销售价格计算 ∀采造段 !集
材段 !归装段 !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 ∀设 ςy !ςz !ς{ 为土壤肥力的
v个指标值 o分别表示有机质 ςykªΠ®ªl !速效 Ν ςzk°ªΠ®ªl o全 Ν ς{kªΠ®ªl ∀设 ς| !ςts !ςtt !ςtu !ςtv为蓄
水保土指标 o分别表示总孔隙度 ς| k h l !毛管持水量 ςts k h l !最大持水量 ςttk h l !结构体破坏率 ςtu
k h l和非毛管孔隙度 ςtvk h l o见表 y ∀
表 6 伐区作业模式各效益指标
Ταβ .6 Εϖερψ βενεφιτ ανδ χοστσ οφ διφφερεντ οπερατιοναλ µοδελσιν χυττινγ αρεασ
作业
模式
²§¨¯²©
²³¨µ¤·¬²±

短期
收益
ר °³²µ¤µ¼
¬±¦²°¨
ςt
采造段
成本
≤²¶·²©
©¨¯¯¬±ªi
¥∏¦®¬±ª
ςu
集材段
成本
≤²¶·²©
¶®¬§§¬±ª
ςv
归装段
成本
≤²¶·²©
§¨¦®¬±ª
¤±§
²¯¤§¬±ª
ςw
其余项
成本
≤²¶·²©
²·«¨µ¶
ςx

有机质
变化量
≤«¤±ª¨ ²©
²µª¤±¬¦
°¤·¨µ
ςy
速效 ‘
变化量
≤«¤±ª²©
¤√¤¬¯¤¥¯¨‘
ςz
全 ‘
变化量
≤«¤±ª²©
·²·¤¯ ‘
ς{
总孔隙度
变化量
≤«¤±ª¨ ²©
·²·¤¯ ³²µ²¶¬·¼
ς|
毛管持水
变化量
≤«¤±ª¨ ²©
¦¤³¬¯¯¤µ¼
°²¬¶·∏µ¨
¦¤³¤¦¬·¼
ςts
最大持水
变化量
≤«¤±ª¨ ²©
°¤¬¬°∏°
°²¬¶·∏µ¨
¦¤³¤¦¬·¼
ςtt
结构体
破坏率
•¤·¬²²©¶²¬¯
¶·µ∏¦·∏µ¨
§¤°¤ª¨
ςtu
非毛管
孔隙度
‘²±2¦¤³¬¯¯¤µ¼
³²µ²¶¬·¼
ςtv
´ ys{ts wq{u {qzx {qsz txqzu tlul
psqv|t
psqust
ptzqsy
pttqw{
psqstvz
psqssvs
pvqzy
pvqws
pyqss
puqvs
p|qws
pwqvs
vqs|
uq|z
puqsy
ptq|z
µ ys{vx uqxx zq{t zqyz tzqyt tlul
psqyxv
psqwy{
putqww
ptyqty
psqsuty
psqstyx
pwqwy
pvqss
pyqvv
puqsz
ptsqxz
pvqtv
|qvw
tqtt
pvqss
puqsw
¶ yu|ux yq{z tsqyw {qyw yqtx tlul
ptqvzu
ptqsvs
pyuqyw
pwtqx|
psqsvs|
psqsu|w
ptsqxz
pxqyu
ptxqys
ptsqxz
puwqzz
ptxqst
tvqv{
xq{w
pzqyz
pvqvx
· x|{vs yq{z zqwy |qw| xquu tlul
psqvxv
psquyt
ptwqvw
pxqsv
psqstzw
psqssyy
pzqvw
pwqvw
p|qy{
pwquu
ptyqxy
pzqtz
ttq|v
yq{w
pxq{x
puq|x
∏ x||yv yq|v uqw| |qxs wqvv tlul
ptqut|
ptqtxs
pwwqsv
pvyq|z
psqswtx
psqsvvy
p|qyx
pzqxz
ptvqxz
p{qwt
puuqvz
ptwqtw
tyqy{
|q{|
pxq|w
pwqw{
√ uwxxw uxqws wtqxy t|qv| wsqut tlul
psqu|w
psqs{x
pwqx{
psqyu
psqssv|
sqsszz
uquu
tqx{
sqzs
puqws
uqws
puqzs
pxqts
uqw|
tqw|
sqwv
据专家调查法和相对比较法确定经济效益 !土壤肥力和蓄水保土 v个主目标的权重分别为 s qwss !
s quyz和 s qvvv o计算结果见表 z ∀再用相对比较法分别对 v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 x个子目标计算 o得到 ςt !ςu !ςv !
ςw !ςx 的相对权重均为 s qu ~对 / 土壤肥力0的 v 个子目标计算 o得到 ςy !ςz !ς{ 的相对权重分别为
s1vvz !s1vvv和 s1vvs ~对/蓄水保土0的 x个子目标计算 o得到 ς| !ςts !ςtt !ςtu !ςtv的相对权重分别为
s1usv !s qusv !s quss !s qt|{和 s qt|y ~再用式kttl计算出各子目标的绝对权重 o分别为 s qs{ !s qs{ !s qs{ !s q
s{ !s1s{ !s1s|s !s1s{| !s qs{{ !s qsy{ !s qsy{ !s qsyz !s qsyx和 s qsyx ∀又将表中 tv个指标值用式kyl !式kzl
换算成统一的效用值 ∀对于短期收益 !各理化性质指标变化量和最大持水变化量指标 o其数值愈大愈
好 o则采用递增关系式kyl换算 ~而其它指标的数值愈小愈好 o采用递减关系式kzl换算 ∀最后 o用式ktul
wst 林 业 科 学 vz卷
表 7 各主目标相对权重
Ταβ .7 Χαλχυλατιον οφ προπορτιοναλ χοεφφιχιεντ το εϖερψ µαιν οβϕεχτιϖε
主目标 ¤¬± ²¥­¨¦·¬√¨ 主目标权重 °µ²³²µ·¬²±¤¯ ¦²¨©©¬¦¬¨±· Ε 相对权重 °µ²³²µ·¬²±¤¯ ¦²¨©©¬¦¬¨±·
经济效益 ∞¦²±²°¬¦³µ²©¬· s1y s1y t1u s1wss
土壤肥力 ≥²¬¯ ©¨µ·¬¯¬·¼ s1w s1w s1{ s1uyz
蓄水保土 • ¤·¨µi ¶²¬¯ ¦²±¶¨µ√¤·¬²± s1w s1y t1s s1vvv
计算出各伐区作业模式的综合评价值 Ω¬o结果见表 { ∀
表 8 伐区作业模式的综合评价值计算
Ταβ .8 Τηε χαλχυλατιον οφ χοµ πρεηενσιϖε βενεφιτσ οφ διφφερεντ οπερατιοναλ µοδελσιν χυττινγ αρεασ
作业模式
²§¨¯²©²³¨µ¤·¬²±
ςt ςu ςv ςw ςx ςy ςz ς{ ς| ςts ςtt ςtu ςtv
s qs{ s qs{ s qs{ s qs{ s qs{ s qs|s s qs{| s qs{{ s qsy{ s qsy{ s qsyz s qsyx s qsyx
评价值 Ω¬
∞√¤¯∏¤·¬±ª√¤¯∏¨¶
´ s q|xs s q|tt s q{xy s q|y| s qztw tlul
s q|t|
s q|su
s q{sz
s qzyt
s qzyx
s qzyz
s qxz|
s qxts
s qyvs
s q|zy
s qys|
s q{{v
s qyyu
s q{s|
s qyxt
s qxys
s qz{u
s q{t{
µ s q|xt t qsss s q{zz t qsss s qyyz tlul
s qzss
s qyzy
s qzv|
s qyx|
s qxzy
s qwzv
s qxvs
s qxxs
s qytu
t qsss
s qxzs
s q|y|
s qwsv
t qsss
s qxx|
s qxwz
s qztz
s qz|u
¶ t qsss s q{vs s q{tu s q|uy s q|xw tlul
s qtss
s qust
s qtss
s qtss
s qvxw
s qt|u
s qtss
s qu|u
s qtss
s qtss
s qtss
s qtss
s quvy
s qxtx
s qtss
s qvsz
s qwxv
s qw|u
· s q|uz s q{vs s q{{y s q{ys s q|z{ tlul
s q|xt
s q{xt
s q{w|
s q|sv
s qyzz
s qy{{
s qvuz
s qwt{
s qwuz
s qzzu
s qvzu
s qyzv
s qu|y
s qwtv
s quz|
s qv{s
s qy|v
s qzxw
∏ s q|vt s q{uz t qsss s q{x| t qsss tlul
s quu{
s qtss
s qv{{
s qust
s qtss
s qtss
s qtyx
s qtss
s qutu
s qvu|
s qtz|
s qtyw
s qtss
s qtss
s quzs
s qtss
s qw|x
s qwx{
√ s qtss s qtss s qtss s qtss s qtss tlul
t qsss
t qsss
t qsss
t qsss
t qsss
t qsss
t qsss
t qsss
t qsss
s q|yx
t qsss
t qsss
t qsss
s q{x|
t qsss
t qsss
s qyws
s qyu{
从表 {可知 o对于表层 s ∗ ts¦°和底层 ts ∗ us¦°}作业模式 ´的综合评价值ks qz{u os q{t{l均最高 o
即为最优模式 ~作业模式 µ都为次之 ~而作业模式 ¶ks qwxv os qw|ul皆为最差 ∀若仅考虑生态效益k总权
重按 s qy计l o借助表 { o可得表 | ∀
表 9 伐区作业模式的生态效益评价值
Ταβ .9 Τηε εϖαλυατινγ ϖαλυεσ οφ εχολογιχαλ βενεφιτσ οφ διφφερεντ οπερατιοναλ µοδελσιν χυττινγ αρεασ
作业模式
²§¨ ¶¯²©²³¨µ¤·¬²±
´ µ ¶ · ∏ √
tl ul tl ul tl ul tl ul tl ul tl ul
s qwvs s qwyy s qvxz s qwvu s qs|t s qtvs s qvvx s qv|y s qtuy s qs{| s qyss s qx{{
从表 |可知 o作业模式 √最优 o作业模式 ´次之 o而作业模式 ¶最差 ∀
w 结论
对伐区采集作业模式进行多目标决策 o结果表明 }从经济效益来看 o因/择伐作业2人力集材0的短期
收益差和择伐作业单位材积成本高 o其短期经济效益最差 ~从生态效益来看 o皆伐作业后林地土壤理化
性质发生变化程度较大 o同时集材作业带走部分表土并对土壤产生压实作用 o使迹地土壤孔隙减少 o土
壤变得紧实 o持水性能恶化 ∀而/择伐作业2人力集材0因保留部分林木 o其土壤理化性质的变化程度要
比皆伐作业小 o多项指标比伐前略有改善 ∀因此/择伐作业2人力集材0为最优作业模式 ∀小面积皆伐伐
区的集材作业优劣排序依次为 }全悬索道集材 o半悬索道集材 o手板车集材 o土滑道集材与拖拉机集材 ∀
xst 第 w期 周新年等 }我国南方集体林区伐区采集作业模式选优
虽然皆伐的短期经济效益优于择伐作业 o但皆伐引起的地力衰退和土壤侵蚀比择伐严重得多 ∀因
此 o为了实现森林可持续经营 o建议改变传统的皆伐方式 o采用择伐代替皆伐 o使森林更好地发挥其综合
效益 ∀
对类似试验区的伐区 o皆伐侧重于考虑伐区采集作业的经济效益 o同时计及生态效益的影响 o则/皆
伐作业2全悬索道集材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采用 ∀
参 考 文 献
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
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 o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郭建钢 q伐区采育作业系统综合效益评价的研究 q林业科学 ousss ovykyl }u{ ∗ vw
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 ot|x ∗ ut{
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{
«²∏ ÷¬±±¬¤±o±¬∏ • ±¨«∏¬o≠¤±ª≠∏¶«¨ ±ª ετ αλq∞¦²¯²ª¬¦¤¯ ¶¨¯¨ ¦·¬√¨ ¦∏·¬±ª¤±§¶∏¶·¤¬±¤¥¯¨∏·¬¯¬½¤·¬²±²© √¨¨ µªµ¨ ±¨ ¥µ²¤§2¯ ¤¨√ §¨©²µ¨¶·qŒ±}• ¤±ª¬«¤¬∞§q
°µ²¦¨ §¨¬±ª¶²©¬±·¨µ±¤·¬²±¤¯ Œ˜ƒ• ’ ¶¨ °¬±¤µ²± ƒ²µ¨¶·‹¤µ√¨ ¶·¬±ª¤±§ƒ²µ¨¶·• ª¨¬²± ≥∏¶·¤¬±¤¥¯¨˜·¬¯¬½¤·¬²±o…¨ ¬­¬±ª}≤«¬±¤ƒ²µ¨¶·µ¼ °∏¥¯¬¶«¬±ª‹²∏¶¨ o
t||z owu ∗ wy
yst 林 业 科 学 vz卷