林业科学  2007, Vol. 43 Issue (9): 48-52   PDF    
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董希斌, 王立海.
Dong Xibin, Wang Lihai.
落叶松人工林采集作业模式的优选
Optimal Selection of Harvesting Modes in Larch Plantation
林业科学, 2007, 43(9): 48-52.
Scientia Silvae Sinicae, 2007, 43(9): 48-52.

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收稿日期：2006-07-27

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董希斌
王立海

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董希斌, 王立海. 2007. 落叶松人工林采集作业模式的优选. 林业科学, 43(9): 48-52.
Dong Xibin, Wang Lihai. 2007. Optimal Selection of Harvesting Modes in Larch Plantation. Scientia Silvae Sinicae, 43(9): 48-52.  
落叶松人工林采集作业模式的优选
董希斌, 王立海     
东北林业大学 哈尔滨 150040
收稿日期：2006-07-27
基金项目：黑龙江省科技攻关项目“人工林抚育间伐工艺及高效作业技术体系的研究”(GC04B611)的部分内容
摘要： 以黑龙江省带岭林业局落叶松人工林为试验点，采用4种不同的采集作业模式，应用层次分析法，综合考虑作业成本、作业效率、保留木损伤、土壤干扰以及木材损耗5个指标，定量计算平缓坡和陡坡条件下不同采集作业模式的综合效益。结果表明：择伐-畜力集材作业模式是该类型伐区最适宜的作业模式。
关键词：落叶松人工林    采集模式    层次分析法    优选    
Optimal Selection of Harvesting Modes in Larch Plantation
Dong Xibin, Wang Lihai     
Northeast Forestry University Harbin 150040
Abstract: Larch plantation is one of main commercial forests and has an important function to national economy construction. Four kinds of harvesting methods were done in larch plantation in Dailing Forestry Bureau, Heilongjiang Province. The paper calculated the comprehensive benefits of the four harvesting methods under the flat and steep slopes, considering operation costs, operation effects, seedlings destruction, soil disturbance and wood wastes, by using analytic hierarchy process method. The result indicated that the selective cutting-animal skidding mode was the optimal harvesting method for the forest areas.
Key words: larch plantation    harvesting modes    analytic hierarchy process    optimal selection    

随着天然林保护工程顺利实施，我国天然林采伐数量将逐年减少，取而代之的是人工林采伐，来满足国民经济建设对木材的需要。据国家林业局第六次全国森林资源清查结果显示：人工林保存面积0.53亿hm2，蓄积15.05亿m3，人工林面积居世界首位。落叶松(Larix gmelinii)是我国北方林区主要树种之一，经过50多年的造林营建，落叶松人工林大部分已进入近熟林、成熟林阶段，已成为我国重要的用材林。如何有效提高落叶松人工林经营水平，选择最佳的采集模式，对林业可持续发展具有重要意义。

对于伐区采集作业的综合效益分析与评价，我国的林业研究人员已取得部分研究成果(黄刚平，1995；陈长雄，1997；张育海，2000；邓盛梅，2005；杨学春等，2005)。应用数学模型对伐区集材作业选择、作业类型划分、南方林区采集作业评价等进行了一系列研究(王立海等，1996；2000；邱仁辉等，1997；许桂香，2000；郭建钢等，2000；周新年等，2000；2001；2002)。这些研究成果对我国北方落叶松人工林采集模式的优选奠定了基础。本文针对黑龙江省带岭林业局落叶松人工林，采用多目标决策的方法，对采集模式进行了优选。

1 试验地及作业模式 1.1 试验地概况

试验地位于黑龙江省带岭林业局落叶松人工林林区。伐区属于苗圃林场344、340林班，楞场距局、场址分别为6.2、4.7 km。作业区平均坡度8~23°。土壤为暗棕壤，平均厚度为35 cm。作业区内落叶松平均年龄46 a，平均胸径20 cm，平均树高21 m，地位级Ⅳ。灌木种类主要是榛柴(Corylus spp.)，覆盖度60%。林下的主要植物为三楞草(Campylotropis trigonoclada)，多度为57。

1.2 作业模式

试验时选定具有代表黑龙江省人工林伐区典型特征的带岭林业局苗圃林场为试验点。试验时间为2004年11月中旬。为了研究不同采集作业模式对伐区综合效益的影响，根据试验点的立地条件和资源情况，选用了5种作业模式进行比照研究。试验点所采用的采集作业模式如表 1所示。

表 1 落叶松人工林采集作业模式 Tab.1 Operation modes in larch plantation
2 试验数据调查与分析

在试验地点对每种作业模式的集运距离、集运次数、作业时间、作业成本等进行调查，数据如表 2所示。根据试验点作业数据的实际调查与分析，对不同采集作业模式的集材效率、作业成本、作业对保留木及幼苗损伤、土壤肥力等方面进行了比较研究。结果表明：不论是采用哪种采伐方式，其集材效率均随集材距离和集材时间的增加而降低。通过集材效率与集材距离、集材时间、趟载量的关系定量分析，对于平缓坡地带的落叶松人工林，皆伐伐区J-50拖拉机集材生产率要优于畜力集材(董希斌等，2005)，皆伐伐区畜力集材的生产率要优于择伐伐区(付俊卿等，2005)；但对于陡坡地带的落叶松人工林，畜力-滑道集材的生产率要优于畜力集材(徐茂坤等，2005)。通过对调查数据的分析，在同等平缓坡条件下，畜力集材无论是作业成本还是对土壤的影响都明显优于拖拉机集材；在陡坡情况下，滑道集运作业模式比较经济，但对木材损伤较严重(杨学春等，2005)。

表 2 采集作业试验数据 Tab.2 Testing data of terrain skidding
3 采集作业模式的优选

上述分析结果是针对集材效率、作业成本、保留木及幼苗损伤、土壤肥力、木材损耗的单一指标，对5种采集模式进行比较研究。对该类型伐区的采集模式进行优选，仅仅考虑单一指标是不可行的，而应该是这些指标的综合结果，因此，该问题属于多目标决策的范畴。层次分析法是通过建立层次结构模型，利用判断矩阵，计算得出各指标的权重因子，从而进行多目标决策。这种方法是解决多目标决策问题的一种可行的办法，在采运作业评价等方面上已有应用(王立海等，1996；2000；邱仁辉等，1997；许桂香，2000)。

3.1 建立层次结构模型

在试验点伐区作业条件下，对不同采集模式进行选择，其目的就是为了降低作业成本、提高作业效率、减少保留木损伤、减少对地表破坏程度和减少木材资源损耗，其最终目的就是选择最适宜的采集模式。根据上述的分析，建立层次结构模型如图 1所示。

图 1 落叶松人工林采集方式评价的层次结构模型 Fig. 1 Construction model of analytic hierarchy process of selection of harvesting modes in larch plantation
3.2 判断矩阵、层次排序及一致性检验 3.2.1 A-Ci判断矩阵、层次排序及一致性检验

计算结果如表 3所示。

表 3 A-Ci判断矩阵的计算结果① Tab.3 Calculation result of A-Ci judgment matrix
3.2.2 每种伐区作业条件下的Ci-P判断矩阵

在试验点，伐区的立地条件按坡度的不同分成平缓坡和陡坡2种，因此分2种情况分别计算。

1) 平缓坡条件下Ci-P判断矩阵    平缓坡条件下，滑道集运模式不能采用，对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ种采集模式进行选择，Ci-P判断矩阵及总排序的计算结果如表 4~9所示。

表 4 判断矩阵C1-P计算结果 Tab.4 Calculation result of C1-P judgment matrix
表 5 判断矩阵C2-P计算结果 Tab.5 Calculation result of C2-P judgment matrix
表 6 判断矩阵C3-P计算结果 Tab.6 Calculation result of C3-P judgment matrix
表 7 判断矩阵C4-P计算结果 Tab.7 Calculation result of C4-P judgment matrix
表 8 判断矩阵C5-P计算结果 Tab.8 Calculation result of C5-P judgment matrix
表 9 层次总排序计算结果 Tab.9 Calculation result of comprehensive benefits evaluation

在这种作业条件下，层次总排序的结果为P3，0.402 7；P2，0.394 5；P1，0.202 8。对于缓坡条件下，第Ⅲ种采集作业模式的综合效益最佳，即择伐-畜力集材模式是缓坡条件下落叶松人工林采用的最适宜的作业模式。

2) 陡坡条件下Ci-P判断矩阵    陡坡条件下，对Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ采集模式进行选择(Ⅲ、Ⅳ模式相同，选择Ⅳ模式)，Ci-P判断矩阵及总排序的计算结果如表 10~15所示。

表 10 判断矩阵C1-P计算结果 Tab.10 Calculation result of C1-P judgment matrix
表 11 判断矩阵C2-P计算结果 Tab.11 Calculation result of C2-P judgment matrix
表 12 判断矩阵C3-P计算结果 Tab.12 Calculation result of C3-P judgment matrix
表 13 判断矩阵C4-P计算结果 Tab.13 Calculation result of C4-P judgment matrix
表 14 判断矩阵C5-P计算结果 Tab.14 Calculation result of C5-P judgment matrix
表 15 层次总排序计算结果 Tab.15 Calculation result of comprehensive benefits evaluation

在这种作业条件下，层次总排序的结果为P4，0.321 2；P5，0.320 4；P2，0.221 6；P1，0.136 8。对于陡坡条件下，第Ⅳ种采集作业模式的作业效率较低，作业成本较高，这是由于作业时间较长引起的，但Ⅳ种采集作业模式对保留木损伤、土壤干扰和木材消耗方面均优于其他3种模式，其综合效益最佳。因此，择伐-畜力集材模式是陡坡条件下落叶松人工林采用的最适宜的作业模式。

4 结论

不同的采伐作业方式以及不同的集材方式，对落叶松人工林木材生产的不同研究指标均产生不同的影响。若只从单一指标来选择适宜的采集作业模式，所得结果必然是单方面的，且其综合效益也不一定最好，故不可取。本文采用多目标决策方法——层次分析法，将经济指标和环境指标整合到一起，对采集作业模式的目标进行综合评价，得到试验点落叶松人工林木材生产的最适宜采集作业模式，即择伐-畜力集材的作业模式。该模式符合当前采伐量较少、采伐地点分散的落叶松人工林生产状况，对相同类型的落叶松人工林作业区具有借鉴作用。

参考文献(References)
陈长雄. 1997. 集材方式的综合效益评价. 林业经济问题, (4): 46-49.
邓盛梅. 2005. 人工林伐区常用采集运作业模式经济效益评价. 森林工程, 21(1): 57-59. DOI:10.3969/j.issn.1001-005X.2005.01.020
董希斌, 付俊卿, 孙剑峰, 等. 2005. 人工林拖拉机集材与畜力集材效率的比较. 东北林业大学学报, 33(6): 116-117. DOI:10.3969/j.issn.1000-5382.2005.06.042
付俊卿, 杨学春, 齐永峰, 等. 2005. 不同采伐方式人工林畜力集材效率比较. 东北林业大学学报, 33(6): 118-119. DOI:10.3969/j.issn.1000-5382.2005.06.043
郭建钢, 景芸, 章若鸿, 等. 2000. 伐区采育结合作业优化模式的选择. 应用生态学报, 11(6): 814-818. DOI:10.3321/j.issn:1001-9332.2000.06.004
黄刚平. 1995. 伐区集运材生产方式最优方案选择. 森林工程, 11(3): 21-24.
邱仁辉, 周新年, 杨玉盛, 等. 1997. 闽北常绿阔叶林采集方式选择的多目标决策. 福建林学院学报, 17(4): 340-343.
王立海, 杨学春, 郝霞, 等. 1996. 层次分析法在集材方式选择上的应用. 东北林业大学学报, 24(1): 68-73.
王立海, 许桂香. 2000. 伐区作业类型划分与集材作业系统相适应性的研究. 森林工程, 16(6): 19-20. DOI:10.3969/j.issn.1001-005X.2000.06.009
许桂香. 2000. 集材作业系统与不同类型伐区的相适应性. 东北林业大学学报, 28(6): 110-111. DOI:10.3969/j.issn.1000-5382.2000.06.027
徐茂坤, 董希斌, 齐永峰, 等. 2005. 人工林滑道接运与畜力集材效率的比较. 东北林业大学学报, 33(6): 120-121. DOI:10.3969/j.issn.1000-5382.2005.06.044
杨学春, 徐茂坤, 孙剑峰, 等. 2005. 人工林伐区作业模式的比较. 东北林业大学学报, 33(6): 122-123. DOI:10.3969/j.issn.1000-5382.2005.06.045
张育海. 2000. 南方集体林区集材生产优化选择分析研究. 福建林业科技, 27(1): 40-42.
周新年, 郭建钢. 2000. 伐区采育作业系统综合效益评价的研究. 林业科学, 36(6): 28-34. DOI:10.3321/j.issn:1001-7488.2000.06.004
周新年, 邱仁辉, 杨玉盛, 等. 2001. 我国南方集体林区伐区采集作业模式选优. 林业科学, 37(4): 99-106. DOI:10.3321/j.issn:1001-7488.2001.04.016
周新年, 沈宝贵, 游明兴, 等. 2002. 伐区采集作业综合效益评价. 山地学报, 20(3): 331-337. DOI:10.3969/j.issn.1008-2786.2002.03.013