世界各国许多林业科技工作者开展了适应本国社会与经济特点的社会林业活动和研究工作(赵俊臣, 1993; 张春霞等, 1996; 徐国祯, 1998; 石峰等, 1998; Bruce, 1981; Bruenig, 1999)。近年来, 我国农村经济体制改革深入发展, 社会林业面临新的形势。王涛于20世纪90年代中期, 提出了社会林业工程的概念。社会林业工程评价指标体系的构建是社会林业工程方法论的重要组成部分(王涛等, 2002a; 2002b;2003a;2003b)。选择若干具有代表性的指标来反映林业现状及各影响因子, 再将这些指标用科学的方法进行综合, 构成综合指数, 用以监测社会林业工程发展的总趋势, 从而构建社会林业工程支撑体系。以前的森林区划仅考虑到森林资源、气候、土壤等自然条件, 社会林业工程则同时较多地考虑到社会经济条件之间的差异及其对林业发展的影响(葛汉东等, 2002; 雷正菊, 2003)。本文利用SPSS10.0版本的社会科学统计分析软件(郭志刚, 1999), 用因子分析和聚类分析方法, 从自然环境、社会经济及林业资源对湖南省社会林业工程活动的影响进行分析研究, 建立比较完整的湖南省社会林业工程指标体系, 为分类指导湖南省社会林业工程项目的实施提供依据。

1 资料收集

1) 1998—2000年连续3年对湖南省105个县的自然环境、人文、社会、经济状况及森林资源、林业组织、技术、经营管理等371项指标进行普查, 将调查表格回收后, 建立数据库3 234份, 提出调查报告85篇(湖南省统计局, 1999)。

2) 召开专家座谈会, 对当前林业发展的经验、存在问题、改革设想进行探讨。

3) 选择一批有代表性的社会林业工程科技示范县进行生态建设工程项目实地调查, 就工程项目的经营技术、投资管理、政策保障等问题进行现场交流。

2 数据分析方法

选定83个县作为分类单元(占普查总县数的80%), 每一单元选择与社会林业工程研究密切相关的自然、社会经济及森林资源指标28个, 通过因子分析和聚类分析, 对影响湖南省社会林业工程活动的因素进行综合评价。

2.1 评价指标的选择

根据因子分析和聚类分析建模的要求, 遵循以下基本原则选择指标:一是指标数据收集的可行性; 二是指标具有可比性; 三是指标有较强的分辨意义和显著的差异; 四是指标的独立意义和不可替代性。这些指标分属3个体系:1)自然资源指标体系年蒸发量(mm)、极端最低温度(℃)、极端最高温度(℃)、年降水量(mm)、年均气温(℃)、年日照时数(h)、年积温(≥10 ℃)。2)社会经济指标体体系农业人口所占比重(%)、乡村劳动力占总人口比例(%)、人均国内生产总值(元·人^-1)、人均财政收入(元)、农村人均纯收入(元)、国内生产总值中林业所占比例(%)。3)林业资源指标体系森林覆盖率(%)、林业用地面积占总土地面积比例(%)、林地利用率(%)、单位面积林分蓄积(m³·hm^-2)、林分面积(hm²)、林分蓄积(m³)、有林地面积(hm²); 人均有林地面积(hm²·人^-1)、人均林分蓄积(m³·人^-1); 用材林面积(hm²)、用材林比例(%)、防护林面积(hm²)、防护林比例(%)、经济林面积(hm²)、经济林比例(%)。

2.2 因子分析模型的原理与设计(郭志刚, 1999)

因子分析的主要作用是将有关自变量线性地组合成一些新的、相互正交的综合变量, 称为主因子。求取主因子的方法是首先求样本的协方差矩阵S, 然后求S的特征值和特征向量。

如果随机向量X=(X₁, X₂, …X_m)’的均值E(X)=0, 协方差矩阵Cov(X)=∑, 且等于相关矩阵R=(rij), 又向量Y=(Y₁, Y₂:, Y_n)'(n≤m), 其均值E(Y)=0, 协方差矩阵Cov(X)= ∑y=1, 即向量Y的各分量是相互独立的, 向量ε=(ε₁, ε₂, :, ε_m)'与Y相互独立, 即Cov(Y, ε)=0且E(ε)=0, ε的协方差矩阵为对角阵, 即ε的各分量之间也是相互独立的, 则模型

称为因子模型, 其中矩阵A(aij)m×n称为因子载荷矩阵。

事实上, 因子载荷矩阵不是唯一的, 而且用求特征根和特征向量的方法获得的因子载荷矩阵, 往往很难说明实际意义。本文采用方差最大正交旋转方法, 进行一种正交旋转, 以便使旋转后的因子载荷矩阵B=AT具有更好的实际意义。

2.3 聚类分析方法的原理与设计(郭志刚, 1999)

采用分层聚类法, 以组间连接和欧氏距离平方和来进行系统聚类。

3 结果与分析 3.1 自然资源指标体系分析

利用SPSS统计分析软件对全省83个县自然因子进行因子分析, 其结果如表 1。

表 1为各变量的特征值和方差贡献率, 按照信息损失量小于15%的原则, 选取第1至第5个主因子, 5个主因子已提供了原始资料的92%的信息。记5个主因子为F1、F2、F3、F4、F5。

对因子载荷矩阵进行方差最大正交旋转, 根据旋转后的因子载荷矩阵, 可以确定不同主因子所代表的变量。从表 2可以看出:年均气温、年蒸发量、极端最低气温对F1影响较大; 年日照时数对F2影响较大; 年积温对F3影响较大; 极端最高温度对F4影响较大; 年降水量对F5影响较大。

在7个指标之间以年降水量的独立性最高, 其次为极端最高温度, 这2个指标可作为湖南省社会林业工程发展潜力的评价指标。事实上, 湖南地处亚热带季风湿润气候区, 气候温和, 四季分明, 热量充足, 雨量集中, 这些条件都极有利于各种林木的生长, 为我省的林业发展提供了优越的自然条件。

3.2 社会经济资源指标体系的分析

利用SPSS统计分析软件, 对全省83个县的社会经济资源指标进行主因子分析, 结果如表 3。

从表 3可见, 以87%的累积贡献率选取3个主因子, 包含了原始指标的大部分信息。记3个主因子为F1、F2、F3。

表 4为采用最大方差旋转法旋转后的因子负荷矩阵, 旋转后的公共因子有比较鲜明的实际意义。

人均国内生产总值、农村人均纯收入、人均财政收入对F1影响较大; 乡村劳动力占总人口比例、农业人口所占比重对F2影响较大; 国内生产总值中林业部门所占比例对F3影响较大。

在6个指标之间以国内生产总值中林业部门所占比例的独立性最高, 其次为人均国内生产总值和乡村劳动力占总人口比例, 这3个指标可作为湖南省社会林业工程发展潜力的经济因子评价指标。林业作为一种产业, 受到社会经济条件的制约。社会经济需求和森林生态需求之间相互影响、相互协调的关系的研究是目前较为薄弱的环节, 也是未来研究的重点。以上的数据分析表明湖南省是一个农业大省, 林业收入是湖南省山区林农的重要经济来源, 林业对全省经济发展起着重要作用。

3.3 林业资源指标体系的分析

利用SPSS软件对林业资源的评价指标进行统计分析, 结果如表 5。

从表 5可见, 各主成分的方差贡献率及其累积值, 前5个主因子的特征值之和可以解释总方差的88%, 即前5个主因子已经对各变量的信息进行了较充分的综合。

采用最大方差旋转后的因子负荷矩阵, 可知各主因子与原始指标之间的包含关系:有林地面积、林分面积、用材林面积、林分蓄积等对F₁影响较大; 单位面积林分蓄积、人均林分蓄积等对F₂影响较大; 森林覆盖率、林业用地面积占总土地面积比例、林地利用率等对F₃影响较大; 经济林面积、经济林比例、用材林比例等指标对F₄影响较大; 防护林比例、防护林面积指标对F₅影响较大。

在16个指标之间有林地面积的独立性最高, 其次是林分面积和用材林面积。林业土地资源是发展森林资源的物质基础, 湖南省是我国南方重点林区省份, 在全省土地总面积2 118.35万hm²中, 林业用地面积1 222.88万hm², 占土地总面积的57.7%, 在林业用地面积中有林地面积971.97万hm², 占林业用地面积的79.5%。林业发展潜力巨大。

3.4 聚类分析

应用以上自然、社会经济、森林资源28个指标中提取的13个主因子得分, 采用分层聚类的方法进行分类。聚类方法采用组间平均距离法, 测试方法采用欧氏距离平方和。根据聚类分析的结果, 结合湖南省林业生产现状, 可将湖南省社会林业工程类型划分为5个类型区, 各类型区所包括的县(市)及其主要特点分述如下。

1) 山区综合开发类型区  该区主要包括湖南省的重点林区县, 安化县、浏阳市、平江县、石门县、沅陵县, 历史上就是我省杉木、马尾松等主要用材树种的中心产区。山地面积大, 地貌类型复杂, 海拔高低差异大, 呈现为群山密布, 溪流纵横, 丘岗起伏。具有良好的山区小气候及多种植物群落生态的生态条件。该类型区年降水量1 566 mm, 极端最高温度40.8 ℃, 较同纬度地区气温稍高, 雨量偏多, 水热资源丰富。本区是汉、苗、壮、瑶、回等多民族聚居区, 山多田少, 林区群众有“靠山吃山、吃山养山"的习惯, 林业收入比例大。该区国内生产总值中林业部门所占比例3.6%。人均国内生产总值3 536元·人^-1, 乡村劳动力占总人口比例44%。人均有林地面积0.28 hm², 林分面积178 196.68 hm², 用材林面积157 878.28 hm², 属“八山一水一分田"的典型南方山区。宜发展针阔混交速生丰产林和水源涵养林。

2) 低丘平原类型区  本区基本为丘陵和平原交错分布, 自然条件优越, 属经济发达地区, 人口稠密, 农业与交通发达。包括茶陵县、长沙县、涟源县、临湘市、宁乡县、祁东县、韶山市、邵东县、双峰县、桃江县、望城县、湘潭县、湘乡市、攸县、株洲县、沅江市、岳阳县、南县、汩罗市、华容县、津市、湘阴县。该区年降水量1 366 mm, 极端最高温度40.1 ℃, 国内生产总值中林业所占比例1.3%。人均国内生产总值3 205元·人^-1, 乡村劳动力占总人口比例46%, 人均有林地面积0.08 hm², 林分面积43 107 hm²。适宜发展庭园林业和四旁植树。

3) 湘南商品材基地类型区  本类型区位于湖南省南部, 是湖南省政府确定的全省经济发展战略重点“五区一廊”的南大门。包括安仁县、桂东县、桂阳县、嘉禾县、江华县、蓝山县、临武县、宁远县、汝城县、新田县、宜章县、资兴市、道县、东安县、江永县、耒阳市、醴陵县、祁阳县、双牌县、永兴县。地处南岭中段与罗霄山脉南端交汇地带。境内地形复杂, 群山连绵, 丘盆相间, 河谷密布。气候类型属中亚热带季风性湿润气候, 具有气候温和、四季分明、光照充足、雨量充沛、灾害天气少、无霜期长的特点。年降水量1 414.9 mm, 极端最高温度39.3 ℃。丰富的光、水、热资源为各种林木的生长提供了良好的条件。区内交通便捷, 京广铁路、107国道、京珠高速公路纵贯区境。该区国内生产总值中林业部门所占比例3.8%, 人均国内生产总值3 703元·人^-1, 乡村劳动力占总人口比例46.5%。人均有林地面积0.24 hm², 林分面积67 364 hm², 用材林面积54 579 hm², 用材林比例占55.4%。是湖南省的重要商品材生产基地, 宜发展多种所有制形式的速生丰产林基地。

4) 退耕还林重点工程类型区  本类型区是湖南省退耕还林的重点地区。是一个“七山一水二分田”的地区, 又是少数民族最集中的地区。包括保靖县、辰溪县、洞口县、凤凰县、古丈县、洪江市、会同县、隆回县、泸溪县、麻阳县、桑植县、邵阳县、武冈市、新化县、新晃县、新宁县、新邵县、溆浦县、中方县、城步县、吉首市、靖州县、冷水江市、绥宁县、通道县、炎陵县、芷江县、龙山县、永顺县、花垣县。本类型区的主要特点:一是区内自然条件优越, 生物资源丰富, 但经济较落后。年降水量1 404.2 mm, 极端最高温度39.3 ℃。该区国内生产总值中林业部门所占比例4.7%, 人均国内生产总值3 046元·人^-1, 乡村劳动力占总人口比例46%。人均有林地面积0.28 hm²、林分面积76 270 hm², 用材林面积68 665 hm²、用材林比例65.7%。地貌以山地丘陵为主, 植被多为中亚热带常绿阔叶林, 有许多珍贵稀有物种。二是区内旅游资源丰富, 如张家界、湘西自治州、邵阳等都是我省重要的以自然景观为主的旅游带。三是本区许多县是我省一些主要水源的发源地, 山高坡陡, 雨水又多, 降雨集中, 加上历年毁林开荒及刀耕火种和不合理的垦复, 植被屡遭破坏, 水土流失十分严重。本区应重点抓好源头水源涵养林和生态旅游林建设, 实施好退耕还林。

5) 湘中紫色岩类型区  本区属湖南省中部衡阳红岩丘陵盆地, 地貌以丘岗为主, 属中亚热带季风湿润气候区, 光热充足, 雨量较丰, 年降水量1 320 mm, 极端最高温度34.1 ℃。包括常宁市、衡东县、衡南县、衡山县、衡阳县。该区国内生产总值中林业部门所占比例1.1%。人均国内生产总值4 165元·人^-1, 乡村劳动力占总人口比例46 %, 人均有林地面积0.09 hm²、林分面积39 263 hm²。在我省属长防林体系建设工程生态类型区。通过推广防蚀保土型农林复合经营技术和芦竹、马桑造林技术, 提高了困难地绿化工程的科技含量, 为我省长防林体系工程建设提供了示范样板。

4 结论

对湖南省83个县从自然环境、社会经济以及林业资源因子进行分析研究, 构建起包括28个数量指标和强度指标在内的湖南省社会林业工程评价指标体系。

根据因子分析和聚类分析的结果, 结合湖南省林业生产现状, 将湖南省社会林业工程类型划分为5个类型区, 结果为分类指导湖南省社会林业工程项目实施提供依据。

社会林业工程是一个复杂的系统工程, 各因子间的关系错综复杂。本项研究只是初步探讨, 对其内在的规律性和动态机制可采用“3S”手段获取更为准确的资料和数据进行分析研究。