河南省森林碳汇价值时空特征及其影响因素.pdf

第4 3卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 3-0 2-1 4 修回日期:2 0 2 3-0 3-2 7 资助项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项“清潩河流域水环境质量整体提升与功能恢复关键技术集成研究与综合示范课题”(2 0 1 5 Z X 0 7 2 0 4 0 0 2);河南省土地整理中心资助项目“河南省生态碳汇能力提升方法路径及措施研究”(2 0 2 1 0 7 1 7 A);河南科技智库调研课题“河南省辖黄河流域生态产品供给能力提升与价值实现路径调查”(HNK J Z K-2 0 2 3-1 3 B)第一作者:于鲁冀(1 9 6 2),男(汉族),山东省威海市人,硕士,教授,硕士生导师,主要从事环境经济与管理等方面研究。E m a i l:y u l u j i 1 2 6.c o m。河南省森林碳汇价值时空特征及其影响因素于鲁冀1,张亚慧1,2,王燕鹏3,刘莹莹1,李 昊4(1.郑州大学 生态与环境学院,河南 郑州4 5 0 0 0 1;2.菏泽市环科水生态有限公司,山东 菏泽2 7 4 0 0 0;3.郑州大学 综合设计研究院有限公司,河南 郑州4 5 0 0 0 2;4.菏泽市应急管理局,山东 菏泽2 7 4 0 0 0)摘 要:目的分析河南省森林碳汇价值时空特征及影响因素,为促进河南省“碳达峰、碳中和”目标实现提供参考。方法采用蓄积量扩展法和造林成本法评估2 0 1 0-2 0 2 0年河南省森林碳汇价值,分析其时间变化特征,运用莫兰指数探究其空间聚集特征,并构建扩展S T I R P A T模型分析影响森林碳汇价值的因素。结果河南省森林碳汇价值在时间上呈现持续上升趋势,由2 0 1 0年的4.1 81 01 0元增加至2 0 2 0年的6.7 11 01 0元,在空间分布上呈现为“豫西、豫南高,豫东、豫北低”的态势,且存在显著的正向空间聚集效应,碳汇价值显著高值聚集区域分布在豫西和豫南地区,显著低值聚集区域仅有两处且分布散落。除碳汇强度对河南省森林碳汇价值有负向作用外,森林面积比例、城镇化率、林业产业比例、人均G D P均产生正向影响作用,其中森林面积比例是推动研究区域森林碳汇价值增长的主要因素。结论河南省森林碳汇价值潜力巨大,未来应分区域推进森林碳汇价值实现。关键词:森林碳汇;碳汇价值;莫兰指数;S T I R P A T模型;影响因素;河南省文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 5-0 2 8 8-0 9 中图分类号:F 3 2 6.2 7文献参数:于鲁冀,张亚慧,王燕鹏,等.河南省森林碳汇价值时空特征及其影响因素J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(5):2 8 8-2 9 6.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 5.0 3 4;Y uL u j i,Z h a n gY a h u i,W a n gY a n p e n g,e t a l.S p a t i o t e m p o r a l c h a r a c t e r i s t i c sa n df a c t o r si n f l u e n c i n gv a l u eo ff o r e s tc a r b o ns e q u e s t r a t i o ni n H e n a nP r o v i n c eJ.B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(5):2 8 8-2 9 6.S p a t i o t e m p o r a lC h a r a c t e r i s t i c sa n dF a c t o r s I n f l u e n c i n gV a l u eo fF o r e s tC a r b o nS e q u e s t r a t i o ni nH e n a nP r o v i n c eY uL u j i1,Z h a n gY a h u i1,2,W a n gY a n p e n g3,L i uY i n g y i n g1,L iH a o4(1.S c h o o l o fE c o l o g ya n dE n v i r o n m e n t,Z h e n g z h o uU n i v e r s i t y,Z h e n g z h o u,H e n a n4 5 0 0 0 1,C h i n a;2.H e z eH u a n k eW a t e rE c o l o g yC o.,L t d,H e z e,S h a n d o n g2 7 4 0 0 0,C h i n a;3.Z h e n g z h o uU n i v e r s i t yC o mp r e h e n s i v eD e s i g na n dR e s e a r c hI n s t i t u t eC o.,L t d,Z h e n g z h o u,H e n a n4 5 0 0 0 2,C h i n a;4.H e z eEm e r g e n c yM a n a g e m e n tB u r e a u,H e z e,S h a n d o n g2 7 4 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h es p a t i o t e m p o r a lc h a r a c t e r i s t i c sa n df a c t o r si n f l u e n c i n gt h ev a l u eo ff o r e s tc a r b o ns e q u e s t r a t i o ni nH e n a nP r o v i n c ew e r e a n a l y z e d i no r d e r t op r o v i d e a r e f e r e n c e f o rp r o m o t i n g t h e r e a l i z a t i o no f“c a r b o np e a ka n dc a r b o nn e u t r a l i t y”.M e t h o d sT h ev a l u eo f f o r e s t c a r b o ns e q u e s t r a t i o n i nH e n a nP r o v i n c ef r o m2 0 1 0t o2 0 2 0w a s e v a l u a t e d t h r o u g ht h e s t o c ke x p a n s i o nm e t h o da n d t h e a f f o r e s t a t i o nc o s tm e t h o d,a n dt h e t e m p o r a lv a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so ff o r e s tc a r b o ns e q u e s t r a t i o nv a l u ew e r ea n a l y z e d.T h eM o r a ni n d e xw a su s e d t oe x p l o r e t h e s p a t i a l a g g r e g a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s,a n da ne x t e n d e dS T I R P ATm o d e lw a sc o n s t r u c t e dt oa n a l y z e t h e f a c t o r s a f f e c t i n g t h ev a l u eo f f o r e s t c a r b o ns e q u e s t r a t i o n.R e s u l t s T h ev a l u eo f f o r e s t c a r b o ns e q u e s t r a t i o n i nH e n a nP r o v i n c es h o w e dac o n t i n u o u s r i s i n gt r e n dw h i c hi n c r e a s e df r o m4.1 8b i l l i o ny u a ni n2 0 1 0t o6.7 1b i l l i o ny u a n i n2 0 2 0.C a r b o ns e q u e s t r a t i o nv a l u e se x h i b i t e dap a t t e r no f“h i g h e r i nt h ew e s t a n ds o u t h,l o w e r i n t h e e a s t a n dn o r t h”i nH e n a nP r o v i n c e,a n dt h e r ew a sas i g n i f i c a n tp o s i t i v es p a t i a la g g r e g a t i o ne f f e c t.T h ea r e a sw i t hs i g n i f i c a n th i g hc a r b o ns e q u e s t r a t i o nv a l u e sw e r el o c a t e di n W e s t e r na n dS o u t h e r nH e n a nP r o v i n c e,w h i l et h e r ew e r eo n l yt w oa r e a sw i t hs i g n i f i c a n tl o wc a r b o ns e q u e s t r a t i o nv a l u e s.I na d d i t i o nt ot h en e g a t i v e i m p a c to f c a r b o ns i n k i n t e n s i t yo nt h ev a l u eo f f o r e s t c a r b o ns e q u e s t r a t i o ni nH e n a nP r o v i n c e,t h ep r o p o r t i o no f f o r e s ta r e a,u r b a n i z a t i o nr a t i o,f o r e s t r yi n d u s t r yr a t i o,a n dp e rc a p i t aG D Pa l ls h o w e dp o s i t i v e i m p a c t s.T h ep r o p o r t i o no f f o r e s t a r e aw a s t h em o s t i m p o r t a n t f a c t o rp r o m o t i n gt h eg r o w t ho f f o r e s t c a r b o ns e q u e s t r a t i o nv a l u e s.C o n c l u s i o nT h e r e i sg r e a tp o t e n t i a l f o r f o r e s t c a r b o ns e q u e s t r a t i o n i nH e n a nP r o v i n c e,a n d t h e r e a l i z a t i o no f f o r e s t c a r b o ns e q u e s t r a t i o ns h o u l db ep r o m o t e dr e g i o n a l l y i n t h e f u t u r e.K e y w o r d s:f o r e s t c a r b o ns e q u e s t r a t i o n;c a r b o ns e q u e s t r a t i o nv a l u e;M o r a n i n d e x;S T I R P A Tm o d e l;i n f l u e n c i n gf a c t o r s;H e n a nP r o v i n c e 森林具有强大的碳汇功能,吸收二氧化碳的量约占陆地生态系统的8 0%1。森林碳汇是应对全球气候变化的关键策略,也是中国实现“碳达峰、碳中和”目标的重要路径,不仅生态价值和社会价值凸显,也蕴含巨大的经济价值。因此,定量评估森林碳汇经济价值的变化特征,探究森林碳汇价值的影响因素以提高区域森林碳汇价值对于助力中国“碳达峰、碳中和”目标实现具有重大意义。近年来,国内外学者针对国家、省级、市县等不同空间尺度的森林类型进行了碳汇价值研究2-6,从学者关于森林碳汇价值的计算方法来看,森林碳汇经济价值等于森林碳汇量与单位森林碳汇价格的乘积,即森林碳汇经济价值取决于森林碳汇量和单位森林碳汇价格。关于森林碳汇量估算方法应用比较多的主要有平均生物量法、生物量转换因子连续函数法和蓄积量扩展法等,单位森林碳汇价格采用的主要有市场价格、造林成本和碳税等。在森林碳汇量驱动因素方面也取得了一些认知和实践,发现经济增长、城镇化率、能源消费结构、森林砍伐量、森林面积、温度变化等经济社会因素和自然环境因素都会在一定程度上影响森林碳汇量7-1 3。在省级尺度关于森林碳汇经济价值研究已取得了一定成果,张春华等2研究得到山东 省 森 林 碳 汇 价 值 从2 0 0 42 0 0 8年 的2.4 31 01 0元增长至2 0 0 92 0 1 3年的2.5 31 01 0元,张峰等3基于森林连续清查资料得到北京市森林碳汇价值由2 0 0 42 0 0 8年的5.1 01 09元增加至2 0 1 42 0 1 8年7.7 01 09元,李琛1 4通过运用改进的灰色斜率关联度分析,发现林业固定资产投资完成额和林业产值对湖北省森林碳汇价值的影响效应最大。综合来看,省级尺度的森林碳汇经济价值研究主要聚焦在森林碳汇经济价值现状评估和时间变化特征方面,对其空间变化特征和集聚效应、价值影响因素和影响效应方面的研究较少,一定程度上制约了区域森林碳汇价值实现的相关管理决策和实践应用。目前,针对河南省森林碳汇价值的研究多为国家和省级以下尺度的估算结果1 5-1 8,专门针对河南省森林碳汇价值的研究相对较少1 9-2 0。已有研究结果反映的是2 0 0 3年和2 0 0 8年森林碳汇价值在时间上的动态变化,未对其在空间上的变化特征进行研究,且研究对象未考虑林下植物和林地的碳汇价值,不能准确反映河南省森林碳汇价值现状。此外,随着森林碳汇产品价值实现的推进,分析影响森林碳汇价值的因素日益重要,但当前对于河南省森林碳汇价值影响因素的研究还是空白。基于此,本文对河南省森林碳汇价值时空演化特征进行研究,并构建扩展S T I R P AT模型分析河南省森林碳汇价值的影响因素,以期为“双碳”目标背景下河南省森林碳汇经营管理和森林碳汇价值实现提供基础数据和政策建议。1 研究区概况河南省位于中国中部,黄河流域中下游地区2 1。境内北、西、南三面分别被太行山、伏牛山、桐柏山和大别山环绕。全省总面积为1.6 71 05k m2,其中平原盆地、山地丘 陵分别占全 省 总 面 积 的5 5.7 0%,4 4.3 0%。河南省区域内的伏牛山主脊与淮河干流连线以南为北亚热带湿润区,以北为暖温带半湿润区,具有丰富的生物资源。随着森林河南项目的持续建设,2 0 2 0年河南省森林覆盖率和森林蓄积量已分别达到2 5.0 7%和2.0 71 08m3。2 数据来源与研究方法2.1 数据来源及处理河南省森林面积、蓄积量数据来源于河南省相关林业规划文件,河南省各市森林面积来源于第3次全国国土调查和河南省2类森林资源调查数据,城镇化率、人均G D P、林业产值等数据来源于 河南省统计年鉴 中国林业和草原年鉴 等相关资料,部分缺失数据采用插值法进行补充。2.2 研究方法2.2.1 森林碳汇价值核算方法 评估森林碳汇价值的目的是将森林的固碳量用货币形式表示出来,以促进森林碳汇价值的转化和实现。考虑森林碳汇评估方法的实用性和可操作性,本文采用蓄积量扩展法核算森林碳汇量,其原理是基于森林蓄积量测算林木生物量碳汇量,并通过林木生物与林下植物、林地之间982第5期 于鲁冀等:河南省森林碳汇价值时空特征及其影响因素的碳转换系数测算林下植物和林地的碳汇量6。在测得区域森林碳汇量基础上,合理的单位森林碳汇价格选择也是至关重要的,由于碳汇交易市场的不稳定性导致市场价格变动较大,且中国尚未开始征收碳税,各国政府征收的碳税差异较大,不适宜中国国情。造林成本法是从成本角度衡量碳汇价值,因其重视机会成本、交易成本及碳释放成本而得到学界广泛认可2 2。为保证结果的公正合理性,通过查阅相关文献,选取森林碳汇价值核算中应用较多的3种造林成本2 6 0.9,2 7 3.3,3 0 5元/t取其均值2 7 9.7 3元/t2 3作为本文的单位森林碳汇价格。森林碳汇价值核算的具体公式为:CV=Ct o lPCt o l=Cb i o+Cp l a+Cw o o=Cb i o+Cb i o+Cb i oCb i o=V(1)式中:CV为森林碳汇价值(元);Ct o l为森林总碳汇量(t);Cb i o为林木生物量碳汇量(t);Cp l a为林下植物碳汇量(含凋落物)(t);Cw o o为林地碳汇量(t);V为森林蓄积量(m3);为林下植物碳转换系数,取0.1 9 5;为林地碳转换系数,取1.2 4 4;为蓄积扩大系数,取1.9;表示容积密度,取0.5;表示含碳率,取0.5(以上参数值取自国际通用的I P C C默认通用值)6;P为单位森林碳汇价格(元/t),本研究核算后,取造林成本2 7 9.7 3元/t。2.2.2 空间相关性分析方法 为考察某项指标在空间上是否存在空间集聚特征,通常采用全局莫兰指数(M o r a nsI)来判断,其计算公式为2 4:I=ni=1nj=1Si j(wwi-w)(wj-w)ni=1nj=1Si jni=1(wi-w)2(2)式中:I为全局莫兰指数;wi,wj为第i个和第j个空间区域森林碳汇价值;w为全区域森林碳汇价值平均值;Si j为区域之间空间权重矩阵。全局莫兰指数的取值范围在-11。I大于0时,说明存在空间正相关,越接近1说明存在相同的属性在空间上聚集;I接近0时,不存在空间相关,说明空间分布较为随机;I小于0时,存在空间负相关,越接近于-1说明存在相异的属性在空间上聚集。全局自相关仅对研究区域的某项指标在空间上是否聚集进行探究,而局部空间自相关可用于衡量研究区域内某项指标的空间聚集方式2 5。局部莫兰指数的计算公式为:Il=(wi-w)x2nj=1Si j(wj-w)(3)式中:Il为局部莫兰指数;x为空间权重矩阵各元素之和。将局部莫兰指数进行空间聚类可得到空间关联局部指标聚类图(L I S A图),共包括高高聚集、低低聚集、低高聚集、高低聚集以及不显著这5种类型。2.2.3 影响因素分析方法 S T I R P AT模型是常用的一种影响因素分析模型,源于I P AT等式,I P AT等式是一种分析环境影响因素的重要量化模型,于1 9 7 1年由美国生态学家E h r l i c h等2 6提出并得到了广泛应用,I P AT等式的表达式为:I=PAT(4)式中:I为环境负荷;P为人口规模;A为经济水平;T为技术水平。为克服I P AT等式各变量等比例影响的不足,Y o r k等2 7将其扩展为以指数表示的随机模型,即S T I R P AT模型,该模型具有良好的扩展性,可以灵活地定量分析环境问题,多用于对低碳经济发展评价,S T I R P AT模型的表达式为:I=aPbAcTd(5)式中:I,P,A,T同上式;a为常数;b,c,d为指数;为随机误差。本文结合森林碳汇价值研究特征,对S T I R P AT模型进行扩展,在考虑人口、经济和技术因素的基础上,考虑到森林资源会直接影响森林碳汇量,故增加了自然资源因素。将城镇化率、人均G D P值、林业产业占G D P比重、碳汇强度、森林面积占土地面积比重共5个因素纳入S T I R P AT模型,得到人口、经济发展、产业结构、碳汇产出、土地结构等影响河南省森林碳汇价值的扩展模型,经扩展后的S T I R P AT模型表达式为:CV=aCbPAcGFdVGeCFfS(6)式中:CV为森林碳汇价值;a为常数;CP为城镇化率,表示人口因素,城市人口比例增加能一定程度上减少对森林的破坏,进而影响森林碳汇的形成2 8;AG为人均G D P,表示经济因素,人均G D P能反映区域的经济发展状况,经济增长 会 促 进 森 林 碳 汇 增加1 1;FV为林业产业占G D P比例,GC为碳汇强度,表示技术因素,D i e t z等2 9提出技术因素应该被产业结构、能源强度等可观测的指标直观体现,林业产业占G D P比重反映技术进步推动林业发展的结果,借 鉴 已 有 研 究 提 出 的 能 源 强 度、碳 强 度 等 指标3 0,本文提出的碳汇强度(碳汇量占产值的比例)是指单位G D P所产出的森林碳汇量,能体现区域经济发展促进森林经营管理技术进步进而产出森林碳汇量的效果;FS为森林面积占土地面积比例,表示092 水土保持通报 第4 3卷自然资源因素,森林面积占土地面积的比例反映了区域土地利用情况,森林碳汇效应会随着土地利用结构的变化而变化1 0;b,c,d,e为各变量的指数参数;为随机误差。为了降低模型中异方差影响,将公式(6)进行对数化处理,处理后的扩展S T I R P AT模型表达式为:l nCV=l na+bl nCP+cl nAG+dl nFV+el nGC+fl nFS+l n(7)式中:l nCV为因变量;l na为常数项;l nCP,l nAG,l nFV,l nGC,l nFS为自变量;l n为误差项进行多元线性拟合确定模型参数。其中b,c,d,e,f为弹性系数,表示CP,AG,FV,GC,FS每变化1%分别引起CV分别变化b%,c%,d%,e%,f%。b,c,d,e,f为正值表示该自变量对因变量有正向影响,负值表示有负向影响。3 结果与分析3.1 河南省森林碳汇价值时空演化特征3.1.1 时间演化特征 森林碳汇价值主要由森林碳汇量和森林碳汇单位价格所决定,而森林碳汇单位价格固定不变,即森林碳汇价值的变化主要取决于森林碳汇量的变化,而森林碳汇量与森林面积息息相关,故森林面积和森林碳汇量直接影响森林碳汇价值。2 0 1 02 0 2 0年河南省森林面积、固碳量、森林碳汇价值与单位面积碳汇价值变化情况见图1。由图1可知,2 0 1 02 0 2 0年,河南省森林面积、固碳量、森林碳汇价值与单位面积碳汇价值均呈现持续增长趋势,森林面积与碳汇量分别由2 0 1 0年的3.3 71 06h m2,1.4 9 1 08t增加至2 0 2 0年的4.0 31 06h m2,2.4 01 08t,增幅分别为1 9.7 8%和6 0.4 7%。森林碳汇总价值由2 0 1 0年的4.1 81 01 0元增加 至2 0 2 0年的6.7 11 01 0元,增幅为6 0.4 7%,年平均增速为6.0 5%,单位面积碳汇价值由2 0 1 0年的1.2 41 04元/h m2增加至2 0 2 0年的1.6 61 04元/h m2。2 0 1 02 0 1 5年增幅较大,森林碳汇价值和单位面积碳汇价值增幅分别为3 2.5 6%,2 4.2 6%,高于2 0 1 52 0 2 0年的2 1.0 5%,7.8 1%。2 0 1 02 0 2 0年河南省森林碳汇价值变化主要与林业发展政策有关。为了促进林业建设,河南省分别于2 0 0 8,2 0 1 3年颁布了 河南林业生态省建设规划(2 0 0 82 0 1 2年)河南林业生态省建设提升工程规划(2 0 1 32 0 1 7年),2 0 1 02 0 1 5年期间碳汇能力提升较快,后因林业用地不足等原因,2 0 1 52 0 2 0年森林碳汇虽有增长,但增幅小于前一阶段。图1 2 0 1 02 0 2 0年河南省森林面积、碳汇量、碳汇价值及单位面积森林碳汇价值变化F i g.1 C h a n g e s i nf o r e s t a r e a,c a r b o ns i n k,c a r b o ns i n kv a l u e,a n du n i t a r e a f o r e s tc a r b o ns i n kv a l u e i nH e n a nP r o v i n c ed u r i n g2 0 1 02 0 2 03.1.2 空间演化特征(1)空间分布特征。为更清晰了解河南省森林面积、碳汇量和碳汇价值空间变化情况,本文运用A r c G I S1 0.8软件绘制了河南省森林面积、碳汇量和碳汇价值的空间分布图(图2),并利用自然断点法对2 0 1 0,2 0 2 0年河南省森林碳汇价值进行分类,分为碳汇价值较低区(1.9 61 08元CV1.6 51 09元)、一般区(1.6 51 09元CV3.7 31 09元)、良好区(3.7 31 09元CV9.9 21 09元)、较高区(9.2 91 09元CV1.5 91 01 0元)4种类型。从图2可以看出,河南省各市碳汇价值量等级高低与森林面积和森林碳汇量大小有直接关系,森林面积与碳汇量越高的地市其碳汇价值等级越高,森林面积、碳汇量和碳汇价值在空间分布上均呈现“豫西、豫南高,豫东、豫北低”的态势,主要分布在豫西的南阳、洛阳、三门峡和豫南的信阳市。这4个城市森林碳汇192第5期 于鲁冀等:河南省森林碳汇价值时空特征及其影响因素价值比例为2 0 1 0年和2 0 2 0年总价值的6 2.7 1%和6 7.4 8%。对比2 0 1 0年与2 0 2 0年的河南省森林碳汇价值空间分布图可以发现2 0 1 02 0 2 0年碳汇价值较低区比例下降,碳汇价值一般区比例增加,部分区域由碳汇价值较低区转为了一般区(如安阳、新乡)。这说明该区域内森林碳汇量增加,但由于森林的土地利用面积有限,导致森林碳汇能力增长幅度受限,从而使得森林碳汇价值低于其他区域;而碳汇价值较高区明显增加,主要是分布在伏牛山区内的南阳、洛阳市分别由碳汇价值良好区转为了较高区。伏牛山区是中国重要的生态功能区,生物多样性丰富,自然环境条件优越3 1,具有河南省最大的森林生态系统。因此良好的生态环境基础使得该区域森林碳汇能力较强,其森林碳汇价值也相应较高。值得注意的是商丘市由碳汇价值一般区降为了碳汇价值较低区,这是由于2 0 1 02 0 2 0年 期 间,商 丘 市 森 林 面 积 减 少 了7 1.2 4%,而耕地面积增加了4 0 2.2 4%,商丘市作为国家粮食生产核心示范区,为全力保障粮食生产供给而导致森林面积减少,从而致使森林碳汇量减少,森林碳汇价值也大幅降低。图2 河南省森林面积、碳汇量、碳汇价值空间分布特征F i g.2 S p a t i a l d i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f f o r e s t a r e a,f o r e s t c a r b o ns e q u e s t r a t i o n,a n dc a r b o ns e q u e s t r a t i o nv a l u e i nH e n a nP r o v i n c e (2)空间聚集特征。河南省各市森林碳汇价值分布表现出明显的地区差异性,森林碳汇价值实现若以调整森林碳汇价值空间分布、空间分区实现森林碳汇价值为技术手段,打造区域协调发展新格局,需对森林碳汇价值的空间相关性和聚集特征进行分析。本文通过计算莫兰指数探究森林碳汇价值的空间相关性。通过计算,2 0 1 02 0 2 0年河南省森林碳汇价值的全 局莫兰指数 均为正值,且 通过显著 性 检 验(p0.0 1),表明在研究区域内森林碳汇价值存在显著的正向空间聚集效应3 2。为进一步分析区域内具体的空间聚集特征,确定调整森林碳汇价值和不同路径实现森林碳汇价值的具体区域,运用局部莫兰指数的方法,绘制了河南省森林碳汇价值L I S A聚类图(见图3)。由图3可知,2 0 1 02 0 2 0年河南省森林碳汇价值的集聚特征基本稳定,但存在空间异质性,总体呈现“西南聚集”的分布特征。2 0 1 0年河南省森林碳汇价值高高聚集区为三门峡、南阳和信阳市,低低聚集区仅有新乡市,2 0 2 0年河南省高高聚集区新增洛阳市,低低聚集区新增周口市,其余大部分地区空间相关性不显著。从森林碳汇价值聚类变化来看,2 0 1 02 0 2 0年森林碳汇价值高高聚集区和低低聚集区分别增加1个,其空间聚集特征变化不大,且聚集特征受地理区位、发展基础等条件影响,碳汇价值高高聚集区域分布在生态环境条件较好、建设用地少和林业资源潜力大的豫西和豫南地区,碳汇价值低低聚集区域散落分布在耕地面积比例较高、土地开发利用压力较大的豫北和豫东南地区。高高聚集区为碳汇供给区,需要以巩固森林碳汇能力和促进碳汇价值实现为目标,低低聚集区为碳汇需求区,需要以科学提升森林固碳能力为目标。3.2 河南省森林碳汇价值影响因素分析为使模型参数结果较为精准、保持回归模型的稳定性,需要对5个变量进行多重线性诊断,主要是通过衡量变量的方差膨胀因子(V I F)来检验模型是否呈现共线性,V I F大于1 0说明各变量之间存在多重共线性,诊断结果见表1。由表1可知,各变量V I F值均大于1 0,说明变量292 水土保持通报 第4 3卷间存在共线关系,此时若应用最小二乘法回归将导致结果精度不具备可信性,为解决各变量间的多重共线性问题,提升模型拟合优度,本文采用岭回归3 3进行拟合。图3 河南省森林碳汇价值L I S A聚类特征F i g.3 L I S Ac l u s t e r i n gc h a r a c t e r i s t i c so f f o r e s t c a r b o ns i n kv a l u e i nH e n a nP r o v i n c e表1 河南省森林碳汇价值各变量共线性诊断结果T a b l e1 R e s u l t so f c o l l i n e a r i t yd i a g n o s i s f o r e a c hv a r i a b l eo ff o r e s t c a r b o ns i n kv a l u e i nH e n a nP r o v i n c e变量非标准化系数t统计值s i g.V I F常量5.6 7 66.0 6 30.0 0 2 l nCP0.1 9 71.1 4 30.3 0 522 8 5.2 0 5l nAG0.8 2 61 2.4 0 90.0 0 018 2 9.9 9 7l nFV0.0 5 62.0 9 80.0 9 04 8.8 7 9l nGC0.8 3 91 1.5 0 30.0 0 05 6 4.7 0 6l nFS0.2 6 41.3 0 30.2 4 98 1 1.1 1 9基于建立的扩展S T I R P AT模型,将l nCV作为因变量,l nCP,l nAG,l nFV,l nGC和l nFS作为自变量进行岭回归。当K值为0.0 6时,此时自变量的标准化回归系数趋于稳定,岭回归拟合结果见表2。表2 河南省森林碳汇价值S T I R P A T模型岭回归拟合结果T a b l e2 R i d g e r e g r e s s i o nf i t t i n gr e s u l t so fS T I R P A Tm o d e l o ff o r e s t c a r b o ns i n kv a l u e i nH e n a nP r o v i n c e变量系数标准误差标准系数t统计值s i g.l nCP0.3 1 30.0 1 90.2 4 01 6.4 8 70.0 0 0l nAG0.1 2 20.0 0 70.2 1 71 6.4 4 80.0 0 0l nFV0.2 3 60.0 3 60.1 7 06.5 8 30.0 0 1l nGC-0.1 9 10.0 2 9-0.1 7 2-6.5 5 80.0 0 1l nFS0.6 0 20.0 6 10.2 3 49.8 7 50.0 0 0常数3.6 0 50.4 0 58.9 0 70.0 0 0 注:F值=4 3 4.3 0 0;s i g.F=0.0 0 0;R2=0.9 9 8;调整后R2=0.9 9 5。从表2可以看出,该模型通过F检验(F=4 3 4.3 0 0,s i g.F=0.0 0 0城镇化率(l nCP,0.3 1 3)林业产业比例(l nFV,0.2 3 6)碳汇强度(l nGC,0.1 9 1)人均G D P(l nAG,0.1 2 2)。(1)森林面积比例是对森林碳汇价值产生正向促进作用的最关键因素。森林面积比例平均每增加1%,河南省森林碳汇价值量增加0.6 0 2%。森林面积是直接反映某区域森林资源情况的重要指标,增加森林碳汇的重要基础就是要增加森林面积近年来河南省通过实施各项造林、再造林工程,使得2 0 1 02 0 2 0年森林面积增幅达到2.6 4%,直接提升了森林碳汇增量,故森林碳汇价值也逐步提升。(2)城镇化率是对森林碳汇价值产生正向促进作用的 次 要 因 素。河 南 省 城 镇 化 率 由2 0 1 0年 的3 8.8 2%提升至2 0 2 0年的5 5.4 3%,随着农村人口向城镇迁移的数量增加,减少了农村人口日常生活中木材的使用量,减少了对森林的砍伐,由此会导致活立木蓄积量增加,从而使森林碳汇密度上升3 4。此外农村人口迁移也为农村提供了更多土地空间,可在空闲且符合种植条件的土地上开展植树造林1 0,通过直接增加森林面积促进了森林固碳能力增强。(3)林业产业比例会对森林碳汇价值产生正向392第5期 于鲁冀等:河南省森林碳汇价值时空特征及其影响因素影响关系。近年来河南省不断加大林业科技投入以促进林业产业发展,不仅通过积极发展特色经济林产业促使碳汇增加,也通过开发林业碳汇项目进行碳汇市场化交易实现碳汇经济价值,进而促进森林碳汇经济和林业经济的发展。(4)碳汇强度对森林碳汇价值存在负向影响关系,但相较其他因素影响程度不大。2 0 1 02 0 2 0年期间,河南省碳汇强度呈现逐年下降的趋势,由2 0 1 0年的0.6 6t/万元下降至2 0 2 0年0.4 4t/万元,下降幅度为3 3.9 0%。虽然近年来河南省森林碳汇量随着经济发展水平的提高而增加,但单位G D P所产出的森林碳汇量却逐年降低,说明河南省森林碳汇增长速度小于经济