森林碳匯影響因素的灰色關聯分析

【摘 要】 根據森林資源清查以及生物量轉換因子法計算的森林碳匯量，選取森林撫育基金、造林面積、木材產量、受火災森林面積、受病蟲害發生的面積等指標作為森林碳匯量的相關影響因素 ，開展對浙江省森林碳匯影響因素的灰色關聯分析。結果表明：森林撫育投資是最主要的影響因素，與其他指標相比較，森林火災在促進森林碳匯量增長方面的作用相對較弱。

【關鍵詞】 森林碳匯 碳儲量 灰色關聯度 影響因素

森林生態系統服務功能是指生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件與效用 ，為人類提供了食物、醫藥及其他工農業生產的原料 ，更重要的是支撐與維持地球的生命支持系統 ，維持生命物質的生物地化循環與水文循環 ，維持生物物種與遺傳多樣性 ，凈化環境 ，維持大氣化學的平衡與穩定。正是因為如此，越來越多的學者對森林碳匯問題做了大量研究，如在對森林碳匯的研究中，法國研究表明，1991年其森林固碳總量為20億t，其中森林生物固碳8.6億t，林地固碳11.4億t。在我國，首先在國家層次上對森林碳匯進行計量的是康惠寧等人，其研究結果表明，我國森林每年平均凈碳匯量為0.8627×108t，未來20年內增加的森林凈碳匯能力約為773×108t。郗婷婷等（2006）引入森林蓄積量擴展法計算黑龍江省森林碳儲量為17.38億t。李秀娟等（2009）采用NPP增長驅動下的碳周轉模型分別計算了1982—1999年森林生態系統累積碳匯量為0.862Pg，年均碳匯量為0.051Pg，其中，年均固定在森林植被中的碳匯量為0.034Pg，固定在凋落物中的碳匯量為0.013Pg，固定在森林土壤中的碳匯量為0.004Pg。綜述現有的研究成果，國內很少有關于森林碳匯量影響因素的研究。

森林碳匯功能是一個十分復雜的生物學和生態學過程，其固碳放氧能力的強弱既取決于森林樹種、林齡等自身因素的影響，同時又受到自然、社會等多種因素的影響，它是許多因素綜合作用的結果。因此，本文在此將森林碳匯過程看作是既含有已知信息又含有未知信息的灰色動態系統，選取森林撫育基金、造林面積、木材產量、受火災森林面積、受病蟲害發生的面積等指標作為森林碳匯量的相關影響因素，從時間序列數據本身挖掘有用的信息，尋找碳匯增長的內在規律及其主要影響因素。

1 研究方法

1.1 灰色關聯分析及其計算方法概述

灰色系統理論（鄧聚龍，1982）是以“部分信息已知、部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統為研究對象，主要通過對“部分”已知信息的生成、開發，提取有價值的信息，實現對系統運行行為、演化規律的正確描述和有效監控。其中，灰色關聯度分析模型是一種重要的分析方法。 它是根據因素之間發展趨勢的相似或者相異程度作為衡量因素關聯度的一種方法。在一個系統內，隨著時間的發展，各因素變化的態勢具有相同性，則可以說二者同步變化程度高，即兩者關聯度較高，反之，則是相反的。

灰色關聯度模型的計算步驟如下：

（1）要確定反映系統行為特征的參考數列X0（t）和影響系統行為的相關因素數據數列Xi（t） （i=1，2，3，…，n）。

（2）由于系統中各個因素所表示的物理意義是不同的，使得數據的量綱在一定程度上的是不相同的而導致比較上的困難。因此在進行灰色關聯度分析時，需要對原始數據進行初值化處理，即無量綱化處理。將原始數據Xi （i=0，1，2，…，n）進行初值化處理得到Zi（i=0，1，2，…，n）。其中初值化公式為：

（3）計算初值化后的特征數據與相關因素數據初值之間的差序列Δi（t）。即此時的參考數列Z0，與比較數列Zi之間的結果。其差列Δi的計算公式：

（4）求取差列中的最大值和最小值。 即差序列中的最大值M=Δmax和最小值 m=Δmax。

（5）計算關聯系數。η為分辨系數通常范圍在0～1之間，在這里 取分辨系數 η=0.5。關聯系數計算公式：

（6）求灰色關聯度。因為關聯系數是系統行為特征數據與相關因素數據在各個時刻 （即曲線中的各點（即曲線中的各點）的關聯程度值，所以它的數不止一個，而信息過于分散不便于進行整體性比較， 因此有必要將各個時刻（即曲線中的各點）的關聯系數集中為一個值，即求其平均值， 作為系統行為特征數列與相關因素數列關聯程度的數量表示，關聯度公式如下：

（7）關聯度排序。相關因素與系統行為特征數據的關系主要是通過關聯度的大小次序來進行判斷的。將各個相關因素對系統行為特征因素的關聯度按大小順序排列起來，便組成了關聯序，它反映了對于系統行為特征因素來說各相關因素的“優劣”關系。 若Rf>Rf，則可以表述為{xe}對于系統行為特征因素{x0}優于{xf}，記為{xi}>{xj}。

2 林業碳匯影響因素的灰色關聯分析

2.1 林業碳匯影響因子選擇

林業碳匯經濟價值主要取決于林業碳匯量和碳匯的價格。目前，碳匯交易市場尚且處于成長階段且林業投資人并不能實際影響到碳匯價格。林業投資人可以影響的只有通過森林撫育基金、造林面積、木材產量、受火災森林面積、受病蟲害發生的面積來影響林業碳匯量。這些影響因素可能對是、林業碳匯量生較大的影響，從而波及林業碳匯經濟價值。

為研究各個影響因素對林業碳匯經濟價值的影響程度，本文通過采用灰色灰色關聯度分析模型，以浙江省為例，將林業碳匯量作分析的系統行為特征數據設為X0（k），將主要影響因素：森林撫育投資、造林面積、木材產量、受火災森林面積和受病蟲害森林面積作為相關影響因素，依次設為X1（t）、X2（t）、X3（t）、X4（t）、X5（t）。

2.2 數據來源

本文選取浙江省2009～2013年的森林資源清查數據，對浙江省林業碳匯量、森林撫育投資、造林面積、木材產量、受火災森林面積和受病蟲害森林面積作灰色關聯模型分析。如表1：

3 浙江省林業碳匯影響因素灰色關聯模型分析

結合上文的數據和公式1-4，計算關聯度系數，計算結果為：

根據公式1-5計算關聯度Ri，計算可得：R1=0.9975；R2=0.6708；R3=0.7670；R4=0.6622；R5=0.7695，Ri，R2，R3，R4，R5分別表示森林撫育投資、造林面積、木材產量、受火災森林面積、受病蟲害森林面積與碳匯量的關聯度。

關聯度排序為>R3>R3>R2>R4>0。

即森林撫育投資與林業碳匯量的關聯度>受病蟲害森林面積與林業碳匯量的關聯度>木材產量與林業碳匯量的關聯度>造林面積與林業碳匯量的關聯度>受火災森林面積與林業碳匯量的關聯度。

從中我們得知：浙江省森林撫育投資、造林面積、木材產量、受火災森林面積、受病蟲害森林面積與林業碳匯量存在著顯著相關性。森林撫育投資與林業碳匯量存在著高度相關，遠遠高于其他四個影響因素；受火災森林面積與林業碳匯量呈現出一定的相關性，但是關聯度是五個因素最低的；造林面積、受病蟲害森林面積和木材產量與林業碳匯量表現出較高的相關性。這也充分說明雖然各個影響因素與林業碳匯量的關聯度是不同的，但是都與林業碳匯量呈現著一定的正關聯性，并對其的影響具有穩定性和顯著性。

4 結論

通過應用灰色關聯度分析模型對五個影響因素分析結果來看：森林撫育投資、造林面積、木材產量、受病蟲害森林面積和受火災森林面積對林業碳匯量有著顯著的關聯性，這也意味著這五個因素對林業碳匯經濟價值具有顯著性。在浙江省林業碳匯量各影響因素中，森林撫育投資是最主要的影響因素，因此，繼續加大森林撫育投資，對增加浙江省林業碳匯量及其經濟價值具有顯著效果。其次受病蟲害森林面積是影響林業碳匯經濟價值的重要因素，提高林業的碳匯潛力，浙江省對此應該加以重視，并加大對病蟲害的控制和防范。另外，木材產量和造林面積對浙江省林業碳匯也有較大的影響，為提高碳匯的潛力，浙江省可以通過延長木材采伐期、適度限制木材產量和通過擴大這一途徑實現。最后，森林火災對浙江省林業碳匯的影響最弱，這說明浙江省的森林火災防控措施得當為提高浙江省林業碳匯經濟價值發揮著較大作用。

【參考文獻】

[1] 李順龍.森林碳匯問題研究[ M].哈爾濱：東北林業大學出版社，2006： 100--101.

[2] 康惠寧，馬欽彥，袁嘉祖.中國森林C匯功能基本估計[J].應用生態學報，1996，7（3）：230--234.

[3] 郗婷婷，李順龍.黑龍江省森林碳匯潛力分析[J]，林業經濟問題，2006，12：519-526.

[4] 李秀娟，周濤，何學兆. NPP 增長驅動下的中國森林生態系統碳匯[ J]. 自然資源學報，2009，24（3）：491- -497.

[5] 鄧聚龍.灰理論基礎[M].華中科技大學出版社，2002：221～225.

作者簡介：包家景（1989.12.22-）性別：男，民族：漢族；籍貫：梅州；學歷：碩士；職稱：研究生；院校：浙江理工大學，就職于：浙江理工大學，研究方向：產業經濟學。