福建顺昌县国有林场毛竹林可持续经营碳汇计量

赵 兵 陈京华 王 宏

(1 福建省顺昌县国有林场 福建顺昌 353200；2 国家林业和草原局速生丰产用材林基地建设工程管理办公室 北京 100714；3 中国林业科学研究院资源信息研究所 北京 100091)

毛竹(Phyllostachysedulis)具有良好的经济和生态价值，对毛竹林经营进行碳汇计量和贸易，将提高竹林经营水平与经营者增收结合起来，有利于发挥毛竹林经营在促进乡村经济发展和减缓气候变化中的作用，促进竹林生态价值货币化和森林可持续经营[1-2]。

顺昌县国有林场位于福建省中部偏北，闽江上游金溪、富屯溪交汇处，成立于2004年，下辖高阳、大历、岚下、武坊、七台山、九龙山、官墩、曲村8个分场，是全国首批“十大竹子之乡”之一的福建省顺昌县的直属森工企业。作为全国重点林区的核心区，全场有林地面积2.17万hm2，总蓄积278.7万m3，其中毛竹林2 333.33 hm2，立竹株数380万株，占全县竹林面积的95%以上，竹材加工产品数十种，加工利用率95%以上，竹业已成为当地农村经济的支柱产业。

为实现深化发展毛竹林的增效模式，顺昌县国有林场从2010年起开发实施竹林碳汇项目，并在福建海峡股权交易中心挂牌交易，2019年挂牌的6.9万t竹林碳汇以18元/t、总价124.2万元成功销售给智胜化工股份有限公司，开创了福建省竹林碳汇交易的先河。

1 碳汇计量方法

以在国家发展和改革委员会正式备案的《竹林经营碳汇项目方法学》(AR-CM-005-V01)[3](以下简称《方法学》)为依据，对顺昌县国有林场内的2 278.5 hm2毛竹林进行优化经营，对经营的基线碳汇和项目设计碳汇进行计量。

2 结果和分析

2.1 项目边界和土地合格性

项目边界包括事前项目边界和事后项目边界，前者是在项目设计和开发阶段确定的项目边界，是实施竹林经营项目活动的地块，通过采用高分辨率的地理空间数据(如卫星影像、航片)、竹林分布图、林相图、竹林经营管理规划图等，在地理信息系统(GIS)辅助下直接读取项目地块的边界坐标。本项目所在地的地理边界是以8个分场经营的竹林小班为边界，采用1:10000的地形图现场核实或以罗盘仪、GPS实地测界，地理坐标为东经117°30′4″—118°12′28″，北纬26°40′24″—27°7′6″。

项目区毛竹林立地和规模符合《方法学》的规定：土壤为矿质土壤，不属于湿地或有机土；毛竹林地符合国有竹林要求，郁闭度≥0.20、连续分布面积≥667 m2，成竹竹秆高度不低于2 m、竹秆胸径不小于2 cm。

2.2 碳库和排放源的选择

根据《方法学》，确定拟议项目边界内碳库和排放源，见表1和表2。

表1 碳库的选择

表2 项目温室气体排放源的选择

2.3 项目期和计入期

本项目实施竹林经营碳汇始于2010年1月15日，确定的计入期为30年。

2.4 额外性

基于基线情景论证项目活动的额外性。顺昌毛竹经营的普遍性做法是实施传统集约经营，在交通比较便利的地块频繁割灌除草、松土垦复、挖笋，伐除3度竹，保留1度和2度竹；交通不便的地块视立地条件降低经营强度。本项目以固碳增汇为主要经营目标，为保持生物量，采取了延长伐竹年龄的做法，不再采伐3度竹，只伐4度(含)以上竹子，优化径阶结构、年龄(度数)结构以及空间结构。各作业区通过竹林经营调整后，林分年龄结构从1度∶2度∶3度=1∶1∶1转变为1度∶2度∶3度∶4度=1∶1∶1∶1。经营方式的转变确保了碳汇量的额外性。

2.5 碳层划分

2.5.1 基线碳层划分

通过对毛竹林小班的基线调查，获得林分结构状况。依据现有竹林权属单位、林分结构状况(如立竹密度、平均胸径、年龄结构等)，划分为5个基线碳层(表3)。

表3 基线碳层划分

2.5.2 项目碳层划分

在基线碳层的基础上，根据竹林经营特点及各经营作业区实施的竹林经营措施类型，预期达到的目标竹林结构和调整年限来划分项目碳层，整个项目划分为5个事前项目碳层(表4)。

表4 事前项目碳层划分

2.6 基线碳汇量

2.6.1 公式选择

基于保守性原则，项目活动事前不考虑基线情景下火灾引起的生物质燃烧造成的温室气体排放。基于成本有效性原则，对于项目边界竹林地内的少量散生木，基线情景和项目情景都不进行计量监测。因此，基线碳汇量采用《方法学》中如下公式进行计算：

ΔCBSL,t=ΔCBAMBOO_BSL,T+ΔCHBP_BSL,t

(1)

公式中各参数含义见《方法学》(下同)。

用《方法学》中如下公式计算基线项目边界内所选碳库中碳储量的年变化量：

ΔCBAMBOO_BSL,t=ΔCBAMBOO_AB,t+ΔCBAMBOO_BSL,BB,t

(2)

2.6.2 基线竹子地上生物质碳储量年变化量

根据《方法学》，项目区竹林处于成林稳定阶段，新竹生长、择伐或自然枯损，竹子地上生物量达到动态平衡状态。因此，竹林基线地上生物质碳储量年变化量为0。

2.6.3 基线竹子地下生物质碳储量年变化量

竹子采伐基本只移除地上部分(竹秆、竹枝、竹叶)，而地下部分(竹蔸、竹根和竹鞭)仍长期留存于林地，导致竹林地下生物质碳储量继续增加。参照《方法学》，根据当年的竹子择伐量(可由地上生物量和择伐强度来计算)和平均单株竹子的地下部分生物量(竹兜、竹根)与地上生物量(竹秆、竹枝、竹叶)之比[4]来计算竹林地下生物质碳储量的变化，计算公式为：

(3)

在第t年时，单位面积竹子地上生物质碳储量根据基线情景下竹林的平均立竹度、平均胸径的相关方程，再结合单株生物量方程计算第t年时单位面积地上生物质碳储量，即：

(4)

式(4)中，DBH=fDBH(ta)

单位面积竹子地上生物量根据大径散生竹(毛竹)的单株生物量方程计算[5]，公式为：

W地上=747.787*D2.771*[0.148*T/(0.028+T)]5.555+3.772

(5)

式(5)中，W为单株干物质生物量，单位为kg d·m/株。

2.6.4 基线碳层碳汇量

根据各个碳库碳储量的年变化量计算方法，获得事前预估的每年基线碳汇量(表5)。

2.7 项目碳汇量

项目碳汇量是项目情景下项目边界内所选碳库中碳储量的变化量，与由竹林经营碳汇项目活动引起的温室气体排放增加量的差值。根据所采用的方法学及项目活动碳库选择结果，只考虑项目竹林生物量(地上和地下)碳库碳储量变化，不考虑土壤有机质碳库、林下灌木、枯死木、枯落物、竹材产品碳库的碳储量变化量。因此，按《方法学》中如下公式计算项目碳汇量：

ΔCACTUAL，t=ΔCPROJ,t-GHGE,t

(6)

采用《方法学》中如下公式计算项目边界内所选碳库中碳储量的年变化量：

ΔCPROJ，t=ΔCBAMBOO_PROJ,t+ΔCHBP_PROJ,t

(7)

2.7.1 项目竹林地上生物质碳储量年变化量

与普通乔木经营不同，竹林经营通过留笋、择伐和肥水管理等措施的优化，调整竹林结构，从而达到增汇的目的[6]。基于保守性原则和《顺昌县国有林场竹林经营方案》制定的经营目标，设定了项目情景下本项目各碳层的调整年限和目标竹林结构(表6)。

在项目活动期内，竹林会处在优化调整阶段和优化调整后的林分结构稳定阶段。在优化调整阶段，平均株数、平均胸径、年龄结构等都会发生明显的变化；在林分结构稳定阶段，竹子地上生物量通过新竹发育和老竹采伐达到动态平衡状态。据此，项目竹林地上生物质碳储量年变化量按公式(8)计算。

表6 项目情景下各碳层调整年限及目标林分结构

(8)

竹林单位面积地上生物质碳储量可根据竹林的平均立竹度、平均胸径、年龄(度数)结构再结合单株生物方程计算。

(9)

项目毛竹平均单株地上生物量方程引用基线下毛竹单株生物量方程[5]，即：

W地上=747.787*D2.771*[0.148*T/(0.028+T)]5.555+3.772

(10)

2.7.2 项目竹林地下生物质碳储量年变化量

项目情景下，竹林会处于优化调整阶段和调整后的林分结构稳定阶段。在优化调整阶段，竹林地下生物质碳储量会随着地上生物质碳储量的变化而发生明显变化；在调整后的林分结构稳定阶段，由于新竹发育和老竹择伐基本保持平衡，竹林地上生物质碳储量会基本保持不变，但竹林地下生物量仍会保持一定程度地增长，其变化量主要与竹子择伐数量和长期留存于林地中的竹蔸、竹根比例有关。与基线情景一致，项目竹林地下生物质碳储量年变化量计算采用方法Ⅱ[3](即择伐竹子平均单株地下生物量与地上生物量之比法[4])进行：

(11)

2.7.3 项目碳汇量

对于项目事前估计，由于无法预测项目边界内火灾发生的情况，因此不考虑森林火灾造成的项目边界内温室气体排放(即GHGE,t=0)。事前预估的项目碳汇量如表7。

表7 各碳层项目碳汇量

2.8 泄漏

根据《方法学》的适用条件，项目活动不存在潜在泄漏，即：LKt=0。其中LKt为第t年时项目活动所产生的泄漏排放量。

2.9 项目减排量

竹林经营活动所产生的项目减排量，等于项目碳汇量减去基线碳汇量，再减去泄漏量。采用《方法学》中的如下公式计算：

ΔCNET，t=ΔCACTUAL，t-ΔCBSL-LKt

(12)

事前预估的项目减排量(项目净碳汇量)如表8。结果显示，在7年计入期内，预估的项目减排量累积为178 942 t CO2-e，年均项目减排量为25 563 t CO2-e。

表8 项目减排量 t CO2-e/a

对上市交易的碳汇量根据设置的样地进行监测计算，方法与基线碳汇和设计碳汇测算类似。

3 结论和启示

3.1 结论

1)通过优化毛竹林结构，适度延长采伐时间和加强管理，毛竹经营可产生可测量、可报告、可核查的温室气体减排量并进入贸易阶段，实现毛竹林生态效益货币化，《方法学》具有可操作性和推广价值。

2)近10年来劳动力价格上涨加快(顺昌县上涨约50%)，竹材收购价格下降(顺昌县下降在30%以上)，导致采用传统集约方式经营的毛竹林直接经营效益下降。以固碳增汇为目的的毛竹林经营，在保持集约经营原有效益的基础上降低经营强度和劳力使用成本，是毛竹林高效生态经营的新实践。

3.2 启示

1)毛竹林是由延伸根鞭和散生茎秆组成的植被系统，因此应采用与由乔木林不同的碳汇计量分析方法学，特别是在生长结构、基线情景和额外性方面。

2)开展碳汇经营活动后，毛竹林林分稳定性提高，景观改善，林分质量优化，林农收入增加，竹产区实现了经济增长方式的转变，因此毛竹林碳汇经营符合可持续经营目标。