康歡倩，傅雪罡，王 林，肖文海

（1.江西財(cái)經(jīng)大學(xué)·生態(tài)文明研究院，江西 南昌 330013；2.江西省林業(yè)局，江西 南昌 330038）

氣候變化給人類社會(huì)帶來的危害已在全球各地顯現(xiàn)，越來越多的國家將“碳中和”上升為國家戰(zhàn)略，提出了零碳未來的美好愿景。2020年習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上鄭重承諾，中國將“力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。目前，一些省份圍繞碳達(dá)峰碳中和已經(jīng)出臺(tái)了相關(guān)的發(fā)展規(guī)劃，但是具體來看，不少地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃缺乏自身的獨(dú)特性與針對(duì)性。這意味著一些地區(qū)并沒有抓住碳達(dá)峰碳中和的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點(diǎn)領(lǐng)域，從而很有可能影響碳達(dá)峰碳中和的工作效率，甚至不利于未來社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

作為亞洲東南部熱帶和亞熱帶植物區(qū)系的起源中心之一、中國南方亞熱帶的主要林區(qū)，在第九次全國森林資源清查中，江西省森林覆蓋率高達(dá)61.16%（2016年），位居全國第二。豐富的綠色資源成為江西最明顯的特色以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大優(yōu)勢。而森林作為提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的土地覆蓋物之一，能通過吸收大氣中的CO2并將其固定在植被或土壤中來緩解氣候變化[1]。20世紀(jì)60年代，國際上就已經(jīng)開始研究森林碳匯對(duì)大氣的凈化作用和吸收CO2的作用。Soares-Filho[2]在研究巴西亞馬遜森林時(shí)發(fā)現(xiàn)，森林在降低碳排放和緩解氣候變化方面有突出作用。不少學(xué)者也曾提出通過森林固碳方式來減緩碳釋放的潛力巨大[3]，且與其他減排措施相比，森林固碳具有見效快、成本低等獨(dú)特優(yōu)勢[4]。江西有著豐富的森林資源，利用森林碳匯實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和是在充分考慮江西實(shí)際情況下做出的正確選擇[5-6]。因此，合理預(yù)測森林碳匯貢獻(xiàn)能力至關(guān)重要。在已有研究中，較多學(xué)者使用灰色預(yù)測模型對(duì)森林資源進(jìn)行預(yù)測分析，如張穎[7]、林力[8]、宋廣軍[9]等利用灰色預(yù)測模型GM(1,1)對(duì)北京、福建、黑龍江區(qū)域的森林資源進(jìn)行了預(yù)測分析；還有學(xué)者[10]根據(jù)建立的單位面積蓄積-林齡Logistic生長方程預(yù)測了我國未來喬木林的碳匯潛力。目前學(xué)者們的研究多集中于研究森林碳匯或是碳排放的預(yù)測上，較少學(xué)者將森林碳匯與碳排放結(jié)合起來進(jìn)行分析研究。

本文在已有的森林碳儲(chǔ)量估算和預(yù)測研究的基礎(chǔ)上，利用全國森林資源清查數(shù)據(jù)中的江西部分，對(duì)江西省1996-2016年森林碳儲(chǔ)量進(jìn)行測算，同時(shí)利用灰色預(yù)測模型GM(1,1)對(duì)江西森林碳儲(chǔ)量進(jìn)行預(yù)測，分析江西森林碳儲(chǔ)量對(duì)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的貢獻(xiàn)力度。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文在計(jì)算森林碳儲(chǔ)量時(shí)，所采用的森林覆蓋率、森林面積、森林蓄積量等數(shù)據(jù)來源于《江西統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》中全國森林資源清查數(shù)據(jù)的江西部分，時(shí)間跨度為1996-2016年（最新的全國森林資源清查時(shí)間為2016年，因此相關(guān)森林資源數(shù)據(jù)截止到2016年）。

1.2 研究方法

1.2.1 森林碳儲(chǔ)量核算

考慮到操作方法的實(shí)用性和可操作性，本研究采用森林蓄積量法對(duì)森林碳儲(chǔ)量進(jìn)行測算。具體計(jì)算公式為：

式(1)、式(2)中，TCW為森林碳儲(chǔ)量；Vf為第i類林木的總蓄積量，Si為第i類林木的面積，Vi為第i類林木的單位面積蓄積量；δ為生物量擴(kuò)大系數(shù)；ρ為容積密度；γ為含碳率。在核算江西省的森林碳儲(chǔ)量時(shí)，以上各換算系數(shù)采用IPCC（政府間氣候變化專門委員會(huì)）的默認(rèn)參數(shù)值，即δ、ρ、γ取值分別為1.9、0.5、0.5。

1.2.2 灰色預(yù)測模型

使用灰色預(yù)測模型GM(1,1)對(duì)森林碳儲(chǔ)量進(jìn)行預(yù)測。該模型基于隨機(jī)的原始時(shí)間序列，構(gòu)建變量對(duì)時(shí)間變量的一階微分方程，對(duì)應(yīng)的微分方程為：

式(3)中，x(1)為原始數(shù)列x(0)經(jīng)過一次累加后生成的數(shù)列；t為時(shí)間變量；a和u為待估參數(shù)，分別稱為發(fā)展灰數(shù)和內(nèi)生控制灰數(shù)。具體操作步驟如下：

1）設(shè)原始數(shù)列為公式(4)：

先對(duì)x(0)進(jìn)行一次累加，生成一次累加序列x(1)，為公式(5)：

2）利用公式(6)：

求解均值序列，同時(shí)建立變量對(duì)時(shí)間變量的一階線性微分方程（公式3），利用最小二乘法求解模型中的待估參數(shù)a和u，隨后可得出GM(1,1)灰色預(yù)測模型的時(shí)間響應(yīng)函數(shù)：

3）最后通過時(shí)間響應(yīng)函數(shù)可以求解出預(yù)測值：

4）模型的檢驗(yàn)，用相對(duì)誤差檢驗(yàn)和后驗(yàn)差檢驗(yàn)來判定擬合的優(yōu)良度。一般情況下，相對(duì)誤差越小說明擬合越好。后驗(yàn)差檢驗(yàn)C＜0.35說明預(yù)測精度好；0.35≤C＜0.65預(yù)測精度合格；C≥0.65預(yù)測精度不合格。

2 江西森林碳匯潛力預(yù)測分析

2.1 江西森林碳儲(chǔ)量預(yù)測

根據(jù)表1預(yù)測結(jié)果可以看出，利用GM(1,1)灰色預(yù)測模型所得出的預(yù)測結(jié)果平均絕對(duì)誤差百分比為0.61%，后驗(yàn)差C=0.1768＜0.35，說明模型預(yù)測的擬合程度較好，可以依據(jù)該模型對(duì)江西省2021-2060年的森林碳儲(chǔ)量進(jìn)行預(yù)測。構(gòu)建具體的時(shí)間響應(yīng)函數(shù)：

森林碳儲(chǔ)量的時(shí)間響應(yīng)函數(shù)為：

按照目前的發(fā)展水平，在未來40年，江西森林碳儲(chǔ)量會(huì)一直穩(wěn)步增長，到2030年江西森林碳儲(chǔ)量將達(dá)到3.471億t；2060年江西森林碳儲(chǔ)量將達(dá)到7.944億t。與2021年相比，2030年森林碳儲(chǔ)量將增加28.37%，2060年將增加193.79%。而這些都還只是保守估計(jì)，根據(jù)最新的森林資源清查數(shù)據(jù)，江西省的森林大多為中幼齡林，近熟林、成熟林、過熟林則較少。實(shí)際上，中幼齡林有著較快的生長速度，其碳匯實(shí)物量和價(jià)值量也是所有齡林組中最高的[11]。森林碳儲(chǔ)量的穩(wěn)步增長能有效降低大氣中的CO2，緩解溫室效應(yīng)及全球變暖。如果能有效改善森林經(jīng)營管理水平，未來江西省的森林碳匯功能將逐漸增強(qiáng)，森林將成為一個(gè)潛在的較大的碳庫，能夠?yàn)榻魇?shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)發(fā)揮一定的作用。

表1 森林碳儲(chǔ)量預(yù)測結(jié)果Tab.1 Prediction results of forest carbon storage

表1的預(yù)測數(shù)值是基于一定假設(shè)得出的客觀結(jié)論，在預(yù)測森林碳儲(chǔ)量時(shí)沒有考慮政策變動(dòng)等外部因素的影響。

2.2 江西森林經(jīng)營管理分析

提高森林經(jīng)營管理能有效增加森林碳儲(chǔ)量。森林經(jīng)營是指以森林的可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的所有經(jīng)營管理措施；高水平的森林經(jīng)營可有效保障森林的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益。森林在碳循環(huán)中，既可以是碳匯，也可以是碳源。碳匯能有效緩解大氣中的CO2，碳源則會(huì)增加大氣中的CO2。森林枯死木的分解、森林火災(zāi)的發(fā)生、以及人類不合理的砍伐，都會(huì)造成森林中儲(chǔ)存的碳重新回到大氣中。因此，提高對(duì)森林的經(jīng)營管理水平，能有效提升森林的碳儲(chǔ)量。

江西有著良好的自然稟賦。但是隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的不斷加快，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與森林資源保護(hù)之間的矛盾越來越嚴(yán)重。森林經(jīng)營管理水平低下是制約林地生產(chǎn)的重要原因之一。森林單位面積蓄積量低于全國水平，森林結(jié)構(gòu)不合理、森林生態(tài)效益不高、低產(chǎn)低效林比重較大等問題嚴(yán)重制約著森林碳儲(chǔ)量的增加[12]。

在打造美麗中國“江西樣板”的過程中，提高森林質(zhì)量是重要一環(huán)，而提高森林質(zhì)量則需要通過提高森林經(jīng)營管理水平來實(shí)現(xiàn)。為進(jìn)一步增強(qiáng)森林經(jīng)營水平，江西通過更新改造、補(bǔ)植補(bǔ)造、封育改造和撫育改造4種方式，實(shí)現(xiàn)“十三五”期間完成低產(chǎn)低效林改造61.45萬hm2、封山育林36.73萬hm2、森林撫育197.65萬hm2，森林蓄積量比10年前增加46%，至2021年森林蓄積量達(dá)到了73 973.57萬m3。與上述基準(zhǔn)預(yù)測相比較，提高森林經(jīng)營管理水平使得森林蓄積量提高了30%左右。因此，假設(shè)在外部因素（森林經(jīng)營管理）的影響下，森林蓄積量會(huì)在原預(yù)測的基礎(chǔ)上增加30%，以此類推可得出未來40年的森林蓄積量。根據(jù)公式（1）森林碳儲(chǔ)量計(jì)算公式，可以得出不同年份的森林碳儲(chǔ)量。計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 不同森林經(jīng)營管理水平下的森林蓄積量與森林碳儲(chǔ)量預(yù)測Tab.2 Prediction of forest stock and forest carbon storage under different forest management levels

森林是全球碳循環(huán)的重要組成部分，同時(shí)也是全球陸地最大的碳庫，研究表明通過森林固碳方式來降低大氣中的CO2濃度潛力巨大[13]。為了進(jìn)一步衡量江西森林碳匯潛力，需評(píng)估森林碳匯對(duì)江西碳達(dá)峰碳中和的貢獻(xiàn)力度。

2.3 森林碳匯對(duì)碳達(dá)峰碳中和的貢獻(xiàn)

習(xí)近平總書記曾在七十五屆聯(lián)合國大會(huì)上鄭重承諾，中國將于2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年以前實(shí)現(xiàn)碳中和。江西作為全國首批生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)，有義務(wù)走在碳達(dá)峰碳中和的前列。工業(yè)排放是造成CO2增加的主要原因之一，根據(jù)渠慎寧[14]使用的STIRPAT碳排放預(yù)測公式預(yù)測江西碳排放量，江西碳達(dá)峰時(shí)間為2026-2031年，達(dá)峰峰值為1.948億t，不同年份累計(jì)CO2排放量如表3所示。

表3 不同森林經(jīng)營管理水平下江西森林貢獻(xiàn)率Tab.3 Forest contribution rate under different forest management levels

江西森林碳匯吸收本省CO2的貢獻(xiàn)率在逐年上升，在未來40年內(nèi)能吸收50%以上因本省工業(yè)排放帶來的CO2。具體來看，如果江西持續(xù)提高自身的森林經(jīng)營管理水平，在2036年左右就能吸收掉本省累計(jì)CO2的50%；而如果保持原有的森林經(jīng)營管理水平不變，江西要到2051年左右才能吸收50%的CO2。在保持原有森林經(jīng)營管理水平不變的基礎(chǔ)上，到2031年時(shí)森林只能吸收40.74%的CO2，2061年時(shí)只能吸收61.38%的CO2。如果不斷提高森林經(jīng)營管理水平，2031年時(shí)森林能吸收45.93%的CO2，2061年時(shí)森林能吸收76.36%的CO2。因此，提高森林經(jīng)營管理水平，能額外增加30%左右的森林碳儲(chǔ)量；森林經(jīng)營管理水平的不斷提高可不斷提高森林碳儲(chǔ)量的增長率，可實(shí)現(xiàn)森林碳匯對(duì)碳達(dá)峰碳中和的貢獻(xiàn)力度最大化。

需要指出的是，文中所指的森林碳匯僅只是林地上林木的碳儲(chǔ)量，林下植物與腐殖質(zhì)固碳、森林土壤固碳，以及林產(chǎn)品固碳并未計(jì)算在內(nèi)。而實(shí)際上，林下植物與腐殖質(zhì)固碳、森林土壤固碳，以及林產(chǎn)品固碳也能吸收一定量的CO2，加上濕地、海洋、城市綠化等對(duì)CO2的吸收能力，大氣中很大一部分CO2將會(huì)被各類生態(tài)系統(tǒng)所吸收。而剩下一部分的CO2則需要通過節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型等方式來抵消。

3 結(jié)論與建議

文章采用蓄積量法測算了1996-2016年江西省森林碳儲(chǔ)量，同時(shí)采用灰色預(yù)測模型GM（1,1）模型對(duì)2016-2060年的森林碳儲(chǔ)量、森林面積進(jìn)行了預(yù)測。主要結(jié)論如下：

1）在不考慮經(jīng)濟(jì)、政策等外部因素的情況下，2031年江西森林碳儲(chǔ)量將達(dá)到3.563億t；而到2061年，江西森林碳儲(chǔ)量將達(dá)到8.154億t。如果以提高森林質(zhì)量為目標(biāo)，不斷增強(qiáng)森林經(jīng)營管理能力，2031年江西碳儲(chǔ)量將達(dá)到4.632億t，2061年江西碳儲(chǔ)量將達(dá)到10.600億t，比保持原森林經(jīng)營管理水平不變時(shí)增加了30%。

2）未來40年內(nèi)，森林吸收CO2的能力在不斷提升。如果保持現(xiàn)有森林經(jīng)營管理水平不變，2031年森林碳匯對(duì)碳達(dá)峰碳中和的貢獻(xiàn)力度為40.74%，2061年森林對(duì)碳達(dá)峰碳中和的貢獻(xiàn)力度為61.38%。如果不斷提高森林經(jīng)營管理水平，提高森林質(zhì)量，2031年森林碳匯對(duì)碳達(dá)峰碳中和的貢獻(xiàn)力度為45.93%，2061年森林碳匯對(duì)碳達(dá)峰碳中和的貢獻(xiàn)力度為76.36%。

根據(jù)上述結(jié)論，現(xiàn)對(duì)江西省實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和提出以下建議：全面提升森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯增量。全面提升森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力，總結(jié)起來就是“固、增、擴(kuò)”三個(gè)字。固，就是要保護(hù)現(xiàn)有的碳儲(chǔ)量不受破壞，嚴(yán)格保護(hù)及合理利用現(xiàn)有森林資源。增，就是要在現(xiàn)有碳儲(chǔ)量的基礎(chǔ)上提升碳匯能力。目前江西森林多以中幼齡林為主[15]，在未來要不斷加強(qiáng)中幼林撫育和退化林修復(fù)，同時(shí)加大人工林改造力度，持續(xù)提高森林質(zhì)量、固碳效率和碳儲(chǔ)量。擴(kuò)，就是要進(jìn)一步擴(kuò)大森林面積，加大植樹造林、持續(xù)推進(jìn)森林城市建設(shè)，通過多途徑增綠增匯。