桉树林生态经济风险评价

王亭然，秦晓锐，鲁法典

(山东农业大学林学院，山东 泰安 271018)

中国是一个森林资源消费大国，国内生产的木材资源远不能满足国家经济的发展需求。桉树因速生、丰产、抗性好、耐脊薄等优势，成为广西、云南等地重要的速生阔叶用材树种[1]。但是，桉树人工林存在着连作效应、林地生物多样性降低、水土流失和耗水等问题，一直是国内外研究的热点：国外学者多侧重于桉树连作的遗传变异、生物量问题，提出二代桉树林具有更好的遗传特性，经过基因改良可提高生产力[2-4]；国内学者主要从桉树林连作的生态化学计量、物种多样性以及桉树人工林地力下降原因等方面展开研究[5-9]，提出随连作代数增加，桉树的叶片、枝条等部位所含土壤氮磷含量减少，而且连栽对植物多样性具有显著负效应；在其他方面，有学者基于BP神经网络法，建立三代桉树林的平均胸径及树高预测模型[10]，也有学者使用动态与静态分析法对桉树林经济效益进行评价，提出定向培养桉树大径材可有效降低风险提高经营利润[11-13]；还有学者从不同立地条件出发，对桉树林的复合经营效益进行分析提出立地条件差时桉-草复合经营经济效益高于桉树单一经营[14]等。综上，有关桉树林研究的已有成果未解决以下两个方面的问题：其一桉树林连作的经济盈利概率对决策者影响，其二桉树林连作如何将生态效益与经济效益相结合取得最优化。截至2018年，广西桉树种植面积为187万hm2，约占中国桉树种植面积的41%，是中国经营桉树林大省。故以广西为例，采用动态分析法对桉树林的价格敏感性及盈亏阈值进行分析，探索不同立地条件及连作条件下对桉树林经济生态效益、价格盈利概率的影响。研究结果一方面可为经营决策者在种植桉树时提供经济效益分析参考，及时止损；另一方面可为广西等桉树种植区调整林业发展方式提供科学依据。

1 数据与方法

1.1 数据来源

以2015年广西一类清查布设的533块桉树林标准地的桉树树高、胸径、年龄、林分密度等数据为基础，对广西桉树林的经济生态效益等展开研究。广西高峰林场是广西林业支柱性生产基地之一[15]。由于一类清查数据立地类型不全面，所以选取高峰林场同等大小的30块不同立地类型的桉树标准地进行数据补充，地类均为统一的乔木林，按照桉树林常规数量成熟龄8年进行研究。同时，对高峰林场进行实地调研，搜集高峰林场桉树人工林每年投资造林成本数据：苗木费用为2340元/hm2，8年地租为2400元/hm2，清杂、追肥、幼林抚育等费用为4050元/hm2，整地挖穴费用为1275元/hm2，回地费用为525元/hm2，定植费用为600元/hm2，管护费用为300元/hm2。根据广西林权交易中心以及高峰林场活立木交易网交易明细，生产原木的平均造价为150元/m3(其中木材的采伐费用为70元/m3，运输费用为40元/m3，归堆用费25元/m3，守山费用15元/m3)。

通过中国林业信息网、广西林业产业信息网、中国木业信息网等搜集1998—2018年南宁市桉树木材价格，以2010年作为基准年进行价格指数调整；以2018年桉树木材价格为参照，将桉树按不同径阶进行价格划分：8～12 cm的原木520元/m3；12～16 cm的原木680元/m3、>16cm的原木735元/m3。

1.2 研究方法

根据桉树树高、胸径、年龄、林分密度等建立立地指数(SI)，分别选取好(SI=21)、中(SI=17)、差(SI=13)三种立地条件为代表，分析在不同立地条件下经济生态风险；并根据《连栽桉树人工林生长特性和树冠结构特征》[16]所示的结果，计算桉树连作四代的经济生态盈利概率。

1.2.1 经济效益评价及不确定分析

净现值与内部收益率两种动态指标相结合可将货币的时间价值考虑在内，使经济效益和价格敏感性分析的结果更加准确。因此，参考文献[17-18]对桉树林进行经济效益评价和价格敏感性分析。

⑴

⑵

式中NPV表示桉树人工林的净现值(万元/hm2)；CIt表示t年时桉树人工林货币收入(万元)；COt表示t年时桉树人工林货币支出(万元)；IRR表示桉树林内部收益率(%)；i、in和im分别表示不同的折现率，in﹥im；NPV(im)﹥0；NPV(in)﹤0；t=1，2，……，21。

净现值计算采用银行长期存款利率的5%为贴现率统一贴现，体现资金的时间价值。将内部收益率与社会平均收益率(采用中经网所示的7.4%)进行比较，高于社会平均收益率则表示投资回报率高，以此指标比较不同情况下投资回报率的高低。采用盈亏平衡分析法和单因素敏感性分析法对桉树林的抗风险能力进行分析。盈亏平衡点越高，则抵御风险能力越弱，适应某种因素变化能力越弱。单一敏感性因素的变化对经济效益产生的影响可判断桉树林抗风险的能力[19]，因此从价格因素着手，将价格波动幅度维持在[-100%，100%]，计算当净现值和内部收益率分别为0.0%和7.4%时桉树人工林的木材价格盈亏平衡点，结合该平衡点进行桉树林抗风险能力分析以及以该平衡点为基础进行盈利概率分析。

1.2.2 生态效益评价指标

森林碳汇对改善环境、减少大气中二氧化碳的含量水平、衡量生态效益具有重要意义。而且，森林碳汇可作为交易资产在市场上进行流通，成为具有看的见，摸得着的可计量商品。因此，选取森林碳汇作为生态效益指标。学者常采用蓄积量法、生物量法等计算森林碳汇量[20-21]，但都以计算地上部分为主，降低了原有碳汇量。森林蓄积量扩展法不仅包括了森林蓄积，还有疏林、散生木、四旁树蓄积[22]，使计算结果更加精确。因此，采用森林蓄积量扩展法对森林碳汇总量进行计算。

C=(1+α+β)×V×δ×ρ×γ

⑶

Q=C×P

⑷

式中C为桉树林全部碳汇量；α为林下植物碳转换系数；β为林地碳转换系数；V为桉树林活立木蓄积；δ为蓄积扩大系数；ρ为容积密度；γ为含碳率；Q为桉树林碳汇总价值；P为碳汇价格。

其中α、β、δ、ρ、γ系数根据联合国政府间气候变化专门委员会规定选取默认值[22]，即：δ=1.900，ρ=0.500，γ=0.500，α=0.195，β=1.244。碳汇价格(P)采用碳税法和造林成本法结合求均值法。参考文献[22]选取两种具有代表性的碳汇单价273.3元/t和305.0元/t分别计算森林碳汇价值，然后取均值作为造林成本法的计算结果；碳税法参考文献[23]采用固碳价格1 200.0元/t，在计算碳汇价格的基础上，使用净现值、内部收益率进行生态效益分析。

1.2.3 价格概率预测方法

以价格指数为研究对象，使用正态分布、γ分布、泊松分布、指数分布、rayleigh分布判断概率分布特征，确定适合的概率分布，然后使用累计概率密度函数预测价格概率。

⑸

式中F(x，μ，σ)表示价格概率；x表示桉树价格；μ表示桉树价格均值；σ表示桉树价格方差。

1.2.4 桉树林木材收入计算方法

桉树林的木材收入参考文献[24]计算得出：

桉树林木材收入=桉树蓄积×出材率×木材单价

⑹

仅观察价格因素对桉树林木材收入的影响时，参考文献[25]出材率取值0.73。

2 结果与分析

2.1 立地条件中等以上桉树林经济、碳汇效益可盈利

表 1 不同立地条件8年桉树人工林的经济生态效益和价格阈值

Table 1 Economic and ecological benefits and price thresholds of 8-year eucalyptus plantation under different site conditions

立地条件经济效益NPVIRR碳汇效益NPVIRR桉树木材价格/元·m-3IRR=0NPV=0IRR=7.40%SI=211.9216.3329.7360.81514.50560.66588.00SI=170.568.9816.4047.82659.81588.00705.60SI=13-1.60-14.10-0.044.711 361.801 117.20/

由桉树人工林经济效益和价格盈利阈值计算结果(表1)可知：立地条件达到中等水平以上(SI≥17)，桉树林净现值(NPV)将高于0.56万元/hm2，内部收益率不低于8.98%，大于行业基准收益率5.00%，故种植桉树具有盈利空间。桉树人工林盈利阈值随着立地条件的降低持续上升，当立地条件差时，净现值与内部收益率均为负值，桉树盈利阈值在价格上升100.00%时仍无法达到社会平均收益率所需桉树价格，就机会成本而言，种植桉树的机会成本低，适宜进行其他投资。在5%的折现率下，不同立地条件下的桉树林碳汇效益，就生态效益而言，当立地条件中等以上(SI≥17)时，净现值或内部收益率均高出木材收益，表明生态效益较好；当立地条件差(SI=13)时，净现值和内部收益率均处于劣势状态，不利于投资、生态效益差。其原因在立地条件差时，土壤物理性质如土壤容重、饱和持水量等不足以支持桉树生长，导致桉树生长差，若持续种植，导致土壤养分消失，生物多样性减少等现象。

2.2 桉树连作三代内经济、碳汇效益可盈利

表 2 8年连作桉树的经济生态效益和价格阈值

以立地条件好(SI=21)的桉树林为第一代进行连作，连作四代的净现值和内部收益率价格阈值均不断增高，尤其是第四代的净现值收益为负且社会平均收益率价格阈值高于现行价(表2)，表明经济风险高。就机会成本而言，连作至第四代时桉树作为商品林的收益已远不如其他投资收益。加入碳汇使净现值和内部收益率看似很高，但与立地条件中等(SI=17)的初代桉树林相较，连作到第三代时，内部收益率与净现值明显偏低。其原因在于：桉树连作到第三代时，林地立地条件下降、生态效益下降，连作至第四代时，立地条件持续变差，生态效益也愈益减少，桉树生长状况愈差，经济效益越差。因此，不适宜继续连作第四代桉树。

2.3 中等条件以上或三代内桉树林盈利概率较高

图 1 价格累计密度概率分布图

经判断，价格累计密度概率分布为正态分布(图1)。当桉树林所处立地条件差(SI=13)时，其盈利概率极低，仅为0.14%(表3)。原因是：桉树林所处林地立地条件差时，土壤有机质含量少、土层厚度薄等原因使桉树的胸径和树高等均不理想从而降低木材收入；而能够盈利所需要的价格阈值不断升高，所以价格阈值所对应的盈利概率显示极低。桉树林在立地条件好的条件下连作四代，当桉树的木材价格为837.90～1 661.00元/m3时，考虑机会成本，盈利概率为10.87%，已超过现行价格(表4)。原因在于有部分经营者一味追求经济效益，在短时间内多代连作引发无性系退化、土壤肥力不断降低，生长状况下降，又因桉树自身的化感物质对其他植物具有抑制作用[26]使生态环境恶化。虽然桉树是速生树种、适应范围广，但需要有充足的土壤有机质、含水量、土层厚度以供生长。条件不足时，必会引起桉树生长状况不良以及生态破环严重。

表 3 不同立地条件下桉树林价格盈利概率

表 4 不同代次下桉树林价格盈利概率

3 结论与讨论

3.1 结论

8年生桉树林在不同立地条件下所产生的经济效益和生态效益不同，立地条件差的桉树林，从经济效益或是价格敏感性分析，所获得的效益盈利概率甚微，经碳汇效益核算后，产生的生态效益高于经济效益，种植桉树追求的经济效益效果不佳，不再适于用作商品林。在立地条件好的基础上进行桉树连作后，第四代桉树就经济效益及生态效益核算来看，产生的经济收益水平低，生态效益远不及立地条件中等时的收益，盈利概率随着连作代数的增加而降低不再适合种植桉树。

3.2 讨论

基于前人风险阈值研究，结合价格累计密度概率分布图判断不同立地条件以及连作下盈利概率，研究结果更为准确。桉树林所处林地立地条件差时，获得经济效益的概率极低，就机会成本而言，将该地用作其他用途或种植其他优势树种所带来的效益将远大于种植桉树；桉树每连作一代，立地条件均会下降，不利于桉树生长，连作至第三代时其获得经济收益概率与中等立地条件相当，这也与国内外专家所研究连作立地结果吻合。另外经济生态效益盈利概率的基础是进行价格敏感性分析，仅分析价格变动所带来的生态经济风险，未考虑到成本变动、利率变动所带来的风险程度，以及三者相互作用下的风险阈值等。虽然敏感性分析指导性很强、但还存在不足，方法有待改进，使数据更加准确性。另一方面，仅从降低风险角度提出相关对策，为保证一致性，未考虑不同条件下出材率所造成不同情况下的经济生态效益，这也为后期的研究提供方向。因此，提出以下两点建议：第一，在立地条件差的土地上或连作到第四代，在固碳效益逐代下降时，土壤水肥不足，此时考虑更换为马尾松等水土保持较好的乡土树种抚育，缓解生态恶化；第二，政府、各个林场积极探索造林模式，根据不同条件下的盈利概率，注意种植桉树的地点以及代次，切勿一味只追求经济效益。科学种植，调整优化树种结构，提升森林整体质量，形成了可持续、绿色的经营方式，从而推动广西桉树林的发展。