浙江省森林碳汇潜力及经济价值研究

陈周光，龙飞，祁慧博

（浙江农林大学经济管理学院，杭州 311300）

工业时代以来，气候变化已然成为当今最紧迫的环境问题之一。多数科学家和政府承认温室气体正在为地球和人类带来灾难[1]。各国政府和政府间机构越来越多地在政治和财政上承诺减少温室气体排放，并适应气候变化的后果[2]。当前中国已经成为世界第一大碳排放国，控制碳排放、改善生态环境刻不容缓[3]，怎么实现减排承诺是中国面临的一大问题？为此，中国一方面及时出台各种减排政策，另一方面也在积极推进森林碳汇的发展。由于森林碳汇在应对气候变化中的独特作用，世界各国都将森林碳汇作为“后京都时代”共同应对全球气候变化的市场合作机制并付诸行动[4]。相对于减少温室气体的排放，森林碳汇是应对国际气候变化的重要措施，并且具有明显的成本优势[5]。研究表明森林碳汇是缓解气候变化的重要生态系统，是节能减排战略的补充措施[6]，在一般的情况下，林木每生长1 m3蓄积量，平均吸收1.83 t 二氧化碳，释放出1.62 t 氧气[7]。因此，发展森林碳汇将会有利于中国2060 年“碳中和”目标的实现。森林碳汇的持续发展离不开市场交易，需要大力推进森林碳汇交易市场建设，从而促进经济与生态的协同发展。森林碳汇交易市场是以森林碳汇实物量与其经济价值为基础，故需要准确估算森林碳汇实物量及其经济价值，实物量与经济价值的核算将会为中国森林碳汇交易体系的完善起到促进作用，同时也可以促进林业生态效益与经济效益的提高。

目前关于森林碳汇量计算方法的研究主要可以分为两大类，一是自然计量法，二是经济计量法[8]，其中自然计量法主要有碳密度法、CO2FIX 模型法等；经济计量法主要有生物量法及蓄积量法，生物量法又可以进一步分为生物量转换因子、生物量转换因子连续函数法以及平均生物量法[9]。森林碳汇潜力的估算方法也较多，主要有灰色预测GM（1，1）模型、全球林产品模型、向量自回归模型、向量误差修正模型、自回归移动平均模型（ARMA）以及因子分析法等。这些模型的应用各有其优缺点，不同的学者基于实际情况选择不同的模型进行研究。森林碳汇经济价值估算目前还没有统一的方法，存在着较大的争议[10]。有学者认为目前学界对森林碳汇价值评价方法的研究主要从成本与效益两个角度进行[11]。大致可以分为造林成本法、市场价值法、碳税率法、影子价格法以及期权定价法等，其中市场价格法一般是利用市场上森林碳汇交易价格的均值，比如北京环境交易所2019 年的市场交易均值是10.93 元·t-1，而中国碳排放权交易网的均值是13.92 元·t-1[12]；碳税率法一般采用瑞典碳税率，即1 200 元·t-1；影子价格法是利用投入与产出的关系进行求解，有学者就用此方法来计算森林碳汇价格[13]；也有学者采用了期权定价法[14-15]。但是，由于中国目前的森林碳汇交易不够成熟加之碳税还没有征收，因此采用造林成本法计算森林碳汇价值更具有参考意义，一些学者运用此方法进行了相关的研究[11，16-17]。

浙江省作为南方集体林区省份之一，森林资源较为充足，并且其是中国最早开展森林碳汇交易的省份，因此研究其森林碳汇潜力及其经济价值具有很强的指导作用。根据2020 年《浙江省森林资源及其生态功能价值公告》显示，2019 年底，浙江省森林覆盖率达到了61.15%，森林面积处于全国前列。森林碳汇符合绿水青山就是金山银山的发展理念，是建设高质量森林浙江的重要举措，能够为浙江省的林业现代化建设做出较大的贡献。基于此文章拟采用森林蓄积量扩展法、灰色预测模型GM（1，1）、造林成本法以及市场价值法对浙江省森林碳汇潜力及其经济价值进行研究，以期为浙江省森林碳汇交易的发展以及林业碳汇项目建设提供一定的参考。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域概况

浙江省位于中国东南沿海地区（东经118°01'~123°10'，北纬27°02'~31°11'之间），与福建省、安徽省、江西省、江苏省相连，地形以山地和丘陵为主，其占比达到了74.63%，其它地形占比较低，因此有“七山一水二分田”之称。浙江省属于亚热带季风气候，年降水量充足，气候适宜，为树木生长奠定了较好基础。根据浙江省森林资源与生态状况年度监测数据显示，2019 年全省森林面积为607.88 万hm2，森林活立木蓄积量为4.01 亿m3，其中森林蓄积量为3.61 亿m3。

浙江省树种以乔木林为主，2019 年乔木林占比达到了71.09%，乔木林因其独特优势，在增加森林碳汇方面占据着重要作用，具有较高的开发价值。浙江省作为“两山理论”的发源地，应该以此理念来发展森林碳汇经济，充分挖掘森林碳汇潜力。2010 年浙江省成立的华东林业产权交易所，是中国第一个林业碳汇交易试点平台，2011 年浙江省义乌市启动了中国的第一个林业碳汇交易试点，这些行动是浙江省探索森林碳汇交易的重要举措，浙江省应该继续发挥其优势，积极发展森林碳汇，促进林业产业的进一步发展。

1.2 研究方法

1.2.1 森林碳汇量计算方法

基于可操作性以及数据的可获得性，采用森林蓄积量扩展法来计算森林碳汇量[18]。森林蓄积量扩展法是以自然科学为基础，同时兼具社会学研究与经济学研究的特点，适合基于宏观森林资源数据来估算全部森林碳汇量。

基本思路是：一是以森林蓄积为计算基础，利用蓄积扩大系数计算树木的生物量，而后利用干重系数计算生物量的干重，最后则是利用树木的含碳系数求得固碳量；二是在一的基础上，根据树木生物量固碳量与林下植物固碳量、林地固碳量之间的比例关系计算出森林全部碳汇量。具体公式如下：森林碳汇量=森林蓄积量×扩大系数×干重系数×树木含碳系数+森林蓄积量×林下植物固碳量+森林蓄积量×林地固碳量，其用公式可以表示为：

在（1）式和（2）式中，C 表示森林全部碳汇量，Sif表示第i 个地区的第f 种森林类型的面积，Cif表示的是第i 个地区的第f 种森林类型的碳密度，Vif表示的是个i 地区的第f 种森林的单位面积蓄积量，α 和β分别表示的是林下植物碳转换系数和林地碳转换系数，μ 代表的是生物量的扩大系数，ρ 表示的是干重系数（容积系数），γ 表示的是碳含量系数。在计算森林碳汇量的过程中，所有的系数均来自IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）的默认值，因此μ=1.9，ρ=0.5，γ=0.5，α 和β 分别等于0.195、1.244，将这些数值带入（1）式和（2）式可得：

1.2.2 森林碳汇潜力预测方法

灰色模型是一种对含有不确定因素系统进行预测的方法[19]。该模型是由邓聚龙教授在20 世纪80 年代提出的，是灰色系统理论的核心组成部分[20]。它主要解决“小样本，贫信息”的不确定性问题[21]，目前已广泛应用于各个领域的相关研究中。灰色预测模型包括灰色系统预测模型GM（1，1）、特征序列灰预测模型等[22]。灰色预测模型一般利用原始数据通过一次累加或分数阶累加再根据最小二乘估计或直接推导得到模型的还原式[20]。结合研究需要，采用灰色预测GM（1，1）模型，其中第一个1 表示的是1 阶，第二个1 代表的是1 个变量。

时间序列为非负的单调序列。首先对X(0)序列进行一次累加运算，一次累加后形成的一次累加序列为

接着由累加序列得出紧邻均值生成序列：

其中z(1)（k）=0.5［X(1)（k）+X(1)（k-1）］；k=2，3，4，…n，然后对X(1)模型建立一阶微分方程，即

（7）式中a和μ 分别表示的是发展系数与灰色预测量。记参数序列为C=（a，μ）T，利用最小二乘估计方法估计参数C，即

为了进一步地提高灰色预测模型预测的精度，需要对预测模型进行相关的检验。常用的检验方法有后验差检验、相对误差检验以及小误差概率检验。结合研究实际，采用后验差检验以及相对误差检验，检验步骤是：首先计算原始序列的均值与均方差；其次是计算残差序列的绝对值和均方差；最后则是计算均方差比，方差比计算公式为，其中S0和S1分别表示的是原始序列的均方差和残差序列的均方差，一般认为当方差比值小于0.35 时，预测精度好。在进行相对误差检验的时候，一般认为相对误差的值越小越好，当其小于0.1 的时候，说明预测精度较高。

1.2.3 森林碳汇价值计算方法

根据有关学者的相关研究，文章拟采用造林成本法对森林碳汇的经济价值经济研究，造林的目的很大程度是为了吸收空气中的二氧化碳，因此，应该使用造林的费用衡量森林碳汇的经济价值[17]。文章利用Benítez 固碳模型，结合土地的机会成本计算，构造出估算森林碳汇价格的模型，其具体形式如下：

在（10）式中，Pc为森林碳汇价格，A 为农用地的净现值，Pft为第t 年的木材平均价格，Qct为碳汇量，Qft为第t 年的蓄积量，α 和β 分别为木材材积与蓄积的转换系数、森林碳汇交易成本系数，Cht为第年的林木采运成本，Cg和Ck分别表示的是树木的种植成本以及抚育成本，r 表示实际利率，Cj表示的是立地条件不同的情况下木材最佳轮伐期延迟一年的平均机会成本，λ 为最佳轮伐期延迟年数，这一年数为平均值。（4）式中涉及到的关键变量的估算如下：

一是不同时期的碳汇量Qct估算模型。这里主要借鉴森林蓄积量扩展法，即在上面部分出现的（3）式，通过推导可以求出其估算模型，即：

在（11）式中Df和Bef分别是某树种的木材密度和生物量扩展因子，Fc为某树种的含碳率均值，γ 为某树种的生物量根冠比。

二是不同时期的蓄积量Qft生长模型。这个模型主要是用来估计每公顷林木蓄积量随着树龄的增长情况，结合文章后文所用到的区域和树种，利用经过实证的蓄积量生长模型，即：

在式（12）中Qf0是基期的蓄积量，同时借鉴侯元兆[17]的研究，将马尾松、落叶松、泡桐、杨树、桉树这五种树种的造林成本与文章计算的杉木造林成本相加求均值。

2 结果与分析

2.1 森林碳汇量计算结果

根据《浙江省森林资源及其生态价值公告》中所获得森林蓄积量的相关数据，再利用公式（3）即可求出2013-2019 年的浙江省森林碳汇量，计算结果如表1 所示：

表1 浙江省2013-2019 年森林碳汇量估算结果Table 1 Estimation results of forest carbon sink in Zhejiang province from 2013 to 2019

观察表1 可知，2013-2019 年浙江省的森林蓄积量和森林碳汇量在逐渐增加，森林蓄积量从2013 年的2.65 亿m3增长到2019 年的3.61 亿m3，几何平均增长率为5.28%。森林碳汇量也从2013 年的3.07 亿t增长到2019 年的4.18 亿t，7 年间平均森林碳汇量达到了3.63 亿t，其几何平均增长率达到了5.3%，增长速度较快，趋势与森林蓄积量基本一致。根据2020年发布的《浙江省森林资源及其生态价值公告》显示，浙江省天然林蓄积量占到森林蓄积量的70.88%，远高于人工林蓄积量，意味着天然林对森林碳汇量的贡献大于人工林；从乔木林树龄组结构来看，幼龄林和中龄林的面积和蓄积量分别为68.15%与57.64%，表明浙江省的中幼林具有相当大的碳汇潜力。结合表1 的数据可知，浙江省的森林碳汇潜力与森林蓄积量的增加密不可分，而森林蓄积量与森林面积的增加和森林资源的质量提高紧密相关，根据公告显示，浙江省的森林蓄积量已经连续6 年年增加量超过1 500 万m3，森林覆盖率也已经连续四年在61%以上，乔木林与竹林的森林面积呈现出增长趋势，中幼林与近过熟林的比例68.15∶31.85，树龄组与树种的结构得到进一步优化。

在这期间浙江省一方面积极推行林权制度改革，出台了一系列的相关政策文件，如《浙江省林地经营权证管理办法》及《关于大力推进林业综合改革的实施意见》，浙江省的林权制度改革有效的调整了政府、林农以及集体之间的经济关系，统筹了城乡之间的利益关系，从而有效的调动了林农的种林积极性，进而推动了浙江省的森林面积的提升，最终促进森林蓄积量以及森林碳汇量的增加；另一方面，浙江省也在开展相关的森林保护政策，比如出台的《浙江省公益林抚育更新采伐管理办法》，这一政策的实施有效的加大了对森林资源的保护，在一定程度上减少了森林资源的浪费与砍伐，保护了森林面积。总而言之，浙江省2013-2019 年的森林碳汇量不断增加与浙江省出台的各种促进林业发展的相关政策密不可分。

2.2 森林碳汇潜力预测结果

由于灰色预测模型适用于中短期预测，故而对2020～2024 年的森林碳汇进行预测。由表1 中的森林碳汇量数据为基础，利用灰色预测模型GM（1，1）进行相关的计算，运用了OLS 方法估计了a 和μ 的值。首先通过级比值检验，检验是用来判断数据序列构建模型的适用性，经检验发现其检验值均落在[0.799，1.284]之间，因此，数据序列适合做灰色预测模型GM（1，1）；其次通过后验差值法可知其值为0.002 小于0.35；最后通过相对误差大小检验法发现其最大值为0.008 小于0.1，故而综合以上结果可知灰色预测GM（1，1）模型预测效果较好。

观察表2 可知，浙江省2020-2024 年的森林碳汇量仍然会呈现出逐年增长的趋势，到2024 年森林碳汇量将会达到5.38 亿t，森林碳汇潜力较大。根据浙江省发改委、浙江省林业局2021 年4 月23 日印发的《浙江省林业发展“十四五”规划》通知可知，2025 年浙江省森林覆盖率要在61.5%以上，森林蓄积量需要达到4.45 亿m3，天然乔木林的保有量面积达到293.33 万hm2以上。这一规划是基于浙江省实际与“十四五”国家林草工作发展相关要求所制定的，符合《浙江省国民经济和社会发展第十四个五年规划》发展战略。规划的出台将会有利于促进浙江省森林质量的提升与森林数量的增加，进而有利于推动森林碳汇潜力的开发。

表2 灰色预测模型结果Table 2 Grey prediction model results

综上所述，浙江省的森林碳汇潜力巨大，未来一方面将会有利于浙江省森林碳汇交易的进一步发展，另一方面也能够为浙江省快速实现碳中和以及减排做出较大的贡献。根据表1 和表2 中计算的结果可知，浙江省的森林碳汇潜力较大，同时森林碳汇潜力呈现出增长态势，并且中幼林将会在未来森林碳汇的增加中贡献较大。然而这是基于理想状态计算的结果，并没有考虑其它干扰因素对于森林碳汇潜力的影响。

2.3 森林碳汇价值估算结果

文章以浙江庆元杉木人工林碳汇项目作为计算森林碳汇价格的研究案例，这一项目隶属于南方集体林区并且处于正在开发阶段中，该项目的计入期是20 年，项目总面积达到了474 hm2，项目用地都属于中等立地条件，主要分布在庆元林场大洋林区、实验林场以及隆宫林区。文章是基于纯杉木裸地造林假设所开展的研究，请有关专家对这一立地条件下该森林碳汇项目20 年所投入的各种收益和成本进行估计。估计所用到的主要的数据包括单位面积蓄积量和森林碳汇项目的各种支出成本。森林碳汇项目的各种支出成本主要可以分成三个部分：一是种植成本，主要包括人工种植费用、种苗费用、种植后3年内的各种补贴费用、肥料费用；二是抚育成本，主要是树木种植后第2 至4 年内的各种人工抚育费用（肥料与人工）；三是采运成本，主要是运输费用、采伐费用和各种所需要交的税费等。杉木造林成本资料汇总如表3。

表3 杉木造林成本资料汇总表Table 3 Summary of cost data for afforestation of Chinese fir

模型中所涉及的相关参数大致可以分成3 类：一是实地调研中获取的数据，比如平均机会成本和最佳轮伐期延迟年数；二是统计资料中的数据，比如农用地净现值；三是根据相关的文献资料所获得的数据，如贴现率等。具体数据情况如表4 所示。

表4 模型中相关参数取值及来源Table 4 Value and Source of related parameters in model

将上面所获取的相关数据代入模型中，经过计算求得该森林碳汇项目20 年的平均造林成本为217元，与此同时，将另外五种树种与文章的研究结果相加求均值可得森林碳汇的平均价格为257.55 元·t-1，森林碳汇的平均价格与森林碳汇量相乘即可求出森林碳汇的价值量。为了更好的体现森林碳汇的经济价值，将造林成本法与市场价值法相比较，这里选择张娟等[12]所获得的北京环交所的市场成交均价10.93 元·t-1、环境能源交易平台的碳汇项目成交均价13.92 元·t-1、福建碳市场成交均价17.83 元·t-1，将这三个地区的均价相加后取均值，所得市场价均值为14.23 元·t-1。计算结果如表5：

表5 浙江省2013-2024 年森林碳汇价值估算结果（单位：亿元）Table 5 The estimation results of forest carbon sink value in Zhejiang province from 2013 to 2024（100 million yuan）

森林碳汇的经济价值取决于森林碳汇单位价格以及森林碳汇量。由上表可知，市场价值方法与造林成本法所计算的森林碳汇价值都呈现出逐年增加的趋势，其中市场价值法从2013 年的43.69 亿元增加到2024 年的76.56 亿元，年几何平均增长率为5.23%；造林成本法计算所得出的森林碳汇价值从2013 年的790.7 亿元增长到2024 年的1 385.6 亿元，年几何平均增长率为5.232%，虽然二者相比增长率相差不明显，但是造林成本法所得出的结果远远高于市场价值法，采用造林成本法所得出的结果略高于《浙江省森林资源及其价值公告》中的森林固碳释氧价值，然而二者之间的差距相对于市场价值法来说更小，因此，造林成本法相对于市场价值法而言具有较高的参考价值。

根据浙江省2014 年至2020 年发布的《浙江省森林资源及其生态价值公告》可知，浙江省的森林生态服务功能正在逐步增强，2013 年至2019 年浙江省的森林生态服务功能的总价值从4 291.63 亿元增长到6 845.55 亿元，每年平均增长364.85 亿元，年几何平均增长率为8.09%。目前浙江省森林生态服务总价值的增速大于森林碳汇经济价值增速，2013 年的森林碳汇经济价值在总价值中的占比为18.4%，而到了2019 年其占比为15.8%，相较于2019 年有所下降，这说明浙江省的森林碳汇经济价值开发力度还有待提升，同时也说明了浙江省的森林碳汇交易还存在着较大的发展空间，森林碳汇经济还有着较为广阔的发展前景。

结合表1 和表5 可知，森林碳汇量的增长趋势与其经济价值呈现出正相关关系，即在价格一定的情况下，随着森林碳汇量的逐渐增加森林碳汇的经济价值也在不断地提高，说明增加森林碳汇量有利于森林碳汇经济价值的充分发挥。浙江省作为森林碳汇交易的先行省份之一，其森林碳汇蕴含着较大的经济价值，随着森林资源的不断丰富，浙江省应该继续发挥其先行优势，从而为林业经济发展贡献更大的力量。森林碳汇经济价值的发挥也会在一定程度上提高林农收入，为林农脱贫致富做出相应的贡献，如正在实施的贵州单株碳汇精准扶贫项目、诺华川西南林业碳汇、社区和生物多样性项目等。

3 结论与建议

森林作为陆地生态系统中的重要一环，在应对气候变化中起着不可替代的作用，森林能够起到吸收二氧化碳并释放氧气的功能，具有独特的碳汇功能。文章基于浙江省森林蓄积量数据，运用森林蓄积量扩展法估算了浙江省2013 年至2019 年的森林碳汇量及其变化，并运用灰色预测模型GM（1，1）分析了2020 年至2024 年的森林碳汇潜力，研究结果表明浙江省的森林碳汇潜力较大，森林碳汇量将从3.07 亿吨增加到5.38 亿t，森林碳汇潜力与森林蓄积量的增加密不可分，森林蓄积量的不断增加又与浙江省近年来实行的促进林业发展的一系列政策密切相关；在森林碳汇量的基础上运用造林成本法和市场价值法估算了森林碳汇经济价值，并且将二者进行对比发现，造林成本法所得出的森林碳汇经济价值由790.7 亿元增加到1 385.6 亿元，市场价值法得出的结果远低于造林成本法，但是二者都表明在价格一定的情况下浙江省的森林碳汇的经济价值在不断提高。根据浙江省2013-2019 年的森林生态服务总价值的相关数据，发现当前浙江省森林碳汇的经济价值虽然在不断增加，但是其占比有所降低并且增速低于森林生态服务总价值，表明浙江省森林碳汇的经济价值还没有得到充分的发挥，因此在未来一段时间需要采取相关的政策措施以加快森林碳汇经济发展，从而促进森林碳汇交易市场的进一步发展和完善。

针对浙江省森林碳汇潜力及其经济价值的现状，文章提出以下几点建议：一是要继续完善森林碳汇市场的建设，鼓励开展森林碳汇交易。二是出台相关政策，加大中幼林抚育和改造力度[27]，实施最严格的生态保护制度，全面实施林长制。特别要重视对森林资源的保护，积极引导森林抚育与间伐，从而提高森林碳储量，以期增加森林碳汇能力。三是可以与临近省市建立完备的森林经营和保护合作机制，加强地区之间的合作与交流[28]，从而有利于森林质量的提升。四是要转变森林经营理念与管理模式，将一味地追求经济利益转变为经济、生态与社会的相统一，如此一来就可以为森林质量的提升创造有利条件。五是要积极培育新型林业科技人员，林业科技人员可以充分发挥其知识与能力优势，为森林培育与经营提供科学指导，人才优势能够为林业发展注入新的生命与活力。六是要加快发展数字林业，加大现代科技的投入与应用，比如GIS 技术、5G 技术等，从而有效的提高林业智治能力。

研究以浙江省的森林资源清查数据为基础，利用森林蓄积量扩展法、造林成本法和市场价值法分别测算了浙江省2013-2024 年的森林碳汇潜力及其经济价值，以期为浙江省开展森林碳汇交易提供一定的参考，但是由于目前关于森林碳汇潜力及其经济价值研究的方法众多，因此测算结果可能会存在一定的误差。