全国森林资源质量综合评价

杜 志，甘世书，胡 觉

(国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙 410014)

我国森林资源经营经历过三个时期，即从以森林采伐利用为主的时期，历经森林采育兼顾的时期，发展到现在的森林可持续经营时期。森林资源质量的评估作为制定林业经营发展规划与宏观决策的重要科学依据[1]，其内涵也是与时俱进的，从单一的木材产量评价，向兼顾森林资源质量的物质基础和服务效能两方面的综合衡量发展[2]。

目前，在德国和法国等林业发达国家，以木材产量、森林蓄积和可持续经营措施实施状况，以及公众对森林服务功能满意情况等方面进行森林资源质量评价；而国内常采用乔木林单位面积蓄积量、单位面积生长量、单位面积株数、平均郁闭度、平均胸径、树种组成结构等作为衡量森林资源质量的重要指标，同时基于国家森林资源连续清查结果的森林资源质量评价指标体系也在逐步建立完善[1,3]。然而，目前森林资源质量评价的研究对象大多集中于林场[4]、市县范围[5]，对于大区域的动态综合评价较少。本文基于第七次和第八次全国森林资源连续清查成果数据，采用因子分析法对各省的森林资源质量进行分析评价，以期为森林资源可持续经营提供理论支持。

1 数据来源

数据源于2004年至2013年全国31个省级行政区(不含港澳台)的两次森林资源连续清查结果。根据总体性、相对独立性、代表性和具体性等原则[1]，对指标进行筛选，确定以森林分布(森林覆盖率、天然林比重)、森林生产力(林地利用率、单位面积蓄积)、森林结构(林种结构、龄级结构、树种结构、群落结构、林层结构)、森林健康(健康森林面积比重、枯损率、病害面积比重、虫害面积比重、气象及其它灾害比重)和森林服务功能(人均森林面积、人均森林蓄积、自然保护区面积占比)等5个方面17个指标构建森林资源质量综合评价体系。

2 研究方法

2.1 数据处理

综合评价体系的17个指标数据通过指数法进行标准化，其中：正向指标采用公式Ci=Xi/Xmax(Xi，Xmax，Ci分别为指标数原始值、指标数据最大值、指标数据标准化值)，如单位面积蓄积、人均森林面积和人均森林蓄积等指标；逆向指标采用公式Ci=Xmin/Xi(Xi和Xmin为指标数据最小值)，如枯损率、病害面积比重、虫害面积比重等；林种结构、龄级结构和树种结构方面的指标采用公式Ci=1-|X0-Xi|/X0(X0为指标数据区间最优值，本文取0.5)。

2.2 因子分析和质量分级

因子分析常用于数据降维，可实现用少数变量(主成分)来解释多个变量(因子)的信息，通过分析变量间相关性的大小，进行分组，认定各组代表某一特性。因子分析法首先采用KMO值 和Bartlett球形度检验该方法对于对象的适用性，其次通过提取主成分来解释总方差，最后运用旋转矩阵结果表示分组权重结果。

将标准化后的指标数据与因子分析确定的权重进行加权求和，得到综合指数，将其分为优[0.5，1]、良[0.4，0.5)、中[0.3，0.4)、差[0，0.3)四个级别。

3 结果与分析

3.1 指标体系构建

对省级行政区两期连清成果17个指标的数据进行因子分析，结果显示：KMO值0.631，大于0.5；Bartlett球形度检验Sig值小于极显著水平的0.01，表示因子分析法适用于森林资源质量的评估。采用主成分分析法对17个指标进行因子抽取，提取特征值大于1的因子，共5个。通过最大方差法旋转后特征值贡献率依次为24.798%，15.647%，13.267%，10.382%和9.120%，累积贡献率为73.214%，显示出较好的信息提取效果。

通过旋转成分矩阵对指标分组进行确定，因子载荷代表指标对主成分的相关性，其绝对值越高，相关程度越好。通过旋转成分矩阵对17个指标因子确定对应主成分(表1)。单位面积蓄积、人均森林面积、人均森林蓄积、病害比重和虫害比重在第1个主成分上的载荷值大于其他指标，可视为森林质量、森林服务功能和森林健康指标；第2主成分包括森林覆盖率、林地利用率和林种结构；第3主成分有天然林比重、树种结构、群落结构、气象及其它灾害和自然保护区占比指标；龄组结构和林层结构体现在第4主成分中；森林健康比重和枯损率的指标集中于第5主成分。

表1 旋转成分和因子分析得分系数矩阵表指标成分得分系数1234512345森林覆盖率-0.1230.8040.3510.115-0.2980.0000.3090.134-0.050-0.166天然林比重0.338-0.1930.5610.499-0.3490.020-0.0680.1570.190-0.097林地利用率-0.0450.872-0.1130.0080.1410.0490.338-0.0440.0150.072单位面积蓄积0.755-0.2850.1600.422-0.0510.148-0.078-0.0360.2290.039林种结构-0.2530.836-0.084-0.0190.035-0.0050.313-0.024-0.0140.000龄组结构-0.035-0.2420.0690.709-0.423-0.054-0.116-0.1290.417-0.179树种结构0.1540.0820.7400.1190.022-0.0160.0330.383-0.0340.148群落结构0.4060.2960.4890.353-0.4070.0870.1360.1210.066-0.193林层结构0.0610.2640.0770.6650.170-0.0160.077-0.0340.4660.253

续表1指标成分得分系数1234512345健康森林比重0.2940.314-0.0580.1170.4670.0790.1280.0020.1440.351枯损率-0.020-0.100-0.082-0.0840.809-0.033-0.0560.0980.1040.595病害比重0.5910.136-0.466-0.250-0.1920.2230.110-0.296-0.179-0.293虫害比重0.966-0.0900.087-0.0580.0980.2440.0290.001-0.0870.043气象及其它灾害比重0.057-0.015-0.645-0.0400.1280.0600.001-0.3340.087-0.014人均森林面积0.956-0.1450.1370.0500.0370.2300.0030.004-0.0270.025人均森林蓄积0.965-0.0970.1030.0180.0690.2390.023-0.006-0.0410.037自然保护区占比-0.2010.215-0.5450.3870.006-0.0210.060-0.3430.352-0.010

根据各省级行政区的指标在主成分中的得分系数，结合指标数据标准化值，运用公式Vj=Ci×Zi(其中Vj为主成分的得分值;j取值为1，2，3，4，5；Zi为各指标对应系数)可得出各行政区的成分得分。根据5个主成分的特征值贡献率与累积贡献率的比值，得到各主成分的权重Wj。采用公式EEQ=∑(Vj×Wj)各主成分的得分与权重的加权求和，即为各行政区的森林资源质量综合评价值。

3.2 质量评价结果

将各省级行政区的第七次森林资源连续清查成果数据，采用因子分析法计算森林资源质量评价值，结果如表2所示。西藏自治区的综合评价指数最高，为0.705，宁夏回族自治区的综合评价最低，质量为优的有西藏自治区、福建省和广西壮族自治区。

表2 各主成分和综合得分表省份主成分1主成分2主成分3主成分4主成分5综合评价得分排序得分排序得分排序得分排序得分排序得分排序西藏1.01410.432250.51810.719120.58830.7051福建0.152170.88940.44530.95930.46690.5162广西0.146190.91430.37990.89750.47960.5003江西0.168130.98810.44440.505200.329140.4614吉林0.167140.8608-0.025271.26910.281170.4515湖南0.145200.814110.354110.732110.397120.4406云南0.19960.83990.40080.755100.111250.4407四川0.175100.651190.170171.22620.232210.4328浙江0.173110.88250.44450.425260.280180.4239贵州0.160160.686170.45320.566170.443100.41810湖北0.151180.750130.43060.537180.369130.41111广东0.17990.88160.306140.515190.242200.40712重庆0.134210.609210.336130.76190.433110.39913黑龙江0.18370.772120.140230.94940.031270.39114安徽0.115250.654180.40470.472230.50940.38215辽宁0.134230.820100.082240.689130.299160.37016海南0.44320.9862-0.227290.41927-0.206300.35317山东0.086300.595220.072250.491210.82610.34218河南0.133240.706160.145220.400290.49750.34119河北0.094270.612200.158190.480220.46780.31820青海0.18180.049310.357100.87360.302150.29821

续表2省份主成分1主成分2主成分3主成分4主成分5综合评价得分排序得分排序得分排序得分排序得分排序得分排序山西0.088290.430260.276150.618160.224220.28722内蒙古0.171120.383270.148210.78680.023280.28123江苏0.088280.52424-0.013260.437240.60320.27724上海0.33540.8767-0.543300.393300.143240.27625陕西0.112260.573230.162180.66415-0.128290.26826天津0.33830.72315-0.683310.427250.47170.26427新疆0.162150.050300.342120.665140.248190.25328甘肃0.134220.209280.205160.81970.067260.25129北京0.30350.73814-0.139280.21431-0.225310.23730宁夏0.081310.195290.154200.404280.223230.18231

主成分1得分前三名的依次为西藏、海南和天津，表明其单位面积蓄积、人均森林面积蓄积、病虫害比重均处于全国前列。西藏地广人稀，天然、原始、异龄的成过熟森林占优势，森林健康、大多处于自然状况，其森林资源质量的特点在主成分1得分中遥遥领先于其它省份。青海、宁夏、甘肃等西北部省份幅员辽阔，处于干旱半干旱地区，降水较少，生态环境相对较差，造林成林难度较大，其森林资源质量在主成分2中得分值较低，对应反映了西北地区森林覆盖率和林地利用率有待提高的现实。主成分3得分值较低的为天津、上海、海南和北京，其中上海范围内无天然林分布，均为人工林，其树种较为单一，群落结构较为简单，森林易受气候等灾害影响，与主成分3代表的天然林比重、树种结构、群落结构、气象及其它灾害和自然保护区占比指标相对应。吉林、四川、福建和黑龙江在主成分4得分中较高，反映了这些地区龄组结构和林层结构处于较好的状态。北京地区常受沙尘影响，人员活动频繁，森林大多处于亚健康状态，枯损率较高。海南四面环海，常受台风暴雨等天气影响，森林枯损率高。故北京和海南在成分5得分表现较低。

对第七次和第八次全国31个省级行政区的森林资源连续清查成果进行分析，对比两次的森林资源质量综合评分，详见图1。从分布来看，西藏的森林资源质量综合评分远高于其它省份，全国31个省的大多集中在0.3～0.5区间内，第七次清查成果中有17个省的综合评分位于此范围，第八次有26个省。按级别来划分，第七次各省份的优、良、中、差的比例为3∶9∶8∶11，第八次为1∶11∶15∶4。说明我国森林资源质量基本处于中等和良好的水平上，但还有很大的提高空间。对比两次连清成果的变化，31个省份中有20个省的森林资源质量综合评分有所上升，其余11个省份出现了不同程度的下降。结果显示，大部分省份更加重视生态建设，森林资源质量得到提升。

图1 全国各省森林资源质量综合指数

4 结论与讨论

本文以全国31个省份的第七次和第八次森林资源连续清查成果为基础，通过运用因子分析法，对全国各省份的森林资源质量进行综合评价。研究结果表明：全国大部分省份的森林资源质量处于中等和良好的水平，西藏的森林资源质量遥遥领先于其它省份，吉林、福建和广西等省份的森林资源质量较好。随着我国生态文明建设理念逐步深入人心，森林资源得到了更多的重视，大部分省份的森林资源质量得到了提升。但是，不少省份森林资源质量有很大发展空间，森林资源质量表现较差，也存在变差的趋势。宁夏和甘肃等地森林资源质量亟待提升，应针对主成分代表的指标因子，加强科技培育经营，提升森林资源质量。

因子分析法通过提取17个指标，分析其相关性，用贡献率为73.214%的5个主成分来分析评价森林资源质量，得到的结果与冯继广等[2]基于第八次清查成果的分析结果一致。然而各指标仍有四分之一的信息没有提取出来。各指标中也存在相关性，因子分析法的主成分提取的各指标实际存在联系，各主成分代表的实际意义难以给出明确解释。同时，部分指标以最优值作为标准衡量其它省份，会使其它地区的数值相对偏小，从而造成整体的评价偏低。指标代表性和基准参考值的确定是今后森林资源评价需探讨的方向。