原标题：“碳票”政策下的最优采伐期及碳供给
2022-12-16 01:32张贝贝张兴元陈凯莉杨建州
中国林业经济杂志 2022年6期
张贝贝，张兴元，陈凯莉，杨建州
(福建农林大学 经济管理学院，福州 350002)
为积极应对气候变化，2020年中国正式提出了双碳目标。森林作为陆地最重要的生态系统，贮存着全球生态系统中78%～96%的有机碳。因此若以森林碳生产的方式获取碳排放空间，能够最大程度降低对经济发展的负向效应[1]。
2016年福建省开始试点林业碳汇交易，但就目前已备案的20个项目，其项目业主均是国有林场、林业局等龙头经营主体，由于目前碳汇林认证费用高、监管难度大等问题，农户难以进入林业碳汇市场。为了增加农户参与碳汇交易途径，提高林木固碳量，2021年3月，福建省三明市出台了《三明市林业碳票管理办法(试行)》，根据《办法》，任何林业经营主体都可以申请“碳票”。无论是开发主体，还是计量范围，“碳票”都是目前林业碳汇项目的有益补充。
在“碳票”政策实施后，林农获得预期木材收益的同时，还可以得到额外的碳汇收益。当森林碳的价格得到市场的反馈，森林经营者开始追逐碳生产效益[1]，生产经营活动将发生变化，尤其表现为当林木到了砍伐期后，林地经营者将考虑是否延迟采伐而继续进行碳汇生产，而当碳票收益的增加能足够弥补林地期望价值损失时，林木采伐期将会延长，碳汇供给量也会增加。本文基于福建省三明市的“碳票”政策，从“经济人”角度出发，基于林地期望价值模型，分析当受到“碳票”政策影响后，林农追求林地收益最大化的同时，其最优采伐期如何变化，并对木材价格、碳票价格和利率水平进行灵敏度分析，比较基于碳票和木材收益的经营目标之间最佳采伐期和碳供给的变化，以此判断在“碳票”政策施行后，能否有效延长木材最优采伐期，增加碳供给。
1 研究综述
目前国内外学者已对林业碳汇展开了大量相关研究，首先在林业碳市场方面，学者们对中国林业碳汇交易市场进行了深入分析[2]。曹先磊等从碳汇市场融资机制和碳汇交易保障体系两个方面提出完善林业碳汇市场的具体方案[3]。杨博文认为中国林业碳汇交易市场的政策导向性较强，市场机制的稳定运行还有赖于有效的制度供给[4]。在碳汇林生态补偿方面，于金娜等通过建立碳汇效益函数，并将其纳入土地期望收益模型，得出政府财政支出净现值最小时的退耕还林补贴标准[5]。董捷等研究了碳汇造林带来的林业碳汇收益和农户损失的木材收益综合测算碳汇造林的生态补偿标准，并分析木材价格、碳价格和利率等经济因素变化对补偿标准制定的影响[6]。在森林碳汇经营决策方面，朱臻认为虽然碳汇经营模式下的杉木林地期望值快速增长，但由于杉木木材的市场价格远高于碳价格的现实，无限轮伐期作业下的杉木最佳轮伐期并没有延长[7，8]。还有学者实证分析了碳汇经营目标下农户风险偏好对延长轮伐期的影响，研究结果呈正相关[9]。研究相关文献可以发现，国内对碳市场背景下林木最优采伐期变化和森林碳汇供给潜力方面的系统研究缺乏，更缺少实地的调查案例研究。
基于以上研究基础，在福建省三明市“碳票”改革背景下，对林木最优采伐期和碳供给进行分析。通过构建单一轮伐作业的林地期望价值模型，以福建省杉木为研究对象，利用实地调研数据，从生产经营的角度分析在碳票政策的影响下，能否有效延长林地的最优采伐期，以及在外生变量改变时其碳供给情况。
2 理论分析
轮伐期的延长是森林固碳增汇的重要途径，以人工杉木林为例，其一般在20～25a进行采伐，根据已有研究，若杉木的轮伐期延长到30～35a，土壤的碳储量可以恢复到造林初期的状态，保证了新一轮种植林木时其地力不会衰退，并可以提高碳汇能力和经济价值。除此之外，林木能够长时间储存二氧化碳，特别是当其被加工成木制林产品之后，储存时间少则8～10年，多则上百年[10]，因此适当延长林木砍伐的时间，使得林木吸收更多的碳汇以固定在家具等木制林产品中，也为研发清洁能源技术赢得了时间。
是否能够延长林木最优采伐期，对于林业经营主体从生产经营角度来说，边际收益等于边际成本时，其获得的收益最大[1]，对应的采伐期为最优采伐期。当森林经营获得的直接经济效益只来源于木材生产的经济效益。对林业经营主体来说最优的轮伐期，是单纯考虑木材经济效益最大化时的采伐期，当森林碳汇可以交易时，森林经营目标有一定的变化，林木最优采伐期也将发生一定的变化，基于已有研究证明，杉木的边际蓄积量先增加后减少，但其在树龄为35a时碳吸收能力依然很强，因此当杉木的碳汇收益能够弥补延迟采伐而遭受的木材经济损失时，林业经营主体会倾向于延长杉木采伐期，以获得更高的利益。
三明市的碳票政策实施后，农户不仅可以获得木材收益，在经营过程中还可以获得碳票所带来的收益，对于在经营林木过程中所产生的碳汇量经过评估后，依据三明市“碳票”实行原则，对通过林木的碳汇量进行评估后发放“碳票”凭证，该凭证具有交易、质押等权能。当林木到了原计划的采伐期之后，受到碳票政策的影响，适当碳价格补偿可能会促进经营主体继续追求碳收益而延长林木采伐时间，以获得延迟采伐时间内其他经营收入，尤其是林木增加的碳票收入。在理论分析的基础上(见图1)，要研究碳票政策的实施能否从生产经营方面，有效延长林地期望价值最大化时的轮伐期，提高森林固碳量，还需要依据林木蓄积量和碳储量模型进一步实证研究。依据已有研究所构建的林地期望价值模型，关于木材及碳汇生产的轮伐期确定，主要有单轮伐期作业模型(Fisherian model)、无限轮伐期作业模型(Faustmann model)[11]，具体如下：
单轮伐期作业模型：B=W+E=(P-c)Q(T)e-rT-R+A(T)
其中A(T)为碳票收益，Q(T)为杉木蓄积量，R为造林成本。
图1 采伐期影响机制的理论逻辑
3 研究区域与项目概况
三明市是福建省的重点林区，也是“碳票”政策的改革探索发源地，全市林地面积189.47万hm2，占土地总面积的82.5%。市内森林覆盖率78.1%，杉木林面积40.98万hm2，蓄积 4 156.8万m3，占32.1%，2020年杉木商品材采伐产量约10万m3。因此选取杉木作为案例树种，研究“碳票”政策对林地最优采伐期和碳供给影响具有典型性。本文以三明市林业碳票首发仪式地将乐常口村、沙县俞邦村作为案例点开展实地调研。收集到农户经营成本主要包括造林成本和采运成本，且造林成本集中在营造的前期阶段，包括营造成本和抚育成本。通过调查和整理计算得出，林农平均营造杉木林成本为 16 000元/hm2，抚育成本为 2 200元/hm2，总计造林成本为 18 200元/hm2。采运成本包括采伐和运输成本，约为360元/hm2。当地杉木木材的平均售价为 1 000元/m3。
应对气候变化下，2021年福建省三明市开始试点探索“碳票”项目，碳票价值实现机理如图2所示。其本质是将森林碳汇赋利、赋权，使得碳票凭证具有交易、质押等权能，借鉴“森林生态银行”分散化输入和集中式输出的模式，三明市多部门联合建立了当地碳资产管理公司——福建金森碳汇科技有限公司，对当地森林碳汇资源进行摸底清算，并建立数据信息管理中心和碳汇资产评估中心，对碎片化森林碳汇资源进行集中收储和规模整治，在完善碳汇价值核算体系是基础上，通过包装、定价、收储、售出，完成市场化交易和可持续运营平台的搭建，实现森林生态效益和经济效益的有效转化。
根据《三明市林业碳票管理办法(试行)》可知，对申请碳票项目的杉木林的立地条件没有明确要求，文章取立地指数为13，同时申请的林木郁闭度要大于等于0.20，且连续分布面积均大于 0.066 7 hm2，计入期内可进行以抚育森林为目的形式的采伐。
传统木材经营模式中，林农的主要收入来源于木材收益，而当“碳票”政策实施后，林农不仅考虑木材收益最大化目标，还要考虑碳票收益最大化的目标，此时的最优轮伐期为木材和碳票收益带来的的林地期望价值最大化时的轮伐期。故在两种经营目标下的森林经营，基于林地期望价值的最优采伐期和碳供给可能会发生改变。因此分析在现有经营方式下，增加碳票收益目标后对于林地最优采伐期和碳供给的影响。
图2 碳票项目运行机理
4 模型构建
4.1 木材收获模型
采用陈则生构建的杉木人工林的蓄积量生长模型[12]，对杉木林分蓄积量进行估算：
V=b1SIb2(1-e-kt)c
再根据蓄积量测算出杉木林木材收获模型：
f(w)=a·V=196.970 195 041(1-e-0.096004t)3.720004
式中，V代表t时的林分蓄积量(m3/hm2)，b1=4.535 47，SI=13，b2=1.609 31，k=0.096 004，c=3.720 004，t表示林龄，f(w)代表木材收获模型。ɑ取值为 0.7[6]。
4.2 碳储量计量模型
根据三明市林业碳票碳减排量计算方法测算研究区内杉木碳储量：
B=V*WD*BEF*(1+R)
式中，f(c)表示杉木碳汇林的碳储量(t.CO2/hm2)；V表示杉木的活立木蓄积量(m3/hm2)。根据《三明市林业碳票碳减排量计量方法》，将CF取为0.520t.CO2/t.d.m、WD取为0.307 t.d.m/m3、BEF取为1.634、R取为0.246。
4.3 林地期望价值模型
根据改进的 Faustmann-Hartman模型构建单轮伐期作业的杉木林地期望价值模型：
Vw=(Pw-Ct)f(w)e-rt-CZ
式中，Vl代表林地期望价值，Vw、Vc分别表示木材收益和碳票收益。Pw为杉木的木材价格，Ct为杉木木材的采运成本，CZ为造林成本。f(w)为杉木的木材收获模型，f′(c)为每年增加的碳储量函数。r为贴现率，本文r取值为4%。Pc为碳价格，参考目前已成功交易的林业碳票，取其交易取均值为15元/吨。
5 结果分析
5.1 单轮伐期作业的林地期望价值分析
根据公式以及收集整理调研数据，分别计算10～30a内杉木的林地期望价值Vl等值。结果如表1所示，随着林龄增加，木材收益和林地期望价值都呈现先逐年增加又逐年减少的趋势。碳票的边际收益在26a开始降低，林地期望价值在24a时达到最大，为 16 406.66元/hm2，此时最优采伐期为24a，碳供给量为226.745 t/hm2，与只计算木材收益时的最优采伐期一样，没有发生改变。林地期望价值净现值最大时，木材收益占比高达88.01%，碳汇收益占比较少仅有 11.99%，即使碳汇收益逐年增加，林地期望价值最大时的采伐期年限和碳供给并没有改变。但加入碳票收益后，林地期望价值会比只考虑木材收益时增加11.99%，说明当木材价格、碳票价格以及利率水平不变时，碳票政策的实施会提高林农的收益。
表1 单位面积(hm2)杉木木材收益和碳票收益净现值评价结果
5.2 林地最优采伐期的敏感性分析
由于目前碳票交易市场不够成熟，碳票价格还处于不断调整阶段，且随着市场经济的不断发生变化，木材价格和利率水平也会发生改变，因此需要针对木材价格、碳价格和利率水平进行敏感性分析，增加林地期望价值等的测算结果的准确性。
①碳价格变化对林地最优采伐期和碳供给的影响。碳票政策的实施能否会延长林农采伐时间，从生产经营的角度来看，主要决定于林地期望价值最大时的最优采伐期是否改变，以杉木为例，当碳票带来的收益能够弥补木材损失的收益时，林农更倾向于延迟林木采伐。本文测算碳票收益的模型中碳价格的取值是目前三明市碳票成交价格的均值，但在实际碳票交易过程中，其价格会在一定范围内浮动，目前而言，由金森公司创建的碳交易平台，最低碳票成交价格为10元/t。因此本文结合目前已成交的碳票价格，分析碳票价格的改变对最优采伐期和碳供给的影响，结果如表2所示。木材价格和利率水平不变时，随着碳票价格的提升，碳票收益由 1 311.75 元/hm2提升至 3 936.25/hm2，碳汇供给量增加 9.35 t/hm2，林地期望价值由 15 748.787 6元/hm2提升至 18 373.287 6/hm2，增长了16.66%，而最优采伐期和碳供给量改变较小，主要是因为碳票价格较低，碳票收益占林地期望价值的比重较小，因此碳票价格小范围的变动不足以较大程度改变林地的最优采伐期和碳供给量。
表2 单位面积(hm2)不同碳价格下杉木林最佳采伐期和碳供给的变化
②木材价格变化对林地最优采伐期和碳汇供给的影响。以当前三明市1 000元/m3的木材市场价格上下浮动，对比分析不同木材价格下的林木最优采伐期和碳供给的变化，结果如表3所示。随着木材价格的不断提升，林地期望价值最大化时的木材收益从-11 060.648元/m3提高至 39 934.710元/m3，林地期望价值从 -8 961.315元/m3提高至41 902.337元/m3，碳票收益由2 099.332 8元/m3降低至1 967.627元/m3。碳汇供给量由251.523 t/hm2减少至226.745 t/hm2，每公顷杉木林共减少24.778 t碳汇量，最优采伐期从27a提前至24a，缩短了3年，因此在没有补偿政策的支持，木材价格的提高促使林农为了获取更高的木材收益而提前砍树，不利于提高碳供给量。
表3 单位面积(hm2)不同木材价格下杉木林最佳采伐期和碳供给的变化
图3 单位面积(hm2)不同利率水平下对杉木林最佳采伐期和碳供给变化
③利率变化对林地最优采伐期和碳供给的影响。碳票项目的监测期一般在5～30年，对林农来说周期较长，利率不同，资金使用成本也会发生变化，净现值也会相应改变，因此利率水平对林地期望价值也有重要影响。因此本文在木材价格和碳票价格不变的前提下，分析利率水平的变化对最优采伐期和碳供给的影响。由计算结果得出随着利率水平的升高，碳票收益从 2 956.201元/hm2下降低至 1 358.333元/hm2，林地期望价值由 40 562.001元/hm2下降至 4 211.504元/hm2，林木最优采伐期由30a缩短至20a，碳汇供给量由270.497 t/hm2减少至185.944 t/hm2(见图3)。利率的变化对林木最优采伐期和碳供给具有显著影响，而利率不断提高会导致木材收益和碳票收益的不断下降，林木最优采伐期缩短，不利于碳供给的增加。
6 结论与讨论
①现有情况下“碳票”政策实施后，杉木的最佳采伐期并没有延长，但林地期望价值显著提高，林农在经营林木过程中可以获得额外的碳收益，提高了林农的林业收入。
②灵敏度分析时发现，利率对最优采伐期的影响最大，当利率水平较低时，林木最优采伐期有延长趋势，碳的供给也会有所增加。其次木材价格越高，从生林农更倾向于提前采伐林木，不利于碳供给的增加。同时适当的碳票价格是对林木固碳能力的肯定，基于我国碳价格远低于国际碳价格的现实，未来碳票价格的上升，会促使经营主体延长林木采伐期以获得更高的碳汇收益。
③应对气候变化背景下，森林碳汇被赋利、赋权，三明市“摸着石头过河”的“碳票”改革，为推进碳汇项目方法学创新提供了可复制可推广的经验，从开发主体、项目流程和计量方式等方面来看，“碳票”都是传统林业碳汇的有益补充，特定情境下不仅实现了生态效益和经济效益的有效转化，对延迟林木采伐时间也有积极影响。
④本文仅研究“碳票”政策对一个具体树种采伐期的影响，所得出的研究结果虽具有一定的参考价值，但也存在区域上的局限性。同时，鉴于文中研究模型建立的限制，影响林木采伐期的因素还有很多，如立地条件、林分结构和经营方式等。因此，未来需要更多碳汇交易对林木采伐期影响的研究，以期丰富林业碳汇生产理论和实践。