朱 臻，沈月琴，吳偉光，徐秀英，曾 程

(浙江農(nóng)林大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，臨安，311300)

當(dāng)今全球氣候變化問題已成為世界各國當(dāng)今面臨的最重大挑戰(zhàn)之一，森林生態(tài)系統(tǒng)是全球碳循環(huán)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(yōu)勢［1-3］。因此，通過林業(yè)活動增加森林碳匯(減緩碳釋放)是應(yīng)對氣候變化的重要途徑。2009年，國家主席胡錦濤在聯(lián)合國氣候變化峰會上提出了林業(yè)發(fā)展的“雙增”宏偉目標(biāo)。可見我國已將森林碳匯作為應(yīng)對氣候變化的重要選擇，并提出了相應(yīng)的行動方案與發(fā)展目標(biāo)，這也是林業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇。

森林經(jīng)營主體是森林碳匯的主要供給源。但是在經(jīng)營主體開展碳匯造林的同時，應(yīng)認(rèn)識到基于森林碳匯目標(biāo)的森林經(jīng)營方式將發(fā)生極大地改變，此種變化體現(xiàn)在物質(zhì)和技術(shù)等生產(chǎn)要素投入和產(chǎn)出的增加以及可能的輪伐期延長［4］?；谫Y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(biāo)下，森林經(jīng)營主體所面對的最佳經(jīng)營決策可能會發(fā)生相應(yīng)改變。

南方集體林產(chǎn)權(quán)改革以后，林農(nóng)成為了主要森林經(jīng)營主體。因此模擬碳市場價格變動，比較農(nóng)戶在碳匯和單一木材經(jīng)營目標(biāo)之間最佳經(jīng)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(jīng)營主體在林業(yè)應(yīng)對氣候變化重要機遇背景下選擇森林經(jīng)營最優(yōu)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(qū)的碳匯林業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)中國減排目標(biāo)具有重要現(xiàn)實意義。

在社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域?qū)用嫣紖R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(xué)領(lǐng)域。主要包括:(1)碳匯經(jīng)營決策方面，有學(xué)者利用DOM碳庫方法了解立木中碳儲量［15］。有學(xué)者利用線性規(guī)劃方法探討多目標(biāo)經(jīng)營下木材和碳匯供給收益的最大化問題［16-17］。而在社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)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(lián)系的平均成本進(jìn)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(nèi)學(xué)者在自然科學(xué)領(lǐng)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(shù)，并對國家和省級層面的碳儲量進(jìn)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(xù)函數(shù)法對三北防護(hù)林的碳匯價值量進(jìn)行了評價。(4)碳匯供給影響因素研究。不同國外學(xué)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(nóng)戶生計的社會經(jīng)濟(jì)影響。國內(nèi)學(xué)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(xué)領(lǐng)域，探討了土地利用對二氧化碳排放、生態(tài)系統(tǒng)碳儲量、森林碳匯等方面的影響［32-33］。部分國內(nèi)學(xué)者已開始探討森林碳匯經(jīng)營所帶來的森林經(jīng)營和社會經(jīng)濟(jì)影響［34-35］，但僅限于理論或個別案例探討。研究相關(guān)文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)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(tǒng)研究缺乏，更缺少基于農(nóng)戶微觀經(jīng)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(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)，以林種生長模型以及實地調(diào)查等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用改進(jìn)的Faustmann模型模擬不同碳價格下農(nóng)戶經(jīng)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(yōu)林種經(jīng)營決策方案。以此為基礎(chǔ)獲得樹種碳匯供給曲線和區(qū)域水平的供給潛力和前景，既可以有效彌補國內(nèi)研究的相對空白，也為政府促進(jìn)森林經(jīng)營主體開展森林碳匯供給提供決策依據(jù)。

1 案例點和模型設(shè)計

1.1 案例點

項目組在浙江、江西兩省根據(jù)典型抽樣原則選擇當(dāng)?shù)刂攸c林區(qū)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(dá)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(qū);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(dá)到了82.5%;也都是江西省的重點林區(qū)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(nóng)戶進(jìn)行調(diào)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(nóng)戶進(jìn)行調(diào)查，兩省樣本總數(shù)為220戶，剔除信息缺失的農(nóng)戶數(shù)，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(shù)據(jù)

調(diào)查基于裸地純杉木林造林假設(shè)，內(nèi)容主要涉及農(nóng)戶的基本特征、家庭經(jīng)營地塊情況以及不同立地條件地塊的完整生產(chǎn)周期中的營林成本、采運成本和木材銷售收入等。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶經(jīng)營成本主要包括三部分構(gòu)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(nóng)戶會在第2、3、4年進(jìn)行補植，保證造林存活度和種植規(guī)模;(2)撫育成本。農(nóng)戶主要在第2、3和4年進(jìn)行人工撫育，會發(fā)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(jù)調(diào)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(nóng)戶杉木平均經(jīng)營成本和銷售收入見表2。

表2 不同立地條件農(nóng)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(shè)計

1.3.1 采用的杉木生長模型

國內(nèi)學(xué)者開展了大量的杉木生長模型和經(jīng)濟(jì)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(shè)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(shù)，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(shù)按照立地條件好、中、差分別設(shè)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(xiàn)有的經(jīng)營水平下的復(fù)合經(jīng)營最佳決策問題，并與單一目標(biāo)進(jìn)行比較，因此在復(fù)合經(jīng)營目標(biāo)下仍然采用單一目標(biāo)下生長模型。

1.3.2 不同目標(biāo)經(jīng)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(shè)。采用林地期望價法來預(yù)測復(fù)合經(jīng)營目標(biāo)下杉木的最佳輪伐期和林地期望值，并與單一經(jīng)營目標(biāo)相比較?？梢园l(fā)現(xiàn)，在單一目標(biāo)和復(fù)合目標(biāo)兩種情景下森林經(jīng)營的收益是不同的。傳統(tǒng)的森林經(jīng)營收益僅只有木材收益，可以表示為4式;而復(fù)合經(jīng)營目標(biāo)的森林經(jīng)營收益既包括了傳統(tǒng)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(fù)合經(jīng)營目標(biāo)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(nèi)的蓄積量;RFC表示單一經(jīng)營目標(biāo)的樹種收益?？紤]到不同目標(biāo)下林地經(jīng)營的成本也有差異，基于Faustmann模型，則兩類目標(biāo)的林地期望價值可以分別表示為:

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

1.3.3 碳密度的衡量和碳排放相關(guān)假設(shè)

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(zhì)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(zhì)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(zhì)量Ci后，根據(jù)樣本不同立地條件下的造林密度②根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)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(shù)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(shù)分別為2758、3176、2650株/hm2;調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，江西省農(nóng)戶對于中等地的投入成本最高，經(jīng)營強度最大，這與預(yù)期有一定差距，計算所得杉木樣本地的碳密度(kg/hm2)。根據(jù)農(nóng)戶調(diào)查中不同立地條件的單位面積蓄積量③根據(jù)調(diào)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(jīng)營中的固碳量時除了應(yīng)計算凈碳含量外，還需要注意兩個問題:應(yīng)考慮杉木采伐后經(jīng)加工成產(chǎn)品后，其生命周期結(jié)束后存在的碳釋放。筆者假設(shè)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(chǎn)品時必然存在損失消耗，筆者假設(shè)木材利用率為95%。

2 基于碳匯目標(biāo)的不同立地條件農(nóng)戶最佳采伐決策比較

林業(yè)經(jīng)營者所面對的最佳經(jīng)營決策最關(guān)鍵的是要考慮最佳輪伐期問題。以杉木為例，單一和復(fù)合經(jīng)營目標(biāo)的區(qū)別可能導(dǎo)致最佳輪伐期會發(fā)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(jìn)行深入分析。

2.1 不同立地條件下的農(nóng)戶最優(yōu)采伐和林地期望值比較

基于裸地造林的假設(shè)，利用上述改進(jìn)的Faustmann模型，筆者分別計算了單一目標(biāo)和復(fù)合經(jīng)營目標(biāo)下的林地期望價值和最優(yōu)輪伐期。從表3中可以發(fā)現(xiàn)，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(qū)在復(fù)合經(jīng)營目標(biāo)下的林地期望值都比單一目標(biāo)下的要大，但是在原來的經(jīng)營強度下，增加碳匯的經(jīng)營目標(biāo)并沒有延長最佳輪伐期，即林業(yè)經(jīng)營者在復(fù)合經(jīng)營目標(biāo)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳的市場價格，導(dǎo)致杉木經(jīng)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(biāo)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(guān)研究，主要原因有多方面:①本研究所采用的現(xiàn)有木材市場價格遠(yuǎn)大于之前學(xué)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(jīng)營目標(biāo)下農(nóng)戶最優(yōu)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(chǎn)生的影響，設(shè)置碳價格在0—700元/t的變動區(qū)間(其中68.2元/t為本研究采用碳價格根據(jù)匯率的換算)，中碳價格為0元/t也就意味著單一經(jīng)營目標(biāo)，利用改進(jìn)的Faustmann模型進(jìn)行了計算最佳輪伐期和林地期望值。發(fā)現(xiàn)無論在優(yōu)等、中等地還是劣等地上，碳價格在較長的變動范圍內(nèi)并沒有對浙江和江西省農(nóng)戶杉木的最佳輪伐期產(chǎn)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(yōu)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(nóng)戶杉木經(jīng)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(xiàn)價的5.5倍?？梢哉J(rèn)為，碳價格的提高對于農(nóng)戶投資杉木經(jīng)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(yōu)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(jīng)營最佳輪伐期和林地期望值進(jìn)行了敏感度分析。在利率提高到6%以上，優(yōu)等地的杉木經(jīng)營最優(yōu)輪伐期出現(xiàn)明顯提前，這是因為利率提高造成杉木經(jīng)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(jīng)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(chǎn)生巨大影響。在利率7%水平下，案例點的劣等地在單一經(jīng)營目標(biāo)下林地期望值都為負(fù)，證明已不適合投資杉木經(jīng)營。而在現(xiàn)有碳價格水平下，案例點開展碳目標(biāo)經(jīng)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(biāo)下的杉木經(jīng)營，即利率的提高對于農(nóng)戶碳匯目標(biāo)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(nóng)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(xiàn)有杉木材價格遠(yuǎn)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(fā)生顯著影響。農(nóng)戶并不會因為碳價格提高，明顯改變原有的最佳采伐經(jīng)營決策，農(nóng)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(jié)合不同利率水平對杉木碳匯供給能力的影響進(jìn)行敏感度分析(表6)?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著利率的提高，不同立地條件下碳匯供給呈現(xiàn)不同發(fā)展趨勢。浙江省和江西優(yōu)等地和劣等地的碳匯供給隨著最優(yōu)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(yōu)輪伐期沒有發(fā)生改變，所以碳匯供給保持穩(wěn)定。利率水平和碳匯供給之間的關(guān)系與預(yù)期相同，即隨著利率的提高，森林經(jīng)營機會成本明顯增加，導(dǎo)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(jié)論和討論

從本文的案例研究可以發(fā)現(xiàn):(1)基于目前的杉木市場價格遠(yuǎn)高于碳價格的現(xiàn)實，在現(xiàn)有的經(jīng)營模式下，農(nóng)戶基于復(fù)合經(jīng)營目標(biāo)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(dǎo)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(jīng)營方式才能促進(jìn)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(jīng)營目標(biāo)是兼容的，林業(yè)經(jīng)營者不用延長輪伐期以獲取更多的碳收益，這對于農(nóng)戶從事碳匯林經(jīng)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(jīng)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(nóng)地轉(zhuǎn)化為林地碳匯造林，即森林碳匯會對土地利用變化產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。政府可以給予當(dāng)?shù)剞r(nóng)民造林補貼，推動閑置農(nóng)地開展碳匯造林項目。(3)根據(jù)調(diào)查反映，大部分農(nóng)戶對于“森林碳匯”和“碳匯經(jīng)營”缺乏認(rèn)知，僅有32戶農(nóng)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(shè)有森林碳匯交易市場情況下仍有76戶農(nóng)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(jīng)營操作規(guī)程不了解;在對農(nóng)戶進(jìn)行大量碳匯知識的普及后，針對碳匯林經(jīng)營實踐會改變原有的經(jīng)營方式，有41戶農(nóng)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(jīng)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(jīng)營和交易，聯(lián)合高校和科研院所普及和宣傳森林碳匯相關(guān)知識，開展碳匯林經(jīng)營技術(shù)培訓(xùn)，提高農(nóng)戶對于碳匯林的認(rèn)知;另一方面，可以積極鼓勵開展碳匯林經(jīng)營試點，通過造林和撫育補貼、提供生產(chǎn)資料等形式降低農(nóng)戶經(jīng)營成本，建立針對農(nóng)戶的碳匯交易中介，提升農(nóng)戶參與森林碳匯交易的意愿。需要改進(jìn)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(tǒng)經(jīng)營模式下的，在碳匯林經(jīng)營模式下需要對其進(jìn)行修正;(2)本文的研究基于裸地造林假設(shè)，今后需要深化對現(xiàn)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(jié)合浙江省杉木面積和今后土地利用變化趨勢，繼而獲得區(qū)域水平的杉木碳匯供給潛力。

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