林業(yè)碳匯對(duì)人工林最優(yōu)輪伐期的影響
——以杉木和落葉松為例

儲(chǔ)安婷,寧 卓*,楊紅強(qiáng),2

(1.南京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,國(guó)家林業(yè)與草原局林產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)貿(mào)易研究中心,江蘇 南京 210037;2.南京大學(xué)長(zhǎng)江三角洲經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展研究中心,江蘇 南京 210093)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的最大碳庫(kù)[1-2]。1990—2007年,全球每年的森林碳儲(chǔ)量約為2.4×109t[3],構(gòu)成了約80%的地上碳儲(chǔ)量和40%的地下碳儲(chǔ)量[4],森林的砍伐和退化會(huì)造成大量的碳排放[5],森林作為全球碳循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分,在達(dá)到碳中和目標(biāo)的過(guò)程中發(fā)揮重要功能。人工林不僅具有生長(zhǎng)速度快、生產(chǎn)量高、木材規(guī)格質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì),作為天然林的替代品,還對(duì)維持我國(guó)木材和林產(chǎn)品的正常供應(yīng)具有重要作用,同時(shí)其碳匯功能也不容忽視。

林業(yè)碳匯是指通過(guò)市場(chǎng)化手段參與林業(yè)資源交易,從而產(chǎn)生額外的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的過(guò)程,包括森林經(jīng)營(yíng)性碳匯和造林碳匯。森林管理中產(chǎn)生的碳匯效益屬于林業(yè)碳匯的范疇,而人工林管理中的碳匯效益是實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要推動(dòng)力。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已基于林業(yè)碳匯開(kāi)展了人工林最優(yōu)輪伐期的研究,如考慮林業(yè)碳匯的Faustmann模型最先由van Kooten等[6]提出,并發(fā)現(xiàn)考慮林業(yè)碳匯的最優(yōu)輪伐期略長(zhǎng)于Faustmann最優(yōu)輪伐期。此后,很多國(guó)外學(xué)者將該模型擴(kuò)展到包括碳匯效益、碳支付和罰款、碳排放社會(huì)成本、碳匯的環(huán)境服務(wù)支付、輻射強(qiáng)迫等變量的廣泛應(yīng)用[7-14]。也有多位學(xué)者以Faustmann模型為基礎(chǔ),從經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益等方面對(duì)不同地區(qū)、不同樹(shù)種人工林的森林經(jīng)營(yíng)管理計(jì)劃進(jìn)行了分析,評(píng)估氣候變化、碳效益、碳定價(jià)等因素對(duì)森林經(jīng)營(yíng)管理計(jì)劃的影響,并對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)[15-22]。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于Faustmann模型的研究集中于其應(yīng)用方面,對(duì)方法論的梳理和總結(jié)及發(fā)展比較少。張楠等[23]以林地期望值的評(píng)估方法學(xué)演進(jìn)為基礎(chǔ),結(jié)合林業(yè)生產(chǎn)的特性,整理了Faustamnn模型的改進(jìn)和發(fā)展,認(rèn)為對(duì)于碳匯目標(biāo)下人工林管理策略的研究,普遍使用Faustmann及其修正模型,結(jié)合成本收益分析、回歸分析、期權(quán)分析等方法進(jìn)行計(jì)算;有學(xué)者利用修正的Faustmann模型,比較不同經(jīng)營(yíng)目標(biāo)下的人工林最優(yōu)輪伐期和林地期望值,研究不同條件下的森林經(jīng)營(yíng)管理策略[24-27],或者從投資項(xiàng)目評(píng)估的角度,評(píng)估碳匯林業(yè)投資項(xiàng)目的價(jià)值,研究其可行性[28-31]。

杉木(Cunninghamialanceolata, Chinese fir)是我國(guó)南方地區(qū)栽培最廣、生長(zhǎng)快、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的材用樹(shù)種;落葉松(Larixspp., larch)是我國(guó)北方地區(qū)分布較多的樹(shù)種,其工藝價(jià)值高,應(yīng)用廣泛。它們具有很高的碳儲(chǔ)功能和生態(tài)價(jià)值,在我國(guó)喬木林碳儲(chǔ)量中有非常重要的地位,分別占6.66%和5.25%[4]。以杉木和落葉松兩個(gè)樹(shù)種為研究對(duì)象,測(cè)算其碳儲(chǔ)量對(duì)輪伐期的影響并將結(jié)果進(jìn)行比較,可以在研究人工林最優(yōu)輪伐期的同時(shí),探討南北方人工林增加碳儲(chǔ)的潛力,為人工林碳匯經(jīng)營(yíng)樹(shù)種的選擇提供依據(jù)。為此,筆者選擇以江西省為代表的南方林區(qū)的杉木人工林和以內(nèi)蒙古自治區(qū)為代表的北方林區(qū)的落葉松人工林為研究對(duì)象,計(jì)算并比較不同經(jīng)營(yíng)目標(biāo)下人工林的最優(yōu)輪伐期和最大林地期望值,分析林業(yè)碳匯對(duì)人工林最優(yōu)輪伐期的影響,以期為人工林碳匯經(jīng)營(yíng)的管理決策提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

選擇江西省的杉木人工林和內(nèi)蒙古的落葉松人工林作為研究對(duì)象,數(shù)據(jù)主要來(lái)源于對(duì)文獻(xiàn)資料的匯總和整理。

1.1.1 成本和價(jià)格數(shù)據(jù)

人工林的經(jīng)營(yíng)成本主要包括造林成本和采運(yùn)成本。造林成本即種植成本和撫育成本,采運(yùn)成本即采伐成本和運(yùn)輸成本。經(jīng)統(tǒng)計(jì),對(duì)朱偉強(qiáng)等[27]實(shí)地調(diào)查的2017年江西省不同立地條件下杉木人工林經(jīng)營(yíng)成本的數(shù)據(jù)進(jìn)行貼現(xiàn),得到2019年江西省的杉木經(jīng)營(yíng)成本(表1),其中,造林成本主要發(fā)生在第1～4年,采運(yùn)成本發(fā)生在采伐林木時(shí)即第T年(T為輪伐周期)。杉木木材的市場(chǎng)價(jià)格見(jiàn)表2,落葉松的凈價(jià)格數(shù)據(jù)參考Dong等[32]的研究,具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表1 2019年不同等級(jí)立地條件下杉木人工林貼現(xiàn)后的造林和采運(yùn)成本

表2 2019年杉木和落葉松木材的價(jià)格

1.1.2 造林密度

杉木的造林密度參考朱臻等[25]的實(shí)地調(diào)查,得到江西省不同立地條件的造林密度為:優(yōu)等林地2 758株/hm2,中等林地3 176株/hm2,劣等林地2 650株/hm2。落葉松人工林的造林密度由于缺乏實(shí)地調(diào)查的數(shù)據(jù),根據(jù)文獻(xiàn)[32-35]并結(jié)合林區(qū)管理資料的查詢,得到落葉松人工林的種植密度在2 400～5 000株/hm2范圍,種植密度較小時(shí)林分總生物量及各組分生物量較大[36],若種植目標(biāo)是獲得胸徑較大的林木,則造林密度控制在2 500～3 300株/hm2[37]。本研究將落葉松人工林的造林密度設(shè)置為3 000株/hm2。

1.1.3 碳價(jià)格

研究選擇2019年12月30日中國(guó)碳交易平臺(tái)官網(wǎng)(http://www.tanjiaoyi.org.cn/k/index.html)上碳交易較活躍、碳價(jià)比較高的8個(gè)碳交易市場(chǎng)的交易數(shù)據(jù)(表3),并選取其中碳交易較活躍的6個(gè)交易市場(chǎng)即湖北、上海、北京、重慶、廣東和天津的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值,確定碳市場(chǎng)價(jià)格為35元/t,即0.035元/kg。

表3 中國(guó)碳交易市場(chǎng)單日交易數(shù)據(jù)(2019年12月30日)

1.2 模型設(shè)計(jì)

1.2.1 修正的Faustmann-Hartman模型

研究人工林最優(yōu)輪伐期應(yīng)用最廣泛的模型是Faustmann公式[38],該模型表明森林應(yīng)在延遲1個(gè)單位時(shí)間采伐的邊際收益等于放棄的林分和土地帶來(lái)的利息收入(機(jī)會(huì)成本)時(shí)開(kāi)始采伐?；A(chǔ)的Faustmann模型假設(shè)林業(yè)獲得的唯一回報(bào)是采伐收入,但實(shí)際上,森林不僅提供木材,還提供具有經(jīng)濟(jì)效益的林地服務(wù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),其中就包括林業(yè)經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)產(chǎn)生的林業(yè)碳匯[39]。

本研究中碳匯目標(biāo)下的人工林最優(yōu)輪伐期計(jì)算,選用van Kooten等[6]1995年改進(jìn)的碳匯模型,將木材收入和碳匯收益納入林地管理,認(rèn)為碳匯收益是林木生物量的函數(shù)。木材采伐凈現(xiàn)值和碳匯收益現(xiàn)值總和(Vp)計(jì)算采用式(1)。

(1)

則最大林地期望值(LEV,式中記為L(zhǎng)EV)為最大的木材采伐凈現(xiàn)值和碳匯收益現(xiàn)值之總和,即LEV=maxVp。

式(1)中:T為輪伐周期;f(t)為t時(shí)間點(diǎn)的樹(shù)木材積生長(zhǎng)函數(shù);PC表示碳價(jià);PF為每立方米木材的凈價(jià)格;考慮采伐后的碳排放,β為采伐后長(zhǎng)期儲(chǔ)存于林產(chǎn)品中的碳比例,設(shè)為5%[36];α為每立方米木材的碳儲(chǔ)量;r為利率,設(shè)置為5%[25,36, 40],t是時(shí)間積分變量,dt為時(shí)間變量t的微分。

對(duì)公式(1)中的T求導(dǎo)并令其等于0,得到同時(shí)考慮木材收益和碳匯收益的復(fù)合目標(biāo)下最優(yōu)輪伐期的一階條件:

(2)

當(dāng)PC=0時(shí),得到只考慮木材收益的最優(yōu)輪伐期的一階條件:

(3)

當(dāng)PF=0時(shí),得到只考慮碳匯收益的最優(yōu)輪伐期的一階條件:

(4)

1.2.2 生長(zhǎng)模型的選擇

由修正的Faustmann-Hartman模型表達(dá)式(1)可知,確定林木材積生長(zhǎng)函數(shù)是計(jì)算中的重要一步,同時(shí),需要借助林木的胸徑和樹(shù)高生長(zhǎng)函數(shù)來(lái)進(jìn)行生物量和碳儲(chǔ)量的計(jì)算,因此,首先需要確定林木的生長(zhǎng)模型。生長(zhǎng)模型是利用多元回歸技術(shù)等數(shù)學(xué)方法來(lái)描述林木生長(zhǎng)過(guò)程的模型[41],杉木和落葉松的生長(zhǎng)模型分別構(gòu)建。

1)杉木。國(guó)內(nèi)一些學(xué)者已經(jīng)對(duì)杉木的生長(zhǎng)模型進(jìn)行了計(jì)算[42-44],本研究選擇陳則生[44]在2004年建立的模型,綜合考慮了林分年齡、立地指數(shù)等指標(biāo),得到杉木的平均胸徑(DF)和平均樹(shù)高(HF)模型及單位面積的蓄積量(CM)模型[11]如下:

(5)

(6)

(7)

式中:DF為杉木的平均胸徑;HF為杉木的平均樹(shù)高,ISI為立地指數(shù)(SI),按照立地條件好、中、差分別設(shè)定為16、12、8;t為林分年齡;M為杉木每公頃的蓄積量,m3/hm2。由于蓄積量與材積量并不相同,為此設(shè)置一個(gè)70%的出材率進(jìn)行轉(zhuǎn)換[36],并且,由于杉木在生長(zhǎng)和采伐運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)存在一定的損耗,將木材利用率設(shè)置為95%[25],因此,杉木的可利用材積(VF,m3/hm2)生長(zhǎng)模型可表示如下:

(8)

2)落葉松。國(guó)內(nèi)關(guān)于落葉松生長(zhǎng)模型的方法還不成熟[41, 45-49],綜合考慮數(shù)據(jù)的獲取和模型的科學(xué)性,選擇嚴(yán)風(fēng)翔[41]在2013年建立的落葉松生長(zhǎng)模型,該模型僅考慮林分年齡的影響,得到平均胸徑、平均樹(shù)高的生長(zhǎng)模型如下:

DL=-24.03+11.28log(t+1.99);

(9)

HL=27.27(1-e-0.041t)1.5735。

(10)

式中:DL為落葉松的平均胸徑,cm;HL為落葉松的平均樹(shù)高,m;t為林分年齡,a。同樣,鑒于落葉松在生長(zhǎng)以及采伐運(yùn)輸過(guò)程中的損耗,將木材利用率設(shè)置為95%[25],得到落葉松可利用的單木材積(VL)生長(zhǎng)模型如下:

VL=7 120.77(1-e-0.001 t)3.13。

(11)

由于此生長(zhǎng)模型是落葉松單木的生長(zhǎng)模型,在進(jìn)行每公頃材積生長(zhǎng)量的計(jì)算時(shí),還需要考慮林分造林密度。

1.2.3 碳儲(chǔ)量和碳密度的計(jì)算

碳儲(chǔ)量是指碳在森林中的儲(chǔ)備量,本研究主要考慮人工林樹(shù)根、樹(shù)干、樹(shù)枝和樹(shù)葉碳庫(kù)中的碳儲(chǔ)量。

1)杉木。朱向輝等[50]利用CDM-ARP(清潔發(fā)展機(jī)制造林再造林項(xiàng)目)杉木林碳匯監(jiān)測(cè)方法學(xué),對(duì)杉木的碳密度、碳儲(chǔ)量等進(jìn)行了監(jiān)測(cè),建立了杉木各器官的生物量模型,并且計(jì)算了各器官含碳率,得到杉木根、干、枝、葉的含碳率分別為47.2%、52.3%、50.0%、51.3%,杉木各器官的生物量模型表示如下:

(12)

(13)

(14)

(15)

其中:WFR、WFT、WFB、WFL分別為杉木根、干、枝、葉的烘干生物量,DF、HF為杉木的平均胸徑和平均樹(shù)高。則杉木單木的碳儲(chǔ)量可以表示為:

CF=0.472WFR+0.523WFT+0.500WFB+0.513WFL。

(16)

2)落葉松。馬欽彥等[51]用干燒法測(cè)得了落葉松各器官的含碳率,落葉松根、干、枝、葉的含碳率分別為53.37%、49.71%、51.00%、51.07%。黃小男[52]用多因素耦合的生物量預(yù)測(cè)模型建立了落葉松各器官的生物量模型,表示如下:

(17)

(18)

(19)

(20)

其中:WLR、WLT、WLB、WLL分別為落葉松根、干、枝、葉的烘干生物量,DL、HL為落葉松的平均胸徑和平均樹(shù)高。所以落葉松單木的碳儲(chǔ)量可以表示為:

CL=0.533 7WLR+0.497 1WLT+0.510 0WLB+0.510 1WLL。

(21)

根據(jù)林分密度和單木的碳儲(chǔ)量,可以計(jì)算出杉木和落葉松人工林單位面積的碳儲(chǔ)量(kg/hm2),再除以最優(yōu)輪伐期對(duì)應(yīng)的碳匯經(jīng)營(yíng)情景下的蓄積量(m3/hm2),即可得到碳密度(kg/m3)。

利用修正的 Faustmann-Hartman 模型、林木的生長(zhǎng)模型和生物量及碳儲(chǔ)量的計(jì)算模型,結(jié)合不同立地條件下的杉木和落葉松的經(jīng)營(yíng)成本及木材價(jià)格,計(jì)算不同經(jīng)營(yíng)目標(biāo)下人工林的最優(yōu)輪伐期和林地期望值,并進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同經(jīng)營(yíng)目標(biāo)下兩種人工林最優(yōu)輪伐期的比較

本研究結(jié)果主要分為3個(gè)不同情景進(jìn)行分析,即情景1,僅考慮木材收益;情景2,僅考慮碳匯收益;情景3,同時(shí)考慮木材收益和碳匯收益。由于在情景2時(shí),一直不采伐森林時(shí),碳匯收益最大,最優(yōu)輪伐期趨近于兩種樹(shù)種的壽命,而落葉松在3個(gè)不同情景下的結(jié)果差別過(guò)小,因此,僅將杉木人工林在情景1、2下的最優(yōu)輪伐期和林地期望值進(jìn)行列表分析(表4),其他情況下的結(jié)果結(jié)果分析為:

表4 不同經(jīng)營(yíng)目標(biāo)下杉木人工林的最優(yōu)輪伐期和林地期望值

1)情景1:僅考慮木材收益。在僅考慮木材收益時(shí),即假設(shè)碳的價(jià)格為0時(shí),林地期望值最大的一階條件為式(3)。對(duì)杉木而言,不同立地條件下杉木人工林的最優(yōu)輪伐期和對(duì)應(yīng)的林地期望值的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4?？梢钥闯?隨著立地條件的惡化,人工林的經(jīng)營(yíng)成本上升,而年生長(zhǎng)量下降,導(dǎo)致林分最優(yōu)輪伐期的延長(zhǎng)和林地期望值的下降。同樣情景下,計(jì)算得出落葉松人工林的最優(yōu)輪伐期為57.37 a,對(duì)應(yīng)的林地期望值為116 859.806 7元/hm2。

3)情景3:同時(shí)考慮木材收益和碳匯收益。同時(shí)考慮木材收益和碳匯收益時(shí),使得林地期望值最大的一階條件為式(2),不同立地條件下杉木人工林的最優(yōu)輪伐期和對(duì)應(yīng)的林地期望值的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4,可知隨著立地條件的惡化,杉木人工林的經(jīng)營(yíng)成本上升,年生長(zhǎng)量下降,導(dǎo)致了最優(yōu)輪伐期的延長(zhǎng)和林地期望值的下降。

比較只考慮木材收益和復(fù)合目標(biāo)下的最優(yōu)輪伐期及林地期望值可以發(fā)現(xiàn),加入碳價(jià)格后杉木的最優(yōu)輪伐年齡有一定的延長(zhǎng),林地期望值會(huì)有一定的增加,但延長(zhǎng)和增加的幅度不大。

而經(jīng)計(jì)算,落葉松人工林的最優(yōu)輪伐期為57.37 a,對(duì)應(yīng)的林地期望值為116 859.807 1元/hm2。比較只考慮木材收益和復(fù)合目標(biāo)下的最優(yōu)輪伐期和林地期望值可以發(fā)現(xiàn),加入碳價(jià)格后落葉松的最優(yōu)輪伐期基本沒(méi)有變化,林地期望值會(huì)有一定的增加,但增加的幅度非常小。

2.2 碳價(jià)格變動(dòng)時(shí)人工林的最優(yōu)輪伐期和最大林地期望值

利用修正的Faustmann-Hartman模型、林木的生長(zhǎng)模型和生物量以及碳儲(chǔ)量的計(jì)算模型,結(jié)合不同立地條件下杉木和落葉松的經(jīng)營(yíng)成本和木材價(jià)格數(shù)據(jù),可以計(jì)算在5%的利率水平時(shí),同時(shí)考慮木材收益和碳匯收益的復(fù)合經(jīng)營(yíng)目標(biāo)下,不同碳價(jià)格的人工林最優(yōu)輪伐期和最大林地期望值。參考中國(guó)碳交易平臺(tái)官網(wǎng)上的碳交易數(shù)據(jù),我國(guó)8個(gè)碳交易市場(chǎng)的碳價(jià)格在125元/t以內(nèi)浮動(dòng),所以設(shè)置碳價(jià)格在0～125元/t范圍內(nèi)。

碳價(jià)格變化對(duì)杉木人工林最優(yōu)輪伐期的影響見(jiàn)圖1A。從圖1A可以看出,隨著碳價(jià)格上漲,杉木人工林最優(yōu)輪伐期延長(zhǎng),且碳價(jià)格越大,最優(yōu)輪伐期延長(zhǎng)的幅度越大。并且,比較不同立地條件下最優(yōu)輪伐期隨碳價(jià)格水平變化的幅度可以發(fā)現(xiàn):優(yōu)等林地(2 a)<中等林地(2.87 a)<劣等林地(3.12 a),說(shuō)明立地條件越差的林地,碳價(jià)格變化對(duì)最優(yōu)輪伐期的影響越明顯。對(duì)于落葉松人工林,計(jì)算發(fā)現(xiàn),碳價(jià)格在0～125元/t的范圍內(nèi)變化時(shí),落葉松人工林的最優(yōu)輪伐期變化值小于0.001 a,碳價(jià)格的變化對(duì)落葉松最優(yōu)輪伐期的影響非常小,這與林地的前期投入和最終的木材收益有關(guān)[39],木材收益占總收益中的比重越大,碳價(jià)格變化而引起的碳匯收益的改變對(duì)最優(yōu)輪伐期的影響越小。

圖1 碳價(jià)格變化對(duì)杉木最優(yōu)輪伐期和最大林地期望值的影響Fig. 1 The impact of carbon price changes on the optimal rotation period and the maximum forest land expectation of Chinese fir

碳價(jià)格變化對(duì)杉木人工林最大林地期望值的影響見(jiàn)圖1B。從圖1B可以看出,碳價(jià)格水平越高,不同立地條件下杉木人工林的最大林地期望值越大,但變動(dòng)幅度不明顯。這也是因?yàn)槲覈?guó)的碳價(jià)格水平相較于木材價(jià)格水平來(lái)說(shuō)很低,碳匯收益在總收益中所占的比重很小,碳價(jià)格變動(dòng)導(dǎo)致的影響也較小。比較圖中不同立地條件下的最大林地期望值隨碳價(jià)格水平變化的幅度可以發(fā)現(xiàn):優(yōu)等林地(4 377.62元/hm2)>中等林地(3 006.24元/hm2)>劣等林地(1 490.48元/hm2),說(shuō)明立地條件越好的林地,碳價(jià)格變化對(duì)最大林地期望值的影響越明顯。

對(duì)于落葉松人工林,計(jì)算發(fā)現(xiàn)碳價(jià)格在0～125元/t的范圍內(nèi)變化時(shí),落葉松人工林的最大林地期望值變化小于0.01元/hm2,變化幅度非常小,碳價(jià)格的變化對(duì)落葉松最大林地期望值的影響非常小。

3 討 論

1)就生長(zhǎng)模型的選擇而言,陳則生[44]的杉木生長(zhǎng)模型是利用福建省杉木的數(shù)據(jù)計(jì)算的,福建北部和江西南部在自然條件上有較高的相似性,朱臻等[25],朱偉強(qiáng)等[27]和沈月琴等[36]多位學(xué)者曾利用福建省杉木的生長(zhǎng)模型計(jì)算浙江、江西、福建等地的杉木最優(yōu)輪伐期,所以此模型在研究江西省杉木人工林的生長(zhǎng)規(guī)律上應(yīng)當(dāng)是適用的。

2)就不同立地條件而言,碳價(jià)格變化對(duì)人工林最優(yōu)輪伐期的影響隨立地條件的改善而減小,對(duì)人工林最大林地期望值的影響隨立地條件的改善而增大。立地條件越好,林地的經(jīng)營(yíng)成本和采運(yùn)成本越低,在木材市場(chǎng)價(jià)格固定的情況下,木材的凈收益隨立地條件的改善而增加,則碳匯收益在總收益中所占的比例隨立地條件的改善而減小,所以碳價(jià)格變化對(duì)人工林最優(yōu)輪伐期的影響會(huì)隨立地條件的改善而減小。此時(shí),又因?yàn)榱⒌貤l件越好,林地的木材供給量和碳供給量越多,獲得的總收益也越多,所以碳價(jià)格變化對(duì)人工林最大林地期望值的影響會(huì)隨立地條件的改善而增加。

3)就不同樹(shù)種而言,落葉松的最優(yōu)輪伐期要明顯長(zhǎng)于杉木,杉木的最優(yōu)輪伐期在20 a左右,而落葉松的最優(yōu)輪伐期為57 a左右。并且,通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn),杉木和落葉松的最優(yōu)輪伐期對(duì)于碳價(jià)格變化的敏感程度不同,碳價(jià)格在0～125元/t間變動(dòng)時(shí),杉木的最優(yōu)輪伐期有2～4 a的變化,但落葉松的最優(yōu)輪伐期基本沒(méi)有變化。這可能與兩個(gè)樹(shù)種生長(zhǎng)模型的差異有關(guān),生長(zhǎng)模型決定了輪伐期T內(nèi)材積的生長(zhǎng)量,也間接決定了人工林的碳密度,對(duì)最優(yōu)輪伐期的確定有很大影響。另外,碳價(jià)格變動(dòng)對(duì)落葉松人工林最優(yōu)輪伐期的影響不顯著,可能還與落葉松的木材單位價(jià)值較高有關(guān)。

4 結(jié) 論

1)林地投資方面。無(wú)論樹(shù)種還是經(jīng)營(yíng)目標(biāo),改善立地條件都可以提高林地的投資價(jià)值。無(wú)論樹(shù)種和立地條件,將碳匯收益納入經(jīng)營(yíng)目標(biāo)都會(huì)增加林地期望值,因此,開(kāi)展人工林的碳匯經(jīng)營(yíng)是有利于林地投資的,這也說(shuō)明,人工林的碳匯經(jīng)營(yíng)會(huì)增加林業(yè)用地變動(dòng)的機(jī)會(huì)成本,從而減小林業(yè)用地轉(zhuǎn)換為其他用途用地的可能。

2)人工林最優(yōu)輪伐期方面。相對(duì)于只考慮木材收益的目標(biāo),在現(xiàn)有的經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度和碳價(jià)格下,將碳匯收益納入經(jīng)營(yíng)目標(biāo),最優(yōu)輪伐期沒(méi)有顯著延長(zhǎng)(<1 a),林地經(jīng)營(yíng)者在復(fù)合經(jīng)營(yíng)目標(biāo)下的采伐決策并不會(huì)有很大變化。這是因?yàn)槟壳拔覈?guó)木材的市場(chǎng)價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳的市場(chǎng)價(jià)格,導(dǎo)致經(jīng)營(yíng)者改變最優(yōu)輪伐期的機(jī)會(huì)成本很小,所以考慮林業(yè)碳匯時(shí)人工林最優(yōu)輪伐期基本保持不變。只考慮碳匯收益時(shí),人工林的碳匯收益隨輪伐期的延長(zhǎng)而增大;當(dāng)一直不砍伐森林時(shí),碳匯收益達(dá)到最大;但由于人工林木材資源的利用對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要性,不采伐策略在實(shí)際生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)。

3)碳價(jià)格變化對(duì)人工林最優(yōu)采伐策略的影響方面。其他條件不變,碳價(jià)格變化時(shí),人工林的最優(yōu)輪伐期隨碳價(jià)格水平上升而延長(zhǎng);人工林的最大林地期望值隨碳價(jià)格水平上升而增大。碳價(jià)格在0～125元/t范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí),人工林最優(yōu)輪伐期和最大林地期望值的變化幅度都不明顯,因?yàn)槲覈?guó)的碳價(jià)格水平相較于木材價(jià)格水平來(lái)說(shuō)很低,碳匯收益在林地總收益中所占的比重很小,碳價(jià)格變動(dòng)導(dǎo)致的人工林最優(yōu)采伐策略的變化也較小。

4)樹(shù)種選擇方面。通過(guò)計(jì)算可以看出,由于林業(yè)碳匯增加的驅(qū)動(dòng),杉木最優(yōu)輪伐期變動(dòng)的敏感性更大,其碳匯增加的敏感性也更大,所以,相對(duì)于落葉松,杉木種植對(duì)于增加我國(guó)林業(yè)碳匯的作用更大。

5)本研究存在的不足與可改進(jìn)的地方。本研究?jī)H分析了碳價(jià)格對(duì)最優(yōu)輪伐期的影響,但除經(jīng)濟(jì)因素外,樹(shù)種結(jié)構(gòu)、林齡結(jié)構(gòu)、營(yíng)林技術(shù)等管理因素和森林火災(zāi)、病蟲(chóng)害等自然風(fēng)險(xiǎn)對(duì)人工林最優(yōu)輪伐期也存在很大影響。另外,本研究?jī)H在理論上計(jì)算了人工林最優(yōu)輪伐期,由于使用的部分經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具不確定性,現(xiàn)實(shí)中因立地條件和經(jīng)濟(jì)條件與假設(shè)之間的偏差,模型估計(jì)的最優(yōu)輪伐期可能會(huì)與實(shí)際經(jīng)營(yíng)中的輪伐期存在差異,實(shí)際應(yīng)用要根據(jù)條件的變化進(jìn)行修正。