昆崳山林場森林碳匯及經(jīng)濟(jì)價(jià)值研究

鄭玉琴，劉 寧,2*，代文卿，趙 琴，王玲玲，張 穎

（1.山東工商學(xué)院，山東煙臺(tái)264005；2. 國土資源部資源環(huán)境承載力評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京101149）

全球環(huán)境問題日漸突出，溫室氣體減排已成為國際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。 森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，其吸收并固定CO2的天然功能能夠起到緩解溫室效應(yīng)、阻止氣候變暖的作用。 根據(jù)《中國林業(yè)碳匯》的定義，森林碳匯指森林生態(tài)系統(tǒng)吸收大氣中的CO2并將其固定在植被和土壤中的能力，使大氣中CO2濃度降低的過程。 通過森林間接減排已經(jīng)納入各自國際規(guī)則， 成為國際社會(huì)的通行做法，1997年《京都議定書》提出了“造林、再造林、森林可持續(xù)經(jīng)營管理” 的措施；2009年《哥本哈根協(xié)議》要求通過建立包括減少發(fā)展中國家毀林、森林退化排放以及增加碳匯行動(dòng)在內(nèi)的激勵(lì)政策和機(jī)制；2010年《坎昆會(huì)議》 通過了對核算出來的森林管理活動(dòng)產(chǎn)生的碳匯用于抵消工業(yè)、能源排放的總量設(shè)定一個(gè)上限的決定；2013年《華沙氣候大會(huì)》達(dá)成了通過森林保護(hù)、森林可持續(xù)管理、增加森林面積而增加碳匯的行動(dòng)（REDD+行動(dòng)）。 2011年中國先期成立了7個(gè)試點(diǎn)碳市場， 現(xiàn)已覆蓋電力等行業(yè)、3000 多家重點(diǎn)排放單位，累計(jì)成交量突破2.5 億t，累計(jì)成交金額超過55 億元。 隨著2017年12月全國碳排放交易體系的啟動(dòng)，中國對碳匯經(jīng)濟(jì)的重視程度逐漸增強(qiáng)。

依托昆崳山林場的昆崳山國家自然保護(hù)區(qū)，作為膠東半島城市群不可復(fù)制、不可替代的“生態(tài)綠肺”和“都市田園”，是中國的赤松原生地和天然分布中心，分布有我國面積最大和保護(hù)最完整的天然赤松林生態(tài)系統(tǒng)。 在釋放氧氣、固化二氧化碳、涵養(yǎng)水源等7 大生態(tài)服務(wù)功能上，每年創(chuàng)造生態(tài)價(jià)值10億元人民幣。 其生態(tài)系統(tǒng)保存完整，碳匯作用強(qiáng)，對全國碳匯經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。 本文將定量評估昆崳山林場森林碳匯能力，得到昆崳山林場碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為林場級別的森林碳匯發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 森林碳匯國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

森林碳儲(chǔ)量是研究森林碳匯的基礎(chǔ)，目前國內(nèi)外研究主要集中在碳匯量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值兩個(gè)方面。

1.1 森林碳匯的計(jì)量

Jutta Holst（2005）測量了2005年和2006年蘇格蘭的森林生態(tài)系統(tǒng)固碳量， 發(fā)現(xiàn)了2006年炎熱的氣候環(huán)境， 使該地區(qū)年平均固碳量為380g/m2，與2005年相比減少了40%[1]。 Tol（2005）收集103 個(gè)來自不同國家碳價(jià)格， 得到103 個(gè)碳價(jià)格的眾數(shù)為2美元/t，中位數(shù)為4 美元/t，平均數(shù)為93 美元/t，并推斷出CO2的邊際損害成本不大于50 美元/t[2]。 Peter B.Reich（2011）根據(jù)全球1990-2007 的森林?jǐn)?shù)據(jù)和土地?cái)?shù)據(jù)，評估出森林碳儲(chǔ)量和通量，得出溫帶和北方森林占陸地碳匯的大部份的結(jié)論[3]。

王曉潔（2012）根據(jù)2009年的徐州市森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，分別運(yùn)用生物量換算因子連續(xù)函數(shù)法和非蓄積換算法估算徐州市森林植被生物量，研究表明徐州市喬木層是植被碳儲(chǔ)量的最主要貢獻(xiàn)者，占植被總碳儲(chǔ)量84.46%。 楊樹和柏類的所占比例之和占全市總碳儲(chǔ)量的98.16%，徐州市森林植被碳匯能力主要體現(xiàn)在闊葉林[8]。 薛龍飛、羅小鋒等（2018） 根據(jù)1988—2013年全國森林資源清查數(shù)據(jù)， 采用改進(jìn)的森林蓄積量法估算了中國大陸31個(gè)省(市、區(qū))的森林碳匯量。 結(jié)果表明，中國森林碳匯在省域間存在較大差距， 由南方林區(qū)向西南、東北林區(qū)遞增變化[9]。 張春華等（2018）根據(jù)2004—2013年山東省森林資源清查資料，通過生物量法計(jì)算得到山東省林分碳儲(chǔ)量[10]。 根據(jù)昆崳山林場的實(shí)際情況認(rèn)為蓄積量法適用于林場碳儲(chǔ)量的估算，本文將在通過蓄積量法作進(jìn)一步的研究時(shí)間更新估算。

1.2 森林碳匯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值的評價(jià)參考因素是森林碳匯量和市場上碳匯價(jià)格，是森林碳匯量與碳匯價(jià)格的乘積，而碳匯價(jià)格的選擇是影響經(jīng)濟(jì)價(jià)值評價(jià)的關(guān)鍵因素[11]。 Roh T（2014）對韓國國內(nèi)和海外項(xiàng)目的61WTPs 進(jìn)行研究，61 個(gè)企業(yè)的感知行為控制不影響對森林的偏好，61 個(gè)企業(yè)的支持才能提高森林碳的可行性[4]。 William Blytha（2009）認(rèn)為碳市場價(jià)格形成與政策目標(biāo)、技術(shù)成本、市場交易規(guī)則相互作用，得出制定合理的碳價(jià)格可以激勵(lì)企業(yè)投資碳減排的結(jié)論[5]。 Fernando 和Angel（2009）在對2006-2010年歐洲碳期貨市場交易價(jià)格研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)交易價(jià)格集中在0-5 之間時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)出市場信息缺乏、 市場效率低下、 交易成本過高[6]。 William 和Derek（2011）發(fā)現(xiàn)當(dāng)碳價(jià)格處于較低水平時(shí)，政策風(fēng)險(xiǎn)是影響是最顯著的、限額交易制度、燃料價(jià)格及技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)對碳交易價(jià)格都有顯著的影響[7]。

張穎、周雪等（2013）對2003-2008年的森林碳匯進(jìn)行了核算研究得到在此期間我國森林碳儲(chǔ)量、碳匯量二者年均增長3.55%左右的結(jié)果[12]。 陳剛（2015） 運(yùn)用森林蓄積量擴(kuò)展法對我國1979-2020年的森林碳匯實(shí)物量及經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行測度。 研究結(jié)果表明， 森林碳匯量由1979年的108.32 億t 上升到2020年的173.78 億t， 森林碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值由1083.2 億美元增加到1737.8 億美元，我國森林碳匯量和經(jīng)濟(jì)效益日益凸顯[13]。 顧立（2015）研究了長白山金溝嶺林場主要森林類型碳儲(chǔ)量和碳密度的時(shí)空變化，對森林植被的碳匯效益進(jìn)行了計(jì)量，提出對中幼齡林撫育，提高森林質(zhì)量等政策來增加現(xiàn)存森林的碳密度，以此來提高森林固碳潛力[14]。王玉濤（2009） 根據(jù)昆崳山自然保護(hù)區(qū)各森林類型活立木蓄積量與市場上原木價(jià)格等估算了保護(hù)區(qū)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值[15]。本文在前人研究基礎(chǔ)上，增加碳市場的價(jià)格研究經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2 煙臺(tái)市昆崳山林場現(xiàn)狀

2.1 昆崳山林場森林概況

昆崳山自然保護(hù)區(qū)位于膠東半島東端，地理坐標(biāo)為東經(jīng)121°，北緯37°，總面積15416.5hm2。 保護(hù)區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)型大陸性氣候，四季分明，季風(fēng)顯著，雨熱同期，空氣濕潤，溫差較小，光照充足。年均氣溫11.9℃，年均降水984.4mm。 主峰泰礴頂海拔922.8m，是膠東半島第一高峰（見圖1）。

圖1 昆崳山國家級自然保護(hù)區(qū)地形圖

表1 昆崳山自然保護(hù)區(qū)面積及占比

昆崳山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)總面積為15416.5 hm2，其中核心區(qū)6486hm2， 占總面積的42.1%； 緩沖區(qū)4481hm2，占總面積的29.1%；實(shí)驗(yàn)區(qū)44.50 hm2，總面積的28.8%（見表1）。

2.2 昆崳山林場社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況

依托昆崳山林場建立的昆崳山保護(hù)區(qū)，是煙臺(tái)市最年輕的“行政區(qū)”，轄1 個(gè)鎮(zhèn)（昆崳鎮(zhèn)），36 個(gè)行政村、1.2 萬人口。 昆崳山林場人員編制260 人，現(xiàn)有人員232 人，職工人均年薪9000 余元，主要來源包括政府補(bǔ)貼、生態(tài)公益林補(bǔ)償、林木種苗及其它經(jīng)營性收入等。 區(qū)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)收入較穩(wěn)定， 其中2014年生產(chǎn)總值為27398 元[16]（見表2）。

表2 昆崳山林場基本社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息

3 實(shí)證分析

3.1 蓄積量法

蓄積量法是利用森林蓄積量數(shù)據(jù)求得生物量，換算成森林的固碳量的碳估算方法。 其具體原理是對森林主要樹種進(jìn)行抽樣并實(shí)測，得主要樹種的平均容重（t/m3），用森林蓄積量數(shù)據(jù)求得生物量，利用碳質(zhì)量與生物量之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)最終求得森林的固碳量即碳匯量[17]。 本研究計(jì)算碳匯量的方法采用李順龍（2005）提出的森林蓄積量換算因子法[18]。 蓄積量換算因子法是通過將樹木生物量碳匯量、林下植被碳匯量和林地碳匯量求和，來得到森林總碳匯量，計(jì)算公式如下：

式中：

Cf——森林全部固碳量（單位：t）；

Sf——第j 類森林的面積（單位：hm2）；

Cj——第j 類森林生物量的碳密度 （單位：t/hm2）；

α——林下植物碳轉(zhuǎn)換系數(shù)；

β——林地碳轉(zhuǎn)換系數(shù)

其中，生物量的碳密度Cj的計(jì)算公式為

式中：

Vj——第j 類森林類型單位面積的蓄積量 （單位：m3/ hm2）；

δ——生物量擴(kuò)大系數(shù)；

ρ——容積系數(shù)；

γ——含碳率

根據(jù)昆崳山林場的實(shí)際情況，參考政府間氣候變化委員會(huì)（IPCC）的規(guī)定，確定了生物量擴(kuò)大系數(shù)δ、 容積系數(shù)ρ 和含碳率γ 取IPCC 的默認(rèn)值1.9、0.5、0.5。 由于昆崳山林場位于國內(nèi)，因此林下植物碳轉(zhuǎn)換系數(shù)和林地碳轉(zhuǎn)換系數(shù)采用李順龍（2005）提出森林蓄積量換算因子法時(shí)確定的系數(shù)值：林下植物碳轉(zhuǎn)換系數(shù)α=0.195；林地碳轉(zhuǎn)換系數(shù)β=1.244[18]。

3.2 市場價(jià)值法

市場價(jià)值法對森林碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值的評估主要參考的是森林碳匯量和碳匯市場交易所的碳價(jià)格價(jià)格兩個(gè)方面，公式可以表示為：

Q——森林碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值（單位：元）；

C——森林碳匯量（單位：t）；

P——碳交易市場的碳價(jià)格（單位：元/t）

3.3 數(shù)據(jù)來源

2018年3月-2018年7月期間，分別前往煙臺(tái)市林業(yè)局和煙臺(tái)市昆崳山自然保護(hù)區(qū)搜集資料，與林場的科研人員了解到煙臺(tái)市昆崳山林場的統(tǒng)計(jì)資料《昆崳山綜合科學(xué)考察報(bào)告》。 本文采用的昆崳山林場資料來自于此報(bào)告和昆崳山國家自然保護(hù)區(qū)網(wǎng)站。其中，包括總森林面積為14203.6 hm2，活立木總蓄積量為508063m3，平均年增長率為6.96%等資料[19]（見表3）。

表3 昆崳山林場主要活立木面積和蓄積量

2011年11月，根據(jù)《關(guān)于開展碳排放權(quán)交易試點(diǎn)工作的通知》批準(zhǔn)，北京、上海、湖北、深圳、廣東、天津和重慶七個(gè)省市成為碳交易的試點(diǎn)省市[20]。本文碳交易市場的數(shù)據(jù)來自于中國碳排放交易網(wǎng)平臺(tái)，研究采用七個(gè)區(qū)域性碳排放交易試點(diǎn)最近一年 （2017年10月9日—2018年10月9日） 的碳價(jià)。

3.4 計(jì)算結(jié)果

3.4.1 昆崳山林場總碳匯量

總森林面積為14203.6 hm2，活立木總蓄積量為508063 m3，根據(jù)面積與蓄積量的關(guān)系計(jì)算出單位面積蓄積為35.77m3/hm2， 再將單位面積蓄積代入公式：

得到昆崳山林場的總碳匯量為588649.65t （見表4）。

表4 昆崳山林場全部碳匯量

3.4.2 分樹種碳匯量

據(jù)統(tǒng)計(jì)，煙臺(tái)市昆崳山林場主要活立木類型有針葉林、針闊混交林和闊葉林等，由各類型活立木的面積和蓄積量可以分別計(jì)算出各自的單位面積蓄積，并根據(jù)公式：

計(jì)算得到昆崳山林場三種活立木類型的碳匯量及占總碳匯量的比重（見表5）。

表5 昆崳山林場主要活立木類型蓄積量及碳匯量

從單位面積蓄積量來看，昆崳山林場范圍內(nèi)針闊混交林單位面積蓄積量最多43.62 m3/ hm2， 其次是針葉林約34.34 m3/ hm2， 再次是闊葉林約31.26 m3/ hm2；從各樹種的碳匯量來看，在昆崳山林場范圍內(nèi)針葉林的碳匯量最多，約45.94 萬t，其次是針闊混交林約11.67 萬t， 闊葉林的碳匯量約為1.26萬t。 從占總碳匯量的比重來看，針葉林的碳匯貢獻(xiàn)最大78.04%，其次是針闊混交林為19.82%，而闊葉林的碳匯貢獻(xiàn)為2.14%。

3.4.3 碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值

本文統(tǒng)計(jì)了2017年10月9日-2018年10月9日全國七個(gè)碳交易所碳交易價(jià)格，月均價(jià)格見圖2，其中北京交易所在7 個(gè)交易所中價(jià)格整體最高，天津最低， 北京交易所和重慶交易所價(jià)格波動(dòng)較大，2018年6月—7月經(jīng)歷了1 次大的下降和回升，2018年9月—10月又經(jīng)歷了1 次更大的起伏；重慶交易所前期和后期整體波動(dòng)不大，2017年12月—2018年6月上升至31.93 元/t， 大約2 個(gè)月后平穩(wěn)回落到前期的市場價(jià)格。

深圳和上海交易所價(jià)格波動(dòng)不大，且價(jià)格僅低于北京碳排放交易所；湖北交易所的價(jià)格在前9 個(gè)月波動(dòng)不大，而后呈現(xiàn)一個(gè)緩慢上升并趨于平穩(wěn)的態(tài)勢；廣東交易所碳價(jià)只有些許的上下浮動(dòng)，在本文統(tǒng)計(jì)的期間比較平緩；天津的碳價(jià)是7 個(gè)交易所中最平穩(wěn)的，在前半期保持著同一個(gè)價(jià)格（8.51 元/t），接著有一個(gè)輕微的上漲， 并在后4 個(gè)月保持著12.50 元/t 的價(jià)格。

根據(jù)中國碳排放交易網(wǎng)七大交易所碳價(jià)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)， 分別計(jì)算每個(gè)交易所的平均碳價(jià)，得到2017年10月9日-2018年10月9日全國7 個(gè)試點(diǎn)省市交易所的碳均價(jià)（見表6）。

圖2 2017年10月9日—2018年10月9日全國7 個(gè)碳交易所的碳價(jià)走勢圖（元/t）

表6 2017年10月9日—2018年10月9日全國7 個(gè)碳交易所平均價(jià)格（單位：元/t）

由于昆崳山林場活立木碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值來源于針葉林、針闊混交林和闊葉林3 種活立木，因此分別將這3 個(gè)林種的碳匯量和全國7 個(gè)試點(diǎn)省市交易所2017年10月9日-2018年10月9日的平均價(jià)格帶入市場價(jià)值法的公式，并將碳匯價(jià)值合計(jì)得到總碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值，則得到碳匯價(jià)值結(jié)果。 最終，將計(jì)算出單位面積碳匯價(jià)值并按照每個(gè)交易所單位面積碳匯價(jià)值的大小進(jìn)行排序（見表7）。

表7 昆崳山林場活立木在全國7 大碳交易市場碳匯價(jià)值表（單位：萬元）

根據(jù)計(jì)算得到的昆崳山林場森林碳匯量，其在全國7 大碳交易市場的碳匯價(jià)值表如下：在北京市場為3382.29 萬元；深圳市場為2113.41 萬元；在上海市場為2073.42 萬元； 在湖北市場為1056.87 萬元； 在廣東市場為816.04 萬元； 在重慶市場為751.82 萬元；在天津市場為600.86 萬元。

昆崳山林場目前在全國七個(gè)碳交易市場的經(jīng)濟(jì)價(jià)值由大到小依次是：北京、深圳、上海、湖北、廣東、重慶、天津。 可見，昆崳山林場的森林碳匯價(jià)值在北京、深圳、上海較高，尤其在北京市場經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大，單位面積碳匯價(jià)值達(dá)到2381.29 元/ hm2。深圳市場單位面積碳匯價(jià)值1487.94 元/ hm2， 上海市場單位面積碳匯價(jià)值1459.79 元/ hm2， 單位面積碳匯價(jià)值最低的為天津市場23.03 元/ hm2。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本文利用森林蓄積量轉(zhuǎn)換因子法，估算了昆崳山林場的碳儲(chǔ)量，進(jìn)而對昆崳山林場的碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行評估。 主要結(jié)論如下：

目前，昆崳山林場活立木碳匯量主要來源于針葉林、針闊混交林和闊葉林，其中針葉林的碳匯量最多，占總碳匯量比例為78.04%；其次是針闊混交林，占總碳匯量比例為19.82%；再次是闊葉林，占總碳匯量比例為2.14%。就目前來看，針葉林對昆崳山林場碳匯量的貢獻(xiàn)最大。

昆崳山林場在全國7 個(gè)碳交易試點(diǎn)市場的經(jīng)濟(jì)價(jià)值由大到小依次是：北京、深圳、上海、湖北、廣東、重慶、天津，其中北京市場單位面積碳匯價(jià)值達(dá)到2381.29 元/ hm2，而天津市場則為423.03 元/ hm2。因此，選擇在北京市場進(jìn)行碳交易是昆崳山林場進(jìn)行碳交易的最優(yōu)選擇。

4.2 建議

4.2.1 多造針葉林

本文研究發(fā)現(xiàn)目前昆崳山林場的碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值與森林碳匯量有關(guān)，其中針葉林對昆崳山林場碳匯量的貢獻(xiàn)最大，因此針葉林對于昆崳山林場碳匯的增長有著重要作用。 在未來的森林生態(tài)建設(shè)中，應(yīng)在對現(xiàn)有林地保護(hù)和撫育的基礎(chǔ)上，撫育針葉林森林，提高昆崳山林場的碳匯能力。

4.2.2 穩(wěn)定碳價(jià)浮動(dòng)機(jī)制

森林碳匯只有進(jìn)入交易市場，其碳匯價(jià)值才能得到體現(xiàn)，并且中國森林碳匯在碳交易市場中起到了關(guān)鍵的作用[21]。 但由于目前全國7 個(gè)試點(diǎn)省市碳交易價(jià)格的差異較大， 而且碳市場價(jià)格不穩(wěn)定，無法用一個(gè)統(tǒng)一的價(jià)格來計(jì)算碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 當(dāng)碳市場像股市一樣方便進(jìn)市退市時(shí)，更有利于其真正發(fā)揮市場作用，林場或林場級別的森林也可以實(shí)現(xiàn)森林碳匯價(jià)值的最大化[22]。

4.2.3 保護(hù)林場，科學(xué)建林

在當(dāng)前條件下，要發(fā)展森林碳匯，還需要加強(qiáng)造林撫育工作和病蟲害的防治，促進(jìn)森林碳匯功能的持續(xù)發(fā)展。 我國目前有大面積的荒山荒地適合發(fā)展林業(yè)， 還有很多沙荒地可以用來進(jìn)行植樹造林。因此應(yīng)大力開展幼齡林和中齡林的保護(hù)和撫育工作，對碳匯能力低的林地進(jìn)行技術(shù)改造，調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，科學(xué)合理地管理森林資源[23,24]。

由于森林碳匯計(jì)量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)采集方法及計(jì)算方法存在不同，因此目前對碳匯計(jì)量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的計(jì)算結(jié)果存在較大差異。 本研究僅使用了蓄積量法和市場價(jià)值法，計(jì)量結(jié)果可為其它地區(qū)的碳匯計(jì)量及經(jīng)濟(jì)價(jià)值估算提供參考和借鑒。 此外，由于森林火災(zāi)、病蟲害、森林管理情況等，昆崳山林場森林碳匯也存在一定的不確定性，這些可能發(fā)生的情況都會(huì)對碳匯產(chǎn)生一定影響。 因此，未來的研究可以考慮這些不確定性因素，進(jìn)一步展開碳匯的相關(guān)研究[25]。