孔凡斌 曹露丹 徐彩瑤

(1.浙江農(nóng)林大學(xué)生態(tài)文明研究院/浙江省鄉(xiāng)村振興研究院 杭州 311300； 2.浙江農(nóng)林大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 杭州 311300)

以二氧化碳為主的溫室氣體排放是全球變暖的主要因素，緩解溫室氣體排放影響已成為全球應(yīng)對(duì)氣候變化的共同任務(wù)(Lashofetal., 1990)。2015年，中國(guó)向聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約秘書(shū)處提交的《強(qiáng)化應(yīng)對(duì)氣候變化——中國(guó)國(guó)家自主貢獻(xiàn)》報(bào)告，將增加森林碳匯作為國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化的戰(zhàn)略舉措。2020年9月，中國(guó)政府提出“碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值， 2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”目標(biāo)，并把“雙碳”目標(biāo)納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局。2021年9月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)明確提出要加快“建立健全能夠體現(xiàn)碳匯價(jià)值的生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制”。2021年11月，國(guó)家林業(yè)和草原局明確指出要完善森林生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，著力提高森林生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和碳匯能力，充分發(fā)揮林業(yè)在推動(dòng)碳達(dá)峰、碳中和工作中的作用。因此，科學(xué)核算區(qū)域森林碳收支水平，明確重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)森林碳收支時(shí)空特征及其變化規(guī)律，據(jù)此探索森林碳補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)象及空間選擇等生態(tài)補(bǔ)償關(guān)鍵機(jī)制問(wèn)題，為建立健全能夠體現(xiàn)碳匯價(jià)值的生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)，已成為服務(wù)國(guó)家碳中和戰(zhàn)略的迫切需要。

碳補(bǔ)償是中國(guó)健全生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的重要環(huán)節(jié)(毛顯強(qiáng)等， 2002； 劉春臘等， 2013)。在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，碳補(bǔ)償是實(shí)現(xiàn)區(qū)域間碳權(quán)利義務(wù)均衡及公平可持續(xù)發(fā)展的重要手段(趙榮欽等， 2015a)。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同視角對(duì)碳補(bǔ)償相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究。在行政區(qū)劃尺度上，相關(guān)研究構(gòu)建碳補(bǔ)償模型從省域、縣域和流域尺度上進(jìn)行碳補(bǔ)償研究(趙榮欽等， 2016； 趙榮欽等， 2014； 萬(wàn)倫來(lái)等， 2020； Miaoetal., 2019； Huangetal., 2022)，還從優(yōu)化開(kāi)發(fā)區(qū)域、重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)域、限制開(kāi)發(fā)區(qū)域和禁止開(kāi)發(fā)區(qū)域等主體功能區(qū)尺度上研究碳補(bǔ)償問(wèn)題(Wangetal., 2020; 夏四友等， 2022； 李璐等， 2019)。但目前鮮有區(qū)域和流域森林碳補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)與空間選擇方面的探索，特別是針對(duì)基于行政單元及重要生態(tài)功能區(qū)的相關(guān)研究尤為缺乏。從碳補(bǔ)償應(yīng)用領(lǐng)域上，相關(guān)研究主要關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)補(bǔ)償(Fuetal., 2014)、森林碳補(bǔ)償(Galiketal., 2009; Gregoryetal., 2016)、農(nóng)業(yè)碳補(bǔ)償(Nishimuraetal., 2008; 陳儒等， 2018)、漁業(yè)碳補(bǔ)償(Yuetal., 2011)、旅游碳補(bǔ)償(王立國(guó)等， 2020)、水庫(kù)開(kāi)發(fā)碳補(bǔ)償(Yuetal., 2016)等方面，為碳補(bǔ)償理論和方法研究提供了有益的參考。既有的少量有關(guān)森林碳補(bǔ)償研究多集中于森林碳補(bǔ)償價(jià)格核算，少有關(guān)于森林碳補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)象及空間選擇等生態(tài)補(bǔ)償關(guān)鍵問(wèn)題的研究。從研究?jī)?nèi)容和研究方法上看，既有相關(guān)研究集中在碳排放與碳吸收的計(jì)算以及碳補(bǔ)償模型構(gòu)建兩個(gè)主要方面，研究方法多數(shù)利用IPCC清單法構(gòu)建碳收支核算體系進(jìn)行碳收支核算(趙榮欽等， 2016； 趙榮欽等， 2014； 萬(wàn)倫來(lái)等， 2020； 趙榮欽等， 2015b; Miaoetal., 2019)。還有些研究直接使用Scientific Data發(fā)布的數(shù)據(jù)，基于PSO-BP算法開(kāi)發(fā)的新模型，使用夜間燈光數(shù)據(jù)，基于自上向下的加權(quán)平均策略求算縣級(jí)碳排放量和固碳量(夏四友等， 2022; Chenetal., 2020)。利用IPCC清單法以及CASA模型分別計(jì)算研究區(qū)域碳排放與碳吸收仍然是當(dāng)前研究碳供需的主要方法(孟士婷等， 2018)。

生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)確定及補(bǔ)償對(duì)象和空間選擇是建立健全生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制的核心內(nèi)容與關(guān)鍵(孔凡斌， 2007； 賴力等， 2008； 歐陽(yáng)志云等， 2013； 徐彩瑤等， 2021)，也是探索建立健全能夠體現(xiàn)碳匯價(jià)值的流域生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。流域生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)確定可以從投入成本、環(huán)境效益和補(bǔ)償意愿等角度來(lái)核算(金淑婷等， 2014； 李曉光等， 2009； 張落成等， 2011； 韋惠蘭等， 2016)。補(bǔ)償對(duì)象及空間選擇是指通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供者(或不同區(qū)域)進(jìn)行空間定位，篩選出最有效的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供者(或受償區(qū)域)，用以提高生態(tài)補(bǔ)償?shù)男?。?guó)際上對(duì)補(bǔ)償對(duì)象及空間選擇方法經(jīng)歷了由“效益瞄準(zhǔn)”、“成本瞄準(zhǔn)”、“效益成本比瞄準(zhǔn)”到“多目標(biāo)、多準(zhǔn)則瞄準(zhǔn)”的發(fā)展(戴其文等， 2009； 劉晉宏等， 2019)。在基于碳補(bǔ)償模型構(gòu)建的碳補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)象和空間選擇方面，相關(guān)研究采用早期的碳補(bǔ)償模型(余光輝等， 2012)，因該模型未考慮碳排放強(qiáng)度及碳排放效率的區(qū)域差異而造成區(qū)域碳補(bǔ)償價(jià)值核算的不公平，以及由于各研究單元凈碳排放量明顯偏大而造成大部分地區(qū)需要支付的碳補(bǔ)償資金過(guò)大，結(jié)果使得獲得補(bǔ)償?shù)难芯繂卧黠@偏少，從而造成計(jì)算結(jié)果失真。經(jīng)修正的碳補(bǔ)償模型(趙榮欽等， 2016)較好地克服了這一不足，早期模型與改進(jìn)模型結(jié)合使用能夠取得比較好的效果。因此，可以借鑒修正的模型量化分析區(qū)域碳收支水平，據(jù)此計(jì)算森林凈碳排放貢獻(xiàn)度，用以探索森林碳補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)象和空間選擇。目前，已有對(duì)錢(qián)塘江流域的碳儲(chǔ)量、生物多樣性、土壤保持等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的量化分析(李博等， 2022； 鄒文濤等，2021； 彭?xiàng)罹傅龋?2021； Zhouetal., 2021)，而針對(duì)錢(qián)塘江流域及山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程國(guó)家試點(diǎn)區(qū)域森林碳補(bǔ)償關(guān)鍵機(jī)制研究尚未涉及。

鑒于此，本文以中國(guó)南方重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)——浙江錢(qián)塘江流域?yàn)檠芯繉?duì)象，構(gòu)建碳排放核算體系，利用CASA模型量化分析錢(qián)江源流域碳排放與碳吸收水平及其時(shí)空變化特征，據(jù)此計(jì)算和模擬流域碳森林補(bǔ)償額度和標(biāo)準(zhǔn)及補(bǔ)償對(duì)象和空間選擇，為建立健全能夠體現(xiàn)碳匯價(jià)值的流域及重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)森林碳補(bǔ)償機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)和政策參考。

1 研究區(qū)概況

錢(qián)塘江流域主要包含杭州市區(qū)、蕭山區(qū)、余杭區(qū)、臨安區(qū)、富陽(yáng)區(qū)、桐廬縣、淳安縣、建德市、開(kāi)化縣、常山縣。其中錢(qián)塘江北源的淳安縣、建德市和錢(qián)塘江南源衢州市的開(kāi)化縣、常山縣是國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)重要戰(zhàn)略水源地和華東地區(qū)的重要生態(tài)屏障。流域面積約1 984 700.00hm2，并且2020年錢(qián)塘江流域森林面積占總流域面積的72.01%。錢(qián)塘江流域多山地、丘陵，為亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨，年降水量1 454.00 mm，年均氣溫17.80 ℃。2000—2020年間林地為錢(qián)塘江流域的主要用地類(lèi)型，林地占總面積70%以上， 2008年林地面積占比最多，達(dá)到74.30%。其次為耕地，占總面積15.00%以上， 2000年耕地面積占比最多，達(dá)到18.61%。草地面積只占整個(gè)面積的0.01%左右，其碳吸收量在生態(tài)用地碳吸收總量中占比較少。20年間林地面積較為穩(wěn)定， 2020年的林地面積與2000年相比減少1.75%。錢(qián)塘江流域2020年末人口1 266.72萬(wàn)人，GDP為16 416.47億元。2018年，錢(qián)塘江源頭地區(qū)及流域納入全國(guó)第三批山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程試點(diǎn)(以下簡(jiǎn)稱“山水工程”)，試點(diǎn)工程投資總額181.08億元，試點(diǎn)期為2019—2021年。探索建立健全工程區(qū)及流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，為全國(guó)提供樣板，是試點(diǎn)工程體制機(jī)制創(chuàng)新的重要內(nèi)容。因此，在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，探明錢(qián)塘江流域生態(tài)系統(tǒng)碳流動(dòng)規(guī)律，據(jù)此提出森林碳補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)象及空間選擇方案，對(duì)于全國(guó)探索建立健全能夠體現(xiàn)碳匯價(jià)值的生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制，具有典型示范意義。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

采用2000—2020年錢(qián)塘江流域縣(市、區(qū))的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算碳排放量，具體包括人口、土地面積、GDP、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、化肥使用量、有效灌溉面積、農(nóng)作物種植面積、畜牧業(yè)產(chǎn)量(豬、牛、羊、兔、家禽)、化石能源消耗量、固廢及廢水排放量。由于縣(市、區(qū))全社會(huì)化石能源消耗量數(shù)據(jù)缺失，統(tǒng)一采用GDP進(jìn)行折算。數(shù)據(jù)主要來(lái)自于杭州市統(tǒng)計(jì)年鑒(https://www.hangzhou.gov.cn/col/col805867/index.html)和衢州市統(tǒng)計(jì)年鑒(http://tjj.qz.gov.cn/col/col1512009/index.html) 2000—2020年相關(guān)數(shù)據(jù)。

碳吸收數(shù)據(jù)主要包括2000—2020年研究區(qū)土地利用、降水、氣溫、太陽(yáng)輻射、NDVI數(shù)據(jù)。土地利用數(shù)據(jù)采用相關(guān)研究及更新數(shù)據(jù)(Yangetal., 2021) ，主要包括耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地的數(shù)據(jù)。降水、氣溫、太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)，對(duì)其均采用Kriging插值。NDVI數(shù)據(jù)是利用Google Earth Engine(GEE)平臺(tái)對(duì)Landsat 5、7、8遙感影像融合并進(jìn)行遙感解譯。投影均采用Albers投影，分辨率為30 m。

2.2 碳排放核算方法

通過(guò)整合IPCC溫室氣體清單方法(IPCC, 2006)和國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)構(gòu)建縣域碳排放核算體系(趙榮欽等， 2012； 趙榮欽等， 2015b)。主要包括能源消費(fèi)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、人類(lèi)呼吸、畜牧業(yè)、固體廢棄物和廢水等的碳排放，相關(guān)系數(shù)可參考相關(guān)文獻(xiàn)(趙勞欽等，2015b)。

1) 能源碳排放量：

CE=E×σ。

(1)

式中： CE為某地區(qū)能源消耗的CO2排放量；E為某縣(市、區(qū))能耗量噸標(biāo)準(zhǔn)煤； σ為單位能耗CO2排放系數(shù)，取1.87 t C·t-1(李璐等， 2019)。

2) 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)碳排放量：

CEmach=Smach×P+Pmach×Q；

(2)

CEirri=Sirri×R；

(3)

CEfert=Gfert×A；

(4)

CEfilm=Sfilm×U；

(5)

(6)

3) 人類(lèi)呼吸碳排放量：

CEhum=Npeople×0.079。

(7)

式中： CEhum為人類(lèi)呼吸的碳排放量；Npeople為人口數(shù)； 0.079為人均碳排放系數(shù)(tC·a-1)。

4) 固廢、廢水碳排放量：

CEwaste-burn=Qwaste-burn×Cwaste×Pwaste×EFwaste；

(8)

CEwaste-full=Qwaste-full×0.167×(1-71.5%)；

(9)

CElive-water=Npeople×BODcapita×

SBF×CBOD×FTA×365；

(10)

CEind-water=Qind-water×CODind-water×CCOD。

(11)

式中： CEwaste-burn為垃圾焚燒產(chǎn)生的碳排放量；Qwaste-burn為垃圾焚燒量；Cwaste為廢棄物的碳含量比例；Pwaste為廢棄物中的礦物碳比例； EFwaste為廢棄物焚燒爐的完全燃燒效率； CEwaste-full為垃圾填埋產(chǎn)生的碳排放；Qwaste-full為垃圾填埋量;CElive- water為生活廢水中甲烷的年排放量； BODcapita為人均生化需氧量(BOD)中有機(jī)物含量； SBF為易于沉積的BOD比例；CBOD為 BOD 的排放因子； FTA為在廢水中無(wú)氧降解的BOD的比例； CEind-water為工業(yè)廢水中的甲烷排放量；Qind-water為廢水量； CODind-water為工業(yè)廢水化學(xué)需氧量；CCOD為工業(yè)廢水最大CH4產(chǎn)生能力。

2.3 碳吸收核算方法

采用改進(jìn)的CASA模型(朱文泉等， 2007)對(duì)錢(qián)塘江流域NPP進(jìn)行模擬并計(jì)算錢(qián)塘江流域森林碳吸收。改進(jìn)的CASA模型考慮植被覆蓋分類(lèi)精度對(duì)NPP估算的影響，根據(jù)誤差最小的原則，模擬出各植被類(lèi)型的最大光能利用率，使之更符合中國(guó)的實(shí)際情況。具體公式如下：

NPP(x,t)=SOL(x,t)×FPAR(x,t)×0.5×

Tε1(x,t)×Tε2(x,t)×Wε(x,t)×εmax。

(12)

式中： NPP(x,t)為植物在像元x處t月份的有機(jī)物質(zhì)累積總量(gC·m-2)； SOL(x,t)為太陽(yáng)在像元x處t月份的總輻射量(MJ·m-2)； FPAR(x,t)為植被在像元x處t月份吸收的有效光合輻射比； 0.5為光合有效輻射和太陽(yáng)總輻射之比。Tε1(x,t)和Tε2(x,t)分別為低溫和高溫脅迫影響系數(shù)；Wε(x,t)為水分脅迫影響系數(shù)；εmax為理想狀態(tài)下最大光能利用率(%)。

2.4 碳補(bǔ)償估算模型

以凈碳排放(即碳排放與吸收的差值)作為確定森林碳補(bǔ)償參考水平的基礎(chǔ)，并利用碳排放修正方法進(jìn)行修正(趙榮欽等， 2016)。

1) 針對(duì)碳排放區(qū)域差異的縣域單元碳排放量修正 通過(guò)對(duì)不同縣域單元單位GDP碳排放與錢(qián)塘江流域總碳排放強(qiáng)度的對(duì)比，對(duì)i縣(市、區(qū))的碳排放量(t)CEi進(jìn)行合理修正。

(13)

2) 針對(duì)凈碳排放數(shù)據(jù)偏差的縣域碳排放量修正 通過(guò)碳排放閾值削弱各縣(市、區(qū))的碳排放總量，進(jìn)而削弱其碳補(bǔ)償價(jià)值。具體公式如下：

(14)

式中：Pi為錢(qián)塘江流域第i個(gè)縣(市、區(qū))的碳排放閾值；D為錢(qián)塘江流域各縣域單元碳排放量平均值(t)；Gi、G分別為錢(qián)塘江流域第i個(gè)縣(市、區(qū))的GDP總量和整個(gè)錢(qián)塘江流域GDP總量(萬(wàn)元)；Ci、C分別為錢(qián)塘江流域第i個(gè)縣(市、區(qū))的碳排放量和錢(qián)塘江流域總碳排放量(t)。

3) 考慮到不同縣域單元經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同造成的實(shí)際支付能力差異，構(gòu)建區(qū)域森林凈碳排放貢獻(xiàn)度并采用改進(jìn)的Peal生長(zhǎng)曲線模型確定各縣(市、區(qū))的森林碳補(bǔ)償系數(shù)(余光輝等， 2012)。

(15)

ACCi=(CEi-CSi-Pi)×P×

(16)

2.5 碳補(bǔ)償對(duì)象及空間選擇模型

在碳補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的基礎(chǔ)上，采用凈碳排放量(t)對(duì)碳補(bǔ)償進(jìn)行分區(qū)(趙榮欽等，2016)。

NCEi=CEi-CSi-Pi。

(17)

式中： NCEi為第i個(gè)縣(市、區(qū))的凈碳排放量(t)。當(dāng)NCEi>0時(shí)，為碳補(bǔ)償支付區(qū)； 當(dāng)NCEi<0時(shí)，為碳補(bǔ)償接受區(qū)； 當(dāng)NCEi=0時(shí)，為碳補(bǔ)償平衡區(qū)。

3 結(jié)果與分析

3.1 錢(qián)塘江流域碳收支核算結(jié)果分析

3.1.1 碳排放及其強(qiáng)度特征 錢(qián)塘江流域碳排放量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。2000—2020年，流域內(nèi)的杭州市市區(qū)、余杭區(qū)、蕭山區(qū)、富陽(yáng)區(qū)以及臨安區(qū)的碳排放量都出現(xiàn)了較大增長(zhǎng)，其中杭州市市區(qū)、蕭山區(qū)和余杭區(qū)增長(zhǎng)量最大。20年間流域各縣域單元碳排放量皆有上升，以杭州市市區(qū)上升最快，由2000年的1 388.54萬(wàn)t上升至2020年的6 246.47萬(wàn)t，其次的余杭區(qū)2020年碳排放量比2000年碳排放量上升1 891.67萬(wàn)t。杭州市市區(qū)、余杭區(qū)和蕭山區(qū)是流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域，其碳排放增加速度相對(duì)于生態(tài)功能區(qū)增加速度更快。淳安縣、建德市、開(kāi)化縣、常山縣四縣(市)處于國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，是經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后區(qū)域，其碳排放量增量相對(duì)較少。2000—2020年，淳安縣、建德市和常山縣碳排放增量分別為108.05萬(wàn)t、145.55萬(wàn)t和77.74萬(wàn)t，衢州市開(kāi)化縣的碳排放增量最少，為73.47萬(wàn)t。

表1 2000—2020年各縣域單元碳排放量Tab.1 Carbon emissions by county units from 2000 to 2020 104 t

從圖1所顯示的2000—2020年碳排放強(qiáng)度來(lái)看，碳排放強(qiáng)度較高的地區(qū)主要集中于錢(qián)塘江流域的東北部，具體包括余杭區(qū)、杭州市市區(qū)、蕭山區(qū)。究其原因是由于城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了大量的能源消費(fèi)和碳排放，流域碳排放強(qiáng)度兩極分化明顯，流域內(nèi)重要生態(tài)功能區(qū)碳排放強(qiáng)度較低。這說(shuō)明錢(qián)塘江流域西南地區(qū)土地開(kāi)發(fā)利用程度低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)落后，人類(lèi)活動(dòng)干預(yù)較少。

圖1 2000—2020年錢(qián)塘江流域碳排放強(qiáng)度Fig.1 Carbon emission intensity in the Qiantang River Basin from 2000 to 2020

3.1.2 碳吸收及其結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度特征 錢(qián)塘江流域碳吸收及其結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果如表2和圖2所示。與碳排放量相反， 2000—2020年錢(qián)塘江流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域碳吸收量較少，且杭州市區(qū)的碳吸收量最少。處于重要生態(tài)功能區(qū)的淳安縣碳吸收量最多，在2009年達(dá)到了655萬(wàn)t。從時(shí)間維度來(lái)看，錢(qián)塘江重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)各縣域單元2019年的碳吸收量皆有上升，也表明錢(qián)塘江“山水工程”開(kāi)展效益初顯。從碳吸收強(qiáng)度來(lái)看， 2000—2020年碳吸收強(qiáng)度較高的地區(qū)主要集中在錢(qián)塘江流域的南部即開(kāi)化縣、淳安縣、建德市等。究其原因是由于這些區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，生態(tài)用地破壞程度較小，林地較多，錢(qián)塘江“山水工程”實(shí)施有效提升了森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力。

表2 2000—2020年各縣域單元碳吸收量Tab.2 Carbon absorption by county units from 2000 to 2020 104 t

圖2 2000—2020年錢(qián)塘江流域碳吸收強(qiáng)度Fig.2 Carbon absorption intensity in the Qiantang River Basin from 2000 to 2020

碳吸收量以土地利用和NDVI等為基礎(chǔ)計(jì)算，其中的林地碳吸收量在各縣域單元總碳吸收中貢獻(xiàn)最大，具體如表3所示， 2000—2020年各縣域單元林地碳吸收量總體呈上升趨勢(shì)。這可能是隨著“山水林田湖草是一個(gè)生命共同體”理念提出以及杭州市實(shí)施森林資源保護(hù)的有力舉措，錢(qián)塘江流域生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步改善，林地面積逐漸增加，林地碳吸收量也得到了明顯提升。開(kāi)化縣和淳安縣是各縣域單元中碳吸收量最多的區(qū)域。值得關(guān)注的是，各縣域單元2020年林地碳吸收量比2000年都有了明顯增加，這表明流域“山水工程”在提升森林生態(tài)系統(tǒng)固碳服務(wù)功能供給能力方面成效明顯。因此，科學(xué)實(shí)施區(qū)域重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)工程對(duì)于提高森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳增匯能力十分重要。

表3 2000—2020年各縣域單元林地碳吸收量Tab.3 Carbon absorption of woodland by county units from 2000 to 2020 104 t

3.1.3 碳收支區(qū)域均衡性與碳補(bǔ)償率特征 碳收支區(qū)域均衡性特征類(lèi)型可用凈碳排放量來(lái)表達(dá)，凈碳排放量為碳排放量減去碳吸收量，依此，凈碳排放量大于0為碳收支赤字區(qū)，凈碳排放量小于0為碳收支盈余區(qū)。森林凈碳排放量為森林碳補(bǔ)償系數(shù)乘以各研究單元凈碳排放量，計(jì)算結(jié)果如表4所示。從時(shí)間維度看，錢(qián)塘江流域森林凈碳排放量絕對(duì)值都呈上升趨勢(shì)，這表明碳排放量增額小于碳吸收量增額。2000—2020年，常山縣、開(kāi)化縣、富陽(yáng)區(qū)、臨安區(qū)、桐廬縣、淳安縣和建德市的森林凈碳排放量逐漸下降，這表明7縣(市、區(qū))森林碳收支盈余不斷上升。杭州市市區(qū)和蕭山區(qū)的森林凈碳排放量在2000—2020年一直大于0，均為碳收支赤字區(qū)。這可能是由于杭州市市區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展更快，其能源消耗以及碳排放較多，碳吸收較少，持續(xù)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶動(dòng)碳排放量不斷上升。余杭區(qū)的森林凈碳排放量在2013年之前小于0， 2014年之后就大于0，與此同時(shí)，森林凈碳排放量在不斷增加，說(shuō)明余杭市市區(qū)在2013年之前為碳收支盈余區(qū)， 2014年開(kāi)始變?yōu)樘际罩С嘧謪^(qū)。杭州市市區(qū)位于錢(qián)塘江流域東北部，具有較高的森林凈碳排放量，而流域南部森林凈碳排放量大多為負(fù)值，這表明南部區(qū)縣森林碳吸收高于碳排放量?？傮w來(lái)看，錢(qián)塘江流域碳收支區(qū)域均衡性特征類(lèi)型分布呈現(xiàn)如下特點(diǎn)： 一是森林凈碳排放較大的縣域單元如杭州市市區(qū)、蕭山區(qū)等，基本上都是流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為快速、人類(lèi)活動(dòng)干預(yù)較高的地區(qū)； 二是森林凈碳排放為負(fù)的縣域單元大部分經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，生態(tài)環(huán)境較好、植被覆蓋度高； 三是錢(qián)塘江流域沒(méi)有出現(xiàn)森林凈碳排放大體均衡的縣域單元，其兩極分化較為嚴(yán)重，縣域單元之間碳供需錯(cuò)配程度較為嚴(yán)重。

表4 2000—2020年各縣域單元森林凈碳排放量 Tab.4 Net forest carbon emissions from county units from 2000 to 2020 104 t

碳補(bǔ)償率是碳吸收量與碳排放的比值，反映了縣域單元碳排放壓力狀況，碳補(bǔ)償率越高，說(shuō)明碳匯能力越強(qiáng)?；阱X(qián)塘江流域碳收支計(jì)算結(jié)果所顯示的流域供需錯(cuò)配特征，進(jìn)一步分析碳補(bǔ)償率，具體計(jì)算結(jié)果如圖3所示。錢(qián)塘江流域南部地區(qū)碳匯能力較高，以杭州市區(qū)為中心的流域東北部地區(qū)碳匯能力較差?？h域單元GDP越高，碳補(bǔ)償率就越低；而森林植被覆蓋越多且生態(tài)環(huán)境越好，碳補(bǔ)償率就越高。這是因?yàn)镚DP越高的縣域單元經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的城市建設(shè)和工業(yè)的快速發(fā)展會(huì)需要大量消耗能源，碳排放量和碳排放強(qiáng)度隨之增高，而GDP較低的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)較為落后，人類(lèi)活動(dòng)干預(yù)較少，林地等生態(tài)用地面積較大，生態(tài)環(huán)境較好，其較高的碳吸收量和較低的碳排放量使這些縣域單元具有較高的碳補(bǔ)償率。從時(shí)間維度對(duì)比看，錢(qián)塘江流域各縣域單元2020年的碳補(bǔ)償率比2000年有所下降，這表明錢(qián)塘江流域近年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化造成了碳排放量增加。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張不可避免地?cái)D占耕地和林地等生態(tài)用地，這也在一定程度上削弱了森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳增匯能力。

圖3 2000—2020年錢(qián)塘江流域縣域單元碳補(bǔ)償率Fig.3 Carbon offset rates for county units in the Qiantang River Basin from 2000 to 2020

3.2 森林碳補(bǔ)償額及補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)

補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)是健全生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的核心內(nèi)容。錢(qián)塘江流域各縣域單元的經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡，生態(tài)承載能力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力不匹配，碳供需錯(cuò)配問(wèn)題嚴(yán)重，也表明流域內(nèi)各縣域單元的碳補(bǔ)償額及補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)必須存在差異。通過(guò)碳補(bǔ)償模型計(jì)算得到錢(qián)塘江流域各縣域單元森林碳補(bǔ)償額度及補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。常山縣、開(kāi)化縣、桐廬縣、建德市和淳安縣的森林碳補(bǔ)償額及補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)較高，臨安區(qū)、余杭區(qū)的補(bǔ)償額及補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)較低。常山縣每公頃林地所獲補(bǔ)資金最多，盡管其林地面積沒(méi)有其他縣域單元大，但在相同面積下，其森林所能吸收的碳量要大于其他區(qū)域。究其原因?yàn)槌Ｉ娇h及其類(lèi)似縣域單元生態(tài)環(huán)境和土壤質(zhì)量較好，林地固碳能力比其他縣域單元的森林固碳能力強(qiáng)，碳吸收量相對(duì)較多。不僅如此，常山縣、開(kāi)化縣、建德市、淳安縣位于國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，“山水工程”實(shí)施使這些區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。臨安區(qū)、富陽(yáng)區(qū)和余杭區(qū)的森林面積較大，碳吸收總量也較多，但其固碳能力要比流域重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)縣域單元森林的固碳能力弱，故而這些縣域單元單位面積補(bǔ)償額及補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低。2020年各縣域單元的森林碳補(bǔ)償額比2000年森林碳補(bǔ)償額度都要高，這是由于流域生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能在保護(hù)修復(fù)過(guò)程中得到明顯改善，隨之流域森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳增匯能力也得到明顯提升。

表5 2000—2020年各縣域單元森林碳補(bǔ)償額及標(biāo)準(zhǔn) Tab.5 Forest carbon offsets and standards for county units from 2000 to 2020 yuan·hm-2

2000—2020年，杭州市市區(qū)和蕭山區(qū)一直是碳收支赤字區(qū)，余杭區(qū)在2013年之前為碳收支盈余區(qū)， 2013年之后為赤字區(qū)，并且在2000—2013年森林碳補(bǔ)償額及補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)也相對(duì)較低。這表明余杭區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳增匯能力基礎(chǔ)較差，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展導(dǎo)致該能力進(jìn)一步下降，區(qū)域碳排放逐漸增多，最終形成固碳需求大于固碳供給的格局。

3.3 森林碳補(bǔ)償對(duì)象及空間選擇

確定補(bǔ)償對(duì)象及空間選擇是建立健全生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。錢(qián)塘江流域森林碳補(bǔ)償對(duì)象模擬結(jié)果及森林碳補(bǔ)償分區(qū)如圖4所示。2000—2020年，杭州市市區(qū)與蕭山區(qū)為碳補(bǔ)償支付區(qū)，錢(qián)塘江北源的淳安縣、建德市和錢(qián)塘江南源的開(kāi)化縣、常山縣以及杭州余杭區(qū)、臨安區(qū)、富陽(yáng)區(qū)、桐廬縣為獲得森林碳補(bǔ)償接受區(qū)。2000—2020年，杭州市市區(qū)與蕭山區(qū)總是作為碳補(bǔ)償支付區(qū)。究其原因?yàn)槭袇^(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，林地面積較少，碳排放量較大，碳吸收量較小，縣域單元內(nèi)部碳供需失衡，導(dǎo)致市區(qū)一直處于碳補(bǔ)償支付區(qū)。2014—2020年，杭州市市區(qū)、蕭山區(qū)和余杭區(qū)為碳補(bǔ)償支付區(qū)，錢(qián)塘江北源的淳安縣、建德市和錢(qián)塘江南源的開(kāi)化縣、常山縣以及杭州臨安區(qū)、富陽(yáng)區(qū)、桐廬縣為碳補(bǔ)償接受區(qū)。這是由于蕭山區(qū)與余杭區(qū)在此期間進(jìn)入快速發(fā)展階段，碳排放量增多，在碳吸收量沒(méi)有過(guò)多增加的前提下，開(kāi)始出現(xiàn)碳需求大于碳供給的狀態(tài)，由此蕭山區(qū)和余杭區(qū)在2014—2020年成為碳補(bǔ)償支付區(qū)。

圖4 2000—2020年錢(qián)塘江流域縣域單元碳補(bǔ)償對(duì)象變化Fig.4 Changes in carbon offset targets in county units of the Qiantang River Basin from 2000 to 2020

2000—2020年，淳安縣、建德市、開(kāi)化縣、常山縣以及杭州臨安區(qū)、富陽(yáng)區(qū)、桐廬縣一直為碳補(bǔ)償接受區(qū)。從碳吸收方面來(lái)看，是由于這些地區(qū)為錢(qián)塘江流域中林地面積占比大的區(qū)域，碳吸收量較多。2018年，錢(qián)塘江流域“山水工程”納入全國(guó)第三批山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程試點(diǎn)，隨著“山水工程”的開(kāi)展，錢(qián)塘江流域主要生態(tài)功能區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量得到進(jìn)一步改善，生態(tài)系統(tǒng)的固碳增匯能力進(jìn)一步提升。從碳排放方面看，以上這幾個(gè)縣域單元是錢(qián)塘江流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)較慢的區(qū)域，能源消耗較少，碳排放相對(duì)較少，這些區(qū)域因處于碳盈余狀態(tài)而成為碳補(bǔ)償接受區(qū)。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

以中國(guó)南方重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)浙江錢(qián)塘江流域?yàn)檠芯繉?duì)象，構(gòu)建碳排放核算體系，利用CASA模型量化分析錢(qián)塘江流域縣域單元碳排放與碳吸收水平及其時(shí)空變化特征，計(jì)算和模擬流域森林碳補(bǔ)償額度和標(biāo)準(zhǔn)及補(bǔ)償對(duì)象和空間選擇，得出如下主要結(jié)論。

1) 錢(qián)塘江流域縣域單元碳收支狀況及其強(qiáng)度空間差異明顯。錢(qián)塘江流域以杭州市市區(qū)為中心的東北部地區(qū)碳排放量大，碳吸收量小，為主要的碳收支赤字區(qū)。流域南部地區(qū)碳排放量小，碳吸收量大，為主要的碳收支盈余區(qū)。2000—2020年，流域各縣域單元的碳排放量不斷增加，其中杭州市市區(qū)碳排放增加速度最快。林地的碳吸收量在各縣域單元總碳吸收中貢獻(xiàn)最大。各縣域單元林地碳吸收總體呈上升趨勢(shì)，開(kāi)化縣和淳安縣是所有縣域單元中碳吸收量最多的區(qū)域。

2) 錢(qián)塘江流域縣域單元的森林碳補(bǔ)償率存在顯著的區(qū)域差異。經(jīng)濟(jì)發(fā)展越好，城市化越快速，其森林碳補(bǔ)償率越低。反之，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，森林植被覆蓋度越高，生態(tài)環(huán)境越好，其森林碳補(bǔ)償率越高。錢(qián)塘江流域各縣域單元經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡，生態(tài)承載能力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力不匹配，碳供需錯(cuò)配問(wèn)題嚴(yán)重。常山縣、開(kāi)化縣、桐廬縣、建德市以及淳安縣的森林碳補(bǔ)償額及標(biāo)準(zhǔn)較高，而臨安區(qū)、余杭區(qū)的補(bǔ)償額及標(biāo)準(zhǔn)較低。

3) 處于重要生態(tài)功能區(qū)的縣域單元即錢(qián)塘江北源的淳安縣、建德市和錢(qián)塘江南源的開(kāi)化縣、常山縣以及臨安區(qū)、富陽(yáng)區(qū)和桐廬縣為森林碳補(bǔ)償?shù)慕邮軈^(qū)，杭州市市區(qū)、蕭山區(qū)為森林碳補(bǔ)償支付區(qū)。余杭區(qū)2013年之后為森林碳補(bǔ)償支付區(qū)，之前則為補(bǔ)償接受區(qū)。

4.2 建議

錢(qián)塘江流域各縣域單元的經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡，生態(tài)承載能力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力不匹配，碳供需錯(cuò)配問(wèn)題嚴(yán)重。因此，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)下錢(qián)塘江流域協(xié)調(diào)發(fā)展，需要加快建立健全能夠體現(xiàn)碳匯價(jià)值的流域森林生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，以緩解縣域間碳減排義務(wù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展權(quán)利的矛盾和沖突，具體可以采取以下措施。

1) 采用多元化森林碳補(bǔ)償方法。加大資金補(bǔ)償力度，以區(qū)域碳收支核算為基礎(chǔ)，探索實(shí)施由碳排放量多的區(qū)域向生態(tài)功能區(qū)即碳吸收較多的區(qū)域支付一定的碳補(bǔ)償資金的橫向碳補(bǔ)償機(jī)制，以此解決流域的碳供需錯(cuò)配問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)區(qū)域間低碳協(xié)調(diào)公平發(fā)展。鑒于碳排放的空間依賴性和強(qiáng)烈的溢出效應(yīng)。可探索建立懲罰性資金轉(zhuǎn)移制度，從而降低碳排放擴(kuò)散到周邊地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)。

2) 建立空間明晰化的森林碳補(bǔ)償對(duì)象選擇與碳補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。充分考慮中國(guó)國(guó)情，堅(jiān)持以行政區(qū)為補(bǔ)償單位，將重點(diǎn)補(bǔ)償對(duì)象落實(shí)到森林碳補(bǔ)償率較高的縣域單元。堅(jiān)持以重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)為優(yōu)先補(bǔ)償區(qū)域，以生態(tài)功能區(qū)中生態(tài)用地為重點(diǎn)補(bǔ)償對(duì)象，細(xì)化具體補(bǔ)償區(qū)域和補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，確保補(bǔ)償資金精準(zhǔn)落到實(shí)處，保證補(bǔ)償資金使用的高效率。

3) 健全政府補(bǔ)償與市場(chǎng)補(bǔ)償?shù)膮f(xié)調(diào)機(jī)制。按照“誰(shuí)污染、誰(shuí)支付”、“誰(shuí)保護(hù)、誰(shuí)受益”的原則(Turnered ,1991)，建立能夠體現(xiàn)森林碳匯價(jià)值的中央財(cái)政轉(zhuǎn)移支付制度，發(fā)揮政府資金在森林碳中和實(shí)踐中的主渠道作用。積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)市場(chǎng)主體參與森林碳補(bǔ)償項(xiàng)目建設(shè)，明確主體權(quán)利義務(wù)邊界，規(guī)范監(jiān)督管理流程，提高市場(chǎng)主體在健全能夠體現(xiàn)碳匯價(jià)值的森林生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制中的積極作用。完善森林碳金融政策細(xì)則，明確投資者資質(zhì)，加快納入機(jī)構(gòu)投資者，提升碳市場(chǎng)彈性與有效性，保持森林碳價(jià)格的合理穩(wěn)定。積極支持有序發(fā)展碳期貨、森林碳債券、森林碳基金等森林碳金融產(chǎn)品和衍生工具，合理規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，提升森林碳市場(chǎng)發(fā)展和金融化水平。

4) 建立基于碳收支核算的國(guó)家重要功能區(qū)森林保護(hù)建設(shè)制度，優(yōu)化基于“雙碳”目標(biāo)的流域和區(qū)域森林空間利用格局。優(yōu)先保護(hù)生態(tài)用地，加強(qiáng)林地利用規(guī)劃管理和嚴(yán)格控制，嚴(yán)格控制建設(shè)用地占用林地。完善激勵(lì)機(jī)制，充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)資本資源和自然資源豐富地區(qū)森林資源的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，建立健全區(qū)域間森林保護(hù)與經(jīng)濟(jì)利益平衡機(jī)制，推進(jìn)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展。