碳匯目標下農戶森林經營最優決策及碳匯供給能力
——基于浙江和江西兩省調查

朱 臻，沈月琴，吳偉光，徐秀英，曾 程

(浙江農林大學經濟管理學院，臨安，311300)

當今全球氣候變化問題已成為世界各國當今面臨的最重大挑戰之一，森林生態系統是全球碳循環重要組成部分，研究表明通過森林固碳方式來減緩碳釋放不僅潛力巨大，而且具明顯的成本優勢［1-3］。因此，通過林業活動增加森林碳匯(減緩碳釋放)是應對氣候變化的重要途徑。2009年，國家主席胡錦濤在聯合國氣候變化峰會上提出了林業發展的“雙增”宏偉目標。可見我國已將森林碳匯作為應對氣候變化的重要選擇，并提出了相應的行動方案與發展目標，這也是林業發展的重要戰略機遇。

森林經營主體是森林碳匯的主要供給源。但是在經營主體開展碳匯造林的同時，應認識到基于森林碳匯目標的森林經營方式將發生極大地改變，此種變化體現在物質和技術等生產要素投入和產出的增加以及可能的輪伐期延長［4］。基于資金時間價值和碳價格變化的因素影響，在追求收益最大化目標下，森林經營主體所面對的最佳經營決策可能會發生相應改變。

南方集體林產權改革以后，林農成為了主要森林經營主體。因此模擬碳市場價格變動，比較農戶在碳匯和單一木材經營目標之間最佳經營決策變化，一方面對于幫助信息不對稱、資源稟賦稀缺的森林經營主體在林業應對氣候變化重要機遇背景下選擇森林經營最優決策方案具有重要的研究價值和實踐意義，另一方面對于推動集體林區的碳匯林業發展，實現中國減排目標具有重要現實意義。

在社會經濟領域層面碳匯研究主要集中在森林碳匯市場和政策工具制定上［5-14］，對于森林碳匯供給則主要集中于自然科學領域。主要包括:(1)碳匯經營決策方面，有學者利用DOM碳庫方法了解立木中碳儲量［15］。有學者利用線性規劃方法探討多目標經營下木材和碳匯供給收益的最大化問題［16-17］。而在社會經濟領域中，Nhung［18］運用Hartman模型分析不同樹種的最佳輪伐期、碳供給及所帶來的影響。(2)碳匯成本要素研究。包括單純重點將碳吸收水平相聯系的平均成本進行估計［19］，以及運用“成本模型”開展碳匯邊際成本分析［20］。(3)碳匯儲量研究。國內學者在自然科學領域研究了不同樹種的碳生物量與碳儲量的換算方程和系數，并對國家和省級層面的碳儲量進行了大量的測算［21-26］。周國模和姜培坤［27］研究毛竹林的碳儲量。支玲［28］采用換算因子連續函數法對三北防護林的碳匯價值量進行了評價。(4)碳匯供給影響因素研究。不同國外學者分析了木材和土地價格、碳稅收和補貼政策對最佳輪伐期和碳匯供給的影響［29-30］。從另一個角度，Xu［31］探討了碳匯和土地利用變化對農戶生計的社會經濟影響。國內學者對森林碳匯的供給影響因素探討研究剛起步，主要傾向于自然科學領域，探討了土地利用對二氧化碳排放、生態系統碳儲量、森林碳匯等方面的影響［32-33］。部分國內學者已開始探討森林碳匯經營所帶來的森林經營和社會經濟影響［34-35］，但僅限于理論或個別案例探討。研究相關文獻可以發現，國內對碳市場背景下林地期望價值變化和森林碳匯供給潛力方面的系統研究缺乏，更缺少基于農戶微觀經營主體的實證研究。

本文將以浙江省和江西省杉木為對象，運用農戶調查數據，以林種生長模型以及實地調查等數據為基礎，利用改進的Faustmann模型模擬不同碳價格下農戶經營杉木所屬林地期望價值和最佳輪伐期的變化，從而分析不同碳價格水平下最優林種經營決策方案。以此為基礎獲得樹種碳匯供給曲線和區域水平的供給潛力和前景，既可以有效彌補國內研究的相對空白，也為政府促進森林經營主體開展森林碳匯供給提供決策依據。

1 案例點和模型設計

1.1 案例點

項目組在浙江、江西兩省根據典型抽樣原則選擇當地重點林區縣(市)作為案例點①浙江省五個案例縣市平均森林覆蓋率在73%左右，其中龍泉縣森林覆蓋率最高達到84%，龍泉和開化都為浙江省重點用材林基地，且5個案例點都被列為2010年開始的中央森林撫育試點地區;江西省3個案例點平均森林覆蓋率在74%左右，其中婺源縣最高達到了82.5%;也都是江西省的重點林區和用材林基地;所以選擇這些案例點具備典型性，在浙江省5個案例縣(市)遵循隨機抽樣原則每個縣市選擇20戶農戶進行調查;在江西省3個案例縣(市)遵循隨機抽樣原則每個縣市選擇40戶農戶進行調查，兩省樣本總數為220戶，剔除信息缺失的農戶數，有效樣本為203戶，具體樣本分布見表1。

表1 有效樣本分布情況Table1 Distribution of valid samples

1.2 數據

調查基于裸地純杉木林造林假設，內容主要涉及農戶的基本特征、家庭經營地塊情況以及不同立地條件地塊的完整生產周期中的營林成本、采運成本和木材銷售收入等。通過調查發現，農戶經營成本主要包括三部分構成:(1)種植成本。主要包括種苗、人工種植、化肥成本。一般在第1年種植后，農戶會在第2、3、4年進行補植，保證造林存活度和種植規模;(2)撫育成本。農戶主要在第2、3和4年進行人工撫育，會發生人工撫育以及化肥成本;(3)采運成本。包括采伐、運輸成本和采伐稅收。據調查，2011年浙江省木材的市場價格為胸徑6cm以下300元/m3;6—8cm之間為800元/m3;8—12cm之間為850元/m3;12—16cm之間為900元/m3;16—20cm之間為1000元/m3;20 cm以上為1 200元/m3;江西省木材市場價格為胸徑6cm以下700元/m3;6—10cm之間為850元/m3;10—16cm之間為900元/m3;16—20cm之間為1000元/m3;20 cm以上為1 200元/m3。不同立地條件下農戶杉木平均經營成本和銷售收入見表2。

表2 不同立地條件農戶營林和采運平均成本(元/公頃;元/m3)Table2 Fir management，logging and transportation cost for farmers in different condition of sites

1.3 模型設計

1.3.1 采用的杉木生長模型

國內學者開展了大量的杉木生長模型和經濟成熟齡的研究，但時間相對較早。如周國模［36］，吳載璋［37］和陳則生［38］的研究。為了測算杉木不同生長年份的蓄積量，采用陳則生設計的生長模型:

式中，M 表示為杉木蓄積量，SI表示為立地指數，t為林分年齡。b1=4.535 47，b2=1.609 31，c=3.720 004，k=0.096 004，立地指數按照立地條件好、中、差分別設定為SI=16;SI=12;SI=8。

杉木的平均胸徑和樹高模型:

鑒于缺少碳匯林生長模型的研究，考慮在現有的經營水平下的復合經營最佳決策問題，并與單一目標進行比較，因此在復合經營目標下仍然采用單一目標下生長模型。

1.3.2 不同目標經營情境下的林地期望價值模型

本研究主要是基于裸地造林的假設。采用林地期望價法來預測復合經營目標下杉木的最佳輪伐期和林地期望值，并與單一經營目標相比較。可以發現，在單一目標和復合目標兩種情景下森林經營的收益是不同的。傳統的森林經營收益僅只有木材收益，可以表示為4式;而復合經營目標的森林經營收益既包括了傳統的木材收益，同時也包括了碳收益，可以表示為5式:

式中，RFC，CO2代表復合經營目標的樹種收益，PCO2代表碳價格，ΔCO2代表輪伐期中碳的凈儲量;r表示利率，在這里使用利率5%水平，t表示輪伐期，PFC表示木材價格;Vt表示t輪伐期內的蓄積量;RFC表示單一經營目標的樹種收益。考慮到不同目標下林地經營的成本也有差異，基于Faustmann模型，則兩類目標的林地期望價值可以分別表示為:

式中，″(1+r)t，KFC為單一經營目標下發生的總成本，mt″為單一經營目標下發生的營林、采運中發生的各類成本。

1.3.3 碳密度的衡量和碳排放相關假設

采用朱向輝［39］的研究成果，測定了杉木各器官的含碳量，各器官烘干質量含碳率Pi分別為，干52.34%，根47.22%，枝49.95%，葉51.28%。立木平均單株碳質量Ci=∑WiPi，其中Wi為烘干的各器官生物量，Pi為各器官的含碳率。其中烘干的各器官的生物量模型分別為下式:

式中，W1、W2、W3和W4分別為干、根、枝和葉的烘干生物量，ˉD、ˉH分別為平均胸徑和樹高(公式2和3)。計算得到立木平均單株碳質量Ci后，根據樣本不同立地條件下的造林密度②根據調查數據反映，浙江省案例點立地條件好、中、差的地塊平均單位造林株數分別為2971、2671、1912株/hm2;江西省案例點立地條件好、中、差的地塊平均單位造林株數分別為2758、3176、2650株/hm2;調查中發現，江西省農戶對于中等地的投入成本最高，經營強度最大，這與預期有一定差距，計算所得杉木樣本地的碳密度(kg/hm2)。根據農戶調查中不同立地條件的單位面積蓄積量③根據調查，浙江省案例點立地條件好、中、差的地塊平均單位面積蓄積量分別為88.21、70.83、50 m3/hm2;江西省案例點立地條件好、中、差的地塊平均單位面積蓄積量分別為 82.2、46.7、108.75 m3/hm2，換算得到杉木每m3的碳密度。本研究采用的碳價格為11美元/t［40］。在計算碳匯林經營中的固碳量時除了應計算凈碳含量外，還需要注意兩個問題:應考慮杉木采伐后經加工成產品后，其生命周期結束后存在的碳釋放。筆者假設杉木制品的生命周期為30年;另一方面，木材在采伐、加工成產品時必然存在損失消耗，筆者假設木材利用率為95%。

2 基于碳匯目標的不同立地條件農戶最佳采伐決策比較

林業經營者所面對的最佳經營決策最關鍵的是要考慮最佳輪伐期問題。以杉木為例，單一和復合經營目標的區別可能導致最佳輪伐期會發生變化;另一方面碳價格的波動也會影響到最佳輪伐期乃至碳儲量的供給，因此有必要進行深入分析。

2.1 不同立地條件下的農戶最優采伐和林地期望值比較

基于裸地造林的假設，利用上述改進的Faustmann模型，筆者分別計算了單一目標和復合經營目標下的林地期望價值和最優輪伐期。從表3中可以發現，林地期望值隨著立地條件改善而提高。無論立地條件如何，案例地區在復合經營目標下的林地期望值都比單一目標下的要大，但是在原來的經營強度下，增加碳匯的經營目標并沒有延長最佳輪伐期，即林業經營者在復合經營目標下并不會改變原來的采伐決策。這主要原因是目前木材市場價格遠遠高于碳的市場價格，導致杉木經營者所面對的改變最佳輪伐期的機會成本很小，所以兩類目標下最佳輪伐期保持不變。而所計算得到的林地期望價高于陳則生［38］，Stainback［4］的相關研究，主要原因有多方面:①本研究所采用的現有木材市場價格遠大于之前學者所采用的價格，如Stainback［4］所采用的市場價格僅為10.24—28.96美元/m3之間，而陳則生采用的木材價格為410—530元/m3;②近年來由于各種稅費的減少使得營林成本大大減少。

表3 不同立地條件和經營目標下農戶最優采伐和林地期望值比較Table3 The comparison of optimal logging and land espection value forfarmers'between different conditions of sites and objectives

2.2 碳價格變化對于杉木最佳輪伐期和林地期望值的影響

為了解碳價格變化對杉木最佳輪伐期及林地期望值所產生的影響，設置碳價格在0—700元/t的變動區間(其中68.2元/t為本研究采用碳價格根據匯率的換算)，中碳價格為0元/t也就意味著單一經營目標，利用改進的Faustmann模型進行了計算最佳輪伐期和林地期望值。發現無論在優等、中等地還是劣等地上，碳價格在較長的變動范圍內并沒有對浙江和江西省農戶杉木的最佳輪伐期產生明顯影響(只是在劣等地上，江西省在碳價格上升到300元/t情況下，最優輪伐期有1a的延后)。可以說，在目前木材市場價格處于高位的水平下，碳價格變動對于杉木最佳輪伐期并不敏感，即對農戶杉木經營決策沒有明顯影響。從林地期望值來看，隨著碳價格提高，而從林地期望價值來看，碳價格水平越高，不同輪伐期的林地期望值變化范圍越大。同時，基于利率5%水平下，最佳輪伐期下的林地期望值也呈增長趨勢，平均每提高一個價位，林地期望值增加13.49%，尤其是江西省劣等地，碳價格在高位情況下700元/t林地期望值為13563元/hm2，相對于現價的5.5倍。可以認為，碳價格的提高對于農戶投資杉木經營有顯著效益的增加，尤其是對劣等地投資效益提升更加明顯(表4)。

表4 碳價格變動下不同立地條件的最優輪伐期變化Table4 The optimal Rotation change for different condition of sites in carbon price change

2.3 利率變化對于杉木最佳輪伐期和林地期望值的敏感度分析

同時，模擬不同的利率水平(3%—7%)，對浙江和江西省不同立地條件下的杉木經營最佳輪伐期和林地期望值進行了敏感度分析。在利率提高到6%以上，優等地的杉木經營最優輪伐期出現明顯提前，這是因為利率提高造成杉木經營資本的機會成本增加造成的;案例省的中等地則都隨著利率變化最佳輪伐期沒有明顯變化;江西省劣等地的杉木經營隨著利率提高，最佳輪伐期逐漸提前(表5)。從林地期望值來看，無論何種立地條件，在采用的碳價格下，隨著利率降低(7%到3%)，林地期望值平均增加近13倍，即利率變動會對林地期望值產生巨大影響。在利率7%水平下，案例點的劣等地在單一經營目標下林地期望值都為負，證明已不適合投資杉木經營。而在現有碳價格水平下，案例點開展碳目標經營的林地期望值仍然很小(浙江省為859元/hm2)，仍然不適合開展碳匯目標下的杉木經營，即利率的提高對于農戶碳匯目標下的營林是不利的。

表5 不同利率下最佳采伐期的變化 /aTable5 The optimal rotation change in different interest ratio

3 杉木的碳匯供給能力分析

3.1 不同立地條件下的杉木碳匯供給曲線分析

基于5%的利率水平，筆者計算了在不同碳價格下最佳輪伐期下的單位面積碳匯供給，并繪出了碳供給曲線(圖1)。隨著立地條件等級的提高，浙江省最佳輪伐期下的單位面積碳匯供給量呈上升趨勢(浙江省由166t/hm2增加到510t/hm2);江西省由于農戶在中等地上投入成本較大，種植密度最高，因此中等地的單位面積碳匯供給能力最高(為381t/hm2)，劣等地的單位面積碳匯供給最低。同時，不同立地條件下碳匯供給量沒有因為碳價提高而有顯著增加，基本維持在同一水平。這主要是由于現有杉木材價格遠高于碳價格，造成不同立地條件下碳價格變動對于最佳輪伐期沒有發生顯著影響。農戶并不會因為碳價格提高，明顯改變原有的最佳采伐經營決策，農戶的森林碳匯供給能力對于碳價格并不敏感。

圖1 不同立地條件單位面積碳匯供給曲線比較Fig.1 The compare of carbon sequestration supply curve between different land level

3.2 不同利率水平對杉木碳匯供給能力的影響

結合不同利率水平對杉木碳匯供給能力的影響進行敏感度分析(表6)。可以發現，隨著利率的提高，不同立地條件下碳匯供給呈現不同發展趨勢。浙江省和江西優等地和劣等地的碳匯供給隨著最優輪伐期縮短碳供給呈下降趨勢;而兩省的中等地碳匯供給由于最優輪伐期沒有發生改變，所以碳匯供給保持穩定。利率水平和碳匯供給之間的關系與預期相同，即隨著利率的提高，森林經營機會成本明顯增加，導致輪伐期縮短，即碳匯供給會呈下降趨勢。

表6 不同利率下單位面積碳匯供給能力的變化(t/hm2)Table6 The carbon Sequestration supply change in different interest ratio

4 結論和討論

從本文的案例研究可以發現:(1)基于目前的杉木市場價格遠高于碳價格的現實，在現有的經營模式下，農戶基于復合經營目標的最佳采伐決策將不會改變，杉木的最佳輪伐期沒有明顯延長，從而導致在大范圍的碳價格變動下碳的供給也沒有顯著增加。這一方面說明碳匯林必須改變原來的經營方式才能促進碳供給的增加，另一方面也說明木材收益和碳收益的兩個不同經營目標是兼容的，林業經營者不用延長輪伐期以獲取更多的碳收益，這對于農戶從事碳匯林經營是一個積極的信號;(2)在目前市場利率處于低位徘徊的前提下，基于碳匯經營模式下的杉木林地期望值增長迅速，即碳匯林地的潛在投資價值巨大，尤其對劣等土地的投資效果明顯。這勢必推動部分立地條件較差的農地轉化為林地碳匯造林，即森林碳匯會對土地利用變化產生深遠影響。政府可以給予當地農民造林補貼，推動閑置農地開展碳匯造林項目。(3)根據調查反映，大部分農戶對于“森林碳匯”和“碳匯經營”缺乏認知，僅有32戶農戶(占有效樣本的15.6%)通過電視、報紙等媒體聽說過“森林碳匯”這一概念;在假設有森林碳匯交易市場情況下仍有76戶農戶(占有效樣本37.07%)不愿意開展森林碳匯，主要原因是對交易方式、碳匯經營操作規程不了解;在對農戶進行大量碳匯知識的普及后，針對碳匯林經營實踐會改變原有的經營方式，有41戶農戶(占有效樣本的20.2%)仍然表示不愿意，主要原因是碳匯林經營會帶來投入成本的提高，而家庭的資金和勞動力明顯不足。因此如果政府要開展碳匯林經營和交易，聯合高校和科研院所普及和宣傳森林碳匯相關知識，開展碳匯林經營技術培訓，提高農戶對于碳匯林的認知;另一方面，可以積極鼓勵開展碳匯林經營試點，通過造林和撫育補貼、提供生產資料等形式降低農戶經營成本，建立針對農戶的碳匯交易中介，提升農戶參與森林碳匯交易的意愿。需要改進之處的是:(1)由于目前碳匯林實踐模式缺乏，本研究采用杉木生長模型仍然基于傳統經營模式下的，在碳匯林經營模式下需要對其進行修正;(2)本文的研究基于裸地造林假設，今后需要深化對現有林的碳供給研究，也需要考慮不同營林措施如間伐等的影響。(3)本研究仍然考慮的是單位面積碳供給狀況，可以結合浙江省杉木面積和今后土地利用變化趨勢，繼而獲得區域水平的杉木碳匯供給潛力。

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