杉木碳匯的經濟學分析：基于浙江省的調查

王 楓，沈月琴，朱 臻，林建華，王小玲

（浙江農林大學 經濟管理學院，浙江 臨安 311300）

森林碳匯，是指森林生態系統吸收大氣中的二氧化碳（CO2）并將其以有機物的形式固定在植被和土壤中，從而減少大氣中二氧化碳濃度的過程[1]。森林生態系統每年固定的碳約占整個陸地生態系統的2/3，在全球碳平衡中發揮巨大的作用。隨著全球氣候變化問題逐漸引起國際社會的普遍關注，森林碳匯潛力巨大且具有顯著的成本優勢[2－3]，應成為應對氣候變化的重要選擇。哥本哈根協議文件提出：“減少濫伐森林和森林退化引起的碳排放是至關重要的，有必要通過立即建立包括減少森林砍伐和退化造成的溫室氣體排放（REDD+）在內的機制，為這類舉措提供正面激勵”。中國也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。這些目標和方案的實施必將使中國森林碳匯能力進一步提高，同時也迫切需要對森林的碳匯供給潛力進行研究。增加森林碳匯的途徑在于提高森林經營水平。加入碳匯目標可能使原來的森林經營成本、收益和經營決策發生改變，在現有森林經營技術水平下，只有經濟上可行，才可能使森林經營者轉變經營方式，真正實現碳匯林的經營。而實證分析加入碳匯經營目標對現有的森林經營方式的影響以及刺激森林經營者在經營中考慮增加森林碳匯具有重要的研究價值和實際意義。

1 研究綜述

目前，國內外學者在森林碳匯經營決策方面已作了一定的研究。Hartman于1976年推廣了Faustmann模型，將原來的木材效益推廣到整個森林效益。這些效益包括水源涵養等環境效益和狩獵、徒步旅行等休閑娛樂功能。一些學者將Faustman-Hartman模型用于最佳輪伐期和碳匯供給的多種形式碳支付的影響研究。Englin等[4]研究了道格拉斯冷杉Pseudotsuga menziesii最佳輪伐期碳支付的影響。Hoen[5]和Kooten等[2]分別對斯堪的納維亞森林和對加拿大西部森林的研究均發現了類似結果。Stainback等[6]分析了濕地松Pinus elliottii碳匯價值與土地凈現值的關系，并估算了碳匯供給曲線。Nhung[7]以刺槐Robinia pseudoacacia和桉樹Eucalyptus sp.為例，分析了確保木材采伐和碳匯價值最大化條件下2個樹種的森林經營模式，比較分析了有無碳市場情況下林業經營的最佳方案。國外學者在碳匯概述、供給、政策等方面做了不少研究，并取得了諸多成果，一些學者開始嘗試估算特定樹種的碳匯供給曲線，但基于經濟學視角的碳匯供給能力研究較少。國內對于碳匯的研究起步較晚，現有研究主要集中在森林固碳途徑和計量方法等自然科學領域。周國模等[8]研究毛竹Phyllostachys edulis林的碳儲量。支玲[9]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。社會科學方面的研究主要集中在森林碳匯市場及政策方面。林德榮[10]提出建立中國森林碳匯服務自愿交易市場的設想，并認為公眾能否認可并接受是中國森林碳匯服務自愿交易市場是否可行和成功的關鍵。李怒云等[1]認為，碳匯管理政策是碳匯管理的核心，對具體的碳匯工作起著重要的指導作用。何英等[11]分析了中國森林碳匯交易市場現狀與潛力，指出中國森林碳匯交易市場具有較大的潛力。邱威等[12]研究了構建“非京都規則”森林碳匯市場的必要性，以及擴大森林碳匯需求、保證森林碳匯供給和規范森林碳匯市場交易秩序的具體措施。國內學者對于碳匯市場交易下森林經營決策以及碳匯供給潛力方面缺乏系統的研究，更缺少實證的分析。本研究在綜述國內外森林碳匯研究和杉木Cunninghamia lanceolata林經營研究的基礎上，以 “理性經濟人”的合理假設，基于浙江省典型林場的實證數據，利用定量化的模型工具，模擬出碳匯價格變化對森林經營輪伐期、土地期望值以及碳匯供給潛力的影響。

2 案例點、模型與研究假設

2.1 案例點

浙江省位于中國東部沿海，森林資源豐富。全省森林面積為601.90萬hm2，活立木蓄積量為2.54億m3。杉木是浙江省最重要的用材樹種之一。浙江省現有杉木人工林82.09萬hm2，杉木在增加森林碳匯方面有巨大的潛力，因此，選擇杉木作為案例樹種，研究碳匯經營目標下的浙江省林地期望價值及碳供給，具有典型性。本研究選取的案例點分別為開化林場、景寧林業總場、慶元實驗林場和文成石垟林場。其中開化林場有林地為8375 hm2，景寧林業總場有林地面積5870 hm2，慶元實驗林場有林地面積8105 hm2，文成石垟林場有林地面積5295 hm2。這些林場都位于浙江省杉木經營的主產區域，因此，選擇這些林場能夠代表目前浙江省杉木林經營的投入產出水平。

2.2 模型與研究假設

2.2.1 木材和碳收益模型 本研究的前提是基于裸地造林的假設，同時在構造木材和碳匯收益模型時考慮碳匯補貼和碳稅的影響。這里筆者采用修進的Faustman-Hartman模型（即為木材和碳收益模型），計算木材經濟成熟（土地期望價值最大化）情況下的蓄積量。模型如下：

式（1）中：Vlev為無限輪伐期下土地的期望值；Pf為木材價格；Q（t）為t年生林木采伐量，這里定義為皆伐；t為輪伐期；r為實際利率，這里采用銀行長期存款利率5.5%；C（Q（t））是采伐成本和運輸成本；R為造林成本和歷年的管護成本，由于本研究是基于浙江省來研究碳匯價格變化對碳匯供給的影響，而Faustman-Hartman模型的前提是在空地或者荒地上重新造林，所以這里的C（Q（t））和R是基于在中等立地類型和經營強度的林地進行裸地造林而得到的投入數據；[P·fQ（t）e-rt-C（Q（t））e-rt-R]（1-e-rt）-1為木材凈收益；α為木材蓄積（m3）轉換為碳（t）的轉換系數，這里采用的冷杉Abies fabri的轉化系數0.215；Pc為碳價格；β為未腐爛且固定下來的木材在總量中所占的比例，這里設定為5%；Q （t）e-rt]（1-e-rt）-1為碳匯的凈收益。如果碳匯價值為0，那么式 （1）就是 Faustmann模型。對修進的Faustman-Hartman模型求t的一階導數，就可以獲得最優條件下的森林經營者生產決策模型。當木材推遲1 a收獲的機會成本等于木材和碳匯的邊際凈收益時，森林經營獲得最優的輪伐期。在以木材生產為經營目標的杉木林經營中加入碳匯經營目標，由于考慮碳收益和碳稅政策，木材收益和碳匯收益使森林收獲的機會成本增加，碳匯收益依附于林木的生長，從而延長木材的輪伐期。另外，木材收獲后的碳排放成本也將使輪伐期得以延長。

2.2.2 木材生長收益模型 目前，國內學者對于杉木的生長模型有諸多的研究[13－15]，然而，由于不同區域氣候、立地指數、海拔、坡向等條件不同，杉木的生長模型也不相同。本研究所調查的林場位于開化、景寧、慶元、文成等浙江省杉木人工林的主產區，采用的杉木生長模型是基于周國模等[13]在2001年所提出的浙江省杉木人工林的生長模型。模型具體形式為：

式（2）和（3）中：ISI為立地指數；N為單位面積（hm2）株數；A為年齡；D為杉木的平均胸徑，相關系數為0.9459；M為林分材積或蓄積，相關系數為0.8916。在模型（3）中，立地指數ISI設定為12 m。杉木栽植密度為2500株·hm-2，輪伐期為25 a。然而，這里的杉木人工林生長模型沒有考慮間伐的情景，筆者在原有模型的基礎上進行了修訂，間伐以后密度發生了變化。具體為：

式（4）和（5）中：NS為初始栽植密度；NK為間伐后的保留密度；t為間伐的年限，12 a；u為0.8；G為－0.2404；J為0.4723。因此，杉木林的生長曲線見圖1。

2.3 數據

筆者首先在每個案例林場分別選擇中等立地條件和經營水平的林地類型，讓林場經營杉木的技術人員根據以往的經驗測算從2010年裸地造林的1個輪伐期內的投入數據。根據調查，杉木林經營的成本主要包括以下3個部分：①造林成本。包括第1年的整地成本、栽植成本、種苗及肥料成本、補植成本以及第1～3年的幼林撫育成本，其中勞動力工價為100.00元·工日－1。②歷年的管護成本。③杉木的間伐和主伐時采伐運輸成本。目前，采運過程中已經無需繳納各項稅費。林場的成本計算采用首先貼現到相同的時間點，再求平均成本（表1）。

另外，通過林場調查和二手資料的收集，這里取中間價作為各杉木材材種規格的價格。具體為：徑階 6 cm 以下 300.00 元·m－3，6～8 cm 600.00 元·m－3，8～12 cm 800.00 元·m－3，12～16 cm 900.00 元·m－3，16～20 cm 1000.00元·m－3，20 cm以上1200.00元·m－3。為了獲得土地期望值最大的輪伐期，分別模擬不同碳匯價格下的最大土地期望值，進而獲得最優的輪伐期以及碳匯供給量的變化。這里碳價格設定在0～80.000 元·t－1的變動區間。

圖1 杉木的生長曲線Figure1 Growth curve of Chinese fir

表1 杉木經營成本Table1 Management cost of Chinese fir

3 模擬結果

3.1 碳價格與林地期望值

碳補貼和碳稅的木材和碳匯收益模型提高了杉木經營的林地期望值。碳匯價格水平越高，不同輪伐期的林地期望值變化范圍越大。同時，最佳輪伐期下的林地期望值也呈增長趨勢。在利率為5.5%水平下，當碳匯價格為0時，土地期望值為89420.00元·hm－2，而碳匯價格增加到450.00元·t－1時，土地期望值變成148162.00元·hm－2，上升了65.7%。碳價格和土地期望值之間的關系如圖2所示。

3.2 碳價格與輪伐期

利用修進的Faustman-Hartman模型計算最佳輪伐期。結果顯示：在碳匯價格為0元·t－1，即傳統的以木材經營為目標的最優輪伐期為19 a。當碳匯價格從無到有逐漸上升的過程中，價格變化在較長的價格范圍內并沒有對加入碳匯經營的杉木的最佳輪伐期產生影響，只有當碳匯價格上升到300.00元·t－1時，杉木的最佳輪伐期才往后推移了1 a，為20 a，當碳匯價格繼續上升到450.00元·t－1時，輪伐期變為21 a（圖3）。這與先前的預期有一些出入，其原因在于浙江省現在已經取消了杉木等木材經營的稅費，并暫緩征收育林基金。這樣，木材經營的成本降低了，收益就大大提高了。當碳匯價格從0元·t－1上升到450.00元·t－1的過程中，經營碳匯林的收益在土地期望值所占的比例也僅僅從0%上升到40.7%（圖4），對于土地期望值的貢獻不大，所以碳價格的變動在較大的價格區間內不會影響現有杉木林經營的輪伐期。但是總體來說，隨著碳價格的上升，杉木林經營的輪伐期呈現了延長的趨勢。

圖2 碳匯價格變化對杉木土地期望值的影響Figure2 Carbon price change’s impact on Chinese fir’s land expected value

圖3 碳匯價格變化對杉木最優輪伐期的影響Figure3 Carbon price change’s impact on optimal rotation of Chinese fir

3.3 碳價格與供給量

同樣，也預測了碳補貼和碳稅收政策下土地所有者愿意供應的碳總量。在5.5%的利率水平下，筆者計算了在不同碳匯價格下最優輪伐期市的碳供給量，并繪出了碳供給曲線（圖5）。可以發現：碳供給量沒有因為碳價格的上升而顯著增加，基本維持在同一水平，其原因和之前的類似。當碳價格上升到300.00 元·t－1時，碳供給量才從原先的 58.72 t·hm－2增加到 63.27 t·hm－2，增加了 7.75%。對于一些沒有取消育林基金和林業稅費的省份來說，碳價格變化對在這一區域內經營杉木碳匯林增加碳供給的影響更加顯著。

圖4 碳匯收益對土地期望值的貢獻率Figure4 Contribution rate of forest carbon income to land expected value

圖5 碳匯價格變化對碳供給量的影響Figure5 Carbon price change’s impact on carbon supply

4 結論與討論

森林碳匯已成為中國乃至全球應對氣候變化的重要策略。如果在現有的杉木林經營目標中加入增加森林碳匯的經營目標，森林碳匯收益將對森林經營者的經營決策產生重要影響。基于本研究，可以得出以下結論：①提高碳匯價格將明顯增加林地價值，林地價值的提高將會使森林經營者將更多的土地用于木材生產，從而增加木材供給。林地價值的增加也可能會減少林業用地轉為其他用途的機會，如農業用地。②根據浙江省現有的林業政策，木材經營的成本較低，效益較高，森林碳匯收益對于森林經營者改變最優輪伐期和增加碳供給量的影響有限，但對于一些木材經營成本較高的省份來說，碳價格變化對于森林經營決策的影響可能更加顯著。③在原來單一的木材經營目標中，基于土地期望值最大化的輪伐期為19 a，而實際調查中杉木的輪伐期為25 a，說明現有杉木林經營方式沒有實現最優的收益。

存在一些需要改進之處在此說明：①本研究雖然考慮間伐對木材蓄積的影響，并模擬出考慮間伐的杉木生長曲線，但精確考慮間伐的杉木生長模型還需要更多實證的研究。②輪伐期僅是木材生產中眾多關鍵因素之一。這里沒有指明森林經營管理中在加入碳匯經營目標后的其他變化。例如，碳補貼和碳稅政策很可能影響土地所有者采用的施肥量和林分密度；碳收益會促使森林經營者在輪伐開始時改變林分密度，以獲取更多的碳收益等。

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