1 背景

1997年《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)第3次缔约方大会(COP3)通过的《京都议定书》3.3条款之规定, 要求各缔约方报告由人类活动直接引起的土地利用变化和林业活动的温室气体排放, 限于1990年以来的造林、再造林和毁林活动(ARD) (UNFCCC, 1997)。《京都议定书》并未给出相关的森林、ARD活动的定义, 因此UNFCCC秘书处要求明确这些活动的定义及其应用(UNFCCC, 1998)。国际林业研究组织(IUFRO)第6.03.02工作组为此建立了有关ARD术语的论坛, 其目的是便于讨论气候变化和《京都议定书》中有关林业的术语, 使人们意识到存在的分歧及可能达成的共识。

2001年7月的UNFCCC第6次缔约方大会(COP6)和11月第7次缔约方大会(COP7), 达成了重要的波恩协议和马拉喀什协定, 其中的土地利用、土地利用变化和林业(LULUCF)决议对森林、造林、再造林、毁林等作出了明确的定义; 同时要求UNFCCC附属科学技术咨询机构(SBSTA), 探讨在第2承诺期及其后的承诺期采用基于生物群区的森林定义的可能性, 以期提请第10次缔约方大会审议; 制定第1承诺期(2008~2012)将造林和再造林活动纳入京都议定书第12条的相关定义, 提请第9次缔约方大会审议通过(UNFCCC, 2001a)。UNFCCC附属科学技术机构(SBSTA)第15届会议主席案文第8条指出, SBSTA欢迎IPCC参与组织拟于2002 -01在罗马举行的FAO -IPCC -CIFOR关于与森林有关定义的专家会议(UNFCCC, 2001b)。

联合国粮农组织(FAO)、IUFRO、国际热带木材组织(ITTO)、IPCC等国际组织以及与全球变化有关的UNFCCC、生物多样性公约(UNCBD)、防治荒漠化公约(UNCCD)以及联合国森林论坛(UNFF)等均涉及到森林问题, 但对森林及其相关的术语(造林、再造林、毁林、森林更新、森林退化、植被恢复、植被破坏等)的定义因不同的应用目的而异。如UNFCCC中森林的定义要求有利于碳的计量, 而UNCBD中森林被定义为被保护和可持续利用的生态系统功能单元。不同组织和公约对森林有关的定义缺乏沟通和协调, 导致同一术语具有多个不相协调、甚至是相互矛盾的定义, 客观上造成了不同公约和组织的报告缺乏可比性。不同国家因自然、社会、经济条件和政治体制的差别, 对森林的定义也千差万别, 报告的数据也缺乏可比性。同时不同组织和公约定义的不一致, 也给各个国家向不同组织和公约提供数据和报告带来了沉重负担(FAO, 2002)。

虽然马拉喀什协定针对第1承诺期给出了森林和ARD的定义, 但定义本身是原则性的, 便于各国根据本国情况定义其森林和ARD。由于世界各国对森林和ARD的定义存在较大差异, 而不同的定义以及对同一定义的不同理解直接导致各活动的面积和规模及其温室气体排放或汇清除量的大小。因此有关专家和国际组织认识到, 还需进一步改进, 以期在承诺期中采用更为合理的定义(FAO, 2002)。

本文根据作者参加森林有关定义专家会议和IPCC有关LULUCF碳计量方法指南, 通过大量调研并与有关专家充分交流, 论述了森林、造林、再造林、毁林的定义及其相关的碳吸收或排放计量问题, 以期对我国林业调查设计以及参与国际森林问题和国际气候变化战略谈判提供参考。

2 相关基本术语

在讨论有关定义前, 首先需要明确与这些定义有关的基本术语, 如土地利用(land use)、土地覆盖(land cover)、树木、生物群区等, 它们是森林和ARD定义的基础。

2.1 土地利用(land use)

指某一土地的用途或利用方式, 如森林、草地、牧场、农地、城市用地属不同的土地利用大类。某一土地利用可发生于一块或多块土地上, 而同一土地上可以有多种土地利用方式。由于土地利用反映了人们的使用意图, 因此土地利用变化总是人类活动引起的。基于土地利用的定义强调管理者的经营目的, 如是否以林业生产为主要经营目的, 不论现在是否有树木覆盖。

2.2 土地覆盖(land cover)

指地表面的覆盖特征。土地覆盖的变化可能是人为引起的(如森林采伐), 也可能是自然发生的(如雷电引起的森林火灾)。但在《京都议定书》中并未提及土地覆盖及其变化。冠层郁闭度是基于土地覆盖的森林、造林、再造林、毁林等定义的最基本指标, 常以树冠投影面积占土地总面积的百分比表示。

2.3 生物群区(biome)

比植物群落更大的植被分类单元, 是植物群落单元中的最高层次。植物群落是指地球陆地上一定自然地理条件下具有一定外貌、种类组成和结构特征植物群聚, 包括相互联系和影响的植物(树木、灌木、草本、藤本等)、动物、微生物和土壤环境。对陆地生物圈有不同的生物群区分类, 一般划分为9个生物群区:即热带林、热带稀树草原、温带森林、北方森林、中纬度草地、高山灌丛、荒漠、苔原或冻原植被等。把不同群区的过渡和中间类型作为交错区。此外还专门设立了岛屿、湿地和山地三个群区。各地区根据其自然地理特征, 还有较低一级的分类, 如热带林可分为热带雨林、热带季雨林、热带稀树草原。生物群区的划分主要以气候条件为依据, 以植物功能型的特殊组合为特征, 例如北方针叶林以北方针叶树和不耐荫的北方落叶乔木占优势; 稀树草原则是热带常绿乔木与热带C4多年生禾草的混合体。同一生物群区在不同地区可以有不同的外貌、种类组成和结构特征, 但反映了相似的气候类型和生物多样性。

2.4 树木

构成森林的最基本单元, 许多森林、造林、再造林、毁林的定义中均出现“树木”一词, 因此树木定义直接影响这些术语的内涵。目前不同国家和国际组织有关树木的定义达120多种, 多数定义通常包括“单一主干(萌蘖树木除外) ”、“多年生木本”、“一定冠形”, 且包括能满足上述标准的竹类、棕榈和其它植物, 定义包括树木可达到的最低高度阈值, 约5~7 m(3~11 m)。少数国家的“树木”包括灌木和藤本植物等(Lund, 2002), 以热带国家为主。

3 森林、造林、再造林和毁林的定义 3.1 森林

森林的定义直接影响造林、再造林、毁林等活动的定义。不同国际组织、国家和同一国家的不同州或省, 以及同一组织或国家在不同时期为不同的目的, 对森林的定义多达数百种。主要可归为3类:即基于行政的定义、基于土地利用的定义、基于土地覆盖的定义。基于行政的定义是指法律、法规、行政命令中规定的属于森林的地段, 或某些行政部门管理的土地, 这些土地不一定为森林甚至植被覆盖, 可以是草地、农地或内陆水体。

不同国家对森林定义差异较大(Lund, 2002), 18个发展中国家采用基于行政的定义, 如孟加拉、不丹、博茨瓦纳、中非共和国等。其它国家如美国、英国也存在该种定义, 但不用于森林和林业统计中。61个国家采用基于土地覆盖的定义, 包括中国、印度等。53个国家采用基于土地利用或土地覆盖结合土地利用的定义, 主要为发达国家如美国、加拿大、日本、澳大利亚以及欧盟国家等采用。

从森林的国际定义看, 主要有土地覆盖、土地利用或两种方式的结合。同一组织因不同目的, 或在不同时期采用了不同的定义。FAO对森林的定义有基于土地覆盖的, 也有基于土地利用的, 如在1990年和2000年世界森林资源评估(FRA-1990, FRA-2000)报告中采用了不同的定义(FAO, 1997; 2001)。联合国教科文组织(UNESCO)和UNFCCC均采用基于土地覆盖的森林定义(UNESCO, 1973; UNFCCC, 2001a)。

无论何种定义方法, 大多数国家、国际公约和组织在定义中均给出了具体的量化指标, 如冠层郁闭度阈值、成熟时最低树高、最小面积、林带最小宽度等, 但具体阈值相差很大。冠层郁闭度阈值0.5%~80%, 树高阈值1.3~15 m, 面积阈值0.01~5 hm², 林带宽度阈值9~50 m(表 1)。

FRA-2000采用以土地覆盖为主、土地利用为辅的定义方式, 联合国生物多样性保护公约(UNCBD) (UNEP, 2001)等国际公约或组织均采用这一定义(FAO, 2001), 即:冠层郁闭度大于10%, 面积大于0.5 hm²的地段, 树木成熟时高度大于5 m。冠层郁闭度尚未达到10%或树高尚未达到5 m的幼林(包括人工幼林和天然幼林)也属森林范畴, 因为它们正朝着森林的方向发展, 只是暂未达到要求的树高和覆盖度。森林还包括:林区内的苗圃地和种子园, 林区道路(采伐道、防火道)和其它小面积的开阔地带, 也包括国家公园、自然保护区以及科学试验、历史、文化和宗教地内的森林, 面积大于0.5 hm²、宽度大于20 m的防风林和防护林带, 以及以林业为目的的人工林, 如橡胶林和用于生产软木塞的栎林。森林不包括以农业为目的的林分, 如果树人工林、农用林系统中的树木等。

在马拉喀什协定有关LULUCF决议附录中对森林的定义主要基于土地覆盖(UNFCCC, 2001a):森林指面积大于0.05~1.0 hm², 冠层郁闭度(或立木度)大于10%~30%, 成熟时树高大于2~5 m。森林包括各层树木和林下植物高度覆盖的密林和疏林。冠层郁闭度尚未达到10%~30%或树高尚未达到2~5 m的天然幼林和人工林也属森林, 因为它们将转化为森林, 只是由于自然或人为因素影响而暂时未达到要求的树高和郁闭度。

马拉喀什协定是政治协定, 为与大多数国家现行定义协调, 对森林的定义比FAO要宽松得多, 特别是规定的树高阈值和郁闭度阈值。同时马拉喀什协定也未对土地利用方式作出限定, 经济林、果树林、竹林和农用林只要达到郁闭度、面积和树高的最低要求, 即可视为森林, 不论其土地利用方式和目的如何。正在编写的LULUCF清单好的做法指南(GPG, good practice guidance), 也是基于马拉喀什协定有关定义来划分森林的。

在UNFCCC谈判中, 小岛国联盟首先提出采用生物群区的森林定义, 即分别不同的生物群区定义不同的最小面积、郁闭度、树高和带宽阈值, 如地中海地区可采用较低的树高阈值, 热带稀树草原可采用较低的郁闭度阈值, 而在其它地区采用较高的阈值。

3.2 造林(Afforestation)

造林的具体定义多达80多种, FAO、UNCBD和大部分国家基于土地覆盖的变化来定义造林, 只有少数国家同时基于土地覆盖和土地利用的变化, 如奥地利、加拿大、丹麦、意大利和美国等(Lund, 2002)。部分定义, 包括IPCC(2000)、世界自然基金会(WWF)和UNFCCC的定义, 都指明了过去“不曾有森林”的具体时间阈值, 30~100 a不等。但大部分国家和FRA-2000未指明。有的定义用“历史上不曾有森林”或“人们记忆里不曾有森林”等模糊词汇来描述。约有一半的造林定义包括自然演替恢复森林的过程, 而FRA-2000、UNFCCC、IPCC、欧盟以及美国、斐济、加纳、马来西亚、摩洛哥、乌克兰、也门等国特别指明了人工方式建立森林。在UNFCCC马拉喀什协定有关LULUCF的决议附录中, 造林被定义为: “通过人工植树、播种或人工促进天然下种方式, 使至少在过去50 a不曾有森林的土地转化为有林地的直接人为活动”(UNFCCC, 2001a), 该定义是基于土地覆盖的。

3.3 再造林(Reforestation)

再造林一般指在近期内不曾有森林的土地上, 或在曾有过森林的土地上, 恢复森林覆盖或土地利用的活动, 具体定义多达80多种。与造林的定义相似, UNCBD、FAO和大部分国家基于恢复森林覆盖来定义再造林, 不论土地利用是否发生变化; 只有少数国家同时基于恢复森林覆盖和土地利用, 即造林的土地曾经是森林, 后来被转化为其它土地利用, 通过再造林又恢复到森林, 这些国家包括玻利维亚、印度、拉脱维亚、泰国、乌克兰等, 但这些国家的造林定义又是基于土地覆盖变化的(Lund, 2002)。只有少数定义指明曾有过森林的时间阈值, 如奥地利、马来西亚, 阈值从3~50 a不等。一些再造林定义直接被描述为在采伐迹地上建立森林, 类似通常意义的森林更新。如UNCBD、FRA-2000将再造林的定义为“由于自然或人为干扰, 郁闭度在短暂低于10%后, 重新建立森林”(FAO, 2001; UNEP, 2001); WWF的定义为“在最近被采伐的林地上恢复森林”。与造林的定义相似, 有一半的再造林定义包括自然恢复森林的过程, 且指明人工方式造林的国家在其再造林定义中也特别指明了人工造林方式。UNFCCC对再造林的定义较为明确: “通过植树、播种或人工促进天然下种等方式, 将过去曾经是森林但被转化为无林地的土地, 转化为有林地的直接人为活动; 对第1承诺期(2008~2012), 限于在1989-12-31及其以前尚无森林的土地上的再造林活动”(UNFCCC, 2001a)。

3.3 毁林

毁林的定义多达90余种, 约一半定义基于土地利用或土地利用结合土地覆盖, 即不但移去森林覆盖, 还要将土地从林业用途转化为其它土地利用方式, 包括WWF及奥地利、加拿大、印度、立陶宛、马来西亚和巴布亚新几内亚等国(Lund, 2002)。基于土地覆盖的定义则只要求森林覆盖的消失, 无论这种下降是暂时的还是永久的, 或土地利用是否发生变化, 如UNFCCC、UNCBD、FRA-2000、欧盟、加纳、摩洛哥、罗马尼亚、乌干达、委内瑞拉等(UNFCCC, 2001a; Lund, 2002; FAO, 2001; UNEP, 2001)。森林覆盖消失到何种程度计为毁林则取决于定义森林的郁闭度阈值。在这种定义方式下, 如果不考虑生物量的变化, 一个国家可采伐大量的森林而不被视为毁林, 只要覆盖度维持在阈值以上。基于土地利用的毁林注重林地向其它土地利用方式的转化, 不管树木郁闭度是否发生变化, 但如果保护区、国家公园、风景林、纪念地等不属于林地范围, 则将林地变为这些地类也属毁林, 即使树木覆盖未发生变化; 同时在这种定义方式下, 如果不考虑树木郁闭度或生物量的变化, 一个国家可采伐所有的森林而不被视为毁林, 只要采伐迹地仍属林业用地。基于土地覆盖的毁林则可能是人为的也可能是自然因素引起的。约有一半的定义将自然因素引起的森林覆盖消失视为毁林。

4 与定义有关的碳计量问题 4.1 森林

根据UNFCCC第4款和第12款的规定, 所有缔约方需向缔约方大会递交履约信息通报, 即温室气体排放清单(UNFCCC, 1992); 《京都议定书》第7条规定, 缔约方均需报告人为活动引起的年温室气体排放或吸收量(UNFCCC, 1997)。森林是陆地生态系统的主体, 林业温室气体清单是国家信息通报的重要组成部分之一, 而清单的计算基础是森林面积、单位面积森林生物量及其年增量, 而不同的森林定义与这三个基本指标大小直接相关, 同时森林定义直接关系到《京都议定书》中有关造林、再造林、毁林等活动引起的碳吸收或排放的计量。用不同的郁闭度阈值直接导致森林面积的巨大变化(图 1)。从全球来看, 约有50%木本植物覆盖的土地郁闭度低于20%, 其中加拿大、北欧以及新西兰、印尼等热带国家郁闭度低于20%的土地面积占木本植物覆盖的土地20%以下, 墨西哥约30%, 巴西40%; 澳大利亚、南非等国大于70%, 美国和西欧不到50%。从郁闭度阈值变化(从15%到30%)引起的百分比变化看, 新西兰、北欧、西欧和南非变化不大, 而澳大利亚、墨西哥和加拿大有明显下降, 巴西、美国略有下降。郁闭度阈值从10%变到30%, 我国森林面积从16 811万hm²下降到15 268万hm², 森林占木本植物覆盖土地的比例从84%下降到76%, 下降幅度较大。郁闭度和树高阈值的变化对干旱和半干旱地区和热带稀树草原地区森林面积具有明显影响, 树高阈值还对地中海地区森林面积的计量有关。

采用统一的阈值定义森林, 可导致部分人为因素引起的森林碳贮量实际发生变化而在计量中被忽略。例如, 假定冠层郁闭度阈值为70%, 那么许多郁闭度小于70%的疏林, 即使被砍掉了或郁闭度变大了, 都不会出现碳的减少或增加。相反, 如果采用很小的阈值(如10%), 那么即使密林退化得很严重并有大量碳排放, 也不能被报告和计量。

小岛国联盟提出基于森林群区的森林定义, 其目的是避免上述单一阈值的缺点, 并通过严格森林有关定义, 降低LULUCF温室气体排放计量的不确定性, 防止发达国家利用《京都议定书》有关条款达到最大限度地抵消本国工业和能源部门温室气体排放的目的。由于这些国家地处大洋小岛, 受全球变暖引起的海平面上升的威胁最大, 因此对温室气体减排格外关注。联盟中除地中海的马尔他和塞浦路斯外, 所有岛国均处于热带地区。由于面积小, 气候相近, 加上岛屿隔绝, 类型较单一, 因此采用生物群区定义相对简单。一个国家用一两个生物群区类型(如热带雨林)就能涵盖所有森林, 便于计量。同时, 如果各国都采用这一定义方式, 便于保持全球或区域尺度的一致性, 也便于计量。但对于大陆国家, 国土面积大的国家, 生物群区多样, 各国对生物群区的分类也有不同的方法和派别, 很难达到统计和计量的一致性。相对而言, 面积小的国家或处于高纬度的国家, 如加拿大和北欧国家, 森林类型相对简单, 也便于分类和计量。

有关专家认为, 由于生物物理参数和社会经济条件的复杂性, 在全球范围内采用相同的森林定义是不合适的, 有必要对不同的地区或森林类型采用不同的阈值来定义, 以增强森林功能与森林类型或地区社会经济条件的相关性和协调性(FAO, 2002)。UNFCCC、UNCBD、UNCCD建议探讨基于生物群区定义的可行性, 然而基于森林类型的定义比基于生物群区的定义更重要, 因为基于生物群区的定义不能与实际的土地利用、森林管理和利用相联系, 社会经济参数与土地利用系统在不同的生物群区间交错发生, 而且生物群区的定义也较模糊, 不同国家的理解不同。

采用基于生物群区或森林类型的森林定义, 我国温带半干旱和干旱地区森林阈值有可能降低, 使被计量的森林面积增加, 而热带、亚热带和温带半湿润地区因阈值提高而使计量的森林面积下降。

我国对森林的定义是:树冠郁闭度大于20%, 面积大于1亩(0.067 hm²), 防护林带二行以上连续面积大于1亩也属森林。我国对森林的定义基本符合FRA-2000和马拉喀什协定中的定义。但在我国的定义中未成林的造林地和疏林地(郁闭度10%~20%)不计入森林, 若将这两项计入森林, 我国森林面积将大幅增加, 其碳吸收对于抵消我国温室气体排放是十分有利的。

马拉喀什协定依据树高、郁闭度和面积阈值对森林进行了定义, 不考虑其土地利用方式, 其问题是: (1)不少城市用地树木的树高、郁闭度和面积均超过定义的阈值, 如绿化较好的街道、公园, 在碳计量中是否作为“森林”; (2)农用林系统中的农田防护林带和林农混作均属农业用地, 是以农业生产为目的, 如果达到规定的森林阈值, 是否均可作为“森林”进行计量; (3)不同国家由于定义森林的阈值不同, 即使均在马拉喀什协定定义的阈值范围内, 也会使各国碳计量的结果缺乏充分的可比性。

4.2 造林、再造林和毁林

《京都议定书》不但规定了41个工业化国家的减限排额度和时间表, 还在3.3和3.4条款引入了温室气体吸收汇, 允许通过造林、再造林和森林管理等活动获得的碳汇用于抵消工业和能源部门的温室气体减限排量。同时还在第6条规定可通过包括林业活动在内的项目活动获得的汇来抵消减限排额度; 在第12条规定可通过排放贸易(ET)、联合履行(JI)和清洁发展机制(CDM)获得温室气体减限排的抵消额(UNFCCC, 1997)。为此, 各发达国家政府为了最大限度地争取国家利益, 都在加大本国LULUCF碳源汇的研究力度, 探讨灵活运用《京都议定书》相应条款的国家政策和策略, 寻求各自的CO₂减排与增汇对策技术; 同时推销“抵消排放”和“换取排放”方案, 试图通过LULUCF活动来抵消本国的工业和能源部门的排放, 或者在发展中国家实施CDM项目来换取在本国继续大量排放温室气体的“京都指标”。这些规定也使与林业有关的活动的定义及其计量方法成为国际气候变化战略谈判的焦点之一。

尽管在UNFCCC谈判达成的马拉喀什协定中对ARD进行了定义, 使有关ARD的碳计量有了统一的依据, 但是这些定义未对有关计量的细节作出规定, 对定义的不同理解导致在计量方法上难以形成统一的认识, 主要问题包括:

(1) 马拉喀什协定规定用于第1承诺期的造林和再造林活动指1990 -01 -01以来, 在1989 -12 -31日及其以前尚不是森林的土地上发生的造林和再造林形成的森林在承诺期内的碳吸收或排放量(UNFCCC, 2001c), 但由于造林和再造林活动不是瞬间发生的, 涉及到种子和苗木准备、整地、播种或栽植等过程, 如果这些过程跨年度, 造林和再造林的起始时间如何确定?若整地发生于承诺期内, 整地引起的碳排放是否计量?如何计量?造林和再造林初期, 林地仍处于净排放(Polglase et al., 2000), 这种排放是否计量?如何计量?

(2) 马拉喀什协定规定人为活动引起的ARD土地一旦开始计量, 必须在以后的时间和承诺期内进行连续计量(UNFCCC, 2001c)。但如果在1990年至承诺期末ARD土地发生转化, 如何计量?例如1990年前为森林, 1995年发生毁林变成无林地, 2000年又重新造林, 使1990年前和2012年的土地覆盖均为森林, 按马拉喀什协定的规定, 应属森林管理。类似的情况是, 1995年在1990年前的无林地上造林, 但在2005年发生了毁林, 2012年末仍为无林地甚至其它土地利用方式。

(3) ARD活动形成的温室气体吸收或排放是通过预测计量的, 如果到承诺期末实测的吸收或排放量与预测值有较大差异, 如何处理?

(4) 在农地上进行林农混作, 或在城市造林绿化, 使有关指标达到森林要求的阈值以上, 是否可作为“造林”来计量; 同样林农混作地或城市用地树木有关指标被降到阈值以下, 是否作为毁林计量?毁林后转变为农用林或树木郁闭度较高的城市用地, 是否计量为毁林?

(5) 《京都议定书》和马拉喀什协定规定计量的ARD活动必须是人为因素引起的, 但毁林可以是自然因素(如雷电)引起的, 在非林地上形成的森林也可能是天然下种形成的, 如何区分?

(6) 如何区分造林和再造林?马拉喀什协定对造林和再造林定义的区别是造林或再造林地处于无林状态的时间长短, 造林地为50 a内无森林, 再造林地为1989 -12 -31前无森林, 但大多数国家缺乏造林或再造林地过去50 a的历史记载。有关专家建议, UNFCCC在以后的承诺期重新考虑和调整造林定义中的“造林地至少在过去50 a内不曾有森林”的限制, 使之与FAO的定义趋于一致; 同时建议FAO在其造林定义中增加人工促进天然更新方式并将毁林区分为人类活动引起和天然因素两类(FAO, 2002)。

(7) 马拉喀什协定要求各国提供ARD活动的地理信息, 但许多国家的ARD活动是基于统计数据, 很难分别树种将造林数据落实到山头地块, 特别是对国土面积较大的国家。有关专家建议应用遥感手段来确定, 但是目前对于尚未郁闭的未成林造林或再造林地, 遥感方法还难以将其与农地或其它地类区别开来, 而且不少国家尚缺乏应用遥感手段判别森林的技术和能力。