基于造林再造林項(xiàng)目的杉木固碳成本收益分析

曾 程，沈月琴,2，朱 臻，馮娜娜

基于造林再造林項(xiàng)目的杉木固碳成本收益分析

曾 程1，沈月琴1,2，朱 臻1，馮娜娜1

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，浙江 臨安 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省農(nóng)民發(fā)展研究中心，浙江臨安311300）

通過林業(yè)活動(dòng)固碳已成為應(yīng)對氣候變化的重要措施。根據(jù)土地利用機(jī)會(huì)成本及凈現(xiàn)值的基本原理，以中國南方集體林區(qū)典型林場為案例點(diǎn)，以杉木Cunninghamia lanceolata為案例樹種，借鑒Benítez固碳模型和杉木生長模型，基于造林再造林項(xiàng)目，對浙江、福建、江西等3省的杉木固碳成本進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：考慮土地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)會(huì)成本且利率為5%的情況下，杉木固碳成本江西＜浙江＜福建，江西省固碳成本最低，是3省中最適宜造林固碳的省份；3省的固碳成本對利率、木材價(jià)格都敏感。利率越低，木材價(jià)格越高，最優(yōu)輪伐期越短，杉木固碳成本越低。固碳成本與利率、木材價(jià)格的變化關(guān)系為使用政策手段降低固碳成本提供了可能。圖3表3參16

林業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)；杉木；固碳；成本收益；最優(yōu)輪伐期

森林生態(tài)系統(tǒng)是全球碳庫的重要組成部分。通過造林再造林創(chuàng)造碳匯的潛力巨大，固碳成本低［1-3］。中國南方集體林區(qū)自然條件優(yōu)越，適宜林木的快速生長，增加森林碳匯供給的優(yōu)勢明顯［4-5］，杉木Cunninghamia lanceolata是南方集體林區(qū)的代表性樹種，研究杉木固碳成本及其影響因素具有重要的意義。目前，國內(nèi)關(guān)于固碳成本研究主要是基于造林成本法的固碳價(jià)值研究［6-9］，缺乏對固碳成本收益的研究，對利率、木材價(jià)格等影響固碳成本因素的研究更少。國外學(xué)者對不同地區(qū)不同樹種的固碳成本已經(jīng)做了豐富的研究。如Benítez等［1-2］分別考察過全球和拉丁美洲非森林地區(qū)造林再造林項(xiàng)目（AR-PROJECT）的固碳成本，分別識(shí)別出了固碳成本較低的地區(qū)，這些地區(qū)更適合造林固碳。浙江、福建、江西等3省是中國杉木主要產(chǎn)區(qū)，3省杉木固碳造林的比較成本優(yōu)勢是本研究探討的問題。因此，本研究將基于浙江、福建、江西等3省杉木重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)國有林場的數(shù)據(jù)，探討分析利率、木材價(jià)格等因素對造林再造林項(xiàng)目固碳成本的影響，以期發(fā)現(xiàn)降低固碳成本的有效途徑。

1 案例點(diǎn)、模型和數(shù)據(jù)

1.1 案例點(diǎn)

本研究選取南方集體林區(qū)中杉木分布較多的浙江、福建、江西等3省作為研究地區(qū)，根據(jù)杉木經(jīng)營的代表性和典型性原則，從3省的杉木主要分布區(qū)域選取13個(gè)林場作為案例點(diǎn)（表1）。案例林場的選擇充分考慮區(qū)域代表性和杉木經(jīng)營狀況的差異，基本能反映所在省份杉木的經(jīng)營水平。

表1 案例點(diǎn)基本情況Table 1 Basic situation of case position

1.2 模型

1.2.1 固碳成本模型 本研究主要采用Benítez等［1］提出的造林固碳成本模型。Benítez等通過該模型研究全球農(nóng)業(yè)低效率地區(qū)替代造林的固碳成本，并利用地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)得到全球固碳成本較低地區(qū)的分布。該模型考慮了林地凈現(xiàn)值、木材價(jià)格、木材產(chǎn)出利率和放棄農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的土地機(jī)會(huì)成本等因素，研究一塊土地究竟適合造林固碳還是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。模型假定土地所有者可以自主改變土地的利用方式，并且造林再造林項(xiàng)目只發(fā)生在適合的土地上。因此，本研究在分析過程中假定土地所有者可以自由決策所屬土地的利用方式，但其決策僅包括造林固碳抑或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，且固碳造林用地適合造林且不會(huì)威脅糧食安全。本研究選擇的模型綜合考慮了土地凈現(xiàn)值、造林再造林成本、木材收益、碳匯收益、輪伐期、利率和土地的機(jī)會(huì)成本等因素。

從 “經(jīng)濟(jì)人”理性出發(fā)，造林固碳只有在固碳成本低于碳價(jià)格的地區(qū)發(fā)生。因此造林對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的替代要綜合考慮造林過程及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本，即該塊土地用于造林的林地凈現(xiàn)值VNPF要大于等于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的凈現(xiàn)值VNPA。當(dāng)VNPF等于VNPA時(shí)，可以得到固碳造林替代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最低碳價(jià)格。VNPF具體公式為：

式（1）中:δ為杉木出材率，設(shè)定為0.7［10］；Q（T）為T年生林木采伐量；T為輪伐期；PT為木材價(jià)格；C為1 m3木材的采運(yùn)成本；r為實(shí)際利率，這里采用國家規(guī)定的營林業(yè)基準(zhǔn)收益率8%；R為造林成本和歷年的管護(hù)成本以及采伐成本和運(yùn)輸成本等現(xiàn)值，δQ（T）e－rT（PT－C）－R為木材凈收益現(xiàn)值；α為碳轉(zhuǎn)換系數(shù)，設(shè)定為0.225［11］；PC為碳價(jià)格；β為未腐爛且固定下來的木材在總量中所占的比例，設(shè)定為5%［10］；為碳匯的凈收益。VNPA具體公式如下：

式（2）中：a為1 a內(nèi)農(nóng)地生產(chǎn)凈現(xiàn)值，r為實(shí)際利率。當(dāng)VNPA=VNPF時(shí)，得到固碳造林用地和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地具有相同凈現(xiàn)值時(shí)的碳價(jià)格，具體公式如下：

與企業(yè)只會(huì)在產(chǎn)品價(jià)格高于成本時(shí)才會(huì)生產(chǎn)一樣，不同省份只會(huì)在市場碳價(jià)格高于固碳成本時(shí)，才會(huì)將農(nóng)地用于固碳造林，式（3）中測算的最低碳價(jià)格即為固碳成本價(jià)格。固碳成本越低的省份在碳匯交易中將獲得更高的收益。

1.2.2 木材生產(chǎn)模型 國內(nèi)學(xué)者對杉木生產(chǎn)模型進(jìn)行過研究［12－14］。由于不同地區(qū)的氣候條件、立地指數(shù)等不同，造成模型有所差異。本研究地區(qū)為浙江、福建、江西等3省，自然條件相似，因此，采用周國模等［12］杉木人工林生長模型，具體公式如下：

式（4）和式（5）中：IS為地位指數(shù)，這里采用中等立地條件進(jìn)行比較（在實(shí)地調(diào)研中收集了不同林場好、中、差等3種立地條件下的地塊情況，其中好、差立地條件在大部分林場中都不多，因此，中等立地條件更具代表性，使用中等立地條件計(jì)算比較）；N為密度，根據(jù)實(shí)地調(diào)查平均為2 500株·hm－2；B為林齡；D為杉木的平均胸徑，相關(guān)系數(shù)為0.945 9；M為林分材積或蓄積，相關(guān)系數(shù)為0.891 6。

1.3 數(shù)據(jù)

1.3.1 杉木經(jīng)營成本 根據(jù)專家訪談和實(shí)地調(diào)查，杉木經(jīng)營成本包括：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(bǔ)植成本以及第1~4年的幼林撫育成本，其中勞動(dòng)力工價(jià)為100.00 元·工日－1。②歷年的管護(hù)成本。③杉木的采伐運(yùn)輸成本。筆者把不同時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生的成本貼現(xiàn)到相同時(shí)點(diǎn)，再求平均成本（表2）。

表2 杉木經(jīng)營成本Table 2 Operating cost of Cunninghamia lanceolata

1.3.2 杉木木材價(jià)格 根據(jù)實(shí)地調(diào)查和來自木材市場的數(shù)據(jù)，不同直徑的杉木木材平均價(jià)格如表3所示。

1.3.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù) 1 a內(nèi)農(nóng)地生產(chǎn)凈現(xiàn)值a參考仲偉周等［15］的方法。假設(shè)地區(qū)i的土地用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并且農(nóng)作物從種植到收獲的周期為1 a，則1 a內(nèi)單位面積（hm2）土地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈現(xiàn)值ai為：ai=Qi－Ci。其中：Qi為1 a內(nèi)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值（不包括林業(yè)、漁業(yè)、牧業(yè)），Ci為1 a內(nèi)的農(nóng)業(yè)種植成本。因此1 a內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的銷售利潤率Si為：Si=ai/Q×100%。

假設(shè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)每年的種植成本和產(chǎn)值不變，則無限個(gè)種植期內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈現(xiàn)值A(chǔ)i為：

表3 杉木木材價(jià)格Table 3 Price of Cunninghamia lanceolata

假設(shè)每年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)銷售利潤率Si等于折現(xiàn)率r，則可得：Ai=Qi,即用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的單位面積（hm2）土地永久凈現(xiàn)值為該年的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。考慮到土地利用替代的可能性，本研究使用各省杉木種植區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，分別為浙江麗水2 191.44元·hm－2,福建南平3 989.88元·hm－2和江西鷹潭1 225.05元·hm－2（數(shù)據(jù)來源于2012麗水統(tǒng)計(jì)年鑒、2012南平統(tǒng)計(jì)年鑒和2012鷹潭統(tǒng)計(jì)年鑒）。

2 模擬結(jié)果與分析

利用杉木生長模型和Benítez等［1］提出的造林固碳成本模型，結(jié)合浙江、福建、江西等3省的杉木經(jīng)營數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出不同輪伐期的3省杉木固碳成本，并分析固碳成本隨利率、木材價(jià)格等的變動(dòng)情況。

2.1 不同輪伐期下3省杉木固碳成本

圖1顯示：不同輪伐期下3省的固碳成本不同。隨著輪伐期的增加，固碳成本先減少后增加，原因在于固碳成本由林地凈現(xiàn)值進(jìn)一步測算得出，固碳成本與林地凈現(xiàn)值變動(dòng)負(fù)相關(guān)。林地凈現(xiàn)值與輪伐期的關(guān)系表現(xiàn)為隨輪伐期增加，林地凈現(xiàn)值先增加后減少，由此導(dǎo)致固碳成本先減少后增加。在利率8%的水平下，浙江、福建、江西等3省的最低固碳成本分別出現(xiàn)在輪伐期的29 a，32 a，29 a，最低固碳成本分別為709元·hm－2,1 451元·hm－2和 641元·hm－2，江西省相比其他2省存在固碳成本優(yōu)勢，比浙江、福建分別低68元和810元，主要原因是江西省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的平均收益低，固碳造林機(jī)會(huì)成本小。江西省是3省中造林固碳潛力最大的省份。

假定國際碳交易市場上的高位碳價(jià)格［16］30歐元·t－1為各地區(qū)造林固碳的市場價(jià)格，國家發(fā)改委審核清潔發(fā)展技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目規(guī)定的8歐元·t－1為碳最低定價(jià)，通過銀行換算成人民幣，市場價(jià)格約為255元· t－1，最低定價(jià)約為68元·t－1。在碳高位價(jià)格情景下，3省的固碳成本高于市場價(jià)格，不能獲得造林固碳收益；在碳最低定價(jià)的情景下，3省的固碳成本高于碳最低定價(jià)。相比于福建，浙江、江西2省都更適合造林固碳。總體來看，3省中適合造林固碳的省份為江西。

2.2 利率對3省杉木固碳成本影響

森林經(jīng)營是一種回收期長的投資行為，利率對造林固碳有較大影響，當(dāng)利率較高時(shí)，機(jī)會(huì)成本較大，反之亦然。因此，討論利率對固碳成本的影響具有重要的意義，不同利率水平下3省固碳成本如圖2所示。

圖1 不同輪伐期下3省杉木固碳成本Figure 1 Cost of carbon sequestration in different rotation

圖2 利率對3省杉木固碳成本影響Figure 2 Impact of interest rate on the cost of carbon sequestration

固碳成本與利率變動(dòng)正相關(guān)。具體來看，3省固碳成本都隨著利率的上升而增加。主要原因在于，隨著利率的上升，碳匯造林的機(jī)會(huì)成本上升，對造林和采伐產(chǎn)生不同影響，導(dǎo)致輪伐期增加，固碳成本上升。同一利率水平下，杉木固碳成本江西＜浙江＜福建。

從成本收益上看，3省的固碳成本都是高于高位碳價(jià)格的。福建的固碳成本受利率影響較大，表現(xiàn)為固碳成本曲線的快速上升；浙江、江西的固碳成本則受利率影響較小。不同利率水平下，江西省的造林固碳成本都是最低的，具有造林固碳的成本優(yōu)勢。

2.3 木材價(jià)格對3省杉木固碳成本影響

木材是森林的主要產(chǎn)出，在不考慮碳時(shí)，木材價(jià)格是影響森林經(jīng)營的關(guān)鍵因素，但木材價(jià)格的高低是否對固碳成本會(huì)有影響，是本節(jié)主要探討的問題。木材價(jià)格對3省固碳成本影響如圖3所示。

固碳成本與木材價(jià)格變動(dòng)負(fù)相關(guān)。具體來看，3省杉木固碳成本都隨著木材價(jià)格的上升而減少。主要原因在于，隨著木材價(jià)格的上升，森林經(jīng)營者更傾向采伐木材，獲得收益，使輪伐期縮短，而輪伐期影響著固碳成本，導(dǎo)致固碳成本下降。

隨著木材價(jià)格變動(dòng)，浙江、福建、江西等3省的固碳成本一直為正，同一木材價(jià)格變動(dòng)水平下，杉木固碳成本江西＜浙江＜福建。

從成本收益上看，3省杉木固碳成本一直高于高位碳價(jià)格，不能獲得固碳造林的收益；但福建的固碳成本遠(yuǎn)高于浙江、江西2省，浙江、江西在一定程度上更適合造林固碳。3省中江西的造林固碳成本最低，具有造林固碳的優(yōu)勢。

圖3 木材價(jià)格對3省杉木固碳成本影響Figure 3 Impact of timber price on the cost of carbon sequestration

3 結(jié)論與討論

本研究基于中國南方集體林區(qū)浙江、福建、江西等3省13個(gè)案例林場杉木經(jīng)營數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)有的杉木生長模型，采用固碳成本模型測算了浙江、福建、江西等3省的固碳成本，并探討了利率、木材價(jià)格變化對固碳成本的影響，可以得出以下結(jié)論：①在8%利率水平下，采用國有林場杉木數(shù)據(jù)測算，浙江、福建、江西固碳成本分別為709元·hm－2，1 451元·hm－2和641元·hm－2。福建固碳成本遠(yuǎn)高于浙江和江西，是由2個(gè)方面原因造成的：一方面，福建的杉木經(jīng)營成本較高。浙江、福建、江西等的杉木經(jīng)營成本分別為15 938.47元·hm－2，30 842.21元·hm－2和24 346.55元·hm－2；另一方面，福建的農(nóng)業(yè)凈現(xiàn)值是3省中最高的。江西省杉木造林有固碳成本優(yōu)勢。當(dāng)利率、木材價(jià)格變動(dòng)時(shí)，江西省仍然是固碳成本最低的省份，這主要是因?yàn)榻魇∞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)收益較低，造林固碳機(jī)會(huì)成本低。和仲偉周等［15］的研究結(jié)論相同，江西是3省中固碳成本最低的省份。②利率、木材價(jià)格對杉木固碳成本有影響，表現(xiàn)為利率與固碳成本正相關(guān)，杉木價(jià)格與固碳成本負(fù)相關(guān)，即利率越低，木材價(jià)格越高，最優(yōu)輪伐期越短，杉木固碳成本越低。值得注意的時(shí)，固碳成本對利率的變化更為敏感，當(dāng)利率下降時(shí)，固碳成本下降的幅度更大。③計(jì)算得到的固碳成本低于Benítez等［1］、仲偉周等［15］的相關(guān)研究，主要原因多方面的：首先，本研究更多使用實(shí)地調(diào)研的地塊數(shù)據(jù)，相比于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可能更符合實(shí)際情況。其次，林業(yè)稅費(fèi)的減少使得固碳成本降低。

需要說明的是，本研究從造林再造林項(xiàng)目固碳造林的角度出發(fā)，分析不同省份的固碳成本收益，探索適合開展造林固碳項(xiàng)目的省份。影響固碳成本的因素較多，本研究只分析了利率、木材價(jià)格2個(gè)因素，而實(shí)際中政府政策、勞動(dòng)力成本等因素都會(huì)影響杉木固碳成本，尤其是碳補(bǔ)貼和碳稅等政策實(shí)施極有可能改變杉木經(jīng)營的林分結(jié)構(gòu)和種植密度，會(huì)增加種苗、化肥等的投入，木材產(chǎn)出也會(huì)改變。同時(shí)，本研究基于一定的假設(shè)情景，所得結(jié)論反映的是該省固碳成本的平均水平。事實(shí)上，立地條件、經(jīng)營措施等的變化都可能對結(jié)論產(chǎn)生影響。另外，本研究如使用國有林場數(shù)據(jù)，可能存在對其他杉木經(jīng)營主體的效率高估，筆者將在后續(xù)研究中嘗試使用農(nóng)戶的杉木經(jīng)營數(shù)據(jù)進(jìn)行更加深入的分析。

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Cost and benefit of Cunninghamia lanceolata carbon sequestration based on AR-projects

ZENG Cheng1,SHEN Yueqinl,2,ZHU Zhen1,FENG Nana1
（1.School of Economics and Management,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China;2.Center for Farmers’Development in Zhejiang Province,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China）

Forest carbon sequestration is widely accepted as a significant strategy to mitigate climate change. Based on the basic principles of land use opportunity cost and net present value,and applied Benítez model of carbon sequestration and Cunninghamia lanceolata growth model,this paper analyzed the cost-benefit of carbon sequestration of afforestation projects in Zhejiang,Jiangxi and Fujian Provinces.The results indicated that when the opportunity cost of land use was considered and the interest rate was 5 per cent,the cost of carbon sequestration in Jiangxi Province was lower than that in Zhejiang and Fujian Provinces;in terms of the cost of carbon sequestration,Jiangxi Province was the most suitable place for carbon sequestration.The costs of carbon sequestration in three provinces were all sensitive to the interest rate and timber price.The lower the interest rate was,the higher the timber price would be,and the shorter the optimum rotation and the lower the carbon sequestration cost.The correlation among the cost of carbon sequestration,interest rate and timber price makes it possible to use policy tools to reduce the cost of carbon sequestration.［Ch,3 fig.3 tab.16 ref.］

forest economics;Cunninghamia lanceolata;carbon sequestration;cost-benefit;optimal rotation

S792

A

2095-0756（2015）01-0127-06

浙 江 農(nóng) 林 大 學(xué) 學(xué) 報(bào)，2015，32（1）：127-132

Journal of Zhejiang A＆F University

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.01.019

2014-02-20；

2014-05-23

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（71073148，71203198）

曾程，從事林業(yè)經(jīng)濟(jì)研究。E-mail：263483235@qq.com。通信作者：沈月琴，教授，博士生導(dǎo)師，從事林業(yè)經(jīng)濟(jì)理論與政策、氣候變化與森林碳匯等研究。E-mail:shenyueqin-zj@163.com