昆崳山林場森林碳匯及經濟價值研究

鄭玉琴，劉 寧,2*，代文卿，趙 琴，王玲玲，張 穎

（1.山東工商學院，山東煙臺264005；2. 國土資源部資源環境承載力評價重點實驗室，北京101149）

全球環境問題日漸突出，溫室氣體減排已成為國際社會關注的焦點。 森林作為陸地生態系統的主體，其吸收并固定CO2的天然功能能夠起到緩解溫室效應、阻止氣候變暖的作用。 根據《中國林業碳匯》的定義，森林碳匯指森林生態系統吸收大氣中的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納入各自國際規則， 成為國際社會的通行做法，1997年《京都議定書》提出了“造林、再造林、森林可持續經營管理” 的措施；2009年《哥本哈根協議》要求通過建立包括減少發展中國家毀林、森林退化排放以及增加碳匯行動在內的激勵政策和機制；2010年《坎昆會議》 通過了對核算出來的森林管理活動產生的碳匯用于抵消工業、能源排放的總量設定一個上限的決定；2013年《華沙氣候大會》達成了通過森林保護、森林可持續管理、增加森林面積而增加碳匯的行動（REDD+行動）。 2011年中國先期成立了7個試點碳市場， 現已覆蓋電力等行業、3000 多家重點排放單位，累計成交量突破2.5 億t，累計成交金額超過55 億元。 隨著2017年12月全國碳排放交易體系的啟動，中國對碳匯經濟的重視程度逐漸增強。

依托昆崳山林場的昆崳山國家自然保護區，作為膠東半島城市群不可復制、不可替代的“生態綠肺”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最完整的天然赤松林生態系統。 在釋放氧氣、固化二氧化碳、涵養水源等7 大生態服務功能上，每年創造生態價值10億元人民幣。 其生態系統保存完整，碳匯作用強，對全國碳匯經濟及生態環境保護的發展產生積極的影響。 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濟價值，為林場級別的森林碳匯發展提供科學依據。

1 森林碳匯國內外研究現狀

森林碳儲量是研究森林碳匯的基礎，目前國內外研究主要集中在碳匯量和經濟價值兩個方面。

1.1 森林碳匯的計量

Jutta Holst（2005）測量了2005年和2006年蘇格蘭的森林生態系統固碳量， 發現了2006年炎熱的氣候環境， 使該地區年平均固碳量為380g/m2，與2005年相比減少了40%[1]。 Tol（2005）收集103 個來自不同國家碳價格， 得到103 個碳價格的眾數為2美元/t，中位數為4 美元/t，平均數為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）根據全球1990-2007 的森林數據和土地數據，評估出森林碳儲量和通量，得出溫帶和北方森林占陸地碳匯的大部份的結論[3]。

王曉潔（2012）根據2009年的徐州市森林資源二類調查數據，分別運用生物量換算因子連續函數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量的最主要貢獻者，占植被總碳儲量84.46%。 楊樹和柏類的所占比例之和占全市總碳儲量的98.16%，徐州市森林植被碳匯能力主要體現在闊葉林[8]。 薛龍飛、羅小鋒等（2018） 根據1988—2013年全國森林資源清查數據， 采用改進的森林蓄積量法估算了中國大陸31個省(市、區)的森林碳匯量。 結果表明，中國森林碳匯在省域間存在較大差距， 由南方林區向西南、東北林區遞增變化[9]。 張春華等（2018）根據2004—2013年山東省森林資源清查資料，通過生物量法計算得到山東省林分碳儲量[10]。 根據昆崳山林場的實際情況認為蓄積量法適用于林場碳儲量的估算，本文將在通過蓄積量法作進一步的研究時間更新估算。

1.2 森林碳匯的經濟價值

碳匯經濟價值的評價參考因素是森林碳匯量和市場上碳匯價格，是森林碳匯量與碳匯價格的乘積，而碳匯價格的選擇是影響經濟價值評價的關鍵因素[11]。 Roh T（2014）對韓國國內和海外項目的61WTPs 進行研究，61 個企業的感知行為控制不影響對森林的偏好，61 個企業的支持才能提高森林碳的可行性[4]。 William Blytha（2009）認為碳市場價格形成與政策目標、技術成本、市場交易規則相互作用，得出制定合理的碳價格可以激勵企業投資碳減排的結論[5]。 Fernando 和Angel（2009）在對2006-2010年歐洲碳期貨市場交易價格研究時發現，當交易價格集中在0-5 之間時，就會呈現出市場信息缺乏、 市場效率低下、 交易成本過高[6]。 William 和Derek（2011）發現當碳價格處于較低水平時，政策風險是影響是最顯著的、限額交易制度、燃料價格及技術風險對碳交易價格都有顯著的影響[7]。

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

2 煙臺市昆崳山林場現狀

2.1 昆崳山林場森林概況

昆崳山自然保護區位于膠東半島東端，地理坐標為東經121°，北緯37°，總面積15416.5hm2。 保護區屬暖溫帶季風型大陸性氣候，四季分明，季風顯著，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區地形圖

表1 昆崳山自然保護區面積及占比

昆崳山自然保護區內總面積為15416.5 hm2，其中核心區6486hm2， 占總面積的42.1%； 緩沖區4481hm2，占總面積的29.1%；實驗區44.50 hm2，總面積的28.8%（見表1）。

2.2 昆崳山林場社會經濟情況

依托昆崳山林場建立的昆崳山保護區，是煙臺市最年輕的“行政區”，轄1 個鎮（昆崳鎮），36 個行政村、1.2 萬人口。 昆崳山林場人員編制260 人，現有人員232 人，職工人均年薪9000 余元，主要來源包括政府補貼、生態公益林補償、林木種苗及其它經營性收入等。 區內社會經濟收入較穩定， 其中2014年生產總值為27398 元[16]（見表2）。

表2 昆崳山林場基本社會經濟信息

3 實證分析

3.1 蓄積量法

蓄積量法是利用森林蓄積量數據求得生物量，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行抽樣并實測，得主要樹種的平均容重（t/m3），用森林蓄積量數據求得生物量，利用碳質量與生物量之間的轉換系數最終求得森林的固碳量即碳匯量[17]。 本研究計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——林下植物碳轉換系數；

β——林地碳轉換系數

其中，生物量的碳密度Cj的計算公式為

式中：

Vj——第j 類森林類型單位面積的蓄積量 （單位：m3/ hm2）；

δ——生物量擴大系數；

ρ——容積系數；

γ——含碳率

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

3.2 市場價值法

市場價值法對森林碳匯經濟價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格價格兩個方面，公式可以表示為：

Q——森林碳匯經濟價值（單位：元）；

C——森林碳匯量（單位：t）；

P——碳交易市場的碳價格（單位：元/t）

3.3 數據來源

2018年3月-2018年7月期間，分別前往煙臺市林業局和煙臺市昆崳山自然保護區搜集資料，與林場的科研人員了解到煙臺市昆崳山林場的統計資料《昆崳山綜合科學考察報告》。 本文采用的昆崳山林場資料來自于此報告和昆崳山國家自然保護區網站。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《關于開展碳排放權交易試點工作的通知》批準，北京、上海、湖北、深圳、廣東、天津和重慶七個省市成為碳交易的試點省市[20]。本文碳交易市場的數據來自于中國碳排放交易網平臺，研究采用七個區域性碳排放交易試點最近一年 （2017年10月9日—2018年10月9日） 的碳價。

3.4 計算結果

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，根據面積與蓄積量的關系計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

據統計，煙臺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算出各自的單位面積蓄積，并根據公式：

計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，針葉林的碳匯貢獻最大78.04%，其次是針闊混交林為19.82%，而闊葉林的碳匯貢獻為2.14%。

3.4.3 碳匯經濟價值

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

深圳和上海交易所價格波動不大，且價格僅低于北京碳排放交易所；湖北交易所的價格在前9 個月波動不大，而后呈現一個緩慢上升并趨于平穩的態勢；廣東交易所碳價只有些許的上下浮動，在本文統計的期間比較平緩；天津的碳價是7 個交易所中最平穩的，在前半期保持著同一個價格（8.51 元/t），接著有一個輕微的上漲， 并在后4 個月保持著12.50 元/t 的價格。

根據中國碳排放交易網七大交易所碳價的時間序列數據， 分別計算每個交易所的平均碳價，得到2017年10月9日-2018年10月9日全國7 個試點省市交易所的碳均價（見表6）。

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

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

由于昆崳山林場活立木碳匯經濟價值來源于針葉林、針闊混交林和闊葉林3 種活立木，因此分別將這3 個林種的碳匯量和全國7 個試點省市交易所2017年10月9日-2018年10月9日的平均價格帶入市場價值法的公式，并將碳匯價值合計得到總碳匯經濟價值，則得到碳匯價值結果。 最終，將計算出單位面積碳匯價值并按照每個交易所單位面積碳匯價值的大小進行排序（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值表（單位：萬元）

根據計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碳交易市場的經濟價值由大到小依次是：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值在北京、深圳、上海較高，尤其在北京市場經濟價值最大，單位面積碳匯價值達到2381.29 元/ hm2。深圳市場單位面積碳匯價值1487.94 元/ hm2， 上海市場單位面積碳匯價值1459.79 元/ hm2， 單位面積碳匯價值最低的為天津市場23.03 元/ hm2。

4 結論與建議

4.1 結論

本文利用森林蓄積量轉換因子法，估算了昆崳山林場的碳儲量，進而對昆崳山林場的碳匯經濟價值進行評估。 主要結論如下：

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最大。

昆崳山林場在全國7 個碳交易試點市場的經濟價值由大到小依次是：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值達到2381.29 元/ hm2，而天津市場則為423.03 元/ hm2。因此，選擇在北京市場進行碳交易是昆崳山林場進行碳交易的最優選擇。

4.2 建議

4.2.1 多造針葉林

本文研究發現目前昆崳山林場的碳匯經濟價值與森林碳匯量有關，其中針葉林對昆崳山林場碳匯量的貢獻最大，因此針葉林對于昆崳山林場碳匯的增長有著重要作用。 在未來的森林生態建設中，應在對現有林地保護和撫育的基礎上，撫育針葉林森林，提高昆崳山林場的碳匯能力。

4.2.2 穩定碳價浮動機制

森林碳匯只有進入交易市場，其碳匯價值才能得到體現，并且中國森林碳匯在碳交易市場中起到了關鍵的作用[21]。 但由于目前全國7 個試點省市碳交易價格的差異較大， 而且碳市場價格不穩定，無法用一個統一的價格來計算碳匯經濟價值。 當碳市場像股市一樣方便進市退市時，更有利于其真正發揮市場作用，林場或林場級別的森林也可以實現森林碳匯價值的最大化[22]。

4.2.3 保護林場，科學建林

在當前條件下，要發展森林碳匯，還需要加強造林撫育工作和病蟲害的防治，促進森林碳匯功能的持續發展。 我國目前有大面積的荒山荒地適合發展林業， 還有很多沙荒地可以用來進行植樹造林。因此應大力開展幼齡林和中齡林的保護和撫育工作，對碳匯能力低的林地進行技術改造，調整林分結構，科學合理地管理森林資源[23,24]。

由于森林碳匯計量和經濟價值的數據來源、數據采集方法及計算方法存在不同，因此目前對碳匯計量和經濟價值的計算結果存在較大差異。 本研究僅使用了蓄積量法和市場價值法，計量結果可為其它地區的碳匯計量及經濟價值估算提供參考和借鑒。 此外，由于森林火災、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，這些可能發生的情況都會對碳匯產生一定影響。 因此，未來的研究可以考慮這些不確定性因素，進一步展開碳匯的相關研究[25]。