王正茂，曲宏輝，孫中元，曹蓉芬,張 鑫，劉建華

(1.煙臺市森林資源監(jiān)測保護服務中心，山東 煙臺 264003； 2.龍口市森林資源監(jiān)測保護服務中心,山東 龍口 265700；3.招遠市種苗站，山東 招遠 265400)

1 引言

食品安全是關系到人們生命安全和身體健康的重大民生問題，開展食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測抽檢是監(jiān)管的有效途徑和手段，對保證食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全具有重要價值和意義[1,2]。抽檢樣地布設的客觀公正與否，關系到食用林產(chǎn)品抽檢結果的精度和可信度，科學合理選擇檢測抽檢樣地至關重要。以往監(jiān)測抽檢樣地的布設是上級下達的任務后，由監(jiān)管部門根據(jù)掌握的情況自主選取，主觀性局限性較大，科學性較差，代表性不強，不能客觀、公正、準確地反映當?shù)厥秤昧之a(chǎn)品質(zhì)量安全狀況?？茖W合理設計監(jiān)測抽檢樣地對客觀準確反映全市食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全情況、提升監(jiān)管效率和資金績效具有十分重要的意義[3,4]。

森林資源管理“一張圖”是一個覆蓋全境的森林資源分布矢量圖，其將區(qū)域內(nèi)的森林資源落實到具體的山頭地塊，可以直觀反映區(qū)域內(nèi)的樹種、林種等森林資源分布情況[5,6]。國家林業(yè)和草原局每年開展一次年度更新工作，保持森林資源管理“一張圖”的現(xiàn)勢性、準確性和時效性[7]。將森林資源管理“一張圖”應用于食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測抽檢樣地的布設，是對森林資源管理“一張圖”在實踐中具體應用的探索，可以有效提高食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測工作效率和資金績效。

2 區(qū)域概況、數(shù)據(jù)來源及抽樣方法

2.1 區(qū)域概況

煙臺市是山東省森林資源儲量的大市，也是傳統(tǒng)經(jīng)濟林產(chǎn)區(qū)，煙臺蘋果萊陽梨馳名中外[8]。根據(jù)煙臺市2018年底森林資源管理“一張圖”數(shù)據(jù)，煙臺市森林面積54.26萬hm2，森林覆蓋率36.28%，位居山東省首位，其中經(jīng)濟林面積29.65萬hm2，蘋果作為拳頭經(jīng)濟林樹種栽培面積達到23.3萬hm2，櫻桃、葡萄、梨、板栗等主要經(jīng)濟林栽培面積超過8000hm2。煙臺市高度重視食品安全工作，2015年啟動創(chuàng)建國家食品安全城市工作，是山東省首批國家食品安全示范城市，每年安排食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管經(jīng)費，由上級部門下達的抽檢任務，監(jiān)管職能部門按照下達任務布設抽檢樣地，開展食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督抽檢和風險監(jiān)測工作。

2.2 數(shù)據(jù)來源和抽樣范圍

本研究的森林資源管理“一張圖”采用的是2019年森林資源管理“一張圖”年度更新工作成果，為2018年底的森林資源數(shù)據(jù)[9]。全市林業(yè)系統(tǒng)管轄范圍內(nèi)的規(guī)?；N植基地和個體果園，每個樹種樣品抽樣，每個縣市區(qū)原則上不少于2個，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)抽檢地點不少于3個村。

2.3 抽樣方法

不等概抽樣利用了對總體掌握的信息按一定概率進行階段抽樣，因而抽出的樣本比等概率進行的階段抽樣抽出的更有代表性更能反映總體單位數(shù)據(jù)的結構特征[10]。從森林資源管理“一張圖”可以看到，各縣市區(qū)樹種資源分布差異較大，同一樹種縣域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)也不呈均勻分布，因此按照資源量多少分配抽檢樣本更能反映出整體狀況。本設計采用分層不等概系統(tǒng)抽取法抽樣，具體方法簡介如下。

1)確定抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)。在確定全市總抽檢調(diào)查樣本數(shù)量的前提下，按照縣域內(nèi)食用林產(chǎn)品抽檢樹種面積占全市該樹種總面積的比例分配縣級抽取的抽樣單元數(shù)(鄉(xiāng)鎮(zhèn)個數(shù))。

2)確定抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)。在縣域范圍內(nèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級單位中，根據(jù)抽檢樹種在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中的分布情況，按照不等概(概率)等距抽樣方法，抽取具體初級單元，確定抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

3)確定抽檢小班。根據(jù)被抽中的鄉(xiāng)鎮(zhèn)中該樹種小班數(shù)量，進行等距抽樣，初步確定的調(diào)查對象，抽樣結束后，制作抽檢調(diào)查樣地空間分布矢量數(shù)據(jù)。

4)現(xiàn)地核實。將初步確定的調(diào)查樣本單元反饋到縣級監(jiān)管單位實地核實，符合條件的保留，不符合的再次抽取。

3 具體操作方法

本方法在2020年煙臺市食用林產(chǎn)品監(jiān)督抽檢和風險監(jiān)測工作中首次使用，減少了同一樣地不同年份重復抽檢的現(xiàn)象，極大地提高了煙臺市食用林產(chǎn)品抽檢樣地的科學性和合理性。以板栗為例，根據(jù)上級下達的抽檢任務，全市本年度板栗的抽檢樣本數(shù)量為44批次，因此布設抽檢樣地大于等于44個，多余的可作為備檢樣地。本方法涉及的工具為ArcGIS和Excel，具體操作方法如下：

3.1 提取抽檢樹種圖層

1)在ArcCatalog中，建立名為“煙臺市食用林產(chǎn)品抽檢數(shù)據(jù)庫”的地理數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫下建立名為“抽檢樹種”和“抽檢樣地”兩個數(shù)據(jù)集，坐標系和森林資源管理“一張圖”相同。

2)在Arcmap添加2019年森林資源管理“一張圖”數(shù)據(jù)，打開屬性列表，通過屬性選擇，選擇優(yōu)勢樹種為板栗的全部圖斑，將選中的圖斑作為單獨圖層導入到“抽檢樹種”數(shù)據(jù)集中，命名為“板栗”，同時導入相應的屬性域。

3)在Arcmap中打開“板栗”圖層，依次打開工具箱-數(shù)據(jù)管理工具-字段-字段刪除，通過字段刪除工具刪除無用字段，僅保留縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村、小班、面積、地類、林種、森林類別、優(yōu)勢樹種9個字段。

依據(jù)上述方法分別建立不同樹種的圖層，此項為抽樣的準備工作。

3.2 分配縣級抽取的抽樣單元數(shù)

1)在Arcmap添加“板栗”圖層，依次打開工具箱-轉(zhuǎn)換工具-Excel-表轉(zhuǎn)Excel。通過表轉(zhuǎn)Excel工具,“輸入表”選擇“板栗”，“輸出Excel文件”選擇相應的位置，“使用字段別名作為列標題”和“使用域和子類型描述”都打鉤，制作名為“板栗”的Excel表。

2)打開“板栗”表格，使用Excel的數(shù)據(jù)透視表功能，行選擇縣，值選擇面積，匯總各縣的板栗面積，之后計算各縣的板栗面積占全市板栗總面積的比值。按照每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)抽3個的樣本樣地的要求，此次板栗檢測擬15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共計45個樣地，按照各縣板栗面積占全市板栗面積比例分配縣級抽取的初級單元數(shù)(表1)。

表1 各縣食用林產(chǎn)品-板栗抽檢初級單元分配Tab.1 Distribution Table of Primary Units for Sampling Inspection of Edible Forest Products Chestnut in Each County

3.3 抽取抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)

在數(shù)據(jù)透視表(表2)中，列出鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗面積和累計面積。Mi代表鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗面積，M0代表本縣內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗累計面積，N代表抽取鄉(xiāng)鎮(zhèn)個數(shù),計算步長K=M0/N。從[1，K]中隨機抽取一個整數(shù) R，然后取M0-R，M0-R-K……M0-R-(N-1)K，查找鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗面積累計數(shù)與此數(shù)值接近的數(shù)，確定對應的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。以累計面積減隨機數(shù)和步長，使得面積大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)入樣概率大。以牟平為例，具體說明：

1)打開“板栗”Excel表，使用“數(shù)據(jù)透視表”功能，篩選器選擇“縣”，行選擇“鄉(xiāng)鎮(zhèn)”，值選擇“面積”，匯總計算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的板栗面積Mi，根據(jù)板栗面積的大小升序排列各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，同時計算鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗累積面積M0。

2)根據(jù)分配的縣級抽樣單元數(shù)，M0為1505.48，N=3,計算K=502，在Excel的一個空白單元格填入 “=randbetween(1,502)”得到隨機數(shù) r 值，本次是 147(也可能是其它隨機數(shù)，隨機數(shù)并不影響個體單元的入樣概率)。

3)根據(jù)計算的R值，分別計算，M0-R=1358.48，M0-R-K=856.48，M0-R-2K=354.48查找鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗面積累計數(shù)與這3個數(shù)值接近的數(shù)，確定對應的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為高陵鎮(zhèn)，觀水，王格莊鎮(zhèn)(表2)。

表2 食用林產(chǎn)品抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)Tab.2 Sampling Inspection Table of Edible Forest Products hm2

3.4 初步確定抽檢樣地

根據(jù)抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)抽檢樹種的圖斑總數(shù)M和抽檢樣地個數(shù)3，確定步長K，從[1，K]中隨機抽取一個整數(shù)R，然后取R+K，R+2K編號的數(shù)據(jù)記錄，及初步確定抽檢樣地小班,以牟平區(qū)觀水鎮(zhèn)為例具體說明：

1)打開“板栗”Excel表，通過“篩選”功能，選中縣為牟平區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)為觀水鎮(zhèn)的全部數(shù)據(jù)，將選中的數(shù)據(jù)復制到名為“牟平觀水板栗抽檢圖斑”的新Excel表中。

2)打開“牟平觀水板栗抽檢圖斑”Excel表，查看數(shù)據(jù)條數(shù)M=133，計算步長K=45，在一個空白單元格填入 “=randbetween(1,45)”得到隨機數(shù) R值，本次是22， R=22，R+K=66，R+2K=110，這3數(shù)即抽取的序號，3個序號對應的是前垂柳175小班、東果子20小班和虎龍頭60小班。

重復上述步驟，抽取其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)的抽檢樣地，從而初步確定板栗的全市抽檢樣地，將全部抽檢樣地匯總至“煙臺板栗抽檢樣地”Excel表中。

3)打開“煙臺板栗抽檢樣地”Excel表，加入“連接”字段，字段值計算公式為“縣&鄉(xiāng)鎮(zhèn)&村&小班號”。

4)在Arcmap添加“板栗”圖層，打開屬性表，添加“連接”字段，字段值計算公式為“縣&鄉(xiāng)鎮(zhèn)&村&小班號”。關閉屬性表，右鍵點擊“板栗”圖層，選擇“連接和關聯(lián)”-“連接”，“要將哪些內(nèi)容連接到該圖層”選擇“某一表的屬性”，“選擇該圖層中連接將基于的字段”選擇“連接”，“選擇要連接到此圖層的表，或者從磁盤加載表”選擇“煙臺板栗抽檢樣地”，“選擇此表中要作為連接基礎的字段”選擇“連接”。連接結束后，選擇所有的匹配成功圖斑，將其導出到“抽檢樣地”數(shù)據(jù)集中，命名為“煙臺板栗抽檢樣地”。

3.5 實地核實確認

將初步確定的抽檢樣地反饋到相應縣級監(jiān)管部門，由縣級監(jiān)管部門安排人員按照“煙臺板栗抽檢樣地”矢量數(shù)據(jù)到鄉(xiāng)村小班實地核實樹種、齡組，補充經(jīng)營者等信息，并將核實情況上報市級監(jiān)管部門，符合抽樣要求的確認保留，不符合要求的按照所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)上次抽取過程K，R值繼續(xù)循環(huán)抽取，直至達到要求。

4 總結

1)本設計將森林資源管理“一張圖”應用到食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管抽檢樣地布設，以縣鄉(xiāng)級抽檢樹種資源量多少作為樣本單元入樣概率的輔助變量，提高了抽檢樣地的代表性、科學性和合理性，減少了樣地布設產(chǎn)生的誤差。

2)森林資源管理“一張圖”的準確性和更新的及時性對抽檢樣地布設產(chǎn)生直接影響，通過設置屬性選擇條件可以開展更加具體的采樣工作，例如設置齡組選擇條件，可以開展不同果期質(zhì)量安全監(jiān)測等；及時更新的森林資源管理“一張圖”數(shù)據(jù)可以及時準確調(diào)整樣本總體，避免樣地布設有遺漏和偏差。由于目前森林資源管理“一張圖”更新工作是以判圖結合實地調(diào)查，實際操作以判圖為主，不可避免產(chǎn)生誤差，因此在初步確定布設樣地后必須進行實地核實，以消除森林資源管理“一張圖”誤差產(chǎn)生的影響。同時我市食用林產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營是由眾多一家一戶分散經(jīng)營者組成，經(jīng)營區(qū)域與森林資源管理“一張圖”區(qū)劃小班不完全一致，在圖中抽中的圖斑可能有多個經(jīng)營者，需要縣級監(jiān)管單位確認溝通經(jīng)營者。