福建順昌縣國有林場毛竹林可持續(xù)經(jīng)營碳匯計量

趙 兵 陳京華 王 宏

(1 福建省順昌縣國有林場 福建順昌 353200；2 國家林業(yè)和草原局速生豐產(chǎn)用材林基地建設(shè)工程管理辦公室 北京 100714；3 中國林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所 北京 100091)

毛竹(Phyllostachysedulis)具有良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價值，對毛竹林經(jīng)營進(jìn)行碳匯計量和貿(mào)易，將提高竹林經(jīng)營水平與經(jīng)營者增收結(jié)合起來，有利于發(fā)揮毛竹林經(jīng)營在促進(jìn)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和減緩氣候變化中的作用，促進(jìn)竹林生態(tài)價值貨幣化和森林可持續(xù)經(jīng)營[1-2]。

順昌縣國有林場位于福建省中部偏北，閩江上游金溪、富屯溪交匯處，成立于2004年，下轄高陽、大歷、嵐下、武坊、七臺山、九龍山、官墩、曲村8個分場，是全國首批“十大竹子之鄉(xiāng)”之一的福建省順昌縣的直屬森工企業(yè)。作為全國重點林區(qū)的核心區(qū)，全場有林地面積2.17萬hm2，總蓄積278.7萬m3，其中毛竹林2 333.33 hm2，立竹株數(shù)380萬株，占全縣竹林面積的95%以上，竹材加工產(chǎn)品數(shù)十種，加工利用率95%以上，竹業(yè)已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。

為實現(xiàn)深化發(fā)展毛竹林的增效模式，順昌縣國有林場從2010年起開發(fā)實施竹林碳匯項目，并在福建海峽股權(quán)交易中心掛牌交易，2019年掛牌的6.9萬t竹林碳匯以18元/t、總價124.2萬元成功銷售給智勝化工股份有限公司，開創(chuàng)了福建省竹林碳匯交易的先河。

1 碳匯計量方法

以在國家發(fā)展和改革委員會正式備案的《竹林經(jīng)營碳匯項目方法學(xué)》(AR-CM-005-V01)[3](以下簡稱《方法學(xué)》)為依據(jù)，對順昌縣國有林場內(nèi)的2 278.5 hm2毛竹林進(jìn)行優(yōu)化經(jīng)營，對經(jīng)營的基線碳匯和項目設(shè)計碳匯進(jìn)行計量。

2 結(jié)果和分析

2.1 項目邊界和土地合格性

項目邊界包括事前項目邊界和事后項目邊界，前者是在項目設(shè)計和開發(fā)階段確定的項目邊界，是實施竹林經(jīng)營項目活動的地塊，通過采用高分辨率的地理空間數(shù)據(jù)(如衛(wèi)星影像、航片)、竹林分布圖、林相圖、竹林經(jīng)營管理規(guī)劃圖等，在地理信息系統(tǒng)(GIS)輔助下直接讀取項目地塊的邊界坐標(biāo)。本項目所在地的地理邊界是以8個分場經(jīng)營的竹林小班為邊界，采用1:10000的地形圖現(xiàn)場核實或以羅盤儀、GPS實地測界，地理坐標(biāo)為東經(jīng)117°30′4″—118°12′28″，北緯26°40′24″—27°7′6″。

項目區(qū)毛竹林立地和規(guī)模符合《方法學(xué)》的規(guī)定：土壤為礦質(zhì)土壤，不屬于濕地或有機(jī)土；毛竹林地符合國有竹林要求，郁閉度≥0.20、連續(xù)分布面積≥667 m2，成竹竹稈高度不低于2 m、竹稈胸徑不小于2 cm。

2.2 碳庫和排放源的選擇

根據(jù)《方法學(xué)》，確定擬議項目邊界內(nèi)碳庫和排放源，見表1和表2。

表1 碳庫的選擇

表2 項目溫室氣體排放源的選擇

2.3 項目期和計入期

本項目實施竹林經(jīng)營碳匯始于2010年1月15日，確定的計入期為30年。

2.4 額外性

基于基線情景論證項目活動的額外性。順昌毛竹經(jīng)營的普遍性做法是實施傳統(tǒng)集約經(jīng)營，在交通比較便利的地塊頻繁割灌除草、松土墾復(fù)、挖筍，伐除3度竹，保留1度和2度竹；交通不便的地塊視立地條件降低經(jīng)營強(qiáng)度。本項目以固碳增匯為主要經(jīng)營目標(biāo)，為保持生物量，采取了延長伐竹年齡的做法，不再采伐3度竹，只伐4度(含)以上竹子，優(yōu)化徑階結(jié)構(gòu)、年齡(度數(shù))結(jié)構(gòu)以及空間結(jié)構(gòu)。各作業(yè)區(qū)通過竹林經(jīng)營調(diào)整后，林分年齡結(jié)構(gòu)從1度∶2度∶3度=1∶1∶1轉(zhuǎn)變?yōu)?度∶2度∶3度∶4度=1∶1∶1∶1。經(jīng)營方式的轉(zhuǎn)變確保了碳匯量的額外性。

2.5 碳層劃分

2.5.1 基線碳層劃分

通過對毛竹林小班的基線調(diào)查，獲得林分結(jié)構(gòu)狀況。依據(jù)現(xiàn)有竹林權(quán)屬單位、林分結(jié)構(gòu)狀況(如立竹密度、平均胸徑、年齡結(jié)構(gòu)等)，劃分為5個基線碳層(表3)。

表3 基線碳層劃分

2.5.2 項目碳層劃分

在基線碳層的基礎(chǔ)上，根據(jù)竹林經(jīng)營特點及各經(jīng)營作業(yè)區(qū)實施的竹林經(jīng)營措施類型，預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)竹林結(jié)構(gòu)和調(diào)整年限來劃分項目碳層，整個項目劃分為5個事前項目碳層(表4)。

表4 事前項目碳層劃分

2.6 基線碳匯量

2.6.1 公式選擇

基于保守性原則，項目活動事前不考慮基線情景下火災(zāi)引起的生物質(zhì)燃燒造成的溫室氣體排放。基于成本有效性原則，對于項目邊界竹林地內(nèi)的少量散生木，基線情景和項目情景都不進(jìn)行計量監(jiān)測。因此，基線碳匯量采用《方法學(xué)》中如下公式進(jìn)行計算：

ΔCBSL,t=ΔCBAMBOO_BSL,T+ΔCHBP_BSL,t

(1)

公式中各參數(shù)含義見《方法學(xué)》(下同)。

用《方法學(xué)》中如下公式計算基線項目邊界內(nèi)所選碳庫中碳儲量的年變化量：

ΔCBAMBOO_BSL,t=ΔCBAMBOO_AB,t+ΔCBAMBOO_BSL,BB,t

(2)

2.6.2 基線竹子地上生物質(zhì)碳儲量年變化量

根據(jù)《方法學(xué)》，項目區(qū)竹林處于成林穩(wěn)定階段，新竹生長、擇伐或自然枯損，竹子地上生物量達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài)。因此，竹林基線地上生物質(zhì)碳儲量年變化量為0。

2.6.3 基線竹子地下生物質(zhì)碳儲量年變化量

竹子采伐基本只移除地上部分(竹稈、竹枝、竹葉)，而地下部分(竹蔸、竹根和竹鞭)仍長期留存于林地，導(dǎo)致竹林地下生物質(zhì)碳儲量繼續(xù)增加。參照《方法學(xué)》，根據(jù)當(dāng)年的竹子擇伐量(可由地上生物量和擇伐強(qiáng)度來計算)和平均單株竹子的地下部分生物量(竹兜、竹根)與地上生物量(竹稈、竹枝、竹葉)之比[4]來計算竹林地下生物質(zhì)碳儲量的變化，計算公式為：

(3)

在第t年時，單位面積竹子地上生物質(zhì)碳儲量根據(jù)基線情景下竹林的平均立竹度、平均胸徑的相關(guān)方程，再結(jié)合單株生物量方程計算第t年時單位面積地上生物質(zhì)碳儲量，即：

(4)

式(4)中，DBH=fDBH(ta)

單位面積竹子地上生物量根據(jù)大徑散生竹(毛竹)的單株生物量方程計算[5]，公式為：

W地上=747.787*D2.771*[0.148*T/(0.028+T)]5.555+3.772

(5)

式(5)中，W為單株干物質(zhì)生物量，單位為kg d·m/株。

2.6.4 基線碳層碳匯量

根據(jù)各個碳庫碳儲量的年變化量計算方法，獲得事前預(yù)估的每年基線碳匯量(表5)。

2.7 項目碳匯量

項目碳匯量是項目情景下項目邊界內(nèi)所選碳庫中碳儲量的變化量，與由竹林經(jīng)營碳匯項目活動引起的溫室氣體排放增加量的差值。根據(jù)所采用的方法學(xué)及項目活動碳庫選擇結(jié)果，只考慮項目竹林生物量(地上和地下)碳庫碳儲量變化，不考慮土壤有機(jī)質(zhì)碳庫、林下灌木、枯死木、枯落物、竹材產(chǎn)品碳庫的碳儲量變化量。因此，按《方法學(xué)》中如下公式計算項目碳匯量：

ΔCACTUAL，t=ΔCPROJ,t-GHGE,t

(6)

采用《方法學(xué)》中如下公式計算項目邊界內(nèi)所選碳庫中碳儲量的年變化量：

ΔCPROJ，t=ΔCBAMBOO_PROJ,t+ΔCHBP_PROJ,t

(7)

2.7.1 項目竹林地上生物質(zhì)碳儲量年變化量

與普通喬木經(jīng)營不同，竹林經(jīng)營通過留筍、擇伐和肥水管理等措施的優(yōu)化，調(diào)整竹林結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到增匯的目的[6]?；诒Ｊ匦栽瓌t和《順昌縣國有林場竹林經(jīng)營方案》制定的經(jīng)營目標(biāo)，設(shè)定了項目情景下本項目各碳層的調(diào)整年限和目標(biāo)竹林結(jié)構(gòu)(表6)。

在項目活動期內(nèi)，竹林會處在優(yōu)化調(diào)整階段和優(yōu)化調(diào)整后的林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定階段。在優(yōu)化調(diào)整階段，平均株數(shù)、平均胸徑、年齡結(jié)構(gòu)等都會發(fā)生明顯的變化；在林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定階段，竹子地上生物量通過新竹發(fā)育和老竹采伐達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài)。據(jù)此，項目竹林地上生物質(zhì)碳儲量年變化量按公式(8)計算。

表6 項目情景下各碳層調(diào)整年限及目標(biāo)林分結(jié)構(gòu)

(8)

竹林單位面積地上生物質(zhì)碳儲量可根據(jù)竹林的平均立竹度、平均胸徑、年齡(度數(shù))結(jié)構(gòu)再結(jié)合單株生物方程計算。

(9)

項目毛竹平均單株地上生物量方程引用基線下毛竹單株生物量方程[5]，即：

W地上=747.787*D2.771*[0.148*T/(0.028+T)]5.555+3.772

(10)

2.7.2 項目竹林地下生物質(zhì)碳儲量年變化量

項目情景下，竹林會處于優(yōu)化調(diào)整階段和調(diào)整后的林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定階段。在優(yōu)化調(diào)整階段，竹林地下生物質(zhì)碳儲量會隨著地上生物質(zhì)碳儲量的變化而發(fā)生明顯變化；在調(diào)整后的林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定階段，由于新竹發(fā)育和老竹擇伐基本保持平衡，竹林地上生物質(zhì)碳儲量會基本保持不變，但竹林地下生物量仍會保持一定程度地增長，其變化量主要與竹子擇伐數(shù)量和長期留存于林地中的竹蔸、竹根比例有關(guān)。與基線情景一致，項目竹林地下生物質(zhì)碳儲量年變化量計算采用方法Ⅱ[3](即擇伐竹子平均單株地下生物量與地上生物量之比法[4])進(jìn)行：

(11)

2.7.3 項目碳匯量

對于項目事前估計，由于無法預(yù)測項目邊界內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的情況，因此不考慮森林火災(zāi)造成的項目邊界內(nèi)溫室氣體排放(即GHGE,t=0)。事前預(yù)估的項目碳匯量如表7。

表7 各碳層項目碳匯量

2.8 泄漏

根據(jù)《方法學(xué)》的適用條件，項目活動不存在潛在泄漏，即：LKt=0。其中LKt為第t年時項目活動所產(chǎn)生的泄漏排放量。

2.9 項目減排量

竹林經(jīng)營活動所產(chǎn)生的項目減排量，等于項目碳匯量減去基線碳匯量，再減去泄漏量。采用《方法學(xué)》中的如下公式計算：

ΔCNET，t=ΔCACTUAL，t-ΔCBSL-LKt

(12)

事前預(yù)估的項目減排量(項目凈碳匯量)如表8。結(jié)果顯示，在7年計入期內(nèi)，預(yù)估的項目減排量累積為178 942 t CO2-e，年均項目減排量為25 563 t CO2-e。

表8 項目減排量 t CO2-e/a

對上市交易的碳匯量根據(jù)設(shè)置的樣地進(jìn)行監(jiān)測計算，方法與基線碳匯和設(shè)計碳匯測算類似。

3 結(jié)論和啟示

3.1 結(jié)論

1)通過優(yōu)化毛竹林結(jié)構(gòu)，適度延長采伐時間和加強(qiáng)管理，毛竹經(jīng)營可產(chǎn)生可測量、可報告、可核查的溫室氣體減排量并進(jìn)入貿(mào)易階段，實現(xiàn)毛竹林生態(tài)效益貨幣化，《方法學(xué)》具有可操作性和推廣價值。

2)近10年來勞動力價格上漲加快(順昌縣上漲約50%)，竹材收購價格下降(順昌縣下降在30%以上)，導(dǎo)致采用傳統(tǒng)集約方式經(jīng)營的毛竹林直接經(jīng)營效益下降。以固碳增匯為目的的毛竹林經(jīng)營，在保持集約經(jīng)營原有效益的基礎(chǔ)上降低經(jīng)營強(qiáng)度和勞力使用成本，是毛竹林高效生態(tài)經(jīng)營的新實踐。

3.2 啟示

1)毛竹林是由延伸根鞭和散生莖稈組成的植被系統(tǒng)，因此應(yīng)采用與由喬木林不同的碳匯計量分析方法學(xué)，特別是在生長結(jié)構(gòu)、基線情景和額外性方面。

2)開展碳匯經(jīng)營活動后，毛竹林林分穩(wěn)定性提高，景觀改善，林分質(zhì)量優(yōu)化，林農(nóng)收入增加，竹產(chǎn)區(qū)實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變，因此毛竹林碳匯經(jīng)營符合可持續(xù)經(jīng)營目標(biāo)。