森林可持续经营是全球范围内广泛认同的林业发展方向，在我国是制定林业规划的重要原则。要维持森林的可持续经营，必须选择科学合理的采伐作业方式，充分重视森林经营的生态效益、经济效益和社会效益，保障和促进资源、环境、经济和社会的持续协调发展。索道集材(SJ)对地面生态环境破坏小，是连接经济与生态2方面的纽带。索道设备运转流畅，生产工艺流程清晰，生产班组分工明确，作业衔接紧凑，颇具生态、经济与实用的特点，但生产工艺较复杂，技术要求较高。目前，福建省邵武市已投入运营生产，技术成熟。开路集材(LJ)，即盘山道拖拉机集材，是应用较多的传统集材方式，生产工艺较简单，技术要求较低，但其对山体破坏严重，不利于生态保护与水土保持，工人劳动强度大，人工费用高。因此，很有必要从生态、经济和社会效益等方面，综合研究适合我国森林资源现状的索道集材方式(周新年，1996；2008；2010)。鉴于此，本文以邵武二都林业采育场开展轻型索道集材作为试点，与传统的盘山开路集材作业方式进行对比分析，力求降低生态破坏，减少集材成本，提高作业效率，减小劳动强度，达到生态、经济和社会等综合效益最佳。

1 试验区概况

邵武市地处福建省西北部，武夷山脉东麓。26°55′-27°35′N，117°2′-117°52′E，在闽江支流富屯溪的中上游。地处亚热带季风湿润气候区，资源丰富，雨热同期，山区立体气候十分明显。夏季有大雨、暴雨、洪涝、高温干旱、强雷暴、大风，偶有“五月寒”和冰雹(黄金洪，2011)。根据森林资源特点和地形地势条件，经过实地考察与方案比选，拟定邵武市二都林业采育场黄家山(下坡石)工区为研究对象。下坡石工区122林班1大班3小班(伐区代号122-1-3)作为轻型索道集材试验区，面积10.5 hm²，坡度29°，总出材量972 m³，地形为两坡夹一沟，离索道下支点80 m处已开通农用车运材道。索道上支点高程514.96 m，下支点高程425.98 m，索道水平跨距380.33 m，高差88.98 m，倾角13.18°，绞盘机位置高程402.52 m。

绞盘机以手扶拖拉机为原动机，属于农林两用机械范畴，整机结构简单，由主机、工作卷筒和底架以及操纵机构等组成(罗才英，2010)。其质量轻，能耗低，功率为11.03 kW，可用于顺逆坡集运材(简本华，2003)。采用轻型全悬增力式集材索道(图 1)，其顺坡作业程序如下：跑车回空至集材点(伐倒木)上方—绞盘机制动回空索—放松起重索落钩—捆木工捆木—捆木工退让至安全区—旗手发出信号—张紧起重索起升木捆—跑车载重下滑运行—跑车滑至楞场上方—放松起重索木捆安全着地—卸解木捆—旗手发信号—跑车回空。

2 轻型索道集材与开路集材效益比较 2.1 生态效益比较

在生态效益方面，索道集材在水土保持、涵养水源、固碳释氧、保持林地生产力和造林效果等方面均具有传统盘山开路集材不可比拟的优势，表 1对2种集材方式的生态效益进行了比较。避免了盘山开路，山体保持完整，可防水土流失，利于涵养水源和固碳释氧，对林地生产力的影响小，作业时全悬空，不碰撞山体表面，在生态保护方面具有明显的优势。

2.2 经济效益比较 2.2.1 单位成本比较

森林的经济效益包括直接经济效益和间接经济效益(王海飙等，2008)。木材直接经济效益是木材产品直接进行市场交换所产生的经济价值(李坚，1994)。表 2主要从经济材采集生产所需生产成本方面进行分析。

122-1-3采用轻型索道集材方式，总出材量为972 m³，成立了7人为一班的专业工作班组，其中绞盘机手1人，捆木(含打旗)2人，采伐、打枝、比记、造材、归楞4人，严格按安全操作规程分工作业，工资为每工每日100元，每年按251个工作日计算(http://zhidao.baidu.com/question/34338796.html?fr=qrl&cid=1031&index=5)；索道准备作业包含安装架设和移转索道95个工、搭建工棚15个工、修理楞场10个工，共计120个工；经测定轻型索道集材作业一个工作循环平均为18.25 min，按8 h·d^-1计，可运行26.3趟，考虑到本山场木材单位材积小，捆木工捆木耗时，并扣除中餐与卡阻误工，平均每天集材按15趟计算，实际每趟集材0.88~1.12 m³，取平均1 m³计算，每天平均集材15 m³；采伐用50.5个工；打枝、比记、造材、归楞共用453.6个工，按此工效计算的年产量为3 765 m³；装车用243个工，共计747.1个工。生产采伐用燃油料7.71元·m^-3，绞盘机燃油料为2.25元·m^-3。

盘山开路集材各项费用按照《福建省林业生产统一定额(1981—1982)》计算，准备作业费用：开设集材道143个工、搭建工棚15个工，共计158个工；采伐、打枝、比记、造材、人力溜山、归楞、装车、清林等生产作业1 161.2个工，为简化表格，计算时将采伐、打枝等计入集材费用中；拖拉机设备折旧费5.00元·m^-3；生产采伐用燃油料7.71元·m^-3。表 2对2种集材方式的各项作业用工及费用进行了比较(LJ为盘山开路集材，SJ轻型索道集材。下同)。

由表 2可知，采集每立方米经济材到主干运材道的单位成本包括准备作业费用、集材费用(含采伐、打枝等)、燃料费及设备折旧费4项。开路集材准备作业需工数明显多于索道集材，约为1.32:1，且索道集材准备作业需工数基本为不变值，开路集材受山体地势影响很大。开路集材费用是索道集材费用的1.55倍；开路集材燃料费比索道集材燃料费略少；开路集材雇用拖拉机运材费用(相当于设备折旧费)为5.00元·m^-3，索道集材设备折旧费为5.48元·m^-3。122-1-3伐区开路集材单位成本为148.44元·m^-3，索道集材的单位成本为104.65元·m^-3，索道集材可以节约单位成本29.50%。

随着可采经济材总量的增加，2种集材方式的准备作业费用和单位成本均有所下降，准备作业费用降幅较大，单位成本降幅较小；索道集材成本降幅较大，开路集材成本降幅很小，原因是总经济材量的增加相应地增加了山体面积与人工集材范围，燃料费用和运营费提高。另外，表 3对比了随人工费的增加各项成本的变化情况，显然，随人工费的增加，开路集材成本增加幅度明显。因此，在当前劳动力成本增加的情况下，更应采用索道集材，明显节省单位成本。以972 m³的出材量，人工费按每工每日80~140元计，单位可节省成本34.47~67.03元·m^-3，节省总成本3.35~6.52万元，节省率28.62%~30.99%。此外，薪炭材和经济材同时进行集材，还可节省薪炭材的集材费用。

索道集材除了初始投入成本比开路集材高外，其他各项成本均比开路集材成本低，且费用差很大。在不考虑主干运材道的情况下，索道集材的盘山开路成本为零，且单位集材成本及总集材成本均远低于开路集材的相应成本，从而大大降低了索道集材的单位成本，显著提高了经济效益。

2.2.2 成本可持续性比较

森林可持续性经营是实现一个或多个明确规定的经营目标的过程，既能持续不断地得到所需的林业产品和服务，又不造成森林与生俱来的价值和未来生产力不合理的减少，也不给自然和社会造成不良影响(张睿，2005)。轻型索道集材所购钢丝绳3根各1 000 m，钢丝绳及工器具为38 437.45元(其中钢丝绳36 016.05元)，据福建省林业厅规定钢丝绳按每集材1万m³必须报废，则钢丝绳及工器具的使用成本为3.84元·m^-3，绞盘机价格6.16万元，每年含维护费折旧10%，年生产量为3 765.00 m³，则绞盘机折旧费为(http://www.docin.com/p-173510038.html)：61 600×10%÷3 765.00=1.64元·m^-3，则钢丝绳及工器具的使用成本为5.48元·m^-3。轻型索道集材与盘山开路集材前期成本比较见表 4。

由表 4可知，在主干运材道长度方面，由于索道集材要求木材直接吊运到山上楞场，以便运材出山，为保证架设索道的要求，主干运材道长度相对会长0.1 km左右。但索道集材不要求开设盘山集材便道，不因开设集材便道而破坏山体，占用林地面积，盘山开路集材约要求在6.67 hm²林地开设1 km长的盘山便道，约造成6 500 m²·km^-1的山体表面裸露破坏，约占伐区面积的10%。可以看出，盘山开路严重影响山体的整体性，并在生态、经济与社会可持续方面均无优势。

2.3 社会效益比较

表 5的2种集材方式的社会效益比较体现在先进技术引进、环境保护、惠及后代、生态平衡、资源利用、时间节约、劳动强度、人民科学文化水平提高和惠及它业等社会效益定性指标。

3 结论与讨论

盘山开路集材中便道不可持续利用，只有等到下一个轮伐期才需利用，在这一个轮伐期间便道将成为水土流失的通道，严重损坏生态。而索道集材设备能从一个山场转移到下一个山场，能持续利用，使用时间越长，投入平均成本越小。森林面积每6.67 hm²约需开设盘山集材便道长度1 km，每千米约造成6 500 m²的山体表面积裸露破坏，约占伐区面积的10%，严重影响山体的整体性与可持续经营性。为增加盘山集材便道的可持续利用，在便道上植树，但效果很差，苗木生长不良，地力严重衰退，基本难以成林。

通过轻型索道集材，充分体现了索道对生态采伐的优势：保护生态环境，无须开路，不破坏山体，有利水土保持；能提高运材效率，运输量大，运材速度快；单位成本低，是盘山开路集材成本的70.64%~74.66%。但轻型索道集材的前期投入成本较高，约是开路集材的2倍。轻型索道集材有利于国有企事业的专业班组的可持续性生产，并形成专业化队伍。只要国家采用农机推销政策，国家、主管部门与林农各出一部分，轻型索道集材更易普及，并形成林农个体组成的专业队伍。本试验只为个案，但有一定的代表性，今后尚需对对伐区面积、单位蓄积量、出材量、地形与集材距离等进一步做敏感性分析，最后得出更为普遍的结论。

今后通过轻型索道集材设备的进一步技术优化与改进，可进一步提高运材效率，加快运材速度，降低运材成本，经济安全地进行轻型索道集材作业，还有助于解决林政矛盾。针对南方林区山高坡陡的地势特点，开路困难，且属多雨气候，需防水土流失等，因此索道具有明显的推广价值。另外，针对森林生态系统评价指标，可从生态采伐作业评价、生态采伐对森林生态健康影响评价及生态采伐森林综合效益评价等方面采用多目标决策和层次分析等方法(周新年等，2000；2006)，定量计算轻型索道作业模式的综合效益。在作业工艺评价、作业技术评价、森林活力、森林组织结构、森林恢复力等方面进行定性与定量相结合的分析研究。显然，传统的重经济轻生态的发展模式，已不适合突出生态建设的现代木材经营导向，只有处理好木材物流中的环境保护问题，协调好三大效益，形成一个环境友好的木材生产与物流发展系统，才能使森林发展步入可持续发展的轨道(周新年等，2008)。