新疆经济林碳汇价值评估

王 伟，师庆东，许紫峻，汪溪远*，杨 健，张毓涛

(1.新疆绿洲生态教育部重点实验室，新疆大学 干旱生态环境研究所,新疆大学 资源与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830046；2.新疆林业科学院 森林生态研究所,新疆 乌鲁木齐 830000)

经济林是森林生态系统的重要组成部分，经济林生态系统集社会效益、经济效益和生态效益于一体。随着农业产业结构的调整和国家林业政策措施的大力推广，经济林种植面积在逐年扩大，新疆独特的气候环境条件非常有利于果品糖分的累积，新疆经济林产生的社会效益的经济效益是有目共睹的，但对其生态效益的研究较少。森林生态系统固碳功能是指森林生态系统通过森林植被、土壤动物和微生物固定碳素、释放氧气的功能，全球陆地生态系统吸收碳补偿了由于化石燃料使用造成的碳排放[1]。森林生态系统每年的碳固定量约占整个陆地生物碳固定量的2/3[2-3]，因此森林生态系统在调节全球碳平衡、减缓大气中CO2等温室气体浓度上升以及维护全球气候等方面具有不可替代的作用[4-5]。对经济林固碳功能及其价值定量评估，有利于促进人与自然和谐相处美好局势的建立，推进生态文明建设进程，进一步了解经济林生态系统的碳收支和建立科学高效的经营管理方式。

目前，森林生态系统固碳方面的研究有很多，近两年的相关研究主要集中于城市绿化树种、园林植物、森林植被某一区域森林生态系统[6-18]等方面的固碳功能研究，现阶段研究多集中于对生态系统服务功能价值评估的简要介绍，在干旱区，不同经济林种、不同产期的固碳服务功能研究[19-21]还未见报道。本研究在前人的基础上对新疆南疆、北疆和东疆3个区域进行森林生态系统固碳功能及其价值评估。

本研究基于7种新疆经济林和产前、出产、盛产、衰产期4个生长阶段，利用实测数据和新疆林果统计数据计算出全疆经济林固碳功能量，运用环境经济学理论——市场价值法中环境效益评估法定量分析新疆经济林固碳功能价值量，为全面了解新疆经济林固碳功能和对生态系统生产力的评估提供数据参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 林分概况

将阿克苏、克州、巴州、和田及喀什地区作为南疆，将乌鲁木齐、博州、昌吉、塔城、阿勒泰、克拉玛依及伊犁州作为北疆，将吐鲁番和哈密地区作为东疆。2014年全疆经济林面积为7.6×105hm2，其中南疆经济林面积为7.22×105hm2，占总面积的94.8%；北疆经济林面积为2.57×104hm2，占总面积的3.4%；东疆经济林面积为1.39×104hm2，占总面积的1.8%。由此可见，在南疆地区，经济林的面积最大，作为生活条件相对恶劣、经济发展较为落后的地区，南疆适合推广名优果种的种植，有助于当地农民脱贫致富，并成为农业经济的新增长点。将全疆苹果、核桃、枣树、梨树、杏树、巴旦木以及其他乔木经济林(李树、桃树等)按树龄划分为产前期、初产期、盛产期及衰产期(表1)，分别对这4个时期的固碳功能及其价值量进行计算。

表1 不同经济林产期划分

1.2 数据来源

实测数据，依照中国林业行业标准(LY/T 1688-2007)干旱半干旱区经济林生态系统定位观测指标体系，分别在昌吉、佳木试验站、农科院轮台国家资源圃、库尔勒、阿克苏、喀什地区、哈密等地选取长势良好、树种丰富的果园设置样地，按照既定7种经济林木类型按树龄分产前期、初产期、盛产期、衰产期不同生长发育期，进行标准木观测记录与挖取采样工作，累计设立样地22个、伐标准木24株，并按0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm采集土壤样品140份，及时进行实验室相关理化测试及生物量测定；新疆林业2014年林果统计数据；价格参数选用国家权威部门公布的社会公共数据，固碳价格是依据中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》。

1.3 研究方法

参照中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721-2008)，借鉴国内外经济林生态系统服务功能评估已有研究成果，综合运用生态学、环境经济学理论，以野外调查实测数据为基础，进行新疆经济林固碳功能量与价值量的效益评估。

1.3.1 固碳功能量研究方法 森林固碳服务功能是指森林生态系统通过森林植被、土壤动物和微生物固定碳元素功能[22]。森林固碳量的计算主要有以生物量数据为基础的生物量法[23]和以森林蓄积量数据为基础的蓄积量法[24]，本研究采用前者。在以往的森林生态系统固碳研究中，大多忽略了森林土壤固碳一项，而整个森林生态系统的碳大部分固定于土壤中[17]，土壤固碳占有重要地位。因此本研究在参照森林固碳研究方法的基础上，以土壤固碳与经济林植被固碳2个指标来反映经济林生态系统固碳服务功能。

1.3.1.1 标准木选取及测量 在样地内进行每木检尺，测定指标：测量树高、树高的1/4、1/2、3/4处的直径、胸径、冠幅、第1枝下高、生长状况。按照未挂果期、挂果期分别选取苹果、核桃、枣、梨、杏、巴旦木和其他乔木经济林对应的标准木。

1.3.1.2 植被生物量测定 分产期对苹果、核桃、枣、香梨、杏树、巴旦木、其他乔木经济林进行标准木挖掘，参照林业行业标准要求分别测定树干、树叶、树枝和根系生物量。为了能够更为准确地测定标准木生物量，本研究对标准木进行全根系挖掘，采用水冲法与人工挖掘相结合。对须根发达树种，经称重、修剪后，运用3D扫描仪进行三维立体扫描，并配套运用3DMAX三维图像分析软件进行后期图像处理与数据分析工作，以确保与野外实际生物量测量进行校验，提升精确度。

1.3.1.3 土壤固碳量测定 分别在样地内布设3～5个土壤采集点，按不同土层采集土样，带回室内，按土壤有机碳样品分析标准对样品进行处理后适宜条件保存，用于土壤有机碳分析。土壤有机碳实验室测定方法采用重铬酸钾外加热氧化法。

1.3.1.4 国内外关于植被固定二氧化碳量的计算方法 Ⅰ.根据光合作用和呼吸作用反应方程式计算；Ⅱ.生物量法；Ⅲ.蓄积量法；Ⅳ.根据数学模型估算等，综合考虑野外调查的可行性、核算的准确性以及被采用的普适性，本研究认为参照第1种方法计算在理论上最为准确。土壤碳年固定物质量则根据经济林土壤碳年增长量来估算。

1.3.2 固碳功能价值量研究方法 目前国内外有关如何计算森林固定和储存碳的经济价值争议较大，主要方法有碳税法、造林成本法、人工固定二氧化碳成本法、避免损害费用和温室效应损失法等[15]。本研究在比较了数据获得可操作性、方法或模型得出的结果差别性，认为采用国际通用碳税法进行评估较为合理。

2 结果与分析

2.1 新疆经济林固碳功能量与价值量核算

2.1.1 新疆经济林林分固碳功能量 由上述分析，对7种经济林木的林分固碳功能进行测定(表2)。新疆经济林固碳功能量为1.45×106t·a-1，其中土壤固碳量是植被固碳量的4.04倍。从不同林种来说，7种类型经济林固碳功能量以杏最高(7.49×105t·a-1)，占总固碳功能量51.66%，最低为巴旦木(2.78×104t·a-1)，占总固碳功能量1.92%，各类型经济林种固碳功能量依次为杏>核桃>梨>其他乔木经济林>苹果>枣>巴旦木。从不同区域来说，南疆固碳功能量为131.50×104t·a-1，占总固碳功能量90.74%，北疆为11.12×104t·a-1，占总固碳功能量7.68%，东疆为2.30×104t·a-1，占总固碳功能量1.59%。从不同生长发育期分析，全疆经济林产前期固碳功能量为38.28×104t·a-1，初产期为62.54×104t·a-1，盛产期为41.87×104t·a-1，衰产期为2.23×104t·a-1。

表2 新疆经济林总固碳量

2.1.2 新疆经济林固碳价值核算 由前文所述，利用碳税法对新疆经济林固碳功能价值量进行核算，参照瑞典碳税率确定固碳价格折合成人民币后为1 200元·t-1。对7种经济林木的林分固碳价值进行测定(表3)。全疆经济林总固碳功能价值量为20.95×108元·a-1，其中土壤固碳价值量是植被固碳价值量的4.04倍。从不同林种来说，7种类型经济林固碳功能价值量以杏最高(10.75×108元·a-1)，占总固碳功能价值量51.31%，最低为巴旦木(0.40×108元·a-1)，占总固碳功能价值量1.90%，各类型经济林种固碳功能价值量依次为杏>核桃>梨>苹果>其他乔木经济林>枣>巴旦木。从不同区域来说，南疆固碳功能价值量为18.88×108元·a-1，占总固碳功能价值量90.13%；北疆为1.60×108元·a-1，占总固碳功能价值量7.62%；东疆为0.47×108元·a-1，占总固碳功能价值量2.25%。从不同生长发育期分析，全疆经济林产前期固碳功能价值量为5.50×108元·a-1，初产期为9.09×108元·a-1，盛产期为6.04×108元·a-1，衰产期为0.32×108元·a-1。

表3 新疆经济林固碳功能价值

2.1.3 全疆经济林单位面积固碳功能量与价值量评估 由图1分析新疆经济林不同类型经济林单位面积固碳量与价值：全疆7种类型经济林木的单位面积固碳量依次为苹果>杏>其他乔木>核桃>巴旦木>梨>枣；不同类型经济林分别从单位面积固碳价值：全疆7种类型经济林木单位面积固碳价值依次为杏>其他乔木>苹果>梨>枣>巴旦木>核桃。造成这种差异的原因可能是果树自身生命运动的规律存在差别，同时还受到土壤理化性质等生境因子和果树管理因素的制约[26]。

由图2分析新疆经济林不同区域单位面积固碳量与价值：不同区域单位面积固碳量在区域分布上表现为北疆>东疆>南疆；新疆经济林不同区域单位面积固碳价值分析：单位面积的固碳价值在区域分布上均表现为北疆>东疆>南疆，这种差异可能是新疆远离海洋，深居内陆，四周有高山阻隔，海洋气流不易到达，形成明显的温带大陆性气候，新疆独特的“三山夹二盆”地形使各地降水量相差很大，南疆的气温高于东疆北疆，东疆北疆的降水量高于南疆，另外由于地理环境和历史因素造成南疆经济落后于东疆北疆，这可能导致对经济林管理有差异。

图1 新疆不同类型经济林木单位面积固碳量与价值量

图2 新疆经济林不同区域单位面积固碳量与价值量

由图3分析新疆经济林不同生长发育期单位面积固碳量与价值：不同生长发育期单位面积固碳量表现为初产期>盛产期>产前期>衰产期；新疆经济林不同生长发育期单位面积固碳价值分析：不同生长发育期单位面积固碳价值表现为初产期>盛产期>产前期>衰产期。分析其原因是不同生长阶段经济林生长速度不同，其光合表现各不相同，就整体而言，在一定阶段随着树龄的增加光合速率有所提高，经济林在不同阶段对环境适应能力也存在差异[27-28]。

3 结论与讨论

依据2014年林果统计年报相关数据，参照森林生态系统固碳功能及其价值评估方法，基于实测数据，以南、北、东疆为区域划分，以苹果、枣、核桃、香梨、杏、巴旦木及其他乔木经济林种为研究对象，对新疆经济林固碳功能效益进行评估。

林分总固碳量为144.93×104t·a-1，固碳价值为20.96×108元·a-1，其中固碳中的土壤固碳实物量是植被固碳实物量4.18倍，土壤固碳价值量是植被固碳价值量的的4.03倍。

图3 新疆经济林不同生长期单位面积年固碳量与价值量

按区域和生长时期来说，南疆固碳功能量为131.50×104t·a-1，占总固碳功能量90.74%，是北疆固碳实物量的11.82倍，是东疆的57.19倍；南疆固碳功能价值量为18.88×108元·a-1，占总固碳功能价值量90.13%，是北疆固碳价值量的11.82倍，是东疆的40.17倍；初产期固碳功能量占总固碳功能量43.40%，是衰产期固碳功能量的28.39倍；初产期固碳功能价值量占总固碳功能价值量43.15%，是衰产期固碳功能价值量的28.04倍。

从研究对象来说，总固碳实物量和价值量均表现为杏>核桃>梨>苹果>其他乔木>枣>巴旦木；单位面积的固碳实物量表现为苹果>杏>其他乔木>巴旦木>核桃>枣>梨，价值量为杏>其他乔木>苹果>梨>枣>巴旦木>核桃，各林种单位面积的实物量和价值量在区域上均表现出相同的分布特征。

新疆经济林的种植因地理、土壤质地和气候条件等因素的影响，多集中于南疆地区，因而南疆地区的实物量和价值量在全疆中所占的比例最高；从不同类型林种来看，杏树的种植范围相对较广，遍布南北东疆，说明其对环境的适应能力较强，其实物量和价值量不论是从总量和单位面积量上均较高。

随着新疆林果业的快速发展，特色经济林建设已经成为新疆林业产业体系主体工程，是构筑新疆生态安全屏障的重要环节，对新疆农村产业结构调整、促进农民持续增收以及农村经济健康可持续发展起到了积极的作用，为有效提高新疆碳汇能力各级政府及相关部门要扩大全疆经济林置换退耕地措施实施，合理配置经济林分布，提高土地利用效率；制定以生态建设为主的林业建设目标，强化经济林经营，教授果农专业经济林管理方法，提高新疆经济林单位面积固碳能力；推进新疆森林碳汇市场建立与完善，激励全疆林业碳汇产业发展。

本研究从不同区域、不同类型经济林木，利用碳税法和市场价值法定量分析了新疆经济林固碳功能及其价值，对了解新疆经济林种分布格局，种植林种的选择以及全面了解新疆经济林固碳功能，深入了解新疆经济林碳汇，评估新疆经济林生态系统生产力提供数据参考。

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