不同國家木質(zhì)林產(chǎn)品碳流動(dòng)對比

白彥鋒，張守攻，姜春前

（中國林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)研究所/國家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091）

不同國家木質(zhì)林產(chǎn)品碳流動(dòng)對比

白彥鋒，張守攻，姜春前

（中國林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)研究所/國家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091）

木質(zhì)林產(chǎn)品碳流動(dòng)對維持森林生態(tài)系統(tǒng)和大氣之間的自然碳平衡發(fā)揮著重要作用，為支持中國參加氣候變化談判，亟須掌握主要締約國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳流動(dòng)及其變化。分別采用政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）缺省法、儲(chǔ)量變化法、生產(chǎn)法和大氣流動(dòng)法等方法估算了包括中國在內(nèi)的11個(gè)國家木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放和碳儲(chǔ)量，以及不同轉(zhuǎn)化因子對其碳儲(chǔ)量變化的影響。結(jié)果表明：美國、中國、巴西和加拿大等4個(gè)國家木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放和碳儲(chǔ)量結(jié)果均較高，中國的木質(zhì)林產(chǎn)品是一個(gè)不斷增長的碳庫；采用的計(jì)量方法不同也將導(dǎo)致結(jié)果差異，儲(chǔ)量變化法和生產(chǎn)法估算日本產(chǎn)品是一個(gè)碳庫，但大氣流動(dòng)法的結(jié)果卻相反；此外不同的轉(zhuǎn)化因子將造成碳儲(chǔ)量變化的結(jié)果差異。圖3表1參23

木質(zhì)林產(chǎn)品；碳儲(chǔ)量；碳排放；轉(zhuǎn)化因子；碳計(jì)量

木質(zhì)林產(chǎn)品的使用可以減緩氣候變化［1］，木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量變化對森林生態(tài)系統(tǒng)和大氣之間的自然碳平衡起著至關(guān)重要的作用，且這也包含在國家溫室氣體清單報(bào)告中［2-3］。此外，由于木質(zhì)林產(chǎn)品最終作為垃圾填埋則可以將碳長期保存，并且木質(zhì)林產(chǎn)品在一些領(lǐng)域可以替代化石燃料和鋼鐵或水泥等能源密集型產(chǎn)品的環(huán)保特性而使其在溫室氣體減緩領(lǐng)域備受青睞［4-5］。利用木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量增加可以抵消部分溫室氣體排放，也是減少溫室氣體排放的一種具有潛力的方法，政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）特別報(bào)告對此也予以肯定［6］。木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量對于評價(jià)溫室氣體的減排潛力和提交國家溫室氣體排放清單有著重要意義［4］。因此，研究木質(zhì)林產(chǎn)品碳流動(dòng)已經(jīng)成為許多國家關(guān)注的問題。目前已有研究證明全球木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量一直在增長，即使碳儲(chǔ)量增加不明顯，該庫的增長潛力也相當(dāng)大［7］。政府間氣候變化專門委員會(huì)第2次評估報(bào)告估計(jì)每年全球木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量增加26.00 Mt·a-1［8］。目前，關(guān)于國家水平的碳流動(dòng)研究主要是在缺省參數(shù)下完成的，國內(nèi)外一些學(xué)者在缺省參數(shù)條件下利用儲(chǔ)量變化法和大氣流動(dòng)法對木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量進(jìn)行了估算。Pingoud等［9］利用聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)估計(jì)全球木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量增長為40.00 Mt·a-1；1998年達(dá)喀爾會(huì)議報(bào)告指出全球木質(zhì)林產(chǎn)品碳庫增長140.00 Mt·a-1，產(chǎn)品碳吸收相當(dāng)于全球化石燃料碳排放的2%［2］；Winjum等［3］利用大氣流動(dòng)法和儲(chǔ)量變化法估算1990年全球森林采伐和木質(zhì)林產(chǎn)品使用的碳排放量是980 Mt。林俊成［10］利用儲(chǔ)量變化法和大氣流動(dòng)法對中國臺(tái)灣地區(qū)的木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量進(jìn)行了估算，阮宇等［11］假設(shè)產(chǎn)品的分解率符合指數(shù)變化，并利用IPCC缺省值估算了中國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量，但是利用IPCC缺省值估算中國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量有可能給估算結(jié)果帶來潛在的不確定性。白彥鋒等［12-13］利用中國的不同參數(shù)估算了中國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量以及替代鋼筋水泥方面的減排潛力。本研究結(jié)合《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（UNFCCC）主要締約方提交的有關(guān)木質(zhì)林產(chǎn)品議題的案文報(bào)告，選擇在森林資源和產(chǎn)品國際貿(mào)易方面具有代表性的美國、加拿大、德國、芬蘭、澳大利亞、巴西、加蓬、巴布亞新幾內(nèi)亞、日本、馬來西亞和中國等國家的木質(zhì)林產(chǎn)品碳流動(dòng)為研究對象，對比分析了不同碳計(jì)量方法下這11個(gè)國家木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放和碳儲(chǔ)量及其變化，研究結(jié)果以期為將來參與國際氣候變化談判提供支撐。

1 數(shù)據(jù)來源和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

為使結(jié)果具有可比性，本研究涉及到11個(gè)國家的原木和木質(zhì)林產(chǎn)品的生產(chǎn)和貿(mào)易數(shù)據(jù)均來自聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。由于聯(lián)合國糧農(nóng)組織缺乏1961年以前的原木、鋸材、人造板、紙和紙板以及其他工業(yè)原木產(chǎn)品的生產(chǎn)量、進(jìn)出口量數(shù)據(jù)，并且1961年以前人口數(shù)量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展與現(xiàn)在相比差別很大，故政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）建議可以將1961年以前的產(chǎn)品碳儲(chǔ)量忽略不計(jì)；此外，關(guān)于薪材的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)大多是推算而來，且薪材一般在采伐當(dāng)年被消耗掉，因此，假設(shè)薪材的碳儲(chǔ)量為0。假設(shè)產(chǎn)品的分解率隨時(shí)間變化而恒定［3-4］，估算過程中沒有考慮回收和垃圾填埋的情況。各個(gè)轉(zhuǎn)化因子見表1。

表1 木質(zhì)林產(chǎn)品的基本密度、使用壽命、含碳率和樹皮比例Table 1 Basic density,lifetime,carbon fraction and bark fraction of different wood commodities

1.2 方法

木質(zhì)林產(chǎn)品碳流動(dòng)的估算是基于政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）1996年提出的IPCC缺省法和1998年達(dá)喀爾會(huì)議上確立的用于估算木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量的碳計(jì)量方法：儲(chǔ)量變化法、生產(chǎn)法和大氣流動(dòng)法［12-14］。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同國家木質(zhì)林產(chǎn)品碳排放量比較

利用IPCC缺省法、儲(chǔ)量變化法、生產(chǎn)法和大氣流動(dòng)法等4種碳計(jì)量方法估算的主要發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家的2000年木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放量結(jié)果如圖1所示：美國、中國、巴西和加拿大等4個(gè)國家的木質(zhì)林產(chǎn)品碳排放量較高，其中美國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放量最高。4種方法分別估算美國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放量為85.08～120.96 Mt，中國木質(zhì)林產(chǎn)品引起的碳排放為69.19～76.79 Mt，巴西木質(zhì)林產(chǎn)品碳排放量為47.76～66.71 Mt，加拿大的木質(zhì)林產(chǎn)品碳排放量為22.88～50.03 Mt。美國、中國、巴西和加拿大等4個(gè)國家的碳排放之所以高，是與這4個(gè)國家原木生產(chǎn)量和消費(fèi)量密切相關(guān)，其中它們2000年原木生產(chǎn)量碳儲(chǔ)量分別是120.96，76.95，66.71，和50.03 Mt。加蓬、巴布亞新幾內(nèi)亞和日本等國家木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放較小，加蓬木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放量為0.19～0.92 Mt。

圖1 不同國家木質(zhì)林產(chǎn)品碳排放比較Figure 1 Comparison of carbon emissions from HWP in different countries

由于IPCC缺省法認(rèn)為采伐的木材產(chǎn)品的碳被立即釋放到大氣，因此，該法估算的各國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放要高于另外3種計(jì)量方法的估算結(jié)果。盡管日本原木的生產(chǎn)量不高，但是儲(chǔ)量變化法和大氣流動(dòng)法估算結(jié)果卻顯示其碳排放量不低。這主要是由于日本進(jìn)口大量的木質(zhì)林產(chǎn)品在國內(nèi)消費(fèi)所導(dǎo)致的，2000年日本的原木消費(fèi)量（碳）是8.76 Mt，而原木生產(chǎn)量（碳）僅為4.50 Mt。雖然中國原木生產(chǎn)量很高，但是由于中國木質(zhì)林產(chǎn)品中有相當(dāng)一部分被用作薪材消耗，從而短期內(nèi)將固定的碳釋放到大氣，再加上中國木材的加工利用率不高也導(dǎo)致了中國碳排放量的結(jié)果較高。巴西、加蓬和巴布亞新幾內(nèi)亞也是薪材在國家木質(zhì)林產(chǎn)品碳排放中占有很大的比例，除加蓬生產(chǎn)法估算薪材碳排放比重是加蓬碳排放總量的34%外，其余方法各國薪材碳排放所占比重范圍是59%～95%，并且這幾個(gè)國家的貿(mào)易又是以出口為主。馬來西亞由于是木質(zhì)林產(chǎn)品凈出口國，因此，大氣流動(dòng)法估算的木質(zhì)林產(chǎn)品碳排放結(jié)果要高于儲(chǔ)量變化法和生產(chǎn)法估算的碳排放結(jié)果。

圖2 不同國家木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量比較Figure 2 Comparison of carbon stock in HWP in different countries

2.2 不同國家木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量比較

利用儲(chǔ)量變化法、生產(chǎn)法和大氣流動(dòng)法估算不同國家2000年木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量結(jié)果如圖2顯示：美國、加拿大、中國和巴西等4國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量較大，其中美國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量最大，高達(dá)1 761.85～1 836.84 Mt；加拿大的木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量為874.71～1 041.34 Mt，中國的木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量為385.59～484.52 Mt。加蓬和巴布亞新幾內(nèi)亞的碳儲(chǔ)量相對于其他國家而言較小，儲(chǔ)量變化法、生產(chǎn)法和大氣流動(dòng)法分別估算巴布亞新幾內(nèi)亞2000年木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量分別是25.70，17.50和17.90 Mt；加蓬木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量分別是11.20，14.10和19.10 Mt。

中國和巴西相比，儲(chǔ)量變化法和生產(chǎn)法估算中國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量結(jié)果要高于巴西國家的碳儲(chǔ)量，但是大氣流動(dòng)法略低于巴西國家的碳儲(chǔ)量14.00 Mt；儲(chǔ)量變化法估算的2000年中國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量結(jié)果最高，而巴西是大氣流動(dòng)估算的碳儲(chǔ)量結(jié)果最高，主要是由于中國以進(jìn)口木質(zhì)林產(chǎn)品為主，巴西則以出口木材為主的緣故。大氣流動(dòng)法估算日本2000年木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量是-139.73 Mt，說明日本木質(zhì)林產(chǎn)品庫是一個(gè)碳源，這主要是由于日本是木質(zhì)林產(chǎn)品凈進(jìn)口國，大氣流動(dòng)法認(rèn)為進(jìn)口將不會(huì)增加進(jìn)口國家的碳儲(chǔ)量，但是進(jìn)口產(chǎn)品若在進(jìn)口國消費(fèi)所產(chǎn)生碳排放要計(jì)入產(chǎn)品的消費(fèi)國，因此，對于進(jìn)口的木質(zhì)林產(chǎn)品是一個(gè)潛在的碳源；另一方面由于日本的木質(zhì)林產(chǎn)品的歷史排放已經(jīng)超過了當(dāng)年進(jìn)入木質(zhì)林產(chǎn)品庫的碳儲(chǔ)量，因此整體表現(xiàn)為一個(gè)碳源。

圖3 不同轉(zhuǎn)化參數(shù)估算的木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量變化結(jié)果對比Figure 3 Comparison of carbon stock change of HWP in use between Hashimoto and this paper

2.3 轉(zhuǎn)化因子對碳儲(chǔ)量變化的影響

木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量變化的大小能夠反映其碳儲(chǔ)量增長的快慢程度，然而轉(zhuǎn)化因子對碳儲(chǔ)量變化的估算結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。日本學(xué)者Hashimoto等［3，23］基于Winjum等轉(zhuǎn)化因子估算了日本、美國、加拿大、芬蘭、德國和澳大利亞等主要發(fā)達(dá)國家1990-1999年木質(zhì)林產(chǎn)品的年平均碳儲(chǔ)量變化。本研究基于表1中轉(zhuǎn)化因子估算這些國家同期的碳儲(chǔ)量變化，結(jié)果顯示：基于轉(zhuǎn)化因子不同導(dǎo)致估算結(jié)果不同（圖3）；另外一個(gè)原因是Hashimoto等計(jì)算過程中考慮垃圾填埋和回收部分木質(zhì)林產(chǎn)品對碳儲(chǔ)量變化的影響。由圖3可以看出：盡管轉(zhuǎn)化因子來源不同，但是兩者估算的美國、日本和加拿大以及中國的碳儲(chǔ)量變化結(jié)果都較高，這4個(gè)國家1990-1999年間木質(zhì)林產(chǎn)品碳庫增加比較快，美國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳庫增長最快，但Hashimoto等估算的結(jié)果要高于本研究的結(jié)果12.60 Mt·a-1。中國木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量變化結(jié)果僅次于美國且碳儲(chǔ)量是在不斷增加，說明中國1990-1999年木質(zhì)林產(chǎn)品是一個(gè)碳庫，中國木質(zhì)林產(chǎn)品的年平均碳儲(chǔ)量變化是9.80 Mt·a-1，也證明了中國木質(zhì)林產(chǎn)品是一個(gè)不斷增長的碳庫。芬蘭和澳大利亞木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量增長與其他發(fā)達(dá)國家和中國相比增長比較緩慢，本研究數(shù)據(jù)估算芬蘭和澳大利亞木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量變化的平均值分別為0.40 Mt·a-1和1.80 Mt·a-1。由此可見，不同轉(zhuǎn)化因子對木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量變化結(jié)果有一定的影響，但是不同國家國情的差異導(dǎo)致碳儲(chǔ)量變化的結(jié)果也不盡相同。

3 結(jié)論

森林由于采伐使得固定在森林中的碳被轉(zhuǎn)移到木質(zhì)林產(chǎn)品中，且這部分碳不是立即被釋放到大氣中。通過延長木質(zhì)林產(chǎn)品的使用壽命和替代能源密集型產(chǎn)品等途徑可以減緩碳的釋放［3，6］，因此，木質(zhì)林產(chǎn)品的碳流動(dòng)問題成為當(dāng)前國際氣候變化談判中各國比較關(guān)注的一個(gè)問題。為更好地為中國參加國際氣候變化談判提供數(shù)據(jù)支持，本研究基于FAO木質(zhì)林產(chǎn)品數(shù)據(jù)，對比分析了應(yīng)用不同碳計(jì)量方法學(xué)估算11個(gè)國家木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放和碳儲(chǔ)量，并分析了不同轉(zhuǎn)化因子對碳儲(chǔ)量變化估算結(jié)果的影響。主要結(jié)論如下：①美國、中國、巴西和加拿大等4個(gè)國家的木質(zhì)林產(chǎn)品碳排放量和碳儲(chǔ)量結(jié)果均較高，且碳排放量依次降低，但是它們碳儲(chǔ)量由大到小的順序是美國、加拿大、中國和巴西；加蓬和巴布亞新幾內(nèi)亞的木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放和碳儲(chǔ)量最小。②除日本、德國和芬蘭外，相對于其他計(jì)量方法，IPCC缺省法估算的碳排放量最大；儲(chǔ)量變化法估算的中國、日本、美國、德國、澳大利亞和巴布亞新幾內(nèi)亞等國的儲(chǔ)量結(jié)果比另兩種方法的結(jié)果均高。中國木質(zhì)林產(chǎn)品碳排放量高主要是由于薪材的使用和木材綜合利用率低造成的，建議通過提高長壽命產(chǎn)品的使用和提高木材綜合利用率的途徑減少中國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳排放。③采用的計(jì)量方法不同可能導(dǎo)致不一樣的結(jié)果。儲(chǔ)量變化法和生產(chǎn)法估算日本的木質(zhì)林產(chǎn)品是一個(gè)碳庫，但是大氣流動(dòng)法的估算結(jié)果表明日本是一個(gè)碳源。利用前2種方法估算中國的木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量結(jié)果要高于巴西的結(jié)果，但大氣流動(dòng)法的估算結(jié)果卻是巴西產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量高于中國產(chǎn)品。④美國、中國、日本、加拿大和德國的木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量變化較高，說明這4個(gè)國家木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量增長較快。轉(zhuǎn)化因子不同將會(huì)造成碳儲(chǔ)量估算結(jié)果差異，但不會(huì)影響到這些國家碳儲(chǔ)量變化的快慢程度。建議今后中國開展不同轉(zhuǎn)化因子對估算結(jié)果的敏感度分析的研究。⑤此外，中國1990-1999年木質(zhì)林產(chǎn)品是一個(gè)不斷增長的碳庫，且儲(chǔ)量變化法的估算結(jié)果要優(yōu)于另外2種計(jì)量方法。不同計(jì)量方法應(yīng)用將會(huì)導(dǎo)致碳儲(chǔ)量估算結(jié)果的差異，今后中國應(yīng)加強(qiáng)導(dǎo)致不同計(jì)量方法應(yīng)用的結(jié)果差異的內(nèi)在機(jī)制研究。

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International comparison of carbon flows of harvested wood products

BAI Yanfeng，ZHANG Shougong，JIANG Chunqian
（Key Laboratory of Tree Breeding and Cultivation，State Forestry Administration/Institute of Forestry，Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091，China）

Carbon flow of harvested wood products（HWP）plays a very important role to maintain the natural carbon balance between forest and atmosphere.To facilitate China’s participation in the climate change negotiation，it is important to understand the carbon flows and the changes of HWP in the countries involved. Through the Intergovernmental Panel on Climate Change（IPCC）default approach，the stock change approach，the production approach,and the atmospheric flow approach，this paper analyzed the data on carbon emission and stock of HWP in eleven countries including China，and the influence of different conversion factors on carbon stock change.The results showed that carbon emission and stock of HWP in the United States，China,Brazil and Canada were higher than those in other countries.The wood products in China were a carbon pool.Different approaches would lead to different results.Both the stock change approach and production approach indicated that HWP in Japan was a carbon pool，however，the atmospheric flow approach indicated the opposite conclusion.Different conversion factors would affect the measure results of carbon stock change.［Ch，3 fig.1 tab.23 ref.］

harvested wood products；carbon stock；carbon emission；conversion factor；carbon accounting

S718.5；S7-98

A

2095-0756（2014）01-0072-06

10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.011

2013-02-27；

2013-09-02

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201304315，200804004）；中央級公益性科研院所基金項(xiàng)目（RIF 2013-03）

白彥鋒，博士，從事森林生態(tài)學(xué)和碳計(jì)量方法研究。E-mail：baiyf@caf.ac.cn。通信作者：姜春前，研究員，從事氣候變化和森林可持續(xù)經(jīng)營研究。E-mail：jiangchq@caf.ac.cn