基于森林碳汇阈值的江苏省旅游碳排放环境风险评价

涂 玮,刘钦普

(南京晓庄学院 旅游与社会管理学院,南京 211171)

“3060”双碳目标要求在未来40年内将中国各行业排放的二氧化碳总量从2019年的115亿t减少到接近于零,无法减排的部分则需通过增加植树造林、碳捕集利用与储存技术等手段中和。旅游业作为提高人民生活幸福的重要产业,同样也面临碳排放达峰和碳中和的挑战和机遇,关注旅游业碳排放具有非常重要的理论与实践价值。学界对旅游业碳排放的研究主要集中在3个方面。1)旅游碳排放测算研究。旅游业碳排放测算方法有自下而上法[1-9]、自上而下法[10-14]、生态足迹法[15-18]、碳足迹法[19-22]等。2)旅游碳排放时空演变研究。学者们利用变异系数[23-24]、空间自相关[25]、ESDA[26]、基尼系数分解[27]等方法对旅游碳排放从时空两个维度开展研究。3)旅游碳排放影响因素研究。旅游业是关联度极强的产业,研究发现,空间布局、能源强度与结构、游客规模、旅游消费水平、旅游收入结构、能源效率、旅游资源禀赋、区位条件、城市化水平、区域人口规模等因素都会影响旅游碳排放[28-34]。学界对旅游碳排放的丰硕研究成果成为指导区域控碳、减碳的重要依据。

但是令人疑惑的是,区域旅游碳排放强度多大才会对区域旅游生态安全造成影响？王坤等[35]利用旅游业碳排放效率研究旅游业生产过程中给定生产要素投入和产出水平下CO2排放最小化的程度,说明旅游业碳排放的风险大小。众所周知,区域环境具有自净能力且有阈值,江苏区域经济与旅游经济发达,一直是旅游碳排放强度较高的省份,但是江苏的旅游碳排放会不会造成区域环境风险？董红艳等[36]利用江苏首次发布“森林碳汇”数据研究江苏旅游碳排放与旅游碳承载力之间的关系,证明旅游碳排放与旅游碳承载力的剪刀式关系,从而说明江苏旅游碳排放对生态威胁愈来愈大,但是这些研究没有进一步明确江苏省旅游碳排放的环境风险的大小。为了监测旅游碳排放的风险性,必须明晰旅游碳排放的风险阈值。本文尝试建立旅游碳排放环境安全阈值计算模型,对江苏省旅游碳排放环境风险时空变化做深入研究,期望建立旅游碳排放环境风险评价方法,对江苏省旅游碳排放风险控制提供科学依据。

1 方法与数据来源

1.1 旅游碳排放环境风险评价方法

旅游碳排放风险是旅游活动中吃、住、行、游、购、娱等各项活动对生态环境造成污染的可能性,是一种客观存在且具有不确定性的环境风险。笔者提出了旅游碳排放环境风险指数模型,该模型能够反映旅游碳排放风险的大小。旅游碳排放环境风险指数介于0～1之间,有风险程度的上限和下限,有利于风险程度的认识和比较。其公式为:

Ri=TCARi/(TCARi+TCCi)

(1)

TCARi=A×G

(2)

式(1)中:TCARi表示旅游业碳排放强度;TCCi表示环境安全阈值。Ri介于0～1之间,当Ri=0.5时,则TCARi等于TCCi,是旅游碳排放安全的临界点。通过比较旅游碳排放量与环境安全阈值的大小,即可表征旅游碳排放环境风险大小。式(2)中:TCARi为当年的旅游业碳排放(单位万t)；G为旅游业综合二氧化碳排放强度,单位为“kg/103美元”,本文采用世界平均旅游碳排放强度623.13 kg/103美元作为G的参考值；A为当年的旅游行业收入(单位:103美元)。

1.2 旅游碳排放环境安全阈值测度方法

碳汇是指绿色植被的固碳能力。赵先贵等[34]的研究表明,森林、农田、草地3种植被类型中,森林的固碳量最大,占总固碳量的98%,占绝对地位;肖玲等[37]也认为,森林固碳量占80.97%～88.40%,草地占0.27%～0.39%,园地占8.97%～14.58%,农作物占1.44%～2.85%。中国东部地区、西南地区、东南地区等草地资源分布较少,仅占10%左右,江苏更是草地资源稀缺区[38],因此,本文主要考虑森林固碳。

公式(1)中的环境安全阈值是一个关键参数,它能够表征旅游碳排放是不是存在环境风险。由于森林具有碳吸收作用,因此假设环境安全阈值与森林碳汇有关,森林碳汇综合反映了林业投资、森林面积和林业管理等因素的综合作用效果。一般来讲,环境安全阈值应小于等于区域森林碳汇。在此,本文基于森林碳汇提出旅游碳排放的环境安全阈值测度模型。

TCCi=CCi×r

(3)

CCi=Ci-Ci-1

(4)

Ci=(1+α+β)×(Vi×δ×ρ×γ)

(5)

式(3)中:TCCi为环境安全阈值,单位万t。式(4)中:CCi为区域森林碳汇,为某区域森林碳储量在一定时段的增加值,单位万t；r为区域旅游业对地区生产总值的贡献率。式(5)中:Ci为某区域第i年份森林碳存储量；Vi为某区域第i年份森林活立木蓄积量；δ为蓄积扩大系数,一般取1.90,即将活立木蓄积量转换为生物蓄积量的转换系数；ρ为容积密度,一般取0.45～0.50 t/m3,本研究取0.5t/m3,即将森林生物量蓄积转换成生物干重的系数；γ为含碳率,一般取0.5,即将生物干重转换成固碳量的系数；α为林下植物碳转换系数,默认为0.195；β为林地碳转换系数,默认为1.244。以上各转换系数的取值参考联合国政府间气候变化专门委员会规定的默认取值。

1.3 旅游碳排放环境风险分级方法

根据旅游碳排放环境风险指数对旅游碳排放风险进行分级评价。在此,以旅游碳排放强度超过环境安全阈值的倍数,将旅游碳排放环境风险分为极严重、严重、中度、低度、安全5个不同的风险等级类型(表1)。将表1“分类依据”中的数据,代入式(1)进行计算,得出相应的风险指数分级。

表1 旅游碳排放环境风险指数分级与环境风险分类

本研究所用数据,即旅游收入(包含国内和入境)、地区生产总值GDP等均来自2005—2019年《江苏统计年鉴》。森林活力木蓄积统计数据主要来源于中国林业数据库中的《森林资源连续清查数据》(第七次2004—2008、第八次2009—2013、第九次2014—2018)。我国森林资源每5年清查1次,包括活立木总蓄积量、森林蓄积量等多个指标,本研究中在计算森林碳储量时主要使用活立木总蓄积量。活立木蓄积量相比较森林蓄积量包含的范围更全面。活立木蓄积量指一定范围内土地上全部树木蓄积的总量,包括森林蓄积、疏林蓄积、散生木蓄积和四旁树蓄积。需要特别说明的是:研究中利用公式(5)计算江苏省第七次、第八次、第九次森林碳储量,利用公式(4)得到第七次到第八次森林清查森林碳汇、第八次到第九次森林清查森林碳汇,由此得到每5年碳汇增加值。假设2004年碳汇值为第七次与第八次碳汇均值,2009年碳汇值为第八次与第九次碳汇均值,2014—2019年碳汇增加值按照2009—2013碳汇增加值推算。

2 结果与分析

2.1 江苏省旅游碳排放

利用公式(2)计算2005—2019年江苏省旅游碳排放强度,15年来,江苏省旅游碳排放总体上呈现增长的趋势,从13.633×106t增长到129.365×106t,共增长了8.49倍。增长过程可以划分为4个阶段,2005—2008年为平稳增长阶段,年均增长4.569×106t；2009—2010年稳定阶段,仅增长了1.173×106t；2011—2015年为快速增长阶段,年均增长9.508×106t；2016—2019年为大幅度增长阶段,年均增长11.999×106t；从增长的4阶段来看,江苏省旅游碳排放强度不容乐观,有一路高歌猛进之态势。

2.2 江苏省市域旅游碳排放

根据式(2)计算江苏省各市域旅游碳排放强度(图1),苏州、南京、无锡是旅游碳排放强度较高的3个市域。变异系数反映数据离散程度,从单个市域来看,2005—2019年宿迁旅游碳排放变异系数最大,为0.845,15年间,宿迁的旅游碳排放从8.093×106t增长到224.942×106t,增长了近27倍。盐城和淮安变异系数为0.689,0.682,位于宿迁之后,排第2和第3。盐城旅游碳排放从30.261×106t增长到378.62×106t,增长了11.51倍。淮安旅游碳排放从27.105×106t增长到422.11×106t,增长了14.57倍。南京、苏州、无锡旅游碳排放变异系数比较小,南京最小,其次是苏州和无锡。说明南京、苏州、无锡旅游碳排放差异较小,15年来旅游碳排放强度一直较大。苏州的旅游碳排放强度一直位列全省第1,南京位列全省第2,无锡位列全省第3。

图1 江苏省市域旅游碳排放强度(2005,2010,2019)

2.3 江苏省旅游碳排放环境安全阈值及环境风险变化

利用公式(3)—公式(5)计算江苏省旅游碳排放环境安全阈值。利用公式(1)计算旅游碳排放环境风险指数。中国环境统计年鉴显示[39],2005年江苏省造林面积为54 687hm2,2018年造林面积43 356 hm2。表2显示,15年来环境安全阈值介于1.579×106～11.460×106t之间,环境安全阈值不断提升。虽然环境安全阈值在提升,但是江苏省旅游碳排放强度远远高于环境安全阈值,旅游碳排放环境风险指数分级及环境风险分类显示,江苏省长时间保持旅游碳排放环境极严重状态,江苏省旅游生态安全令人担忧。15年来,江苏省环境风险指数先下降后上升,呈现勺型(图2)。

表2 2005—2019 年江苏省旅游碳排放环境安全阈值及环境风险指数

图2 2005—2019年江苏省旅游碳排放环境风险指数

2.4 江苏省各市旅游碳排放环境安全阈值及环境风险变化

江苏省各市域环境安全阈值采用江苏省碳汇乘以各市旅游业对地区生产总值的贡献率,结果即为各市域的旅游碳排放环境安全阈值(表3)。从2002年开始,由于江苏实施绿色江苏建设,每年新增造林10万hm2,森林碳储量不断增加[40],由此,江苏省市域环境安全阈值不断提升。15年来,苏州环境安全阈值最高,介于3.609×106～15.392×106t,均值为11.833×106t。2005—2012年无锡的环境安全阈值仅次于苏州,排第2;2012年之后,南京的环境安全阈值超过无锡,仅次于苏州,排第2。环境安全阈值最低的是宿迁,介于0.342×106～2.480×106t,均值为1.605×106t。2019年,泰州旅游碳排放环境安全阈值断崖式下降。

表3 2005—2019 年江苏省各市旅游碳排放环境安全阈值

从表4市域旅游碳排放环境风险指数来看,15年来,南通、盐城、宿迁一直处于安全状态；南京一直处于风险状态,从低度风险向严重风险转变,风险指数在0.53～0.67之间；镇江除了2006—2008年外,其它年份也都处于风险状态,从低度风险转向极严重风险,2013年以后转变较快,短短6年从低度风险演变为极严重风险,风险指数从0.60变为0.74。截至2019年,泰州、镇江处于极严重风险状态,泰州2005—2018年一直处于安全状态,然2019年跳跃式成为极严重风险状态。镇江从低度转为极严重,风险指数从0.54变为0.74。连云港、南京、无锡、扬州处于严重风险状态,环境风险指数分别为0.68,0.67,0.66,0.66。

对比2005年和2019年13个市域旅游碳排放风险状况,2005年处于安全状态的市域有10个,处于低度风险的有3个。而到了2019年,处于安全状态的市域仅有3个,处于极严重的有2个,处于严重的有4个,处于中度风险的有2个,处于低度风险的有2个。可见安全区域大幅减少,风险区域大幅增加。

表4 江苏省各市域旅游碳排放环境风险指数及风险类型

从图3来看,江苏省内旅游碳排放环境风险差异逐渐缩小,变异系数从0.297缩小至0.169,差异缩小则是区域都趋向于风险状态。从图4来看,13个市域中宿迁旅游碳排放环境风险指数变异系数最大,为0.393,碳排放环境风险指数从0.191变化至0.476,但令人欣慰的是，宿迁尚处于碳排放安全状态。泰州的变异系数仅次于宿迁,为0.367,泰州跳跃式成为极严重风险状态是其变异系数较大的主要原因。旅游碳排放环境风险指数变异系数最小的是南京,为0.079,南京一直是旅游碳排放风险区,且风险逐渐变大,从低度向中度再向严重转变。

图3 2005—2019年江苏省内旅游碳排放环境风险变异系数

图4 2005—2019年市域旅游碳排放环境风险变异系数

3 讨论

3.1 旅游碳排放环境安全阈值模型为动态模型 适合不同区域情况

旅游碳排放环境安全阈值是旅游碳排放污染环境风险评价和管理的关键参数,关系到旅游碳排放环境风险控制的成败。由于森林具有碳吸收的作用,因此,旅游碳排放环境安全阈值与区域的森林生态环境和社会经济条件有着密切的关系,阈值的大小因森林生态环境的不同而不同。单方面认为旅游碳排放只要发生就会对环境产生危害,或者说采用统一不变的阈值来衡量旅游碳排放是否超过阈值从而决定是否对环境有危害作用,这两种方式都是不合理的。本文提出的旅游碳排放环境安全阈值模型是基于区域森林蓄积量来计算的森林碳汇,且随着植树造林等技术手段的运用,旅游碳排放安全阈值会有所变化,既不会因为阈值过低而误判旅游碳排放的危害,从而过多的限制旅游活动或者负面化旅游活动,也不会因为阈值过高而认为旅游活动是纯生态活动,是无污染产业,从而忽视对其绿色规范的引导。建立符合区域特点的旅游碳排放环境安全阈值测度模型和环境风险评价方法是当前旅游碳排放污染风险控制迫切需要解决的问题,该问题的解决对旅游碳排放环境风险管理将起到重要的指导作用。

3.2 旅游碳排放与环境安全阈值计算方法急需统一

陶玉国等[30]研究江苏省旅游碳足迹时发现,江苏省2007年总的旅游碳足迹为2 331.2万t，董红艳等[36]的研究显示,2007年江苏省旅游碳排放为2 344.5万t。本研究在计算旅游碳排放的时候,江苏省2007年旅游碳排放为2 212.587万t,研究结果与陶玉国等[30]的比较接近。但是由于旅游碳排放的测算方法各不相同,因此旅游碳排放测算结果也就千差万别,要科学进行旅游碳排放风险评价,就需要统一旅游碳排放测算方法。

环境安全阈值的计算实际上是森林碳汇的计算。王磊等[41]在研究江苏省森林碳汇时,计算出江苏省森林碳储量由2000年的1 717.74万t增加到2005年的2 516.56万t,5年间共增加798.82万t。本研究森林碳汇结果与其相差较大,主要原因是测算方法不一样,王磊等[41]采用森林生物量计算方法,而本研究采用的是森林蓄积量扩展法。2013年,江苏省绿化委员会首次发布了江苏“森林碳汇”数据[40],报道称2003—2012年10年间,江苏省森林新增碳汇8 000万t,5年则大约增加4 000余万t。而本研究在计算森林碳汇的时候,江苏省2005—2010年,5年新增碳汇3 983.484万t,这与江苏省首次发布的森林碳汇报道数据基本一致。测算方法的不一致带来森林碳汇值有所差异,会影响环境安全阈值的测算,要科学进行旅游碳排放风险评价,需要统一森林碳储量测算方法。

4 结论与建议

4.1 结论

1)江苏省域旅游碳排放总体呈现增长状态,市域旅游碳排放的差异逐渐缩小。15年来,江苏省旅游碳排放总体上呈现增长的趋势,从13.633×106t增长到129.365×106t,共增长了8.49倍。增长过程分为平稳增长阶段—稳定阶段—快速增长阶段—大幅增长阶段。江苏省市域旅游碳排放的差异越来越小。南京、苏州、无锡旅游碳排放差异较小,一直处于高排放状态,15年来,旅游碳排放强度一直较大。苏州的旅游碳排放强度一直位列全省第1,南京位列全省第2,无锡位列全省第3。宿迁、盐城和淮安旅游碳排放强度增长较快。

2)江苏省市域旅游碳排放环境安全阈值动态提升,森林碳汇增加明显。江苏省旅游碳排放环境安全阈值2005—2019年在1.579×106～11.460×106t之间变化,平均值为0.659×106t。2019年江苏省旅游碳排放环境安全阈值平均为11.460×106t,环境风险指数为0.919。2005—2019年江苏省市域旅游碳排放环境安全阈值均值在1.605×106～11.833×106t之间变化,市域环境安全阈值在不断提升。苏州、南京、无锡环境安全阈值最高,均值分别为11.833×106，7.528×106，7.351×106t。宿迁最低,介于0.342×106～2.480×106t,均值为1.605×106t。

3)江苏省域旅游碳排放环境风险处于极为严重风险状态,风险变化呈现勺型。自2005年以来,江苏旅游碳排放环境风险先下降后上升,环境风险非常大,旅游生态安全很不乐观。江苏省旅游碳排放环境风险总体呈现勺型,可以分为4个发展阶段,2005—2007年风险在下降,2008—2010年风险在波动徘徊,2011—2015年风险加速上升,2016—2019年风险呈现平稳上升。但无论如何变化,江苏省旅游碳排放环境始终处于极为严重的风险状态。

4)市域旅游碳排放环境风险差异缩小,环境风险区增多。省内旅游碳排放环境风险差异逐渐缩小,变异系数从0.297缩小至0.169。2005—2019年环境安全市域越来越少,从10个减少到3个,2019年3个安全市域为南通、盐城、宿迁；风险市域越来越多,从3个增加到10个,其中有2个极严重市域为泰州和镇江。宿迁旅游碳排放风险变化最大,但都处于安全状态。泰州旅游碳排放风险变化也较大,2019年出现风险异常,成为极严重风险区。值得注意的是15年来,南京一直处于风险区,旅游生态环境不容乐观。

4.2 建议

4.2.1加大环境风险监测 建立预警机制

江苏省是全国范围内旅游碳排放强度较大的省份,且多年来旅游碳排放强度呈增长趋势,因此需要加大旅游碳排放环境风险监测与预警。江苏省旅游业要全面掌握餐饮、住宿、交通等旅游活动中各环节的碳排放信息,及时采取防治措施。旅游行政部门要加大科技、资金、设备、人员等方面的投入,有效掌握旅游碳排放风险现状、来源和发展趋势,为全面防治旅游碳排放风险提供科学依据。

4.2.2强化生态教育 提高游客低碳意识

游客是旅游活动的主体,也是控制旅游碳排放的主体。对于江苏省而言,应高度重视研究游客行为与旅游碳排放风险的关系,对游客进行低碳行为和环境保护知识的宣传,使游客认识到合理消费对环境安全的重要性,促进游客消费转型。通过一定的法规、政策、教育等措施指导和优化游客旅游行为,只有使旅游碳排放风险控制成为游客的自觉行为,才能真正从源头控制旅游碳排放环境风险。

4.2.3增加技术投入 提倡绿色生产

旅游企业需要加大技术投入,特别是提升能源的使用效率,优先使用清洁能源,争创绿色或者零碳企业。旅游企业要改变传统的旅游产品生产方式,加大旅游产品的信息技术融入水平,发挥江苏的文化优势,丰富文旅产品,淘汰高碳排放旅游产品,促进江苏省旅游的高效发展。

4.2.4提高人工林经营管理水平 增强碳汇效率

2005年,江苏省森林资源清查报告显示,江苏省由于森林面积少,这些年积极实施植树造林,江苏省森林面积的95%以上都为人工林和次生林。人工林大部分是幼林且树种单一,碳汇功能较弱,同时幼林病虫害较多导致碳存储量相对较低。因此,江苏省需要优化树种结构,改善全省森林结构,提高人工林经营技术与管理水平,增强森林碳汇效率。