復合鏈式結(jié)構(gòu)下中國林業(yè)碳庫系統(tǒng)測度模型構(gòu)建

張旭芳++楊紅強++袁恬

關鍵詞林業(yè)碳庫；森林；木質(zhì)林產(chǎn)品；復合鏈式結(jié)構(gòu)；碳庫模型

中圖分類號[S7-9]；X24文獻標識碼A文章編號1002-2104（2016）04-0080-10doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.04.011

氣候變化是公認的全球環(huán)境首要難題[1-7]，政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change， IPCC）第五次評估報告顯示：1880-2012年人為二氧化碳累積排放量為5 550億t，其中化石燃料和水泥生產(chǎn)造成的二氧化碳排放量3 750億t[8-9]。中國是世界二氧化碳第一排放大國[10]，黨的“十八大”高度重視我國林業(yè)中長期發(fā)展在氣候變化中的定位，明確了從傳統(tǒng)林業(yè)向生態(tài)林業(yè)的優(yōu)先轉(zhuǎn)型，指出“在生態(tài)建設中林業(yè)要處于首要地位，在應對氣候變化中要將林業(yè)作為戰(zhàn)略選擇”[11]。據(jù)此，完善中國林業(yè)碳庫體系、建立林業(yè)碳庫系統(tǒng)框架并積極構(gòu)建適合中國發(fā)展背景的林業(yè)碳庫系統(tǒng)測度模型，對減少二氧化碳排放和應對氣候變化具有重要意義。

當前氣候變化問題日益嚴峻，緩解氣候變化的森林碳匯、木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲等林業(yè)碳庫關聯(lián)問題受到國內(nèi)外學術界的極大關注。研究基于國際間林業(yè)碳庫科研進展及林業(yè)碳庫模型分析，結(jié)合現(xiàn)有林業(yè)碳庫存在的問題，根據(jù)森林碳匯功能與林產(chǎn)品碳儲功能的關聯(lián)理論與模型，擬改進和構(gòu)建包括森林子碳庫及木質(zhì)林產(chǎn)品子碳庫在內(nèi)的復合鏈式結(jié)構(gòu)下的中國林業(yè)碳庫系統(tǒng)測度模型，以期為評估和預測中國林業(yè)碳庫水平提供科學依據(jù)。

1林業(yè)碳庫的研究進展1.1林業(yè)碳庫意義及分類

森林碳庫是天然的二氧化碳“儲存器”，森林是地球上最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，森林碳庫占全球植被碳庫的86%以上，其維持的土壤碳庫占全球土壤碳庫的73%，森林生態(tài)系統(tǒng)具有較高的生產(chǎn)力，每年固定的碳約占整個陸地生態(tài)系統(tǒng)的三分之二[12]。木質(zhì)林產(chǎn)品（Harvested Wood Products， HWP）碳庫的碳儲能力同樣值得重視。從1996年3月《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第4次會議第一次將HWP的碳儲量評估列為重要議題開始[10， 13-14]，正式肯定了HWP碳儲功能的研究價值。HWP對緩解溫室效應的作用體現(xiàn)在兩個方面：首先，HWP是溫室效應的“緩沖器”，能夠長時間的儲存碳量，從而達到緩沖二氧化碳排放的效果；其次，HWP對化石燃料有顯著的替代作用，相比于美歐等技術發(fā)達國家，我國木材耗能與鋼材、塑料等材料的耗能比值更大，其中水泥、鋼材、鋁材和塑料的耗能分別是木材的7、40、400和45倍[15]，因此用木材替代鋼材、水泥等能耗密集型產(chǎn)品，能夠在很大程度上減少這些產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中釋放的二氧化碳。

整理和歸納國內(nèi)外對林業(yè)碳庫的關聯(lián)研究，林業(yè)碳庫的分類包括廣義和狹義兩種。狹義的林業(yè)碳庫主要是指森林碳庫，廣義的林業(yè)碳庫是包括森林碳庫和HWP碳庫兩大類。在廣義分類的基礎上對森林碳庫和HWP碳庫進行具體的細分，又包括生物量碳庫（即林木、地下植被、枯死木和枯落物）、土壤碳庫、在用HWP碳庫、廢棄處理HWP碳庫（包括直接燃燒、自然分解和回收利用）。有些研究指出HWP對化石能源的“替代效應”是一種間接的碳儲存，可間接形成并非實際存在的生物質(zhì)能源碳庫[16-18]，但本研究旨在構(gòu)建為中國林業(yè)碳庫的計量與評估提供判據(jù)的理論模型，涵蓋從森林到HWP鏈式發(fā)展過程中的碳儲存和碳排放，因此暫不探討HWP對化石能源替代作用及其對林業(yè)碳庫產(chǎn)生的其他間接影響。

張旭芳等：復合鏈式結(jié)構(gòu)下中國林業(yè)碳庫系統(tǒng)測度模型構(gòu)建中國人口·資源與環(huán)境2016年第4期1.2國際間林業(yè)碳庫模型歸納

縱觀國內(nèi)外各類林業(yè)碳庫的研究方法，目前主流的方法已發(fā)展到軟件化階段，主要是一些發(fā)達國家運用林業(yè)碳庫計量模型來核算其國家或地區(qū)的碳庫，歸納并整理如下（表1）。

2中國林業(yè)碳庫測度模型構(gòu)建2.1現(xiàn)有林業(yè)碳庫存在的問題

就中國林業(yè)碳庫研究的已有成果來看，學者更多關注的是對林業(yè)碳庫子碳庫中森林碳庫的研究或是HWP碳庫的探討，鮮有從國家林業(yè)碳庫的層面來評估中國林業(yè)碳庫的整體水平及其變動趨勢。少量針對中國林業(yè)碳庫的研究中，也未涉及林業(yè)碳庫系統(tǒng)的構(gòu)建及林業(yè)碳庫的鏈式結(jié)構(gòu)分析。目前國內(nèi)的關聯(lián)研究方法主要包括評估森林碳庫的生物量換算因子法和計量HWP碳庫的儲量變化法[25-26]。

中國森林碳庫的核算方法主要是森林清查法，包括平均生物量法、平均換算因子法和換算因子連續(xù)函數(shù)法三圖1中國林業(yè)碳庫分類

Fig.1Classification of Chinas forest carbon pools

Applicability森林碳庫1PROCOMAP1勞倫斯伯克利國家實驗室1估算在一定時間內(nèi)或超出一定時間得到的碳匯量，以及解釋說明林業(yè)碳減緩項目的財務意義與成本與效率關系。1評估預測林業(yè)減緩項目潛力，如造林/再造林、避免毀林、改善森林管理及生物質(zhì)能源項目等。CENTURY1美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究組織（USDAARS）1土壤碳的動態(tài)模型，用于長期模擬不同植物土壤系統(tǒng)內(nèi)C、N、P、S的動態(tài)變化。1估算模擬森林、草原和農(nóng)業(yè)或其他項目的碳總量。YASSO1Jari Liski et al.1土壤動態(tài)碳模型，用于估算土壤中的有機碳量、土壤有機碳和非自養(yǎng)土壤呼吸的碳變化。1地球系統(tǒng)建模、溫室氣體清單以及對生態(tài)系統(tǒng)和生物質(zhì)能源的調(diào)查研究。ROTH1Rothmstead

農(nóng)業(yè)研究站1土壤動態(tài)碳模型，估算地表土壤有機碳轉(zhuǎn)換的模型，計算總的有機碳量和一年或100年時間段內(nèi)的微生物總碳量。1估算草原、森林土地和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的有機碳含量。CBMCFS1加拿大林業(yè)部，加拿大自然資源部1從生物量碳庫、死亡有機質(zhì)碳庫及干擾影響3個方面進行模擬，估算經(jīng)營森林每年碳儲量變化及二氧化碳等溫室氣體排放，評估結(jié)果作為國家報告提交給UNFCCC。1模擬不同尺度森林生態(tài)系統(tǒng)在干擾下碳儲量的年變化；估算同齡林經(jīng)營活動和土地利用變化所引起的碳儲量變化；比較不同經(jīng)營措施下森林碳動態(tài)、模擬造林后生物量碳動態(tài)。BIOMEBGC1Steve et al.1生態(tài)系統(tǒng)過程模型，研究全球和地區(qū)之間在氣候、干擾和生物地球化學間的交互作用。1用于評估陸地生態(tài)系統(tǒng)植被和土壤組成中的能量、水、碳和氮的流動和儲存。ORCHIDEE1Krinner et al.1解決水-能量-碳的預算；按照一系列的植物功能類型展示生態(tài)系統(tǒng)，估算物候?qū)W。1廣泛應用于法國、中國、比利時、德國和美國。JULES1Best et al.1允許不同地表過程之間進行交互影響，架構(gòu)了一個框架，用于評估將生態(tài)系統(tǒng)單獨的過程修正為一個整體時的影響。1如氣候變化對水文的影響，并探討潛在的反饋作用。FCARBON1Zhang et al.1包括森林面積、累計生物量、碳排放、土壤碳和碳預算5個子模型。1只適用于中國。HWP碳庫1WOODCARB II1美國農(nóng)業(yè)部（USDA）1基于IPCC指南提供的HWP碳儲量核算方法。1適用于美國、澳大利亞、比利時、盧森堡、保加利亞、塞浦路斯等多家，模型不包含中國。林業(yè)碳庫1FORCARB1美國農(nóng)業(yè)部（USDA）1森林碳平衡模型，模型以五年為一個時間段來評估和預測森林和HWP的碳儲量和碳變化，包括森林碳庫和HWP碳庫兩個體系。1目前只適用于美國（FORCARB2）和加拿大（FORCARBON）。CO2FIX1瓦格寧根大學1模擬生態(tài)系統(tǒng)中森林、土壤和HWP庫碳儲量和碳流動的碳平衡動態(tài)模型。1應用廣泛，部分結(jié)果還被IPCC 1995氣候變化評估引用。注：由關聯(lián)文獻資料整理得出。

種。其中比較主流的是換算因子連續(xù)函數(shù)法，即先根據(jù)各森林類型各林齡組的面積和蓄積數(shù)據(jù)計算蓄積量密度，再采用連續(xù)生物量換算因子計算生物量密度。換算因子連續(xù)函數(shù)法不包括所有的森林碳儲量的變化來源，不包含地下生物量、土壤及枯落物的碳儲量變化、森林采伐后木材的使用去向等，核算出來的森林碳庫值并不全面[27]。HWP碳庫的核算方法多采用IPCC制定的《國家溫室氣體排放清單計量方法學指南》中推薦的核算方法：儲量變化法、生產(chǎn)法和大氣流動法[28]。但存在兩點不足：方法上，IPCC指南提供的核算方法以“1900年碳儲量為零”為假設前提，1901-1960年的生產(chǎn)量及貿(mào)易量需要用1961年的數(shù)據(jù)往前倒推，即HWP的生產(chǎn)量和貿(mào)易量數(shù)據(jù)必須源于1961年，而實際操作中數(shù)據(jù)很難滿足從1960年開始統(tǒng)計；數(shù)據(jù)上，F(xiàn)AOSTAT數(shù)據(jù)庫沒有竹產(chǎn)品的生產(chǎn)和貿(mào)易數(shù)據(jù)，而且相關數(shù)據(jù)與中國官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)存在較大誤差，不能客觀地反應中國HWP碳庫的實際狀況。

2.2FPCM模型構(gòu)建

2.2.1FPCM模型構(gòu)建背景

根據(jù)上述對林業(yè)碳庫分類、核算模型以及中國林業(yè)碳庫發(fā)展現(xiàn)狀的分析可以看出，目前沒有專門針對中國林業(yè)碳庫的核算模型。首先，換算因子連續(xù)函數(shù)法只能核算森林碳庫中的生物量碳庫，不包括土壤碳庫，核算出來的森林碳庫值不全面。其次，IPCC推薦的HWP碳庫核算方法不能保證數(shù)據(jù)的精確性且對數(shù)據(jù)要求太高。另外，目前林業(yè)碳庫僅有的兩個核算模型中，F(xiàn)ORCARB模型只適用于美國（FORCARB 2）和加拿大安大略?。‵ORCARBON）林業(yè)碳庫的評估，而CO2FIX模型由于對參數(shù)要求極高且針對性不強。據(jù)此，構(gòu)建符合中國林業(yè)碳庫計量森林-林產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的復合一體化碳庫模型（ForestProducts Carbon Model/FPCM）尤為必要。

2.2.2FPCM模型機理分析

研究對中國林業(yè)碳庫的運行機理進行分析（圖2），縱向上，林業(yè)碳庫可分為社會環(huán)境、森林及HWP三個體系，其中社會環(huán)境體系包括社會生態(tài)子系統(tǒng)和社會響應子系統(tǒng)，社會生態(tài)子系統(tǒng)指社會已有的林業(yè)政策以及社會對HWP的供給與需求等，而社會響應子系統(tǒng)主要指社會由于林業(yè)碳庫的影響所作出的回應，包括在氣候談判中的觀點與決策、責任承擔以及所采取的減排策略等。森林體系包括森林碳庫子系統(tǒng)和自然響應子系統(tǒng)，森林碳庫子系統(tǒng)主要指森林中林木、林下植被、土壤以及枯落物和枯死木等部分，自然響應子系統(tǒng)是指由于自然因素影響森林碳匯的因素，包括森林火災、自然災害、疾病及鼠災等。HWP體系包括HWP碳庫子系統(tǒng)和人為響應子系統(tǒng)兩部分，HWP碳庫子系統(tǒng)是指原木、紙制品、竹制品、鋸材、人造板等HWP所包含的碳儲量，人為響應子系統(tǒng)是描述人的行為對HWP碳儲量產(chǎn)生影響的因素，具體包括生產(chǎn)加工HWP、廢棄處理HWP（即回收、填埋或者直接燃燒）。橫向上，森林碳庫子系統(tǒng)和HWP碳庫子系統(tǒng)組成了林業(yè)碳庫體系的碳儲存，自然響應子系統(tǒng)和人為響應子系統(tǒng)構(gòu)成了林業(yè)碳庫體系的碳干擾。

在這些子系統(tǒng)的相互關系中，碳儲存和碳干擾對林業(yè)碳庫體系產(chǎn)生直接的影響。社會生態(tài)子系統(tǒng)會對森林碳庫子系統(tǒng)施加壓力，并對HWP碳庫子系統(tǒng)產(chǎn)生影響。森林碳庫子系統(tǒng)為HWP碳庫子系統(tǒng)提供資源，HWP碳庫子系統(tǒng)對社會環(huán)境體系中社會生態(tài)子系統(tǒng)提供資源。碳干擾體系對林業(yè)碳庫系統(tǒng)有重要的影響，其中自然響應子系統(tǒng)對森林碳庫子系統(tǒng)產(chǎn)生直接干擾，對HWP碳庫子系統(tǒng)產(chǎn)生間接干擾，同時也會對社會環(huán)境體系產(chǎn)生間接的影響。人為響應子系統(tǒng)對HWP碳庫子系統(tǒng)的碳儲存產(chǎn)生直接干擾作用，對社會環(huán)境體系同樣會產(chǎn)生間接的影響。

通過上述對林業(yè)碳庫的組成框架及運行機理進行分析（圖2），從碳庫的收和支兩個角度，構(gòu)建森林-林產(chǎn)品鏈式關系的中國林業(yè)國家復合碳庫測度模型，收主要指森林碳匯和HWP碳儲兩個部分，具體包括森林中林木、地下植被、土壤的儲碳和HWP的儲碳；支主要指森林枯死物和枯落物的氧化分解、森林火災造成的碳流失、薪材焚燒的碳排放、HWP從初級產(chǎn)品生產(chǎn)加工成中間產(chǎn)品以及終極產(chǎn)品產(chǎn)生的碳排放和HWP廢棄后的焚燒、腐蝕分解。通過分析森林-林產(chǎn)品復合碳庫產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，即森林生態(tài)環(huán)境中的碳收支以及木材采伐后從原木狀態(tài)開始產(chǎn)生的一系列碳流動（原木的碳儲存和后續(xù)的碳排放），具體包括薪材燃燒產(chǎn)生的碳排放、生產(chǎn)加工成中間或終極產(chǎn)品過程中發(fā)生的

3中國林業(yè)碳庫模型的數(shù)理系統(tǒng)3.1FPCM模型的數(shù)理結(jié)構(gòu)

FPCM模型的核心思想是：中國林業(yè)碳庫CT為森林碳庫CF與HWP碳庫CP的匯總。該模型的邏輯架構(gòu)是基于森林-HWP復合碳庫體系、從林業(yè)碳庫收和支兩個角度來評估林業(yè)碳庫水平，即兩碳庫的值為各自的碳儲量增加值（C+F和C+P）與減少值（C-F和C-P）的差。其中，森林碳庫的收指的是森林中林木CA、林下CB以及土壤CS以及竹林中竹木CA′、竹下CB′以及竹林地CS′的碳儲量之和，而森林碳庫的支則為采伐剩余物CRt、森林火災CFDi以及病蟲鼠害CDPR造成的碳排放。而HWP碳庫的收則為非紙類HWPCH、紙類HWPCSP、竹類產(chǎn)品CBP以及用于回收的HWP碳儲量CDR之和，其碳庫支出則為木質(zhì)燃料使用CWF、生產(chǎn)加工CM以及最終廢棄處理時用于燃燒CDF和分解CDD產(chǎn)生的碳排放之和。

3.2FPCM模型的系統(tǒng)內(nèi)涵

3.2.1FPCM模型——森林子碳庫FCM

研究對現(xiàn)有的蓄積量法、單指數(shù)衰減模型等科學方法進行再推導、綜合與改進[15， 29-37]，在遵循林業(yè)碳庫自然發(fā)展規(guī)律的基礎上，推導中國林業(yè)碳庫FPCM模型的核算公式。

森林（包括竹林）碳匯可用林木、林下植物以及土壤碳儲量之和來表示，即：

森林碳匯=林木生物量固碳量+林下植物固碳量+土壤固碳量

則非竹林的林木固碳量可用公式（1）表示為：

式中：CA表示非竹林中林木的固碳量，Sij表示第i類地區(qū)第j類森林類型的面積，Vij為第i類地區(qū)第j類森林類型單位面積蓄積量，δ為生物量擴大系數(shù)，ρ為容積系數(shù)，γ為含碳率。林下植被和土壤的固碳量可用公式（2）和（3）表示為：

上述探討的是非竹林的固碳量核算，竹林的固碳量核算原理與非竹林相同，即為竹木、林下植物以及竹林的固碳量之和。竹木碳儲量可根據(jù)竹林生物量計算，竹林土壤有機碳儲量為竹林面積和單位面積土壤碳儲量的乘積，林下及枯落物碳儲量由其占整個竹林碳儲量的比例求出。根據(jù)竹子密度、生物量、產(chǎn)量等差異以及中國林業(yè)統(tǒng)計部門對竹子統(tǒng)計時的分類，文章將竹子分為毛竹和其它竹兩類分別進行核算。其中，竹木部分的固碳量可用公式（4）表示如下：

式中：BS1和BS2分別表示單位面積毛竹和其它竹的生物量，A1和A2分別表示毛竹和其它竹的面積，F(xiàn)1和F2分別表示毛竹和其它竹的碳轉(zhuǎn)換系數(shù)。竹下植被的固碳量可用公式（5）表示為：

式中：CB和CS′分別表示竹下植被的碳儲量和土壤碳儲量，α1和α2分別表示毛竹和其它竹的林下及枯落物碳儲量占其竹林總碳儲量的比值，β1和β2分別表示毛竹和其它竹的面積占竹子總面積的比例。竹林土壤的固碳量可用公式（6）表示為：

式中：CSi為第i類竹林單位面積土壤碳儲量，Ai表示第i類竹林的面積。

森林中樹木被砍伐后，一部分被運出森林成為原木或者薪材，原木則進行再加工成為中間HWP或終極HWP，而薪材則被燃燒釋放二氧化碳，而另一部分砍伐剩余物則會被留在森林，這部分剩余物將會和其他枯死木或者枯落物一起進行碳排放，在核算林業(yè)碳庫時，這部分剩余物的碳排放應該被考慮，如公式（7）所示：

式中：CRt指砍伐剩余物在t年后的累計碳排放量，CR0是指最初樹木和樹枝中的含碳量之和，k為分解常數(shù)。

在林業(yè)碳庫框架體系中，既包括自然狀態(tài)下儲存的碳儲量，即林木、林下植物、土壤儲存的碳量以及枯死木的分解產(chǎn)生的碳排放，又包括由于自然或人為因素造成的森林燃燒和病蟲鼠害等導致的碳排放。2003年和2006年中國森林火災受害面積分別為451 019.9 hm2和408 255 hm2，分別占當年全國森林總面積的0.26%和0.21%，因此，在核算中國林業(yè)碳庫碳儲量時，森林火災造成的碳排放不能忽視，具體核算模型見公式（8）：

式中：CFDi、Ai、CFi及E分別為第i年由于森林火災造成的碳排放量、火災面積、森林碳匯量以及燃燒效率。森林中由于病蟲鼠害造成的碳排放核算公式如公式（9）所示：

式中：CDPR表示由病蟲鼠害造成的碳排放量，Sij表示損失的第i類地區(qū)第j類森林類型的面積，Vij為損失的第i類地區(qū)第j類森林類型單位面積蓄積量，DW表示干材密度，F(xiàn)表示為碳轉(zhuǎn)換系數(shù)。

3.2.2FPCM模型——HWP子碳庫PCM

HWP碳庫包括林產(chǎn)品的碳儲存和后續(xù)的碳排放，具體包括薪材燃燒產(chǎn)生的碳排放、生產(chǎn)加工成中間或終極產(chǎn)品過程中發(fā)生的碳排放以及HWP廢棄后燃燒或自然分解產(chǎn)生的碳排放。林木被砍伐處理后，首先變成初級產(chǎn)品，包括原木和薪材，再進行生產(chǎn)加工成為中間產(chǎn)品，如膠合板、纖維板、鋸材等，或者進一步生產(chǎn)加工成為最終產(chǎn)品，如家具、紙和紙制品等。在核算HWP碳儲量時，有兩種方法：直接法和間接法。直接法即指直接核算終極產(chǎn)品的碳儲量，但現(xiàn)實中由于終極HWP其種類繁多、數(shù)據(jù)獲取困難，很難做到精確。間接法是指從HWP的初級狀態(tài)入手，核算初級產(chǎn)品的碳儲量，然后減去后續(xù)生產(chǎn)加工及廢棄燃燒或者分解產(chǎn)生的碳排放，由于初級產(chǎn)品種類少（包括原木和薪材），為了便于實際操作，選用HWP碳儲量的間接核算方法，并運用IPCC指定的生產(chǎn)法的思想對HWP子碳庫進行推導[38]。

由于不同種類HWP的使用壽命和分解周期不同，從而導致其廢棄率、腐蝕分解率等均不相同，其中差別最大的就是紙類HWP和非紙類HWP，因此文章將原木分為紙類原木和非紙類原木進行核算分析，其碳儲量核算方法如公式（10）所示：

式中：CH、CSP和CWF分別表示非紙類原木、紙類原木的碳儲量以及薪材的碳排放量，Vi表示第i種HWP的體積，ρ為容積系數(shù)，γ為含碳率。薪材燃燒產(chǎn)生的碳排放一次性釋放，其碳排放核算公式為：

式中：VWF為薪材的體積。HWP碳庫值本質(zhì)上為林產(chǎn)品的碳儲存與其碳排放的差，由于中國HWP性質(zhì)以及統(tǒng)計方式的不同，竹產(chǎn)品的計量方式是株，而其他HWP則是體積，因此FPCM模型對這兩種碳儲量的核算采用不同的方式，其中原竹的碳含量可表示為公式（12）：

式中：CBP表示原竹的碳儲量，N1、N2分別表示毛竹和其它竹的株數(shù)，B1、B2分別為毛竹和其它竹的生物量，F(xiàn)1、F2分別為毛竹和其它竹的碳轉(zhuǎn)換系數(shù)。

HWP生產(chǎn)加工過程中會釋放二氧化碳，生產(chǎn)加工過程造成的碳排放用生產(chǎn)過程中消耗的煤炭、石油、天然氣等能源產(chǎn)生的碳排放核算[39]，即這部分的碳排放相當于生產(chǎn)這部分HWP時消耗的能源的碳含量，具體核算方法如公式（13）所示：

式中：CM表示生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的碳排放，λi表示第i類能源的碳排放系數(shù)，c為用HWP生產(chǎn)紙產(chǎn)品的比率，MH和MSP分別表示生產(chǎn)非紙類HWP和紙類HWP使用的第i類能源消耗量。

HWP廢棄處理有三種方式：直接燃燒、自然分解和回收。其中用于回收的廢棄HWP將增加其碳庫的碳含量，直接燃燒的廢棄HWP的碳將一次性釋放，自然分解的廢棄HWP則會慢慢向大氣中排放碳，其產(chǎn)生碳排放與HWP的使用壽命和分解年數(shù)有關，F(xiàn)PCM模型采用速率恒定法來核算產(chǎn)品的廢棄速率和分解速率，即廢棄率和分解速率分別為使用壽命和自然分解所需年限的倒數(shù)[40]，具體核算方法用公式（14）-（16）表示：

4結(jié)論

研究探討了全球氣候變化背景下包含森林子碳庫和HWP子碳庫在內(nèi)的國家林業(yè)碳庫的發(fā)展狀況，為中國林業(yè)碳庫系統(tǒng)框架的構(gòu)建提供理論背景支持。根據(jù)森林碳匯功能與HWP碳儲功能的關聯(lián)理論與模型，推導和改進現(xiàn)有的林業(yè)碳庫核算模型和方法，以實現(xiàn)目標碳從森林子碳庫向HWP子碳庫的過渡與轉(zhuǎn)移，從而對中國林業(yè)碳庫模型的構(gòu)建給予邏輯方法支撐。在此基礎上，基于森林-林產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展現(xiàn)狀，構(gòu)建包括森林子碳庫和HWP子碳庫的復合一體化碳庫模型（FPCM），使之為創(chuàng)新中國林業(yè)碳庫的計量與評價提供判據(jù)。

研究對世界林業(yè)碳庫的發(fā)展現(xiàn)狀進行了探討，歸納和比較國內(nèi)外主流的關聯(lián)林業(yè)碳庫評估方法模型，從而對中國林業(yè)碳庫模型的構(gòu)建提供理論背景支持和邏輯方法支撐。通過比較發(fā)現(xiàn)，目前關聯(lián)的林業(yè)碳庫模型包括森林碳匯計量模型、HWP碳庫計量模型和結(jié)合森林子碳庫和HWP子碳庫于一體的林業(yè)碳庫模型，但通過分析發(fā)現(xiàn)均不適合中國林業(yè)碳庫的評估。

另外，研究分析了現(xiàn)有中國林業(yè)碳庫評估存在的優(yōu)勢和弊端，找出適合中國林業(yè)特點的國家碳庫創(chuàng)新評估路徑，運用政府間氣候變化專門委員會指定的生產(chǎn)法的思想，通過分析目標碳在HWP產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)、加工等過程中的流入和支出，提出創(chuàng)新中國林業(yè)碳庫的模型構(gòu)想并對其系統(tǒng)內(nèi)涵進行分析。結(jié)果顯示，目前沒有專門針對中國林業(yè)碳庫的核算模型，且現(xiàn)有中國林業(yè)碳庫系統(tǒng)的方法存在一定的弊端，構(gòu)建符合中國林業(yè)碳庫計量森林-林產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的復合一體化碳庫模型尤為必要。

研究在提出創(chuàng)新中國林業(yè)碳庫模型構(gòu)想的基礎上，賦予了中國林業(yè)碳庫系統(tǒng)模型數(shù)學表達，分析其數(shù)理結(jié)構(gòu)并進行邏輯演繹，在森林子碳庫和HWP子碳庫兩個復合鏈式體系下構(gòu)建了中國林業(yè)碳庫系統(tǒng)測度模型（FPCM），并對FPCM測度模型的框架機理、發(fā)展路徑、系統(tǒng)內(nèi)涵以及運行架構(gòu)等進行了具體分析，以期為創(chuàng)新中國林業(yè)碳庫的評估提供理論依據(jù)和科學的核算方法。

（編輯：尹建中）

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