黑龙江省林业采运机械化发展变化及驱动力分析

鲍震宇，王立海

(东北林业大学 工程技术学院，哈尔滨 150040)

采运机械化是指在木材生产中使用动力机械去代替手工作业的过程。研究采运机械化的发展变化对于把握林业装备发展趋势和指导实际生产都有着重要意义。长期以来，许多学者对于采运机械化的发展历史、现状问题与发展趋势都做了很多有益的研究[1]。但是，对于采运机械化发展变化的定量分析还不多。本文根据黑龙江省森林工业的统计数据，对黑龙江省采运机械化的发展变化进行分析，并且运用SPSS软件对相关指标数据进行主成分分析，探究采运机械化发展变化的主要驱动因素，对未来采运机械化的发展进行预测。

1 黑龙江省林业采运机械化发展概况

黑龙江林区的森铁机车运材作业是我国的采运机械化生产的起点。1912年，中东铁路修建后，帝国主义者为掠夺木材在黑龙江苇河林区修建了长20 km的宽轨森铁。此后，黑龙江林区还出现了窄轨森铁。到1949年，黑龙江省共有森林铁路349 km，森铁机车31台[2]。

不过，黑龙江省真正开始采运机械化是在建国以后。20世纪50年代，为适应社会主义建设需要，我国开始引进采运机械设备。黑龙江省林区先后引进油锯、电锯、集材拖拉机、运材汽车、绞盘机、输送机、架空索道等林业机械，木材采运步入机械化阶段[3]。

随着资源状况的变化，黑龙江林区出现了“资源危机、经济危困”的“两危”局面，采运机械化的发展也受到影响。随着“天然林保护工程”的实施，木材采伐量进一步调减，黑龙江林区的采运机械化发展也有所停滞，距离现代化林业的要求还有很大的提升空间。

此外，黑龙江省的采运机械化水平还处在初级阶段，没有实现全盘机械化。在木材生产中，仍然依赖大量的手工辅助工作。例如在木材的装卸作业中，原木的编捆、挂钩、摘钩等作业，都需要工人手工完成，劳动强度大且危险性高。

2 黑龙江省林业采运机械化的发展变化分析

评价采运机械化的水平，一般用机械作业量占总作业量的比重，也就是采运机械生产的木材产量占林区木材总产量的比重来表示。与此同时，林业机械装备的保有数量也是衡量采运机械化水平的重要指标[4]。根据黑龙江省森工工业统计资料，黑龙江省的林业采运综合机械化程度和林业机械各时期年均保有量的变化如图1和图2所示。

图1 黑龙江省的林业采运综合机械化程度历年变化图

图2 黑龙江省的采运机械各时期年均保有量变化图

在过去的60多年里，黑龙江省的采运机械化水平发生了很大的变化，大致可以分为以下几个时期。

在建国初期(1949～1952年)，黑龙江省的采运机械化水平很低，主要的机械作业都集中在森铁运材方面。在采伐、集材、造材等作业中都缺少机械作业，采伐工具以斧、锯为主，集材、运材依靠畜力和人力，木材装卸需要人拉肩扛，生产条件比较原始[5]。

在“一五”和“二五”时期(1953～1962年)，黑龙江省的采运机械化进入起步阶段。在这期间，黑龙江省通过大量引进国外的林业机械设备，使得黑龙江的采运机械化水平从建国初期的10%左右提高到“二五”末期40%左右，采运机械化逐步得到了应用和推广。

三年调整时期(1963～1965年)是黑龙江省采运机械化的快速增长阶段。这期间，以油锯和集材拖拉机为代表的林业采运机械的数量快速增长。1962年黑龙江省有1 016台油锯，到1965年有2 989台油锯，数量增长了近3倍，而进行集材作业的集材拖拉机从649台增长到1 330台，数量也翻了近一番。采运机械数量的快速增加带来了采运机械化程度的快速增长，三年中黑龙江省的采运机械化程度以年均13%的增长速度提高到80%左右，是建国以来增长最快的时期。

“三五”、“四五”和“五五”时期(1966～1980年)，黑龙江省的采运机械化处于缓慢增长阶段。此间，各种林业机械设备数量逐渐增加，特别是运材汽车的数量从1966年的739台增加到1980年1 650台。而在此期间，黑龙江省的采运机械化也逐步增长到历史最高水平，达到97%以上，大丰、友好、沾河等林业局林业综合机械化程度达到了100%。

从20世纪80年代开始，黑龙江省采运机械化水平开始缓慢回落。从80年代森林可采资源的锐减、“两危”局面的形成，到90年代森林经营方式的改变、采运作业方式的调整，再到本世纪以来“天然林保护工程”的实施、大小兴安岭主伐的全面停止，30年来黑龙江省林区的一系列变化都对采运机械化的发展造成了一定的冲击，使得采运机械化水平有所下降。

在黑龙江省林业采运机械各时期的年均保有数量上，油锯的数量发展到70年以后便基本保持平稳，说明伐木作业中油锯已经基本取代手工锯，是伐木作业的主流。在集运机械方面，集材拖拉机的数量经历了先增加后减少的变化，运材汽车的数量则一直在增加，森铁机车的数量在70年代达到最高后便一直减少，到近年来已所剩无几。由此可以看出黑龙江省的集运机械化发展的两点变化。

在集材作业方面，机械化集材曾经一度大幅增加，占据绝对优势，但近年来机械集材比例又大幅下降，畜力集材成为主流。在上个世纪50年代引进集材机械之后，机械化集材以其效率高、成本低、效益好、适应黑龙江林区原条作业方式等优点，占据黑龙江林区集材作业的主导地位，从20世纪70年代中期到80年代中期，机械化集材的比例都在85%以上。此后，随着森林资源结构的变化，森林采伐作业方式改变，特别是随着“天然林保护工程”的深入实施，机械化集材的成本压力增加，于是畜力集材逐渐恢复，并迅速成为集材作业的主流。另外，传统集材拖拉机容易造成土壤压实、水土流失、幼树损伤等问题，生态环境因素也是机械化集材减少的原因之一[6]。

在运材作业方面，汽车运材取代森铁运材逐渐成为主流。森林铁路以其运量大、不受天气影响等优势，曾经担任机械化运材的主力，黑龙江林区的森铁机车和森铁里程在20世纪60、70年代不断增加，1972年森铁机车保有量突破500台，1975年森铁里程突破6 700 km。但在此后，由于森林可采资源的锐减，不及汽车灵活的森铁逐渐被汽车运材所取代。目前，黑龙江大多数林业局的森铁都已经拆除，仅有个别林业局还留有用做观光旅游的森铁。而汽车运材由于其灵活方便、修建道路的成本比森铁低廉而成为黑龙江林区运材的主流[7]。

3 黑龙江省林业采运机械化的驱动力分析

3.1 驱动力分析方法

为了分析林业采运机械化的驱动力，本文使用主成分分析的方法。主成分分析将原来个数较多的变量转化为个数较少且不相关的几个综合变量，尽可能多地反映原来变量所表示的信息。因此，主成分分析在本质上是一种“降维”处理，这些新的综合变量就是主成分[8]。

进行主成分分析首先要确定分析变量并收集数据，并对原始数据进行标准化处理。然后要求出各个变量的协方差矩阵，也就是相关系数矩阵，并由此计算特征值和特征向量，从而得到主成分贡献率。之后，根据特征值或者累计贡献率确定要保留的主成分，并且计算出主成分载荷。最后，对主成分进行解释和推断。

3.2 驱动力分析的指标选取

根据主成分分析的要求，自黑龙江省开始采运机械化以来选择从1956年至2010年间每隔3年的序列资料作为基础数据。通过对Y(综合机械化程度)进行相关分析并结合林区实际，得到以下10个因子：

X1—公顷出材量(m3/hm2)；X2—单株材积(m3)；X3—平均作业距离(km)；X4—平均作业坡度(°)；X5—皆伐作业比例；X6—原条生产比例；X7—采运工人人均工资(元/月)；X8—生产成本(元/m3)；X9—木材平均价格(元/m3)；X10—年木材产量(m3)。

指标的原始数据见表1。

表1 黑龙江省林业采运机械化发展驱动力分析原始数据

数据来源：根据黑龙江省林业统计资料汇编1949-1980、黑龙江省森林工业综合统计资料汇编(1981～2010年)整理。

3.3 驱动力分析的结果

使用SPSS软件降维分析工具对数据进行主成分分析，计算出前五个主成分特征值和方差贡献率，见表2。

表2 特征值与方差贡献率

从表2中可以看出，前两个主成分的特征值都大于1，且累计贡献率已经达到88.384%，高于85%，可以反映所有变量的信息，因此选取第一主成分和第二主成分。

表3 主成分因子载荷

根据主成分因子载荷可以得到两个主成分的得分模型，并计算出主成分因子得分。利用Y和两个主成分得分进行回归分析，可以得到回归模型如下：

Y=0.775+0.048F1+0.191F2(R=0.901F=34.526)。

回归模型拟合显著，表明两个主成分与采运机械化程度的关系密切，可以用来分析黑龙江省采运机械化发展的驱动因素。在第一主成分中，载荷较大的有X1、X3、X4、X8和X9，在第二主成分中，载荷较大的有X6。其中，载荷最大的是X8生产成本，其次是X4平均作业坡度和X3平均作业距离，再其次有X9木材平均价格和X1公顷出材量。因此，结合各个指标之间的相关系数，可以将黑龙江省采运机械化发展的驱动因素分为以下5个方面。

(1)生产成本因素，包括作业成本和人力成本等指标。这是对采运机械化影响最直接的因素。黑龙江在20世纪80年代以前，采运机械化得到快速发展就是由于机械化生产成本更低，而近20年来畜力集材等非机械化作业的比例上升很大程度上也是出于成本考虑。而西方林业发达国家，从20世纪40年代开始采运机械化，到90年代基本趋于成熟，就是因为人均收入水平不断提高、劳动力价格逐年上升为其提供了巨大的发展动力[9]。

(2)经济效益因素，主要有木材价格、木材产量等。由于森工企业在木材价格和产量方面并不具有充分的自主权，因此面对不断增加的生产成本，木材生产的经济效益更不乐观。特别是80年代末形成的“两危”局面，使黑龙江森工行业出现全行业亏损[10]。企业经济效益的低迷带来了资金的紧张，很多林业局不仅难以引进新型林业机械设备，甚至对原有机械也无力维修保养，这对于黑龙江林区进一步发展采运机械化造成了很大的阻力。

(3)作业条件因素，主要有作业距离和作业坡度等指标。作业条件是影响采运机械化的关键因素。伐区作业条件的变化可以概括为“散、大、远、少”，也就是伐区分散，坡度变大，距离延长，出材量减少[11]。一方面，作业条件的变化使得传统机械化作业不再满足生产要求，例如一些陡坡超出集材拖拉机的工作范围，集材机无法上坡集材。另一方面，作业条件的变化也使得作业准备量增加，增加了机械化作业的成本，影响了采运机械化的发展。

(4)生产方式因素，包括采伐方式和木材生产作业方式，有皆伐作业比例和原条生产比例等指标。在采伐方式中，皆伐有利于进行机械化作业。在20世纪60年代初期出现在黑龙江林区的皆伐高峰也推动了当时的采运机械化的快速发展。原条生产的特点决定其需要机械设备的辅助，而原木生产则不然。因此，原条生产比例和采运机械化程度有紧密的联系。而80年代后期原木生产的重新抬头也影响了黑龙江采运机械化的发展。

(5)森林资源因素，包括公顷出材量和单株材积等指标。黑龙江省森林资源的变化主要体现为可采资源数量的减少和储备资源质量的下降[12]。森林资源的变化影响了作业条件，改变了木材生产方式，由此增加了生产成本，降低了经济效益，最终影响了采运机械化的发展。因此生产成本和经济效益是影响采运机械化发展的直接原因，而森林资源状况则是决定采运机械化发展的根本原因。此外，森林资源的变化也引起了人们对于生态环境的重视，传统的机械化作业由于在环境友好方面的欠缺而逐渐被淘汰。

3.4 采运机械化的预测分析

在社会经济发展和林业林情保持基本稳定的前提下，根据相关政策规划和发展趋势，可以通过对各个驱动因素的估计来预测未来黑龙江省采运机械化的发展水平。

随着“天然林保护工程”二期的实施，可以估计未来黑龙江林区的资源状况将会逐步好转，公顷出材量和单株材积将基本保持稳定，并可能有所增长[13]。在生产方式上，未来十年，皆伐作业出现的可能几乎不存在，而原条作业的比例也不会有太大改变。随着封山育林政策的实施和森林资源状况的恢复，黑龙江林区的森林作业条件可能会有所好转，但幅度都不会太大。而从长期来看，我国的木材供需缺口还将存在，木材价格还将上扬[14]。而根据“天然林保护工程”二期的实施方案，黑龙江省的木材产量有大幅调减[15]。在作业成本方面，未来林业职工的收入增加仍然是大势所趋[16]。

根据上述对各个驱动因素的分析，结合主成分分析，预测未来几年，由于黑龙江省林区将以恢复和保护森林资源为主，木材产量变化不大，林业采运机械化水平也不会发生显著的变化。而由于劳动力价格和作业成本的变化，一些地区可能会引进小型林业采运机械参与作业，使得采运机械化水平有所增加。不过，从长远角度来看，未来采运机械化仍然会成为木材生产的主流。当下，手工作业和机械化作业还将有一段并存时间，然后逐步向机械化和全盘机械化过渡。

4 结 论

黑龙江省林业采运机械化的发展在不同的历史时期发生了很大变化。本文整理了黑龙江森林工业的统计资料，采用主成分分析的方法，对黑龙江省的林业采运机械化的发展变化进行了分析，找出了采运机械化发展的驱动因素，主要得出以下结论：

(1)黑龙江省林业采运机械化水平经历了快速增长后有所下降，目前采运机械化的发展势头放缓，尤其是集材集材机械化程度较低。

(2)林业采运机械化的发展的驱动因素有作业成本、经济效益、作业条件、生产方式和森林资源这5个因素。其中，驱动黑龙江省采运机械化发展的直接原因是生产成本等经济因素，但根本原因在于森林资源的变化。

(3)根据对各个驱动因素的估计，预测未来几年，黑龙江省的林业采运机械化水平不会发生显著变化。

【参 考 文 献】

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