温室气体特别是CO₂浓度升高作为全球气侯变化的最主要驱动力之一，已经得到广泛共识(Wofsy et al., 1993；Appsa et al., 1999；Houghton，2001；West et al., 2002；Marland et al., 2003)。森林减缓大气CO₂浓度上升的潜力已经得到广泛认可(McKenney et al., 2004；Wang et al., 2007)。《京都议定书》允许各缔约方从1990年开始通过造林、再造林固定的碳汇来抵消其承诺的减限排指标。从林业的角度来看，控制大气CO₂浓度升高可以通过4种途径：1)减少毁林及土地退化；2)造林再造林；3)通过森林经营增加林分碳密度；4)增加木材产品，替代化石燃料(IPCC，2007a)。对于上述选择，人工林固碳成本分析是非常必要的(Xu，1995)。

在森林固碳价值的研究过程中，多采用造林成本法与碳税率法对固定的CO₂价值进行估算(薛达元等，1999)，估算的森林固碳价值或介于二者之间(欧阳志云等，2004)，或采用这两者的平均值(肖寒等，2000)。西方一些国家使用碳税制限制CO₂等温室气体的排放，如挪威税率为每吨碳227美元；瑞典为150美元；美国仅15美元(薛达元等，1999)。我国近年来主要使用造林成本法对森林固碳价值进行评价(侯元兆等，1995；余新晓等，2002；2005；靳芳，2005)。Myers(1990)认为，每年碳债权为130美元·hm^-2，侯元兆等(1995)计算出中国的造林成本价格为每吨碳273.3元, 薛达元等(1999)采用的造林成本为每吨碳250元，肖寒等(2000)使用的中国造林成本为每吨碳251.40元，余新晓等(2002)认同中国造林成本为每吨碳273.3元，任志远等(2003)、欧阳志云等(2004)与赵同谦等(2004)认为中国造林成本为每吨碳260.90元(1990年不变价)。从造林成本的角度对我国森林固碳价值的研究结果主要集中在每吨碳250~273.3元之间，几乎相差不多。以上关于固碳成本价值的研究主要局限于当时的森林现状，是一种静态的研究，没有涉及到森林在整个生长过程中随着碳储量的增加其固碳成本的变化情况。本研究以广西地区主要造林树种为对象，选择7种人工林类型，在一个完整轮伐期内基于造林成本投入的角度估算主要人工林类型固碳成本的变化情况，运用生态经济学原理，设定不同贴现率情景模式，比较不同人工林类型固碳成本现值的大小及不同贴现率对主要人工林类型固碳成本的影响；同时分析在考虑木材收益条件下主要人工林类型固碳成本与净收益变化情况。本研究可降低我国对主要人工林类型固碳成本估算的不确定性，为我国今后在林业领域制定CO₂减排增汇措施提供科学依据。

1 研究区概况

广西壮族自治区位于我国南部(104°24′—112°04′E，20°54′—26°24′N)，占全国总面积的2.46%。广西地层发育较全，自元古界至新生界各时期均有出露，分布面广的为古生界泥盆系、石炭系和中生界三叠系地层，其次为古生界寒武系和各时期的岩浆岩，总的来说，以沉积岩占绝对优势，岩浆岩出露面积仅占全区总面积的8.6%。广西山地(海拔500 m以上)占全区总面积的63.9%，丘陵(海拔500 m以下)占10.9%，因此，广西素有“八山一水一分田”之称。广西地处低纬度，地形复杂，气候类型多样，太阳辐射强烈，从北到南，总辐射量为389~494 kJ·cm^-2a^-1；年平均气温18~23 ℃，最冷月为1月，平均气温6.4~15.2 ℃，多年极端最低气温-3.9~4 ℃，最热月为7月，平均气温28~29 ℃，极端最高气温多年平均值38 ℃，≥10 ℃年积温5 600~8 300 ℃；年降雨量1 100~2 823 mm，一般为1 300~1 800 mm，雨量丰富；地带性土壤以赤红壤、红壤、黄壤面积最大，砖红壤、黄棕壤面积较小，地域性土壤以石灰(岩)土、紫色土、滨海盐土为主，其中以石灰(岩)土面积最大。由于长期对森林资源不合理利用，广西大部分的天然森林已被破坏，退化为灌丛、草地和次生林，人工林主要以杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)等针叶树为主，其次为油茶(Camellia oleifera)、油桐(Vernicia fordii)和桉树(Eucalyptus spp.)等阔叶树。

2 研究方法 2.1 不同年龄林分碳贮量计算

参考广西珠江流域碳汇再造林项目(http://www.netinform.net/KE/files/pdf/PDD_12-16-05.pdf)，并参考庞正轰等(2002)提供的广西主要造林树种，选择7个人工林类型(表 1)，其中有3个类型是针叶树种：马尾松，杉木和柳杉(Cryptomeria fortunei)+水杉(Metasequoia glyptostoboides)，其余4个类型为阔叶树种：桉树，木麻黄(Casuarina equisetifolia)+檫树(Sassafras tzumu)，木荷(Schima superba)+枫香(Liquidambar formosana)和栎类(Quercus spp.)+青冈(Cyclobalanopsis glauca)。经典的生物量-林龄曲线在预测生物量动态变化的研究中得到广泛应用(张小全等，2002)，本研究对不同年龄马尾松、杉木、桉树和木荷+枫香4种人工林类型采用广西珠江流域碳汇再造林项目中提供的蓄积量生长曲线，结合该项目中提供的相关参数转化为生物量生长曲线，其余3个类型树种通过整理1980年以来发表的生物量文献资料，建立单位面积生物量与林龄的关系(表 1)。采用IPCC含碳率缺省值0.47(IPCC，2007b)计算单位面积碳贮量，即

(1)

式中: S_c为林分碳贮量(t C·hm^-2)，B为林分生物量(t·hm^-2)。

由于人工林生长过程中土壤碳贮量变化不明显(Laclau，2003；Mendham et al., 2003)，林下植被及枯落物碳贮量所占比例较小(张小全等，2006)，且存在很大的不确定性及缺乏相关资料，因此本研究只考虑林木碳贮量。

2.2 营造林成本

2007—2008年，对广西苍梧县白南林场(111°39′E，23°53′N)、天洪岭林场(111°11′E，23°41′N)，环江县华山林场(108°17′E，25°07′N)，地跨扶绥县、崇左市的东门林场(108°00′E，22°30′N)及中国林业科学研究院热带林业实验中心(106°52′E，22°02′N)各项营造林成本数据进行调研，包括炼山、清山、整地、定植、施肥、抚育、管护、间伐等过程的费用及土地机会成本。其中炼山、清山、整地、定植(包含苗木及补植)的费用属于一次性投入，施肥(包含化肥费用)、抚育一般认为1年2次，连续进行3年共6次投入，在整个林分生长过程中均有管护投入，各树种人工林类型间伐及轮伐期(http://www.lknet.forestry.ac.cn/lybz.htm)的详细情况见表 2。本研究以2007年的营造林成本投入为依据，计算主要造林树种人工林类型一个轮伐期内的成本投入，忽略不可预测性投入(表 3)。

2.3 不考虑木材收益时的固碳成本计算

Ravindranath等(1995)、Van Kooten等(2000)、Plantinga等(2001)及Richards等(2004)用相同的核算方法，在区域或国家尺度上研究或综述了森林的固碳成本。为了计算各树种类型一个轮伐期内的固碳成本变化情况，本研究引用上述文献中的固碳成本计算公式：

(2)

式中：C_PVn表示n年每公顷林分总成本费用现值(yuan·hm^-2)；C_i表示第i年每公顷林分所有投资支出；r表示社会贴现率。林龄为n年时固碳成本现值C_n(yuan·t^-1)的计算公式为

(3)

式中：S_n为林龄n年时的林分碳贮量(t C·hm^-2)。

2.4 考虑木材收益时的固碳成本计算

木材收益主要是轮伐期末林木收获时木材销售额减去木材收获成本、运输及税费等直接成本后的毛利润(陈少雄等，2008)。本研究为了分析林分生长过程中考虑木材收益时固碳成本的动态变化，将木材收益理解为从造林到轮伐期末木材积累这一过程均有收益，求出整个林分年际蓄积净积累量，按照蓄积量的年际变化分别计算木材收益，具体公式为：

(4)

式中: M_n表示每公顷林分n年木材累计收益现值(yuan·hm^-2)，P_i表示第i年净增加的木材总收益。因此，在考虑木材收益的情况下，林龄为n年时固碳成本现值C_n^S(yuan·t^-1)公式为：

(5)

3 结果与分析 3.1 主要人工林类型固碳成本变化

在整个轮伐期内，各人工林类型固碳成本总体上均随林龄的增加而降低(图 1)。其中马尾松、木荷+枫香、杉木在贴现率为2%时，固碳成本现值随林龄的增加而下降，接近轮伐期末时，固碳成本有上升趋势，在其他贴现率条件下，固碳成本随林龄增加而下降，到达一定年龄后趋于平缓；其他人工林类型在整个轮伐期内固碳成本随林龄的增加下降明显。由图 1可以看出，马尾松、木荷+枫香轮伐期相同，1~6年马尾松人工林固碳成本高于木荷+枫香，6年以后低于木荷+枫香，到轮伐期末，马尾松固碳成本为每吨碳133.3~218.9元，木荷+枫香为171.8~283.4元。在整个轮伐期内，杉木人工林固碳成本均高于相同轮伐期的柳杉+水杉，轮伐期末杉木林固碳成本为每吨碳178.3~271.7元，柳杉+水杉133.0~205.7元；到轮伐期末，桉树固碳成本为每吨碳211.0~225.9元，木麻黄+檫树122.0~159.1元，栎类+青冈48.9~100.4元。总体上看，到轮伐期末，木荷+枫香、杉木和桉树的固碳成本较高，马尾松、柳杉+水杉和木麻黄+檫树居中，栎类+青冈最小。

3.2 不同贴现率对主要树种人工林类型固碳成本的影响

选择不同贴现率(2%~10%)所计算出的各人工林类型固碳成本现值相差较大。除短轮伐期的桉树(轮伐期为6年)外，采用不同贴现率计算出的其他树种人工林类型固碳成本随林龄的增加差值明显增大(图 1)。图 2反映了不同贴现率对各树种人工林类型在轮伐期末固碳成本现值的影响，在高贴现率(10%)条件下固定每吨碳的成本现值表现为桉树(211.0元)>杉木(178.3元)>木荷+枫香(171.8元)>马尾松(133.3元)>柳杉+水杉(133.0元)>木麻黄+檫树(122.0元)>栎类+青冈(48.9元)；在低贴现率(2%)条件下固定每吨碳的成本现值表现为：木荷+枫香(283.4元)>杉木(271.7元)>桉树(225.9元)>马尾松(218.9元)>柳杉+水杉(205.7元)>木麻黄+檫树(159.1元)>栎类+青冈(100.4元)。由图 2可见，贴现率对木荷+枫香人工林类型固碳成本影响最大，其次是杉木、马尾松和柳杉+水杉，对栎类+青冈和木麻黄+檫树的影响较小，对桉树的影响最小。

3.3 固碳成本的敏感性分析

本研究调研了广西地区营造林生产单位的各项投资数据，从1990—2007年历年造林成本投入的变化来看(图 3)，造林成本的各项投入从1990年至2007年持续增加，其中投资成本波动最大的是施肥成本，并且占据总成本投入的38.9%~47.4%，这也是为什么桉树固碳成本相对较高的主要原因之一；炼山、清山、整地、定植、抚育和间伐的历年成本投入大致可以分为2个阶段：1990—1998年变化比较平稳，1998年以后这几项成本投入明显增加；其余各项投入变化不明显。林木生长的周期比较长，从整个轮伐期来看，选择某一年的成本投入计算出的固碳成本存在一定的不确定性，较为明显的是土地的机会成本，作为一种持续投资，特别是近两年，受农产品等价格上涨的影响，从2005年以后土地机会成本明显增加。

1990—2007年，广西地区历年造林成本总投入平均保持在每年5%左右的速度持续增加，以杉木人工林为例，对2007年各项造林成本年递增±5%，分别在2%，4%，6%，8%和10%的贴现率条件下计算出杉木轮伐期末固碳成本现值，以±5%为变量，对杉木人工林固碳成本现值进行敏感性分析(表 4)，结果发现，在不同贴现率条件下，以+5%为变量的固碳成本敏感系数几乎是以-5%为变量的2倍；固碳成本的敏感系数随着贴现率的增大而减小，总体上固碳成本的敏感系数均处于较高水平，即使在贴现率等于10%时，固碳成本的敏感系数达最小值，但成本投入增加5%时，所计算出的固碳成本将在原有基础上增加34.0%，或者成本投入减少5%时，所计算出的固碳成本将在原有基础上减少19.5%。因此，各项成本投入的年际波动明显影响固碳成本的动态变化。

3.4 考虑木材收益条件下主要人工林类型固碳成本变化

表 5给出了考虑木材收益时主要树种人工林类型轮伐期末的固碳成本，从中可以看出，在考虑木材收益的情况下，栎类+青冈和木荷+枫香固碳成本现值最大，木麻黄+檫树和桉树次之，柳杉+水杉、杉木及马尾松最小。在评价造林项目的可行性方面，对造林成本的各项投入进行研究是必不可少的，但成本—净收益分析在评价碳汇造林项目实施的可行性及碳汇价格方面更具有实际意义。

4 结论与讨论

本研究系统分析了广西主要人工林类型固碳成本动态，结果表明，各人工林类型随林龄的增加固碳成本均降低，不同贴现率对各人工林类型在轮伐期末固碳成本现值的影响不同，选择较低贴现率(2%)和较高贴现率(10%)所计算出的固碳成本现值相差较大。轮伐期末，木荷+枫香和杉木固碳成本相差不大，马尾松和柳杉+水杉的固碳成本接近。总体上看，在轮伐期末，木荷+枫香、杉木和桉树的固碳成本现值较高，马尾松、柳杉+水杉和木麻黄+檫树次之，栎类+青冈最小。同时本研究还对固碳成本的敏感性进行了分析，认为造林成本各项投入的年际波动明显影响着固碳成本的动态变化。

本研究对广西地区主要造林树种人工林类型的固碳过程进行动态成本分析，打破了以往只局限于一个时间点的静态固碳成本研究，为今后开展人工林固碳成本动态研究提供参考。今后应从区域的角度扩展到全国，对中国主要人工林类型固碳成本的动态变化进行综合分析。

在人工营造林过程中，不同树种及同一树种间会采取相同或不同的营造林措施，以往对不同营造林措施人工林的研究主要集中于生长差异的比较，较少考虑这些措施的经济因素，特别是关于人工林生长过程中固碳成本—净收益年际变化方面的研究更少，忽略了成本投入少、碳汇效益大的营造林措施的选择。