漢代“溫室效應”問題試探
——以林業(yè)薪炭耗費為中心

李 欣

（北京大學光華管理學院）

漢代“溫室效應”問題試探
——以林業(yè)薪炭耗費為中心

李 欣

（北京大學光華管理學院）

近期《自然》雜志有關漢代“溫室效應”的揭示，可以嘗試從社會林業(yè)的薪炭耗費視角予以量化推定和論證。作為森林資源面對的常規(guī)性壓力，薪炭耗費涵蓋普通民眾、宮室官寺、冶鐵鑄銅、制陶煮鹽、陵墓用炭等多個領域。在現(xiàn)有研究成果及相關考古資料的基礎上，通過對此常規(guī)性耗費規(guī)模進行可能的數(shù)量估算，不僅可以印證史籍關于部分區(qū)域林木資源缺乏的歷史記錄，對于兩漢之際由暖而寒的氣候變遷及頻繁的自然災害也獲得更為全面的認識。

森林資源；薪炭消耗；溫室效應；生態(tài)變遷

近期《自然》雜志刊發(fā)的一項基礎研究引起學者極大關注，它揭示出西漢中后期碳排放已經達到極為驚人的地步?？茖W家們通過格陵蘭島冰芯所含氣體的資料分析，確認大氣中的甲烷含量在大約2 000年前明顯上升，并在較高數(shù)值上持續(xù)了約200余年［1］。這項基礎研究豐富了學界在竺可楨等學者［2］基礎上對于古代生態(tài)環(huán)境史的相關認識，也提示我們2 000年前人類社會通過對森林的破壞施加于環(huán)境的影響，已經達到改變局域氣候的程度，而非《聯(lián)合國氣候變化框架公約》早期認為的人為因素對氣候環(huán)境的改變，始于工業(yè)革命對礦物燃料的大量使用。

通過漢代史籍記錄與考古資料的印證，學術界已經確信中國2 000年前的生態(tài)環(huán)境曾發(fā)生過劇烈的變化。以兩漢交替的氣候變遷為例，就曾有過由暖而寒的歷史趨勢。秦漢時期植被生境與部分野生動物分布地域遠比歷史后期要廣，當時竹類生長區(qū)的北界已經達到北河（今天內蒙古準格爾旗沙漠區(qū)域）的邊緣［3］，長江流域和珠江流域的廣大地區(qū)都有犀牛和大象分布。史念海早年經過實地考察證明，西漢時期在鄂爾多斯高原設置過的縣級行政單位多達20多個，有1處縣城遺址已然處于今天的沙漠之中，有7處縣城遺址也非?？拷衬?。他指出:“西漢初在這里設縣時，還沒有庫布齊沙漠。至于毛烏素沙漠，暫置其南部不論，其北部若烏審旗和伊金霍旗在當時也應該是沒有沙漠的?！保?］

漢代社會森林資源破壞的主要壓力來自于薪炭消耗與木材利用，涉及碳排放則集中于社會經常性的薪炭消耗，以及“焚林而田”“焚林而獵”“燎祭”等習俗性社會活動。本文將在人口基數(shù)、森林蓄積等基礎上，借鑒量化史學的方法，對社會經常性薪炭耗費嘗試進行部分量化推定，并根據(jù)考古冶鐵遺址測算當時冶鑄業(yè)的薪炭耗費規(guī)模。社會習俗中的臨時性燒林活動，則主要進行社會史的相關考察。

一、漢代林業(yè)薪炭耗費的量化研究

前工業(yè)社會，燃料是人民生活和生產的必備條件。秦漢時期主要以薪柴和木炭作為燃料選擇［5］，廣泛地使用于城鄉(xiāng)日常生活，以及社會經濟生產如冶鐵、煉銅、鑄陶、煮鹽等多個方面。當時中央官署中有明確的人員負責執(zhí)掌薪炭供應［6］，社會上有專門“艾薪樵”“賣以給食”［7］作為謀生手段的人，薪炭的采伐燒制和運輸也是民眾力役的一項重要內容。以京畿地區(qū)為例，宮室、官寺的薪炭供應為常制，一般情況下，甚至包括離宮別館在內都需做好薪炭日常儲備工作［8］。地方州縣官府有供應薪炭的情形，大多時候則由官員自己負擔購買，東漢人崔寔論及縣令月俸之薄，曰:“一月之祿，得粟二十斛，錢二千……客庸一月千，芻膏肉五百，薪炭鹽菜又五百?！保?］平民社會的日常生活和宮室官寺的薪柴木炭供應，是林木資源消耗最主要的領域。對此我們可以嘗試借鑒已有研究成果，做一點粗略的量化推定。首先，我們可以估算兩個參數(shù):一個是每人或每戶的年平均薪炭消耗量；另一個是森林的年平均木材蓄積量。史籍中有明確數(shù)字記錄宮室耗薪柴量的，目前只有明代可供參考——明末宮廷每年耗薪柴量達2 600多萬斤，紅螺炭1 200多萬斤，當時明宮人數(shù)約9 000人［10］。龔勝生先生曾依此人均配額量，對唐代長安城的薪炭供應進行考察，計算結果顯示“唐長安城人口約80萬，年耗薪柴40萬噸，其中宮中年耗3萬噸，百官年耗7萬噸，市民年耗30萬噸”［11］。趙岡先生則認為從唐中期出現(xiàn)的薪柴荒來看，龔勝生研究中所采用的配額數(shù)字可能只是最低消耗，他取長安城人口53萬，得年耗柴總量為53萬m3（約32萬t）［12］，每人每年耗薪柴1 100市斤（即每天3市斤）。近年又有學者調查滇南九縣居民的木材消耗量［13］，以石屏縣為例，年耗薪柴約35萬至40萬m3，其中25萬m3是被燒掉的，該地居民24.6萬人，平均每人每年燒1 m3的木柴。按照1m3= 0.6 t計［14］，每人每天燒薪柴3.3市斤，與唐長安城人均日耗量相近。大體在長期的歷史進程中，處于自然經濟狀態(tài)下人們生活消耗薪柴量基本是一致的。我們便取較小的估算數(shù)字:每人每天3市斤（即每人每年0.55 t），或每人每年1m3。

接下來，我們再根據(jù)每年的消耗量來估算每年的森林破壞面積。據(jù)1982年全國林業(yè)統(tǒng)計［15］，每畝森林的木材年蓄積量為4.7m3，近年又曾調查秦嶺地區(qū)森林的每畝木材年蓄積量為4.8 m3［16］。我們就取4.7m3來計算，那么秦、西漢、東漢人口高峰期薪柴的年消耗量、年毀林面積如表1所示。

表1　秦漢時期薪柴耗費森林狀況［17］

如果被伐林區(qū)可實現(xiàn)自然更新的比例為90%，10%的林區(qū)變?yōu)橥?，那么由秦至漢每年因薪柴消耗而徹底消失的森林面積，從0.43百萬市畝增加到1.38百萬市畝。這是一個大略的估算數(shù)字，不過實際上可能還是偏低的。首先，我們所取的每人每年1m3的耗薪柴量相對于秦漢社會一定是偏低的。秦漢時代民眾生活中普遍使用陶器為主要炊具，陶制炊具導熱性能遠差于后世的鐵制炊具，相比較而言所耗薪柴量自然會更高。其次，我們所用的每畝木材4.7m3的年蓄積量是以秦嶺林區(qū)來計算的，秦嶺巨木較一般森林為多，根據(jù)《中國農業(yè)百科全書·林業(yè)卷（下）》載，近代人工栽植的專用薪炭林每畝森林的年蓄積量是很低的，一般闊葉矮林僅為0.67～1.3m3［18］。加之，考慮到這其間木炭的大量使用（木炭的出炭率約為每3斤木柴得1斤炭），秦漢社會因薪柴利用而帶來的實際年毀林面積可能更高。

薪柴之外，秦漢社會冶鐵、鑄錢、制陶、煮鹽等手工業(yè)產品的生產又大量使用木炭。煮鹽、制陶對于火焰溫度要求相對不高，所以應該主要是以木柴為燃料，木炭為輔助。目前發(fā)掘的大量漢代制陶遺址，火膛堆積以柴灰為多，也有一些遺址發(fā)現(xiàn)炭灰。漢長安城一號窯“火膛底部堆滿炭灰”［19］。廣西梧州富民坊漢代印紋陶窯址發(fā)掘，在火膛底發(fā)現(xiàn)大量木炭堆積層［20］。貴州沿河洪渡漢代窯址，在火膛和窯床遺址也曾發(fā)掘出木炭、草灰相混［21］?？梢酝葡?，隨著漢代制陶業(yè)的發(fā)展，彩繪陶、釉陶等質地較硬，相對要求的燒制火溫也較高，東漢后期又出現(xiàn)了復雜的青瓷燒制技術，那么對于火溫的準確掌握是至關重要的，相對于木柴而言，木炭恰恰可以成為理想的燃料選擇。

歷來鹽冶作坊多靠近山林，以便于就近取材［22］。漢代冶金業(yè)的規(guī)模發(fā)展迅速，僅《漢書·地理志》提及武帝元狩年間組織官府鹽鐵官營，在全國范圍內布置鐵官40余處，而從已有考古發(fā)掘的統(tǒng)計來看，全國鐵作坊遺址數(shù)目已達80多處［23］，說明一個鐵官下又往往轄有多個鐵作坊。根據(jù)這些鐵官遺址的考古揭示，漢代冶鐵業(yè)的作坊規(guī)模和官府的系統(tǒng)化管理，都達到極高水準，北京鋼鐵學院曾對古滎鎮(zhèn)冶鐵遺址做出分析:“依據(jù)當?shù)厮龅哪咎亢褪沂某煞?，列出鐵、碳、氧化鈣、二氧化硅、渣量、煤氣量和煤氣中含碳氣體量等七個平衡方程。根據(jù)方程計算，一號高爐每生產一噸生鐵，約需鐵礦石二噸，石灰石一百三十公斤，木炭七噸左右，渣量六百公斤多，日產約五百公斤?！保?4］若此處高爐作業(yè)整年，每年就需消耗木炭1 267.5 t（每日產生鐵半噸計算），相當于6 318m3的木材量（以木材0.6 t/m3、出炭率33%計算）。再以每畝森林取木材4.7 m3計算，一號高爐一年將消耗1 344畝左右的森林［24］。假定被砍伐的森林有八成左右可以在多年后自我更新、恢復和再生，其中兩成左右變成童山，那么古滎鎮(zhèn)冶鐵遺址從西漢中后期持續(xù)至東漢的兩百多年間，由于此地冶鐵活動而徹底消失的林區(qū)，將達近5萬～6萬市畝。漢代學者描述當時的冶鑄情形時曰“上掩天光，下畛地材”［25］，貌似一副末日景象，事實上對部分區(qū)域的生境而言可能并非夸張之詞。貢禹也曾就冶鑄業(yè)嚴重破壞森林提出激烈的批評:“鋻地數(shù)百丈，銷陰氣之精，地藏空虛，不能含氣出云，斬伐林木亡有時禁，水旱之災未必不由此也?！保?6］

《自然》雜志刊布科學家們通過格陵蘭島冰芯所含氣體的資料分析，確認大氣中的甲烷含量在大約2 000年前明顯上升，并在較高水平上保持了大約200年。進一步分析認為，最終此次碳排放趨勢在公元200年開始下降，應該跟漢帝國、羅馬帝國滅亡后人口銳減有關。

眾所周知，以單體分子的溫室效應來看，CH4約為CO2的25倍。在排除了火山集中爆發(fā)、沼澤分布面積大范圍擴張等地質事件后，發(fā)生在2 000年前的這場“溫室效應”，應當從當時東西方世界（漢帝國和羅馬帝國）大規(guī)模毀林和使用薪炭作燃料中尋找解釋。在上述冶鑄等手工業(yè)領域大量使用薪、炭作為主要燃料以外，漢代社會農業(yè)生產過程中還有“伐木而樹谷，燔萊而播谷，火耕而水褥”“焚林而田”的傳統(tǒng)；上層社會狩獵有“焚林而獵”的習俗；民間祭祀盛行“燎祭”之風。漢武帝元光河決，動員數(shù)萬之眾塞瓠子決口，卻因“東郡燒草，以故薪柴少”，只能“下淇園之竹”［27］，這里“燒草”即與燒山無異，出于墾殖的需求向山林要土地，并將地表樹木等植被焚燒后當作肥料使用。隨著農業(yè)人口不斷增加，農耕區(qū)域持續(xù)擴展，長江以南地區(qū)逐漸被開發(fā)，“九真俗燒草種田”［28］，農耕活動當中“伐木焚之以益其肥”的情形在這些區(qū)域較為普遍。當時上層社會狩獵成風，“焚林而狩”也是常見的情形，王粲《羽獵賦》形容其景象尤為真切:“旌旗云橈，鋒刃林錯。揚暉吐火，曜野蔽澤。山川于是搖蕩，草木為之摧撥?！保?9］秦漢時期燎祭的對象也相當廣泛，裴松之注引《獻帝傳》曰:“燎祭天地、五岳、四瀆?！睍r俗季秋“收秩薪柴”，以供“百祀之薪燎”?！妒酚洝し舛U書》載，漢武帝封泰山，“禮畢，燎堂下”，幸甘泉太一，“已祠，胙余皆燎之”。從現(xiàn)代生態(tài)學的角度考察，漢代社會“焚林而狩”的原始娛樂形式、“焚林而田”的農業(yè)傳統(tǒng)、“燎祭天地、五岳、四瀆”的祭祀傳統(tǒng)，以及前述冶鑄業(yè)大量耗費薪炭，必然會造成大量的碳排放。

近年關于秦漢時期氣候變遷研究取得豐碩成果，學界基本達成這樣的共識——兩漢時期的氣候環(huán)境經歷了由溫暖濕潤向干燥寒冷的轉變。漢初較為溫暖，兩漢之際開始逐漸變干變冷［30］。其中，竺可楨先生曾根據(jù)歷代物候記錄描繪古代氣溫變遷圖表，并將極地冰川研究有關挪威雪線變化曲線與5 000年來中國氣溫變遷相對照，發(fā)現(xiàn)二者升降大體上一致（見圖1）。同時，他參照早期極地研究關于格陵蘭島冰芯的放射性同位素研究成果［31］，截取公元300年至1900年這一時段，比較近1 700年來格陵蘭氣溫升降與他采用物候資料所測得的同時期中國氣溫表，表A表示公元300年至1900年中國氣溫的波動曲線，B表示同時期用δ（18O）同位素測定的格陵蘭島溫度變遷記錄，結論是“兩條線基本可以說是平行”（見圖2）。古代格陵蘭島氣候變遷與古代中國氣候變遷基本呈現(xiàn)出一致的特征，證實當時的氣候波動是全球性的。

竺可楨先生的這項研究對中國古代環(huán)境研究領域影響深遠，其后的研究正是沿著這一思路不斷深化和補充史料，為學界認識古代環(huán)境問題提供了更多角度。不過，我們發(fā)現(xiàn)在繪制這樣的氣候變遷曲線時，大多數(shù)學者相信作為全球性的氣候變遷屬于自然趨勢，其中人為推動環(huán)境變化的因素究竟達到什么程度是無法衡量的。在前文量化推論的基礎上，我們希望能進一步推進古代環(huán)境變遷研究中有關人為因素的認識，結合近期極地研究有關漢帝國及羅馬帝國時期“溫室效應”的揭示，提供更多或然性的思考供學界參考。

人類社會對自然環(huán)境的影響度，取決于耗費資源的多少以及排放污染的多少。通過對漢代社會所耗薪炭的初步數(shù)量估算，我們推測，當時人為施加于環(huán)境的影響已經達到相當規(guī)模，除了兩漢氣候波動不應當忽視人為因素的影響之外，兩漢之際區(qū)域性林木缺乏的記錄也值得環(huán)境研究者的重視。

伴隨漢代冶鑄業(yè)對木炭需求的急劇擴大，致使許多地方的林木資源開始出現(xiàn)短缺的情況，這方面史料記載不少。首先京畿地區(qū)森林資源告緊迫，竇廣國早年的經歷說明，西漢初洛陽附近已無燒炭材木，還要遠到宜陽縣的山中去砍伐燒炭。兩漢之際，在“斬伐林木亡有時禁”的情形下，中原地區(qū)“百姓苦乏材木”的情形日益突出。東漢靈帝時，為修建洛陽宮室，“發(fā)太原、河東、狄道諸郡材木”［32］。王莽修建九廟時，甚至不得不拆毀舊有宮觀建筑，取其材瓦［33］。

終南山為秦漢時期著名的林業(yè)資源區(qū)，《漢書·地理志》曰:“鄠、杜竹林，南山檀柘，號稱陸海，為九州膏腴。”［34］而到東漢后期似乎終南山的林木資源也告緊迫，《后漢書·楊震列傳》記錄了董卓意欲遷都長安與臣下的一番對話:“關中肥饒，故秦得并吞六國。且隴右材木自出，致之甚易。又杜陵南山下有武帝故瓦陶灶數(shù)千所，并功營之，可使一朝而辨。”［35］這里，董卓欲遷都長安的時候，以“隴右之材自出，致之甚易”堅持己見，仿佛也透視東漢末終南山已沒什么可用材木了，因為發(fā)動隴右之材木與采伐南山相比較，明顯是舍近求遠的做法，如果終南山仍然可以供應宮室官府所需，董卓也不會如此安排。雖然當時京畿地區(qū)有不少皇家苑囿，但真實的歷史情形恐如余華清先生所講:“苑囿并非全是林區(qū)，且其地域畢竟限于一定范圍，因而所產木材的數(shù)量是有限的?；适液透骷壵璧拇罅磕静?，主要依靠大規(guī)模采伐天然森林獲得?！保?6］

具體來講，除了長安、洛陽兩京畿區(qū)，秦漢時期平原地區(qū)的天然森林資源已趨枯竭，有關大面積林區(qū)的記錄很少見，尤其在一些農業(yè)成熟區(qū)，木材短缺已經非常明顯。《史記·貨殖列傳》曰:鄒、魯之地“無林澤之饒”，梁、宋之地“無山川之饒”［37］?！尔}鐵論·通有》又提到曹、衛(wèi)、梁、宋等地（即黃河中下游地區(qū)）缺乏木材的記載，“今吳、越之竹，隋、唐之材，不可勝用，而曹、衛(wèi)、梁、宋采棺轉尸”［22］，只有江南等尚未全面開發(fā)的地區(qū)竹木資源還算豐饒，黃河中下游平原的廣闊區(qū)域，人們甚至只能以劣質的柞木制棺或棄而不葬了。根據(jù)考古發(fā)掘的情境來看，東漢時期的墓葬盛行以磚石為墓室，木槨室較西漢已極為少見，木材供應的不足，有可能是墓葬形式改變的原因之一。

二、“溫室效應”與漢代社會的水旱災害

生態(tài)環(huán)境是人類生產和發(fā)展的重要條件，生產力越是低下，生態(tài)條件對社會的制約作用越明顯；而社會生產的高度發(fā)展，則往往會打破原有森林生態(tài)條件的自然平衡。在短期內對區(qū)域林木資源進行過度采伐，又不能通過有效的途徑及時進行補充，那么勢必會造成嚴重的生態(tài)破壞。當時的冶鑄業(yè)用今天的標準來看，不見得規(guī)模有多大，但由于技術、設備落后原始，開采效率低，采伐量必然很大，造成原始植被和表土的破壞，水土流失相當嚴重，所謂“鋻地數(shù)百丈，銷陰氣之精，地藏空虛”。

根據(jù)現(xiàn)代生態(tài)學常識，森林具有涵養(yǎng)水源、調節(jié)氣候和保持水土的功能。100 000畝森林所涵養(yǎng)的水量，可以相當于一個庫容量為200萬m3的水庫，因此森林又有“天然水庫”之美譽。山林川澤被視為取之不盡的資源，無節(jié)制的采伐必然會導致森林蓄水能力的下降，進而引發(fā)水土流失、淤積河道，大大降低河流調節(jié)洪水和防洪的能力，引發(fā)洪澇、干旱等自然災害。清人梅曾亮《書棚民事》曾對棚民破壞山林造成嚴重水土流失有過一段很貼切的描述:“今以斤斧童其山，而以鋤犁疏其土，一雨未畢，沙石隨下，奔流注壑，澗中兼填汙不可貯，水畢至窪田中乃止。及漥田竭而山田之水無繼者。是為開不毛之土，而病有谷之田，利無稅之慵，而瘠有稅之戶也?！保?8］山區(qū)丘陵的森林覆蓋可以承接雨水，涵養(yǎng)水源。據(jù)現(xiàn)代水文學測定，森林降雨中林冠所截留的雨水能占到降雨量的15%～40%，5%～10%的雨量可被枯枝落葉層吸收，有20%左右滲入土壤蓄貯，還有一部分形成地下徑流匯入江河，只有很小一部分成為地表徑流。因此，在森林過度砍伐的情形下，地表徑流量劇增，對土壤形成較大沖擊侵蝕，“沙石隨下”，土壤也因為蓄貯水量過少、蒸發(fā)過快，降雨過后很快便又干旱。例如，根據(jù)對祁連山水源林的觀測，在高出地面2 000 m的山上，雨后69.5天，雨水才能從山上流到山下［39］。

如果森林植被受到嚴重破壞，自然會看到從“滴瀝成泉”轉而“奔流注壑”，降雨無法被有效地吸收駐存，順流而下不斷沖刷地表，水土流失就會成為嚴重的生態(tài)災難。一方面沖刷而下的沙土，逐漸在下游河道、水庫沉積，形成淤塞區(qū)，會進一步阻礙上游洪水的泄流。另一方面，被沖刷過的地表土對雨水的滲透能力下降，降雨后很快就形成地面徑流，降水迅速流失而難以駐存在當?shù)?。這就使上下游河湖蓄水能力失衡，成為水旱災害頻繁的誘因。

秦漢時期自然災害頻繁發(fā)生，以水旱之災對社會經濟發(fā)展影響最大，水旱災害發(fā)生的頻率與森林覆蓋率的下降有直接關聯(lián)。從數(shù)據(jù)統(tǒng)計看，隨著時代推移，水旱災害呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，而兩漢京師以及黃河流域這樣的人口活動較為集中的區(qū)域更為明顯，東漢以后有關長江流域自然災害的記錄也多了起來。漢代自然災害的發(fā)生，武帝時期、西漢后期的元、成、哀、平帝時期以及東漢安帝到漢獻帝時期是3個高峰期。例如，西漢時期出現(xiàn)了全國性旱災8次、水災13次，地方性的災害又以西部地區(qū)居多，在公元前2世紀至公元前1世紀的西漢時期，僅陜北黃土丘陵溝壑地區(qū)旱災就多達27次［25］。

史料記錄和圖表相互對照，兩漢之際水旱災害頻次較高的3個高峰時期，大體上對應了圖1公元元年前后的一個完整波段，也剛好處于全球CH4濃度較高的200年左右時段。在綜合考慮戰(zhàn)爭對社會秩序的破壞、氣候變遷影響海平面上升等不可抗力因素的同時，我們推測當時迅猛發(fā)展的冶鑄業(yè)等社會需求對林木資源過度采伐，由此造成生態(tài)環(huán)境的惡化也是很值得重視的一個原因，而相關地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化，既表現(xiàn)為黃河流域水土流失加重，也表現(xiàn)在社會薪炭耗費牽動的社會“溫室效應”方面。

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（責任編輯 何曉琦）

A Probe into“Greenhouse Effect”During Han Dynasty:Oriented by the Consum ption of Firewood and Charcoal from Forest

LIXin
（Guanghua School of Management，Peking University，Beijing，100871，P.R.China）

Latest research on the“greenhouse effect”during Han Dynasty in journal Nature revealed that it can be quantitatively inferred and verified in a consumption perspective of firewood and charcoal from social forests.During Han Dynasty，as conventional pressures faced in forest resources，multiple fields such as ordinary people，people in palace and offices，metallurgical industry，ceramics and salt industry，tombs system and charcoal industry consumed the firewood and charcoal.Based on the current research achievements and relevant archaeological data as well as quantitatively estimating the possible scale of conventional consumption，we not only verified the historic records about the shortages of forest resources in some regions，but also more completely understood the climate changes from warm to cold and the frequent natural disasters in the transient period between West Han Dynasty and East Han Dynasty.

forest resources；consumption of firewood and charcoal；global warming；ecological change

K332

A

1671-6116（2016）-03-0001-06

10.13931/j.cnki.bjfuss.2015135

2015-10-20

國家社科基金重大項目“秦統(tǒng)一及其歷史意義再研究”（14ZDB028）。

李 欣，博士。主要研究方向:中國古代經濟史、環(huán)境史。Email:lx919@pku.edu.cn 地址:100871北京大學光華管理學院。