黑龍江省林業采運機械化發展變化及驅動力分析

鮑震宇，王立海

(東北林業大學 工程技術學院，哈爾濱 150040)

采運機械化是指在木材生產中使用動力機械去代替手工作業的過程。研究采運機械化的發展變化對于把握林業裝備發展趨勢和指導實際生產都有著重要意義。長期以來，許多學者對于采運機械化的發展歷史、現狀問題與發展趨勢都做了很多有益的研究[1]。但是，對于采運機械化發展變化的定量分析還不多。本文根據黑龍江省森林工業的統計數據，對黑龍江省采運機械化的發展變化進行分析，并且運用SPSS軟件對相關指標數據進行主成分分析，探究采運機械化發展變化的主要驅動因素，對未來采運機械化的發展進行預測。

1 黑龍江省林業采運機械化發展概況

黑龍江林區的森鐵機車運材作業是我國的采運機械化生產的起點。1912年，中東鐵路修建后，帝國主義者為掠奪木材在黑龍江葦河林區修建了長20 km的寬軌森鐵。此后，黑龍江林區還出現了窄軌森鐵。到1949年，黑龍江省共有森林鐵路349 km，森鐵機車31臺[2]。

不過，黑龍江省真正開始采運機械化是在建國以后。20世紀50年代，為適應社會主義建設需要，我國開始引進采運機械設備。黑龍江省林區先后引進油鋸、電鋸、集材拖拉機、運材汽車、絞盤機、輸送機、架空索道等林業機械，木材采運步入機械化階段[3]。

隨著資源狀況的變化，黑龍江林區出現了“資源危機、經濟危困”的“兩危”局面，采運機械化的發展也受到影響。隨著“天然林保護工程”的實施，木材采伐量進一步調減，黑龍江林區的采運機械化發展也有所停滯，距離現代化林業的要求還有很大的提升空間。

此外，黑龍江省的采運機械化水平還處在初級階段，沒有實現全盤機械化。在木材生產中，仍然依賴大量的手工輔助工作。例如在木材的裝卸作業中，原木的編捆、掛鉤、摘鉤等作業，都需要工人手工完成，勞動強度大且危險性高。

2 黑龍江省林業采運機械化的發展變化分析

評價采運機械化的水平，一般用機械作業量占總作業量的比重，也就是采運機械生產的木材產量占林區木材總產量的比重來表示。與此同時，林業機械裝備的保有數量也是衡量采運機械化水平的重要指標[4]。根據黑龍江省森工工業統計資料，黑龍江省的林業采運綜合機械化程度和林業機械各時期年均保有量的變化如圖1和圖2所示。

圖1 黑龍江省的林業采運綜合機械化程度歷年變化圖

圖2 黑龍江省的采運機械各時期年均保有量變化圖

在過去的60多年里，黑龍江省的采運機械化水平發生了很大的變化，大致可以分為以下幾個時期。

在建國初期(1949～1952年)，黑龍江省的采運機械化水平很低，主要的機械作業都集中在森鐵運材方面。在采伐、集材、造材等作業中都缺少機械作業，采伐工具以斧、鋸為主，集材、運材依靠畜力和人力，木材裝卸需要人拉肩扛，生產條件比較原始[5]。

在“一五”和“二五”時期(1953～1962年)，黑龍江省的采運機械化進入起步階段。在這期間，黑龍江省通過大量引進國外的林業機械設備，使得黑龍江的采運機械化水平從建國初期的10%左右提高到“二五”末期40%左右，采運機械化逐步得到了應用和推廣。

三年調整時期(1963～1965年)是黑龍江省采運機械化的快速增長階段。這期間，以油鋸和集材拖拉機為代表的林業采運機械的數量快速增長。1962年黑龍江省有1 016臺油鋸，到1965年有2 989臺油鋸，數量增長了近3倍，而進行集材作業的集材拖拉機從649臺增長到1 330臺，數量也翻了近一番。采運機械數量的快速增加帶來了采運機械化程度的快速增長，三年中黑龍江省的采運機械化程度以年均13%的增長速度提高到80%左右，是建國以來增長最快的時期。

“三五”、“四五”和“五五”時期(1966～1980年)，黑龍江省的采運機械化處于緩慢增長階段。此間，各種林業機械設備數量逐漸增加，特別是運材汽車的數量從1966年的739臺增加到1980年1 650臺。而在此期間，黑龍江省的采運機械化也逐步增長到歷史最高水平，達到97%以上，大豐、友好、沾河等林業局林業綜合機械化程度達到了100%。

從20世紀80年代開始，黑龍江省采運機械化水平開始緩慢回落。從80年代森林可采資源的銳減、“兩?！本置娴男纬?，到90年代森林經營方式的改變、采運作業方式的調整，再到本世紀以來“天然林保護工程”的實施、大小興安嶺主伐的全面停止，30年來黑龍江省林區的一系列變化都對采運機械化的發展造成了一定的沖擊，使得采運機械化水平有所下降。

在黑龍江省林業采運機械各時期的年均保有數量上，油鋸的數量發展到70年以后便基本保持平穩，說明伐木作業中油鋸已經基本取代手工鋸，是伐木作業的主流。在集運機械方面，集材拖拉機的數量經歷了先增加后減少的變化，運材汽車的數量則一直在增加，森鐵機車的數量在70年代達到最高后便一直減少，到近年來已所剩無幾。由此可以看出黑龍江省的集運機械化發展的兩點變化。

在集材作業方面，機械化集材曾經一度大幅增加，占據絕對優勢，但近年來機械集材比例又大幅下降，畜力集材成為主流。在上個世紀50年代引進集材機械之后，機械化集材以其效率高、成本低、效益好、適應黑龍江林區原條作業方式等優點，占據黑龍江林區集材作業的主導地位，從20世紀70年代中期到80年代中期，機械化集材的比例都在85%以上。此后，隨著森林資源結構的變化，森林采伐作業方式改變，特別是隨著“天然林保護工程”的深入實施，機械化集材的成本壓力增加，于是畜力集材逐漸恢復，并迅速成為集材作業的主流。另外，傳統集材拖拉機容易造成土壤壓實、水土流失、幼樹損傷等問題，生態環境因素也是機械化集材減少的原因之一[6]。

在運材作業方面，汽車運材取代森鐵運材逐漸成為主流。森林鐵路以其運量大、不受天氣影響等優勢，曾經擔任機械化運材的主力，黑龍江林區的森鐵機車和森鐵里程在20世紀60、70年代不斷增加，1972年森鐵機車保有量突破500臺，1975年森鐵里程突破6 700 km。但在此后，由于森林可采資源的銳減，不及汽車靈活的森鐵逐漸被汽車運材所取代。目前，黑龍江大多數林業局的森鐵都已經拆除，僅有個別林業局還留有用做觀光旅游的森鐵。而汽車運材由于其靈活方便、修建道路的成本比森鐵低廉而成為黑龍江林區運材的主流[7]。

3 黑龍江省林業采運機械化的驅動力分析

3.1 驅動力分析方法

為了分析林業采運機械化的驅動力，本文使用主成分分析的方法。主成分分析將原來個數較多的變量轉化為個數較少且不相關的幾個綜合變量，盡可能多地反映原來變量所表示的信息。因此，主成分分析在本質上是一種“降維”處理，這些新的綜合變量就是主成分[8]。

進行主成分分析首先要確定分析變量并收集數據，并對原始數據進行標準化處理。然后要求出各個變量的協方差矩陣，也就是相關系數矩陣，并由此計算特征值和特征向量，從而得到主成分貢獻率。之后，根據特征值或者累計貢獻率確定要保留的主成分，并且計算出主成分載荷。最后，對主成分進行解釋和推斷。

3.2 驅動力分析的指標選取

根據主成分分析的要求，自黑龍江省開始采運機械化以來選擇從1956年至2010年間每隔3年的序列資料作為基礎數據。通過對Y(綜合機械化程度)進行相關分析并結合林區實際，得到以下10個因子：

X1—公頃出材量(m3/hm2)；X2—單株材積(m3)；X3—平均作業距離(km)；X4—平均作業坡度(°)；X5—皆伐作業比例；X6—原條生產比例；X7—采運工人人均工資(元/月)；X8—生產成本(元/m3)；X9—木材平均價格(元/m3)；X10—年木材產量(m3)。

指標的原始數據見表1。

表1 黑龍江省林業采運機械化發展驅動力分析原始數據

數據來源：根據黑龍江省林業統計資料匯編1949-1980、黑龍江省森林工業綜合統計資料匯編(1981～2010年)整理。

3.3 驅動力分析的結果

使用SPSS軟件降維分析工具對數據進行主成分分析，計算出前五個主成分特征值和方差貢獻率，見表2。

表2 特征值與方差貢獻率

從表2中可以看出，前兩個主成分的特征值都大于1，且累計貢獻率已經達到88.384%，高于85%，可以反映所有變量的信息，因此選取第一主成分和第二主成分。

表3 主成分因子載荷

根據主成分因子載荷可以得到兩個主成分的得分模型，并計算出主成分因子得分。利用Y和兩個主成分得分進行回歸分析，可以得到回歸模型如下：

Y=0.775+0.048F1+0.191F2(R=0.901F=34.526)。

回歸模型擬合顯著，表明兩個主成分與采運機械化程度的關系密切，可以用來分析黑龍江省采運機械化發展的驅動因素。在第一主成分中，載荷較大的有X1、X3、X4、X8和X9，在第二主成分中，載荷較大的有X6。其中，載荷最大的是X8生產成本，其次是X4平均作業坡度和X3平均作業距離，再其次有X9木材平均價格和X1公頃出材量。因此，結合各個指標之間的相關系數，可以將黑龍江省采運機械化發展的驅動因素分為以下5個方面。

(1)生產成本因素，包括作業成本和人力成本等指標。這是對采運機械化影響最直接的因素。黑龍江在20世紀80年代以前，采運機械化得到快速發展就是由于機械化生產成本更低，而近20年來畜力集材等非機械化作業的比例上升很大程度上也是出于成本考慮。而西方林業發達國家，從20世紀40年代開始采運機械化，到90年代基本趨于成熟，就是因為人均收入水平不斷提高、勞動力價格逐年上升為其提供了巨大的發展動力[9]。

(2)經濟效益因素，主要有木材價格、木材產量等。由于森工企業在木材價格和產量方面并不具有充分的自主權，因此面對不斷增加的生產成本，木材生產的經濟效益更不樂觀。特別是80年代末形成的“兩危”局面，使黑龍江森工行業出現全行業虧損[10]。企業經濟效益的低迷帶來了資金的緊張，很多林業局不僅難以引進新型林業機械設備，甚至對原有機械也無力維修保養，這對于黑龍江林區進一步發展采運機械化造成了很大的阻力。

(3)作業條件因素，主要有作業距離和作業坡度等指標。作業條件是影響采運機械化的關鍵因素。伐區作業條件的變化可以概括為“散、大、遠、少”，也就是伐區分散，坡度變大，距離延長，出材量減少[11]。一方面，作業條件的變化使得傳統機械化作業不再滿足生產要求，例如一些陡坡超出集材拖拉機的工作范圍，集材機無法上坡集材。另一方面，作業條件的變化也使得作業準備量增加，增加了機械化作業的成本，影響了采運機械化的發展。

(4)生產方式因素，包括采伐方式和木材生產作業方式，有皆伐作業比例和原條生產比例等指標。在采伐方式中，皆伐有利于進行機械化作業。在20世紀60年代初期出現在黑龍江林區的皆伐高峰也推動了當時的采運機械化的快速發展。原條生產的特點決定其需要機械設備的輔助，而原木生產則不然。因此，原條生產比例和采運機械化程度有緊密的聯系。而80年代后期原木生產的重新抬頭也影響了黑龍江采運機械化的發展。

(5)森林資源因素，包括公頃出材量和單株材積等指標。黑龍江省森林資源的變化主要體現為可采資源數量的減少和儲備資源質量的下降[12]。森林資源的變化影響了作業條件，改變了木材生產方式，由此增加了生產成本，降低了經濟效益，最終影響了采運機械化的發展。因此生產成本和經濟效益是影響采運機械化發展的直接原因，而森林資源狀況則是決定采運機械化發展的根本原因。此外，森林資源的變化也引起了人們對于生態環境的重視，傳統的機械化作業由于在環境友好方面的欠缺而逐漸被淘汰。

3.4 采運機械化的預測分析

在社會經濟發展和林業林情保持基本穩定的前提下，根據相關政策規劃和發展趨勢，可以通過對各個驅動因素的估計來預測未來黑龍江省采運機械化的發展水平。

隨著“天然林保護工程”二期的實施，可以估計未來黑龍江林區的資源狀況將會逐步好轉，公頃出材量和單株材積將基本保持穩定，并可能有所增長[13]。在生產方式上，未來十年，皆伐作業出現的可能幾乎不存在，而原條作業的比例也不會有太大改變。隨著封山育林政策的實施和森林資源狀況的恢復，黑龍江林區的森林作業條件可能會有所好轉，但幅度都不會太大。而從長期來看，我國的木材供需缺口還將存在，木材價格還將上揚[14]。而根據“天然林保護工程”二期的實施方案，黑龍江省的木材產量有大幅調減[15]。在作業成本方面，未來林業職工的收入增加仍然是大勢所趨[16]。

根據上述對各個驅動因素的分析，結合主成分分析，預測未來幾年，由于黑龍江省林區將以恢復和保護森林資源為主，木材產量變化不大，林業采運機械化水平也不會發生顯著的變化。而由于勞動力價格和作業成本的變化，一些地區可能會引進小型林業采運機械參與作業，使得采運機械化水平有所增加。不過，從長遠角度來看，未來采運機械化仍然會成為木材生產的主流。當下，手工作業和機械化作業還將有一段并存時間，然后逐步向機械化和全盤機械化過渡。

4 結 論

黑龍江省林業采運機械化的發展在不同的歷史時期發生了很大變化。本文整理了黑龍江森林工業的統計資料，采用主成分分析的方法，對黑龍江省的林業采運機械化的發展變化進行了分析，找出了采運機械化發展的驅動因素，主要得出以下結論：

(1)黑龍江省林業采運機械化水平經歷了快速增長后有所下降，目前采運機械化的發展勢頭放緩，尤其是集材集材機械化程度較低。

(2)林業采運機械化的發展的驅動因素有作業成本、經濟效益、作業條件、生產方式和森林資源這5個因素。其中，驅動黑龍江省采運機械化發展的直接原因是生產成本等經濟因素，但根本原因在于森林資源的變化。

(3)根據對各個驅動因素的估計，預測未來幾年，黑龍江省的林業采運機械化水平不會發生顯著變化。

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