鞏固提升林草生态系統碳彙能力，是實作碳達峰、碳中和的重要行動。本文分析了中國林草生态系統碳儲量現狀和核算方法，運用固碳速率法對林草生态系統固碳能力進行計算，并采用灰色模型進行預測，研究結果表明，中國林草生态系統年固碳量和總面積呈現逐年增加趨勢，合理增加森林和草原面積有利于提高林草資源固碳量，預計到2030年中國林草生态系統固碳量将增加至8.549億t，總面積将增加至6.467億hm2。結合中國林草碳彙交易市場發展現狀和制約瓶頸，提出了合理規劃林草面積、完善碳彙支援體系、加快建設碳彙交易市場、完善碳彙法律法制建設4個方面建議。
2021年10月，為應對全球氣候變化的問題，國務院加強統籌并組織落實《2030年前碳達峰行動方案》，強調需加強生态系統碳彙基礎支撐，充分利用國家林草生态綜合監測評價成果，積極開展對生态系統固碳增彙潛力分析以及研究制定碳彙項目參與全國碳排放權交易規則。“十四五”期間，鞏固和提升森林、草原、濕地等生态系統碳彙能力，是貫徹新發展理念和實作“雙碳”目标的重要行動，可為中國生态文明建設和緩解氣候變化作出重要貢獻。
生态系統具有重要的固碳增彙潛力，森林、草原是中國重要的糧庫、水庫、錢庫和碳庫，林草興則生态興，目前中國林草生态系統資源清查資料資料較為詳實，研究人員從經濟高品質發展、鄉村振興、“雙碳”目标等諸多視角展開研究，其中關于森林或草原單一生态系統的研究較多，而二者相結合的研究稍顯欠缺。從生态系統尺度上看，各個生态系統之間存在交叉，具體碳儲量應歸屬于哪一生态系統不能絕對區分，森林生态系統碳儲量通常包括森林生物量、土壤碳儲量、凋落物和枯枝落葉等非活體有機物的碳儲量，以及林下覆寫物和枯枝樹葉等有機物在土壤中的留存碳。而草原生态系統碳庫通常包括植被碳庫、凋落物碳庫以及土壤有機質碳庫，其中土壤有機質碳儲量最大。森林生态系統和草原生态系統存在重疊部分，一般包括森林和草原過渡部分的生态系統，也包括森林和草原上的河流、湖泊、沼澤等濕地系統。是以，對于如何計算林草生态系統重疊部分的碳儲量，不同碳庫類型碳儲量存在差異，不同估算方法計算的碳彙量也有所不同。解決如何有效計算有助于研究人員及公衆更好地了解、保護和利用中國各類生态系統，還有助于測算林草生态系統的碳彙量，為林草生态系統固碳增彙事業提供參考借鑒。
碳彙交易的加持有助于進一步實作生态系統碳彙價值，為實作“雙碳”目标和生态文明建設提供參考。但目前中國碳彙交易機制尚不成熟，存在碳彙計量标準不統一、碳彙方法學不完善、社會公衆及企業參與碳彙項目意願低等問題，是以積極建立和完善生态系統計量監測體系和方法學，探析中國生态系統碳彙交易機制路徑，對充分發揮生态系統固碳增彙潛力具有重要意義和促進作用（圖1）。
圖1 生态系統固碳增彙及其交易機制關系
林草生态系統碳儲量現狀
林草生态系統作為中國重要的碳庫，其固碳增彙潛力較大。目前中國森林面積2.31億hm2，森林覆寫率達24.02%、森林蓄積量達194.93億m3；草地面積2.65億hm2，草原綜合植被蓋度達50.32%，林草植被總碳儲量114.43億t，其中林木植被碳儲量為107.23億t，草原植被碳儲量7.20億t。林草植被年固碳量3.49億t，年吸收CO2當量12.89億t。
方精雲等利用1949—1998年間7次森林資源清查資料，測算中國森林碳庫碳儲量（不含人工林）由20世紀70年代末期的4.38PgC增加到1998年的4.75PgC，共增加0.37PgC。Xu等測算1999—2003年中國人工林的總碳儲量為0.7743PgC，比70年代初增加了3.08倍。王效科等基于第三次全國森林普查資料，運用生物清單法，估算出中國森林碳儲量在3.26~3.73PgC。張穎等基于第6次和第7次森林清查資料，運用蓄積量轉換法測算中國森林生态系統碳儲量，結果表明森林碳儲量、碳彙量逐年增加，2008年森林碳儲量為6.91PgC，相比2003年，年均增長5.33%。張穎等基于中國9次森林清查資料（圖2），采用蓄積量法計算出中國森林機關面積蓄積量在70~80m3·hm-2之間波動，1993年後呈穩定上升趨勢，碳儲量由1976年12.51PgC增加到2018年21.44PgC，碳彙量在2008年後呈現快速增長趨勢，表明中國森林生态系統固碳增彙能力不斷增強。
圖2 基于9次森林清查資料測算的中國森林資源碳儲量變化情況
草原總庫碳儲量占中國陸地生态系統的16.7%，其中草原植被碳儲量為中國陸地生态系統植被層碳儲量的2.65%~13.58%，土壤有機碳碳儲量為12.62%~64.59%。而草原碳彙估算結果具有較大不确定性，目前中國草原生态系統的年均碳彙量為7.04~84.00TgC·a-1，約占整個陸地生态系統的10%，具有深厚的碳彙潛力。從研究尺度看，從20世紀70年代起，國外研究人員就開始對全球草地生态系統碳儲量進行估算，目前國内研究人員從國家尺度上對草地生态系統碳儲量研究相對較少，絕大多數研究人員基于省域或地級市尺度研究草原碳儲量分布特征及其影響因素。Ni研究表明中國草原生态系統碳儲量為58.4PgC，且土壤中固存的碳占整個草原生态系統碳儲量的91.95%。此外還有研究表明中國草原生态系統碳儲量為58.38PgC。其中，植被碳儲量為4.66PgC，土壤碳儲量為53.72PgC。上述測算結果存在不一緻性，原因可能是不同研究人員對草原生态系統的定義不同，或是資料來源差異性，如基于固定樣地抽取資料外推計算或基于遙感衛星資料測算等，亦或是核算的範圍不同，如核算草原生态系統涉及有機碳時，不同草原類型的不同土壤測算深度等，上述情況均會對中國草原生态系統碳儲量的核算造成一定的影響，但是可以肯定的是草原生态系統土壤固碳能力強。從草原分布地區看，中國草原85%以上的有機碳分布于高寒和溫帶地區；從草原類型看，不同草原類型碳儲量不同，其中高寒草甸、高寒草原和溫性草原的碳儲量最大，高寒草甸擁有最大的植被和土壤碳儲量，占中國草原總碳儲量的25.6%，高寒草原和溫性草原的碳儲量分别占中國草原總碳儲量的14.5%和11.0%。沼澤草原、山地草原和亞熱帶—熱帶草叢由于優越的生長條件，地上部分生物量碳密度最大，但由于面積較小而總碳儲量并不大。地下根系生物量碳儲量與地上部分具有趨同性，沼澤草原、山地草原和亞熱帶—熱帶草叢的根系生物量碳儲量較高（表1）。
表1 中國草原生态系統碳儲量和碳密度分布情況
林草生态系統固碳能力測算
碳彙或碳儲量與林草生态系統固碳能力直接相關。森林生态系統作為陸地生态系統最大的碳庫，準确估算其碳儲量已成為氣候變化研究領域的熱點問題，但由于不同研究人員對森林生态系統的定義或範圍、資料來源以及估算方法的差異性，估算結果往往不一緻，例如定義森林生态系統範圍物和土壤有機碳等；測算土壤有機碳時涉及不同的區域、氣候帶和測量的土壤深度等；測算的資料來源，部分研究基于森林資源連續清查、二類調查和野外樣地實測資料進行外推測算，也有部分研究基于遙感影像資料進行測算；在森林生态系統碳儲量的計量方面，森林生态系統碳庫主要有3種組分：森林植被、土壤、地表凋落物，國内外研究人員做了大量研究，提出了包括生物量法（平均生物量法、材積源生物量法、生物量回歸模型法和轉換因子連續函數法蓄積量法、模型模拟法和應用遙感估算法等多種方法，其中生物量法無論在區域、國家尺度上，還是在森林生态系統尺度上，都被聯合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）等組織和世界各國廣泛應用，中國研究人員多以森林資源連續清查資料為主要資料源，利用平均生物量法，直接或間接估算植被生物量，再将生物量與植被含碳率相乘得出森林碳儲量。
關于草原生态系統碳儲量和碳彙研究。草原生态系統是陸地生态系統重要組成部分，也是中國僅次于森林生态系統的第二大碳庫，目前對其碳彙和碳儲量的研究集中在碳儲量現狀分析和碳彙潛力評價以及開墾、刈割、放牧、施肥等人為管理措施對草原生态系統碳彙的影響、氣候變化對草原生态系統碳儲量的影響等，還有部分研究草地生态系統的固碳特征和分布特征。關于草原生态系統碳儲量的估算方法，學界尚未形成統一的估算方法，研究人員采用不同的技術手段和研究方法評價碳彙潛力有所不同，但又在草原生态系統中各組分碳庫測算的固碳能力大緻相同。
目前關于林草生态系統重疊問題的研究基本空白，是以本文根據前人研究基礎，采用《陸地生态系統生産總值（GEP）核算技術指南》中的固碳速率法進行核算林草生态系統固碳量（表2）。
表2 林草生态系統固碳核算參數
林草生态系統碳儲量計算公式為：
式中，FCS為森林（及灌叢）固碳量（tC·a-1），GSCS為草原固碳量（tC·a-1）。
式中，FCSR為森林（及灌叢）的固碳速率（tC∙hm-2∙a-1），SF為森林面積（hm2），β為森林（及灌叢）土壤固碳系數，取值0.646。
由于草地植被每年都會枯萎，其固定的碳傳回大氣或者進入土壤中，該部分與森林（及灌叢）生态系統中林下植被凋落物出現交叉重疊，且草原植被碳儲量較小，占草原生态系統碳儲量2.65%~13.58%，本文将其看作與森林生态系統重疊部分的碳儲量較為合适，故隻考慮草地的土壤固碳量。
式中，GSR為草地土壤的固碳速率（tC∙hm-2∙a-1），SG為草地面積（hm2）。
根據公式（1）~（3）計算可得，截至2020年，中國森林生态系統年固碳量約為3.98億t，草原生态系統年固碳量約為0.08億t，林草生态系統具有較高的固碳能力，随着國家對林草生态系統修複投入的持續增加，其固碳增彙的潛力有望進一步提升，為中國實作“雙碳”目标發揮新的貢獻。林草生态系統的固碳增彙過程涉及的生物和生态學知識較為複雜，同時影響生态系統固碳能力的因素也在不斷變化，基于此，本研究參考張穎等的研究方法，采用GM（1，1）灰色預測模型對林草生态系統年固碳量進行預測分析。灰色預測法是一種基于資料潛在規律的預測方法，通過建立灰色模型對灰色系統進行預測，該方法具有操作簡便、所需資訊少、精度高等優點。由于林草生态系統固碳速率參數的擷取較為困難，研究的時間跨度相對較短，而灰色預測法适合處理樣本數量有限的預測問題，是以在本研究中被選用。基于GM（1，1）預測模型建構變量對時間變量的一階微分方程：
式中，x（1）表示原始數列x（0）經過一次累加後生成的數列；t為時間變量；a為發展灰數，能夠控制系統未來的發展态勢，b為内生控制灰數，用于反映資料變化間的強弱關系，二者均是模型的待估參數。
模型具體操作步驟如下。
首先，設原始數列x（0）：
其次，進行級比計算與檢驗，若全部的級比值都位于區間σ（t）内，說明資料适合模型建構，級比的計算和檢驗公式為：
然後，對原始數列x（0）做累加運算生成一階累加序列：
接着，生成x（1）的均值序列z（1）（t），建構一階線性微分方程（式（4）），利用最小二乘法求解模型中的待估參數a和b，随之得出GM（1，1）預測模型的時間響應函數：
最後，依據公式求解得出預測值，并用相對誤差和後驗差來檢驗模型拟合的優良度：
通過資料分析後，得到原序列的所有級比值都位于區間（0.717，1.396），說明原序列通過級比檢驗，适合建構灰色預測模型，建構結果如下：發展系數a為−0.192，灰色作用量b為2.519，後驗差比C值為0.017。
後驗差比值是一種評估灰色預測精度的名額，若後驗差比值越小，則說明灰色預測精度越高。根據一般标準，當後驗差比值C值<0.35時，說明模型精度高；0.35≤C值<0.5表示模型精度合格，0.5≤C值<0.65表示模型精度基本合格，如果C值≥0.65，則說明模型精度不合格，本模型C值為0.017<0.35，說明模型精度高，結果可行。
模型拟合結果如表3所示，相對誤內插補點越小越好，一般情況下小于20%即說明拟合良好，該模型平均相對誤差為3.013%，代表模型拟合效果良好，故可據此對中國林草生态系統年固碳量進行預測，其時間響應函數為：
式中，
為林草生态系統年固碳量，t取值為0，1，2，3，⋯，其中t=0時，代表基期2000年，t=1代表2005年，依次類推。
表3 模型拟合結果
方法同上建構中國林草生态系統總面積時間響應函數：
式中，
為林草生态系統總面積，其他變量取值同上。
根據圖3灰色預測模型GM（1，1）結果，中國林草生态系統年固碳量和總面積呈現逐年增加趨勢，預測資料顯示，2030年中國林草生态系統固碳量将增加至8.549億t，總面積将增加至6.467億hm2，林草資源固碳量的增加離不開中國森林面積和草原面積的增加，故中國在未來發展中應合理擴大林草綠化面積，提高林草植被覆寫率，充分發揮中國林草生态系統固碳增彙潛力，提高生态系統的整體功能和穩定性。
圖3 模型預測結果
林草生态系統碳彙交易現狀及發展瓶頸
1 林草生态系統碳彙交易現狀
林草碳彙具有明顯的生态産品屬性，碳彙交易是實作生态産品價值的重要實踐之一，目前中國林草碳彙交易主要以林業碳彙為主，林業碳彙最早起源于清潔發展機制（CDM），如圖4所示，2006—2013年為中國CDM項目高速發展期，2012年中國注冊CDM項目數量最多，高達1819個，但是從2013年起，中國受制于歐盟對CDM項目的限制，注冊項目數急劇下降，中國開始建立碳排放交易市場和自願核證減排機制（CCER）。
圖4 2005—2020年中國CDM項目注冊數
現階段中國林業碳彙項目主要包括3類，一是CDM林業碳彙項目，二是CCER林業碳彙項目，三是其他自願類項目，如林業自願碳減排标準（VCS）項目、貴州單株碳彙扶貧項目等。近年來，中國林草資源豐富的地區大力推進林業碳彙試點項目，利用碳彙方法學對本地林業碳彙資源開展調查，并依據自身資源和地緣優勢開展碳彙試點項目的研究和布局，取得了良好的成績。如内蒙古綽爾森林工業有限責任公司自2014年起，投資并開發國際核證碳減排标準（VCS）項目，實作了森林生态資源向産品的轉化。截至目前内蒙古森工集團林業碳彙産品銷售額已突破490萬元，成為重點國有林區通過碳彙銷售實作生态效益轉化的典型代表。
2017年，中國CCER相關工作暫停，主要原因在于受理項目的方法較為複雜，難以認證，但中國關于管理辦法的修訂、方法學的研發以及市場建設與完善從未停止。2023年10月20日，中國生态環境部聯合市場監管總局釋出了《溫室氣體自願減排交易管理辦法（試行）》，旨在規範全國溫室氣體自願減排交易及相關活動。24日，又公布了4項溫室氣體自願減排項目方法學，其中包括造林碳彙，随着越來越多的行業被納入碳市場，CCER需求量将持續走高。林業碳彙項目在應對氣候變化的過程中，充分考慮了生态和社會的多重效益，使其成為CCER中具有顯著優勢的碳信用産品。近期釋出的造林碳彙方法學，通過簡化額外性論證等環節，降低了項目開發的難度，為林業碳彙的快速發展提供了新的契機。
若該項目重新開機，林業碳彙作為生态價值高、正外部經濟性大的項目子類，将會引起社會的重點關注。同時也為相關企業和機構提供了新的發展機遇和挑戰，其需要更加注重技術創新和環保理念的提升，以滿足碳市場需求和實作可持續發展。
草原資源具有良好的生态、經濟和社會效益，但目前草原碳彙項目尚處于探索階段，尚未正式進入碳交易市場，一是因為草原碳彙價值核算困難，二是尚未建立草原碳彙标準，無法通過第三方機構的審定和核證。對此，季雨潇等認為沒有針對草原碳彙CDM項目開發的研究機構，專業性人才流失，會阻礙草原碳彙CDM相關項目發展的程序。郭健指出積極建立草原碳彙交易平台，充分發揮草原碳彙價值，有利于推動中國碳彙交易市場的進步和發展。
2 林草生态系統碳彙市場發展瓶頸
目前，中國碳彙市場面臨着發展不健全的挑戰。首先，碳彙制度不完善。盡管中國已經初步建立了碳彙交易和碳彙補償制度，但這些制度主要集中在林業碳彙領域，而草原碳彙項目尚未進入碳彙交易，草原碳彙相關制度與法律條例存在空白；相對于林業碳彙市場，國家也尚未制定草原碳彙計量監測标準和規程、建設草原碳彙監測網絡體系，存在草原碳彙計量方法不明确、草原碳彙價值不清楚等基礎性問題。其次，碳彙市場相關利益方參與不足。同林業碳彙相比，草原碳彙成本較低，時間較短，但仍未有大型能源企業願意進軍草原碳彙市場，其主要原因在于碳減排機制不夠有效，碳彙開發和利用為企業帶來的經濟效益較少，難以激發企業參與的積極性。最後，林草碳彙技術人才匮乏。林草碳彙計量工作較為複雜，國家尚未出台統一的碳彙核算方法，基層缺少相關專家和人才。目前缺乏專設機構進行人才點對點對接，導緻林草碳彙領域的發展受到了一定限制。
但不可忽視的是，中國碳彙市場仍存在着巨大的發展潛力。随着環保意識的不斷提高和政策的不斷加強，越來越多的企業和個人開始關注碳彙市場的機會和挑戰。通過完善制度、加強相關利益方的參與和培養技術人才，中國碳彙市場有望實作更加穩健和可持續的發展。
林草生态系統碳彙及其交易市場發展建議
中國林草生态系統固碳增彙潛力較大，但碳彙市場仍不夠健全，離實作“雙碳”目标還有一定的差距。基于此，本文從以下4個方面提出建議。
第一，加強碳彙制度建設。推動林草生态系統的法制化，填補中國在森林和草原生态碳彙方面的立法空白，明确碳彙交易主客體的權利義務、補償标準、補償途徑和法律責任，確定林草碳彙交易市場有序進行。成立第三方權威機構，對林草碳彙項目進行稽核、認證，将其作為林草碳彙項目實施标準，保證項目規範化。出台草原碳彙補償政策，完善林業碳彙補償制度，适當給予林草碳彙生産者群組織相應的補償，以期實作林草碳彙外部經濟效應的内部化，激勵企業或組織參與經營森林碳彙，促進林草碳彙交易。對有破壞林草生态建設行為的人予以處罰，以引導社會公衆持續貫徹生态保護政策，将書面化檔案落實到現實行動中。
第二，提高企業碳彙項目參與意願。完善稅收激勵政策，對參與林草碳彙的企業實施差異性稅收優惠，降低其進入市場的交易成本。鼓勵控排企業在規定的比例内優先購買林草碳彙項目的核證減排量抵消減排任務，适度降低控排企業參與碳交易的貸款資金要求，以此激勵企業對林草碳彙項目的參與意願。
第三，積極建設碳彙人才隊伍。企業、農林高校和政府3方積極建立“産學研”平台，充分發揮林草業高層次技術人才在政策咨詢、林草場規劃、科研攻關等方面的技術支撐作用；對林草業科技成果進行梳理、整理、收集，探索建立一套科學的林草碳彙核算方法，将生态系統重疊部分予以梳理和核算；地方政府應積極運用人才引進政策，用優惠政策和就業福利等防止人才外流；相關企業以長遠可持續發展眼光，培養草原碳彙CDM人才，鼓勵參加實地調研考察，充分了解草原固碳增彙過程，為未來草原生态建設、碳彙發展做出積極貢獻。林草資源豐富地區充分利用資源優勢，吸引信貸金融資金投入，加快推進林草碳彙交易平台，實作點對點人才交流。
第四，提升林草固碳增彙能力。建立林草生态系統碳彙監測核算體系，加強科技支撐與國際交流合作。因地制宜合理規劃林草綠化面積，重點關注鄉村振興水準較為薄弱的地區，加快推進生态環境建設，對未綠化村莊、因災受損林地、草原荒漠化嚴重地區着重建設，提高林草植被覆寫率，通過碳彙項目入鄉鎮、林草碳彙宣傳進農村等，帶動林農參與林草綠化建設，為發展林草碳彙和實作鄉村振興提供寶貴機遇。科學編制林草品質經營政策，實施林草增彙措施。改變放牧強度、刈割頻次、合理施肥等人為管理措施，不斷提高草地生産力，防止草原碳彙向碳源轉變，進而全面提高草地資源利用效率。積極開展天然林保護政策，提升天然林碳庫品質及其固碳增彙能力，進一步完善政策措施鞏固退耕還林還草成果。調整林草生态系統的适應性管理措施，探索“低碳型林草業”，達到減少林草生态系統溫室氣體排放，增加林草碳彙的目标。
作者簡介：陳文彙，北京林業大學經濟管理學院，教授，研究方向為農林經濟理論與政策、碳彙核算及碳彙經濟學。
原文發表于《科技導報》2024年第7期，歡迎訂閱檢視。
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